(57)【要約】【課題】造形材料が硬化する際の収縮に伴う反りを抑制した、三次元造形物の製造方法を提供する。【解決手段】三次元造形物の製造方法は、ノズルから造形台の造形面に造形材料を吐出させ、第１部分および第２部分を造形面に平行な第１方向に互いに離間して造形する第１造形工程と、第１部分および第２部分を硬化させる硬化工程と、硬化工程の後、第１部分と第２部分との間にノズルから造形材料を吐出させ、第１部分の第１方向における端面と第２部分の第１方向における端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む第３部分を造形する第２造形工程とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物の製造方法であって、
ノズルから造形台の造形面に造形材料を吐出させ、第１部分および第２部分を前記造形面に平行な第１方向に互いに離間して造形する第１造形工程と、
前記第１部分および前記第２部分を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後、前記第１部分と前記第２部分との間に前記ノズルから造形材料を吐出させ、前記第１部分の前記第１方向における端面と前記第２部分の前記第１方向における端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む第３部分を造形する第２造形工程と、
を備え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３部分に接する前記第１部分の端面および前記第２部分の端面は、前記造形面に垂直な第２方向に沿って前記造形面から離れるにつれて、互いに離間するように傾斜する、三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
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方向に平行で、かつ、前記第２方向に平行な面で切断した前記第１部分および前記第２部分の切断面は、それぞれ、上辺よりも底辺の方が長い台形である、三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１方向に平行で、かつ、前記第２方向に平行な面で切断した前記第３部分の切断面は、前記第１部分の端面に接する第１辺と、前記第２部分の端面に接する第２辺とを含む４以上の辺を有する多角形であり、
前記多角形の少なくとも１つの頂点が、前記第１部分および前記第２部分における前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面よりも前記造形面から離れて位置する、三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記多角形は六角形である、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、
前記硬化工程と前記第２造形工程との間に、前記第３部分に接する前記第１部分の端面と前記第２部分の端面とのうちの少なくともいずれか一方を加熱する第１再加熱工程を備える、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３部分を硬化させた後、前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とのうちの少なくともいずれかの、前記造形面側の面から前記造形面に垂直な第２方向に離れた側の面を加熱する第２再加熱工程を備え、
前記第２再加熱工程の後、前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分との前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面上にて、さらに、前記三次元造形物の前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とを除いた残りの部分の造形を行う、三次元造形物の製造方法。
【請求項８】
請求項４または請求項５に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第３部分を硬化させた後、前記第１部分における前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面上、および、前記第２部分における前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面上にて、前記第３部分に接する部分を互いに離間して造形する第３造形工程を備える、三次元造形物の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８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３部分を硬化させた後、硬化した前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とのうちの少なくとも一部を切削する工程を備える、三次元造形物の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９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、
回転しているフラットスクリューによって材料を溶融させて前記造形材料とする材料溶融工程を備える、三次元造形物の製造方法。
【請求項１１】
三次元造形装置であって、
造形材料を吐出するノズルを有する造形ユニットと、
前記造形ユニットによって造形される三次元造形物を支持する造形面を有する造形台と、
前記造形ユニットを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ノズルから前記造形面に造形材料を吐出させ、第１部分および第２部分を前記造形面に平行な第１方向に互いに離間して造形する第１造形制御と、
前記第１部分および前記第２部分を硬化させる硬化制御と、
前記硬化制御の後、前記第１部分と前記第２部分との間に前記ノズルから造形材料を吐出させ、前記第１部分の前記第１方向における端面と前記第２部分の前記第１方向における端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む第３部分を造形する第２造形制御と、
を実行する三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、溶融した熱可塑性の材料を、予め設定された形状データにしたがって走査する押出ノズルから基台上に押し出し、その基台上で硬化した材料の上に更に溶融した材料を積層する三次元造形物の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９２７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の三次元造形物の製造方法では、溶融材料が硬化する際の収縮によって反りが生じ、所望の形状の三次元造形物を作成できない可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態によれば、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、ノズルから造形台の造形面に造形材料を吐出させ、第１部分および第２部分を前記造形面に平行な第１方向に互いに離間して造形する第１造形工程と；前記第１部分および前記第２部分を硬化させる硬化工程と；前記硬化工程の後、前記第１部分と前記第２部分との間に前記ノズルから造形材料を吐出させ、前記第１部分の前記第１方向における端面と前記第２部分の前記第１方向における端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む第３部分を造形する第２造形工程と；を備える。
【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】三次元造形ユニットの構成を示す概略構成を示す説明図。
【図３】フラットスクリューの下面側の構成を示す概略斜視図。
【図４】スクリュー対面部の上面側を示す概略平面図。
【図５】第１実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態における第１造形工程を示す工程図。
【図７】第１実施形態における第１硬化工程を示す工程図。
【図８】第１実施形態における第２造形工程を示す工程図。
【図９】第１実施形態における第２硬化工程を示す工程図。
