JP2017177753A - データ処理装置、造形システム、データ処理方法、プログラム、および記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 造形物の高さ方向の寸法精度を保ちつつ、造形処理の効率を向上させる。【解決手段】 データ処理装置3は、造形データを処理するデータ処理装置であり、造形対象物の造形データを取得するデータ取得部301を有する。また、データ処理装置3は、造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量に関する情報を、造形対象物の造形データに基づいて取得する使用量情報取得部302と、造形材料の残量の情報を取得する残量情報取得部303と、を有する。さらに、データ処理装置3は、造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを、残量の情報と造形使用量の情報とに応じて、造形対象物の造形データに付加するデータ付加部304を有する。【選択図】 図3
Description
本発明は、データ処理装置、造形システム、データ処理方法、プログラム、および記録媒体等に関する。
多数の層を積み上げることで立体物を形成する、積層造形法が注目を集めている。積層造形法は、アディティブマニファクチャリング(AM)、3Dプリント、ラピッドプロトタイピングなどとも呼ばれる。
積層造形法においては、各層を積み重ねたときの積層方向(高さ方向)の位置精度が、最終的な造形物の品質に大きな影響を与え得る。そのため、造形完了後または造形途中の造形物の高さ方向の位置精度が重要になる。
特許文献1には、電子写真方式の積層造形法が記載されている。特許文献1では、造形途中の造形物の高さをセンサによって直接計測し、その結果に応じて、積層する薄片の厚みを補正する。
特許文献2には、光造形方式の積層造形法が記載されている。特許文献2では、造形物を積層造形すると同時に、高さ検出用のマーカ(ダミー)も積層造形する。そして、造形した高さ検出用のマーカの高さをセンサによって検出して、高さ方向における造形物の位置を補正する。
造形途中の造形物の上面の位置は層ごとに変動することが多い。そのため、造形途中の造形物の高さ情報の取得は、特許文献2のように、造形対象物を積層造形するとともに高さ検出用のマーカも積層し、積層したマーカの高さを計測することによって行うことが好ましい。
電子写真方式やインクジェット方式、熱溶解積層法などでは、造形対象物のスライス画像データに応じて造形材料を配置して積層することで、造形物を造形する。このとき、高さ検出用のマーカも造形物とともに造形する場合には、造形物を造形するために用いる造形材料を用いて、高さ検出用のマーカを積層造形することが好ましい。例えば、造形物を構造材料とサポート材料を用いて造形する場合には、高さ検出用のマーカも、構造材料またはサポート材料を用いて造形することが好ましい。
しかし、造形対象物を造形するための造形材料を用いて高さ検出用のマーカを形成すると、造形物を造形するための造形材料が不足し、造形処理が中断されてしまうことがあった。すなわち、造形物を造形するための造形材料を用いて高さ検出用のマーカを形成すると、造形処理の効率が低下してしまうことがあるという課題があった。
そこで本発明は上述の課題に鑑み、造形物の高さ方向の寸法精度を保ちつつ、造形処理の効率を向上させることを目的とする。
本発明の一側面としてのデータ処理装置は、造形データを処理するデータ処理装置であって、造形対象物の造形データを取得する造形データ取得部と、前記造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量に関する情報を、前記造形データ取得部で取得した前記造形対象物の造形データに基づいて取得する使用量情報取得部と、前記造形材料の残量の情報を取得する残量情報取得部と、前記造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを、前記残量情報取得部で取得した前記残量の情報と前記使用量情報取得部で取得した前記造形材料の使用量に関する情報とに応じて、前記造形対象物の造形データに付加するデータ付加部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、造形物の高さ方向の寸法精度を保ちつつ、造形処理の効率を向上させることができる。
以下、この発明を実施するための形態を、図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータ、目標値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[第1の実施形態]
[積層造形システムの構成]
図1〜図3を参照して、第1の実施形態に係る積層造形システムの構成を説明する。図1は、本実施形態に係る積層造形システムの構成を模式的に示す図である。
[積層造形システムの構成]
図1〜図3を参照して、第1の実施形態に係る積層造形システムの構成を説明する。図1は、本実施形態に係る積層造形システムの構成を模式的に示す図である。
積層造形システムは、積層造形法を用い、多数の薄膜を積層することによって造形物を作成するシステムである。このシステムは、AM(Additive Manufacturing)システム、3Dプリンタ、RP(Rapid Prototyping)システムなどとも呼ばれる。
本実施形態に係る積層造形システム1は、造形装置2とデータ処理装置3とを有する。造形装置2およびデータ処理装置3は、部分的にまたは全体的にネットワークを介して接続されていてもよい。なお、ネットワークはLAN(Local Area Network)、インターネット、USB(Universal Serial Bus)など、装置間の通信を可能とする手段であれば特に限定はされない。また、データ処理装置3は、後述する造形装置2の制御部U1の一部として、装置内に組み込まれていてもよい。
(造形装置)
造形装置2は、データ処理装置3から造形対象物を表現したデータである造形データを受け取り、造形データに基づいて積層造形を行う。造形装置2は、制御部U1と、材料層形成部U2と、積層部U3と、を有する。
造形装置2は、データ処理装置3から造形対象物を表現したデータである造形データを受け取り、造形データに基づいて積層造形を行う。造形装置2は、制御部U1と、材料層形成部U2と、積層部U3と、を有する。
<制御部>
制御部U1は、造形装置2の各部を制御する。また、制御部U1は、データ処理装置3から受け取った造形データが3次元形状データである場合などに、3次元形状データから複数層のスライス画像データを生成する処理を行ってもよい。
制御部U1は、造形装置2の各部を制御する。また、制御部U1は、データ処理装置3から受け取った造形データが3次元形状データである場合などに、3次元形状データから複数層のスライス画像データを生成する処理を行ってもよい。
3次元形状データとしては、3次元CADソフト、3次元CGソフト、3次元モデラー、3次元スキャナなどで作成されたデータを用いることができる。3次元形状データのフォーマットは問わないが、例えば、STL(StereoLithography)形式などのポリゴンデータを好ましく用いることができる。またスライス画像データのフォーマットとしては、例えば、多値の画像データ(各値が材料の種類を表す)やマルチプレーンの画像データ(各プレーンが材料の種類に対応する)を用いることができる。
制御部U1は、制御ユニット60、造形コントローラ70、画像生成コントローラ10、複数のモータ(111A,111B,112〜114)、複数のセンサ(44,45,54,55,58)などを有する。
制御ユニット60は、各層のスライス画像データを画像生成コントローラ10へ出力する機能、造形装置2における造形工程を管理する機能、などを有する。また、上述の通り、3次元形状データから複数層のスライス画像データを生成する機能を有していてもよい。
