JP7559503B2 - 三次元造形物の製造方法、三次元造形装置、及び、情報処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、三次元造形物の製造方法、三次元造形装置、及び、情報処理装置に関する。

三次元造形物の製造方法に関し、例えば、特許文献１には、空隙領域を定めるビルド径路を生成し、空隙領域に残存径路を生成する技術が開示されている。特許文献１では、生成されたビルド径路および残存径路に従って、造形材料の押し出しを行うノズルを移動させ、押し出された材料を層状に堆積させることによって、三次元造形物を造形する。これによって、押し出された材料によって空隙領域が埋まり、三次元造形物における空隙の発生が抑制される。

特表２００９－５２５２０７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、空隙領域を埋めた場合であっても、三次元造形物の層の厚み方向における強度が十分に確保されない場合があった。そのため、三次元造形物における空隙の発生を抑制し、かつ、厚み方向における強度を向上させる技術が求められていた。

本開示の第１の形態によれば、複数の部分経路を含む経路に従って、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、前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形するためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１部分の厚みに対応する第２の厚みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定する第１工程と、前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変更して、前記第１造形データから第２造形データを生成する第２工程と、前記第２造形データに従って前記造形材料を吐出させて前記三次元造形物を造形する第３工程と、を備える。

本開示の第２の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、ステージと、前記ステージに向けて造形材料を吐出する吐出部と、前記ステージに対して前記吐出部を移動させる移動機構部と、前記吐出部および前記移動機構部を制御して、前記吐出部から前記ステージに向けて造形材料を複数の部分経路を含む経路に従って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制御部と、を備える。前記制御部は、前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形するためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１部分の厚みに対応する第２の厚みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定し、前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変更して、前記第１造形データから第２造形データを生成し、前記第２造形データに従って前記吐出部から前記造形材料を吐出させて前記三次元造形物を造形する。

本開示の第３の形態によれば、複数の部分経路を含む経路に従って、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ためのデータを生成する情報処理装置が提供される。この情報処理装置は、前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形するためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１部分の厚みに対応する第２の厚みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定し、前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変更して、前記第１造形データから第２造形データを生成する、データ生成部、を備える。

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図。 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る様子を模式的に示す概略図。 第１実施形態における三次元造形処理を示す工程図。 三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 第２実施形態における三次元造形処理を示す工程図。 第２実施形態における三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 第３実施形態における三次元造形処理を示す工程図。 第３実施形態における三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 第３実施形態における三次元造形物の形状の一例を示す断面図。 他の実施形態における隙間部分の例を示す図。 他の実施形態における三次元造形物の形状の一例を示す断面図。

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，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向とを、両方含む。Ｘ軸及びＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。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。また、Ｘ方向およびＹ方向に沿った平面のことをＸＹ平面と呼び、Ｘ方向およびＺ方向に沿った平面のことをＸＺ平面と呼ぶこともある。また、本明細書中で、直交とは、９０°±１０°の範囲を含む。

三次元造形装置１００は、三次元造形装置１００を制御する制御部５００と、造形材料を生成して吐出する造形部２００と、三次元造形物の基台となる造形用のステージ３００と、造形材料の吐出位置を制御する移動機構部４００と、を備える。

造形部２００は、制御部５００の制御下において、固体状態の材料を溶融させてペースト状にした造形材料をステージ３００上に吐出する。造形部２００は、造形材料に転化される前の材料の供給源である材料供給部２０と、材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部３０と、生成された造形材料を吐出する吐出部６０と、を備える。

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と可塑化部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、可塑化部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。

可塑化部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、スクリュー４０と、バレル５０とを備えている。可塑化部３０は、材料供給部２０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化し、流動性を有するペースト状の造形材料を生成して、吐出部６０に供給する。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。「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、流動性が発現することをも意味する。なお、本実施形態のスクリュー４０は、いわゆるスクリューであり、「スクロール」と呼ばれることもある。

スクリューケース３１は、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、スクリュー４０が収容されている。スクリュー４０は、バレル５０に対向する面に、溝４５が形成された溝形成面４２を有している。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、スクリュー４０の上面４１側に接続されている。なお、駆動モーター３２は、直接、スクリュー４０と接続されていなくてもよく、例えば、スクリュー４０と駆動モーター３２とは、減速機を介して接続されていてもよい。駆動モーター３２は、制御部５００の制御下で駆動される。

バレル５０は、スクリュー４０の下方に配置されている。バレル５０は、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、スクリュー４０の中心軸ＲＸ上に、後述する吐出部６０の供給流路６１に連通する連通孔５６が設けられている。バレル５０には、スクリュー４０の溝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。

図２は、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。スクリュー４０の溝形成面４２の中央部４７は、溝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。

溝４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝４５は、中央部４７から、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４５は、インボリュート曲線状や、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４５の側壁部を構成し、各溝４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。溝４５は、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に示すように、本実施形態では、溝４５は、凸条部４６によって隔てられて３本分形成されている。なお、溝４５の数は、３本に限られず、１本でもよいし、２本以上であってもよい。溝４５は、渦状に限らず、螺旋状あるいはインボリュート曲線状であってもよいし、中央部から外周に向かって弧を描くように延びる形状であってもよい。

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。上述したように、スクリュー対向面５２の中央には、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、その一端が連通孔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。なお、案内溝５４の一端が連通孔５６に接続されていなくてもよい。また、バレル５０には案内溝５４が形成されていなくてもよい。

図１に示すように、吐出部６０は、供給流路６１と、接続部６２と、第１分岐流路６３と、第２分岐流路６４と、ノズルとを備えている。本実施形態の吐出部６０は、ノズルとして、第１ノズル６５と第２ノズル６６とを備えている。供給流路６１は、バレル５０の連通孔５６と、接続部６２との間に設けられた造形材料の流路である。第１分岐流路６３は、第１ノズル６５と接続部６２との間に設けられた流路である。第２分岐流路６４は、第２ノズル６６と接続部６２との間に設けられた流路である。これによって、吐出部６０内には、接続部６２において二手に分岐する流路が形成されている。可塑化部３０から吐出部６０に供給され、供給流路６１を介して接続部６２に流れた造形材料は、第１分岐流路６３を流れる場合、第１ノズル６５から吐出され、第２分岐流路６４を流れる場合、第２ノズル６６から吐出される。

