(57)【要約】【課題】所望の形状により近い物体を積層造形可能な積層造形装置を提供する。【解決手段】一つの実施形態に係る積層造形装置は、支持面と、造形部と、制御部とを備える。前記支持面は、積層造形された物体を支持可能である。前記造形部は、前記支持面に対して相対的に移動し、粉体を吐出するとともに、エネルギー線を照射して前記粉体を溶融又は焼結させて、前記物体に含まれる層の造形を行うノズル、を有し、前記ノズルの向きが変化可能である。前記制御部は、前記ノズルの向きの変化に応じて前記ノズルによる前記層の造形の条件を変更可能である。【選択図】図１
2020069662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形された物体を支持可能な支持面と、
前記支持面に対して相対的に移動し、粉体を吐出するとともに、エネルギー線を照射して前記粉体を溶融又は焼結させて、前記物体に含まれる層の造形を行うノズル、を有し、前記ノズルの向きが変化可能な造形部と、
前記ノズルの向きの変化に応じて前記ノズルによる前記層の造形の条件を変更可能な制御部と、
を具備する積層造形装置。
【請求項２】
前記層の造形の条件は、前記支持面に対する前記ノズルの移動速度、単位時間あたりに前記ノズルから吐出される前記粉体の量、前記エネルギー線の出力、前記エネルギー線の焦点の径、及び前記ノズルと前記支持面との相対位置、のうち少なくとも一つを含む、請求項１の積層造形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記支持面の法線方向に対する前記ノズルの向きの傾斜角度が増大する場合、前記ノズルにより造形される前記層の、前記支持面の法線方向における厚さが、前記層の造形の条件の変更前よりも増大するように、前記層の造形の条件を変更する、請求項１又は請求項２の積層造形装置。
【請求項４】
前記制御部は、造形された前記層の数に応じて、前記層の造形の条件をさらに変更可能である、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの積層造形装置。
【請求項５】
前記層の形状を計測する計測部、をさらに具備し、
前記制御部は、前記計測部の計測結果に応じて、前記層の造形の条件をさらに変更可能である、請求項１乃至請求項４のいずれか一つの積層造形装置。
【請求項６】
積層造形された物体を支持可能な支持面に対して相対的にノズルを移動させ、前記ノズルから粉体を吐出させ、前記ノズルからエネルギー線を照射させて前記粉体を溶融又は焼結させて、前記物体に含まれる層の造形を行うことと、
前記ノズルの向きを変化させることと、
前記ノズルの向きの変化に応じて前記ノズルによる前記層の造形の条件を変更することと、
を具備する積層造形方法。
【請求項７】
前記層の造形の条件は、前記支持面に対する前記ノズルの移動速度、単位時間あたりに前記ノズルから吐出される前記粉体の量、前記エネルギー線の出力、前記エネルギー線の焦点の径、及び前記ノズルと前記支持面との相対位置、のうち少なくとも一つを含む、請求項６の積層造形方法。
【請求項８】
前記支持面の法線方向に対する前記ノズルの向きの傾斜角度が増大する場合、前記ノズルにより造形される前記層の、前記支持面の法線方向における厚さが、前記層の造形の条件の変更前よりも増大するように、前記層の造形の条件を変更する、請求項６又は請求項７の積層造形方法。
【請求項９】
造形された前記層の数に応じて、前記層の造形の条件をさらに変更すること、をさらに具備する請求項６乃至請求項８のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１０】
前記層の形状を計測することと、
前記層の形状の計測結果に応じて、前記層の造形の条件をさらに変更することと、
をさらに具備する請求項６乃至請求項９のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１１】
前記ノズルの向きの変化を検知すること、
をさらに具備し、
前記ノズルの向きの変化の検知結果に基づき、前記層の造形の条件を変更する、請求項６乃至請求項１０のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１２】
前記層の造形のための数値制御情報から、前記ノズルの向きの情報を抽出すること、
をさらに具備し、
前記ノズルの向きの情報に基づき、前記層の造形の条件を変更する、請求項６乃至請求項１０のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１３】
前記層の造形のための数値制御情報から、前記ノズルの向きの情報を抽出すること、
をさらに具備し、
前記ノズルの向きの情報に基づき、前記数値制御情報における前記層の造形の条件を変更する、請求項６乃至請求項１０のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１４】
積層造形された物体を支持可能な支持面に対して相対的に移動し、粉体を吐出し、エネルギー線を照射して前記粉体を溶融又は焼結させて、前記物体に含まれる層の造形を行い、向きを変更可能なノズル、の向きの変化に応じて、前記ノズルによる前記層の造形の条件を変更する変更ステップ、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１５】
前記ノズルの向きの変化を検知する検知ステップ、
をさらにコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記変更ステップにおいて、前記ノズルの向きの変化の検知結果に基づき、前記層の造形の条件を変更する、請求項１４のプログラム。
【請求項１６】
前記層の造形のための数値制御情報から、前記ノズルの向きの情報を抽出する抽出ステップ、
をさらにコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記変更ステップにおいて、前記ノズルの向きの情報に基づき、前記層の造形の条件を変更する、請求項１４のプログラム。
【請求項１７】
前記層の造形のための数値制御情報から、前記ノズルの向きの情報を抽出する抽出ステップ、
をさらにコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記変更ステップにおいて、前記ノズルの向きの情報に基づき、前記数値制御情報における前記層の造形の条件を変更する、請求項１４のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、積層造形装置、積層造形方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズルから粉末状の材料を供給するとともに、レーザー光を照射することで当該材料を固化させ、固化した材料の層を造形する積層造形装置が知られる。固化した材料の層が積層されることで、立体形状の物体が積層造形される。積層造形装置は、例えばノズルの向きを変化させることで、より多様な形状の物体を積層造形可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０８５５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ノズルの向きが加工基準面の法線方向に対して傾くと、加工基準面の法線方向における層の厚さが変化することがある。この場合、物体の形状に誤差が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態に係る積層造形装置は、支持面と、造形部と、制御部とを備える。前記支持面は、積層造形された物体を支持可能である。前記造形部は、前記支持面に対して相対的に移動し、粉体を吐出するとともに、エネルギー線を照射して前記粉体を溶融又は焼結させて、前記物体に含まれる層の造形を行うノズル、を有し、前記ノズルの向きが変化可能である。前記制御部は、前記ノズルの向きの変化に応じて前記ノズルによる前記層の造形の条件を変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る積層造形装置を模式的に示す例示的な斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の積層造形装置の一部及び造形物を模式的に示す例示的な断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の積層造形装置の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の造形物及びノズルを模式的に示す例示的な図である。
【図５】図５は、第１の実施形態のノズルの傾斜角度と層の厚さとの関係を模式的に示す例示的な図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の積層造形装置による造形物の積層造形の手順を示す例示的なフローチャートである。
【図７】図７は、第２の実施形態に係る積層造形装置の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。
【図８】図８は、第２の実施形態の積層造形装置による造形物の積層造形の手順を示す例示的なフローチャートである。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る積層造形装置及び外部コンピュータの構成を機能的に示す例示的なブロック図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態の外部コンピュータによるＮＣプログラムの造形条件の変更の手順を示す例示的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図６を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称で特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によって説明され得る。
【０００８】
図１は、第１の実施形態に係る積層造形装置１を模式的に示す例示的な斜視図である。積層造形装置１は、いわゆるレーザーマテリアルデポジション方式の三次元プリンターである。なお、積層造形装置１はこの例に限らない。
【０００９】
各図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｚ軸は、例えば鉛直方向に延びる。Ｘ軸及びＹ軸は、例えば水平方向に延びる。なお、積層造形装置１は、Ｚ軸が鉛直方向と斜めに交差するように配置されても良い。
【００１０】
積層造形装置１は、例えば、外部コンピュータ２に、有線又は無線で通信可能に接続される。外部コンピュータ２は、例えば、パーソナルコンピュータ、サーバ、タブレット端末、携帯情報端末（ＰＤＡ）、又は他のコンピュータである。
【００１１】
外部コンピュータ２は、例えば、ＣＰＵ２ａと、ＲＯＭ２ｂと、ＲＡＭ２ｃと、ストレージ２ｄと、入力装置２ｅと、出力装置２ｆとを有する。ＣＰＵ２ａは、ＲＯＭ２ｂ又はストレージ２ｄに組み込まれたプログラムを実行することで、外部コンピュータ２や、接続された積層造形装置１を制御する。ＲＯＭ２ｂは、プログラム及びプログラムの実行に必要なデータを格納する。ＲＡＭ２ｃは、プログラムの実行時に作業領域として機能する。ストレージ２ｄは、ＨＤＤやＳＳＤのような、データを記憶、変更、削除可能な装置である。入力装置２ｅは、例えば、キーボード、マウス、又はタッチパネルのような種々の入力装置である。出力装置２ｆは、例えば、ディスプレイ、又はスピーカのような種々の出力装置である。
【００１２】
積層造形装置１は、例えば、外部コンピュータ２から、積層造形のための数値制御（ＮＣ）プログラムを取得する。なお、積層造形装置１はこの例に限らず、ＮＣプログラムを、メモリカードのような情報記憶媒体から取得しても良いし、積層造形装置１に内蔵された記憶装置から読み出しても良い。
【００１３】
図２は、第１の実施形態の積層造形装置１の一部及び造形物３を模式的に示す例示的な断面図である。積層造形装置１は、例えば、粉末状の材料Ｍを層状に積み重ねることにより、所定の形状の造形物３を積層造形（付加製造）する。材料Ｍは、粉体の一例である。造形物３は、積層造形された物体の一例である。
【００１４】
図１に示すように、積層造形装置１は、テーブル１１と、造形部１２と、計測部１３と、制御部１４と、複数の信号線１５とを有する。テーブル１１、造形部１２、計測部１３、及び制御部１４は、例えば、積層造形装置１の筐体に覆われ、又は造形のための部屋の中に配置される。
【００１５】
テーブル１１は、支持面１１ａを有する。支持面１１ａは、略平坦に形成され、Ｚ軸の正方向（Ｚ軸の矢印が示す方向、上方向）に向く。支持面１１ａは、積層造形された造形物３や、造形物３の仕掛品や、材料Ｍを積層させるためのベースを支持する。以下の説明において、造形物３は、積層造形が完了した造形物３、造形物３の仕掛品、及びベースを含む。積層造形が完了すると、造形物３において、材料Ｍが積層された部分は、ベースと一体化している。本実施形態において、支持面１１ａは、造形物３の積層造形における加工基準面を形成する。なお、ベースの表面が加工基準面を形成しても良い。
【００１６】
テーブル１１は、当該テーブル１１の少なくとも一部が回転することにより、支持面１１ａに支持された造形物３を第１の回転中心Ａｘ１まわりに回転させることが可能である。第１の回転中心Ａｘ１は、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる。
【００１７】
テーブル１１は、造形物３をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させても良い。また、テーブル１１は造形物３を、Ｙ軸方向に延びる回転中心や、Ｘ軸方向に延びる回転中心まわりにさらに回転させても良い。
【００１８】
造形部１２は、材料Ｍを供給し、支持面１１ａ、又は支持面１１ａに支持されたベースの上に積み重ねる。材料Ｍは、例えば、粉末状の金属である。なお、材料Ｍはこれに限られず、合成樹脂及びセラミックスのような他の材料であっても良い。積層造形装置１は、複数種類の材料Ｍにより、造形物３を積層造形しても良い。
【００１９】
