(57)【要約】【課題】細孔を有するステージ上で造形される三次元造形物の寸法精度の低下を抑制する。【解決手段】三次元造形物の製造方法は、凹部が設けられたステージに向かって吐出部から溶融材料を吐出しつつ吐出部とステージとの相対的な位置を変化させることによって、ステージに接する第１層を形成する第１造形工程と、第１層に向かって吐出部から溶融材料を吐出しつつ吐出部とステージとの相対的な位置を変化させることによって、一または複数の層を第１層上に積層する第２造形工程と、を有する。ステージは、凹部上の領域を含んだ第１領域と、第１領域とは異なる第２領域とを有し、第１造形工程において、吐出部から第１領域に供給する溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第１供給量を、吐出部から第２領域に供給する溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第２供給量よりも多くして第１層を形成する。【選択図】図１１
2020192741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物の製造方法であって、
凹部が設けられたステージに向かって吐出部から溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させることによって、前記ステージに接する第１層を形成する第１造形工程と、
前記第１層に向かって前記吐出部から前記溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させることによって、一または複数の層を前記第１層上に積層する第２造形工程と、
を有し、
前記ステージは、前記凹部上の領域を含んだ第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とを有し、
前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第１供給量を、前記吐出部から前記第２領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第２供給量よりも多くして前記第１層を形成する、
三次元造形物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に向かって吐出する前記溶融材料の第１流量を、前記吐出部から前記第２領域に向かって吐出する前記溶融材料の第２流量よりも多くすることによって、前記第１供給量を前記第２供給量よりも多くする、三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に向かって前記溶融材料を吐出する際の前記吐出部と前記ステージとの第１相対速度を、前記吐出部から前記第２領域に向かって前記溶融材料を吐出する際の前記吐出部と前記ステージとの第２相対速度よりも遅くすることによって、前記第１供給量を前記第２供給量よりも多くする、三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記凹部の位置を検出することによって、前記吐出部と前記第１領域との相対的な位置を取得する工程を有する、三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記凹部は、前記ステージの上面に対して傾斜した傾斜面を有し、
前記第１造形工程において、前記ステージの上面に垂直な方向に沿った、前記ステージの上面から前記傾斜面までの距離に応じて前記第１供給量を調節する、三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１造形工程において、
前記ステージ上に線状に配置された前記溶融材料の線幅を測定し、
測定した前記線幅を用いて前記第１供給量と前記第２供給量とを調節する、
三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１領域は、前記凹部上の領域と、前記凹部の縁から前記溶融材料の線幅の半分の距離以内の前記凹部の縁より外側の領域とを合わせた領域である、三次元造形物の製造方法。
【請求項８】
三次元造形装置であって、
凹部が設けられたステージに向かって溶融材料を吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動機構と、
前記ステージに向かって前記吐出部から前記溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させて、前記ステージに接する第１層を形成する第１造形制御と、前記第１層に向かって前記吐出部から前記溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させて、一または複数の層を前記第１層上に積層する第２造形制御と、を実行する制御部と、
を備え、
前記ステージは、前記凹部上の領域を含んだ第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とを有し、
前記制御部は、前記第１造形制御において、前記吐出部から前記第１領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第１供給量を、前記吐出部から前記第２領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第２供給量よりも多くして前記第１層を形成する、
三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、三次元造形物の製造方法および三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、三次元造形物の反りを抑制するために、細孔を有するステージに溶融材料を積層して三次元造形物を造形する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１８３９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では、ステージに積層された溶融材料の一部が細孔に入り込んで硬化することによって、三次元造形物がステージから剥がれにくくなり、三次元造形物の反りが抑制される。しかし、溶融材料の一部が細孔に入り込むことによって、ステージ上に形成された溶融材料の層には、細孔上の部分と細孔から離れた部分とで溶融材料の線幅の相違が生じたり、凹凸が生じたりすることによって、三次元造形物の寸法精度が低下する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、凹部が設けられたステージに向かって吐出部から溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させることによって、前記ステージに接する第１層を形成する第１造形工程と、前記第１層に向かって前記吐出部から前記溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させることによって、一または複数の層を前記第１層上に積層する第２造形工程と、を有する。前記ステージは、前記凹部上の領域を含んだ第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とを有し、前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第１供給量を、前記吐出部から前記第２領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第２供給量よりも多くして前記第１層を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。
【図２】フラットスクリューの溝形成面側の構成を示す概略斜視図。
【図３】バレルのスクリュー対向面側の構成を示す上面図。
【図４】吐出量調節機構の弁部の構成を示す斜視図。
【図５】吐出量調節機構の弁部の動作を示す第１の説明図。
【図６】吐出量調節機構の弁部の動作を示す第２の説明図。
【図７】ステージの造形面側の構成を示す上面図。
