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(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】P2024010810
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】三次元造形方法
(51)【国際特許分類】
B29C 64/336 20170101AFI20240118BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240118BHJP
B29C 64/118 20170101ALI20240118BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20240118BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
B29C64/336
B33Y10/00
B29C64/118
B29C64/393
B33Y50/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022112322
(22)【出願日】2022-07-13
(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）】
4F213AP05
4F213AR06
4F213AR12
4F213WA25
4F213WB01
4F213WK03
4F213WL02
4F213WL67
4F213WL73
4F213WL85
4F213WL93
(57)【要約】
【課題】熱収縮率が異なるスライス層間において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる三次元造形方法を提供すること。
【解決手段】第１樹脂を含む第１材料と、第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、第１材料と第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、第１材料と第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、当該一方により形成される第１境界層を第１スライス層の上に積層し、当該他方により形成される第２境界層を第１境界層の上に積層し、第２境界層の上に第２スライス層を積層し、第１境界層は、第１スライス層と第２スライス層との積層方向から第１境界層を見た場合において、第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形方法。
【選択図】図３
【解決手段】第１樹脂を含む第１材料と、第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、第１材料と第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、第１材料と第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、当該一方により形成される第１境界層を第１スライス層の上に積層し、当該他方により形成される第２境界層を第１境界層の上に積層し、第２境界層の上に第２スライス層を積層し、第１境界層は、第１スライス層と第２スライス層との積層方向から第１境界層を見た場合において、第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形方法。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、
前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、
前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、
前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、
前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、
前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、
三次元造形方法。
前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、
前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、
前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、
前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、
前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、
三次元造形方法。
【請求項2】
前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側には、前記第１境界層のアウトライン内におけるインフィルの充填率に応じた前記複数の空隙が形成される、
請求項１に記載の三次元造形方法。
請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項3】
前記インフィルの充填率は、２０％以上９０％以下の範囲内である、
請求項２に記載の三次元造形方法。
請求項２に記載の三次元造形方法。
【請求項4】
前記第２境界層を前記第１境界層の上に積層することにより、前記第２境界層の一部を、前記第１境界層に形成された前記複数の空隙へ含浸させる、
請求項１に記載の三次元造形方法。
請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項5】
前記第２境界層の上に、前記第２スライス層を複数積層させ、
前記第２境界層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量は、前記第２スライス層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量よりも多い、
請求項１に記載の三次元造形方法。
前記第２境界層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量は、前記第２スライス層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量よりも多い、
請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項6】
前記第２境界層の上に複数積層される前記第２スライス層それぞれのアウトライン内におけるインフィルの充填率のうち、最下段の前記第２スライス層のアウトライン内におけるインフィルの充填率を最も低い充填率にする、
請求項１に記載の三次元造形方法。
請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項7】
前記第２樹脂の熱収縮率は、前記第１樹脂の熱収縮率よりも大きい、
請求項１に記載の三次元造形方法。
請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項8】
前記第１境界層を形成する場合における前記第１境界層の温度を、前記第１スライス層を形成する場合における前記第１スライス層の温度よりも高くする、
請求項７に記載の三次元造形方法。
請求項７に記載の三次元造形方法。
【請求項9】
前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第２境界層の輪郭は、前記第１境界層の輪郭の内側に含まれる、
請求項１に記載の三次元造形方法。
請求項１に記載の三次元造形方法。
【請求項10】
第１樹脂を含む第１材料により形成され、第１ヤング率を有する第１部分と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料により形成され、前記第１ヤング率と異なる第２ヤング率を有する第２部分とが積層された三次元造形物を造形する、
三次元造形方法。
三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、三次元造形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
少なくとも一部を溶融した造形材料を積層して三次元造形物を造形する三次元造形装置についての研究、開発が行われている。
【0003】
これに関し、ＰＯＭ（Polyoxymethylene）等の熱収縮率の高い造形材料をステージ上に積層させて三次元造形物を造形する三次元造形方法として、造形材料をステージ上に積層させる場合において、ステージの温度と雰囲気温度との少なくとも一方を制御することにより、積層された造形材料がステージから剥離してしまうことを抑制する三次元造形方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－１７２０８４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、特許文献１に記載された三次元造形方法では、熱収縮率の異なる複数の造形材料をステージ上に積層させて三次元造形物を造形する場合、複数の造形材料のうち熱収縮率の高い方の造形材料により形成された層と、複数の造形材料のうち熱収縮率の低い方の造形材料により形成された層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することが困難な場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために本発明の一態様は、第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形方法である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】三次元造形装置１の構成の一例を示す図である。
【図2】制御装置６０のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図3】制御装置６０の機能構成の一例を示す図である。
【図4】制御装置６０が造形制御を行う処理の流れの一例を示す図である。
【図5】三次元造形物ＭＬ１の外観の一例を示す図である。
【図6】第１部分Ｐ１の外観の一例を示す上面図である。
【図7】第１境界層Ｂ１の外観の一例を示す上面図である。
【図8】第２境界層Ｂ２の外観の一例を示す上面図である。
【図9】第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸している様子の一例を示す図である。
【図10】第２境界層Ｂ２の造形パスの太さが、第１境界層Ｂ１の空隙が延伸する方向における当該空隙の太さよりも太い場合において第２境界層Ｂ２の一部が第１境界層Ｂ１の空隙へ含浸する様子の一例を示す図である。
【図11】第２境界層Ｂ２の造形パスの太さが、第１境界層Ｂ１の造形パスの太さよりも太い場合において第２境界層Ｂ２の一部が第１境界層Ｂ１の空隙へ含浸する様子の一例を示す図である。
【図12】第２部分Ｐ２として積層される３個の第２スライス層のうちの最下層の第２スライス層Ｐ２１の外観の一例を示す上面図である。
【図13】第２部分Ｐ２として積層される３個の第２スライス層のうちの真ん中の第２スライス層Ｐ２２の外観の一例を示す上面図である。
【図14】第２部分Ｐ２として積層される３個の第２スライス層のうちの最上段の第２スライス層Ｐ２３の外観の一例を示す上面図である。
【図15】三次元造形物ＭＬ２の外観の一例を示す図である。
【図16】三次元造形物ＭＬ３の外観の一例を示す図である。
【図17】三次元造形物ＭＬ４の外観の一例を示す図である。
【図18】三次元造形物ＭＬ５の外観の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0009】
＜三次元造形装置の概要＞
まず、実施形態に係る三次元造形装置の概要について説明する。
まず、実施形態に係る三次元造形装置の概要について説明する。
【0010】
実施形態に係る三次元造形装置は、第１材料と、第２材料とを用いて三次元造形物を造形する。第１材料は、第１樹脂を含む。第２材料は、第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む。また、三次元造形装置は、ステージと、吐出部と、移動部と、制御部を備える。吐出部は、第１材料と第２材料とのそれぞれを吐出する。移動部は、吐出部とステージとを相対的に移動させる。制御部は、吐出部と移動部とを制御する。また、制御部は、第１材料と第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、第１材料と第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、当該一方により形成される第１境界層を第１スライス層の上に積層し、当該他方により形成される第２境界層を第１境界層の上に積層し、第２境界層の上に第２スライス層を積層する。そして、第１境界層は、第１スライス層と第２スライス層との積層方向から第１境界層を見た場合において、第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である。これにより、三次元造形装置は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１スライス層と第２スライス層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0011】
以下では、実施形態に係る三次元造形装置の構成と、当該三次元造形装置が備える制御装置の構成と、当該制御装置が行う処理とについて詳しく説明する。
【0012】
＜三次元造形装置の構成＞
以下、実施形態に係る三次元造形装置の構成について、三次元造形装置１を例に挙げて説明する。
以下、実施形態に係る三次元造形装置の構成について、三次元造形装置１を例に挙げて説明する。
【0013】
図１は、三次元造形装置１の構成の一例を示す図である。
【0014】
ここで、三次元座標系ＴＣは、三次元座標系ＴＣが描かれた図における方向を示す三次元直交座標系である。以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＸ軸を、単にＸ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＹ軸を、単にＹ軸と称して説明する。また、以下では、説明の便宜上、三次元座標系ＴＣにおけるＺ軸を、単にＺ軸と称して説明する。また、以下では、一例として、Ｚ軸の負方向が重力方向と一致している場合について説明する。このため、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸の正方向を上方向又は単に上と称し、Ｚ軸の負方向を下方向又は単に下と称して説明する。
【0015】