【図１０】比較例における三次元造形物の反りの様子を示す説明図。
【図１１】第２実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャート。
【図１２】第２実施形態における第１再加熱工程を示す工程図。
【図１３】第３実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャート。
【図１４】第３実施形態における第２造形工程を示す工程図。
【図１５】第３実施形態における第３造形工程を示す工程図。
【図１６】第４実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャート。
【図１７】第４実施形態における第２再加熱工程を示す工程図。
【図１８】第４実施形態における上層の第１造形工程を示す工程図。
【図１９】他の実施形態における第２造形工程を示す工程図。
【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実施形態の三次元造形装置１０の概略構成を示す説明図である。本実施形態での三次元造形装置１０は、制御部９０と、造形台８１と、移動機構８０と、造形ユニット１００と、切削ユニット９９と、を備える。以下では、三次元造形物を単に「造形物」とも呼ぶこともある。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の図においても、図示の方向が図１と対応するように適宜、図示してある。
【０００８】
三次元造形装置１０は、移動機構８０によって移動される造形台８１の上に、造形ユニット１００によって造形材料を積層させて造形物を造形する。図１には、造形台８１上に造形物ＯＢが形成された状態が模式的に示されている。
【０００９】
制御部９０は、造形ユニット１００と、切削ユニット９９と、移動機構８０との動作を制御して、造形物を造形する造形処理を実行する制御装置である。動作には、造形台８１に対する造形ユニット１００および切削ユニット９９の三次元の相対的な位置の移動が含まれる。
【００１０】
本実施形態では、制御部９０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る。制御部９０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、種々の機能を発揮する。尚、制御部９０は、そうしたコンピューターによって構成される代わりに、各機能の少なくとも一部を実現するための複数の回路を組み合わせた構成により実現されてもよい。
【００１１】
造形台８１は、造形材料を堆積させるための平板状の部材である。造形台８１は、造形ユニット１００の吐出部６０に対向する位置に配置される。移動機構８０は、制御部９０の制御下において、吐出部６０と造形台８１との相対的な位置関係を変更する移動部である。移動機構８０は、３つのモーターの駆動力によって、造形台８１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。
【００１２】
切削ユニット９９は、ヘッド先端の軸に取り付けられた切削工具９６を回転させて造形物ＯＢの切削を行う切削装置である。切削工具９６には、例えば、フラットエンドミル、ボールエンドミル等が採用できる。切削ユニット９９は、一般的な位置検出センサーによって切削工具９６の先端の位置を検出し、検出結果を制御部９０に送信する。制御部９０は、この検出結果を利用し、後述する移動機構８０によって、切削工具９６と造形物ＯＢとの相対的な位置関係を制御して切削を行う。切削ユニット９９は、イオナイザー等の除電器を備えてもよい。
【００１３】
図２は、第１実施形態における三次元造形物の造形を行う造形ユニット１００の構成を一部の部材を断面視して示す概略図である。造形ユニット１００は、固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させてペースト状にした造形材料を造形台８１上に配置する。造形ユニット１００は、吐出部６０と、材料供給部２０と、造形材料生成部３０と、を備える。
【００１４】
材料供給部２０は、造形材料生成部３０に材料を供給する。材料供給部２０は、例えば、材料を収容するホッパーによって構成される。材料供給部２０は、下方に排出口を有している。この排出口は、連通路２２を介して、造形材料生成部３０に接続されている。材料は、ペレットや粉末等の形態で材料供給部２０に投入される。本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられる。
【００１５】
造形材料生成部３０は、材料供給部２０から供給された材料の少なくとも一部を溶融させた流動性を有するペースト状の造形材料を生成し、吐出部６０へと導く。造形材料生成部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、スクリュー対面部５０と、を有する。フラットスクリュー４０およびスクリュー対面部５０の具体的な構成は、後述する図３および図４の各々に示す。
【００１６】
フラットスクリュー４０は、その中心軸に沿った高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。フラットスクリュー４０は、その中心軸がＺ方向に平行になるように配置され、中心軸を中心に回転する。フラットスクリュー４０の中心軸は、その回転軸ＲＸと一致する。図２には、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸを一点鎖線で図示してある。
【００１７】
フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０の上面Ｆａ側は駆動モーター３２に連結されており、フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内において回転する。駆動モーター３２は、制御部９０の制御下において駆動する。
【００１８】
フラットスクリュー４０は、回転軸ＲＸと交差する面である下面Ｆｂに、溝部４２が形成されている。フラットスクリュー４０の下面Ｆｂは、スクリュー対面部５０の上面Ｇａに面しており、フラットスクリュー４０の下面Ｆｂに設けられた溝部４２内に、材料供給部２０から材料が供給される。フラットスクリュー４０およびその溝部４２の具体的な構成については図３を用いて後述する。
【００１９】
スクリュー対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。回転しているフラットスクリュー４０の溝部４２内に供給された材料は、フラットスクリュー４０の回転によって、少なくとも一部が溶融されつつ、溝部４２に沿って流動し、フラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入したペースト状の材料は、スクリュー対面部５０の中心に設けられた連通孔５６を介して、造形材料として吐出部６０に供給される。
【００２０】
吐出部６０は、ノズル６１と、流路６５と、を有する。ノズル６１は、流路６５を通じて、スクリュー対面部５０の連通孔５６に接続されている。流路６５は、フラットスクリュー４０とノズル６１との間の造形材料の流路である。ノズル６１は、造形材料生成部３０において生成された造形材料を、先端の開口部６２から造形台８１に向かって吐出する。本実施形態のノズル６１の詳細については後述する。
【００２１】
移動機構８０は、上述したように、造形台８１とノズル６１との相対位置を変化させる。造形台８１は、ノズル６１の開口部６２に対向する位置に配置されている。造形台８１は、水平方向に沿って造形台８１を配置した場合に、鉛直方向上側の面となる造形面Ｔｓを有している。本実施形態では、移動機構８０は、３つのモーターＭの駆動力によって、造形台８１をノズル６１に対して移動させる。本実施形態の造形台８１には、制御部９０による制御下で造形面Ｔｓを調温する調温ヒーター８２を内蔵している。
【００２２】
造形ユニット１００では、移動機構８０によって造形台８１を移動させる構成の代わりに、造形台８１の位置が固定された状態で、移動機構８０が造形台８１に対してノズル６１を移動させる構成が採用されてもよい。こうした構成であっても、ノズル６１と造形台８１との相対的な位置関係が変更可能である。以下の説明において、「ノズル６１の移動距離」というときは、造形台８１に対してノズル６１が相対的に移動する距離を意味する。
【００２３】
