JP6840944B2

JP6840944B2 - ３次元データ生成装置、造形装置、造形物の製造方法及びプログラム

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Publication number: JP6840944B2
Application number: JP2016135987A
Authority: JP
Inventors: 慎也宮森; 正臣坂本; 哲宏井上; 小笠原　文彦; 文彦小笠原; 治安井; 陽介田代
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2036-07-08
Also published as: JP2018001724A

Description

本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに関する。

特許文献１には、３次元造形物に対する３次元形状データを取得する第１段階と、前記３次元形状データを最終的な造形物の作製に必要なサイズに変換させる第２段階と、前記サイズが変換されたデータをその内部を空洞化する空洞形態シェルデータ（Ｓｈｅｌｌｄａｔａ）に変換させる第３段階と、前記シェルデータを高速プロトタイピングによって作製可能にする各パートデータ（ｐａｒｔｓｄａｔａ）のサイズ範囲に分割する第４段階と、前記それぞれのパートデータを前記高速プロトタイピングによって造形して、各造形パート物に作製する第５段階と、前記作製された各造形パート物を組立てて造形物を完成する第６段階を包含してなることを特徴とする３次元大型造形物の作製方法が記載されている。

特開２００９−８３４９１号公報

１つの造形装置では造形出来ないような大きな造形物を作成するような場合には、最終成果物に対応する造形データを複数に分割し、分割された造形データごとに造形物を造形し、その後これらの造形物を互いに接合して最終成果物を作成することがある。このような場合、これら造形物の接合を容易にするため、治具のような何らかの位置決め用の部材が必要であるが、それを例えば凹凸等の位置決用の部位として造形物と同時に形成できれば、造形物どうしの接合の作業が容易になる。しかしながら、このような位置決め用の部位を造形物と同じ材料で造形した場合には、造形物どうしの接合作業が終わった後、位置決め用の部位を取り除くことが困難となってしまう。

本発明は、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムを提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示部を有する３次元データ生成装置である。

請求項２に係る本発明は、位置決部を造形する支持材の量の操作者による指示を受け付ける支持材量指示受付部をさらに有する請求項１記載の３次元データ生成装置である。

請求項３に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に向けての移動を位置決部が案内する形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

請求項４に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に向けての移動を位置決部が制限する形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

請求項５に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に対する向きを位置決部が一致させる形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

請求項６に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体の変形を位置決部が抑制する形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置である。

請求項７に係る本発明は、前記出力指示部は、造形物本体に重力方向における下側から位置決部が支持される状態となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ造形装置である。

請求項８に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示部を有する３次元データ生成装置である。

請求項９に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示部と、前記出力指示部の指示に応じて造形物を出力する出力部と、を有する造形装置である。

請求項１０に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示部と、前記出力指示部の指示に応じて造形物を出力する出力部と、を有する造形装置である。

請求項１１に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示工程であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示工程を有する造形物の造形方法である。

請求項１２に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示工程であって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示工程を有する造形物の造形方法である。

請求項１３に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示ステップであって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料である支持材を用いて出力することを指示する出力指示ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。

請求項１４に係る本発明は、造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示ステップであって、位置決部を、造形物を造形する材料である造形材料を用いて出力することを指示する出力指示ステップをコンピュータに実行させるプログラムで３である。

請求項１に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる３次元データ生成装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明によれば、操作者による指示に応じて用いる支持材の量を調整することができる。

請求項３に係る本発明によれば、位置決部によって他の部材が造形物本体へと案内されるため、造形物と他の部材との位置決めをしやすい。

請求項４に係る本発明によれば、造形物と他の部材との衝突時の衝撃を位置決部で抑制することができる。

請求項５に係る本発明は、造形物と他の部材との向きを一致させることが容易になる。

請求項６に係る本発明によれば、造形物の例えば造形時における変形を抑制することができる。

請求項７に係る本発明によれば、位置決部が造形物本体により重力方向おける下側から支持されていない技術と比較して、位置決部を容易に造形することができる。

請求項８に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる３次元データ生成装置を提供することができる。

請求項９に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形装置を提供することができる。

請求項１０に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形装置を提供することができる。

請求項１１に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形物の造形方法を提供することができる。

請求項１２に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができる造形物の造形方法を提供することができる。