接続部６２は、供給流路６１と第１分岐流路６３と第２分岐流路６４と交差するＹ方向に延びる孔である。接続部６２には、吐出部６０内の流路を流れる造形材料の流れを切り替える弁機構７０が挿入されている。弁機構７０は、接続部６２内において回転可能に構成された、三日月状の断面形状を有する弁体である。弁機構７０は、回転して一方の分岐流路を遮断し他方の分岐流路を連通させることによって、第１分岐流路６３と第２分岐流路６４とのいずれか一方のみへの造形材料の流れを許容できる。また、弁機構７０の回転角が調整されることで、分岐流路への造形材料の流量を調整できる。更に、弁機構７０は、回転して第１分岐流路６３と第２分岐流路６４との両方を遮断できる。従って、弁機構７０は、造形材料を吐出するノズルの切り替えと、ノズルから吐出される造形材料の量の調整と、吐出部６０からの造形材料の吐出のＯＮ／ＯＦＦの切り替えとを行うことができる。なお、弁機構７０は、弁機構駆動部７１の駆動によって駆動される。弁機構駆動部７１は、例えば、ステッピングモーターによって構成され、制御部５００によって制御される。また、他の実施形態では、弁機構７０は、例えば、造形材料を吐出するノズルの切り替えのみを行うように構成されていてもよい。この場合、制御部５００は、各ノズルから吐出される造形材料の量を、スクリュー４０の回転数を調整することによって調整できる。

本実施形態では、第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２は、第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１よりも大きい。第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１は、第１ノズル孔６７における最小径であり、第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２は、第２ノズル孔６８における最小径である。第１ノズル孔６７は、第１ノズル６５における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ノズル孔６８は、第２ノズル６６における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。本実施形態では、各ノズル孔の形状は円形である。なお、各ノズル孔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。

ステージ３００は、吐出部６０に対向する位置に配置されている。後述するように、三次元造形装置１００は、吐出部６０からステージ３００の造形面３１１に向けて造形材料を吐出させて層を積層することによって三次元造形物を造形する。

移動機構部４００は、吐出部６０とステージ３００との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構部４００は、吐出部６０に対してステージ３００を移動させる。なお、ステージ３００に対する吐出部６０の相対的な位置の変化を、単に、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部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、移動機構部４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに吐出部６０を移動させる構成であってもよい。また、移動機構部４００は、ステージ３００と吐出部６０との両方を移動させる構成であってもよい。

制御部５００は、三次元造形装置１００全体の動作を制御する制御装置である。制御部５００は、１つ、または、複数のプロセッサーと、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る。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、後述する三次元造形処理を実行する機能や、データ生成部５０１としての機能等、種々の機能を発揮する。なお、制御部５００は、コンピューターによって構成される代わりに、各機能の少なくとも一部を実現するための複数の回路を組み合わせた構成により実現されてもよい。制御部５００のことを情報処理装置と呼ぶこともある。

三次元造形処理は、三次元造形物を造形するための処理を指す。三次元造形処理は、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によって実行される。なお、三次元造形処理のことを、単に造形処理と呼ぶこともある。

図４は、三次元造形処理によって三次元造形物ＯＢが造形される様子を模式的に示す概略図である。制御部５００は、造形処理において、後述する造形データに従って吐出部６０と図１に示した移動機構部４００とを適宜制御して、吐出部６０からステージ３００に向けて造形材料を吐出させて、造形面３１１上に造形材料の層を積層方向であるＺ方向に積層することによって、三次元造形物ＯＢを造形する。具体的には、制御部５００は、図４に示すように、造形面３１１に沿った方向に、ノズルを移動させながら、ノズルから造形材料を吐出させる。ノズルから吐出された造形材料は、ノズルの移動方向に連続して堆積されていく。これによって、ノズルの移動経路に沿って線状に延びる部位が造形される。更に、制御部５００は、既に吐出された造形材料の上に、更に造形材料を吐出させることで、造形材料の層を形成する。なお、制御部５００は、造形処理において、ノズルと吐出目標との間の距離を保持したまま、ノズルから造形材料を吐出させる。吐出目標は、造形面３１１上に造形材料を吐出する場合は造形面３１１であり、既に吐出された造形材料上に造形材料を吐出する場合は、既に吐出された造形材料の上面である。ノズルと吐出目標との間の距離のことを、ギャップＧｐと呼ぶこともある。また、図４では、第１ノズル６５のみが図示され、第２ノズル６６は省略されているが、いずれのノズルを用いて三次元造形物ＯＢを造形する場合であっても同様である。

データ生成部５０１は、三次元造形物の形状を表す３次元ＣＡＤデータなどの形状データを用いて、造形データの生成を行う。本実施形態の造形データは、吐出部６０のノズルが造形材料を吐出して移動する経路を表す直線状の部分経路と、各部分経路における積層ピッチおよび線幅と、を指定するデータである。積層ピッチとは、各部分経路で吐出される造形材料の厚みのことを指す。線幅とは、各部分経路で吐出される造形材料の幅のことを指す。積層ピッチおよび線幅は、上述したギャップＧｐの大きさと、単位移動量あたりにノズルから吐出される造形材料の量とによって定まる。例えば、ギャップＧｐが小さい場合、ギャップＧｐが大きい場合と比較して、ノズルから吐出された造形材料がノズルによってより吐出目標に押しつけられるため、積層ピッチが小さく、かつ、線幅が大きくなる。なお、単位移動量あたりにノズルから吐出される造形材料の量は、例えば、ノズルの移動速度と、単位時間あたりにノズルから吐出される造形材料の量とによって定まる。単位時間あたりにノズルから吐出される造形材料の量は、例えば、ノズル径や、吐出部６０内を流れる造形材料の流量等によって定まる。

図５は、本実施形態における、三次元造形物ＯＢの製造方法を実現する三次元造形処理を示す工程図である。図６から図９は、本実施形態の三次元造形処理において造形される三次元造形物ＯＢの形状の一例を示す断面図である。

図５のステップＳ１００において、制御部５００は、外部から入力された三次元造形物ＯＢの形状データである３次元ＣＡＤデータを解析し、三次元造形物ＯＢを、ＸＹ平面に沿ってスライスしたスライスデータを生成する。本実施形態では、制御部５００は、スライスデータとして、断面体データと、最下層部の形状データと、最上層部の形状データとを生成する。最下層部の形状データは、三次元造形物ＯＢのうち、最下面を含む最下層部ＢＬの形状を表すデータである。最上層部の形状データは、三次元造形物ＯＢのうち、最上面を含む最上層部ＴＬの形状を表すデータである。断面体データは、三次元造形物ＯＢの断面体の形状を表すデータである。

断面体は、三次元造形物ＯＢのうち、予め定められた厚みに区切られた部分である。本実施形態の断面体は、三次元造形物ＯＢのうち、最下層部ＢＬおよび最上層部ＴＬを除いた部分がＺ方向に沿って複数個に分割された各部分である。図６には、断面体のうち、第１断面体Ｃ１および第２断面体Ｃ２のみが示されており、他の断面体は省略されている。断面体は、ともに断面体の一部である第１部分Ａ１と第２部分Ａ２とを有する。第２部分Ａ２は、積層方向に直交する方向において第１部分Ａ１と隣り合う部分である。本実施形態では、第１部分Ａ１は、断面体における外郭領域に相当する部分である。第２部分Ａ２は、断面体における内部領域に相当する部分であり、Ｘ方向およびＹ方向において第１部分Ａ１と隣り合う。外郭領域とは、断面体の、三次元造形物ＯＢの外郭Ｏｔを形成する領域であり、三次元造形物ＯＢの外観に影響を与える領域である。内部領域とは、断面体の、外郭領域の内側の領域である。