三次元造形装置１は、ノズルＮｚを有する吐出部１０と、三次元造形物が造形される造形面２１を有するステージ２０と、移動部３０と、加熱部４０と、温度検出部５０と、制御装置６０と、データ生成装置７０を備える。なお、三次元造形装置１において、制御装置６０は、データ生成装置７０と一体に構成されてもよい。また、三次元造形装置１は、データ生成装置７０を備えない構成であってもよい。この場合、データ生成装置７０は、三次元造形装置１の制御装置６０へ外部から通信可能に接続される。また、三次元造形装置１は、制御装置６０とデータ生成装置７０とを備えない構成であってもよい。この場合、制御装置６０は、三次元造形装置１へ外部から通信可能に接続される。また、この場合、データ生成装置７０は、制御装置６０へ外部から通信可能に接続される。
【0016】
三次元造形装置１は、ステージ２０の造形面２１上に向かって吐出部１０から図示しない造形材料Ｘを吐出させつつ、吐出部１０とステージ２０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１は、Ｎ個のスライス層Ｌを積層させて１個の予め決められた形状の三次元造形物を造形する。ここで、Ｎは、１以上の整数であれば、如何なる整数であってもよい。この場合、Ｎ個のスライス層Ｌのうち下から数えて１番目のスライス層Ｌは、造形面２１上に積層される。また、造形面２１上に積層されるＮ個のスライス層Ｌのそれぞれは、造形面２１と平行な造形パスに沿って吐出された造形材料Ｘのことである。また、造形パスは、造形材料Ｘを吐出しながら移動するノズルＮｚのステージ２０に対する走査経路のことである。すなわち、三次元造形装置１は、Ｎ個のスライス層Ｌのうちのｎ番目のスライス層Ｌの造形パスに沿って造形材料Ｘを吐出部１０によって吐出し、ｎ番目のスライス層Ｌをｎ－１番目のスライス層Ｌの上に積層させる。なお、ｎは、１以上Ｎ以下のいずれかの整数である。また、Ｎ個のスライス層Ｌのそれぞれは、単一の層によって構成されてもよく、積層された複数の層によって構成されてもよい。ここで、あるスライス層Ｌの造形パスには、当該スライス層Ｌの輪郭に沿ったノズルＮｚの走査経路であるアウトライン経路と、当該アウトライン経路に囲まれた領域内におけるノズルＮｚの走査経路であるインフィル経路とが含まれている。すなわち、あるスライス層Ｌは、当該スライス層Ｌのアウトライン経路に沿って吐出された造形材料Ｘと、当該スライス層Ｌのインフィル経路に沿って吐出された造形材料Ｘとによって構成される。
【0017】
また、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる第１材料と第２材料との２種類の材料をノズルＮｚから造形材料Ｘとして選択的に吐出することができる。これにより、三次元造形装置１は、これら２種類の材料によって造形された三次元造形物を造形することができる。ここで、第１材料は、第１樹脂を含む材料のことである。また、第２材料は、第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む材料のことである。以下では、一例として、第２材料が有する熱収縮率が、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。この場合、第１樹脂は、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）である。また、この場合、第２樹脂は、例えば、ＰＯＭ（Polyoxymethylene）である。なお、第１樹脂は、ＡＢＳに代えて、第２樹脂が有する熱収縮率よりも小さい熱収縮率を有する他の種類の樹脂であってもよい。また、第２樹脂は、ＰＯＭに代えて、第１樹脂が有する熱収縮率よりも大きい熱収縮率を有する他の種類の樹脂であってもよく、例えば、結晶性樹脂であるＰＡ１２（ポリアミド１２）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳＵ（ポリスルホン）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＳＦ（ポリサルホン）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等であってもよい。
【0018】
三次元造形装置１は、このような三次元造形物の造形を行う造形制御を、三次元造形用データに基づいて行う。ここで、三次元造形装置１は、受け付けた操作に応じて、三次元造形用データを生成する。三次元造形用データは、Ｎ個のスライス層Ｌを予め決められた形状の三次元造形物として三次元造形装置１に積層させるためのデータである。三次元造形装置１には、当該形状を示す形状データが記憶されている。形状データは、例えば、当該形状を示すデータであれば、如何なるデータであってもよく、例えば、ＳＴＬ（Stereolithography）データである。三次元造形装置１は、受け付けた操作と、形状データとに基づいて、形状データが示す形状を有する仮想的な造形体と、造形体を支持するために造形体に付加される仮想的な支持体とのうち、少なくとも造形体を含む仮想的なオブジェクトを示すオブジェクトデータを生成する。造形体は、積層されるＮ個のスライス層Ｌが有する部分のうち、１個の三次元造形物としてＮ個のスライス層Ｌから切り離される部分のことである。また、支持体は、積層されたＮ個のスライス層Ｌが有する部分のうち、造形体を支持する部分のことである。
【0019】
オブジェクトデータを生成した後、三次元造形装置１は、生成したオブジェクトデータを記憶する。オブジェクトデータを記憶した後、三次元造形装置１は、スライス条件情報に基づいて、オブジェクトをＮ個のスライス層ＶＬに仮想的にスライスする。このように三次元造形装置１によりオブジェクトが仮想的にスライスされたＮ個のスライス層ＶＬのそれぞれは、前述のＮ個のスライス層Ｌのそれぞれに対応する。そこで、以下では、説明の便宜上、これらＮ個のスライス層ＶＬのうちｎ番目のスライス層ＶＬを、スライス層ＶＬｎと称し、前述のＮ個のスライス層Ｌのうちｎ番目のスライス層Ｌを、スライス層Ｌｎと称して説明する。この場合、例えば、１番目のスライス層ＶＬ１は、１番目のスライス層Ｌ１に対応する。ここで、スライス条件情報は、三次元造形装置１が記憶したオブジェクトデータが示すオブジェクトをＮ個のスライス層ＶＬに仮想的にスライスするためのスライス条件を示す情報のことである。スライス条件情報には、Ｎ個のスライス層ＶＬの数を示す情報、Ｎ個のスライス層ＶＬのそれぞれの厚みを示す情報等の情報が、スライス条件を示す情報として含まれている。
【0020】
オブジェクトを仮想的にスライスした後、三次元造形装置１は、造形パス生成条件情報に基づいて、スライスしたＮ個のスライス層ＶＬのそれぞれ毎に、スライス層ＶＬの造形パスを生成する。造形パスは、前述した通り、造形材料Ｘを吐出しながら移動するノズルＮｚのステージ２０に対する走査経路のことである。このため、ｎ番目のスライス層ＶＬｎの造形パスに沿って吐出された造形材料Ｘが、スライス層ＶＬｎに対応する現実のスライス層Ｌｎのことである。
【0021】
ここで、ｎ番目のスライス層ＶＬｎは、オブジェクトに含まれる造形体と支持体とのうちの少なくとも一方がスライスされたスライス層のうちの１つである。このため、ｎ番目のスライス層ＶＬｎには、造形体がスライスされた部分と、支持体がスライスされた部分とのうちの少なくとも一方が含まれている。すなわち、ｎ番目のスライス層ＶＬｎは、造形体がスライスされた層と、支持体がスライスされた層とのうちの少なくとも一方を含んでいる。そして、造形体がスライスされた層は、第１ソリッド層、造形層の２種類に分類される。第１ソリッド層は、造形体のソリッド層のことである。造形体は、第１ソリッド層と、第１ソリッド層と第１ソリッド層との間に積層される造形層とによって構成される。すなわち、造形体は、第１ソリッド層と、造形層とを積層させることによって造形される。また、支持体がスライスされた層は、第２ソリッド層、支持層、ラフト層の３種類に分類される。第２ソリッド層は、支持体のソリッド層のことである。ラフト層は、第１ソリッド層、造形層、第２ソリッド層、支持層のそれぞれが積層される土台となる層のことである。支持体は、第２ソリッド層と、第２ソリッド層と第２ソリッド層との間に積層される支持層と、ラフト層とによって構成される。すなわち、支持体は、第２ソリッド層と、支持層と、ラフト層とを積層させることによって造形される。例えば、ある造形体の形状がオーバーハングを有する形状である場合、当該造形体が有する部分のうちオーバーハングの部分は、このような支持体により支持される。以上のことから、ｎ番目のスライス層ＶＬｎの種類は、ｎ番目のスライス層ＶＬｎに含まれる層によって分類される。例えば、ｎ番目のスライス層ＶＬｎが第１ソリッド層のみを含んでいる場合、ｎ番目のスライス層ＶＬｎの種類は、第１ソリッド層である。また、例えば、ｎ番目のスライス層ＶＬｎが第１ソリッド層と第２ソリッド層とを含んでいる場合、ｎ番目のスライス層ＶＬｎの種類は、ｎ番目のスライス層ＶＬｎに含まれる層のうち造形体がスライスされた層の種類と、ｎ番目のスライス層ＶＬｎに含まれる層のうち支持体がスライスされた層の種類との組み合わせ、すなわち、第１ソリッド層と第２ソリッド層との組み合わせによって表される。そして、ｎ番目のスライス層ＶＬｎの種類は、ｎ番目のスライス層Ｌｎの種類でもある。このため、三次元造形装置１は、スライス条件情報に基づいて、ｎ番目のスライス層ＶＬｎの種類を特定することができるとともに、スライス層Ｌｎの種類を特定することができる。
【0022】
Ｎ個のスライス層ＶＬそれぞれの造形パスを生成した後、三次元造形装置１は、生成したＮ個のスライス層ＶＬそれぞれの造形パスを示す造形パス情報を含む三次元造形用データを生成する。ここで、造形パス生成条件情報は、Ｎ個のスライス層ＶＬそれぞれの造形パスを生成するための造形パス生成条件を示す情報のことである。造形パス生成条件情報には、Ｎ個のスライス層ＶＬそれぞれの種類毎の造形パスの形状を示す情報、Ｎ個のスライス層ＶＬそれぞれの種類毎の造形パスの幅を示す情報、Ｎ個のスライス層ＶＬそれぞれの種類毎の造形パスの厚みを示す情報、Ｎ個のスライス層ＶＬそれぞれの種類毎の造形パスに沿って造形材料Ｘを吐出する場合におけるノズルＮｚの移動速度を示す情報、ノズルＮｚから吐出する造形材料Ｘの種類を示す情報等の情報が、造形パス生成条件を示す情報として含まれている。また、ある造形パスを示す造形パス情報には、当該造形パスの幅を示す情報、当該造形パスの厚みを示す情報、当該造形パスに沿って造形材料Ｘを吐出する場合のノズルＮｚの移動速度を示す情報等の他の情報が含まれている。
【0023】
なお、三次元造形装置１では、前述のスライス条件情報には、Ｎ個のスライス層ＶＬのうちのｎ－１番目のスライス層ＶＬｎ－１の種類を示すｎ－１番目スライス層種類情報と、Ｎ個のスライス層ＶＬのうちｎ－１番目のスライス層ＶＬｎ－１の上に積層されるｎ番目のスライス層ＶＬｎの種類を示すｎ番目スライス層種類情報とが含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。
【0024】
ここで、Ｎ個のスライス層Ｌのうちのラフト層のスライス層Ｌは、他の層のスライス層Ｌの土台として造形面２１と、他の層との間に形成される層であり、造形材料Ｘによって塗り潰された層のことである。当該他の層は、Ｎ個のスライス層Ｌのうちラフト層の上に積層される個々のスライス層Ｌのことであり、具体的には、第１ソリッド層、造形層、第２ソリッド層、支持層のうちの一部又は全部のスライス層Ｌのことである。当該他の層は、造形面２１と接するように造形面２１上に積層された場合、造形面２１から剥がれ難くなることがある。また、当該他の層は、当該場合、精度よく定着させることができないことがある。また、当該他の層には、当該場合、残存応力が残ってしまうことがある。これらの問題を解決するために当該他の層と造形面２１との間に積層される層が、ラフト層のスライス層Ｌである。また、ソリッド層、造形層、支持層それぞれのスライス層Ｌは、予め決められた外形状の輪郭に沿って吐出された造形材料Ｘであるアウトラインと、アウトラインによって囲まれた領域内に吐出される造形材料Ｘであるインフィルとによって形成される。換言すると、ソリッド層、造形層、支持層それぞれのスライス層Ｌは、前述のアウトライン経路に沿って吐出される造形材料Ｘであるアウトラインと、前述のインフィル経路に沿って吐出される造形材料Ｘであるインフィルとによって形成される。そして、ソリッド層のスライス層Ｌは、ソリッド層のスライス層Ｌのアウトラインによって囲まれた領域内が、インフィルによって略隙間無く塗り潰された層のことである。換言すると、ソリッド層のスライス層Ｌは、当該領域内におけるインフィルの充填率が１００％の層のことである。なお、第１ソリッド層のスライス層Ｌは、造形体の表面を形成する造形材料Ｘを含む１個以上の層のことであると換言することもできる。また、造形層のスライス層Ｌは、造形体の内部を形成する造形材料Ｘを含む１個以上の層のことである。また、第２ソリッド層のスライス層Ｌは、支持体の表面を形成する造形材料Ｘを含む１個以上の層のことであると換言することもできる。一方、造形層のスライス層Ｌは、造形層のアウトラインによって囲まれた領域内にインフィルが含まれ、当該領域内にインフィルが充填されていない領域が存在する層のことである。換言すると、造形層のスライス層Ｌは、当該領域内におけるインフィルの充填率が１００％未満の層のことである。また、造形層のスライス層Ｌは、造形体の内部を形成する造形材料Ｘを含む１個以上の層のことであると換言することもできる。また、支持層のスライス層Ｌは、支持層のアウトラインによって囲まれた領域内にインフィルが含まれ、当該領域内にインフィルが充填されていない領域が存在する層のことである。換言すると、支持層のスライス層Ｌは、当該領域内におけるインフィルの充填率が１００％未満の層のことである。また、支持層のスライス層Ｌｎは、支持体の内部を形成する造形材料Ｘを含む１個以上の層のことであると換言することもできる。
【0025】
三次元造形装置１は、以上のようにして生成した三次元造形用データに基づいて、三次元造形物を造形する造形制御を行う。また、三次元造形装置１は、造形制御において造形面２１上にＮ個のスライス層Ｌを積層させる場合、ラフト層、第１ソリッド層、造形層、第２ソリッド層、支持層のうちの一部又は全部によって表される種類のスライス層Ｌとして、Ｎ個のスライス層Ｌのそれぞれを吐出部１０によって造形面２１上に吐出し、Ｎ個のスライス層Ｌを積層させて１個の三次元造形物を造形する。
【0026】
ここで、第１材料によって形成されるスライス層Ｌと、第２材料によって形成されるスライス層Ｌとを積層させる場合、第１材料が有する熱収縮率と第２材料が有する熱収縮率との違いにより、これら２つのスライス層の境界において、層間剥離が生じてしまうことがある。
【0027】