請求項１３に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができるプログラムを提供することができる。

請求項１４に係る本発明によれば、造形物と他の部材とを位置決めする位置決め部を造形装置を用いて造形する場合に、造形物と位置決め部を同じ材料で造形する場合に比べて、造形物と他の部材との接合を容易にすることができるプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る３次元造形システムを示す図である。図１に示す３次元造形システムが有する３次元造形装置を示す図である。図２に示す３次元造形装置が有する制御部を示すブロック図である。図１に示すデータ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。図４に示すデータ生成装置によるデータ生成の過程を示すフローチャートである。造形物の第１の例を示す図である。造形物の第２の例を示し、図７（Ａ）は斜視図であり、図７（Ｂ）は平面図である。図７に示す造形物の第２の例と、造形物との第３の例と、造形物の第４の例とを比較して示し、図８（Ａ）は造形物の第２の例を示す平面図であり、図８（Ｂ）は造形物の第３の例を示す平面図であり、図８（Ｃ）は造形物の第４の例を示す平面図である。造形物の第５の例を示す図である。造形物の第６の例を示し、図１０（Ａ）は斜視図であり、図１０（Ｂ）は平面図である。図１０に示す造形物の第６の例と、造形物の第７の例と、造形物の第８の例と、造形物の第９の例とを比較して示し、図１１（Ａ）は造形物の第６の例を示す平面図であり、図１１（Ｂ）は造形物の第７の例を示す平面図であり、図１１（Ｃ）は造形物の第８の例を示す平面図であり、図１１（Ｄ）は造形物の第９の例を示す平面図である。図１２（Ａ）は、造形物の第１０の例を示す図であり、図１２（Ｂ）は造形物の第１の比較例を示す図である。図１３（Ａ）は、造形物の第１１の例を示す図であり、図１３（Ｂ）は造形物の第２の比較例を示す図である。造形物の第１２の例を示す図である。第２の実施形態に係るデータ生成装置の機能的構成を示すブロック図である。

次に、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係る３次元造形システム１０が示されている。３次元造形システム１０は、３次元データ生成装置１００と３次元造形装置５００とを有し、３次元データ生成装置１００と３次元造形装置５００とがネットワーク７００に接続されている。

３次元造形システム１０においては、３次元データ生成装置１００において３次元データが生成され、生成された３次元データがネットワーク７００を介して３次元造形装置５００に送信され、送信された３次元データに基づいて３次元造形装置５００が造形物８００（例えば、図６を参照）を造形する。

３次元データ生成装置１００としては、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。３次元データ生成装置１００は、操作部１６０と表示部１７０とを有する。操作部１６０としては、例えばキーボードを用いることができる。表示部１７０としては、例えば液晶表示装置を用いることができる。例えばタッチパネル（不図示）等を、操作部と表示部とを兼ねたものとして用いてもよい。３次元データ生成装置１００と３次元造形装置５００との詳細は後述する。

図２には、３次元造形装置５００が示されている。３次元造形装置５００は、所謂インクジェット法、より詳細には所謂インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用している。以下の説明においては、３次元造形装置５００として、インクジェット紫外線硬化型積層造形法を採用した場合を例として示すものの、３次元造形装置５００は、他の方式を採用したものであってもよい。すなわち、３次元造形装置５００は、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）とも称される熱溶解積層法、ＳＬＳ（Selective Laser Sintering）とも称される粉末焼結法、粉末固着法、石膏積層法、ＳＴＬ（Stereo Lithography）とも称される光造形法、ＬＯＭ（Laminated Object Manufacturing）とも称されるシート材積層法等の方式を採用した３次元造形装置であってもよい。

図２に示すように、３次元造形装置５００は造形ステージ５１０を有する。３次元造形装置５００では、造形ステージ５１０の上側の面に造形物８００が造形される。造形物８００は、造形物本体８１０と、位置決部８２０とを有する。造形物本体８１０は、造形物８００における出力の最終的な目的物となる部分である。位置決部８２０は、造形物８００における造形物本体８１０に他の部材９００（例えば、図６を参照）を位置決めするための部分である。

