特許 7482370 三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-02

(45)【発行日】2024-05-14

(54)【発明の名称】三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20240507BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20240507BHJP

   B29C 64/295 20170101ALI20240507BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240507BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240507BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

B29C64/393

B29C64/106

B29C64/295

B33Y10/00

B33Y30/00

B33Y50/02

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020051225

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021146694

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【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】100095452

【弁理士】

【氏名又は名称】石井 博樹

(72)【発明者】

【氏名】今福 茂

【審査官】神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０８６８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３４５３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２３０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５１５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３８５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５３１６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６５０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４７４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０４９８３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形材料を用いて層を積層して積層体を造形する三次元造形装置であって、
前記積層体が造形されるテーブルと、
前記造形材料を吐出するノズルと、
前記ノズルから吐出された前記造形材料の温度を検出する第１センサー、及び、前記ノズルから吐出された前記造形材料の吐出状態を検出する第２センサー、の少なくとも一方を有するセンサーと、
前記センサーの検出結果に基づいて前記三次元造形装置の駆動を制御するフィードバック処理を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせ、
前記センサーとして前記第１センサーを備え、
前記ノズルから吐出された前記造形材料を加熱する第１加熱部を備え、
前記制御部は、前記第１センサーによる検出結果に応じて、前記第１加熱部による加熱温度を制御する前記フィードバック処理を実行することを特徴と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において、
材料を加熱して前記造形材料を生成する可塑化部を備え、
前記センサーとして前記第２センサーを備え、
前記可塑化部は、駆動モーター、前記駆動モーターによって回転するスクリュー及び第２加熱部を有し、前記材料を前記第２加熱部で加熱しつつ前記スクリューを回転することで前記造形材料を生成し、
前記制御部は、前記第２センサーによる検出結果に応じて、前記第２加熱部による加熱温度及び前記スクリューの回転の少なくとも一方を制御して前記フィードバック処理を実行することを特徴とする三次元造形装置。

【請求項3】

請求項２に記載の三次元造形装置において、
前記可塑化部は、溝が形成された溝形成面を有する前記スクリューと、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が設けられたバレルと、を有し、
前記第２加熱部による加熱と前記スクリューの回転によって、前記スクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を加熱しつつ前記連通孔に向けて搬送し、前記造形材料を生成することを特徴とする三次元造形装置。

【請求項4】

造形材料を用いて層を積層して積層体を造形する三次元造形装置であって、
前記積層体が造形されるテーブルと、
前記造形材料を吐出するノズルと、
前記ノズルから吐出された前記造形材料の温度を検出する第１センサー、及び、前記ノズルから吐出された前記造形材料の吐出状態を検出する第２センサー、の少なくとも一方を有するセンサーと、
前記センサーの検出結果に基づいて前記三次元造形装置の駆動を制御するフィードバック処理を実行する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせ、
材料を加熱して前記造形材料を生成する可塑化部を備え、
前記センサーとして前記第２センサーを備え、
前記可塑化部は、駆動モーター、前記駆動モーターによって回転するスクリュー及び第２加熱部を有し、前記材料を前記第２加熱部で加熱しつつ前記スクリューを回転することで前記造形材料を生成し、
前記制御部は、前記第２センサーによる検出結果に応じて、前記第２加熱部による加熱温度及び前記スクリューの回転の少なくとも一方を制御して前記フィードバック処理を実行することを特徴とする三次元造形装置。

【請求項5】

請求項４に記載の三次元造形装置において、
前記可塑化部は、溝が形成された溝形成面を有する前記スクリューと、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が設けられたバレルと、を有し、
前記第２加熱部による加熱と前記スクリューの回転によって、前記スクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を加熱しつつ前記連通孔に向けて搬送し、前記造形材料を生成することを特徴とする三次元造形装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記第１部分と前記第２部分とは異なる層であり、
前記制御部は、層ごとに前記第１部分か前記第２部分かを判断し、層ごとに前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする三次元造形装置。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記第１部分と前記第２部分とは同じ層内の異なる部位であり、
同じ層内の異なる部位ごとに前記第１部分か前記第２部分かを判断し、同じ層内の異なる部位ごとに前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする三次元造形装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記センサーによる検出頻度を前記第１制御と前記第２制御とで異ならせることで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする三次元造形装置。

【請求項9】

請求項８に記載の三次元造形装置において、
前記第１部分は、前記第２部分よりも高い造形精度が求められる部分であり、
前記制御部は、前記第１制御における前記検出頻度を前記第２制御における前記検出頻度よりも高くすることを特徴とする三次元造形装置。

【請求項10】

請求項９に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記第２制御においては前記センサーによる検出を行わせないことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項11】

請求項１から７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記センサーによる検出結果の採用頻度を前記第１制御と前記第２制御とで異ならせることで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする三次元造形装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の三次元造形装置において、
前記第１部分は、前記第２部分よりも高い造形精度が求められる部分であり、
前記制御部は、前記第１制御における前記採用頻度を前記第２制御における前記採用頻度よりも高くすることを特徴とする三次元造形装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の三次元造形装置において、
前記制御部は、前記第２制御においては前記センサーによる検出結果の採用をしないことを特徴とする三次元造形装置。

【請求項14】

ノズルから吐出された造形材料の温度を検出する第１センサーと、前記ノズルから吐出された前記造形材料を加熱する第１加熱部と、を備える三次元造形装置を用いて積層体を造形する三次元造形物の製造方法であって、
吐出された前記造形材料の温度、及び、吐出された前記造形材料の吐出状態のうち少なくとも一方を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された検出結果に基づいて、前記第１センサーによる検出結果に応じて、前記第１加熱部による加熱温度を制御するフィードバック処理を実行するフィードバック処理工程と、を有し、
前記フィードバック処理工程は、
前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする三次元造形物の製造方法。