そこで、三次元造形装置１は、三次元造形物を造形する造形制御において、第１スライス層に第２スライス層を積層する場合、第１材料により形成される第１境界層を第１スライス層の上に積層し、第２材料により形成される第２境界層を第１境界層の上に積層し、第２境界層の上に第２スライス層を積層する。ここで、境界層は、三次元造形装置１により造形面２１上に積層されるＮ個のスライス層のうち第１材料により形成されるスライス層Ｌと、三次元造形装置１により造形面２１上に積層されるＮ個のスライス層のうち第２材料により形成されるスライス層Ｌとの境界を挟むように位置する２つのスライス層Ｌのことである。また、第１境界層は、第１材料により形成される境界層のことであり、第１スライス層と第２スライス層との積層方向から見た場合において、輪郭の内側に複数の空隙が形成される境界層のことである。また、第２境界層は、第２材料により形成される境界層のことであり、第１境界層に形成される複数の空隙へ一部が含浸する境界層のことである。また、第１スライス層は、第１材料により形成されるスライス層Ｌのうち第１境界層以外のすべてのスライス層Ｌのそれぞれのことである。また、第２スライス層は、第２材料により形成されるスライス層Ｌのうち第２境界層以外のすべてのスライス層Ｌのそれぞれのことである。
【0028】
このように、三次元造形装置１は、第１スライス層、第１境界層、第２境界層、第２スライス層の順に、第１スライス層と第２スライス層とによって第１境界層及び第２境界層を挟み込むように積層することにより、第１スライス層と第２スライス層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。これは、第１スライス層と第１境界層とが同じ熱収縮率を有していることと、第２スライス層と第２境界層とが同じ熱収縮率を有していることと、第１境界層に形成される複数の空隙へ第２境界層の一部が含浸することとの３つの要件の組み合わせにより実現される。ここで、第１境界層に形成される複数の空隙へ第２境界層の一部が含浸すると、第２境界層が第１境界層に嵌合する。これにより、第１境界層は、温度の低下によって第２境界層が反ろうとする圧縮応力を支えることになる。その結果、第２境界層の反りの発生が抑制され、第２境界層は、第１境界層から離れ辛くなる。このようなスライス層Ｌの積層手順法により、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１スライス層と第２スライス層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。なお、このように第２境界層の一部を第１境界層へ含浸させた場合、第２境界層と第１境界層との間の層間密着性は、第１材料と第２材料とのそれぞれによって第１境界層を形成した後に第１境界層の上に第２境界層を積層した場合と比較して、高くなる。この理由は、第１材料と第２材料とのそれぞれによって第１境界層を形成した後に第１境界層の上に第２境界層を積層した場合、第１境界層における第２材料と第２境界層における第２材料との間に層界面が形成されるためである。対して、第２境界層の一部を第１境界層の空隙へ含浸させる場合、第１境界層に含侵した第２材料と第２境界層における第２材料との間に層界面が形成されない。このため、第２境界層の一部を第１境界層の空隙へ含浸させる処理と、第１材料と第２材料とのそれぞれによって第１境界層を形成した後に第１境界層の上に第２境界層を積層する処理とは、本質的に異なる処理である。なお、造形時における第２境界層の熱収縮体積は、造形完了後における第２境界層の熱収縮体積の６０％以下が好ましい。これにより、造形時に造形層の形状が変化することで造形精度が低下することを抑制できる。
【0029】
吐出部１０は、第１材料と第２材料とのそれぞれを選択的に造形材料Ｘとして造形面２１上に吐出する吐出装置である。より具体的には、吐出部１０は、前述のノズルＮｚとともに、１種類以上の材料を溶融させて第１材料とする第１材料溶融部と、１種類以上の材料を溶融させて第２材料とする第２材料溶融部と、材料供給切替部と、第１材料供給部と、第２材料供給部を有する。ここで、吐出部１０において、第１材料供給部と第１材料溶融部との間は、第１供給路によって接続される。また、吐出部１０において、第２材料供給部と第２材料溶融部との間は、第２供給路によって接続される。また、第１材料溶融部と材料供給切替部との間は、第３供給路によって接続される。また、第２材料溶融部と材料供給切替部との間は、第４供給路によって接続される。また、材料供給切替部とノズルＮｚとの間は、連通孔によって接続される。なお、材料供給切替部は、連通孔を介してノズルＮｚへ造形材料Ｘとして供給する材料を、第１材料溶融部から供給される第１材料と、第２材料溶融部から供給される第２材料とのいずれかに切り替える。ノズルＮｚは、連通孔を通って材料供給切替部から供給される造形材料Ｘを先端から吐出する。なお、吐出部１０は、ノズルＮｚに代えて、第１材料を吐出する第１ノズルと、第２材料を吐出する第２ノズルとの２つのノズルを備える構成であってもよい。この場合、吐出部１０は、材料供給切替部を有さない。そして、この場合、第１材料溶融部は、第１連通孔を介して第１ノズルと接続される。また、この場合、第２材料溶融部は、第２連通孔を介して第２ノズルと接続される。
【0030】
ここで、三次元造形装置１は、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上にｎ番目のスライス層Ｌｎを積層する場合、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上面とノズルＮｚの先端との距離を変更することにより、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上面に吐出する造形材料Ｘの幅と、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上面に吐出する造形材料Ｘの厚みとの少なくとも一方を変化させる。ただし、三次元造形装置１によりｎ番目のスライス層Ｌｎの上面に吐出される造形材料Ｘの幅の最大値は、ノズルＮｚの先端の外径である。これは、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上面とノズルＮｚの先端との距離を、ノズルＮｚの先端の内径よりも短くすると、ノズルＮｚの先端から吐出される造形材料Ｘが、ノズルＮｚの先端によって押し潰されながらｎ－１番目の造形層の上面に吐出されることになるからである。
【0031】
第１材料供給部には、第１材料となる材料として、ペレット、粉末等の状態の１種類以上の材料が収容される。以下では、一例として、第１材料供給部に収容される材料が、ペレット状の第１樹脂を含む場合について説明する。第１材料供給部は、例えば、ホッパーによって構成される。第１材料供給部に収容された材料は、第１材料供給部の下方に設けられた第１供給路を介して、第１材料溶融部に供給される。
【0032】
第２材料供給部には、第２材料となる材料として、ペレット、粉末等の状態の１種類以上の材料が収容される。以下では、一例として、第２材料供給部に収容される材料が、ペレット状の第２樹脂を含む場合について説明する。第２材料供給部は、例えば、ホッパーによって構成される。第２材料供給部に収容された材料は、第２材料供給部の下方に設けられた第２供給路を介して、第２材料溶融部に供給される。
【0033】
第１材料溶融部は、スクリューケースと、スクリューケース内に収容されたフラットスクリューと、フラットスクリューを駆動させる駆動モーターと、スクリューケース内においてフラットスクリューよりも下方に固定されたバレルを備える。
【0034】
フラットスクリューは、扁平な円柱形状を有し、円柱の外周から円柱の中心軸に向かう渦状の溝部が円柱の底面に形成されたスクリューである。
【0035】
バレルには、第３供給路が設けられている。また、バレルには、ヒーターが内蔵されている。ヒーターの温度は、制御装置６０によって制御される。
【0036】
回転しているフラットスクリューと、バレルとの間に供給された材料は、フラットスクリューの回転と、バレルに内蔵されたヒーター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第１材料となる。ペースト状の第１材料は、フラットスクリューの回転によって、バレルに設けられた第３供給路を介して材料供給切替部に供給される。材料供給切替部の状態が第１材料をノズルＮｚへ供給する状態に切り替わっている場合、材料供給切替部に供給された第１材料は、連通孔を介して、ノズルＮｚへ供給される。そして、ノズルＮｚに供給された第１材料は、造形材料ＸとしてノズルＮｚの先端からステージ２０に向かって吐出される。
【0037】
第２材料溶融部は、第１材料溶融部の構成と同様の構成を有する。このため、以下では、第２材料溶融部につての詳細な説明を省略する。第２材料溶融部においてペースト状にされた第２材料は、フラットスクリューの回転によって、バレルに設けられた第４供給路を介して材料供給切替部に供給される。材料供給切替部の状態が第２材料をノズルＮｚへ供給する状態に切り替わっている場合、材料供給切替部に供給された第２材料は、連通孔を介して、ノズルＮｚへ供給される。そして、ノズルＮｚに供給された第２材料は、造形材料ＸとしてノズルＮｚの先端からステージ２０に向かって吐出される。
【0038】
移動部３０は、吐出部１０のノズルＮｚとステージ２０との相対的な位置を変化させる。より具体的には、移動部３０は、吐出部１０とステージ２０とのいずれか一方又は両方を移動させることにより、吐出部１０のノズルＮｚとステージ２０との相対的な位置を変化させる。以下では、一例として、移動部３０が、ステージ２０を移動させることにより、吐出部１０のノズルＮｚとステージ２０との相対的な位置を変化させる場合について説明する。例えば、移動部３０は、吐出部１０をＺ軸に沿って移動させる第１移動機構部３１と、ステージ２０を吐出部１０に対してＸ軸及びＹ軸に沿って移動させる第２移動機構部３２を備えている。本実施形態では、図１に示した第１移動機構部３１は、吐出部１０をＺ軸に沿って移動させる昇降装置によって構成され、吐出部１０をＺ軸に沿って移動させるためのモーターを有している。図１に示した第２移動機構部３２は、ステージ２０をＸ軸及びＹ軸に沿って移動させる水平搬送装置によって構成され、ステージ２０をＸ軸に沿って移動させるためのモーター、及び、ステージ２０をＹ軸に沿って移動させるためのモーターを有している。第１移動機構部３１及び第２移動機構部３２は、制御装置６０により制御される。
【0039】
加熱部４０は、吐出部１０により吐出された造形材料Ｘを含む対象領域を加熱する。ここで、対象領域は、造形面２１上の領域のうち、１個の三次元造形物として造形面２１上にＮ個のスライス層Ｌが積層された場合におけるＮ個のスライス層Ｌの全体を含む領域のことである。加熱部４０は、対象領域を加熱可能な構成であれば、如何なる構成であってもよい。図１に示した例では、加熱部４０は、ステージ２０の上面、すなわち、造形面２１と対向する面を有し、対象領域を加熱する平板形状のパネルヒーターである。この場合、加熱部４０は、平板形状の加熱部４０が有する下面と、造形面２１との間に挟まれた領域を対象領域として加熱する。なお、加熱部４０は、制御装置６０により制御される。また、図１に示した例では、加熱部４０には、前述のノズルＮｚが挿通される貫通孔が設けられている。このため、加熱部４０は、ノズルＮｚの周囲に設けられており、ノズルＮｚとともに動く。なお、加熱部４０は、パネルヒーターに代えて、温風を送り込むチャンバー方式のヒーターであってもよく、カートリッジヒーターであってもよく、対象領域内を加熱可能な他の如何なる種類のヒーターであってもよい。また、三次元造形装置１は、加熱部４０を備えない構成であってもよい。
【0040】
温度検出部５０は、造形面２１上に積層されるスライス層Ｌの上面の温度を検出する温度センサーである。図１に示した例では、温度検出部５０は、加熱部４０の下面に設けられている。そして、温度検出部５０は、検出した温度を示す情報を制御装置６０に出力する。また、三次元造形装置１は、温度検出部５０を備えない構成であってもよい。
【0041】
制御装置６０は、三次元造形装置１の全体を制御する。制御装置６０は、データ生成装置７０によって生成された三次元造形用データを、ネットワーク又は記録媒体を介して取得する。制御装置６０は、予め記憶された三次元造形用プログラムを実行することによって、三次元造形用データに応じて吐出部１０と移動部３０との動作を制御する造形制御を行うことにより、三次元造形物を造形する。なお、制御装置６０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。
【0042】
前述の造形制御は、吐出部１０、移動部３０についての制御のことである。より具体的には、造形制御は、造形面２１上にＮ個のスライス層Ｌを積層させて予め決められた形状の１個の三次元造形物を造形する制御のことである。ここで、Ｎ個のスライス層Ｌのうちのｎ番目のスライス層Ｌｎは、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上に積層される。この際、ｎ番目のスライス層Ｌｎは、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎの上に積層された場合、ｎ番目のスライス層Ｌｎの熱によりｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の一部を溶融させる。このため、ｎ番目のスライス層Ｌｎは、ｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１と接合される。その結果、造形面２１上において、Ｎ個のスライス層Ｌは、１個の三次元造形物として積層される。このため、実施形態では、０番目のスライス層Ｌ０は、造形面２１のことを意味する。すなわち、実施形態において、１番目のスライス層Ｌ１は、０番目のスライス層Ｌ０、すなわち、造形面２１の上に積層される。
【0043】
造形制御によってｎ番目のスライス層Ｌｎをｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上に積層させる場合、制御装置６０は、吐出部１０、移動部３０を制御し、ｎ番目のスライス層Ｌｎに対応するｎ番目のスライス層ＶＬｎの造形パスに沿った造形材料Ｘの吐出を吐出部１０によって行う。これにより、制御装置６０は、ｎ番目のスライス層Ｌｎをｎ－１番目のスライス層Ｌｎ－１の上に積層させることができる。以上のような制御を造形制御として行うことにより、制御装置６０は、造形材料Ｘの吐出を順に行い、造形面２１上にＮ個のスライス層Ｌを積層させて、１個の三次元造形物を造形する。
【0044】
また、制御装置６０は、造形制御において、第１スライス層に第２スライス層を積層する場合、前述した通り、第１境界層を第１スライス層の上に積層し、第２境界層を第１境界層の上に積層し、第２境界層の上に第２スライス層を積層する。これにより、制御装置６０は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１スライス層と第２スライス層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0045】
図２は、制御装置６０のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0046】
制御装置６０は、プロセッサー６１と、記憶部６２と、入力受付部６３と、通信部６４と、表示部６５を備える。なお、制御装置６０は、前述した通り、三次元造形装置１と別体に構成された情報処理装置であってもよい。この場合、三次元造形装置１は、この情報処理装置と通信可能に接続され、この情報処理装置により制御される。