造形物本体８１０は、造形材料が積層されるようにして造形ステージ５１０の上側の面に積層される。この際、必要に応じてサポート材が積層されることによりサポート材積層部８９０が形成される。サポート材積層部８９０は、造形物８００の下側に造形材料が積層されていない部分がある場合に、造形物８００を下側から支持するために形成される。このように、サポート材積層部８９０は、造形物８００の造形の過程でおいて造形物本体８１０を支える支持部として用いられていて、サポート材は、造形物本体８１０を支える支持部の材料である支持材として用いられている。サポート材積層部８９０は、造形物８００の造形後に、例えば水洗いする等の方法で造形物８００から除去される。

位置決部８２０は、サポート材を用いて造形される。すなわち、この実施形態においては、造形物本体８１０が造形材料で造形され、サポート材積層部８９０と位置決部８２０とがサポート材で造形される。

造形ステージ５１０にはＺ軸方向移動機構５２０が連結されている。造形ステージ５１０は、Ｚ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＺ軸方向（上下方向）に移動することができるようになっている。

３次元造形装置５００は、ヘッド部５３０を有し、ヘッド部５３０はヘッド部本体５３２を有する。ヘッド部本体５３２には、Ｘ軸方向移動機構５３４が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｘ軸方向移動機構５２０を駆動させることでＸ軸方向（図２における左右方向）に移動することができるようになっている。また、ヘッド部本体５３２には、Ｙ軸方向移動機構５３６が連結されている。ヘッド部５３０は、Ｙ軸方向移動機構５３６を駆動させることでＹ軸方向（図２における紙面と交わる方向）に移動することができるようになっている。

ヘッド部５３０は、造形材料射出ノズル５４０をさらに有する。造形材料射出ノズル５４０は、造形材料貯蔵部５４２に貯蔵されている造形材料を造形ステージ５１０に向けて射出する。造形材料としては、光硬化性樹脂を用いることができる。

ヘッド部５３０は、サポート材射出ノズル５５０をさらに有する。サポート材射出ノズル５５０は、サポート材貯蔵部５５２に貯蔵されているサポート材を造形ステージに向けて射出する。サポート材としては、例えば、水溶性ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）や、ＨＩＰＳ（耐衝撃性ポリスチレン）を用いることができる。

ヘッド部５３０は、平滑化装置５６０を有する。平滑化装置５６０は、造形ステージ５１０へと射出された造形材料とサポート材とを平滑化する。平滑化装置５６０は、過剰な造形材料と過剰なサポート材とを掻き取るように回転する回転部材５６２を例えば有する。

ヘッド部５３０は、光照射装置５７０を有する。光照射装置５７０は、光を照射することで、造形ステージ５１０に射出された造形材料を硬化させ、さらには、造形ステージ５１０に照射されたサポート材を硬化させる。

図３は、３次元造形装置５００が有する制御部５８０を示すブロック図である。図３に示すように、制御部５８０は制御回路５８２を有し、制御回路５８２に、ネットワーク７００（図１を参照）と通信インターフェイス５８４とを介し、３次元データ生成装置１００（図１を参照）で生成されたデータが入力される。

また、３次元造形装置５００においては、制御回路５８２からの出力によりＸ軸方向移動機構５３４と、Ｙ軸方向移動機構５３６と、Ｚ軸方向移動機構５２０と、造形材料射出ノズル５４０と、サポート材射出ノズル５５０と、平滑化装置５６０と、光照射装置５７０とが制御される。

以上のように構成された３次元造形装置５００では、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を右側へと移動させつつ、造形材料射出ノズル５４０に造形ステージ５１０へと造形材料を射出させ、サポート材射出ノズル５５０に造形ステージ５１０へとサポート材を射出される。そして、制御回路５８２は、Ｘ軸方向移動機構５３４にヘッド部５３０を右側から左側へと移動させつつ、平滑化装置５６０に造形材料とサポート材とを平滑化させ、さらには光照射装置５７０に造形材とサポート材とを硬化させる。

そして、主走査方向（Ｘ軸方向）における一定幅の造形を終了させると、制御回路５８２は、Ｙ軸方向移動機構５３６に、ヘッド部５３０を副操作方向に（Ｙ軸方向）に移動させ、さらには主走査方向における一定幅方向の造形を繰り返させる。

