CN114055771B - 三维造型装置、三维造型物的制造方法及信息处理装置 - Google Patents

Abstract

提供能够减少造型材料从喷出部喷出的区域与测定温度的区域产生不同而影响造型精度的可能性的三维造型装置、三维造型物的制造方法及信息处理装置。三维造型装置层叠层而造型三维造型物。该三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置处测定造型材料；位置变更部，使喷出位置及测定位置相对于工作台相对移动；以及控制部，其中测定位置移动的移动范围比要在工作台上堆积造型材料的造型区域大，控制部使测定部至少在移动范围与造型区域重叠的区域进行测定值的测定，并控制喷出部及位置变更部，由此根据测定值来造型三维造型物。

Description

三维造型装置、三维造型物的制造方法及信息处理装置

技术领域

本发明涉及一种三维造型装置、三维造型物的制造方法及信息处理装置。

背景技术

专利文献1记载的三维造型装置在灯支承部具备为了使从喷出部喷出的造型材料的液体成分蒸发而放射热的灯。在灯支承部与灯一起具备非接触式的温度计，测定灯的加热区域的温度。该三维造型装置以使由温度计测定的温度成为预定的温度的方式控制向灯供给的电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-43805号公报。

在专利文献1中，温度计和灯虽然配备于相同的灯支承部，但设置有温度计的位置与设置有喷出部的位置分离。因此，造型材料从喷出部喷出的区域与用温度计测定温度的区域产生不同，有可能影响造型精度。这样的问题不限于如专利文献1那样在喷出材料后进行加热的三维造型装置，在从喷出部喷出预先熔融的材料的三维造型装置中也是共同的课题。

发明内容

根据本发明的第一方案，提供通过层叠层而造型三维造型物的三维造型装置。该三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置相对于所述工作台相对移动；以及控制部，其中所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，所述控制部至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域，使所述测定部进行测定值的测定，并且控制所述喷出部及所述位置变更部，由此根据所述测定值来造型所述三维造型物。

根据本发明的第二方案，提供三维造型物的制造方法，是利用如下三维造型装置的三维造型物的制造方法，所述三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；以及位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置相对于所述工作台相对移动。在该制造方法中，所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域，使所述测定部进行测定值的测定，并且控制所述喷出部及所述位置变更部，由此根据所述测定值来造型所述三维造型物。

根据本发明的第三方案，提供信息处理装置，用于生成三维造型装置利用的数据，所述三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；以及位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置相对于所述工作台相对移动。该信息处理装置具备数据生成部，所述数据生成部生成表示所述喷出位置的移动路径的造型数据，使得所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，并且所述测定部至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域能够测定测定值。

附图说明

图1是示出三维造型装置的概略结构的说明图。

图2是示出螺杆的槽形成面侧的结构的立体图。

图3是示出筒体的相对面侧的结构的图。

图4是示意地示出对三维造型物进行造型的情况的图。

图5是三维造型处理的流程图。

图6是示出造型区域及测定部移动范围的图。

图7是示出测定部不通过的非通过区域的图。

图8是示出用于使测定部通过非通过区域的追加路径的图。

图9是测定处理的详细流程图。

图10是示出测定部被关断的区域的图。

图11是示出测定值的校正方法的说明图。

图12是示出第二实施方式中的喷嘴及测定部的图。

符号说明

20、材料供给部；22、连通路；30、塑化部；31、壳体；32、驱动马达；40、螺杆；42、槽；43、凸条部；44、材料导入口；46、中央部；48、槽形成面；50、筒体；52、相对面；54、引导槽；56、连通孔；58、加热器；60、喷出部；62、喷嘴；65、流路；70、喷出量调整部；72、驱动轴；73、阀体；74、阀驱动部；80、测定部；85、旋转体；100、三维造型装置；101、控制部；102、数据生成部；210、工作台；211、造型面；230、位置变更部。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是示出第一实施方式的三维造型装置100的简要结构的说明图。在图1中，示出了表示相互正交的X、Y、Z方向的箭头。X方向和Y方向是与水平面平行的方向，Z方向是与重力方向相反的方向。关于表示X、Y、Z方向的箭头，在其它图中，图示的方向也与图1对应地适当进行了图示。在以下的说明中，在指定朝向的情况下，将正的方向设为“+”，将负的方向设为“-”，在方向标记上并用正负的符号。

三维造型装置100是层叠层而造型三维造型物的装置。三维造型装置100具备：成为三维造型物的基台的造型用的工作台210；将造型材料向工作台210喷出的喷出部60；设于离开喷出部60恒定距离的位置的测定部80；使喷出部60及测定部80相对于工作台210相对移动的位置变更部230；以及控制三维造型装置100的控制部101。另外，三维造型装置100具备：材料供给部20，其为被转化成造型材料之前的材料的供给源；以及塑化部30，其将材料的至少一部分塑化而转化为造型材料，并供给至喷出部60。

