(57)【要約】【課題】機械的強度を向上できるとともに造形精度を向上できるプログラム、３次元造形装置、及び３次元造形システムを提供する。【解決手段】プログラムは、３次元形状データを読み込む手段と、前記読み込まれた３次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する手段とをコンピュータに実現させる。【選択図】図７
2019155881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元形状データを読み込む手段と、
前記読み込まれた３次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、
制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、
前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する手段と、
をコンピュータに実現させる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項２】
前記３以上のパスデータは、
第１の方向に延びた直線を基調とする第１のパスデータと、
前記第１の方向に交差する第２の方向に延びた直線を基調とする第２のパスデータと、
前記第１の方向及び前記第２の方向に交差する第３の方向に延びた直線を基調とする第３のパスデータと、
を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
【請求項３】
前記互いに異なる方向は、１８０度をパターンの種類数で均等に分割させた角度に対応している
ことを特徴とする請求項１に記載のプログラム。
【請求項４】
前記３以上のパスデータは、積層方向から透視した場合に交点が互いに重なる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項５】
３次元形状データを読み込む手段と、
前記読み込まれた３次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、
制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、
前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する手段と、
を備えたことを特徴とする３次元造形装置。
【請求項６】
３次元造形装置と、
前記３次元造形装置と通信可能である情報処理装置と、
を備え、
前記情報処理装置は、
３次元形状データを読み込む手段と、
前記読み込まれた３次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、
制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、
前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する手段と、
を有する
ことを特徴とする３次元造形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラム、３次元造形装置、及び３次元造形システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体造形の方法として、造形物の立体形状データから複数の層の形状データを生成し、複数の層の形状データから層単位の造形手順（工作手順）を示す造形データを生成し、造形データに応じて複数の層を積層する積層造形法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）が利用されている。
【０００３】
特許文献１には、基台上に積層していく粉末層に漸次光ビームを照射して粉末層を溶融硬化させていくことで所望の立体形状物体を造形するための光ビームの照射条件をハニカム状の走査パターンとすることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、所望の立体形状物体を造形するにあたり機械的強度を保ちつつ形状を維持できるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、光ビームの照射条件がハニカム状の走査パターンになっており光ビームの走査における経路の曲げ回数が多いため、光ビームの走査位置が目標位置からずれやすく、造形精度が劣化しやすい。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機械的強度を向上できるとともに造形精度を向上できるプログラム、３次元造形装置、及び３次元造形システ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】
