特開 2024-136673 三次元造形用データの生成方法、および、情報処理装置

(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】P2024136673

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】三次元造形用データの生成方法、および、情報処理装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/386 20170101AFI20240927BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20240927BHJP

   B33Y 50/00 20150101ALI20240927BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240927BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B29C64/386

B29C64/118

B33Y50/00

B33Y10/00

B33Y30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047859

(22)【出願日】2023-03-24

(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】渡部 学

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213AR07

4F213AR12

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL85

4F213WL92

(57)【要約】

【課題】造形用の材料にフィラーが含まれるか否かによらずに三次元造形物の反りを抑制する。
【解決手段】三次元造形用データの生成方法は、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する工程と、ノズルが可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成工程とを備える。経路データは、輪郭経路データとインフィル経路データとを含み、経路条件は、インフィル領域における部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含む。データ生成工程は、輪郭経路データを生成する第１生成工程と、インフィル領域を複数の分割領域に分割し、各分割領域に経路パターンに従って移動経路を生成することによって、インフィル経路データを生成する第２生成工程とを有する。第２生成工程において、インフィル領域は、各分割領域に経路長条件を満たす移動経路が生成されるように分割される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

可塑化材料の層を積層することによって三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法であって、
複数の層にスライスされた前記三次元造形物の形状を表すスライスデータを取得する工程と、
前記三次元造形物の造形に用いられる材料に関する材料情報を取得する工程と、
前記材料情報に基づいて、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する工程と、
前記スライスデータに基づいて、ノズルが前記可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成工程と、を備え、
前記経路データは、前記三次元造形物の輪郭を含む輪郭領域を造形するための輪郭経路データと、前記輪郭領域の内側領域であるインフィル領域を造形するためのインフィル経路データと、を含み、
前記経路条件は、前記インフィル領域における前記部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含み、
前記データ生成工程は、
前記輪郭領域に前記移動経路を生成することによって、前記輪郭経路データを生成する第１生成工程と、
前記インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各前記分割領域に、予め定められた経路パターンに従って前記移動経路を生成することによって、前記インフィル経路データを生成する第２生成工程と、を有し、
前記第２生成工程において、前記インフィル領域は、各前記分割領域に前記経路長条件を満たす前記移動経路が生成されるように分割される、三次元造形用データの生成方法。

【請求項2】

請求項１に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
複数の前記分割領域は、第１分割領域と、前記第１分割領域に隣り合う第２分割領域と、を含み、
前記第２生成工程において、前記第１分割領域と前記第２分割領域とで、前記経路パターンの形状と向きとの少なくともいずれかが異なるように、前記インフィル経路データを生成する、三次元造形用データの生成方法。

【請求項3】

請求項２に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
前記第２生成工程において、前記第１分割領域には、第１方向に折り返すつづら折り状の前記移動経路を生成し、前記第２分割領域には、前記第１方向と交差する第２方向に折り返すつづら折り状の前記移動経路を生成する、三次元造形用データの生成方法。

【請求項4】

請求項１に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
前記経路データは、前記三次元造形物の最下層を含む下層領域を造形するための下層データと、前記三次元造形物の最上層を含む上層領域を造形するための上層データと、前記下層領域と前記上層領域との間の中層領域を、前記下層領域および前記上層領域よりも低密度に造形するための中層データと、を含み、
前記上層データと前記中層データと前記下層データとは、それぞれ、前記輪郭経路データと前記インフィル経路データとを含み、
前記下層領域と前記上層領域との少なくともいずれかは、第１の層と、前記第１の層と積層方向に連続する第２の層と、を含み、
前記第２生成工程において、前記積層方向に見たときに、前記第１の層における前記分割領域の境界と、前記第２の層における前記境界と、がずれるように、前記第１の層と前記第２の層との前記インフィル領域を分割する、三次元造形用データの生成方法。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載の三次元造形用データの生成方法であって、
前記第２生成工程において、隣り合う２つの前記分割領域における前記移動経路の端同士を接続するように、前記インフィル経路データを生成する、三次元造形用データの生成方法。

【請求項6】

可塑化材料の層を積層することによって三次元造形物を造形するための三次元造形用データを生成する情報処理装置であって、
複数の層にスライスされた前記三次元造形物の形状を表すスライスデータを取得する第１取得部と、
前記三次元造形物の造形に用いられる材料に関する材料情報を取得する第２取得部と、
前記材料情報に基づいて、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する第３取得部と、
前記スライスデータに基づいて、ノズルが前記可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成部と、を備え、
前記経路データは、前記三次元造形物の輪郭を含む輪郭領域を造形するための輪郭経路データと、前記輪郭領域の内側領域であるインフィル領域を造形するためのインフィル経路データと、を含み、
前記経路条件は、前記インフィル領域における前記部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含み、
前記データ生成部は、
前記輪郭領域に前記移動経路を生成することによって、前記輪郭経路データを生成する第１生成処理と、
前記インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各前記分割領域に、予め定められた経路パターンに従って前記移動経路を生成することによって、前記インフィル経路データを生成する第２生成処理と、を実行し、
前記第２生成処理において、前記インフィル領域は、各前記分割領域に前記経路長条件を満たす前記移動経路が生成されるように分割される、情報処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、三次元造形用データの生成方法、および、情報処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元造形に関して、特許文献１には、フィラーを含有する材料で造形層を造形することが記載されている。このように、フィラーを含有する材料を造形に用いることで、造形物の反りを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－８２６６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

三次元造形では、ユーザーの利便性のために、より多様な材料を利用可能であることが好ましい。そのため、材料におけるフィラーの有無を問わずに造形物の反りを抑制できる技術が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の形態によれば、可塑化材料の層を積層することによって三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法が提供される。この三次元造形用データの生成方法は、複数の層にスライスされた前記三次元造形物の形状を表すスライスデータを取得する工程と、前記三次元造形物の造形に用いられる材料に関する材料情報を取得する工程と、前記材料情報に基づいて、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する工程と、前記スライスデータに基づいて、ノズルが前記可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成工程と、を備える。前記経路データは、前記三次元造形物の輪郭を含む輪郭領域を造形するための輪郭経路データと、前記輪郭領域の内側領域であるインフィル領域を造形するためのインフィル経路データと、を含み、前記経路条件は、前記インフィル領域における前記部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含む。前記データ生成工程は、前記輪郭領域に前記移動経路を生成することによって、前記輪郭経路データを生成する第１生成工程と、前記インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各前記分割領域に、予め定められた経路パターンに従って前記移動経路を生成することによって、前記インフィル経路データを生成する第２生成工程と、を有する。前記第２生成工程において、前記インフィル領域は、各前記分割領域に前記経路長条件を満たす前記移動経路が生成されるように分割される。

【0006】

本開示の第２の形態によれば、可塑化材料の層を積層することによって三次元造形物を造形するための三次元造形用データを生成する情報処理装置が提供される。この情報処理装置は、複数の層にスライスされた前記三次元造形物の形状を表すスライスデータを取得する第１取得部と、前記三次元造形物の造形に用いられる材料に関する材料情報を取得する第２取得部と、前記材料情報に基づいて、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する第３取得部と、前記スライスデータに基づいて、ノズルが前記可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成部と、を備える。前記経路データは、前記三次元造形物の輪郭を含む輪郭領域を造形するための輪郭経路データと、前記輪郭領域の内側領域であるインフィル領域を造形するためのインフィル経路データと、を含み、前記経路条件は、前記インフィル領域における前記部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含む。前記データ生成部は、前記輪郭領域に前記移動経路を生成することによって、前記輪郭経路データを生成する第１生成処理と、前記インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各前記分割領域に、予め定められた経路パターンに従って前記移動経路を生成することによって、前記インフィル経路データを生成する第２生成処理と、を実行する。前記第２生成処理において、前記インフィル領域は、各前記分割領域に前記経路長条件を満たす前記移動経路が生成されるように分割される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】三次元造形システムの概略構成を示す説明図である。

