(57)【要約】【課題】３Ｄプリンタによって、より適切に多様な立体物を製造すること。【解決手段】立体物製造装置１は、３Ｄプリンタヘッド２２２と、オートフィーダ部２２５と、を備えている。３Ｄプリンタヘッド２２２は、立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、水平方向及び鉛直方向の移動範囲内で、立体物を構成する積層要素を積層し、当該立体物を造形する。オートフィーダ部２２５は、立体物の造形過程において、台座部２２４を水平方向または鉛直方向の少なくともいずれかに移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、水平方向及び鉛直方向の移動範囲内で、前記立体物を構成する積層要素を積層し、当該立体物を造形する造形手段と、
前記立体物の造形過程において、台座を水平方向または鉛直方向の少なくともいずれかに移動させる台座移動手段と、
を備えることを特徴とする立体物製造装置。
【請求項２】
前記台座移動手段は、前記立体物の造形過程において前記台座を鉛直方向に移動させ、
前記造形手段は、当該造形手段の鉛直方向における前記移動範囲を超える高さの前記立体物を造形することを特徴とする請求項１に記載の立体物製造装置。
【請求項３】
前記立体物の積層面に架け渡され、前記立体物製造装置に対して前記立体物を支持する支持部材を、積層中の前記立体物に介装させる支持部材介装手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の立体物製造装置。
【請求項４】
前記支持部材介装手段は、前記立体物において上側部分が下側部分より外方にせり出したオーバーハング部の位置で、前記支持部材を前記立体物に介装させることを特徴とする請求項３に記載の立体物製造装置。
【請求項５】
前記立体物に介装された前記支持部材を切断する支持部材切断手段を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の立体物製造装置。
【請求項６】
前記支持部材は、シート状の部材によって構成されることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項７】
前記支持部材は、網状の部材によって構成されることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項８】
前記支持部材は、水溶性の材料によって構成されることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項９】
前記台座移動手段は、前記立体物の造形過程において前記台座を水平方向に移動させ、
前記造形手段は、当該造形手段の水平方向における前記移動範囲を超える位置に前記立体物を造形することを特徴とする請求項から８のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項１０】
前記台座移動手段は、造形が完了した前記立体物を水平方向に移動させ、前記台座から排出することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項１１】
前記台座は、平坦な面よりも前記積層要素となる造形材料の粘着性が高められた表面を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項１２】
前記台座の端部には、当該端部に移動した前記立体物を前記台座から剥離させる剥離手段が備えられていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項１３】
前記剥離手段は、端部に凹凸を有する部材を前記立体物に当接させることにより、前記立体物を前記台座から剥離させることを特徴とする請求項１２に記載の立体物製造装置。
【請求項１４】
前記積層要素となる造形材料を供給する複数の供給経路と、
前記造形材料を供給している前記供給経路において前記造形材料の残存量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記造形材料の残存量が予め設定された量以下であることが検出された場合に、前記造形材料を供給する供給経路を他の供給経路に切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の立体物製造装置。
【請求項１５】
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、水平方向及び鉛直方向の移動範囲内で、前記立体物を構成する積層要素を積層し、当該立体物を造形する造形ステップと、
前記立体物の造形過程において、台座を水平方向または鉛直方向の少なくともいずれかに移動させる台座移動ステップと、
を含むことを特徴とする立体物製造方法。
【請求項１６】
立体物製造装置を制御するコンピュータに、
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、水平方向及び鉛直方向の移動範囲内で、前記立体物を構成する積層要素を積層し、当該立体物を造形する造形制御機能と、
前記立体物の造形過程において、台座を水平方向または鉛直方向の少なくともいずれかに移動させる台座移動制御機能と、
実現させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体物を製造可能ないわゆる３Ｄプリンタが普及しつつある。
また、３Ｄプリンタにおいて製造される立体物は多様化する傾向にあり、例えば、従来に比べて大型の立体物等が製造されたり、複数の立体物が繰り返し製造されたりするようになっている。
なお、このような３Ｄプリンティングに関する技術は、例えば特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０８６２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の３Ｄプリンタにおいては、製造する立体物を大型化する場合、一般的に、３Ｄプリンタ自体が大型化されている。３Ｄプリンタを大型化することにより、製造可能な立体物を一定の範囲で大型化できるものの、３Ｄプリンタのサイズに制約を受けることとなる。また、製造される立体物が大型化した場合、製造工程において、立体物の揺れや変形等により、目的とする立体物の形状を実現する上で課題がある。さらに、製造される立体物が大型化した場合、製造途中で造形材料切れとなる可能性が高くなり、造形材料の供給に従前よりも注意が必要となる。また、複数の立体物を繰り返し製造する場合、従来の３Ｄプリンタでは、立体物の製造が完了する毎に人手により立体物を除去しており、製造効率の低下を招いている。
このように、従来の３Ｄプリンタにおいては、多様な立体物を製造する上で改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、３Ｄプリンタによって、より適切に多様な立体物を製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、水平方向及び鉛直方向の移動範囲内で、前記立体物を構成する積層要素を積層し、当該立体物を造形する造形手段と、
前記立体物の造形過程において、前記台座を水平方向または鉛直方向の少なくともいずれかに移動させる台座移動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、３Ｄプリンタによって、より適切に多様な立体物を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る立体物製造装置のハードウェア構成を示す模式図である。
【図２】造形材料の供給装置の構成例を示す模式図である。
