特開 2023-167470 三次元造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167470

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】三次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20231116BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20231116BHJP

   B29C 64/236 20170101ALI20231116BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231116BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20231116BHJP

   B33Y 40/00 20200101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

B29C64/393

B29C64/118

B29C64/236

B33Y30/00

B33Y50/02

B33Y40/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078678

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】橋爪 啓太郎

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213AP11

4F213AQ01

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL35

4F213WL85

4F213WL87

4F213WL92

(57)【要約】

【課題】三次元造形体の品質を高めることが可能な三次元造形装置を提供する。
【解決手段】第１造形ヘッド及び第２造形ヘッドのうち少なくとも一方と、ステージと、を相対的に移動させる移動機構と、第１造形ヘッド、第２造形ヘッド、及び移動機構を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１造形ヘッドにステージの上に第１校正体３１０Ａの造形を実行させ、第２造形ヘッドにステージの上に第２校正体３２０Ａの造形を実行させ、第１校正体３１０Ａは、ステージの上の第１方向に、第１間隔Ｗ１で配置された複数の造形線３１０Ａ１を有し、第２校正体３２０Ａは、ステージの上の第１方向に、第１間隔Ｗ１よりも間隔が広い第２間隔Ｗ２で配置された複数の造形線３２０Ａ１を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステージと、
前記ステージに第１材料を供給する第１ノズルを有する第１造形ヘッドと、
前記ステージに前記第１材料と異なる第２材料を供給する第２ノズルを有する第２造形ヘッドと、
前記第１造形ヘッド及び前記第２造形ヘッドのうち少なくとも一方と、前記ステージと、を相対的に移動させる移動機構と、
前記第１造形ヘッド、前記第２造形ヘッド、及び前記移動機構を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１造形ヘッドに前記ステージの上に第１校正体の造形を実行させ、前記第２造形ヘッドに前記ステージの上に第２校正体の造形を実行させ、
前記第１校正体は、前記ステージの上の第１方向に、第１間隔で配置された複数の造形線を有し、
前記第２校正体は、前記ステージの上の前記第１方向に、前記第１間隔よりも間隔が広い第２間隔で配置された複数の造形線を有する、三次元造形装置。

【請求項2】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記第１方向と交差する方向における、前記第１校正体と前記第２校正体との距離は、前記移動機構におけるバックラッシュの間隔に比べて広い、三次元造形装置。

【請求項3】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記第１校正体及び前記第２校正体と、前記ステージと、の間に下地層が配置される、三次元造形装置。

【請求項4】

請求項３に記載の三次元造形装置であって、
前記下地層は、前記第１造形ヘッド又は前記第２造形ヘッドを用いて造形される、三次元造形装置。

【請求項5】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、
前記第１造形ヘッド又は前記第２造形ヘッドを用いて、前記第１校正体の前記造形線に対応する目盛り情報を造形させ、
前記第１造形ヘッド又は前記第２造形ヘッドを用いて、前記第２校正体の前記造形線に対応する目盛り情報を造形させる、三次元造形装置。

【請求項6】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記第１校正体及び前記第２校正体のうち少なくとも一方を撮像可能な撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像を記憶する記憶部と、
を備える、三次元造形装置。

【請求項7】

請求項６に記載の三次元造形装置であって、
前記撮像手段によって撮像された前記第１校正体及び前記第２校正体の画像と、
前記第１校正体及び前記第２校正体から得られた校正値を入力可能な校正画面と、
を表示する表示部を備える、三次元造形装置。

【請求項8】

請求項７に記載の三次元造形装置であって、
画像処理部を備え、
前記記憶部は、前記撮像手段によって前記第１校正体を撮像した第１校正体画像と、前記撮像手段によって前記第２校正体を撮像した第２校正体画像と、を記憶し、
前記画像処理部は、記憶された、前記第１校正体画像の端部と、前記第２校正体画像の端部と、をトリミングし、
前記表示部は、トリミングされた前記第１校正体画像と、トリミングされた前記第２校正体画像と、を並べて表示する、三次元造形装置。

【請求項9】

請求項７に記載の三次元造形装置であって、
前記表示部は、前記第１校正体の前記造形線に対応する目盛り情報と、前記第２校正体の前記造形線に対応する目盛り情報と、を表示する、三次元造形装置。

【請求項10】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記第１方向と交差する方向の高さを検出するセンサーと、
演算部と、
を備え、
前記演算部は、前記センサーによって得られた前記第１校正体の高さ情報と、前記センサーによって得られた前記第２校正体の高さ情報と、に基づいて、前記第１校正体と前記第２校正体とのずれ量を演算する、三次元造形装置。

【請求項11】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記ステージ上における前記第１校正体が占める割合は、前記ステージ上における前記第２校正体が占める割合に比べて小さい、三次元造形装置。

