(57)【要約】【課題】大型化、コストの増加等を招くことなく、材料を吐出する吐出部と材料が吐出される台部との間に形成されるギャップを高精度に調整できるようにする。【解決手段】造形装置は、材料を吐出する吐出部と、材料が吐出される台部と、台部に吐出された材料を撮像する撮像部と、撮像された材料の画像データに基づいて台部に吐出された材料の幅を検知する幅検知部１１２と、検知された幅に基づいて吐出部と台部との間に形成されるギャップを調整するギャップ調整部１１３と、を備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を吐出する吐出部と、
前記材料が吐出される台部と、
前記台部に吐出された前記材料を撮像する撮像部と、
撮像された前記材料の画像データに基づいて前記台部に吐出された前記材料の幅を検知する検知部と、
検知された前記幅に基づいて前記吐出部と前記台部との間に形成されるギャップを調整する調整部と、
を備える造形装置。
【請求項２】
前記調整部は、検知された前記幅が所定値より小さい場合には前記ギャップが小さくなるように前記台部又は前記吐出部の少なくとも一方を変位させ、検知された前記幅が前記所定値以上である場合には前記ギャップが大きくなるように前記台部又は前記吐出部の少なくとも一方を変位させる、
請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記吐出部は、複数種の前記材料を吐出可能に構成され、
前記調整部は、吐出される前記材料の種類に応じて前記ギャップを調整する、
請求項１又は２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記検知部により検知された前記幅に基づいて前記台部の傾きを補正する補正部、
を更に備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項５】
材料を吐出部から台部に吐出する工程と、
前記台部に吐出された前記材料を撮像する工程と、
撮像された前記材料の画像データに基づいて前記台部に吐出された前記材料の幅を検知する工程と、
検知された前記幅に基づいて前記吐出部と前記台部との間に形成されるギャップを調整する工程と、
を含む造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置及び造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等を用いずに立体的な造形物を生産可能な３Ｄプリンタ等の造形装置が普及しつつある。このような造形装置に用いられる造形方法として、加熱して溶融させた樹脂等からなる材料をプレート（台部）上に吐出して積層させることにより所望の造形物を形成するＦＤＭ（Fused  Deposition  Modeling）方式が知られている。ＦＤＭ方式を利用した造形装置においては、材料を吐出するノズル（吐出部）と材料が吐出されるプレートとの間に形成されるギャップ（隙間）が造形物の品質に大きく影響する。ギャップが変動すると、ノズルから吐出された材料の形状が不安定となるからである。
【０００３】
従来のギャップ調整法として、例えば、ノズルの先端とプレートとを接触させた後（ギャップを０にした後）、所定のギャップが形成されるようにノズル又はプレートのいずれか一方又は両方を変位させる方法がある。
【０００４】
また、粉体焼結積層法を利用した三次元積層造形装置において、粉体が積層される造形台の造形面に照射されたレーザ光の反射光を検出し、検出結果に基づいてレーザ光の照射位置を算出し、算出された照射位置に基づいて造形面の角度を調整する技術が開示されている（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＦＤＭ方式の造形装置においては、ノズル、プレート等の造形に関する構造体が加熱され、これらの部分に熱変形（熱膨張）が生じやすいため、造形物の製造中にギャップが変動する。このような製造中におけるギャップの変動は、上記のようにノズルとプレートとを接触させる従来の調整法によっては防止することができない。