特許 6804718 ３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6804718

(24)【登録日】2020年12月7日

(45)【発行日】2020年12月23日

(54)【発明の名称】３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/30 20170101AFI20201214BHJP

   B29C 64/386 20170101ALI20201214BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20201214BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20201214BHJP

   B33Y 50/00 20150101ALI20201214BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/30

   B29C64/386

   B33Y30/00

   B33Y10/00

   B33Y50/00

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-135986(P2016-135986)

(22)【出願日】2016年7月8日

(65)【公開番号】特開2018-1723(P2018-1723A)

(43)【公開日】2018年1月11日

【審査請求日】2019年5月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】110000039

【氏名又は名称】特許業務法人アイ・ピー・ウィン

(72)【発明者】

【氏名】井上 哲宏

(72)【発明者】

【氏名】坂本 正臣

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 文彦

(72)【発明者】

【氏名】安井 治

(72)【発明者】

【氏名】田代 陽介

(72)【発明者】

【氏名】宮森 慎也

【審査官】 北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３９６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０６６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１３３４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

Ｇ０６Ｆ １７／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割部と、
前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出部と、
マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示部と、
前記他の層の断面形状データを、前記検出部で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正部と、
を有する３次元データ生成装置。

【請求項2】

前記データ分割部は、マークを少なくとも２つ造形するように前記１つの層の断面形状データを分割する請求項１記載の３次元データ生成装置。

【請求項3】

前記データ分割部は、前記１つの層の断面形状データが規定する形状における輪郭部側にマークが位置するように、前記１つの層の断面形状データを分割する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。

【請求項4】

前記データ分割部は、前記１つの層の断面形状データが規定する形状における輪郭部側と中心部側とのそれぞれマークが位置するように断面形状データを生成する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。

【請求項5】

前記データ補正部は、前記１つの層から起算した積層数が大きくなるに従って補正する量が大きくなるように、複数の前記他の層の断面形状データを補正する請求項１乃至４いずれか記載の３次元データ生成装置。

【請求項6】

前記データ分割部が断面形状データを分割し、前記検出部がマークの位置を検出する頻度が造形物の形状によって異なり、造形物の形状の細かい部分ほど前記データ分割部が断面形状データを分割し、前記検出部がマークの位置を検出する頻度が高い請求項１乃至５いずれか記載の３次元データ生成装置。

【請求項7】

造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割部と、
前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出部と、
マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示部と、
前記他の層の断面形状データを、前記検出部で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正部と、
前記マーク用データを用いてマークを出力し、前記除去後データを用いて前記１つの層のマークが除去された部分を出力し、前記データ補正部が補正した前記他の層の断面形状データを用いて造形物の前記他の層を出力する出力部と、
を有する３次元造形装置。

【請求項8】

３次元造形物の造形方法であって、
造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割工程と、
前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出工程と、
マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示工程と、
前記他の層の断面形状データを、前記検出工程で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正工程と、
を有する造形物の造形方法。

【請求項9】

３次元造形物の造形方法であって、
造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割工程と、
前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出工程と、
マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示工程と、
前記他の層の断面形状データを、前記検出工程で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正工程と、
前記マーク用データを用いてマークを出力し、前記除去後データを用いて前記１つの層のマークが除去された部分を出力し、前記データ補正工程で補正した前記他の層の断面形状データを用いて造形物の前記他の層を出力する出力工程と、
を有する造形物の造形方法。

【請求項10】

３次元造形物を造形するためのコンピュータに実行させるプログラムであって、
造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割ステップと、
前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出ステップと、
マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示ステップと、
前記他の層の断面形状データを、前記検出ステップで検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。

