(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元造形装置において、物体の輪郭をシャープに形成することのできる技術を提供する。【解決手段】三次元造形装置１００は、物体の材料である流動性材料ＭＴを噴射可能な噴射部１０と、噴射部１０を制御して流動性材料ＭＴを噴射させることにより物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を１回以上実行して断面体ＳＢを１層以上積層させた積層体ＬＢを形成させる制御部５０と、を備える。制御部５０は、積層体ＬＢの上面の輪郭部分の少なくとも一部である補正対象箇所に対して、流動性材料ＭＴを噴射させる補正処理を実行する。【選択図】図１
2018047602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の物体を造形する三次元造形装置であって、
前記物体の材料である流動性材料を噴射可能な噴射部と、
前記噴射部を制御して前記流動性材料を噴射させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を１回以上実行して断面体を１層以上積層させた積層体を形成させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記積層体の上面の輪郭部分の少なくとも一部である補正対象箇所に対して、前記流動性材料を噴射させる補正処理を実行する、
三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記補正処理において、前記流動性材料を、前記補正対象箇所の形状に沿って連続的に噴射させる、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記積層体上に形成する断面体の形状と、前記補正対象箇所の形状とに一致する部分が存在しない場合に、前記積層体上に断面体を形成するための断面体形成処理において、同時に前記補正処理を行う、三次元造形装置。
【請求項４】
三次元の物体の製造方法であって、
前記物体の材料である流動性材料を噴射する噴射部を制御して前記流動性材料を噴射させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を１回以上実行して断面体を１層以上積層させた積層体を形成させる工程と、
前記積層体の上面の輪郭部分の少なくとも一部である補正対象箇所に対して、前記流動性材料を噴射させる補正処理を実行する工程と、
を含む製造方法。
【請求項５】
三次元の物体を造形するためのコンピュータープログラムであって、
前記物体の材料である流動性材料を噴射する噴射部を制御して前記流動性材料を噴射させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を１回以上実行して断面体を１層以上積層させた積層体を形成させる機能と、
前記積層体の上面の輪郭部分の少なくとも一部である補正対象箇所に対して、前記流動性材料を噴射させる補正処理を実行する機能と、
をコンピューターに実現させるためのコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置、製造方法およびコンピュータープログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元の物体を造形するための三次元造形装置が注目されている。一般的に、三次元造形装置では、二次元的な断面体を形成して繰り返し積層させることにより三次元物体の造形を行う（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−８１３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、流動性材料を液滴状に噴射して物体を造形する場合、物体の輪郭部分を構成するドットに対して周囲のドットから流れ込む流動性材料の量と、輪郭部分より内側のボディ部分を構成するドットに対して周囲のドットから流れ込む流動性材料の量とが異なるため、それらの量の違いが、物体の上面の高さの違いとして現れ、物体の輪郭がシャープに形成されずに丸みを帯びてしまう場合があった。