材料供给部20向塑化部30供给用于生成造型材料的原材料MR。材料供给部20例如由收容原材料MR的料斗构成。材料供给部20在下方具有排出口。该排出口经由连通路22与塑化部30连接。原材料MR以颗粒、粉末等的形态被投入材料供给部20。在本实施方式中，使用颗粒状的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)树脂的材料。

塑化部30使从材料供给部20供给的原材料MR塑化而生成表现出流动性的糊状的造型材料，并导向喷出部60。在本实施方式中，“塑化”意指对具有热塑性的材料加热而使其熔融。另外，“熔融”不仅是指具有热塑性的材料被加热至熔点以上的温度而变为液状，还指通过具有热塑性的材料被加热至玻璃化转变温度以上的温度而软化，从而显现流动性。

塑化部30具有螺杆40、筒体50、壳体31以及驱动马达32(在图1中也示出符号“M”。)。

螺杆40具有沿其旋转轴Rx的方向的高度小于直径的大致圆柱形状。螺杆40收容于由壳体31和筒体50包围的空间。螺杆40在与筒体50相对的端面具有与旋转轴Rx大致垂直的槽形成面48。槽形成面48与大致垂直于旋转轴RX的筒体50的相对面52相对。在螺杆40的与槽形成面48相反的侧的面上，连接有驱动马达32。螺杆40通过驱动马达32产生的转矩以旋转轴Rx为中心旋转。驱动马达32在控制部101的控制下被驱动。

图2是示出螺杆40的槽形成面48侧的结构的立体图。在图2中，用单点划线示出螺杆40的旋转轴RX的位置。在槽形成面48设有槽42。也可以将螺杆40称为“平头螺杆”、“转子”或“涡杆”。

螺杆40的槽42构成所谓的涡旋槽。槽42以从中央部46朝向螺杆40的外周画弧的方式呈旋涡状延伸。槽42也可以构成为呈渐开线曲线状或螺旋状延伸。在槽形成面48上设有构成槽42的侧壁部并沿各槽42延伸的凸条部43。槽42连续至设置于螺杆40的侧面的材料导入口44。该材料导入口44是从连通路22向槽42接收材料的部分。从材料供给部20供给的材料经由连通路22及材料导入口44供给至螺杆40与筒体50之间。

槽形成面48的中央部46构成为与槽42的一端连接的凹陷。中央部46与设置于图3所示的筒体50的相对面52的连通孔56相对。中央部46与旋转轴Rx交叉。

在图2中示出了具有三个槽42、三个凸条部43和三个材料导入口44的螺杆40的例子。设置于螺杆40的槽42、凸条部43及材料导入口44的数量不限于3个。在螺杆40上，既可以仅设有一个槽42，也可以设有两个以上的多个槽42。另外，也可以根据槽42的数量设置任意数量的凸条部43及材料导入口44。

图3是示出筒体50的相对面52侧的结构的图。如上所述，筒体50具有与螺杆40的槽形成面48相对的相对面52。在相对面52的中央设置有与喷出部60连通的连通孔56。在相对面52上的连通孔56的周围设置有多个引导槽54。各个引导槽54的一端与连通孔56连接，且从连通孔56朝向相对面52的外周呈涡状延伸。各个引导槽54具有将造型材料引导至连通孔56的功能。另外，也可以不形成引导槽54。

如图1所示，在筒体50中埋入有用于对供给至螺杆40的槽42内的原材料MR进行加热的加热器58。由加热器58加热的温度由控制部101控制。

喷出部60具备向-Z方向开口并将由塑化部30生成的造型材料向工作台210喷出的喷嘴62。X、Y方向上的喷嘴62的位置是通过喷出部60喷出造型材料的喷出位置。在螺杆40与喷嘴62之间具备供造型材料流动的流路65。喷嘴62通过流路65与筒体50的连通孔56连通。在喷出部60设置有能够调整流路65的开度的喷出量调整部70。

在本实施方式中，排出量调整部70由蝶阀构成。排出量调整部70具备：沿一方向延伸的轴状构件即驱动轴72；通过驱动轴72的旋转而转动的阀体73；以及产生驱动轴72的旋转驱动力的阀驱动部74。

驱动轴72以与造型材料的流动方向交叉的方式安装在流路65的中途。更具体而言，驱动轴72安装成与Y方向平行，该Y方向是与流路65内的造型材料的流通方向垂直的方向。驱动轴72能够以沿着Y方向的中心轴为中心旋转。

阀体73为在流路65内旋转的板状部件。阀体73例如通过将驱动轴72的配置在流路65内的部位加工为板状而形成。沿与阀体73的板面垂直的方向观察阀体73时的形状与配置有阀体73的部位中的流路65的开口形状大致一致。