また、レーザ光を利用する方法では、装置の大型化、コストの増加等の問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、大型化、コストの増加等を招くことなく、材料を吐出する吐出部と材料が吐出される台部との間に形成されるギャップを高精度に調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る一形態である造形装置は、材料を吐出する吐出部と、前記材料が吐出される台部と、前記台部に吐出された前記材料を撮像する撮像部と、撮像された前記材料の画像データに基づいて前記台部に吐出された前記材料の幅を検知する検知部と、検知された前記幅に基づいて前記吐出部と前記台部との間に形成されるギャップを調整する調整部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、大型化、コストの増加等を招くことなく、材料を吐出する吐出部と材料が吐出される台部との間に形成されるギャップを高精度に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る造形装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る吐出モジュールの断面形状例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る加熱モジュールの構成例を示す下面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る造形装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係るフィラメントの積層時における状態の例を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る吐出ノズルがプレート上にフィラメントＦを吐出している状態の例を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るギャップとフィラメントの幅との関係の例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る造形装置におけるギャップ調整処理の例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係るプレートに傾きが無い場合におけるフィラメントＦの幅Ｗの例を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係るプレートに傾きが有る場合におけるフィラメントＦの幅Ｗの例を示す図である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係るプレートの傾き補正機構の第１の例を示す図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係るプレートの傾き補正機構の第２の例を示す図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係る造形装置における傾き補正処理及びギャップ調整処理の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、造形装置及び造形物の製造方法の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更、及び組み合わせを行うことができる。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る造形装置１の構成例を示す図である。本実施形態に係る造形装置１は、ＦＤＭ方式を利用して立体的な造形物を製造する装置である。造形装置１は、射出成型では金型が複雑になる、又は成形できないような造形物を製造することができる。
【００１２】
造形装置１の筐体２の内部は、立体的な造形物ＭＯを製造するための処理空間となっている。筐体２の内部には、造形物ＭＯの載置台となるプレート３（台部）が設置されている。造形物ＭＯはプレート３上で製造される。
【００１３】
造形物ＭＯの材料として、熱可塑性樹脂をマトリックスとした樹脂組成物からなる長尺のフィラメントＦを用いる。フィラメントＦは、可塑性を有するワイヤ状の固体材料であり、リール４に巻回された状態で筐体２の外部に設置されている。
【００１４】