なお、各断面体を１つの三次元造形物と呼ぶこともできる。すなわち、本実施形態の三次元造形物ＯＢは、最下層部ＢＬと、最上層部ＴＬと、複数の三次元造形物である断面体とによって構成されると言い換えることもできる。第１部分Ａ１および第２部分Ａ２は、三次元造形物の一部であると言い換えることもできる。他の実施形態では、三次元造形物ＯＢは、１つの断面体のみを有していてもよい。また、三次元造形物ＯＢは、最上層部ＴＬや最下層部ＢＬを有していなくてもよく、例えば、１つまたは複数の断面体のみによって構成されていてもよい。

制御部５００は、図５のステップＳ１００において、まず、三次元造形物ＯＢをＸＹ平面に沿ってスライスして、三次元造形物ＯＢを複数の第１の厚みＰ１を有する層に分割した層データを生成する。そして、制御部５００は、最も下部の１層分の層データを最下層部の形状データとして認識し、最も上部の１層分の層データを最上層部の形状データとして認識する。次に、制御部５００は、最下層部の形状データおよび最上層部の形状データ以外の層データのうち、上下２層分の層データを１セットとして、層データのセットを複数生成する。制御部５００は、この層データの１セットを、１つの断面体データとして認識する。すなわち、本実施形態の断面体は、第１の厚みＰ１の２倍の厚みを有する。

なお、以下の説明では、三次元造形物ＯＢの形状を、層データによって表される層を用いて説明する場合がある。例えば、図６に示すように、最下層部ＢＬは、層データによって表される第１層Ｌ１に相当する部分である。また、第１断面体Ｃ１は、第２層Ｌ２に相当する部分および第３層Ｌ３に相当する部分を含む断面体であり、第２断面体Ｃ２は、第４層Ｌ４に対応する相当および第５層Ｌ５に相当する部分を含む断面体である。

図５のステップＳ１１０にて、制御部５００は、最下層部ＢＬを造形するための造形データである最下層部の造形データを生成する。より具体的には、制御部５００は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１００で生成した最下層部の形状データに基づいて、最下層部ＢＬを造形するための部分経路ＲＢを生成し、かつ、各部分経路ＲＢにおける積層ピッチおよび線幅を決定することで、最下層部ＢＬを造形するための最下層部の造形データを生成する。

図７には、各部分経路ＲＢに従って造形材料が吐出された場合に形成されると想定される、最下層部ＢＬの形状が示されている。より具体的には、図７には、最下層部ＢＬを造形するために吐出される造形材料の、部分経路ＲＢの経路方向と直交するＸＺ平面における断面の形状が、右上がりのハッチングを付した部分として示されている。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ１１０において、各部分経路ＲＢにおける積層ピッチを第１の厚みＰ１に決定し、線幅を第１線幅Ｗ１に決定する。第１の厚みＰ１と第１線幅Ｗ１とは同じ値である。また、第１の厚みＰ１および第１線幅Ｗ１は、第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１と同じ値である。なお、他の実施形態では、部分経路における積層ピッチと線幅とは同じ値でなくてもよい。この場合、部分経路において吐出される造形材料の形状を保ち、造形される三次元造形物ＯＢの造形精度を向上させるために、積層ピッチは、線幅以下の値であると好ましい。また、積層ピッチや線幅とノズル径とは、同じ値でなくてもよい。

図５のステップＳ１２０にて、制御部５００は、三次元造形物ＯＢの断面体の第１部分Ａ１を、複数の第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形するためのデータを生成する。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ１２０において、ステップＳ１００で生成した断面体データに基づいて、断面体の第１部分Ａ１を２層の第１の厚みＰ１を有する層で造形するためのデータを生成する。より具体的には、制御部５００は、第１部分Ａ１を第１の厚みＰ１および第１線幅Ｗ１で造形するための部分経路Ｒ１を生成することによって、第１部分Ａ１を造形するためのデータを生成する。例えば、ステップＳ１１０が実行された直後では、制御部５００は、ステップＳ１１０において、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１のうち、第２層Ｌ２に相当する部分を造形するための造形データ、および、第３層Ｌ３に相当する部分を造形するための造形データを生成することによって、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１を造形するためのデータを生成する。

図７には、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１を第１の厚みＰ１および第１線幅Ｗ１で造形するためのデータに従って造形材料が吐出された場合に形成されると想定される、第１断面体Ｃ１の形状が示されている。より具体的には、図７には、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１を造形するために吐出される造形材料の、部分経路Ｒ１の経路方向と直交するＸＺ平面における断面の形状が、右下がりのハッチングを付した部分として示されている。また、図７では、第１部分Ａ１が、太線によって囲まれた部分として示されている。本実施形態では、制御部５００は、断面体における第１部分Ａ１を造形するための部分経路として、２周分の部分経路Ｒ１を生成する。

図５のステップＳ１３０にて、制御部５００は、断面体の第２部分Ａ２を、第１部分Ａ１の厚みに相当する第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータを生成する。より具体的には、制御部５００は、ステップＳ１３０において、第２部分Ａ２の一部を第２の厚みＰ２および第２線幅Ｗ２で造形するための部分経路Ｒ２を生成することによって、第２部分Ａ２を造形するためのデータを生成する。例えば、ステップＳ１３０に先立って実行されたステップＳ１２０において、上述したように、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１を造形するためのデータが生成されていた場合、制御部５００は、ステップＳ１３０では、第１断面体Ｃ１の第２部分Ａ２を、第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータを生成する。本実施形態では、第２の厚みＰ２は、第１の厚みＰ１の２倍の値であり、２層分の第１の厚みＰ１を有する層の厚みに相当する。第２線幅Ｗ２は、第１線幅Ｗ１の２倍の値である。また、第２の厚みＰ２および第２線幅Ｗ２は、第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２と同じ値である。

図８には、第１断面体Ｃ１の第２部分Ａ２を、第２の厚みＰ２および第２線幅Ｗ２で造形するためのデータに従って造形材料が吐出された場合に形成されると想定される、第１断面体Ｃ１の形状が示されている。より具体的には、図８には、第１断面体Ｃ１の第２部分Ａ２を造形するために吐出される造形材料の、部分経路Ｒ２の経路方向と直交するＸＺ平面における断面の形状が、右下がりのハッチングが付された部分として示されている。また、図８では、第２部分Ａ２が、太線によって囲まれた部分として示されている。図８に示した例では、部分経路Ｒ２に従って造形材料が吐出されることによって、第１断面体Ｃ１の第２部分Ａ２の一部が、第１断面体Ｃ１の第２層Ｌ２に相当する部分および第３層Ｌ３に相当する部分に亘る１の層で造形される。

図５のステップＳ１３０が完了することによって、第１部分Ａ１を造形するためのデータ、および、第２部分Ａ２を造形するためのデータを有する第１造形データが生成される。すなわち、上述した第１断面体Ｃ１の例では、ステップＳ１３０が完了することによって、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１を２層の第１の厚みＰ１を有する層で造形するためのデータ、および、第２部分Ａ２を１層の第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータ、を含む第１造形データが生成される。

