(57)【要約】【課題】造形品質を向上させる３Ｄプリンタを提供すること。【解決手段】フィラメントを用いて造形物を製造する３Ｄプリンタは、前記フィラメントを保持する保持部と、前記フィラメントを吐出する吐出部と、前記保持部と、前記吐出部との間で、前記フィラメントが断線したか否かを検出する検出部と、前記保持部と、前記吐出部との間で、連続して吐出させる量の前記フィラメントを格納し、前記吐出部に前記フィラメントを送り出す格納部とを備える。【選択図】図１
2018134803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントを用いて造形物を製造する３Ｄプリンタであって、
前記フィラメントを保持する保持部と、
前記フィラメントを吐出する吐出部と、
前記保持部と、前記吐出部との間で、前記フィラメントが断線したか否かを検出する検出部と、
前記保持部と、前記吐出部との間で、連続して吐出させる量の前記フィラメントを格納し、前記吐出部に前記フィラメントを送り出す格納部と
を備える３Ｄプリンタ。
【請求項２】
前記検出部は、光学センサ又は前記保持部が有するエンコーダである請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項３】
前記格納部は、２個以上あり、
前記検出部が前記フィラメントの断線を検出すると、前記吐出部に前記フィラメントを送り出す前記格納部を切り替える切替部を更に備える請求項１又は２に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項４】
前記格納部は、第１格納部と、第２格納部とを含む構成であり、
前記切替部は、前記第１格納部と、前記第２格納部とを切り替え、
前記切替部は、前記検出部が前記フィラメントの断線を検出すると、前記第１格納部から前記第２格納部に切り替え、
前記吐出部から吐出させる吐出量が設定値以下の吐出を行う際に、前記切替部は、前記第２格納部から前記第１格納部に切り替える請求項３に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項５】
前記造形物は、前記フィラメントによる複数の層を積層して製造され、
前記切替部は、前記層が変わるタイミングで前記格納部を切り替える請求項３又は４に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項６】
前記フィラメントは、２種類以上が使用され、
前記切替部は、前記フィラメントの種類が切り替わるタイミングで前記格納部を切り替える請求項３乃至５のいずれか１項に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項７】
前記切替部は、前記吐出部が物理的に離れた位置に移動する間に、前記格納部を切り替える請求項３乃至６のいずれか１項に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項８】
前記格納部は、前記フィラメントを乾燥させる乾燥部を備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項９】
フィラメントを用いて造形物を製造する３Ｄプリンタと、前記３Ｄプリンタと接続される１つ以上の情報処理装置とを有する３Ｄプリンタシステムであって、
前記フィラメントを保持する保持部と、
前記フィラメントを吐出する吐出部と、
前記保持部と、前記吐出部との間で、前記フィラメントが断線したか否かを検出する検出部と、
前記保持部と、前記吐出部との間で、連続して吐出させる量の前記フィラメントを格納し、前記吐出部に前記フィラメントを送り出す格納部と
を備える３Ｄプリンタシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンタ及び３Ｄプリンタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特定の材料を積層させて、３次元に造形を行う方法が知られている。また、この方法では、材料は、フィラメント（ｆｉｌａｍｅｎｔ）という細長い繊維のような状態で使用される。
【０００３】
例えば、層となるフィラメントをノズルから押し出して層を形成する方法が知られている。この方法において、フィラメントをノズルに送る速度を制御する方法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【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、従来の方法では、フィラメントが送られる途中等で断線すると、フィラメントが途切れる場合がある。このように、フィラメントが途切れると、途切れた部分では、材料が少なくなり、造形品質が悪化するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑み、造形品質を向上させることができる３Ｄプリンタ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】
【０００６】
一態様における、フィラメントを用いて造形物を製造する３Ｄプリンタは、
前記フィラメントを保持する保持部と、
前記フィラメントを吐出する吐出部と、
前記保持部と、前記吐出部との間で、前記フィラメントが断線したか否かを検出する検出部と、
前記保持部と、前記吐出部との間で、連続して吐出させる量の前記フィラメントを格納し、前記吐出部に前記フィラメントを送り出す格納部と
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
造形品質を向上させる３Ｄプリンタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタのハードウェア構成例を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる造形物の製造例を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタが有するフィラメント供給装置の構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる切替例を示す断面図（その１）である。