制御ユニット60は、例えばパーソナルコンピュータや組み込み型コンピュータにこれらの機能を有するプログラムを実装することにより構成することができる。
造形コントローラ70は、材料層形成部U2における材料層形成プロセスの制御、および積層部U3における積層プロセスの制御を行う。具体的には、材料層形成部U2および積層部U3の駆動系、センシング系の制御を行う。
駆動系は、転写ローラ41Aおよび41Bを回転させる転写ローラモータ111Aおよび111Bを含む。また、駆動系は、ステージ52をX方向、Y方向、Z方向にそれぞれ移動させるステージ駆動Xモータ112、ステージ駆動Yモータ113、および、ステージ駆動Zモータ114を含む。
センシング系は、位置検知センサ44,45,54,55、積層高検知センサ58を含む。ここで、位置検知センサ44は、積層部U3において材料層を積層する際の積層位置を相対的に合わせるときに利用される。位置検知センサ45は、画像歪み補正を行うときに利用される。積層高検知センサ58は、造形途中または造形完了後の、ステージ52上の造形物の高さを求めるときに利用される。また、センシング系は、プロセスカートリッジ30Aおよび30B内の材料収容部に収容されている造形材料の残量を検出する残量検出部としての残量検出センサ35A,35Bを含む。なお、これらのセンサの役割の詳細については後述する。
図2に、造形コントローラ70の回路ブロックの一例を示す。造形コントローラ70は、CPU71、メモリ72、インタフェース73、UI手段74、モータ駆動回路75、モータドライバ76、センサ回路77、センサインタフェース78、その他のIO回路79、ヒータ回路80、IOインタフェース81を有する。モータドライバ76には、転写ローラモータ111Aおよび111B、ステージ駆動Xモータ112、ステージ駆動Yモータ113、および、ステージ駆動Zモータ114が接続される。センサインタフェース78には、位置検知センサ44,45,54,55、積層高検知センサ58、残量検出センサ35A,35Bが接続される。ヒータ回路80には、ヒータローラ43内のヒータ及び熱電対が接続される。IOインタフェース81には、図示しないが、積層造形システムのカバーオープン検知スイッチ、ステージ52のホームポジションセンサなどが接続される。
画像生成コントローラ10は、制御ユニット60から入力されるスライス画像データ、および、造形コントローラ70から入力される制御信号などに基づき、材料層形成部U2における画像生成プロセスを制御する。具体的には、画像生成コントローラ10は、スライス画像データの解像度変換や復号処理、レーザスキャナ20Aおよび20Bによる画像書き出し位置及びタイミングの制御などを行う。その他にも、画像生成コントローラ10は、一般的なレーザプリンタ(2Dプリンタ)に内蔵されるプリンタコントローラと同じような機能を有していてもよい。
なお、本実施形態では、制御ユニット60と造形コントローラ70と画像生成コントローラ10を別々のコンピュータにて構成したが、これらの機能を1つのコンピュータにより構成しても構わない。
<材料層形成部>
材料層形成部U2は、各層のスライス画像データに基づいて、造形材料からなる材料層を形成する。以下、材料層形成部U2として、電子写真プロセスを用いて造形材料からなる材料層を形成する例について説明するが、これに限定はされない。例えば、インクジェット方式、熱溶解積層方式などによって造形材料からなる材料層を形成してもよい。
材料層形成部U2は、各層のスライス画像データに基づいて、造形材料からなる材料層を形成する。以下、材料層形成部U2として、電子写真プロセスを用いて造形材料からなる材料層を形成する例について説明するが、これに限定はされない。例えば、インクジェット方式、熱溶解積層方式などによって造形材料からなる材料層を形成してもよい。
電子写真プロセスとは、感光体を帯電し、露光によって潜像を形成し、現像剤粒子を潜像に付着させて画像を形成するという一連のプロセスによって、所望の画像を形成する手法である。造形装置2では、トナーの代わりに、造形材料からなる粒子を現像剤として用いるが、電子写真プロセスの基本原理は2Dプリンタのものとほぼ同じである。以下、画像形成部が電子写真プロセスを利用する例について説明するが、本発明は、インクジェットプロセスなどの他の方法を利用する場合にも適用することができる。
感光ドラム34Aおよび34Bは、有機感光体やアモルファスシリコン感光体などの感光体層を有する像担持体である。一次帯電ローラ33Aおよび33Bは、感光ドラム34Aおよび34Bの感光体層を一様に帯電するための帯電装置である。レーザスキャナ20Aおよび20Bは、画像生成コントローラ10から与えられる画像信号にしたがい、レーザ光で感光ドラム34Aおよび34B上をスキャンし、潜像を描画する露光装置である。なお、露光装置としてはLEDアレイを用いてもよい。
造形材料供給部31Aおよび31Bは現像剤としての造形材料を収容、供給する装置である。現像ローラ32Aおよび32Bは、感光ドラム34Aおよび34B上のそれぞれの静電潜像に造形材料を供給する現像装置である。
転写ローラ41Aおよび41Bは、感光ドラム34Aおよび34B上に形成されたそれぞれの造形材料の画像を転写体(転写ベルト)42に転写する転写装置である。図示しないが、感光ドラム34Aおよび34Bと転写ローラ41Aおよび41Bのあいだの転写ニップの下流に、感光ドラム34Aおよび34Bの表面をクリーニングするためのクリーニング装置を設けてもよい。
本実施形態では、感光ドラム34Aおよび34B、一次帯電ローラ33Aおよび33B、造形材料供給部31Aおよび31B、現像ローラ32Aおよび32Bが、それぞれのプロセスカートリッジ30Aおよび30Bとして一体化されている。そして、プロセスカートリッジ30Aおよび30Bは、それぞれ、造形装置2の装置本体に対して着脱可能に構成され、交換が容易になっている。
造形材料としては、造形する造形物の用途や機能、目的などに応じてさまざまな材料を選択することができる。本明細書では、造形対象物本体を構成する材料を「構造材料」と呼び、構造材料で構成される部分を「構造体」と呼ぶ。また、造形動作時に造形途中の構造体を支持するための構造を「サポート体」(支持体、例えばオーバーハング部を下から支える柱)と呼び、サポート体を構成する材料を「サポート材料」と呼ぶ。また両者を特に区別する必要がない場合には、単に「造形材料」という用語を用いる。なお、造形材料は、後述する、積層マーカを構成する材料でもある。このように、造形物は、構造体とサポート体で構成されるものであるが、サポート体は、作成する造形物の形状に応じて適宜設けられるもので、作成する造形物の形状によっては、サポート体を必要としない場合もある。
構造材料としては、例えば、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、ABS、PS(ポリスチレン)、PMMA(アクリル)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PA(ナイロン/ポリアミド)、PC(ポリカーボネイト)、POM(ポリアセタール)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、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)、LCP(液晶ポリマー)、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エラストマーなどの熱可塑性の樹脂を用いることができるが、これに限定はされない。また、サポート材料としては、造形対象物本体からの除去を簡単にするため、熱可塑性と水溶性を有する材料を好ましく用いることができる。サポート材料としては、例えば、水溶性糖類などの水溶性炭水化物、ポリ乳酸(PLA)、PVA(ポリビニルアルコール)、PEG(ポリエチレングリコール)などを含む材料を用いることができる。
<積層部>