造形部１２は、ノズル２１と、供給装置２２と、移動装置２３とを有する。ノズル２１は、テーブル１１の支持面１１ａ、又は支持面１１ａの上の造形物３に材料Ｍを吐出する。また、図２に示すように、レーザー光Ｌが、ノズル２１から、吐出された材料Ｍや支持面１１ａの上の造形物３に照射される。レーザー光Ｌは、エネルギー線の一例である。
【００２０】
レーザー光Ｌが、材料Ｍの供給と並行してノズル２１から照射される。ノズル２１から、レーザー光Ｌに限らず、他のエネルギー線が照射されても良い。エネルギー線は、レーザー光Ｌのように材料Ｍを溶融又は焼結できるものであれば良く、例えば、電子ビームや、マイクロ波乃至紫外線領域の電磁波であっても良い。
【００２１】
造形部１２は、ベースや吐出された材料Ｍをレーザー光Ｌにより加熱し、溶融領域（ビード）３ａを形成する。レーザー光Ｌは、溶融領域３ａにおいて、材料Ｍを溶融又は焼結させ、材料Ｍを集合させる。このように、溶融領域３ａは、供給された材料Ｍのみならず、レーザー光Ｌを照射されたベースや造形物３の一部を含み得る。また、溶融領域３ａは、完全に溶融した材料Ｍのみならず、部分的に溶融した材料Ｍ同士が結合したものであっても良い。
【００２２】
溶融領域３ａが固化することで、ベースや造形物３の上に、層状又は薄膜状等の材料Ｍの集合としての層３ｂが形成される。なお、材料Ｍは、材料Ｍの集合への伝熱によって冷却されることにより、粒状で積層され、粒状の集合（層）となっても良い。
【００２３】
造形部１２は、ノズル２１から、材料Ｍの集合にレーザー光Ｌを照射することで、アニール処理を行っても良い。材料Ｍの集合は、レーザー光Ｌにより再溶融又は再焼結され、固化することにより層３ｂになる。
【００２４】
造形部１２は、層３ｂを反復的に積み重ねることにより、造形物３を積層造形する。すなわち、層３ｂは、造形物３に含まれた、造形物３の一部である。このように、造形部１２のノズル２１は、レーザー光Ｌを照射して材料Ｍを溶融又は焼結させて層３ｂを造形し、層３ｂの造形を繰り返し行うことで、支持面１１ａに支持された造形物３を積層造形する。
【００２５】
ノズル２１は、ノズルヘッド３１を有する。ノズルヘッド３１の先端３１ａは、間隔を介して造形物３に向く。ノズルヘッド３１に、出射路３２及び吐出路３３が設けられる。出射路３２及び吐出路３３は、例えば、先端３１ａに開口する。
【００２６】
出射路３２は、略円形の断面を有する孔である。レーザー光Ｌが、出射路３２を通り、ノズルヘッド３１の外部に出射される。吐出路３３は、略円環状の断面を有する孔であり、出射路３２を囲むように設けられる。キャリアガス及び材料Ｍが、吐出路３３を通り、ノズルヘッド３１の外部に吐出される。
【００２７】
図１に示すように、供給装置２２は、光学装置４１と、材料供給装置４２とを有する。光学装置４１は、例えば、光源及び光学系を有する。光源は、発振素子を有し、発振素子の発振によりレーザー光Ｌを出射する。光源は、出射されるレーザー光Ｌの出力（パワー）を変更可能である。
【００２８】
光源は、出射されたレーザー光Ｌを光学系に入射させる。レーザー光Ｌは、光学系を経てノズル２１に入る。光学系は、レーザー光Ｌの焦点径を変更可能である。光学装置４１は、ノズル２１の出射路３２にレーザー光Ｌを供給し、出射路３２からレーザー光Ｌを出射させる。
【００２９】
ノズル２１は、レーザー光Ｌの照射によって、吐出された材料Ｍを加熱することにより、材料Ｍの層３ｂを形成するとともにアニール処理を行うことができる。また、ノズル２１は、造形物３の不要な部位をレーザー光Ｌの照射によって除去することができる。
【００３０】
材料供給装置４２は、材料供給部４２ａと、タンク４２ｂとを有する。タンク４２ｂは、材料Ｍを収容する。材料供給装置４２は、互いに異なる種類の材料Ｍを収容する複数のタンク４２ｂを有しても良い。
【００３１】
材料供給部４２ａは、タンク４２ｂの材料Ｍを、供給管２１ａを介してノズル２１へ供給する。材料供給部４２ａは、例えば、キャリアガスにより材料Ｍをノズル２１へ供給する。キャリアガスは、例えば、窒素やアルゴンのような不活性ガスである。
【００３２】
材料供給部４２ａは、供給管２１ａを介して、ノズルヘッド３１の吐出路３３にキャリアガスと材料Ｍとを供給する。これにより、ノズル２１は、吐出路３３からキャリアガス及び材料Ｍを吐出する。材料供給部４２ａは、単位時間あたりにノズル２１から吐出される材料Ｍの量と、吐出される材料Ｍの速度と、を変更可能である。
【００３３】
材料供給部４２ａは、例えば、キャリアガスを収容するタンクと、当該タンクのキャリアガスを供給管２１ａへ流す圧縮機と、キャリアガスの流れにタンク４２ｂの材料Ｍを供給する装置と、を有する。なお、材料供給部４２ａは、他の手段により材料Ｍをノズル２１へ供給しても良い。
【００３４】
供給装置２２はさらに、パージガスやシールドガスを、供給管２１ａを介してノズル２１へ供給しても良い。パージガス及びシールドガスは、例えば、窒素やアルゴンのような不活性ガスである。供給管２１ａは、キャリアガス及び材料Ｍが通る管、パージガスが通る管、シールドガスが通る管、及びレーザー光Ｌが通るケーブルを包含している。
【００３５】
移動装置２３は、ノズル２１を移動及び回動させる。移動装置２３は、一対のコラム５１と、クロスレール５２と、移動体５３と、回転機構５４とを有する。なお、移動装置２３はこの例に限られず、多関節ロボットアームのような、ノズル２１を移動及び回動可能な他の装置であっても良い。
【００３６】
一対のコラム５１は、Ｙ軸方向に互いに離間するとともに、Ｚ軸方向に延びる。Ｙ軸方向において、一対のコラム５１の間に、テーブル１１が位置する。コラム５１は、例えば、コラム５１及びフロアに設けられた移動機構５１ａにより、テーブル１１に対してＸ軸方向に移動可能である。
【００３７】
移動機構５１ａは、例えば、コラム５１の内部に設けられたアクチュエーターや、フロアに設けられてＸ軸方向に延びたレールのような、コラム５１をＸ軸方向に移動させる種々の部品を有する。一対のコラム５１は、互いに連結され、Ｘ軸方向に平行移動可能である。
【００３８】
クロスレール５２は、Ｙ軸方向に略直線状に延びる。クロスレール５２の両端が、一対のコラム５１に支持される。言い換えると、クロスレール５２は、コラム５１に接続される。クロスレール５２は、例えば、コラム５１及びクロスレール５２に設けられた移動機構５２ａにより、コラム５１に対してＺ軸方向に移動可能である。
【００３９】
移動機構５２ａは、例えば、コラム５１の内部に設けられたボールねじ及びアクチュエーターのような、クロスレール５２をＺ軸方向に移動させる種々の部品を有する。クロスレール５２は、Ｙ軸方向に延びる状態で、Ｚ軸方向に平行移動可能である。すなわち、クロスレール５２は、コラム５１に沿って移動する。
【００４０】
移動体５３は、例えば、クロスレール５２に設けられた移動機構５３ａにより、クロスレール５２に対してＹ軸方向に移動可能である。このように、移動体５３が移動する方向は、コラム５１が移動する方向と直交するとともに、クロスレール５２が移動する方向と直交する。
【００４１】
移動機構５３ａは、例えば、クロスレール５２の内部に設けられたボールねじ及びアクチュエーターのような、移動体５３を移動させる種々の部品を有する。移動体５３は、例えば、クロスレール５２の内部に配置された、ボールねじのナットである。このため、移動体５３は、クロスレール５２の移動機構５３ａに接続される。移動体５３は、移動機構５３ａにより、クロスレール５２に沿って移動させられる。
