JP7338420B2 - 三次元造形物の製造方法、および、データ処理装置 - Google Patents

Description

本開示は三次元造形物の製造方法、および、データ処理装置に関する。

三次元造形物の製造方法に関し、例えば、特許文献１には、三次元造形物の各層を構築するためのビルド経路に従って、造形材料の押し出しを行うノズルを移動させることが記載されている。ビルド経路には、周囲経路と、周囲経路の内部に配置されるバルクラスター経路とが含まれる。

特開２００９－５２５２０７号公報

特許文献１では、バルクラスター経路では埋められない領域を空隙領域として特定し、その空隙領域に追加の残存経路を生成することで、隙間の発生を抑制している。しかし、そもそも残存経路を生成する対象となる空隙領域の発生を抑制し、三次元造形物を造形することが望まれる。

本開示の一形態によれば、吐出部からステージに向けて造形材料を吐出させて層を積層することで三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記吐出部が前記造形材料を吐出しながら移動する経路を表す部分経路を複数有する経路データを生成する第１工程と、各前記部分経路における前記造形材料の線幅を決定し、前記線幅を実現する線幅情報を生成する第２工程と、前記経路データと、前記線幅情報と、を有する造形データを生成する第３工程と、前記造形データに従って前記三次元造形物を造形する第４工程と、を備える。前記第２工程において、前記部分経路のうちの１つである対象経路によって隔てられた第１壁および第２壁の間の距離に応じて、前記対象経路における前記線幅を決定する。前記第１壁および前記第２壁は、それぞれ、前記対象経路に先立って生成される前記部分経路において吐出される前記造形材料の側端、または、前記三次元造形物の輪郭線である。

第１実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。 フラットスクリューの溝形成面側の構成を示す概略斜視図である。 バレルのスクリュー対向面側の構成を示す上面図である。 三次元造形物が造形されていく様子を模式的に示す概略図である。 第１実施形態における三次元造形物の製造工程を示す工程図である。 第１実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。 第１実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。 第１実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。 第１実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。 第２実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。 第３実施形態における三次元造形物の製造工程を示す工程図である。 第３実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。 第３実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。

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の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。以下の説明において、向きを特定する場合には、正の方向を「＋」、負の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。

本実施形態における三次元造形装置１００は、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００とを、備えている。三次元造形装置１００は、制御部５００の制御下で、造形ユニット２００に設けられた吐出部６０からステージ３００に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を駆動させて吐出部６０とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３００の造形面３１１上に所望の形状の三次元造形物を造形する。なお、造形材料のことを溶融材料と呼ぶこともある。造形ユニット２００の詳細な構成については後述する。

移動機構４００は、吐出部６０と造形面３１１との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、造形ユニット２００に対してステージ３００を移動させることによって、吐出部６０と造形面３１１との相対的な位置を変化させる。なお、造形面３１１に対する吐出部６０の相対的な位置の変化を、吐出部６０の移動と呼ぶこともある。本実施形態では、例えば、ステージ３００を＋Ｘ方向に移動させたことを、吐出部６０を－Ｘ方向に移動させたと言い換えることもできる。

本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ３００をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。なお、移動機構４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに造形ユニット２００を移動させることによって、吐出部６０と造形面３１１との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。また、移動機構４００は、ステージ３００と造形ユニット２００との両方を移動させることによって、吐出部６０と造形面３１１との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。

制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、造形ユニット２００と移動機構４００との動作を制御して、三次元造形物を造形するための造形処理を実行する。動作には、造形ユニット２００とステージ３００との三次元の相対的な位置を変化させることが含まれる。なお、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。なお、後述するように、制御部５００は、三次元造形物を造形するためのデータを処理するデータ処理装置としても機能する。他の形態では、制御部５００と別体のデータ処理装置が備えられていてもよい。

造形ユニット２００は、材料の供給源である材料供給部２０と、材料供給部２０から供給された材料を溶融して造形材料にする溶融部３０と、溶融部３０から供給された造形材料を吐出するノズル孔６９を有する吐出部６０と、ノズル孔６９から吐出する造形材料の流量を調節する吐出量調節機構７０とを、備えている。

材料供給部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態では、ペレット状に形成された樹脂が材料として用いられる。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０の下方には、材料供給部２０と溶融部３０との間を接続する供給路２２が設けられている。材料供給部２０は、供給路２２を介して、溶融部３０に材料を供給する。なお、材料の詳細については後述する。

溶融部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０とを備えている。溶融部３０は、材料供給部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、吐出部６０に供給する。なお、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現する「可塑化」をも意味する。

スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容するための筐体である。スクリューケース３１の下面には、バレル５０が固定されており、スクリューケース３１とバレル５０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー４０が収容されている。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。駆動モーター３２の回転軸は、フラットスクリュー４０の上面４１側に接続されている。駆動モーター３２は、制御部５００の制御下で駆動される。

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。駆動モーター３２が発生させるトルクによって、フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内にて、中心軸ＲＸを中心に回転する。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に、溝部４５が形成された溝形成面４２を有している。なお、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の具体的な構成については後述する。

バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に配置されている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸ上に、吐出部６０に連通する連通孔５６が設けられている。バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に対向する位置にヒーター５８が内蔵されている。ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。なお、バレル５０のスクリュー対向面５２側の具体的な構成については後述する。

吐出部６０は、バレル５０の下面に固定されている。吐出部６０は、供給流路６２と、ノズル６１とを、備えている。供給流路６２は、溶融部３０とノズル６１との間を連通し、溶融部３０からノズル６１に造形材料を供給する。

供給流路６２は、第１供給口６５と、交差孔６６と、第２供給口６７とを有している。第１供給口６５および第２供給口６７は、鉛直方向に延びている。交差孔６６は、第１供給口６５および第２供給口６７と交差する水平方向に延びている。第１供給口６５の上端は、バレル５０の連通孔５６に接続されており、第１供給口６５の下端は、交差孔６６に接続されている。第２供給口６７の上端は、交差孔６６に接続されており、第２供給口６７の下端は、ノズル６１に接続されている。交差孔６６には、後述する吐出量調節機構７０が収容されている。バレル５０の連通孔５６から第１供給口６５に供給された造形材料は、交差孔６６、第２供給口６７、ノズル６１の順に流れる。