ステップＳ１４０にて、制御部５００は、第１造形データに基づいて、三次元造形物内に生じる隙間部分を特定する。より具体的には、制御部５００は、ステップＳ１４０におおいて、断面体内に生じる隙間部分を特定する。本実施形態のステップＳ１４０では、例えば、第１造形データに含まれる各部分経路Ｒ１において吐出される造形材料同士の間や、各部分経路Ｒ２において吐出される造形材料同士の間、部分経路Ｒ１において吐出される造形材料と部分経路Ｒ２において吐出される造形材料との間に生じる隙間が、隙間部分として特定される。図８には、本実施形態で特定される隙間部分の例として、部分経路Ｒ１において吐出される造形材料と部分経路Ｒ２において吐出される造形材料との間に生じる隙間である、隙間部分Ｖ１と隙間部分Ｖ２とが示されている。なお、隙間部分Ｖ１は、図８に示した部分経路Ｒ２の－Ｘ方向に位置する隙間部分であり、隙間部分Ｖ２は、図８に示した部分経路Ｒ２の＋Ｘ方向に位置する隙間部分である。また、ステップＳ１４０のように、第１造形データに基づいて隙間部分を特定する工程を、第１工程と呼ぶこともある。

ステップＳ１５０にて、制御部５００は、ステップＳ１５０で特定された隙間部分に、隙間部分を埋めるための部分経路を生成する。図９には、ステップＳ１５０において生成される部分経路Ｒ３において吐出される造形材料の、部分経路Ｒ２の経路方向と直交するＸＺ平面における断面の形状が、網点模様のハッチングが付された部分として示されている。また、図９では、第１部分Ａ１および第２部分Ａ２が、太線によって囲まれた部分として示されている。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ１５０において、図８に示した隙間部分Ｖ１および隙間部分Ｖ２に、第２部分Ａ２を造形するためのデータによって実現される第２線幅Ｗ２よりも小さい幅、かつ、第２の厚みＰ２よりも小さい第３の厚みで造形材料を吐出するための部分経路Ｒ３を生成する。すなわち、制御部５００は、ステップＳ１５０において、隙間部分に第２線幅Ｗ２よりも小さい幅、かつ、第３の厚みで造形材料を吐出し、第３の厚みを有する層を造形するためのデータを生成すると言い換えることもできる。

具体的には、制御部５００は、ステップＳ１５０において、部分経路Ｒ３として、図８および図９に示すように、隙間部分Ｖ１に部分経路Ｒ３ｃを生成し、隙間部分Ｖ２に部分経路Ｒ３ａ、部分経路Ｒ３ｂおよび部分経路Ｒ３ｄを生成する。部分経路Ｒ３ａおよび部分経路Ｒ３ｃは、第１断面体Ｃ１のうち、第２層Ｌ２に相当する部分を造形するための部分経路であり、部分経路Ｒ３ｂおよび部分経路Ｒ３ｄは、第３層Ｌ３に相当する部分を造形するための部分経路である。なお、本実施形態において、部分経路Ｒ３の線幅は第１線幅Ｗ１と等しく、第３の厚みは第１の厚みＰ１と等しい。

このように、本実施形態では、制御部５００は、隙間部分に追加の部分経路Ｒ３を生成することによって、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して、第１造形データから第２造形データを生成する。すなわち、本実施形態の第２造形データは、第１造形データに、隙間部分を埋めるためのデータが追加された造形データである。なお、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して第２造形データを生成する工程を、第２工程と呼ぶこともある。また、本実施形態の部分経路Ｒ３のように、第２の厚みＰ２よりも小さい第３の厚みを有する層を造形するためのデータに含まれる部分経路のことを、小ピッチ経路と呼ぶこともある。

図５のステップＳ１６０にて、制御部５００は、全ての断面体について、ステップＳ１２０からステップＳ１５０の処理が完了したか否かを判定する。制御部５００は、ステップＳ１６０において、これらの処理が完了していないと判定した場合、ステップＳ１２０に処理を戻す。

ステップＳ１６０において、全ての断面体についてステップＳ１２０からステップＳ１５０の処理が完了したと判定された場合、制御部５００は、ステップＳ１７０にて、最上層部ＴＬを造形するための造形データである最上層部の造形データを生成する。制御部５００は、ステップＳ１７０において、ステップＳ１１０で最下層部の造形データを生成したのと同様に、最上層部の形状データに基づいて、最上層部の造形データを生成する。

ステップＳ１８０にて、制御部５００は、吐出部６０から造形材料を吐出させて層を積層することによって、三次元造形物ＯＢを造形する。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ１８０において、最下層部の造形データと、第２造形データと、最上層部の造形データとに従って、第１ノズル６５および第２ノズル６６から造形材料を吐出させて、三次元造形物ＯＢを造形する。ステップＳ１８０のように、第２造形データに従って造形材料を吐出させて三次元造形物ＯＢを造形する工程を、第３工程と呼ぶこともある。

ステップＳ１８０において、例えば、三次元造形物ＯＢの最下層部ＢＬおよび第１断面体Ｃ１を造形する場合、制御部５００は、まず、図９に示した部分経路ＲＢに従って、第１ノズル６５を移動させ、第１ノズル６５から造形材料を吐出させることによって、最下層部ＢＬを造形する。次に、制御部５００は、第１断面体Ｃ１の第１部分Ａ１のうち、第２層Ｌ２に相当する部分を造形するための部分経路Ｒ１に従って、第１ノズル６５から造形材料を吐出させる。次に、制御部５００は、第１断面体Ｃ１の第２層Ｌ２に相当する部分を造形するための部分経路Ｒ３ａおよび部分経路Ｒ３ｃに従って、第１ノズル６５から造形材料を吐出させる。次に、制御部５００は、第１断面体Ｃ１の第２部分Ａ２を造形するための部分経路Ｒ２に従って、第２ノズル６６を移動させ、第２ノズル６６から造形材料を吐出させる。次に、制御部５００は、第１断面体Ｃ１の第３層Ｌ３に相当する部分を造形するための部分経路Ｒ１に従って、第１ノズル６５から造形材料を吐出させる。更に、制御部５００は、第１断面体Ｃ１の第３層Ｌ３に相当する部分を造形するための部分経路Ｒ３ｂおよび部分経路Ｒ３ｃに従って、第１ノズル６５から造形材料を吐出させる。これによって、第１断面体Ｃ１が造形される。このように、制御部５００は、第２造形データに従った造形材料の積層を繰り返すことによって、三次元造形物ＯＢを造形する。