【図８】第１実施形態の三次元造形物の製造工程を示すフローチャート。
【図９】第１実施形態の第１造形工程の様子を示す説明図。
【図１０】第１実施形態の第２造形工程の様子を示す説明図。
【図１１】第１実施形態の第１造形工程の内容を示すフローチャート。
【図１２】第１実施形態の第１領域および第２領域を示す説明図。
【図１３】ステージ上の位置と造形材料の供給量との関係を示すグラフ。
【図１４】比較例における三次元造形物の第１層を示す説明図。
【図１５】第２実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。
【図１６】第２実施形態の第１造形工程の内容を示すフローチャート。
【図１７】第３実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。
【図１８】第３実施形態の第１造形工程の内容を示すフローチャート。
【図１９】他の形態のステージの造形面側の構成を示す上面図。
【図２０】他の形態のステージの凹部の断面を示す説明図。
【図２１】他の形態のステージ上の位置と造形材料の供給量との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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装置１００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方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。
【０００８】
本実施形態における三次元造形装置１００は、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００とを備えている。三次元造形装置１００は、制御部５００の制御下で、造形ユニット２００に設けられたノズル孔６９からステージ３００に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を駆動させてノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、造形面３１１上に所望の形状の三次元造形物を造形する。尚、造形材料のことを溶融材料と呼ぶこともある。造形ユニット２００の詳細な構成については後述する。
【０００９】
ステージ３００は、板部３１０と、板部３１０を支持する基部３２０とを備えている。板部３１０は、ノズル孔６９に対向する造形面３１１を有している。造形面３１１には、ノズル孔６９から吐出された造形材料が積層される。ステージ３００には、凹部３１５が設けられている。凹部３１５とは、窪みや貫通孔が板部３１０に設けられることによって造形面３１１が窪んだ部分のことを意味する。本実施形態では、造形面３１１に開口部を有する複数の貫通孔が板部３１０に設けられており、板部３１０と基部３２０とが組み合わされることによって、造形面３１１が窪んだ凹部３１５がステージ３００に複数形成されている。尚、ステージ３００の造形面３１１側の具体的な構成については後述する。
【００１０】
移動機構４００は、ノズル孔６９と造形面３１１との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、造形ユニット２００に対してステージ３００を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１１との相対的な位置を変化させる。本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ３００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。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。尚、移動機構４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに造形ユニット２００を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１１との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。また、移動機構４００は、ステージ３００と造形ユニット２００との両方を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１１との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。
【００１１】
制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェ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。本実施形態では、制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、造形ユニット２００と移動機構４００との動作を制御して、三次元造形物を造形するための造形処理を実行する。動作には、造形ユニット２００とステージ３００との三次元の相対的な位置を変化させることが含まれる。尚、制御部５００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。
【００１２】
造形ユニット２００は、材料の供給源である材料供給部２０と、材料供給部２０から供給された材料を溶融して造形材料にする溶融部３０と、溶融部３０から供給された造形材料を吐出するノズル孔６９を有する吐出部６０と、ノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を調節する吐出量調節機構７０を備えている。
【００１３】
材料供給部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態では、ペレット状に形成されたＡＢＳ樹脂が材料として用いられる。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０の下方には、材料供給部２０と溶融部３０との間を接続する供給路２２が設けられている。材料供給部２０は、供給路２２を介して、溶融部３０に材料を供給する。
【００１４】
溶融部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とを備えている。溶融部３０は、材料供給部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、吐出部６０に供給する。
【００１５】
スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容するための筐体である。スクリューケース３１の下面には、バレル５０が固定されており、スクリューケース３１とバレル５０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー４０が収容されている。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。駆動モーター３２の回転軸は、フラットスクリュー４０の上面４１側に接続されている。駆動モーター３２は、制御部５００の制御下で駆動される。
【００１６】
フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。駆動モーター３２が発生させるトルクによって、フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内にて、中心軸ＲＸを中心に回転する。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に、溝部４５が形成された溝形成面４２を有している。尚、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の具体的な構成については後述する。
【００１７】
バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に配置されている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸ上に、吐出部６０に連通する連通孔５６が設けられている。バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に対向する位置にヒーター５８が内蔵されている。ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２側の具体的な構成については後述する。
【００１８】
吐出部６０は、バレル５０の下面に固定されている。吐出部６０は、供給流路６２と、ノズル６１とを備えている。供給流路６２は、溶融部３０とノズル６１との間を連通し、溶融部３０からノズル６１に造形材料を供給する。
【００１９】
供給流路６２は、第１供給口６５と、交差孔６６と、第２供給口６７とを有している。第１供給口６５は、鉛直方向に延びている。第１供給口６５の上端は、バレル５０の連通孔５６に接続されており、第１供給口６５の下端は、交差孔６６に接続されている。交差孔６６は、水平方向に延びている。交差孔６６には、後述する吐出量調節機構７０の弁部７３が収容されている。第２供給口６７は、鉛直方向に延びている。第２供給口６７の上端は、交差孔６６に接続されており、第２供給口６７の下端は、ノズル６１に接続されている。バレル５０の連通孔５６から第１供給口６５に供給された造形材料は、交差孔６６、第２供給口６７、ノズル６１の順に流れる。
【００２０】
ノズル６１には、ノズル流路６８と、ノズル孔６９とが設けられている。ノズル流路６８は、ノズル６１内に設けられた流路である。ノズル流路６８は、第２供給口６７に接続されている。ノズル孔６９は、ノズル流路６８の大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。第２供給口６７からノズル流路６８に供給された造形材料は、ノズル孔６９から吐出される。本実施形態では、ノズル孔６９の開口形状は円形である。ノズル孔６９の開口部の直径のことをノズル径Ｄｎと呼ぶ。尚、ノズル孔６９の開口形状は円形に限られず、例えば、四角形や、四角形以外の多角形であってもよい。
【００２１】
吐出量調節機構７０は、交差孔６６内に配置された弁部７３と、弁部７３を回転させる弁駆動部７９とを備えている。弁駆動部７９は、ステッピングモーター等のアクチュエーターによって構成されており、制御部５００の制御下にて、弁部７３を交差孔６６内で回転させる。吐出量調節機構７０は、弁部７３を回転させて、第１供給口６５から第２供給口６７へと流入する造形材料の流量を調節することによって、ノズル孔６９から吐出される造形材料の流量を調節する。ノズル孔６９から吐出される造形材料の流量のことを吐出量とも呼ぶ。尚、吐出量調節機構７０の具体的な構成については後述する。
【００２２】
図２は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図２には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。図１を参照して説明したように、溝形成面４２には、溝部４５が設けられている。
【００２３】
フラットスクリュー４０の溝形成面４２の中央部４７は、溝部４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部４７は、図１に示されているバレル５０の連通孔５６に対向する。中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。
【００２４】
フラットスクリュー４０の溝部４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４５は、中央部４７から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４５は、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、溝部４５の側壁部を構成し、各溝部４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。
【００２５】
溝部４５は、フラットスクリュー４０の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、材料供給部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。
【００２６】
図２には、３つの溝部４５と、３つの凸条部４６と、を有するフラットスクリュー４０の例が示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４５や凸条部４６の数は、３つには限定されない。フラットスクリュー４０には、１つの溝部４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４５が設けられていてもよい。また、溝部４５の数に合わせて任意の数の凸条部４６が設けられてもよい。
【００２７】
図２には、材料導入口４４が３箇所に形成されているフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる材料導入口４４の数は、３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料導入口４４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。
【００２８】
図３は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、吐出部６０に連通する連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。
【００２９】
図４は、吐出量調節機構７０の弁部７３の構成を示す斜視図である。吐出量調節機構７０は、上述したとおり、交差孔６６内に配置された弁部７３を有している。弁部７３は、中心軸ＡＸを中心とした円柱状の形態を有している。弁部７３には、円柱状の外周の一部が半月状に切り欠かれることによって、切欠部７５が設けられている。弁部７３の−Ｙ方向側の端部には、操作部７７が設けられている。操作部７７には、弁駆動部７９が接続されている。弁駆動部７９によるトルクが操作部７７に加えられることによって、弁部７３が回転する。尚、切欠部７５のことを流通路と呼ぶこともある。
【００３０】
図５は、吐出量調節機構７０の弁部７３の動作を示す第１の説明図である。図６は、吐出量調節機構７０の弁部７３の動作を示す第２の説明図である。図５に示すように、切欠部７５が上方に位置するように弁部７３が回転すると、第２供給口６７が弁部７３によって閉塞されて、第１供給口６５から第２供給口６７への造形材料の流入が遮断される。一方、図６に示すように切欠部７５が＋Ｘ方向あるいは−Ｘ方向を向くように弁部７３が回転すると、第１供給口６５と第２供給口６７との間が連通し、第１供給口６５から第２供給口６７に最大の流量で造形材料が流入する。吐出量調節機構７０は、弁部７３の回転に応じて、第１供給口６５と第２供給口６７との間の流路断面積を変更し、第１供給口６５から第２供給口６７へと流入する造形材料の流量を変更する。尚、吐出量調節機構７０は、上述した弁部７３ではなく、例えば、ゲートバルブや、グローブバルブや、ボールバルブによって構成されてもよい。
【００３１】
図７は、ステージ３００の造形面３１１側の構成を示す上面図である。本実施形態では、板部３１０は、四角形の板状部材によって構成されている。板部３１０は、その上面に、造形材料が積層される造形面３１１を有している。板部３１０には、造形面３１１に開口部を有する複数の凹部３１５が設けられている。造形面３１１には、複数の凹部３１５の開口部が格子状に並んでいる。造形面３１１には、複数の凹部３１５がＸ方向に沿って等間隔に並んでおり、複数の凹部３１５がＹ方向に沿って等間隔に並んでいる。尚、板部３１０は、四角形ではなく円形の板状部材によって構成されてもよい。
【００３２】
