JP2018030373A

JP2018030373A - ３次元積層造形システム、３次元積層造形方法、積層造形制御装置およびその制御方法と制御プログラム

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Publication number: JP2018030373A
Application number: JP2017205047A
Authority: JP
Inventors: 浩一天谷; Koichi Amaya; 哲史緑川; Tetsushi Midorikawa; 誠明川治; Masaaki KAWAJI
Original assignee: Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Current assignee: Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Priority date: 2017-10-24
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: JP6445113B2

Abstract

【課題】複数照射部の照射位置間のガスの流れによる影響を除去すること。
【解決手段】積層材料を照射する複数照射部と積層表面に流路を生成して照射された積層材料から発生した粉塵を除去する除去部とを有し、積層材料からなる各層を複数の照射部で照射してセル領域の集合として積層造形物を造形する積層造形部と、流路の上流のセル領域で発生した粉塵が流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように複数照射部のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御部とを備え、積層造形制御部は、第１照射部が第１セル領域を照射している時に第２照射部が第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、第３照射部が第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って複数照射部のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、３次元積層造形における造形物の造形位置を制御する技術に関する。

上記技術分野において、特許文献１には、３次元ワークピースを、矩形領域に分割して複数の照射部の照射により造形する装置において、ガス流入システムとガス流出システムとを設けて、プロセスチャンバー内に微粒子の不純物を含むガスの流れを生成してガスを排出する装置が開示されている。特許文献１においては、微粒子の不純物を含むガスの流れの方向が、プロセスチャンバー周囲からプロセスチャンバーの中央であって、各照射部による照射位置間のガスの流れによる影響は少ない。

特開２０１５−０７８４３４号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術は、複数の照射部の照射位置間にガスの流れによる影響がある場合に、その影響を除去する造形位置の制御には対応できない。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形システムは、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として積層造形物を造形する積層造形手段と、
前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御手段と、
を備え、
前記積層造形制御手段は、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形方法は、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有する積層造形手段を用いて、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として積層造形物を造形する積層造形ステップと、
前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御ステップと、
を含み、
前記積層造形制御ステップにおいては、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。

上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形制御装置は、
積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得するデータ取得手段と、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として前記積層造形物を造形する積層造形手段を制御する積層造形制御手段であって、前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記積層造形物のデータに基づいて前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御手段と、
を備え、
前記積層造形制御手段は、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。

上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形制御装置の制御方法は、
積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得するデータ取得ステップと、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として前記積層造形物を造形する積層造形手段を制御する積層造形制御ステップであって、前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記積層造形物のデータに基づいて前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御ステップと、
を含み、
前記積層造形制御ステップにおいては、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。

上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形制御装置の制御プログラムは、
積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得するデータ取得ステップと、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として前記積層造形物を造形する積層造形手段を制御する積層造形制御ステップであって、前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記積層造形物のデータに基づいて前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御ステップと、
をコンピュータに実行させる積層造形制御装置の制御プログラムであって、
前記積層造形制御ステップにおいては、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。

本発明によれば、複数の照射部の照射位置間のガスの流れによる影響を除去することができる。

本発明の第１実施形態に係る３次元積層造形システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形システムによる造形状態を示す概念図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形システムによる造形状態を示す概念図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形システムにおける積層造形部の機能構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る積層造形部の複数の照射部による造形と粉塵を除去する流路との関係を示す図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形システムにおける積層造形制御部の機能構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る照射セル選択部の機能構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る照射セル位置選択テーブルの構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る照射セル選択用データベースの構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る積層造形指令テーブルの構成を示す図である。本発明の第２実施形態に係る積層造形制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る積層造形制御部の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形処理の手順を示すフローチャートである。本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形システムによる造形状態を示す概念図である。本発明の第３実施形態に係る照射セル位置選択テーブルの構成を示す図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本明細書で使用される文言“セル領域”は、３次元積層造形において各層の造形領域を微細に分割した領域を示す（例えば、０．１mm四方の矩形など）。本実施形態の３次元積層造形システムは、このセル領域内を種々の走査パターンで照射することにより、セル領域の集合として各層の造形を実現する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての３次元積層造形システム１００について、図１を用いて説明する。３次元積層造形システム１００は、積層材料を照射して３次元積層造形を行なうシステムである。