【図５】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる切替例を示す断面図（その２）である。
【図６】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる全体処理例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる断線検出等の処理例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態に係る１単位の第１変形例を示す概念図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る１単位の第２変形例を示す概念図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタが有するフィラメント供給装置の第２構成例を示す概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの機能構成例を示す機能ブロック図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタシステムの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（３Ｄプリンタのハードウェア及び全体構成例）
例えば、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタ２０は、以下のようなハードウェア構成である。以下、図示する３Ｄプリンタ２０を例に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタのハードウェア構成例を示す概略図である。例えば、３Ｄプリンタ２０は、図示するように、本体フレーム１２０の内部に、チャンバー１０３を備える。そして、チャンバー１０３の内部は、３次元に造形物を造形するための処理空間となる。また、その処理空間内、すなわち、チャンバー１０３の内部には、載置台として、ステージ１０４が設けられる。この例では、ステージ１０４上に、造形物が製造される。
【００１２】
チャンバー１０３の内部において、ステージ１０４の上方には、造形手段としての造形ヘッド１１０が設けられる。また、造形ヘッド１１０は、その下方に、フィラメントを吐出する吐出ノズル１１５を有する。なお、本実施形態では、造形ヘッド１１０上に４つの吐出ノズル１１５が設けられているが、吐出ノズル１１５の数は、任意である。また、造形ヘッド１１０には、各吐出ノズル１１５に供給されるフィラメントを加熱するヘッド加熱装置１１４が設けられる。このように、３Ｄプリンタは、あらかじめ保持されるフィラメントを用いて、造形物を製造する。
【００１３】
また、本体フレーム１２０の内部は、装置内冷却装置１０８によって、温度が調整される。
【００１４】
フィラメントは、例えば、ＡＢＳ（ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂又はＰＬＡ（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ）樹脂等の材料である。また、フィラメントは、熱可塑性である。したがって、フィラメントは、３Ｄプリンタから吐出される際には、加熱され、高温である。吐出後、フィラメントは、空冷等によって冷却されると、固まる。このような性質を利用して、３Ｄプリンタは、フィラメントを吐出して造形物を製造する。
【００１５】
フィラメントは、例えば、細長いワイヤ形状である。そして、フィラメントは、巻き回された状態等で、３Ｄプリンタ２０にセットされる。さらに、フィラメント供給装置１０６によって、フィラメントは、造形ヘッド１１０上が有する各吐出ノズル１１５へそれぞれ供給される。
【００１６】
造形ヘッド１１０は、Ｘ軸駆動機構１０１によって、Ｘ軸方向に移動する。例えば、Ｘ軸駆動機構１０１は、アクチュエータ、機構、電源及び電子回路等である。
【００１７】
同様に、造形ヘッド１１０は、Ｙ軸駆動機構１０２によって、Ｙ軸方向に移動する。例えば、Ｙ軸駆動機構１０２は、アクチュエータ、機構、電源及び電子回路等である。
【００１８】
さらに、Ｚ軸駆動機構１２３によって、Ｚ軸方向に移動する。例えば、Ｚ軸駆動機構１２３は、アクチュエータ、機構、電源及び電子回路等である。
【００１９】
図示する例では、制御装置１００が、Ｘ軸駆動機構１０１、Ｙ軸駆動機構１０２及びＺ軸駆動機構１２３に対して、位置を指令し、各機構は、制御装置１００からの指令に基づいて、指令された位置にステージ１０４を移動させる。
【００２０】
制御装置１００は、各装置を制御する。例えば、制御装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の演算装置である。
【００２１】
また、図示するように、３Ｄプリンタ２０は、ステージ１０４及びステージ１０４上にある造形物を加熱できるステージ加熱装置１０５を有するのが望ましい。例えば、ステージ加熱装置１０５は、ヒータ等である。
【００２２】
チャンバー１０３の内部（処理空間）に、チャンバー１０３内を加熱する加熱手段として、チャンバー用ヒータ１０７が設けられる。そして、チャンバー用ヒータ１０７によって、チャンバー１０３内の温度が目標温度に維持された状態で、３Ｄプリンタ２０は、製造を行うのが望ましい。
【００２３】