それぞれの凹部３１５の開口形状は、円形である。それぞれの凹部３１５の開口部の直径Ｄｈは、同じに設定されている。凹部３１５の開口部の直径Ｄｈは、ノズル径Ｄｎと同じに設定されている。板部３１０の材質には、例えば、エポキシガラスを用いることができる。板部３１０に切削加工を施すことによって、凹部３１５を設けることができる。尚、凹部３１５の開口形状は、円形ではなく、四角形であってもよいし、四角形以外の多角形であってもよい。凹部３１５の開口部の直径Ｄｈは、ノズル径Ｄｎよりも大きく設定されてもよいし、ノズル径Ｄｎよりも小さく設定されてもよい。凹部３１５の開口部の直径Ｄｈは、ノズル径Ｄｎの２倍以下に設定されることが好ましい。
【００３３】
図８は、本実施形態における三次元造形物の製造工程を示すフローチャートである。三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、制御部５００によって造形処理が実行される。造形処理が実行されることによって、三次元造形装置１００による三次元造形物の製造が開始される。
【００３４】
まず、制御部５００は、ステップＳ１１０のデータ取得工程にて、三次元造形物を造形するための造形データを取得する。造形データは、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや記録媒体から取得される。造形データとは、三次元造形装置１００によって三次元造形物を造形するためのデータである。造形データには、ステージ３００に対するノズル孔６９の移動経路や、ステージ３００に対するノズル孔６９の移動の目標速度、移動中のノズル孔６９から吐出される造形材料の目標流量や、フラットスクリュー４０を回転させる駆動モーター３２の目標回転数や、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の目標温度や、吐出量調節機構７０の弁部７３の目標回転角度等の種々の情報が表されている。三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフトを用いて作成された、三次元造形物の形状を表す形状データが、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューター上でスライサーソフトに読み込まれて、造形データが作成される。スライサーソフトに読み込まれる形状データには、ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式等のデータを用いることができる。
【００３５】
次に、ステップＳ１２０の材料生成工程にて、制御部５００は、造形材料の生成を開始する。制御部５００は、取得された造形データに従って、フラットスクリュー４０の回転、および、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の温度を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する。フラットスクリュー４０の回転によって、材料供給部２０から供給された材料が、フラットスクリュー４０の材料導入口４４から溝部４５内に導入される。溝部４５内に導入された材料は、溝部４５に沿って中央部４７へと搬送される。溝部４５内を搬送される材料は、フラットスクリュー４０とバレル５０との相対的な回転によるせん断、および、ヒーター５８による加熱によって、その少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料になる。中央部４７に集められた造形材料は、中央部４７で生じる内圧によって連通孔５６を介してノズル６１に供給される。尚、造形材料は、第１造形工程と第２造形工程とが行われる間、生成され続ける。
【００３６】
図９は、本実施形態における第１造形工程の様子を示す説明図である。図９には、ステージ３００の側面から視た、三次元造形物ＯＢの第１層ＬＹ１が形成される様子を表している。図８および図９を参照して、ステップＳ１３０の第１造形工程にて、制御部５００は、凹部３１５が設けられたステージ３００に向かって吐出部６０のノズル孔６９から造形材料を吐出しつつ、ノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３００に接する第１層ＬＹ１を形成する。本実施形態では、制御部５００は、造形データに従って、吐出量調節機構７０を制御してステージ３００に向かってノズル孔６９から造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を制御してノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３００に接する第１層ＬＹ１を形成する。ノズル孔６９からステージ３００に向かって吐出された造形材料の一部は、凹部３１５内に入り込む。凹部３１５内に入り込んだ造形材料の先端から造形面３１１までの距離のことを入り込み深さＨ１と呼ぶ。尚、第１造形工程のより詳細な内容については後述する。
【００３７】
図１０は、本実施形態における第２造形工程の様子を示す説明図である。図１０には、一例として、ステージ３００の側面から視た、三次元造形物ＯＢの第２層ＬＹ２から第５層ＬＹ５までが形成される様子を表している。図８および図１０を参照して、ステップＳ１４０の第２造形工程にて、制御部５００は、第１層ＬＹ１に向かってノズル孔６９から造形材料を吐出しつつ、ノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、一または複数の層を第１層ＬＹ１上に積層する。本実施形態では、制御部５００は、造形データに従って、吐出量調節機構７０を制御して、第１層ＬＹ１に向かってノズル孔６９から造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を制御して、ノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、第１層ＬＹ１上に一または複数の層を積層する。このようにして、複数の層が積層された三次元造形物ＯＢが製造される。
【００３８】
図１１は、本実施形態における第１造形工程の内容を示すフローチャートである。本実施形態では、まず、ステップＳ２１０にて、制御部５００は、ステージ３００上に造形面３１１に沿って、第１領域ＲＧ１と第２領域ＲＧ２とを設定する。ステージ３００上の領域であり、かつ、凹部３１５上の領域を含んだ領域が、第１領域ＲＧ１に設定される。ステージ３００上の領域であり、かつ、第１領域ＲＧ１とは異なる領域が、第２領域ＲＧ２に設定される。
【００３９】
図１２は、本実施形態における第１領域ＲＧ１および第２領域ＲＧ２を示す説明図である。図１２には、上面から視たステージ３００の一部が表されている。図１２には、ステージ３００に対してノズル孔６９が移動する方向が矢印で表されている。ノズル孔６９から吐出された造形材料は、ノズル孔６９の移動する方向に沿って、ステージ３００上に線状に堆積する。線状に堆積する造形材料の幅の目標値のことを目標線幅Ｗｍと呼ぶ。本実施形態では、制御部５００は、凹部３１５上の領域と、凹部３１５の縁から造形材料の目標線幅Ｗｍの半分の距離以内の凹部３１５の縁より外側の領域とを合わせた領域を第１領域ＲＧ１に設定する。つまり、制御部５００は、凹部３１５の開口部の半径Ｒｈと、目標線幅Ｗｍとを用いて、半径Ｒａが下式（１）で表される円の内側の領域に第１領域ＲＧ１を設定する。
Ｒａ＝Ｒｈ＋Ｗｍ／２  ・・・（１）
目標線幅Ｗｍは、造形データに表されている。それぞれの凹部３１５の造形面３１１に沿った中心点ＣＰの位置と、それぞれの凹部３１５の開口部の半径Ｒｈとに関する情報は、制御部５００の記憶装置に予め記憶できる。尚、図１２には、１本の造形材料の線がステージ３００上に堆積した様子が表されているが、造形データに従って、複数の造形材料の線がステージ３００上に２次元的に堆積して第１層ＬＹ１が形成される。
【００４０】
