(57)【要約】【課題】熱溶融積層法を利用した立体造形における造形精度を向上させる。【解決手段】制御装置は、吐出部から熱可塑性の材料を吐出することにより立体的な造形物ＭＯを製造する造形装置１１を制御する。制御装置は、造形物ＭＯの形状を示すデータに基づいて材料の吐出経路を示す造形データを生成する生成部と、造形データに基づいて吐出部の移動を制御する移動制御部とを備える。生成部は、単位面積あたりの材料の吐出量が一定とならないように吐出経路を調整する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出部から熱可塑性の材料を吐出することにより立体的な造形物を製造する造形装置を制御する制御装置であって、
前記造形物の形状を示すデータに基づいて前記材料の吐出経路を示す造形データを生成する生成部と、
前記造形データに基づいて前記吐出部の移動を制御する移動制御部と、
を備え、
前記生成部は、単位面積あたりの前記材料の吐出量が一定とならないように前記吐出経路を調整する、
制御装置。
【請求項２】
前記生成部は、前記吐出部が移動しながら前記材料を一定の吐出速度で吐出する場合において、隣接する複数の前記吐出経路の間隔が一定とならないように前記吐出経路を変形させる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記生成部は、前記造形物の最上層の面上における材料量の分布に基づいて前記吐出経路を変化させる、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記生成部は、前記材料が必要とされる単位面積あたりの量の分布に基づいて等量領域を設定し、前記等量領域毎に前記吐出経路を計算する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記生成部は、前記等高領域毎に前記材料の吐出速度を決定し、
１つの前記等高領域における前記吐出速度が一定である、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置を備えた造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及び造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型等を用いずに立体的な造形物を製造可能な造形装置において、熱可塑性の材料をノズルから吐出することで立体造形を行う熱溶解積層法（ＦＦＦ：Fused  Filament  Fabrication又はＦＤＭ：Fused  Deposition  Modeling）が利用されている。
【０００３】
光硬化性樹脂等の液滴をインクジェットノズルから吐出することで積層造形するマテリアルジェット方式の造形装置において、液滴量のばらつき等により造形物の表面に意図しない凹凸が形成されることを防止するために、液滴の吐出量を調整する技術が開示されている（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱溶解積層法により立体造形物を製造する際に、単位面積あたりの材料量を一定にすると、造形物の表面に凹凸が発生する場合がある。そのため、単位面積あたりの材料量が一定とならないように造形材の吐出を適切に制御することが求められる。しかしながら、熱溶解積層法を利用した造形装置においては、溶融前の材料をノズルに送入してから溶融後の材料がノズルから吐出されるまでの間にタイムラグが生じるため、材料の吐出量を高精度に制御することが困難な場合がある。このような問題は、ノズルを移動させながら材料を吐出する場合等においてより顕著となる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、熱溶融積層法を利用した立体造形における造形精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る一形態は、吐出部から熱可塑性の材料を線状に吐出することにより立体的な造形物を製造する造形装置を制御する制御装置であって、前記造形物の形状を示すデータに基づいて前記材料の吐出経路を示す造形データを生成する生成部と、前記造形データに基づいて前記吐出部の移動を制御する移動制御部と、を備え、前記生成部は、単位面積あたりの前記材料の吐出量が一定とならないように前記吐出経路を調整する