図１に示すように、３次元積層造形システム１００は、積層造形部１０１と、積層造形制御部１０２と、を含む。積層造形部１０１は、積層材料を照射する複数の照射部１１１と、積層表面に流路を生成して、照射された積層材料から発生した粉塵を除去する除去部１１２とを有する。そして、積層造形部１０１は、積層材料からなる積層造形物の各層を複数の照射部１１１で照射してセル領域の集合として造形する。積層造形制御部１０２は、流路の上流のセル領域で発生した粉塵が流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、複数の照射部のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。

本実施形態によれば、流路の上流のセル領域で発生した粉塵が流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、複数の照射部のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御することにより、複数の照射部の照射位置間のガスの流れによる影響を除去することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形システムによる積層造形について説明する。本実施形態に係る３次元積層造形システムは、積層材料を積層造形物の上層に敷き詰めるためのスキージングブレードの移動方向に対して、３次元造形データに基づいて照射部によるセル領域内の積層材料の走査方向を予測してセル領域ごとに変化させる。

本実施形態においては、複数の照射部の第１照射部が第１セル領域を照射している場合に、第２照射部が、第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するように制御する。また、複数の照射部の第３照射部が第３セル領域を照射している場合に、第４照射部が、第３セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第４セル領域を照射するように制御する。さらに、複数の照射部の第１照射部が第１セル領域を照射している時に、第２照射部が、第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射し、かつ、第３照射部が、第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って複数の照射部のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する。なお、影響範囲は、少なくとも、照射部の照射強度および走査速度と、除去部により生成された流路の流速と、セル領域の寸法と、を考慮して設定される。

《３次元積層造形システムの造形概念》
図２Ａおよび図２Ｂは、本実施形態に係る３次元積層造形システムによる造形状態を示す概念図である。なお、図２Ａおよび図２Ｂにおいては、１つの積層面における造形部２００を例に説明する。

図２Ａは、造形部２００を２つに分割して、２つの照射部で積層造形する場合である。図２Ａの左図は、現在照射部２１１による照射中の照射セル位置に対して、もう１つの照射部２１２による照射で発生する粉塵が影響しない照射セル位置を選択して照射した場合を示す。図２Ａの中央図は、現在照射部２２１により照射中の照射セル位置からの粉塵が影響を与えない照射セル位置を選択して、もう１つの照射部２２２により照射した場合を示す。図２Ａの右図は、現在照射部２３１により照射中の照射セル位置と、現在照射部２３２により照射中の照射セル位置とが、互いに粉塵が影響を与えないように選択された場合を示す。

図２Ｂは、本実施形態に係る３次元積層造形システムによる造形状態を示す概念図である。造形部２００を４つに分割して、４つの照射部で積層造形する場合である。図２Ｂの左図は、現在照射部２４１による照射中の状態を示す。図２Ｂの中央図は、次に、現在照射部２４１による照射中の位置に基づいて、互いに粉塵の影響を与えないように、照射部２４２ａあるいは照射部２４３ｂが選択され照射した状態を示す。図２Ｂの右図は、さらに、現在照射部２４１および照射部２４２ａ、または、現在照射部２４１および照射部２４３ｂによる照射中の位置に基づいて、互いに粉塵の影響を与えないように、照射部２４３ａあるいは照射部２４２ｂが選択され照射した状態を示す。

なお、図２Ａは２照射部の場合、図２Ｂは４照射部の場合を説明したが、これに限定されず、本実施形態によれば、複数の照射部にいて粉塵が影響しない照射セル位置の選択をすることができる。

