(57)【要約】【課題】３次元造形を行う３次元造形装置において、使用者による造形物の取り違いの発生を低減し、後続の造形物の製造工程への負荷を軽減する技術を提供する。【解決手段】３次元造形装置は、造形材料の粉体によって粉末層を形成する動作と、３次元形状データに基づいて前記粉末層内の前記粉体に含まれる粒子を結合させる動作と、を含む一連の造形動作を繰り返すことにより積層された複数の前記粉末層内に３次元の造形物を造形する３次元造形装置であって、複数の前記粉末層内の前記造形物を識別するための情報を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された前記情報を前記造形物に対応付けて記録する記録手段とを備える。【選択図】図３
2020128070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形材料の粉体によって粉末層を形成する動作と、３次元形状データに基づいて前記粉末層内の前記粉体に含まれる粒子を結合させる動作と、を含む一連の造形動作を繰り返すことにより積層された複数の前記粉末層内に３次元の造形物を造形する３次元造形装置であって、
複数の前記粉末層内の前記造形物を識別するための情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記情報を前記造形物に対応付けて記録する記録手段と
を備えることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
前記記録手段は、前記取得手段によって取得された前記情報を、前記一連の造形動作により形成される積層された複数の前記粉末層のうち最上の粉末層の前記造形物が造形されていない部分に付与する、ことを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記記録手段は、前記取得手段によって取得される前記情報に基づいて前記液体を前記最上の粉末層の前記造形物が造形されていない部分に吐出することで、前記情報を前記最上の粉末層に付与する、ことを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
前記３次元造形装置は、前記粉末層内の前記粉体に含まれる粒子を結合させる液体を吐出する液体吐出手段をさらに備え、
前記記録手段は、前記液体吐出手段によって、前記液体を前記最上の粉末層の前記造形物が造形されていない部分に吐出する
ことを特徴とする請求項３に記載の３次元造形装置。
【請求項５】
前記記録手段は、前記取得手段によって取得される前記情報を紙に印刷し、前記情報が印刷された前記紙を、前記一連の造形動作により形成される積層された複数の前記粉末層のうち最上の粉末層の前記造形物が造形されていない部分に貼り付ける、ことを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
【請求項６】
前記３次元造形装置は、前記粉末層内の前記粉体に含まれる粒子を結合させる液体を吐出する液体吐出手段をさらに備え、
前記記録手段は、前記液体吐出手段によって、前記液体を前記紙に吐出する
ことを特徴とする請求項５に記載の３次元造形装置。
【請求項７】
前記記録手段は、前記情報を文字またはバーコードとして前記造形物に対応付けて記録する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の３次元造形装置。
【請求項８】
前記３次元造形装置は、積層された複数の前記粉末層を収納する収納枠体と、前記収納枠体に設けられた記憶媒体とをさらに備え、
前記記録手段は、前記取得手段によって取得される前記情報を、前記記憶媒体に保存する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の３次元造形装置。
【請求項９】
前記記憶媒体は固体メモリである、ことを特徴とする請求項８に記載の３次元造形装置。
【請求項１０】
前記取得手段による前記情報の取得は、前記一連の造形動作の動作中または動作終了後に行われる、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の３次元造形装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の３次元造形装置と、
前記一連の造形動作により積層された複数の前記粉末層を加熱する加熱装置と
を備えることを特徴とする３次元造形システム。
【請求項１２】
請求項８または９に記載の３次元造形装置と、
前記一連の造形動作により積層された複数の前記粉末層を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置から前記記憶媒体への熱量の伝達を低減させる熱量低減手段と
を備えることを特徴とする３次元造形システム。
【請求項１３】
前記熱量低減手段は、前記収納枠体に設けられた前記記憶媒体を前記収納枠体から退避させる、ことを特徴とする請求項１２に記載の３次元造形システム。
