(57)【要約】【課題】造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができるデータ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供する。【解決手段】データ生成装置１００は、テストパターン９００の形状を規定する第１の造形用データとテストパターン９００の造形物の表面に複数の測定用の印９１０を形成するための印用データとを同時に用いて出力されたテストパターン９００の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部１１８と、誤差算出部１１８で算出された誤差に基づいて、造形物９６０の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出部１２０とを有する。【選択図】図４
2018036828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出部と、
を有するデータ生成装置。
【請求項２】
第１の造形物は、前記測定用の印が形成された少なくとも２つの平面を有する請求項１記載のデータ生成装置。
【請求項３】
前記測定用の印は、第１の造形物の前記測定用の印以外の位置と色が異なる請求項１又は２記載のデータ生成装置。
【請求項４】
前記測定用の印は、凹部又は凸部からなる請求項１乃至３いずれか記載のデータ生成装置。
【請求項５】
前記測定用の印は、互いに隣り合う２つの間の距離が等しくなるように配置されている請求項１乃至４いずれか記載のデータ生成装置。
【請求項６】
前記誤差算出部で用いられる第１の造形物の測定結果を受け付ける測定結果受付部をさらに有し、
前記測定結果受付部は、第１の造形物の測定結果として、測定器具を用いて測定した測定結果を受け付ける請求項１乃至５いずれか記載のデータ生成装置。
【請求項７】
前記測定結果受付部は、前記測定器具として、第１の造形用データからの誤差が生じなかった場合に第１の造形物の表面に形成される測定用の印の位置を指し示す指示具を用いて測定した測定結果を受け入れる請求項６記載のデータ生成装置。
【請求項８】
前記誤差算出部で用いられる第１の造形物の測定結果を受け付ける測定結果受付部をさらに有し、
前記測定結果受付部は、第１の造形物の測定結果として、撮影装置により撮影された第１の造形物の画像を受け付ける請求項１乃至５いずれか記載のデータ生成装置。
【請求項９】
前記誤差算出部で用いられる第１の造形物の測定結果を受け付ける測定結果受付部をさらに有し、
前記結果受付部は、第１の造形部の測定結果として、第１の造形物が有する平面の走査データを受け付ける請求項１乃至５いずれか記載のデータ生成装置。
【請求項１０】
第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部と、
前記誤差算出部で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出部と、
前記修正量算出部によって計算された修正量に基づいて修正された第２の造形用データを用いて第２の造形部を出力する出力部と、
を有する３次元造形装置。
【請求項１１】
第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部工程と、
前記誤差算出工程で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出工程と、
を有する造形物の造形方法。
【請求項１２】
第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出工程と、
前記誤差算出工程で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出工程と、
前記修正量算出工程によって計算された修正量に基づいて修正された第２の造形用データを用いて第２の造形部を出力する出力工程と、
を有する造形物の造形方法。
【請求項１３】
第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部ステップと、
前記誤差算出ステップで算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１４】
第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出ステップと、
前記誤差算出ステップで算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出工ステップと、
前記修正量算出ステップによって計算された修正量に基づいて修正された第２の造形用データを用いて第２の造形部を出力する出力ステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、その層の一部を選択的に硬化させた造形層を基礎平面上に積層することによって、前記硬化された部分を造形物として形成する積層造形装置で用いられるデータであって、前記造形物の形状を表す造形データを作成する造形データ作成システムであって、所望の構造物の形状を表す構造物データを入力する構造物データ入力部と、前記構造物を前記基礎平面上に配置し、前記配置された前記構造物を前記基礎平面に垂直に投影した投影面と、前記構造物との間の空間の外形を表す外形データを、前記構造物データを用いて生成する外形生成部と、前記空間の略全体を満たすように形成され、前記構造物を支持する支持部材の形状を表す支持部材データを生成する支持部材生成部と、前記支持部材と、前記構造物とで構成される造形物の、前記基礎平面に略平行な複数の平面それぞれにおける断面形状を表す断面データを、前記支持部材データ及び前記外形データに基づいて生成する断面生成部とを備える造形データ作成システムが記載されている。
【０００３】