【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１つの側面に係るプログラムは、３次元形状データを読み込む手段と、前記読み込まれた３次元形状データに基づき、複数の層のビットマップデータを生成する手段と、制御対象を移動させるべきパスにそれぞれ対応し互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える手段と、前記複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して前記切り替えられたパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する手段とをコンピュータに実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の１つの側面によれば、機械的強度を向上できるとともに造形精度を向上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次元造形システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態における情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態における３次元造形装置のハードウェア構成を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態における３次元造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施形態における情報処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施形態における３次元造形装置の機能構成を示す図である。
【図７】図７は、実施形態における３次元パスデータの生成を示す図である。
【図８】図８は、実施形態における各層のパスデータにおける交点を示す図である。
【図９】図９は、実施形態における３次元パスデータの生成処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施形態の変形例における３次元造形装置の機能構成を示す図である。
【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、実施形態にかかる３次元造形システムを詳細に説明する。なお、この実施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）
実施形態に係る３次元造形システムは、積層造形法により３次元造形を行うためのシステムである。積層造形法では、造形物の立体形状データから複数の層の形状データを生成し、複数の層の形状データから層単位の造形手順（工作手順）を示す造形データを生成し、造形データに応じて複数の層を積層する。積層造形法は、例えば、電子写真プロセス、熱溶解積層（Ｆｕｓｅｄ  Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）法、光造形（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法、粉体焼結（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）法、マスク焼結（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｍａｓｋ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）法、材料積層（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）法、粉末固着（Ｂｉｎｄｅｒ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）法、シート積層（Ｓｈｅｅｔ  Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）法、指向性エネルギー堆積（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を含むことができる。
【００１１】
層単位の造形手順（工作手順）を示す造形データは、制御対象を移動させるべきパスに対応したパスデータとすることができる。積層造形法が熱溶解積層法である場合、制御対象を移動させるべきパスは、樹脂紛体を吐出させるノズルを移動させるべきパスとすることができる。積層造形法が粉体焼結法である場合、制御対象を移動させるべきパスは、（ガルバノミラーの角度を調節することなどにより）レーザー光を移動させるべきパスとすることができる。本明細書では、積層造形法が熱溶解積層法である場合を中心に説明するが、本実施形態の考え方は、積層造形法が他の方法である場合についても同様に適用可能である。
【００１２】
例えば、パスデータは、直線基調のパターンを層ごとに９０度回転させ格子状にすることが考えられる。すなわち、積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向とする場合、Ｘ方向に延びた直線を基調とする第１のパスデータと、Ｙ方向に延びた直線を基調とする第２のパスデータとを用意し、第１のパスデータと第２のパスデータとを交互に積層して、３次元パスデータを生成することが考えられる。この３次元パスデータにより３次元造形物を製造すれば、Ｘ方向及びＹ方向について３次元造形物の強度を向上できることが予想される。
【００１３】
しかしながら、この方法では、Ｘ方向及びＹ方向に交差する方向（例えば、ＸＹ平面内でＸ方向に対して４５度又は１３５度を成す斜め方向）から３次元造形物を押したときの強度が弱くなる可能性がある。
【００１４】