【請求項１４】
前記記録手段によって前記造形物に対応付けて記録された前記情報を読み出す読み出し手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の３次元造形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置および３次元造形システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元造形物（立体物）を造形する方法として、造形対象物である３次元モデルのスライスデータに従って造形材料を積層する積層造形法が注目されている。この積層造形法の例としては、造形材料の粉体にレーザ等により熱エネルギーを与える方法や、造形材料の粉体に造形液を塗布して固着させる方法等が知られている。
【０００３】
特許文献１には、造形と同時に造形物の側面に塗料によって情報を印字する方法が開示されている。また、特許文献２には、３次元造形に使用する粉末を収容する枠体に付随するバーコードを読み取り、バーコードの情報を基に造形中の不活性ガス濃度を決定する方法が開示されている。また、特許文献３には、３次元造形物の効率的な製造のために、複数台の３次元造形装置をネットワークで接続して造形計画を策定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０４３３３８号公報
【特許文献２】特許第６０７８５９７号公報
【特許文献３】特許第６１９４９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、３次元造形を行う３次元造形装置では造形材料が積層されると造形物は造形材料に埋もれ、装置の使用者は造形物を最上部等の一部しか目視できず、内部の形状は造形物を取り出すまでは判別できない。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、３次元造形を行う３次元造形装置において、使用者による造形物の取り違いの発生を低減し、後続の造形物の製造工程への負荷を軽減する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明である３次元造形装置は、
造形材料の粉体によって粉末層を形成する動作と、３次元形状データに基づいて前記粉末層内の前記粉体に含まれる粒子を結合させる動作と、を含む一連の造形動作を繰り返すことにより積層された複数の前記粉末層内に３次元の造形物を造形する３次元造形装置であって、
複数の前記粉末層内の前記造形物を識別するための情報を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された前記情報を前記造形物に対応付けて記録する記録手段と
を備えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明である３次元造形システムは、
上記の３次元造形装置と、
前記一連の造形動作により積層された複数の前記粉末層を加熱する加熱装置と
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、３次元造形を行う３次元造形装置において、製造中の造形物を直接確認することなく造形物を識別可能とする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態における３次元造形装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における積層された粉末層の上面を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態における積層された粉末層の上面を示す別の図である。
【図４】本発明の一実施形態における搬送機構の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における加熱炉の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態における３次元造形装置の全体構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態における搬送機構の構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における加熱炉の構成を示す図である。
【図９】本発明の一変形例における搬送機構の構成を示す図である。
【図１０】本発明の一変形例における３次元造形装置の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しつつ、本件開示の技術の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。特に図示あるいは記述をしない構成や工程には、当該技術分野の周知技術または公知技術を適用することが可能である。また、重複する説明は省略する場合がある。