【図３Ａ】造形材料の供給装置の断面図である。
【図３Ｂ】造形材料の供給装置の断面図である。
【図４】台座部の構成例を示す模式図（斜視図）である。
【図５Ａ】台座部のベルト部材が回転駆動される状態を示す模式図（斜視図）であり、立体物が積層造形された位置にある状態を示す図である。
【図５Ｂ】台座部のベルト部材が回転駆動される状態を示す模式図（斜視図）であり、立体物が搬出される状態を示す図である。
【図６Ａ】立体物が台座部のベルト部材から剥離される状態を示す模式図であり、立体物がベルト部材の回転端部に位置している状態を示す図である。
【図６Ｂ】立体物が台座部のベルト部材から剥離される状態を示す模式図であり、立体物がベルト部材の回転端部からさらに搬出される状態を示す図である。
【図６Ｃ】立体物が台座部のベルト部材から剥離される状態を示す模式図であり、立体物がベルト部材から剥離される状態を示す図である。
【図７Ａ】剥離プレートの構成を説明するための模式図であり、剥離対象の立体物がベルト部材の回転端部に位置している状態を示す斜視図である。
【図７Ｂ】剥離プレートの構成を説明するための模式図であり、剥離プレートの構成例を示す斜視図である。
【図７Ｃ】剥離対象の立体物が剥離プレートに当接した後、立体物のエッジがベルト部材の表面に粘着し続けた状態を示す模式図（側面図）である。
【図７Ｄ】剥離対象の立体物が剥離後に転倒してベルト部材に再度粘着した状態を示す模式図（側面図）である。
【図８Ａ】オートフィーダ部の構成を示す模式図であり、オートフィーダ部の斜視図である。
【図８Ｂ】オートフィーダ部の構成を示す模式図であり、オートフィーダ部の右側面図である。
【図９Ａ】支持部材介装部の構成を示す模式図（斜視図）である。
【図９Ｂ】支持部材介装部の構成を示す模式図（正面図）である。
【図９Ｃ】支持部材介装部の構成を示す模式図（右側面図）である。
【図１０】支持部材が造形途中の立体物の積層面に架け渡された状態を示す模式図である。
【図１１Ａ】介装された支持部材に造形材料が積層造形された立体物を示す模式図（斜視図）である。
【図１１Ｂ】介装された支持部材に造形材料が積層造形された立体物を示す模式図（正面図）である。
【図１２Ａ】オーバーハング部分の構造を説明するための模式図（斜視図）であり、オーバーハング部分の例を示す図である。
【図１２Ｂ】オーバーハング部分の構造を説明するための模式図（斜視図）であり、オーバーハング部分のサポート材を用いることにより、オーバーハング部分の積層造形を実現する状態を示す図である。
【図１２Ｃ】オーバーハング部分の構造を説明するための模式図（斜視図）であり、オーバーハング部分のサポート材を用いることにより、支持部材介装部によって支持部材を介装させることにより、オーバーハング部分の積層造形を実現する状態を示す模式図である。
【図１３】立体物製造装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１４Ａ】立体物製造装置が実行する立体物製造処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１４Ｂ】立体物製造装置が実行する立体物製造処理の流れを説明する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、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［第１実施形態］
［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る立体物製造装置１のハードウェア構成を示す模式図である。
図１に示すように、立体物製造装置１は、データ処理部１０と、立体物造形部２０と、を備えている。
データ処理部１０は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）や組み込み型のマイコン等の情報処理装置によって構成される。本実施形態においては、データ処理部１０をＰＣによって構成するものとする。
【００１０】
データ処理部１０は、立体物の設計データであるＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）データから、立体物造形部２０における３Ｄプリンタヘッドのツールパスを表すスライスデータを生成する。
【００１１】
具体的には、データ処理部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、入力部１４と、出力部１５と、記憶部１６と、通信部１７と、を備えている。
【００１２】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２または記憶部１６に記憶されたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＯＭ１２は、立体物製造装置１を制御するための各種プログラムを記憶する。
ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行するためのデータ等が記憶される。
【００１３】
入力部１４は、キーボードあるいはマウス等のポインティングデバイスによって構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部１５は、ディスプレイやスピーカによって構成され、ＣＰＵ１１の制御に従って、情報の表示や音声の出力を行う。
記憶部１６は、ハードディスク等の記憶装置によって構成され、立体物製造装置１で使用される各種データやプログラムを記憶する。
通信部１７は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ケーブル等の通信ケーブルや、インターネット等の通信ネットワークを介して他の装置との通信を行う。
【００１４】
立体物造形部２０は、熱溶解積層（ＦＤＭ：Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式あるいは光造形方式の３Ｄプリンタによって構成される。本実施形態においては、立体物造形部２０は、熱溶解積層方式の３Ｄプリンタであるものとする。
具体的には、立体物造形部２０は、基台部２１と、上フレーム２２と、上下動軸２３ａ〜２３ｃと、アーム２４ａ〜２４ｃと、ヘッド駆動部２２１と、３Ｄプリンタヘッド２２２と、撮像部２２３と、台座部２２４と、オートフィーダ部２２５と、支持部材介装部２２６と、を備えている。
【００１５】
本実施形態における立体物造形部２０は、基台部２１から上フレーム２２に向けて垂直に起立する３つの上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿って、３Ｄプリンタヘッド２２２を支持するアーム２４ａ〜２４ｃが上下動することにより、立体物を積層造形するデルタ型の３Ｄプリンタである。また、基台部２１は、底部に上面視方形の枠体からなる底部支持部材２１ａを備え、底部支持部材２１ａの４つの角部には、上下方向に延びる支柱２１ｂがそれぞれ設置されている。基台部２１の側面及び背面において、隣接する支柱２１ｂは連結部材によって互いに連結されている。ただし、基台部２１の前面においては、隣接する支柱２１ｂ間に連結部材が設置されていない。また、立体物造形部２０は、基台部２１において、台座部２２４を鉛直方向に移動させるオートフィーダ部２２５を備えている。
【００１６】