【請求項15】

材料を加熱して造形材料を生成する可塑化部と、ノズルから吐出された前記造形材料の吐出状態を検出する第２センサーと、を備え、前記可塑化部は、駆動モーター、前記駆動モーターによって回転するスクリュー及び第２加熱部を有し、前記材料を前記第２加熱部で加熱しつつ前記スクリューを回転することで前記造形材料を生成する三次元造形装置を用いて積層体を造形する三次元造形物の製造方法であって、
吐出された前記造形材料の温度、及び、吐出された前記造形材料の吐出状態のうち少なくとも一方を検出する検出工程と、
前記検出工程で検出された検出結果に基づいて、前記第２センサーによる検出結果に応じて、前記第２加熱部による加熱温度及び前記スクリューの回転の少なくとも一方を制御するフィードバック処理を実行するフィードバック処理工程と、を有し、
前記フィードバック処理工程は、
前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、
前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形装置及び三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、テーブルに向けてノズルから造形材料を吐出することで層を積層して積層体を造形する三次元造形装置が使用されている。このうち、三次元造形物の造形精度の低下を抑制するため、センサーで造形中の三次元造形物に関する様々な情報を検出し、その検出結果をフィードバックしながら三次元造形物を造形する三次元造形装置がある。例えば、特許文献１には、直前に積層された溶着ビード層の表層の温度を温度センサーで検出し、温度センサーの検出結果に基づいて積層構造物の造形動作を制御する溶接ロボットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－５１５５５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、フィードバック処理を行うことで三次元造形物の造形時間は長くなる。造形する三次元造形物の形状などによっては、高い造形精度を必要としない部分を有する場合があるが、特許文献１に開示される三次元造形装置では、このような三次元造形物を造形する場合でも造形時間が長くなっていた。三次元造形物の造形時間が長くなると、三次元造形物の生産性が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための本発明の三次元造形装置は、造形材料を用いて層を積層して積層体を造形する三次元造形装置であって、前記積層体が造形されるテーブルと、前記造形材料を吐出するノズルと、前記ノズルから吐出された前記造形材料の温度を検出する第１センサー、及び、前記ノズルから吐出された前記造形材料の吐出状態を検出する第２センサー、の少なくとも一方を有するセンサーと、前記センサーの検出結果に基づいて前記三次元造形装置の駆動を制御するフィードバック処理を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0006】

また、上記課題を解決するための本発明の三次元造形物の製造方法は、三次元造形装置を用いて積層体を造形する三次元造形物の製造方法であって、吐出された造形材料の温度、及び、吐出された前記造形材料の吐出状態のうち少なくとも一方を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された検出結果に基づいて、前記三次元造形装置の駆動を制御するフィードバック処理を実行するフィードバック処理工程と、を有し、前記フィードバック処理工程は、前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィーバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態の三次元造形装置の構成を示す概略断面図。

【図2】本発明の一実施形態の三次元造形装置におけるフラットスクリューの構成を示す概略斜視図。

【図3】本発明の一実施形態の三次元造形装置におけるバレルの構成を示す概略平面図。

【図4】本発明の一実施形態の三次元造形装置におけるノズルの周辺部分の構成を示す概略断面図。

【図5】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて造形される積層体の一例を表す概略斜視図。

【図6】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて造形される積層体の一例であって、図５の積層体とは異なる積層体を表す概略斜視図。

【図7】図６の積層体を異なる角度から見た概略斜視図。

【図8】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて造形される積層体の一例であって、図５の積層体及び図６の積層体とは異なる積層体を表す概略斜視図。

【図9】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて実行される三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャート。

【図10】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて実行される三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャートであって、図９のフローチャートとは別の三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャート。

【図11】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて実行される三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャートであって、図９及び図１０のフローチャートとは別の三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャート。

【図12】本発明の一実施形態の三次元造形装置を用いて実行される三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャートであって、図９から図１２のフローチャートとは別の三次元造形物の製造方法の一実施例のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0008】

最初に、本発明について概略的に説明する。
上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形装置は、造形材料を用いて層を積層して積層体を造形する三次元造形装置であって、前記積層体が造形されるテーブルと、前記造形材料を吐出するノズルと、前記ノズルから吐出された前記造形材料の温度を検出する第１センサー、及び、前記ノズルから吐出された前記造形材料の吐出状態を検出する第２センサー、の少なくとも一方を有するセンサーと、前記センサーの検出結果に基づいて前記三次元造形装置の駆動を制御するフィードバック処理を実行する制御部と、を備え、前記制御部は、前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0009】

本態様によれば、第１部分を造形する場合と第２部分を造形する場合とでフィードバック処理の実行頻度を異ならせる。このため、一定の頻度でフィードバック処理を行いながら造形動作する場合と比較して、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができ、造形時間を短縮することができる。

【0010】

本発明の第２の態様の三次元造形装置は、前記第１の態様において、前記第１部分と前記第２部分とは異なる層であり、前記制御部は、層ごとに前記第１部分か前記第２部分かを判断し、層ごとに前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0011】

本態様によれば、層ごとに前記第１部分か前記第２部分かを判断し、層ごとに前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせる。このため、フィードバック処理を簡単にすることができ、三次元造形物の造形時間を特に短縮することができる。

【0012】

本発明の第３の態様の三次元造形装置は、前記第１の態様において、前記第１部分と前記第２部分とは同じ層内の異なる部位であり、同じ層内の異なる部位ごとに前記第１部分か前記第２部分かを判断し、同じ層内の異なる部位ごとに前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0013】

本態様によれば、同じ層内で異なる部位ごとに第１部分と第２部分とを判断し、同じ層内で異なる部位ごとにフィードバック処理の実行頻度を異ならせる。このため、高い造形精度を必要とする部分と高い造形精度を必要としない部分とを詳細に判断でき、三次元造形物の造形精度の低下を効果的に抑制することができる。

【0014】

本発明の第４の態様の三次元造形装置は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記制御部は、前記センサーによる検出頻度を前記第１制御と前記第２制御とで異ならせることで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0015】

本態様によれば、センサーによる検出頻度を第１制御と第２制御とで異ならせることで、フィードバック処理の実行頻度を異ならせる。このため、センサーによる検出頻度を減らして、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができる。

【0016】

本発明の第５の態様の三次元造形装置は、前記第４の態様において、前記第１部分は、前記第２部分よりも高い造形精度が求められる部分であり、前記制御部は、前記第１制御における前記検出頻度を前記第２制御における前記検出頻度よりも高くすることを特徴とする。

【0017】

本態様によれば、第２部分よりも高い造形精度が求められる第１部分について検出頻度を高くする。このため、効率的に三次元造形物の造形精度の低下を抑制しつつ造形時間を短縮することができる。

【0018】

本発明の第６の態様の三次元造形装置は、前記第５の態様において、前記制御部は、前記第２制御においては前記センサーによる検出を行わせないことを特徴とする。

【0019】

本態様によれば、高い造形精度が求められていない第２部分についてはセンサーによる検出を行わせない。このため、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を特に効率的に低くすることができる。

【0020】

本発明の第７の態様の三次元造形装置は、前記第１から第３のいずれか１つの態様において、前記制御部は、前記センサーによる検出結果の採用頻度を前記第１制御と前記第２制御とで異ならせることで、前記フィードバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、センサーによる検出結果の採用頻度を第１制御と第２制御とで異ならせることで、フィードバック処理の実行頻度を異ならせる。このため、センサーによる検出結果の採用頻度を減らして、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができる。

【0022】

本発明の第８の態様の三次元造形装置は、前記第７の態様において、前記第１部分は、前記第２部分よりも高い造形精度が求められる部分であり、前記制御部は、前記第１制御における前記採用頻度を前記第２制御における前記採用頻度よりも高くすることを特徴とする。