【００１１】
本件開示の技術は、粒子状の材料（以下、母粒子と称する）を用いて立体的な造形物を作製する技術に関する。よって本件開示の方法は、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）システム、３次元プリンタ、ラピッドプロトタイピングシステム等と呼ばれる３次元造形装置またはその制御方法、あるいは３次元造形方法として捉えられる。
【００１２】
本件開示の技術に係る３次元造形装置は、積層ピッチ分下降させた造形ステージ（造形台）上に造形材料の粉体の粉末層を略均一の厚さで形成する粉末層形成工程を行う。また、３次元造形装置は、造形対象物のスライスデータに従って粉末層に液体を吐出する液体吐出工程を行う。そして、３次元造形装置は、粉末層形成工程と液体吐出工程とを交互に繰り返して造形物を造形する。３次元造形装置における粉末層形成工程の動作と液体と出工程の動作が一連の造形動作の一例である。造形材料の粉体には、樹脂や金属、セラミックス等の粉末が好適に用いられる。また、粉末層に吐出される液体には、造形材料の粉体に含まれる粒子を結合させる結着液の他、ナノ粒子を分散させた粒子分散液等が好適に用いられる。
【００１３】
本明細書における造形物とは、典型的には造形対象の立体物であり、立体物の３次元形状データであるスライスデータ等を含む。造形物は必ずしも高い強度を持たず、造形物形状に応じて液体を吐出したものを含む。また、液体を吐出した箇所を乾燥や加熱等の手段で固化し、固化していない領域を取り除くことで得られるものについても造形物と呼ぶ。また、さらに熱処理を行い、焼結することで強度を増加させたものも造形物に含まれる。
【００１４】
〔第１実施形態〕
図１〜５を参照しながら、以下に本件開示の技術の第１実施形態について説明する。
（装置構成）
図１に示すように、第１実施形態に係る３次元造形システム１は、３次元造形装置１００および加熱装置２００を備える。３次元造形装置１００は、造形部２０、積層部３０、
液体吐出部４０、制御部５０を備える。
【００１５】
（造形部）
造形部２０は、造形物の３次元造形を行う。造形部２０は、造形槽２１、造形物２２、造形槽底板２３、造形ステージ２４、粉末層２６、予備吐出領域２８、粉落ち受け２９を備える。また、造形部２０では、後述するように、造形物２２の造形情報を示す印字情報２５ａやバーコード２５ｂが、造形物２２または紙２７に印刷される。
【００１６】
造形部２０では、造形槽底板２３上に造形材料の粉体によって形成される粉末層が複数層積層されることで造形物の造形を行う。造形ステージ２４は、図中矢印ｃ方向および／または矢印ｄ方向に移動する。造形材料の粉末層の積層において、造形ステージ２４の移動によって、造形槽底板２３および造形槽底板２３に積載された造形材料の層が積層ピッチ分下降させられる。そして、形成された粉末層の上に、母粒子供給ステージ３４から母粒子３５が供給され、供給された母粒子３５が積層部３０によって搬送および平坦化されることで、新たな粉末層が形成される。
【００１７】
図２および図３に示す予備吐出領域２８は、後述する液体吐出部４０によって液体が吐出される際に、造形物２２の造形安定性を向上させるため、事前に造形物２２を含まない領域に液体を吐出するための場所である。予備吐出領域２８は、図２のように粉末層２６に設けられてもよいし、図３のように粉末層２６の外部にある液体受け４７に設けられてもよい。
【００１８】
粉末層２６内に造形される造形物２２を固化する工程を行う場合は、造形物２２、造形槽２１および造形槽底板２３を運搬可能に構成される。このため、造形槽底板２３は造形槽２１の底面に接触した際、造形ステージ２４から容易に分離可能であることが望ましい。また、造形物２２を固化する工程に熱処理が含まれる場合は、造形槽底板２３および造形槽２１には熱処理に耐えられる材質が選択される。このため、造形槽底板２３および造形槽２１の材質は、線膨張率が母粒子３５と同程度の材質であることが望ましい。さらに、造形槽底板２３および造形槽２１の隙間は、母粒子３５が落下しないよう、造形槽底板２３の摺動を阻害しない範囲で十分に狭いことが望ましい。
【００１９】
本実施形態では造形ステージ２４の駆動方向と造形槽底板２３の移動方向を同一としているが、これらの方向はこれに限られない。例えば造形ステージ２４と造形槽底板２３の接触に楔型部材等を介在させることで、造形ステージ２４の駆動方向と造形槽底板２３の移動方向との間に角度を持たせてもよい。３次元造形装置１００の高さに制限がある場合には、造形ステージ２４を水平に駆動する方向に配置することで装置の高さを小さくできる。また、この場合は、造形槽底板２３と造形槽２１の隙間から重力により落下する母粒子３５が造形ステージ２４に干渉する可能性を低減できる。したがって、造形ステージ２４の駆動方向と造形槽底板２３の移動方向を同一とする構成がより好ましいと言える。
【００２０】