【図2】フラットスクリューの下面側の概略構成を示す斜視図である。

【図3】バレルの上面側を示す概略平面図である。

【図4】三次元造形装置が造形物を造形する様子を模式的に示す説明図である。

【図5】情報処理装置の概略構成を示す説明図である。

【図6】造形処理のフローチャートである。

【図7】三次元造形物の形状の例を示す図である。

【図8】条件データベースの例を説明する図である。

【図9】インフィル領域が分割される様子の例を示す第１の図である。

【図10】分割領域に移動経路が生成される様子の例を示す第１の図である。

【図11】インフィル領域が分割される様子の例を示す第２の図である。

【図12】インフィル領域が分割領域に分割される様子の例を示す第３の図である。

【図13】分割領域に移動経路が生成される様子の例を示す第２の図である。

【図14】分割領域に移動経路が生成される様子の例を示す第３の図である。

【図15】他の形態におけるインフィル経路の例を示す第１の図である。

【図16】他の形態におけるインフィル経路の例を示す第２の図である。

【図17】他の形態におけるインフィル経路の例を示す第３の図である。

【図18】他の実施形態で分割領域に移動経路が生成される様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形システム１０の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向及びＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、鉛直上向きに沿った方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の図においても、図示の方向が図１と対応するように適宜、図示してある。以下の説明において、方向の向きを特定する場合には、各図において矢印が指し示す方向を「＋」、その反対の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。以下では、＋Ｚ方向のことを「上」、－Ｚ方向のことを「下」ともいう。また、Ｘ方向およびＹ方向に沿った平面のことを「ＸＹ平面」とも呼ぶ。

【0009】

三次元造形システム１０は、三次元造形装置１００と情報処理装置４００とを備えている。三次元造形装置１００は、材料押出方式によって三次元造形物を造形する装置である。以下では、三次元造形物のことを単に造形物とも呼ぶ。三次元造形装置１００は、三次元造形装置１００の各部を制御するための制御部３００を備えている。制御部３００と情報処理装置４００とは、相互に通信可能に接続されている。

【0010】

三次元造形装置１００は、可塑化材料を生成して吐出する造形部１１０と、造形物の基台となる造形用のステージ２１０と、可塑化材料の吐出位置を制御する移動機構２３０とを備える。

【0011】

造形部１１０は、制御部３００の制御下において、固体状態の材料を可塑化させた可塑化材料をステージ２１０上に吐出する。造形部１１０は、可塑化材料に転化される前の原材料の供給源である材料供給部２０と、原材料を可塑化材料へと転化させる可塑化部３０と、可塑化材料を吐出する吐出部６０とを備える。

【0012】

材料供給部２０は、可塑化部３０に原材料ＭＲを供給する。材料供給部２０は、例えば、原材料ＭＲを収容するホッパーによって構成される。材料供給部２０は、連通路２２を介して可塑化部３０に接続されている。原材料ＭＲは、ペレットや粉末等の形態で材料供給部２０に投入される。本実施形態では、ペレット状に形成された樹脂材料が用いられる。

【0013】

可塑化部３０は、材料供給部２０から供給された原材料ＭＲを可塑化させて流動性を発現させたペースト状の可塑化材料を生成し、吐出部６０へと導く。本実施形態において「可塑化」とは 、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

【0014】

可塑化部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０と、を有する。フラットスクリュー４０は、ローターあるいはスクロールとも呼ばれる。バレル５０は、スクリュー対面部とも呼ばれる。

【0015】

フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０の上面４７は駆動モーター３２に連結されており、フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内で回転する。駆動モーター３２は、制御部３００の制御下において駆動する。なお、フラットスクリュー４０は、減速機を介して駆動モーター３２によって駆動されてもよい。

【0016】

図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の概略構成を示す斜視図である。図２に示したフラットスクリュー４０は、図１に示した上面４７と下面４８との位置関係を鉛直方向において逆向きとした状態で示されている。フラットスクリュー４０は、その中心軸に沿った方向である軸線方向における長さが、軸線方向に垂直な方向における長さよりも小さい略円柱状を有する。フラットスクリュー４０は、その回転中心となる回転軸ＲＸがＺ方向に平行になるように配置される。

【0017】

フラットスクリュー４０の、回転軸ＲＸと交差する面である下面４８には、渦状の溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、当該溝部４２に連通する。本実施形態では、溝部４２は、凸条部４３によって隔てられて３本分形成されている。なお、溝部４２の数は、３本に限られず、１本でもよいし、２本以上であってもよい。溝部４２は、渦状に限らず、螺旋状あるいはインボリュート曲線状であってもよいし、中央部から外周に向かって弧を描くように延びる形状であってもよい。

【0018】

図１に示すように、フラットスクリュー４０の下面４８は、バレル５０の上面５２に対面しており、フラットスクリュー４０の下面４８の溝部４２と、バレル５０の上面５２との間には空間が形成される。フラットスクリュー４０とバレル５０との間のこの空間には、材料供給部２０から図２に示した材料流入口４４を通じて原材料ＭＲが供給される。

【0019】

バレル５０には、回転しているフラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された原材料ＭＲを加熱するためのバレルヒーター５８が埋め込まれている。バレル５０の中心には連通孔５６が設けられている。

【0020】

図３は、バレル５０の上面５２側を示す概略平面図である。バレル５０の上面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝５４が形成されている。なお、案内溝５４の一端は、連通孔５６に接続されていなくてもよい。また、案内溝５４が省略されてもよい。

【0021】

フラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された原材料ＭＲは、溝部４２内において可塑化されながら、フラットスクリュー４０の回転によって溝部４２に沿って流動し、可塑化材料としてフラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入した流動性を発現しているペースト状の可塑化材料は、バレル５０の中心に設けられた連通孔５６を介して吐出部６０に供給される。なお、可塑化材料では、可塑化材料を構成する全ての種類の物質が可塑化していなくてもよい。可塑化材料は、可塑化材料を構成する物質のうちの少なくとも一部の種類の物質が可塑化することによって、全体として流動性を有する状態に転化されていればよい。

【0022】

図１に示すように、吐出部６０は、可塑化材料を吐出するノズル６１と、フラットスクリュー４０とノズル開口６２との間に設けられた可塑化材料の流路６５と、可塑化材料の吐出を制御する吐出制御部７７とを備える。

【0023】

ノズル６１は、流路６５を通じて、バレル５０の連通孔５６に接続されている。ノズル６１は、可塑化部３０において生成された可塑化材料を、先端のノズル開口６２からステージ２１０に向かって吐出する。

【0024】

吐出制御部７７は、流路６５を開閉する吐出調整部７０と、可塑化材料を吸引して一時的に貯留する吸引部７５とを備える。

【0025】

吐出調整部７０は、流路６５内に設けられており、流路６５内で回転することにより流路６５の開度を変化させる。本実施形態において、吐出調整部７０は、バタフライバルブによって構成されている。吐出調整部７０は、制御部３００による制御下において、第１駆動部７４によって駆動される。第１駆動部７４は、例えば、ステッピングモーターによって構成される。制御部３００は、第１駆動部７４を用いて、バタフライバルブの回転角度を制御することによって、可塑化部３０からノズル６１に流れる可塑化材料の流量、つまり、ノズル６１から吐出される可塑化材料の吐出量を調整することができる。吐出調整部７０は、可塑化材料の吐出量を調整可能であると共に、可塑化材料の流出のオン／オフを制御可能である。

【0026】

吸引部７５は、流路６５において吐出調整部７０とノズル開口６２との間に接続されている。吸引部７５は、ノズル６１からの可塑化材料の吐出停止時に、流路６５中の可塑化材料を一時的に吸引することによって、可塑化材料がノズル開口６２から糸を引くように垂れる尾引き現象を抑制する。本実施形態において、吸引部７５は、プランジャーにより構成されている。吸引部７５は、制御部３００による制御下において、第２駆動部７６によって駆動される。第２駆動部７６は、例えば、ステッピングモーターや、ステッピングモーターの回転力をプランジャーの並進運動に変換するラックアンドピニオン機構等によって構成される。

【0027】

ステージ２１０は、ノズル６１のノズル開口６２に対向する位置に配置されている。本実施形態では、ノズル６１のノズル開口６２に対向するステージ２１０の造形面２１１は、Ｘ，Ｙ方向、すなわち水平方向に平行となるように配置される。ステージ２１０には、ステージ２１０上に吐出された可塑化材料が急激に冷却することを抑制するためのステージヒーター２１２が備えられている。ステージヒーター２１２は制御部３００によって制御される。

