(57)【要約】【課題】吐出ヘッドから吐き出される材料の幅の変動を低減する。【解決手段】本発明の一実施形態の３次元造形装置は、造形材料を吐出する吐出部と、吐出部に造形材料を供給する供給部と、吐出部を移動させる駆動部と、供給部と駆動部を制御する制御部を有し、制御部は、駆動部が吐出部を移動させる移動速度を算出し、造形材料を供給する供給速度を供給部に指示する第１の速度指令よりも、吐出部を移動させる移動速度を駆動部に指示する第２の速度指令を、遅延させて出力する。【選択図】図１
2020151858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形材料を吐出する吐出部と、
前記吐出部に前記造形材料を供給する供給部と、
前記吐出部を移動させる駆動部と、
前記供給部と前記駆動部を制御する制御部を有し、
前記制御部は、
前記駆動部が前記吐出部を移動させる移動速度を算出し、
前記造形材料を供給する供給速度を前記供給部に指示する第１の速度指令よりも、前記吐出部を移動させる移動速度を前記駆動部に指示する第２の速度指令を、遅延させて出力する、
３次元造形装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第２の速度指令を出力するタイミングを遅延させる一次遅れフィルタを備える、
請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２の速度指令を出力するタイミングを、前記第１の速度指令を出力するタイミングよりも、予め定められた所定の時間遅延させる、
請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記移動速度と前記供給速度の比が一定となるように、前記移動速度と前記供給速度とを算出する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。
【請求項５】
造形材料を吐出する吐出部を移動させる移動速度を算出する算出ステップと、
前記造形材料を供給する供給速度を前記吐出部に前記造形材料を供給する供給部に指示する第１の速度指令よりも、前記吐出部を移動させる移動速度を前記吐出部を移動させる駆動部に指示する第２の速度指令を、遅延させて出力する出力ステップと、
を含む３次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置、及び３次元造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズル（吐出ヘッド）から処理空間内に造形材料を吐出することによって、３次元形状をもった立体物（３次元造形物）を造形する３次元造形装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、輪郭線の内部に造形材料が連続して吐出されるように造形材料の吐出経路を表す経路データを生成する三次元造形装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、吐出ヘッドの移動速度が変化する場合に、吐出ヘッドから吐出される材料の幅を一定にすることが困難な場合があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吐出ヘッドから吐出される材料の幅の変動を一定にす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、本発明の一実施形態の３次元造形装置は、造形材料を吐出する吐出部と、吐出部に造形材料を供給する供給部と、吐出部を移動させる駆動部と、供給部と駆動部を制御する制御部を有し、制御部は、駆動部が吐出部を移動させる移動速度を算出し、造形材料を供給する供給速度を供給部に指示する第１の速度指令よりも、吐出部を移動させる移動速度を駆動部に指示する第２の速度指令を、遅延させて出力する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、吐出ヘッドの移動速度が変化する場合に、吐出ヘッドから吐出される材料の幅を一定にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る３次元造形装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態に係る制御部の