【0023】

本態様によれば、第２部分よりも高い造形精度が求められる第１部分についてセンサーによる検出結果の採用頻度を高くする。このため、効率的に三次元造形物の造形精度の低下を抑制しつつ造形時間を短縮することができる。

【0024】

本発明の第９の態様の三次元造形装置は、前記第８の態様において、前記制御部は、前記第２制御においては前記センサーによる検出結果の採用をしないことを特徴とする。

【0025】

本態様によれば、高い造形精度が求められていない第２部分についてはセンサーによる検出結果を採用しない。このため、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を特に効率的に低くすることができる。

【0026】

本発明の第１０の態様の三次元造形装置は、前記第１から第９のいずれか１つの態様において、前記センサーとして前記第１センサーを備え、前記ノズルから吐出された前記造形材料を加熱する第１加熱部を備え、前記制御部は、前記第１センサーによる検出結果に応じて、前記第１加熱部による加熱温度を制御する前記フィードバック処理を実行することを特徴とする。

【0027】

本態様によれば、造形中の積層体の造形材料の温度に応じて第１加熱部による加熱温度を制御するフィードバック処理を実行する。このため、造形中の積層体の温度に応じてフィードバック処理を実行することができる。

【0028】

本発明の第１１の態様の三次元造形装置は、前記第１から第１０のいずれか１つの態様において、材料を加熱して前記造形材料を生成する可塑化部を備え、前記センサーとして前記第２センサーを備え、前記可塑化部は、駆動モーター、前記駆動モーターによって回転するスクリュー及び第２加熱部を有し、前記材料を前記第２加熱部で加熱しつつ前記スクリューを回転することで前記造形材料を生成し、前記制御部は、前記第２センサーによる検出結果に応じて、前記第２加熱部による加熱温度及び前記スクリューの回転の少なくとも一方を制御して前記フィードバック処理を実行することを特徴とする。

【0029】

本態様によれば、第２加熱部による加熱温度及びスクリューの回転の少なくとも一方を制御してフィードバック処理を実行する。このため、簡単な方法でフィードバック処理を実行することができる。

【0030】

本発明の第１２の態様の三次元造形装置は、前記第１１の態様において、前記可塑化部は、溝が形成された溝形成面を有する前記スクリューと、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記ノズルに連通する連通孔が設けられたバレルと、を有し、前記第２加熱部による加熱と前記スクリューの回転によって、前記スクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を加熱しつつ前記連通孔に向けて搬送し、前記造形材料を生成することを特徴とする。

【0031】

本態様によれば、可塑化部は、所謂フラットスクリューとバレルとを有する。このため、効率的に材料を可塑化して造形材料を生成することができる。

【0032】

本発明の第１３の態様の三次元造形物の製造方法は、三次元造形装置を用いて積層体を造形する三次元造形物の製造方法であって、吐出された造形材料の温度、及び、吐出された前記造形材料の吐出状態のうち少なくとも一方を検出する検出工程と、前記検出工程で検出された検出結果に基づいて、前記三次元造形装置の駆動を制御するフィードバック処理を実行するフィードバック処理工程と、を有し、前記フィードバック処理工程は、前記積層体のうちの第１部分を造形する場合は、第１制御で前記フィードバック処理を実行し、前記積層体のうちの第１部分とは異なる第２部分を造形する場合は、第２制御で前記フィードバック処理を実行し、前記第１制御と前記第２制御とで、前記フィーバック処理の実行頻度を異ならせることを特徴とする。

【0033】

本態様によれば、第１部分を造形する場合と第２部分を造形する場合とでフィードバック処理の実行頻度を異ならせる。このため、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができ、造形時間を短縮することができる。

【0034】

以下、添付図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。なお、以下の図はいずれも概略図であり、一部構成部材を省略または簡略化して表している。また、各図中のＸ軸方向は水平方向であり、Ｙ軸方向は水平方向であるとともにＸ軸方向と直交する方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

【0035】

最初に、本発明の１実施形態である三次元造形装置１の全体構成について図１から図４を参照して説明する。本実施形態の三次元造形装置１は、造形台としてのテーブル１４に造形材料の層を積層して三次元造形物を造形する三次元造形装置である。なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、例えば１層分の層で構成される形状のように、いわゆる二次元形状の形状であっても厚さを有する形状を形成することも含まれる。

【0036】

図１で表されるように、本実施形態の三次元造形装置１は可塑化部２７を備えている。可塑化部２７は、三次元造形物を構成する固形材料としてのペレット１９を収容するホッパー２を備えている。ホッパー２に収容されたペレット１９は、供給管３を介して、駆動モーター６の駆動力によりＺ軸方向を回転軸として回転する略円柱状のフラットスクリュー４の材料流入口４５に供給される。なお、本実施形態の三次元造形装置１は、フラットスクリュー４を用いて造形材料を生成しつつ該造形材料を吐出可能な構成であるが、このような構成に限定されない。所謂インラインスクリューを用いて造形材料を生成しつつ該造形材料を吐出可能な構成や、フィラメント状の固形材料を溶解しつつ吐出する所謂ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式の構成などであってもよい。

【0037】

図２で表されるように、フラットスクリュー４の溝形成面４１の中央部４２は、溝４４の一端が接続されている凹部として構成されている。中央部４２は、図１及び図３に示すバレル５の連通孔５１に対向する。フラットスクリュー４の溝４４は、いわゆるスクロール溝で構成され、中央部４２からフラットスクリュー４の外周面側に向かって弧を描くように渦状に形成されている。溝４４は、螺旋状に構成されていてもよい。溝形成面４１には、溝４４の側壁部を構成し、各溝４４に沿って延びている凸状部４３が設けられている。

【0038】

本実施例におけるフラットスクリュー４の溝形成面４１には、３つの溝４４と３つの凸状部４３とが形成されているが、３つに限らず、１つまたは２つ以上の任意の数の溝４４と凸状部４３とがそれぞれ形成されていてもよい。また、溝４４の数に合わせて任意の数の凸状部４３が設けられてもよい。また、本実施例におけるフラットスクリュー４の外周面には、３つの材料流入口４５が周方向に沿って等間隔に並んで形成されている。なお、３つに限らず、１つまたは２つ以上の任意の数の材料流入口４５が形成されていてもよく、等間隔に限らず互いに異なる間隔で並んで形成されていてもよい。