特許文献２には、レーザ照射で形成される３次元構造物の寸法と当該３次元構造物のスキャンパスの設計値との差を最小化するためのデータを作成する技法であり、当該技法は、上記３次元構造物の製造プロセスをモデル化し、当該製造プロセスで使用される材料の収縮の定式化を行うこと、及び上記定式化した収縮モデルを用いて、上記材料の収縮後の３次元構造物の寸法と上記設計値との差を最小化する最適化計算を行い、当該差を最小化するスキャン長さＸを算出することを含み、上記定式化を行うことは、上記レーザのスキャンパスのスキャン長さＸｉに応じて上記材料が収縮する場合に収縮関数を定式化することを含む技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６２０５０号公報
【特許文献２】特開２０１５−５８６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
造形後の造形物に測定用の印を付けるに際して、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で印をつけたり、造形物を造形した後に造形物に印をつけたりすると、造形物を造形し、続いて印をつけるため時間を要することがある。
【０００６】
本発明は、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができるデータ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部と、前記誤差算出部で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出部と、を有するデータ生成装置である。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、第１の造形物は、前記測定用の印が形成された少なくとも２つの平面を有する請求項１記載のデータ生成装置である。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、前記測定用の印は、第１の造形物の前記測定用の印以外の位置と色が異なる請求項１又は２記載のデータ生成装置である。
【００１０】
請求項４に係る本発明は、前記測定用の印は、凹部又は凸部からなる請求項１乃至３いずれか記載のデータ生成装置である。
【００１１】
請求項５に係る本発明は、前記測定用の印は、互いに隣り合う２つの間の距離が等しくなるように配置されている請求項１乃至４いずれか記載のデータ生成装置である。
【００１２】
請求項６に係る本発明は、前記誤差算出部で用いられる第１の造形物の測定結果を受け付ける測定結果受付部をさらに有し、前記測定結果受付部は、第１の造形物の測定結果として、測定器具を用いて測定した測定結果を受け付ける請求項１乃至５いずれか記載のデータ生成装置である。
【００１３】
請求項７に係る本発明は、前記測定結果受付部は、前記測定器具として、第１の造形用データからの誤差が生じなかった場合に第１の造形物の表面に形成される測定用の印の位置を指し示す指示具を用いて測定した測定結果を受け入れる請求項６記載のデータ生成装置である。
【００１４】
請求項８に係る本発明は、前記誤差算出部で用いられる第１の造形物の測定結果を受け付ける測定結果受付部をさらに有し、前記測定結果受付部は、第１の造形物の測定結果として、撮影装置により撮影された第１の造形物の画像を受け付ける請求項１乃至５いずれか記載のデータ生成装置である。
【００１５】
請求項９に係る本発明は、前記誤差算出部で用いられる第１の造形物の測定結果を受け付ける測定結果受付部をさらに有し、前記結果受付部は、第１の造形部の測定結果として、第１の造形物が有する平面の走査データを受け付ける請求項１乃至５いずれか記載のデータ生成装置である。
【００１６】
請求項１０に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部と、前記誤差算出部で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出部と、前記修正量算出部によって計算された修正量に基づいて修正された第２の造形用データを用いて第２の造形部を出力する出力部と、を有する３次元造形装置である。
【００１７】
請求項１１に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部工程と、前記誤差算出工程で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出工程と、を有する造形物の造形方法である。
【００１８】
請求項１２に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出工程と、前記誤差算出工程で算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出工程と、前記修正量算出工程によって計算された修正量に基づいて修正された第２の造形用データを用いて第２の造形部を出力する出力工程と、を有する造形物の造形方法である。
【００１９】
請求項１３に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出部ステップと、前記誤差算出ステップで算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。
【００２０】
請求項１４に係る本発明は、第１の造形物の形状を規定する第１の造形用データと第１の造形物の表面に複数の測定用の印を形成するための印用データとを同時に用いて出力された第１の造形物の測定結果と、第１の造形用データが規定する形状との誤差を算出する誤差算出ステップと、前記誤差算出ステップで算出された誤差に基づいて、第２の造形物の形状を規定する第２の造形用データに対する修正量を算出する修正量算出工ステップと、前記修正量算出ステップによって計算された修正量に基づいて修正された第２の造形用データを用いて第２の造形部を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る本発明によれば、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができるデータ生成装置を提供することができる。