なお、フィラメントは、吐出ノズル１１５ごとに異なる種類であってもよいし、同じ種類でもよい。また、本実施形態において、３Ｄプリンタ２０は、フィラメント供給装置１０６により供給されるフィラメントをヘッド加熱装置１１４で加熱溶融する。次に、３Ｄプリンタ２０は、溶融状態となったフィラメントを吐出ノズル１１５から押し出して、吐出する。そして、３Ｄプリンタ２０は、吐出によって、ステージ１０４上にフィラメントで形成される各層を積層して、造形物を製造する。
【００２４】
なお、３Ｄプリンタ２０は、サポート材を用いる装置でもよい。すなわち、吐出ノズル１１５には、サポート材が供給される場合がある。また、サポート材は、フィラメントとは異なる材料であってもよい。そして、サポート材は、製造後、フィラメントで形成された造形物から除去される。例えば、サポート材は、まず、フィラメントと同様に、ヘッド加熱装置１１４で加熱溶融される。次に、溶融状態となったサポート材は、吐出ノズル１１５から押し出されるように吐出され、フィラメントと同様に、積層される。
【００２５】
さらに、図示するように、３Ｄプリンタ２０は、ステージ１０４上に設置されるシートＳＨを吸引できる構成であるのが望ましい。例えば、図示するように、シートＳＨは、チューブＴＵ及び吸引装置３０によって、センサＳＥＮが検出する状態に基づいて、吸引される。
【００２６】
さらにまた、図示するように、３Ｄプリンタ２０は、ノズル清掃装置１０９を有するのが望ましい。ノズル清掃装置１０９は、吐出ノズル１１５を清掃し、吐出されるフィラメントに不純物等が混ざらないようにする。
【００２７】
ゆえに、３Ｄプリンタ２０は、製造を開始する前に、あらかじめチャンバー１０３内の温度を目標温度まで昇温させる予熱処理を行う。例えば、チャンバー用ヒータ１０７は、予熱処理中、チャンバー１０３内を目標温度付近まで昇温させるために、チャンバー１０３内を加熱する。一方で、製造中、チャンバー用ヒータ１０７は、チャンバー１０３内の温度を目標温度付近に維持するために、チャンバー１０３内を加熱する。なお、チャンバー用ヒータ１０７の動作は、制御装置１００によって制御される。
【００２８】
なお、３Ｄプリンタ２０は、図示するハードウェア構成に限られない。例えば、制御装置１００等は、複数あるハードウェア構成等でもよい。一方で、例えば、３Ｄプリンタ２０は、吸引装置３０等がないハードウェア構成等でもよい。
【００２９】
以下、カートリッジＣＧから各リザーブまでの経路を「リール側経路Ｅ１」という。一方で、各リザーブから吐出ノズル１１５までの経路を「吐出ノズル側経路Ｅ２」という。
【００３０】
＜造形物の製造例＞
図２は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる造形物の製造例を示す概略図である。例えば、３Ｄプリンタ２０は、ＦＤＭ（登録商標）（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ、熱溶解積層法）方式等の材料押出法で造形物を製造する場合には、図示するように、溶解したフィラメントＦＩをステージ１０４に、積層して造形物を製造する。図示するように、フィラメントＦＩによって形成されるそれぞれの層ＬＹは、積層方向ＬＤ（Ｚ軸方向）に、積層される。
【００３１】
＜フィラメント供給装置の構成例＞
図３は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタが有するフィラメント供給装置の構成例を示す概略図である。例えば、フィラメント供給装置１０６は、保持部の例であるカートリッジＣＧ等と、検出部の例であるフォトインタラプタ（Ｐｈｏｔｏｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｒ）ＰＨ等の光学センサとを備える。また、図示するように、フィラメント供給装置１０６は、第１格納部の例である第１リザーブ（Ｒｅｓｅｒｖｅ）Ｒ１及び第２格納部の例である第２リザーブＲ２を備える構成、すなわち、２個以上の格納部を備える構成が望ましい。したがって、リザーブは、３個以上でもよい。以下、図示するように、２個のリザーブがある例で説明する。
【００３２】
カートリッジＣＧは、図示するように、フィラメントＦＩを保持する容器である。例えば、カートリッジＣＧは、３Ｄプリンタ２０から取り外しが可能な構成である。また、カートリッジＣＧ内では、図示するように、フィラメントＦＩは、リール状に巻かれた状態で保持される。
【００３３】
そして、フィラメントＦＩは、消耗品である。そのため、使用状況等に応じて、ユーザによって、フィラメントＦＩは、補充される。
【００３４】
なお、フィラメント供給装置１０６は、フィラメントＦＩを保持できればよく、図示するようなカートリッジＣＧによってフィラメントＦＩを保持する構成に限られない。また、保持されているフィラメントＦＩは、リール状でなくともよい。
【００３５】
フィラメント供給装置１０６は、図示する例では、第１モータＭＲ１及び第２モータＭＲ２によって、カートリッジＣＧから、吐出ノズル１１５までフィラメントＦＩを送り出す。なお、フィラメントＦＩを送り出す機構は、第１モータＭＲ１及び第２モータＭＲ２を用いる図示する構成に限られない。すなわち、アクチュエータの種類、モータの数、アクチュエータの位置及びアクチュエータの組み合わせ等は、カートリッジＣＧから、吐出ノズル１１５までフィラメントＦＩを送り出せる構成であればよい。
【００３６】
また、各格納部は、図示するように、乾燥部の例である乾燥機ＤＲを備えるのが望ましい。乾燥機ＤＲは、例えば、温風機又はヒータ等である。このように、乾燥機ＤＲがあると、３Ｄプリンタ２０は、格納されているフィラメントＦＩを乾燥させることができる。
【００３７】
フォトインタラプタＰＨは、カートリッジＣＧと、吐出ノズル１１５との間で、フィラメントＦＩが断線したか否かを検出するセンサの例である。つまり、フォトインタラプタＰＨは、フィラメントＦＩが送り出される経路上において、フィラメントＦＩが断線したかを検出する。なお、フォトインタラプタＰＨは、断線が検出できる、すなわち、フィラメントＦＩの有無が検出できるセンサであれば、他の種類でもよい。
【００３８】