【0028】

移動機構２３０は、制御部３００の制御下において、ステージ２１０とノズル６１との相対位置を変化させる。本実施形態では、ノズル６１の位置が固定されており、移動機構２３０は、ステージ２１０を移動させる。移動機構２３０は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ２１０をＸ，Ｙ，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。本明細書において、特に断らない限り、ノズル６１の移動とは、ノズル６１や吐出部６０をステージ２１０に対して相対的に移動させることを意味する。

【0029】

なお、他の実施形態では、移動機構２３０によってステージ２１０を移動させる構成の代わりに、ステージ２１０の位置が固定された状態で、移動機構２３０がステージ２１０に対してノズル６１を移動させる構成が採用されてもよい。また、移動機構２３０によってステージ２１０をＺ方向に移動させ、ノズル６１をＸ，Ｙ方向に移動させる構成や、移動機構２３０によってステージ２１０をＸ，Ｙ方向に移動させ、ノズル６１をＺ方向に移動させる構成が採用されてもよい。これらの構成であっても、ノズル６１とステージ２１０との相対的な位置関係が変更可能である。

【0030】

制御部３００は、三次元造形装置１００全体の動作を制御する制御装置である。制御部３００は、１つ、又は、複数のプロセッサー３１０と、主記憶装置や補助記憶装置からなる記憶装置３２０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る。プロセッサー３１０は、記憶装置３２０に記憶されたプログラムを実行することによって、情報処理装置４００から取得された造形データに従い、造形部１１０及び移動機構２３０を制御して、ステージ２１０上に造形物の造形を行う。なお、制御部３００は、コンピューターによって構成される代わりに、回路を組み合わせた構成により実現されてもよい。

【0031】

図４は、三次元造形装置１００が造形物を造形する様子を模式的に示す説明図である。三次元造形装置１００では、上述したように、固体状態の原材料ＭＲが可塑化されて可塑化材料ＭＭが生成される。制御部３００は、ステージ２１０の造形面２１１とノズル６１との距離を保持したまま、ステージ２１０の造形面２１１に沿った方向に、ステージ２１０に対するノズル６１の位置を変えながら、ノズル６１から可塑化材料ＭＭを吐出させる。ノズル６１から吐出された可塑化材料ＭＭは、ノズル６１の移動方向に連続して堆積されていく。

【0032】

制御部３００は、ノズル６１の移動を繰り返して層ＭＬを形成する。制御部３００は、１つの層ＭＬを形成した後、ステージ２１０に対するノズル６１の位置を、Ｚ方向に相対移動させる。そして、これまでに形成された層ＭＬの上に、さらに層ＭＬを積み重ねることによって造形物を造形していく。

【0033】

制御部３００は、例えば、一層分の層ＭＬを完了した場合のノズル６１のＺ方向への移動や、各層で独立する複数の造形領域がある場合には、ノズル６１からの可塑化材料の吐出を一時的に中断させることがある。この場合、吐出調整部７０によって流路６５を閉塞させて、ノズル開口６２からの可塑化材料ＭＭの吐出を停止させ、吸引部７５によって、ノズル６１内の可塑化材料を一時的に吸引する。制御部３００は、ノズル６１の位置を変更した後、吸引部７５内の可塑化材料を排出しつつ吐出調整部７０によって流路６５を開くことによって、変更後のノズル６１の位置から可塑化材料ＭＭの堆積を再開させる。

【0034】

図５は、情報処理装置４００の概略構成を示す説明図である。情報処理装置４００は、ＣＰＵ４１０と記憶部４３０と通信インターフェイス４４０と入出力インターフェイス４５０とがバス４６０によって相互に接続されたコンピューターとして構成されている。入出力インターフェイス４５０には、キーボードやマウスなどの入力装置４７０と、液晶ディスプレイなどの表示装置４８０とが接続されている。情報処理装置４００は、通信インターフェイス４４０を介して、三次元造形装置１００の制御部３００に接続される。本実施形態では、記憶部４３０には、後述するデータ生成プログラム４３１および条件データベース４３２が記憶されている。

【0035】

ＣＰＵ４１０は、記憶部４３０に記憶されたデータ生成プログラム４３１を実行することによって、情報処理装置４００に、取得部４１１およびデータ生成部４１５としての機能を実現させる。後述するように、データ生成部４１５は、後述する三次元造形用データを生成する。取得部４１１は、三次元造形用データを生成するのに用いられる種々の情報を取得する。取得部４１１は、第１取得部４１２と第２取得部４１３と第３取得部４１４とを有する。

【0036】

第１取得部４１２は、スライスデータを取得する。スライスデータとは、複数の層にスライスされた三次元造形物の形状を表すデータである。スライスデータは、例えば、三次元造形物の形状を表す形状データに基づいて、三次元造形物の形状をＸＹ平面に沿って複数の層にスライスすることによって生成される。形状データは、例えば、三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフト等を用いて作成される三次元形状データであり、ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式等のデータである。

【0037】

第２取得部４１３は、材料情報を取得する。材料情報とは、造形を所望する三次元造形物の造形に用いられる材料に関する情報である。材料情報は、例えば、形状データに関連付けられていてもよい。例えば、上述した形状データやスライスデータに、その形状データが表す三次元造形物を造形するための材料を指定するための識別情報が含まれていてもよい。この場合、第２取得部４１３は、その識別情報を材料情報として取得してもよい。

【0038】

第３取得部４１４は、第２取得部４１３によって取得される材料情報に基づいて、経路条件を取得する。経路条件は、後述する移動経路に関する条件であり、材料の種別に応じて予め定められる。経路条件の詳細については後述する。

【0039】

データ生成部４１５は、スライスデータと経路条件とに基づいて、三次元造形用データを生成する。以下では、三次元造形用データのことを単に造形用データとも呼ぶ。造形用データは、経路データと、経路データに関連付けられる吐出量情報とを含む。経路データは、ノズル６１が可塑化材料を吐出しつつ移動する経路である移動経路を複数の部分経路によって表したデータである。部分経路は、線状の経路であり、例えば、その部分経路の開始点と終了点とを用いて表される。吐出量情報は、各部分経路における可塑化材料の吐出量を表す情報である。

【0040】

経路データは、輪郭経路データと、インフィル経路データとを含む。輪郭経路データは、三次元造形物の輪郭領域を造形するための移動経路を表すデータである。輪郭領域とは、三次元造形物の輪郭を含む領域のことを指す。インフィル経路データは、三次元造形物のインフィル領域を造形するための移動経路を表すデータである。インフィル領域とは、輪郭領域の内側領域のことを指す。以下では、輪郭領域を造形するための移動経路のことを輪郭経路とも呼び、インフィル領域を造形するための移動経路のことをインフィル経路とも呼ぶ。

【0041】

上述した経路条件は、インフィル経路に関する各種条件を含む。インフィル経路に関する条件には、経路長条件が含まれる。経路長条件は、インフィル領域における部分経路の長さの上限に関する条件である。

【0042】

情報処理装置４００は、データ生成部４１５によって生成される造形データを、三次元造形装置１００の制御部３００に送信する。制御部３００は、受信した造形データに従って、吐出部６０及び移動機構２３０を制御して、ステージ２１０に可塑化材料を吐出し、ステージ２１０上で、可塑化材料を固化させつつ、可塑化材料の層を積層方向に積層することで、造形物を造形する。本実施形態では、積層方向は、Ｚ方向である。なお、可塑化材料の固化とは、吐出された可塑化材料が流動性を失うことを指す。可塑化材料は、温度が低下することによって、熱収縮するとともに可塑性を失って固化する。以下では、吐出部６０および移動機構２３０によって積層される可塑化材料の層のことを、造形層とも呼ぶ。

【0043】

図６は、三次元造形システム１０において実行される造形処理のフローチャートである。本実施形態における造形処理は、データ生成処理と、積層処理とを含む。データ生成処理は、造形用データを生成するための処理であり、本実施形態における造形用データの生成方法を実現する。積層処理は、吐出部６０および移動機構２３０によって造形層を積層する処理である。図６に示した造形処理は、例えば、制御部３００に対してユーザーによる所定の開始操作が行われた場合に実行される。ステップＳ１０５からＳ１４０の処理は、情報処理装置４００において実行され、ステップＳ１４５およびステップＳ１５０の処理は、三次元造形装置１００において実行される。