図１１を参照して、ステップＳ２２０にて、制御部５００は、第１領域ＲＧ１に造形材料を供給するか否かを判定する。第１領域ＲＧ１に造形材料を供給すると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２３０にて、ノズル孔６９から第１領域ＲＧ１に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、造形データに従った供給量よりも多く設定して、第１層ＬＹ１の形成を行う。一方、第１領域ＲＧ１に造形材料を供給すると判断されなかった場合、つまり、第２領域ＲＧ２に造形材料を供給する場合、制御部５００は、ステップＳ２４０にて、ノズル孔６９から第２領域ＲＧ２に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、造形データに従った供給量と同じに設定して、第１層ＬＹ１の形成を行う。ノズル孔６９から第１領域ＲＧ１に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量のことを第１供給量Ｓ１と呼び、ノズル孔６９から第２領域ＲＧ２に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量のことを第２供給量Ｓ２と呼ぶ。第１供給量Ｓ１は、第２供給量Ｓ２よりも多い量に設定される。制御部５００は、第１領域ＲＧ１の全域に供給される造形材料の量が、凹部３１５内に入り込む造形材料の量と同じになるように、第１供給量Ｓ１を設定する。凹部３１５内に入り込む造形材料の量は、凹部３１５の開口面積と凹部３１５内への造形材料の入り込み深さＨ１の目標値との積によって算出できる。入り込み深さＨ１の目標値は、予め行われる試験によって予め設定できる。入り込み深さＨ１の目標値は、凹部３１５の開口面積や、ステージ３００の温度や、ノズル孔６９から吐出された造形材料の温度や、造形材料の種類に応じて設定できる。
【００４１】
本実施形態では、制御部５００は、吐出量調節機構７０を制御して、第１領域ＲＧ１に向かってノズル孔６９から吐出する造形材料の流量である第１流量を、第２領域ＲＧ２に向かってノズル孔６９から吐出する造形材料の流量である第２流量よりも多くすることによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くする。尚、第１領域ＲＧ１に向かって造形材料を吐出するとは、ノズル孔６９の中心が第１領域ＲＧ１上に位置するタイミングで、ノズル孔６９から造形材料を吐出することを意味する。第２領域ＲＧ２に向かって造形材料を吐出するとは、ノズル孔６９の中心が第２領域ＲＧ２上に位置するタイミングで、ノズル孔６９から造形材料を吐出することを意味する。
【００４２】
図１３は、本実施形態におけるステージ３００上の位置と造形材料の供給量との関係を模式的に示すグラフである。横軸には、ステージ３００上における位置が表されている。縦軸には、ステージ３００上に供給される造形材料の、単位面積当たりの供給量が表されている。上述したとおり、本実施形態では、第１領域ＲＧ１には第１供給量Ｓ１で造形材料が供給され、第２領域ＲＧ２には第２供給量Ｓ２で造形材料が供給される。第１供給量Ｓ１は、一定の量であり、第２供給量Ｓ２は、一定の量である。
【００４３】
図１１を参照して、その後、ステップＳ２５０にて、制御部５００は、第１層ＬＹ１の形成が完了したか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、第１層ＬＹ１の形成が完了したか否かを判断できる。第１層ＬＹ１の形成が完了したと判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ２２０に処理を戻して、第１層ＬＹ１の形成を継続する。一方、第１層ＬＹ１の形成が完了したと判断された場合、制御部５００は、第１造形工程を終了して、図８に示したとおり、第２造形工程を開始する。
【００４４】
図９および図１０を参照して、本実施形態では、凹部３１５を有するステージ３００に向かってノズル孔６９から造形材料を吐出することによって、ステージ３００上に堆積した造形材料の一部、つまり、三次元造形物ＯＢの第１層ＬＹ１の一部が、凹部３１５内に入り込んで硬化する。そのため、アンカー効果によって、三次元造形物ＯＢがステージ３００から剥がれにくくなり、三次元造形物ＯＢの反りが抑制される。
【００４５】
図１４は、比較例における三次元造形物ＯＢ２の第１層ＬＹ１を示す説明図である。第１供給量Ｓ１と第２供給量Ｓ２とが同じである場合には、図１４に表したように、第１領域ＲＧ１上の第１層ＬＹ１の上面が、第２領域ＲＧ２上の第１層ＬＹ１の上面よりも低くなって、第１層ＬＹ１の上面に凹凸が生じる。また、第１供給量Ｓ１と第２供給量Ｓ２とが同じである場合には、第１層ＬＹ１を形成するために第１領域ＲＧ１上に線状に堆積した造形材料の線幅が、第２領域ＲＧ２上に線状に堆積した造形材料の線幅よりも細くなって、第１層ＬＹ１に空隙が生じる。
【００４６】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、制御部５００は、第１造形工程にて、ノズル孔６９から第１領域ＲＧ１に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量である第１供給量Ｓ１を、ノズル孔６９から第２領域ＲＧ２に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量である第２供給量Ｓ２よりも多くして、三次元造形物ＯＢのステージ３００に接する部分である第１層ＬＹ１を形成する。そのため、ステージ３００上に供給された造形材料の一部が凹部３１５内に入り込んでも、第１層ＬＹ１の上面に凹凸が生じることや、造形材料の線幅が細くなって第１層ＬＹ１に空隙が生じることが抑制される。第１層ＬＹ１の上面に凹凸が生じることが抑制されるため、第１層ＬＹ１上に積層される層の上面についても凹凸が生じることが抑制される。したがって、凹部３１５を有するステージ３００上で、造形材料を積層して製造される三次元造形物ＯＢの寸法精度を向上させることができる。
【００４７】
また、本実施形態では、制御部５００は、吐出量調節機構７０を制御して、第１領域ＲＧ１に向かって吐出する造形材料の流量を、第２領域ＲＧ２に向かって吐出する造形材料の流量よりも多くすることによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くする。そのため、簡易な制御によって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くできる。
【００４８】
また、本実施形態では、凹部３１５の半径Ｒｈと、目標線幅Ｗｍとを用いて、半径Ｒａが式（１）で表される円の内側の領域に第１領域ＲＧ１が設定される。そのため、凹部３１５上の領域に供給される造形材料が不足することや、凹部３１５から離れた領域に造形材料が過剰に供給されることを抑制できるので、第１層ＬＹ１の上面に凹凸が生じることをより確実に抑制できる。
【００４９】
尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂が材料として用いられたが、造形ユニット２００において用いられる材料としては、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形する材料を採用することもできる。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。上述した造形材料には、それらの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一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。
【００５０】
主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。
【００５１】
熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた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（ＰＥＥＫ）などのエンジニアリングプラスチック。
【００５２】
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。熱可塑性を有する材料は、溶融部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル孔６９から吐出された後、温度の低下によって硬化する。
【００５３】
熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル孔６９から吐出されることが望ましい。尚、「完全に溶融した状態」とは、未溶融の熱可塑性を有する材料が存在しない状態を意味し、例えばペレット状の熱可塑性樹脂を材料に用いた場合、ペレット状の固形物が残存しない状態のことを意味する。
【００５４】
造形ユニット２００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、溶融部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。
【００５５】
造形ユニット２００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、ステージ３００に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。
【００５６】
材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、溶融部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。
【００５７】
材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。
【００５８】
その他に、材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。
【００５９】
Ｂ．第２実施形態：
図１５は、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂの概略構成を示す説明図である。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂには、造形ユニット２００ｂに穴検出部９０が設けられていることが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。
【００６０】
穴検出部９０は、吐出部６０の下面にノズル６１に隣接して設けられている。穴検出部９０は、ステージ３００の造形面３１１の凹凸を検出することによって、凹部３１５の位置や大きさを検出する。本実施形態では、穴検出部９０は、ステージ３００の造形面３１１を撮像するカメラ９１によって構成されている。本実施形態では、ノズル６１や、ノズル孔６９から吐出されている造形材料に遮られて死角が生じないように、ノズル６１を挟んで２つのカメラ９１が設けられている。カメラ９１によって撮像されたステージ３００の画像は、制御部５００に送信される。制御部５００は、カメラ９１によって撮像された画像を解析することによって、ステージ３００上における凹部３１５の位置や大きさを取得する。尚、穴検出部９０は、１つのカメラ９１によって構成されてもよいし、３つ以上のカメラ９１によって構成されてもよい。穴検出部９０は、カメラ９１ではなく、レーザー変位計や段差計によって構成されてもよい。
【００６１】
図１６は、本実施形態における第１造形工程の内容を示すフローチャートである。まず、ステップＳ３０５にて、制御部５００は、穴検出部９０を用いて、ステージ３００に対してノズル孔６９が移動する方向の前方に設けられた凹部３１５の位置や大きさを取得する。次に、ステップＳ３１０にて、制御部５００は、取得した凹部３１５の位置や大きさを用いて、第１領域ＲＧ１および第２領域ＲＧ２を設定する。第１領域ＲＧ１の範囲は、第１実施形態と同じ範囲に設定される。
【００６２】
ステップＳ３２０にて、制御部５００は、第１領域ＲＧ１に造形材料を供給するか否かを判定する。第１領域ＲＧ１に造形材料を供給すると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ３３０にて、ノズル孔６９から第１領域ＲＧ１に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、第１供給量Ｓ１に設定して第１層ＬＹ１の形成を行う。一方、第１領域ＲＧ１に造形材料を供給すると判断されなかった場合、つまり、第２領域ＲＧ２に造形材料を供給する場合、制御部５００は、ステップＳ３４０にて、ノズル孔６９から第２領域ＲＧ２に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、第２供給量Ｓ２に設定して第１層ＬＹ１の形成を行う。第１供給量Ｓ１は、第２供給量Ｓ２よりも多い量に設定される。制御部５００は、第１実施形態と同じように、吐出量調節機構７０を制御して、第１領域ＲＧ１に向かってノズル孔６９から吐出する造形材料の流量である第１流量を、第２領域ＲＧ２に向かってノズル孔６９から吐出する造形材料の流量である第２流量よりも多くすることによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くする。
【００６３】
ステップＳ３３０またはステップＳ３４０の後、制御部５００は、第１層ＬＹ１の形成が完了したか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、第１層ＬＹ１の形成が完了したか否かを判断できる。第１層ＬＹ１の形成が完了したと判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ３０５に処理を戻して、第１層ＬＹ１の形成を継続する。一方、第１層ＬＹ１の形成が完了したと判断された場合、制御部５００は、第１造形工程を終了して、図８に示したとおり、第２造形工程を開始する。尚、図８に示したデータ取得工程と、材料生成工程と、第２造形工程との内容は、第１実施形態と同じである。
【００６４】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｂによれば、制御部５００は、穴検出部９０を用いて、凹部３１５の位置や大きさを取得できる。そのため、凹部３１５の位置や大きさを予め記憶しなくても、第１領域ＲＧ１を設定できる。
【００６５】
Ｃ．第３実施形態：
図１７は、第３実施形態の三次元造形装置１００ｃの概略構成を示す説明図である。第３実施形態の三次元造形装置１００ｃには、造形ユニット２００ｃに線幅測定部９５が設けられていることが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。
【００６６】
線幅測定部９５は、吐出部６０の下面にノズル６１に隣接して設けられている。線幅測定部９５は、ステージ３００上に線状に堆積した造形材料の線幅を測定する。本実施形態では、線幅測定部９５は、カメラ９１ｃによって構成されている。本実施形態では、ノズル６１や、ノズル孔６９から吐出されている造形材料によって死角が生じないように、ノズル６１を挟んで２つのカメラ９１ｃが設けられている。カメラ９１ｃによって撮像された画像は、制御部５００に送信される。制御部５００は、カメラ９１ｃによって撮像された画像を解析することによって、造形材料の線幅を取得する。尚、線幅測定部９５は、１つのカメラ９１ｃによって構成されてもよいし、３つ以上のカメラ９１ｃによって構成されてもよい。
【００６７】
図１８は、第３実施形態の第１造形工程の内容を示すフローチャートである。まず、ステップＳ４１０にて、制御部５００は、ステージ３００上に造形面３１１に沿って、第１領域ＲＧ１と第２領域ＲＧ２とを設定する。次に、ステップＳ４２０にて、制御部５００は、第１領域ＲＧ１に造形材料を供給するか否かを判定する。第１領域ＲＧ１に造形材料を供給すると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ４３０にて、ノズル孔６９から第１領域ＲＧ１に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、第１供給量Ｓ１に設定して第１層ＬＹ１の形成を行う。一方、第１領域ＲＧ１に造形材料を供給すると判断されなかった場合、つまり、第２領域ＲＧ２に造形材料を供給する場合、制御部５００は、ステップＳ４４０にて、ノズル孔６９から第２領域ＲＧ２に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、第２供給量Ｓ２に設定して第１層ＬＹ１の形成を行う。第１供給量Ｓ１は、第２供給量Ｓ２よりも多い量に設定される。制御部５００は、第１実施形態と同じように、吐出量調節機構７０を制御して、第１領域ＲＧ１に向かってノズル孔６９から吐出する造形材料の流量である第１流量を、第２領域ＲＧ２に向かってノズル孔６９から吐出する造形材料の流量である第２流量よりも多くすることによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くする。