【請求項12】

請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、
前記第１造形ヘッドを用いて前記第１校正体を造形する前に、前記ステージ又はメンテナンス位置において前記第１材料をパージ処理させ、
前記第２造形ヘッドを用いて前記第２校正体を造形する前に、前記ステージ又は前記メンテナンス位置において前記第２材料をパージ処理させる、三次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、造形ヘッドにおける射出ノズルの先端部と、造形ヘッドにおけるステージセンサと、の距離を測定することにより、射出ノズルの先端部とステージ上の載置面との鉛直方向の距離を校正する三次元造形装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２１７７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、造形ヘッドを複数備える場合、造形ヘッド同士の水平面方向の位置を校正しないと、造形された造形体の寸法精度が低下したり、造形体の強度が低下したりするという課題がある。即ち、複数の造形ヘッドの水平面方向の位置ずれを校正できる三次元造形装置が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

三次元造形装置は、ステージと、前記ステージに第１材料を供給する第１ノズルを有する第１造形ヘッドと、前記ステージに前記第１材料と異なる第２材料を供給する第２ノズルを有する第２造形ヘッドと、前記第１造形ヘッド及び前記第２造形ヘッドのうち少なくとも一方と、前記ステージと、を相対的に移動させる移動機構と、前記第１造形ヘッド、前記第２造形ヘッド、及び前記移動機構を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１造形ヘッドに前記ステージの上に第１校正体の造形を実行させ、前記第２造形ヘッドに前記ステージの上に第２校正体の造形を実行させ、前記第１校正体は、前記ステージの上の第１方向に、第１間隔で配置された複数の造形線を有し、前記第２校正体は、前記ステージの上の前記第１方向に、前記第１間隔よりも間隔が広い第２間隔で配置された複数の造形線を有する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】三次元造形装置の構成を示す断面図。

【図2】造形ヘッドの構成を示す断面図。

【図3】第１校正体及び第２校正体の構成を示す平面図。

【図4】第１校正体の造形線と第２校正体の造形線との関係を示す平面図。

【図5】第１校正体及び第２校正体の目盛りの読み方を説明する図。

【図6】Ｘ方向及びＹ方向の位置ずれ量を説明する図。

【図7】表示部の表示内容を示す図。

【図8】表示部の表示内容を示す図。

【図9】距離センサーを用いてずれ量を求める方法を説明する図。

【図10】変形例の校正体の構成を示す平面図。

【図11】目盛りの形式と最小読み取り値との関係を説明する図表。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下の各図においては、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸として説明する。Ｘ軸に沿う方向を「Ｘ方向」、Ｙ軸に沿う方向を「Ｙ方向」、Ｚ軸に沿う方向を「Ｚ方向」とし、矢印の方向が＋方向であり、＋方向と反対の方向を－方向とする。なお、＋Ｚ方向を「上」又は「上方」、－Ｚ方向を「下」又は「下方」ということもあり、＋Ｚ方向から見ることを平面視あるいは平面的ともいう。また、Ｚ方向＋側の面を上面、これと反対側となるＺ方向－側の面を下面として説明する。

【0008】

まず、図１及び図２を参照しながら、三次元造形装置１０００の構成を説明する。

【0009】

三次元造形装置１０００は、造形ヘッド１００からステージ２００に向けて、熱可塑性樹脂が可塑化された造形材料３００（図２参照）を吐出させつつ、移動機構４００を駆動して、造形ヘッド１００とステージ２００との相対的な位置を変化させる。これにより、三次元造形装置１０００は、ステージ２００上に所望の形状の三次元造形物３００ａを造形する。

【0010】

図１に示すように、三次元造形装置１０００は、ステージ２００と、ステージ２００と対向する位置に配置された第１造形ヘッド１００ａ及び第２造形ヘッド１００ｂと、移動機構４００と、第１造形ヘッド１００ａ、第２造形ヘッド１００ｂ、及び移動機構４００を制御する制御部５００と、を備えている。

【0011】

第１造形ヘッド１００ａは、ステージ２００に第１材料を供給する第１ノズル１１０ａを有する。第２造形ヘッド１００ｂは、ステージ２００に第１材料と異なる第２材料を供給する第２ノズル１１０ｂを有する。

【0012】

移動機構４００は、上記したように、第１造形ヘッド１００ａ及び第２造形ヘッド１００ｂのうち少なくとも一方と、ステージ２００と、を相対的に移動させる。移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ２００を、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。

【0013】

制御部５００は、例えば、プロセッサーと、記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスと、を備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部５００は、記憶装置上に記憶されたプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、第１造形ヘッド１００ａと、第２造形ヘッド１００ｂと、移動機構４００との動作を制御して、造形データに基づく三次元造形物３００ａを造形する造形処理を実行する。