積層部U3は、材料層形成部U2で形成された複数の材料層を順に積層することによって、3次元構造をもつ造形物を造形する。積層部U3は、転写体42、ヒータローラ43、ステージ52、ステージガイド53などを有する。
積層部U3は、材料層形成部U2で形成された複数の材料層を順に積層することによって、3次元構造をもつ造形物を造形する。積層部U3は、転写体42、ヒータローラ43、ステージ52、ステージガイド53などを有する。
転写体42は、材料層形成部U2で形成された材料層を担持し、ステージ52(積層ニップ)まで搬送する搬送部材である。転写体42は、例えば、樹脂、ポリイミドなどの無端ベルトであってもよい。ヒータローラ43は、ヒータを内蔵しており、転写体42上の材料層を溶融または軟化させ、ステージ52上、またはステージ52上の造形途中の造形物上に積層する加熱積層部材である。ステージ52は、造形途中の造形物を保持する部材であり、ステージガイド53によりXYZの3軸方向に移動可能である。
(データ処理装置)
図3は、本実施形態に係るデータ処理装置3の構成を模式的に示す図である。図3においては、データ処理装置3に加えて、積層造形システムの一部も、必要に応じて模式的に示している。
図3は、本実施形態に係るデータ処理装置3の構成を模式的に示す図である。図3においては、データ処理装置3に加えて、積層造形システムの一部も、必要に応じて模式的に示している。
データ処理装置3は、造形データ取得部301(以下、「データ取得部301」と称する)と、使用量情報取得部302と、残量情報取得部303と、データ付加部304と、を有する。また、スライス画像データ生成部305や、比較部306を有していてもよい。
データ処理装置3は、造形対象物を表現したデータである造形データなどを含むデータを、送受信部(不図示)を介して造形装置2との間で送信または受信する。また、送受信部(不図示)を介して接続されたサーバ、コンピュータなどの他のデータ処理装置との間で各種データの送信または受信を行ってもよい。なお、データ処理装置3は、送受信部(不図示)を介して造形装置2との間で通信を行い、造形装置2の装置情報を取得してもよい。
データ取得部301は、他のデータ処理装置またはユーザーから造形データを取得する。なお、造形データは3次元形状データであってもよいし、3次元形状データから生成されるスライス画像データであってもよい。
使用量情報取得部302は、造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量である造形使用量の情報をデータ取得部301によって取得した造形データに基づいて取得する。造形使用量の情報を造形データに基づいて取得する方法については、後述する。
残量情報取得部303は、造形材料の残量の情報を取得する。造形材料の残量は、造形装置2の有する残量検出センサ35A,35Bなどによって検出することができる。
データ付加部304は、造形データに対して、造形対象物を表現したデータ以外のデータを付加する。本実施形態では、データ付加部304は、造形データに対して、造形対象物とともに積層造形する積層マーカを表現したデータである積層マーカデータを付加する。このとき、詳しくは後述するが、データ付加部304は、残量情報取得部303で取得した残量の情報と使用量情報取得部302で取得した造形使用量とに応じて、積層マーカデータを付加する。なお、データ付加部304がデータの付加を行う対象である造形データは、3次元形状データであってもスライス画像データであってもよい。
なお、データ付加部304は必要に応じてサポート部を表現したサポート部データを、造形データに対して付加してもよい。
スライス画像データ生成部305は、3次元形状データから複数のスライス画像データを生成する。このとき、スライス画像データ生成部305は、3次元形状データによって表現された造形対象物を所定のピッチでスライスして各層の断面形状を計算し、その断面形状をもとにスライス画像データを生成してもよい。なお、スライス画像データの生成は、造形対象物を表現したデータからなる造形データから行ってもよいし、造形対象物および積層マーカを表現したデータからなる造形データから行ってもよい。
比較部306は、使用量情報取得部302で取得した造形使用量、残量情報取得部303で取得した残量などを比較する。比較部306における比較結果をもとに、データ付加部304はデータの付加を行ってもよい。
データ処理装置3における積層マーカの付加処理の詳細については後述する。なお、上述のとおり、データ処理装置3は造形装置2の一部として組み込まれていてもよく、例えば、制御ユニット60がデータ処理装置3の機能の一部または全部を有していてもよい。
[積層造形システムの動作]
次に、積層造形システム1によって造形物を造形する際の、基本的な動作について説明する。
次に、積層造形システム1によって造形物を造形する際の、基本的な動作について説明する。
データ処理装置3は、データ取得部301を介して造形物を表現した造形データである3次元形状データを取得する。3次元形状データを取得した後、データ処理装置3は、データ付加部304によって、積層マーカを表現したデータである積層マーカデータを3次元形状データに対して付加する。そして、スライス画像データ生成部305は、積層マーカデータが付加された3次元形状データから複数のスライス画像データを生成する。このとき、スライス画像データ生成部305は、造形物を所定のピッチ(例えば数ミクロンから数十ミクロンの厚さ)でスライスして各層の断面形状を計算し、各層のスライス画像データを生成してもよい。
積層マーカは、造形対象物とともに積層造形され、造形途中の造形物の高さを測定する際に使用される。積層マーカの形状は特に限定はされないが、造形対象物の高さを同等以上の高さを有する柱体または錐体であることが好ましく、角柱または円柱であることがより好ましい。
積層マーカは、複数のスライス画像データのそれぞれにおいて、各スライス画像データに共通の、所定のエリアを含むような形状を有していることが好ましい。すなわち、積層マーカは、積層方向に垂直な、造形対象物を含む断面のそれぞれにおいて、複数の断面に共通な所定のエリアを含む形状であることが好ましい。これにより、造形途中の積層マーカ50の高さを検知する際に、ステージ52上の所定のエリアについてのみ検知すれば、造形途中の積層マーカ50の高さを検知することができる。すなわち、積層造形のたびに積層高検知センサ52を変動させる必要が無くなり、造形途中の積層マーカ50の高さの検知精度を向上させることができる。
なお、ここでは3次元形状データに積層マーカデータを付加した後にスライス画像データの生成を行っているが、これに限定はされない。すなわち、3次元形状データから複数のスライス画像データを生成した後に、それぞれのスライス画像データに対して層状の積層マーカのデータをそれぞれ付加してもよい。データ取得部301が造形データとしてスライス画像データを取得した場合には、取得したそれぞれのスライス画像データに対して層状の積層マーカのデータをそれぞれ付加すればよい。
生成した複数のスライス画像データは、最下層のスライス画像データから順に画像生成コントローラ10に入力される。画像生成コントローラ10は、入力されたスライス画像データにしたがって、レーザスキャナ20Aおよび20Bのそれぞれのレーザ発光及びスキャンを制御する。
材料層形成部U2では、一次帯電ローラ33Aおよび33Bによって感光ドラム34Aおよび34Bの表面が均一に帯電される。レーザスキャナ20Aおよび20Bからのレーザ光により感光ドラム34Aおよび34Bの表面が露光されると、その露光部分が除電される。現像バイアスで帯電された造形材料が現像ローラ32Aおよび32Bによって除電部分に供給され、造形材料からなる画像(以下「材料画像」または「材料層」と呼ぶ)が感光ドラム34Aおよび34Bの表面に形成される。この材料層は、転写ローラ41Aおよび41Bにより転写体42上に転写される。なお、この材料層は、積層マーカに相当する部分を含んでいる。