図３は、フラットスクリュー４０の下面Ｆｂ側の構成を示す概略斜視図である。図３に示したフラットスクリュー４０は、技術の理解を容易にするため、図２に示した上面Ｆａと下面Ｆｂとの位置関係を、鉛直方向において逆向きとした状態で示されている。図３には、造形材料生成部３０において回転するときのフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸの位置が一点鎖線で図示されている。図２を参照して説明したように、スクリュー対面部５０に対向するフラットスクリュー４０の下面Ｆｂには、溝部４２が設けられている。以下、下面Ｆｂを、「溝形成面Ｆｂ」とも呼ぶ。
【００２４】
フラットスクリュー４０の溝形成面Ｆｂの中央部４６は、溝部４２の一端が接続された窪みとして構成されている。中央部４６は、図２に図示されているスクリュー対面部５０の連通孔５６に対向する。本実施形態において、中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。
【００２５】
フラットスクリュー４０の溝部４２は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４２は、中央部４６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４２は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面Ｆｂには、溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている山部４３が設けられている。
【００２６】
溝部４２は、フラットスクリュー４０の側面に形成された材料流入口４４まで連続している。材料流入口４４は、材料供給部２０の連通路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。
【００２７】
フラットスクリュー４０が回転すると、材料流入口４４から供給された材料の少なくとも一部が、溝部４２内において後述するヒーター５８によって加熱されながら溶融し、流動性が高まっていく。そして、その材料は、溝部４２を通じて中央部４６へと流動し、中央部４６に集まり、そこで生じる内圧により、スクリュー対面部５０の連通孔５６へと押し出される。
【００２８】
図３に示したように、フラットスクリュー４０は、３つの溝部４２と、３つの山部４３と、３つの材料流入口４４とを有する。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４２、山部４３および材料流入口４４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４２のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４２が設けられていてもよい。また、溝部４２の数に合わせた数の山部４３および材料流入口４４が設けられてもよい。
【００２９】
図４は、スクリュー対面部５０の上面Ｇａ側を示す概略平面図である。スクリュー対面部５０の上面Ｇａは、上述したように、フラットスクリュー４０の溝形成面Ｆｂに対向する。以下、この上面Ｇａを、「スクリュー対向面Ｇａ」とも呼ぶ。
【００３０】
スクリュー対向面Ｇａには、複数の案内溝５４が形成されている。この案内溝５４は、スクリュー対向面Ｇａの中心に形成された連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている。複数の案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有する。図２を参照して説明したように、スクリュー対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。造形材料生成部３０における材料の溶融は、ヒーター５８による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。溶融された材料は、スクリュー対面部５０の連通孔５６を介して、吐出部６０の流路６５へと押し出されてノズル６１へと導かれる。ノズル６１に導かれた材料は、最終的に開口部６２から吐出される。
【００３１】
造形ユニット１００では、図２に示したように、Ｚ方向に小型なサイズを有するフラットスクリュー４０を利用していることによって、材料の少なくとも一部を溶融してノズル６１まで導くための経路がＺ方向において占める範囲が小さくなっている。このように、造形ユニット１００では、フラットスクリュー４０を利用していることによって、造形材料の生成機構が小型化されている。また、フラットスクリュー４０の利用によって、ノズル６１からの造形材料の吐出制御の精度が高められ、後述する第１造形工程や第２造形工程による造形物の造形を、容易かつ効率的に行える。
【００３２】
造形ユニット１００では、フラットスクリュー４０を利用していることによって、流動性を有する状態にされた造形材料をノズル６１へと圧送する構成が簡易に実現されている。この構成により、ノズル６１の開口部６２からの造形材料の吐出量の制御がフラットスクリュー４０の回転数の制御によって可能であり、開口部６２からの造形材料の吐出制御が容易化されている。「開口部６２からの造形材料の吐出量」とは、ノズル６１の開口部６２から流出する造形材料の流量を意味する。
【００３３】
図５は、本実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。まず、ステップ１１０にて、制御部９０は、三次元造形装置１０に接続されるコンピューターや記録媒体から、第１造形工程から切削工程までを実現するためのツールパスデータを取得する。ツールパスデータとは、三次元造形物ＯＢの造形を行う際の造形ユニット１００や、切削ユニット９９や、造形台８１を移動させる移動機構８０の走査軌跡が表されたデータである。ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式によって表された三次元造形物ＯＢの形状データが、スライサーを介してツールパスデータに変換される。次に、ステップＳ１２０にて、制御部９０は、材料生成制御を実行することによって、フラットスクリュー４０の回転を制御し、材料の少なくとも一部を溶融させて造形材料の生成を開始する材料生成工程を行う。尚、造形材料は、後述する第１造形工程や第２造形工程が行われる間、生成され続ける。その後、ステップＳ１３０からステップＳ１６０にて、第１造形工程と、第１硬化工程と、第２造形工程と、第２硬化工程とがこの順で行われる。第１造形工程と、第１硬化工程と、第２造形工程と、第２硬化工程との詳細は、図６から図９を用いて後述する。本実施形態では、第１造形工程が行われるのに先立って、造形台８１が内蔵する調温ヒーター８２によって、造形材料のガラス転移点を超えない温度となるように造形面Ｔｓが調温される。造形面Ｔｓが調温されることによって、三次元造形処理によって造形される三次元造形物ＯＢと造形面Ｔｓとの密着性が向上する。造形面Ｔｓの調温は必須ではない。ステップＳ１７０にて、制御部９０は、切削制御を実行することによって、切削ユニット９９を制御し、三次元造形物ＯＢの少なくとも一部を切削する切削工程を行う。この切削工程によって、三次元造形物ＯＢの表面仕上げ等を行うことができる。
【００３４】
図６は、本実施形態における第１造形工程を示す工程図である。第１造形工程にて、制御部９０は、第１造形制御を実行することによって、ノズル６１と造形面Ｔｓとの相対的な位置を変化させながら、ノズル６１から造形面Ｔｓに向かって溶融した造形材料を吐出させることによって、造形面Ｔｓ上に造形材料が積層された第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とを造形する。第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とは、それぞれ、造形面Ｔｓに平行な第１方向に離間して造形される。造形面Ｔｓに垂直な第２方向の上方に向かって複数層の造形材料が積層されることによって、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とが造形される。本実施形態の第１方向はＸ方向であり、第２方向はＺ方向である。第２方向の上方とは、造形面Ｔｓから遠ざかる方向を意味する。本実施形態の第２方向の上方は、＋Ｚ方向である。本実施形態では、まず、造形材料が１０層積層されることによって第１セグメント１１０が造形される。次に、第１セグメント１１０から＋Ｘ方向に離間した位置に、造形材料が１０層積層されることによって第２セグメント１２０が造形される。その後、第２セグメント１２０から＋Ｘ方向に離間した位置に、造形材料が１０層積層されることによって第３セグメント１３０が造形される。本実施形態では、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との切断面が、それぞれ、上面側の上辺よりも底面側の底辺の方が長い台形状となるように、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とが造形される。各セグメント１１０，１２０，１３０において、「底面」とは、造形面Ｔｓ側の面を意味する。各セグメント１１０，１２０，１３０において、「上面」とは、底面から第２方向に離れた面であり、底面とは反対側の面を意味する。「台形」とは、完全な台形の他に、略台形をも含む意味である。「略台形」には、例えば、台形の一部が湾曲した形状や、台形の一部が凹凸や段差を有する形状が含まれる。本実施形態では、Ｙ方向の幅がそれぞれ同じになるように、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とが造形される。