ノズル６１には、ノズル流路６８と、ノズル孔６９とが設けられている。ノズル流路６８は、ノズル６１内に設けられた流路である。ノズル流路６８は、第２供給口６７に接続されている。ノズル孔６９は、ノズル流路６８の大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。第２供給口６７からノズル流路６８に供給された造形材料は、ノズル孔６９から吐出される。本実施形態では、ノズル孔６９の開口形状は円形である。なお、ノズル孔６９の開口形状は円形に限られず、例えば、四角形や、四角形以外の多角形であってもよい。

吐出量調節機構７０は、供給流路６２内に設けられており、ノズル６１から吐出される造形材料の量を調節する。単位時間あたりにノズル６１から吐出される造形材料の量を、吐出量と呼ぶこともある。本実施形態における吐出量調節機構７０は、バタフライバルブによって構成されている。吐出量調節機構７０は、軸状部材である駆動軸７１と、駆動軸７１の回転に伴って回転する板状の弁体７２とを備えている。駆動軸７１は、駆動軸７１の中心軸に沿った方向と、供給流路６２における造形材料の流れ方向とが交差するように、交差孔６６内に挿通されている。

吐出量調節機構７０は、供給流路６２内を流れる造形材料の流量を調節する流量調節機構として機能する。具体的には、吐出量調節機構７０は、弁体７２の回転角を変化させて、供給流路６２内を流れる造形材料の流量を調節する。供給流路６２内を流れる造形材料の流量が調節されることによって、吐出量が調節される。吐出量調節機構７０を制御して吐出量を増加させることを、吐出量調節機構７０を開くと呼ぶこともある。また、吐出量調節機構を制御して吐出量を減少させることを、吐出量調節機構７０を閉じると呼ぶこともある。また弁体７２の回転度合いを開度と呼ぶこともある。駆動軸７１が回転することによって、弁体７２の板状の面が供給流路６２における造形材料の流れ方向と垂直となった場合、開度は０となり、溶融部３０とノズル６１とが連通せず、ノズル６１からの造形材料の吐出は停止される。弁体７２の板状の面が供給流路６２における造形材料の流れ方向と平行となった場合、開度は１００となり、溶融部３０とノズル６１とが連通し、造形材料が吐出される。このように、吐出量調節機構７０は、ノズル６１からの造形材料の吐出開始と吐出停止も制御する。

図２は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図２には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。図１を参照して説明したように、溝形成面４２には、溝部４５が設けられている。

フラットスクリュー４０の溝形成面４２の中央部４７は、溝部４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部４７は、図１に示されているバレル５０の連通孔５６に対向する。中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

フラットスクリュー４０の溝部４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４５は、中央部４７から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４５は、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、溝部４５の側壁部を構成し、各溝部４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。

溝部４５は、フラットスクリュー４０の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、材料供給部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

図２には、３つの溝部４５と、３つの凸条部４６と、を有するフラットスクリュー４０の例が示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４５や凸条部４６の数は、３つには限定されない。フラットスクリュー４０には、１つの溝部４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４５が設けられていてもよい。また、溝部４５の数に合わせて任意の数の凸条部４６が設けられてもよい。

図２には、材料導入口４４が３箇所に形成されているフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる材料導入口４４の数は、３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料導入口４４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

図３は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、吐出部６０に連通する連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。

図４は、三次元造形装置１００において三次元造形物が造形されていく様子を模式的に示す概略図である。三次元造形装置１００では、上述したように、溶融部３０は、回転しているフラットスクリュー４０の溝部４５に供給された固体状態の材料を溶融させ、造形材料を生成する。制御部５００は、吐出部６０を移動させながら、吐出部６０から造形面３１１に向かって造形材料を吐出させる。具体的には、制御部５００は、造形面３１１とノズル６１との距離を保持したまま、造形面３１１に沿った方向に、ノズル６１を移動させながら、ノズル６１から造形材料を吐出させる。ノズル６１から吐出された造形材料は、ノズル６１の移動方向に連続して堆積されていく。これによって、ノズル６１の移動経路に沿って線状に延びる造形部位である線状部位ＬＰが造形される。なお、吐出部６０が造形材料を吐出しながら移動することを、走査と呼ぶこともある。また、吐出部６０の走査の方向を走査方向と呼ぶこともある。

制御部５００は、上記のノズル６１による走査を繰り返して層ＭＬを形成する。制御部５００は、１つの層ＭＬを形成した後、ノズル６１を、Ｚ方向に移動させる。その後、先に形成された層ＭＬの上に、さらに層ＭＬを積み重ねることによって三次元造形物を造形していく。

図５は、本実施形態における三次元造形物の製造工程を示す工程図である。三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、制御部５００によって造形処理が実行される。造形処理が実行されることによって、三次元造形装置１００による三次元造形物の製造が開始される。

制御部５００は、造形処理において、造形データに従って造形ユニット２００と移動機構４００とを適宜制御して、造形面３１１上に造形材料の層を積層することによって、三次元造形物を造形する。図６から図９は、三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。造形データの詳細については後述する。

ステップＳ１１０にて、制御部５００は、外部から入力された三次元造形物の造形データである３次元ＣＡＤデータを解析し、三次元造形物を、ＸＹ平面に沿って複数の層にスライスした層データを生成する。層データは、そのＸＹ平面における三次元造形物の輪郭線を表すデータである。図６から図９では、外側に向けて突出した部分を有する三次元造形物の輪郭線が層データＬＤ１によって表されている例を太線で示している。

ステップＳ１２０にて、制御部５００は、部分経路である第１経路を生成する。部分経路とは、吐出部６０が造形材料を吐出しながら移動する経路を指す。第１経路とは、部分経路のうち、三次元造形物の外殻形状を形成する部分経路を指す。外殻形状とは、三次元造形物のうち、輪郭線に接する部分である。各部分経路は、直線状の経路である。本実施形態では、制御部５００は、後述するステップＳ１４０の処理に応じて、ステップＳ１２０の処理を繰り返し実行することによって、部分経路を複数有する経路データを生成する。つまり、ステップＳ１２０の処理が繰り返し実行されることによって、第１部分経路を複数有する第１経路データが生成される。なお、経路データを生成する工程を、第１工程と呼ぶこともある。