転写体42は材料層を担持しつつ回転し、材料層を積層位置へと搬送する。一方、造形コントローラ70は、ステージ52(又はステージ52上の造形物)が材料層と同じタイミング且つ同じ速度(搬送方向の速度)で積層位置へと進入するように、ステージ52を制御する。そして、ステージ52と転写体42を同期して移動させつつ、ヒータローラ43により熱を与えることで、材料層がステージ52上(又はステージ52上の造形途中の造形物の上面)に熱溶着される。このとき、材料層に埋め込まれている積層マーカに相当する部分も、材料層の他の部分と同様、ステージ52上(又はステージ52上に積層された造形途中の積層マーカの上面)に熱溶着される。
なお、本実施形態では、ステージ52上に積層される材料層の1層分の厚みは層ごとに一定としている。このため、材料層が積層されるたび、造形コントローラ70はステージ52をZ方向に材料層の1層の厚み分だけ下降させ、次の層の積層に備える。
本実施形態のように、2種類の造形材料を用いて造形を行う場合は、次のような2つの画像を転写体上で合わせてできる画像が、1回の積層に用いられる材料層となる。すなわち、感光ドラム34Aで形成された構造材料からなる構造体の画像と、感光ドラム34Bで形成されたサポート材料からなるサポート体の画像とを転写体上で合わせてできる画像が、1回の積層に用いられる材料層となる。なお、本実施形態では2種類の造形材料を用いて造形する例を示すが、造形材料の種類の数は特に限定はされない。
なお、図1では、説明の便宜上、ステージ52と、ステージ52上の造形途中の造形物51および造形途中の積層マーカ50が、2つの位置にそれぞれ位置した状態を同時に示している。図1において、右側の位置が積層時の位置であり、左側の位置が、ステージ52上に積層された造形途中の積層マーカ50の高さを、積層高検知センサ58で検知するときの位置である。なお、以下の説明においては「造形物51」は造形途中または造形完了後の造形物を指し、「積層マーカ50」は造形途中または造形完了後の造形物を指す。
材料層を形成する材料層形成工程、および、材料層を積層する積層工程(造形動作)を、スライス画像データの枚数分繰り返すことで、ステージ52上に造形物が形成される。
なお、本明細書では、1回の積層に用いられる材料層の形成に用いられるデジタルデータを「スライス画像データ」と呼ぶ。また、積層造形システムで作成しようとする目的物(つまり積層造形システムに与えられる3次元形状データが表す物体)を「造形対象物」と呼び、積層造形システムで作成された(出力された)物体を「造形物」と呼ぶ。また、造形物がサポート体を含む場合において、サポート体を除いた部分を特に区別して呼ぶ場合には「構造体」の用語を用いる。
(画像歪み補正)
造形装置2による造形物の造形の開始前には、キャリブレーションを行ってもよい。前述した材料層形成工程および積層工程と同様の手順で、積層マーカの代わりにキャリブレーションマーカを、ステージ52上に形成する。このキャリブレーションマーカの位置ずれを、位置検知センサ45で検出し、画像歪を計測する。その結果に基づき、制御ユニット60の画像歪補正部63によってスライス画像データを補正することで、ステージ52上に積層したときに画像歪みの無い、または歪みの小さい材料層を形成することができ、造形物の寸法精度を向上することができる。
造形装置2による造形物の造形の開始前には、キャリブレーションを行ってもよい。前述した材料層形成工程および積層工程と同様の手順で、積層マーカの代わりにキャリブレーションマーカを、ステージ52上に形成する。このキャリブレーションマーカの位置ずれを、位置検知センサ45で検出し、画像歪を計測する。その結果に基づき、制御ユニット60の画像歪補正部63によってスライス画像データを補正することで、ステージ52上に積層したときに画像歪みの無い、または歪みの小さい材料層を形成することができ、造形物の寸法精度を向上することができる。
(積層位置合わせ)
材料層を積層する際の位置合わせのために、材料層にレジストレーションマーカ(不図示)を埋め込み、位置検知センサ44を用いて、レジストレーションマーカの検出位置に基づき、積層時の位置ずれを可及的に抑えることができる。したがって、形状精度および寸法精度の高い、高品質な造形物を形成することが可能となる。なお、レジストレーションマーカを、本実施形態に係る積層マーカが兼ねてもよい。
材料層を積層する際の位置合わせのために、材料層にレジストレーションマーカ(不図示)を埋め込み、位置検知センサ44を用いて、レジストレーションマーカの検出位置に基づき、積層時の位置ずれを可及的に抑えることができる。したがって、形状精度および寸法精度の高い、高品質な造形物を形成することが可能となる。なお、レジストレーションマーカを、本実施形態に係る積層マーカが兼ねてもよい。
(造形物の高さ計測)
次に、造形途中または造形完了後の造形物の高さを計測する方法について説明する。
次に、造形途中または造形完了後の造形物の高さを計測する方法について説明する。
本実施形態では、上述のように、造形物を積層造形するとともに、積層マーカも積層造形する。これにより、造形物の造形途中において、積層マーカ50の高さは造形物51の高さと常に同じになる。
本実施形態では、ステージ52上に積層された積層マーカ50の高さを積層高検知センサ58で検知する。積層マーカ50の高さは造形物51の高さと同じであるから、これにより、ステージ52上の造形物51の高さを計測することができる。このように、造形物51の高さを直接計測するのではなく、積層マーカ50の高さを計測することによって造形物51の高さを計測するため、造形対象物の断面形状が層ごとに一定でない場合であっても、造形物51の高さの計測精度を高くすることができる。
例えば、固定式の高さ検知センサを用いて造形物51の高さを計測する場合には、造形物の断面形状が層ごとに変わる場合には、層によっては高さ検知センサの検出エリアに造形材料が配置されない場合が生じる。このような場合には、高さ検知センサによって造形物51の高さを直接計測することができなくなってしまう。一方、本実施形態によれば、積層高検知センサ58の検出エリア内に必ず造形材料が配置されるように積層マーカを積層していくので、常に高い精度で造形物51の高さを計測することができる。
本実施形態では、積層高検知センサ58として、例えば、拡散反射タイプの変位センサを使用することができる。変位センサは、測定基準位置に対する対象物体の変位量を検出するものであるが、このとき、対象物体に対して、複数点を計測したり、面状や帯状の範囲を計測したりして、平均値を求めるものであるとよい。本実施形態では、ステージ52は、材料層が積層されるたびに、材料層の1層の厚み分、Z方向に下降する。このため、センサの測定基準位置とステージ52表面とのZ軸方向の距離が、材料層の積層数で決まる。この距離は、ステージ52上の造形物51の厚みの目標値である。したがって、ステージ52上の造形物51の表面のZ方向の変位量を積層高検知センサ58で測定することで、ステージ52上の造形物51の厚みを求めることができる。
(造形物の高さ調整)
以下に、積層マーカ50の高さを検知してステージ52上の造形物51の高さを求め、この高さの情報を用いて造形物51の高さを調整する動作について説明する。
以下に、積層マーカ50の高さを検知してステージ52上の造形物51の高さを求め、この高さの情報を用いて造形物51の高さを調整する動作について説明する。
本実施形態では、積層マーカ50の高さを検知することで求めたステージ52上の造形物51の高さが、予め設定された設定範囲内にあるかどうかを判断する。そして、造形物51の高さが、設定範囲から外れていると判断した場合には、その時点で、ステージ52上に積層される材料層の積層数を調整する制御を行う。
ここで、「設定範囲」は、高さ方向(ステージ52上に材料層を積層するときの積層方向)に関してステージ52上の造形物51の形状の精度が保持されているとみなすことができるときの、造形物51の上面がとり得る位置の範囲(許容範囲)である。また、本実施形態では、上述のように、ステージ52上に積層される材料層の1層分の厚みは一定であるものとしている。このため、ステージ52上の造形物51の高さが設定範囲から外れた場合には、ステージ上に積層される材料層の積層数を増減することで、高さ方向における造形物51の形状の精度を保持することができる。