また、フォトインタラプタＰＨは、複数個あってもよい。さらに、フォトインタラプタＰＨは、図示する位置に限られず、経路上であれば、他の位置でもよい。
【００３９】
図示する例では、カートリッジＣＧから第１モータＭＲ１によって、送り出されたフィラメントＦＩは、第１リザーブＲ１又は第２リザーブＲ２に格納される。また、図示するように、各リザーブは、カートリッジＣＧと、吐出ノズル１１５との間に設置される。
【００４０】
図示するように、第１リザーブＲ１又は第２リザーブＲ２のうち、どちらのリザーブにフィラメントＦＩが格納されるかは、第１切替装置ＳＷ１によって切り替えられる。一方で、いずれかのリザーブに格納されるフィラメントＦＩのうち、どちらのフィラメントＦＩを吐出ノズル１１５へ送り出すかは、第２切替装置ＳＷ２によって切り替えられる。
【００４１】
＜切替例＞
例えば、切替部の例である第１切替装置ＳＷ１及び第２切替装置ＳＷ２は、以下のような構成である。
【００４２】
図４は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる切替例を示す断面図（その１）である。まず、第１切替装置ＳＷ１の構成及び第１切替装置ＳＷ１による切替を説明する。
【００４３】
図示するように、第１切替装置ＳＷ１は、フィラメントＦＩが送られる経路を切り替える第１アクチュエータＡＴ１を含む構成である。例えば、図４（Ａ）に示すように、フィラメントＦＩが送り出される経路は、途中まで１つの経路であり、途中から、第１リザーブＲ１への経路と、第２リザーブＲ２への経路とに分岐する。
【００４４】
例えば、第１切替装置ＳＷ１は、図４（Ａ）に示すように、第１アクチュエータＡＴ１によって、第１リザーブＲ１への経路に蓋をする。このようにすると、フィラメントＦＩは、第１リザーブＲ１への経路には、進入できないため、図示するように、第２リザーブＲ２への経路へ送り出される。したがって、フィラメントＦＩは、第２リザーブＲ２に格納される。つまり、第１切替装置ＳＷ１は、図４（Ａ）のようにすると、フィラメントＦＩが第２リザーブＲ２に格納されるように切り替えられる。
【００４５】
一方で、第１切替装置ＳＷ１は、フィラメントＦＩが第１リザーブＲ１に格納されるようにするため、図４（Ｂ）のように、フィラメントＦＩが送られる経路を切り替える。具体的には、図示するように、第１切替装置ＳＷ１は、第１アクチュエータＡＴ１によって、第２リザーブＲ２への経路に蓋をする。このようにすると、フィラメントＦＩは、第２リザーブＲ２への経路には、進入できないため、図示するように、第１リザーブＲ１への経路へ送り出される。したがって、フィラメントＦＩは、第１リザーブＲ１に格納される。
【００４６】
以上のように、第１切替装置ＳＷ１は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）のように、状態を切り替えることによって、フィラメントＦＩを格納するリザーブを切り替える。
【００４７】
図５は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる切替例を示す断面図（その２）である。次に、第２切替装置ＳＷ２の構成及び第２切替装置ＳＷ２による切替を説明する。
【００４８】
例えば、第２切替装置ＳＷ２は、図５（Ａ）に示すように、フィラメントＦＩが第２リザーブＲ２から吐出ノズル１１５へ送られるように、第２リザーブＲ２と、吐出ノズル１１５との間の経路が通じるようにする。例えば、第２切替装置ＳＷ２は、第２アクチュエータＡＴ２によって、図５（Ａ）に示すように、第２リザーブＲ２と、吐出ノズル１１５との間にある蓋を外す。このようにすると、フィラメントＦＩは、第２リザーブＲ２から吐出ノズル１１５へ進行できる。したがって、図示するような構成となると、フィラメントＦＩは、第２リザーブＲ２から吐出ノズル１１５へ送り出される。このようにして、３Ｄプリンタは、第２リザーブＲ２に格納されているフィラメントＦＩを使用して造形物を製造する。
【００４９】
一方で、第１リザーブＲ１に格納されているフィラメントＦＩを使用する場合には、第２切替装置ＳＷ２は、例えば、図５（Ｂ）に示すように、フィラメントＦＩが送られる経路を切り替える。具体的には、図示するように、第２アクチュエータＡＴ２によって、フィラメントＦＩが第１リザーブＲ１から吐出ノズル１１５へ送られるように、第１リザーブＲ１と、吐出ノズル１１５との間の経路が通じるようにする。例えば、第２切替装置ＳＷ２は、第２アクチュエータＡＴ２によって、図５（Ｂ）に示すように、第１リザーブＲ１と、吐出ノズル１１５との間にある蓋を外す。このようにすると、フィラメントＦＩは、第１リザーブＲ１から吐出ノズル１１５へ進行できる。したがって、図示するような構成となると、フィラメントＦＩは、第１リザーブＲ１から吐出ノズル１１５へ送り出される。このようにして、３Ｄプリンタは、第１リザーブＲ１に格納されているフィラメントＦＩを使用して造形物を製造する。
【００５０】
なお、第１切替装置ＳＷ１の動作と、第２切替装置ＳＷ２の動作とは、連動していてもよい。一方で、第１切替装置ＳＷ１の動作と、第２切替装置ＳＷ２の動作とは、必ずしも連動する必要はない。例えば、第１切替装置ＳＷ１は、フィラメントＦＩを第２リザーブＲ２に格納し（図４（Ａ）に示すようにする。）、かつ、第２切替装置ＳＷ２は、第１リザーブＲ１に格納されているフィラメントＦＩを送り出す（図５（Ｂ）に示すようにする。）組み合わせ等でもよい。この組み合わせは、他の組み合わせでもよい。
【００５１】
なお、各切替装置の構成は、図示する構成に限られず、他の構成でもよい。
【００５２】
＜全体処理例＞
図６は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる全体処理例を示すフローチャートである。例えば、３Ｄプリンタ２０は、製造開始の指示を受けると、図示するような処理を行う。
【００５３】
＜３Ｄモデルデータの解析例＞（ステップＳ０１）