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態に係るヘッドモジュールの移動速度とフィラメントの吐出速度との関係の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係るＸＹ移動速度およびフィラメントの供給速度の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【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、造形装置および方法の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（実施形態）
本実施形態では、熱溶解積層法（Fused  Filament  Fabrication：ＦＦＦ）により３次元造形物を造形する３次元造形装置への適用例を示す。なお、造形方式を熱溶解積層法（ＦＦＦ）に限定するものではない。その他にも、任意の造形方式で３次元造形物を造形する３次元造形装置に適用してよい。また、熱溶解積層法の造形材料としてフィラメントを用いた例を説明するが、熱溶解積層法以外の方式であれば造形材料は方式に応じてフィラメント以外の材料を用いてもよい。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の構成の一例を示す断面図である。図１に示すように、３次元造形装置１は、制御部（制御装置）１００と、キャリッジ４と、ヘッドモジュール２０と、押込み装置３と、リール１１と、Ｘ軸駆動軸５０と、Ｘ軸駆動モータ５１と、Ｙ軸駆動軸６０と、Ｙ軸駆動モータ６１と、ビルドプレート（造形テーブル）７０と、Ｚ軸駆動軸７１と、Ｚ軸駆動モータ７２と、クリーニングヘッド８０と、パージトレイ８１とを備える。
【００１２】
リール１１には、材料フィラメント（以下、単にフィラメントという）１０が巻き回された状態でセットされている。フィラメント１０は、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であり、本実施形態における造形材料の一例である。リール１１は、フィラメント１０の駆動手段である押込み装置３の回転に引っ張られることで、大きく抵抗力を働かせることなく自転する。リール１１は、３次元造形装置１の筐体の外部に設けられてもよい。
【００１３】
押込み装置３は、制御部１００の制御の下、回転することによってフィラメント１０をヘッドモジュール２０に供給する（押し込む）。押込み装置３は、エクストルーダともいう。押込み装置３は、本実施形態における供給部の一例である。
【００１４】
ヘッドモジュール２０は、造形材料を吐出する。ヘッドモジュール２０は、移動可能なキャリッジ４に備えられる。また、ヘッドモジュール２０は、加熱部２１と、冷却部２２と、吐出ヘッド２３とを備える。ヘッドモジュール２０は、本実施形態における吐出部の一例である。なお、ヘッドモジュール２０の先端に設けられた吐出ヘッド２３を、吐出部の一例としてもよい。吐出ヘッド２３は、吐出ノズルともいう。
【００１５】
加熱部２１は、例えば、ヒータなどの熱源と、ヒータの温度を制御する熱電対とを有する。加熱部２１は、ヘッドモジュール２０に供給されたフィラメント１０を加熱溶解する。
【００１６】
加熱によって溶融状態あるいは半溶融となったフィラメント１０は、ヘッドモジュール２０の下端部に設けられた吐出ヘッド２３から、ビルドプレート７０上に線状に吐出される。ビルドプレート７０は、造形用の台である。
【００１７】
吐出ヘッド２３から吐出されたフィラメント１０は、冷却固化されて所定の形状の層が形成される。さらに、吐出ヘッド２３は、形成した層に、溶融状態あるいは半溶融状態のフィラメント１０を、線状に押し出すようにして吐出する操作を繰り返すことで、新たな層を積み上げて積層させる。これにより、ビルドプレート７０上に３次元造形物Ｍが生成される。
【００１８】
冷却部２２は、加熱部２１の上部に設けられる。冷却部２２は、例えば、冷却源を有し、フィラメント１０を冷却する。これにより、冷却部２２は、溶融したフィラメント１０のヘッドモジュール２０内の上部への逆流、フィラメント１０を押し出す抵抗の増大、あるいは、フィラメント１０の固化による移送路内での詰まりの発生を低減する。
【００１９】