以上の動作を繰り返させることにより、一層分の造形物８００の造形を完了させると、制御回路５８２は、Ｚ軸方向移動機構５２０に、造形ステージ５１０を下方向（Ｚ軸方向）に造形物８００の一層の厚さ分だけ下降させる。そして、制御回路５８２は、造形物８００の既に造形がなされた部分に積層させるようにして、造形物８００に次の層の造形をさせる。以上の動作を繰り返すことにより、３次元造形装置５００は、硬化させた造形材料を積層させるようにして造形物８００を造形する。

図４は、３次元データ生成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図４に示すように、３次元データ生成装置１００は、３次元データ受付部１０２を有する。３次元データ受付部１０２は、３次元データを受け付ける。より具体的には、造形物本体８１０の３次元データを受け付ける。この実施形態では、３次元データ受付部１０２が、３次元データとしてＳＴＬ（Standard Triangulated Language）データを受け付ける構成を例として説明をするものの、３次元データ受付部１０２で３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータ、３次元ＣＧ（computer graphics）のデータ、３Ｄスキャナによるデータ等を受け付けて、受け付けたデータを、３次元データ生成装置１００側でＳＴＬデータに変換するようにしてもよい。

ここで、ＳＴＬデータとは、３次元形状を表現するデータを保存するファイルフォーマットの一つであるＳＴＬフォーマットのデータであり、３次元データを、多数の三角形の頂点の座標と、これらの多数の三角形の面の法線ベクトルとで示すデータである。

３次元データ生成装置１００は、データ生成指示受付部１０６をさらに有する。データ生成指示受付部１０６は、位置決部８２０を造形するサポート材の量の操作者により指示を受け付ける。操作者による指示は、操作者が、例えば操作部１６０を操作することによりなされる。

３次元データ生成装置１００は、位置決部データ生成部１０８を有する。位置決部データ生成部１０８は、データ生成指示受付部１０６が受け付けた指示に応じて、３次元データ受付部１０２で受け付けた３次元データが規定する形状に他の部材を位置決めするための位置決部の３次元データを生成する。

３次元データ生成装置１００は、断面形状データ生成部１１０をさらに有する。断面形状データ生成部１１０は、３次元データ受付部１０２が受け付けた造形物本体８１０の３次元データと、位置決部データ生成部１０８が生成した３次元データとを、例えば水平方向に輪切りした積層データ（スライスデータ）に変換して、断面形状データを生成する。

３次元データ生成装置１００は、出力指示部１１２をさらに有する。出力指示部１１２は、断面形状データ生成部１１０で生成された断面形状データに基づく造形物８００の造形を３次元造形装置５００に指示する。より具体的には、出力指示部１１２は、３次元データ受付部１０２が受け付けた造形物本体８１０の形状を規定する３次元データと、位置決部データ生成部１０８が生成した位置決部８２０の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物８００の出力を３次元造形装置５００に指示する。この際、出力指示部１１２は、造形物本体８１０は造形材料を用いて出力し、位置決部８２０はサポート材を用いて出力をするように指示をする。

図５は、３次元データ生成装置１００によるデータ生成のステップを示すフローチャートである。最初のステップであるステップＳ１０では、３次元データ受付部１０２が、造形物本体８１０の３次元データを受け付ける。

次のステップであるステップＳ２０では、データ生成指示受付部１０６が、位置決部８２０を造形するサポート材の量の操作者により指示を受け付ける。

次のステップであるステップＳ３０では、位置決部データ生成部１０８が、データ生成指示受付部１０６が受け付けた指示に応じて、３次元データ受付部１０２で受け付けた３次元データが規定する形状に他の部材を位置決めするための位置決部８２０の３次元データを生成する。

次のステップであるステップＳ４０では、断面形状データ生成部１１０が、３次元データ受付部１０２が受け付けた造形物本体８１０の３次元データと、位置決部データ生成部１０８が生成した３次元データとから断面形状データを生成する。

次のステップであるステップＳ５０では、出力指示部１１２が、断面形状データ生成部１１０で生成された断面形状データに基づく造形物８００の造形を３次元造形装置５００に指示する。より具体的には、出力指示部１１２が、３次元データ受付部１０２が受け付けた造形物本体８１０の形状を規定する３次元データと、位置決部データ生成部１０８が生成した位置決部８２０の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物８００の出力を３次元造形装置５００に指示する。この際、出力指示部１１２は、造形物本体８１０は造形材料を用いて出力し、位置決部８２０はサポート材を用いて出力をするように指示をする。