【0014】

造形データは、例えば、三次元造形装置１０００に接続されたコンピューターにインストールされたスライサーソフトに、形状データを読み込ませることによって作成される。形状データは、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトや三次元ＣＧ（Computer Graphics）ソフトなどを用いて作成された三次元造形物３００ａの目標形状を表すデータである。形状データとしては、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式やＡＭＦ（Additive Manufacturing File Format）などのデータを用いる。スライサーソフトは、三次元造形物３００ａの目標形状を所定の厚さの層に分割して、層ごとに造形データを作成する。造形データは、Ｇコードなどによって表される。

【0015】

造形データは、例えば、ステージ２００に対するノズル１１０の移動経路、ノズル１１０から吐出される造形材料３００の量、三次元造形物３００ａを構成する複数の造形層の各々の形状、及び面積などに関する情報を含む。制御部５００は、三次元造形装置１０００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーなどの記録媒体から造形データを取得する。

【0016】

次に、図２を参照しながら、第１造形ヘッド１００ａ及び第２造形ヘッド１００ｂのうち一方の造形ヘッド１００の構成を説明する。なお、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとは、同様の構成であるため、造形ヘッド１００として説明する。

【0017】

造形ヘッド１００は、材料供給部１２０と、材料溶融部１３０と、ノズル１１０と、を備えている。材料供給部１２０と材料溶融部１３０との間は、供給路１２１によって接続されている。材料溶融部１３０とノズル１１０との間は、連通孔１３３によって接続されている。造形ヘッド１００は、固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させてペースト状にした造形材料３００をステージ２００上に積層する。

【0018】

材料供給部１２０には、ペレット状や粉末状等の状態の材料が収容されている。本実施形態の第１材料及び第２材料は、ペレット状のＡＢＳ樹脂である。本実施形態の材料供給部１２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部１２０に収容された材料は、材料供給部１２０の下方に設けられた供給路１２１を介して、材料溶融部１３０に供給される。

【0019】

材料溶融部１３０は、ケース１３４と、ケース１３４内に収容されたフラットスクリュー１３１と、フラットスクリュー１３１を駆動させる駆動モーター１４０と、ケース１３４内におけるフラットスクリュー１３１よりも下方に固定されたバレル１３２と、を備えている。

【0020】

フラットスクリュー１３１は、扁平な円柱形状を有し、円柱の外周から円柱の中心軸ＡＸに向かう渦状の溝部１３５が円柱の底面に形成されたスクリューである。扁平とは、直径よりも高さの方が小さいことを意味している。フラットスクリュー１３１の底面のことを、溝形成面１３６と呼ぶ。フラットスクリュー１３１は、中心軸ＡＸがＺ方向に平行になるように配置されている。

【0021】

フラットスクリュー１３１の上面側には、制御部５００の制御下において駆動する駆動モーター１４０が接続されている。駆動モーター１４０が発生させるトルクによって、フラットスクリュー１３１は、ケース１３４内において回転する。

【0022】

バレル１３２は、フラットスクリュー１３１の溝形成面１３６に対向するスクリュー対向面１３７を有している。スクリュー対向面１３７には、フラットスクリュー１３１の中心軸ＡＸ上の位置に、連通孔１３３が設けられている。バレル１３２には、ヒーター１５０が内蔵されている。ヒーター１５０の温度は、制御部５００によって制御される。

【0023】

回転しているフラットスクリュー１３１の溝部１３５と、バレル１３２のスクリュー対向面１３７との間に供給された材料は、フラットスクリュー１３１の回転と、ヒーター１５０による加熱とによって、少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料３００となる。造形材料３００は、フラットスクリュー１３１の回転によって、バレル１３２に設けられた連通孔１３３へと、溝部１３５に沿って供給される。

【0024】

ノズル１１０は、連通孔１３３に接続されている。材料溶融部１３０から連通孔１３３を介してノズル１１０に供給された造形材料３００は、ノズル１１０からステージ２００に向かって吐出される。

【0025】

ステージ２００の上には、下地層２５０が配置されている。下地層２５０の上には、造形材料３００から造形された三次元造形物３００ａ、即ち、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂ（図３参照）が配置されている。言い換えれば、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂと、ステージ２００と、の間に下地層２５０が配置される。なお、下地層２５０としては、例えば、試料プレートや造形シートなどが挙げられる。

【0026】

このように、下地層２５０が配置されているので、下地層２５０の上に第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを造形することで、ステージ２００から第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを有する下地層２５０を取り外して確認することができる。また、下地層２５０に校正体３１０，３２０を造形するため、例えば、ステージ２００に校正体３１０，３２０を密着させる場合と比較して、下地層２５０と校正体３１０，３２０との密着性を向上させることができる。

【0027】

なお、下地層２５０は、第１造形ヘッド１００ａ又は第２造形ヘッド１００ｂを用いて造形するようにしてもよい。これによれば、新たに試料プレートや造形シートなどを準備する必要がなく、容易に形成することができる。