阀驱动部74在控制部101的控制下使驱动轴72旋转。阀驱动部74例如由步进马达构成。通过驱动轴72的旋转，阀体73在流路65内旋转。

使阀体73的板面与流路65中的造型材料的流通方向垂直的状态为流路65关闭的状态。在该状态下，造型材料从流路65向喷嘴62的流入被切断，造型材料从喷嘴62的流出停止。当阀体73的板面通过驱动轴72的旋转而从该垂直的状态旋转时，允许造型材料从流路65流入喷嘴62，与阀体73的旋转角度相对应的喷出量的造型材料从喷嘴62流出。如图1所示，流路65中的沿着造型材料的流通方向的状态为流路65全开的状态。该状态为来自喷嘴62的每单位时间的造型材料的喷出量最大。这样，喷出量调整部70能够在造型材料的流出的打开/关闭的同时，实现造型材料的喷出量的调整。

工作台210配置于与喷出部60相对的位置。在第一实施方式中，与喷出部60相对的工作台210的造型面211配置为与X、Y方向即水平方向平行。在后述的三维造型处理中，三维造型装置100通过使造型材料从喷出部60朝向工作台210的造型面211喷出并层叠层来造型三维造型物。

位置变更部230使工作台210与喷出部60的相对位置变化。在第一实施方式中，喷出部60的位置固定，位置变更部230使工作台210移动。位置变更部230由通过三个马达M的驱动力使工作台210在X、Y、Z方向的三轴方向上移动的三轴定位器构成。位置变更部230在控制部101的控制下变更喷出部60和工作台210的相对位置关系。在本说明书中，只要没有特别说明，喷出部60的移动意味着使喷出部60的喷嘴62相对于工作台210相对移动。

此外，在其它实施方式中，也可以取代由位置变更部230使工作台210移动的结构，而在工作台210的位置被固定的状态下，位置变更部230使喷嘴62移动。另外，也可以通过位置变更部230使工作台210沿Z方向移动，使喷嘴62沿X、Y方向移动。此外，也可以通过位置变更部230使工作台210沿X、Y方向移动，使喷嘴62沿Z方向移动。

测定部80设置在喷嘴62的附近。本实施方式的测定部80是非接触式的温度传感器。测定部80测定喷出至工作台210上的造型材料的温度。测定部80所测定的测定值由控制部101获取。在本实施方式中，测定部80相对于喷嘴62向-X方向侧偏移而配置，测定部80与喷嘴62在X方向上分离距离D1。也就是说，在X、Y方向上，由测定部80进行测定的测定位置与喷出部60的喷出位置分开恒定距离。当通过位置变更部230使喷嘴62相对于工作台210相对移动时，与此相伴，测定部80也保持在X方向上离开喷嘴62的距离D1的状态，并相对于工作台210相对移动。因此，测定部80在喷嘴62向+X方向移动的情况下，能够测定从喷嘴62喷出而刚着落于工作台210之后的造型材料的温度。此外，以下，使测定部80移动意味着使测定位置相对于工作台210相对移动，使喷出部60或者喷嘴62移动意味着使喷出位置相对于工作台210相对移动。另外，测定部80的位置是测定位置，喷出部60或喷嘴62的位置是喷出位置。

控制部101是控制三维造型装置100整体的动作的控制装置。控制部101由具备1个或多个处理器、主存储装置、进行与外部的信号的输入输出的输入输出接口的计算机构成。控制部101通过处理器执行读入到主存储装置上的程序、命令，从而除了作为数据生成部102的功能以外，还发挥各种功能。控制部101也可以通过将用于实现各功能的至少一部分的多个电路组合而成的结构来取代由计算机构成。控制部101也称为信息处理装置。

数据生成部102生成用于边通过位置变更部230使喷出部60及测定部80移动边从喷出部60喷出造型材料的造型数据。控制部101根据由数据生成部102生成的造型数据，控制喷出部60及位置变更部230，由此在工作台210上造型三维造型物。

数据生成部102使用表示三维造型物的形状的三维CAD数据等形状数据来进行造型数据的生成。造型数据包含表示喷出部60的移动路径的连续的多个路径数据。各路径数据中包含表示该路的起点和终点的坐标数据，进一步，表示在该路径上移动的移动速度的速度数据与表示在该路径上喷出的造型材料的量的喷出量数据关联起来。将造型材料的喷出量设为恒定，如果减慢喷出部60的移动速度，则喷出到工作台210上的造型材料的线宽变粗，如果加快移动速度，则线宽变细。另外，如果使喷出部60的移动速度恒定，增加造型材料的喷出量，则线宽变粗，如果减少喷出量，则线宽变细。造型材料的喷出量可以作为每单位面积的喷出量来表示，也可以作为每个路径的绝对量来表示。

图4是示意性地示出在三维造型装置100中三维造型物被造型的样子的图。在三维造型装置100中，如上所述，在塑化部30中，供给至旋转的螺杆40的槽42的固体状态的原材料MR熔融而生成造型材料MM。控制部101在保持工作台210的造型面211与喷嘴62的距离的状态下，在沿着工作台210的造型面211的方向上边改变喷嘴62相对于工作台210的位置，边从喷嘴62喷出造型材料MM。从喷嘴62喷出的造型材料MM在喷嘴62的移动方向上连续地堆积。通过这种喷嘴62的扫描，造型出沿着喷嘴62的扫描路径而线状延伸的线状部位LP。