母粒子３５は、造形物２２の材料となる粒子であり、樹脂や金属、セラミックスの粉末が用いられる。また、母粒子３５は、金属合金や炭素鋼等金属に炭素等の非金属元素を添加したもの、複数種類の金属の複合粒子、複数種類のセラミックスの複合粒子等であってもよい。また、母粒子３５の流動性は湿度によって変動するため、造形前の母粒子３５は湿度の低い乾燥した環境で保管されることが望ましく、造形中に関しても極力乾燥状態を保つことが望ましい。したがって、母粒子３５は、乾燥環境のカートリッジ内部に保管されること、乾燥環境の母粒子タンク３１に充填されること、および／または乾燥環境の母粒子供給槽３２に充填されることが望ましい。
【００２１】
（積層部）
積層部３０は、造形部２０において母粒子３５の粉末層を積層するための機構である。母粒子タンク３１は、不図示の母粒子カートリッジを備えてもよい。３次元造形装置１００の使用者は、母粒子カートリッジを３次元造形装置１００に挿入して装着する。母粒子供給槽３２に充填された母粒子３５は、図中矢印ｇ方向および／または矢印ｈ方向に回転し、図中矢印ｅ方向および／または矢印ｆ方向に移動するローラ３３により造形槽２１に積層される。造形槽２１が、積層された複数の粉末層を収納する収納枠体の一例である。
【００２２】
母粒子供給槽３２の容量は母粒子供給ステージ３４により可変であるが、乾燥性の観点から、その最大容量は造形槽２１の最大容量と比較して１倍よりも小さい、より好ましくは０．１倍よりも小さいことが望ましい。このように構成することで、母粒子タンク３１から母粒子供給槽３２への供給が１回の造形中に複数回行われ、１回の積層における母粒子３５の供給量が最低限に抑えられるため、母粒子３５の周囲の湿度が高くなる前に積層を行うことができる。母粒子供給ステージ３４の図１中の矢印ａ方向における駆動量を変更することで、母粒子供給槽３２からの母粒子３５の供給量が変更される。母粒子供給槽３２への母粒子３５の充填時には、母粒子供給ステージ３４が図１中の矢印ｂ方向に駆動した後に母粒子３５が補充される。
【００２３】
本実施形態では、母粒子供給ステージ３４の駆動方向と底板の移動方向を同一としているが、これらの方向はこれに限られない。例えば、上記の造形ステージ２４と造形槽底板２３の関係と同様に、母粒子供給ステージ３４の駆動方向と底板の移動方向との間に角度を持たせることも可能である。積層部３０の積層工程において余剰となった母粒子３５は粉落ち受け２９に集積する。粉落ち受け２９の位置は液体吐出可能範囲４６の外側にあることが望ましい。これによって粉落ち受け２９に集積した母粒子３５に液体４５が混入する可能性が低くなり、次回の造形に母粒子３５を再利用することができる。
【００２４】
（液体吐出部）
液体吐出部４０は、造形物２２のスライスデータに従って造形部２０に液体４５を吐出する機構である。液体吐出部４０は、液体吐出ユニット４１、液体吐出ヘッド４２、液体サブタンク４３、液体タンク４４、液体４５、液体吐出可能範囲４６、液体受け４７、衝突防止部材４８を備える。造形物２２の形状に合わせて液体が吐出されることで、造形物２２のみを固化することができる。液体吐出部４０が、粉末層内の粉体に含まれる粒子を結合させる液体を吐出する液体吐出手段の一例である。
【００２５】
また、液体吐出部４０は、図１中の矢印ｉ方向および矢印ｊ方向へ移動可能な不図示の駆動機構を備え、複数種類の液体（図１では４種類）の種類ごとに独立した液体吐出ヘッド４２が移動方向に沿って保持される。液体吐出部４０は、矢印ｉ方向および矢印ｊ方向の両方向に移動しながら液体を吐出してもよいし、いずれか一方向の移動時にのみ液体を吐出してもよい。液体吐出部４０は造形物２２のスライスデータに従って各ヘッドから液体を吐出する。液体吐出部４０による液体の吐出タイミングは、液体吐出部４０の図示しない移動用エンコーダの出力信号によって決定される。
【００２６】
液体タンク４４は、各種類の液体を独立して貯蔵する。液体タンク４４に貯蔵される液体の種別は重複してもよい。液体タンク４４からチューブによって各液体に対応して設けられた液体サブタンク４３に液体が供給され、液体サブタンク４３から各液体吐出ヘッド４２に液体が供給される。液体吐出ヘッド４２は、液体吐出部４０による描画時の移動方向に沿って並ぶ複数のラインヘッドを備える。各ラインヘッドは、継ぎ目のない単一ノズルチップで形成されたものであってもよいし、分割されたノズルチップが一列にまたは千鳥配列に従って規則的に並べられたものであってもよい。本実施形態では、使用する最大断面積の描画幅を包含する範囲にノズルチップが並んでいる、いわゆるフルマルチヘッドの配列が採用されている。ただし、当該描画幅がラインヘッドの幅を超える場合には、ラ
インヘッドをさらに一軸移動させる機構を設け、複数回に分けて描画を行うように構成されてもよい。また、液体吐出部４０は、同一箇所に液体４５を複数回吐出することで、各回における液体４５の吐出量を調整して粉末層２６中の液体４５の濃度を制御することができる。
【００２７】