【請求項11】

３次元造形物を造形するためのコンピュータに実行させるプログラムであって、
造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割ステップと、
前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出ステップと、
マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示ステップと、
前記他の層の断面形状データを、前記検出ステップで検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正ステップと、
前記マーク用データを用いてマークを出力し、前記除去後データを用いて前記１つの層のマークが除去された部分を出力し、前記データ補正ステップで補正した前記他の層の断面形状データを用いて造形物の前記他の層を出力する出力ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、造形用プレートに粉末材料を供給して粉末層を形成する粉末層形成ステップと、前記粉末層に光ビームを照射して、焼結層を形成する照射ステップと、前記粉末層形成ステップと照射ステップとを繰り返すことにより前記焼結層を積層する積層ステップと、を備えた３次元形状造形物の製造方法において、前記光ビームの照射面にセットした補正用ターゲットに、前記照射ステップ時と同じレーザ出力によって前記光ビームを照射することにより、前記補正用ターゲットにマークを付与するマーキングステップと、前記マーキングステップにより付与したマークの位置を計測し、予め定められた照射位置との誤差に基づいて前記光ビームの照射位置の補正を行なう補正ステップと、を備え、前記補正用ターゲットは、前記マーキングステップの光ビーム照射によって、光ビームが貫通する材質により成ることを特徴とする３次元形状造形物の製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１０７１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数の層を重ねて造形物を造形する際に、複数の層を重ねる方向と交わる方向において位置ずれが生じることがある。このような位置ずれを低減させるための方法としては、位置ずれ検出用のマークを出力すると共にそのマークを検出し、その検出量に基づいて補正を行う方法が考えられるが、このような補正は、造形物の造形動作中にリアルタイムに行われることが好ましい。しかしながら、造形物の造形動作中に単に位置ずれ検出用のマークを出力しただけでは、最終造形物の形状に位置ずれ検出用のマークが残ってしまうといった問題が生じてしまう。

【0005】

本発明は、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えない３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

請求項１に係る本発明は、造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割部と、前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出部と、マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示部と、前記他の層の断面形状データを、前記検出部で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正部と、を有する３次元データ生成装置である。

【0007】

請求項２に係る本発明は、前記データ分割部は、マークを少なくとも２つ造形するように前記１つの層の断面形状データ分割する請求項１記載の３次元データ生成装置である。

【0008】

請求項３に係る本発明は、前記データ分割部は、前記１つの層の断面形状データが規定する形状における輪郭部側にマークが位置するように、前記１つの層の断面形状データを分割する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

【0009】

請求項４に係る本発明は、前記データ分割部は、前記１つの層の断面形状データが規定する形状における輪郭部側と中心部側とのそれぞれマークが位置するように断面形状データを生成する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

【0010】

請求項５に係る本発明は、前記１つの層から起算した積層数が大きくなるに従って補正する量が大きくなるように、複数の前記他の層の断面形状データを補正する請求項１乃至４いずれか記載の３次元データ生成装置である。

【0011】

請求項６に係る本発明は、前記データ分割部が断面形状データを分割し、前記検出部がマークの位置を検出する頻度が造形物の形状よって異なり、造形物の形状の細かい部分ほど前記データ分割部が断面形状データを分割し、前記検出部がマークの位置を検出する頻度が高い請求項１乃至５いずれか記載の３次元データ生成装置である。

【0012】

請求項７に係る本発明は、造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割部と、前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出部と、マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示部と、前記他の層の断面形状データを、前記検出部で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正部と、前記マーク用データを用いてマークを出力し、前記除去後データを用いて前記１つの層のマークが除去された部分を出力し、前記データ補正部が補正した前記他の層の断面形状データを用いて造形物の他の前記他の層を出力する出力部と、を有する３次元造形装置である。

【0013】

請求項８に係る本発明は、造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割工程と、前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出工程と、マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示工程と、前記他の層の断面形状データを、前記検出工程で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正工程と、を有する造形物の造形方法。