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱溶融積層法を利用した立体造形における造形精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る造形システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る造形装置の全体的なハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る造形装置の内部構成例を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る吐出モジュールの断面形状例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る加熱モジュールの構成例を示す下面図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る造形装置の具体的なハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係るフィラメントの積層時における状態の例を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る造形物の製造時におけるフィラメントの吐出経路の例を示す模式図である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係る制御部による処理例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係る分割領域の例を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の実施形態に係るパス及び交点の例を示す図である。
【図１３】図１３は、第１の実施形態に係る分割領域を変形させた状態の第１の例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１の実施形態に係る分割領域を変形させた状態の第２の例を示す図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態に係る変形後のパスの第１の例を示す図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態に係る変形後のパスの第２の例を示す図である。
【図１７】図１７は、第２の実施形態に係る制御部の機能構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態に係る造形データ生成部における処理例を示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、第２の実施形態に係る等量線及び等量領域の例を示す図である。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係るパスの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、制御装置及び造形装置の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施形態における構成要素には当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、及びいわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下の実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換、変更、及び組み合わせを行うことができる。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る造形システム１の構成例を示す図である。造形システム１は、造形装置１１及び情報処理装置１２を含む。
【００１１】
造形装置１１は、熱溶解積層法を利用して立体的な造形物ＭＯを製造する３Ｄプリンタであり、本実施形態に係る「制御装置」により制御される造形装置の一例である。情報処理装置１２は、造形装置１１と適宜なコンピュータネットワークを介して接続したパーソナルコンピュータ等である。情報処理装置１２は、造形装置１１に対して、造形物ＭＯの形状を示すデータ、設定情報、制御信号等を出力する。なお、図１に示すシステム構成は例示であり、実施形態はこれに限定されるものではない。