ステップＳ０１では、３Ｄプリンタ２０は、３Ｄモデルデータを解析する。例えば、３Ｄプリンタ２０は、外部装置から、造形物を示す３Ｄモデルデータを受け取る。そして、３Ｄプリンタ２０は、３Ｄモデルデータを解析し、造形物の形状等を把握する。また、解析によって、３Ｄプリンタ２０は、造形物を製造するために、フィラメントＦＩを吐出する位置及び量等を把握する。
【００５４】
＜吐出スケジュールの生成例＞（ステップＳ０２）
ステップＳ０２では、３Ｄプリンタ２０は、吐出スケジュールを生成する。例えば、吐出スケジュールは、下記（表１）のようなデータである。
【００５５】
【表１】
2018134803.tif 000003
上記（表１）において、「吐出Ｎｏ．」は、連続して吐出を行う単位を示す通し番号である。例えば、３Ｄプリンタ２０は、１層（例えば、図２に示す層ＬＹである。）を１単位とする。つまり、上記（表１）に示す例では、各「吐出Ｎｏ．」は、１層分となる。
【００５６】
上記（表１）において、「吐出量」は、連続して吐出を行うフィラメントＦＩの量である。つまり、この例では、「吐出量」は、各層を形成するのに使用される１層分のフィラメントＦＩの量である。
【００５７】
フィラメントＦＩの断面積は、あらかじめ定まるため、フィラメントＦＩの搬送量に基づいて、吐出量が定まり、スケジュールが決定する。
【００５８】
上記（表１）の各値は、３Ｄモデルデータを解析した解析結果に基づいて定まる。なお、吐出スケジュールは、上記（表１）の形式に限られない。例えば、上記（表１）には、他に項目があってもよい。また、吐出スケジュールは、各単位で使用する吐出量と、吐出を行うタイミングとが把握できるデータであればよい。
【００５９】
なお、上記（表１）の「吐出量」の代わりに、例えば、フィラメントＦＩの搬送量等によって、吐出スケジュールは、生成されてもよい。
【００６０】
＜第１格納部にフィラメントを格納する例＞（ステップＳ０３）
ステップＳ０３では、３Ｄプリンタ２０は、第１格納部にフィラメントＦＩを格納する。以下、３Ｄプリンタ２０が、最初に、第１リザーブＲ１に格納されているフィラメントＦＩを使用して造形物を製造する設定であるとする。なお、設定によって、３Ｄプリンタ２０は、最初に、第２リザーブＲ２に格納されているフィラメントＦＩを使用して造形物を製造してもよい。したがって、ステップＳ０３では、３Ｄプリンタ２０は、まず、第１リザーブＲ１にフィラメントＦＩが格納されるようにする。
【００６１】
なお、３Ｄプリンタ２０は、所定の量、第１リザーブＲ１にフィラメントＦＩを格納する。また、どれだけ第１リザーブＲ１にフィラメントＦＩを格納するか、すなわち、所定の量は、例えば、吐出スケジュールに基づいてあらかじめ設定されるとする。
【００６２】
＜フィラメントが格納されているか否かの判断例＞（ステップＳ０４）
ステップＳ０４では、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩが格納されているか否かを判断する。例えば、３Ｄプリンタ２０は、カートリッジＣＧから送ったフィラメントＦＩの送り量を計測する等して、各リザーブに、所定の量以上のフィラメントＦＩが格納されているか否かを判断する。
【００６３】
以下、第１リザーブＲ１に、現在実行しているスケジュールに使用される「吐出量」分のフィラメントＦＩが格納される設定であるとする。
【００６４】
次に、フィラメントＦＩが格納済みであると３Ｄプリンタ２０が判断すると（ステップＳ０４でＹＥＳ）、３Ｄプリンタ２０は、ステップＳ０６に進む。一方で、フィラメントＦＩが格納済みでないと３Ｄプリンタ２０が判断すると（ステップＳ０４でＮＯ）、３Ｄプリンタ２０は、ステップＳ０５に進む。
【００６５】
＜格納完了待機例＞（ステップＳ０５）
ステップＳ０５では、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩが格納されるのを待つ。例えば、３Ｄプリンタ２０は、一定時間待機する。この待機中に、３Ｄプリンタ２０は、リザーブにフィラメントＦＩを格納する。
【００６６】
＜吐出例＞（ステップＳ０６）
ステップＳ０６では、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩを吐出する。具体的には、３Ｄプリンタ２０は、吐出スケジュールに基づいて、例えば、図２に示すように、フィラメントＦＩを吐出する。このようにして、３Ｄプリンタ２０は、各層ＬＹ（図２）を形成する。
【００６７】
この例では、１層単位で吐出を行うため、ステップＳ０６では、３Ｄプリンタ２０は、１層分のフィラメントＦＩを吐出する。
【００６８】
なお、吐出の処理と並列して、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩをリザーブに格納する処理を行ってもよい。
【００６９】
＜断線検出等の処理例＞（ステップＳ０７）
ステップＳ０７では、３Ｄプリンタ２０は、断線検出等を行う。具体的には、ステップＳ０７では、３Ｄプリンタ２０は、例えば、以下のような処理を行う。
【００７０】
図７は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタによる断線検出等の処理例を示すフローチャートである。
【００７１】
＜断線があるか否かの判断例＞（ステップＳ１１）
ステップＳ１１では、３Ｄプリンタ２０は、経路上に、断線があるか否かを判断する。すなわち、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩがいずれかの箇所で断線したか否かを判断する。
【００７２】
次に、断線が検出されると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、３Ｄプリンタ２０は、ステップＳ１２に進む。一方で、断線が検出されないと（ステップＳ１１でＮＯ）、３Ｄプリンタ２０は、断線検出等の処理を終了する。
【００７３】
＜リール側経路でフィラメントを送り出すのを停止する例＞（ステップＳ１２）