液体吐出可能範囲４６は、液体吐出部４０が液体４５を吐出可能な領域であり、液体吐出ヘッド４２の幅および不図示の駆動機構により液体吐出ヘッド４２が移動可能な長さによって決まり、液体吐出可能範囲４６内で造形物２２が造形される。
【００２８】
液体受け４７には、予備吐出時に液体４５が吐出される。液体受け４７は、メンテナンス作業が容易になるよう、簡易固定具やマグネット等により簡便に脱着可能であったり、集積した液体４５を不図示の廃液タンクに自動で移動したりする構成が望ましい。
【００２９】
衝突防止部材４８は、液体吐出ヘッド４２と粉末層２６とが互いに接触しないように保護するための部材である。衝突防止部材４８は、液体吐出ヘッド４２の先端よりも粉末層２６に近く、粉末層２６には接触しない位置に設置される。
【００３０】
液体吐出部４０には、所望の位置に所望の量で液体を吐出できる機構であれば任意の機構が採用できるが、液量や配置位置が精度良く制御可能な点から、インクジェット装置を用いるのが好ましい。ノズルから液体を吐出するインクジェット方式では、発熱素子を用いた方式、ピエゾ素子を用いた方式、静電素子を用いた方式、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子を用いた方式等を好適に用いることができる。また、インクジェット方式の他、サーマルプリンタ（昇華型、熱転写型等）、ドットインパクトプリンタ、ＬＥＤプリンタ、レーザープリンタ等、様々な印刷方式が用いられてよい。
【００３１】
液体４５は造形物形状に合わせて吐出され、吐出した領域にある造形材料を固化するためのものである。液体４５としては、粉体を結合させる結着液の他、ナノ粒子を分散させた粒子分散液等が好適に用いられる。
【００３２】
液体４５が吐出された造形材料を乾燥や加熱等の手段によって固化する場合、液体４５が吐出されていない部分（非造形領域）の造形材料の粒子が焼結しない温度が維持されて造形材料の固化が行われる。例えば、液体に分散させたナノ粒子を焼結して固化する場合、ナノ粒子は、母粒子３５よりも低い温度および／または短い時間で焼結が可能な粒子となるように調整される。ここで「焼結」とは、粒子どうしが接触する状態で粉体を融点以下の温度で加熱し、粒子どうしを固定（結合）させる処理をいう。
【００３３】
（制御部）
制御部５０は、３次元造形装置１００の各部の動作を制御する。制御部５０は、制御ユニット５１と操作ユニット５２を備える。制御ユニット５１は、コントローラやユーザーインターフェース、各種Ｉ／Ｏインターフェースを備える。操作ユニット５２は、使用者が、造形物が造形中であるかや造形物の造形が終了しているか等の造形状況の確認や、母粒子３５の残量や液体４５の残量等の３次元造形装置１００の状態の確認を行うためのユニットである。
【００３４】
また、使用者は、操作ユニット５２によって、ローラクリーニングや液体吐出ヘッドクリーニング等のメンテナンスを行うための操作および／または確認を行う。具体例として、造形物の造形状況の確認として、造形中の３次元形状を半透明表示し、造形が完了した層を半透明表示から透明度０％の通常表示にする等の表示機能や、液体残量を棒グラフで表示する等の機能が操作ユニット５２によって実現される。
【００３５】
（搬送機構）
本実施形態に係る３次元造形装置１００では、図４に示す搬送機構６０が用いられる。搬送機構６０は、造形槽２１および造形物２２、造形槽底板２３を搬送するための機構である。搬送機構６０は搬送台車６１を備える。搬送機構６０は、造形物２２が収納されている造形槽２１を搬送台車６１に搭載して、造形物の製造工程における次工程に使用される装置、例えば加熱装置２００や不図示の粉末回収装置等に移動する。
【００３６】
（その他の装置）
図５に示す加熱装置２００は、造形物２２を加熱するための装置である。加熱装置２００は、加熱炉２０１、読み取りユニット２０２、情報表示部２０３および加熱炉制御ユニット２０４を備える。搬送機構６０による造形物２２の搬送先となる、造形物の製造工程における次工程に使用される装置としては、加熱装置２００以外に、造形物２２を含まない母粒子３５を回収する不図示の粉末回収装置や、脱脂を行う不図示の脱脂装置等がある。
【００３７】
（造形情報）
次に、本件開示の技術の特徴である造形情報について説明する。造形情報は、３次元造形装置１００によって造形される造形物に関する情報であり、造形物を識別するための情報の一例である。造形情報には、識別情報（名称、型番、日付、シリアル番号、造形物形状等）、造形記録（粒子物性、サイズ、積層状態、温湿度変化等）、次工程条件（焼結温度、焼結時間、回収流量等）の少なくとも１つが含まれる。また、造形情報は、使用者に視認可能な状態で造形物に印刷される。造形情報の印刷形態の例としては、図２および図３に示したような紙２７に印刷された印字情報２５ａや、造形情報を一意に特定するバーコード２５ｂがある。この他に、ＱＲコード（登録商標）等の２次元バーコード、点字や穿孔カードのような記号等の印刷形態が採用されてよい。
【００３８】