【0047】
プロセッサー６１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。なお、プロセッサー６１は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の他のプロセッサーであってもよい。また、プロセッサー６１は、複数のプロセッサーにより構成されてもよい。プロセッサー６１は、記憶部６２に記憶された各種のプログラム、各種の命令等を実行することにより、制御装置６０が有する各種の機能を実現する。
【0048】
記憶部６２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。なお、記憶部６２は、制御装置６０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部６２は、制御装置６０が処理する各種のプログラム、各種の命令、各種の情報等を記憶する。例えば、記憶部６２は、三次元造形用データ等を記憶する。
【0049】
入力受付部６３は、表示部６５に表示された画像を見ながら行われるユーザーからの操作を受け付ける。入力受付部６３は、例えば、キーボード、マウス、タッチパッド等を含む入力装置である。なお、入力受付部６３は、表示部６５と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。
【0050】
通信部６４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート、イーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。
【0051】
表示部６５は、画像を表示する。表示部６５は、制御装置６０が備えるディスプレイとして、例えば、液晶ディスプレイパネル、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイパネル等を含む表示装置である。
【0052】
図３は、制御装置６０の機能構成の一例を示す図である。
【0053】
制御装置６０は、記憶部６２と、入力受付部６３と、通信部６４と、表示部６５と、制御部６６を備える。
【0054】
制御部６６は、制御装置６０の全体を制御する。制御部６６は、装置制御部６６１を備える。制御部６６が備えるこれらの機能部は、例えば、プロセッサー６１が、記憶部６２に記憶された各種のプログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうちの一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
【0055】
装置制御部６６１は、三次元造形装置１の全体を制御する。例えば、装置制御部６６１は、吐出部１０と、移動部３０と、加熱部４０とのそれぞれを制御する。
【0056】
データ生成装置７０は、三次元造形装置１が三次元造形物を造形するために用いる三次元造形用データを生成する装置である。データ生成装置７０は、上記において説明した三次元造形装置１が三次元造形用データを生成する方法により、三次元造形用データを生成する。このため、ここでは、当該方法の説明については、省略する。また、データ生成装置７０は、受け付けた操作に応じて、上記の形状データを記憶する。なお、データ生成装置７０は、形状データを生成可能であってもよく、形状データを生成不可能であってもよい。データ生成装置７０が形状データを生成不可能である場合、データ生成装置７０は、他の装置からネットワーク又は記憶媒体を介して形状データを取得する。また、データ生成装置７０は、受け付けた操作に応じて、前述のスライス条件情報、造形パス生成条件情報を記憶する。
【0057】
データ生成装置７０は、例えば、ワークステーション、デスクトップＰＣ（Personal Computer）、ノートＰＣ、タブレットＰＣ、多機能携帯電話端末（スマートフォン）、携帯電話端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の情報処理装置であるが、これらに限られるわけではない。より具体的には、データ生成装置７０は、１以上のプロセッサーと、メモリーと、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。
【0058】
＜制御装置が造形制御を行う処理＞
以下、図４を参照し、制御装置６０が造形制御を行う処理について説明する。図４は、制御装置６０が造形制御を行う処理の流れの一例を示す図である。以下では、一例として、図４に示したステップＳ１１０の処理が行われるよりも前のタイミングにおいて、三次元造形用データが記憶部６２に記憶されている場合について説明する。また、以下では、一例として、当該タイミングにおいて、造形制御を制御装置６０に開始させる操作を制御装置６０が受け付けている場合について説明する。また、以下では、一例として、図４に示したフローチャートの処理によって三次元造形装置１が造形する三次元造形物が、図５に示した三次元造形物ＭＬ１である場合について説明する。図５は、三次元造形物ＭＬ１の外観の一例を示す図である。三次元造形物ＭＬ１は、１個以上の第１スライス層の積層によって長方形状に形成される第１部分Ｐ１に、１個以上の第２スライス層の積層によって長方形状に形成される第２部分Ｐ２が積層される略直方体形状の三次元造形物である。三次元造形物ＭＬ１は、例えば、プリンタ等の装置が有する部品のうちの１つである。三次元造形物ＭＬ１は、例えば、摺動する部材が第２部分Ｐ２の上に載置される。この場合、三次元造形物ＭＬ１は、例えば、摩擦係数の低いＰＯＭ等である第２材料により形成された第２部分Ｐ２によって当該部材の摺動を受けるため、当該部材の摺動によって第１部分Ｐ１が摩耗してしまうことを抑制することができる。三次元造形装置１は、このように第１材料によって形成される第１部分Ｐ１に、第２材料によって形成される第２部分Ｐ２を積層させた三次元造形物ＭＬ１を造形しようとする場合、図５に示したように、第１部分Ｐ１の上に第１境界層Ｂ１を積層し、第１境界層Ｂ１の上に第２境界層Ｂ２を積層し、第２境界層Ｂ２の上に第２部分Ｐ２を積層させる。これにより、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との境界、すなわち、第１スライス層と第２スライス層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
以下、図４を参照し、制御装置６０が造形制御を行う処理について説明する。図４は、制御装置６０が造形制御を行う処理の流れの一例を示す図である。以下では、一例として、図４に示したステップＳ１１０の処理が行われるよりも前のタイミングにおいて、三次元造形用データが記憶部６２に記憶されている場合について説明する。また、以下では、一例として、当該タイミングにおいて、造形制御を制御装置６０に開始させる操作を制御装置６０が受け付けている場合について説明する。また、以下では、一例として、図４に示したフローチャートの処理によって三次元造形装置１が造形する三次元造形物が、図５に示した三次元造形物ＭＬ１である場合について説明する。図５は、三次元造形物ＭＬ１の外観の一例を示す図である。三次元造形物ＭＬ１は、１個以上の第１スライス層の積層によって長方形状に形成される第１部分Ｐ１に、１個以上の第２スライス層の積層によって長方形状に形成される第２部分Ｐ２が積層される略直方体形状の三次元造形物である。三次元造形物ＭＬ１は、例えば、プリンタ等の装置が有する部品のうちの１つである。三次元造形物ＭＬ１は、例えば、摺動する部材が第２部分Ｐ２の上に載置される。この場合、三次元造形物ＭＬ１は、例えば、摩擦係数の低いＰＯＭ等である第２材料により形成された第２部分Ｐ２によって当該部材の摺動を受けるため、当該部材の摺動によって第１部分Ｐ１が摩耗してしまうことを抑制することができる。三次元造形装置１は、このように第１材料によって形成される第１部分Ｐ１に、第２材料によって形成される第２部分Ｐ２を積層させた三次元造形物ＭＬ１を造形しようとする場合、図５に示したように、第１部分Ｐ１の上に第１境界層Ｂ１を積層し、第１境界層Ｂ１の上に第２境界層Ｂ２を積層し、第２境界層Ｂ２の上に第２部分Ｐ２を積層させる。これにより、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との境界、すなわち、第１スライス層と第２スライス層との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0059】
造形制御を制御装置６０に開始させる操作を制御装置６０が受け付けた後、装置制御部６６１は、記憶部６２に予め記憶された三次元造形用データを記憶部６２から読み出す（ステップＳ１１０）。
【0060】
次に、装置制御部６６１は、ステップＳ１１０において読み出した三次元造形用データに基づいて、第１部分Ｐ１の造形を開始する（ステップＳ１２０）。
【0061】
次に、装置制御部６６１は、ステップＳ１２０において開始した第１部分Ｐ１の造形が終了するまで待機する（ステップＳ１３０）。図４では、ステップＳ１３０の処理を「終了？」によって示している。ここで、装置制御部６６１は、例えば、ステップＳ１１０において読み出した三次元造形用データに基づいて、第１部分Ｐ１の造形が終了したか否かを判定する。なお、装置制御部６６１は、第１部分Ｐ１の造形が終了したか否かを如何なる方法によって判定してもよい。
【0062】
ここで、図６は、第１部分Ｐ１の外観の一例を示す上面図である。図６に示した例では、第１部分Ｐ１は、１個の第１スライス層によって形成されている。また、当該例では、第１部分Ｐ１を形成している第１スライス層のアウトラインＯＬ１は、図６に示した始点Ｓ１から終点Ｇ１に向かう造形パスＰＨ１に沿って三次元造形装置１により第１材料が吐出されることによって造形される。また、当該例では、第１部分Ｐ１を形成している第１スライス層のインフィルＩＦ１は、図６に示した始点Ｓ２から終点Ｇ２に向かう造形パスＰＨ２に沿って三次元造形装置１により第１材料が吐出されることによって造形される。なお、図６では、造形パスＰＨ１及び造形パスＰＨ２のそれぞれを、点線の矢印によって示している。また、図６では、ハッチングされた領域は、第１材料が吐出された領域を示す。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ１の充填率は、１００％である。従って、当該例では、第１部分Ｐ１を形成している第１スライス層は、第１ソリッド層である。なお、第１部分Ｐ１は、複数の第１スライス層が積層されることによって形成されてもよい。この場合、これら複数の第１スライス層には、第１ソリッド層に加えて、造形層が含まれてもよい。
【0063】
装置制御部６６１は、ステップＳ１２０において開始した第１部分Ｐ１の造形が終了したと判定した場合（ステップＳ１３０－ＹＥＳ）、第１部分Ｐ１の上に、第１境界層Ｂ１を積層させる（ステップＳ１４０）。
【0064】
ここで、図７は、第１境界層Ｂ１の外観の一例を示す上面図である。図７に示した例では、第１境界層Ｂ１は、１個のスライス層Ｌによって形成されている。しかしながら、第１境界層Ｂ１は、２個以上のスライス層Ｌによって形成されることが望ましい。これは、第１境界層Ｂ１に形成される複数の空隙それぞれの深さを深くし、第２境界層Ｂ２がこれら複数の空隙のそれぞれに含浸し易くすることができるためである。例えば、第１境界層Ｂ１は、５個のスライス層Ｌが積層されることによって造形されてもよい。この場合、三次元造形装置１は、例えば、第１境界層Ｂ１の厚さを、１ｃｍ程度にすることができる。その結果、空隙に含侵する第２境界層の深さが深くなるため、第２境界層と第１境界層とが嵌合する長さを長くすることができる。
【0065】
また、図７に示した例では、第１境界層Ｂ１のアウトラインＯＬ２は、図７に示した始点Ｓ３から終点Ｇ３に向かう造形パスＰＨ３に沿って三次元造形装置１により第１材料が吐出されることによって造形される。また、当該例では、第１境界層Ｂ１のインフィルＩＦ２は、図７に示した始点Ｓ４から終点Ｇ４に向かう造形パスＰＨ４に沿って三次元造形装置１により第１材料が吐出されることによって造形される。なお、図７では、造形パスＰＨ３及び造形パスＰＨ４のそれぞれを、点線の矢印によって示している。また、図７では、ハッチングされた領域は、第１材料が吐出された領域を示す。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ２の充填率は、１００％未満である。この場合、図７に示したように、第１境界層Ｂ１には、インフィルＩＦ２の充填率に応じた複数の空隙が形成される。第２境界層Ｂ２を第１境界層Ｂ１に嵌合させるためには、インフィルＩＦ２の充填率は、２０％以上９０％以下の範囲内の充填率であればよい。なお、インフィルＩＦ２の充填率が３０％以上８０％以下の範囲内の充填率である場合、第２境界層Ｂ２は、より確実に第１境界層Ｂ１に嵌合する。装置制御部６６１は、例えば、インフィルＩＦ２を形成させるためのインフィル経路において隣り合うインフィル経路同士を、所定の間隔離間させることによって、インフィルＩＦ２の充填率を変えることができる。換言すると、装置制御部６６１は、造形パスＰＨ４同士を所定の間隔離間させることによって、インフィルＩＦ２の充填率を変えることができる。例えば、出願人が行った実験では、インフィルＩＦ２の造形パスの幅の１／４程度の距離が所定の間隔である場合、インフィルＩＦ２の充填率は、２０％程度であった。所定の間隔とインフィルＩＦ２の充填率との対応関係は、事前の実験、各種の理論計算等によって特定することができる。また、所定の間隔として最適であると考えられる距離は、事前の実験等によって決められてもよく、他の方法によって決められてもよい。当該他の方法としては、例えば、ノズルＮｚの内径と、インフィルＩＦ２の長手方向の長さとの比と、第２境界層Ｂ２の第１境界層Ｂ１への嵌合の強さとの相関関係に基づく方法が挙げられる。ここで、インフィルＩＦ２の長手方向は、造形パスＰＨ４が延伸する２つの方向のうちの造形パスＰＨ４の長さが長い方の方向である。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ２の長手方向は、Ｙ軸と平行な方向である。この方法を用いる場合、このような相関関係を事前の実験等によって得ておく必要がある。また、この方法を用いる場合、このような相関関係は、テーブル化しておくことによって利便性を向上させることができる。当該例では、第１境界層Ｂ１には、Ｙ軸と平行な方向に延伸する７個の空隙が形成されている。そして、当該例では、インフィルＩＦ２の充填率は、４５％程度である。なお、装置制御部６６１は、他の方法によって第１境界層Ｂ１を形成する構成であってもよい。例えば、装置制御部６６１は、複数の空隙がランダムな位置に形成されたインフィルＩＦ２を有する第１境界層Ｂ１を、第１部分Ｐ１の上に積層させる構成であってもよい。
【0066】
また、図７に示した例では、インフィルＩＦ２の長手方向は、第１部分Ｐ１のインフィルＩＦ１の長手方向と平行な方向である。インフィルＩＦ１の長手方向は、インフィルＩＦ１の造形パスＰＨ２が延伸する２つの方向のうちの造形パスＰＨ２の長さが長い方の方向である。しかしながら、装置制御部６６１は、これら２つの長手方向が交差するように第１境界層Ｂ１を第１部分Ｐ１の上に積層する構成であってもよい。この場合、三次元造形装置１は、第１部分Ｐ１と第１境界層Ｂ１との層間密着性を向上させることができる。