本実施形態において、台座部２２４は、基台部２１に設置された支柱２１ｂの高さを上限として、鉛直方向に移動される。また、台座部２２４には、立体物造形部２０の前後方向に巻回されたベルト部材が備えられ、ベルト部材上に造形された立体物を前後方向に移動させることが可能となっている。また、立体物造形部２０は、データ処理部１０によって生成された制御データに基づいて、ヘッド駆動部２２１の制御の下、３Ｄプリンタヘッド２２２から造形材料を吐出し、造形物を出力（立体物を製造）する。さらに、立体物造形部２０は、上フレーム２２に台座部２２４の方向を撮像する撮像部２２３を備えており、画像取得制御部１１２（後述）の制御に従って、造形材料が１層積層される毎等、所定のタイミングで、台座部２２４に造形された立体物の積層部分の画像を撮像部２２３によって取得する。
【００１７】
３Ｄプリンタヘッド２２２は、上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿って上下方向に移動可能な３つのアーム２４ａ〜２４ｃに支持され、ヘッド駆動部２２１の制御に従って、ノズルから造形材料を吐出する。本実施形態において、３Ｄプリンタヘッド２２２は、造形材料（フィラメント）の供給経路を２つ有する供給装置２２２ａを備えており、これら２つの造形材料の供給経路から供給される造形材料を切り替えて用いることができる。
【００１８】
図２は、造形材料の供給装置２２２ａの構成例を示す模式図である。
また、図３Ａ及び図３Ｂは、造形材料の供給装置２２２ａの断面図である。
図２に示すように、造形材料の供給装置２２２ａには、造形材料の供給経路が２つ備えられており、それぞれ異なるリールから造形材料が供給される。そして、図３Ａに示すように、例えば左側の造形材料の供給経路から造形材料を供給して立体物を積層造形している際に、左側の供給経路に供給される造形材料の残りが少なくなったことが検出されると、積層造形を一時停止し、左側の供給経路に造形材料を供給しているリールを所定量巻き戻す。そして、図３Ｂに示すように、右側の供給経路に造形材料を供給するリールから造形材料を送り出すことにより、積層造形を再開する。
【００１９】
このように、２本の同材料のフィラメントを用意することで、フィラメント切れによるプリント失敗のリスクを大幅に低減できる。また、フィラメントの残量をカメラ、または重量で確認することができ、フィラメントを最後まで使い切ることが可能となる。さらに、１つのノズルに２つのフィラメントの供給口を設け、２本のフィラメントを切り替えることにより、積層造形の停止時に発生する製造物の品質に対する影響を抑制し、連続的にプリントすることができる。
【００２０】
台座部２２４は、平坦な板状部材よりも造形材料との粘着性を高めた表面の材質を有するベルト部材を備えている。
図４は、台座部２２４の構成例を示す模式図（斜視図）である。
図４に示すように、本実施形態において、台座部２２４は環状のベルト部材を有し、ベルト部材の表面に強粘着性を有する材料（強粘着テープ等）、ベルト部材の裏面に弱粘着性を有する材料（弱粘着性テープ等）を備えている。ベルト部材の表面に強粘着性を有する材料を備えることにより、立体物をベルト部材の表面に粘着させることができるため、台座部２２４の移動時に、立体物がずれることを抑制できる。なお、立体物をベルト部材の表面に粘着させる方法として、既製の粘着テープを用いる方法の他、造形材料や造形物の形状に合わせてマスキングテープを加工して作成した粘着テープを用いる方法、あるいは、ベルト部材の表面に凹凸を形成する方法等を用いることができる。
また、このベルト部材は、上述のように、台座部２２４において、立体物造形部２０の前後方向に巻回されており、オートフィーダ部２２５によって回転駆動される。
【００２１】
図５Ａ及び図５Ｂは、台座部２２４のベルト部材が回転駆動される状態を示す模式図（斜視図）であり、図５Ａは立体物が積層造形された位置にある状態を示す図、図５Ｂは立体物が搬出される状態を示す図である。
台座部２２４において、立体物が搬出される場合、ベルト部材の回転端部に立体物が搬送されると、ベルト部材の回転によって、ベルト部材の表面から立体物が剥離される。
【００２２】
図６Ａ〜図６Ｃは、立体物が台座部２２４のベルト部材から剥離される状態を示す模式図であり、図６Ａは立体物がベルト部材の回転端部に位置している状態を示す図、図６Ｂは立体物がベルト部材の回転端部からさらに搬出される状態を示す図、図６Ｃは立体物がベルト部材から剥離される状態を示す図である。
図６Ａ〜図６Ｃに示すように、本実施形態においては、ベルト部材を回転駆動することにより、製造された立体物をベルト部材の表面から剥離し、立体物造形部２０の外部に搬出する。
このような動作をより効率的に行うため、本実施形態における台座部２２４には、立体物のベルト部材表面からの剥離を補助するための剥離プレート２２４ａが備えられている。
【００２３】
図７Ａ及び図７Ｂは、剥離プレート２２４ａの構成を説明するための模式図であり、図７Ａは剥離対象の立体物がベルト部材の回転端部に位置している状態を示す斜視図、図７Ｂは剥離プレート２２４ａの構成例を示す斜視図である。
図７Ａに示すように、立体物がベルト部材の回転端部に達した場合、ベルト部材をさらに回転駆動させて立体物を剥離プレート２２４ａに当接させることにより、立体物をベルト部材表面から剥離させることが可能となる。
【００２４】
なお、立体物が剥離後に転倒して再度接着することを防止するため、剥離プレート２２４ａの形状として、例えば、図７Ｂに示すように、剥離プレート２２４ａの端部を三角状の刃にすることは有効である。
図７Ｃは、剥離対象の立体物が剥離プレート２２４ａに当接した後、立体物のエッジがベルト部材の表面に粘着し続けた状態を示す模式図（側面図）、図７Ｄは、剥離対象の立体物が剥離後に転倒してベルト部材に再度粘着した状態を示す模式図（側面図）である。
立体物がベルト部材の回転によって図７Ｃの状態となった後、図７Ｄに示すように立体物がベルト部材に再度粘着する状態を避け、立体物が台座部２２４から搬出されることが望ましい。そこで、本実施形態においては、図７Ｂに示すように、剥離プレート２２４ａの形状を三角状の刃とすることにより、立体物の底面をベルト部材の表面から同時に剥離させず、一部の粘着を残すことで、立体物を搬出する方向に移動させる作用を維持する。これにより、ベルト部材をより確実に搬出することが可能となる。
【００２５】
なお、本実施形態において、立体物の剥離を確認するセンサあるいはカメラを設置することが可能であり、この場合、ベルト部材を回転駆動させることで立体物の剥離を実行し、センサあるいはカメラで剥離の完了を確認の上、次の立体物の製造作業に移行する。
【００２６】
オートフィーダ部２２５は、台座部２２４を鉛直方向に移動させるためのアクチュエータを備えており、データ処理部１０の指示に従って、台座部２２４を鉛直方向に移動させる。
これにより、上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿うアーム２４ａ〜２４ｃの移動によって３Ｄプリンタヘッド２２２が造形可能な鉛直方向の範囲（以下、「最大プリント高さＨ１」と称する。）に対して、オートフィーダ部２２５が台座部２２４を鉛直方向に移動させることにより３Ｄプリンタヘッド２２２が造形可能な範囲（以下、「台座移動高さＨ２」と称する。）を付加することができ、立体物造形部２０によって造形可能な立体物の鉛直方向のサイズをより大型化できる。
また、オートフィーダ部２２５は、台座部２２４のベルト部材を立体物造形部２０の前後方向に回転駆動するためのアクチュエータを備えており、データ処理部１０の指示に従って、台座部２２４のベルト部材を立体物造形部２０の前後方向に回転駆動する。
【００２７】
図８Ａ及び図８Ｂは、オートフィーダ部２２５の構成を示す模式図であり、図８Ａはオートフィーダ部２２５の斜視図、図８Ｂはオートフィーダ部２２５の右側面図である。
なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいては、一例として、台座部２２４に家形の立体物が積層造形された状態を示している。