３次元造形装置１００では、制御部５０が、各種インターフェースによって外部の装置やネットワークから造形情報に関連する情報を取得してもよい。この代わりにあるいはこれに加えて、使用者が操作ユニット５２を用いて造形情報に関連する情報を入力し、制御部が入力された情報を取得してもよい。制御部５０が、造形物を識別するための情報を取得する取得手段の一例である。
【００３９】
印字情報２５ａやバーコード２５ｂは、液体吐出部４０により液体４５が吐出されることによって造形物２２の近くに印刷される。なお、液体吐出部４０が、取得された造形物を識別するための情報を造形物に対応付けて記録する記録手段の一例である。液体吐出部４０による液体４５の吐出工程は、造形物２２の造形中もしくは造形後であって搬送機構６０による造形物２２の搬送前に行われる。液体４５は、積層される粉末層２６のうち最後に積層された最上の粉末層２６の造形物２２が形成されていない部分に吐出されてもよいし、造形槽２１に貼り付けられた紙２７に吐出されてもよい。これによって、造形物２２の造形情報が最上の粉末層２６の造形物２２が形成されていない部分に付与される。また、最上の粉末層２６に液体４５が吐出されて印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷されることで、加熱工程の後でも情報印字部２５が判別可能な状態で造形情報が保存可能となる。
【００４０】
また、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが紙２７に印刷される場合、紙２７は、不図示の機構によって自動で造形槽２１に貼り付けられてもよいし、３次元造形装置１００の造形が一時的に停止させられた状態で使用者によって手動で貼り付けられてもよい。印字情報２５ａやバーコード２５ｂが紙２７に印刷される場合は、図２のように紙２７が造形槽２１の外へはみ出した状態でも、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが紙２７に印字可能であるため、造形槽２１の最大限まで造形物２２が造形可能となる。この場合、紙２７
は液体吐出可能範囲４６の外へはみ出してもよいが、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷される領域は、液体吐出可能範囲４６内に収まるように調整される。
【００４１】
液体吐出可能範囲４６が粉末層２６のみならず造形槽２１の上方に及ぶ、すなわち図２の上面視において液体吐出可能範囲４６が造形槽２１と重なる場合は、粉末層２６だけでなく、液体吐出可能範囲４６と重なる造形槽２１の上面も印刷領域に含められてよい。造形槽２１の上面と粉末層２６にまたがって印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷される場合は、造形槽２１の着脱時に、造形槽２１の上面と粉末層２６との境界部にまたがって印字される文字がせん断される可能性がある。この場合、印字情報２５ａやバーコード２５ｂの一部が判別不能になる可能性がある。このような可能性を低減するため、造形物２２の造形終了時に、造形槽底板２３が造形槽２１の底面に接触した状態で、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷されることがより好ましい。造形槽底板２３が造形槽２１の底面に接触することで、造形槽底板２３と造形槽２１との隙間がなくなるため、粉末層２６がさらに下降することが防止される。この結果、造形槽２１の上面と最上の粉末層２６の表面とが互いにずれることが防止され、造形槽２１の上面と粉末層２６との境界部にまたがって印字される文字がせん断される可能性が好適に抑えられる。
【００４２】
図３のように粉末層２６に複数の造形物２２が造形される場合は、各造形物２２に対応するそれぞれの印字情報２５ａやバーコード２５ｂ（図３ではバーコード２５ｂ）が、対応する造形物２２に隣接するそれぞれの位置に個別に印刷されてよい。あるいは、各造形物２２の情報がまとめられた印字情報２５ａやバーコード２５ｂが１箇所に印刷されてもよい。印刷された印字情報２５ａやバーコード２５ｂは、加熱装置２００による加熱処理が行われた後でも判別可能である。造形物２２が複数種類の液体４５を用いて造形される場合は、いずれかの種類の液体４５を用いて印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷されてよい。なお、複数種類の液体４５のうち印字情報２５ａやバーコード２５ｂが視認しやすいものや耐熱温度の高いもの、安価なものが優先的に用いられてよい。
【００４３】
印字情報２５ａやバーコード２５ｂは、想定されるさまざまな使用者が視認可能な大きさで印刷されることが好ましく、その大きさや文字列の長さは少なくとも造形槽２１よりは小さくなるように調整されることが好ましい。また、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷された紙２７は、造形物２２の加熱工程後に容易に分離可能なように小面積の接点で造形物２２に貼り付けられることが望ましい。