【0014】

請求項９に係る本発明は、造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割工程と、前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出工程と、マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示工程と、前記他の層の断面形状データを、前記検出工程で検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正工程と、前記マーク用データを用いてマークを出力し、前記除去後データを用いて前記１つの層のマークが除去された部分を出力し、前記データ補正工程で補正した前記他の層の断面形状データを用いて造形物の他の前記他の層を出力する出力工程と、を有する造形物の造形方法である。

【0015】

請求項１０に係る本発明は、造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割ステップと、前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出ステップと、マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示ステップと、前記他の層の断面形状データを、前記検出ステップで検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラムである。

【0016】

請求項１１に係る本発明は、造形物の１つの層の断面形状データを、前記１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正用のマークを造形するためのマーク用データと、前記１つの層の断面形状データから前記マーク用データが除去された除去後データとに分割するデータ分割ステップと、前記マーク用データを用いて出力されたマークの予め定められた位置からのずれ量を検出する検出ステップと、マークと共に造形物の前記１つの層を形成するように、前記除去後データを用いての出力を指示する出力指示ステップと、前記他の層の断面形状データを、前記検出ステップで検出されたマークのずれ量を用いて補正するデータ補正ステップと、前記マーク用データを用いてマークを出力し、前記除去後データを用いて前記１つの層のマークが除去された部分を出力し、前記データ補正ステップで補正した前記他の層の断面形状データを用いて造形物の他の前記他の層を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。

【発明の効果】

【0017】

請求項１に係る本発明によれば、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えない３次元データ生成装置を提供することができる。

【0018】

請求項２に係る本発明によれば、マークが１つである技術と比較して、造形層を構成する各層内における位置に応じたずれ量を正確に検出することができる、

【0019】

請求項３に係る本発明によれば、マークが断面形状データの規定する形状の中心部側だけにある技術と比較して、造形層を構成する各層のずれ量を正確に把握することができる。

【0020】

請求項４に係る本発明によれば、マークが断面形状データの規定する形の輪郭部側だけにある技術と比較して、造形層を構成する各層のずれ量を正確に把握することができる。

【0021】

請求項５に係る本発明によれば、１つの層のデータのみを補正する技術と比較して、補正により生じる段差を小さくすることができる。

【0022】

請求項６に係る本発明によれば、データ分割部が断面形状データを分割し、検出部がマークの位置を検出する頻度を、造形物の形状に応じて、造形物の部分ごとに定めることができる。

【0023】

請求項７に係る本発明によれば、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えない３次元造形装置を提供することができる。

【0024】

請求項８に係る本発明によれば、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えない造形物の製造方法を提供することができる。

【0025】

請求項９に係る本発明によれば、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えない造形物の製造方法を提供することができる。

【0026】

請求項１０に係る本発明によれば、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えないプログラムを提供することができる。

【0027】

請求項１１に係る本発明によれば、造形物の造形動作中に位置ずれ検出用マークを出力したとしても、最終造形物の形状にその検出用マークの影響を与えないプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システムを示す図である。

【図2】図１に示す３次元造形システムが有する３次元造形装置を示す図である。

【図3】図２に示す３次元造形装置が有する制御部を示すブロック図である。

【図4】本発明において造形物が造形される過程を時系列で示し、図４（Ａ）は、マークを造形しない層における積層の過程を説明する図であり、図４（Ｂ）は、マークを形成する層における積層の過程を説明する図である。

【図5】図１に示すデータ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図6】図５に示すデータ生成装置による出力指示までの過程を示すフローチャートである。

【図7】図７（Ａ）はマークの第１の例を示す図であり、図７（Ｂ）はマークの第２の例を示す図であり、図７（Ｃ）はマークの第３の例を示す図である。

【図8】図８（Ｄ）はマークの第４の例を示す図であり、図８（Ｅ）はマークの第２の例を示す図であり、図８（Ｆ）はマークの第３の例を示す図である。

【図9】図１に示す３次元造形システムで造形される造形物の第１の例を示す図である。

【図10】図１に示す３次元造形システムで造形される造形物の第２の例を示す図である。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る３次元造形システムが有する３次元造形装置の機能的構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