【００２２】
請求項２に係る本発明によれば、平面を有しない造形物を測定する技術と比較して、簡単に測定ができる。
【００２３】
請求項３に係る本発明によれば、印が造形物の印以外の位置と同じ色である技術と比較して、印を確認しやすくすることができる。
【００２４】
請求項４に係る本発明によれば、印が、凸部及び凹部のいずれでもない技術と比較して、印を確認しやすくすることができる。
【００２５】
請求項５に係る本発明によれば、互いに隣り合う２つの印の間の距離が異なる技術と比較して、測定を容易にすることができる。
【００２６】
請求項６に係る本発明によれば、例えば走査装置等の測定用の装置を用いずに造形物を測定することができる。
【００２７】
請求項７に係る本発明によれば、造形用データからの誤差が生じなかった場合に造形物の表面に形成される測定用の印の位置を指し示す指示具を用いない場合と比較して、造形物の測定を容易にすることができる。
【００２８】
請求項８に係る本発明によれば、造形物の撮影を造形物の測定とすることができ、造形物の測定を容易にすることができる。
【００２９】
請求項９に係る本発明によれば、３次元用の走査装置を用いずに、２次元用の走査装置を用いて造形物を測定することができる。
【００３０】
請求項１０に係る本発明によれば、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができる３次元造形装置を提供することができる。
【００３１】
請求項１１に係る本発明によれば、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができる造形物の製造方法を提供することができる。
【００３２】
請求項１２に係る本発明によれば、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができる造形物の製造方法を提供することができる。
【００３３】
請求項１３に係る本発明によれば、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができるプログラムを提供することができる。
【００３４】
請求項１４に係る本発明によれば、造形物を造形するための造形装置とは別の装置で造形物に印を付けたり、造形物を造形した後に造形物に印を付けたりすると技術と比較して、短時間で印を付けた造形物を得ることができるプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システムを示す図である。
【図２】図１に示す３次元造形システムが有する３次元造形装置を示す図である。
【図３】図２に示す３次元造形装置の制御部を示すブロック図である。
【図４】図１に示す３次元造形システムが有するデータ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示すデータ生成装置によるデータ生成の過程を示すフローチャートである。
【図６】図６（Ａ）はテストパターンの第１の例を示す図であり、図６（Ｂ）はテストパターンの第２の例を示す図であり、図６（Ｃ）はテストパターンの第３の例を示す図である。
【図７】テストパターンの測定を説明する第１の図である。
【図８】テストパターンの測定を説明する第２の図である。
【図９】修正量算出部による誤差の算出を説明する図である。
【図１０】図１０（Ａ）はテストパターンの第４の例の一部を拡大して示す図であり、図１０（Ｂ）はテストパターンの第５の例の一部を拡大して示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る３次元造形システムが有する３次元造形装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の各実施形態で造形される造形物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システム１０が示されている。３次元造形システム１０は、データ生成装置１００と、３次元造形装置５００と、走査装置６００とを有し、これらがネットワーク７００に接続されている。
【００３７】
３次元造形システム１０においては、後述するデータ記憶部１１２（図４を参照）に記憶されているテストパターン９００（例えば図６を参照）の造形用データと、テストパターン９００の表面に複数の印９１０（例えば図６を参照）を形成するための印用データとに基づいて、３次元造形装置５００がテストパターン９００を造形する。また、３次元造形システム１０においては、データ生成装置１００において、造形物９６０（例えば、図１２を参照）の造形用データが生成され、生成された造形用データがネットワーク７００を介して３次元造形装置５００に送信され、送信された造形用データに基づいて３次元造形装置５００が造形物９６０を造形する。ここで、テストパターン９００は、第１の造形物にあたり、造形物９６０は第２の造形物にあたる。
【００３８】
走査装置６００は、テストパターン９００の計測に用いられる。走査装置６００としては、一般には原稿の読取等に用いられる２次元スキャナ等を用いることができる。すなわち、３次元造形システム１０においては、テストパターン９００の計測に、専ら立体の走査に用いられる装置である３次元スキャナを用いることを要せず、２次元スキャナでの計測が可能である。
【００３９】