【００３５】
本実施形態では、第１セグメント１１０は、−Ｘ方向側の端面である第１左側面１１１と、＋Ｘ方向側の端面である第１右側面１１２とを有する。第２セグメント１２０は、−Ｘ方向側の端面である第２左側面１２１と、＋Ｘ方向側の端面である第２右側面１２２とを有する。第３セグメント１３０は、−Ｘ方向側の端面である第３左側面１３１と、＋Ｘ方向側の端面である第３右側面１３２とを有する。第１左側面１１１と第３右側面１３２とは、造形面Ｔｓに対して垂直となるように造形される。第１右側面１１２は、Ｚ方向に沿って造形面Ｔｓから離れるにつれて、第２セグメント１２０から離間し、造形面Ｔｓに対して傾斜角θ１２となるように傾斜する。第２左側面１２１は、Ｚ方向に沿って造形面Ｔｓから離れるにつれて、第１セグメント１１０から離間し、造形面Ｔｓに対して傾斜角θ２１となるように傾斜する。第２右側面１２２は、Ｚ方向に沿って造形面Ｔｓから離れるにつれて、第３セグメント１３０から離間し、造形面Ｔｓに対して傾斜角θ２２となるように傾斜する。第３左側面１３１は、Ｚ方向に沿って造形面Ｔｓから離れるにつれて、第２セグメント１２０から離間し、造形面Ｔｓに対して傾斜角θ３１となるように傾斜する。各傾斜角θ１２，θ２１，θ２２，θ３１は、後の工程において、傾斜した各側面１１２，１２１，１２２，１３１とノズル６１とが干渉しないように設定されることが好ましい。各傾斜角θ１２，θ２１，θ２２，θ３１は、例えば、６０°以下に設定される。
【００３６】
図７は、本実施形態における第１硬化工程を示す工程図である。第１硬化工程にて、制御部９０は、第１硬化制御を実行することによって、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とを硬化させる。本実施形態では、造形材料として熱可塑性を有するＡＢＳ樹脂を用いているため、積層した造形材料を冷却することによって、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とを硬化させる。本実施形態では、制御部９０は、積層した造形材料を所定期間に亘って放置することによって冷却して硬化させる。尚、三次元造形装置１０が送風機を備え、送風機の送風によって、積層した造形材料を冷却してもよい。
【００３７】
図８は、本実施形態における第２造形工程を示す工程図である。第２造形工程にて、制御部９０は、第２造形制御を実行することによって、ノズル６１と造形面Ｔｓとの相対的な位置を変化させながら、ノズル６１から造形面Ｔｓに向かって溶融した造形材料を吐出させることによって、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０との間に、造形材料が積層された第４セグメント１４０を造形する。制御部９０は、第４セグメント１４０と同様にして、第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との間に、造形材料が積層された第５セグメント１５０を造形する。第４セグメント１４０は、第１セグメント１１０の第２セグメント１２０側の端面である第１右側面１１２と、第２セグメント１２０の第１セグメント１１０側の端面である第２左側面１２１とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む。第５セグメント１５０は、第２セグメント１２０の第３セグメント１３０側の端面である第２右側面１２２と、第３セグメント１３０の第２セグメント１２０側の端面である第３左側面１３１とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む。「連続的に繋ぎ合わせる」とは、離間した三次元造形物の２つの部分が、同一の幅および高さである場合には、それぞれの部分を同一の幅および高さで繋ぎ合わせることを意味する。また、離間した三次元造形物の２つの部分の幅や高さが異なる場合には、高さや幅が漸増または漸減するようにそれぞれの部分を繋ぎ合わせることを意味する。本実施形態では、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０との間に、造形材料が１０層積層されて第４セグメント１４０が造形されて、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０とが第４セグメント１４０によって繋ぎ合わされる。その後、第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との間に、造形材料が１０層積層されて第５セグメント１５０が造形されて、第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とが第５セグメント１５０によって繋ぎ合わされる。本実施形態では、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第４セグメント１４０と第５セグメント１５０との切断面が、それぞれ、上面側の上辺よりも底面側の底辺の方が短い台形状となるように、第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とが造形される。各セグメント１４０，１５０において、「底面」とは、造形面Ｔｓ側の面を意味する。各セグメント１４０，１５０において、「上面」とは、底面とは反対側の面を意味する。本実施形態では、Ｙ方向の幅が、それぞれ、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０と同じになるように、第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とが造形される。
【００３８】
本実施形態では、第４セグメント１４０は、−Ｘ方向側の端面である第４左側面１４１と、＋Ｘ方向側の端面である第４右側面１４２とを有する。第５セグメント１５０は、−Ｘ方向側の端面である第５左側面１５１と、＋Ｘ方向側の端面である第５右側面１５２とを有する。第４左側面１４１が第１右側面１１２と接し、第４右側面１４２が第２左側面１２１と接するように第４セグメント１４０は造形される。第５左側面１５１が第２右側面１２２と接し、第５右側面１５２が第３左側面１３１と接するように第５セグメント１５０は造形される。
【００３９】
図９は、本実施形態における第２硬化工程を示す工程図である。第２硬化工程にて、制御部９０は、第２硬化制御を実行することによって、第１硬化工程と同様にして、第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とを硬化させる。第１造形工程から第２硬化工程までを経て、三次元造形物ＯＢが造形される。尚、本明細書では、第１セグメント１１０のことを第１部分と呼び、第１セグメント１１０に対して第１方向に離間して造形される第２セグメント１２０のことを第２部分と呼び、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０との間に造形される第４セグメント１４０のことを第３部分と呼ぶこともある。また、第２セグメント１２０のことを第１部分と呼び、第２セグメント１２０に対して第１方向に離間して造形される第３セグメント１３０のことを第２部分と呼び、第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との間に造形される第５セグメント１５０のことを第３部分と呼ぶこともある。
【００４０】