このような構成により、立体物を積層造形する台座部２２４の範囲を前後方向にずらしたり、製造された立体物を立体物造形部２０の前方に搬出したりすることができる。即ち、立体物造形部２０によって造形可能な立体物の前後方向のサイズを、３Ｄプリンタヘッド２２２が造形可能な水平方向の範囲（以下、「最大プリント範囲Ｅ」と称する。）より大型化したり、立体物の製造完了後、自動的に次の立体物を製造したりすることが可能となる。なお、図８Ａ及び図８Ｂに示す家形の立体物は、最大プリント範囲Ｅを超えるサイズで造形されている。
【００２８】
支持部材介装部２２６は、基台部２１において台座部２２４が移動する鉛直方向の範囲の上限位置（支柱２１ｂの上端の高さ位置）で、立体物に支持部材を介装させる。具体的には、支持部材介装部２２６は、オートフィーダ部２２５によって台座部２２４が鉛直方向に移動され、支柱２１ｂの上端の高さ位置とされた立体物の積層面に、支持部材を介装させる。
【００２９】
図９Ａ〜図９Ｃは、支持部材介装部２２６の構成を示す模式図であり、図９Ａは斜視図、図９Ｂは正面図、図９Ｃは右側面図である。
また、図１０は、支持部材が造形途中の立体物の積層面に架け渡された状態を示す模式図である。
さらに、図１１Ａ及び図１１Ｂは、介装された支持部材に造形材料が積層造形された立体物を示す模式図であり、図１１Ａは斜視図、図１１Ｂは正面図である。
【００３０】
図９Ａ〜図９Ｃに示すように、支持部材介装部２２６は、基台部２１の背面に設置された供給ローラ２２６ａと、支柱２１ｂの上端の高さ位置における背面側に設置されたピンチローラ２２６ｂと、支柱２１ｂの上端の高さ位置における左右にそれぞれ設置された送り出し機構２２６ｃ，２２６ｄと、支持部材を切断する切断部２２６ｅと、を備えている。そして、支持部材介装部２２６は、供給ローラ２２６ａからピンチローラ２２６ｂを介して供給された支持部材を左右の送り出し機構２２６ｃ，２２６ｄによって前面側に送り出すことにより、図１０に示すように、造形途中の立体物の積層面に支持部材を架け渡す。本実施形態における送り出し機構２２６ｃ，２２６ｄは、立体物造形部２０の前後方向に巻回されたベルト部材を上下に並べて配置し、ベルト部材間に支持部材を挟んで前後方向に移動させる構成となっている。
【００３１】
このような構成により、支持部材の左右の端部を帯状に把持して搬送及び停止することができるため、支持部材によって立体物を安定して支持することができるとともに、支持部材の送り出し動作を安定させることができる。また、立体物造形部２０の前面側に、支持部材を搬送するための機構を設置する必要がないため、立体物の前後方向における移動を妨げない構成とすることができる。また、支持部材介装部２２６は、切断部２２６ｅによって、立体物の製造完了後、製造物に架け渡された支持部材を供給ローラ２２６ａから切断することができる。即ち、支持部材介装部２２６に、支持部材の送り出し機構２２６ｃ，２２６ｄと切断部２２６ｅとを付加することにより、連続的な立体物の製造が可能となる。なお、切断部２２６ｅによる支持部材の切断については、熱線、刃又はレーザ等を用いる切断方法とすることができる。
【００３２】
また、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、鉛直方向に高い立体物を製造する場合、造形時の３Ｄプリンタヘッド２２２の移動によってベクトル方向の荷重が加えられるため、立体物には比較的大きい揺れが発生する。造形中の立体物の揺れにより、立体物の積層が困難となったり、製造された立体物の品質が大幅に低下したりする場合がある。特に、柔らかい材料での積層造形、細長い形状の積層造形では、揺れを防止することによる立体物の品質維持効果は大きい。
立体物を支えるための支持部材としては、薄い樹脂フィルム、糸、網が有効である。支持部材として網を選択した場合、網は強度が強く、目の粗さを選択でき、張力の調整が可能であるという特徴を有する。そして、支持部材としての網の張りを強くすることで、揺れを大幅に低減することができるという効果を奏する。立体物の製造終了後の網の除去については、水溶性材料からなる網を使用することで、容易に網を除去することが可能である。支持部材の張力は、台座部２２４を上下に移動させることで調整可能であり、これに応じて、積層の開始点も新たに設定する。
【００３３】
また、造形される立体物には、上側部分が下側部分より外方にせり出したオーバーハング部分が含まれる場合がある。
図１２Ａ〜図１２Ｃは、オーバーハング部分の構造を説明するための模式図（斜視図）であり、図１２Ａはオーバーハング部分の例を示す図、図１２Ｂはオーバーハング部分のサポート材を用いることにより、オーバーハング部分の積層造形を実現する状態を示す図、図１２Ｃは支持部材介装部２２６によって支持部材を介装させることにより、オーバーハング部分の積層造形を実現する状態を示す模式図である。
【００３４】
図１２Ａに示すオーバーハング部分の構造を積層造形する際に、図１２Ｂに示すように、オーバーハング部分のサポート材を低い部分から高い部分まで設定した場合、サポート材の材料コストとプリント時間が増大する。一方、図１２Ｃに示すように、オーバーハング部分にプリントの途中から支持部材（フィルム等のサポート材）を挿入すれば、サポート材の材料コストやプリント時間を大幅に削減することができる。また、内部が空洞である部分の天面部を積層造形する場合に、支持部材を介装することで、内部の充填プリント（フィル）の削減も見込まれる。
【００３５】
［立体物製造装置１の機能的構成］
次に、立体物製造装置１の機能的構成について説明する。
図１３は、立体物製造装置１の機能的構成を示すブロック図である。
図１３に示すように、立体物製造装置１において、データ処理部１０は、ＣＰＵ１１の機能として、造形データ取得部１１１と、画像取得制御部１１２と、積層制御部１１３と、造形物評価部１１４と、を備え、記憶部１６において、造形データ記憶部７１と、品質データ記憶部７２とが形成される。また、立体物造形部２０は、上述したように、ヘッド駆動部２２１と、３Ｄプリンタヘッド２２２と、撮像部２２３と、台座部２２４と、オートフィーダ部２２５と、支持部材介装部２２６と、を備えている。
【００３６】
造形データ記憶部７１には、立体物製造装置１において製造される立体物を造形するためのデータ（ＣＡＤデータ）が記憶される。
【００３７】
品質データ記憶部７２は、立体物製造装置１において製造される立体物の品質を示すデータが記憶される。品質データ記憶部７２に記憶された立体物の品質を示すデータは、立体物の出荷時等に、立体物に埋め込まれるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）や立体物の付属品であるリムーバブルメディア等に記憶して、立体物と共に提供することができる。即ち、立体物の品質を示すデータは、製造された立体物の鑑定書あるいは品質保証書として利用することができる。
【００３８】
造形データ取得部１１１は、立体物製造装置１において作成されたＣＡＤデータあるいは不図示のネットワーク等を介して他の装置から送信されたＣＡＤデータを取得し、造形データ記憶部７１に記憶する。また、造形データ取得部１１１は、取得したＣＡＤデータに基づいて、サーフェス（立体物の表面）を多角形メッシュで近似するＳＴＬ形式のデータ（立体物の造形データであるＳＴＬデータ）を生成する。さらに、造形データ取得部１１１は、生成したＳＴＬデータに基づいて、３Ｄプリンタヘッド２２２のツールパスを表すスライスデータを生成する。このとき、造形データ取得部１１１は、スライスデータとして、造形される立体物の内部構造を表すボクセルモデルを生成する。
【００３９】