従って、三次元造形装置において、物体の輪郭をシャープに形成することのできる技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、三次元の物体を造形する三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、前記物体の材料である流動性材料を噴射可能な噴射部と；前記噴射部を制御して前記流動性材料を噴射させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を１回以上実行して断面体を１層以上積層させた積層体を形成させる制御部と；を備え、前記制御部は、前記積層体の上面の輪郭部分の少なくとも一部である補正対象箇所に対して、前記流動性材料を噴射させる補正処理を実行することを特徴とする。このような形態の三次元造形装置であれば、積層体の上面の輪郭部分の少なくとも一部に対して流動性材料を噴射させるので、積層体の輪郭部分が低くなることを抑制することができる。そのため、物体の輪郭をシャープに形成することができる。
【０００７】
（２）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記補正処理において、前記流動性材料を、前記補正対象箇所の形状に沿って連続的に噴射させてもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、高速に補正処理を行うことができる。
【０００８】
（３）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記積層体上に形成する断面体の形状と、前記補正対象箇所の形状とに一致する部分が存在しない場合に、前記積層体上に断面体を形成するための断面体形成処理において、同時に前記補正処理を行ってもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、物体を高速に造形することができる。
【０００９】
本発明は、三次元造形装置としての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、三次元造形装置が三次元の物体を製造する製造方法や、コンピューターが三次元造形装置を制御して三次元の物体を造形するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムが記録された一次的でない有形な記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における三次元造形装置の構成を示す概略図である。
【図２】三次元造形処理のフローチャートである。
【図３】断面体形成処理の説明図である。
【図４】積層体の断面図である。
【図５】補正処理の説明図である。
【図６】補正処理後の積層体の断面図である。
【図７】補正処理の他の実施形態を示す説明図である。
【図８】補正処理の変形例を示す図である。
【図９】第２実施形態において形成する断面体の例を示す図である。
【図１０】第２実施形態における補正処理の説明図である。
【図１１】補正処理の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。本実施形態の三次元造形装置１００は、噴射部１０と制御部５０とを備えている。また、本実施形態の三次元造形装置１００は、造形ステージ２０と、移動機構３０と、硬化エネルギー付与部４０と、を備えている。三次元造形装置１００は、噴射部１０から流動性材料ＭＴを噴射してＸＹ平面に沿った断面体ＳＢを形成し、その断面体ＳＢを＋Ｚ方向に層状に積み重ねていくことによって三次元物体を造形する。各断面体ＳＢは、造形解像度に応じて予め決められている座標に、流動性材料ＭＴを点状（ドット状）に配列させることによって形成される。流動性材料ＭＴの具体例については後述する。
【００１２】