筐体２の内部のプレート３の上部には、フィラメントＦをプレート３上に吐出する吐出モジュール１０が設置されている。図２は、第１の実施形態に係る吐出モジュール１０の断面形状例を示す図である。吐出モジュール１０は、エクストルーダ１１、冷却ブロック１２、フィラメントガイド１４、加熱ブロック１５、吐出ノズル１８（吐出部）、第１の撮像モジュール２０、及びねじり回転機構２１を有する。吐出モジュール１０の近傍には、第２の撮像モジュール２５（撮像部）が設置されている。フィラメントＦは、エクストルーダ１１により吐出モジュール１０の内部に引き込まれる。
【００１５】
第１の撮像モジュール２０は、吐出モジュール１０内に引き込まれるフィラメントＦを撮像する。第１の撮像モジュール２０は、例えばフィラメントＦを３６０°の方位から撮像した３６０°像の画像データを生成する。第１の撮像モジュール２０は、例えば、結像光学系（例えばレンズ）、撮像素子（例えばＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor））等を備えたカメラであり得る。
【００１６】
ねじり回転機構２１は、第１の撮像モジュール２０により生成された画像データに基づいて、吐出モジュール１０内に引き込まれるフィラメントＦを、Ｚ軸を回転軸として回転させる。ねじり回転機構２１は、例えば、フィラメントＦにおける高粘度の樹脂と低粘度の樹脂との境界が所定の位置となるようにフィラメントＦの回転量を決定する。
【００１７】
加熱ブロック１５は、電熱ヒータ等の熱源１６、加熱ブロック１５の温度を検出する熱電対１７等を有し、吐出モジュール１０内に引き込まれたフィラメントＦを加熱して溶融させる。加熱ブロック１５により溶融されたフィラメントＦは、吐出ノズル１８へ供給される。
【００１８】
冷却ブロック１２は、加熱ブロック１５の上部に設けられ、フィラメントＦを冷却する冷却源１３を有する。冷却源１３の具体的構成は特に限定されるべきものではないが、例えば公知の空冷機構、水冷機構等を利用することができる。冷却ブロック１２の作用により、加熱ブロック１５により加熱され溶融されたフィラメントＦが吐出モジュール１０の上部へ逆流することが防止される。冷却ブロック１２と加熱ブロック１５との間には、フィラメントガイド１４が設けられている。フィラメントガイド１４により、冷却ブロック１２と加熱ブロック１５との間に所定の距離を確保され、両ブロック１２，１５間の温度の干渉を抑制することができる。
【００１９】
加熱ブロック１５の下端部には、フィラメントＦを吐出する吐出ノズル１８が設置されている。吐出ノズル１８は、加熱ブロック１５により溶融状態又は半溶融状態となったフィラメントＦを線状に押し出すようにしてプレート３上に吐出する。吐出されたフィラメントＦは、プレート３上で冷却固化されて造形物ＭＯの断面形状の層を形成する。形成された層の上に更にフィラメントＦを吐出して積層する工程を繰り返すことにより、立体的形状を有する造形物ＭＯが形成される。なお、吐出ノズル１８は複数設けられてもよく、吐出ノズル１８毎に異なる種類のフィラメントＦを吐出するようにしてもよい。
【００２０】
また、吐出モジュール１０に隣接して、第２の撮像モジュール２５が設置されている。第２の撮像モジュール２５は、プレート３上に吐出されたフィラメントＦを撮像し、当該フィラメントＦの形状を読み取るための画像データを生成する。第２の撮像モジュール２５により得られた画像データは、吐出ノズル１８とプレート３との間に形成されるギャップの調整に用いられるが、この点については後に詳述する。
【００２１】
また、図１に示すように、造形装置１は、プレート３上に吐出されたフィラメントＦにより形成された層を加熱する加熱モジュール３０を有する。図３は、第１の実施形態に係る加熱モジュール３０の構成例を示す下面図である。加熱モジュール３０は、レーザ光Ｌをプレート３上の所定の位置に向けて照射するレーザ光源３１、レーザ光源３１を変位させる回転ステージ３２、及びプレート３上の層（造形物ＭＯ）の温度を検知する温度センサ３４等を有する。
【００２２】
レーザ光源３１は、プレート３上に形成された層の少なくとも一部にレーザ光Ｌを照射する。レーザ光源３１の具体的構成は特に限定されるべきものではないが、例えば４４５ｎｍ程度の波長のレーザ光Ｌを射出する半導体レーザ等であり得る。
【００２３】