本実施形態において、立体物製造装置１により製造される立体物のサイズは、水平方向については、左右方向（台座部２２４の幅方向）が３Ｄプリンタヘッド２２２の移動範囲内、前後方向（台座部２２４の奥行き方向）が３Ｄプリンタヘッド２２２の移動範囲（最大プリント範囲Ｅ）と台座部２２４のベルト部材の移動範囲とを加えた範囲内である。また、鉛直方向については、３Ｄプリンタヘッド２２２の移動範囲（最大プリント高さＨ１）に台座部２２４の移動範囲（台座移動高さＨ２）を加えた範囲内である。
【００４０】
また、本実施形態において、鉛直方向のサイズが３Ｄプリンタヘッド２２２の移動範囲を超える立体物が製造される場合、立体物の所定の層（３Ｄプリンタヘッド２２２の移動範囲内のいずれかの層）に、支持部材介装部２２６により支持部材の介装が行われる。本実施形態においては、造形データ取得部１１１によってスライスデータを生成する場合、立体物の製造者等が意図する層に支持部材の介装を指示するコマンドを付加することが可能となっている。即ち、スライスデータにおいて、立体物を製造するために３Ｄプリンタヘッド２２２によって積層要素を積層するツールパスを表すデータ列に、支持部材介装部２２６によって支持部材を介装させるためのデータ（コマンド）を任意に配置することが可能となっている。支持部材介装部２２６によって支持部材を介装させるためのデータ（コマンド）は、立体物を製造する工程において、揺れを防ぐ観点から最も効果的であると考えられる層を対象として配置すること等が可能である。なお、支持部材を介装する層については、立体物製造装置１（積層制御部１１３等）が自動的に決定することも可能である。
【００４１】
また、本実施形態において、造形データ取得部１１１によってスライスデータを生成する場合、立体物の製造者等が意図するタイミングで、積層部分の撮像を指示するコマンドを付加することが可能となっている。即ち、スライスデータにおいて、立体物を製造するために３Ｄプリンタヘッド２２２によって積層要素を積層するツールパスを表すデータ列に、撮像部２２３によって積層部分の画像を撮像するためのデータ（コマンド）を任意に配置することが可能となっている。撮像部２２３によって積層部分の画像を撮像するためのデータ（コマンド）は、立体物の製造者が、製造時に品質を確認したいと考える立体物の部分について、該当するスライスデータの位置に配置すること等が可能である。特に、立体物に支持部材が介装される前後の部分は、高い頻度で画像を取得することで、支持部材の介装によって歪み等が発生していないかを適確に検出することができる。
【００４２】
画像取得制御部１１２は、立体物の造形中に、当該立体物の積層部分の画像を撮像部２２３によって取得する。そして、画像取得制御部１１２は、取得した立体物の積層部分における撮像画像（積層部分の形状を表すデータ）を立体物の積層部分を識別する情報（例えば、ＣＡＤデータにおける位置を表す情報等）と対応付けて、品質データ記憶部７２に記憶する。
【００４３】
積層制御部１１３は、立体物の造形のための各種制御を実行する。例えば、積層制御部１１３は、造形データ取得部１１１によって生成されたスライスデータに基づいて、３Ｄプリンタヘッド２２２を駆動し、立体物を製造するための積層要素の積層を制御する。本実施形態においては、上述したように、積層要素として、造形材料に加え、立体物に組み込まれる回路を形成するための金属材料や電子部品等、造形材料以外のものが積層されて立体物が製造される。そのため、立体物造形部２０には、積層される積層要素に対応した複数のノズルを３Ｄプリンタヘッド２２２に備えたり、３Ｄプリンタヘッド２２２に加えて部品のピックアンドプレース機構を備えたりすることができ、積層制御部１１３は、スライスデータに基づいて、これらの動作を制御し、立体物の積層要素を逐次積層する。
【００４４】
また、積層制御部１１３は、支持部材介装部２２６によって、立体物に支持部材が介装される場合、オートフィーダ部２２５によって台座部２２４を鉛直方向に移動させ、支柱２１ｂの上端の高さ位置とされた立体物の積層面に、支持部材介装部２２６によって支持部材を介装させる。そして、積層制御部１１３は、支持部材が介装された後の立体物の位置を基準としてアドレスを計算し、後続の積層を開始する。これにより、支持部材が介装された後も、立体物の積層の精度が維持される。
【００４５】
また、積層制御部１１３は、画像取得制御部１１２によって、立体物の積層部分の画像が取得される場合、立体物の積層を一時停止し、画像取得制御部１１２による画像取得を妨げない位置に３Ｄプリンタヘッド２２２を退避させる。そして、積層制御部１１３は、画像取得制御部１１２によって取得された立体物の積層部分の画像と、立体物の外形を示すデータとを比較し、造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にあるか否かの判定を行う。造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にない場合、積層制御部１１３は、立体物の造形を停止する。なお、立体物の外形を示すデータとして、ここではＣＡＤデータを用いるものとするが、立体物の形状を比較できるデータであれば、ＳＴＬ形式のデータ等、他の形式のデータを用いることとしてもよい。
さらに、積層制御部１１３は、造形物評価部１１５から積層を停止させる指示が入力された場合、製造中の立体物の積層を停止する。
【００４６】
造形物評価部１１４は、画像取得制御部１１２によって取得された撮像画像に基づいて、製造対象の立体物の積層部分毎及び立体物全体について品質を評価し、評価結果を品質データ記憶部７２に記憶する。
【００４７】
立体物造形部２０のヘッド駆動部２２１は、造形データ取得部１１１によって生成されたスライスデータ（ボクセルモデル）に基づいて、３Ｄプリンタヘッド２２２の移動と、ノズルからの造形材料の吐出量とを制御する。
３Ｄプリンタヘッド２２２は、上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿って上下方向に移動可能な３つのアーム２４ａ〜２４ｃに支持され、ヘッド駆動部２２１の制御に従って、ノズルから造形材料を吐出する。
【００４８】
撮像部２２３は、デジタルカメラ等の撮像装置によって構成され、上フレーム２２に台座部２２４の方向を撮像可能に設置されている。そして、撮像部２２３は、造形されている立体物の積層部分や造形が完了した立体物全体の画像（ここでは、平面画像とする）を撮像する。なお、立体物を異なる方向から撮像可能なように、撮像部２２３を複数備えておくこととしてもよい。また、撮像部２２３を小型軽量のカメラ（例えば、ファイバースコープカメラ等）によって構成し、３Ｄプリンタヘッド２２２に設置することとしてもよい。
台座部２２４は、立体物が積層造形される台座となる。また、台座部２２４は、積層制御部１１３の指示に応じて、オートフィーダ部２２５によって鉛直方向に移動されたり、ベルト部材を駆動されたりする。
【００４９】
［動作］
次に、立体物製造装置１の動作を説明する。
［立体物製造処理］
図１４Ａ及び図１４Ｂは、立体物製造装置１が実行する立体物製造処理の流れを説明するフローチャートである。
立体物製造処理は、立体物製造装置１において、立体物の製造を指示する操作が行われることに対応して開始される。
【００５０】
ステップＳ１において、造形データ取得部１１１は、製造対象の立体物のＣＡＤデータを取得する。
【００５１】
ステップＳ２において、積層制御部１１３は、ＣＡＤデータが示す立体物のサイズが、立体物製造装置１が製造可能な立体物の最大サイズ以内（鉛直方向及び水平方向の最大サイズ以内）であるか否かの判定を行う。
ＣＡＤデータが示す立体物のサイズが、立体物製造装置１が製造可能な立体物の最大サイズ以内（鉛直方向及び水平方向の最大サイズ以内）でない場合、ステップＳ２においてＮＯと判定されて、立体物製造処理は終了する。
一方、ＣＡＤデータが示す立体物のサイズが、立体物製造装置１が製造可能な立体物の最大サイズ以内（鉛直方向及び水平方向の最大サイズ以内）である場合、ステップＳ２においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３に移行する。