控制部101重复上述的喷嘴62的扫描，形成层ML。控制部101在形成一层ML之后，使喷嘴62相对于工作台210的位置在Z方向上移动。然后，通过在至今形成的层ML上进一步层叠层ML来造型三维造型物。

控制部101例如在完成了一层的层ML的堆积的情况下使喷嘴62在Z方向上移动的情况、造型不连续的路径的情况等下，有时暂时中断造型材料从喷嘴62中的喷出。在这种情况下，控制部101通过喷出量调整部70的阀体73来堵塞流路65，停止造型材料MM从喷嘴62中的喷出。控制部101在变更了喷嘴62的位置之后，通过利用喷出量调整部70的阀体73打开流路65，从而从变更后的喷嘴62的位置重新开始造型材料MM的堆积。

图5是由控制部101执行的三维造型处理的流程图。该流程图表示三维造型装置100进行的三维造型物的制造方法。

在步骤S10中，数据生成部102生成造型数据。例如，数据生成部102对表示从外部输入的三维造型物的形状的三维CAD数据进行解析，将三维造型物切割成沿着XY平面的多个层。然后，针对各层，生成包含表示该层的外廓的路径和填补外廓的内部的路径的造型数据。将各层的造型数据称为切片数据。

在步骤S20中，控制部101对步骤S10中生成的造型数据按每层进行解析，并根据该造型数据来判断测定部80是否通过要在工作台上堆积造型材料的造型区域的全部。更具体而言，控制部101从堆积造型材料的造型区域求出测定部80移动的移动范围，对造型区域与测定部80的移动范围进行对比，在测定部80的移动范围全部包含于造型区域的情况下，判断为测定部通过全部造型区域。此外，以下，将测定部80移动的移动范围称为“测定部移动范围”。

图6是示出造型区域MA以及测定部移动范围TR的图。该图示出了从喷出部60观察工作台210时的造型区域MA和测定部移动范围TR。在本实施方式中，测定部80相对于喷嘴62在-X方向上离开距离D1。因此，测定部移动范围TR是使造型区域MA沿-X方向移位了距离D1的范围，测定部80不通过全部造型区域MA。此外，在图6以后的图中，为了使造型区域MA和测定部移动范围TR的范围分别易于理解，稍微较小地显示测定部移动范围TR的大小。

在图5的步骤S20中，在判断为测定部80不通过全部造型区域MA的情况下，控制部101在步骤S30中提取造型区域MA中的测定部80不通过的非通过区域。此外，在步骤S20中，判断为测定部80通过造型区域MA的全部的情况下，控制部101跳过步骤S30以及后述的步骤S40的处理。

图7是示出测定部80不通过的非通过区域UPA的图。在图7中，也一并示出喷嘴62与测定部80的位置关系。在图7中，用虚线示出喷嘴62移动的路。如图7所示，在本实施方式中，测定部80位于喷嘴62的-X方向侧。因此，测定部80不通过造型区域MA的右端的相当于距离D1的宽度的区域。因此，测定部80提取相当于造型区域MA的右端的距离D1的宽度的区域作为非通过区域UPA。此外，在本实施方式中，控制部101除了提取相当于造型区域MA的右端的距离D1的宽度的区域以外，还提取造型区域MA中的造型时喷出部60不向+X方向移动的区域、即造型时测定部80不位于喷出部60的后方的区域作为非通过区域UPA。

在图5步骤S40中，控制部101在步骤S30中提取出的非通过区域UPA中向造型数据追加用于使测定部80通过的喷嘴62的路径，从而与造型区域MA相比扩大测定部移动范围TR。

图8是示出用于使测定部80通过非通过区域UPA的追加路径AP的图。图8所示的造型区域MA及测定部移动范围TR是矩形状的区域。因此，非通过区域UPA在造型区域MA的+X方向侧的端部沿Y方向形成为长条状的区域。因此，控制部101将包含路径AP1和路径AP2的追加路径AP追加到造型数据，该路径AP1从已有的路径的终点根据喷嘴62和测定部80的距离D1而向+X方向延伸，使得测定部80沿该Y方向通过长条的区域，该路径AP2从路径AP1的终点向+Y方向延伸。这样，通过向路径数据追加追加路径AP，测定部移动范围TR比当初的范围宽，包含造型区域MA。在图8中，将变宽的测定部移动范围表示为测定部移动范围TR2。在以下的说明中，在没有特别说明的情况下，测定部移动范围TR是指图8的测定部移动范围TR2。控制部101将追加路径AP中的造型材料的喷出量设定为零。由此，在追加路径AP中，造型材料不喷出，能够仅进行非通过区域UPA的测定。此外，如上所述，追加路径AP优选以与该层中的路径的终端连续的方式被追加。

在图5的步骤S50中，控制部101从在步骤S10中生成的造型数据或者在步骤S40中追加了追加路径AP的造型数据读取第一层中造型的一层量的数据。

在步骤S60中，控制部101根据在步骤S50中读入的数据，控制位置变更部230及喷出量调整部70，使造型材料堆积在工作台210上来进行造型。

步骤S70中，控制部101执行对堆积在工作台210上的造型材料的温度进行测定的测定处理。控制部101对从在步骤S60中喷出造型材料起至测定该造型材料的温度为止的时间差进行计数并存储。