以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法は、三次元造形物の第１部分Ａ１を複数の第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形するためのデータ、および、断面体の第２部分Ａ２を第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定する第１工程と、隙間部分が特定された場合、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して、第１造形データから第２造形データを生成する第２工程と、第２造形データに従って制御部５００を制御して三次元造形物を造形する第３工程とを備える。より具体的には、この製造方法は、断面体の第１部分Ａ１を複数の第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形するためのデータ、および、断面体の第２部分Ａ２を第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、断面体内に生じる隙間部分を特定する第１工程と、第２工程と、第２造形データに従って制御部５００を制御して三次元造形物ＯＢを造形する第３工程とを備える。このような形態によれば、第２部分Ａ２が、第１部分Ａ１に対応する厚みを有する層によって造形されるため、三次元造形物ＯＢのＺ方向における強度が向上する。また、第２造形データは、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して生成されるため、三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生が抑制される。そのため、三次元造形物ＯＢの強度が向上する。

また、本実施形態では、第２工程において、隙間部分に第２部分Ａ２を造形するためのデータによって実現される線幅よりも小さい線幅で造形材料を吐出するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成する。これによって、第２工程において生成されるデータによって、より小さい幅の隙間部分を埋めることができるため、効果的に隙間部分を埋めることができる。そのため、三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生をより抑制できる。

また、本実施形態では、第２工程において、隙間部分に第２の厚みＰ２よりも小さい第３の厚みを有する層を造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成する。これによって、第２工程において生成されるデータによって、より小さい厚みの隙間部分を埋めることができるため、効果的に隙間部分を埋めることができる。そのため、三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生をより抑制できる。

また、本実施形態では、第３工程において、第２造形データに従って、第１ノズル６５および第２ノズル６６から造形材料を吐出させて三次元造形物ＯＢを造形する。そのため、造形材料を吐出させるノズルを切り替えることによって、造形される層の厚みを簡易に変更することができるため、三次元造形物ＯＢをより簡易な方法で造形できる。より具体的には、例えば、第１部分Ａ１を第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形する場合により小さいノズル径Ｄｎ１を有する第１ノズル６５から造形材料を吐出させることができ、第２部分Ａ２を第２の厚みＰ２を有する層で造形する場合により大きいノズル径Ｄｎ２を有する第２ノズル６６から造形材料を吐出させることができるため、三次元造形物ＯＢを簡易な方法で造形できる。

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、可塑化部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、可塑化部３０において、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吐出部６０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、吐出部６０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として可塑化部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、ステージ３００上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、可塑化部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処理を示す工程図である。本実施形態では、制御部５００は、造形処理の第２工程において、第１実施形態と異なり、第３の厚みを有する層が積層方向に複数重なる場合、複数重なる第３の厚みを有する層を造形するためのデータを、複数重なる第３の厚みを有する層の厚みに相当する第４の厚みを有する層を造形するためのデータに変更することによって、第２造形データを生成する。なお、本実施形態の三次元造形装置１００の構成のうち、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様である。また、図１０の各工程のうち、図５に示した造形処理の各工程と同様の工程には、図５の各工程と同じ符号が付されている。

ステップＳ１５５にて、制御部５００は、Ｚ方向に複数の小ピッチ経路が重なるか否かを判定する。制御部５００は、ステップＳ１５５においてＺ方向に複数の小ピッチ経路が重なると判定した場合、ステップＳ１５６にて、複数重なる小ピッチ経路を、複数重なる小ピッチ経路において吐出される造形材料の厚みに相当する第４の厚みで造形材料を吐出するための１の部分経路に変更する。例えば、ステップＳ１５５の直前に実行されたステップＳ１５０において、第１実施形態と同様に、図９に示した各部分経路Ｒ３が生成された場合、部分経路Ｒ３のうち、部分経路Ｒ２の＋Ｘ方向に位置する２つの部分経路Ｒ３ａと部分経路Ｒ３ｂとが重なる。この場合、制御部５００は、ステップＳ１５５において、Ｚ方向に複数の小ピッチ経路が重なっていると判定する。なお、Ｚ方向に複数の小ピッチ経路が重なる状態を、第３の厚みを有する層が積層方向に複数重なる状態と言い換えることもできる。

図１１は、第２実施形態の三次元造形処理において造形される三次元造形物ＯＢの形状の一例を示す断面図である。図１１には、図９に示した部分経路Ｒ３ａと部分経路Ｒ３ｂとが、１つの部分経路Ｒ４に変更された様子が示されている。なお、図１１では、部分経路Ｒ４は太線によって示されている。本実施形態の第４の厚みは、第２の厚みＰ２と等しく、第１の厚みＰ１と等しい第３の厚みを有する層がＺ方向に２層分重なった場合の厚みに相当する。なお、制御部５００は、ステップＳ１８０では、部分経路Ｒ４において、第２ノズル６６から造形材料を吐出させると好ましい。

以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によっても、三次元造形物ＯＢのＺ方向における強度が向上し、三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生が抑制される。特に、本実施形態では、制御部５００は、第２工程において、第３の厚みを有する層がＺ方向に複数重なる場合、複数重なる第３の厚みを有する層を造形するためのデータを、複数重なる第３の厚みを有する層の厚みに相当する第４の厚みを有する層を造形するためのデータに変更することによって、第２造形データを生成する。そのため、三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生が効果的に抑制される。また、隙間部分が第４の厚みを有する層によって造形されるため、三次元造形物ＯＢのＺ方向における強度が更に向上する。

Ｃ．第３実施形態：
図１２は、第３実施形態における三次元造形処理を示す工程図である。本実施形態では、制御部５００は、造形処理の第２工程において、第１実施形態と異なり、隙間部分に隣接する部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成する。なお、本実施形態の三次元造形装置１００の構成のうち、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様である。また、図１２の各工程のうち、図５に示した造形処理の各工程と同様の工程には、図５の各工程と同じ符号が付されている。

ステップＳ１５０Ｂにて、制御部５００は、ステップＳ１４０で特定した隙間部分に隣接する部分経路における線幅を大きくする。なお、ある部分経路が隙間部分に隣接する状態とは、その部分経路と、その部分経路の積層ピッチ以上の高さの隙間部分とが隣接する状態を指す。例えば、ステップＳ１５０Ｂの直前に実行されたステップＳ１４０において、第１実施形態と同様に、隙間部分として図８に示した隙間部分Ｖ１と隙間部分Ｖ２とが特定された場合、隙間部分Ｖ２には、部分経路Ｒ２、および、ともに隙間部分Ｖ２の＋Ｘ方向に位置する部分経路Ｒ１ａ、部分経路Ｒ１ｂが隣接する。また、隙間部分Ｖ１には、部分経路Ｒ２は隣接しない一方、隙間部分Ｖ１の－Ｘ方向に位置する部分経路Ｒ１ｃが隣接する。