《積層造形部の機能構成》
図３Ａは、本実施形態に係る３次元積層造形システム３００における積層造形部３１０の機能構成を示すブロック図である。

３次元積層造形システム３００は、積層造形部３１０と、積層造形制御部３２０と、情報処理装置３３０と、を備える。積層造形部３１０は、積層造形制御部３２０の各種の制御指令に従って、３次元積層造形物を生成する。積層造形制御部３２０は、情報処理装置３３０が生成した３次元造形データに従って、積層造形部３１０を制御するための各種の制御指令を生成する。制御指令は、照射用アンプ３１１により照射部３１２を制御するための照射指令と、走査用アンプ３１３により回転ステップモータ３１４を介して操作方向を制御するための走査指令と、造形テーブル３１８の移動を制御するための移動指令と、集塵用アンプ３１５により、照射セルから発生した粉塵を除去する集塵指令と、を含む。情報処理装置３３０は、３次元造形対象の積層造形物の情報を取得して、３次元造形データを生成する。なお、情報処理装置３３０は、汎用のコンピュータであっても、本実施形態に対応する特殊なコンピュータであってもよい。

積層造形部３１０は、複数の照射用アンプ３１１（なお、１つで代表させる）と、複数の照射部３１２と、を有する。また、積層造形部３１０は、複数の走査用アンプ３１３と、対応する回転ステップモータおよびミラー部を有する。また、積層造形部３１０は、移動用アンプ３１７と、造形テーブル３１８と、を有する。さらに、積層造形部３１０は、集塵用アンプ３１５と、吸気機構３１６と、排気機構（あるいは集塵機構）３１９と、を有し、エアーフロー３４０を生成する。

図３Ｂは、本実施形態に係る積層造形部の複数の照射部３１４による造形と粉塵を除去する流路との関係を示す図である。なお、図３Ｂにおいて、図３Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

図３Ｂのように、エアーフローは、例えば、４つの照射部３１４の各々が照射する４つの分割領域Ａ〜Ｄにおいて、分割領域ＡおよびＣから分割領域ＢおよびＤの方向とする。そして、図２Ａおよび図２Ｂに示した現在の積層造形面の造形部（照射部）２００とする。なお、エアーフローの方向は図３Ｂに限定されない。図３Ｂと逆方向や直角方向、あるいは、それらを組み合わせた方向であっても、本実施形態の処理は実現できる。

《積層造形制御部の機能構成》
図４は、本実施形態に係る３次元積層造形システム３００における積層造形制御部３２０の機能構成を示すブロック図である。図４においては、図３の積層造形制御部３２０と情報処理装置３３０の機能構成を示す。ここで、積層造形部３１０と積層造形制御部３２０とは、３次元造形装置４２０、いわゆる３Ｄプリンタを構成してもよい。積層造形部３１０の構成は図３Ａと同様であり、重複する説明は省略する。なお、図４においては、積層造形制御部３２０を含む３次元造形装置４２０と情報処理装置３３０とを別の装置として図示しているが、１つの装置として構成されても、積層造形制御部３２０を情報処理装置３３０に合体させてもよい。

積層造形制御部３２０は、通信制御部４２１と、３次元造形データ記憶部４２２と、セル選択用データベース４２４と、照射セル選択部４２５と、積層造形指令部４２６と、を備える。

通信制御部４２１は、積層造形制御部３２０と情報処理装置３３０との通信を制御し、情報処理装置３３０から３次元造形データや指示コマンドなどを情報処理装置３３０から受信したり、積層造形制御部３２０や積層造形部３１０の状況を情報処理装置３３０へ送信したりする。３次元造形データ記憶部４２２は、情報処理装置３３０から受信した３次元造形データを記憶する。なお、３次元造形データの記憶は、３次元造形物単位であったり、積層する層単位であったりしてよく、３次元造形装置４２０の積層造形速度や情報処理装置３３０の処理速度、あるいは、情報処理装置３３０と積層造形制御部３２０との通信容量などに基づいて、適切に決定される。そして、本実施形態においては、層単位の造形データが層単位の積層造形ごとに出力される。