この点について以下に詳しく説明する。
注目層のスライス画像データに基づく材料層がステージ52上に積層されたときの造形物の高さが、設定範囲に満たなかったとする。この場合には、再度、この注目層のスライス画像データに基づく材料層を形成し、この材料層をステージ52上の造形物上に積層させる。
また、注目層のスライス画像データに基づく材料層がステージ52上に積層されたときの造形物の高さが、設定範囲を超えたとする。この場合には、この注目層の次の層のスライス画像データに基づく材料層の形成を省く処理を行う。
ここで、積層数の増減は、同じ形状の材料層が複数積層された場合、または、ステージ52上の造形物51に積層されるはずの材料層が積層されなかった場合においても、構造体の構造や形状などに影響がないタイミングで行われるとよい。例えば、積層数の増減を行う造形物の部分が、造形対象物において高さ方向に同じ形状が続く部分に対応する部分であれば、構造体の構造や形状などに影響を与えることなく、積層数の増減を行うことができる。また、造形動作時に、構造体の構造や形状などに影響を与えない部分に到達するタイミングが予め設定されるとよい。また、造形動作時に、構造体の構造や形状などに影響を与えない部分に到達するタイミングを予測する手段を有するとよい。
これにより、積層数の増減が必要となったときに、構造体の構造や形状などに影響を与えるタイミングで積層数の増減が行われることを抑制でき、構造体の構造や形状などに影響を与えない部分に到達したタイミングで、積層数の増減を行うことができる。
このように、ステージ52上の造形物51の高さが、設定範囲を外れ、高さが足りないと判断した場合には、その時点で行われた積層動作を繰り返し行い、積層数を調整することで造形物51の高さを許容寸法範囲内とすることができる。また、ステージ52上の造形物51の高さが、設定範囲を外れ、高過ぎると判断した場合には、その時点で行われた積層動作の次に積層される材料層の形成を省く(次に積層される材料層を間引く)処理を行う。このように積層数を調整することで造形物51の高さを許容寸法範囲内とすることができる。
これにより、ステージ52上の造形物51をより精度よく造形することができる。
図4は、ステージ52上の造形物51の高さを調整する処理のフローチャートである。
図4に示す処理は、マーカが埋め込まれた材料層がステージ52上に積層されるたびに制御ユニット60により行われる。以下に、図4のフローチャートについて説明する。
まず、注目層のスライス画像データに基づく材料層であってマーカが埋め込まれた材料層がステージ52上に積層されると、積層高検知センサ58が、積層マーカ50の高さを検知する(ステップ401)。
次に、ステップ401の検知結果からステージ52上の造形物51の高さを求めて、予め設定された設定範囲と比較し、造形物51の高さが、設定範囲内にあるかどうかを判断する(ステップ402)。
ステップ402で造形物51の高さが設定範囲に満たないと判断した場合には、ステップ403で次のような処理を行う。すなわち、ステージ52上の造形物51の高さが、設定範囲内に入るように、注目層のスライス画像データに基づく材料層を再度、形成し、ステージ52上に積層される材料層の積層数を増やす。
その後、注目層の次の層のスライス画像データに基づく材料層を形成し、造形動作を継続する(ステップ405)。
ステップ402で造形物51の高さが設定範囲を超えると判断した場合には、ステップ404で次のような処理を行う。すなわち、ステージ52上の造形物51の高さが、設定範囲内に入るように、注目層の次の層のスライス画像データに基づく材料層の形成動作を省く、いわゆる間引きする処理を行い、ステージ52上に積層される材料層の積層数を減らす。
その後、間引き処理に対応する層の次の層のスライス画像データに基づく材料層を形成し、造形動作を継続する(ステップ405)。
ステップ402で造形物51の高さが設定範囲内にあると判断した場合には、引き続き造形動作を継続する(ステップ405)。
このように積層数が調整されることで造形物51の高さ精度が確保される。
(積層マーカデータの付加)
次に、図5〜図8を参照して、積層マーカデータを付加する際の処理について説明する。
次に、図5〜図8を参照して、積層マーカデータを付加する際の処理について説明する。
図5は、造形対象物を造形する際の造形材料の使用量の一例を模式的に示す図である。図5(a)は、造形対象物を造形する際の造形物(構造体およびサポート体)と積層マーカの外観を示す斜視図である。
以下の説明においては、造形物51のうち、構造体をMで示し、サポート体をSで示し、積層マーカ50のうち、構造体をMMで示し、サポート体をMSで示すこととする。また、構造体Mを造形するために使用する構造材料の量をAM、サポート体Sを造形するために使用するサポート材料の量をAS、とそれぞれ称する。また、構造体MMを造形するために使用する構造材料の量をAMM、サポート体MSを造形するために使用するサポート材料の量をAMS、とそれぞれ称する。なお、以下の説明においては造形材料として構造材料とサポート材料の2種類を使用する例について説明するが、本発明はこれに限定はされない。
図5では、積層マーカ50の全体を構造材料で造形する。すなわち、積層マーカ50を構造体MMのみによって形成する。このように、積層マーカ50と構造体Mを同じ材料で構成することで、積層マーカ50の高さを積層高検知センサ58によって検知して造形物51の高さを取得する際に造形材料の種類の違いによって生じ得る誤差を低減することができる。
図5(b)は、図5(a)のように積層マーカ50の全体を構造材料で造形する際の、構造材料およびサポート材料の残量と使用量の一例を模式的に示している。ここで、造形装置2における構造材料の残量をRAM、サポート材料の残量をRASと称する。
ここで、図5(b)のように、構造材料の残量が、構造体Mを造形するために必要な構造材料の使用量と構造体MMを造形するために必要な構造材料の使用量の合計よりも小さい場合、すなわち、RAM<(AM+AMM)である場合を考える。この状態で造形物51と積層マーカ50の造形を行うと、造形処理の途中で構造材料が不足することになる。したがって、従来はこのような場合には造形処理の途中で造形を中断し、構造材料を補充するようにユーザーに通知するか、造形処理を開始する前にユーザーに対してエラーを通知していた。そのため従来は、造形装置2における造形材料の残量によっては造形処理の効率が低下してしまう場合があった。
ここで、図5(b)の場合には、サポート材料の残量はサポート体Sを造形するために必要なサポート材料の使用量よりも大きい、すなわち、RAS>ASである。さらに、構造材料とサポート材料の残量の合計は、構造材料とサポート材料の使用量の合計よりも大きい。すなわち、(RAM+RAS)>(AM+AMM+AS)を満たしている。
そこで、本実施形態では、積層マーカ50を造形するために使用する造形材料を、造形材料の残量の情報と使用量の情報とに応じて選択する。例えば、造形物51を造形するために必要な造形材料の使用量と積層マーカ50を造形するために必要な造形材料の使用量との合計が造形材料の残量を超える場合には、積層マーカ50の少なくとも一部を、別の造形材料を使用して造形するようにする。あるいは、造形材料の残量と造形物51を造形するために必要な造形材料の使用量との差分を取得して、その差分を超えない量だけ造形材料を使用して積層マーカ50を造形する。これにより、従来のように造形処理の途中に造形処理を中断するような事態を避けることができ、その結果、造形処理の効率を向上させることができる。
図6は、本実施形態に係る造形処理を模式的に示す図であり、造形対象物を造形する際の造形材料の使用量の一例を模式的に示す図である。図6(a)は、上述のように積層マーカの少なくとも一部をサポート材料で造形する際の、造形物(構造体およびサポート体)と積層マーカの外観を示している。