また、ヘッドモジュール２０は、３軸直交座標系（ＸＹＺ直交座標系）のＸＹ平面のＸ軸方向とＹ軸方向へ移動可能に保持されている。具体的に、ヘッドモジュール２０は、Ｙ軸駆動軸６０に連結されたキャリッジ４に保持されている。キャリッジ４は、Ｙ軸駆動軸６０の回転によりＹ軸方向にスライド移動する連結部を有する。ヘッドモジュール２０は、Ｙ軸駆動モータ６１の駆動力でＹ軸駆動軸６０が回転することにより、キャリッジ４と一体にＹ軸の正または負の方向へ移動する。
【００２０】
また、キャリッジ４は、Ｘ軸駆動軸５０にも、スライド移動可能に保持されている。従って、ヘッドモジュール２０は、Ｘ軸駆動モータ５１の駆動力でＸ軸駆動軸５０が回転することにより、キャリッジ４と一体にＸ軸の正または負の方向へ移動する。
【００２１】
Ｘ軸駆動モータ５１およびＹ軸駆動モータ６１は、本実施形態における駆動部の一例である。
【００２２】
ビルドプレート７０は、Ｚ軸駆動軸７１に通され、Ｚ軸方向に昇降可能に保持されている。ビルドプレート７０は、Ｚ軸駆動モータ７２の駆動力により昇降する。なお、ビルドプレート７０には、積層された造形物を加熱する加熱部を設けてもよい。
【００２３】
また、ヘッドモジュール２０がフィラメント１０の溶融吐出を経時で続けると、吐出ヘッド２３周辺部が溶融した樹脂で汚れることがある。これに対して、３次元造形装置１に設けられたクリーニングヘッド８０により、吐出ヘッド２３周辺部に対し定期的にクリーニング動作を行うことで、吐出ヘッド２３の先端に樹脂が固着することを防ぐことができる。クリーニング動作時に生じる研磨粉については、３次元造形装置１に設けられたパージトレイ（ダストボックス）８１に集積させて、定期的に捨ててもよいし、あるいは吸引路を設けて、外部へ排出させてもよい。
【００２４】
制御部１００は、Ｘ軸駆動モータ５１およびＹ軸駆動モータ６１を制御することにより、キャリッジ４およびヘッドモジュール２０をＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させる。例えば、制御部１００は、Ｘ軸駆動モータ５１およびＹ軸駆動モータ６１を制御することにより、ヘッドモジュール２０がＸ軸方向またはＹ軸方向に移動する移動速度を制御する。
【００２５】
また、制御部１００は、押込み装置３を制御することにより、ヘッドモジュール２０に、フィラメント１０が供給される供給速度を制御する。
【００２６】
また、本実施形態の制御部１００は、供給速度を押込み装置３に指示する第１の速度指令よりも、ヘッドモジュール２０の移動速度をＸ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１に指示する第２の速度指令を、遅延させて出力する。
【００２７】
また、制御部１００は、Ｚ軸駆動モータ７２を制御することにより、ビルドプレート７０をＺ軸方向に移動させる。
【００２８】
図２は、実施形態に係る制御部１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００２９】
図２に示すように、制御部１００は、ＣＰＵ１５０と、ＲＯＭ１５１と、ＲＡＭ１５２と、ネットワークＩ／Ｆ１５３と、ＵＳＢＩ／Ｆ１５４と、メディアドライブ１５５と、入出力Ｉ／Ｆ１５６とを有する。各部はシステムバス１５７を介して相互に接続されている。
【００３０】
ＣＰＵ１５０は、プログラムを実行して３次元造形装置１全体を統括的に制御する。ＲＯＭ１５１は、プログラムを記憶する。ＲＡＭ１５２は、ＣＰＵ１５０がプログラムを実行する際のワーク領域などとして使用される。
【００３１】
入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５６は、３次元造形装置１の各部との間で入出力を行う際にインタフェース動作（情報の送受信動作）を行う。
【００３２】
ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）１５３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信ネットワークに接続するためのインタフェース（例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）カードなど）である。
【００３３】
ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）１５４は、ホストとＵＳＢ通信するためのインタフェースである。なお、接続はＵＳＢに限定しない。また、有線に限らず無線であっても良い。