セル選択用データベース４２４は、積層造形部３１０における積層造形条件に基づいて、現在照射中のセル領域位置からの粉塵により影響を受けない照射候補のセル領域位置を生成するために使用されるデータを格納する。照射セル選択部４２５は、本実施形態においては、３次元造形データ記憶部４２２から層単位の造形データを取得する。そして、照射セル選択部４２５は、現在積層造形中の照射セル位置とセル選択用データベース４２４から取得した次に照射可能な照射候補セルとに基づいて、照射により発生する粉塵の影響を受けない、照射部と次の照射セル位置との組を積層造形指令部４２６に通知する。そして、照射セル選択部４２５は、各層の造形が完了すると、３次元造形データ記憶部４２２に次の層の造形データを要求する。なお、本実施形態においては、照射セル選択部４２５が層単位に照射セル位置を選択したが、複数層の造形データをまとめてあらかじめ照射セル位置を予測した選択を行なってもよい。積層造形指令部４２６は、照射セル選択部４２５により選択された照射部と次の照射セル位置との組に対応して、積層造形部３１０の各部への指令を行なう。ここで、セル選択用データベース４２４と、照射セル選択部４２５と、積層造形指令部４２６と、が照射セル制御部の全てあるいはその一部を構成する。

情報処理装置３３０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの汎用コンピュータでよい。情報処理装置３３０は、通信制御部４３１と、３次元造形データ生成部４３２と、表示部４３３と、操作部４３４と、３次元造形データベース４３５と、３次元造形対象データ取得部４３６と、を備える。なお、情報処理装置３３０が３次元造形対象データの生成機能を含む場合、３次元造形対象データ取得部４３６は３次元造形対象データ生成部となる。

通信制御部４３１は、外部装置である３次元造形装置４２０または３次元造形対象データ生成装置との通信を制御する。３次元造形データ生成部４３２は、表示部４３３に表示された操作指示に従い操作部４３４からのオペレータによる入力あるいは操作に従って、３次元造形データベース４３５に格納されたデータを用いて、３次元造形装置４２０が３次元造形対象物を積層造形するための３次元造形データを生成する。表示部４３３は、３次元造形装置４２０や情報処理装置３３０の状況を報知すると共に、オペレータに対して３次元造形物の積層造形に必要となるパラメータの入力を要請する。操作部４３４は、キーボード、ポインティングデバイス、タッチバネルなどを含み、表示部４３３に表示された指示に従い、オペレータからの入力や操作指示を受け付ける。３次元造形データベース４３５は、３次元造形データ生成部４３２が３次元造形データを生成するために用いるデータである、３次元造形対象物のデータや生成アルゴリズム、生成パラメータなどを格納する。３次元造形対象データ取得部４３６は、３次元造形対象データ生成装置から提供される３次元造形対象データを、通信制御部４３１を介して、あるいは、記憶媒体などからＩ／Ｏインタフェースを介して取得する。

（照射セル選択部）
図５は、本実施形態に係る照射セル選択部４２５の機能構成を示すブロック図である。

照射セル選択部４２５は、照射セル領域受信部５０１と、照射セル位置選択部５０２と、を有する。照射セル領域受信部５０１は、本実施形態において、一層の造形データを３次元造形データ記憶部４２２から受信して、照射セル位置選択部５０２に送る。照射セル位置選択部５０２は、照射セル位置選択テーブル５０２ａを有し、現在の照射セル位置から、粉塵の影響無しに照射する次のセルを選択する。そのために、照射セル位置選択部５０２は、現在の照射セル情報をセル選択用データベース４２４に送り、セル選択用データベース４２４から現在の照射セル情報に基づいて生成された照射可能セル情報を取得する。そして、照射セル位置選択テーブル５０２ａを用いて、照射可能セル情報から各照射部が次に照射するセル領域位置を選択して、照射部と照射セル位置との組を積層造形指令部４２６に出力する。また、照射セル位置選択部５０２は、３次元造形データ記憶部４２２から受信した一層の造形データの造形が完了すると、３次元造形データ記憶部４２２に次の層の造形データを要求する。