【0039】

図３で表されるように、バレル５は、略円板状の外観形状を有し、フラットスクリュー４の溝形成面４１と対向して配置されている。バレル５には、材料を加熱するための加熱部である円形のヒーター７が埋め込まれている。バレル５には、連通孔５１が形成されている。連通孔５１は、造形材料をノズル１０へと導く流路として機能する。連通孔５１は、対向面５２の中心に形成されている。対向面５２には、連通孔５１に接続され、連通孔５１から外周に向かって渦状に延びる複数の案内溝５３が形成されている。複数の案内溝５３は、フラットスクリュー４の中央部４２に流入した造形材料を連通孔５１に導く機能を有する。なお、造形材料を効率良く連通孔５１へと導くために、バレル５には案内溝５３が形成されていると好ましいが、案内溝５３が形成されていなくてもよい。

【0040】

フラットスクリュー４とバレル５とがこのような構成をしていることにより、フラットスクリュー４を回転させることで、溝４４の位置に対応するとともにフラットスクリュー４の溝形成面４１とバレル５の対向面５２との間に形成される空間部分にペレット１９は供給され、ペレット１９は材料流入口４５から中央部４２に移動する。なお、ペレット１９が溝４４による空間部分を移動する際、ペレット１９は、ヒーター７の熱により溶融される。また、ペレット１９は、狭い空間部分を移動することに伴う圧力で加圧される。こうして、ペレット１９は、可塑化され、連通孔５１を介してノズル１０に供給されて吐出口１０ａから射出される。なお、本実施例では、ヒーター７がバレル５に埋め込まれているが、ペレット１９が溶融されればヒーター７はどこに配置されていても良く、例えばヒーター７はフラットスクリュー４に埋め込まれていても良い。

【0041】

また、図１で表されるように、ノズル１０は、連通孔５１と接続され、先端部分に吐出口１０ａを有する流路１０ｂが形成されている。すなわち、連通孔５１と流路１０ｂとで、可塑化部２７で生成された造形材料の移動経路を構成している。そして、ノズル１０の周囲には、流路１０ｂを流れる造形材料を加熱するヒーター９と、流路１０ｂの内部圧力を測定する圧力測定部１１と、流路１０ｂを流れる造形材料の流量調節機構１２と、流路１０ｂの内部圧力を開放する吸引部１３と、が設けられている。

【0042】

図４で表されるように、流量調節機構１２は、バタフライバルブ１２１と、バルブ駆動部１２２と、駆動軸１２３と、を備える。流量調節機構１２は、流路１０ｂに設けられており、流路１０ｂを移動する造形材料の流量を制御する。バタフライバルブ１２１は、駆動軸１２３の一部が板状に加工された板状部材である。バタフライバルブ１２１は、流路１０ｂ内において回転可能に配される。駆動軸１２３は、流路１０ｂと垂直となるように備えられた軸状部材であり、流路１０ｂと垂直に交わっている。駆動軸１２３は、バタフライバルブ１２１の位置が、この駆動軸１２３と流路１０ｂとが交わる位置になるように、備えられている。

【0043】

バルブ駆動部１２２は、駆動軸１２３を回転させる機構を有する駆動部である。バルブ駆動部１２２が発生させる駆動軸１２３の回転駆動力によって、バタフライバルブ１２１が回転される。具体的には、バタフライバルブ１２１は、駆動軸１２３が回転されることによって、流路１０ｂ内における造形材料の移動方向（－Ｚ方向）とバタフライバルブ１２１の面方向とが略垂直となる第１位置と、流路１０ｂ内における造形材料の移動方向とバタフライバルブ１２１の面方向とが略平行となる第２位置と、流路１０ｂ内における造形材料の移動方向とバタフライバルブ１２１の面方向とが０度より大きく９０度より小さい角度のうちいずれかの角度となる第３位置と、のいずれかの位置になるように回転される。図４では、バタフライバルブ１２１の位置が第１位置である状態が示されている。

【0044】

バタフライバルブ１２１の回転により、流路１０ｂ中に形成される開口の面積が調節される。この開口の面積が調節されることによって、流路１０ｂを移動する造形材料の流量が調節される。また、この開口の面積がゼロの状態（バタフライバルブ１２１が流路１０ｂの流路を塞いだ状態）とすることによって、流路１０ｂを移動する造形材料の流量がゼロの状態とすることもできる。すなわち、流量調節機構１２は、流路１０ｂを移動する造形材料の流通の開始および停止と、造形材料の流量の調節とを制御することができる。

【0045】

吸引部１３は、流路１０ｂにおいてバタフライバルブ１２１と吐出口１０ａとの間に接続されている。吸引部１３は、ノズル１０からの造形材料の停止時に、流路１０ｂ中の造形材料を一時的に吸引することによって、造形材料がノズル１０から糸を引くように垂れる尾引きを抑制する。本実施形態において、吸引部１３は、プランジャーにより構成されている。吸引部１３は、制御部２３による制御下において、吸引部駆動部１３２によって駆動される。吸引部駆動部１３２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。

【0046】

送出口１３３は、流路１０ｂに設けられた開口である。送出路１３１は、直線状に延びて流路１０ｂに交差する貫通孔によって構成されている。送出路１３１は、吸引部駆動部１３２と送出口１３３とに接続された、気体の流路である。吸引部駆動部１３２から送出された気体は、送出路１３１を通って、送出口１３３から流路１０ｂ内に送り込まれる。流路１０ｂ内に供給された気体は、吸引部駆動部１３２からさらに気体が連続的に供給されることによって、流路１０ｂ内に残留した造形材料を吐出口１０ａ側へ圧送する。圧送された造形材料は、吐出口１０ａから吐出される。

【0047】

このような構成により、本実施形態の三次元造形装置１は、流路１０ｂ内の造形材料を吐出口１０ａから迅速に吐出させることができる。また、吐出口１０ａからの造形融材料の吐出を迅速に停止させることができる。なお、流路１０ｂに接続される送出口１３３の開口の形状は、流路１０ｂ内の造形材料の移動方向に垂直な断面の形状に対して小さい。これにより、流路１０ｂ内を移動する造形材料が、送出口１３３から流入して送出路１３１ の内部を逆流することを防止している。

【0048】

本実施形態の三次元造形装置１は、上記のように可塑化部２７やノズル１０などを備えており、これらを吐出ユニット１００としてＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動可能である。吐出ユニット１００は、制御部２３が制御することにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動する。そして、吐出口１０ａと対向する位置には、三次元造形物を造形するためのテーブル１４が設けられている。なお、テーブル１４は、制御部２３が制御することにより、移動機構１５を介してＺ軸方向に沿って移動可能である。

【0049】

また、図1で表されるように、本実施形態の三次元造形装置１は、テーブル１４に例えば図５などで表される造形中の三次元造形物の積層体Ｏを加熱することが可能なヒーター２５が設けられている。ヒーター２５による加熱温度を変えることで、造形中の積層体Ｏにおける一番上の層の加熱調整をすることができる。例えば、Ｎ層目の層を形成しているときにヒーター２５により積層体Ｏを加熱することで、Ｎ層よりも１層分下の層であるＮ－１層目の層の造形材料の粘度を変更でき、Ｎ－１層目の層に対するＮ層目の層の密着性などを調整することができる。なお、本実施形態のヒーター２５は、赤外線ヒーターであるが、その他の種類の加熱部としてもよい。