回転ステージ３２は、プレート３の上部において回転可能に設けられた円板状の部材である。回転ステージ３２は、プレート３側へ延設された２本のアーム部３３を有する。各アーム部３３の先端にはそれぞれレーザ光源３１が固定され、一方のアーム部３３のレーザ光源３１の上部には温度センサ３４が固定されている。レーザ光源３１及び温度センサ３４は、回転ステージ３２の回転に合わせて吐出ノズル１８の吐出口３７を中心とした円周上を変位する。
【００２４】
温度センサ３４は、プレート３上の造形物ＭＯの温度を検知するセンサであり、本実施形態においては非接触型の構成が例示されているが、接触型のセンサを利用してもよい。
【００２５】
図１に戻り、筐体２内には、左右方向（Ｘ軸方向）に延びるＸ軸駆動軸４１が固定されている。吐出モジュール１０及び加熱モジュール３０は、Ｘ軸駆動軸４１にスライド可能に連結され、Ｘ軸駆動軸４１に連結されたＸ軸駆動モータ４２の駆動力によりＸ軸方向に移動する。
【００２６】
また、筐体２内には、前後方向（Ｙ軸方向）に延びる２本のＹ軸駆動軸４３が固定されている。Ｘ軸駆動軸４１の両端部は、それぞれＹ軸駆動軸４３にスライド可能に連結され、Ｙ軸駆動軸４３に連結されたＹ軸駆動モータ４４の駆動力によりＹ軸方向に平行移動する。これにより、吐出モジュール１０及び加熱モジュール３０は、ＸＹ平面上の任意の位置に移動可能となる。
【００２７】
また、筐体２内には、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる、１本のＺ軸駆動軸４５及び２本のガイド軸４６が固定されている。プレート３は、Ｚ軸駆動軸４５及びガイド軸４６にスライド可能に連結され、Ｚ軸駆動軸４５に連結されたＺ軸駆動モータ４７の駆動力によりＺ軸方向に平行移動する。プレート３には、造形物ＭＯを加熱するための加熱部がもうけられてもよい。このようにプレート３がＺ軸方向に変位することにより、吐出モジュール１０の吐出ノズル１８の先端とプレート３（造形物ＭＯ）との間に形成されるギャップ（隙間）が調整される。
【００２８】
また、筐体２内には、クリーニングブラシ４８及びダストボックス４９が設置されている。クリーニングブラシ４８は、吐出モジュール１０（吐出ノズル１８）の周辺部を洗浄可能に設けられ、ダストボックス４９は、クリーニングブラシ４８によって除去された汚れや研磨剤を収集可能に設けられている。フィラメントＦの溶融と吐出を継続して実行すると、吐出モジュール１０の周辺部が溶融したフィラメントＦで汚れる場合がある。このような場合、吐出モジュール１０をクリーニングブラシ４８の設置位置まで移動させ、クリーニングブラシ４８にクリーニング動作を行わせることにより、吐出モジュール１０の汚染、例えば吐出ノズル１８の先端にフィラメントＦが固着すること等を防止することができる。クリーニング動作は、フィラメントＦの温度がある程度高い状態で行われることが好ましい。
【００２９】
図４は、第１の実施形態に係る造形装置１のハードウェア構成例を示すブロック図である。造形装置１は、制御部１００を有する。制御部１００は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)、ロジック回路等から構築されており、図３に示すように各部と電気的に接続されている。
【００３０】
造形装置１には、吐出モジュール１０のＸ軸方向位置を検知するＸ軸座標検知機構が設けられている。Ｘ軸座標検知機構の検知結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、Ｘ軸座標の検知結果に基づいてＸ軸駆動モータ４２の駆動を制御し、吐出モジュール１０を目標のＸ軸方向位置へ移動させる。
【００３１】
また、造形装置１には、吐出モジュール１０のＹ軸方向位置を検知するＹ軸座標検知機構が設けられている。Ｙ軸座標検知機構の検知結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、Ｙ軸座標の検知結果に基づいてＹ軸駆動モータ４４の駆動を制御し、吐出モジュール１０を目標のＹ軸方向位置へ移動させる。
【００３２】
また、造形装置１には、プレート３のＺ軸方向位置を検知するＺ軸座標検知機構が設けられている。Ｚ軸座標検知機構の検知結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、Ｚ軸座標の検知結果に基づいてＺ軸駆動モータ３６の駆動を制御して、プレート３を目標のＺ軸方向位置へ移動させる。
【００３３】