次に、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システム１０が示されている。３次元造形システム１０は、データ生成装置１００と３次元造形装置５００とを有し、データ生成装置１００と３次元造形装置５００とがネットワーク７００に接続されている。

【0030】

３次元造形システム１０においては、データ生成装置１００において３次元データが生成され、生成された３次元データがネットワーク７００を介して３次元造形装置５００に送信され、送信された３次元データに基づいて３次元造形装置５００が造形物９００（例えば図２を参照）を造形する。

【0031】

データ生成装置１００としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。データ生成装置１００と３次元造形装置５００との詳細は後述する。

【0032】

図２には、３次元造形装置５００が示されている。３次元造形装置５００は、所謂インクジェット法、より詳細には所謂インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用している。以下の説明においては、３次元造形装置５００として、インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用した場合を例として示すものの、３次元造形装置５００は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、３次元造形装置５００は、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）とも称される熱溶解積層法、ＳＬＳ（Selective Laser Sintering）とも称される粉末焼結法、粉末固着法、石膏積層法、ＳＴＬ（Stereo Lithography）とも称される光造形法、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）とも称されるシート材積層法等の方式を採用した３次元造形装置であってもよい。

【0033】

図２に示すように、３次元造形装置５００は造形ステージ５１０を有する。３次元造形装置５００では、造形ステージ５１０の上側の面に造形材料が積層されるようにして造形物９００が造形される。また、造形ステージ５１０の上側の面には、必要に応じてサポート剤が積層されることによりサポート材積層部９９０が造形される。

【0034】

サポート材積層部９９０は、造形物９００の下側に造形材料が積層されていない部分がある場合に、造形物９００を下側から支えるために形成される。サポート材積層部９９０は、造形物９００の造形後に、例えば水洗いする等の方法で造形物９００から除去することができる。

【0035】

造形ステージ５１０にはＺ軸方向移動機構５２０が連結されている。造形ステージ５１０は、Ｚ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＺ軸方向（上下方向）に移動することができるようになっている。

【0036】

３次元造形装置５００は、ヘッド部５３０を有し、ヘッド部５３０はヘッド部本体５３２を有する。ヘッド部本体５３２には、Ｘ軸方向移動機構５３４が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｘ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＸ軸方向（図２における左右方向）に移動することができるようになっている。また、ヘッド部本体５３２には、Ｙ軸方向移動機構５３６が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｙ軸方向移動機構５３６を駆動させることでＹ軸方向（図２における紙面と交わる方向）に移動することができるようになっている。

【0037】

ヘッド部５３０は、造形材料射出ノズル５４０をさらに有する。造形材料射出ノズル５４０は、造形材料貯蔵部５４２に貯蔵されている造形材料を造形ステージ５１０に向けて射出する。造形材料としては、光硬化性樹脂を用いることができる。

【0038】

ヘッド部５３０は、サポート材射出ノズル５５０をさらに有する。サポート材射出ノズル５５０は、サポート材貯蔵部５５２に貯蔵されているサポート材を造形ステージに向けて射出する。

【0039】

ヘッド部５３０は、平滑化装置５６０を有する。平滑化装置５６０は、造形ステージ５１０へと射出された造形材料とサポート材とを平滑化する。平滑化装置５６０は、過剰な造形材料と過剰なサポート材とを掻き取るように回転する回転部材５６２を例えば有する。

【0040】

ヘッド部５３０は、光照射装置５７０を有する。光照射装置５７０は、光を照射することで、造形ステージ５１０に射出された造形材料を硬化させ、さらには、造形ステージ５１０に照射されたサポート材を硬化させる。

【0041】

３次元造形装置５００は、撮影装置５９２をさらに有する。撮影装置５９２は、造形中の造形物９００を、例えば造形物９００の上方から撮影をすることができるように配置されている。