【００３４】
メディアドライブ１５５は、記録メディア（図示せず）の電気的な接続により、記録メディアを対象にプログラムやデータの読み取りや書き込みを行う。
【００３５】
次に、３次元造形装置１における主な制御動作に関わる機能構成について説明する。図３は、実施形態に係る制御部１００の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
図３に示すように、制御部１００は、ＸＹ移動算出部１０１と、Ｚ移動算出部１０２と、供給算出部１０３と、遅延制御部１０４と、出力部１０５とを備える。
【００３７】
ＸＹ移動算出部１０１は、ヘッドモジュール２０をＸ軸方向またはＹ軸方向の目標位置に移動するための移動方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）、移動距離、および移動速度を算出する。また、ＸＹ移動算出部１０１は、算出した移動方向、移動距離、および移動速度に基づいて、Ｘ軸駆動モータ５１およびＹ軸駆動モータ６１の駆動を制御するための指令信号を生成する。ここで、Ｘ軸方向またはＹ軸方向の移動速度の指令を、ＸＹ移動速度指令という。ＸＹ移動速度指令は、第２の速度指令の一例である。ＸＹ移動算出部１０１は、生成したＸＹ移動速度指令を遅延制御部１０４および供給算出部１０３に送出する。
【００３８】
Ｚ移動算出部１０２は、ビルドプレート７０をＺ軸方向の目標位置に移動するための移動方向、移動距離、および移動速度を算出する。また、ＸＹ移動算出部１０１は、算出した移動方向、移動距離、および移動速度に基づいて、Ｚ軸駆動モータ７２の駆動を制御するための指令信号を生成する。ＸＹ移動算出部１０１は、生成した信号を出力部１０５に送出する。なお、Ｚ軸方向の移動は、３次元造形物Ｍの形成層の変更時に実行される。
【００３９】
なお、ＸＹ移動算出部１０１およびＺ移動算出部１０２は、ヘッドモジュール２０およびビルドプレート７０の目標位置は、３次元造形物Ｍのモデル情報に基づいて決定する。モデル情報は、生成される３次元造形物Ｍの形状を表す情報である。モデル情報は、例えば、メディアドライブ１５５に接続された記録メディアまたはＲＡＭ１５２に保存されているものとする。また、３次元造形装置１は、３次元の物体からモデル情報を読み取るためのスキャナ等を備えてもよい。
【００４０】
供給算出部１０３は、押込み装置３がフィラメント１０をヘッドモジュール２０に供給する供給速度を算出する。供給算出部１０３は、ＸＹ移動算出部１０１が算出したＸＹ移動速度指令に基づいて、ヘッドモジュール２０のＸ軸方向またはＹ軸方向の移動速度と、供給速度とが一定の比になるように供給速度を算出する。例えば、供給算出部１０３は、供給速度を、移動速度と同じ速度に算出する。供給算出部１０３は、算出した供給速度で押込み装置３がフィラメント１０をヘッドモジュール２０に供給するように、押込み装置３を制御するための供給速度指令の信号を生成する。供給速度指令は、第１の速度指令の一例である。供給算出部１０３は、生成した供給速度指令を、出力部１０５に送出する。
【００４１】
遅延制御部１０４は、ＸＹ移動算出部１０１によって生成されたＸＹ移動速度指令を、供給算出部１０３によって生成された供給速度指令よりも、遅延させる。遅延制御部１０４は、遅延させたＸＹ移動速度指令を、出力部１０５に送出する。
【００４２】
ここで、前述の供給速度指令に対する吐出ヘッド２３の吐出応答の遅れ特性について説明する。具体的には、後述の出力部１０５から押込み装置３に供給速度指令が出力されてから、実際にヘッドモジュール２０の吐出ヘッド２３から溶解されたフィラメント１０が吐出されるまでには、タイムラグ（遅れ）が発生する。つまり、吐出ヘッド２３へのフィラメント１０の供給速度指令に対して、吐出ヘッド２３の吐出応答は遅れ特性をもつ。
【００４３】
図４は、本実施形態に係るヘッドモジュール２０の移動速度とフィラメント１０の吐出速度との関係の一例を示す図である。図４の横軸は時間、縦軸は速度を示す。ＸＹ移動速度指令の設定速度と、フィラメント１０の供給速度とは、ＸＹ移動算出部１０１および供給算出部１０３によって、例えば、図４に示すように台形プロファイル形式で算出される。
【００４４】