【0028】

また、三次元造形装置１０００は、図１に示すように、制御部５００の他に、表示部６００と、記憶部５１０と、画像処理部５２０と、演算部５３０と、撮像手段としてのカメラ７００と、を備えている。

【0029】

表示部６００は、例えば、カメラ７００を用いて撮像した造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１，３２０Ａ１，３２０Ｂ１（図３参照）などを表示する。また、表示部６００は、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとの位置ずれ量を補正する入力部を有する。

【0030】

カメラ７００は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー、或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子を備えている。

【0031】

記憶部５１０は、例えば、カメラ７００によって撮像された第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂや第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂなどの画像を記憶する。

【0032】

画像処理部５２０は、例えば、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとの位置ずれ量が確認しやすいように、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂや第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの端部３１０ａ，３２０ａ（図４参照）をトリミング処理する。

【0033】

演算部５３０は、例えば、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの高さ情報と、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの高さ情報と、に基づいて、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとのずれ量を演算する。

【0034】

次に、図３を参照しながら、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの構成を説明する。

【0035】

図３に示すように、ステージ２００の上には、下地層２５０が配置されている。下地層２５０の上には、－Ｘ方向側に、第１造形ヘッド１００ａで造形された第１校正体３１０Ａと、第２造形ヘッド１００ｂで造形された第２校正体３２０Ａと、が配置されている。

【0036】

一方、下地層２５０の上には、＋Ｘ方向側に、第１造形ヘッド１００ａで造形された第１校正体３１０Ｂと、第２造形ヘッド１００ｂで造形された第２校正体３２０Ｂと、が配置されている。

【0037】

第１校正体３１０Ａは、第１方向に、第１間隔Ｗ１で配置された複数の造形線３１０Ａ１を有する。第２校正体３２０Ａは、第１方向に、第１間隔Ｗ１よりも間隔が広い第２間隔Ｗ２で配置された複数の造形線３２０Ａ１を有する。造形線３１０Ａ１，３２０Ａ１は、例えば、一筆書きの要領で造形されている。

【0038】

第１校正体３１０Ｂは、第１方向と交差する方向に、第１間隔Ｗ３で配置された複数の造形線３１０Ｂ１を有する。第２校正体３２０Ｂは、第１方向と交差する方向に、第１間隔Ｗ３よりも間隔が広い第２間隔Ｗ４で配置された複数の造形線３２０Ｂ１を有する。造形線３１０Ｂ１，３２０Ｂ１は、例えば、一筆書きの要領で造形されている。

【0039】

第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂは、例えば、約５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形の外郭形状を有している。造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１の幅は、例えば、０．４ｍｍである。隣り合う造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１の間隔は、例えば、０．６ｍｍである。なお、造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１の線幅は、ノズル１１０の径よりも大きく、造形パスの間隔以下であることが好ましい。

【0040】

第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂは、例えば、約５０ｍｍ×３９ｍｍの長方形の外郭形状を有している。造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１の幅は、例えば、０．５ｍｍである。隣り合う造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１の間隔は、例えば、１．４５ｍｍである。

【0041】

また、第１方向と交差する方向における、第１校正体３１０Ａと第２校正体３２０Ａとの距離Ｗ５は、移動機構４００におけるバックラッシュの間隔に比べて広いことが好ましい。このように設定することにより、バックラッシュの間隔に比べて第１校正体３１０Ａと第２校正体３２０Ａとの距離Ｗ５を広くしているので、第１校正体３１０Ａと第２校正体３２０Ａとが重なることを抑えることができる。したがって、例えば、第２校正体３２０Ａを造形しているノズル１１０が、すでに造形された第１校正体３１０Ａに接触することにより、ノズル１１０が汚れ、造形精度が低下することを抑えることができる。

【0042】

また、第１校正体３１０Ａと第１校正体３１０Ｂとの間には、第１材料をパージ処理させたときに形成されたパージ造形線３１０Ｃ１が配置されている。第２校正体３２０Ａと第２校正体３２０Ｂとの間には、第２材料をパージ処理させたときに形成されたパージ造形線３２０Ｃ１が配置されている。

【0043】

このように、第１造形ヘッド１００ａを用いて第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂを造形する前に、ステージ２００上、言い換えれば、下地層２５０上においてパージ処理を行うことにより、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１の線幅を安定させることができる。

【0044】

一方、第２造形ヘッド１００ｂを用いて第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを造形する前に、ステージ２００上、言い換えれば、下地層２５０上においてパージ処理を行うことにより、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１の線幅を安定させることができる。

【0045】

次に、図４及び図５を参照しながら、第１校正体３１０Ａと第２校正体３２０Ａとから、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとの位置ずれ量の求め方を説明する。