噴射部１０は、造形ステージ２０上の指定された位置に、液滴状の流動性材料ＭＴを噴射可能な装置である。本実施形態における噴射部１０は、ディスペンサーによって構成されている。噴射部１０は、金属製の中空容器によって構成された本体部１１を備える。噴射部１０の本体部１１には、本体部１１の内部空間に連通するノズル１２が設けられている。ノズル１２は造形ステージ２０に向かって開口している。ノズル１２の開口径は、例えば、５〜３００μｍ程度である。噴射部１０は、材料供給源（図示は省略）から本体部１１に圧送されて供給される流動性材料ＭＴを、本体部１１の内部に設けられたピストンの往復運動によって、ノズル１２から液滴状にして噴射する。本実施形態では、噴射部１０は、重力方向上側（＋Ｚ方向側）から下方の造形ステージ２０に向かって流動性材料ＭＴの液滴を吐出する。噴射部１０は、１回の吐出につき、１ドット分の流動性材料ＭＴを吐出する。１ドット分の流動性材料ＭＴの量は、例えば、２ナノリットルである。なお、噴射部１０は、ディスペンサーに限らず、インクジェットヘッドなど他の噴射装置によって構成されてもよい。
【００１３】
造形ステージ２０は、造形対象である立体物を造形するための台座である。造形ステージ２０は、断面体ＳＢが形成される面２１を有している。本実施形態では、面２１は水平に配置されている。図１に示したＸ方向およびＹ方向は、それぞれ、噴射部１０が、造形ステージ２０の面２１上に流動性材料ＭＴを着弾させる座標の座標軸の方向に一致する。
【００１４】
移動機構３０は、造形ステージ２０を、噴射部１０のノズル１２に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる。移動機構３０は、駆動力を発生するモータと、造形ステージ２０をＸ方向およびＹ方向に移動させるローラーやベルト、造形ステージ２０をＺ方向に移動させるリフトなどの各種のアクチュエーターを備える（それぞれ図示は省略）。本実施形態では、造形ステージ２０が、噴射部１０に対して移動することによって、造形ステージ２０の面２１上における流動性材料ＭＴの着弾位置が制御される。なお、他の実施形態では、造形ステージ２０が固定され、噴射部１０が移動機構によって造形ステージ２０に対して移動するように構成されてもよい。
【００１５】
硬化エネルギー付与部４０は、造形ステージ２０に着弾した流動性材料ＭＴの液滴にエネルギーを付与して硬化させる。本実施形態では、硬化エネルギー付与部４０は、レーザー装置によって構成され、レーザーの照射によって、光エネルギーを流動性材料ＭＴに付与する。硬化エネルギー付与部４０は、レーザー光源と、レーザー光源から射出されたレーザーを造形ステージ２０に着弾した流動性材料ＭＴに集光させるための集光レンズと、レーザーを走査するためのガルバノミラーと、を含む（それぞれ図示は省略）。硬化エネルギー付与部４０は、流動性材料ＭＴの着弾位置をレーザーによって走査し、レーザーの光エネルギーによって流動性材料ＭＴを加熱して、流動性材料ＭＴに含まれる材料粉末を焼結させる。本実施形態では、硬化エネルギー付与部４０は、１層分の断面体ＳＢまたは後述する補正層が形成されるごとに流動性材料ＭＴの硬化を行う。なお、硬化エネルギー付与部４０は、レーザー装置に限らず、流動性材料ＭＴの特性に応じて、紫外線照射装置などの他の装置によって構成してもよい。また、造形ステージ２０に着弾した流動性材料ＭＴの液滴に熱エネルギーを付与して、流動性材料ＭＴに含まれている溶媒の少なくとも一部を除去し、流動性材料ＭＴの流動性を低減させ、流動性材料ＭＴを、吐出されたときよりも硬化させてもよい。
【００１６】
制御部５０は、ＣＰＵ５１と、メモリー５２と、を備えるコンピューターによって構成される。ＣＰＵ５１は、メモリー５２に、コンピュータープログラムを読み出して実行することにより、上述の噴射部１０、移動機構３０、および、硬化エネルギー付与部４０の動作を制御して、後述する三次元造形処理を行う機能を実現する。コンピュータープログラムは、例えば、ハードディスクやフラッシュメモリー、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの各種の記録媒体に記録されていてもよい。
【００１７】
制御部５０は、三次元造形装置１００に接続される外部のコンピューターや記録媒体などから、立体物を造形するためのモデルデータＭＤを取得する。本実施形態におけるモデルデータＭＤには、立体物の高さ方向に積み重ねられる断面体ＳＢ毎に流動性材料ＭＴの配置を表すデータが含まれている。制御部５０は、当該モデルデータＭＤに基づいて、噴射部１０に流動性材料ＭＴを吐出させるタイミングや、造形ステージ２０上における当該液滴の着弾位置、硬化エネルギー付与部４０による流動性材料ＭＴの硬化タイミングなどの処理条件を決定する。