ＸＹ移動速度指令の信号が、Ｘ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１に出力されるタイミングと、供給速度指令の信号が押込み装置３に出力されるタイミングと同時であった場合、図４に示すように、「ＸＹ移動速度指令の設定速度（遅延前）」と「フィラメント１０の吐出速度」との間には、遅れ時間Ｔが発生する。この場合、図４に示すように、台形速度プロファイルの加減速区間での、吐出ヘッド２３のＸＹ平面の移動速度とフィラメント１０の押し込み速度の比が一定ではなくなる。
【００４５】
例えば、ＸＹ移動速度および供給速度の加速区間においては、制御部１００がＸＹ移動速度指令の信号と供給速度指令の信号とを同時に出力すると、フィラメント１０が吐出ヘッド２３から吐出されるよりも早い段階で、ヘッドモジュール２０がＸ軸方向またはＹ軸方向に移動する。この場合、ビルドプレート７０上に吐出されるフィラメント１０が、ＸＹ移動速度および供給速度の加速区間において、速度が一定の区間よりも細くなってしまう。
【００４６】
より詳細に、ヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度と、フィラメント１０の吐出速度との関係について説明する。吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の吐出体積Ｑは、以下の式（１）で求められる。
【００４７】
Ｑ＝ｖＥ＊Ｓ［ｍｍ＾３／ｓ］・・・（１）
【００４８】
ｖＥ［ｍｍ／ｓ］は、吐出ヘッド２３からフィラメント１０が吐出される吐出速度であり、Ｓ［ｍｍ＾２］は、吐出ヘッド２３の吐出口の断面積である。
【００４９】
また、吐出されたフィラメント１０の造形断面積Ｓｘｙは、以下の式（２）で求められる。
【００５０】
Ｓｘｙ＝Ｑ／ｖＸＹ=（ｖＥ／ｖＸＹ）＊Ｓ［ｍｍ＾２／ｓ］・・・（２）
【００５１】
ｖＸＹ［ｍｍ／ｓ］はヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度である。
【００５２】
また、ヘッドモジュール２０に吐出されるフィラメント１０の造形幅ｗは、以下の式（３）で求められる。
【００５３】
ｗ＝Ｓｘｙ／ｈ［ｍ／ｓ］・・・（３）
【００５４】
式（１）〜（３）に示すように、吐出速度ｖＥ［ｍｍ／ｓ］とＸＹ移動速度ｖＸＹ［ｍｍ／ｓ］の比が一定であれば、吐出されたフィラメント１０の造形断面積Ｓｘｙが一定となるので、造形高さｈ［ｍｍ］を固定できれば造形幅ｗ[ｍ／ｓ]も一定となる。ここで、造形高さｈ［ｍｍ］は、吐出ヘッド２３とビルドプレート７０間の距離（ギャップ）に依存するため、ビルドプレート７０がＺ軸方向に移動していない場合は、造形高さｈ［ｍｍ］は、一定であるものとする。
【００５５】
このため、ビルドプレート７０がＺ軸方向に移動していない場合は、ヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度と吐出速度の速度比が一定となれば、吐出されたフィラメント１０の造形幅ｗ［ｍ／ｓ］も一定になる。
【００５６】
本実施形態の遅延制御部１０４は、ＸＹ移動算出部１０１によって生成されたＸＹ移動速度指令を、供給算出部１０３によって生成された供給速度指令よりも、遅延させることにより、ＸＹ移動速度と吐出速度の速度比の変動を低減する。一例として、遅延制御部１０４は、一次遅れフィルタである。例えば、遅延制御部１０４は、式（４）に示す伝達関数Ｈにより、ＸＹ移動速度指令の信号の高帯域周波数を減衰させることで、Ｘ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１に伝達するＸＹ移動速度指令を遅延させる。
【００５７】
Ｈ＝１／（１＋Ｔ１＊ｓ）・・・（４）
ｓ：ｊ＊２π＊ｆ
【００５８】
Ｔ１は時定数である。また、ｊは虚数単位、ｆは周波数である。遅延制御部１０４が時定数Ｔ１によりヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度に遅れ特性をもたせることにより、図４に示すＸＹ移動速度が、「ＸＹ移動速度指令の設定速度（遅延後）」のように変化する。加減速区間での吐出ヘッド２３のフィラメント１０の吐出速度とヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度の比の差異が低減することにより、吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の断面積および線幅の変動が低減する。
【００５９】