このように、制御部１００は、吐出モジュール１０及びプレート３の移動を制御することにより、吐出モジュール１０及びプレート３の相対的な位置関係を調整し、吐出モジュール１０とプレート３との間に形成されるギャップを調整する。
【００３４】
更に、制御部１００は、吐出モジュール１０、第２の撮像装置２５、加熱モジュール３０、及びクリーニングブラシ４８の各駆動部に対して制御信号を送信し、これらの駆動を制御する。
【００３５】
図５は、第１の実施形態に係るフィラメントＦの積層時における状態の例を示す図である。吐出モジュール１０による上層５１の造形中に、レーザ光源３１は、下層５２のうち、上層５１を構成するフィラメントＦが吐出される直前の部分である積層直前部分５３にレーザ光Ｌを照射し、積層直前部分５３を再加熱する。再加熱とは、溶融したフィラメントＦが冷却されて固化した後、固化したフィラメントＦを再度加熱することである。再加熱の温度は特に限定されるべきものではないが、下層５２のフィラメントＦが溶融する温度以上であることが好ましい。
【００３６】
加熱前の下層５２の温度は、温度センサ３４によりセンシングされる。温度センサ３４は、加熱前の下層５２の上面をセンシング可能な任意の位置に設置される。本実施形態に係る温度センサ３４は、レーザ光源３１の垂直上方の位置に設置されている。加熱前の下層５２の温度を温度センサ３４でセンシングし、当該センシング結果に基づいてレーザ光Ｌの出力を調整することで、下層５２を所定の温度以上に再加熱することができる。また、再加熱中の下層５２の温度を温度センサ３４でセンシングし、当該温度が所定の温度以上となるまでレーザ光Ｌのエネルギーを下層５２へ入力してもよい。下層５２の積層直前部分５３を再加熱することにより、下層５２を構成するフィラメントＦと上層５１を構成するフィラメントＦとの温度差が小さくなり、下層５２と上層５１との接着性が向上する。
【００３７】
ここで、吐出ノズル１８とプレート３との間に形成されるギャップが造形物ＭＯの品質に及ぼす影響について説明する。図６は、第１の実施形態に係る吐出ノズル１８がプレート３上にフィラメントＦを吐出している状態の例を示す図である。ここでは、吐出ノズル１８がフィラメントＦを吐出しながら図中右方向に移動している状態を例示している。このとき、吐出ノズル１８からプレート３上に吐出されたフィラメントＦの外観形状は、吐出ノズル１８の移動軌跡に対応した線状の形状となる。
【００３８】
図７は、第１の実施形態に係るギャップＧとフィラメントＦの幅Ｗとの関係の例を示す図である。ギャップＧは、吐出ノズル１８の先端とプレート３との間に形成される間隔を示している。幅Ｗは、吐出ノズル１８からプレート３上に吐出されたフィラメントＦの幅を示している。吐出ノズル１８からプレート３上に吐出されたフィラメントＦには、吐出ノズル１８からの吐出力とプレート３からの反発力とにより所定の圧力がかかる。ギャップＧが小さくなる程、フィラメントＦにかかる圧力が大きくなり、幅Ｗが広くなる。ギャップＧが大きくなる程、フィラメントＦにかかる圧力が小さくなり、幅Ｗが狭くなる。
【００３９】
ギャップＧは、造形物ＭＯの製造（フィラメントＦの積層）を開始する前に、予め設定された値となるように、吐出ノズル１８とプレート３との相対的な位置関係を変化させる適宜な駆動機構（例えば、プレート３をＺ軸方向に平行移動させる機構、吐出ノズル１８をＺ軸方向に変位させる機構等）により調整される。しかし、吐出ノズル１８（吐出モジュール１０）やプレート３等の構造体は、造形物ＭＯの製造中に加熱及び冷却されるため、熱変形する。そのため、造形物ＭＯの製造中においてギャップＧが意図せずに変動してしまう場合がある。このようなギャップＧの変動が生じると、プレート３上に吐出されたフィラメントＦの幅が変動し、造形物ＭＯの品質が低下してしまう。
【００４０】
そこで、本実施形態においては、吐出モジュール１０に隣接して設置された第２の撮像モジュール２５により、プレート３上に吐出されたフィラメントＦの形状を示す画像データを取得し、当該画像データに基づいて、フィラメントＦの幅Ｗが所定の値となるようにギャップＧを調整する。
【００４１】
図８は、第１の実施形態に係る制御部１００の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る制御部１００は、画像データ取得部１１１、幅検知部１１２（検知部）、及びギャップ調整部１１３（調整部）を有する。
【００４２】