【００６８】
ステップＳ４５０にて、制御部５００は、線幅測定部９５を用いて、ステージ３００上に線状に堆積した造形材料の線幅を取得する。ステップＳ４６０にて、制御部５００は、取得した線幅が、目標線幅Ｗｍよりも細いか否かを判定する。目標線幅Ｗｍは、造形データを用いて取得できる。取得した線幅が目標線幅Ｗｍよりも細いと判断された場合、ステップＳ４７０にて、制御部５００は、ステップＳ４３０またはステップＳ４４０にてノズル孔６９から吐出されてステージ３００上に堆積する造形材料の線幅が目標線幅Ｗｍに近付くように、造形材料の供給量を補正する。本実施形態では、制御部５００は、ノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を補正することによって、造形材料の供給量を補正する。一方、取得した線幅が目標線幅Ｗｍよりも細いと判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ４７０を省略して、ステップＳ４８０に処理を進める。
【００６９】
その後、ステップＳ４８０にて、制御部５００は、第１層ＬＹ１の形成が完了したか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、第１層ＬＹ１の形成が完了したか否かを判断できる。第１層ＬＹ１の形成が完了したと判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ４２０に処理を戻して、第１層ＬＹ１の形成を継続する。ステップＳ４７０にて流量が補正された場合には、ステップＳ４３０またはステップＳ４４０にて、制御部５００は、吐出量調節機構７０を制御して、補正後の流量で造形材料を吐出する。一方、第１層ＬＹ１の形成が完了したと判断された場合、制御部５００は、第１造形工程を終了して、図８に示したとおり、第２造形工程を開始する。
【００７０】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｃによれば、ステージ３００上に線状に堆積した造形材料の線幅が目標線幅Ｗｍよりも細い場合には、制御部５００は、造形材料の線幅が目標線幅Ｗｍに近付くように、造形材料の供給量を補正する。そのため、造形材料の線幅が目標線幅Ｗｍよりも細くなることが抑制される。
【００７１】
Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）図１９は、他の形態のステージ３００ｄの造形面３１１側の構成を示す上面図である。上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃでは、ステージ３００の凹部３１５は、板部３１０に設けられた複数の貫通孔によって形成されている。これに対して、図１９に表されたように、ステージ３００ｄの板部３１０ｄには、貫通孔が設けられておらず、板部３１０ｄに溝が格子状に設けられることによって凹部３１５ｄが形成されてもよい。尚、板部３１０ｄに設けられる溝の形態は、格子状ではなく、例えば、同心円状であってもよい。
【００７２】
図２０は、他の形態のステージ３００ｄの凹部３１５ｄの断面を示す説明図である。図２１は、他の形態のステージ３００ｄ上の位置と造形材料の供給量との関係を模式的に示すグラフである。図２１の横軸には、ステージ３００ｄ上における位置が表されており、縦軸には、ステージ３００ｄ上に供給される造形材料の、単位面積当たりの供給量が表されている。ステージ３００ｄの凹部３１５ｄを形成する溝は、例えば、図２０に表したように、造形面３１１に対して傾斜した傾斜面３１６を有してもよい。図２０に表された形態では、溝の中央に向かうにつれて、造形面３１１に沿った面から傾斜面３１６までの造形面３１１に垂直な方向に沿った距離が大きくなっている。つまり、溝の中央に向かうにつれて、凹部３１５ｄの深さが深くなっている。第１造形工程において、制御部５００は、図２１に表したように、凹部３１５ｄの深さが深くなるほど第１供給量Ｓ１を多くし、凹部３１５ｄの深さが浅くなるほど第１供給量Ｓ１を少なくしてもよい。この場合、ステージ３００ｄ上に供給された造形材料の一部が、傾斜面３１６を有する凹部３１５ｄ内に入り込んだ場合であっても、第１層ＬＹ１の上面に凹凸が生じることを抑制できる。
【００７３】
（Ｄ２）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、制御部５００は、吐出量調節機構７０を制御してノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を調節することによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くしている。これに対して、制御部５００は、吐出量調節機構７０を制御してノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を調節せずに、移動機構４００を制御して、第１領域ＲＧ１に造形材料を吐出する際のノズル孔６９とステージ３００との相対速度を、第２領域ＲＧ２に造形材料を吐出する際のノズル孔６９とステージ３００との相対速度よりも遅くすることによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くしてもよい。この場合、ノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を増加させることができない場合であっても、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くすることができる。また、吐出量調節機構７０を設けなくても、より簡易な構成によって、造形材料の供給量を調節できる。尚、制御部５００は、ノズル孔６９と造形面３１１との相対速度と、ノズル孔６９から吐出する造形材料の流量との両方を調節することによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くしてもよい。
【００７４】
（Ｄ３）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、制御部５００は、吐出量調節機構７０を制御してノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を調節することによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くしている。これに対して、制御部５００は、駆動モーター３２を制御して、フラットスクリュー４０の回転数を調節することによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くしてもよい。
【００７５】
（Ｄ４）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、造形データが生成される際に、第１領域ＲＧ１および第２領域ＲＧ２が設定されて、第１供給量Ｓ１が第２供給量Ｓ２よりも多くされた造形データが予め設定されてもよい。この場合、ノズル孔６９から第１領域ＲＧ１に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、造形データに従った供給量と同じ量に設定して、第１層ＬＹ１の形成を行い、ノズル孔６９から第２領域ＲＧ２に供給する造形材料の、単位面積当たりの供給量を、造形データに従った供給量と同じ量に設定して、第１層ＬＹ１の形成を行うことによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くすることができる。
【００７６】
（Ｄ５）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃでは、制御部５００は、凹部３１５上の領域と、凹部３１５の縁から造形材料の目標線幅Ｗｍの半分の距離以内の凹部３１５の縁より外側の領域とを合わせた領域を第１領域ＲＧに設定している。これに対して、制御部５００は、凹部３１５の縁から造形材料の目標線幅Ｗｍの半分の距離以内の凹部３１５の縁より外側の領域を第１領域ＲＧ１に含めずに、凹部３１５上の領域を第１領域ＲＧに設定してもよい。