なお、本実施形態においては、一次遅れフィルタは、プログラムによってデジタル的に実現されるものとするが、これに限定されるものではなく、アナログ回路によって実現されても良い。
【００６０】
図３に戻り、出力部１０５は、供給算出部１０３によって生成された供給速度指令の信号を、押込み装置３に出力する。また、出力部１０５は、遅延制御部１０４によって遅延されたＸＹ移動速度指令の信号を、Ｘ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１に出力する。また、出力部１０５は、Ｚ移動算出部１０２によって生成された指令信号を、Ｚ軸駆動モータ７２に出力する。
【００６１】
次に、以上のように構成された本実施形態の制御部１００で実行されるＸＹ移動速度およびフィラメント１０の供給速度の制御処理の流れを説明する。
【００６２】
図５は、本実施形態に係るＸＹ移動速度およびフィラメント１０の供給速度の制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、Ｚ軸方向の移動は、３次元造形物Ｍの形成層の変更時にのみ実行されるため、図５では省略する。
【００６３】
まず、ＸＹ移動算出部１０１は、ヘッドモジュール２０のＸ軸方向またはＹ軸方向の移動速度（ＸＹ移動速度）を算出する（Ｓ１）。また、ＸＹ移動算出部１０１は、算出した移動速度でヘッドモジュール２０を移動させるためのＸＹ移動速度指令の信号を生成する。ＸＹ移動算出部１０１は、生成したＸＹ移動速度指令の信号を遅延制御部１０４および供給算出部１０３に送出する。
【００６４】
次に、供給算出部１０３は、ＸＹ移動算出部１０１が算出したＸＹ移動速度指令の信号に基づいて、ヘッドモジュール２０のＸ軸方向またはＹ軸方向の移動速度と、供給速度とが一定の比になるようにフィラメント１０の供給速度を算出する（Ｓ２）。供給算出部１０３は、算出した供給速度で、押込み装置３にフィラメント１０をヘッドモジュール２０に供給させるための供給速度指令の信号を生成する。供給算出部１０３は、生成した供給速度指令を、出力部１０５に送出する。
【００６５】
そして、出力部１０５は、押込み装置３に供給速度指令の信号を出力する（Ｓ３）。
【００６６】
また、遅延制御部１０４は、ＸＹ移動算出部１０１によって生成されたＸＹ移動速度指令の信号を、一次遅れフィルタによって遅延させる（Ｓ４）。遅延制御部１０４は、遅延させたＸＹ移動速度指令の信号を、出力部１０５に送出する。
【００６７】
そして、出力部１０５は、遅延されたＸＹ移動速度指令の信号を、Ｘ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１に出力する（Ｓ５）。ここで、このフローチャートの処理は、終了する。
【００６８】
このように、本実施形態の３次元造形装置１では、制御部１００は、Ｘ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１がヘッドモジュール２０がＸ軸方向またはＹ軸方向に移動する移動速度と、押込み装置３がヘッドモジュール２０にフィラメント１０を供給する供給速度を制御する。また、本実施形態の３次元造形装置１では、制御部１００は、供給速度を押込み装置３に指示する供給速度指令よりも、ヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度をＸ軸駆動モータ５１またはＹ軸駆動モータ６１に指示するＸＹ移動速度指令を、遅延させて出力する。
【００６９】
このような構成により、本実施形態の３次元造形装置１では、ＸＹ移動速度に遅れ特性をもたせることができ、ＸＹ移動速度が変動する加減速区間においても、吐出ヘッド２３からフィラメント１０が吐出される吐出速度と、ＸＹ移動速度との比の変動を低減することができる。このため、本実施形態の３次元造形装置１によれば、吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の幅の変動を低減することができる。
【００７０】
また、本実施形態の３次元造形装置１では、制御部１００は、ＸＹ移動速度指令を出力するタイミングを遅延させる一次遅れフィルタを備える。このため、本実施形態の３次元造形装置１によれば、ＸＹ移動速度指令に、吐出ヘッド２３の吐出応答は遅れ特性に類似する遅れ特性をもたせることができる。このため、本実施形態の３次元造形装置１によれば、吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の幅の変動量を高精度に低減することができる。