【0044】

ステップＳ１０５にて、取得部４１１は、他のコンピューター、記録媒体、あるいは、記憶部４３０から形状データを取得する。ステップＳ１１０にて、第１取得部４１２は、スライスデータを取得する。本実施形態における第１取得部４１２は、ステップＳ１０５で取得された形状データに基づいてスライスデータを生成することによって、スライスデータを取得する。

【0045】

図７は、形状データやスライスデータによって表される三次元造形物ＯＢの形状の例を示す図である。三次元造形物ＯＢは、下層領域ＬＡと、上層領域ＵＡと、中層領域ＭＡとを有している。下層領域ＬＡは、三次元造形物ＯＢの最下層Ｂｔを含む領域である。下層領域ＬＡは、最下層Ｂｔのみによって構成されてもよいし、最下層Ｂｔを含み積層方向に連続する複数の層によって構成されてもよい。本実施形態では、下層領域ＬＡは、最下層Ｂｔを含む連続する５つの層によって構成されている。上層領域ＵＡは、三次元造形物ＯＢの最上層Ｔｐを含む領域である。上層領域ＵＡは、最上層Ｔｐのみによって構成されてもよいし、最上層Ｔｐを含み積層方向に連続する複数の層によって構成されてもよい。本実施形態では、上層領域ＵＡは、最上層Ｔｐのみによって構成されている。中層領域ＭＡは、上層領域ＵＡと下層領域ＬＡとの間の領域である。中層領域ＭＡは、１層のみによって構成されてもよいし、積層方向に連続する複数の層によって構成されてもよい。後述するように、中層領域ＭＡは、上層領域ＵＡおよび下層領域ＬＡよりも低密度に造形される。上層領域ＵＡや下層領域ＬＡを構成する数の層を増加させることによって、上層領域ＵＡや下層領域ＬＡをより高強度に造形できるが、造形時間の短縮の観点から、上層領域ＵＡや下層領域ＬＡの層数は、例えば、５以下であると好ましい。

【0046】

上述した経路データは、下層領域ＬＡを造形するための下層データと、上層領域ＵＡを造形するための上層データと、中層領域ＭＡを造形するための中層データとを含む。下層データと、上層データと、中層データとは、それぞれ、輪郭経路データとインフィル経路データとを含む。

【0047】

図７に示した三次元造形物ＯＢは、全体として直方体状を有している。三次元造形物ＯＢには、それぞれ積層方向に延びる第１孔部ＨＬ１と第２孔部ＨＬ２とが形成されている。第１孔部ＨＬ１と第２孔部ＨＬ２とは、最上層Ｔｐにおいて上方に開口しており、最上層Ｔｐから下方に向かって中層領域ＭＡの下端まで延びる。従って、図７の例では、上層領域ＵＡと中層領域ＭＡとには、それぞれ、第１孔部ＨＬ１と第２孔部ＨＬ２との一部が形成され、下層領域ＬＡには、第１孔部ＨＬ１および第２孔部ＨＬ２が形成されない。

【0048】

ステップ図６のＳ１１５にて、第２取得部４１３は、材料情報を取得する。本実施形態におけるステップＳ１１５では、第２取得部４１３は、ステップＳ１０５で取得された形状データに関連付けられた材料情報を取得する。

【0049】

ステップＳ１２０にて、第３取得部４１４は、ステップＳ１１５で取得された材料情報に基づいて、経路条件を取得する。本実施形態におけるステップＳ１２０では、第３取得部４１４は、材料情報に基づいて、記憶部４３０に記憶された条件データベース４３２を参照することによって、経路長条件を含む経路条件を取得する。

【0050】

図８は、条件データベース４３２の例を説明する図である。条件データベース４３２には、材料の種別を表す種別情報と、経路条件とが関連付けて記憶されている。

【0051】

図８に示すように、本実施形態における条件データベース４３２には、経路条件として、上層領域ＵＡおよび下層領域ＬＡにおけるインフィル経路に関する第１経路条件ＰＣ１と、中層領域ＭＡにおけるインフィル経路に関する第２経路条件ＰＣ２とが、材料の種別ごとに定められている。本実施形態における経路条件は、経路パターンの形状の種類を決定するパターン形状条件と、パターンのＸ寸法を決定するＸ寸法条件と、パターンのＹ寸法を決定するＹ寸法条件と、インフィル領域における造形密度を決定する密度条件とを含む。造形密度は、移動経路に沿って吐出された可塑化材料がインフィル領域内を占める面積の割合として定義される。

【0052】

例えば、条件データベース４３２において、材料の種別がＰＯＭである場合の第１経路条件ＰＣ１は、つづら折り状の移動経路であるつづら折り経路を、Ｘ方向において寸法Ｘ１以上かつ寸法Ｘ２以下、かつ、Ｙ方向において寸法Ｙ１以上かつ寸法Ｙ２以下、かつ、密度範囲Ｄ１の造形密度で生成するための条件として定義されている。また、同様に、材料の種別がＰＯＭである場合の第２経路条件ＰＣ２は、対角線パターンの移動経路である対角線経路を、Ｘ方向において寸法Ｘ１以上かつ寸法Ｘ２以下、かつ、Ｙ方向において寸法Ｙ１以上かつ寸法Ｙ２以下、かつ、密度範囲Ｄ２の造形密度で生成するための条件として定義されている。密度範囲Ｄ２は、密度範囲Ｄ１よりも小さい値の密度範囲である。つづら折り経路、および、対角線経路の詳細については後述する。また、後述するように、Ｘ寸法条件およびＹ寸法条件は、部分経路の最大経路長を定める条件であり、上述した経路長条件に相当する。

【0053】

ある種別の材料に関する経路長条件は、例えば、その種別の材料を用いて三次元造形物を造形する場合に三次元造形物の反りを抑制できる条件として定められる。三次元造形物の反りは、一般に、可塑化材料の固化時における熱収縮によって生じる。そのため、経路長条件は、例えば、各種別の材料が可塑化温度から固化時の温度まで冷却された場合の熱収縮量を実験やシミュレーションによって測定した結果に基づいて定められてもよい。また、三次元造形物の反りは、一般に、材料の可塑化温度が高いほど生じやすい。これは、材料が可塑化された際と固化した際との温度差が大きくなり、材料の固化時における熱収縮量が大きくなるからである。また、例えば、三次元造形物の反りは、材料の熱膨張係数が大きいほど生じやすい。そのため、経路長条件は、例えば、材料の可塑化温度や熱膨張係数に基づいて定められてもよい。この場合、例えば、材料の可塑化温度が大きいほど、部分経路の最大経路長がより短くなるように経路長条件を定めてもよい。なお、可塑化温度の判断では、ガラス転移が起こる材料については、その材料のガラス転移点が高いほど、その可塑化温度が高いと判断すればよい。また、ガラス転移が起こらない材料については、その材料の融点が高いほど、その可塑化温度が高いと判断すればよい。

【0054】

ステップＳ１２５にて、データ生成部４１５は、ステップＳ１１０で取得されたスライスデータに基づいて、輪郭経路データを生成する。より詳細には、データ生成部４１５は、予め定められた周数の輪郭経路を輪郭領域に生成することによって、輪郭経路データを生成する。この周数は、１周であってもよいし、２周以上であってもよい。本実施形態では、データ生成部４１５は、ステップＳ１２５において、１周分の輪郭経路を輪郭領域に生成する。ステップＳ１２５のように輪郭経路データを生成する工程のことを、第１生成工程とも呼ぶ。また、第１生成工程を実行する処理のことを、第１生成処理とも呼ぶ。

【0055】

ステップＳ１３０にて、データ生成部４１５は、ステップＳ１１０で取得されたスライスデータと、ステップＳ１２０で決定された経路条件とに基づいて、インフィル領域を複数の分割領域に分割する。ステップＳ１３０では、データ生成部４１５は、次のステップＳ１３５で各分割領域に経路長条件を満たす移動経路が生成されるように、インフィル領域を複数の分割領域に分割する。ステップＳ１３５にて、データ生成部４１５は、ステップＳ１３０で生成された各分割領域に、予め定められた経路パターンに従って移動経路を生成することによって、インフィル経路を生成する。本実施形態におけるステップＳ１３５では、データ生成部４１５は、経路条件に含まれるパターン条件によって定められる経路パターンに従って、各分割領域に移動経路を生成する。ステップＳ１３０およびＳ１３５のように、インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各分割領域に経路パターンに従って移動経路を生成することによってインフィル経路データを生成する工程のことを、第２生成工程とも呼ぶ。また、第２生成工程を実行する処理のことを、第２生成処理とも呼ぶ。また、第２生成工程のうち、ステップＳ１３０のように、インフィル領域を分割する工程のことを第１工程とも呼び、ステップＳ１３５のように、各分割領域に移動経路を生成する工程のことを第２工程とも呼ぶ。