【００５２】
ステップＳ３において、積層制御部１１３は、立体物の製造に支持部材の介装が必要であるか否かの判定を行う。なお、立体物の製造に支持部材が必要であるか否かについては、例えば、ＣＡＤデータが示す立体物のサイズが３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント高さＨ１以上であること、立体物を製造する造形材料が柔軟な材料である（立体物の強度が低下する）こと、ユーザによる指示がある（介装を実行するように設定されている）こと等を条件として定義することができる。
立体物の製造に支持部材の介装が必要でない場合、ステップＳ３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１８に移行する。
一方、立体物の製造に支持部材の介装が必要である場合、ステップＳ３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ４に移行する。
【００５３】
ステップＳ４において、造形データ取得部１１１は、取得したＣＡＤデータに基づいて、造形される立体物の内部構造を表すボクセルモデルを生成する。このとき、造形データ取得部１１１は、製造対象の立体物のＣＡＤデータからＳＴＬ形式のデータを生成し、さらに、３Ｄプリンタヘッド２２２のツールパスを表すスライスデータとして、ボクセルモデルを生成する。なお、ステップＳ４において生成されるボクセルモデル（スライスデータ）には、支持部材を介装するためのデータ（コマンド）が含まれている。
【００５４】
ステップＳ５において、積層制御部１１３は、供給装置２２２ａに現在供給されているフィラメントが設定された残量以下となっているか否かの判定を行う。
供給装置２２２ａに現在供給されているフィラメントが設定された残量以下となっている場合、ステップＳ５においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ６に移行する。
一方、供給装置２２２ａに現在供給されているフィラメントが設定された残量以下となっていない場合、ステップＳ５においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ７に移行する。
【００５５】
ステップＳ６において、積層制御部１１３は、供給装置２２２ａに対するフィラメントの供給経路を切り替える。
ステップＳ７において、積層制御部１１３は、現在の積層部分（１層分）が３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント範囲Ｅを超えるか否かの判定を行う。
現在の積層部分（１層分）が３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント範囲Ｅを超えない場合、ステップＳ７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ８に移行する。
一方、現在の積層部分（１層分）が３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント範囲Ｅを超える場合、ステップＳ７においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ９に移行する。
【００５６】
ステップＳ８において、積層制御部１１３は、台座部２２４を搬送させることなく、現在の積層部分（１層分）の積層を実行する。即ち、ステップＳ８においては、３Ｄプリンタヘッド２２２の移動によって、現在の積層部分（１層分）の積層が実行される。
ステップＳ８の後、処理はステップＳ１０に移行する。
ステップＳ９において、積層制御部１１３は、オートフィーダ部２２５によって台座部２２４のベルト部材を前後方向に搬送させて、積層要素を積層する。
【００５７】
ステップＳ１０において、画像取得制御部１１２は、立体物の積層部分の画像を取得するタイミングであるか否かの判定を行う。
立体物の積層部分の画像を取得するタイミングである場合、ステップＳ１０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１１に移行する。
一方、立体物の積層部分の画像を取得するタイミングでない場合、ステップＳ１０においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１３に移行する。
【００５８】
ステップＳ１１において、画像取得制御部１１２は、立体物の積層部分の画像を撮像部２２３によって取得する。
ステップＳ１２において、積層制御部１１３は、画像取得制御部１１２によって取得された立体物の積層部分の画像と、立体物の外形を示すデータとを比較し、造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にあるか否かの判定を行う。
造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にある場合、ステップＳ１２においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１３に移行する。
一方、造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にない場合、ステップＳ１２においてＮＯと判定されて、立体物製造処理は終了となる。
【００５９】
ステップＳ１３において、積層制御部１１３は、支持部材を介装するための条件が充足されているか否かの判定を行う。支持部材を介装するための条件として、例えば、製造中の立体物の高さが３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント高さＨ１に達していること、立体物の強度を確保するために支持部材を介装すべき部分であること、スライスデータにおいて支持部材を介装させるためのデータ（コマンド）が配置されていること等を定義することができる。
支持部材を介装するための条件が充足されていない場合、ステップＳ１３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ５に移行する。
一方、支持部材を介装するための条件が充足されている場合、ステップＳ１３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１４に移行する。
【００６０】
ステップＳ１４において、積層制御部１１３は、オートフィーダ部２２５によって、台座部２２４を鉛直方向に移動（下降）させる。このとき、立体物の積層面が支柱２１ｂの高さ位置となるように、台座部２２４が鉛直方向に移動される。
ステップＳ１５において、積層制御部１１３は、支持部材介装部２２６によって、製造中の立体物に支持部材を介装させる。
ステップＳ１６において、積層制御部１１３は、支持部材が介装された後の立体物の位置を基準としてアドレスを計算する。これにより、支持部材が介装された後も、適切な位置に造形材料を吐出することが可能となる。
【００６１】
ステップＳ１７において、積層制御部１１３は、製造中の立体物の積層工程に支持部材を介装する部分が残されているか否かの判定を行う。
製造中の立体物の積層工程に支持部材を介装する部分が残されていない場合、ステップＳ１７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１９に移行する。
一方、製造中の立体物の積層工程に支持部材を介装する部分が残されている場合、ステップＳ１７においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ５に移行する。