图9是测定处理的详细流程图。在步骤S72中，控制部101计算当前的测定部80的位置。在本实施方式中，当前的测定部80的位置是从当前的喷嘴62的位置向-X方向分离了距离D1的位置。

在步骤S74中，控制部101判断计算出的测定部80的位置是否在当前的层中造型材料所堆积的造型区域MA内。在判定为测定部80的位置在造型区域MA内的情况下，控制部101在步骤S76中使测定部80在当前的测定部80的位置工作，测定造型材料的温度。另一方面，当判定为测定部80的位置不在造型区域MA内时，控制部101在步骤S78中使测定部80关断，不进行造型材料的测定。

图10是表示在上述的测定处理中，测定部80关断的区域的图。在本实施方式中，测定部80配置在喷嘴62的-X方向上。因此，与造型区域MA的左侧邻接的宽度D1的范围虽然相当于测定部移动范围TR，但成为造型材料未被堆积的区域。因此，通过上述测定处理，当测定部80位于该范围内时，测定部80被关断，不进行温度的测定。在图10中，将测定部80关断的造型区域MA的范围作为测定部关断区域OA示出。

在图5的步骤S80中，控制部101执行对由测定部80测定的温度进行校正的测定值校正处理。在该测定值校正处理中，控制部101根据从由喷嘴62喷出造型材料起到由测定部80测定所喷出的造型材料为止的时间差来进行测定值的校正。

图11是表示测定值的校正方法的说明图。图11示出了表示造型材料的温度的测定值与从造型材料从喷嘴62喷出起的经过时间相应的变化的图表。例如，在图8的第一位置P1处造型材料从喷嘴62喷出的情况下，由于紧接着其后测定部80到达第一位置P1而测定造型材料的温度，因此如图11所示那样，第一位置P1处的测定值与刚从喷嘴62喷出之后的造型材料的温度大致相同。与此相对，在图8所示的第二位置P2处造型材料从喷嘴62喷出的情况下，第二位置P2包含于非通过区域UPA，因此测定部80通过第二位置P2是喷嘴62在追加路径AP上通过的定时。因此，如图11所示，第二位置P2的测定值成为造型材料的温度大幅降低的时机。于是，控制部101根据从造型材料被喷嘴62喷出起至测定部80测定喷出的造型材料为止的时间差来进行测定值的校正。具体而言，时间差越大，通过对实际的测定值乘以越大的系数来增大校正量，时间差越小，通过对实际的测定值乘以越小的系数来减小校正量。通过这样做，无论喷出与测定的时间差如何，都能够适当地求出造型材料的温度。此外，根据时间差与测定值相乘的系数通过预先进行实验或模拟，通过函数或映射来规定。系数可以根据材料的种类、造型温度等确定。

此外，上述的步骤S70和步骤S80的处理是在步骤S60中进行造型处理的期间同时并行地进行的处理。

在图5的步骤S90中，控制部101判断是否完成了一层量的造型。如果一层量的造型未完成，则将处理返回到步骤S60，并接着进行该层的造型。若一层量的造型完成，则在步骤S100中，控制部101判定是否完成了所有的层的造型。当判定为完成了所有层的造型时，控制部101结束该三维造型处理。

在步骤S100中，在判定为未完成所有的层的造型的情况下，控制部101在步骤S110中基于由测定部80测定的测定结果，设定下一层的造型时的加热器58的温度。例如，控制部101求出由测定部80测定的一层量的造型材料的温度的平均值，如果该温度低于预定温度，则提高加热器58的温度，如果高于预定温度，则降低加热器58的温度。通过这样做，能够根据测定部80的测定值来控制造型材料的温度。

在通过步骤S110调整加热器58的温度之后，控制部101将处理返回到步骤S50，读入下一层的造型数据，重复从步骤S60到步骤S90的处理，由此进行该层的造型。

根据以上说明的本实施方式，控制部101从造型区域MA提取测定部80不通过的非通过区域UPA，并追加追加路径AP以使测定部80通过该非通过区域UPA，从而使测定部80移动的测定部移动范围TR比要在工作台210上堆积造型材料的造型区域MA宽。并且，至少在该测定部移动范围TR和造型区域MA重叠的区域，使测定部80测定测定值，因此能够抑制在造型区域MA产生不进行测定区域。因此，能够降低由于造型材料从喷出部60喷出的区域与由测定部80测定出测定值的区域产生差异而对造型精度造成影响的可能性。

另外，根据本实施方式，控制部101在测定部移动范围TR中的与造型区域MA不重叠的范围内，停止测定部80对测定值的测定。因此，测定部80的测定范围变小，能够减轻与测定有关的处理负担。