図６には、造形物８００の第１の例が示されている。この造形物８００は、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものであり、図６に示すように、造形物本体８１０と、位置決部８２０とを有する。位置決部８２０は、造形物本体８１０に対して位置決めされる他の部材９００の造形物本体８１０への移動を案内する形状となっている。具体的には、位置決部８２０には、他の部材９００を造形物本体８１０に向けて案内する案内溝８２２が形成されている。

他の部材９００は、３次元造形装置５００で出力された造形物であってもよいし、３次元造形装置５００で出力された造形物以外のものであってもよい。

位置決部８２０は、先述のようにサポート材から造形されている。このため、他の部材９００を造形物本体８１０へと位置決した後に、例えば、水洗いする等の方法で造形物本体８１０から除去することができる。

図７には、造形物８００の第２の例が示されている。この造形物８００は、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものである。先述の第１の例では、位置決部８２０は、造形物本体８１０の上側の面の一部を取り囲むように、２つが設けられていた。これに対して、この第２の例では、図７に示すように、位置決部８２０が、造形物本体８１０の上側の面の全体を取り囲むように１つが設けられている。

図８には、図７に示す造形物８００の第２の例と、造形物８００の第３の例と、造形物８００の第４の例とが比較して示されていて、図８（Ａ）は造形物８００の第２の例を示す平面図であり、図８（Ｂ）は造形物８００の第３の例を示す平面図であり、図８（Ｃ）は造形物８００の第４の例を示す平面図である。

これらの造形物８００は、いずれもが、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものであり、図８に示すように、第２の例においては、位置決部８２０は造形物本体８１０の上側の面の４辺を覆うように配置されている。また、第３の例においては、位置決部８２０は、造形物本体８１０の上側の面の１辺を覆うように配置されている。また、第４の例においては、位置決部８２０は、造形物８００の上側の面の２つの頂点を覆うように配置されている。ここで、位置決部８２０を造形するためのサポート材の量を比較すると、位置決部８２０を造形するためのサポート材の量は、図８（Ａ）に示す第２の例が最も多く、図８（Ｂ）に示す第３の例が次に多く、図８（Ｃ）に示す第４の例が最も少なくなっている。

造形物８００を造形する際に、造形物本体８１０に対して、図８（Ａ）のように位置決部８２０を造形するのか、図８（Ｂ）のように位置決部８２０を造形するのか、図８（Ｃ）のように位置決部８２０を造形するのかは操作者の指示により定められる。具体的には、データ生成指示受付部１０６が受け付けた操作者の指示に基づいて、位置決部データ生成部１０８が生成する位置決部８２０の３次元データにより定まる。

図９には、上段に造形物８００の第５の例が、下段に造形物８００の第２の例（図７を参照）が示されている。図９に示す例では、造形物８００の第２の例と、造形物８００の第５の例とは、互いに位置決して用いられる。位置決は、造形物８００の第２の例の上側の面に位置決部８２０に囲まれるようにして形成された凹部に、第５の造形物８００を挿入するようにしてなされる。

造形物８００の第５の例は、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものであり、図９に示すように、造形物本体８１０と位置決部８２０とを有する。位置決部８２０は、造形物８００の第５の例の造形物８００の第２の例に向けての移動を制限する形状となっている。すなわち、造形物８００の第５の例が、造形物８００の第２の例に接近すると、造形物８００の第５の例の位置決部８２０が造形物８００の第２の例の位置決部８２０に接触し、造形物８００の第５の例の造形物８００の第２の例に向けての、それ以上の移動ができなくなる。

図１０には、造形物８００の第６の例が２つが示されている。造形物８００の第６の例は、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものであり、造形物本体８１０と、位置決部８２０とを有する。位置決部８２０は、造形物８００の第６の例の２つの向きを互いに一致させる形状となるように出力される。すなわち、位置決部８２０は、上側の面及び下側の面が５角形となっていて、造形物８００の一方の上側の面と、造形物８００の他方の下側の面とを一致させるように２つの造形物８００を重ねると、２つの造形物本体８１０の向きが一致するように造形されている。