画像データ取得部１１１は、第２の撮像モジュール２５から画像データを取得する。当該画像データは、吐出ノズル１８からプレート３上に吐出されたフィラメントＦを撮像することにより得られる、フィラメントＦの形状を示すデータである。
【００４３】
幅検知部１１２は、画像データ取得部１１１により取得された画像データに基づいて、プレート３上に吐出されたフィラメントＦの幅Ｗを検知する。
【００４４】
ギャップ調整部１１３は、幅検知部１１２により検知された幅Ｗに基づいてギャップＧを調整する。具体的には、検知された幅Ｗが所定の適正値より狭い場合には、ギャップＧが小さくなるようにプレート３と吐出ノズル１８との位置関係を変化させ、検知された幅Ｗが所定の適正値より広い場合には、ギャップＧが大きくなるようにプレート３と吐出ノズル１８との位置関係を変化させる。
【００４５】
上記制御部１００の各部１１１〜１１３は、例えば１又は複数の集積回路により実現される。上記各部１１１〜１１３は、ＣＰＵ等のプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現されてもよい。また、上記各部１１１〜１１３は、専用のＩＣ（Integrated  Circuit）等のプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現されてもよい。また、上記各部１１１〜１１３は、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現されてもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部１１１〜１１３のうちの１つを実現してもよいし、各部１１１〜１１３のうちの２以上を実現してもよい。
【００４６】
図９は、第１の実施形態に係る造形装置１におけるギャップ調整処理の例を示すフローチャートである。吐出ノズル１８がフィラメントＦをプレート３上に吐出すると（Ｓ１０１）、第２の撮像モジュール２５はプレート３上に吐出されたフィラメントＦの形状を撮像し（Ｓ１０２）、フィラメントＦの形状を示す画像データを生成する。画像データ取得部１１１が第２の撮像モジュール２５から画像データを取得すると（Ｓ１０３）、幅検知部１１２は取得された画像データに基づいてプレート３上のフィラメントＦの幅Ｗを検知し、検知した幅Ｗが適正か否かを判定する（Ｓ１０４）。幅Ｗが適正である場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、本フローを終了する。幅Ｗが適正でない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、ギャップ調整部１１３は幅Ｗが適正となるようにギャップＧを調整する（Ｓ１０５）。具体的には、例えば、検知された幅Ｗが適正値より狭い場合にはギャップＧが小さくなるようにプレート３を上昇させ、検知された幅Ｗが適正値より広い場合にはギャップＧが大きくなるようにプレート３を下降させる。ステップＳ１０５が終了したのち、再度ステップＳ１０１が実行される。
【００４７】
また、複数の吐出ノズル１８を備え、各吐出ノズル１８からそれぞれ異なるフィラメントＦを吐出させる場合には、吐出するフィラメントＦの種類が変わる度に、上記のように画像データから検知された幅Ｗに基づくギャップＧの調整を行ってもよい。フィラメントＦの熱膨張率は種類に応じて異なるため、使用するフィラメントＦの変化に応じてギャップＧを再調整することが好ましい。
【００４８】
上記のように、本実施形態によれば、プレート３上に吐出されたフィラメントＦの幅Ｗの変化を、第２の撮像モジュール２５を利用して監視し、フィラメントＦの幅が適正な値を維持するように吐出ノズル１８とプレート３との間に形成されるギャップＧを調整する。これにより、造形物ＭＯの製造中に生じる熱変形等に起因するギャップＧの変動を自動的に調整することが可能となり、フィラメントＦの幅Ｗを安定化させて造形物ＭＯの品質を向上させることが可能となる。
【００４９】
以下に、他の実施形態について図面を参照して説明するが、第１の実施形態と同一又は同様の作用効果を奏する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００５０】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態に係る制御部１００の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る制御部１００は、第１の実施形態に係る制御部１００との比較において、傾き補正部１２１を有する点で相違する。