【0050】

また、図１で表されるように、本実施形態の三次元造形装置１は、テーブル１４の三次元造形物の積層体Ｏの造形面１４ａの温度及び造形面１４ａに造形される三次元造形物の積層体Ｏの温度を計測可能な非接触式の温度センサー２６Ａと、造形面１４ａ及び造形面１４ａに造形される三次元造形物の積層体Ｏの画像を取得可能なビデオカメラ２６Ｂと、を有している。そして、温度センサー２６Ａとビデオカメラ２６Ｂとでセンサー部２６を構成している。なお、センサー部２６は吐出ユニット１００に設けられてもよいが、センサー部２６と吐出ユニット１００とが別々に設けられてもよい。

【0051】

本実施形態の三次元造形装置１は制御部２３を備えているが、制御部２３は三次元造形装置１の各種駆動を制御する。制御部２３は、吐出ユニット１００、移動機構１５、ヒーター２５及びセンサー部２６と電気的に接続されている。制御部２３の制御により、三次元造形装置１の各構成部材は駆動され、造形処理などが実行される。詳細は後述するが、造形処理は、センサー部２６による検出結果に基づいて、三次元造形装置１の駆動を制御するフィードバック処理を実行しつつ行われる。フィードバック処理としては造形材料の温度調整や吐出量の調整、吐出ユニット１００の移動速度を調整することによる積層体Ｏの造形速度の調整、などがある。フィードバック処理を実行することで積層体Ｏを高精度に造形する造形処理が可能になるが、制御部２３の制御負荷は大きくなる。このため、フィードバック処理を実行することによる制御部２３の制御負荷をなるべく減らしつつ、積層体Ｏにおける特に高精度な造形が求められる部位の造形処理を行っている際に、適切にフィードバック処理を実行することが望ましい。

【0052】

次に、本実施形態の三次元造形装置１を用いて実行される三次元造形物の製造方法の実施例について図５から図１０を参照して説明する。なお、上記のように、本実施形態の三次元造形装置１は、造形材料を用いて層を積層して積層体Ｏを造形する三次元造形装置であって、積層体Ｏが造形されるテーブル１４と、造形材料を吐出するノズル１０と、を備えている。また、ノズル１０から吐出された造形材料の温度を検出する第１センサーとしての温度センサー２６Ａと、ノズル１０から吐出された造形材料の画像に基づいて造形材料の吐出状態を検出する第２センサーとしてのビデオカメラ２６Ｂと、を有するセンサー部２６を備えている。さらに、センサー部２６の検出結果に基づいて積層体Ｏの造形の際における三次元造形装置１の駆動を制御するフィードバック処理を実行する制御部２３を備えている。

【0053】

最初に、図９のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例について図５を参照して説明する。図９のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法は、層を積層して積層体Ｏを造形する際に、１層分の層を形成するごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する方法である。

【0054】

本実施例の三次元造形物の製造方法を開始すると、最初に、ステップＳ１１０において、制御部２３は、造形する積層体Ｏの１層分のデータに基づいて、積層体Ｏのうちの高い造形品質が要求される部位である造形品質要確認部位と、積層体Ｏのうちの高い造形品質が要求されない部位である造形品質確認不要部位と、を判断する。そして、該１層分のデータから造形品質要確認部位の総面積を計算する。

【0055】

次に、ステップＳ１２０において、制御部２３は、ステップＳ１１０で計算した造形品質要確認部位の総面積がゼロであるか否かを判断する。制御部２３が造形品質要確認部位の総面積がゼロであると判断した場合はステップＳ１３０に進み、制御部２３が造形品質要確認部位の総面積がゼロではないと判断した場合はステップＳ１４０に進む。なお、本実施例においては、造形品質要確認部位の総面積がゼロか否かを判断したが、判断基準をゼロ以外の所定の閾値としてもよい。

【0056】

ステップＳ１３０では、センサー部２６をオフとし、センサー部２６をオフとした状態で造形処理を行う。すなわち、センサー部２６の検出結果に基づくフィードバック処理をすることなく造形処理を行う。ここで、造形処理とは、制御部２３により吐出ユニット１００及びテーブル１４を制御して、ノズル１０から造形材料を吐出させてテーブル１４の造形面１４ａ上に該造形材料の層を形成する処理を意味する。そして、センサー部２６をオフとした状態での１層分のデータに基づく造形処理が終了すると、ステップＳ１８０に進む。

【0057】

ここで、図５で表される積層体Ｏ１は、ユーザーによる造形目的である三次元造形物としての三次元造形物領域１１０と、三次元造形物領域１１０を支持する支持台領域１０５と、を有している。ここで、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、場合によっては、横側から支持する場合や、上側から支持する場合も含む意味である。支持台領域１０５は、積層体Ｏ１の完成後に三次元造形物領域１１０から切り離される。造形面１４ａ上に支持台領域１０５を形成し、その上に三次元造形物領域１１０を形成することで、直接、造形面１４ａ上に三次元造形物領域１１０を形成するよりも三次元造形物領域１１０を高精度に形成できる。造形面１４ａの凹凸の影響を回避できることや、造形中に三次元造形物領域１１０が造形面１４ａに対してずれることを回避できることなどのためである。

【0058】

支持台領域１０５は、積層体Ｏ１の完成後に三次元造形物領域１１０から切り離されるので、高精度に造形される必要はない。そこで、例えば、図５で表される積層体Ｏ１を形成する場合、支持台領域１０５を形成する際、制御部２３は、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０で、上記１層分のデータから支持台領域１０５に対応する部位を造形品質確認不要部位と判断する。そして、支持台領域１０５に対応する部位のみを有する層に関しては、ステップＳ１３０により、センサー部２６をオフとした状態で造形処理を実行する。

【0059】

一方、ステップＳ１４０では、センサー部２６をオンとし、センサー部２６をオンとした状態で造形処理を行う。すなわち、センサー部２６の検出結果に基づいてフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。そして、センサー部２６をオンとした状態での１層分のデータに基づく造形処理が終了すると、ステップＳ１８０に進む。

【0060】

例えば、図５で表される積層体Ｏ１を形成する場合、三次元造形物領域１１０を形成する際、制御部２３は、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０で、上記１層分のデータから三次元造形物領域１１０に対応する部位を造形品質要確認部位と判断する。そして、三次元造形物領域１１０に対応する部位を有する層に関しては、ステップＳ１４０により、センサー部２６をオンとした状態で造形処理を実行する。