【００４４】
加熱装置２００に備えられた読み取りユニット２０２によって、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが読み取られ、読み取られた情報が適宜変換されて印字情報２５ａやバーコード２５ｂが示す造形物２２の造形情報が取得される。読み取りユニット２０２は、印字情報２５ａやバーコード２５ｂを読み取る機構として、カメラやレーザスキャナ等の計測機構を備える。なお、読み取りユニット２０２は、画像情報から文字列を認識したり、バーコード情報から造形情報へと変換する演算部を備えてもよい。読み取りユニット２０２が、造形物に対応付けて記録された情報を読み出す読み出し手段の一例である。取得された造形物２２の造形情報を基に加熱炉制御ユニット２０４による制御が行われる。ここで、加熱炉制御ユニット２０４による制御とは、造形物２２の加熱温度、加熱速度、加熱時間、冷却速度、置換ガス種類、炉内圧力、酸素分圧等の種々の加熱条件の制御である。また、加熱炉制御ユニット２０４によって、情報表示部２０３に上記の加熱条件が表示されたり、加熱工程の終了時間の通知や次工程の案内が表示されたりしてもよい。
【００４５】
第１実施形態に係る３次元造形装置１１０によれば、造形材料の粉末層内に造形物が形成されて外部から造形物を視認できない場合でも、使用者は印字情報２５ａやバーコード２５ｂを基に形成されている造形物の情報を確認できる。これにより、使用者は造形材料の粉末層に造形物が埋もれていても造形物を取り違えることなくその後の工程を施して、
造形物の製造を行うことができる。また、造形情報は液体４５によって粉末層２６に印刷あるいは紙２７に印刷されるため、３次元造形装置１１０の構成を大きく変更することなく造形情報を造形物に対応付けて記録することができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る３次元造形システムにおける、造形物の造形情報を記憶媒体である固体メモリに保存する動作について説明する。なお、第１実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４７】
図６に示すように、第２実施形態に係る３次元造形装置１１０においては、造形槽２１に固体メモリ１６２が設けられている。固体メモリ１６２には、第１実施形態と同様の造形物２２に関する造形情報が、ＰＣ（Personal Computer）等により読み取り可能な状態
で保存される。
【００４８】
３次元造形装置１１０では、記録動作制御ユニット５３によって固体メモリ１６２への造形物２２の造形情報の書き込みが行われ、造形情報の書き込みは、造形物２２の造形中あるいは造形工程の終了後に行われる。記録動作制御ユニット５３が、取得された造形物を識別するための情報を造形物に対応付けて記録する記録手段の一例である。固体メモリ１６２に、造形物２２の造形情報の書き込みが行われた後に、図７に示す搬送機構１６０によって、造形物２２の造形工程が終了した造形槽２１が、次工程において使用される加熱装置２００に搬送される。なお、固体メモリ１６２は、造形槽２１と共に加熱装置２００に搬送される。
【００４９】
加熱装置２００に搬送された固体メモリ１６２に保存されている造形情報は、加熱装置２００における加熱条件の決定に使用される。加熱装置２００に備えられた読み取りユニット２０２が固体メモリ１６２と接続し、固体メモリ１６２に保存されている造形情報を読み取る。そして、加熱炉制御ユニット２０４が、読み取られた造形情報を基に造形物２２の加熱工程における加熱条件を制御する。
【００５０】
固体メモリ１６２は、一般的に電子部品を含むため、熱には弱い構成要素である。したがって、固体メモリ１６２が加熱装置２００に備えられた加熱炉２０１の内部で造形槽２１と共に加熱されることは、別の造形物の製造において固体メモリ１６２を再利用する観点からは好ましくない。
【００５１】
そこで、図７に示すように、搬送機構１６０は、第１実施形態の搬送台車６１と同様の搬送台車１６１に遮熱ユニット１６３を備える。遮熱ユニット１６３は、固体メモリ１６２を造形槽２１から退避させるための駆動機構を備える。遮熱ユニット１６３による固体メモリ１６２の退避に係る動作は、加熱炉制御ユニット２０４によって制御される。図８に示すように、固体メモリ１６２は、遮熱ユニット１６３によって、加熱炉２０１による加熱工程の開始前に造形槽２１および加熱炉２０１の外部に退避される。また、遮熱ユニット１６３によって、加熱装置２００による金鬱の影響から固体メモリ１６２が保護される。遮熱ユニット１６３が、加熱装置から記憶媒体への熱量の伝達を低減させる熱量低減手段の一例である。また、遮熱ユニット１６３が、収納枠体に設けられた記憶媒体を収納枠体から退避させる熱量低減手段の一例でもある。なお、遮熱ユニット１６３には、固体メモリ１６２を物理的に覆う機構が採用されてよい。さらに、遮熱ユニット１６３には、加熱炉２０１からの熱影響を低減できるよう、加熱炉２０１から固体メモリ１６２に伝わる熱量を低減する断熱材や、固体メモリ１６２を冷却する冷却流体の注入機構が設けられてよい。