【0042】

図３は、３次元造形装置５００が有する制御部５８０を示すブロック図である。図３に示すように、制御部５８０は制御回路５８２を有し、制御回路５８２に、ネットワーク７００（図１を参照）と通信インターフェイス５８４とを介し、データ生成装置１００（図１を参照）で生成されたデータが入力される。また、制御回路５８２には、撮影装置５９２で撮影された画像が入力される。

【0043】

また、３次元造形装置５００においては、制御回路５８２からの出力によりＸ軸方向移動機構５３４と、Ｙ軸方向移動機構５３６と、Ｚ軸方向移動機構５２０と、造形材料射出ノズル５４０と、サポート材射出ノズル５５０と、平滑化装置５６０と、光照射装置５７０とが制御される。

【0044】

以上のように構成された３次元造形装置５００では、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を右側へと移動させつつ、造形材料射出ノズル５４０に造形ステージ５１０へと造形材料を射出させ、サポート材射出ノズル５５０に造形ステージ５１０へとサポート材を射出される。そして、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を右側から左側へと移動させつつ、平滑化装置５６０に造形材料とサポート材とを平滑化させ、さらには光照射装置５７０に造形材とサポート材とを硬化させる。

【0045】

そして、主走査方向（Ｘ軸方向）における一定幅の造形を終了させると、制御回路５８２は、Ｙ軸方向移動機構５３６に、ヘッド部５３０を副操作方向に（Ｙ軸方向）に移動させ、さらには主走査方向における一定幅方向の造形を繰り返させる。

【0046】

以上の動作を繰り返させることにより、一層分の造形物の造形を完了させると、制御回路５８２は、Ｚ軸方向移動機構５２０に、造形ステージ５１０を下方向（Ｚ軸方向）に造形物９００の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路５８２は、造形物９００の既に造形がなされた部分に積層させるようにして、造形物９００に次の層の造形をさせる。以上の動作を繰り返すことにより、３次元造形装置５００は、硬化させた造形材料を積層させるようにして造形物９００を造形する。

【0047】

図４は、造形物９００を造形する過程を説明する図である。造形物９００は、先述のように造形材料を硬化させた層を積層するようにして造形される。すなわち、図４（Ａ）に示すように、最下層から起算してｎ層目（以下、単に「ｎ層目」とする）の層９１０の上に、（ｎ＋１）層目の層９１０を積層させ、この（ｎ＋１）層目の層の上に、（ｎ＋２）層の層９１０をさらに積層させるというようにして、複数の層９１０を積層させて、造形物９００を造形する。

【0048】

このように、層９１０を重ねるようにして造形物９００を造形するため、積層される複数の層９１０に、複数の層９１０が重ねられる方向と交わる方向のずれが生じることがある。このため、この実施形態では、複数の層９１０の間の位置ずれを低減させるために、造形物９００の形状を規定する３次元データから生成した断面形状データを補正することで、層９１０の位置を補正している。以下、層９１０の位置の調整について説明する。

【0049】

図４（Ｂ）は、層９１０の位置の調整を説明する図である。図４（Ｂ）に示す例においても、ｎ層目の層９１０の上に（ｎ＋１）層目の層９１０を積層させ、この（ｎ＋１）層目の層の上に、（ｎ＋２）層の層９１０をさらに積層させるというようにして、複数の層９１０を積層させて造形物９００を造形する。また、図４（Ｂ）に示す例においては、（ｎ＋１）層目の層９１０の一部を他の部分よりも先に造形し、他の部分よりも先に造形した部分をマーク９２０として、マーク９２０を用いて、例えば（ｎ＋２）層目の層９１０の位置を補正している。