ステップＳ１３０にて、制御部５００は、第１経路における線幅を決定する。線幅とは、造形面３１１に吐出された造形材料の、走査方向と交差する交差方向における幅のことを指す。また、本実施形態では、制御部５００はステップＳ１３０において、第１線幅情報を生成する。線幅情報とは、各部分経路において、決定した線幅の造形材料を吐出するための情報である。すなわち、線幅情報は、決定した線幅を実現するための情報である。本実施形態では、線幅情報は吐出量情報、又は、移動速度情報を含む。吐出量情報は、各部分経路における、造形材料の吐出量を表す情報である。移動速度情報は、各部分経路における、吐出部６０が造形材料を吐出しながら移動する移動速度を表す情報である。なお、第１線幅情報とは、第１経路における線幅情報を指す。また、各部分経路における線幅を決定し、決定された線幅を実現する線幅情報を生成する工程を、第２工程と呼ぶこともある。線幅と線幅情報との詳細については、後述する。

制御部５００は、後述するステップＳ１４０の処理に応じて、ステップＳ１３０の処理を繰り返すことによって、ステップＳ１２０で生成された各第１経路における線幅を決定していく。本実施形態では、ステップＳ１３０の処理が繰り返されることによって、各第１経路における第１線幅情報も生成される。

本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ１２０の処理とステップＳ１３０の処理とを繰り返すことによって、第１造形データを生成する。造形データは、経路データと線幅情報とを有するデータである。第１造形データは、第１経路データと第１線幅情報とを有するデータである。なお、造形データを生成する工程を、第３工程と呼ぶこともある。

ステップＳ１４０にて、制御部５００は、第１造形データが完成したか否かを判断する。「第１造形データの完成」とは、三次元造形物の外殻形状を形成するための第１経路データが生成され、かつ、第１経路データに含まれる各第１経路における第１線幅情報が生成されることによって、外殻形状を形成するためのデータが生成された状態を指す。制御部５００は、第１造形データが完成していないと判断した場合、ステップＳ１２０に処理を戻し、次の第１経路を生成する。

ステップＳ１４０において第１造形データが完成したと判断された場合、ステップＳ１５０にて、制御部５００は、第２経路を生成する。第２経路は、外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋める部分経路を指す。

ステップＳ１６０にて、制御部５００は、第２経路における線幅を決定する。また、本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ１６０において、第２線幅情報を生成する。第２線幅情報は、線幅情報のうち、第２経路における線幅情報を指す。

ステップＳ１７０にて、制御部５００は、第２造形データが完成したか否かを判断する。第２造形データは、第２経路データと第２線幅情報とを有するデータである。「第２造形データの完成」とは、インフィル領域を埋めるための第２経路データが生成され、かつ、第２経路データに含まれる各第２経路における第２線幅情報が生成されることによって、三次元造形物のインフィル領域を形成するためのデータが生成された状態を指す。制御部５００は、第２造形データが完成していないと判断した場合、ステップＳ１５０に処理を戻し、次の第２経路を生成する。

ステップＳ１７０にて第２造形データが完成したと判断された場合、ステップＳ１８０にて、制御部５００は、全層分の造形データが完成したか否かを判断する。制御部５００は、全層分の造形データが完成していないと判断した場合、ステップＳ１２０に処理を戻し、次の層ＭＬにおける第１経路を生成する。すなわち、ステップＳ１２０からステップＳ１７０の処理によって、制御部５００は、三次元造形物の１つの層ＭＬを造形するための造形データを生成する。また、制御部５００は、ステップＳ１８０の処理に応じて、ステップＳ１２０からステップＳ１７０の処理を繰り返すことによって、全層分の造形データを完成させる。

ステップＳ１８０において、全層分の造形データが完成したと判断された場合、ステップＳ１９０にて、制御部５００は、完成した造形データに従って、吐出部６０から造形材料を吐出させ、造形面３１１上に吐出された造形材料の層ＭＬを積層することによって、三次元造形物を造形する。なお、造形データに従って三次元造形物を造形する工程を、第４工程と呼ぶこともある。

本実施形態では、制御部５００は、造形ユニット２００と移動機構４００とを制御することによって、吐出部６０から吐出される造形材料の線幅を、最小線幅Ｓｍｉｎから最大線幅Ｓｍａｘの間で変化させることができる。また、制御部５００は、線幅を変化させない場合、線幅が基準線幅Ｓｓとなるように、造形ユニット２００と移動機構とを制御する。

本実施形態では、制御部５００は、線幅を変化させる場合、線幅情報である造形材料の吐出量または吐出部６０の移動速度、または、その両方を変化させる。吐出量や移動速度の変化によって、吐出部６０の単位移動量あたりに造形面３１１に吐出される造形材料の量が変化し、線幅が変化する。制御部５００は、例えば、部分経路において所望の線幅で造形材料を吐出するための吐出量や移動速度を計算することによって、所望の線幅を実現するための線幅情報を決定できる。

本実施形態では、基準線幅Ｓｓは最大線幅Ｓｍａｘの６０％の値である。なお、基準線幅Ｓｓと最小線幅Ｓｍｉｎとは、異なる値である。また、最大線幅Ｓｍａｘは、基準線幅Ｓｓと最小線幅Ｓｍｉｎとの和よりも大きな値である。他の実施形態では、基準線幅Ｓｓは最大線幅Ｓｍａｘの３０％以上、かつ、６０％以下の値であると好ましい。一般に、基準線幅Ｓｓの最大線幅Ｓｍａｘに対する比を小さくすることによって、三次元造形物の造形精度が向上するが、造形にかかる造形時間は増大する。逆に、基準線幅Ｓｓの最大線幅Ｓｍａｘに対する比を大きくすることによって、造形時間は短縮されるが、造形精度は低下する。基準線幅Ｓｓを最大線幅Ｓｍａｘの３０％以上、かつ、６０％以下の値とすることによって、造形精度と造形時間とのバランスを保ちながら、三次元造形物を造形することができる。

以下では、上述した三次元造形物の製造方法の詳細を、図６から図９を用いて説明する。図６には、制御部５００が、途中まで生成した第１造形データに従って、吐出部６０から造形材料を吐出したと想定した場合の、造形材料の軌跡が示されている。図６に示した状態では、制御部５００は、第１経路のうちの１つである対象経路Ｒｔ１における線幅を決定している途中である。具体的には、対象経路Ｒｔ１は、２つ目の第１経路である。なお、図６から図８においては、制御部５００によって生成された部分経路が破線によって示されている。更に、各部分経路において吐出される造形材料の軌跡にハッチングが施されている。