ノズル６１から吐出された造形材料が底面側から上面側に向かって積層されることによって、三次元造形物ＯＢが造形されるため、先にノズル６１から吐出された底面側の造形材料の方が、後にノズル６１から吐出された上面側の造形材料よりも先に冷えて硬化する。造形材料は、硬化する際に収縮する。後に硬化する上面側の造形材料が収縮する際に、先に硬化した底面側の造形材料が引張られるため、三次元造形物ＯＢに反りが生じる。一度に硬化する造形材料の長さが長いほど収縮量が大きくなり、上面側の造形材料によって底面側の造形材料が引張られる力が大きくなる。そのため、一度に硬化する造形材料の長さが長いほど三次元造形物ＯＢに生じる反りは大きくなる。本実施形態では、三次元造形物ＯＢを構成する第１セグメント１１０から第５セグメント１５０までのうち、まず、図６に示した第１造形工程にて、第１セグメント１１０から第３セグメント１３０までを離間して造形し、図７に示した第１硬化工程にて、第１セグメント１１０から第３セグメント１３０までを硬化させる。この際に、図７に矢印によって表すように、第１セグメント１１０から第３セグメント１３０までのそれぞれに、反りの原因となる小さな力が働く。この小さな力によって、第１セグメント１１０から第３セグメント１３０までのそれぞれには、小さな反りが生じる。その後、図８に示した第２造形工程にて、三次元造形物ＯＢの残りの部分を埋めるように、第４セグメント１４０から第５セグメント１５０までを造形し、図９に示した第２硬化工程にて、第４セグメント１４０から第５セグメント１５０までを硬化させる。この際に、図９に矢印によって表すように、第４セグメント１４０から第５セグメント１５０までのそれぞれに、反りの原因となる小さな力が働く。この小さな力によって、第４セグメント１４０から第５セグメント１５０までのそれぞれには、小さな反りが生じる。つまり、本実施形態では、三次元造形物ＯＢを一度に造形して硬化させた場合に三次元造形物ＯＢ全体に働く反りの原因となる力が、第１セグメント１１０から第５セグメント１５０までのそれぞれに分散されるため、三次元造形物ＯＢ全体の反りは小さい。
【００４１】
図１０は、比較例における三次元造形物ＯＢ２の反りの様子を示す説明図である。比較例の三次元造形物ＯＢ２は、第１実施形態の三次元造形物ＯＢと同じ寸法である。比較例の三次元造形物ＯＢ２は、第１実施形態の三次元造形物ＯＢとは異なり、第１セグメント１１０から第５セグメント１５０までに分割されずに、一度に全体が造形されて、硬化される。三次元造形物ＯＢ２が硬化する際に、図１０に矢印によって表すように、後に硬化する上面側の造形材料の収縮によって、先に硬化した底面側の造形材料が大きく引張られて、反りの原因となる大きな力が働くため、三次元造形物ＯＢ２は大きく反りかえる。したがって、比較例では、第１実施形態に比べて三次元造形物ＯＢ２全体の反り量Ｄが大きい。
【００４２】
以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によれば、第１造形工程にて、制御部９０は、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とを、それぞれＸ方向に離間して造形し、第１硬化工程にて、離間して造形された各セグメント１１０，１２０，１３０を硬化させる。その後、第２造形工程にて、制御部９０は、離間して造形された各セグメント１１０，１２０，１３０間を繋ぎ合わせるように第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とを造形し、第２硬化工程にて、第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とを硬化させることによって、三次元造形物ＯＢを作成する。そのため、各セグメント１１０，１２０，１３０，１４０，１５０を含む三次元造形物ＯＢを一度に造形して硬化させるよりも、三次元造形物ＯＢの反りを抑制できる。
【００４３】
また、本実施形態では、第１造形工程にて造形される第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とが有する各端面のうち、第２造形工程にて造形される第４セグメント１４０と第５セグメント１５０と接する端面が、造形面Ｔｓに対して鋭角に傾斜するように、各セグメント１１０，１２０，１３０が造形される。そのため、第２造形工程にて、各セグメント１４０，１５０を造形する際に、ノズル６１と、第１造形工程にて造形された各セグメント１１０，１２０，１３０との干渉を抑制できる。特に、本実施形態では、第１造形工程にて造形される各セグメント１１０，１２０，１３０が台形状に造形されるため、各セグメント１１０，１２０，１３０の間隔をより確実に確保できる。そのため、第２造形工程にて、各セグメント１１０，１２０，１３０にノズル６１が干渉することを、より抑制できる。
【００４４】
また、本実施形態では、切削工程にて、切削ユニット９９を用いて三次元造形物ＯＢの加工が行われる。そのため、寸法精度よく三次元造形物を作成できる。
【００４５】
また、本実施形態では、フラットスクリュー４０によって材料を造形材料に溶融させる転化工程を備えている。そのため、小型なフラットスクリュー４０を有する造形ユニット１００によって溶融材料の積層を行う。このため、小型な三次元造形装置１０を用いて三次元造形物ＯＢの作成を行うことができる。
【００４６】
尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられたが、造形ユニット１００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。
【００４７】
主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、造形材料生成部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。
【００４８】
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）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック。
【００４９】
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、造形材料生成部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６１から吐出された後、温度の低下によって硬化する。
【００５０】
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６１から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル６１からの射出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、ノズル６１の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
【００５１】
造形ユニット１００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、造形材料生成部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。
【００５２】
造形ユニット１００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、造形台８１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。
【００５３】
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、造形材料生成部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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
Ｂ．第２実施形態：
図１１は、第２実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。第２実施形態では、ステップＳ１４０の第１硬化工程と、ステップＳ１５０の第２造形工程との間に、ステップＳ１４５の第１再加熱工程を有することが第１実施形態と異なる。その他については、第１実施形態と同じである。
【００５７】
図１２は、第２実施形態における第１再加熱工程を示す工程図である。第１再加熱工程にて、制御部９０は、第１再加熱制御を実行することによって、第１硬化工程にて硬化した第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とのＸ方向における各端面のうち、図８にて示した第２造形工程にて第４セグメント１４０または第５セグメント１５０と接する端面である、第１右側面１１２と第２左側面１２１と第２右側面１２２と第３左側面１３１とを、ヒーター等によって加熱し、少なくとも一部の造形材料を再度溶融させる。その後、制御部９０は、上述した各側面１１２，１２１，１２２，１３１における造形材料が溶融した状態で、第２造形工程を行う。