また、パスデータは、ハニカム状（蜂の巣状）にし、このパスデータを複数積層して３次元パスデータを生成することが考えられる。この場合、各パスデータ内でＸ方向に延びる部分とＸ方向に対して斜め方向に延びる部分とが存在するため、この３次元パスデータにより３次元造形物を製造すれば、Ｘ方向及びＹ方向についてだけでなくＸ方向及びＹ方向に交差する方向についても３次元造形物の強度を向上できることが予想される。
【００１５】
しかし、この方法では、各パスデータがハニカム状になっており制御対象（例えば、ノズル）の移動における経路の曲げ回数が多いため、制御対象の制御位置が目標位置からずれやすく、造形精度が劣化しやすい。
【００１６】
また、この方法では、各パスデータがハニカム状になっており制御対象（例えば、ノズル）の移動における経路の曲げ回数が多いため、制御対象の制御スピードがメカ的な制約を受けやすく、造形スピードの向上が困難である。
【００１７】
そこで、本実施形態では、３次元造形システムにおいて、互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替えながら、３次元形状の複数の層に対応した３次元パスデータを生成することで、機械的強度の向上と造形精度・造形スピードの向上との両立を図る。
【００１８】
具体的には、３次元造形システム４は、図１に示すように構成される。図１は、３次元造形システム４の構成を示す図である。３次元造形システム４は、情報処理装置１、３次元造形装置２、及び通信媒体３を有する。情報処理装置１は、例えば、コンピュータである。３次元造形装置２は、例えば、３Ｄプリンターである。通信媒体３は、例えば、通信線である。情報処理装置１と３次元造形装置２とは、通信媒体３を介して通信可能に接続されている。情報処理装置１は、情報処理装置１内にインストールされたソフトウェアを用い、造形用のパスデータを生成する。具体的には、情報処理装置１は、造形する３Ｄモデルデータ（３次元形状データ）を３次元造形装置２から通信媒体３経由で読み込む。情報処理装置１は、３Ｄモデルデータ（３次元形状データ）から１層ずつスライスしていき、複数の層のデータを生成し、各層のデータを、３次元造形装置（３Ｄプリンター）２で一筆書きのようにヘッドを動かすためのパスデータ（経路データ）に変換する。本実施形態は、このパスデータの生成を工夫することで造形モデルの強度等の向上を目指す。情報処理装置１は、各層のパスデータを積層して３次元パスデータを生成し通信媒体３経由で３次元造形装置２へ供給する。３次元造形装置２は、情報処理装置１で生成された３次元パスデータを通信媒体３経由で読み込むと、造形における各種設定を行った上で、３次元パスデータに応じた３Ｄモデルの造形を行う。
【００１９】
情報処理装置１は、例えば、図２に示すように、ハードウェア的に構成される。図２は、情報処理装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２０】
情報処理装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１０３、キーボード１０５、マウス１０６、表示ディスプレイ１０７、メディアドライブ１０８、ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１０、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１１、及びシステムバス１１２を有する。ＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、ＨＤＤ１０３、キーボード１０５、マウス１０６、表示ディスプレイ１０７、メディアドライブ１０８、ＵＳＢインタフェース１１０、及び通信インタフェース１１１は、システムバス１１２を介して相互に接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ１００は、プログラムを実行して情報処理装置１全体を統括的に制御する。ＲＯＭ１０１は、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）などを記憶する。ＲＡＭ１０２は、ＣＰＵ１００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。
【００２２】
ＨＤＤ１０３は、ハードディスク１０４を制御し、各種プログラムやデータの読み取りや書き込みを行う。各種プログラムには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）や、造形データの出力処理を行うアプリケーションプログラムなどが含まれる。データには、３次元造形装置から読み込まれる３次元形状データ、３次元形状データからスライスされた複数の層のデータ、複数の層のデータに基づいて生成された各層のパスデータ、各層のパスデータが積層されて生成される３次元パスデータなどが含まれる。
【００２３】
キーボード１０５とマウス１０６は、それぞれ、ユーザによる入力操作を受け付け、入力操作に対応する操作信号をＣＰＵ１００に通知する。
【００２４】
表示ディスプレイ１０７は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などであり、ＣＰＵ１００から出力された表示情報を表示する。
【００２５】