図６に示した状態では、制御部５００は、対象経路Ｒｔ１に隔てられた第１壁Ｗａ１および第２壁Ｗｂ１の間の距離ｄに応じて、対象経路Ｒｔ１における線幅を決定する。第１壁Ｗａ１および第２壁Ｗｂ１は、それぞれ、対象経路Ｒｔ１に先立って生成される部分経路において吐出される造形材料の側端、または、三次元造形物の輪郭線である。図６に示した状態では、ともに輪郭線である第１壁Ｗａ１および第２壁Ｗｂ１が、－Ｙ方向に延びる対象経路Ｒｔ１によって隔てられている。制御部５００は、図６に示した状態において、対象経路Ｒｔ１と、輪郭線である第１壁Ｗａ１および第２壁Ｗｂ１の間の、Ｘ方向における距離を距離ｄとして、対象経路Ｒｔ１における第１線幅情報を決定する。なお、図６に示した状態において、第１壁Ｗａ１は対象経路Ｒｔ１から見て＋Ｘ方向に位置する輪郭線であって、第２壁Ｗｂ１は対象経路Ｒｔ１から見て－Ｘ方向に位置する輪郭線であるが、第１壁Ｗａ１と第２壁Ｗｂ１との関係が逆であってもよい。

図６に示した状態においては、距離ｄは、基準線幅Ｓｓと最小線幅Ｓｍｉｎとの和よりも大きい。つまり、距離ｄは、以下の式（１）を満たしている。
ｄ＞Ｓｓ＋Ｓｍｉｎ …（１）
式（１）を満たす場合、制御部５００は、基準線幅Ｓｓを、対象経路Ｒｔ１における線幅として決定する。すなわち、第４工程において、吐出部６０は対象経路Ｒｔ１を、基準線幅Ｓｓの造形材料を吐出しながら移動すると想定される。そのため、対象経路Ｒｔ１において吐出される三次元造形物の端部Ｅ１と、第２壁Ｗｂ１との間には、交差方向において最小線幅Ｓｍｉｎより大きな距離を有する空間ｓｐが形成される。これによって、制御部５００は、後の工程において、空間ｓｐを埋めるための部分経路を生成することができる。

図７には、図６と同様に、制御部５００が、途中まで生成した第１造形データに従って、吐出部６０から造形材料を吐出したと想定した場合の、造形材料の軌跡が示されている。図７に示した状態では、制御部５００は、対象経路Ｒｔ２における線幅を決定している途中である。具体的には、対象経路Ｒｔ２は、３つ目の第１経路である。

図７に示した状態では、制御部５００は、対象経路Ｒｔ２によって隔てられた第１壁Ｗａ２および第２壁Ｗｂ２の間の距離ｄに応じて、対象経路Ｒｔ２における線幅を決定する。図７に示した状態において、対象経路Ｒｔ２に先立って生成される部分経路において吐出される造形材料の側端である第１壁Ｗａ２、および、三次元造形物の外殻である第２壁Ｗｂ２が、－Ｘ方向に延びる対象経路Ｒｔ２によって隔てられている。すなわち、制御部５００は、図７に示した状態において、端部である第１壁Ｗａ２および外殻である第２壁Ｗｂの間の、Ｙ方向における距離を距離ｄとして、対象経路Ｒｔ２における線幅を決定する。なお、第１壁Ｗａ２と第２壁Ｗｂ２との関係が逆であってもよい。

図７に示した状態においては、距離ｄは、基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、基準線幅Ｓｓと最小線幅Ｓｍｉｎとの和以下である。つまり、距離ｄは、以下の式（２）を満たしている。
Ｓｓ＜ｄ≦Ｓｓ＋Ｓｍｉｎ …（２）
式（２）を満たす場合、制御部５００は、対象経路Ｒｔ２における線幅を、基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、距離ｄ以下の値に決定する。更に、本実施形態では、対象経路Ｒｔ２における線幅を距離ｄと等しい値に決定する。このように線幅が決定された場合、対象経路Ｒｔ２において吐出される造形材料と、第１壁Ｗａ２および第２壁Ｗｂ２と、の間に生じる空隙が、線幅を基準線幅Ｓｓのままとした場合よりも小さくなる。特に、線幅が距離ｄと等しい値に決定された場合、対象経路Ｒｔ２において、造形材料は第１壁Ｗａ２および第２壁Ｗｂ２と接するように吐出される。

図８には、図７で決定された対象経路Ｒｔ２における線幅に基づいて、対象経路Ｒｔ２を変更する様子が図示されている。具体的には、制御部５００は、対象経路Ｒｔ２において吐出部６０から吐出される造形材料の、交差方向における中心を通るように、対象経路Ｒｔ２を変更する。すなわち、対象経路Ｒｔ２と第１壁Ｗａ２との交差方向における距離、および、対象経路Ｒｔ２と第２壁Ｗｂ２との交差方向における距離は、ともに距離ｄの半分の距離ｄｈである。

図９には、制御部５００が、途中まで生成した第２造形データに従って、吐出部６０から造形材料を吐出したと想定した場合の、造形材料の軌跡が示されている。図９に示した状態では、制御部５００は、第２経路のうちの１つである対象経路Ｒｔ３における線幅を決定している途中である。具体的には、対象経路Ｒｔ３は、９つ目の第２経路である。

図９には、第１経路データの終点Ｇ１と、第２経路データの始点Ｓ２が示されている。具体的には、終点Ｇ１は、第１経路データに含まれる最後の第１経路の終端であり、始点Ｓ２は、第２経路データに含まれる最初の第２経路の始端である。図９では、終点Ｇ１と、始点Ｓ２とは、異なる位置に示されているが、これは図示の都合であり、実際は、これらの位置は同じ位置である。従って、本実施形態では、制御部５００は、第１経路と第２経路とを連続させて、第１経路データおよび第２データを生成する。

図９に示した状態では、制御部５００は、対象経路Ｒｔ３によって隔てられた第１壁Ｗａ３および第２壁Ｗｂ３の間の距離ｄに応じて、対象経路Ｒｔ３における線幅を決定する。図９に示した状態において、ともに、対象経路Ｒｔ３に先立って生成される部分経路において吐出される造形材料の側端である第１壁Ｗａ３、および、第２壁Ｗｂ３が、＋Ｘ方向に延びる対象経路Ｒｔ３によって隔てられている。すなわち、制御部５００は、図９に示した状態において、ともに側端である第１壁Ｗａ３および第２壁Ｗｂ３の間の、Ｙ方向における距離を距離ｄとして、対象経路Ｒｔ３における線幅を決定する。なお、第１壁Ｗａ３と第２壁Ｗｂ３との関係が逆であってもよい。