（照射セル位置選択テーブル）
図６は、本実施形態に係る照射セル位置選択テーブル５０２ａの構成を示す図である。照射セル位置選択テーブル５０２ａは、一層の造形データおよび照射状態と、現在の照射部情報と、セル選択用データベース４２４からの照射可能セル情報と、に基づいて、次に照射する照射部と照射セルとの組を生成するために使用される。

照射セル位置選択テーブル５０２ａは、一層の造形データで照射すべき照射セル位置６０１に対応付けて、照射状態６０２と、照射中の場合の照射部ＩＤ６０３と、セル選択用データベース４２４からの照射可能セル情報６０４と、を記憶する。そして、照射セル位置選択テーブル５０２ａは、照射中の場合の照射部ＩＤ６０３と、セル選択用データベース４２４からの照射可能セル情報６０４と、から次に照射すべき照射選択結果６０５を、記憶する。

照射状態６０２は、未照射状態と、照射済状態と、照射中状態と、を含む。また、次に照射すべき照射選択結果６０５は、照射する照射部と、オプションとして照射順序と、を記憶する。図６の、照射選択結果６０５の照射部と、未照射状態の照射セル位置６０１との組を、次に照射すべき組とする。なお、本実施形態においては、粉塵の影響のみを考慮したが、次に照射すべき組の選択として、照射セルの距離などを考慮してもよい。

（セル選択用データベース）
図７は、本実施形態に係るセル選択用データベース４２４の構成を示す図である。セル選択用データベース４２４は、現在の照射セル位置と積層造形部３１０の動作条件とに基づいて、照射可能なセル位置情報を生成するためのデータを格納する。

セル選択用データベース４２４は、積層造形部３１０の全積層造形領域の照射セル位置情報７０１と、積層造形部３１０の動作条件７０２とに対応付けて、次に照射可能なセル位置情報７０３を記憶する。積層造形部３１０の動作条件７０２としては、セル領域のサイズ、照射強度や照射速度を含む照射条件、粉塵除去のためのガスの風量や流速、などを含む

（積層造形指令テーブル）
図８は、本実施形態に係る積層造形指令テーブル８００の構成を示す図である。積層造形指令テーブル８００は、積層造形指令部４２６が、照射セル選択部４２５により選択された照射部とセル領域との組に対応した、積層造形部３１０に送信する命令（コマンド）を生成するために使用される。

積層造形指令テーブル８００は、各々の照射部ＩＤ８０１に対応付けて、現在の照射セル位置８０２と、次の照射セル位置８０３と、オプションとして照射タイミング８０４と、を記憶する。

《積層造形制御部のハードウェア構成》
図９は、本実施形態に係る積層造形制御部３２０のハードウェア構成を示すブロック図である。

図９で、ＣＰＵ(Central Processing Unit)９１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図４の積層造形制御部３２０の機能構成部を実現する。ＲＯＭ(Read Only Memory)９２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データを記憶する。また、通信制御部４２１は、ネットワークなどを介して情報処理装置３３０と通信する。なお、ＣＰＵ９１０は１つに限定されず、複数のＣＰＵであっても、あるいは画像処理用のＧＰＵ(Graphics Processing Unit)を含んでもよい。特に、受信した３次元造形データに基づいて、照射するセル領域の選択をするためのプロセッサと、セル領域内での照射の走査を制御する各種指令を生成するプロセッサとは、別のプロセッサであるのが望ましい。また、通信制御部４２１は、ＣＰＵ９１０とは独立したＣＰＵを有して、ＲＡＭ(Random Access Memory)９４０の領域に送受信データを書き込みあるいは読み出しするのが望ましい。

ＲＡＭ９４０は、ＣＰＵ９１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ９４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。３次元造形データ９４１は、現在積層造形されている３次元造形物のデータである。照射セル位置選択テーブル５０２ａは、図６で説明した次の照射セル位置を選択するためのテーブルである。積層造形指令テーブル８００は、図８で説明した積層造形部３１０に送信する命令（コマンド）を生成するために使用されるテーブルである。送受信データ９４５は、通信制御部４２１を介して送受信されるデータである。