【００７１】
また、本実施形態の３次元造形装置１では、制御部１００は、ＸＹ移動速度と供給速度の比が一定となるように、ＸＹ移動速度と供給速度とを算出する。吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の吐出速度は、供給速度に対して遅れ特性を有する。このため、本実施形態の３次元造形装置１では、ＸＹ移動速度と供給速度の比が一定であることを前提として、ＸＹ移動速度指令を遅延させることにより、遅延されたＸＹ移動速度指令に基づくヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度と、吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の吐出速度の比を一定にすることができる。
【００７２】
（変形例）
上述の実施例では、３次元造形装置１の制御部１００は一次遅れフィルタによってＸＹ移動速度指令を遅延させていたが、ＸＹ移動速度指令させる手法は、これに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、本変形例の制御部１００の遅延制御部１０４は、ＸＹ移動速度指令を出力するタイミングを、供給速度指令を出力するタイミングよりも、予め定められた所定の時間遅延させてもよい。当該手法によっても、吐出ヘッド２３からフィラメント１０が吐出される吐出速度と、ＸＹ移動速度との比の変動を低減することができる。このため、本変形例の３次元造形装置１によれば、吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０の幅の変動を低減することができる。
【００７４】
また、遅延制御部１０４は、フィラメント１０の材料の種別や、吐出ヘッド２３の製造誤差（ばらつき）による吐出遅れ特性の差異、ヘッドモジュール２０のＸＹ移動速度の速さ（造形線速）等に応じて、ＸＹ移動速度指令の遅延量を可変にしても良い。このような種々の条件を加味することにより、多様な材料、吐出ヘッド２３の製造誤差、造形線速等が異なる場合であっても、吐出ヘッド２３から吐出されるフィラメント１０造形断面積および幅の変動を低減することができる。
【００７５】
本実施形態の３次元造形装置１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。
【００７６】
また、本実施形態の３次元造形装置１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３次元造形装置１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または配布するように構成しても良い。また、本実施形態の３次元造形装置１で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００７７】
本実施の形態の３次元造形装置１で実行されるプログラムは、上述した各部（ＸＹ移動算出部、Ｚ移動算出部、供給算出部、遅延制御部、出力部）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、ＸＹ移動算出部、Ｚ移動算出部、供給算出部、遅延制御部、出力部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【符号の説明】
【００７８】
１  ３次元造形装置
３  押込み装置
４  キャリッジ
１０  フィラメント
１１  リール
２０  ヘッドモジュール
２１  加熱部
２２  冷却部
２３  吐出ヘッド
５０  Ｘ軸駆動軸
５１  Ｘ軸駆動モータ
６０  Ｙ軸駆動軸
６１  Ｙ軸駆動モータ
７０  ビルドプレート
７１  Ｚ軸駆動軸
７２  Ｚ軸駆動モータ
１００  制御部
１０１  ＸＹ移動算出部
１０２  Ｚ移動算出部
１０３  供給算出部
１０４  遅延制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２０１８−１７６５９７号公報
【図１】
2020151858.tif 000003
【図２】
2020151858.tif 000004
【図３】
2020151858.tif 000005
【図４】
2020151858.tif 000006
【図５】
2020151858.tif 000007