【0061】

そして、ステップＳ１８０では、制御部２３は、造形する積層体Ｏに関する全層分、すなわち、三次元造形装置１が入力した全データ分の造形処理が終了したか否かを判断する。造形する積層体Ｏに関する全層分の造形処理が終了していないと判断した場合は、ステップＳ１１０に戻り、造形する積層体Ｏに関する全層分の造形処理が終了するまでステップＳ１１０からステップＳ１８０を繰り返す。そして、造形する積層体Ｏに関する全データ分の造形処理が終了したと判断した場合は、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。

【0062】

次に、図１０のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例について図５から図８を参照して説明する。図１０のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法も、図９のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法と同様、層を積層して積層体Ｏを造形する際に、１層分の層を形成するごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する方法である。

【0063】

なお、図１０のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法は、ステップＳ１１０からステップＳ１３０及びステップＳ１８０は、図９のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法におけるステップＳ１１０からステップＳ１３０及びステップＳ１８０と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0064】

本実施例の三次元造形物の製造方法においては、ステップＳ１２０で造形品質要確認部位がゼロではないと判断すると、ステップＳ１５０に進む。そして、ステップＳ１５０では、制御部２３は、造形品質重要確認部位の総面積が５％以上であるか否かを判断する。具体的には、制御部２３は、造形する積層体Ｏの１層分のデータに基づいて、造形品質要確認部位のうちの特に高い造形品質が要求される部位である造形品質重要確認部位と、それ以外の部位と、を判断する。そして、制御部２３は、該１層分のデータから造形品質重要確認部位の総面積を計算し、計算した造形品質重要確認部位の総面積が造形品質要確認部位のうちの５％以上であるか否かを判断する。

【0065】

ステップＳ１５０においては、制御部２３が造形品質重要確認部位の総面積が５％以上であると判断した場合はステップＳ１６０に進み、制御部２３が造形品質要確認部位の総面積が５％以上ではないと判断した場合はステップＳ１７０に進む。なお、本実施例においては、造形品質要確認部位の総面積が所定の閾値としての５％か否かを判断したが、判断基準を５％以外の閾値またはゼロか否かとしてもよい。

【0066】

ステップＳ１６０では、センサー部２６をオンとし、センサー部２６の検出結果に基づいて、高頻度でフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。そして、高頻度でフィードバック処理をしつつ１層分のデータに基づく造形処理が終了すると、ステップＳ１８０に進む。

【0067】

ここで、図５で表される積層体Ｏ１は、三次元造形物領域１１０として輪郭領域１１３と該輪郭領域１１３に囲まれた内側の領域である内側領域１１５とがある。このうち、輪郭領域１１３は三次元造形物の形状を決める領域であるので高精度に造形を行う必要がある。また、図６及び図７で表される積層体Ｏ２は、三次元造形物領域１１０に、輪郭領域１１３及び内側領域１１５に加えて、オーバーハング領域１１１を有している。ここで、オーバーハング領域１１１とは、下層によって支持されない領域である。オーバーハング領域１１１は、重力により変形しやすいので、高精度に造形を行う必要がある。また、図８で表される積層体Ｏ３は、三次元造形物領域１１０に、輪郭領域１１３及び内側領域１１５に加えて、幅の狭いアーチ状の薄壁状領域１１４を有している。ここで、薄壁状領域１１４は、幅が狭く変形しやすいので、高精度に造形を行う必要がある。このため、本実施例においては、輪郭領域１１３、オーバーハング領域１１１及び薄壁状領域１１４を造形品質重要確認部位としている。ただし、造形品質重要確認部位として、これ以外の領域を設定してもよい。

【0068】

一方、ステップＳ１７０では、センサー部２６をオンとし、センサー部２６の検出結果に基づいて、ステップＳ１６０でのフィードバック処理の頻度よりも低頻度でフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。そして、低頻度でフィードバック処理をしつつ１層分のデータに基づく造形処理が終了すると、ステップＳ１８０に進む。

【0069】

次に、図１１のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例について図５を参照して説明する。図１１のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法は、層を積層して積層体Ｏを造形する際に、三次元造形装置１が入力したデータに基づいて、１層分の層のうちの部位ごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する方法である。

【0070】

本実施例の三次元造形物の製造方法を開始すると、最初に、ステップＳ２１０において、制御部２３は、造形する積層体Ｏの１層分のデータに基づいて、造形を開始するＮ層目において、積層体Ｏのうちの高い造形品質が要求される部位である造形品質要確認部位と、積層体Ｏのうちの高い造形品質が要求されない部位である造形品質確認不要部位と、の情報を取得する。

【0071】

ここで、上記のように、図５で表される積層体Ｏ１は、三次元造形物領域１１０として輪郭領域１１３と該輪郭領域１１３に囲まれた内側の領域である内側領域１１５とがある。このうち、輪郭領域１１３は三次元造形物の形状を決める領域であるので高精度に造形を行う必要がある。そこで、図１１のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例においては、輪郭領域１１３を造形品質要確認部位とし、内側領域１１５を造形品質確認不要部位として、１層分の層のうちの部位ごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する。

【0072】

次に、ステップＳ２２０において、制御部２３は、ステップＳ２１０で取得した部位情報に基づいて、センサー部２６による現在の検出位置の部位が造形品質要確認部位（輪郭領域１１３）か否（内側領域１１５）かを判断する。制御部２３によって現在の検出位置の部位が造形品質要確認部位ではないと判断した場合はステップＳ２３０に進み、制御部２３によって現在の検出位置の部位が造形品質要確認部位であると判断した場合はステップＳ２４０に進む。なお、センサー部２６による検出位置は、なるべくノズル１０からの吐出位置に近いことが好ましい。

【0073】

ステップＳ２３０では、センサー部２６をオフとし、センサー部２６をオフとした状態で造形処理を行う。すなわち、センサー部２６の検出結果に基づくフィードバック処理をすることなく造形処理を行う。例えば、図５で表される積層体Ｏ１を形成する場合、センサー部２６の検出位置が内側領域１１５に対応する場合は、センサー部２６をオフとした状態で造形処理を行う。

【0074】

一方、ステップＳ２４０では、センサー部２６をオンとし、センサー部２６をオンとした状態で造形処理を行う。すなわち、センサー部２６の検出結果に基づいてフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。例えば、図５で表される積層体Ｏ１を形成する場合、センサー部２６の検出位置が輪郭領域１１３に対応する場合は、センサー部２６をオンとした状態で造形処理を行う。

【0075】

なお、ステップＳ２１０からステップＳ２４０までのステップは、Ｎ層に対応する１層分のデータに基づいて、１層分の造形処理が終了するまで繰り返し連続して行われる。そして、Ｎ層の造形処理が終了すると、ステップＳ２８０に進む。