【００１８】
本実施形態において用いられる流動性材料ＭＴの具体例を説明する。本実施形態では、流動性材料ＭＴは、粉末材料と、溶媒と、を含むペースト状の流動性組成物である。粉末材料としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、もしくは、これらの金属を１つ以上含む合金粉末（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）、または、単体粉末や合金粉末から選択される１種または２種以上を組み合わせた混合粉末でもよい。流動性材料ＭＴの溶媒は、例えば、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）等のイオン液体等や、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせたものであってもよい。
【００１９】
流動性材料ＭＴは、上記の粉末材料と溶媒に、バインダーを混合してスラリー状、あるいは、ペースト状にした混合材料であってもよい。バインダーは、例えば、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）或いはその他の熱可塑性樹脂であってもよい。流動性材料ＭＴは、上記の粉末材料を含むものに限定されず、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、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などの樹脂を溶融させたものであってもよい。流動性材料ＭＴは、その他、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などの樹脂であってもよい。このように、流動性材料ＭＴとしては、上記金属以外の金属やセラミックス、樹脂等を採用可能である。流動性材料ＭＴには、焼結助剤が含まれていてもよい。
【００２０】
図２は、制御部５０によって実行される三次元造形処理のフローチャートである。このフローチャートは、三次元造形装置１００による三次元物体の製造方法を示している。三次元造形処理が開始されると、制御部５０は、まず、積層体形成工程を行う（ステップＳ１０）。この積層体形成工程では、制御部５０は、まず、外部のコンピューター等から取得したモデルデータＭＤに従い、噴射部１０を制御して流動性材料ＭＴを噴射させることにより物体の１層分の断面体ＳＢを形成する処理を行う。以下、この処理を「断面体形成処理」という。本実施形態では、制御部５０は、図１の矢印ＲＳに示されているように、噴射部１０をＸ方向に移動させながら材料の噴射を行い、１行分のＸ方向への液滴の噴射が終了した後にＹ方向に１ドット分、噴射部１０を移動させて、その行について液滴の噴射を行う、いわゆるラスタースキャン方式によって断面体形成処理を行う。
【００２１】
図３は、断面体形成処理の説明図である。図３の上部には、断面体ＳＢのモデルデータＭＤを示している。各格子は、断面体ＳＢの各座標を示している。図３の下部には、このモデルデータＭＤによって形成される断面体ＳＢの平面形状を示している。噴射部１０から噴射された流動性材料ＭＴは、モデルデータＭＤによって指定された座標に着弾すると、その周囲の座標にも濡れ広がる。そのため、各座標に着弾した材料は、それぞれ周囲の座標の材料と重なり合いながら断面体ＳＢを形成する。各座標に形成されるドットの直径は、例えば、１ドットあたり３００μｍである。
【００２２】
上記ステップＳ１０の積層体形成工程では、制御部５０は、断面体形成処理を１回以上実行することにより、断面体ＳＢを１層以上積層させた積層体ＬＢ（図１参照）を形成する。ここで、「断面体ＳＢを１層以上積層させる」とは、同じ形状の断面体ＳＢを積層させるという意味ではなく、後述する補正工程を行うことなく、予め定められた層数分の断面体ＳＢをモデルデータＭＤに従って形成するという意味である。本実施形態では、後述する補正工程を挟むことなく、連続して３つの断面体ＳＢを積層して積層体ＬＢを形成する。この積層体形成工程において積層する断面体ＳＢの数は、例えば、２〜１０である。この数は、後述する補正処理によって物体の輪郭がシャープになるように、予め実験やシミュレーションを行うことにより決定することができる。