また、本実施形態では、隙間部分に、第１部分経路と、第１部分経路よりも三次元造形物ＯＢの内側に位置する第２部分経路とが隣接している場合、制御部５００は、ステップＳ１５０Ｂにおいて、第１部分経路における線幅を変えずに、第２部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成する。図８に示した例では、隙間部分Ｖ２には、上述したように、部分経路Ｒ１ａ、および、部分経路Ｒ１ｂ、部分経路Ｒ２が隣接する。本実施形態では、部分経路Ｒ１ａおよび部分経路Ｒ１ｂは、部分経路Ｒ２と外郭Ｏｔの間に位置しているため、部分経路Ｒ１ａおよび部分経路Ｒ１ｂが第１部分経路であり、部分経路Ｒ２が第２部分経路である。従って、制御部５００は、ステップＳ１５０Ｂにおいて、部分経路Ｒ２の線幅を大きくする。また、隙間部分Ｖ１には、部分経路Ｒ１ｃのみが隣接しているため、制御部５００は、ステップＳ１５０Ｂにおいて、部分経路Ｒ１ｃの線幅を大きくする。

図１３および図１４は、第３実施形態の三次元造形処理において造形される三次元造形物ＯＢの形状の一例を示す断面図である。図１３には、図８に示した部分経路Ｒ１ｃの線幅と、部分経路Ｒ２との線幅とが変更された様子が示されている。図１３において、部分経路Ｒ１ｃの線幅は、元の第１線幅Ｗ１から第２線幅Ｗ２に変更されている。また、部分経路Ｒ２の線幅は、元の第２線幅Ｗ２よりも大きい第３線幅に変更され、隙間部分Ｖ２が縮小して隙間部分Ｖ３が生じている。この隙間部分Ｖ３には部分経路Ｒ１ｂのみが隣接するため、制御部５００は、更に、図１４に示すように、部分経路Ｒ１ｂの線幅を元の第１線幅Ｗ１から第２線幅Ｗ２に変更する。

以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によっても、三次元造形物ＯＢのＺ方向における強度が向上し、三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生が抑制される。特に、本実施形態では、制御部５００は、第２工程において、隙間部分に隣接する部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成する。このような形態によれば、部分経路の数を増やすことなく隙間部分を埋めることができる。そのため、部分経路を増やすことなく三次元造形物ＯＢにおける空隙の発生を抑制できる。

また、本実施形態では、制御部５００は、第２工程において、第１部分経路と、第１部分経路よりも三次元造形物ＯＢの内側に位置する第２部分経路とが隣接する場合、第１部分経路における線幅を変えずに、第２部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成する。そのため、より三次元造形物ＯＢの外観へ与える影響を抑制しつつ、隙間部分を埋めることができる。

なお、他の実施形態では、制御部５００は、例えば、第１実施形態や第２実施形態のような部分経路Ｒ３の生成と、第３実施形態のような隙間部分に隣接する部分経路の線幅の変更とを組み合わせて実行することによって、隙間部分を埋めてもよい。例えば、制御部５００は、部分経路Ｒ３を生成する処理を実行した後、依然として断面体内に隙間部分が生じる場合に、隙間部分に隣接する部分経路の線幅を大きくして、更に隙間部分を埋めてもよい。この場合、制御部５００は部分経路Ｒ３の線幅を大きくしてもよい。また、例えば、第１部分経路と、第１部分経路よりも三次元造形物ＯＢの内側に位置する第２部分経路とが隣接する場合、制御部５００は、第３実施形態と同様に、第２部分経路における線幅を大きくしてもよい。この場合の第１部分経路や第２部分経路は部分経路Ｒ３であってもよい。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ－１）図１５は、他の実施形態における隙間部分Ｖｘの例を示す図である。なお、図１５には、図８や図１３と異なり、隙間部分Ｖｘを上から見た様子が示されている。上記実施形態において、隙間部分の形状は、例えば、図１５の上部に示す扇状の隙間部分Ｖｘのように、その幅が変化するものであってもよい。制御部５００は、三次元造形処理の第１工程において、このように幅が変化する隙間部分Ｖｘを特定した場合、第２工程において、例えば、隙間部分Ｖｘに隣接する部分経路の線幅を、隙間部分の幅に従って変化させて造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成してもよい。具体的には、制御部５００は、図１５の下部に示すように、隙間部分Ｖｘに隣接する部分経路Ｒｘを複数の部分経路に分割し、分割されたそれぞれの部分経路の線幅を、隙間部分の幅の変化に従って変化するように増加させる。これによって、制御部５００は、隙間部分Ｖｘを効率的に、かつ、精度良く埋めることができる。また、制御部５００は、図１５の下部に実線矢印で示すように、分割されて生成された各部分経路を、各部分経路の線幅の中心を通る経路に変更することで、隙間部分Ｖｘをより精度良く埋めることができる。また、制御部５００は、第２工程において、隙間部分Ｖｘの幅の変化に従って線幅が変化する部分経路を、新たに隙間部分Ｖｘに生成することによって、隙間部分Ｖｘを埋めてもよい。

（Ｄ－２）上記実施形態において、制御部５００は、断面体の第１部分Ａ１を２層の第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形している。これに対して、制御部５００は、第１部分Ａ１を３層以上の第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形してもよい。更に、図１６は、他の実施形態の三次元造形処理において造形される三次元造形物ＯＢの形状の一例を示す図である。なお、図１６では、積層体Ｃ１ａの第１部分Ａ１ａおよび第２部分Ａ２ａと、積層体Ｃ１ｂの第１部分Ａ１ｂおよび第２部分Ａ２ｂとが太線によって示されている。図１６の例のように、複数の断面体が、水平方向に重なるように位置してもよい。図１６の例では、積層体Ｃ１ａの第２部分Ａ２ａが、部分経路Ｒ２ａにおいて吐出される造形材料によって、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に亘る層として造形される。また、積層体Ｃ１ｂの第２部分Ａ２ｂが、部分経路Ｒ２ｂにおいて吐出される造形材料によって、第３層Ｌ３および第４層Ｌ４に亘る層として造形される。これによって、三次元造形物ＯＢのＺ方向における強度が更に向上する。

（Ｄ－３）上記実施形態において、第１造形データは、断面体を造形するための、第１部分Ａ１を第１の厚みＰ１を有する層を積層して造形するためのデータ、および、第２部分Ａ２を第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータ以外の造形データを有していてもよい。例えば、断面体の第２部分Ａ２のうち、第２部分Ａ２を第２の厚みＰ２を有する層で造形するためのデータによって造形されない部分を造形するための他の造形データを有していてもよい。この場合、制御部５００は、第１工程において、例えば、他の造形データに含まれる部分経路を含む、第１造形データに含まれる各部分経路間において吐出される造形材料間に生じる隙間を、隙間部分として特定できる。また、この場合、制御部５００は、第２工程において、例えば、他の造形データに含まれる部分経路の線幅を変更することによって、第２造形データを生成してもよい。

（Ｄ－４）上記実施形態において、制御部５００は、第２線幅Ｗ２を、第１線幅Ｗ１の２倍の値に決定している。これに対して、制御部５００は、第２線幅Ｗ２を、第１線幅Ｗ１の２倍の値に決定しなくてもよく、例えば、第１線幅Ｗ１の２倍よりも小さい値や、第１線幅Ｗ１の２倍よりも大きい値に決定してもよい。