【0076】

そして、ステップＳ２８０では、制御部２３は、造形する積層体Ｏに関する全層分、すなわち、三次元造形装置１が入力した全データ分の造形処理が終了したか否かを判断する。造形する積層体Ｏに関する全層分の造形処理が終了していないと判断した場合は、ステップＳ２１０に戻り、次の層であるＮ＋１層目の造形を開始する。すなわち、造形する積層体Ｏに関する全層分の造形処理が終了するまでステップＳ２１０からステップＳ２８０を繰り返す。そして、造形する積層体Ｏに関する全データ分の造形処理が終了したと判断した場合は、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。

【0077】

次に、図１２のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例について図８を参照して説明する。図１２のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法も、図１１のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法と同様、層を積層して積層体Ｏを造形する際に、三次元造形装置１が入力したデータに基づいて、１層分の層のうちの部位ごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する方法である。

【0078】

なお、図１２のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法は、ステップＳ２１０からステップＳ２３０及びステップＳ２８０は、図１１のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法におけるステップＳ２１０からステップＳ２３０及びステップＳ２８０と同様であるので、詳細な説明は省略する。

【0079】

本実施例の三次元造形物の製造方法においては、ステップＳ２２０でセンサー部２６による現在の検出位置の部位が造形品質要確認部位であると判断すると、ステップＳ２５０に進む。そして、ステップＳ２５０では、制御部２３は、センサー部２６の現在の検出位置の部位が造形品質重要確認部位であるか否かを判断する。具体的には、制御部２３は、造形する積層体Ｏの１層分のデータに基づいて、造形品質要確認部位のうちの特に高い造形品質が要求される部位である造形品質重要確認部位と、それ以外の部位と、を判断する。そして、制御部２３は、該１層分のデータからセンサー部２６の現在の検出位置の部位が造形品質重要確認部位であるか否かを判断する。

【0080】

ここで、上記のように、図８で表される積層体Ｏ３は、三次元造形物領域１１０に、輪郭領域１１３及び内側領域１１５に加えて、幅の狭いアーチ状の薄壁状領域１１４を有している。このうち、輪郭領域１１３と薄壁状領域１１４は三次元造形物の形状を決める領域であるので高精度に造形を行う必要がある。そこで、図１２のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例においては、輪郭領域１１３と薄壁状領域１１４を造形品質要確認部位とし、内側領域１１５を造形品質確認不要部位として、１層分の層のうちの部位ごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する。また、造形品質要確認部位としての輪郭領域１１３と薄壁状領域１１４においては、薄壁状領域１１４のほうがさらに高精度に造形を行う必要がある。そこで、図１２のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法の実施例においては、薄壁状領域１１４を造形品質重要確認部位とし、輪郭領域１１３をそれ以外の部位として、１層分の層のうちの部位ごとにセンサー部２６の制御方法を変えて積層体Ｏを造形する。

【0081】

ステップＳ２６０では、センサー部２６をオンとし、センサー部２６の検出結果に基づいて、高頻度でフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。例えば、図８で表される積層体Ｏ３を形成する場合、センサー部２６の検出位置が薄壁状領域１１４に対応する場合は、センサー部２６をオンとして高頻度でフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。

【0082】

一方、ステップＳ２７０では、センサー部２６をオンとし、センサー部２６の検出結果に基づいて、ステップＳ２６０でのフィードバック処理の頻度よりも低頻度でフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。例えば、センサー部２６の検出位置が輪郭領域１１３に対応する場合は、センサー部２６をオンとして低頻度でフィードバック処理をしつつ造形処理を行う。フィードバック処理を高頻度で行うか低頻度で行うかは、センサー部２６による検出回数を変えることで行ってもよいが、センサー部２６による検出回数は共通にしてフィードバック処理で使用する検出結果の採用回数を変えることで行ってもよい。

【0083】

なお、ステップＳ２１０からステップＳ２７０は、造形する積層体Ｏの１層分のデータに基づいて、Ｎ層目の造形中、所定の造形単位としての部位ごとに連続して行われる。そして、Ｎ層の造形処理が終了すると、ステップＳ２８０に進む。

【0084】

上記のように、本実施形態の三次元造形装置１は、制御部２３の制御により、センサー部２６の検出結果に基づいて積層体Ｏの造形の際における三次元造形装置１の駆動を制御するフィードバック処理を、積層体Ｏのうちの第１部分としての造形品質要確認部位を造形する場合は第１制御（ステップＳ１４０及びステップＳ２４０）としてのフィードバック処理を行う制御で実行し、積層体Ｏのうちの第１部分とは異なる第２部分（造形品質確認不要部位）を造形する場合はフィードバック処理を行わない第２制御（ステップＳ１３０及びステップＳ２３０）で実行することができる。

【0085】

また、別の表現をすると、本実施形態の三次元造形装置１は、制御部２３の制御により、センサー部２６の検出結果に基づいて積層体Ｏの造形の際における三次元造形装置１の駆動を制御するフィードバック処理を、積層体Ｏのうちの第１部分としての造形品質重要確認部位を造形する場合は第１制御（ステップＳ１６０及びステップＳ２６０）としての高頻度でフィードバック処理を行う制御で実行し、積層体Ｏのうちの第１部分とは異なる第２部分（造形品質要確認部位のうちの造形品質重要確認部位以外の部位）を造形する場合は第１制御とは異なる第２制御（ステップＳ１７０及びステップＳ２７０）で実行し、第１制御と第２制御とで、フィードバック処理の実行頻度を異ならせることができる。

【0086】

このように、本実施形態の三次元造形装置１は、第１部分を造形する場合と第２部分を造形する場合とでフィードバック処理の実行頻度を異ならせることができる。すなわち、高い造形精度を必要とする部分を造形する場合はフィードバック処理の実行頻度を高くし、高い造形精度を必要としない部分を造形する場合はフィードバック処理の実行頻度を低くすることができる。このため、本実施例の三次元造形装置１は、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができ、三次元造形物の造形精度の低下を抑制しつつ造形時間を短縮することができる。

【0087】

図９及び図１０のフローチャートで表されるように、本実施形態の三次元造形装置１は、制御部２３の制御により、層ごとに異なるフィードバック処理をしつつ造形処理を実行することができる。別の表現をすると、制御部２３は、層ごとに第１部分か第２部分かを判断し、層ごとにフィードバック処理の実行頻度を異ならせることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、フィードバック処理を簡単にすることができ、三次元造形物の造形時間を特に短縮することができる。