図6(a)においては、積層マーカ50のうち、積層マーカ50の積層方向に垂直な断面内で中央付近の部分を構造材料で、それ以外の部分をサポート材料で造形する。積層マーカ50の高さを積層高検知センサ58によって検知する際には、積層高検知センサ58の種類にもよるが、積層マーカ50の積層方向に垂直な断面内で中央付近の高さを検知することが多い。そのため、このようにすることで、積層マーカ50の一部を構造材料以外の材料で造形することによって生じ得る、造形物51の高さ取得の際の誤差の発生を可及的に抑制することができる。なお、ここでは積層マーカ50の少なくとも一部を構造材料で造形する場合について説明したが、これに限定はされず、積層マーカ50の全体をサポート材料で造形してもよい。
図6(b)は、図6(a)のように積層マーカ50を構造材料およびサポート材料で造形する際の、構造材料およびサポート材料の残量と使用量の一例を模式的に示している。
本実施形態では、構造体MMの一部をサポート体MSで形成する、すなわち、構造体MMを構造体MM´およびサポート体MSを組み合わせて形成する。このとき、本実施形態では、構造体MM′を造形するために必要な構造材料の使用量AMM′と使用量AMとの合計が、残量RAMよりも小さくなるように、すなわち、RAM>(AM+AMM′)となるように積層マーカデータを付与する。また、構造体MSを造形するために必要なサポート材料の使用量AMSと使用量ASとの合計が、残量RASよりも小さくなるように、すなわち、RAS>(AS+AMS)となるように積層マーカデータを付与する。これにより、構造材料、サポート材料ともに使用量が残量以下となるから、造形処理の途中で構造材料またはサポート材料が不足することを避けることができ、造形処理の効率を向上させることができる。
なお、複数の造形物を連続的に造形する場合には、複数の造形物を造形するために必要な使用量の合計を取得して、上述のような処理を行ってもよい。例えば、4つの造形物を連続的に造形する場合に、4つ目の造形物の造形において構造材料が不足するようなときには、4つ目の積層マーカについてのみ上述のような積層マーカデータの付与処理を行ってもよい。あるいは、1つ目から4つ目までの全てについて、上述のような積層マーカデータの付与処理を行ってもよい。
図7は、データ処理装置3が、造形データに対して積層マーカデータを付加する際の処理を示すフローチャートである。ここでは、2つの処理例について説明するが、これらの処理例は一例であり、これらに限定はされない。これらの処理は、不揮発性メモリ(不図示)に記録されたプログラムをデータ処理装置3が有するシステムメモリ(不図示)に展開して、データより装置3のシステム制御部(不図示)が実行することで実現される。
また、造形データが、造形対象物を複数種類の造形材料で造形する造形データである場合には、複数種類の造形材料のそれぞれについて、下記の処理を行ってもよい。その上で、積層マーカを複数種類の造形材料のうち2種類以上の造形材料を使用して、積層マーカを造形するようにしてもよい。これにより、複数種類の造形材料のそれぞれについて、造形処理の途中で造形材料が不足することを避けることができる。
(処理例1)
図7(a)は、処理例1に係る積層マーカデータの付加処理のフローを示すフローチャートである。
図7(a)は、処理例1に係る積層マーカデータの付加処理のフローを示すフローチャートである。
まず、データ処理装置3は、データ取得部301を介して、造形対象物を表現したデータである造形データを取得する(ステップS701)。
次に、データ付加部304は、造形データに対して積層マーカデータを付加する(ステップS702)。本処理例では、積層マーカの全部を構造材料で造形するように積層マーカデータを付加する。なお、ステップS702においては、積層マーカの一部を構造材料で造形するように積層マーカデータを付加してもよい。
次に、使用量情報取得部302は、積層マーカデータが付加された造形データを基に、造形物(造形対象物+積層マーカ)を造形するために必要な造形材料の使用量を取得する(ステップS703)。造形材料の使用量を取得する際には、造形装置2に収容されている造形材料のそれぞれについて、使用量を取得することが好ましい。すなわち、本実施形態では構造材料とサポート材料の2種類の造形材料を用いるため、構造材料とサポート材料のそれぞれについて使用量を取得することが好ましい。造形材料の使用量の算出方法については、後述する。
次に、残量情報取得部303が、造形コントローラ70を介して、プロセスカートリッジ30Aおよびプロセスカートリッジ30Bに収容されている造形材料の残量の情報を取得する(ステップS704)。このとき、それぞれの残量の情報は、残量検出センサ35A,35Bなどによって検出することができる。造形材料の残量の検出方法については、後述する。
本実施形態では、プロセスカートリッジ30Aから構造材料を供給し、プロセスカートリッジ30Bからサポート材料を供給するように構成している。そのため、プロセスカートリッジ30Aの材料収容部に収容されている構造材料の残量は残量検出センサ35Aによって検出し、プロセスカートリッジ30Bの材料収容部に収容されているサポート材料の残量は残量検出センサ35Bによって検出する。
次に、ステップS703において取得した造形材料の使用量と、ステップS704において取得した造形材料の残量と、を比較する(ステップS705)。ここでは、構造材料について、使用量と残量とを比較する。すなわち、使用量である(AM+AMM)と、残量であるRAMと、を比較する。
比較の結果、残量が使用量以上である場合(ステップS705でYes)には、ステップS702において積層マーカデータが付加された造形データを用いてスライス画像データの生成処理を行い、スライス画像データを出力する(ステップS707)。
一方、残量が使用量より少ない場合(ステップS705でNo)には、ステップS702で付加した積層マーカデータを変更する処理を行う(ステップS706)。そして、変更後の積層マーカデータが付加された造形データを用いてスライス画像データの生成処理を行い、スライス画像データを出力する(ステップS707)。
具体的には、ステップS702で付加した積層マーカデータよりも、少ない量の構造材料を用いて積層マーカを造形するように、積層マーカデータを変更する。例えば、積層マーカの積層方向に垂直な断面について、断面の中心部分を構造材料で構成し、その周辺部分をサポート材料で構成するようにしてもよい。すなわち、積層マーカの形状は変更せずに、積層マーカの少なくとも一部をサポート材料(第2の造形材料)で造形するように変更してもよい。このようにすることで、積層高検知センサ58によって積層マーカ50の高さを検知するときの精度を維持することができる。あるいは、積層マーカの太さを細くするように、積層マーカデータを変更してもよい。すなわち、積層方向に垂直な断面のそれぞれにおいて、積層マーカの断面積を縮小するように、積層マーカデータを変更してもよい。
またこのとき、サポート材料についても使用量と残量とを比較部306によって比較し、その結果、例えば使用量と残量の差分に基づいて、積層マーカを造形するために使用するサポート材料の量を調整してもよい。すなわち、当該差分を超えないように、サポート材料を使用すればよい。また、サポート材料の残量が十分に多い場合には、積層マーカの全部をサポート材料で造形するように、積層マーカデータを変更してもよい。
なお、本処理例では一連の処理の最後にスライス画像データの生成処理を行う例について説明したが、これに限定はされない。例えば、造形データを取得した時点で造形データがスライス画像データであってもよいし、取得した造形データが3次元データである場合であっても、積層マーカデータを付加する前に、スライス画像データの生成処理を行ってもよい。
(処理例2)
図7(b)は、処理例2に係る積層マーカデータの付加処理のフローを示すフローチャートである。
図7(b)は、処理例2に係る積層マーカデータの付加処理のフローを示すフローチャートである。