ステップＳ１２では、３Ｄプリンタ２０は、リール側経路Ｅ１において、フィラメントＦＩをリザーブに送り出すのを停止させる。なお、この例では、第１リザーブＲ１に、まず、フィラメントＦＩが格納されるとする（ステップＳ０３）。そのため、この例では、３Ｄプリンタ２０は、第１リザーブＲ１にフィラメントＦＩが格納されるのを停止する。
【００７４】
＜吐出を継続させる例＞（ステップＳ１３）
ステップＳ１３では、３Ｄプリンタ２０は、吐出を継続させる。すなわち、３Ｄプリンタ２０は、断線が検出されても、ステップＳ０６によるフィラメントＦＩの吐出を継続させる。
【００７５】
第１リザーブＲ１には、あらかじめフィラメントＦＩが格納される（ステップＳ０３）。したがって、第１リザーブＲ１には、少なくとも、１単位分（この例では、現行スケジュールの１層分である。）のフィラメントＦＩが格納されている（ステップＳ０４でＹＥＳ）。そのため、３Ｄプリンタ２０は、吐出を継続させることができる。
【００７６】
つまり、第１リザーブＲ１が１単位分のフィラメントＦＩを格納しているため、３Ｄプリンタ２０は、断線が起きても、吐出を継続させることができる。
【００７７】
＜第１格納部にフィラメントを格納する例＞（ステップＳ１４）
ステップＳ１４では、３Ｄプリンタ２０は、第１格納部にフィラメントＦＩを格納する。例えば、３Ｄプリンタ２０は、ステップＳ０３と同様に第１リザーブＲ１にフィラメントＦＩを格納する。
【００７８】
＜格納する格納部の切替例＞（ステップＳ１５）
ステップＳ１５では、３Ｄプリンタ２０は、格納する格納部を第１格納部から第２格納部に切り替える。具体的には、３Ｄプリンタ２０は、図４（Ｂ）に示す状態から、図４（Ａ）となるように切り替える。
【００７９】
＜第２格納部にフィラメントを格納する例＞（ステップＳ１６）
ステップＳ１６では、３Ｄプリンタ２０は、第２格納部にフィラメントＦＩを格納する。具体的には、ステップＳ１５によって、格納する格納部が第２格納部に切り替わった後、３Ｄプリンタ２０は、第２リザーブＲ２にフィラメントＦＩを格納する。
【００８０】
なお、３Ｄプリンタ２０は、所定の量、第２リザーブＲ２にフィラメントＦＩを格納する。また、どれだけ第２リザーブＲ２にフィラメントＦＩを格納するか、すなわち、所定の量は、例えば、あらかじめ設定されるとする。
【００８１】
＜現行のスケジュールが完了したか否かの判断例＞（ステップＳ１７）
ステップＳ１７では、３Ｄプリンタ２０は、現行のスケジュールが完了したか否かを判断する。例えば、上記（表１）に示す吐出スケジュールが用いられると、３Ｄプリンタ２０は、最初に、「吐出Ｎｏ．」が「１」のスケジュールを行う、すなわち、１層目の形成を行う。この例では、「吐出Ｎｏ．」が「１」のスケジュールが「現行のスケジュール」となり、「吐出Ｎｏ．」が「２」のスケジュールが「次のスケジュール」となる。
【００８２】
したがって、この例では、３Ｄプリンタ２０は、１層目の形成が完了すると、現行のスケジュールが完了したと判断する（ステップＳ１７でＹＥＳ）。
【００８３】
次に、現行のスケジュールが完了したと３Ｄプリンタ２０が判断すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、３Ｄプリンタ２０は、ステップＳ１９に進む。一方で、現行のスケジュールが完了していないと３Ｄプリンタ２０が判断すると（ステップＳ１７でＮＯ）、３Ｄプリンタ２０は、ステップＳ１８に進む。
【００８４】
＜現行のスケジュールが完了するのを待機する例＞（ステップＳ１８）
ステップＳ１８では、３Ｄプリンタ２０は、現行のスケジュールが完了するのを待機する。例えば、３Ｄプリンタ２０は、一定時間待機する。この待機中に、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩを吐出して現行のスケジュールを継続する。
【００８５】
＜使用する格納部の切替例＞（ステップＳ１９）
ステップＳ１９では、３Ｄプリンタ２０は、使用する格納部を第１格納部から第２格納部に切り替える。具体的には、３Ｄプリンタ２０は、図５（Ｂ）に示す状態から、図５（Ａ）となるように切り替える。
【００８６】
＜吐出スケジュールにおける次のスケジュールへの遷移例＞（ステップＳ０８）（図６）
ステップＳ０８では、３Ｄプリンタ２０は、吐出スケジュールが示す次のスケジュールへ遷移する。具体的には、上記（表１）に示す吐出スケジュールを用いる場合において、３Ｄプリンタ２０は、現行が「吐出Ｎｏ．」が「１」のスケジュールである場合には、「吐出Ｎｏ．」が「２」のスケジュールを行うようにする。
【００８７】
なお、各処理は、図示するタイミングで行われるに限られない。
【００８８】
以上のようにして、３Ｄプリンタ２０は、１単位あたりを連続して吐出するようにする。なお、１単位は、層単位に限られず、例えば、以下のような単位でもよい。
【００８９】
図８は、本発明の一実施形態に係る１単位の第１変形例を示す概念図である。この第１変形例では、３Ｄプリンタ２０は、２種類以上のフィラメントＦＩを用いる。例えば、図示するように、３Ｄプリンタ２０は、第１パターンＰＴＮ１と、第２パターンＰＴＮ２とを異なる種類のフィラメントＦＩを吐出して形成する。
【００９０】
このような場合には、３Ｄプリンタ２０は、複数の吐出ノズルを有し、吐出ノズルを切り替えて異なる種類のフィラメントＦＩを吐出する。他にも、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩを入れ替えて異なる種類のフィラメントＦＩを吐出する。
【００９１】
このような場合には、各パターンの形成を１単位としてもよい。具体的には、図示する例では、第１パターンＰＴＮ１を形成する単位と、第２パターンＰＴＮ２を形成する単位とのが異なる単位となる。つまり、第１パターンＰＴＮ１及び第２パターンＰＴＮ２は、連続した吐出によって形成される。
【００９２】