另外，根据本实施方式，控制部101根据从造型材料从喷出部60喷出起至测定部80测定喷出的造型材料为止的时间差来校正测定值，使用该校正后的测定值对三维造型物进行造型。因此，能够使用适当的测定值来造型三维造型物。特别是，在本实施方式中，由于与喷出部60的移动并行地通过测定部80测定造型材料的温度，因此与按每一层测定造型材料的温度相比，能够缩短造型时间，另外，能够减小造型与测定的时间间隔，因此能够使温度的校正量为最低限度。

另外，根据本实施方式，如图8所示，控制部101根据喷出部60和测定部80的距离D1追加路径AP1，从而控制利用位置变更部230的测定部80的移动。因此，能够根据喷出部60和测定部80的距离D1使测定部80适当地移动。

另外，根据本实施方式，控制部101根据由测定部80测定的测定值设定加热器58的温度，从而控制造型材料的温度以造型三维造型物。因此，能够适当地控制造型材料在层间的粘接性。因此，能够提高三维造型物的造型精度。

B.第二实施方式：

在上述第一实施方式中，测定部80设置在喷嘴62的-X方向侧。与此相对，在第二实施方式中，测定部80设置为能够以喷嘴62为中心旋转。

图12是从工作台210侧沿+Z方向观察第二实施方式中的喷嘴62及测定部80的图。在本实施方式中，测定部80在与喷嘴62隔开距离D1的位置，安装于能够在喷嘴62的周围旋转的环状的旋转体85。旋转体85通过由齿轮或传送带连结的未图示的驱动马达而旋转。基于旋转体85的测定部80的旋转动作通过控制部101控制连结于旋转体85的驱动电动机来控制。另外，旋转体85本身也可以构成为环状的马达。

在本实施方式中，控制部101使旋转体85旋转，以使测定部80总是位于喷嘴62的前进方向的后方。通过这种方式，无论喷嘴62的行进方向如何，都可以在刚喷出后测定从喷嘴62喷出的造型材料的温度。其结果，能够精度良好地测定造型材料的温度，因此能够提高三维造型物的造型精度。

C.其它实施方式：

(C-1)在上述实施方式中，测定部80测定由喷出部60喷出的造型材料的温度。与此相对，测定部80也可以测定由喷出部60喷出的造型材料的线宽、喷出量。线宽例如能够通过由激光位移传感器、图像传感器构成测定部80，并检测造型材料在与喷嘴的行进方向垂直的方向上的宽度来测定。另外，喷出量能够通过例如由非接触式的位移传感器和图像传感器构成测定部80，检测出造型材料的高度和宽度并将高度和宽度相乘来进行测定。

在通过测定部80测定造型材料的线宽、喷出量的情况下，控制部101也可以通过位置变更部230调整喷嘴62的移动速度，以使测定的线宽或喷出量成为预定的值。另外，也可以通过喷出量调整部70或驱动螺杆40的驱动马达32调整喷出量。这些调整可以通过执行反馈控制而实时进行，也可以如上述实施方式那样在下一层的造型时进行。此外，在上述实施方式中，通过测定部80测定温度，将该测定结果用于下一层造型时的加热器58的温度控制，但也可以实时地控制加热器58的温度，以使测定的温度成为预定的温度。

(C-2)在上述实施方式中，在测定部移动范围TR中的与造型区域MA不重叠的范围内，停止测定部80的测定值的测定。与此相对，在测定部移动范围TR中的与造型区域MA不重叠的范围内，也可以不停止测定部80的测定，而直接进行测定。这种情况下，测定部移动范围TR中的不与造型区域MA重叠的范围内测定的测定值优选在各种控制中不使用。

(C-3)可以省略在上述实施方式的三维造型处理中执行的测定值校正处理。

(C-4)在上述实施方式中，塑化部30具备：螺杆40，具有形成有槽42的槽形成面48；以及筒体50，具有与槽形成面48相对的相对面52。与此相对，塑化部30例如也可以具备圆筒状的筒体和配置于其中部的螺旋状的直列螺杆。另外，作为喷出部60，也可以采用例如用于FDM(热熔解层叠法)的喷头。

(C-5)上述实施方式的测定部80也可以是测定比喷嘴62的直径大的温度。在该情况下，例如，在第一实施方式中，在喷嘴62向-X方向移动的情况下，能够测定在当前的路径之前的路径中堆积的未测定的相邻路径的造型材料的温度。作为这样的测定部80，例如能够应用热像仪。

(C-6)在上述第一实施方式中，测定部80相对于喷嘴62向-X方向侧偏移而配置，但测定部80也可以相对于喷嘴62在水平方向上向倾斜方向偏移而配置。

(C-7)在上述实施方式中，作为向材料供给部20供给的原材料，使用颗粒状的ABS树脂的材料。与此相对，三维造型装置100例如以具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料为主材料来对三维造型物进行造型。在此，“主材料”是指成为形成三维造型物的形状的中心的材料，是指三维造型物中占50重量％以上的含有率的材料。上述的造型材料中包含以单体将这些主材料熔融而成的材料、与主材料一起含有的一部分成分熔融而形成为糊状的材料。