【0067】
なお、装置制御部６６１は、加熱部４０を制御し、第１境界層Ｂ１を形成する場合における第１境界層Ｂ１の温度を、第１部分Ｐ１を形成する場合における第１部分Ｐ１の温度よりも高くする構成であってもよい。これにより、三次元造形装置１は、後述するステップＳ１５０において第１境界層Ｂ１の上に第２境界層Ｂ２を積層する場合において、第１境界層Ｂ１によって第２境界層Ｂ２が冷却されてしまうことを抑制することができる。その結果、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１と第２境界層Ｂ２との境界において層間剥離が生じてしまうことを、より確実に抑制することができる。これを実現するための加熱部４０による第１境界層Ｂ１の加熱方法は、既知の方法であってもよく、これから開発される方法であってもよい。
【0068】
ステップＳ１４０の処理が行われた後、装置制御部６６１は、ステップＳ１４０において造形した第１境界層Ｂ１の上に、第２境界層Ｂ２を積層する（ステップＳ１５０）。
【0069】
ここで、図８は、第２境界層Ｂ２の外観の一例を示す上面図である。図８に示したように、第２境界層Ｂ２は、１個のスライス層Ｌによって形成される。これは、第２境界層Ｂ２を厚くした場合、第１材料よりも大きな熱収縮率を有する第２材料によって形成される第２境界層Ｂ２の熱収縮の度合いが大きくなってしまい、第２境界層Ｂ２が温度の低下とともに第１境界層Ｂ１から剥離してしまう可能性が高くなるからである。
【0070】
また、図８に示した例では、第２境界層Ｂ２のアウトラインＯＬ３は、図８に示した始点Ｓ５から終点Ｇ５に向かう造形パスＰＨ５に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。また、当該例では、第２境界層Ｂ２のインフィルＩＦ３は、図８に示した始点Ｓ６から終点Ｇ６に向かう造形パスＰＨ６に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。なお、図８では、造形パスＰＨ５及び造形パスＰＨ６のそれぞれを、点線の矢印によって示している。また、図８では、ハッチングされた領域は、第２材料が吐出された領域を示す。装置制御部６６１は、例えば、インフィルＩＦ３を形成させるためのインフィル経路において隣り合うインフィル経路同士を、所定の第２間隔離間させる。換言すると、装置制御部６６１は、例えば、造形パスＰＨ６同士を、所定の第２間隔離間させる。これにより、三次元造形装置１は、インフィルＩＦ３の充填率を１００％未満にすることができ、その結果、第２境界層Ｂ２の熱収縮による変形の度合いを小さくすることができる。これは、インフィルＩＦ３の充填率が高くなるほど、第１材料よりも大きな熱収縮率を有する第２材料によって形成される第２境界層Ｂ２の熱収縮の度合いが大きくなってしまい、第２境界層Ｂ２が温度の低下とともに第１境界層Ｂ１から剥離してしまう可能性が高くなるからである。なお、所定の第２間隔は、所定の間隔と同じ間隔であってもよく、所定の間隔と異なる間隔であってもよい。
【0071】
また、インフィルＩＦ３の長手方向は、第１境界層Ｂ１のインフィルＩＦ２の長手方向と交差する方向である。図８に示した例では、第２境界層Ｂ２のインフィルＩＦ３が延伸する長手方向は、第１境界層Ｂ１のインフィルＩＦ２が延伸する長手方向と直交している。ここで、インフィルＩＦ３の長手方向は、造形パスＰＨ６が延伸する２つの方向のうちの造形パスＰＨ６の長さが長い方の方向である。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ３の長手方向は、Ｘ軸と平行な方向である。これにより、三次元造形装置１は、第２境界層Ｂ２の一部を、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ、より確実に含浸させることができる。ここで、図９は、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸している様子の一例を示す図である。また、図９は、図６～図８のそれぞれに示した切断面Ａ－Ａにおいて、第１部分Ｐ１、第１境界層Ｂ１、第２境界層Ｂ２のそれぞれを切断した断面図である。なお、図９に示した第１部分Ｐ１、第１境界層Ｂ１、第２境界層Ｂ２それぞれの厚さは、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙への第２境界層Ｂ２の一部の含浸を明確に示すため、図５に示した第１部分Ｐ１、第１境界層Ｂ１、第２境界層Ｂ２それぞれの厚さと異なる厚さとして描かれている。図９に示したように、第２境界層Ｂ２が第１境界層Ｂ１の上に積層された場合、第２境界層Ｂ２の一部は、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ含浸する。これにより、第２境界層Ｂ２と第１境界層Ｂ１とが嵌合する。その結果、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１と第２境界層Ｂ２との境界において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0072】
なお、装置制御部６６１は、第２境界層Ｂ２のインフィルＩＦ３の長手方向と、第１境界層Ｂ１のインフィルＩＦ２の長手方向とが平行になるように、第２境界層Ｂ２を第１境界層Ｂ１の上に積層する構成であってもよい。ただし、この場合、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し辛くなること、又は、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くなり過ぎることが起こる。第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し辛くなることが起きた場合、第２境界層Ｂ２と第１境界層Ｂ１とが嵌合し辛くなり、第１境界層Ｂ１から剥離してしまい易くなる。一方、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くなり過ぎることが起きた場合、第２境界層Ｂ２は、第１境界層Ｂ１上においてスライス層Ｌを形成し辛くなり、その結果、造形不良を起こしてしまい易くなる。これらを防ぐため、装置制御部６６１は、これら２つの長手方向が平行になるように第２境界層Ｂ２を第１境界層Ｂ１の上に積層する場合、図１０及び図１１に示したように、第２境界層Ｂ２の造形パスの太さを、第１境界層Ｂ１の空隙が延伸する方向における当該空隙の太さよりも太くする、又は、第１境界層Ｂ１の造形パスの太さよりも太くする。これにより、三次元造形装置１は、当該場合であっても、第２境界層Ｂ２の造形不良が起きてしまうことを抑制しつつ、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くすることができる。
【0073】
ここで、図１０は、第２境界層Ｂ２の造形パスの太さが、第１境界層Ｂ１の空隙が延伸する方向における当該空隙の太さよりも太い場合において第２境界層Ｂ２の一部が第１境界層Ｂ１の空隙へ含浸する様子の一例を示す図である。図１０に示した造形パスＰＴ１及び造形パスＰＴ２のそれぞれは、第１境界層Ｂ１の造形パスの一例である。すなわち、図１０に示した例では、造形パスＰＴ１と造形パスＰＴ２との間の空隙は、第１境界層Ｂ１の空隙の一例である。また、図１０に示した造形パスＰＴ３は、第２境界層Ｂ２の造形パスの一例である。図１０に示したように、造形パスＰＴ１と造形パスＰＴ２との間の空隙の太さよりも、造形パスＰＴ３の太さが太い場合、造形パスＰＴ３の一部は、当該空隙に含浸する。一方、当該場合、造形パスＰＴ３の他部は、造形パスＰＴ１及び造形パスＰＴ２の上に残る。この結果として、第２境界層Ｂ２の造形パスの太さが、第１境界層Ｂ１の空隙が延伸する方向における当該空隙の太さよりも太い場合、第２境界層Ｂ２の造形不良が起こり辛くなり、且つ、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くなる。換言すると、三次元造形装置１は、第２境界層Ｂ２の造形不良が起きてしまうことを抑制しつつ、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くすることができる。
【0074】
一方、図１１は、第２境界層Ｂ２の造形パスの太さが、第１境界層Ｂ１の造形パスの太さよりも太い場合において第２境界層Ｂ２の一部が第１境界層Ｂ１の空隙へ含浸する様子の一例を示す図である。図１１に示した造形パスＰＴ４は、第１境界層Ｂ１の造形パスの一例である。すなわち、図１１に示した例では、造形パスＰＴ４の両隣の空隙は、第１境界層Ｂ１の空隙の一例である。また、図１１に示した造形パスＰＴ５は、第２境界層Ｂ２の造形パスの一例である。図１１に示したように、造形パスＰＴ４の太さよりも、造形パスＰＴ５の太さが太い場合、造形パスＰＴ５の一部は、造形パスＰＴ４の両隣の空隙に含浸する。一方、当該場合、造形パスＰＴ５の他部は、造形パスＰＴ４の上に残る。この結果として、第２境界層Ｂ２の造形パスの太さが、第１境界層Ｂ１の造形パスの太さよりも太い場合、第２境界層Ｂ２の造形不良が起こり辛くなり、且つ、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くなる。換言すると、三次元造形装置１は、第２境界層Ｂ２の造形不良が起きてしまうことを抑制しつつ、第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸し易くすることができる。
【0075】
また、図５及び図９に示した例では、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との積層方向から第１境界層Ｂ１を見た場合において、第２境界層Ｂ２の輪郭は、第１境界層Ｂ１の輪郭の内側に含まれる。すなわち、装置制御部６６１は、当該場合において第２境界層Ｂ２のアウトラインＯＬ３が第１境界層Ｂ１のアウトラインＯＬ２の内側に含まれるように、アウトラインＯＬ３を造形する構成であってもよい。これは、アウトラインＯＬ２上に第１境界層Ｂ１の空隙が存在しないため、第２境界層Ｂ２の熱収縮によって第２境界層Ｂ２が第１境界層Ｂ１から剥離してしまうことがあるためである。これを抑制するため、三次元造形装置１は、当該場合においてアウトラインＯＬ３がアウトラインＯＬ２の内側に含まれるように、アウトラインＯＬ３を造形する。これにより、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１に形成された空隙へ、アウトラインＯＬ３の一部を含浸させ、アウトラインＯＬ２上における第１境界層Ｂ１からの第２境界層Ｂ２の剥離が生じてしまうことを抑制することができる。なお、この場合、装置制御部６６１は、第２境界層Ｂ２を形成する場合、後述する第２部分Ｐ２を形成する第２スライス層それぞれの厚みよりも第２境界層Ｂ２の厚みを薄くする構成であってもよい。これにより、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１の輪郭の内側に含まれる輪郭を有する第２境界層Ｂ２の厚みによって三次元造形物ＭＬ１の寸法精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【0076】
ここで、装置制御部６６１は、第２境界層Ｂ２を形成する場合、例えば、アウトラインＯＬ３を形成した後、インフィルＩＦ３を形成する構成であってもよい。これは、ＰＯＭ等のような材料が第２材料である場合、インフィルＩＦ３から先に形成してしまうと、第２境界層Ｂ２の形成に失敗してしまうことがあるためである。すなわち、これにより、三次元造形装置１は、第２境界層Ｂ２の形成を容易に行うことができる。
【0077】
また、装置制御部６６１は、アウトラインＯＬ３を形成する場合、例えば、加熱部４０を制御し、第１境界層Ｂ１の温度を、インフィルＩＦ３を形成する場合における第１境界層Ｂ１の温度よりも高くする構成であってもよい。これにより、三次元造形装置１は、アウトラインＯＬ３と第１境界層Ｂ１との層間密着性を向上させることができる。そして、三次元造形装置１は、インフィルＩＦ３をアウトラインＯＬ３に接触させながら造形することができ、その結果、第２境界層Ｂ２の造形不良が発生してしまうことを抑制することができる。
【0078】
また、装置制御部６６１は、第２境界層Ｂ２を形成する場合、図９に示したような第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙への第２境界層Ｂ２の一部の含浸を促進するため、例えば、第２材料の吐出部１０による供給速度を維持したまま、吐出部１０とステージ２０との相対的な移動速度を移動部３０により遅くする構成であってもよい。この場合、第２境界層Ｂ２を形成する場合における第２材料の単位面積あたりの供給量は、第２部分Ｐ２を形成する場合における第２材料の単位面積あたりの供給量よりも多くなる。これにより、三次元造形装置１は、当該複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸する量を多くすることができる。その結果、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１と第２境界層Ｂ２との境界において層間剥離が生じてしまうことを、より確実に抑制することができる。
【0079】
また、装置制御部６６１は、第２境界層Ｂ２を形成する場合、図９に示したような第１境界層Ｂ１に形成された複数の空隙への第２境界層Ｂ２の一部の含浸を促進するため、例えば、吐出部１０とステージ２０との相対的な移動速度を移動部３０により維持したまま、第２材料の吐出部１０による供給速度を速くする構成であってもよい。この場合も、第２境界層Ｂ２を形成する場合における第２材料の単位面積あたりの供給量は、第２部分Ｐ２を形成する場合における第２材料の単位面積あたりの供給量よりも多くなる。これによっても、三次元造形装置１は、当該複数の空隙へ第２境界層Ｂ２の一部が含浸する量を多くすることができる。その結果、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１と第２境界層Ｂ２との境界において層間剥離が生じてしまうことを、より確実に抑制することができる。
【0080】
ステップＳ１５０の処理が行われた後、装置制御部６６１は、第２部分Ｐ２の造形を開始する（ステップＳ１６０）。なお、以下では、一例として、第２部分Ｐ２が、三次元造形物ＭＬ１が有する部分のうち、第２スライス層Ｐ２１～第２スライス層Ｐ２３の３個の直方体形状の第２スライス層が積層された部分である場合について説明する。なお、第２部分Ｐ２は、三次元造形物ＭＬ１が有する部分のうち２個以下の第２スライス層が積層された部分であってもよく、三次元造形物ＭＬ１が有する部分のうち４個以下の第２スライス層が積層された部分であってもよい。
【0081】