【００２３】
図４は、３つの断面体ＳＢが積層された積層体ＬＢの断面図である。この断面図は、図３におけるＩＶ−ＩＶ断面を示している。図４に示されているように、断面体ＳＢを複数積層すると、物体の輪郭部分ＥＰの高さＨ１が、輪郭部分ＥＰよりも内側のボディ部ＢＰの高さＨ２よりも低くなる。これは、図３の下部に示すように、例えば、断面体ＳＢの輪郭部分に位置するドットＤＴ１の周囲に隣接するドットは、５つであるのに対して、輪郭部分よりも内側のボディ部に位置するドットＤＴ２の周囲に隣接するドットは、８つであり、輪郭部分の方がボディ部分よりも周囲の座標から流れ込む材料の量が少なく、これが高さの違いとして現れるからである。物体の輪郭部分とボディ部分との高さの違いは、物体の上面の輪郭部分に丸みが生じる原因となる。
【００２４】
積層体形成工程の後、制御部５０は、モデルデータＭＤに含まれるすべての断面体について造形が完了したか否かを判断する（ステップＳ２０）。造形が完了していれば（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、制御部５０は、当該三次元造形処理を終了させ、完了していなければ（ステップＳ２０：ＮＯ）、補正工程を行う（ステップＳ３０）。補正工程は、三次元物体の輪郭部分をシャープに形成するための工程である。本実施形態の補正工程では、制御部５０は、積層体ＬＢの上面の輪郭部分の少なくとも一部である補正対象箇所に対して、流動性材料ＭＴを噴射させる処理を実行する。以下、この処理を「補正処理」という。本実施形態における補正対象箇所は、積層体ＬＢの上面の輪郭全体である。
【００２５】
図５は、補正処理の説明図である。図５の上部には、補正処理において用いる補正データＣＤを示している。補正データＣＤは、直前の積層体形成工程において形成された積層体ＬＢの上面の輪郭部分に沿った形状を表す。本実施形態では、制御部５０は、モデルデータＭＤに基づき、補正データＣＤを自動的に生成する。具体的には、積層体形成工程において形成される積層体ＬＢの最も上方の断面体ＳＢの形状を表すモデルデータＭＤの輪郭部分を抽出し、その輪郭部分の形状を表すデータを補正データＣＤとする。なお、他の実施形態では、モデルデータＭＤ中に、断面体ＳＢを表すデータとともに、補正データＣＤが予め含まれていてもよい。
【００２６】
図５の下部には、補正データＣＤによって形成されるドットの平面形状を示している。本実施形態では、補正データＣＤによって形成される層のことを補正層ＣＬという。上述したように、本実施形態では、断面体ＳＢについてはラスタースキャン方式によってドットの形成を行うのに対して、補正層ＣＬについては、図５の矢印ＶＳに示すように、補正対象箇所の形状に沿って流動性材料ＭＴを連続的に噴射させるベクタースキャン方式によってドットの形成を行う。こうすることによって、補正処理を高速に行うことができる。なお、他の実施形態では、補正層ＣＬをラスタースキャン方式によって形成してもよい。また、断面体ＳＢと補正層ＣＬとを両方ともベクタースキャン方式によって形成してもよい。
【００２７】
図６は、補正処理後の積層体ＬＢの断面図である。図６に示されているように、補正処理が行われると、物体の輪郭部分ＥＰに一層分の補正層ＣＬが追加して形成されるため、輪郭部分ＥＰの高さＨ１とボディ部ＢＰの高さＨ２とを揃えることが可能になる。
【００２８】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、積層体ＬＢの上面の輪郭部分ＥＰの少なくとも一部に対して流動性材料ＭＴを噴射させて補正層ＣＬを形成するので、積層体ＬＢの輪郭部分ＥＰが低くなることを抑制することができる。そのため、物体の輪郭、特に、物体の最上面の輪郭が丸みを帯びてしまうことを抑制することができ、輪郭をシャープに形成することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、図２に示したように、三次元造形処理が、積層体形成工程の後に終了し、補正工程の直後に終了しないため、物体の外見に補正の痕跡が残ることを抑制することができる。
【００３０】