第１変形例では、第１パターンＰＴＮ１を形成するスケジュールから、第２パターンＰＴＮ２を形成するスケジュールに遷移するフィラメントの種類が切り替わるタイミング（ステップＳ１７でＹＥＳ）で、格納部が切り替えられる（ステップＳ１９）のが望ましい。
【００９３】
他にも、例えば、１単位は、以下のような単位でもよい。
【００９４】
図９は、本発明の一実施形態に係る１単位の第２変形例を示す概念図である。この第２変形例では、３Ｄプリンタ２０は、第３パターンＰＴＮ３と、第４パターンＰＴＮ４とを形成する。なお、第３パターンＰＴＮ３と、第４パターンＰＴＮ４とは、同じ種類のフィラメントＦＩでも、異なる種類のフィラメントＦＩでもよい。
【００９５】
図示するように、第３パターンＰＴＮ３と、第４パターンＰＴＮ４とは、離れた位置関係であるとする。例えば、この例では、第３パターンＰＴＮ３を形成するスケジュールが完了した時点において、吐出ノズルは、終了点ＰＥに位置する。一方で、第４パターンＰＴＮ４を形成するスケジュールを開始する時点において、吐出ノズルは、開始点ＰＳに位置する。このような場合には、図示するように、終了点ＰＥと、開始点ＰＳとは、物理的に離れた位置関係となる。
【００９６】
第２変形例では、３Ｄプリンタ２０は、終了点ＰＥから開始点ＰＳに吐出ノズルを移動させる。この間では、３Ｄプリンタ２０は、フィラメントＦＩの吐出を停止させる。したがって、第３パターンＰＴＮ３と、第４パターンＰＴＮ４とを形成するには、連続した吐出を行わない時間がある。また、第３パターンＰＴＮ３と、第４パターンＰＴＮ４とが同じ層であっても、第２変形例のような場合がある。
【００９７】
第２変形例では、第３パターンＰＴＮ３と、第４パターンＰＴＮ４とが同じ層であっても、第３パターンＰＴＮ３を形成するのを１単位とし、一方で、第３パターンＰＴＮ３を形成するのを第３パターンＰＴＮ３とは異なる単位とする。
【００９８】
第３パターンＰＴＮ３を形成するスケジュールから、第４パターンＰＴＮ４を形成するスケジュールが遷移するタイミング（ステップＳ１７でＹＥＳ）で、格納部が切り替えられる（ステップＳ１９）のが望ましい。
【００９９】
例えば、以上のようなタイミングで、吐出ノズル側経路Ｅ２において、使用される格納部が切り替えられると、３Ｄプリンタ２０は、連続した吐出ができる。
【０１００】
なお、ステップＳ１９のような切替後、３Ｄプリンタ２０は、吐出量が設定値以下の吐出を行う際に、第２格納部から第１格納部に切り替えるのが望ましい。上記（表１）のような吐出スケジュールによって、３Ｄプリンタ２０は、吐出量を把握できる。そのため、次のスケジュールに必要なフィラメントＦＩの量を把握できる。
【０１０１】
ステップＳ１９のような切替が行われると、第１格納部には、フィラメントＦＩが残っている場合が多い。なお、残っている量は、フィラメントＦＩを送り出した量等から算出できる。このような場合では、３Ｄプリンタ２０は、設定値を残っているフィラメントＦＩの量とする。
【０１０２】
すなわち、次のスケジュールに使用されるフィラメントＦＩの量、すなわち、吐出量が、設定値以下であれば、次のスケジュールは、第１格納部に残っているフィラメントＦＩで、連続した吐出が可能な場合である。このような場合には、３Ｄプリンタ２０は、残っているフィラメントＦＩを使用するように切り替える。このようにすると３Ｄプリンタ２０は、残っているフィラメントＦＩをリサイクルすることができる。
【０１０３】
また、図３に示すように、乾燥機ＤＲを有する構成では、３Ｄプリンタ２０は、乾燥機ＤＲによって、フィラメントＦＩが乾燥するのを待つ場合があってもよい。このようにすると、３Ｄプリンタ２０は、乾燥したフィラメントＦＩを使用することができる。このような乾燥したフィラメントＦＩが使用されると、３Ｄプリンタ２０は、高品質な造形物を製造できる。
【０１０４】
＜フィラメント供給装置の第２構成例＞
図１０は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタが有するフィラメント供給装置の第２構成例を示す概略図である。例えば、フィラメント供給装置１０６は、図示するような構成でもよい。
【０１０５】
図３に示す構成と比較すると、検出部がエンコーダＥＮとなる点が異なる。以下、異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。
【０１０６】
図示するように、エンコーダＥＮは、保持部となるカートリッジＣＧ内に設置される。この構成では、フィラメントＦＩは、図示するように、リール状に巻かれている。
【０１０７】
エンコーダＥＮは、フィラメントＦＩの回転状態を検出する。例えば、第２モータＭＲ２がフィラメントＦＩを送り出している状態において、エンコーダＥＮによって、フィラメントＦＩが回転していないのを検出すると、３Ｄプリンタ２０は、断線が発生したと判断する。
【０１０８】
＜機能構成例＞
図１１は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタの機能構成例を示す機能ブロック図である。例えば、３Ｄプリンタ２０は、保持部２０Ｆ１と、吐出部２０Ｆ２と、格納部２０Ｆ３と、検出部２０Ｆ４とを備える。また、３Ｄプリンタ２０は、図示するように、切替部２０Ｆ５を更に備える機能構成であるのが望ましい。さらに、格納部２０Ｆ３は、図示するように、第１格納部２０Ｆ３１と、第２格納部２０Ｆ３２とを含む構成であるのが望ましい。さらにまた、格納部２０Ｆ３は、図示するように、乾燥部２０Ｆ３３を有するのが望ましい。以下、図示する機能構成を例に説明する。
【０１０９】
保持部２０Ｆ１は、フィラメントＦＩを保持する。例えば、保持部２０Ｆ１は、カートリッジＣＧ（図３）等によって実現される。
【０１１０】
吐出部２０Ｆ２は、フィラメントＦＩを吐出する。例えば、吐出部２０Ｆ２は、吐出ノズル１１５（図３）等によって実現される。
【０１１１】