【００５１】
傾き補正部１２１は、幅検知部１１２により検知された幅Ｗに基づいて、プレート３の傾きを補正する。
【００５２】
図１１は、第２の実施形態に係るプレート３に傾きが無い場合におけるフィラメントＦの幅Ｗの例を示す図である。図１２は、第２の実施形態に係るプレート３に傾きが有る場合におけるフィラメントＦの幅Ｗの例を示す図である。ここでは、吐出ノズル１８をＸ軸に沿って図中右から左へ水平に移動させ、フィラメントＦをＸ軸に沿って延びる一本の直線形状でプレート３上に吐出した場合の例を示す。
【００５３】
図１１に示す例では、プレート３に傾きが無いため、フィラメントＦの幅Ｗは始点Ｐｓから終点Ｐｅまで略一定となっている。図１２に示す例では、プレート３に傾きが有る（本例では右側が下がっている）ため、ギャップＧは右側へ行く程大きくなっており、フィラメントＦの幅Ｗは始点Ｐｓから終点Ｐｅに向かって徐々に狭くなっている。このような幅Ｗの検知結果に基づいて、プレート３のＸ軸方向の傾きを検知し、プレート３の傾きを補正することができる。
【００５４】
また、上記と同様に、フィラメントＦをＹ軸に沿って延びる一本の直線形状でプレート３上に吐出した場合の幅Ｗを検知することにより、プレート３のＹ軸方向の傾きを検知することができる。
【００５５】
本実施形態に係る傾き補正部１２１は、上記のような幅Ｗの変化の特徴に基づいてプレート３の傾きを検知し、当該傾きが無くなるようにプレート３を変位させる。
【００５６】
傾き補正部１２１は、第１の実施形態に係る制御部１００の各部１１１〜１１３と同様に、例えば１又は複数の集積回路により実現され、ソフトウェアにより実現されてもよいし、ハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現されてもよい。
【００５７】
図１３は、第２の実施形態に係るプレート３の傾き補正機構の第１の例を示す図である。本例に係る傾き補正機構は、Ｘ軸回転軸７１、第１のＹ軸平行移動軸７２、及び第２のＹ軸平行移動軸７３を有する。Ｘ軸回転軸７１は、プレート３のＹ軸方向の中央部にＸ軸方向に沿って設置されたロッド状の部材である。Ｘ軸回転軸７１が所定の駆動力により回動することにより、プレート３がＸ軸回転軸７１を中心として回動（揺動）する。第１のＹ軸平行移動軸７２は、プレート３のＸ軸方向の一端部にＹ軸方向に沿って設置されたロッド状の部材である。第２のＹ軸平行移動軸７３はプレート３のＸ軸方向の他端部にＹ軸方向に沿って設置されたロッド状の部材である。第１のＹ軸平行移動軸７２及び第２のＹ軸平行移動軸７３は、所定の駆動力により個別にＺ軸方向に沿って上下動する。このような傾き補正機構により、プレート３の傾きを補正することができる。
【００５８】
図１４は、第２の実施形態に係るプレート３の傾き補正機構の第２の例を示す図である。本例に係る傾き補正機構は、Ｙ軸回転軸８１及びＸ軸回転軸８２を有する。Ｘ軸回転軸８２は、上記Ｘ軸回転軸７１と同様に、プレート３のＹ軸方向の中央部にＸ軸方向に沿って設置されたロッド状の部材である。Ｙ軸回転軸８１は、プレート３のＸ軸方向の中央部にＹ軸方向に沿って設置されたロッド状の部材である。Ｙ軸回転軸８１又はＸ軸回転軸８２が所定の駆動力により回動することにより、プレート３がＹ軸回転軸８１又はＸ軸回転軸８２を中心として回動（揺動）する。このような傾き補正機構によっても、プレート３の傾きを補正することができる。
【００５９】
図１５は、第２の実施形態に係る造形装置１における傾き補正処理及びギャップ調整処理の例を示すフローチャートである。吐出ノズル１８がフィラメントＦをプレート３上に吐出すると（Ｓ２０１）、第２の撮像モジュール２５はプレート３上に吐出されたフィラメントＦの形状を撮像し（Ｓ２０２）、フィラメントＦの形状を示す画像データを生成する。画像データ取得部１１１が第２の撮像モジュール２５から画像データを取得すると（Ｓ２０３）、幅検知部１１２は取得された画像データに基づいてプレート３上のフィラメントＦの幅Ｗを検知し、検知した幅Ｗの変化（例えば図１２に示すような幅Ｗの変化）に基づいて、プレート３に傾きが有るか否かを判定する（Ｓ２０４）。
【００６０】