【００７７】
（Ｄ６）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃでは、溶融部３０は、フラットスクリュー４０と、バレル５０とを備え、フラットスクリュー４０とバレル５０との相対的な回転を用いて材料を溶融している。これに対して、溶融部３０は、フラットスクリュー４０ではなく、長尺の軸に螺旋溝が形成されたインラインスクリューと、インラインスクリューを囲む円筒状のバレルとを備え、インラインスクリューと円筒状のバレルとの相対的な回転を用いて材料を溶融させる形態であってもよい。
【００７８】
（Ｄ７）上述した各実施形態では、フラットスクリュー４０と、バレルとを備え、フラットスクリュー４０とバレル５０との相対的な回転を用いて材料を溶融する三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃが用いられている。これに対して、ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式の三次元造形装置が用いられてもよい。この場合、材料として用いられるフィラメントの送り速度を調節することによって、第１供給量Ｓ１を第２供給量Ｓ２よりも多くしてもよい。
【００７９】
Ｅ．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。
【００８０】
（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、凹部が設けられたステージに向かって吐出部から溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させることによって、前記ステージに接する第１層を形成する第１造形工程と、前記第１層に向かって前記吐出部から前記溶融材料を吐出しつつ前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変化させることによって、一または複数の層を前記第１層上に積層する第２造形工程と、を有する。前記ステージは、前記凹部上の領域を含んだ第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とを有し、前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第１供給量を、前記吐出部から前記第２領域に供給する前記溶融材料の、単位面積当たりの供給量である第２供給量よりも多くして前記第１層を形成する。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、ステージ上に供給された溶融材料の一部が凹部に入り込むことに起因して第１層の上面に凹凸が生じることを抑制できる。そのため、凹部を有するステージ上に溶融材料を積層して製造される三次元造形物の寸法精度を向上させることができる。
【００８１】
（２）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に向かって吐出する前記溶融材料の第１流量を、前記吐出部から前記第２領域に向かって吐出する前記溶融材料の第２流量よりも多くすることによって、前記第１供給量を前記第２供給量よりも多くしてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、容易に第１供給量を第２供給量よりも多くできる。
【００８２】
（３）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記第１造形工程において、前記吐出部から前記第１領域に向かって前記溶融材料を吐出する際の前記吐出部と前記ステージとの第１相対速度を、前記吐出部から前記第２領域に向かって前記溶融材料を吐出する際の前記吐出部と前記ステージとの第２相対速度よりも遅くすることによって、前記第１供給量を前記第２供給量よりも多くしてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、吐出部からステージに向かって吐出する溶融材料の流量を増加させることができない場合であっても、第１供給量を第２供給量よりも多くすることができる。
【００８３】
（４）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記凹部の位置を検出することによって、前記吐出部と前記第１領域との相対的な位置を取得する工程を有してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、凹部の位置を予め取得しなくても第１領域の位置を取得できる。
【００８４】
（５）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記凹部は、前記ステージの上面に対して傾斜した傾斜面を有し、前記第１造形工程において、前記ステージの上面に垂直な方向に沿った、前記ステージの上面から前記傾斜面までの距離に応じて前記第１供給量を調節してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、ステージ上に供給された溶融材料の一部が、傾斜面を有する凹部に入り込んだ場合であっても、第１層の上面に凹凸が生じることを抑制できる。
【００８５】
（６）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記第１造形工程において、前記ステージ上に線状に配置された前記溶融材料の線幅を測定し、測定した前記線幅を用いて前記第１供給量と前記第２供給量とを調節してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、ステージ上に線状に堆積した溶融材料の線幅が目標よりも細くなることを抑制できる。
【００８６】
（７）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記第１領域は、前記凹部上の領域と、前記凹部の縁から前記溶融材料の線幅の半分の距離以内の前記凹部の縁より外側の領域とを合わせた領域であってもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、凹部上の領域に供給される溶融材料が不足することや、凹部から離れた領域に溶融材料が過剰に供給されることを抑制できるので、第１層の上面に凹凸が生じることをより確実に抑制できる。
【００８７】
本開示は、三次元造形物の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形装置、三次元造形装置の制御方法等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００８８】
２０…材料供給部、２２…供給路、３０…溶融部、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、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…溝部、４６…凸条部、４７…中央部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…供給流路、６５…第１供給口、６６…交差孔、６７…第２供給口、６８…ノズル流路、６９…ノズル孔、７０…吐出量調節機構、７３…弁部、７５…切欠部、７７…操作部、７９…弁駆動部、９０…穴検出部、９１，９１ｃ…カメラ、９５…線幅測定部、１００，１００ｂ，１００ｃ…三次元造形装置、２００，２００ｂ，２００ｃ…造形ユニット、３００，３００ｄ…ステージ、３１０，３１０ｄ…板部、３１１…造形面、３１５，３１５ｄ…凹部、３１６…傾斜面、３２０…基部、４００…移動機構、５００…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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