データ生成装置１００としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。データ生成装置１００は、表示装置１５０と、操作装置１９０とを有する。表示装置１５０としては、例えば液晶表示パネルを用いることができ、操作装置１９０としては、例えばキーボードやマウスを用いることができる。表示装置１５０と操作装置１９０との機能を併せ持つものとして、タッチパネルを用いてもよい。データ生成装置１００と３次元造形装置５００との詳細は後述する。
【００４０】
図２には、３次元造形装置５００が示されている。３次元造形装置５００は、所謂インクジェット法、より詳細には所謂インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用している。以下の説明においては、３次元造形装置５００として、インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用した場合を例として示すものの、３次元造形装置５００は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、３次元造形装置５００は、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）とも称される熱溶解積層法、ＳＬＳ（Selective Laser Sintering）とも称される粉末焼結法、粉末固着法、石膏積層法、ＳＴＬ（Stereo Lithography）とも称される光造形法、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）とも称されるシート材積層法等の方式を採用した３次元造形装置であってもよい。
【００４１】
図２に示すように、３次元造形装置５００は造形ステージ５１０を有する。３次元造形装置５００では、造形ステージ５１０の上側の面に造形材料が積層されるようにしてテストパターン９００が造形され、造形物９６０が造形される。また、造形ステージ５１０の上側の面には、必要に応じてサポート剤が積層されることによりサポート材積層部９７０が造形される。尚、図２においては、造形物９６０を造形中の３次元造形装置５００が示されている。
【００４２】
サポート材積層部９７０は、造形物９６０の下側に造形材料が積層されていない部分がある場合に、造形物９６０を下側から支えるために形成される。サポート材積層部９７０は、造形物９６０の造形後に、例えば水洗いする等の方法でテストパターン９００から除去される。
【００４３】
造形ステージ５１０にはＺ軸方向移動機構５２０が連結されている。造形ステージ５１０は、Ｚ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＺ軸方向（上下方向）に移動することができるようになっている。
【００４４】
３次元造形装置５００は、ヘッド部５３０を有し、ヘッド部５３０はヘッド部本体５３２を有する。ヘッド部本体５３２には、Ｘ軸方向移動機構５３４が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｘ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＸ軸方向（図２における左右方向）に移動することができるようになっている。また、ヘッド部本体５３２には、Ｙ軸方向移動機構５３６が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｙ軸方向移動機構５３６を駆動させることでＹ軸方向（図２における紙面と交わる方向）に移動することができるようになっている。
【００４５】
ヘッド部５３０は、第１造形材料射出ノズル５４０をさらに有する。第１造形材料射出ノズル５４０は、第１造形材料貯蔵部５４２に貯蔵されている第１の造形材料を造形ステージ５１０に向けて射出する。ヘッド部５３０は、第２造形材料射出ノズル５４４をさらに有する。第１造形材料射出ノズル５４０は、第２造形材料貯蔵部５４６に貯蔵されている第２の造形材料を造形ステージ５１０に向けて射出する。
【００４６】
第１の造形材料、第２の造形材料としては、光硬化性樹脂をそれぞれに用いることができる。第１の造形材料と第２の造形材料とは、互いに異なる材料であり、少なくとも色が互いに異なる。また、第２の造形材料は、テストパターン９００の後述する印９１０（例えば、図６を参照）の造形に用いられ、第１の造形材料は、テストパターン９００の印９１０以外の部分の造形と、造形物９６０の造形とに用いられる。
【００４７】
ヘッド部５３０は、サポート材射出ノズル５５０をさらに有する。サポート材射出ノズル５５０は、サポート材貯蔵部５５２に貯蔵されているサポート材を造形ステージに向けて射出する。
【００４８】
ヘッド部５３０は、平滑化装置５６０をさらに有する。平滑化装置５６０は、造形ステージ５１０へと射出された第１の造形材料と、第２の造形材料と、サポート材とを平滑化する。平滑化装置５６０は、過剰な第１の造形材料と、過剰な第２の造形材と、過剰なポート材とを掻き取るように回転する回転部材５６２を有する。
【００４９】
ヘッド部５３０は、光照射装置５７０をさらに有する。光照射装置５７０は、光を照射することで造形ステージ５１０に射出された第１の造形材料を硬化させ、第２の造形材料を硬化させ、さらにはサポート材を硬化させる。
【００５０】
図３は、３次元造形装置５００が有する制御部５８０を示すブロック図である。図３に示すように、制御部５８０は制御回路５８２を有し、制御回路５８２に、ネットワーク７００（図１を参照）と通信インターフェイス５８４とを介し、データ生成装置１００（図１を参照）で生成された造形物９６０のデータ（断面形状データ）が入力される。また、制御回路５８２には、ネットワーク７００と通信インターフェイス５８４とを介して、テストパターン９００のデータが入力される。ここで、テストパターン９００のデータは、テストパターン９００を造形するための造形用データと、テストパターン９００の表面に複数の印９１０を形成するための印用データとを含むものである。
【００５１】