図９に示した状態においては、距離ｄは、最小線幅Ｓｍｉｎよりも大きく、かつ、基準線幅Ｓｓ以下である。つまり、距離ｄは、以下の式（３）を満たしている。
Ｓｍｉｎ＜ｄ≦Ｓｓ …（３）
式（３）を満たす場合、制御部５００は、対象経路Ｒｔ３における線幅を基準線幅Ｓｓ以下の値に決定する。更に、本実施形態では、対象経路Ｒｔ３における線幅を距離ｄと等しい値に決定する。このように線幅が決定された場合、対象経路Ｒｔ３において吐出される造形材料が、第１壁Ｗａ３や第２壁Ｗｂ３と重なることを抑制できる。特に、線幅が距離ｄと等しい値に決定された場合、対象経路Ｒｔ３において、造形材料は第１壁Ｗａ３および第２壁Ｗｂ３と接するように吐出される。

なお、図９に示した状態においては、図８と同様に、対象経路Ｒｔ３において吐出部６０から吐出される造形材料の、交差方向における中心を通るように、対象経路Ｒｔ３が変更されている。

以上で説明した本実施形態の三次元造形物の製造方法によれば、複数の部分経路を有する経路データを生成する第１工程と、各部分経路における線幅を決定し、決定された線幅を実現する線幅情報を生成する第２工程と、経路データと線幅情報とを有する造形データを生成する第３工程と、造形データに従って三次元造形物を造形する第４工程とを、備える。また、第２工程において、部分経路のうちの１つである対象経路によって隔てられた第１壁および第２壁の間の距離ｄに応じて、対象経路における線幅を決定する。そのため、造形データを生成する際に、部分経路同士や部分経路と外殻との間に空隙が発生することを抑制することができる。

また、本実施形態では、線幅情報は、各部分経路における吐出量情報、又は、各部分経路における吐出部６０の移動速度情報、を含んでいる。そのため、線幅情報に応じて、各部分経路における吐出量や吐出部６０の移動速度を制御することによって、各部分経路において、第２工程で決定された線幅を有する造形材料を吐出することができる。

また、本実施形態では、第２工程において、式（１）を満たす場合、基準線幅Ｓｓを部分経路における線幅として決定する。これによって、最小線幅Ｓｍｉｎ以上の幅を有する空間ｓｐを残すように線幅が決定される。そのため、空間ｓｐを埋める後の経路を生成できるため、造形データを生成する際の空隙の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、第２工程において、式（２）を満たす場合、部分経路における線幅を、基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、距離ｄ以下の値に決定する。これによって、造形データを生成する際の空隙の発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、第２工程において、式（２）を満たす場合、部分経路における線幅を距離ｄと等しい値に決定する。これによって、部分経路において、造形材料が第１壁および第２壁と接するように吐出されるため、造形データを生成する際の空隙の発生を、より効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、第２工程において、式（３）を満たす場合、部分経路における線幅を、基準線幅Ｓｓよりも小さい値に決定する。これによって、造形データを生成する際の空隙の発生を抑制しつつ、部分経路において吐出される造形材料と、第１壁および第２壁とが、重なることを抑制できる。

また、本実施形態では、第２工程において、式（３）を満たす場合、部分経路における線幅を、距離ｄと等しい値に決定する。これによって、部分経路において、造形材料が第１壁および第２壁と接するように吐出されるため、造形データを生成する際の空隙の発生を、より効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、決定された線幅に基づいて、部分経路において吐出部６０から吐出される造形材料の中心を通るように、部分経路を変更する。これによって、制御部５００は、第４工程において造形データに従って三次元造形物を造形する際に、造形材料を交差方向において均等に吐出することで、第４工程においても空隙の発生を抑制することができる。そのため、簡易な構成によって、実際の造形における空隙の発生をも抑制することができる。

また、本実施形態では、基準線幅Ｓｓを、最大線幅Ｓｍａｘの３０％以上、かつ、６０％以下の値としている。そのため、造形精度と造形時間とのバランスを保ち、三次元造形物を効率的に精度良く造形することができる。

また、本実施形態では、第１工程は、外殻形状を形成する第１経路を複数有する第１経路データを生成する工程と、外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋める第２経路を複数有する第２経路データを、第１経路データを生成した後に生成する工程と、を備える。また、第２工程において、第１経路における線幅を決定し、第１線幅情報を生成した後に、第２経路における第２線幅を決定し、第２線幅情報を生成する。また、第３工程において、第１経路データと第１線幅情報とを有する第１造形データを生成した後に、第２経路データと第２線幅情報とを有する第２造形データを生成する。これによって、外部から視認されやすい外殻形状を形成するための第１造形データが、第２造形データよりも先に生成される。そのため、簡易な制御によって、三次元造形物の外殻形状の造形精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１工程において、第１経路と第２経路とを連続させて、第１経路データおよび第２経路データを生成する。そのため、三次元造形物を効率よく造形することができる。

ここで、上述した三次元造形装置１００において用いられる三次元造形物の材料について説明する。三次元造形装置１００では、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部３０において、当該材料が可塑化することによって、造形材料が生成される。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、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、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。

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、溶融部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。熱可塑性を有する材料の溶融によって生成された造形材料は、ノズル６１から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル６１から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂を用いる場合、ノズル６１からの吐出時には約２００℃であることが望ましい。

三次元造形装置１００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、材料ＭＲとして溶融部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金。
＜前記合金の例＞
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。

三次元造形装置１００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、造形面３１１に吐出された造形材料は焼結によって硬化されてもよい。

材料供給部２０に材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、溶融部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

材料供給部２０に材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
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）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。

その他に、材料供給部２０に材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂ある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）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）あるいはその他の熱可塑性樹脂。

Ｂ．第２実施形態：
図１０は、第２実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。図１０では、外側に向けて突出した部分を有する三次元造形物の輪郭線が層データＬＤ２によって表されている例を太線によって示している。第２実施形態の三次元造形装置１００の構成は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、第２実施形態においても、図５に示した三次元造形物の製造方法に従って、三次元造形物が造形される。