図７は、補正処理の他の実施形態を示す説明図である。上述した補正処理において用いる補正データは、図５に示した形状の補正データＣＤに限られない。図７には、他の補正データＣＤ２の例を示している。以下では、図５に示した補正データＣＤを第１補正データＣＤといい、図７に示した補正データを第２補正データＣＤ２という。図７の上部に示した第２補正データＣＤ２は、積層体形成工程において形成された積層体ＬＢの上面の輪郭部分のうち、凸となる頂点部分のみを抽出した形状を表す。図７の下部には、第２補正データＣＤ２によって形成される補正層ＣＬ２の形状を示している。
【００３１】
図３に示されているように、断面体ＳＢの輪郭部分は、同じ輪郭内においても、輪郭の辺を構成するドットＤＴ１と、凸となる頂点を構成するドットＤＴ３とでは、周囲に隣接するドットの数が異なる。具体的には、輪郭の辺を構成するドットＤＴ１に隣接するドットの数は５つであるのに対して、凸となる頂点を構成するドットＤＴ３に隣接するドットの数は３つである。そのため、断面体ＳＢの凸となる頂点については、他の輪郭部分よりも高さが低く形成され得る。従って、図５に示した第１補正データＣＤに加えて、更に、図７に示した第２補正データＣＤ２に基づき補正処理を行えば、物体の最上面の輪郭のうち、凸となる頂点部分をよりシャープに形成することができる。なお、本実施形態において、「頂点」とは、Ｘ方向にドットが２以上並んで構成される辺と、Ｙ方向にドットが２以上並んで構成される辺との交点である。
【００３２】
第２補正データＣＤ２による補正処理のタイミングは、種々のタイミングを採用することが可能である。例えば、第１補正データＣＤによって補正処理を行うタイミングの直前、または、直後に、第２補正データＣＤ２による補正処理を行ってもよい。その他、上記ステップＳ３０における補正工程が行われるごとに、第１補正データＣＤによる補正処理と、第２補正データＣＤ２による補正処理とが交互に行われてもよい。その他、第１補正データＣＤによる補正処理を行うことなく、第２補正データＣＤ２による補正処理のみを行ってもよい。
【００３３】
制御部５０は、モデルデータＭＤに基づき、第２補正データＣＤ２を自動的に生成することができる。具体的には、積層体形成工程において形成される積層体ＬＢの最も上方の断面体ＳＢの形状を表すモデルデータＭＤの輪郭部分のうち、凸となる頂点部分を抽出し、その頂点部分の形状を表すデータを第２補正データＣＤ２とする。なお、他の実施形態では、モデルデータＭＤ中に、断面体ＳＢを表すデータとともに、第２補正データＣＤ２が予め含まれていてもよい。
【００３４】
図８は、補正処理の変形例を示す図である。第１実施形態では、制御部５０は、図２に示したように、積層体形成工程と補正工程とを異なるタイミングで行っている。しかし、これらの工程で実行される積層体形成処理と補正処理とは、一定の条件下で同時に行われてもよい。一定の条件下とは、具体的には、積層体ＬＢの上に形成する断面体ＳＢの形状と、積層体ＬＢの補正対象箇所の形状とに一致する部分が存在しないという条件である。この条件下では、制御部５０は、積層体ＬＢ上に断面体ＳＢを形成するための断面体形成処理において、同時に第１補正データＣＤや第２補正データＣＤ２に基づき補正層ＣＬを形成する補正処理を行ってもよい。「同時に形成」とは、断面体ＳＢを形成するためのスキャンにおいて、同時に補正層も形成することをいう。例えば、図８の上部には、積層体ＬＢの上面の凸となる頂点を補正するための第２補正データＣＤ２と、積層体ＬＢの上面に積層する断面体のモデルデータＭＤとの両方が含まれたデータを示している。このようなデータに基づいてドットの形成を行えば、図８の下部に示す層Ｌのように、補正処理と同時に断面体の形成を行うことができるので、物体を高速に造形することができる。なお、本変形例では、同時に形成された断面体と補正層とを、硬化エネルギー付与部４０によってまとめて硬化させることにより、より高速に物体を造形することができる。
【００３５】
Ｂ．第２実施形態：
第１実施形態では、断面体ＳＢの輪郭部分に、補正層ＣＬを追加して形成することによって物体の輪郭部分をシャープにしている。これに対して、第２実施形態では、物体を平面視したときに、物体の輪郭部分のうち、凹となる頂点を構成する座標に噴射する材料の総量を低減することにより、物体の輪郭部分をシャープにする。第２実施形態における三次元造形装置１００の構成は第１実施形態と同じである。
【００３６】