また、３次元造形装置５００においては、制御回路５８２からの出力によりＸ軸方向移動機構５３４と、Ｙ軸方向移動機構５３６と、Ｚ軸方向移動機構５２０と、第１造形材料射出ノズル５４０と、第２造形材料射出ノズル５４４と、サポート材射出ノズル５５０と、平滑化装置５６０と、光照射装置５７０とが制御される。
【００５２】
以上のように構成された３次元造形装置５００では、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を図２における右側へと移動させつつ、第１造形材料射出ノズル５４０に造形ステージ５１０へと第１の造形材料を射出させ、第２造形材料射出ノズル５４４に造形ステージ５１０へと第２の造形材料を射出させ、サポート材射出ノズル５５０に造形ステージ５１０へとサポート材を射出される。そして、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を図２における左側へと移動させつつ、平滑化装置５６０に第１の造形材料と、第２の造形材料と、サポート材とを平滑化させ、さらには光照射装置５７０に第１の造形材と、第２の造形材料と、サポート材とを硬化させる。以上のようにして、制御回路５８２は、主走査方向（Ｘ軸方向）における一定幅の造形をさせる。
【００５３】
そして、主走査方向における一定幅の造形を終了させると、制御回路５８２は、Ｙ軸方向移動機構５３６に、ヘッド部５３０を副操作方向に（Ｙ軸方向）に移動させ、さらには主走査方向における一定幅方向の造形をさせる。
【００５４】
以上の動作を繰り返させることにより、一層分の造形物の造形を完了させると、制御回路５８２は、Ｚ軸方向移動機構５２０に、造形ステージ５１０を下方向（Ｚ軸方向）にテストパターン９００、造形物９６０の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路５８２は、テストパターン９００、造形物９６０の既に造形がなされた部分に積層させるようにして、次の層の造形をさせる。以上の動作を繰り返すことにより、３次元造形装置５００は、硬化させた造形材料を積層させるようにしてテストパターン９００や造形物９６０を造形する。
【００５５】
図４は、データ生成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図４に示すように、データ生成装置１００は、データ受付部１１０を有する。データ受付部１１０は、造形物９６０の形状を規定していて、造形物９６０の造形に用いられる造形用データ受け付けるともに後述する印用データをさらに受け付ける。この実施形態では、データ受付部１１０が、造形用データとしてＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データを受け付ける構成を例として説明をするものの、データ受付部１１０で３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータ、３次元ＣＧ（computer graphics）のデータ、３Ｄスキャナによるデータ等を受け付けて、受け付けたデータを、データ生成装置１００側でＳＴＬデータに変換するようにしてもよい。
【００５６】
ここで、ＳＴＬデータとは、３次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットの一つであるＳＴＬフォーマットのデータであり、造形用データを、多数の三角形の頂点の座標と、これらの多数の三角形の面の法線ベクトルとで示すデータである。
【００５７】
データ生成装置１００は、データ記憶部１１２をさらに有する。データ記憶部１１２は、テストパターン９００の形状を規定する造形用データ（３次元データ）を記憶している。データ記憶部１１２は、例えばハードディスクドライブ等の記憶装置を用いて構成することができる。
【００５８】
データ記憶部１１２は、テストパターン９００の表面に複数の印９１０を形成するためのデータをさらに記憶している。このテストパターン９００の表面に複数の印９１０を形成するためのデータは、テストパターン９００の形状を規定する造形用データと同時に用いられる。
【００５９】
データ生成装置１００は、測定結果受付部１１６をさらに有する。測定結果受付部１１６は、データ記憶部１１２に記憶されている造形用データと印９１０を形成するための印データとを同時に用いて３次元造形装置５００で造形されたテストパターン９００の形状を計測した結果を受け入れる。テストパターン９００の計測方法、測定結果受付部１１６が受け付けるデータの種類等については後述する。
【００６０】
データ生成装置１００は、誤差算出部１１８をさらに有する。誤差算出部１１８は、測定結果受付部１１６が受け付けたテストパターン９００の測定結果と、データ記憶部１１２が記憶しているテストパターン９００の造形用データとの誤差を算出する。
【００６１】
データ記憶部１１２に記憶されている造形用データからの誤差なしにテストパターン９００が造形されることが理想である。しかしながら、例えば、３次元造形装置５００の機械的精度の限界、３次元造形装置５００が設置されている場所の温度や湿度の変化、テストパターン９００を造形する造形材料の特性のばらつき等を理由として、テストパターン９００に造形用データが規定する形状からの誤差が生じることがある。このような誤差を、誤差算出部１１８は算出する。
【００６２】
データ生成装置１００は、修正量算出部１２０をさらに有する。修正量算出部１２０は、誤差算出部１１８が算出した誤差データに基づいて、データ受付部１１０が受け付けた造形用データを修正するための修正量を算出する。より具体的には、修正量算出部１２０は、誤差算出部１１８で算出された誤差を相殺し、テストパターン９００に造形用データが規定する形状からの誤差が生じなくなるようにするデータ修正と同様のデータ修正を、データ受付部１１０が受け付けたデータに施すための造形用データの修正量を算出する。
【００６３】