【００１２】
図２は、第１の実施形態に係る造形装置１１の全体的なハードウェア構成例を示すブロック図である。造形装置１１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２１、ＲＡＭ（Random  Access  Unit）２２、ＲＯＭ（Read  Only  Unit）２３、記憶装置２４、インターフェース２５、造形ユニット２６、及び形状センサ２７を含む。
【００１３】
ＣＰＵ２１は、プログラムに従って演算処理を行う電子回路であり、造形装置１１全体の動作を制御するための処理を行う。ＲＡＭ２２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶デバイスであり、ＣＰＵ２１が情報を処理する際の作業領域として機能する。ＲＯＭ２３は、読み出し専用の不揮発性の記憶デバイスであり、ファームウェア等のプログラムを格納している。記憶装置２４は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶デバイスであり、ＯＳ（Operating  System）、制御プログラム、アプリケーションプログラム等を格納している。インターフェース２５は、造形装置１１と外部との間で情報の送受を可能にする各種ユニットであり、例えば、ユーザの操作を受け付ける操作パネル、情報処理装置１２等の外部機器と通信を確立する通信装置等である。造形ユニット２６は、ＣＰＵ２１等からの制御信号に基づいて熱可塑性の材料を吐出し、目的とする造形物ＭＯを製造するユニットである。形状センサ２７は、造形物ＭＯの形状に関する情報を取得するセンサである。
【００１４】
図３は、第１の実施形態に係る造形装置１１の内部構成例を示す図である。造形装置１１の筐体１５の内部は、立体的な造形物ＭＯを製造するための処理空間となっている。筐体１５の内部には、造形物ＭＯの載置台となるプレート１６が設置されている。造形物ＭＯはプレート１６上で製造される。
【００１５】
造形物ＭＯの材料として、熱可塑性樹脂をマトリックスとした樹脂組成物からなる長尺のフィラメントＦを用いる。フィラメントＦは、可塑性のワイヤ状の固体材料であり、リール１７に巻回された状態で筐体１５の外部に設置されている。
【００１６】
筐体１５の内部のプレート１６の上部には、フィラメントＦをプレート１６上に吐出する吐出モジュール１８（吐出部）が設置されている。図４は、第１の実施形態に係る吐出モジュール１８の断面形状例を示す図である。吐出モジュール１８は、エクストルーダ３１、冷却ブロック３２、フィラメントガイド３３、加熱ブロック３４、吐出ノズル３５、撮像モジュール３６、及びねじり回転機構３７を有する。フィラメントＦは、エクストルーダ３１により吐出モジュール１８の内部に引き込まれる。
【００１７】
撮像モジュール３６は、吐出モジュール１８内に引き込まれるフィラメントＦを撮像する。撮像モジュール３６は、例えばフィラメントＦを３６０°の方位から撮像した３６０°像の画像データを生成する。撮像モジュール３６は、例えば、結像光学系（例えばレンズ）、撮像素子（例えばＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor））等を備えたカメラであり得る。
【００１８】
ねじり回転機構３７は、撮像モジュール３６により生成された画像データに基づいて、吐出モジュール１８内に引き込まれるフィラメントＦを、Ｚ軸を回転軸として回転させる。ねじり回転機構３７は、例えば、フィラメントＦにおける高粘度の樹脂と低粘度の樹脂との境界が所定の位置となるようにフィラメントＦの回転量を決定する。
【００１９】
加熱ブロック３４は、電熱ヒータ等の熱源４１、加熱ブロック３４の温度を検出する熱電対４２等を有し、吐出モジュール１８内に引き込まれたフィラメントＦを加熱して溶融させる。加熱ブロック３４により溶融されたフィラメントＦは、吐出ノズル３５へ供給される。
【００２０】
冷却ブロック３２は、加熱ブロック３４の上部に設けられ、フィラメントＦを冷却する冷却源４５を有する。冷却源４５の具体的構成は特に限定されるべきものではないが、例えば公知の空冷機構、水冷機構等を利用することができる。冷却ブロック３２の作用により、加熱ブロック３４により加熱され溶融されたフィラメントＦが吐出モジュール１８の上部へ逆流することが防止される。冷却ブロック３２と加熱ブロック３４との間には、フィラメントガイド３３が設けられている。フィラメントガイド３３により、冷却ブロック３２と加熱ブロック３４との間に所定の距離を確保され、両ブロック３２，３４間の温度の干渉を抑制することができる。