【0050】

すなわち、図４（Ｂ）に示す例においては、造形物９００の（ｎ＋１）層目の断面形状データは、マーク９２０を形成するためのマーク用データと、造形物９００の（ｎ＋１）層目の断面形状データからマーク用データを除去した除去後データとに分割される。次に、マーク用データが規定する形状がｎ層目の層の上に造形され、マーク９２０がｎ層目の層の上に造形される。そして、マーク９２０が撮影装置５９２（図２を参照）によって撮影され、（ｎ＋２）層目の層の位置決めに用いられる。マーク用データが規定する形状、すなわちマーク９２０がｎ層目の層の上に造形された後に、除去後データ規定する形状がｎ層目の層の上に造形される。

【0051】

以上のように、（ｎ＋１）層目のデータは、マーク用データと除去後データとに分割され、マーク用データを用いての造形が先になされ、続いて除去後データを用いての造形がされるものの、マーク用データを用いての造形と造形後データを用いての造形との両方が完了した後においては、（ｎ＋１）層の断面形状データが規定する形状は、全てがｎ層目の層の上に造形されることになる。

【0052】

図５は、データ生成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図５に示すように、データ生成装置１００は、３次元データ受付部１１０を有する。３次元データ受付部１１０は、３次元データを受け付ける。この実施形態では、３次元データ受付部１１０が、３次元データとしてＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データを受け付ける構成を例として説明をするものの、３次元データ受付部１１０で３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータ、３次元ＣＧ（computer graphics）のデータ、３Ｄスキャナによるデータ等を受け付けて、受け付けたデータを、データ生成装置１００側でＳＴＬデータに変換するようにしてもよい。

【0053】

ここで、ＳＴＬデータとは、３次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットの一つであるＳＴＬフォーマットのデータであり、３次元データを、多数の三角形の頂点の座標と、これらの多数の三角形の面の法線ベクトルとで示すデータである。

【0054】

データ生成装置１００は、断面形状データ生成部１１２をさらに有する。断面形状データ生成部１１２は、３次元データを、例えば水平方向に輪切りにした断面形状データ（スライスデータ、積層データ）に変換する。

【0055】

データ生成装置１００は、データ分割部１１４をさらに有する。データ分割部１１４は、断面形状データ生成部１１２で生成された１つの層のデータを、先述の断面形状データと、先述の除去後データとに分割する。より詳細には、データ分割部１１４は、造形物９００の１つの層の断面形状データを、上述の１つの層に重ねて出力される他の層の断面形状データの補正に用いるマーク９２０を造形するためのマーク用データと、上述の１つの層の断面形状からマーク用のデータが除去された除去後データとに分割する。

【0056】

データ生成装置１００は、ずれ量検出部１１６をさらに有する。ずれ量検出部１１６には、例えば撮影装置５９２で撮影したマーク９２０の画像が入力され、例えば撮影装置５９２が撮影した画像に基づいて、マーク用データを用いて出力されたマーク９２０の予め定められた位置からのずれ量を検出する。

【0057】

データ生成装置１００は、データ補正部１１８をさらに有する。データ補正部１１８は、ずれ量検出部１１６が検出したマーク９２０の予め定められた位置からのずれ量に基づいて断面形状データを補正する。より具体的には、データ補正部１１８は、例えば（ｎ＋２）層目の層の断面形状データを、ずれ量検出部１１６で検出されたマーク９２０のずれ量を低減させる例えば（ｎ＋１）層目の層におけるマーク用データにおける補正と同様に補正する。尚、ずれ量検出部１１６で検出されたマーク９２０のずれ量を低減させる例えば（ｎ＋１）層目の層におけるマーク用データにおける補正はなされず、（ｎ＋２）層目の層等の断面形状データの補正のみがなされる。

【0058】

データ生成装置１００は、出力指示部１２０をさらに有する。出力指示部１２０は、データ分割部１１４で分割されたマーク用データに基づく出力や、データ分割部１１４で分割された除去後データに基づく出力や、データ補正部１１８で補正されたデータに基づく出力や、断面形状データ生成部１１２が生成したデータに基づく出力を３次元造形装置５００に指示する。