【００５８】
この形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によれば、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０とに対する第４セグメント１４０の密着性や第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とに対する第５セグメント１５０の密着性を向上させることができる。
【００５９】
Ｃ．第３実施形態：
図１３は、第３実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。第３実施形態では、ステップＳ１５０の第２造形工程にて造形される第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとの形態が第１実施形態と異なる。また、ステップＳ１６０の第２硬化工程の後、ステップＳ１６１の第３造形工程と、ステップＳ１６２の第３硬化工程とを有することが第１実施形態と異なる。その他については、第１実施形態と同じである。
【００６０】
図１４は、第３実施形態における三次元造形物ＯＢの下層２１０を作成するための第２造形工程を示す工程図である。本実施形態の三次元造形物ＯＢは、造形面Ｔｓの上に造形される下層２１０と、下層２１０の上に造形される上層２２０とによって構成される。本実施形態の第２造形工程にて造形される第４セグメント１４０Ｂは、第１実施形態の第４セグメント１４０の上に、さらに、第１実施形態の第４セグメント１４０を上下対称に積層された形態を有する。本実施形態の第２造形工程にて造形される第５セグメント１５０Ｂは、第１実施形態の第５セグメント１５０の上に、さらに、第１実施形態の第５セグメント１５０を上下対称に積層された形態を有する。つまり、本実施形態の第２造形工程では、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとの切断面が、それぞれ、六角形状となるように第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とが造形される。「六角形」とは、完全な六角形の他に、略六角形をも含む意味である。「略六角形」には、例えば、六角形の一部が湾曲した形状や、六角形の一部が凹凸や段差を有する形状が含まれる。図１４には、第４セグメント１４０Ｂにおける、第１セグメント１１０の第２セグメント１２０側の端面と、第２セグメント１２０の第１セグメント１１０側の端面とを連続的に繋ぎ合わされる形状を破線で表した。また、第５セグメント１５０Ｂにおける、第２セグメント１２０の第３セグメント１３０側の端面と、第３セグメント１３０の第２セグメント１２０側の端面とを連続的に繋ぎ合わされる形状を破線で表した。第４セグメント１４０Ｂの上側部分と第５セグメント１５０Ｂの上側部分とは、上層２２０の一部となる。
【００６１】
図１５は、第３実施形態における三次元造形物ＯＢの上層２２０を作成するための第３造形工程を示す工程図である。本実施形態では、第２硬化工程の後、第３造形工程と第３硬化工程とが行われることによって、硬化した第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との上に、上層２２０の一部となる第６セグメント１６０と第７セグメント１７０と第８セグメント１８０とが作成される。第３造形工程にて、制御部９０は、第３造形制御を実行することによって、ノズル６１と造形面Ｔｓとの相対的な位置を変化させながら、ノズル６１から造形面Ｔｓに向かって溶融した造形材料を吐出させることによって、下層２１０の第１セグメント１１０の上に、下層２１０の第１セグメント１１０を上下対称に積層した形態を有する第６セグメント１６０を造形する。制御部９０は、第６セグメント１６０と同様にして、下層２１０の第２セグメント１２０の上に、下層２１０の第２セグメント１２０を上下対称に積層した形態を有する第７セグメント１７０を造形し、下層２１０の第３セグメント１３０の上に、下層２１０の第３セグメント１３０を上下対称に積層した形態を有する第８セグメント１８０を造形する。その後、制御部９０は、第１硬化制御と同様の第３硬化制御を実行することによって、第６セグメント１６０と第７セグメント１７０と第８セグメント１８０とを硬化させる。
【００６２】
以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によれば、三次元造形物ＯＢの下層２１０を造形する際に、第２造形工程と第２硬化工程とによって、三次元造形物ＯＢの上層２２０の一部が造形されるため、三次元造形物ＯＢの上層２２０を造形する際の工程の一部を省略することができる。そのため、三次元造形物ＯＢの生産性を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、まず、第２造形工程にて、三次元造形物ＯＢの上層２２０の一部となる第４セグメント１４０Ｂおよび第５セグメント１５０Ｂが造形されて、第２造形工程にて硬化される。その後、第３造形工程にて、三次元造形物ＯＢの上層２２０の残りの部分である第６セグメント１６０と第７セグメント１７０と第８セグメント１８０とが、それぞれ、第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとを挟んで離間して造形され、第３硬化工程にて硬化される。そのため、三次元造形物ＯＢの上層２２０においても反りが抑制される。
【００６４】
Ｄ．第４実施形態：
図１６は、第４実施形態における三次元造形処理の内容を示すフローチャートである。第４実施形態では、ステップＳ１７０の切削工程の後、ステップＳ１８０にて、三次元造形物ＯＢの造形が完了したか否かが判定されることと、第２再加熱工程を有することが第１実施形態と異なる。その他については、第１実施形態と同じである。
【００６５】
ステップＳ１８０にて、制御部９０は、三次元造形物ＯＢの造形が完了したか否かを判定する。三次元造形物ＯＢの造形が完了したか否かは、ツールパスデータを用いて判断できる。例えば、三次元デジタイザーを用いて三次元造形物ＯＢを測定することによって三次元の形状データを作成し、ツールパスデータを生成する際に用いた形状データと照合することによって、三次元造形物ＯＢの造形が完了したか否かを判断することもできる。ステップＳ１８０にて、三次元造形物ＯＢの造形が完了したと判断されなかった場合、ステップＳ１９０にて、制御部９０は、第２再加熱工程を行った後、ステップＳ１３０から処理を繰り返すことによって、第１セグメント１１０から第５セグメント１５０までによって構成される三次元造形物ＯＢの下層２１０の上に、三次元造形物ＯＢの下層２１０を除いた残りの部分である上層２２０を造形する。一方、ステップＳ１８０にて、三次元造形物ＯＢの造形が完了したと判断された場合、制御部９０は、この三次元造形処理を終了する。
【００６６】
図１７は、第４実施形態における第２再加熱工程を示す工程図である。第２再加熱工程にて、制御部９０は、第２再加熱制御を実行することによって、硬化した第１セグメント１１０の第１上面１１３と、第２セグメント１２０の第２上面１２３と、第３セグメント１３０の第３上面１３３と、第４セグメント１４０の第４上面１４３と、第５セグメント１５０の第５上面１５３とをヒーター等によって加熱し、少なくとも一部の造形材料を再度溶融させる。
【００６７】
図１８は、第４実施形態における三次元造形物ＯＢの上層２２０を作成するための第１造形工程を示す工程図である。第２再加熱工程の後、制御部９０は、下層２１０の第１セグメント１１０の第１上面１１３と、第２セグメント１２０の第２上面１２３と、第３セグメント１３０の第３上面１３３と、第４セグメント１４０の第４上面１４３と、第５セグメント１５０の第５上面１５３における造形材料が溶融した状態で、上層２２０を作成するための第１造形工程を行う。上層２２０を作成するための第１造形工程の内容は、下層２１０を作成するための第１造形工程の内容と同じである。
【００６８】
この形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によれば、三次元造形物ＯＢの下層２１０の各上面１１３，１２３，１３３，１４３，１５３における造形材料が溶融した状態で、上層２２０の造形を行うため、下層２１０と上層２２０との密着性を向上させることができる。
【００６９】
本実施形態の三次元造形処理と第３実施形態の三次元造形処理とを組み合わせてもよい。具体的には、制御部９０は、図１３のステップＳ１６０の後に、第２再加熱工程を行ってもよい。また、本実施形態の三次元造形処理と第２実施形態の三次元造形処理とを組み合わせてもよい。具体的には、制御部９０は、図１６のステップＳ１４０とステップＳ１５０との間に、第１再加熱工程を行ってもよい。