まず、データ処理装置3は、データ取得部301を介して、造形対象物を表現したデータである造形データを取得する(ステップS708)。
次に、使用量情報取得部302は、データ取得部301を介して取得した造形データを基に、造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量(造形使用量)を取得する(ステップS709)。造形材料の使用量を取得する際には、造形装置2に収容されている造形材料のそれぞれについて、使用量を取得することが好ましい。すなわち、本実施形態では構造材料とサポート材料の2種類の造形材料を用いるため、構造材料とサポート材料のそれぞれについて使用量を取得することが好ましい。造形材料の使用量の算出方法については、後述する。
次に、残量情報取得部303が、造形コントローラ70を介して、プロセスカートリッジ30Aおよびプロセスカートリッジ30Bに収容されている造形材料の残量の情報を取得する(ステップS710)。このとき、それぞれの残量の情報は、残量検出センサ35A,35Bなどによって検出することができる。造形材料の残量の検出方法については、後述する。
次に、ステップS710において取得した造形材料の残量と、ステップS709において取得した造形物を造形するために必要な造形材料の使用量(造形使用量)と、の差分を取得する(ステップS711)。ここでは、構造材料について、残量と使用量の差分を取得する。すなわち、残量であるRAMと、造形使用量であるAMと、の差分(AM−RAM)を取得する。
次に、データ付加部304は、積層マーカを造形するために使用する構造材料の量が、残量と使用量の差分(AM−RAM)を超えないように、積層マーカデータを造形データに付加する(ステップS712)。すなわち、造形対象物を造形したときに余ることが想定される構造材料の量を超えないように、積層マーカデータを付加する。
その後、ステップS712において積層マーカデータが付加された造形データを用いてスライス画像データの生成処理を行い、スライス画像データを出力する(ステップS713)。
なお、本処理例においても一連の処理の最後にスライス画像データの生成処理を行う例について説明したが、これに限定はされないことは処理例1と同様である。
上記のように、処理例1および処理例2によれば、造形装置2に収容されている造形材料を用いて造形処理を行う際に、造形処理の途中で処理を中断することなく、積層マーカと造形対象物の造形を完了させることができる。そのため、造形物の高さ方向の寸法精度を保ちつつ、造形処理の効率を向上させることができる。
(造形材料の残量の情報の取得)
残量検出センサ35A,35Bの方式は特に限定はされない。たとえば、材料層形成部U2が、電子写真プロセスを用いて造形材料からなる材料層を形成する方式の材料層形成部であれば、電子写真装置において従来から利用されているトナー残量の検出方式の何れかを採用すればよい。例えば、光学的な方法としては、造形材料を検知する光透過センサの光の透過量から残量を検出するもの、機械的な方法としては、撹拌用回転駆動手段の駆動トルクから残量を検出するものが挙げられる。また、プロセスカートリッジの重量を測定し残量を検出するものなどがある。
残量検出センサ35A,35Bの方式は特に限定はされない。たとえば、材料層形成部U2が、電子写真プロセスを用いて造形材料からなる材料層を形成する方式の材料層形成部であれば、電子写真装置において従来から利用されているトナー残量の検出方式の何れかを採用すればよい。例えば、光学的な方法としては、造形材料を検知する光透過センサの光の透過量から残量を検出するもの、機械的な方法としては、撹拌用回転駆動手段の駆動トルクから残量を検出するものが挙げられる。また、プロセスカートリッジの重量を測定し残量を検出するものなどがある。
(造形材料の使用量の取得)
造形物を造形するために必要な造形材料の使用量の算出は、スライス画像データに基づき、各スライス画像の面積と、対応する造形材料の単位面積当たりの重量と、から求めることができる。単位面積当たりの重量は造形材料毎に異なるため、造形コントローラ70のメモリに記憶された造形材料の種類と単位面積当たりの重量の対応テーブルから、プロセスカートリッジの材料識別情報に基づいて、対応する造形材料の重量情報を得ることができる。プロセスカートリッジの材料識別情報は、残量検出センサ35A,35Bに、図示しないが、メモリを搭載し、収容されている造形材料の種類を記憶させて、造形コントローラ70が読み取れるようにしてもよい。
造形物を造形するために必要な造形材料の使用量の算出は、スライス画像データに基づき、各スライス画像の面積と、対応する造形材料の単位面積当たりの重量と、から求めることができる。単位面積当たりの重量は造形材料毎に異なるため、造形コントローラ70のメモリに記憶された造形材料の種類と単位面積当たりの重量の対応テーブルから、プロセスカートリッジの材料識別情報に基づいて、対応する造形材料の重量情報を得ることができる。プロセスカートリッジの材料識別情報は、残量検出センサ35A,35Bに、図示しないが、メモリを搭載し、収容されている造形材料の種類を記憶させて、造形コントローラ70が読み取れるようにしてもよい。
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
また、本発明を適用する複数の機器の組み合わせから構成されるシステムにおいては、それぞれの機器は部分的又は全体的に、インターネットを含むネットワークで接続されていても良い。例えば、取得したデータをネットワークに接続されたサーバに送信し、サーバ上で本発明に係る処理を行い、得られた結果をサーバから受信して造形処理等を行う構成としても良い。
また、本発明はソフトウェアのプログラムをシステム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによって前述した実施形態の機能が達成される場合を含む。この場合、供給されるプログラムは実施形態で図に示したフローチャートに対応したコンピュータプログラムである。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。
つまり、本発明は、本発明に係る機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OS(Operating System)に供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。
コンピュータプログラムを供給するためのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、例えば、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ等でも良い。また、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM,DVD−R)などでも良い。
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムをハードディスク等の記憶媒体にダウンロードすることが挙げられる。この場合、ダウンロードされるプログラムは、圧縮され自動インストール機能を含むファイルであっても良い。また、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザーに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。
3 データ処理装置
301 データ取得部(造形データ取得部)
302 使用量情報取得部
303 残量情報取得部
304 データ付加部
301 データ取得部(造形データ取得部)
302 使用量情報取得部
303 残量情報取得部
304 データ付加部
Claims (18)
- 造形データを処理するデータ処理装置であって、
造形対象物の造形データを取得する造形データ取得部と、