【0059】

図６は、データ生成装置１００による出力指示までの過程を示すフローチャートである。最初のステップであるステップＳ１０では、３次元データ受付部１１０が例えばＳＴＬデータ等の３次元データを受け付ける。

【0060】

次のステップであるステップＳ１２では、断面形状データ生成部１１２が、３次元データを変換することにより断面形状データを生成する。

【0061】

次のステップであるステップＳ１４では、データ生成装置１００は、処理をする断面形状データが、造形物９００の層の位置を調整する層の断面形状データであるか否か（マーク９２０を造形するデータであるか否か）の判別をする。ここで、位置を調整するか否かは、例えば、１０層等の予め定められた層の数ごとに位置を調整するように定めることができる。

【0062】

ステップＳ１４で、処理をする断面形状データが、造形物９００の層の位置を調整する層の断面形状データであるとの判別がなされた場合はステップＳ１６に進み、処理をする断面形状データが、造形物９００の層の位置を調整する層の断面形状データではないとの判別がなされた場合はステップＳ２８に進む。

【0063】

ステップＳ２８では、出力指示部１２０が、ステップＳ１２で生成された断面形状データに基づく出力を３次元造形装置５００に指示する。

【0064】

ステップＳ１６では、データ分割部１１４が、断面形状データ生成部１１２で生成された１つの層のデータを、マーク用データと除去後データとに分割する。

【0065】

次のステップＳ１８では、出力指示部１２０が、データ分割部１１４で分割されたマーク用データを用いてのマーク９２０の出力を３次元造形装置５００に指示する。

【0066】

次のステップＳ２０では、例えば撮影装置５９２で撮影されたマーク９２０の画像に基づいて、ずれ量検出部１１６が予め定められた位置からのマーク９２０のずれ量を検出する。

【0067】

次のステップであるステップＳ２２では、出力指示部１２０が、データ分割部１１４で分割された除去後データを用いての出力を３次元造形装置５００に指示する。

【0068】

次のステップであるステップＳ２４では、データ補正部１１８が、ステップＳ２０で検出されたマーク９２０の予め定められた位置からのずれ量に基づいて、次の層の断面形状データを補正する。より具体的には、データ補正部１１８は、例えば（ｎ＋２）層目の層の断面形状データを、ずれ量検出部１１６で検出されたマーク９２０のずれ量を低減させる例えば（ｎ＋１）層目の層におけるマーク用データにおける補正と同様に補正する。

【0069】

次のステップＳ３０では、ステップＳ２６で出力を指示された断面形状データ、ステップＳ２８で出力を指示された断面形状データが、ステップＳ１２で形成された断面形状データにおける最後の層であるか否かの判別をし、最後の層ではないとの判別がなされた場合はステップＳ１４に戻り、最後の断面形状データであるとの判別がなされ場合には、一連の処理を終了させる。

【0070】

図７（Ａ）には、マーク９２０の第１の例が示されている。この例では、マーク９２０は四角形であり、４個のマーク９２０が断面形状データの規定する形状の輪郭部側に配置される。

【0071】

図７（Ｂ）には、マーク９２０の第２の例が示されている。この例では、マーク９２０は十字形状であり、４個のマーク９２０が断面形状データの規定する形状の輪郭部側に配置される。

【0072】

図７（Ｃ）には、マーク９２０の第３の例が示されている。この例では、マーク９２０は円形であり、４個のマーク９２０が断面形状データの規定する形状の輪郭部側に配置される。

【0073】

図８（Ａ）には、マーク９２０の第４の例が示されている。この例では、マーク９２０は四角形であり、４個のマーク９２０が断面形状データの規定する形状の輪郭部側に配置されていて、１つのマーク９２０が断面形状データの規定する形状の中心部側に配置されている。