【００４２】
ノズル２１は、移動体５３に接続される。回転機構５４は、ノズル２１を、移動体５３に対して第２の回転中心Ａｘ２まわりに回転させる。第２の回転中心Ａｘ２は、Ｘ軸方向に延びる。回転機構５４は、ノズル２１の内部に設けられたアクチュエーターのような、ノズル２１を回転させる種々の部品を有する。
【００４３】
以上のように、移動装置２３は、ノズル２１を支持面１１ａに対して相対的に移動させ、ノズル２１の向きを変化させることが可能である。本実施形態において、ノズル２１の向きは、ノズル２１が材料Ｍを吐出するとともにレーザー光Ｌを照射する方向である。移動装置２３は、支持面１１ａに対するノズル２１の移動速度を変更可能である。なお、テーブル１１が移動及び回動することで、ノズル２１が支持面１１ａに対して相対的に移動し、支持面１１ａに対するノズル２１の向きが変化しても良い。
【００４４】
計測部１３は、テーブル１１の支持面１１ａに支持された造形物３及び造形物３の層３ｂの形状を計測する。計測部１３は、例えば、カメラ１３ａを有する。計測部１３はこの例に限らず、レーザー測定機のような、層３ｂの形状を測定可能な他の装置を有しても良い。計測部１３は、測定された造形物３及び層３ｂの形状の情報を処理する画像処理装置をさらに有しても良い。
【００４５】
制御部１４は、テーブル１１、造形部１２、及び計測部１３に、信号線１５を介して電気的に接続される。制御部１４は、例えば、ＣＰＵ１４ａと、ＲＯＭ１４ｂと、ＲＡＭ１４ｃと、ストレージ１４ｄとを有する。制御部１４は、キーボード及びマウスのような入力装置や、ディスプレイ及びスピーカのような出力装置をさらに有しても良い。
【００４６】
ＣＰＵ１４ａがＲＯＭ１４ｂ又はストレージ１４ｄに組み込まれたプログラムを実行することで、制御部１４は、積層造形装置１の各部を制御する。例えば、制御部１４は、造形部１２のノズル２１、光学装置４１、材料供給装置４２、及び移動装置２３を制御する。
【００４７】
ＲＯＭ１４ｂは、プログラム及びプログラムの実行に必要なデータを格納する。ＲＡＭ１４ｃは、プログラムの実行時に作業領域として機能する。ストレージ１４ｄは、ＨＤＤやＳＳＤのような、データを記憶、変更、削除可能な装置である。
【００４８】
図３は、第１の実施形態の積層造形装置１の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。制御部１４は、例えば、ＣＰＵ１４ａがＲＯＭ１４ｂ又はストレージ１４ｄに格納されたプログラムを読み出し実行することで、図３に示す各部を実現する。図３に示すように、制御部１４は、例えば、記憶部６１と、造形制御部６２と、形状比較部６３と、層数比較部６４と、角度取得部６５と、条件変更部６６とを備える。
【００４９】
記憶部６１は、例えば、ＲＡＭ１４ｃやストレージ１４ｄに設けられる。記憶部６１は、ＮＣプログラム６１ａを含む、種々の情報を格納する。ＮＣプログラム６１ａは、数値制御情報の一例である。
【００５０】
ＮＣプログラム６１ａは、複数の層３ｂと、当該層３ｂを含む造形物３と、の造形のための情報である。ＮＣプログラム６１ａは、例えば、造形物３及び層３ｂの形状と、ノズル２１の移動経路と、移動経路の各位置における、ノズル２１の移動速度、ノズル２１の向き、吐出される材料Ｍの単位時間あたりの量、吐出される材料Ｍの速度、照射されるレーザー光Ｌの出力、及び照射されるレーザー光Ｌの焦点径と、に係る情報を含む。ＮＣプログラム６１ａは、他の情報をさらに含んでも良い。
【００５１】
造形制御部６２は、ＮＣプログラム６１ａに基づいて、移動装置２３、光学装置４１、及び材料供給装置４２を含む造形部１２を制御し、複数の層３ｂ（造形物３）を造形する。形状比較部６３は、計測部１３による層３ｂ（造形物３）の形状の計測結果（以下、計測形状と称する）と、ＮＣプログラム６１ａにおける、又はＮＣプログラム６１ａの基礎であるＣＡＤにおける層３ｂ（造形物３）の形状（以下、モデル形状と称する）と、を比較する。
【００５２】
層数比較部６４は、造形された層３ｂの数を、閾値と比較する。角度取得部６５は、角度検知部６８により、ノズル２１の向きの変化を検知する。角度検知部６８は、例えば、ロータリエンコーダのような回転角センサであり、ノズル２１又は移動装置２３に設けられる。
【００５３】
条件変更部６６は、ＮＣプログラム６１ａのうち、移動経路の各位置における、ノズル２１の移動速度、吐出される材料Ｍの単位時間あたりの量、照射されるレーザー光Ｌの出力、照射されるレーザー光Ｌの焦点径、及びノズル２１と支持面１１ａとの相対位置、に係る情報を変更することができる。
【００５４】
図４は、第１の実施形態の造形物３及びノズル２１を模式的に示す例示的な図である。図４において、造形物３は、断面を示されるが、ハッチングの代わりに層３ｂの境界を示す二点鎖線を付されている。
【００５５】
図４に示すように、層３ｂは、垂直積層部７１と、張出積層部７２とを有する。垂直積層部７１は、下の層３ｂ又は支持面１１ａに支持面１１ａの法線方向に支持された、層３ｂの一部である。張出積層部７２は、支持面１１ａの法線方向に支持されておらず、垂直積層部７１から支持面１１ａの法線方向と交差する方向に張り出した、層３ｂの一部である。
【００５６】
ノズル２１は、層３ｂの垂直積層部７１を造形する場合、鉛直下方に向く。言い換えると、ノズル２１は、支持面１１ａの法線方向に向く。一方、ノズル２１は、層３ｂの張出積層部７２を造形する場合、支持面１１ａの法線方向と交差する方向に向く。なお、ノズル２１は、垂直積層部７１を造形する場合に、支持面１１ａの法線方向と交差する方向に向いても良い。
【００５７】
ノズル２１が支持面１１ａの法線方向と交差する方向に向くことで、張出積層部７２は、治具やサポート無しに造形されることができる。また、ノズル２１が、支持面１１ａの法線方向と交差する方向に向くことで、張出積層部７２が階段状に積層される必要が無く、造形物３の表面が比較的滑らかに形成されることができる。これにより、造形物３の表面を滑らかに加工するための時間が低減されるとともに、材料Ｍの使用量が低減され得る。
【００５８】
図５は、第１の実施形態のノズル２１の傾斜角度と層３ｂの厚さとの関係を模式的に示す例示的な図である。図５において、種々の向きのノズル２１と、当該ノズル２１によって形成される溶融領域３ａと、が示される。なお、図５において溶融領域３ａは模式的に対称形状として示されるが、溶融領域３ａは、ノズル２１に向かって突出するような歪んだ形状となり得る。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態の制御部１４は、支持面１１ａの法線方向に対するノズル２１の向きの傾斜角度（以下、ノズル２１の傾斜角度と称する）にかかわらず、支持面１１ａの法線方向における溶融領域３ａの厚さが、所定の厚さＴ１となるように、造形部１２を制御する。具体的には、溶融領域３ａが所定の厚さＴ１となるように、条件変更部６６がＮＣプログラム６１ａを変更する。なお、溶融領域３ａの厚さは、層３ｂの厚さに略等しい。
【００６０】