前記造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量に関する情報を、前記造形データ取得部で取得した前記造形対象物の造形データに基づいて取得する使用量情報取得部と、
前記造形材料の残量の情報を取得する残量情報取得部と、
前記造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを、前記残量情報取得部で取得した前記残量の情報と前記使用量情報取得部で取得した前記造形材料の使用量に関する情報とに応じて、前記造形対象物の造形データに付加するデータ付加部と、を有することを特徴とするデータ処理装置。 - 前記造形データ取得部は、前記造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを取得し、
前記使用量情報取得部は、前記造形対象物および前記マーカを造形するために必要な前記造形材料の使用量の情報を、前記造形データ取得部で取得した前記造形対象物および前記マーカの造形データに基づいて取得し、
前記データ付加部は、前記造形材料の使用量が前記造形材料の残量よりも多い場合に、前記造形データ取得部で取得した前記マーカの造形データを変更して、前記造形対象物の造形データに付加することを特徴とする請求項1に記載のデータ処理装置。 - 前記データ付加部は、前記造形材料の使用量が前記造形材料の残量よりも多い場合に、前記造形データ取得部で取得した前記マーカの造形データを、前記マーカの少なくとも一部を前記造形材料とは異なる造形材料で造形するように変更して、前記造形対象物の造形データに付加することを特徴とする請求項2に記載のデータ処理装置。
- 前記データ付加部は、前記造形材料の使用量が前記造形材料の残量よりも多い場合に、前記造形データ取得部で取得した前記マーカの造形データを、前記マーカの形状は変更せずに、前記マーカの少なくとも一部を前記造形材料とは異なる造形材料で造形するように変更して、前記造形対象物の造形データに付加することを特徴とする請求項3に記載のデータ処理装置。
- 前記データ付加部は、前記造形材料の使用量が前記造形材料の残量よりも多い場合に、前記造形データ取得部で取得した前記マーカの造形データを、積層方向に垂直な断面のそれぞれにおいて、前記マーカの断面積を縮小して、前記造形対象物の造形データに付加することを特徴とする請求項2に記載のデータ処理装置。
- 前記使用量情報取得部は、前記造形対象物を造形するために必要な前記造形材料の使用量の情報を取得し、
前記データ付加部は、前記マーカを造形するために必要な造形材料の使用量が、前記造形材料の残量と前記造形対象物を造形するために必要な前記造形材料の使用量との差分を超えないように、前記造形対象物の造形データに前記マーカの造形データを付加することを特徴とする請求項1に記載のデータ処理装置。 - 前記データ付加部は、前記マーカを複数種類の造形材料で造形するように、前記造形対象物の造形データに前記マーカの造形データを付加することを特徴とする請求項6に記載のデータ処理装置。
- 前記マーカが、前記造形対象物の高さと同じまたはそれ以上の高さを有する柱体または錐体であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
- 前記マーカが、造形途中の前記造形対象物の高さを測定するためのマーカであることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
- 前記マーカが、積層方向に垂直な、前記造形対象物を含む断面のそれぞれにおいて、複数の前記断面に共通な所定のエリアを含む形状であることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか一項に記載のデータ処理装置。
- 前記造形データが、前記造形対象物を複数種類の造形材料で造形する造形データであって、
前記使用量情報取得部と前記残量情報取得部は、前記複数種類の造形材料のそれぞれについて、前記使用量に関する情報と前記残量の情報をそれぞれ取得することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一項に記載のデータ処理装置。 - 前記データ付加部が、前記複数種類の造形材料のうち2種類以上の造形材料を使用してマーカを造形するように、前記マーカの造形データを前記造形対象物の造形データに付加することを特徴とする請求項11に記載のデータ装置。
- 請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載のデータ処理装置と、
前記データ処理装置から出力された造形データに基づいて造形を行う造形装置と、を有する造形システム。 - 前記造形装置が、前記造形データに基づいて造形材料からなる材料層を形成する材料層形成部と、
前記材料層形成部によって形成した前記材料層を積層する積層部と、を有することを特徴とする請求項13に記載の造形システム。 - 前記積層部は、前記材料層が積層されるステージを有し、
前記造形装置は、前記ステージ上に積層される前記材料層に含まれる前記マーカの、前記材料層の積層方向の高さ情報を取得する高さ情報取得部を有し、
前記高さ情報取得部によって取得した前記マーカの高さ情報に基づいて、前記ステージ上に積層される前記材料層の積層数を制御することを特徴とする請求項14に記載の造形システム。 - 造形データを処理するデータ処理方法であって、
造形対象物の造形データを取得する造形データ取得ステップと、
前記造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量に関する情報を、前記造形データ取得ステップで取得した前記造形対象物の造形データに基づいて取得する使用量情報取得ステップと、
前記造形材料の残量の情報を取得する残量情報取得ステップと、
前記造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを、前記残量情報取得ステップで取得した前記残量の情報と前記使用量情報取得ステップで取得した前記造形材料の使用量に関する情報とに応じて、前記造形対象物の造形データに付加するデータ付加ステップと、を有することを特徴とするデータ処理方法。 - コンピュータに、
造形対象物の造形データを取得する造形データ取得ステップと、
前記造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量に関する情報を、前記造形データ取得ステップで取得した前記造形対象物の造形データに基づいて取得する使用量情報取得ステップと、
前記造形材料の残量の情報を取得する残量情報取得ステップと、
前記造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを、前記残量情報取得ステップで取得した前記残量の情報と前記使用量情報取得ステップで取得した前記造形材料の使用量に関する情報とに応じて、前記造形対象物の造形データに付加するデータ付加ステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。 - コンピュータに、
造形対象物の造形データを取得する造形データ取得ステップと、
前記造形対象物を造形するために必要な造形材料の使用量に関する情報を、前記造形データ取得ステップで取得した前記造形対象物の造形データに基づいて取得する使用量情報取得ステップと、
前記造形材料の残量の情報を取得する残量情報取得ステップと、
前記造形対象物とともに積層造形するマーカの造形データを、前記残量情報取得ステップで取得した前記残量の情報と前記使用量情報取得ステップで取得した前記造形材料の使用量に関する情報とに応じて、前記造形対象物の造形データに付加するデータ付加ステップと、を実行させることを特徴とするプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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