メディアドライブ１０８は、記録メディア１０９の電気的な接続により、記録メディア１０９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。
【００２６】
ＵＳＢＩ／Ｆ１１０は、ホストとＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）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。
【００２７】
通信Ｉ／Ｆ１１１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信媒体３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。通信Ｉ／Ｆ１１１は、通信媒体３を介して３次元造形装置２から３次元形状データを読み込んだり通信媒体３を介して３次元パスデータを３次元造形装置２へ供給したりする際に、インターフェース動作（データの送受信動作）を行う。
【００２８】
３次元造形装置２は、例えば、図３及び図４のように、ハードウェア的に構成される。図３は、３次元造形装置２のハードウェア構成を示す断面図であり、図４は、３次元造形装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２９】
３次元造形装置２は、本体フレーム内部に、制御ユニット２００や、造形ヘッド２１０や、チャンバー２０３や、装置内冷却装置２０８などを備えている。制御ユニット２００は、３次元造形装置２全体の制御を司る。
【００３０】
造形ヘッド２１０は、Ｘ軸駆動機構２０１とＹ軸駆動機構２０２とにより水平面内のＸ軸方向とＹ軸方向とへ移動可能に設けられ、ヘッド加熱ユニット２１４とノズル２１５とを有する。ヘッド加熱ユニット２１４は、造形ヘッド２１０を加熱してフィラメントを溶解する。ノズル２１５は、フィラメントを吐出するためのものでありノズル２１５毎に吐出口を有する。ヘッド加熱ユニット２１４とノズル２１５はチャンバー２０３の内部側に設けられている。フィラメント供給ユニット２０６は、造形ヘッド２１０に対してフィラメントを供給する。フィラメントは、造形材料の一形態であり、例えば熱可塑性樹脂を原料として固められている。フィラメントは、フィラメント供給ユニット２０６において巻回されているものから端部が引き出され、造形ヘッド２１０の各ノズル２１５の吐出口へと導かれている。
【００３１】
チャンバー２０３内部には、ステージ２０４や、ステージ加熱ユニット２０５、チャンバー用ヒータ２０７などが設けられている。ステージ２０４は、Ｚ軸駆動機構２１６により積層方向となるＺ軸方向へ昇降可能に設けられている。フィラメントは、ノズル２１５からステージ２０４上に配置するビルドプレート（不図示）上に向けてプーリー（不図示）の回転などにより押し出され、ビルドプレート上で層状に積み上げられて３次元立体像が造形される。ステージ加熱ユニット２０５は、ステージ２０４を介してビルドプレートを加熱するためのものである。チャンバー用ヒータ２０７は、チャンバー２０３内部の温度を制御するためのものである。なお、チャンバー２０３内部にノズル清掃ユニット２０９が設けられているが、ノズル２１５を清掃するためにある。また、装置内冷却装置２０８は、装置内を冷却するためにある。
【００３２】
制御ユニット２００は、図４に示すように、ＣＰＵ２５０、ＲＯＭ２５１、ＲＡＭ２５２、通信Ｉ／Ｆ２５３、ＵＳＢＩ／Ｆ２５４と、メディアドライブ２５５と、入出力Ｉ／Ｆ２５６とを有する。各部はシステムバス２５７を介して相互に接続されている。
【００３３】
ＣＰＵ２５０は、プログラムを実行して造形装置２全体を統括的に制御する。ＲＯＭ２５１は、固定プログラムを記憶する。ＲＡＭ２５２は、ＣＰＵ２５０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。
【００３４】
入出力Ｉ／Ｆ２５６は、造形装置２の各部との間で入出力を行う。ここで、図４に示すＸ軸ポジション検知機構２１１、Ｙ軸ポジション検知機構２１２、及びＺ軸ポジション検知機構２１３は、図３において図示を省略したものである。
【００３５】
通信Ｉ／Ｆ２５３は、ＬＡＮ等の通信媒体３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。通信Ｉ／Ｆ２５３は、通信媒体３を介して３次元形状データを情報処理装置１へ供給したり通信媒体３を介して３次元パスデータを情報処理装置１から読み込んだりする際に、インターフェース動作（データの送受信動作）を行う。
【００３６】
ＵＳＢＩ／Ｆ２５４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。
【００３７】
メディアドライブ２５５は、記録メディア１０９（図２参照）の電気的な接続により、記録メディア１０９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。
【００３８】
情報処理装置１は、図５に示すように、機能的に構成される。図５は、情報処理装置１の機能構成を示すブロック図である。
【００３９】
情報処理装置１のＣＰＵ１００とＲＡＭ１０２（図２参照）は、ＣＰＵ１００がＲＯＭ１０１やＨＤＤ１０３のプログラムをＲＡＭ１０２に読み出し、ＣＰＵ１００がＲＡＭ１０２との間でプログラムを実行することにより、各種の機能を発揮し、情報処理装置１内に図５に示す機能構成が実現される。すなわち、情報処理装置１は、読み込み部１１、ビットマップデータ生成部１２、切り替え部１３、及び３次元パスデータ生成部１４を有する。切り替え部１３は、カウンタ１３１を含む。