【００７０】
Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）上述した各実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法では、第１造形工程にて造形される第１セグメント１１０の第１右側面１１２と、第２セグメント１２０の第２左側面１２１と第２右側面１２２と、第３セグメント１３０の第３左側面１３１とが造形面Ｔｓに対して傾斜している。これに対して、第１造形工程にて造形される各側面１１２，１２１，１２２，１３１が造形面Ｔｓに対して垂直でもよい。つまり、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との切断面が長方形状であってもよい。「長方形」とは、完全な長方形の他に、略長方形をも含む意味である。「略長方形」には、長方形の一部が湾曲した形状や、長方形の一部が凹凸や段差を有する形状が含まれる。この場合、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との高さが、第２造形工程にて、ノズル６１の向きを変更しなくても、ノズル６１との干渉が生じない高さであることが好ましい。
【００７１】
（Ｅ２）上述した各実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法では、第１造形工程にて造形される第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した切断面、および、第２造形工程にて造形される第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とのＸ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した切断面が、四角形以上の多角形状を有している。これに対して、第１造形工程にて造形される第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した切断面が、三角形状であってもよい。「三角形」とは、完全な三角形の他に、略三角形をも含む意味である。「略三角形」には、三角形の一部が湾曲した形状や、三角形の一部が凹凸や段差を有する形状が含まれる。また、第２造形工程にて造形される第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とのＸ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した切断面が、三角形状であってもよい。
【００７２】
（Ｅ３）上述した第３実施形態の第２造形工程では、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した切断面が六角形状となるように、第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとが造形される。これに対して、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとの切断面は、六角形状ではなく、例えば、図１９に示すように、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとの切断面が、菱形状であってもよい。「菱形」とは、完全な菱形の他に、略菱形をも含む意味である。「略菱形」には、例えば、菱形の一部が湾曲した形状や、菱形の一部が凹凸や段差を有する形状が含まれる。図１９には、第４セグメント１４０Ｂにおける、第１セグメント１１０の端面と第２セグメント１２０の端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状、および、第５セグメント１５０Ｂにおける、第２セグメント１２０の端面と第３セグメント１３０の端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状を破線で表した。また、Ｘ方向に平行で、かつ、Ｚ方向に平行な面で切断した第４セグメント１４０Ｂと第５セグメント１５０Ｂとの切断面は、五角形状であってもよいし、七角形以上の多角形状であってもよい。「多角形」とは、完全な多角形の他に、略多角形をも含む意味である。「略多角形」には、例えば、多角形の一部が湾曲した形状や、多角形の一部が凹凸や段差を有する形状が含まれる。この場合、第４セグメント１４０Ｂは、多角形の少なくとも１つの頂点が、第１セグメント１１０および第２セグメント１２０の各上面よりも、造形面Ｔｓから離れて位置するように造形される。第５セグメント１５０Ｂは、多角形の少なくとも１つの頂点が、第２セグメント１２０および第３セグメント１３０の各上面よりも、造形面Ｔｓから離れて位置するように造形される。
【００７３】
（Ｅ４）上述した各実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法では、熱可塑性を有する造形材料を積層し、積層した造形材料を冷却することによって硬化させることによって三次元造形物ＯＢの作成を行っている。これに対して、三次元造形物ＯＢの製造方法は、レーザー焼結方式であってもよい。この場合、金属粉を主材料とする造形材料を積層し、積層した造形材料に対して、レーザーを照射することによって三次元造形物ＯＢを硬化させればよい。
【００７４】
（Ｅ５）上述した各実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法では、第２硬化工程よりも後に、切削工程が行われる。これに対して、切削工程が行われるタイミングは、第１硬化工程と第２造形工程の間であってもよい。また、切削工程は、行われなくてもよい。
【００７５】
（Ｅ６）上述した各実施形態の三次元造形装置１０において、造形材料生成部３０は、フラットスクリュー４０を備えている。これに対して、造形材料生成部３０は、フラットスクリュー４０の代わりに、Ｚ方向においてフラットスクリュー４０よりも長尺のインラインスクリューを備えてもよい。また、三次元造形装置１０は、フラットスクリュー４０やインラインスクリューを備えない、通常のＦＤＭ方式（熱融解積層方式）であってもよい。つまり、三次元造形装置１０は、熱可塑性樹脂からなるフィラメントを巻回されたボビンを有し、ボビンからノズル内に繰り出されたフィラメントを、ノズル内に設けられたヒーターによって溶融させて造形材料とし、ノズルから造形材料を吐出させる形態であってもよい。
【００７６】
（Ｅ７）上述した各実施形態の三次元造形装置１０において、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０と第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とは、Ｘ方向に沿って、一直線上に配置されている。これに対して、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０と第３セグメント１３０とが、千鳥状に配置され、第４セグメント１４０と第５セグメント１５０とが、これらの間を繋ぐように配置されてもよい。この場合、第１セグメント１１０と第２セグメント１２０との間においては、第１セグメント１１０から第２セグメント１２０に向かう方向、つまり、第４セグメント１４０の長手方向が第１方向である。また、第２セグメント１２０と第３セグメント１３０との間においては、第２セグメント１２０から第３セグメント１３０に向かう方向、つまり、第５セグメント１５０の長手方向が第１方向である。また、例えば、形状データに従って造形される三次元造形物ＯＢが、造形面Ｔｓに垂直な中心軸を有する円筒形状である場合には、各セグメント１１０，１２０，１３０，１４０，１５０は、円筒形状の円周方向に沿って配置されてもよい。この場合、円筒形状の円周方向が第１方向である。つまり、第１方向とは、造形される三次元造形物ＯＢが延びる方向である。
【００７７】
Ｆ．他の形態：
本発明は、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、本発明は、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、本発明の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本発明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。
【００７８】