【００２１】
加熱ブロック３４の下端部には、フィラメントＦを吐出する吐出ノズル３５が設置されている。吐出ノズル３５は、加熱ブロック３４により溶融状態又は半溶融状態となったフィラメントＦを線状に押し出すようにしてプレート１６上に吐出する。吐出されたフィラメントＦは、プレート１６上で冷却及び固化されて造形物ＭＯの断面形状の層を形成する。形成された層の上に更にフィラメントＦを吐出して積層する工程を繰り返すことにより、立体的形状を有する造形物ＭＯが形成される。なお、吐出ノズル３５は複数設けられてもよく、吐出ノズル３５毎に異なる種類のフィラメントＦを吐出するようにしてもよい。
【００２２】
また、図３に示すように、造形装置１１は、プレート１６上に吐出されたフィラメントＦにより形成された層を加熱する加熱モジュール５０を有する。図５は、第１の実施形態に係る加熱モジュール５０の構成例を示す下面図である。加熱モジュール５０は、レーザ光をプレート１６上の所定の位置に向けて照射するレーザ光源５１、及びレーザ光源５１を変位させる回転ステージ５２を有する。
【００２３】
レーザ光源５１は、プレート１６上に形成されたフィラメントＦの層の一部にレーザ光を照射する。レーザ光源５１の具体的構成は特に限定されるべきものではないが、例えば４４５ｎｍ程度の波長のレーザ光を射出する半導体レーザ等であり得る。
【００２４】
回転ステージ５２は、プレート１６の上部において回転可能に設けられた円板状の部材である。回転ステージ５２からプレート１６側へ延設された２本のアーム部の先端には、レーザ光源５１が固定されている。レーザ光源５１は、回転ステージ５２の回転に合わせて吐出ノズル３５の吐出口３８を中心とした円周上を変位する。また、加熱モジュール５０は、プレート１６上の造形物ＭＯの温度を検知する温度センサを備えていてもよい。
【００２５】
図３に戻り、筐体１５内には、左右方向（Ｘ軸方向）に延びるＸ軸駆動軸６１が固定されている。吐出モジュール１８及び加熱モジュール５０は、Ｘ軸駆動軸６１にスライド可能に連結され、Ｘ軸駆動軸６１に連結されたＸ軸駆動モータ６２の駆動力によりＸ軸方向に移動する。
【００２６】
また、筐体１５内には、前後方向（Ｙ軸方向）に延びる２本のＹ軸駆動軸６３が固定されている。Ｘ軸駆動軸６１の両端部は、それぞれＹ軸駆動軸６３にスライド可能に連結され、Ｙ軸駆動軸６３に連結されたＹ軸駆動モータ６４の駆動力によりＹ軸方向に平行移動する。これにより、吐出モジュール１８及び加熱モジュール５０は、ＸＹ平面上の任意の位置に移動可能となる。
【００２７】
また、筐体１５内には、上下方向（Ｚ軸方向）に延びる、１本のＺ軸駆動軸６５及び２本のガイド軸６６が固定されている。プレート１６は、Ｚ軸駆動軸６５及びガイド軸６６にスライド可能に連結され、Ｚ軸駆動軸６５に連結されたＺ軸駆動モータ６７の駆動力によりＺ軸方向に平行移動する。プレート１６には、造形物ＭＯを加熱するための加熱部が設けられてもよい。このようにプレート１６がＺ軸方向に変位することにより、吐出モジュール１８の吐出ノズル３５の先端とプレート１６（造形物ＭＯ）との間に形成されるギャップが調整される。
【００２８】
また、筐体１５内には、クリーニングブラシ６８及びダストボックス６９が設置されている。クリーニングブラシ６８は、吐出モジュール１８（吐出ノズル３５）の周辺部を洗浄可能に設けられ、ダストボックス６９は、クリーニングブラシ６８によって除去された汚れや研磨剤を収集可能に設けられている。フィラメントＦの溶融と吐出を継続して実行すると、吐出モジュール１８の周辺部が溶融したフィラメントＦで汚れる場合がある。このような場合、吐出モジュール１８をクリーニングブラシ６８の設置位置まで移動させ、クリーニングブラシ６８にクリーニング動作を行わせることにより、吐出モジュール１８の汚染、例えば吐出ノズル３５の先端にフィラメントＦが固着すること等を防止することができる。クリーニング動作は、フィラメントＦの温度がある程度高い状態で行われることが好ましい。
【００２９】