【0046】

図４に示すように、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１の端部３１０ａは、画像処理部５２０によってトリミング処理され、隣りの造形線３１０Ａ１と分離されている。また、第２校正体３２０Ａの造形線３２０Ａ１の端部３２０ａは、画像処理部５２０によってトリミング処理され、隣りの造形線３２０Ａ１と分離されている。

【0047】

つまり、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１の端部３１０ａと、第２校正体３２０Ａの造形線３２０Ａ１の端部３２０ａと、を近づけることができると共に、明確に表示させることができる。よって、位置ずれ量を確認しやすくすることができる。

【0048】

また、第１造形ヘッド１００ａを用いて、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１に対応する目盛り情報３３０ａを造形することが望ましい。例えば、図４では、目盛り情報３３０ａとして、０，１０，２０を造形する。

【0049】

一方、第２造形ヘッド１００ｂを用いて、第２校正体３２０Ａの造形線３２０Ａ１に対応する目盛り情報３３０ｂを造形することが望ましい。例えば、図４では、目盛り情報３３０ｂとして、０，２，４を造形する。

【0050】

このように、目盛り情報３３０ａ，３３０ｂ、言い換えれば、数字などを造形するので、ずれ量がわかりやすくなるなど、視認性を向上させることができる。

【0051】

図５には、図４に示す第１校正体３１０Ａ及び第２校正体３２０Ａから、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとの位置ずれ量の求め方を、わかりやすく説明している。即ち、図５は、ノギスにおける測定方法と類似している。この場合の数値は、例えば、１３．４と読むことができる。

【0052】

つまり、第１造形ヘッド１００ａで造形した第１校正体３１０Ａが主尺となり、第２造形ヘッド１００ｂで造形した第２校正体３２０Ａがバーニアとなり、位置ずれ量の数値が０であれば、互いの造形ヘッド１００ａ，１００ｂの位置が合っている。

【0053】

次に、図６及び図７を参照しながら、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとの位置合わせ方法を説明する。

【0054】

まず、ユーザーは、例えば、三次元造形装置１０００の入力画面で、メニュー、メンテナンス、ヘッドキャリブレーション、の順に選択する。制御部５００は、ヘッドキャリブレーションの実行に関する信号を受信すると、記憶部５１０からヘッドキャリブレーション用の造形データを読み出す。

【0055】

次に、制御部５００は、読みだした造形データに基づいて、第１造形ヘッド１００ａに、ステージ２００の下地層２５０の上に、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形を実行させる（図３参照）。更に、制御部５００は、第２造形ヘッド１００ｂに、ステージ２００の下地層２５０の上に、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形を実行させる。

【0056】

次に、制御部５００は、カメラ７００に、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの撮像を実行させ、記憶部５１０に、撮像した第１校正体画像３１０Ａ２，３１０Ｂ２と第２校正体画像３２０Ａ２，３２０Ｂ２とを記憶させる。

【0057】

このように、撮像した第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂや第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの画像を記憶部５１０に記憶するので、撮像してから時間が経過した後でも、ずれ量を校正させることができる。

【0058】

次に、制御部５００は、画像処理部５２０に、記憶された第１校正体画像３１０Ａ２，３１０Ｂ２及び第２校正体画像３２０Ａ２，３２０Ｂ２を読み出し、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの端部３１０ａ（図４参照）と、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの端部３２０ａと、のトリミング処理を実行させる。

【0059】

次に、制御部５００は、表示部６００に、トリミング処理された第１校正体画像３１０Ａ２と、トリミング処理された第２校正体画像３２０Ａ２とを、並べて表示する。即ち、この画像が、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとにおける、Ｘ方向のずれ量を示している。

【0060】

また、制御部５００は、表示部６００に、トリミング処理された第１校正体画像３１０Ｂ２と、トリミング処理された第２校正体画像３２０Ｂ２とを、並べて表示する。即ち、この画像が、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとにおける、Ｙ方向のずれ量を示している。

【0061】

このように表示させるので、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂや第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを一筆書きの要領で造形した場合でも、端部３１０ａ，３２０ａをトリミングすることで、必要な造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１，３２０Ａ１，３２０Ｂ１の端部３１０ａ，３２０ａを明確に表示させることができる。よって、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとのずれ量を求めやすくすることができる。

【0062】

図６に示すように、第１造形ヘッド１００ａと第２造形ヘッド１００ｂとにおけるＸ方向のずれ量は、－０．１ｍｍである。一方、Ｙ方向のずれ量は、０．０ｍｍである。

【0063】

具体的には、Ｘ方向又はＹ方向において、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１と、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１と、が一致する線を見つける。その後、基準点、即ち、０からの本数に基づいて、ずれ量を求める。