次に、装置制御部６６１は、ステップＳ１６０において開始した第２部分Ｐ２の造形が終了するまで待機する（ステップＳ１７０）。図４では、ステップＳ１７０の処理を「終了？」によって示している。ここで、装置制御部６６１は、例えば、ステップＳ１１０において読み出した三次元造形用データに基づいて、第２部分Ｐ２の造形が終了したか否かを判定する。なお、装置制御部６６１は、第２部分Ｐ２の造形が終了したか否かを如何なる方法によって判定してもよい。
【0082】
ここで、図１２は、第２部分Ｐ２として積層される３個の第２スライス層のうちの最下層の第２スライス層Ｐ２１の外観の一例を示す上面図である。図１２に示した例では、第２スライス層Ｐ２１のアウトラインＯＬ４は、図１２に示した始点Ｓ７から終点Ｇ７に向かう造形パスＰＨ７に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。また、当該例では、第２スライス層Ｐ２１のインフィルＩＦ４は、図１２に示した始点Ｓ８から終点Ｇ８に向かう造形パスＰＨ８に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。なお、図１２では、造形パスＰＨ７及び造形パスＰＨ８のそれぞれを、点線の矢印によって示している。また、図１２では、ハッチングされた領域は、第２材料が吐出された領域を示す。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ４の充填率は、１００％未満である。装置制御部６６１は、例えば、インフィルＩＦ４を形成させるためのインフィル経路において隣り合うインフィル経路同士を、所定の第３間隔離間させる。換言すると、装置制御部６６１は、例えば、造形パスＰＨ８同士を、所定の第３間隔離間させる。これにより、三次元造形装置１は、インフィルＩＦ４の充填率を１００％未満にすることができ、その結果、第２スライス層Ｐ２１の熱収縮による変形の度合いを小さくすることができる。これは、インフィルＩＦ４の充填率が高くなるほど、第２スライス層Ｐ２１の熱収縮の度合いが大きくなってしまい、温度の低下に応じた第２スライス層Ｐ２１の圧縮応力によって第１境界層Ｂ１との界面において第２境界層Ｂ２に引っ張り応力が発生し、第２境界層Ｂ２が第１境界層Ｂ１から剥離してしまう可能性が高くなるからである。このような事情から、装置制御部６６１は、例えば、第２境界層Ｂ２の上に３個積層される第２スライス層それぞれのアウトライン内におけるインフィルの充填率のうち、最下段の第２スライス層Ｐ２１のアウトラインＯＬ４内におけるインフィルＩＦ４の充填率を最も低い充填率にする。なお、所定の第３間隔は、所定の間隔と所定の第２間隔との少なくとも一方と同じ間隔であってもよく、所定の間隔と所定の第２間隔との両方と異なる間隔であってもよい。また、装置制御部６６１は、例えば、事前の実験等によって第２境界層Ｂ２が第１境界層Ｂ１から剥離してしまう可能性が高くならないことが判明している場合、第２境界層Ｂ２の上に３個積層される第２スライス層それぞれのアウトライン内におけるインフィルの充填率のうち、最下段以外の第２スライス層のアウトライン内におけるインフィルの充填率を最も低い充填率にする構成であってもよい。
【0083】
また、インフィルＩＦ４の長手方向は、第２境界層Ｂ２のインフィルＩＦ３の長手方向と交差する方向である。図１２に示した例では、インフィルＩＦ４の長手方向は、インフィルＩＦ３の長手方向と直交している。ここで、インフィルＩＦ４の長手方向は、造形パスＰＨ８が延伸する２つの方向のうちの造形パスＰＨ８の長さが長い方の方向である。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ４の長手方向は、Ｙ軸と平行な方向である。これにより、三次元造形装置１は、第２スライス層Ｐ２１と第２境界層Ｂ２との層間密着性を向上させることができる。すなわち、三次元造形装置１は、第２部分Ｐ２と第２境界層Ｂ２との層間密着性を向上させることができる。
【0084】
また、装置制御部６６１は、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との積層方向から第１境界層Ｂ１を見た場合において、第１境界層Ｂ１のアウトラインＯＬ２の少なくとも一部と、アウトラインＯＬ４の少なくとも一部とが重なるように、アウトラインＯＬ４を形成する。図１２に示した例では、装置制御部６６１は、当該場合において、アウトラインＯＬ２とアウトラインＯＬ４とが重なるように、アウトラインＯＬ４を形成している。これにより、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１の輪郭の大きさと第２境界層Ｂ２の輪郭の大きさとの差によって三次元造形物ＭＬ１の寸法精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【0085】
装置制御部６６１は、このような第２スライス層Ｐ２１を第２境界層Ｂ２の上に積層した後、図１３に示した第２スライス層Ｐ２２を第２スライス層Ｐ２１の上に積層する。図１３は、第２部分Ｐ２として積層される３個の第２スライス層のうちの真ん中の第２スライス層Ｐ２２の外観の一例を示す上面図である。図１３に示した例では、第２スライス層Ｐ２２のアウトラインＯＬ５は、図１３に示した始点Ｓ９から終点Ｇ９に向かう造形パスＰＨ９に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。また、当該例では、第２スライス層Ｐ２２のインフィルＩＦ５は、図１３に示した始点Ｓ１０から終点Ｇ１０に向かう造形パスＰＨ１０に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。なお、図１３では、造形パスＰＨ９及び造形パスＰＨ１０のそれぞれを、点線の矢印によって示している。また、図１３では、ハッチングされた領域は、第２材料が吐出された領域を示す。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ５の充填率は、１００％未満である。装置制御部６６１は、例えば、インフィルＩＦ５を形成させるためのインフィル経路において隣り合うインフィル経路同士を、所定の第４間隔離間させる。換言すると、装置制御部６６１は、例えば、造形パスＰＨ１０同士を、所定の第４間隔離間させる。これにより、三次元造形装置１は、インフィルＩＦ５の充填率を１００％未満にすることができ、その結果、第２スライス層Ｐ２２の熱収縮による変形の度合いを小さくすることができる。これは、インフィルＩＦ５の充填率が高くなるほど、第２スライス層Ｐ２２の熱収縮の度合いが大きくなってしまい、温度の低下に応じた第２スライス層Ｐ２２の圧縮応力によって第１境界層Ｂ１との界面において第２スライス層Ｐ２１に引っ張り応力が発生し、第２スライス層Ｐ２１とともに第２境界層Ｂ２が第１境界層Ｂ１から剥離してしまう可能性が高くなるからである。このように、この一例における装置制御部６６１は、第２部分Ｐ２の造形において、下側の第２スライス層の造形から上側の第２スライス層の造形に向かう毎に、第２スライス層のインフィルの充填率を徐々に高くする。このため、所定の第４間隔は、所定の第３間隔よりも短い間隔である。なお、所定の第４間隔は、所定の第３間隔以下であってもよい。
【0086】
また、図１３に示した例では、インフィルＩＦ５の長手方向は、第２スライス層Ｐ２１のインフィルＩＦ４の長手方向と平行な方向であるが、インフィルＩＦ４の長手方向と交差する方向であってもよい。インフィルＩＦ５の長手方向は、造形パスＰＨ１０が延伸する２つの方向のうちの造形パスＰＨ１０の長さが長い方の方向である。これら２つの長手方向が交差する方向である場合、三次元造形装置１は、第２スライス層Ｐ２１と第２スライス層Ｐ２２との層間密着性を向上させることができる。
【0087】
また、図１３に示した例でも、装置制御部６６１は、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との積層方向から第１境界層Ｂ１を見た場合において、第１境界層Ｂ１のアウトラインＯＬ２と、第２スライス層Ｐ２２のアウトラインＯＬ５とが重なるように、アウトラインＯＬ５を形成している。これにより、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１の輪郭の大きさと第２境界層Ｂ２の輪郭の大きさとの差によって三次元造形物ＭＬ１の寸法精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【0088】
装置制御部６６１は、このような第２スライス層Ｐ２２を第２スライス層Ｐ２１の上に積層した後、図１４に示した第２スライス層Ｐ２３を第２スライス層Ｐ２２の上に積層する。図１４は、第２部分Ｐ２として積層される３個の第２スライス層のうちの最上段の第２スライス層Ｐ２３の外観の一例を示す上面図である。図１４に示した例では、第２スライス層Ｐ２３のアウトラインＯＬ６は、図１４に示した始点Ｓ１１から終点Ｇ１１に向かう造形パスＰＨ１１に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。また、当該例では、第２スライス層Ｐ２３のインフィルＩＦ６は、図１４に示した始点Ｓ１２から終点Ｇ１２に向かう造形パスＰＨ１２に沿って三次元造形装置１により第２材料が吐出されることによって造形される。なお、図１４では、造形パスＰＨ１１及び造形パスＰＨ１２のそれぞれを、点線の矢印によって示している。また、図１４では、ハッチングされた領域は、第２材料が吐出された領域を示す。すなわち、当該例では、インフィルＩＦ６の充填率は、１００％である。これは、第２スライス層Ｐ２３が、三次元造形物ＭＬ１の表面の一部を構成するスライス層Ｌであり、第１ソリッド層だからである。このように、この一例における三次元造形装置１は、第２部分Ｐ２の造形において、下側の第２スライス層の造形から上側の第２スライス層の造形に向かう毎に、第２スライス層のインフィルの充填率を徐々に高くする。
【0089】
また、図１４に示した例では、インフィルＩＦ６の長手方向は、第２スライス層Ｐ２２のインフィルＩＦ５の長手方向と平行な方向であるが、インフィルＩＦ５が延伸する長手方向と交差する方向であってもよい。インフィルＩＦ６の長手方向は、造形パスＰＨ１２が延伸する２つの方向のうちの造形パスＰＨ１２の長さが長い方の方向である。これら２つの長手方向が交差する方向である場合、三次元造形装置１は、第２スライス層Ｐ２２と第２スライス層Ｐ２３との層間密着性を向上させることができる。
【0090】
また、図１４に示した例でも、装置制御部６６１は、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との積層方向から第１境界層Ｂ１を見た場合において、第１境界層Ｂ１のアウトラインＯＬ２と、第２スライス層Ｐ２３のアウトラインＯＬ６とが重なるように、アウトラインＯＬ６を形成している。これにより、三次元造形装置１は、第１境界層Ｂ１の輪郭の大きさと第２境界層Ｂ２の輪郭の大きさとの差によって三次元造形物ＭＬ１の寸法精度が低下してしまうことを抑制することができる。
【0091】
装置制御部６６１は、ステップＳ１６０において開始した第２部分Ｐ２の造形が終了したと判定した場合（ステップＳ１７０－ＹＥＳ）、図４に示したフローチャートの処理を終了する。
【0092】
以上のように、三次元造形装置１は、第１材料により形成される第１部分Ｐ１に、第２材料により形成される第２部分Ｐ２を積層する場合、第１材料により形成される第１境界層Ｂ１を第１部分Ｐ１の上に積層し、第２材料により形成される第２境界層Ｂ２を第１境界層Ｂ１の上に積層し、第２境界層Ｂ２の上に第２部分Ｐ２を積層する。これにより、三次元造形装置１は、熱収縮率が異なるスライス層間において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0093】
なお、上記において説明した例では、第２材料が有する熱収縮率が、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明した。しかしながら、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも小さい構成であってもよい。この場合、三次元造形装置１は、上記において説明した第１スライス層及び第１境界層Ｂ１を第２材料によって形成し、第２境界層Ｂ２及び第２スライス層を第１材料によって形成することにより、第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との境界において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0094】
また、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１１０において、読み出した三次元造形用データに基づいて、第１スライス層と第２スライス層との境界を１つ以上特定し、特定した１つ以上の境界のそれぞれに自動的に第１境界層と第２境界層との２つの境界層を挿入する構成であってもよい。この場合、三次元造形装置１は、第１境界層及び第２境界層それぞれについてのデータが三次元造形用データに含まれていなかった場合であっても、熱収縮率が異なるスライス層間において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0095】
＜実施形態の変形例１＞
以下、実施形態の変形例１について説明する。実施形態の変形例１でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。しかしながら、実施形態の変形例１では、第１スライス層及び第１境界層は、第２材料によって形成される。また、実施形態の変形例１では、第２スライス層及び第２境界層は、第１材料によって形成される。そして、実施形態の変形例１では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ１に代えて、図１５に示したような三次元造形物ＭＬ２を造形する。
以下、実施形態の変形例１について説明する。実施形態の変形例１でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。しかしながら、実施形態の変形例１では、第１スライス層及び第１境界層は、第２材料によって形成される。また、実施形態の変形例１では、第２スライス層及び第２境界層は、第１材料によって形成される。そして、実施形態の変形例１では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ１に代えて、図１５に示したような三次元造形物ＭＬ２を造形する。
【0096】