図６は、第１の実施形態に係る造形装置１１の具体的なハードウェア構成例を示すブロック図である。造形装置１１は、制御部１００を有する。制御部１００は、造形装置１１を制御する「制御装置」の一例である。本実施形態に係る制御部１００は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、ＲＯＭ２３又は記憶装置２４に記憶されたプログラム、適宜な論理回路等の協働により構築される。制御部１００は、図６に示すように各部と電気的に接続されている。
【００３０】
造形装置１１には、吐出モジュール１８のＸ軸方向位置を検知するＸ軸座標検知機構が設けられている。Ｘ軸座標検知機構の検知結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、Ｘ軸座標の検知結果に基づいてＸ軸駆動モータ６２の駆動を制御し、吐出モジュール１８を目標のＸ軸方向位置へ移動させる。
【００３１】
造形装置１１には、吐出モジュール１８のＹ軸方向位置を検知するＹ軸座標検知機構が設けられている。Ｙ軸座標検知機構の検知結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、Ｙ軸座標の検知結果に基づいてＹ軸駆動モータ６４の駆動を制御し、吐出モジュール１８を目標のＹ軸方向位置へ移動させる。
【００３２】
吐出モジュール１８には、プレート１６のＺ軸方向位置を検知するＺ軸座標検知機構が設けられている。Ｚ軸座標検知機構の検知結果は制御部１００に送られる。制御部１００は、Ｚ軸座標の検知結果に基づいてＺ軸駆動モータ６７の駆動を制御して、プレート１６を目標のＺ軸方向位置へ移動させる。
【００３３】
このように、制御部１００がプレート１６上における吐出モジュール１８の位置を変化させることにより、フィラメントＦの吐出経路（以下、パスと表現する場合がある）が決定される。また、制御部１００が吐出モジュール１８のエクストルーダ３１、冷却ブロック３２、加熱ブロック３４、吐出ノズル３５等の動作を制御することにより、フィラメントＦの吐出量が制御される。また、制御部１００は、加熱モジュール５０及びクリーニングブラシ６８の各駆動部に対して制御信号を送信し、これらの駆動を制御する。
【００３４】
図７は、第１の実施形態に係るフィラメントＦの積層時における状態の例を示す図である。吐出モジュール１８による上層Ｌｎの造形中に、レーザ光源５１は、下層Ｌｎ−１のうち、上層Ｌｎを構成するフィラメントＦが吐出される直前の部分である積層直前部分８１にレーザ光Ｌを照射し、積層直前部分８１を再加熱する。再加熱とは、溶融したフィラメントＦが冷却されて固化した後、固化したフィラメントＦを再度加熱することである。再加熱の温度は特に限定されるべきものではないが、下層Ｌｎ−１のフィラメントＦが溶融する温度以上であることが好ましい。
【００３５】
加熱前の下層Ｌｎ−１の温度を適宜な温度センサでセンシングし、センシング結果に基づいてレーザ光Ｌの出力を調整することで、下層Ｌｎ−１（積層直前部分８１）を所定の温度以上に再加熱することができる。また、再加熱中の下層Ｌｎ−１の温度を温度センサでセンシングし、当該温度が所定の温度以上となるまでレーザ光Ｌのエネルギーを下層Ｌｎ−１へ入力してもよい。下層Ｌｎ−１の積層直前部分８１を再加熱することにより、下層Ｌｎ−１を構成するフィラメントＦと上層Ｌｎを構成するフィラメントＦとの温度差が小さくなり、下層Ｌｎ−１と上層Ｌｎとの接着性が向上する。
【００３６】
図８は、第１の実施形態に係る造形物ＭＯの製造時におけるフィラメントＦの吐出経路の例を示す模式図である。図８中の矢印は、吐出モジュール１８の進行方向（パス）を示す。図８では、吐出されたフィラメントＦを楕円柱で表している。このため、フィラメントＦとフィラメントＦとの間に空隙が形成されているが、実際は、強度の点で空隙が形成されないように造形することが好ましい。図８に示すように、吐出モジュール１８が矢印の方向に移動しながらフィラメントＦを吐出することにより、造形物ＭＯが形作られていく。
【００３７】
図９は、第１の実施形態に係る制御部１００の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る制御部１００は、データ入力部１１１、造形データ生成部１１２（生成部）、造形ユニット制御部１１４（移動制御部）、及び形状測定部１１５を含む。
【００３８】
データ入力部１１１は、造形物ＭＯの形状を示す形状データを入力する。形状データの入力方法は特に限定されるべきものではないが、例えば、インターフェース２５を介して情報処理装置１２から受信してもよい。