図１１には、図１０に示す造形物８００の第６の例と、造形物８００の第７の例と、造形物８００の第８の例と、造形物８００の第９の例とが比較して示されていて、図１１（Ａ）は造形物８００の第６の例を示す平面図であり、図１１（Ｂ）は造形物８００の第７の例を示す平面図であり、図１１（Ｃ）は造形物８００の第４の例を示す平面図であり、図１１（Ｄ）は造形物８００の第９の例を示す平面図である。

これらの造形物８００は、いずれもが、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものである。図１１に示すように、位置決部８２０の断面形状は、第６の例では５角形であり、第７の例では４角形であり、第８の例では一部に切欠が形成された３角形である。これらの各例においては、位置決部８２０は、造形物８００の一方の上側の面と、造形物８００の他方の下側の面とを一致させるように２つの造形物８００を重ねると、２つの造形物本体８１０の向きが一致するように造形されている。

造形物８００の第６の例、第７の例及び第８の例では、位置決部８２０は、造形物本体８１０の全体が位置決部８２０の中に埋め込まれた状態となるように１つが造形されていた。これに対して、第９の例では、位置決部８２０は、造形物本体８１０から突出するように３個が造形されている。この第９の例においても、位置決部８２０は、造形物８００の一方の上側の面と、造形物８００の他方の下側の面とを一致させるように２つの造形物８００を重ねると、２つの造形物本体８１０の向きが一致するように造形されている。

図１２（Ａ）には、造形物８００の第１０の例が示されている。この造形物８００は、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものである。図１０に示すように、造形物８００の第１０の例は、造形物本体８１０と位置決部８２０とを有し、造形物本体８１０は、断面がコの字形状となっている。また、位置決部８２０は、造形物本体８１０の変形を抑制する形状となっている。より具体的には、コの字形状の造形物本体８１０の両端部が埋め込まれた形状となるように、位置決部８２０は造形されている。

図１２（Ｂ）には、造形物８００の第１の比較例が示されている。この比較例においては、コの字形状の造形物本体８１０は、両端部が位置決部８２０の中に埋め込まれていない。このため、この比較例における造形物本体８１０は、図１２（Ａ）に示す造形物８００の第１０の例と比較して、図１２（Ｂ）に示す矢印ａで示す方向や、矢印ｂで示す方向に変形しやすい。

図１３（Ａ）には、造形物８００の第１１の例が示されている。この造形物８００は、出力指示部１１２により出力の指示がなされるものである。図１１に示すように、造形物８００の第１１の例は、造形物本体８１０と位置決部８２０とを有し、位置決部８２０は、造形物本体８１０に他の部材９００を位置決めし、重力方向における下方から造形物本体８１０により支持される状態となるように出力されている。

図１３（Ｂ）には、造形物８００の第２の比較例が示されている。この比較例においては、位置決部８２０は、造形物本体８１０によって重力方向における下側から支持されておらず、下端部と設置面との間に空間が形成されている。このようなため、この比較例における位置決部８２０は、図１３（Ａ）に示す造形物８００の第１１の例における位置決部８２０と比較して造形が困難である。

図１４は、本発明の第２の実施形態に係る３次元造形システム１０で造形された２つの造形物８００を示す図であり、造形物８００の第１２の例を示す図である。先述の第１の実施形態においては、造形物８００は、造形物本体８１０が造形材料を用いて造形されていて、位置決部８２０がサポート材を用いて造形されていた。これに対して、この第２の実施形態においては、造形物８００は、造形物本体８１０と位置決部８２０との双方が造形材料で造形されている。

また、先述の第１の実施形態に係る３次元データ生成装置１００では、出力指示部１１２は、造形物本体８１０は造形材料を用いて出力し、位置決部８２０はサポート材を用いて出力をするように指示をした（図５におけるステップＳ５０を参照）。これに対して、この第２の実施形態においては、ステップＳ５０において、出力指示部１１２が造形物本体８１０と位置決部８２０との双方を造形材料を用いて出力をするように指示する。