一方、図５では、比較例として、条件変更部６６によるＮＣプログラム６１ａの変更が行われない場合の溶融領域３ａの例が、二点鎖線で示される。比較例においては、ノズル２１の傾斜角度が大きくなるほど、溶融領域３ａの厚さが低減する。なお、図５において溶融領域３ａは模式的に体積が減少しているように示されるが、ノズル２１の傾斜角度にかかわらず溶融領域３ａの体積は一定となり得る。
【００６１】
例えば、ノズル２１の傾斜角度が１５°である場合の溶融領域３ａの厚さＴ２は、厚さＴ１の０．９倍となる。ノズル２１の傾斜角度が３０°である場合の溶融領域３ａの厚さＴ３は、厚さＴ１の０．８倍となる。ノズル２１の傾斜角度が４５°である場合の溶融領域３ａの厚さＴ４は、厚さＴ１の０．７倍となる。なお、厚さＴ２〜Ｔ４の厚さＴ１に対する比は、説明のための一例である。
【００６２】
本実施形態では、溶融領域３ａ（層３ｂ）が、それぞれが略等しい厚さＴ１に形成される。このため、図４に示すように、層３ｂの積層平面Ｐが支持面１１ａと略平行になるように、造形物３が積層造形される。積層平面Ｐは、層３ｂの表面であり、当該積層平面Ｐの上に次の層３ｂが積層される。
【００６３】
以下、本実施形態の積層造形装置１による造形物３の積層造形について、詳しく説明する。なお、積層造形装置１が造形物３を積層造形する方法は、以下に説明されるものに限られない。
【００６４】
図６は、第１の実施形態の積層造形装置１による造形物３の積層造形の手順を示す例示的なフローチャートである。図６に示すように、まず、ＮＣプログラム６１ａが、記憶部６１から読み出される（Ｓ１）。
【００６５】
ＮＣプログラム６１ａは、例えば外部コンピュータ２から入力される。なお、ＮＣプログラム６１ａは、制御部１４によって、ＣＡＤのデータから生成されても良い。例えば、制御部１４は、ＣＡＤのデータの三次元形状を、複数の層に分割する（スライス）。制御部１４は、スライスされた三次元形状を、例えば複数の点や直方体（ピクセル）の集まりに変換する（ラスタライズ、ピクセル化）。制御部１４は、各ピクセルに相当する部分を造形するためのノズル２１の移動経路と、ノズル２１の移動速度及び角度と、吐出される材料Ｍの量及び速度と、照射されるレーザー光Ｌの出力及び焦点径と、に係る情報を自動生成する。例えば、制御部１４は、材料Ｍの種類、表面粗さ、及び造形時間のような、要求される諸条件に応じてＮＣプログラム６１ａを生成する。
【００６６】
次に、造形制御部６２は、読み出されたＮＣプログラム６１ａに基づき、層３ｂの造形を開始する（Ｓ２）。例えば、造形制御部６２に制御された移動装置２３が、ノズル２１を支持面１１ａに対して移動及び回転させ始める。さらに、テーブル１１が造形物３を回転させ始めても良い。さらに、造形制御部６２に制御されたノズル２１が、材料Ｍを吐出し始めるとともに、レーザー光Ｌを照射し始める。これにより、吐出された材料Ｍが溶融又は焼結され、層３ｂが造形される。
【００６７】
次に、条件変更部６６は、角度取得部６５からノズル２１の向きを取得する（Ｓ３）。次に、条件変更部６６は、ノズル２１の向きが変化したか否かを判断する（Ｓ４）。ノズル２１の向きが変化した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、条件変更部６６は、ノズル２１の向きの変化に応じて、ＮＣプログラム６１ａに含まれる、層３ｂの造形の条件（以下、造形条件と称する）を変更する（Ｓ５）。言い換えると、条件変更部６６は、ノズル２１の向きの変化の検知結果に基づき、造形条件を変更する。層３ｂの造形の条件は、例えば、層３ｂの造形に係る状態、要素、コンディション、ファクタ、又はパラメータとも称され得る。
【００６８】
造形条件は、例えば、造形部１２に入力されるＮＣプログラム６１ａの指令値である。造形条件は、支持面１１ａに対するノズル２１の移動速度（以下、ノズル移動速度と称する）、単位時間あたりにノズル２１から吐出される材料Ｍの量（以下、材料吐出量と称する）、レーザー光Ｌの出力（以下、レーザー出力と称する）、レーザー光Ｌの焦点の径（以下、レーザー径と称する）、及びノズル２１と支持面１１ａとの相対位置、のうち少なくとも一つを含む。造形条件は、ノズル２１から吐出される材料Ｍの速度のような、他の条件を含んでも良い。
【００６９】
例えば、条件変更部６６は、ノズル２１の向きの変化に応じて、ノズル移動速度を変更する。条件変更部６６は、ノズル２１の傾斜角度が増大するに従って、ノズル移動速度を低減させる。
【００７０】
ノズル移動速度が低減すると、溶融領域３ａに供給される材料Ｍの量が増加し、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが増大する。これにより、ノズル２１の傾斜角度にかかわらず、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが、所定の厚さＴ１となる。
【００７１】
例えば、ノズル２１の傾斜角度が０°から１５°に変化した場合、ノズル移動速度が０．９倍にされることで、層３ｂは厚さＴ２から厚さＴ１に増大する。ノズル２１の傾斜角度が０°から３０°に変化した場合、ノズル移動速度が０．８５倍にされることで、層３ｂは厚さＴ３から厚さＴ１に増大する。ノズル２１の傾斜角度が０°から４５°に変化した場合、ノズル移動速度が０．７倍にされることで、層３ｂは厚さＴ４から厚さＴ１に増大する。なお、ノズル移動速度の変化率は、説明のための一例である。
【００７２】
上記のように、条件変更部６６は、ノズル２１の傾斜角度が増大する場合、ノズル２１により造形される層３ｂの、支持面１１ａの法線方向における厚さが、造形条件の変更前よりも増大するように、造形条件を変更する。他の造形条件が変更される場合も、条件変更部６６は、同様に造形条件を変更する。
【００７３】
例えば、条件変更部６６は、ノズル２１の傾斜角度が増大するに従って、材料吐出量を増大させても良い。この場合、溶融領域３ａに供給される材料Ｍの量が増大するため、層３ｂの厚さが増大する。
【００７４】
条件変更部６６は、ノズル２１の傾斜角度が増大するに従って、レーザー出力を増大させても良い。また、条件変更部６６は、ノズル２１の傾斜角度が増大するに従って、レーザー径を増大させても良い。これらの場合、吐出される材料Ｍのうち、レーザー光Ｌにより溶融又は焼結される材料Ｍの割合が増加するため、層３ｂの厚さが増大する。
【００７５】
上記のレーザー出力又はレーザー径の変更に伴って、材料吐出量がさらに変更されても良い。すなわち、条件変更部６６は、ノズル２１の向きの変化に応じて、複数の造形条件を変更しても良い。
【００７６】
ノズル２１の傾斜角度と、造形条件の変化量とは、例えば、記憶部６１に格納された関数（数式）６１ｂによって決定される。関数６１ｂは、例えば、傾斜角度が０°（鉛直下方）の場合を基準とし、ノズル２１の傾斜角度の変化に対して所定の比率で造形条件を変化させる。
【００７７】
溶融領域３ａ（層３ｂ）を厚さＴ１にするための関数６１ｂは、例えば、積層造形装置１の仕様と、材料Ｍの種類及び粒度と、他の種々の条件とにより変わることがある。このため、例えば、複数の関数６１ｂが、シミュレーションや実験により得られるデータから、多項式近似で予め定められる。条件変更部６６は、記憶部６１に格納された複数の関数６１ｂから、条件に対応する関数６１ｂを選択する。条件は、ＮＣプログラム６１ａに含まれても良いし、手動で入力されても良い。