【００３９】
造形データ生成部１１２は、入力された形状データに基づいて、プレート１６、吐出モジュール１８、加熱モジュール５０等の動作を制御するための造形データを生成する。造形データは、例えば、プレート１６の上下方向の移動量、吐出ノズル３５からのフィラメントＦの吐出量（エクストルーダ３１による吐出モジュール１８内へのフィラメントＦの送入量）、パス（フィラメントＦの吐出経路又は吐出モジュール１８の移動経路）等を含む情報である。
【００４０】
本実施形態に係る造形データ生成部１１２は、パス調整部１１３を含む。パス調整部１１３は、吐出モジュール１８が移動しながらフィラメントＦを一定の吐出速度で吐出する場合において、単位面積あたりに吐出されるフィラメントＦの量が一定とならないようにパスを調整する。パスの調整方法については後述する。
【００４１】
造形ユニット制御部１１４は、生成された造形データに基づいて、造形ユニット２６（Ｘ軸駆動モータ６２、Ｙ軸駆動モータ６４、Ｚ軸駆動モータ６７、吐出モジュール１８、加熱モジュール５０等）を制御する。
【００４２】
形状測定部１１５は、所定のセンサからの検出信号等に基づいて、プレート１６上に形成された造形物ＭＯの形状を測定する。当該測定結果は、後の造形データの生成に利用される。
【００４３】
図１０は、第１の実施形態に係る制御部１００による処理例を示すフローチャートである。先ず、造形データ生成部１１２は、データ入力部１１１により入力された形状データに基づいて、プレート１６上の領域を複数の矩形状の分割領域に分割する（Ｓ１０１）。
【００４４】
図１１は、第１の実施形態に係る分割領域１２１の例を示す図である。同図において、プレート１６上の領域に設定された１２の分割領域１２１が例示されている。本例に係る各分割領域１２１は同一面積の正方形状を有している。
【００４５】
その後、造形データ生成部１１２は、形状データに基づいて、造形物ＭＯを形成する領域（フィラメントＦが吐出される領域）である造形領域に対応する分割領域１２１を抽出し（Ｓ１０２）、抽出された分割領域１２１を通過するパス（フィラメントＦの吐出経路）を計算する（Ｓ１０３）。また、造形データ生成部１１２は、パスと分割領域１２１の境界線との交点を特定し、各交点で各パスを分割する（Ｓ１０４）。
【００４６】
図１２は、第１の実施形態に係るパス１２５及び交点１２６の例を示す図である。同図において、同一の太さを有する６本のパス１２５が図中左右方向に平行に延びている状態が示されている。各パス１２５の一定の太さは、フィラメントＦを一定の吐出速度で吐出することを示している。また、同図において、各パス１２５と各分割領域１２１の境界線との交点１２６が複数存在することが示されている。各パス１２５は、各交点１２６で分割されているものとして扱われる。
【００４７】
その後、造形データ生成部１１２は、上記のように計算されたパスに基づいて、分割領域１２１毎のフィラメントＦの総吐出量を計算する（Ｓ１０５）。このとき、総吐出量は、造形物ＭＯの最上層の面上におけるフィラメントＦの量の分布に基づいて、分割領域１２１毎に異なるように計算される。
【００４８】
パス調整部１１３は、ステップＳ１０５において計算された、分割領域１２１毎の総吐出量に基づいて、各分割領域１２１を変形する（Ｓ１０６）。パス調整部１１３は、総吐出量を増加させるべき分割領域１２１の形状をその面積が小さくなるように変形させ、吐出量を減少させるべき分割領域１２１の形状をその面積が大きくなるように変形させる。例えば、計算された総吐出量が所定の閾値αより小さい場合には、対応する分割領域１２１における総吐出量を増加させるべき（分割領域１２１の面積を小さくするべき）と判断することができる。また、計算された総吐出量が所定の閾値β（β＞α）より大きい場合には、対応する分割領域１２１における総吐出量を減少させるべき（分割領域１２１の面積を大きくするべき）と判断することができる。
【００４９】
図１３は、第１の実施形態に係る分割領域１２１を変形させた状態の第１の例を示す図である。図１４は、第１の実施形態に係る分割領域１２１を変形させた状態の第２の例を示す図である。図１３の第１の例は、中心部に位置する２つの分割領域１２１をその面積が小さくなるように変形させた縮小分割領域１２１Ａとし、周囲部に位置する１０の分割領域１２１をその面積が大きくなるように変形させた拡大分割領域１２１Ｂとした状態を示している。図１４の第２の例は、中心部に位置する２つの分割領域１２１をその面積が大きくなるように変形させた拡大分割領域１２１Ｂとし、周囲部に位置する１０の分割領域１２１をその面積が小さくなるように変形さえた縮小分割領域１２１Ａとした状態を示している。