図１４に示すように、造形物８００の第１２の例では、位置決部８２０は、造形物本体８１０を取り囲み、造形物本体８１０に連結された枠体として造形される。また、造形物８００の第１２の例では、位置決部８２０は、造形物８００の第１２の例の２つの向きを互いに一致させる形状となるように出力されている。すなわち、位置決部８２０は、枠体からなる上側の位置決部８２０と、枠体からなる下側の位置決部８２０とを重ねることで、２つの造形物本体８１０の向きが一致するように造形されている。

また、先述の第１の実施形態に係る３次元データ生成装置１００では、２つの造形物８００の位置合わせや、１つの造形物８００と他の部材９００との位置合わせが完了した後に、位置決部８２０が例えば水洗いする等の方法で造形物８００から除去された。これに対して、この第２の実施形態においては、２つの造形物８００の位置合わせや、１つの造形物８００と他の部材９００との位置合わせが完了した後に、位置決部８２０が造形物本体８１０から切断されることで除去される。

次に本発明の第３の実施形態に係る造形システムについて説明する。先述の第１の実施形態においては、３次元造形装置５００は、３次元データ生成装置１００と共に３次元造形システム１０を構成し、３次元データ生成装置１００で生成された３次元データに基づいて造形物８００を造形していた。

これに対して、この第２の実施形態においては、３次元造形装置５００が３次元データの生成をし、さらには造形物８００の造形をする。

図１５は、第２の実施形態に係３次元造形装置５００の機能的構成を示すブロック図である。図１４示されているように、３次元データ受付部１０２、データ生成指示受付部１０６、位置決部データ生成部１０８、断面形状データ生成部１１０、出力指示部１１２との第１の実施形態においては、３次元データ生成装置１００が有していた構成を、この第２の実施形態では３次元造形装置５００が有している。

また、３次元造形装置５００は、出力部５９０を有している。出力部５９０は、出力指示部１１２からの指示を受けて、造形物８００を出力する。出力部５９０は、例えば、造形ステージ５１０、ヘッド部５３０等の第１の実施形態に係る３次元造形装置５００有する全ての構成を有している。

以上で説明をしたように、本発明は、３次元データ生成装置、３次元造形装置、造形物の製造方法及びプログラムに適用することができる。

１０・・・３次元造形システム
１００・・・３次元データ生成装置
１０２・・・次元データ受付部
１０６・・・データ生成指示受付部
１０８・・・位置決部データ生成部
１１０・・・断面形状データ生成部
１１２・・・出力指示部
５００・・・３次元造形装置
５９０・・・出力部
８００・・・造形物
８１０・・・造形物本体
８２０・・・位置決部
８２２・・・案内溝
８９０・・・サポート材積層部
９００・・・他の部材

Claims

造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料であって前記造形材料とは異なる支持材を用いて出力することを指示する出力指示部を有する３次元データ生成装置。
位置決部を造形する支持材の量の操作者による指示を受け付ける支持材量指示受付部をさらに有する請求項１記載の３次元データ生成装置。
前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に向けての移動を位置決部が案内する形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。
前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に向けての移動を位置決部が制限する形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。
前記出力指示部は、造形物本体に位置決めされる他の部材の造形物本体に対する向きを位置決部が一致させる形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。
前記出力指示部は、造形物本体の変形を位置決部が抑制する形状となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ生成装置。
前記出力指示部は、造形物本体に重力方向における下側から位置決部が支持される状態となるように出力を指示する請求項１又は２記載の３次元データ造形装置。
造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示部であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料であって前記造形材料とは異なる支持材を用いて出力することを指示する出力指示部と、
前記出力指示部の指示に応じて造形物を出力する出力部と、
を有する造形装置。
造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示工程であって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料であって前記造形材料とは異なる支持材を用いて出力することを指示する出力指示工程を有する造形物の造形方法。
造形物本体の形状を規定する３次元データと、造形物本体に他の部材を位置決めする位置決部の形状を規定する３次元データとを同時に用いた造形物の出力を指示する出力指示ステップであって、造形物本体は造形材料を用いて出力し、位置決部は、造形物の造形の過程において造形物本体を支持する支持部の材料であって前記造形材料とは異なる支持材を用いて出力することを指示する出力指示ステップをコンピュータに実行させるプログラム。