ストレージ９５０には、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。セル選択用データベース４２４は、図７で説明した、現在の照射セル位置と、積層造形部３１０の動作条件とに基づいて、次の照射可能なセル位置情報を生成するためのデータベースである。セル選択用条件９５２は、本実施形態で使用する積層造形部３１０の動作条件と、その動作条件による次の照射可能なセル位置情報の生成への関連データである。セル選択アルゴリズム９５３は、現在の照射セル位置と、積層造形部３１０の動作条件とに基づいて、次の照射可能なセル位置情報を選択するアルゴリズムである。

ストレージ９５０には、以下のプログラムが格納される。積層造形制御部制御プログラム９５５は、本積層造形制御部３２０の全体を制御する制御プログラムである。照射セル位置選択モジュール９５６は、現在の照射セル位置と、積層造形部３１０の動作条件とに基づいて、次の照射可能なセル位置情報を選択するモジュールである。

なお、図９のＲＡＭ９４０やストレージ９５０には、積層造形制御部３２０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。

《積層造形制御部の処理手順》
図１０Ａは、本実施形態に係る積層造形制御部３２０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図９のＣＰＵ９１０がＲＡＭ９４０を使用して実行し、図４の積層造形制御部３２０の機能構成部を実現する。

積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００１において、情報処理装置３３０から３次元造形データを受信して３次元造形データ記憶部４２２に記憶する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００３において、本実施形態に従った照射位置から発生する粉塵に影響されない３次元積層造形処理を実行する。

（３次元積層造形処理）
図１０Ｂは、本実施形態に係る３次元積層造形処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。

積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１１において、３次元造形データ記憶部４２２から一層分の照射セルデータを取得する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１３において、一層分の照射セルデータに対応する照射セル位置選択テーブル５０２ａを生成する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１７において、セル選択用データベース４２４から現在の照射セル位置に対応する、照射可能な照射位置を取得する。なお、初期選択においては、照射セル位置間の距離や、以降の照射順序、あるいは、トータルの照射時間、などから選択される。

積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１９において、次に照射する照射位置を、セル選択用データベース４２４からのデータに基づき、照射セル位置選択テーブル５０２ａを使用して選択する。ここでも、初期選択においては、照射セル位置間の距離や、以降の照射順序、あるいは、トータルの照射時間、などから選択されてよい。そして、次に照射する照射位置の情報は、セル選択用データベース４２４にフィードバックされる。

積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２１において、照射指令を生成して積層造形部３１０に出力する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２３において、照射セル位置選択テーブル５０２ａにおいて、未照射のセル領域を照射中に、さらに照射済に更新する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２５において、一層の全造形セルが照射済みか否かを判定する。一層の全造形セルを照射済みでなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１７に戻って、粉塵が影響しないように未照射のセル領域の照射を繰り返す。

一層の全造形セルを照射済みであれば、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０２７において、３次元積層造形物の造形が終了したか否かを判定する。３次元積層造形物の造形が終了してない場合、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１１に戻って、次の層の照射セルデータを、３次元造形データ記憶部４２２から取得する。３次元積層造形物の造形が終了すれば、３次元積層造形を終了する。

本実施形態によれば、各層において、現在の照射セル位置に基づいて、粉塵が影響しない領域に次の照射セル位置を選択することによって、複数の照射部の照射位置間のガスの流れによる影響を除去することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形システムによる積層造形について説明する。本実施形態に係る３次元積層造形システムは、上記第２実施形態と比べると、照射セル位置から発生する粉塵がお互いに影響しないように、あらかじめ照射位置の順序を計画する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

《３次元積層造形システムの造形概念》
図１１は、本実施形態に係る３次元積層造形システムによる造形状態を示す概念図である。なお、図１１において、図２Ａおよび図２Ｂと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