作为具有热塑性的材料，例如能够使用下述的热塑性树脂材料。

热塑性树脂材料的例子

聚丙烯树脂(PP)、聚乙烯树脂(PE)、聚缩醛树脂(POM)、聚氯乙烯树脂(PVC)、聚酰胺树脂(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚乳酸树脂(PLA)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二酯等通用工程塑料、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮等工程塑料。

在具有热塑性的材料中，除了可以混入颜料、金属、陶瓷之外，还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。具有热塑性的材料在塑化部30中通过螺杆40的旋转和加热器58的加热被塑化而转化为熔化状态。由具有热塑性的材料的熔融产生的造型材料在从喷嘴62喷出之后，由于温度的降低而固化。

在三维造型装置100中，例如也可以将以下的金属材料用作主材料来代替上述的具有热塑性的材料。在这种情况下，优选在将下述的金属材料形成为粉末状而得的粉末材料中混合生成造型材料时熔融的成分，作为原材料投入到塑化部30中。

金属材料的例子

镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属或包含一种以上这些金属的合金。

所述合金的例子

马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。

在三维造型装置100中，能够使用陶瓷材料作为主材料来代替上述金属材料。作为陶瓷材料，例如能够使用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化铝等非氧化物陶瓷等。当使用上述那样的金属材料、陶瓷材料作为主材料时，配置于工作台210的造型材料也可以通过激光的照射、基于热风等的烧结而固化。

作为原材料投入到材料供给部20的金属材料、陶瓷材料的粉末材料也可以是将单一的金属的粉末、合金的粉末、陶瓷材料的粉末多种混合而得的混合材料。另外，金属材料、陶瓷材料的粉末材料例如可以被上面例示那样的热塑性树脂、或者除此以外的热塑性树脂涂敷。在该情况下，在塑化部30中，该热塑性树脂也可以熔融而显现流动性。

在作为原材料投入材料供给部20的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中，例如也可以添加以下这样的溶剂。溶剂可以组合使用从下述中选择的一种或两种以上。

溶剂的例子

水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类；醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸异丙酯、醋酸正丁酯、醋酸异丁酯等醋酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类；甲基乙基酮、丙酮、甲基异丁基酮、乙基－正丁基酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜类溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶类溶剂；四烷基乙酸铵(例如，四丁基乙酸铵等)；丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。

此外，在作为原材料投入材料供给部20的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中，例如也可以添加以下那样的粘合剂。

粘合剂的例子

丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素系树脂或其它合成树脂或PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)或其它热塑性树脂。

D.其它方式：

本公开不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够通过各种结构来实现。例如，为了解决上述技术问题的一部分或全部、或者达到上述效果的一部分或全部，可对以下记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式的技术特征适当进行替换、组合。此外，如果其技术特征在本说明书中不是作为必须特征被说明，则可将其适当删除。

(1)根据本公开的第一方式，提供层叠层而造型三维造型物的三维造型装置。该三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置处测定所述造型材料；位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置相对于所述工作台相对移动；以及控制部，其中所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域大，所述控制部使所述测定部至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域进行测定值的测定，并且控制所述喷出部和所述位置变更部，由此根据所述测定值来造型所述三维造型物。

在这样的方式中，测定位置移动的移动范围比要在工作台上堆积造型材料的造型区域大，测定部至少在移动范围与造型区域重叠的区域测定测定值。因此，能够抑制在造型区域产生不进行测定的区域。其结果，能够降低由于造型材料从喷出部喷出的区域与由测定部测定测定值的区域产生差异而对造型精度造成影响的可能性。

(2)在上述方式中，也可以是，所述控制部使所述测定位置向所述喷出位置的前进方向的后方移动。根据这样的方式，能够精度良好地测定测定值。

(3)在上述方式中，也可以是，所述控制部在所述移动范围中的与所述造型区域不重叠的范围内，停止由所述测定部进行的所述测定值的测定。根据这样的方式，能够缩小测定部的测定范围。

(4)在上述方式中，也可以是，所述控制部根据从由所述喷出部喷出所述造型材料起到由所述测定部测定喷出的所述造型材料为止的时间差来校正所述测定值，并根据校正后的所述测定值来造型所述三维造型物。根据这样的方式，能够使用适当的测定值来造型三维造型物。

(5)在上述方式中，也可以是，所述控制部根据所述喷出位置与所述测定位置的距离，控制利用所述位置变更部的所述测定位置的移动。根据这样的方式，能够根据喷出部和测定部的距离使测定部适当地移动。

(6)在上述方式中，也可以是，所述测定部测定由所述喷出部喷出的所述造型材料的温度、线宽及喷出量中的至少一个。

(7)在上述方式中，也可以是，所述控制部根据所述测定值，控制所述造型材料的温度、所述造型材料的喷出量及所述喷出位置的移动速度的至少一个，来造型所述三维造型物。根据这样的方式，能够提高三维造型物的造型精度。