図９は、第２実施形態において形成する断面体ＳＢ２の例を示す図である。図９の上部に示すモデルデータＭＤ２は、内部に空洞ＨＣが形成された形状を有している。この空洞ＨＣの周囲には、凹となる４つの頂点Ｖが形成されている。図９の下部には、モデルデータＭＤ２によって形成される断面体ＳＢ２の平面形状を示している。この図に示されているように、空洞ＨＣの輪郭の辺部分を構成するドットＤＴ４と、凹となる頂点Ｖを構成するドットＤＴ５とでは、周囲に隣接するドットの数が異なる。具体的には、空洞ＨＣの輪郭の辺部分を構成するドットＤＴ４に隣接するドットは５つであり、凹となる頂点Ｖを構成するドットＤＴ５に隣接するドットは７つである。そのため、頂点Ｖを構成するドットＤＴ５には、ドットＤＴ４よりも多くの流動性材料ＭＴが流れ込むことになり、その結果、ドットＤＴ５からは空洞ＨＣに対して、材料が濡れ広がりやすくなる。そのため、断面体ＳＢ２を複数積層していくと、空洞ＨＣの角部の最も低い位置に材料が溜まり、その部分の造形精度が低下する。
【００３７】
そこで、本実施形態では、制御部５０は、積層体ＬＢを上方から平面視した平面形状において凹となる頂点Ｖが存在する場合に、凹となる頂点Ｖを構成する第１座標Ｐ１（図９参照）に対して噴射する流動性材料ＭＴの総量を、その平面形状の輪郭部分を除く領域ＡＲを構成する第２座標Ｐ２に対して噴射させる流動性材料ＭＴの総量よりも少なくする。
【００３８】
なお、本実施形態において、「凹となる頂点を構成する座標」とは、断面体ＳＢにおいて凹となる頂点を囲む３つのドットのうち、ＸＹ平面において、その頂点から物体の斜め方向内側に存在するドットの座標のことをいう。また、「頂点」とは、Ｘ方向にドットが２以上並んで構成される辺と、Ｙ方向にドットが２以上並んで構成される辺との交点である。
【００３９】
図１０は、第２実施形態における補正処理の説明図である。図１０の上部に示されているように、本実施形態では、制御部５０は、図２のステップＳ３０における補正処理において、次の積層体形成処理において積層する複数の断面体ＳＢのうちの予め定められた枚数の断面体ＳＢについて、その断面体ＳＢを表すモデルデータＭＤ３中、凹となる頂点Ｖを構成する第１座標Ｐ１のデータをゼロにする処理を行い、図１０の下部に示されている断面体ＳＢ３のように、その部分についてドットを形成させないようにする。このような処理によれば、制御部５０は、積層体ＬＢを構成する断面体ＳＢのうちのいずれか一以上の断面体の第１座標Ｐ１に対して材料を噴射しないことになり、これにより、造形対象の物体において第１座標Ｐ１に対して噴射する材料の総量を少なくすることができる。積層体ＬＢのうち、第１座標Ｐ１のデータをゼロにする断面体の数は、本実施形態の補正処理によって凹となる頂点をシャープに形成できるように、予め実験やシミュレーションを行うことにより決定することができる。なお、第２実施形態における三次元造形処理（図２）では、ステップＳ３０の補正工程が、ステップＳ１０の積層体形成工程よりも前に行われることが好ましい。こうすることにより、造形ステージ２０上に最初に形成する積層体ＬＢに対しても補正を行うことができる。
【００４０】
以上で説明した第２実施形態によれば、物体を上方から平面視した平面形状において凹となる頂点部分が存在する場合に、その頂点部分から空間に対して流動性材料ＭＴが濡れ広がることを抑制することができる。そのため、物体の輪郭部分をシャープに形成することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、新たに補正層を積層させるのではなく、積層体ＬＢを構成する断面体ＳＶの凹となる頂点Ｖの内側の座標に対して材料を噴射しないことによってその座標に対して噴射する流動性材料の総量を少なくするので、簡易な処理によって物体の輪郭部分をシャープにすることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、補正処理において、断面体ＳＢのモデルデータＭＤを修正することにより、第１座標に対して噴射する材料の総量を少なくしている。これに対して、コンピューター等から取得するモデルデータＭＤ内の第１座標に対して、予め上述した第２実施形態における補正処理と同様の補正処理が施されていてもよい。この場合、図２における積層体形成工程を行うことによって、同時に補正処理も行われることになるため、ステップＳ３０の補正工程を省略することができる。