【００５０】
その後、パス調整部１１３は、分割領域１２１の変形に合わせて各交点１２６を移動させ（Ｓ１０７）、移動後の交点１２６をつないでパス１２５を形成する（Ｓ１０８）。
【００５１】
図１５は、第１の実施形態に係る変形後のパス１２５の第１の例を示す図である。図１６は、第１の実施形態に係る変形後のパス１２５の第２の例を示す図である。図１５の第１の例において、中心部に位置する縮小分割領域１２１Ａにおける２本のパス１２５の間隔Ｄ１が、周辺部に位置する拡大分割領域１２１Ｂにおける２本のパス１２５の間隔Ｄ２より狭くなっていることが示されている。図１６の第２の例において、中心部に位置する拡大分割領域１２１Ｂにおける２本のパス１２５の間隔Ｄ２が、周辺部に位置する縮小分割領域１２１Ａにおける２本のパス１２５の間隔Ｄ１より広くなっていることが示されている。
【００５２】
上記のような処理により、吐出モジュール１８が移動しながらフィラメントＦを一定の吐出速度で吐出する場合において、単位面積（例えば、図１１に示す分割領域１２１の面積）あたりに吐出されるフィラメントＦの量が一定とならないようにすることが可能となる。これにより、造形物ＭＯの表面に意図しない凹凸が形成されることを抑制し、熱溶融積層法を利用した立体造形における造形精度を向上させることが可能となる。
【００５３】
以下に、他の実施形態について図面を参照して説明するが、第１の実施形態と同一又は同様の作用効果を奏する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００５４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る造形装置１１の制御部１００は、フィラメントＦが必要とされる単位面積あたりの量の分布に基づいて等量領域を設定し、等量領域毎にパスを計算する構成を有する。
【００５５】
図１７は、第２の実施形態に係る制御部１００の機能構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る造形データ生成部２０１は、等量領域特定部２０２を含む。データ入力部１１１、造形ユニット制御部１１４、及び形状測定部１１５は、第１の実施形態と同一の機能を有する。
【００５６】
等量領域特定部２０２は、形状データに含まれる、フィラメントＦが必要とされる単位面積あたりの量を示す情報に基づいて、フィラメントＦの量の差が所定範囲以内にある等量領域を特定する。造形データ生成部２０１は、特定された等量領域毎にパスを計算し、等量領域毎にフィラメントＦの吐出速度を決定する。
【００５７】
図１８は、第２の実施形態に係る造形データ生成部２０１における処理例を示すフローチャートである。先ず、形状測定部１１５が造形物ＭＯの最上層内の複数の点におけるフィラメントＦが必要とされる量を測定する（Ｓ２０１）。等量領域特定部２０２は、測定された各点におけるフィラメントＦが必要とされる量を内挿し（Ｓ２０２）、等量線を計算する（Ｓ２０３）。
【００５８】
図１９は、第２の実施形態に係る等量線２２０Ａ〜２２０Ｃ及び等量領域２２１Ａ〜２２１Ｃの例を示す図である。本例では、第１の等量線２２０Ａ、第２の等量線２２０Ｂ、及び第３の等量線２２０Ｃの順番にフィラメントＦが必要とされる量が多くなっている。第１の等量領域２２１Ａは、第１の等量線２２０Ａと第２の等量線２２０Ｂとの間の領域である。第２の等量領域２２１Ｂは、第２の等量線２２０Ｂと第３の等量線２２０Ｃとの間の領域である。第３の等量領域２２１Ｃは、第３の等量線２２０Ｃより内側の領域である。
【００５９】
その後、造形データ生成部２０１は、等量領域２２１Ａ〜２２１Ｃ毎にパスを計算し（Ｓ２０４）、等量領域２２１Ａ〜２２１Ｃ毎にフィラメントＦの吐出速度を決定する（Ｓ２０５）。
【００６０】
図２０は、第２の実施形態に係るパス２３１Ａ〜２３１Ｃの例を示す図である。本例において、第１の等量領域２２１Ａ内に２本の第１のパス２３１Ａが設定され、第２の等量領域２２１Ｂ内に２本の第２のパス２３１Ｂが設定され、第３の等量領域２２１Ｃ内に２本の第３のパス２３１Ｃが設定された状態が示されている。そして、第１のパス２３１Ａの太さは第２のパス２３１Ｂより太く、第３のパス２３１Ｃの太さは第２のパス２３１Ｂより細くなっている。各パス２３１Ａ〜２３１Ｃの太さはフィラメントＦの吐出速度に対応しており、パス２３１Ａ〜２３１Ｃが太いほど吐出速度が速いことを示している。