【0064】

つまり、第２造形ヘッド１００ｂをＸ方向に＋０．１ｍｍ、Ｙ方向に０．０ｍｍ補正することで、造形ヘッド１００ａ，１００ｂの校正が完了する。

【0065】

なお、表示部６００は、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１に対応する目盛り情報６０１ａ，６０２ａと、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１に対応する目盛り情報６０１ｂ，６０２ｂと、を表示することが好ましい。このように表示させることにより、数字などを表示するので、ずれ量がわかりやすくなるなど、視認性を向上させることができる。

【0066】

このように、表示部６００に画像を表示させるので、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを直接確認することなく、表示部６００からずれ量を求めることができる。よって、例えば、三次元造形装置１０００における造形空間の造形温度など環境を変動させることなく、ずれ量を校正させることができる。これにより、生産性が低下することを抑えることができる。

【0067】

次に、図７に示すように、制御部５００は、表示部６００に、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂから得られた校正値を入力可能なヘッドの校正画面を表示させる。

【0068】

ユーザーは、Ｘ方向のずれ量及びＹ方向のずれ量に基づいて、新補正値の入力ボックスに、補正するための数値を入力する。具体的には、Ｘ方向に－０．１ｍｍずれているので、＋０．１ｍｍと入力する。一方、Ｙ方向にずれは無いので、０．０ｍｍと入力する。入力した後、更新ボタンを押して、最新の補正値にする。なお、補正値は、記憶部５１０に記憶される。

【0069】

以上述べたように、本実施形態の三次元造形装置１０００は、ステージ２００と、ステージ２００に第１材料を供給する第１ノズル１１０ａを有する第１造形ヘッド１００ａと、ステージ２００に第１材料と異なる第２材料を供給する第２ノズル１１０ｂを有する第２造形ヘッド１００ｂと、第１造形ヘッド１００ａ及び第２造形ヘッド１００ｂのうち少なくとも一方と、ステージ２００と、を相対的に移動させる移動機構４００と、第１造形ヘッド１００ａ、第２造形ヘッド１００ｂ、及び移動機構４００を制御する制御部５００と、を備え、制御部５００は、第１造形ヘッド１００ａにステージ２００の上に第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形を実行させ、第２造形ヘッド１００ｂにステージ２００の上に第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形を実行させ、第１校正体３１０Ａは、ステージ２００の上の第１方向に、第１間隔Ｗ１で配置された複数の造形線３１０Ａ１を有し、第２校正体３２０Ａは、ステージ２００の上の第１方向に、第１間隔Ｗ１よりも間隔が広い第２間隔Ｗ２で配置された複数の造形線３２０Ａ１を有する。

【0070】

この構成によれば、第１造形ヘッド１００ａによって第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂを造形し、第２造形ヘッド１００ｂによって第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを造形するので、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとを比べることにより、互いの造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１，３２０Ａ１，３２０Ｂ１のずれ量から、第１方向における互いの造形ヘッド１００ａ，１００ｂの位置ずれ量を認識することができる。よって、位置ずれ量に基づいて造形ヘッド１００ａ，１００ｂの位置を校正することにより、造形体の寸法精度が低下したり、造形体の強度が低下したりすることを抑えることができる。

【0071】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００において、第１方向と交差する方向における、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとの距離Ｗ５は、移動機構４００におけるバックラッシュの間隔に比べて広いことが好ましい。この構成によれば、バックラッシュの間隔に比べて第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとの距離を広くしているので、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとが重なることを抑えることができる。よって、造形中のノズル１１０に溶融材料が付着し、造形精度が低下することを抑えることができる。

【0072】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００は、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂと、ステージ２００と、の間に下地層２５０が配置されることが好ましい。この構成によれば、下地層２５０が配置されているので、下地層２５０の上に第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを造形することで、ステージ２００から第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを有する下地層２５０を取り外して確認することができる。また、下地層２５０に校正体３１０，３２０を造形するため、例えば、ステージ２００に校正体３１０，３２０を密着させる場合と比較して、下地層２５０と校正体３１０，３２０との密着性を向上させることができる。

【0073】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００において、下地層２５０は、第１造形ヘッド１００ａ又は第２造形ヘッド１００ｂを用いて造形されることが好ましい。この構成によれば、第１造形ヘッド１００ａ又は第２造形ヘッド１００ｂを用いて下地層２５０を造形するので、例えば、新たにプレートやシートなどを準備する必要がなく、容易に形成することができる。

【0074】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００において、制御部５００は、第１造形ヘッド１００ａ又は第２造形ヘッド１００ｂを用いて、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１に対応する目盛り情報３３０ａを造形させ、第１造形ヘッド１００ａ又は第２造形ヘッド１００ｂを用いて、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１に対応する目盛り情報３３０ｂを造形させることが好ましい。この構成によれば、目盛り情報３３０ａ，３３０ｂ、言い換えれば、数字などを造形するので、ずれ量がわかりやすくなるなど、視認性を向上させることができる。