【0088】

一方、図１１及び図１２のフローチャートで表されるように、本実施形態の三次元造形装置１は、同じ層内の異なる部位ごとに異なるフィードバック処理をしつつ造形処理を実行することができる。別の表現をすると、本実施形態の三次元造形装置１は、第１部分と第２部分とを同じ層内の異なる部位として、同じ層内で異なる部位ごとに第１部分か第２部分かを判断し、同じ層内の異なる部位ごとにフィードバック処理の実行頻度を異ならせることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、高い造形精度を必要とする部分と高い造形精度を必要としない部分とを詳細に判断でき、三次元造形物の造形精度の低下を効果的に抑制することができる。

【0089】

図９から図１２のフローチャートで表される三次元造形物の製造方法においては、造形処理におけるフィードバック処理の頻度を層ごとまたは部位ごとに変えている。ここで、本実施形態の三次元造形装置１においては、制御部２３は、センサー部２６による検出頻度を第１制御と第２制御とで異ならせることで、フィードバック処理の実行頻度を異ならせることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、センサー部２６による検出頻度を減らして、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができる。

【0090】

さらに詳細には、上記のように、本実施形態の三次元造形装置１は、第１部分を第２部分よりも高い造形精度が求められる部分として、制御部２３の制御により、第１制御における検出頻度を第２制御における検出頻度よりも高くすることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、効率的に三次元造形物の造形精度の低下を抑制しつつ造形時間を短縮することができる。

【0091】

ここで、本実施形態の三次元造形装置１においては、図９から図１２のフローチャートにおけるステップＳ１３０及びステップＳ２３０で表されるように、制御部２３は、第２制御においてはセンサー部２６による検出を行わせないようにすることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を特に効率的に低くすることができる。

【0092】

一方で、本実施形態の三次元造形装置１においては、制御部２３は、センサー部２６による検出頻度を第１制御と第２制御とで異ならせるのではなく、センサー部２６による検出結果の採用頻度を第１制御と第２制御とで異ならせることで、フィードバック処理の実行頻度を異ならせることもできる。すなわち、例えば、センサー部２６による検出頻度を第１制御と第２制御とで同じ頻度とした状態で、センサー部２６による検出結果の採用頻度を第１制御と第２制御とで異ならせることで、フィードバック処理の実行頻度を異ならせることもできる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、センサー部２６による検出結果の採用頻度を減らして、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を低くすることができる。なお、センサー部２６による検出頻度を第１制御と第２制御とで異ならせるとともに、センサー部２６による検出結果の採用頻度を第１制御と第２制御とで異ならせてもよい。

【0093】

さらに詳細には、上記のように、本実施形態の三次元造形装置１は、第１部分を第２部分よりも高い造形精度が求められる部分として、制御部２３の制御により、第１制御におけるセンサー部２６による検出結果の採用頻度を第２制御におけるセンサー部２６による検出結果の採用頻度よりも高くすることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、効率的に三次元造形物の造形精度の低下を抑制しつつ造形時間を短縮することができる。

【0094】

ここで、本実施形態の三次元造形装置１においては、図９から図１２のフローチャートにおけるステップＳ１３０及びステップＳ２３０で表されるように、制御部２３は、第２制御においてはセンサー部２６による検出を行わせないようにすることができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、三次元造形物の造形動作全体でのフィードバック処理の実行頻度を特に効率的に低くすることができる。

【0095】

上記のように、本実施形態の三次元造形装置１は、センサー部２６が有するセンサーとして第１センサーとしての温度センサー２６Ａと、ノズル１０から吐出された造形材料を加熱する第１加熱部としてのヒーター２５と、を備えている。そして、制御部２３は、温度センサー２６Ａによる検出結果に応じて、ヒーター２５による加熱温度を制御するフィードバック処理を実行することができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、造形中の積層体の温度に応じてフィードバック処理を実行することができる。

【0096】

また、上記のように、本実施形態の三次元造形装置１は、固形材料を加熱して造形材料を生成する可塑化部２７と、センサー部２６が有するセンサーとして第２センサーとしてのビデオカメラ２６Ｂと、を備えている。そして、可塑化部２７は、駆動モーター６、駆動モーター６によって回転するスクリューであるフラットスクリュー４及び第２加熱部としてのヒーター７を有し、固形材料であるペレット１９をヒーター７で加熱しつつフラットスクリュー４を回転することで造形材料を生成する。ここで、制御部２３は、ビデオカメラ２６Ｂによる検出結果に応じて、ヒーター７による加熱温度及びフラットスクリュー４の回転の少なくとも一方を制御してフィードバック処理を実行することができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、簡単な方法でフィードバック処理を実行することができる。なお、本実施形態の三次元造形装置１では第２センサーとしてビデオカメラ２６Ｂを備える構成としたが、第２センサーはノズル１０から吐出された造形材料の吐出状態を検出することが可能な構成であればビデオカメラ２６Ｂに限定されない。

【0097】

なお、本実施形態の三次元造形装置１における可塑化部２７は、溝４４が形成された溝形成面４１を有するフラットスクリュー４と、溝形成面４１に対向する対向面５２を有し、ノズル１０に連通する連通孔５１が設けられたバレル５と、を有している。そして、可塑化部２７は、ヒーター７による加熱とフラットスクリュー４の回転によって、フラットスクリュー４とバレル５との間に供給された固形材料を加熱しつつ連通孔５１に向けて搬送し、造形材料を生成することができる。このため、本実施形態の三次元造形装置１は、効率的に固形材料を可塑化して造形材料を生成することができる。

【0098】

本発明は、上述の実施例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構成で実現することができる。発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述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。

【符号の説明】

【0099】

１…三次元造形装置、２…ホッパー、３…供給管、４…フラットスクリュー、
５…バレル、６…駆動モーター、７…ヒーター（第２加熱部）、９…ヒーター、
１０…ノズル、１０ａ…吐出口、１０ｂ…流路、１１…圧力測定部、
１２…流量調節機構、１３…吸引部、１４…テーブル、１４ａ…造形面、
１５…移動機構、１９…ペレット、２３…制御部、２５…ヒーター（第１加熱部）、
２６…センサー部（センサー）、２６Ａ…温度センサー（第１センサー）、
２６Ｂ…ビデオカメラ（第２センサー）、２７…可塑化部、４１…溝形成面、
４２…中央部、４３…凸状部、４４…溝、４５…材料流入口、５１…連通孔、
５２…対向面、５３…案内溝、１００…吐出ユニット、１０５…支持台領域、
１１０…三次元造形物領域、１１１…オーバーハング領域、１１３…輪郭領域、
１１４…薄壁状領域、１１５…内側領域、１２１…バタフライバルブ、
１２２…バルブ駆動部、１２３…駆動軸、１３１…送出路、１３２…吸引部駆動部、
１３３…送出口、Ｏ…積層体、Ｏ１…積層体、Ｏ２…積層体、Ｏ３…積層体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】