【００４０】
読み込み部１１は、キーボード１０５やマウス１０６などからパスデータ作成ソフトの起動指示などを受け付け、パスデータ作成ソフトを起動させる。読み込み部１１は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、３次元造形装置２から通信媒体３及び通信Ｉ／Ｆ１１１経由で受けた３次元形状データをパスデータ作成ソフトに読み込む。これにより、３次元形状データがＲＡＭ１０２等に格納され得る。
【００４１】
ビットマップデータ生成部１２は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、パスデータ作成ソフトから３次元形状データを取得し、３次元形状データをスライスして複数の層のビットマップデータを生成する。これにより、複数の層のビットマップデータがＲＡＭ１０２等に格納され得る。
【００４２】
切り替え部１３は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、カウンタ１３１を動作させるとともに、カウンタ１３１のカウント値に応じて、３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える。３以上のパスデータは、予めＲＯＭ１０１に格納されパスデータ作成ソフトの指示に応じて読み出されてもよいし、パスデータ作成ソフトの実行に伴ってＲＡＭ１０２上に動的に作成されてもよい。また、カウンタ１３１は、回路的に実現されてもよいし、ＲＡＭ１０２上に展開される機能モジュールとして実現されてもよい。
【００４３】
３次元パスデータ生成部１４は、パスデータ作成ソフトの制御に従い、複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して、切り替えられたパスデータを積層させる。そして、３次元パスデータ生成部１４は、全ての層についてパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する。３次元パスデータ生成部１４は、３次元パスデータを通信Ｉ／Ｆ１１１及び通信媒体２経由で３次元造形装置２へ出力する。
【００４４】
３次元造形装置２は、図６に示すように、機能的に構成される。図６は、３次元造形装置２の機能構成を示すブロック図である。
【００４５】
３次元造形装置２のＣＰＵ２５０とＲＡＭ２５２（図４参照）は、ＣＰＵ２５０がＲＯＭ２５１のプログラムをＲＡＭ２５２に読み出し、ＣＰＵ２５０がＲＡＭ２５２との間でプログラムを実行することにより、次の機能を発揮する。
【００４６】
３次元造形装置２は、造形部２０ａを有する。造形部２０ａは、通信Ｉ／Ｆ２５３などから造形データ（３次元パスデータ）をＲＡＭ２５２に読み込んで造形データに含まれるコマンド（各層のパスデータ）を順次実行する。造形部２０ａは、実行したコマンドに基づき、入出力Ｉ／Ｆ２５６を介して３次元造形装置２を制御する。
【００４７】
次に、３次元パスデータの生成処理について図７及び図８を用いて説明する。図７は、３次元パスデータの生成を示す図である。図８は、各層のパスデータにおける交点を示す図である。
【００４８】
３次元造形装置の造形に用いられる３次元パスデータは、図７に示すように、３以上の層のパスデータを積層することで構成される。図７では、積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ方向及びＹ方向としている。
【００４９】
３以上の層のパスデータは、それぞれ、制御対象を移動させるべきパスに対応している。３以上の層のパスデータは、互いに異なる方向に延びた直線を基調としている。３以上の層のパスデータが第１のパスデータ、第２のパスデータ、第３のパスデータを含む場合、第１のパスデータは、第１の方向に延びた直線を基調とし、第２のパスデータは、第１の方向に交差する第２の方向に延びた直線を基調とし、第３のパスデータは、第１の方向及び第２の方向に交差する第３の方向に延びた直線を基調とする。
【００５０】
３以上の層のパスデータについて、互いに異なる方向は、１８０度をパターンの種類数で均等に分割させた角度に対応させることができる。図７の例では、立方体を造形する際の第１層から第４層までをあらわしている。１８０度を４分割すると、例えば、ＸＹ平面内でＸ軸に対してなす角度に対応する方向として、０度の方向、４５度の方向、９０度の方向、１３５度の方向とすることができる。
【００５１】
１層目のパスデータ３０１は、左右方向（Ｘ方向）の直線を基調としている。図７に太線で示される左右方向の直線基調とは、制御対象を移動させるための主なパスであり、なるべく横方向（Ｘ方向）の直線で層を埋めることを示している。この際、できるだけ一筆書きになるよう連続性を上げたパスデータを生成することで、制御対象（例えば、図３に示すノズル２１５）を移動させる際の造形スピードや強度をさらに向上させる工夫をしても良い。１層目のパスデータ３０１は、基調となる直線に加えて、Ｘ方向及びＹ方向の補助直線を有する。図７に細い線で示される補助直線は、制御対象を補助的に移動させるためのパスを示す。
【００５２】