【0074】

図８（Ｂ）には、マーク９２０の第５の例が示されている。この例では、マーク９２０は十字形状であり、４個のマーク９２０が断面形状データの規定する形状の輪郭部側に配置されていて、１つのマーク９２０が断面形状データの規定する形状の中心部側に配置されている。

【0075】

図８（Ｃ）には、マーク９２０の第６の例が示されている。この例では、マーク９２０は円形であり、４個のマーク９２０が断面形状データの規定する形状の輪郭部側に配置されていて、１つのマーク９２０が断面形状データの規定する形状の中心部側に配置されている。

【0076】

図９には、３次元造形システム１０で造形される造形物９００の第１の例の一部分が拡大されている。この造形物９００は、５層の層９１０で造形されていて、１層目の層９１０の一部としてマーク９２０が造形され、マーク９２０を用いて２層目、３層目、４層目及び５層目の層９１０のずれが補正されたものである。そして、この造形物９００においては、１層目の層から起算した積層数が大きくなるに従って位置のずれを補正する量が大きくなるように、２層目、３層目、４層目及び５層目の層９１０が造形されている。

【0077】

データ補正部１１８は、ずれ量検出部１１６で検出されたマーク９２０の予め定められた位置からのずれ量が予め定められた所定量よりも大きい場合は、図９に示すように、１つの層（例えば、１層目）から起算した積層数が大きくなるに従って補正する量が大きくなるように、複数の他の層（例えば、２層目、３層目、４層目、５層目）の断面形状データを補正している。

【0078】

図１０には、３次元造形システム１０で造形される造形物９００の第２の例が示されている。この造形物９００は、下段部９８２よりも中段部９８４の形状が細かく、中段部９８４よりも上段部９８６の形状が細かくなっている。この造形物９００においては、下段部９８２においては１０層ごとに１度の各層９１０のずれ量の補正がなされ、中段部９８４においては、８層ごとに１度の各層９１０のずれ量の補正がなされ、上段部９８６においては、６層ごとに１度の各層９１０のずれ量の補正がなされている。

【0079】

以上のように、この造形物９００においては、データ分割部１１４が断面形状データを分割し、ずれ量検出部１１６がマーク９２０の位置を検出する頻度が造形物９００の形状よって異なり、造形物９００の形状の細かい部分ほどデータ分割部１１４が断面形状データを分割し、ずれ量検出部がマーク９２０の位置を検出する頻度が高くなっている。

【0080】

次に本発明の第２の実施形態に係る３次元造形装置５００について説明する。先述の第１の実施形態においては、３次元造形装置５００は、データ生成装置１００と共に３次元造形システム１０を構成し、データ生成装置１００で生成された３次元データに基づいて造形物９００を造形していた。

【0081】

これに対して、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００が３次元データの生成をし、さらには造形物９００の造形をする。

【0082】

図１１は、３次元造形装置５００の機能的構成を示すブロック図である。図１１に示すように、３次元データ受付部１１０、断面形状データ生成部１１２、データ分割部１１４、ずれ量検出部１１６、出力指示部１２０とのとの第１の実施形態においては、データ生成装置１００が有していた構成を、この第２の実施形態では３次元造形装置５００が有している。

【0083】

また、３次元造形装置５００は、出力部５９０を有している。出力部５９０は、出力指示部１２０からの指示を受けて、造形物９００を出力する。出力部５９０は、例えば、造形ステージ５１０、ヘッド部５３０等の第１の実施形態に係る３次元造形装置５００有する全ての構成を有している。

【産業上の利用可能性】

【0084】

以上で説明をしたように、本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに適用することができる。

【符号の説明】

【0085】

１０・・・３次元造形システム
１００・・・３次元データ生成装置
１１４・・・データ分割部
１１６・・・ずれ量検出部
１１８・・・データ補正部
５００・・・３次元造形装置
５７０・・・光照射装置
５９２・・・撮影装置
９００・・・造形物
９１０・・・層
９２０・・・マーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】