格納部２０Ｆ３は、保持部２０Ｆ１と、吐出部２０Ｆ２との間で、連続して吐出させる量のフィラメントＦＩを格納する。そして、格納部２０Ｆ３に格納されるフィラメントＦＩは、吐出部２０Ｆ２に送り出される。例えば、格納部２０Ｆ３を構成する第１格納部２０Ｆ３１及び第２格納部２０Ｆ３２は、第１リザーブＲ１及び第２リザーブＲ２（図３）等によって実現される。
【０１１２】
検出部２０Ｆ４は、保持部２０Ｆ１と、吐出部２０Ｆ２との間で、フィラメントＦＩが断線したか否かを検出する。例えば、検出部２０Ｆ４は、フォトインタラプタＰＨ（図３）又はエンコーダＥＮ（図１０）等によって実現される。
【０１１３】
切替部２０Ｆ５は、第１格納部２０Ｆ３１と、第２格納部２０Ｆ３２とを切り替える。例えば、切替部２０Ｆ５は、図４及び図５に示す構成によって実現される。
【０１１４】
乾燥部２０Ｆ３３は、フィラメントＦＩを乾燥させる。例えば、乾燥部２０Ｆ３３は、乾燥機ＤＲ（図３）等によって実現される。
【０１１５】
以上のような構成であると、３Ｄプリンタ２０は、格納部２０Ｆ３によって、１単位あたりに使用するフィラメントＦＩを格納することができる。そのため、３Ｄプリンタ２０は、１単位分のフィラメントＦＩを連続して送り出すことができる。ゆえに、各単位では、フィラメントＦＩが連続するため、途中でフィラメントＦＩが途切れ、いわゆる「空吐出」が少なくできる。３Ｄプリンタ２０は、１単位を連続して吐出できるため、造形品質を向上させることができる。
【０１１６】
また、図３に示すように、フィラメントＦＩを送り出す機構が複数ある場合等では、各機構の同期がずれると、駆動タイミング又は駆動量の差等が発生し、フィラメントＦＩが引っ張られる場合がある。このような引っ張りによって、フィラメントＦＩは、断線する場合がある。
【０１１７】
他にも、フィラメントＦＩは、硬度に差がある場合もある。そのため、フィラメントＦＩが柔らかいと、フィラメントＦＩは、断線する場合がある。
【０１１８】
さらに、フィラメントＦＩは、保管状態又は乾燥状態によって断線しやすい状態がある。
【０１１９】
このような断線があっても、検出部２０Ｆ４によって、３Ｄプリンタ２０は、断線を検出できる。断線が検出されると、３Ｄプリンタ２０は、切替部２０Ｆ５によって、第１格納部２０Ｆ３１と、第２格納部２０Ｆ３２とを切り替える。このようにすると、断線があっても、連続して吐出が可能な格納部に切り替えられる。そのため、３Ｄプリンタ２０は、断線があっても、意図しない吐出の途切れを防止することができる。
【０１２０】
（その他の実施形態）
例えば、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタ２０は、以下のような３Ｄプリンタシステム１のような構成で使用されてもよい。
【０１２１】
図１２は、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタシステムの一例を示す概略図である。例えば、３Ｄプリンタシステム１は、情報処理装置の例であるＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１０と、３Ｄプリンタ２０とを有する全体構成である。
【０１２２】
３Ｄプリンタ２０は、ＰＣ１０等から入力される、いわゆるスライスデータ等の３Ｄモデルデータに基づいて、フィラメントＦＩを吐出して各層を形成する。例えば、造形物は、以下のように製造される。
【０１２３】
また、例えば、情報処理装置が有する機能の一部を３Ｄプリンタが有してもよい。
【０１２４】
なお、本発明に係る各処理の全部又は一部は、アセンブラ等の低水準言語、Ｃ言語等の高水準言語等で記述されるコンピュータに情報処理方法を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。すなわち、プログラムは、情報処理装置又は１以上の情報処理装置を含む情報処理システム等のコンピュータに各処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。
【０１２５】
また、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶して頒布することができる。なお、記録媒体は、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ブルーレイディスク等の光ディスク、ＳＤ（登録商標）カード又はＭＯ等である。さらに、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。
【０１２６】
さらに、３Ｄプリンタシステム１は、ネットワーク等によって相互に接続される２以上の情報処理装置を有し、各種処理の全部又は一部を複数の情報処理装置が仮想化、分散、並列、又は冗長してそれぞれ処理を行ってもよい。
【０１２７】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  ３Ｄプリンタシステム
１０  ＰＣ
２０  ３Ｄプリンタ
ＦＩ  フィラメント
Ｒ１  第１リザーブ
Ｒ２  第２リザーブ
１１５  吐出ノズル
ＣＧ  カートリッジ
ＥＮ  エンコーダ
ＤＲ  乾燥機
ＰＨ  フォトインタラプタ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２９】
【特許文献１】米国特許第６０８５９５７号明細書
【図１】
2018134803.tif 000004
【図２】
2018134803.tif 000005
【図３】
2018134803.tif 000006
【図４】
2018134803.tif 000007
【図５】
2018134803.tif 000008
【図６】
2018134803.tif 000009
【図７】
2018134803.tif 000010
【図８】
2018134803.tif 000011
【図９】
2018134803.tif 000012
【図１０】
2018134803.tif 000013
【図１１】
2018134803.tif 000014
【図１２】
2018134803.tif 000015