（Ｄ－５）上記実施形態では、制御部５００は、第２工程において、隙間部分に第２線幅Ｗ２よりも小さい線幅で造形材料を造形するためのデータを生成して、第２造形データを生成している。これに対して、制御部５００は、隙間部分に、第２線幅Ｗ２以上の線幅で造形材料を造形するためのデータを生成して、第２造形データを生成してもよい。

（Ｄ－６）上記実施形態では、制御部５００は、第２工程において、隙間部分に、第２の厚みＰ２よりも小さい第３の厚みを有する層を造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成している。これに対して、制御部５００は、隙間部分に、第２の厚みＰ２以上の厚みを有する層を造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成してもよい。

（Ｄ－７）上記実施形態では、制御部５００は、第２工程において、隙間部分に第１部分経路と第２部分経路とが隣接する場合、第１部分経路における線幅を変えずに、第２部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを造形している。これに対して、制御部５００は、第２工程において、隙間部分に第１部分経路と第２部分経路とが隣接する場合であっても、第２部分経路ではなく第１部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、第２造形データを生成してもよい。

（Ｄ－８）上記実施形態では、吐出部６０は、第１ノズル６５と第２ノズル６６とを備えている。これに対して、吐出部６０は、例えば、３以上のノズルを備えていてもよい。また、吐出部６０は、１つのノズルのみを備えていてもよい。吐出部６０が１つノズルのみを備える形態では、例えば、部分経路におけるギャップＧｐや、ステージ３００に対するノズルの移動速度、単位時間あたりにノズルから吐出される造形材料の量等が調整されることによって、積層ピッチおよび線幅が調整される。なお、この場合、制御部５００は、例えば、弁機構７０のように吐出部６０の流路内を流れる造形材料の量を調整可能な機構を制御することによって、ノズルから吐出される造形材料の量を調整してもよいし、スクリュー４０の回転数を調整することによって、ノズルから吐出される造形材料の量を調整してもよい。

（Ｄ－９）上記実施形態では、制御部５００は、最下層部ＢＬおよび最上層部ＴＬを、１層の第１の厚みＰ１を有する層で造形している。これに対して、最下層部ＢＬや最上層部ＴＬは、第１の厚みＰ１とは異なる厚みを有する層で造形されてもよい。また、最下層部ＢＬや最上層部ＴＬは、複数の層で造形されてもよい。また、制御部５００は、最下層部ＢＬと最上層部ＴＬとを、それぞれ異なる積層ピッチや線幅の造形材料を吐出することによって造形してもよい。なお、制御部５００は、三次元造形物ＯＢが最下層部ＢＬや最上層部ＴＬを有していない場合、最下層部の造形データや最上層部の造形データを生成しなくてもよい。この場合、制御部５００は、第３工程において、第２造形データのみに従って三次元造形物ＯＢを造形できる。

（Ｄ－１０）上記実施形態において、制御部５００は、層データに基づいて断面体データを生成している。これに対して、制御部５００は、層データに基づいて断面体データを生成しなくてもよい。例えば、制御部５００は、三次元造形物ＯＢを予め定められた厚み毎に分割した後、分割された部分を複数の第１の厚みＰ１を有する層に分割してもよい。また、制御部５００は、三次元造形物ＯＢを予め定められた厚み毎に分割した後、分割された部分の第１部分Ａ１および第２部分Ａ２を特定し、第１部分Ａ１のみを複数の第１の厚みＰ１を有する層に分割してもよい。

（Ｄ－１１）上記実施形態では、第１部分Ａ１は、断面体の外郭領域に相当する部分であり、第２部分Ａ２は、断面体の内部領域に相当する部分である。これに対して、第１部分Ａ１は外郭領域に相当する部分でなくてもよく、第２部分Ａ２は内部領域に相当する部分でなくてもよい。例えば、第１部分Ａ１が内部領域に相当する部分であり、第２部分Ａ２が外郭領域に相当する部分であってもよい。この場合、制御部５００は、例えば、第１造形データ間に含まれる部分経路において吐出される造形材料間に生じる隙間に加え、部分経路において吐出される造形材料と三次元造形物ＯＢの外郭Ｏｔとの間に生じる隙間を、隙間部分として特定できる。

（Ｄ－１２）上記実施形態では、制御部５００は、第１造形データを生成している。これに対して、制御部５００は、第１造形データを生成しなくてもよい。例えば、制御部５００は、外部のコンピューター等によって造形された第１造形データを、外部のコンピューター等から取得してもよい。

（Ｄ－１３）上記実施形態では、造形部２００は、フラットスクリューによって材料を可塑化している。これに対して造形部２００は、例えば、インラインスクリューを回転させることによって材料を可塑化するものであってもよい。また、造形部２００は、フィラメント状の材料を可塑化して吐出するヘッドとして構成されていてもよい。

Ｅ．他の形態：
本開示は、上述した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で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記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必須なものとして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、複数の部分経路を含む経路に従って、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、前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形するためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１部分の厚みに対応する第２の厚みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定する第１工程と、前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変更して、前記第１造形データから第２造形データを生成する第２工程と、前記第２造形データに従って前記造形材料を吐出させて前記三次元造形物を造形する第３工程と、を備える。
このような形態によれば、第２部分が、第１部分に対応する厚みを有する層によって造形されるため、三次元造形物の積層方向における強度が向上する。また、第２造形データは、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して生成されるため、三次元造形物における空隙の発生が抑制される。そのため、三次元造形物の強度が向上する。

（２）上記形態では、前記第２工程において、前記第２部分を前記第２の厚みを有する層で造形するためのデータによって実現される線幅よりも小さい線幅で前記造形材料を吐出するためのデータを生成することによって、前記第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、第２工程において生成されるデータによって、より小さい幅の隙間部分を埋めることができるため、効果的に隙間部分を埋めることができる。そのため、三次元造形物における空隙の発生をより抑制できる。

（３）上記形態では、前記第２工程において、前記隙間部分に前記第２の厚みよりも小さい第３の厚みを有する層を造形するためのデータを生成することによって、前記第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、第２工程において生成されるデータによって、より小さい厚みの隙間部分を埋めることができるため、効果的に隙間部分を埋めることができる。そのため、三次元造形物における空隙の発生をより抑制できる。

（４）上記形態では、前記第２工程において、前記第３の厚みを有する層が積層方向に複数重なる場合、複数重なる前記第３の厚みを有する層を造形するためのデータを、複数重なる前記第３の厚みを有する層の厚みに相当する第４の厚みを有する層を造形するためのデータに変更することによって、前記第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、三次元造形物における空隙の発生が効果的に抑制される。また、隙間部分が第４の厚みを有する層によって造形されるため、三次元造形物の積層方向における強度が更に向上する。

（５）上記形態では、前記第２工程において、前記隙間部分に隣接する前記部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、前記第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、部分経路の数を増やすことなく隙間部分を埋めることができる。そのため、部分経路を増やすことなく、三次元造形物における空隙の発生を抑制できる。