【００６２】
ステップＳ１８において、造形データ取得部１１１は、取得したＣＡＤデータに基づいて、造形される立体物の内部構造を表すボクセルモデルを生成する。このとき、造形データ取得部１１１は、製造対象の立体物のＣＡＤデータからＳＴＬ形式のデータを生成し、さらに、３Ｄプリンタヘッド２２２のツールパスを表すスライスデータとして、ボクセルモデルを生成する。なお、ステップＳ１８において生成されるボクセルモデル（スライスデータ）には、支持部材を介装するためのデータ（コマンド）は含まれていない。
【００６３】
ステップＳ１９において、積層制御部１１３は、供給装置２２２ａに現在供給されているフィラメントが設定された残量以下となっているか否かの判定を行う。
供給装置２２２ａに現在供給されているフィラメントが設定された残量以下となっている場合、ステップＳ１９においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２０に移行する。
一方、供給装置２２２ａに現在供給されているフィラメントが設定された残量以下となっていない場合、ステップＳ５においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２１に移行する。
【００６４】
ステップＳ２０において、積層制御部１１３は、供給装置２２２ａに対するフィラメントの供給経路を切り替える。
ステップＳ２１において、積層制御部１１３は、現在の積層部分（１層分）が３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント範囲Ｅを超えるか否かの判定を行う。
現在の積層部分（１層分）が３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント範囲Ｅを超えない場合、ステップＳ２１においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２２に移行する。
一方、現在の積層部分（１層分）が３Ｄプリンタヘッド２２２の最大プリント範囲Ｅを超える場合、ステップＳ２１においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２３に移行する。
【００６５】
ステップＳ２２において、積層制御部１１３は、台座部２２４を搬送させることなく、現在の積層部分（１層分）の積層を実行する。即ち、ステップＳ２２においては、３Ｄプリンタヘッド２２２の移動によって、現在の積層部分（１層分）の積層が実行される。
ステップＳ２２の後、処理はステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２３において、積層制御部１１３は、オートフィーダ部２２５によって台座部２２４のベルト部材を前後方向に搬送させて、積層要素を積層する。
【００６６】
ステップＳ２４において、画像取得制御部１１２は、立体物の積層部分の画像を取得するタイミングであるか否かの判定を行う。
立体物の積層部分の画像を取得するタイミングである場合、ステップＳ２４においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２５に移行する。
一方、立体物の積層部分の画像を取得するタイミングでない場合、ステップＳ２４においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２７に移行する。
【００６７】
ステップＳ２５において、画像取得制御部１１２は、立体物の積層部分の画像を撮像部２２３によって取得する。
ステップＳ２６において、積層制御部１１３は、画像取得制御部１１２によって取得された立体物の積層部分の画像と、立体物の外形を示すデータとを比較し、造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にあるか否かの判定を行う。
造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にある場合、ステップＳ２６においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２７に移行する。
一方、造形されている立体物の形状が目的とする立体物の形状に対して許容範囲にない場合、ステップＳ２６においてＮＯと判定されて、立体物製造処理は終了となる。
ステップＳ２７において、積層制御部１１３は、立体物の造形が終了したか否かの判定を行う。
立体物の造形が終了していない場合、ステップＳ２７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１９に移行する。
一方、立体物の造形が終了した場合、ステップＳ２７においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２８に移行する。
【００６８】
ステップＳ２８において、積層制御部１１３は、製造された立体物に支持部材が介装されているか否かの判定を行う。
製造された立体物に支持部材が介装されていない場合、ステップＳ２８においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ３０に移行する。
一方、製造された立体物に支持部材が介装されている場合、ステップＳ２８においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２９に移行する。
【００６９】
ステップＳ２９において、積層制御部１１３は、支持部材介装部２２６によって、支持部材を切断する。
ステップＳ３０において、積層制御部１１３は、オートフィーダ部２２５によって台座部２２４のベルト部材を前方に搬送させて、製造した立体物を立体物製造装置１の外部に搬出する。
ステップＳ３１において、積層制御部１１３は、次の立体物の製造が指示されているか否かの判定を行う。
次の立体物の製造が指示されている場合、ステップＳ３１においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ１に移行する。
一方、次の立体物の製造が指示されていない場合、ステップＳ３１においてＮＯと判定されて、立体物製造処理は終了となる。
【００７０】
以上のように、本実施形態に係る立体物製造装置１によれば、２本の同材料のフィラメントを用意することで、フィラメント切れによるプリント失敗のリスクを大幅に低減できる。また、フィラメントの残量をカメラ、または重量で確認し、フィラメントを最後まで使い切ることができる。さらに、１つのノズルに２つのフィラメントの供給口を設け、２本のフィラメントを切り替えることにより、積層造形の停止時に発生する製造物の品質に対する影響を抑制し、連続的に立体物を製造することができる。
【００７１】
また、立体物製造装置１によれば、上下動軸２３ａ〜２３ｃに沿うアーム２４ａ〜２４ｃの移動によって３Ｄプリンタヘッド２２２が造形可能な鉛直方向の範囲（最大プリント高さＨ１）に対して、オートフィーダ部２２５が台座部２２４を鉛直方向に移動させることにより３Ｄプリンタヘッド２２２が造形可能な範囲（台座移動高さＨ２）を付加することができ、立体物造形部２０によって造形可能な立体物の鉛直方向のサイズをより大型化できる。
【００７２】
また、立体物製造装置１によれば、立体物を積層造形する台座部２２４の範囲を前後方向にずらしたり、製造された立体物を立体物造形部２０の前方に搬出したりすることができる。即ち、立体物造形部２０によって造形可能な立体物の前後方向のサイズを、３Ｄプリンタヘッド２２２が造形可能な水平方向の範囲（最大プリント範囲Ｅ）より大型化したり、立体物の製造完了後、自動的に次の立体物を製造したりすることが可能となる。