（１）本発明の一形態によれば、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、ノズルから造形台の造形面に造形材料を吐出させ、第１部分および第２部分を前記造形面に平行な第１方向に互いに離間して造形する第１造形工程と；前記第１部分および前記第２部分を硬化させる硬化工程と；前記硬化工程の後、前記第１部分と前記第２部分との間に前記ノズルから造形材料を吐出させ、前記第１部分の前記第１方向における端面と前記第２部分の前記第１方向における端面とを連続的に繋ぎ合わせる形状を含む第３部分を造形する第２造形工程と；を備える。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物を構成する第１部分と第２部分とが離間して造形されて硬化した後に、それらの間を繋ぎ合わせるように第３部分が造形されて硬化する。そのため、第１部分と第２部分と第３部分とを含む三次元造形物を一度に造形して硬化させるよりも、三次元造形物の反りを抑制できる。
【００７９】
（２）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第３部分に接する前記第１部分の端面および前記第２部分の端面は、前記造形面に垂直な第２方向に沿って前記造形面から離れるにつれて、互いに離間するように傾斜してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第２造形工程にて、第１部分や第２部分にノズルが干渉することを抑制できる。
【００８０】
（３）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第１方向に平行で、かつ、前記第２方向に平行な面で切断した前記第１部分および前記第２部分の切断面は、それぞれ、上辺よりも底辺の方が長い台形であってもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第１部分と第２部分との間隔が確保できるため、第２造形工程にて、第１部分や第２部分にノズルが干渉することを、より抑制できる。
【００８１】
（４）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第１方向に平行で、かつ、前記第２方向に平行な面で切断した前記第３部分の切断面は、前記第１部分の端面に接する第１辺と、前記第２部分の端面に接する第２辺とを含む４以上の辺を有する多角形であり、前記多角形の少なくとも１つの頂点が、前記第１部分および前記第２部分における前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面よりも前記造形面から離れて位置してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物の下層を造形する際に行われる第２造形工程と第２硬化工程とによって、第１部分や第２部分よりも造形面から離れた側に位置する三次元造形物の上層の一部が造形されるため、三次元造形物の上層を造形する際に、第２造形工程と第２硬化工程との少なくとも一部を省略することができる。そのため、三次元造形物の生産性を向上させることができる。
【００８２】
（５）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記多角形は六角形であってもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、より効果的に三次元造形物の生産性を向上させることができる。
【００８３】
（６）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記硬化工程と前記第２造形工程との間に、前記第３部分に接する前記第１部分の端面と前記第２部分の端面とのうちの少なくともいずれか一方を加熱する第１再加熱工程を備えてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第１部分と第２部分とに対する第３部分の密着性が向上する。
【００８４】
（７）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記第３部分を硬化させた後、前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とのうちの少なくともいずれかの、前記造形面側の面から前記造形面に垂直な第２方向に離れた側の面を加熱する第２再加熱工程を備え、前記第２再加熱工程の後、前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分との前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面上にて、さらに、前記三次元造形物の前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とを除いた残りの部分の造形を行ってもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、第２再加熱工程より先に造形された三次元造形物の下層と、第２再加熱工程より後に造形される三次元造形物の上層との密着性が向上する。
【００８５】
（８）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記第３部分を硬化させた後、前記第１部分における前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面上、および、前記第２部分における前記造形面側の面から前記第２方向に離れた側の面上にて、前記第３部分に接する部分を互いに離間して造形する第３造形工程を備えてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物の上層の一部となる第３部分が造形されて硬化した後、三次元造形物の上層の残りの部分が、第３部分を挟んで離間して造形される。そのため、三次元造形物の上層においても反りが抑制される。
【００８６】
（９）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記第３部分を硬化させた後、硬化した前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とのうちの少なくとも一部を切削する工程を備えてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、切削によって三次元造形物の加工が行われる。そのため、寸法精度よく三次元造形物を作成できる。
【００８７】
（１０）上記形態の三次元造形物の製造方法は、回転しているフラットスクリューによって材料を溶融させて前記造形材料とする材料溶融工程を備えてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、小型なフラットスクリューによって造形材料が生成される。このため、小型な三次元造形装置を用いて三次元造形物の造形を行うことができる。
【００８８】
本発明は、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、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０…三次元造形装置、２０…材料供給部、２２…連通路、３０…造形材料生成部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…山部、４４…材料流入口、４６…中央部、５０…スクリュー対面部、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…開口部、６５…流路、８０…移動機構、８１…造形台、８２…調温ヒーター、９０…制御部、９６…切削工具、９９…切削ユニット、１００…造形ユニット、１１０，１１０Ｂ…第１セグメント、１１１…第１左側面、１１２…第１右側面、１１３…第１上面、１２０，１２０Ｂ…第２セグメント、１２１…第２左側面、１２２…第２右側面、１２３…第２上面、１３０，１３０Ｂ…第３セグメント、１３１…第３左側面、１３２…第３右側面、１３３…第３上面、１４０，１４０Ｂ…第４セグメント、１４１…第４左側面、１４２…第４右側面、１４３…第４上面、１５０，１５０Ｂ…第５セグメント、１５１…第５左側面、１５２…第５右側面、１５３…第５上面、１６０…第６セグメント、１７０…第７セグメント、１８０…第８セグメント、２１０…下層、２２０…上層。
【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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