(8)在上述方式中，也可以是，还具备塑化部，所述塑化部将材料的至少一部分塑化而制成所述造型材料，所述塑化部具备：螺杆，所述螺杆以旋转轴为中心旋转，所述螺杆具有形成有槽的槽形成面；以及筒体，所述筒体具有与所述槽形成面相对的相对面，在所述相对面设有供所述造型材料流出的连通孔。根据这样的方式，能够使装置小型化。

(9)根据本公开的第二方式，提供三维造型物的制造方法，是利用如下三维造型装置的三维造型物的制造方法，所述三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；以及位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置相对于所述工作台相对移动。在该制造方法中，所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域，使所述测定部进行测定值的测定，并且控制所述喷出部及所述位置变更部，由此根据所述测定值来造型所述三维造型物。

(10)根据本公开的第三方式，提供信息处理装置，用于生成三维造型装置利用的数据，所述三维造型装置具备：喷出部，向工作台喷出造型材料；测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；以及位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置相对于所述工作台相对移动。该信息处理装置具备数据生成部，所述数据生成部生成表示所述喷出位置的移动路径的造型数据，使得所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，并且所述测定部至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域能够测定测定值。

Claims (10)

1.一种三维造型装置，其特征在于，通过层叠层而造型三维造型物，所述三维造型装置具备：

喷出部，向工作台喷出造型材料；

测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；

位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置沿所述喷出部的移动路径相对于所述工作台相对移动；以及

控制部，

所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，

所述控制部判定所述造型区域中是否包含所述测定位置不通过的非通过区域，当包含所述非通过区域时，对所述喷出部的所述移动路径追加用于使所述测定部通过所述非通过区域的追加路径，并以使所述测定位置沿所述移动路径及所述追加路径通过所述非通过区域的方式控制所述位置变更部，

所述控制部至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域，使所述测定部进行测定值的测定，

并且控制所述喷出部及所述位置变更部，由此根据所述测定值来造型所述三维造型物，

所述追加路径是从所述喷出部不喷出所述造型材料的所述喷出部的路径。

2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部使所述测定位置向所述喷出位置的行进方向的后方移动。

3.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部停止在所述移动范围中的与所述造型区域不重叠的范围内由所述测定部进行的所述测定值的测定。

4.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部根据从由所述喷出部喷出所述造型材料起至由所述测定部测定喷出的所述造型材料为止的时间差，校正所述测定值，并根据校正后的所述测定值来造型所述三维造型物。

5.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部对应于所述喷出位置与所述测定位置的距离，控制利用所述位置变更部的所述测定位置的移动。

6.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述测定部测定由所述喷出部喷出的所述造型材料的温度、线宽及喷出量中的至少一个。

7.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部根据所述测定值，控制所述造型材料的温度、所述造型材料的喷出量及所述喷出位置的移动速度的至少一个，并造型所述三维造型物。

8.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

还具备塑化部，所述塑化部将材料的至少一部分塑化而制成所述造型材料，

所述塑化部具备：螺杆，所述螺杆以旋转轴为中心旋转，所述螺杆具有形成有槽的槽形成面；以及筒体，所述筒体具有与所述槽形成面相对的相对面，且在所述相对面上设置有供所述造型材料流出的连通孔。

9.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，是利用如下三维造型装置的三维造型物的制造方法，所述三维造型装置具备：

喷出部，向工作台喷出造型材料；

测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；以及

位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置沿所述喷出部的移动路径相对于所述工作台相对移动，

在所述三维造型物的制造方法中，所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，

判定所述造型区域中是否包含所述测定位置不通过的非通过区域，当包含所述非通过区域时，对所述喷出部的所述移动路径追加用于使所述测定部通过所述非通过区域的追加路径，并以使所述测定位置沿所述移动路径及所述追加路径通过所述非通过区域的方式控制所述位置变更部，

至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域，使所述测定部进行测定值的测定，

并且控制所述喷出部及所述位置变更部，由此根据所述测定值来造型所述三维造型物，

所述追加路径是从所述喷出部不喷出所述造型材料的所述喷出部的路径。

10.一种信息处理装置，其特征在于，生成三维造型装置利用的数据，所述三维造型装置具备：

喷出部，向工作台喷出造型材料；

测定部，在从所述喷出部的喷出位置离开恒定距离的测定位置测定所述造型材料；以及

位置变更部，使所述喷出位置及所述测定位置沿所述喷出部的移动路径相对于所述工作台相对移动，

所述信息处理装置具备数据生成部，所述数据生成部生成表示所述喷出位置的移动路径的造型数据，使得所述测定位置移动的移动范围比要在所述工作台上堆积所述造型材料的造型区域宽，并且判定所述造型区域中是否包含所述测定位置不通过的非通过区域，当包含所述非通过区域时，对所述喷出部的所述移动路径追加用于使所述测定部通过所述非通过区域的追加路径，并以使所述测定位置沿所述移动路径及所述追加路径通过所述非通过区域的方式控制所述位置变更部，所述测定部至少在所述移动范围与所述造型区域重叠的区域能够测定测定值，所述追加路径是从所述喷出部不喷出所述造型材料的所述喷出部的路径。