第２実施形態では、第１経路における第１基準線幅Ｓｓ１は、第２経路における第２基準線幅Ｓｓ２よりも小さい。本実施形態では、第１基準線幅Ｓｓ１は最大線幅Ｓｍａｘの３０％の値であり、第２基準線幅Ｓｓ２は最大線幅Ｓｍａｘの６０％の値である。また、第１基準線幅Ｓｓ１および第２基準線幅Ｓｓ２と、最小線幅Ｓｍｉｎとは、異なる値である。

以上で説明した第２実施形態の三次元造形物の製造方法によっても、造形データを生成する際に、部分経路同士や部分経路と外殻との間に空隙が発生することを抑制することができる。特に、本実施形態では、第１基準線幅Ｓｓ１が第２基準線幅Ｓｓ２よりも小さいため、外部から視認されやすい三次元造形物の外殻形状を精度良く造形し、かつ、三次元造形物の外殻形状の内側部分を効率的に造形することができる。

Ｃ．第３実施形態：
図１１は、第３実施形態における三次元造形物の製造工程を示す工程図である。図１２および図１３は、第３実施形態における三次元造形物の１つの層の平面形状の例を示す図である。図１２および図１３では、外側に向けて突出した部分を有する輪郭線が層データＬＤ１によって表されている例を太線によって示している。本実施形態では、経路データを完成させた後に、経路データに含まれる各部分経路における線幅を決定する点が、第１実施形態とは異なる。具体的には、制御部５００は、第１経路データが完成した後に、各第１経路における線幅を決定し、第２経路データが完成した後に、各第２経路における線幅を決定する。なお、第３実施形態における三次元造形装置１００の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２１０については、図５に示した第１実施形態のステップＳ１１０と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２２０にて、制御部５００は、第１経路データを生成する。図１２に示すように、本実施形態では、制御部５００は、第１経路における線幅の決定を開始する前に、外殻形状を形成する第１経路を全て生成することによって、第１経路データを生成する。なお、制御部５００は、ステップＳ２２０において、例えば、吐出部６０から基準線幅の幅を有する造形材料を吐出するものと仮定して、第１経路データを生成する。

ステップＳ２３０にて、制御部５００は、第１経路における線幅を決定する。具体的には、制御部５００は、ステップＳ２２０にて生成された第１経路データに含まれる各第１経路における線幅を決定する。より具体的には、制御部５００は、複数の第１経路のうち、１つ目の第１経路を対象経路とし、対象経路によって隔てられた第１壁および第２壁の間の距離ｄに応じて、線幅を決定する。次に、２つ目の第１経路を対象経路とし、同様に線幅を決定する。図１３には、１つ目の第１経路における線幅を決定した後に、２つ目の第１経路を対象経路Ｒｔ１として、対象経路Ｒｔ１における線幅を決定している途中の状態が示されている。以上を、全ての第１経路における線幅が決定されるまで繰り返すことによって、第１経路における線幅を決定する。

ステップＳ２４０にて、制御部５００は、第１経路データと第１線幅情報とを有する第１造形データを生成する。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ２４０において、第１線幅情報を決定し、第１造形データを生成する。なお、他の実施形態では、制御部５００は、ステップＳ２３０において各第１経路における線幅を決定するごとに、各第１経路における第１線幅情報を生成してもよい。

ステップＳ２５０にて、制御部５００は、第２経路データを生成する。すなわち、制御部５００は、第２経路における線幅の決定を開始する前に、インフィル領域を埋める第２経路を全て生成することによって、第２経路データを生成する。

ステップＳ２６０にて、制御部５００は、第２経路における線幅を決定する。制御部５００は、ステップＳ２３０で第１経路について実行した処理と同様の処理を、第２経路について実行することによって、第２経路における線幅を決定する。

ステップＳ２７０にて、制御部５００は、第２経路データと第２吐出量情報とを有する第２造形データを生成する。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ２７０において、第２線幅情報を決定し、第２造形データを生成する。なお、他の実施形態では、制御部５００は、ステップＳ２６０において各第２経路における線幅を決定するごとに、各第２経路における第２線幅情報を生成してもよい。

ステップＳ２８０にて、制御部５００は、全層分の造形データが完成したか否かを判断する。制御部５００は、全層分の造形データが完成していないと判断した場合、ステップＳ２２０に処理を戻し、次の層ＭＬにおける第１経路データを生成する。

ステップＳ２８０において、全層分の造形データが完成したと判断された場合、ステップＳ２９０にて、制御部５００は、生成された造形データに従って三次元造形物を造形する。

以上で説明した第２実施形態の三次元造形物の製造方法によっても、造形データを生成する際に、部分経路同士や部分経路と外殻との間に空隙が発生することを抑制することができる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ－１）上記実施形態では、線幅情報は、吐出量情報又は吐出部６０の移動速度情報を含んでいる。これに対して、線幅情報は、吐出量情報や移動速度情報を含んでいなくてもよい。例えば、線幅情報は、第２工程において決定された各部分経路における線幅そのものであってもよい。この場合、第３工程において生成される造形データには、経路データと線幅とが含まれ、吐出量情報や移動速度情報は含まれない。他の場合、例えば、線幅情報は、吐出される造形材料の体積であってもよい。

（Ｄ－２）上記実施形態では、第２工程において、式（１）を満たす場合、基準線幅Ｓｓを部分経路における線幅として決定し、式（２）を満たす場合、部分経路における線幅を基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、距離ｄ以下の値に決定し、式（３）を満たす場合、部分経路における線幅を基準線幅Ｓｓよりも小さい値に決定している。これに対して、例えば、上記のうち、いずれか１つの処理のみを実行してもよいし、上記のうち２つの処理のみを実行してもよい。例えば、式（１）や式（２）を満たす場合に、上記のように線幅情報を決定し、式（３）を満たす場合に線幅が基準線幅Ｓｓとなるように線幅情報を決定してもよい。

（Ｄ－３）上記実施形態では、距離ｄに応じて決定された線幅に基づいて、部分経路において吐出部６０から吐出される造形材料の中心を通るように、部分経路を変更している。これに対して、距離ｄに応じて決定された線幅に基づいて部分経路を変更しなくてもよい。すなわち、部分経路が、吐出部６０から吐出される造形材料の中心を通らなくてもよい。