【0056】

なお、第２生成工程では、例えば、第１工程と第２工程とを交互に繰り返し実行することによって、インフィル経路を生成してもよい。この場合、例えば、第１工程において暫定的にインフィル領域を分割した後に、第２工程において直前の各分割領域に移動経路を生成し、再度の第１工程において直前の移動経路の生成結果を加味して再度の分割を実行し、再度の第２工程において直前の各分割領域に移動経路を生成してもよい。

【0057】

ステップＳ１４０にて、データ生成部４１５は、全ての層について移動経路が生成されたか否かを判定する。データ生成部４１５は、ステップＳ１４０で経路データが生成されていない層があると判定した場合、ステップＳ１２５に処理を戻す。データ生成部４１５は、ステップＳ１４０で全ての層について移動経路が生成されたと判定した場合、経路データの生成を完了させる。ステップＳ１２５からステップＳ１４０のように、スライスデータに基づいて経路データを生成する工程のことを、データ生成工程とも呼ぶ。つまり、データ生成工程は、第１生成工程と第２生成工程とを有する。上述したように、データ生成工程によって生成される経路データには、吐出量情報が関連付けられる。その後、ステップＳ１４５にて、三次元造形装置１００の制御部３００は、生成された造形データを情報処理装置４００から取得する。ステップＳ１５０にて、制御部３００は、ステップＳ１４５で取得された造形データに従って、造形層を積層する。

【0058】

図９は、ステップＳ１３０でインフィル領域が分割される様子の例を示す第１の図である。図１０は、ステップＳ１３５で分割領域に移動経路が生成される様子の例を示す第１の図である。図９は、第１番目の層Ｌ１のインフィル領域ＩＡ１が複数の分割領域ＰＡ１に分割される様子を示している。図１０は、各分割領域ＰＡ１に移動経路が生成される様子を示している。「第ｎ番目の層」とは、積層方向におけるステージ２１０により近い層から数えてｎ番目の層のことを指す。つまり、層Ｌ１は、上述した最下層Ｂｔに相当する。インフィル領域ＩＡ１は、層Ｌ１の外周部分を構成する輪郭領域ＣＡ１の内側領域である。図９では、輪郭領域ＣＡ１に右上がりのハッチングが付され、インフィル領域ＩＡ１に右下がりのハッチングが付されている。図１０では、輪郭領域ＣＡ１に生成される輪郭経路ＣＰ１に右上がりのハッチングが付され、インフィル領域ＩＡ１に生成される移動経路に点模様のハッチングが付されている。

【0059】

本実施形態におけるステップＳ１３０では、データ生成部４１５は、インフィル領域ＩＡ１を、少なくとも以下の分割条件に従って、複数の分割領域ＰＡ１に分割する。すなわち、分割条件は、各分割領域ＰＡ１が同じ面積を有する矩形状であること、各分割領域ＰＡ１のＸ寸法がＸ寸法条件を満たすこと、各分割領域ＰＡ１のＹ寸法がＹ寸法条件を満たすこと、各分割領域ＰＡ１にパターン条件に従う経路パターンの移動経路を生成可能であること、である。この結果、図９の例では、インフィル領域ＩＡ１は、２１個の分割領域ＰＡ１に分割されている。図９では、分割領域ＰＡ１同士の境界である分割境界Ｂｒ１が破線によって示されている。分割領域ＰＡ１のＸ方向における寸法Ｘｐ１は、寸法Ｘ１以上かつ寸法Ｘ２以下であり、Ｙ方向における寸法Ｙｐ１は、寸法Ｙ１以上かつ寸法Ｙ２以下である。なお、本実施形態では、第３番目の層および第５番目の層のインフィル領域もまた、それぞれ、図９と同様に分割される。つまり、本実施形態では、下層領域ＬＡを構成する奇数番目の各層のインフィル領域が、それぞれ、上述したように２１個の分割領域に分割される。また、本実施形態では、下層領域ＬＡを構成する奇数番目の各層のインフィル領域には、図１０と同様に移動経路が生成される。

【0060】

図１０の例では、層Ｌ１のインフィル領域ＩＡ１には、始点Ｓｔ１から終点Ｅｄ１へと向かう連続したインフィル経路ＩＰ１が生成されている。インフィル経路ＩＰ１は、各分割領域ＰＡ１に生成されるつづら折り経路によって構成されている。つづら折り経路とは、そのつづら折り経路の生成対象となる領域内を主方向に沿って移動するとともに、主方向に折り返しつつ主方向と垂直な副方向に沿って進行していく移動経路を指す。より詳細には、つづら折り経路は、それぞれ交互に配置される、主方向における一方側から他方側に進む部分経路、および、主方向における他方側から一方側に進む部分経路と、こうして交互に配置される部分経路の端と端とを接続する副方向に沿った部分経路とを含む。

【0061】

本実施形態では、つづら折り経路は、Ｘ方向とＹ方向とのいずれか一方を主方向とし、他方を副方向として生成される。以下では、Ｘ方向を主方向とするつづら折り経路、つまり、Ｘ方向に折り返すつづら折り経路のことを、第１つづら折り経路とも呼ぶ。また、Ｙ方向に折り返すつづら折り経路のことを、第２つづら折り経路とも呼ぶ。例えば、第１つづら折り経路を構成する部分経路の最大経路長は、その第１つづら折り経路の生成対象となる分割領域のＸ方向における寸法によって定まる。そのため、上述したように、分割領域ＰＡ１のＸ方向における寸法がＸ寸法条件を満たすことで、分割領域ＰＡ１に生成される第１つづら折り経路を構成する部分経路の最大経路長もまた、Ｘ寸法条件を満たす。同様に、分割領域ＰＡ１のＹ方向における寸法がＹ寸法条件を満たすことで、分割領域ＰＡ１に生成される第２つづら折り経路を構成する部分経路の最大経路長もまた、Ｙ寸法条件を満たす。つまり、本実施形態では、ステップＳ１３０でＸ寸法条件やＹ寸法条件に従ってインフィル領域ＩＡ１が分割されるので、ステップＳ１３５でインフィル領域ＩＡ１に生成される部分経路の長さの上限は、図８に示した寸法Ｘ２と寸法Ｙ２とのうちいずれか長い寸法として定まる。このように、Ｘ寸法条件とＹ寸法条件とは、経路長条件に相当する。

【0062】

図１０の例では、互いに隣り合う分割領域である第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとで、それぞれ、経路パターンの向きが異なるように移動経路が生成されている。より詳細には、本実施形態では、第１分割領域ＰＡ１ａには、第１方向に折り返すつづら折り経路が生成され、第２分割領域ＰＡ１ｂには、第１方向と交差する第２方向に折り返すつづら折り経路が生成されている。より詳細には、第１分割領域ＰＡ１ａには、第１つづら折り経路が生成され、第２分割領域ＰＡ１ｂには、第２つづら折り経路が生成されている。なお、図１０の例では、第１分割領域ＰＡ１ａおよび第２分割領域ＰＡ１ｂのみならず、隣り合う分割領域同士で、同様に経路パターンの向きが異なっている。