【００５２】
第２実施形態によれば、固体メモリ１６２に造形物２２の造形情報が保存されるため、
造形物２２や造形槽２１に造形情報を印刷するための領域を確保する必要がなく、造形情報を固体メモリ１６２に集約することができる。また、固体メモリ１６２は造形物２２と共に搬送されるため、造形物２２と固体メモリ１６２に保存されている造形情報との対応付けも確保される。これにより、使用者が造形物２２を他の造形物と取り違える可能性が抑えられる。
【００５３】
〔その他の実施形態〕
なお、各実施形態の説明は本件開示の技術を説明する上での例示であり、本件開示の技術は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。以下に、上記実施形態の変形例について説明する。
【００５４】
例えば、上記の第２実施形態の説明において、造形物２２の造形工程の次工程は加熱装置２００による加熱工程でなくともよく、不図示の粉末回収機構による回収工程でもよい。次工程が回収工程である場合は、固体メモリ１６２に保存されている造形物の形状や積層状態、加熱条件等の造形情報を基に、粉末回収機構の回収流量や回収時間が決定される。
【００５５】
また、固体メモリ１６２は、造形物２２が造形された造形槽２１と共に搬送されるのであれば、造形槽２１に設けられていなくてもよい。例えば、図９に示すように、固体メモリ２６２が、搬送機構２６０の、第１実施形態の搬送台車６１と同様の搬送台車２６１の一部として設けられていてもよい。この場合、記録動作制御ユニット５３が造形情報を固体メモリ２６２に保存する。なお、固体メモリ２６２が造形槽２１の外部である搬送機構２６０の一部に設けられることで、加熱炉２０１からの熱量の伝達に伴う影響が懸念されない場合は、遮熱ユニット６３は設けられなくてもよい。これにより搬送機構２６０の構成をより簡素化すると共に搬送機構２６０の製造コストをより低減することができる。
【００５６】
また、造形情報は、固体メモリ１６２、２６２に保存される代わりに、あるいはこれに加えて、図１０に示すように、サーバ３００が備える記憶部３０１に保存および管理されてもよい。記憶部３０１は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等により実現される。サーバ３００によって造形情報が造形物２２に対応付けて記録される。図１０に示す例では、サーバ３００は、３次元造形装置１００および加熱装置２００と接続する別の装置として設けられる。なお、サーバ３００は、３次元造形装置１００の内部に備えられていてもよい。造形物２２の造形情報は、記録動作制御ユニット５３によって造形動作中もしくは造形動作終了後にサーバ３００に送信される。サーバ３００は、記録動作制御ユニット５３から造形情報を受信し、受信した造形情報を造形物ごとに記憶部３０１に保存する。記憶部３０１に保存されている造形情報は、読み取りユニット２０２に送信される。読み取りユニット２０２がサーバ３００から受信した造形情報を基に、加熱炉制御ユニット２０４が加熱炉２０１の各種制御を行う。
【００５７】
この例においては、例えば造形槽２１や造形槽底板２３あるいは搬送台車６１に不図示の識別形状が付与される。ここで、識別形状とは、造形槽２１や造形槽底板２３あるいは搬送台車６１の側面や底面等の表面に刻印される造形物２２を識別する文字や模様、造形物２２を識別する識別番号が記載された名札等である。
【００５８】
また、上記の説明において、３次元造形装置は液体を吐出して造形物を造形する装置であることを想定しているが、上記の３次元造形装置は造形材料の粉体にレーザ等により熱エネルギーを与えて造形物を造形する装置であってもよい。この場合、上記の液体の代わりにレーザ等によって造形物に印字情報２５ａやバーコード２５ｂが印刷される。また、印字情報２５ａやバーコード２５ｂが造形物を造形する手段とは別手段によって印刷されるように上記の３次元造形装置を構成してもよい。例えば、造形物の造形を上記の液体や
レーザ等によって行い、印字情報２５ａやバーコード２５ｂをインク等によって行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本件開示の技術は３次元造形装置に利用されるものであり、特に粉末を用いて３次元造形を行なう３次元造形装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６０】
２２・・・造形物、２５ａ・・・印刷文字、２５ｂ・・・バーコード、４０・・・液体吐出部、５０・・・制御部、１００・・・三次元造形装置
【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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