【００４３】
Ｃ．変形例：
＜変形例１＞
図１１は、補正処理の変形例を示す図である。図１１の最上部には、断面体の一例の平面形状を示している。図１１に示した断面体は、Ｌ字形状を呈しており、凹となる頂点Ｖを１つ備えている。上述した第２実施形態では、図１１の上から２つめに示した断面体のように、頂点Ｖを構成する座標のデータをゼロにすることで補正を行っている。上記実施形態では、このような補正処理に替えて、または加えて、第１実施形態と同様の補正処理を行うこととし、例えば、図１１に第１変形例として示した形状のように、第１実施形態で用いられる物体の輪郭を補正するための第１補正データのうち、凹となる頂点Ｖに対応する座標のデータをゼロにすることによっても、頂点Ｖに対応する座標に噴射される材料の総量を少なくすることができる。また、図１１に第２変形例として示した形状のように、物体の輪郭の頂点を補正するための第２補正データのうち、凹となる頂点Ｖに対応する座標のデータをゼロにすることによっても、頂点Ｖに対応する座標に噴射される材料の総量を少なくすることができる。その他、図１１に第３変形例として示したように、物体が造形される造形ステージ２０のうち、造形物の凹となる頂点Ｖに対応する部分の厚みを薄くすることによっても、物体の頂点Ｖに対応する座標に噴射される材料の総量を少なくすることが可能である。なお、上述した第１実施形態、第２実施形態、第１変形例、第２変形例、第３変形例は、それぞれ任意に組み合わせてもよい。
【００４４】
＜変形例２＞
上記第２実施形態では、積層体ＬＢを上方から平面視した平面形状において凹となる頂点を構成する第１座標とは、ＸＹ平面において、その頂点の斜め内側に存在する座標であるものとした。これに対して、凹となる頂点を構成する第１座標とは、凹となる頂点を囲む３つのドットのうちのいずれか１つ以上に対応する座標であってもよい。つまり、上記第２実施形態では、凹となる頂点を囲む３つのドットのうち、いずれか１以上に対応する座標に対して噴射する材料の総量を少なくしてもよい。
【００４５】
＜変形例３＞
上記第２実施形態の補正処理では、断面体の凹となる頂点に対応する座標に噴射する材料の量をゼロにしている。これに対して、噴射部１０が、流動性材料ＭＴの一滴当たりの噴射量を調整可能であれば、凹となる頂点に対応する座標に噴射する材料の量をゼロではなく、通常の量よりも少なくしてもよい。
【００４６】
＜変形例４＞
上記各実施形態において、制御部５０は、積層体形成工程と補正工程とで、それぞれ同じ噴射部１０を用いて三次元物体の造形を行っている。これに対して、制御部５０は、積層体形成工程と補正工程とで、異なる材料供給機構を用いて三次元物体の造形を行ってもよい。例えば、積層体形成工程は、上記実施形態における噴射部１０を用い、補正工程では熱溶解積層法によって材料を供給するヘッドや、インクジェットヘッドを用いて材料の供給を行ってもよい。また、積層体形成工程と補正工程とでは異なる材料を用いてもよい。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態や変形例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構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述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。
【符号の説明】
【００４８】
１０…噴射部、１１…本体部、１２…ノズル、２０…造形ステージ、２１…面、３０…移動機構、４０…硬化エネルギー付与部、５０…制御部、５１…ＣＰＵ、５２…メモリー、１００…三次元造形装置、ＡＲ…領域、ＢＰ…ボディ部、ＣＤ…補正データ，第１補正データ、ＣＤ２…第２補正データ、ＣＬ，ＣＬ２…補正層、ＤＴ１〜ＤＴ５…ドット、ＥＰ…輪郭部分、ＨＣ…空洞、ＬＢ…積層体、ＭＤ，ＭＤ２，ＭＤ３…モデルデータ、ＭＴ…流動性材料、Ｐ１…第１座標、Ｐ２…第２座標、ＲＳ…矢印、ＳＢ，ＳＢ２，ＳＢ３…断面体、Ｌ…層、Ｖ…頂点、ＶＳ…矢印
【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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