図１５は、三次元造形物ＭＬ２の外観の一例を示す図である。三次元造形物ＭＬ２は、第２材料の第１スライス層によって長方形状に形成される第１部分Ｐ３に、第１材料の第２スライス層によって長方形状に形成される第２部分Ｐ４が積層される略直方体形状の三次元造形物である。三次元造形物ＭＬ２は、三次元造形物ＭＬ１と同様の部品である。しかしながら、三次元造形物ＭＬ２は、三次元造形物ＭＬ１が造形される順と上下逆の順で造形される三次元造形物である。すなわち、三次元造形物ＭＬ２の第１部分Ｐ３は、三次元造形物ＭＬ１の第２部分Ｐ２に対応する部分である。このため、第１部分Ｐ３は、第２材料の第１スライス層として、第２スライス層Ｐ２１～第２スライス層Ｐ２３のそれぞれに対応する第１スライス層が、第２スライス層Ｐ２３に対応する第１スライス層、第２スライス層Ｐ２２に対応する第１スライス層、第２スライス層Ｐ２１に対応する第１スライス層の順に下から積層されることを除いて、第２部分Ｐ２の構成と同様の構成を有する。また、第２部分Ｐ４は、三次元造形物ＭＬ１の第１部分Ｐ１に対応する部分である。このため、第２部分Ｐ４は、第１材料の第２スライス層により形成されることを除いて、第１部分Ｐ１の構成と同様の構成を有する。三次元造形装置１は、このように第２材料によって形成される第１部分Ｐ３に、第１材料によって形成される第２部分Ｐ４を積層させた三次元造形物ＭＬ２を造形しようとする場合、図１５に示したように、第１部分Ｐ３の上に第１境界層Ｂ３を積層し、第１境界層Ｂ３の上に第２境界層Ｂ４を積層し、第２境界層Ｂ４の上に第２部分Ｐ４を積層させる。ここで、第１境界層Ｂ３は、第２材料により形成されることを除いて、第１境界層Ｂ１の構成と同様の構成を有する境界層である。一方、第２境界層Ｂ４は、第１材料により形成されることを除いて、第２境界層Ｂ２と同様の構成を有する境界層である。これにより、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１部分Ｐ３と第２部分Ｐ４との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。すなわち、三次元造形装置１は、第２材料が有する熱収縮率が第１材料が有する熱収縮率よりも大きく、第１部分Ｐ３を第２材料により形成し、第２部分Ｐ４を第１材料により形成する場合であっても、第１部分Ｐ３と第２部分Ｐ４との境界において、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0097】
なお、三次元造形物ＭＬ２を造形するための造形制御を制御装置６０が行う処理は、図４に示したフローチャートの処理と同様の処理である。このため、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１２０～ステップＳ１３０において、第１部分Ｐ３の造形を行う。ただし、装置制御部６６１は、ステップＳ１２０～ステップＳ１３０において、第２部分Ｐ２を形成する方法と同様の方法と第２材料とを用いて、第２スライス層Ｐ２３に対応する第１スライス層、第２スライス層Ｐ２２に対応する第１スライス層、第２スライス層Ｐ２１に対応する第１スライス層の順に造形面２１の上に３個の第１スライス層を積層させる。また、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１４０において、第１境界層Ｂ１を形成する方法と同様の方法と第２材料とを用いて、第１境界層Ｂ３の造形を行う。また、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１５０において、第２境界層Ｂ２を形成する方法と同様の方法と第１材料とを用いて、第２境界層Ｂ４の造形を行う。また、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１６０～ステップＳ１７０において、第１部分Ｐ１を形成する方法と同様の方法と第１材料とを用いて、第２部分Ｐ４の造形を行う。このような処理によっても、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により造形される三次元造形物ＭＬ２を造形することができる。
【0098】
なお、実施形態の変形例１では、第２材料が有する熱収縮率が、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明した。しかしながら、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも小さい構成であってもよい。この場合、三次元造形装置１は、上記において説明した第１スライス層及び第１境界層Ｂ３を第１材料によって形成し、第２境界層Ｂ４及び第２スライス層を第２材料によって形成することにより、第１部分Ｐ３と第２部分Ｐ４との境界において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0099】
＜実施形態の変形例２＞
以下、実施形態の変形例２について説明する。実施形態の変形例２でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。そして、実施形態の変形例２では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ３に代えて、図１６に示したような三次元造形物ＭＬ３を造形する。
以下、実施形態の変形例２について説明する。実施形態の変形例２でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。そして、実施形態の変形例２では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ３に代えて、図１６に示したような三次元造形物ＭＬ３を造形する。
【0100】
図１６は、三次元造形物ＭＬ３の外観の一例を示す図である。三次元造形物ＭＬ３は、三次元造形物ＭＬ２の上に三次元造形物ＭＬ１を積層させたような三次元造形物である。すなわち、三次元造形物ＭＬ３は、上面及び下面の両面が、第２材料のスライス層Ｌにより形成された三次元造形物である。ただし、三次元造形物ＭＬ３では、第１材料により形成される第２部分Ｐ４と、第１材料により形成される第１部分Ｐ１とが、１つの造形物として共有化されている。三次元造形装置１は、第１部分Ｐ３に第２部分Ｐ４を積層させ、且つ、第２部分Ｐ４に第２部分Ｐ２を積層させた三次元造形物ＭＬ３を造形しようとする場合、図１６に示したように、第２材料の第１部分Ｐ３の上に第２材料の第１境界層Ｂ３を積層し、第２材料の第１境界層Ｂ３の上に第１材料の第２境界層Ｂ４を積層し、第１材料の第２境界層Ｂ４の上に第１材料の第２部分Ｐ４を積層し、第１材料の第２部分Ｐ４の上に第１材料の第１境界層Ｂ１を積層し、第１材料の第１境界層Ｂ１の上に第２材料の第２境界層Ｂ２を積層し、第２材料の第２境界層Ｂ２の上に第２材料の第２部分Ｐ２を積層する。これにより、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１部分Ｐ３と第２部分Ｐ４との境界、及び、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第２部分Ｐ４と第２部分Ｐ２との境界のそれぞれにおいて、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。その結果、三次元造形装置１は、例えば、上下面の両方がＰＯＭによって形成され、且つ、上下面の間がＡＢＳによって形成された三次元造形物を、三次元造形物ＭＬ３として造形することができる。
【0101】
なお、三次元造形物ＭＬ３を造形するための造形制御を制御装置６０が行う処理は、図４に示したフローチャートの処理を応用した処理である。例えば、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１２０～ステップＳ１３０の処理により、実施形態の変形例２における第１部分Ｐ３を形成する方法と同様の方法と第２材料とを用いて、第１部分Ｐ３の造形を行う。次に、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１４０の処理により、実施形態の変形例２における第１境界層Ｂ３を形成する方法と同様の方法と第２材料とを用いて、第１境界層Ｂ３の造形を行う。次に、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１５０の処理により、実施形態の変形例２における第２境界層Ｂ４を形成する方法と同様の方法と第１材料とを用いて、第２境界層Ｂ４の造形を行う。次に、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１６０～ステップＳ１７０の処理により、実施形態の変形例２における第２部分Ｐ４を形成する方法と同様の方法と第１材料とを用いて、第２部分Ｐ４の造形を行う。次に、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１４０の処理により、実施形態における第１境界層Ｂ１を形成する方法と同様の方法と第１材料とを用いて、第１境界層Ｂ１の造形を行う。次に、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１５０の処理により、実施形態における第２境界層Ｂ２を形成する方法と同様の方法と第２材料とを用いて、第２境界層Ｂ２の造形を行う。そして、装置制御部６６１は、図４に示したステップＳ１６０～ステップＳ１７０の処理により、実施形態の変形例２における第２部分Ｐ２を形成する方法と同様の方法と第２材料とを用いて、第２部分Ｐ２の造形を行う。以上のような処理により、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により造形される三次元造形物ＭＬ３を造形する場合においても、熱収縮率が異なるスライス層Ｌ間において層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。
【0102】
なお、実施形態の変形例２では、第２材料が有する熱収縮率が、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明した。しかしながら、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも小さい構成であってもよい。
【0103】
＜実施形態の変形例３＞
以下、実施形態の変形例３について説明する。実施形態の変形例３でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。そして、実施形態の変形例３では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ３に代えて、図１７に示したような三次元造形物ＭＬ４を造形する構成であってもよい。
以下、実施形態の変形例３について説明する。実施形態の変形例３でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。そして、実施形態の変形例３では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ３に代えて、図１７に示したような三次元造形物ＭＬ４を造形する構成であってもよい。
【0104】
図１７は、三次元造形物ＭＬ４の外観の一例を示す図である。三次元造形物ＭＬ４は、三次元造形物ＭＬ１の上に三次元造形物ＭＬ２を積層させたような三次元造形物である。すなわち、三次元造形物ＭＬ４は、上面及び下面の両面が、第１材料のスライス層Ｌにより形成された三次元造形物である。ただし、三次元造形物ＭＬ４では、第２材料により形成される第２部分Ｐ２と、第２材料により形成される第１部分Ｐ３とが、１つの造形物として共有化されている。三次元造形装置１は、第１部分Ｐ１に第２部分Ｐ２を積層させ、且つ、第２部分Ｐ２に第２部分Ｐ４を積層させた三次元造形物ＭＬ４を造形しようとする場合、図１７に示したように、第１材料の第１部分Ｐ１の上に第１材料の第１境界層Ｂ１を積層し、第１材料の第１境界層Ｂ１の上に第２材料の第２境界層Ｂ２を積層し、第２材料の第２境界層Ｂ２の上に第２材料の第２部分Ｐ２を積層し、第２材料の第２部分Ｐ２の上に第１材料の第１境界層Ｂ３を積層し、第１材料の第１境界層Ｂ３の上に第２材料の第２境界層Ｂ４を積層し、第２材料の第２境界層Ｂ４の上に第２材料の第２部分Ｐ４を積層する。これにより、三次元造形装置１は、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との境界、及び、熱収縮率が互いに異なる材料により形成された第２部分Ｐ２と第２部分Ｐ４との境界のそれぞれにおいて、層間剥離が生じてしまうことを抑制することができる。その結果、三次元造形装置１は、例えば、上下面の両方がＡＢＳによって形成され、且つ、上下面の間がＰＯＭによって形成された三次元造形物を、三次元造形物ＭＬ４として造形することができる。
【0105】
なお、実施形態の変形例３では、第２材料が有する熱収縮率が、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明した。しかしながら、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも小さい構成であってもよい。
【0106】
＜実施形態の変形例４＞
以下、実施形態の変形例４について説明する。実施形態の変形例４でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。そして、実施形態の変形例４では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ４に代えて、図１８に示したような三次元造形物ＭＬ５を造形する構成であってもよい。
以下、実施形態の変形例４について説明する。実施形態の変形例４でも、一例として、第２材料が有する熱収縮率は、第１材料が有する熱収縮率よりも大きい場合について説明する。そして、実施形態の変形例４では、三次元造形装置１は、三次元造形物ＭＬ４に代えて、図１８に示したような三次元造形物ＭＬ５を造形する構成であってもよい。
【0107】
図１８は、三次元造形物ＭＬ５の外観の一例を示す図である。三次元造形物ＭＬ５は、図１８に示したように、三次元造形物ＭＬ３と三次元造形物ＭＬ４とが交互に積層されたような三次元造形物である。三次元造形装置１は、実施形態の変形例２における三次元造形物ＭＬ３を造形する処理と、実施形態の変形例３における三次元造形物ＭＬ４を造形する処理の組み合わせを繰り返し行うことにより、三次元造形物ＭＬ５を造形することができる。換言すると、三次元造形装置１は、これらの処理の組み合わせの繰り返しによって、第１材料により形成された造形物と第２材料により形成された造形物とを交互に積層し、三次元造形物ＭＬ５を造形することができる。その結果、三次元造形装置１は、単一の材料では実現不可能であるような所望のヤング率、所望の曲げ剛性等を有する三次元造形物を擬似的に造形することができる。また、これは、ある方向に対して曲げ剛性が強く、他の方向に対して曲げ剛性が弱いというような三次元造形物を作ることも可能であることを意味している。また、これは、ある部分と他の部分でヤング率が異なるような三次元造形物を作ることも可能であることを意味している。そして、これらは、熱収縮率が異なるスライス層間において層間剥離が生じてしまうことを、三次元造形装置１が抑制することができるからこそ得られる効果である。例えば、三次元造形装置１は、ＰＯＭにより形成された造形物と、ＡＢＳにより形成された造形物とが交互に積層された三次元造形物を造形することができる。そして、このような三次元造形物のヤング率は、ＡＢＳのみにより形成された三次元造形物のヤング率と、ＰＯＭのみにより形成された三次元造形物のヤング率とのそれぞれと異なる。
【0108】
なお、上記において説明した内容は、如何様に組み合わされてもよい。
【0109】