２層目のパスデータ３０２は、１層目から４５度回転させた斜め右上方向（Ｘ軸に対して４５°を成す方向）の直線を基調としている。２層目のパスデータ３０２において１層目と基調とする直線が延びる方向をずらすことで、複数の層間で同じ方向の強度が弱くなることを防ぐことができる。２層目のパスデータ３０２は、図７に太線で示されるＸ軸に対して４５度の方向の基調直線と、図７に細い線で示されるＸ方向の補助直線と、図７に細い線で示されるＹ方向の補助直線とを有する。
【００５３】
３層目のパスデータ３０３は、２層目からさらに４５度回転させた上下方向（Ｙ方向）の直線を基調としている。３層目のパスデータ３０３において２層目と基調とする直線が延びる方向をずらすことで、複数の層間で同じ方向の強度が弱くなることを防ぐことができる。３層目のパスデータ３０３は、図７に太線で示されるＹ方向の基調直線と、図７に細い線で示されるＸ方向の補助直線と、図７に細い線で示されるＹ方向の補助直線とを有する。
【００５４】
４層目のパスデータ３０４は、３層目からさらに４５度回転させた斜め左上方向（Ｘ軸に対して１３５°を成す方向）の直線を基調としている。４層目のパスデータ３０４において３層目と基調とする直線が延びる方向をずらすことで、複数の層間で同じ方向の強度が弱くなることを防ぐことができる。４層目のパスデータ３０４は、図７に太線で示されるＸ方向に対して１３５度の方向の基調直線と、図７に細い線で示されるＸ方向の補助直線と、図７に細い線で示されるＹ方向の補助直線とを有する。
【００５５】
なお、５以上の層についてパスデータを積層させる場合、図７に示すような順に、パスデータ３０１〜３０４の積層を繰り返していけばよい。すなわち、前に層に対して、延びる方向を４５度ずつずらした直線基調の層を形成していけばよい。図７に示すように積層され形成された３次元パスデータを用いて３次元造形装置２で造形が行われることにより、上下左右だけでなく斜め方向からの応力にも強い立体造形物を形成し得る。
【００５６】
また、複数の層のパスデータ３０１〜３０４の積層は、図８に示すように、積層方向（Ｚ方向）から透視した場合の交点が互いに重なるように行うことができる。図８では、図示の簡略化のため、各層のパスデータ３０１〜３０４における補助直線の図示を省略し、基調直線を選択的に示している。例えば、図８中の右下の領域に注目すると、パスデータ３０１の基調直線とパスデータ３０２の基調直線とパスデータ３０３の基調直線とパスデータ３０４の基調直線とは、互いに交点が位置４０１に重なっているか、あるいは、互いに交点が位置４０１から所定の範囲内（例えば、図８中における隣接する交点との中点で規定される破線で示す枠内）に収まっている。これにより、層ごとに４５度ずらしてパスデータ３０１〜３０４を積層させたときに、基調直線が交わる箇所は、真上（Ｚ方向）から見た時に実質的に同一の箇所となる。図８に示すように積層され形成された３次元パスデータを用いて３次元造形装置２で造形が行われることにより、造形方向の交点軸が安定することになり、造形物における造形方向の強度を向上させることができる。
【００５７】
次に、３次元パスデータの生成処理について図９を用いて説明する。図９は、３次元パスデータの生成処理を示すフローチャートである。
【００５８】
情報処理装置１は、造形する３Ｄモデルデータ（３次元形状データ）を３次元造形装置２から通信媒体２経由で取得しパスデータ作成ソフトに読み込む（Ｓ１）。情報処理装置１は、３次元形状データに対してＺ位置を変えながらＸ−Ｙ軸方向にスライスしていき、複数の層のビットマップデータを生成する（Ｓ２）。
【００５９】
なお、Ｓ３以降で、各層のビットマップデータからパスデータを生成するが、パスデータの種類を管理するために、カウンタを用いて種類を示す番号をカウントする。初期状態において、カウンタには、初期値「１」を設定しておくことができる。例えば、パスデータの種類数が「４」であれば、カウンタの最大値として「４」を設定しておき、カウンタは、最大値の次のカウント値が初期値に戻る循環カウンタとして構成されていてもよい。
【００６０】
情報処理装置１は、３次元形状データに対してスライスすべき複数の層について、全ての層を処理したか否かを判断する（Ｓ３）。例えば複数の層のビットマップデータが下の層から順に処理される場合、情報処理装置１は、処理対象の層が最上の層でなければ、全ての層を処理していないと判断でき、処理対象の層が最上の層であれば、全ての層を処理したと判断できる。
【００６１】
情報処理装置１は、全ての層を処理していない場合（Ｓ３でＮＯ）、複数の層における未処理の層のうち一番下の層のビットマップデータを選択する（Ｓ４）。初回であれば、最下層のビットマップデータを選択することになり、２回目以降であれば、１つ上の層のビットマップデータを選択することになる。情報処理装置１は、カウンタの値を確認し（Ｓ５）、Ｓ４で選択されたビットマップデータに対応して切り替えられたパスデータを生成し（Ｓ６）、その後、カウンタの値をインクリメントする（Ｓ７）。
【００６２】
具体的には、カウンタの値＝「１」である場合（Ｓ５で値＝「１」）、情報処理装置１は、左右方向（Ｘ方向）の直線基調のパスデータを生成し（Ｓ６１）、その後、カウンタの値を「２」にし（Ｓ７１）、処理をＳ３に戻す。
【００６３】
カウンタの値＝「２」である場合（Ｓ５で値＝「２」）、情報処理装置１は、斜め右上方向（Ｘ軸に対して４５度の方向）の直線基調のパスデータを生成し（Ｓ６２）、その後、カウンタの値を「３」にし（Ｓ７２）、処理をＳ３に戻す。