データ生成装置１００は、データ修正部１２２をさらに有する。データ修正部１２２は、修正量算出部１２０で算出された修正量を用いて、データ受付部１１０が受け付けた造形物９６０の形状を規定する造形用データを修正する。但し、データ修正部１２２がデータの修正をしない場合もある。
【００６４】
テストパターン９００に造形用データからの誤差が生じることと同様に、造形物９６０にも造形用データからの誤差が生じ、造形物９６０に生じる造形用データからの誤差と、テストパターン９００に生じる造形用データからの誤差とは、同様の性質を有するものであることが一般的である。
【００６５】
例えば、テストパターン９００に、造形用データが規定する形状よりも主走査方向において拡大してテストパターン９００が出力されるとの誤差が生じた場合、造形物９６０にも、造形用データが規定する形状よりも主走査方向において拡大して出力されるとの誤差が生じることが一般的である。また、テストパターン９００に、例えば、造形用データが規定する形状よりも高さ方向において縮小してテストパターン９００出力されるとの誤差が生じた場合、造形物９６０にも、造形用データが規定する形状よりも高さ方向において縮小して出力されるとの誤差が生じることが一般的である。
【００６６】
このため、この３次元造形システム１０では、造形物９６０を造形するに先立ちテストパターン９００を造形し、テストパターン９００に生じる誤差を誤差算出部１１８で算出し、算出された誤差と同等の誤差が造形物９６０にも生じると予想して、予想された造形物９６０の変形を生じなくすようにするためのデータ受付部１１０が受け付けた造形用データの修正量を修正量算出部１２０で算出し、修正量算出部１２０で算出した修正量を用いてデータ修正部１２２で、データ受付部１１０が受け付けた造形用データを修正し、さらには修正した造形用データを用いて造形物９６０を造形する。
【００６７】
データ生成装置１００は、断面形状データ生成部１２４をさらに有する。断面形状データ生成部１２４は断面形状データ（積層データ）を生成する。すなわち、断面形状データ生成部１２４は、データ記憶部１１２が記憶しているテストパターン９００の造形用データと、テストパターン９００の表面に複数の印９１０を形成するための印用データとからテストパターン９００断面形状データ（積層データ）を生成する。
【００６８】
データ生成装置１００は、出力指示部１２６をさらに有する。出力指示部１２６は、造形物９６０の造形を３次元造形装置５００に指示する。また、出力指示部１２６は、テストパターン９００の造形を３次元造形装置５００に指示する。
【００６９】
図５は、データ生成装置１００による造形物９６０のデータ生成のステップを示すフローチャートである。最初のステップであるステップＳ１０では、データ生成装置１００は、データ記憶部１１２に記憶されているテストパターン９００の造形用データと、複数の印をテストパターン９００の表面に形成する印用データとに基づくテストパターン９００の出力を３次元造形装置５００に指示する。
【００７０】
この際、出力指示部１２６は、テストパターン９００の造形用データと複数の印９１０を形成するための印用データとから生成されたデータを用いての出力を３次元造形装置５００に指示する。従って、３次元造形装置５００は、テストパターン９００の造形用データと複数の印９１０を形成するための印用データとを同時に用いて、一度の出力で複数の印９１０が形成されたテストパターン９００を出力することになる。このため、この３次元造形システム１０においては、テストパターン９００を造形するための３次元造形装置５００とは別の装置でテストパターン９００に印を付けたり、テストパターン９００を造形した後に造形物に印９１０を付けたりすると技術と比較して、短時間で印９１０を付けたテストパターン９００を得ることができる。
【００７１】
次のステップであるステップＳ１２では、ステップＳ１０における指示により３次元造形装置５００によって造形されたテストパターン９００の計測結果を測定結果受付部１１６が受け付ける。
【００７２】
次のステップであるステップＳ１４では、誤差算出部１１８が、ステップＳ１２で受け付けたテストパターン９００の計測結果と、データ記憶部１１２が記憶しているテストパターン９００の造形用データとの誤差を算出する。
【００７３】
次のステップであるステップＳ１６では、修正量算出部１２０が、誤差算出部１１８が算出した誤差に基づいて、データ受付部１１０が受け付けた造形用データを修正するための修正量を算出する。
【００７４】
次のステップであるステップＳ１８では、データ修正部１２２が、ステップＳ１６で算出された修正量を用いて、ステップＳ１４で算出された誤差を相殺し、テストパターン９００に造形用データからの誤差が生じにくくなるようにするデータ修正と同様のデータ修正を、データ受付部１１０が受け付けたデータに施す。
【００７５】
次のデーステップであるステップＳ２０では、断面形状データ生成部１２４が、ステップＳ１６で修正された造形用データから、造形物９６０の断面形状データを生成する。
【００７６】
次のステップＳ２２では、出力指示部１２６が、ステップＳ１８で生成された断面形状データに基づく造形物９６０の出力を３次元造形装置５００に指示する。
【００７７】
図６は、テストパターン９００を示していて、図６（Ａ）はテストパターンの第１の例を示す図であり、図６（Ｂ）はテストパターンの第２の例を示す図であり、図６（Ｃ）はテストパターンの第３の例を示す図である。図６に示すように、この実施形態におけるテストパターン９００は直方体であるものの、テストパターン９００の形状は必ずしも直方体であることを要せず、少なくとも２つの平面を有する形状であればよい。
【００７８】
また、図６に示すように、テストパターン９００は、表面に複数の測定用の印９１０が形成されている。より具体的には、図６（Ａ）に示す第１の例においては、テストパターン９００の表面に複数の十字形状の印９１０ａが形成されていて、図６（Ｂ）に示す第２の例では、複数の直線の印９１０ｂが格子状に形成されていて、図６（Ｃ）に示す第３の例では、第１の例と同様に十字形状である複数の印９１０ｃが形成されている。以下の説明において、印９１０ａ、印９１０ｂ、印９１０ｃを区別することを要しない場合は、これらを印９１０と総称して説明する。