図１１においては、セル位置の照射順序が、互いの粉塵が影響を与えないように、あらかじめセル位置に付された番号順に決まっている。図１１の左図は、造形部２００を２つに分割して、２つの照射部１１１１および１１１２で積層造形する場合である。ここで、同じ番号が付された位置は、２つの照射部１１１１および１１１２が同時に照射する。このようにすれば、照射時間が短縮される。図１１の右図は、造形部２００を４つに分割して、４つの照射部１１２１〜１１２４で積層造形する場合である。ここで、同じ番号が付された位置は、照射部１１２１〜１１２４のいずれかが同時に照射する。このようにすれば、照射時間が短縮される。このように、あらかじめ計画する照射位置の順序は、照射セル位置から発生する粉塵がお互いに影響しない条件に加えて、照射時間の短縮、すなわち、造形時間の短縮をも考慮して計画されるのが望ましい。

（照射セル位置選択テーブル）
図１２は、本実施形態に係る照射セル位置選択テーブル１２０２ａの構成を示す図である。照射セル位置選択テーブル１２０２ａは、第２実施形態の照射セル位置選択テーブル５０２ａに代替して、一層の造形データおよび照射状態と、現在の照射部情報と、セル選択用データベース４２４からの照射可能セル情報と、に基づいて、照射する照射部と照射セルとの組をあらかじめ計画するために使用される。なお、照射セル位置選択テーブル１２０２ａにおいて、図６と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。

照射セル位置選択テーブル１２０２ａは、一層の造形データで照射すべき照射セル位置６０１に対応付けて、あらかじめ粉塵が影響しないように選択された照射選択順位１２０５を記憶する。

本実施形態によれば、３次元積層整形物の積層中に照射部の照射位置を選択する処理を省けるので、複数の照射部の照射位置間のガスの流れによる影響を除去しながら造形速度を速くすることができる。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims

積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として積層造形物を造形する積層造形手段と、
前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御手段と、
を備え、
前記積層造形制御手段は、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する３次元積層造形システム。
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有する積層造形手段を用いて、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として積層造形物を造形する積層造形ステップと、
前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御ステップと、
を含み、
前記積層造形制御ステップにおいては、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する３次元積層造形方法。
積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得するデータ取得手段と、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として前記積層造形物を造形する積層造形手段を制御する積層造形制御手段であって、前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記積層造形物のデータに基づいて前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御手段と、
を備え、
前記積層造形制御手段は、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御装置。
前記積層造形制御手段は、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射し、かつ、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する、請求項３に記載の積層造形制御装置。
前記影響範囲は、少なくとも、前記照射手段の照射強度および走査速度と、前記除去手段により生成された前記流路の流速と、前記セル領域の寸法と、を考慮して設定される、請求項３または４に記載の積層造形制御装置。
前記積層造形制御手段は、前記各層を分割した複数の分割領域に含まれる前記セル領域を前記複数の照射手段の各照射手段で照射させて、前記積層造形物を造形するよう前記積層造形手段を制御する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得するデータ取得ステップと、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として前記積層造形物を造形する積層造形手段を制御する積層造形制御ステップであって、前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記積層造形物のデータに基づいて前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御ステップと、
を含み、
前記積層造形制御ステップにおいては、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御装置の制御方法。
積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得するデータ取得ステップと、
積層材料を照射する複数の照射手段と、積層表面に流路を生成して、照射された前記積層材料から発生した粉塵を除去する除去手段とを有し、前記積層材料からなる各層を前記複数の照射手段で照射してセル領域の集合として前記積層造形物を造形する積層造形手段を制御する積層造形制御ステップであって、前記流路の上流のセル領域で発生した前記粉塵が前記流路の下流のセル領域での造形に影響を与えないように、前記積層造形物のデータに基づいて前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御ステップと、
をコンピュータに実行させる積層造形制御装置の制御プログラムであって、
前記積層造形制御ステップにおいては、前記複数の照射手段の第１照射手段が第１セル領域を照射している時に、前記複数の照射手段の第２照射手段が、前記第１セル領域に影響を与える上流の影響範囲外の第２セル領域を照射するよう、または、前記複数の照射手段の第３照射手段が、前記第１セル領域への照射が影響を与える下流の影響範囲外の第３セル領域を照射するよう、あらかじめ設計された照射手順の情報に従って前記複数の照射手段のそれぞれが照射するセル領域の選択を制御する積層造形制御装置の制御プログラム。