（Ｄ－４）上記実施形態では、基準線幅Ｓｓを、最大線幅Ｓｍａｘの３０％以上、かつ、６０％以下の値としている。これに対して、基準線幅Ｓｓを、最大線幅Ｓｍａｘの３０％未満の値としてもよいし、６０％より大きな値としてもよい。また、最大線幅Ｓｍａｘを基準線幅Ｓｓとしてもよい。この場合、例えば、第２工程において、式（１）を満たす場合に線幅が基準線幅Ｓｓとなるように線幅情報を決定し、式（３）を満たす場合に線幅が基準線幅Ｓｓよりも小さくなるように線幅情報を決定することができる。

（Ｄ－５）上記実施形態では、基準線幅Ｓｓは、最小線幅Ｓｍｉｎよりも大きな値である。これに対して、最小線幅Ｓｍｉｎを基準線幅Ｓｓとしてもよい。この場合、例えば、第２工程において、式（１）を満たす場合に線幅が基準線幅Ｓｓとなるように線幅情報を決定し、式（２）を満たす場合に線幅が基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、距離ｄ以下となるように線幅情報を決定することができる。

（Ｄ－６）上記実施形態では、三次元造形物の外殻形状を形成する第１造形データを生成し、第１造形データを生成した後に、インフィル領域を埋める第２造形データを生成している。これに対して、例えば、第１造形データと第２造形データとが分かれていなくてもよい。また、インフィル領域を埋める造形データを複数生成してもよい。例えば、第２造形データを、第１造形データに従って造形される部分に内側から接する部分を形成するためのデータとして生成し、第３の造形データを、第２造形データに従って造形される部分より内側の部分を形成するためのデータとして生成してもよい。

（Ｄ－７）上記実施形態では、第１工程において、第１経路と第２経路とを連続させて、第１経路データおよび第２経路データを生成している。これに対して、第１経路と第２経路とが連続していなくてもよい。

Ｅ．他の形態：
本開示は、上述の各実施形態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形態によって実現することができる。例えば、本開示は以下の形態として実現可能である。以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する上記の各実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示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おいて必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本開示の第１の形態によれば、吐出部からステージに向けて造形材料を吐出させて層を積層することで三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元製造物の製造方法は、前記吐出部が前記造形材料を吐出しながら移動する経路を表す部分経路を複数有する経路データを生成する第１工程と、各前記部分経路における前記造形材料の線幅を決定し、前記線幅を実現する線幅情報を生成する第２工程と、前記経路データと、前記線幅情報と、を有する造形データを生成する第３工程と、前記造形データに従って前記三次元造形物を造形する第４工程と、を備える。前記第２工程において、前記部分経路のうちの１つである対象経路によって隔てられた第１壁および第２壁の間の距離に応じて、前記対象経路における前記線幅を決定する。前記第１壁および前記第２壁は、それぞれ、前記対象経路に先立って生成される前記部分経路において吐出される前記造形材料の側端、または、前記三次元造形物の輪郭線である。
このような形態によれば、造形データを生成する際に、部分経路同士や部分経路と外殻との間に空隙が発生することを抑制することができる。

（２）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記線幅情報は、各前記部分経路における前記造形材料の吐出量を表す吐出量情報、又は、各前記部分経路における前記吐出部の移動速度を表す移動速度情報、を含んでいてもよい。このような形態によれば、線幅情報に応じて、各部分経路における吐出量や吐出部の移動速度を制御することによって、各部分経路において、第２工程で決定された線幅を有する造形材料を吐出することができる。

（３）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第２工程において、前記距離をｄ、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅をＳｓ、最小線幅をＳｍｉｎとしたとき、下記式（１）を満たす場合、前記基準線幅Ｓｓを、前記部分経路における前記線幅として決定してもよい。
ｄ＞Ｓｓ＋Ｓｍｉｎ …（１）
このような形態によれば、最小線幅以上の幅を有する空間を残すように線幅が決定される。これによって、残された空簡を埋める部分経路を後から生成できるため、造形データを生成する際の空隙の発生を抑制することができる。

（４）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第２工程において、前記距離をｄ、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅をＳｓ、最小線幅をＳｍｉｎとしたとき、下記式（２）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、前記距離ｄ以下の値に決定してもよい。
Ｓｓ＜ｄ≦Ｓｓ＋Ｓｍｉｎ …（２）
このような形態によれば、造形データを生成する際の空隙の発生を抑制することができる。

（５）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第２工程において、前記式（２）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記距離ｄと等しい値に決定してもよい。このような形態によれば、部分経路において、造形材料が第１壁および第２壁と接するように吐出されるため、造形データを生成する際の空隙の発生を、より効果的に抑制することができる。

（６）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第２工程において、前記距離をｄ、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅をＳｓ、最小線幅をＳｍｉｎとしたとき、下記式（３）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記基準線幅Ｓｓよりも小さい値に決定してもよい。
Ｓｍｉｎ＜ｄ≦Ｓｓ …（３）
このような形態によれば、造形データを生成する際の空隙の発生を抑制しつつ、部分経路において吐出される造形材料と、第１壁および第２壁とが、重なることを抑制できる。

（７）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第２工程において、前記式（３）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記距離ｄと等しい値に決定してもよい。このような形態によれば、部分経路において、造形材料が第１壁および第２壁と接するように吐出されるため、造形データを生成する際の空隙の発生を、より効果的に抑制することができる。

（８）上記形態の三次元造形物の製造方法において、決定された前記線幅に基づいて、前記部分経路において前記吐出部から吐出される前記造形材料の中心を通るように、前記部分経路を変更してもよい。このような形態によれば、簡易な構成によって、実際の造形における空隙の発生をも抑制することができる。

（９）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅を、前記吐出部から吐出される前記造形材料の最大線幅の３０％以上、かつ、６０％以下の値としてもよい。このような形態によれば、造形精度と造形時間とのバランスを保ち、三次元造形物を効率的に精度良く造形することができる。

（１０）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第１工程は、前記三次元造形物の外殻形状を形成する前記部分経路を表す第１経路を複数有する第１経路データを生成する工程と、前記外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋める前記部分経路を表す第２経路を複数有する第２経路データを、前記第１経路データを生成した後に生成する工程と、を備え、前記第２工程において、各前記第１経路における前記線幅を決定し、前記第１経路における第１線幅情報を生成した後に、各前記第２経路における前記線幅を決定し、前記第２経路における第２線幅情報を生成し、前記第３工程において、前記第１経路データおよび前記第１線幅情報を有する第１造形データを生成した後に、前記第２経路データおよび前記第２線幅情報を有する第２造形データを生成してもよい。このような形態によれば、外部から視認されやすい外殻形状を形成するための第１造形データが、第２造形データよりも先に生成される。そのため、簡易な制御によって、三次元造形物の外殻形状の造形精度を向上させることができる。