【0075】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００は、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂのうち少なくとも一方を撮像可能なカメラ７００と、カメラ７００によって撮像された画像を記憶する記憶部５１０と、を備えることが好ましい。この構成によれば、撮像した第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂや第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの画像を記憶するので、撮像してから時間が経過した後でも、ずれ量を校正させることができる。

【0076】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００は、カメラ７００によって撮像された第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの画像と、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂから得られた校正値を入力可能な校正画面と、を表示する表示部６００を備えることが好ましい。この構成によれば、表示部６００に画像を表示させるので、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを直接確認することなく、表示部６００からずれ量を求めることができる。よって、例えば、三次元造形装置１０００における造形空間の造形温度など環境を変動させることなく、ずれ量を校正させることができる。これにより、生産性が低下することを抑えることができる。

【0077】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００は、画像処理部５２０を備え、記憶部５１０は、カメラ７００によって第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂを撮像した第１校正体画像３１０Ａ２，３１０Ｂ２と、カメラ７００によって第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを撮像した第２校正体画像３２０Ａ２，３２０Ｂ２と、を記憶し、画像処理部５２０は、記憶された、第１校正体画像３１０Ａ２，３１０Ｂ２の端部３１０ａと、第２校正体画像３２０Ａ２，３２０Ｂ２の端部３２０ａと、をトリミングし、表示部６００は、トリミングされた第１校正体画像３１０Ａ２，３１０Ｂ２と、トリミングされた第２校正体画像３２０Ａ２，３２０Ｂ２と、を並べて表示することが好ましい。この構成によれば、例えば、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂや第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを一筆書きの要領で造形した場合でも、端部３１０ａ，３２０ａをトリミングすることで、必要な造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１，３２０Ａ１，３２０Ｂ１の端部３１０ａ，３２０ａを明確に表示させることができる。よって、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂと第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂとのずれ量を求めやすくすることができる。

【0078】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００において、表示部６００は、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂの造形線３１０Ａ１，３１０Ｂ１に対応する目盛り情報６０１ａ，６０２ａと、第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの造形線３２０Ａ１，３２０Ｂ１に対応する目盛り情報６０１ｂ，６０２ｂと、を表示することが好ましい。この構成によれば、目盛り情報６０１ａ，６０２ａ，６０１ｂ，６０２ｂ、言い換えれば、数字などを表示するので、ずれ量がわかりやすくなるなど、視認性を向上させることができる。

【0079】

また、本実施形態の三次元造形装置１０００において、制御部５００は、第１造形ヘッド１００ａを用いて第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂを造形する前に、ステージ２００又はメンテナンス位置において第１材料をパージ処理させ、第２造形ヘッド１００ｂを用いて第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂを造形する前に、ステージ２００又はメンテナンス位置において第２材料をパージ処理させることが好ましい。この構成によれば、ずれ量を求めるための校正体３１０，３２０を造形する前に、パージ処理を実施するので、第１校正体３１０Ａ，３１０Ｂ及び第２校正体３２０Ａ，３２０Ｂの線幅を安定させることが可能となり、ずれ量を正確に求めることができる。

【0080】

以下、上記した実施形態の変形例を説明する。

【0081】

上記したように、トリミング処理された第１校正体画像３１０Ａ２及び第２校正体画像３２０Ａ２を並べて表示することに限定されず、例えば、図８に示すようにしてもよい。図８は、図３におけるＡ部を撮像した画像である。即ち、トリミング処理していない撮像画像３１５である。

【0082】

まず、表示部６００に、撮像画像３１５と、基準バー３１６ａを有する基準バー設定部３１６と、位置ずれ量を測定する測定バー３１７ａを有する測定バー設定部３１７と、を表示させる。次に、矢印ボタンを操作して、基準バー３１６ａを基準位置に配置する。ここでは、左側から５本目を基準位置とする。その後、矢印ボタンを操作して、測定バー３１７ａを、造形線３１０Ａ１と造形線３２０Ａ１とが一致する位置に配置する。ここで、更新ボタンを押すと、画像に基づいて演算部５３０で補正値が算出され、記憶部５１０に記憶される。

【0083】

また、上記したように、手動でずれ量を求めることに限定されず、図９に示すように、自動でずれ量を求めるようにしてもよい。図９は、センサーとしての距離センサーを用いて校正値を算出する方法を示している。

【0084】

まず、距離センサーの測定領域を、－Ｘ方向から＋Ｘ方向に移動させることで、第１校正体３１０Ａの高さ情報３１０Ａ３、及び、第２校正体３２０Ａの高さ情報３２０Ａ３を測定する。なお、測定は、同時に実施してもよいし、別々に実施してもよい。別々に実施する場合には、Ｘ方向の測定の基準点が必要となる。