【００６１】
上記のように、本実施形態においては、等量領域２２１Ａ〜２２１Ｃ毎にパス２３１Ａ〜２３１Ｃを計算し、等量領域２２１Ａ〜２２１Ｃ毎にフィラメントＦの吐出速度を決定する。これにより、１つの等量領域２２１Ａ〜２２１Ｃに対するフィラメントＦの吐出を一定の吐出速度で行うことが可能となり、困難な吐出速度の制御を必要とすることなく、単位面積あたりのフィラメントＦの吐出量が一定にならないようにすることが可能となる。
【００６２】
上記各実施形態に係る造形装置１１の機能を実現するプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、プログラムを、インターネット等のネットワークに接続された他のコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、プログラムをネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。
【００６３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更、及び組み合わせを行うことができる。この実施形態及びその変形は発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１  造形システム
１１  造形装置
１２  情報処理装置
１５  筐体
１６  プレート
１７  リール
１８  吐出モジュール
２１  ＣＰＵ
２２  ＲＡＭ
２３  ＲＯＭ
２４  記憶装置
２５  インターフェース
２６  造形ユニット
２７  形状センサ
３１  エクストルーダ
３２  冷却ブロック
３３  フィラメントガイド
３４  加熱ブロック
３５  吐出ノズル
３６  撮像モジュール
３７  ねじり回転機構
３８  吐出口
４１  熱源
４２  熱電対
４５  冷却源
５０  加熱モジュール
５１  レーザ光源
６１  Ｘ軸駆動軸
６２  Ｘ軸駆動モータ
６３  Ｙ軸駆動軸
６４  Ｙ軸駆動モータ
６５  Ｚ軸駆動軸
６６  ガイド軸
６７  Ｚ軸駆動モータ
６８  クリーニングブラシ
６９  ダストボックス
７１  温度センサ
８１  積層直前部分
１００  制御部
１１１  データ入力部
１１２，２０１  造形データ生成部
１１３  パス調整部
１１４  造形ユニット制御部
１１５  形状測定部
１２１  分割領域
１２１Ａ  縮小分割領域
１２１Ｂ  拡大分割領域
１２５  パス
１２６  交点
２０２  等量領域特定部
２２０Ａ〜２２０Ｃ  等量線
２２１Ａ〜２２１Ｃ  等量領域
２３１Ａ〜２３１Ｃ  パス
Ｆ  フィラメント
Ｌ  レーザ光
ＭＯ  造形物
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特開２０１６−１３７６５３号公報
【図１】
2020055155.tif 000003
【図２】
2020055155.tif 000004
【図３】
2020055155.tif 000005
【図４】
2020055155.tif 000006
【図５】
2020055155.tif 000007
【図６】
2020055155.tif 000008
【図７】
2020055155.tif 000009
【図８】
2020055155.tif 000010
【図９】
2020055155.tif 000011
【図１０】
2020055155.tif 000012
【図１１】
2020055155.tif 000013
【図１２】
2020055155.tif 000014
【図１３】
2020055155.tif 000015
【図１４】
2020055155.tif 000016
【図１５】
2020055155.tif 000017
【図１６】
2020055155.tif 000018
【図１７】
2020055155.tif 000019
【図１８】
2020055155.tif 000020
【図１９】
2020055155.tif 000021
【図２０】
2020055155.tif 000022