【００７８】
ノズル２１の傾斜角度に対し、固有の造形条件が設定されても良い。例えば、記憶部６１に、傾斜角度に対応する造形条件を規定する表が格納される。条件変更部６６は、記憶部６１に格納された複数の表から、条件に対応する表を選択することができる。
【００７９】
例えば、ノズル２１の傾斜角度の変更量が閾値より大きい場合に、一回当たりの造形条件の変更量が制限され、造形条件の変更が複数回に分けて行われても良い。これにより、造形条件の急激な変化により層３ｂの積層平面Ｐの形状が乱れることを抑制することが可能となる。
【００８０】
ノズル２１の向きが変化していない場合（Ｓ４：Ｎｏ）、造形条件は変更されない。なお、ノズル２１の向きが変化していない場合も、変化量をゼロとして、造形条件の変化が行われても良い。
【００８１】
次に、造形制御部６２が、造形物３の造形が完了したか否かを判断する（Ｓ６）。造形物３の造形が完了していない場合（Ｓ６：Ｎｏ）、造形制御部６２は、一層分の造形が完了したか否かを判定する（Ｓ７）。一つの層３ｂの造形が完了していない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、層３ｂの造形が継続され、条件変更部６６が再びノズル２１の向きを取得する（Ｓ３）。
【００８２】
一方、一つの層３ｂの造形が完了した場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、層数比較部６４は、造形済みの層３ｂの数が閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ８）。例えば、閾値として、ＮＣプログラム６１ａに含まれる全ての層３ｂの数の２０％の値と、全ての層３ｂの数の８０％の値とが設定される。なお、当該閾値は一例であり、この例に限定されない。
【００８３】
例えば、造形の進捗状況に応じて、傾斜角度に対する層３ｂの厚さの変化量が変わる場合がある。このため、本実施形態の条件変更部６６は、造形の序盤、中盤、及び終盤において、ノズル２１の傾斜角度に対する造形条件の変更量を変える。
【００８４】
層３ｂの数が、全ての層３ｂの数の２０％の値よりも大きいと判断され（Ｓ８：Ｙｅｓ）、造形が中盤に入った場合、条件変更部６６は、造形条件をさらに変更する（Ｓ９）。例えば、条件変更部６６は、関数６１ｂを変更する。条件変更部６６は、造形条件そのものをさらに変更しても良い。また、層３ｂの数が、全ての層３ｂの数の８０％の値よりも大きいと判断され、造形が終盤に入った場合も、条件変更部６６は、造形条件をさらに変更する。このように、条件変更部６６は、造形された層３ｂの数に応じて、造形条件をさらに変更する。層３ｂの数が閾値以下である場合（Ｓ８：Ｎｏ）、造形条件は変更されない。
【００８５】
次に、計測部１３は、層３ｂの形状を計測する（Ｓ１０）。次に、形状比較部６３は、計測形状とモデル形状とを比較する（Ｓ１１）。次に、形状比較部６３は、計測形状とモデル形状との形状差が閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ１２）。形状差は、例えば、支持面１１ａの法線方向における、計測形状の厚さとモデル形状の厚さとの差である。
【００８６】
形状差が閾値より大きい場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、条件変更部６６は、造形条件をさらに変更する（Ｓ１３）。例えば、条件変更部６６は、関数６１ｂを変更する。条件変更部６６は、造形条件そのものをさらに変更しても良い。このように、条件変更部６６は、計測部１３の計測結果に応じて、造形条件をさらに変更する。造形条件の変更により、実際の造形において生じている層３ｂの形状の誤差が修正され得る。
【００８７】
造形条件が変更され、又は形状差が閾値以下である場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、条件変更部６６は、角度取得部６５から再びノズル２１の向きを取得する（Ｓ３）。以降、以上の手順（Ｓ３〜Ｓ１３）が、造形物３の造形が完了する（Ｓ６：Ｙｅｓ）まで繰り返される。これにより、層３ｂが積層され、造形物３が積層造形される。
【００８８】
以上説明された第１の実施形態に係る積層造形装置１において、造形部１２では、ノズル２１の向きが変化可能である。一般的に、ノズル２１の向きが変化し、支持面１１ａの法線方向に対するノズル２１による材料Ｍの吐出方向の傾斜角度が増大すると、単位時間あたりに造形される層３ｂの、支持面１１ａの法線方向における厚さが減少する。これに対し、本実施形態の制御部１４は、ノズル２１の向きの変化に応じてノズル２１による造形条件を変更可能である。これにより、制御部１４は、例えば、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが略一定になるように、ノズル２１による造形条件を変更することができる。従って、積層造形装置１は、モデル形状のような所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【００８９】
造形条件は、ノズル移動速度、材料吐出量、レーザー出力、及びレーザー径、のうち少なくとも一つを含む。例えば、制御部１４は、ノズル２１の傾斜角度が増大するに従って、ノズル移動速度を遅くし、材料吐出量を増大させ、レーザー出力を増大させ、又はレーザー径を増大させる。これにより、例えば、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが略一定になり、積層造形装置１が所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【００９０】
制御部１４は、ノズル２１の傾斜角度が増大する場合、ノズル２１により造形される層３ｂの、支持面１１ａの法線方向における厚さが、造形条件の変更前よりも増大するように、造形条件を変更する。これにより、制御部１４は、例えば、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが略一定になるように、ノズル２１による造形条件を変更することができる。従って、積層造形装置１は、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【００９１】
ノズル２１により造形される複数の層３ｂが積層されるに従って、層３ｂの形状の誤差が蓄積されることがある。これに対し、本実施形態の制御部１４は、造形された層３ｂの数に応じて、造形条件をさらに変更可能である。例えば、多数の層３ｂが造形された状態では層３ｂの形状の誤差が大きくなりやすいため、制御部１４は、造形条件の変更度合を変更する。これにより、制御部１４は、例えば、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが略一定になるように、ノズル２１による造形条件を変更することができる。従って、積層造形装置１は、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【００９２】