（１１）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第１工程において、前記第１経路と前記第２経路とを連続させて、前記第１経路データおよび前記第２経路データを生成してもよい。このような形態によれば、三次元造形物を効率的に造形することができる。

（１２）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記第１経路において前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅は、前記第２経路における前記基準線幅よりも小さくてもよい。このような形態によれば、外部から視認されやすい三次元造形物の外殻形状を精度良く造形し、かつ、三次元造形物の外殻形状の内側部分を効率的に造形することができる。

本開示は、上述した三次元造形物の製造方法に限らず、種々の態様で実現可能である。例えば、三次元造形物を造形するためのデータを処理するデータ処理装置や、三次元造形装置、三次元造形装置の制御方法、三次元造形物を造形するためのコンピュータープログラム、コンピュータープログラムを記録した一時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。

２０…材料供給部、２２…供給路、３０…溶融部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…溝部、４６…凸条部、４７…中央部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…供給流路、６５…第１供給口、６６…交差孔、６７…第２供給口、６８…ノズル流路、６９…ノズル孔、７０…吐出量調節機構、７１…駆動軸、７２…弁体、１００…三次元造形装置、２００…造形ユニット、３００…ステージ、３１１…造形面、４００…移動機構、５００…制御部

Claims (13)

1. 吐出部からステージに向けて造形材料を吐出させて層を積層することで三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
   前記吐出部が前記造形材料を吐出しながら移動する経路を表す部分経路を複数有する経路データを生成する第１工程と、
   各前記部分経路における前記造形材料の線幅を決定し、前記線幅を実現する線幅情報を生成する第２工程と、
   前記経路データと、前記線幅情報と、を有する造形データを生成する第３工程と、
   前記造形データに従って前記三次元造形物を造形する第４工程と、を備え、
   前記第２工程において、前記部分経路のうちの１つである対象経路によって隔てられた第１壁および第２壁の間の距離に応じて、前記対象経路における前記線幅を決定し、
   前記第１壁および前記第２壁は、それぞれ、前記対象経路に先立って生成される前記部分経路において吐出される前記造形材料の側端、または、前記三次元造形物の輪郭線である、
   三次元造形物の製造方法。
2. 請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、前記線幅情報は、各前記部分経路における前記造形材料の吐出量を表す吐出量情報、又は、各前記部分経路における前記吐出部の移動速度を表す移動速度情報、を含む、三次元造形物の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記距離をｄ、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅をＳｓ、最小線幅をＳｍｉｎとしたとき、下記式（１）を満たす場合、前記基準線幅Ｓｓを、前記部分経路における前記線幅として決定する、三次元造形物の製造方法。
   ｄ＞Ｓｓ＋Ｓｍｉｎ …（１）
4. 請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記距離をｄ、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅をＳｓ、最小線幅をＳｍｉｎとしたとき、下記式（２）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記基準線幅Ｓｓよりも大きく、かつ、前記距離ｄ以下の値に決定する、三次元造形物の製造方法。
   Ｓｓ＜ｄ≦Ｓｓ＋Ｓｍｉｎ …（２）
5. 請求項４に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記式（２）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記距離ｄと等しい値に決定する、三次元造形物の製造方法。
6. 請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記距離をｄ、前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅をＳｓ、最小線幅をＳｍｉｎとしたとき、下記式（３）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記基準線幅Ｓｓよりも小さい値に決定する、三次元造形物の製造方法。
   Ｓｍｉｎ＜ｄ≦Ｓｓ …（３）
7. 請求項６に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記式（３）を満たす場合、前記部分経路における前記線幅を、前記距離ｄと等しい値に決定する、三次元造形物の製造方法。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   決定された前記線幅に基づいて、前記部分経路において前記吐出部から吐出される前記造形材料の中心を通るように、前記部分経路を変更する、三次元造形物の製造方法。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅を、前記吐出部から吐出される前記造形材料の最大線幅の３０％以上、かつ、６０％以下の値とする、三次元造形物の製造方法。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
    前記第１工程は、前記三次元造形物の外殻形状を形成する前記部分経路を表す第１経路を複数有する第１経路データを生成する工程と、前記外殻形状の内側部分であるインフィル領域を埋める前記部分経路を表す第２経路を複数有する第２経路データを、前記第１経路データを生成した後に生成する工程と、を備え、
    前記第２工程において、各前記第１経路における前記線幅を決定し、前記第１経路における第１線幅情報を生成した後に、各前記第２経路における前記線幅を決定し、前記第２経路における第２線幅情報を生成し、
    前記第３工程において、前記第１経路データおよび前記第１線幅情報を有する第１造形データを生成した後に、前記第２経路データおよび前記第２線幅情報を有する第２造形データを生成する、
    三次元造形物の製造方法。
11. 請求項１０に記載の三次元造形物の製造方法であって、
    前記第１工程において、前記第１経路と前記第２経路とを連続させて、前記第１経路データおよび前記第２経路データを生成する、三次元造形物の製造方法。
12. 請求項１０または請求項１１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
    前記第１経路において前記吐出部から吐出される前記造形材料の基準線幅は、前記第２経路における前記基準線幅よりも小さい、三次元造形物の製造方法。
13. 吐出部からステージに向けて造形材料を吐出させて層を積層することで三次元造形物を造形するためのデータを処理するデータ処理装置であって、
    前記吐出部が前記造形材料を吐出しながら移動する経路を表す部分経路を複数有する経路データを生成し、
    各前記部分経路において、前記吐出部から吐出される前記造形材料の線幅を決定し、前記線幅を実現する線幅情報を生成し、
    前記経路データと、前記線幅情報と、を有する造形データを生成し、
    各前記部分経路における前記線幅は、前記部分経路の１つである対象経路における前記線幅を、前記対象経路によって隔てられた第１壁および第２壁の間の距離に応じて決定することによって決定され、
    前記第１壁および前記第２壁は、それぞれ、前記対象経路に先立って生成される前記部分経路において吐出される前記造形材料の側端、または、前記三次元造形物の輪郭線である、
    データ処理装置。

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