（６）上記形態では、前記第２工程において、前記隙間部分に、第１部分経路と、前記第１部分経路よりも前記三次元造形物の内側に位置する第２部分経路と、が隣接する場合、前記第１部分経路における線幅を変えずに、前記第２部分経路における線幅を大きくして造形するためのデータを生成することによって、前記第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、より三次元造形物の外観へ与える影響を抑制しつつ、隙間部分を埋めることができる。

（７）上記形態では、前記第２工程において、前記隙間部分に隣接する前記部分経路の線幅を、前記隙間部分の幅に従って変化させて造形するためのデータを生成することによって、前記第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、隙間部分を効率的に、かつ、精度良く埋めることができる。

（８）上記形態において、前記第３工程において、前記第２造形データに従って、第１ノズル、および、第１ノズルのノズル径とは異なるノズル径を有する第２ノズルから前記造形材料を吐出させて前記三次元造形物を造形してもよい。このような形態によれば、造形材料を吐出させるノズルを切り替えることによって、造形される層の厚みを簡易に変更することができるため、三次元造形物をより簡易な方法で造形できる。

（９）本開示の第２の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、ステージと、前記ステージに向けて造形材料を吐出する吐出部と、前記ステージに対して前記吐出部を移動させる移動機構部と、前記吐出部および前記移動機構部を制御して、前記吐出部から前記ステージに向けて造形材料を複数の部分経路を含む経路に従って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制御部と、を備える。前記制御部は、前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形するためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１部分の厚みに対応する第２の厚みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定し、前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変更して、前記第１造形データから第２造形データを生成し、前記第２造形データに従って前記吐出部から前記造形材料を吐出させて前記三次元造形物を造形する。
このような形態によれば、第２部分が、第１部分に対応する厚みを有する層によって造形されるため、三次元造形物の積層方向における強度が向上する。また、第２造形データは、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して生成されるため、三次元造形物における空隙の発生が抑制される。そのため、三次元造形物の強度が向上する。

（１０）本開示の第３の形態によれば、複数の部分経路を含む経路に従って、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ためのデータを生成する情報処理装置が提供される。この情報処理装置は、前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形するためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１部分の厚みに対応する第２の厚みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元造形物の内部に生じる隙間部分を特定し、前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変更して、前記第１造形データから第２造形データを生成する、データ生成部、を備える。
このような形態によれば、第２部分が、第１部分に対応する厚みを有する層によって造形されるため、三次元造形物の積層方向における強度が向上する。また、第２造形データは、隙間部分を埋めるように第１造形データを変更して生成されるため、三次元造形物における空隙の発生が抑制される。そのため、三次元造形物の強度が向上する。

２０…材料供給部、２２…供給路、３０…可塑化部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…スクリュー、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…溝、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…供給流路、６２…接続部、６３…第１分岐流路、６４…第２分岐流路、６５…第１ノズル、６６…第２ノズル、６７…第１ノズル孔、６８…第２ノズル孔、７０…弁機構、７１…弁機構駆動部、１００…三次元造形装置、２００…造形部、３００…ステージ、３１１…造形面、４００…移動機構部、５００…制御部、５０１…データ生成部

Claims (9)

1. 複数の部分経路を含む経路に従って、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
   前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形する
   ためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する
   方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１の厚みよりも大きい第２の厚
   みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元
   造形物の内部に生じる隙間部分を特定する第１工程と、
   前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分を埋めるように前記第１造形データを変
   更して、前記第１造形データから第２造形データを生成する第２工程と、
   前記第２造形データに従って前記造形材料を吐出させて前記三次元造形物を造形する第
   ３工程と、を備え、
   前記第２工程において、前記隙間部分に前記第２の厚みよりも小さい第３の厚みを有す
   る層を造形するためのデータを生成することによって、前記第２造形データを生成する、
   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、
   前記第２工程において、前記第２部分を前記第２の厚みを有する層で造形するためのデ
   ータによって実現される線幅よりも小さい線幅で前記造形材料を吐出するためのデータを
   生成することによって、前記第２造形データを生成する、三次元造形物の製造方法。
3. 請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
   前記第２工程において、前記第３の厚みを有する層が積層方向に複数重なる場合、複数
   重なる前記第３の厚みを有する層を造形するためのデータを、複数重なる前記第３の厚み
   を有する層の厚みに相当する第４の厚みを有する層を造形するためのデータに変更するこ
   とによって、前記第２造形データを生成する、三次元造形物の製造方法。
4. 請求項１から３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２工程において、前記隙間部分に隣接する前記部分経路における線幅を大きくし
   て造形するためのデータを生成することによって、前記第２造形データを生成する、三次
   元造形物の製造方法。
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、前記隙間部分に、第１部分経路と、前記第１部分経路よりも前
   記三次元造形物の内側に位置する第２部分経路と、が隣接する場合、前記第１部分経路に
   おける線幅を変えずに、前記第２部分経路における線幅を大きくして造形するためのデー
   タを生成することによって、前記第２造形データを生成する、三次元造形物の製造方法。
6. 請求項２から５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２工程において、前記隙間部分に隣接する前記部分経路の線幅を、前記隙間部分
   の幅に従って変化させて造形するためのデータを生成することによって、前記第２造形デ
   ータを生成する、三次元造形物の製造方法。
7. 請求項１から６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３ 工程において、前記第２造形データに従って、第１ノズル、および、第１ノ
   ズルのノズル径とは異なるノズル径を有する第２ノズルから前記造形材料を吐出させて前
   記三次元造形物を造形する、三次元造形物の製造方法。
8. ステージと、
   前記ステージに向けて造形材料を吐出する吐出部と、
   前記ステージに対して前記吐出部を移動させる移動機構部と、
   前記吐出部および前記移動機構部を制御して、前記吐出部から前記ステージに向けて造
   形材料を複数の部分経路を含む経路に従って吐出させて層を積層することで三次元造形物
   を造形する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形する
   ためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する
   方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１の厚みよりも大きい第２の厚
   みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元
   造形物の内部に生じる隙間部分を特定し、
   前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分に前記第２の厚みよりも小さい第３の厚
   みを有する層を造形するためのデータを生成することによって、前記第１造形データから
   第２造形データを生成し、
   前記第２造形データに従って前記吐出部から前記造形材料を吐出させて前記三次元造形
   物を造形する、三次元造形装置。
9. 複数の部分経路を含む経路に従って、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ためのデータを生成する情報処理装置であって、
   前記三次元造形物の一部である第１部分を、第１の厚みを有する層を積層して造形する
   ためのデータ、及び、前記三次元造形物の一部であって、かつ、層の積層方向に直交する
   方向において前記第１部分に隣り合う第２部分を、前記第１の厚みよりも大きい第２の厚
   みを有する層で造形するためのデータ、を有する第１造形データに基づいて、前記三次元
   造形物の内部に生じる隙間部分を特定し、
   前記隙間部分が特定された場合、前記隙間部分に前記第２の厚みよりも小さい第３の厚
   みを有する層を造形するためのデータを生成することによって、前記第１造形データから
   第２造形データを生成する、
   データ生成部、を備える、情報処理装置。

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