【００７９】
印９１０は、テストパターン９００の印９１０位外の位置と色が互いに異なる。このため、操作者（測定者）は、印９１０を目視で確認することができる。印９１０を、テストパターン９００の印９１０位外の位置と異なる色とするためには、先述のように印９１０を第２の造形材料で造形し、テストパターン９００の印９１０位外の部分を第１の造形材料とは色が異なる第２の造形材料で造形すればよい。
【００８０】
また、印９１０は、互いに隣り合う２つの距離が等しくなるようにテストパターン９００の表面に配置されている。より具体的には、第１の例においては、互いに隣り合う十字形状の印９１０ａの距離が互いに等しくなるように印９１０ａが配置されていて、図２の例においては、互いに隣り合う直線の印９１０ｂの距離が等しくなるように印９１０ｂが配置されていて、第３の例においては、互いに隣り合う十字形状の印９１０ｃの距離が互いに等しくなるように印９１０ｃが配置されている。
【００８１】
図６（Ａ）に示す第１の例と、図６（Ｂ）に示す第２の例とでは、印９１０と、テストパターン９００における印９１０以外の部分とは共に不透明である。一方、図６（Ｃ）に示す第３の例では、印９１０は不透明であるものの、テストパターン９００の印９１０位外の部分は透明である。
【００８２】
図７は、テストパターン９００の測定を説明する第１の図である。図７に示すテストパターン９００は、図６（Ａ）に示す第１のテストパターン９００である。図７に示すように、テストパターン９００は定規８１０を用いて測定される。定規８１０は、テストパターン９００を測定する測定器具として用いられていて、一定の間隔で目盛８１２が形成されている。目盛８１２の間隔は、造形用データからの形状の誤差が生じなかった場合におけるテストパターン９００の表面に形成される互いに隣り合う印９１０の間隔と同じとなっている。
【００８３】
このため、テストパターン９００に造形用データからの形状の誤差が生じていない場合は、印９１０と目盛８１２とが位置が一致する。図７に示す例においては、上部の２つの目盛８１２は、印９１０と位置が一致しているものの、下部の１つの印９１０は目盛８１２と一致せず、１つ上の目盛８１２側にずれている。このことから、図７に示すテストパターン９００は、下部において造形用データよりも小さく出力されているとの計測結果を得ることができる。
【００８４】
上述の測定の結果は、操作装置１９０を用いて、操作者によりデータ生成装置１００に入力される。測定結果の入力を簡単に行うことができるように、表示装置１５０に測定結果の入力用の入力画面（不図示）を表示するようにしてもよい。操作者により入力された測定結果は、先述の測定結果受付部１１６（図４を参照）が受け付ける。
【００８５】
図８は、テストパターン９００の測定を説明する第２の図である。図８に示すテストパターン９００は、図６（Ｂ）に示す第２のテストパターン９００である。図８に示すように、テストパターン９００は、指示具８２０を用いて計測される。指示具８２０は、造形用データからの形状の誤差が生じなかった場合におけるテストパターン９００の表面に形成される印９１０ｂの位置を指し示す測定具である。
【００８６】
指示具８２０は、例えば板状の部材であり、例えば印９１０ｂと同数の孔８２２が形成されている。また、指示具８２０には、造形用データからの形状の誤差が生じなかった場合におけるテストパターン９００の表面に形成される印９１０ｂの位置を指示する指示線８２４が描かれている。より具体的には、造形用データからの誤差が生じなかった場合に、互いに交わる方向の２つの指示線８２４の交わる位置に印９１０ｂが位置する状態となるように、指示線８２４は描かれている。
【００８７】
指示具８２０は、図８の下段に示すように、テストパターン９００に重ねるようにして用いられる。図８の下段に示す例においては、中央に位置する１つの印９１０ｂが指示線８２４の交わる位置に配置された状態となるように、指示具８２０をテストパターン９００に重ねると、中心に位置する１つの印９１０ｂの周囲に位置する８個の印９１０ｂは、いずれもが指示線８２４が指示する位置よりも外側に位置している。このことから、図８に示すテストパターン９００は、造形用データが規定する形状よりも大きく出力されているとの計測結果を得ることができる。
【００８８】
上述の測定の結果は、図７に示した第１の例の場合と同様に、操作装置１９０を用いて、操作者によりデータ生成装置１００に入力される。測定結果の入力を簡単に行うことができるように、表示装置１５０に測定結果の入力用の入力画面（不図示）を表示するようにしてもよい。操作者により入力された計測結果は、先述の測定結果受付部１１６（図４を参照）が受け付ける。
【００８９】
定規８１０を用いたり、指示具８２０を用いたりしてテストパターン９００を計測することに替えて、例えばデジタルカメラ等の撮影装置（不図示）を用いてテストパターン９００を計測してもよい。この場合、テストパターン９００の少なくとも２つの平面が撮影されることが望ましい。撮影装置により撮影された画像は、測定データとして測定結果受付部１１６が受け付け、受け付けた画像を画像処理し、画像処理により得られたデータを誤差算出部１１８が誤差の算出に用いる。
【００９０】
また、定規８１０を用いたり、指示具８２０を用いたり、撮影装置を用いたりすることに替えて、走査装置６００を用いてテストパターン９００を計測してもよい。この場合、テストパターン９００の少なくとも２つの平面が走査装置６００により走査されることが望ましい。走査装置６００により走査された走査データは、測定結果受付部１１６が受け付け、受け付けた走査データを画像処理し、画像処理により得られたデータを誤差算出部１１８が誤差の算出に用いる。
【００９１】