計測部１３は、層３ｂの形状を計測する。制御部１４は、計測部１３の計測結果に応じて、造形条件をさらに変更可能である。制御部１４は、例えば、計測された層３ｂの形状が所望の層３ｂの形状と異なる場合、造形条件の変更度合を変更する。これにより、制御部１４は、例えば、支持面１１ａの法線方向における層３ｂの厚さが略一定になるように、ノズル２１による造形条件を変更することができる。従って、積層造形装置１は、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【００９３】
ノズル２１の向きの変化の検知結果に基づき、造形条件が変更される。これにより、実際のノズル２１の向きに応じて造形条件が変更可能となるため、ノズル２１がより正確に層３ｂを造形することができる。従って、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【００９４】
（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【００９５】
図７は、第２の実施形態に係る積層造形装置１の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。図７に示すように、第２の実施形態において、第１の実施形態の角度取得部６５及び角度検知部６８は省略される。
【００９６】
図８は、第２の実施形態の積層造形装置１による造形物３の積層造形の手順を示す例示的なフローチャートである。図８に示すように、第２の実施形態では、ＮＣプログラム６１ａが記憶部６１から読み出され（Ｓ１）、造形制御部６２が層３ｂの造形を開始すると（Ｓ２）、条件変更部６６は、ＮＣプログラム６１ａから、ノズル２１の向きの情報を抽出する（Ｓ２１）。ノズル２１の向きの情報は、造形部１２に入力されるＮＣプログラム６１ａの指令値であり、ノズル２１の移動経路の各位置におけるノズル２１の傾斜角度である。
【００９７】
次に、条件変更部６６は、ノズル２１の向きの情報が変化するか否かを判断する（Ｓ２２）。条件変更部６６は、例えば、ノズル２１の移動経路の次の位置においてノズル２１の向きが変化するか否かを判断する。なお、判断のタイミングはこの例に限られない。例えば、条件変更部６６は、現在位置におけるノズル２１の向きの変化を判断しても良いし、ｎ秒後に配置される位置におけるノズル２１の向きの変化を判断しても良い。
【００９８】
ノズル２１の向きの情報が変化する場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、条件変更部６６は、第１の実施形態の場合（Ｓ５）と同じく、ノズル２１の向きの変化に応じて造形条件を変更する（Ｓ２３）。このように、条件変更部６６は、ノズル２１の向きの情報に基づき、造形条件を変更する。ノズル２１の向きの情報が変化しない場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、造形条件は変更されない。
【００９９】
造形条件の変更（Ｓ２３）において、材料吐出量が変更される場合、供給管２１ａが長いため、材料吐出量の変更が指示されてから実際に材料吐出量が変更されるまでに時間がかかることがある。本実施形態では、時間遅れを考慮し、ノズル２１の向きが変更される前から材料吐出量の変更が指示されることで、ノズル２１の向きの変更と同時に材料吐出量が変更されることが可能となる。
【０１００】
上述の材料吐出量の変更に限らず、ノズル移動速度が変更される場合でも、ノズル移動速度の変更が指示されてから実際にノズル移動速度が変更されるまでに時間がかかることがある。本実施形態では、時間遅れを考慮し、事前にノズル移動速度の変更の判断が行われても良い。ノズル２１の向きの判断（Ｓ２２）及び造形条件の変更（Ｓ２３）のタイミングは、例えば、実験やシミュレーションなどにより求めることが可能である。
【０１０１】
以降、第１の実施形態と同様の手順（Ｓ６〜Ｓ１３）を経て、ノズル２１の向きの情報の抽出に戻る（Ｓ２１）。以上の手順（Ｓ２１〜Ｓ１３）が、造形物３の造形が完了する（Ｓ６：Ｙｅｓ）まで繰り返される。これにより、層３ｂが積層され、造形物３が積層造形される。
【０１０２】
以上説明された第２の実施形態の積層造形装置１において、層３ｂの造形のためのＮＣプログラム６１ａから、ノズル２１の向きの情報が抽出される。当該ノズル２１の向きの情報に基づき、造形条件が変更される。これにより、ノズル２１の向きが実際に変化する前に、造形条件の変更を決定することができ、変更された造形条件に基づき、ノズル２１がより正確に層３ｂを造形することができる。従って、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【０１０３】
（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態について、図９及び図１０を参照して説明する。図９は、第３の実施形態に係る積層造形装置１及び外部コンピュータ２の構成を機能的に示す例示的なブロック図である。図９に示すように、第３の実施形態の制御部１４は、記憶部６１及び造形制御部６２に加え、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）８１をさらに備える。
【０１０４】
外部コンピュータ２は、例えば、ＣＰＵ２ａがＲＯＭ２ｂ又はストレージ２ｄに格納されたプログラムを読み出し実行することで、図９に示す各部を実現する。図９に示すように、外部コンピュータ２は、記憶部９１と、条件変更部９２と、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）９３とを備える。
【０１０５】
記憶部９１は、例えば、ＲＡＭ２ｃやストレージ２ｄに設けられる。記憶部９１は、ＮＣプログラム９１ａ及び複数の関数９１ｂ含む、種々の情報を格納する。ＮＣプログラム９１ａは、数値制御情報の一例である。ＮＣプログラム９１ａは、記憶部６１のＮＣプログラム６１ａと同じく、複数の層３ｂと、当該層３ｂを含む造形物３と、の造形のための情報である。
【０１０６】
条件変更部９２は、ＮＣプログラム９１ａに含まれる造形条件を変更することができる。入出力インターフェース８１，９３は、積層造形装置１と外部コンピュータ２との通信に用いられる。
【０１０７】
図１０は、第３の実施形態の外部コンピュータ２によるＮＣプログラム９１ａの造形条件の変更の手順を示す例示的なフローチャートである。図９に示すように、まず、ＮＣプログラム９１ａが、記憶部９１から読み出される（Ｓ３１）。ＮＣプログラム９１ａは、例えば記憶部９１に予め格納されている。なお、外部コンピュータ２は、ＮＣプログラム９１ａをＣＡＤのデータから生成しても良い。
【０１０８】
次に、条件変更部９２は、ＮＣプログラム９１ａから、ノズル２１の向きの情報を抽出する（Ｓ３２）。次に、条件変更部９２は、ＮＣプログラム９１ａにおける造形物３の積層造形において、ノズル２１の向きが変化することがあるか否かを判断する（Ｓ３３）。
【０１０９】