【0063】

図１０に示すように、本実施形態におけるステップＳ１３５では、データ生成部４１５は、隣り合う分割領域ＰＡ１における移動経路の端同士が接続されるように、各分割領域ＰＡに経路を生成する。例えば、図１０の例では、インフィル経路ＩＰ１は、第１分割領域ＰＡ１ａにおける移動経路の終端Ｅｄａと、第２分割領域ＰＡ１ｂにおける移動経路の始端Ｓｔｂとが接続されるように生成されている。このようにすることで、造形時に、ノズル６１は、第１分割領域ＰＡ１ａにおいて、可塑化材料を吐出しつつ始端Ｓｔａから終端Ｅｄａに向かって移動した後、可塑化材料の吐出を継続したまま、白抜き矢印で示すように、終端Ｅｄａから始端Ｓｔｂに向かって移動できる。そのため、例えば、第１分割領域ＰＡ１ａにおける造形と、第２分割領域ＰＡ１ｂにおける造形とを、可塑化材料の吐出を停止することなく連続して実行できる。なお、第２分割領域ＰＡ１ｂにおける経路の終端Ｅｄｂは、同様に、第２分割領域ＰＡ１ｂの－Ｙ方向に位置する分割領域における経路の始端に接続される。

【0064】

図１１は、インフィル領域が分割される様子の例を示す第２の図である。図１１は、第２番目の層Ｌ２の輪郭領域ＣＡ２の内側のインフィル領域ＩＡ２が複数の分割領域ＰＡ２に分割される様子を、図９と略同様に示している。図１１の例では、インフィル領域ＩＡ２は、上述した分割条件に従って、かつ、積層方向に沿って見たときに、分割領域ＰＡ２同士の境界である分割境界Ｂｒ２と上述した分割境界Ｂｒ１とがずれるように、複数の分割領域ＰＡ２に分割されている。この結果、インフィル領域ＩＡ２は、８個の分割領域ＰＡ２に分割されている。図１１では、分割境界Ｂｒ２が破線によって示され、分割境界Ｂｒ１が一点鎖線によって示されている。分割領域ＰＡ２のＸ方向における寸法Ｘｐ２は、寸法Ｘｐ１よりも大きく、かつ、寸法Ｘ１以上かつ寸法Ｘ２以下である。分割領域ＰＡ２のＹ方向における寸法Ｙｐ２は、寸法Ｙｐ１よりも大きく、かつ、寸法Ｙ１以上かつ寸法Ｙ２以下である。なお、本実施形態では、第４番目の層もまた、層Ｌ２と同様に分割される。つまり、本実施形態では、下層領域ＬＡを構成する偶数番目の各層のインフィル領域が、それぞれ、上述したように８個の分割領域に分割される。また、図示は省略するが、下層領域ＬＡを構成する偶数番目の各層においても、層Ｌ１と略同様に移動経路が生成される。

【0065】

上記のように、本実施形態では、第１の層の分割境界と、第１の層と積層方向に連続する第２の層の分割境界とがずれるように、第１の層と第２の層とのインフィル領域が分割される。なお、「ある層と他の層との分割境界がずれる」とは、積層方向に沿って見たときに、両層のインフィル領域同士が重なる重複領域において、両層の分割境界同士が少なくとも一部において重ならない状態を意味する。第１の層の分割境界と第２の層の分割境界との重なり度合いは、５０％以下であると好ましい。この重なり度合いは、積層方向に沿って見たときに、両層の分割境界のうち、重複領域における全長がより短い分割境界に対して、重複領域における全長がより長い分割境界が平行に重なる長さの割合として算出できる。図９および図１１の例では、重なり度合いは、０％である。

【0066】

図１２は、ステップＳ１３０でインフィル領域が分割領域に分割される様子の例を示す第３の図である。図１３は、ステップＳ１３５で分割領域に移動経路が生成される様子の例を示す第２の図である。図１２は、最上層Ｔｐのインフィル領域ＩＡｔが複数の分割領域ＰＡｔに分割される様子を、図９と略同様に示している。図１３は、各分割領域ＰＡｔに経路が生成される様子を、図１０と略同様に示している。インフィル領域ＩＡｔは、最上層Ｔｐの外周部分を構成する輪郭領域ＣＡｔ１と、第１孔部ＨＬ１の周囲を囲む輪郭領域ＣＡｔ２と、第２孔部ＨＬ２の周囲を囲む輪郭領域ＣＡｔ３との内側領域である。

【0067】

図１２の例では、インフィル領域ＩＡｔが上述した分割条件に従って分割された結果、１７個の分割領域ＰＡｔが生成されている。図１２では、分割領域ＰＡｔの境界である分割境界Ｂｒｔが破線によって示されている。分割領域ＰＡｔの寸法は、分割領域ＰＡ１の寸法と同様である。なお、本実施形態では、中層領域ＭＡを構成する各層のインフィル領域は、図１２に示したインフィル領域ＩＡｔと略同様に１７個の分割領域に分割される。

【0068】

図１３の例では、輪郭領域ＣＡｔ１、ＣＡｔ２、ＣＡｔ３には、それぞれ、輪郭経路ＣＰ２と、輪郭経路ＣＰ３と、輪郭経路ＣＰ４とが生成されている。また、インフィル領域ＩＡｔには、始点Ｓｔ２から終点Ｅｄ２へと向かうインフィル経路ＩＰ２と、始点Ｓｔ３から終点Ｅｄ３へと向かうインフィル経路ＩＰ３とが生成されている。インフィル経路ＩＰ２は、図１０に示したインフィル経路ＩＰ１と略同様に、隣り合う分割領域ＰＡｔにおける移動経路の端同士が接続されるように生成されている。例えば、図１３では、第３分割領域ＰＡ３に生成される移動経路の終端Ｅｄｃと、第３分割領域ＰＡ３と隣り合う第４分割領域ＰＡ４に生成される移動経路の始端Ｓｔｄとが接続されている。インフィル経路ＩＰ３は、インフィル領域ＩＡｔのうち、インフィル経路ＩＰ２が生成されない領域に生成されている。インフィル経路ＩＰ２およびインフィル経路ＩＰ３は、図１０に示したインフィル経路ＩＰ１と略同様に、各分割領域ＰＡｔに生成されるつづら折り経路によって構成されている。また、図１３の例では、図１２の例と同様に、隣り合う分割領域ＰＡｔ同士で経路パターンの向きが異なっている。

【0069】

図１４は、ステップＳ１３５で分割領域に移動経路が生成される様子の例を示す第３の図である。図１４は、中層領域ＭＡを構成する層ＬＭの各分割領域ＰＡｍに移動経路が生成される様子を示している。図１４の例では、分割領域ＰＡｍは、層ＬＭのインフィル領域ＩＡｍが分割されることで生成される。インフィル領域ＩＡｍは、層ＬＭの外周部分を構成する輪郭領域ＣＡｍ１と、第１孔部ＨＬ１の周囲を囲む輪郭領域ＣＡｍ２と、第２孔部ＨＬ２の周囲を囲む輪郭領域ＣＡｍ３との内側領域である。図１４では、分割領域ＰＡｍ同士の境界である分割境界Ｂｒｍが破線によって示されている。

【0070】

図１４の例では、輪郭領域ＣＡｍ１、ＣＡｍ２、ＣＡｍ３には、それぞれ、輪郭経路ＣＰ５と、輪郭経路ＣＰ６と、輪郭経路ＣＰ７とが生成されている。図１４では、各輪郭経路には、右上がりのハッチング付されている。また、インフィル領域ＩＡｍには、始点Ｓｔ４から終点Ｅｄ４へと向かうインフィル経路ＩＰ４と、始点Ｓｔ５から終点Ｅｄ５へと向かうインフィル経路ＩＰ５と、始点Ｓｔ６から終点Ｅｄ６へと向かうインフィル経路ＩＰ６とが生成されている。図１４では、各インフィル経路は、それぞれ、点模様のハッチングと太線とによって示されている。インフィル経路ＩＰ４は、図１０に示したインフィル経路ＩＰ１と略同様に、隣り合う分割領域ＰＡｍにおける経路の端同士が接続されるように生成されている。例えば、インフィル経路ＩＰ４では、第５分割領域ＰＡ５に生成される移動経路の終端Ｅｄｅと、第５分割領域ＰＡ５と隣り合う第６分割領域ＰＡ６に生成される移動経路の始端Ｓｔｆとが接続されている。また、インフィル経路ＩＰ５は、インフィル領域ＩＡｍのうち、インフィル経路ＩＰ４が生成されない領域において、隣り合う分割領域ＰＡｍにおける経路の端同士が接続されるように生成されている。インフィル経路ＩＰ６は、インフィル領域ＩＡｍのうち、インフィル経路ＩＰ４とインフィル経路ＩＰ５とが生成されない領域に生成されている。