【００６４】
カウンタの値＝「３」である場合（Ｓ５で値＝「３」）、情報処理装置１は、上下方向（Ｙ方向）の直線基調のパスデータを生成し（Ｓ６３）、その後、カウンタの値を「４」にし（Ｓ７３）、処理をＳ３に戻す。
【００６５】
カウンタの値＝「４」である場合（Ｓ５で値＝「４」）、情報処理装置１は、斜め左上方向（Ｘ軸に対して１３５度の方向）の直線基調のパスデータを生成し（Ｓ６４）、その後、カウンタの値を「１」にし（Ｓ７４）、処理をＳ３に戻す。
【００６６】
情報処理装置１は、全ての層を処理した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、処理を終了する。
【００６７】
なお、図９では、３Ｄモデル（３次元形状）の基本的なパスデータの生成について記載しているが、必要に応じて、ラフトやサポート材用のパスデータの生成や、造形における各種設定が行われてもよい。
【００６８】
以上のように、実施形態では、３次元造形システムにおいて、互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替えながら、３次元形状の複数の層に対応した３次元パスデータを生成する。これにより、３次元パスデータを用いた立体造形において、機械的強度を向上と造形精度・造形スピードの向上とを両立させることができる。
【００６９】
なお、実施形態では、３次元パスデータの生成処理を情報処理装置１で行う場合が例示されているが、図１０に示すように、３次元造形装置２ａが３次元パスデータの生成処理を行うように構成されていてもよい。図１０は、実施形態の変形例における３次元造形装置２ａの機能構成を示す図である。
【００７０】
すなわち、３次元造形装置２ａは、読み込み部１１ａ、ビットマップデータ生成部１２ａ、切り替え部１３ａ、及び３次元パスデータ生成部１４ａをさらに有する。切り替え部１３ａは、カウンタ１３１ａを含む。
【００７１】
読み込み部１１ａは、所定のユーザインタフェースからパスデータ作成ソフトの起動指示などを受け付け、パスデータ作成ソフトを起動させる。読み込み部１１ａは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、造形部２０ａから受けた３次元形状データをパスデータ作成ソフトに読み込む。これにより、３次元形状データがＲＡＭ２５２等（図４参照）に格納され得る。
【００７２】
ビットマップデータ生成部１２ａは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、パスデータ作成ソフトから３次元形状データを取得し、３次元形状データをスライスして複数の層のビットマップデータを生成する。これにより、複数の層のビットマップデータがＲＡＭ２５２等に格納され得る。
【００７３】
切り替え部１３ａは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、カウンタ１３１ａを動作させるとともに、カウンタ１３１ａのカウント値に応じて、３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替える。３以上のパスデータは、予めＲＯＭ２５１に格納されパスデータ作成ソフトの指示に応じて読み出されてもよいし、パスデータ作成ソフトの実行に伴ってＲＡＭ２５２上に動的に作成されてもよい。また、カウンタ１３１ａは、回路的に実現されてもよいし、ＲＡＭ２５２上に展開される機能モジュールとして実現されてもよい。
【００７４】
３次元パスデータ生成部１４ａは、パスデータ作成ソフトの制御に従い、複数の層のビットマップデータのうち選択されたビットマップデータに対応して、切り替えられたパスデータを積層させる。そして、３次元パスデータ生成部１４ａは、全ての層についてパスデータを積層させて３次元パスデータを生成する。３次元パスデータ生成部１４ａは、３次元パスデータを造形部２０ａへ出力する。
【００７５】
このような構成によっても、互いに異なる方向に延びた直線を基調とする３以上のパスデータから使用すべきパスデータを切り替えながら、３次元形状の複数の層に対応した３次元パスデータを生成できる。これにより、３次元パスデータを用いた立体造形において、機械的強度を向上と造形精度・造形スピードの向上とを両立させることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  情報処理装置
２，２ａ  ３次元造形装置
３  通信媒体
４  ３次元造形システム
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７７】
【特許文献１】特許第３６８７４７５号公報
【図１】
2019155881.tif 000003
【図２】
2019155881.tif 000004
【図３】
2019155881.tif 000005
【図４】
2019155881.tif 000006
【図５】
2019155881.tif 000007
【図６】
2019155881.tif 000008
【図７】
2019155881.tif 000009
【図８】
2019155881.tif 000010
【図９】
2019155881.tif 000011
【図１０】
2019155881.tif 000012