傾きが有る場合（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、傾き補正部１２１は、例えば図１３又は図１４に示すような機構を利用してプレート３の傾きを補正し（Ｓ２０５）、その後ステップＳ２０１が再度実行される。一方、傾きが無い場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、幅検知部１１２は画像データに基づいて検知された幅Ｗが適正であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。
【００６１】
幅Ｗが適正でない場合（Ｓ２０６：Ｎｏ）、ギャップ調整部１１３は、第１の実施形態で示したように、幅Ｗが適正となるようにギャップＧを調整し（Ｓ２０７）、その後ステップＳ２０１が再度実行される。一方、幅Ｗが適正である場合（Ｓ２０６：Ｙｅｓ）には、本フローを終了する。
【００６２】
上記のように、本実施形態によれば、造形物ＭＯの製造中において、ギャップＧの調整だけでなく、プレート３の傾きを補正することが可能となる。これにより、フィラメントＦの幅Ｗを更に安定化させ、造形物ＭＯの品質を更に向上させることが可能となる。
【００６３】
上記各実施形態に係る造形装置１の機能を実現するプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、プログラムを、インターネット等のネットワークに接続された他のコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、プログラムをネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。
【００６４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更、及び組み合わせを行うことができる。この実施形態及びその変形は発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６５】
１  造形装置
３  プレート
４  リール
１０  吐出モジュール
１１  エクストルーダ
１２  冷却ブロック
１３  冷却源
１４  フィラメントガイド
１５  加熱ブロック
１６  熱源
１７  熱電対
１８  吐出ノズル
２０  第１の撮像モジュール
２５  第２の撮像モジュール
２１  ねじり回転機構
３０  加熱モジュール
３１  レーザ光源
３２  回転ステージ
３３  アーム部
３４  温度センサ
３７  吐出口
４１  Ｘ軸駆動軸
４２  Ｘ軸駆動モータ
４３  Ｙ軸駆動軸
４４  Ｙ軸駆動モータ
４５  Ｚ軸駆動軸
４６  ガイド軸
４７  Ｚ軸駆動モータ
４８  クリーニングブラシ
４９  ダストボックス
５１  上層
５２  下層
５３  積層直前部分
７１  Ｘ軸回転軸
７２  第１のＹ軸平行移動軸
７３  第２のＹ軸平行移動軸
８１  Ｙ軸回転軸
８２  Ｘ軸回転軸
１００  制御部
１１１  画像データ取得部
１１２  幅検知部
１１３  ギャップ調整部
１２１  傾き補正部
Ｆ  フィラメント
Ｇ  ギャップ
Ｌ  レーザ光
ＭＯ  造形物
Ｐｓ  始点
Ｐｅ  終点
Ｗ  幅
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６６】
【特許文献１】特開２０１５−１５７４２０号公報
【図１】
2020015185.tif 000003
【図２】
2020015185.tif 000004
【図３】
2020015185.tif 000005
【図４】
2020015185.tif 000006
【図５】
2020015185.tif 000007
【図６】
2020015185.tif 000008
【図７】
2020015185.tif 000009
【図８】
2020015185.tif 000010
【図９】
2020015185.tif 000011
【図１０】
2020015185.tif 000012
【図１１】
2020015185.tif 000013
【図１２】
2020015185.tif 000014
【図１３】
2020015185.tif 000015
【図１４】
2020015185.tif 000016
【図１５】
2020015185.tif 000017