【0071】

図１４に示すように、インフィル経路ＩＰ４、ＩＰ５、ＩＰ６は、それぞれ、上述した対角線経路である。対角線経路とは、その対角線経路の生成対象となる矩形状の領域において、その領域の対角線に沿って生成される移動経路を指す。対角線経路を構成する部分経路の最大経路長は、Ｘ寸法条件およびＹ寸法条件によって定まる。また、図１４の例では、図１０と同様に、隣り合う分割領域ＰＡｍ同士で経路パターンの向きが異なっている。

【0072】

以上で説明した本実施形態における造形データの生成方法によれば、インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各分割領域に予め定められた経路パターンに従って移動経路を生成することによって、インフィル経路データを生成する第２生成工程を有する。第２生成工程では、インフィル領域は、各分割領域に経路長条件を満たす移動経路が生成されるように分割される。

【0073】

図１５から図１７は、それぞれ、他の形態におけるインフィル経路の例を示す図である。図１５から図１７は、それぞれ、図７と同様の三次元造形物ＯＢを生成するためのインフィル経路を、本実施形態とは違って、インフィル領域を分割することなく生成した場合の例を示している。図１５には、第１番目の層Ｌ１のインフィル領域ＩＡ１を図１０と同程度の造形密度で造形するためのインフィル経路ＩＰ７が示されている。図１６には、最上層Ｔｐのインフィル領域ＩＡｔを図１３と同程度の造形密度で造形するためのインフィル経路ＩＰ８とインフィル経路ＩＰ９とが示されている。図１７には、層ＭＬのインフィル領域ＩＡｍを図１４と同程度の造形密度で造形するためのインフィル経路ＩＰ１０とインフィル経路ＩＰ１１とが示されている。インフィル経路ＩＰ７は、第１つづら折り経路であり、インフィル経路ＩＰ８からインフィル経路ＩＰ１１は、それぞれ、第２つづら折り経路である。

【0074】

図１５から図１７の例のように、分割されていないインフィル領域全体に対して経路を生成する場合、本実施形態と比較して、インフィル経路に生成される部分経路の１本あたりの経路長が長くなりやすい。例えば、図１５の例では、インフィル領域ＩＡ１のＸ方向における一端から他端に亘って延びる複数の部分経路が生成され、図１６および図１７の例では、インフィル領域ＩＡｔやインフィル領域ＩＡｍのＹ方向における一端から他端に亘って延びる複数の部分経路が生成されている。これに対して、本実施形態では、各分割領域内で経路長条件を満たす移動経路が生成されるようにインフィル領域を複数の分割領域に分割した上で、各分割領域に移動経路を生成するので、部分経路の経路長が長くなることを抑制できる。そのため、上記のように生成される造形用データに従って三次元造形物ＯＢを造形することで、造形用の材料にフィラーが含まれるか否かによらずに三次元造形物の反りを抑制できる可能性が高まる。

【0075】

また、本実施形態では、互いに隣り合う第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとで経路パターンの向きが異なるように、インフィル経路データを生成する。そのため、例えば、第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとにおいて、向きが同じ経路パターンを用いて移動経路を生成する場合と比較して、三次元造形物の反りを抑制できる可能性がより高まる。

【0076】

図１８は、他の実施形態におけるステップＳ１３５で分割領域に移動経路が生成される様子を示す図である。図１８は、層Ｌ１のインフィル領域ＩＡ１に移動経路が生成される様子を、図１０と略同様に示している。図１８の例では、本実施形態とは異なり、第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとで経路パターンの形状が異なるように、インフィル経路データを生成している。より詳細には、第１分割領域ＰＡ１ａには、図１０と同様に第１つづら折り経路が生成され、第２分割領域ＰＡ１ｂには、図１０とは違って、渦状の移動経路である渦経路が生成されている。渦経路とは、その渦経路の生成対象となる領域内を、その領域の外周部から中心部に向かって、あるいは、中心部から外周部に向かって渦状を描きながら進む移動経路のことを指す。このように、第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとで経路パターンの形状が異なるようにインフィル経路データを生成することによっても、三次元造形物の反りを抑制できる可能性がより高まる。

【0077】

また、本実施形態では、第１分割領域ＰＡ１ａには、Ｘ方向に折り返すつづら折り経路を生成し、第２分割領域ＰＡ１ｂには、Ｙ方向に折り返すつづら折り経路を生成する。そのため、第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとに簡易なパターンの経路を生成することによって、三次元造形物の反りを効果的に抑制できる。

【0078】

また、本実施形態では、積層方向に見たときに、それぞれ下層領域ＬＡに含まれる第１の層と第２の層とで、分割境界Ｂｒ１と分割境界Ｂｒ２とがずれるように、第１の層と第２の層とのインフィル領域を分割する。そのため、下層領域ＬＡの強度をより高めることができ、三次元造形物の強度をより高めることができる。なお、他の実施形態では、上層領域ＵＡに含まれる第１の層と第２の層とで互いの分割境界がずれるように、第１の層と第２の層とのインフィル領域を分割してもよい。この場合、上層領域ＵＡの強度を高めることができる。また、このように第１の層と第２の層との分割境界をずらすことで、三次元造形物の外側から分割境界を介して中層領域ＭＡの形状が視認されることを抑制できるので、三次元造形物の美観をより向上できる。また、例えば、下層領域ＬＡと上層領域ＵＡとの両方に、上記の第１の層および第２の層に相当する層が含まれていてもよい。つまり、下層領域ＬＡと上層領域ＵＡとの両方で、積層方向に連続する２つの層で互いの分割境界がずれるように、インフィル領域を分割してもよい。また、例えば、中層領域ＭＡに、上記の第１の層および第２の層に相当する層が含まれていてもよい。

【0079】

また、本実施形態では、隣り合う２つの分割領域ＰＡにおける移動経路の端同士を接続するように、インフィル経路データを生成する。そのため、より効率的に三次元造形物を造形できる。

【0080】

Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ－１）上記実施形態では、第１取得部４１２は、形状データに基づいてスライスデータを生成することによってスライスデータを取得しているが、このようにスライスデータを取得しなくてもよい。例えば、第１取得部４１２は、他のコンピューターや、記録媒体、記憶部４３０から、造形を所望する造形物に関するスライスデータを取得してもよい。

【0081】

（Ｂ－２）上記実施形態では、第２生成工程において、第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとで、経路パターンの形状と向きとの少なくともいずれかが異なるように、インフィル経路データを生成している。これに対して、第１分割領域ＰＡ１ａと第２分割領域ＰＡ１ｂとで、形状および向きが同じ経路パターンを用いて移動経路を生成してもよい。

【0082】

（Ｂ－３）上記実施形態では、例えば、上層領域ＵＡや下層領域ＬＡに含まれる第１の層と第２の層とで、互いに形状や向きが異なる経路パターンを用いてインフィル経路を生成してもよい。このようにすれば、第１の層と第２の層とで、それぞれの部分経路に沿って吐出される線状の可塑化材料同士の隙間がずれるので、この隙間を介して三次元造形物の外側から中層領域ＭＡの形状が視認されることを抑制できる。また、例えば、下層領域ＬＡに含まれる一の層におけるインフィル経路を図１０と同様に生成し、下層領域ＬＡに含まれる他の層におけるインフィル経路を図１５と同様に生成することによっても、可塑化材料同士の隙間をずらすことができ、三次元造形物の外側から隙間を介して中層領域ＭＡの形状が視認されることを抑制できる。また、例えば、上層領域ＵＡに含まれる一の層におけるインフィル経路を図１３と同様に生成し、上層領域ＵＡに含まれる他の層におけるインフィル経路を図１６と同様に生成することによっても、同様に、三次元造形物の外側から中層領域ＭＡの形状が視認されることを抑制できる。

【0083】

（Ｂ－４）上記実施形態では、上層領域ＵＡと下層領域ＬＡとの少なくともいずれかにおいて、積層方向に連続する第１の層と第２の層との分割境界が互いにずれるように、第１の層と第２の層とのインフィル領域を分割している。これに対して、第１の層と第２の層との分割境界がずれるように、第１の層と第２の層とのインフィル領域を分割しなくてもよい。また、上記実施形態では、中層領域ＭＡは、下層領域ＬＡおよび上層領域ＵＡよりも低密度に造形されているが、下層領域ＬＡや上層領域ＵＡと同様の造形密度で造形されてもよいし、下層領域ＬＡや上層領域ＵＡよりも高密度に造形されてもよい。