【0085】

ここでは、第１校正体３１０Ａの基準点を、例えば、－Ｘ方向側から４番目の位置とする。次に、第１校正体３１０Ａの高さ情報３１０Ａ３と、第２校正体３２０Ａの高さ情報３２０Ａ３と、の一致点を求める。

【0086】

求め方としては、例えば、基準点と一致点との距離Ｌ１、間隔Ｌ２、造形線３２０Ａ１の幅Ｌ３に基づいて、第２校正体３２０Ａの線の数を算出する。第２校正体３２０Ａの線の数は、校正値の整数値から算出される。校正値は以下の式で算出される。校正値＝（基準点と一致点との距離Ｌ１）／（間隔Ｌ２＋造形線３２０Ａ１の幅Ｌ３）。

【0087】

このように、第１方向と交差する方向の高さを検出する距離センサーと、演算部５３０と、を備え、演算部５３０は、距離センサーによって得られた第１校正体３１０Ａの高さ情報３１０Ａ３と、距離センサーによって得られた第２校正体３２０Ａの高さ情報３２０Ａ３と、に基づいて、第１校正体３１０Ａと第２校正体３２０Ａとのずれ量を演算することが好ましい。これによれば、第１校正体３１０Ａ及び第２校正体３２０Ａの高さ情報３１０Ａ３，３２０Ａ３に基づいて校正値を演算するので、ユーザーが目視でずれ量を求めることなく、自動でずれ量を求めることができる。

【0088】

また、図３に示すような第１校正体３１０Ａ及び第２校正体３２０Ａの面積に限定されることなく、例えば、図１０に示すように、第１校正体３１０Ａの面積と比較して、第２校正体３２０Ａの面積を大きくするように造形してもよい。

【0089】

言い換えれば、ステージ２００上における第１校正体３１０Ａが占める割合は、ステージ２００上における第２校正体３２０Ａが占める割合に比べて小さいことが好ましい。これによれば、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１の第１間隔Ｗ１は、第２校正体３２０Ａの造形線３２０Ａ１の第２間隔Ｗ２と比べて狭い。よって、どちらも同じ面積で校正体３１０Ａ，３２０Ａを造形した場合、第１校正体３１０Ａで使用する材料の消費量が多い。よって、第１校正体３１０Ａが占める割合を小さくすることにより、使用する材料の消費量を低減することができる。

【0090】

また、上記したように、造形線３１０Ａ１，３１０Ａ２，３２０Ａ１，３２０Ａ２の幅は特に記載していないが、図１１に示すように設定してもよい。図１１に示すように、キャリブレーションしたい読み取り精度に合わせて、目盛りの形式を選択することができる。

【0091】

具体的な設定手順としては、まず、第２校正体３２０Ａの造形線３２０Ａ１幅の間隔を決定する。次に、第２校正体３２０Ａにおける１０本の造形線３２０Ａ１幅の間隔を１０等分することで、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１幅の間隔を決定する。その後、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１幅の間隔が、造形線３１０Ａ１幅の最小値と比べて大きいか否かを判定し、小さい場合には、最初に戻る。これは、第１校正体３１０Ａの造形線３１０Ａ１幅の間隔が狭すぎると、隣接する造形線３１０Ａ１が重なり、隙間を作ることができないからである。

【符号の説明】

【0092】

１００…造形ヘッド、１００ａ…第１造形ヘッド、１００ｂ…第２造形ヘッド、１１０…ノズル、１１０ａ…第１ノズル、１１０ｂ…第２ノズル、１２０…材料供給部、１２１…供給路、１３０…材料溶融部、１３１…フラットスクリュー、１３２…バレル、１３３…連通孔、１３４…ケース、１３５…溝部、１３６…溝形成面、１３７…スクリュー対向面、１４０…駆動モーター、１５０…ヒーター、２００…ステージ、２５０…下地層、３００…造形材料、３００ａ…三次元造形物、３１０ａ，３２０ａ…端部、３１０Ａ，３１０Ｂ…第１校正体、３１０Ａ１，３１０Ｂ１…造形線、３１０Ａ２，３１０Ｂ２…第１校正体画像、３１０Ａ３…高さ情報、３１０Ｃ１，３２０Ｃ１…パージ造形線、３１５…撮像画像、３１６…基準バー設定部、３１６ａ…基準バー、３１７…測定バー設定部、３１７ａ…測定バー、３２０Ａ，３２０Ｂ…第２校正体、３２０Ａ１，３２０Ｂ１…造形線、３２０Ａ２，３２０Ｂ２…第２校正体画像、３２０Ａ３…高さ情報、３３０ａ，３３０ｂ…目盛り情報、４００…移動機構、５００…制御部、５１０…記憶部、５２０…画像処理部、５３０…演算部、６００…表示部、６０１ａ，６０１ｂ…目盛り情報、７００…撮像手段としてのカメラ、１０００…三次元造形装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】