走査装置６００を用いる場合、走査により得られるそれぞれの印９１０の位置情報を誤差の算出に用いるのみならず、走査時に得られるテストパターン９００の影を、テストパターン９００の外周の位置情報として誤差算出時に用いることができる。
【００９２】
図９は、修正量算出部１２０による修正量の算出と、データ修正部１２２による造形用データの修正が説明されている。修正量算出部１２０は、例えば、図９に示す距離ｄ１、距離ｄ２、距離ｄ３、距離ｄ４、距離ｄ５等のように２つの印９１０の間の距離ｄを、測定結果受付部１１６が受け付けたデータから算出する。そして、修正量算出部１２０は、算出したそれぞれの距離ｄと、データ記憶部１１２に記憶されているデータにおける相当するそれぞれの距離とを比較する。そして、修正量算出部１２０は、測定されたそれぞれの距離がデータ記憶部１１２に記憶されたそれぞれの距離と等しくなるように、データ修正のため修正量を決定する。そして、決定した修正量に基づいて、データ修正部１２２は、データ受付部１１０が受け付けたデータを修正する。
【００９３】
図１０は、テストパターン９００を示していて、図１０（Ａ）はテストパターン９００の第４の例の一部を拡大して示す図であり、図１０（Ｂ）はテストパターン９００の第５の例の一部を拡大して示す図である。先述のテストパターン９００の第１の例（図６（Ａ）を参照）、第２の例（図６（Ｂ）を参照）、第３の例（図６（Ｃ）を参照）では、印９１０は、周囲に対して凹凸を有するように形成されたものではなかった。
【００９４】
これに対して、テストパターン９００の第４の例では、印９１０は周囲に対して凸となるように形成されている。また、テストパターン９００の第５の例では、印９１０は周囲に対して凹となるように形成されている。第４の例及び第５の例では、印９１０は、テストパターン９００の印９１０以外の位置と、必ずしも異なる色で形成されることを要しない。
【００９５】
次に本発明の第２の実施形態に係る３次元造形システム１０について説明する。先述の第１の実施形態においては、３次元造形装置５００は、データ生成装置１００と共に３次元造形システム１０を構成し、データ生成装置１００で生成された造形用データに基づいてテストパターン９００や造形物９６０を出力していた。これに対して、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００が造形用データの生成をし、さらにはテストパターン９００や造形物９６０の出力をする。
【００９６】
図１１は、第２の実施形態に係る３次元造形システム１０が有する３次元造形装置５００の機能的構成を示すブロック図である。図１１に示されているように、データ受付部１１０、データ記憶部１１２、測定結果受付部１１６、誤差算出部１１８、修正量算出部１２０、データ修正部１２２、断面形状データ生成部１２４、出力指示部１２６との第１の実施形態においては、データ生成装置１００が有していた構成を、この第２の実施形態では３次元造形装置５００が有している。
【００９７】
また、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００は、出力部５９０を有している。出力部５９０は、出力指示部１２６からの指示を受けて、複数の印９１０が形成されたテストパターン９００を出力する。出力部５９０は、例えば、造形ステージ５１０、ヘッド部５３０等の第１の実施形態に係る３次元造形装置５００有する全ての構成を有している。
【００９８】
図１２には、造形物９６０の一例が示されている。図１２においては、表面の形状を明確にするために、造形物９６０の表面にＳＴＬデータに相当する三角形を描いているものの、実物の造形物９６０の表面に三角形は描かれていない。
【００９９】
以上で説明をしたように、造形物９６０の出力に先立ってテストパターン９００を出力し、そのテストパターン９００を測定した結果に基づいて造形物９６０の形状を規定する造形用データを修正すると手順を採用しない場合、例えば、図１２に示すような複雑な形状の造形物９６０を出力し、出力した造形物９６０を計測して造形用データを修正することを要する。この場合、計測に３次元スキャナを用いる必要があり、計測や、計測後の計測データの処理に時間を要することがある。
【０１００】
また、例えば図１２に示すように造形物９６０の形状が複雑である場合、定規（例えば、定規８１０）や指示具（例えば、指示具８２０）等を用いて造形物９６０を計測することは困難であり、２次元のスキャナを用いて造形物９６０を計測することは困難である。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上で説明をしたように、本発明は、データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１０・・・３次元造形システム
１００・・・データ生成装置
１１２・・・データ記憶部
１１６      測定結果受付部
１１８      誤差算出部
１２０      修正量算出部
１２２      データ修正部
５００・・・３次元造形装置
５９０・・・出力部
６００・・・走査装置
８１０・・・定規
８２０・・・指示具
９００・・・テストパターン
９１０・・・印
９６０・・・造形物
【図１】
2018036828.tif 000003
【図２】
2018036828.tif 000004
【図３】
2018036828.tif 000005
【図４】
2018036828.tif 000006
【図５】
2018036828.tif 000007
【図６】
2018036828.tif 000008
【図７】
2018036828.tif 000009
【図８】
2018036828.tif 000010
【図９】
2018036828.tif 000011
【図１０】
2018036828.tif 000012
【図１１】
2018036828.tif 000013
【図１２】
2018036828.tif 000014