ノズル２１の向きが変化する場合（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、条件変更部９２は、ノズル２１の向きの変化に応じて、ＮＣプログラム９１ａにおける造形条件を変更する（Ｓ３４）。条件変更部９２は、例えば、記憶部９１に格納された関数９１ｂを用いて、造形条件を変更する。このように、条件変更部９２は、ノズル２１の向きの情報に基づき、ＮＣプログラム９１ａにおける造形条件を変更する。条件変更部９２は、造形条件が変更されたＮＣプログラム９１ａを、更新されたＮＣプログラム９１ａとして出力する（Ｓ３５）。
【０１１０】
外部コンピュータ２は、入出力インターフェース８１，９３を介して、更新されたＮＣプログラム９１ａを積層造形装置１に入力する。ＮＣプログラム９１ａは、ＮＣプログラム６１ａとして記憶部６１に格納される。造形制御部６２は、当該ＮＣプログラム６１ａに基づき、積層造形を行う。
【０１１１】
一方、ノズル２１の向きが変化しない場合（Ｓ３３：Ｎｏ）、造形条件は変更されない。外部コンピュータ２は、ＮＣプログラム９１ａ（ＮＣプログラム６１ａ）を積層造形装置１に入力する。造形制御部６２は、当該ＮＣプログラム６１ａに基づき、積層造形を行う。
【０１１２】
条件変更部９２によるＮＣプログラム９１ａの造形条件の変更は、例えば、ＮＣプログラム９１ａを生成及び編集可能なＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって行われる。なお、造形条件の変更はこの例に限らず、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアとは異なるソフトウェアによって行われても良い。この場合、ＮＣプログラム９１ａが、造形条件の変更に対応していない汎用のＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって生成されても、造形条件を変更可能となる。
【０１１３】
以上説明された第３の実施形態の積層造形装置１及び外部コンピュータ２において、層３ｂの造形のためのＮＣプログラム９１ａから、ノズル２１の向きの情報が抽出される。当該ノズル２１の向きの情報に基づき、ＮＣプログラム９１ａにおける造形条件が変更される。これにより、ノズル２１の向きが実際に変化する前に、造形条件の変更を決定することができ、変更された造形条件に基づき、ノズル２１がより正確に層３ｂを造形することができる。従って、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。また、ノズル２１を含む積層造形装置１が造形条件の変更やＮＣプログラム９１ａの変更に対応していない場合がある。この場合も、積層造形装置１は、外部コンピュータ２により造形条件が変更されたＮＣプログラム９１ａに基づいて、所望の形状により近い造形物３を積層造形することができる。
【０１１４】
上記第３の実施形態では、外部コンピュータ２がＮＣプログラム９１ａの造形条件を一括で変更した。しかし、変形例として、第１の実施形態又は第２の実施形態の積層造形装置１が、ＮＣプログラム６１ａの造形条件を一括で変更し、更新されたＮＣプログラム６１ａに基づき積層造形を行っても良い。この場合、図１０に示される、条件変更部９２によるＮＣプログラム９１ａの造形条件の変更は、条件変更部６６によるＮＣプログラム６１ａの造形条件の変更として読み替えられる。
【０１１５】
以上説明された本実施形態の積層造形装置１及び外部コンピュータ２で実行されるプログラムは、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されて提供される。
【０１１６】
また、本実施形態の積層造形装置１及び外部コンピュータ２で実行されるプログラムを、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良い。また、本実施形態の積層造形装置１及び外部コンピュータ２で実行されるプログラムをインターネット等の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良い。
【０１１７】
また、本実施形態のプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成しても良い。
【０１１８】
本実施形態の積層造形装置１及び外部コンピュータ２で実行されるプログラムは、上述した各部（記憶部６１、造形制御部６２、形状比較部６３、層数比較部６４、角度取得部６５、条件変更部６６、入出力インターフェース８１、記憶部９１、条件変更部９２、及び入出力インターフェース９３）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、上述した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【０１１９】
以上説明された各実施形態では、造形条件の変更を詳細に行うことが可能である。例えば、シミュレーションによって造形条件の変更による効果を確かめることで、効率的に造形条件の変更を行うことが可能である。
【０１２０】
以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、造形部は、ノズルの向きが変化可能である。一般的に、ノズルの向きが変化し、支持面の法線方向に対するノズルによる粉体の吐出方向の傾斜角度が増大すると、単位時間あたりに造形される層の、支持面の法線方向における厚さが減少する。これに対し、本実施形態の制御部は、ノズルの向きの変化に応じてノズルによる層の造形の条件を変更可能である。これにより、制御部は、例えば、支持面の法線方向における層の厚さが略一定になるように、ノズルによる層の造形の条件を変更することができる。従って、積層造形装置は、所望の形状により近い物体を積層造形することができる。
【０１２１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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は意図していない。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や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】
【０１２２】
１…積層造形装置、２…外部コンピュータ、３…造形物、３ａ…溶融領域、３ｂ…層、１１…テーブル、１１ａ…支持面、１２…造形部、１３…計測部、１４…制御部、２１…ノズル、６１…記憶部、６１ａ…ＮＣプログラム、９１…記憶部、９１ａ…ＮＣプログラム、Ｍ…材料、Ｌ…レーザー光。
【図１】
2020069662.tif 000003
【図２】
2020069662.tif 000004
【図３】
2020069662.tif 000005
【図４】
2020069662.tif 000006
【図５】
2020069662.tif 000007
【図６】
2020069662.tif 000008
【図７】
2020069662.tif 000009
【図８】
2020069662.tif 000010
【図９】
2020069662.tif 000011
【図１０】
2020069662.tif 000012