【0084】

（Ｂ－５）上記実施形態では、第２生成工程において、隣り合う２つの分割領域における経路の端同士を接続するように、インフィル経路データを生成している。これに対して、第２生成工程において、隣り合う２つの分割領域における移動経路の端同士を接続しなくてもよい。

【0085】

（Ｂ－６）上記実施形態において、可塑化部３０は、フラットスクリューによって材料を可塑化している。これに対して可塑化部３０は、例えば、インラインスクリューを回転させることによって材料を可塑化するものであってもよい。また、可塑化部３０は、フィラメント状の材料をヒーターで可塑化するものであってもよい。

【0086】

（Ｂ－７）上記実施形態において、経路条件は、例えば、図８に示した条件以外の条件を含んでいてもよい。また、経路条件は、例えば、パターン条件や密度条件を含んでいなくてもよい。この場合、経路パターンや造形密度は、材料の種別によらず定められてもよい。この場合、データ生成部４１５は、例えば、入力装置４７０を介して、経路パターンや造形密度の指定をユーザーから受け付けてもよい。また、上記実施形態では、各分割領域は、それぞれ同じ面積を有する矩形状の領域であるが、各分割領域内に経路長条件を満たす移動経路が生成可能であれば、このような領域でなくてもよい。例えば、分割領域同士がそれぞれ異なる面積を有していてもよいし、分割領域が、矩形状ではなく、三角形状や五角形状等の他の多角形状を有していてもよい。

【0087】

（Ｂ－８）上記実施形態では、材料供給部２０に供給される原材料として、ペレット状に形成された樹脂材料が用いられる。これに限らず、三次元造形装置１００は、種々の材料を用いて三次元造形物を造形できる。例えば、三次元造形装置１００は、熱可塑性を有する種々の材料を主材料として用いて、三次元造形物を造形できる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した可塑化材料には、主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される成分の一部や全部が溶融してペースト状にされたものが含まれる。熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。

【0088】

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック。

【0089】

Ｃ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0090】

（１）本開示の第１の形態によれば、可塑化材料の層を積層することによって三次元造形物を造形するための三次元造形用データの生成方法が提供される。この三次元造形用データの生成方法は、複数の層にスライスされた前記三次元造形物の形状を表すスライスデータを取得する工程と、前記三次元造形物の造形に用いられる材料に関する材料情報を取得する工程と、前記材料情報に基づいて、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する工程と、前記スライスデータに基づいて、ノズルが前記可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成工程と、を備える。前記経路データは、前記三次元造形物の輪郭を含む輪郭領域を造形するための輪郭経路データと、前記輪郭領域の内側領域であるインフィル領域を造形するためのインフィル経路データと、を含み、前記経路条件は、前記インフィル領域における前記部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含む。前記データ生成工程は、前記輪郭領域に前記移動経路を生成することによって、前記輪郭経路データを生成する第１生成工程と、前記インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各前記分割領域に、予め定められた経路パターンに従って前記移動経路を生成することによって、前記インフィル経路データを生成する第２生成工程と、を有する。前記第２生成工程において、前記インフィル領域は、各前記分割領域に前記経路長条件を満たす前記移動経路が生成されるように分割される。
このような形態によれば、各分割領域内で経路長条件を満たす移動経路が生成されるようにインフィル領域を複数の分割領域に分割した上で、各分割領域に移動経路を生成できる。そのため、例えば、インフィル領域を分割せずにインフィル領域に移動経路を生成する場合と比較して、部分経路の経路長が長くなることを抑制できる。従って、造形用の材料にフィラーが含まれるか否かによらずに三次元造形物の反りを抑制できる可能性が高まる。

【0091】

（２）上記形態では、複数の前記分割領域は、第１分割領域と、前記第１分割領域に隣り合う第２分割領域と、を含み、前記第２生成工程において、前記第１分割領域と前記第２分割領域とで、前記経路パターンの形状と向きとの少なくともいずれかが異なるように、前記インフィル経路データを生成してもよい。このような形態によれば、互いに隣り合う分割領域同士において、形状や向きが異なる経路パターン用いて移動経路を生成できるので、三次元造形物の反りを抑制できる可能性がより高まる。

【0092】

（３）上記形態では、前記第２生成工程において、前記第１分割領域には、第１方向に折り返すつづら折り状の前記移動経路を生成し、前記第２分割領域には、前記第１方向と交差する第２方向に折り返すつづら折り状の前記移動経路を生成してもよい。このような形態によれば、簡易な経路パターンによって、三次元造形物の反りを効果的に抑制できる。

【0093】

（４）上記形態では、前記経路データは、前記三次元造形物の最下層を含む下層領域を造形するための下層データと、前記三次元造形物の最上層を含む上層領域を造形するための上層データと、前記下層領域と前記上層領域との間の中層領域を、前記下層領域および前記上層領域よりも低密度に造形するための中層データと、を含み、前記上層データと前記中層データと前記下層データとは、それぞれ、前記輪郭経路データと前記インフィル経路データとを含み、前記下層領域と前記上層領域との少なくともいずれかは、第１の層と、前記第１の層と積層方向に連続する第２の層と、を含み、前記第２生成工程において、前記積層方向に見たときに、前記第１の層における前記分割領域の境界と、前記第２の層における前記境界と、がずれるように、前記第１の層と前記第２の層との前記インフィル領域を分割してもよい。このような形態によれば、下層領域や上層領域の強度をより高めることができ、三次元造形物の強度をより高めることができる。

【0094】

（５）上記形態では、前記第２生成工程において、隣り合う２つの前記分割領域における前記移動経路の端同士を接続するように、前記インフィル経路データを生成してもよい。このような形態によれば、より効率的に三次元造形物を造形できる。

【0095】

（６）本開示の第２の形態によれば、可塑化材料の層を積層することによって三次元造形物を造形するための三次元造形用データを生成する情報処理装置が提供される。この情報処理装置は、複数の層にスライスされた前記三次元造形物の形状を表すスライスデータを取得する第１取得部と、前記三次元造形物の造形に用いられる材料に関する材料情報を取得する第２取得部と、前記材料情報に基づいて、材料の種別に応じて予め定められた経路条件を取得する第３取得部と、前記スライスデータに基づいて、ノズルが前記可塑化材料を吐出しつつ移動する移動経路を複数の部分経路によって表した経路データを生成するデータ生成部と、を備える。前記経路データは、前記三次元造形物の輪郭を含む輪郭領域を造形するための輪郭経路データと、前記輪郭領域の内側領域であるインフィル領域を造形するためのインフィル経路データと、を含み、前記経路条件は、前記インフィル領域における前記部分経路の長さの上限に関する経路長条件を含む。前記データ生成部は、前記輪郭領域に前記移動経路を生成することによって、前記輪郭経路データを生成する第１生成処理と、前記インフィル領域を複数の分割領域に分割するとともに、各前記分割領域に、予め定められた経路パターンに従って前記移動経路を生成することによって、前記インフィル経路データを生成する第２生成処理と、を実行する。前記第２生成処理において、前記インフィル領域は、各前記分割領域に前記経路長条件を満たす前記移動経路が生成されるように分割される。

【符号の説明】

【0096】

１０…三次元造形システム、２０…材料供給部、２２…連通路、３０…可塑化部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４６…中央部、４７…上面、４８…下面、５０…バレル、５２…上面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…バレルヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…ノズル開口、６５…流路、７０…吐出調整部、７４…第１駆動部、７５…吸引部、７６…第２駆動部、７７…吐出制御部、１００…三次元造形装置、１１０…造形部、２１０…ステージ、２１１…造形面、２１２…ステージヒーター、２３０…移動機構、３００…制御部、３１０…プロセッサー、３２０…記憶装置、４００…情報処理装置、４１０…ＣＰＵ、４１１…取得部、４１２…第１取得部、４１３…第２取得部、４１４…第３取得部、４１５…データ生成部、４３０…記憶部、４３１…データ生成プログラム、４３２…条件データベース、４４０…通信インターフェイス、４５０…入出力インターフェイス、４６０…バス、４７０…入力装置、４８０…表示装置

【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】