また、上記において説明した三次元造形物ＭＬ１～三次元造形物ＭＬ５のそれぞれの形状は、略直方体形状に代えて、他の如何なる形状であってもよい。
【0110】
＜付記＞
［１］第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形方法。
［２］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側には、前記第１境界層のアウトライン内におけるインフィルの充填率に応じた前記複数の空隙が形成される、［１］に記載の三次元造形方法。
［３］前記インフィルの充填率は、２０％以上９０％以下の範囲内である、［２］に記載の三次元造形方法。
［４］前記第２境界層を前記第１境界層の上に積層することにより、前記第２境界層の一部を、前記第１境界層に形成された前記複数の空隙へ含浸させる、［１］から［３］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［５］前記第２境界層の上に、前記第２スライス層を複数積層させ、前記第２境界層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量は、前記第２スライス層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量よりも多い、［１］から［４］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［６］前記第２境界層の上に複数積層される前記第２スライス層それぞれのアウトライン内におけるインフィルの充填率のうち、最下段の前記第２スライス層のアウトライン内におけるインフィルの充填率を最も低い充填率にする、［１］から［５］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［７］前記第２樹脂の熱収縮率は、前記第１樹脂の熱収縮率よりも大きい、［１］から［６］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［８］前記第１境界層を形成する場合における前記第１境界層の温度を、前記第１スライス層を形成する場合における前記第１スライス層の温度よりも高くする、［７］に記載の三次元造形方法。
［９］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第２境界層の輪郭は、前記第１境界層の輪郭の内側に含まれる、［１］から［８］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［１０］前記第２境界層を形成する場合、前記第２境界層のアウトラインを形成した後、前記第２境界層のインフィルを形成する、［９］に記載の三次元造形方法。
［１１］前記第２境界層のアウトラインを形成する場合における前記第１境界層の温度を、前記第２境界層のインフィルを形成する場合における前記第１境界層の温度よりも高くする、［１０］に記載の三次元造形方法。
［１２］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層のアウトラインの少なくとも一部は、前記第２スライス層のアウトラインの少なくとも一部と重なる、［９］に記載の三次元造形方法。
［１３］前記第２境界層の厚みは、前記第２スライスの厚みよりも薄い、［９］に記載の三次元造形方法。
［１４］第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記三次元造形装置は、ステージと、前記第１材料と前記第２材料とのそれぞれを吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとを相対的に移動させる移動部と、前記吐出部と前記移動部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形装置。
［１５］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側には、前記第１境界層のアウトライン内におけるインフィルの充填率に応じた前記複数の空隙が形成される、［１４］に記載の三次元造形装置。
［１６］前記インフィルの充填率は、２０％以上９０％以下の範囲内である、［１５］に記載の三次元造形装置。
［１７］第２境界層を前記第１境界層の上に積層することにより、前記第２境界層の一部を、前記第１境界層に形成される前記複数の空隙へ含浸させる、［１４］から［１６］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［１８］前記第２樹脂の熱収縮率は、前記第１樹脂の熱収縮率よりも大きく、前記第２境界層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量は、前記第２スライス層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量よりも多い、［１４］から［１７］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［１９］前記制御部は、前記第２境界層を形成する場合、前記他方の前記吐出部による供給速度を維持したまま、前記吐出部と前記ステージとの相対的な移動速度を前記移動部により遅くする、［１４］から［１８］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［２０］前記吐出部は、前記第１材料と前記第２材料とを共通のノズルから吐出する、［１４］から［１９］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［２１］第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形装置を制御する制御装置であって、前記三次元造形装置は、ステージと、前記第１材料と前記第２材料とのそれぞれを吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとを相対的に移動させる移動部と、を備え、前記制御装置は、前記吐出部と前記移動部とを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、制御装置。
［２２］第１樹脂を含む第１材料により形成され、第１ヤング率を有する第１部分と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料により形成され、前記第１ヤング率と異なる第２ヤング率を有する第２部分とが積層された三次元造形物を造形する、三次元造形方法。
［１］第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形方法であって、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形方法。
［２］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側には、前記第１境界層のアウトライン内におけるインフィルの充填率に応じた前記複数の空隙が形成される、［１］に記載の三次元造形方法。
［３］前記インフィルの充填率は、２０％以上９０％以下の範囲内である、［２］に記載の三次元造形方法。
［４］前記第２境界層を前記第１境界層の上に積層することにより、前記第２境界層の一部を、前記第１境界層に形成された前記複数の空隙へ含浸させる、［１］から［３］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［５］前記第２境界層の上に、前記第２スライス層を複数積層させ、前記第２境界層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量は、前記第２スライス層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量よりも多い、［１］から［４］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［６］前記第２境界層の上に複数積層される前記第２スライス層それぞれのアウトライン内におけるインフィルの充填率のうち、最下段の前記第２スライス層のアウトライン内におけるインフィルの充填率を最も低い充填率にする、［１］から［５］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［７］前記第２樹脂の熱収縮率は、前記第１樹脂の熱収縮率よりも大きい、［１］から［６］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［８］前記第１境界層を形成する場合における前記第１境界層の温度を、前記第１スライス層を形成する場合における前記第１スライス層の温度よりも高くする、［７］に記載の三次元造形方法。
［９］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第２境界層の輪郭は、前記第１境界層の輪郭の内側に含まれる、［１］から［８］のうちいずれか一項に記載の三次元造形方法。
［１０］前記第２境界層を形成する場合、前記第２境界層のアウトラインを形成した後、前記第２境界層のインフィルを形成する、［９］に記載の三次元造形方法。
［１１］前記第２境界層のアウトラインを形成する場合における前記第１境界層の温度を、前記第２境界層のインフィルを形成する場合における前記第１境界層の温度よりも高くする、［１０］に記載の三次元造形方法。
［１２］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層のアウトラインの少なくとも一部は、前記第２スライス層のアウトラインの少なくとも一部と重なる、［９］に記載の三次元造形方法。
［１３］前記第２境界層の厚みは、前記第２スライスの厚みよりも薄い、［９］に記載の三次元造形方法。
［１４］第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、前記三次元造形装置は、ステージと、前記第１材料と前記第２材料とのそれぞれを吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとを相対的に移動させる移動部と、前記吐出部と前記移動部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、三次元造形装置。
［１５］前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側には、前記第１境界層のアウトライン内におけるインフィルの充填率に応じた前記複数の空隙が形成される、［１４］に記載の三次元造形装置。
［１６］前記インフィルの充填率は、２０％以上９０％以下の範囲内である、［１５］に記載の三次元造形装置。
［１７］第２境界層を前記第１境界層の上に積層することにより、前記第２境界層の一部を、前記第１境界層に形成される前記複数の空隙へ含浸させる、［１４］から［１６］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［１８］前記第２樹脂の熱収縮率は、前記第１樹脂の熱収縮率よりも大きく、前記第２境界層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量は、前記第２スライス層を形成する場合における前記他方の単位面積あたりの供給量よりも多い、［１４］から［１７］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［１９］前記制御部は、前記第２境界層を形成する場合、前記他方の前記吐出部による供給速度を維持したまま、前記吐出部と前記ステージとの相対的な移動速度を前記移動部により遅くする、［１４］から［１８］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［２０］前記吐出部は、前記第１材料と前記第２材料とを共通のノズルから吐出する、［１４］から［１９］のうちいずれか一項に記載の三次元造形装置。
［２１］第１樹脂を含む第１材料と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料とを用いて三次元造形物を造形する三次元造形装置を制御する制御装置であって、前記三次元造形装置は、ステージと、前記第１材料と前記第２材料とのそれぞれを吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとを相対的に移動させる移動部と、を備え、前記制御装置は、前記吐出部と前記移動部とを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記第１材料と前記第２材料とのうちの一方により形成される第１スライス層に、前記第１材料と前記第２材料とのうちの他方により形成される第２スライス層を積層する場合、前記一方により形成される第１境界層を前記第１スライス層の上に積層し、前記他方により形成される第２境界層を前記第１境界層の上に積層し、前記第２境界層の上に前記第２スライス層を積層し、前記第１境界層は、前記第１スライス層と前記第２スライス層との積層方向から前記第１境界層を見た場合において、前記第１境界層の輪郭の内側に複数の空隙が形成される層である、制御装置。
［２２］第１樹脂を含む第１材料により形成され、第１ヤング率を有する第１部分と、前記第１樹脂が有する熱収縮率と異なる熱収縮率を有する第２樹脂を含む第２材料により形成され、前記第１ヤング率と異なる第２ヤング率を有する第２部分とが積層された三次元造形物を造形する、三次元造形方法。
【0111】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
【0112】
また、以上に説明した装置における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。ここで、当該装置は、例えば、三次元造形装置１、制御装置６０、データ生成装置７０等である。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Compact Disk）－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【0113】
また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル又は差分プログラムであってもよい。
また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル又は差分プログラムであってもよい。
【符号の説明】
【0114】
１…三次元造形装置、１０…吐出部、２０…ステージ、２１…造形面、３０…移動部、３１…第１移動機構部、３２…第２移動機構部、４０…加熱部、５０…温度検出部、６０…制御装置、６１…プロセッサー、６２…記憶部、６３…入力受付部、６４…通信部、６５…表示部、６６…制御部、７０…データ生成装置、６６１…装置制御部、Ｎｚ…ノズル、ＴＣ…三次元座標系、Ｘ…造形材料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】