また、立体物製造装置１によれば、柔らかい材料での積層造形、細長い形状の積層造形において、支持部材を介装することにより揺れを防止することができるため、立体物の品質を維持することができる。
【００７３】
以上のように構成される立体物製造装置１は、３Ｄプリンタヘッド２２２と、オートフィーダ部２２５と、を備えている。
３Ｄプリンタヘッド２２２は、立体物の形状を表す３次元形状データに基づいて、水平方向及び鉛直方向の移動範囲内で、立体物を構成する積層要素を積層し、当該立体物を造形する。
オートフィーダ部２２５は、立体物の造形過程において、台座部２２４を水平方向または鉛直方向の少なくともいずれかに移動させる。
これにより、造形可能な立体物の水平方向及び鉛直方向のサイズをより大型化できる。
したがって、３Ｄプリンタによって、より適切に多様な立体物を製造することが可能となる。
【００７４】
オートフィーダ部２２５は、立体物の造形過程において台座部２２４を鉛直方向に移動させる。
３Ｄプリンタヘッド２２２は、当該３Ｄプリンタヘッド２２２の鉛直方向における移動範囲を超える高さの立体物を造形する。
これにより、立体物造形部２０によって造形可能な立体物の鉛直方向のサイズをより大型化できる。
【００７５】
また、立体物製造装置１は、支持部材介装部２２６を備えている。
支持部材介装部２２６は、立体物の積層面に架け渡され、立体物製造装置１に対して立体物を支持する支持部材を、積層中の立体物に介装させる。
したがって、支持部材を介装することにより揺れを防止することができるため、立体物の品質を維持することができる。
【００７６】
支持部材介装部２２６は、立体物において上側部分が下側部分より外方にせり出したオーバーハング部の位置で、支持部材を前記立体物に介装させる。
これにより、オーバーハング部を支持するためのサポート材の材料コストやプリント時間を削減することができる。
【００７７】
また、立体物製造装置１は、切断部２２６Ａを備える。
切断部２２６Ａは、立体物に介装された支持部材を切断する。
これにより、造形時に立体物を支持した支持部材を切断し、立体物を搬送することが可能となる。
【００７８】
支持部材は、シート状の部材によって構成される
これにより、立体物を支持しつつ、支持部材上に造形材料を容易に積層することができる。
【００７９】
支持部材は、網状の部材によって構成される。
これにより、目的に応じて網の目の粗さを選択して、支持部材として用いることができる。
【００８０】
支持部材は、水溶性の材料によって構成される。
これにより、立体物の製造後に、容易に網を除去することが可能となる。
【００８１】
オートフィーダ部２２５は、立体物の造形過程において台座部２２４を水平方向に移動させる。
３Ｄプリンタヘッド２２２は、当該３Ｄプリンタヘッド２２２の水平方向における移動範囲を超える位置に立体物を造形する。
これにより、立体物造形部２０によって造形可能な立体物の水平方向のサイズをより大型化できる。
【００８２】
オートフィーダ部２２５は、造形が完了した立体物を水平方向に移動させ、台座から排出する。
これにより、製造した立体物を自動的に搬出し、連続的に立体物を製造することが可能となる。
【００８３】
台座部２２４は、平坦な面よりも積層要素となる造形材料の粘着性が高められた表面を備える。
これにより、台座部２２４を移動させた場合にも、造形されている立体物がずれることを抑制できる。
【００８４】
台座部２２４の端部には、当該端部に移動した立体物を台座部２２４から剥離させる剥離プレート２２４ａが備えられている。
これにより、台座部２２４の端部に移動された立体物を台座部２２４から剥離し、立体物製造装置１の外部に搬出することができる。
【００８５】
剥離プレート２２４ａは、端部に凹凸を有する部材を立体物に当接させることにより、前記立体物を前記台座から剥離させる。
これにより、より容易に立体物を台座部２２４から剥離することが可能となる。
【００８６】
また、立体物製造装置１は、供給装置２２２ａを備える。
供給装置２２２ａは、積層要素となる造形材料を供給する複数の供給経路を備える。
供給装置２２２ａは、造形材料を供給している供給経路において造形材料の残存量を検出する。
供給装置２２２ａは、造形材料の残存量が予め設定された量以下であることが検出された場合に、造形材料を供給する供給経路を他の供給経路に切り替える。
これにより、造形の停止時に発生する製造物の品質に対する影響を抑制し、連続的に立体物を製造することができる。
【００８７】
なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、立体物製造装置１は３軸のデルタ型３Ｄプリンタであるものとして説明したが、台座部２２４の上に立体物を製造することができる構造のものであれば、他の形式の３Ｄプリンタ（例えば、３Ｄプリンタヘッドが互いに直交するＸＹＺ軸方向に移動する３軸型の３Ｄプリンタや、６軸のデルタ型３Ｄのプリンタ等）によって構成することも可能である。また、立体物製造装置１において用いられる造形材料としては、樹脂、電子部品、回路の配線材料等の他、金属製の立体物を造形する場合には、当該金属材料とすることができる。
【００８８】
また、上述の実施形態において、台座部２２４の水平面に対する傾きや水平面内における回転、及び、垂直方向の位置を調整できる構成としてもよい。
【００８９】
また、上述の実施形態において、画像取得のタイミングは、形状が複雑な部分が積層されたと判定したタイミングの他、積層された造形材料の特性（造形材料の柔らかさ等）に基づいて判定することや、立体物の支持構造を解析することにより、支持の強度に基づいて判定すること等が可能である。
【００９０】
また、画像取得制御部１１２による画像取得タイミングとして、スライスデータにおいて画像を撮像するためのデータ（コマンド）が配置されている場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。即ち、画像取得タイミングを示すデータ（コマンド）は、立体物の製造過程において関係する各種データに含めることができる。例えば、立体物を表すＣＡＤデータにおいて、設計者が立体物の製造時に品質の確認を要求する位置を指定しておき、その位置の部分の造形が完了したタイミングで、画像取得制御部１１２が画像を撮像することとしてもよい。
【００９１】
上述の実施形態における処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が立体物製造装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。
【００９２】
プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。
【符号の説明】
【００９３】
１  立体物製造装置、１０  データ処理部、１１  ＣＰＵ、１２  ＲＯＭ、１３  ＲＡＭ、１４  入力部、１５  出力部、１６  記憶部、１７  通信部、１１１  造形データ取得部、１１２  画像取得制御部、１１３  積層制御部、１１４  造形物評価部、７１  造形データ記憶部、７２  品質データ記憶部、２０  立体物造形部、２１  基台部、２１ａ  底部支持部材、２１ｂ  支柱、２２  上フレーム、２３ａ〜２３ｃ  上下動軸、２４ａ〜２４ｃ  アーム、２２１  ヘッド駆動部、２２２  ３Ｄプリンタヘッド、２２２ａ  供給装置、２２３  撮像部、２２４  台座部、２２４ａ  剥離プレート、２２５  オートフィーダ部、２２６  支持部材介装部、２２６ａ  供給ローラ、２２６ｂ  ピンチローラ、２２６ｃ，２２６ｄ  送り出し機構、２２６ｅ  切断部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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