JP2019155885A

JP2019155885A - ３次元造形装置

Info

Publication number: JP2019155885A
Application number: JP2018050265A
Authority: JP
Inventors: 隼人藤田; Hayato Fujita
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19

Abstract

【課題】造形材料の表面における高さ方向のゆがみを抑制できる３次元造形装置を提供する。【解決手段】３次元造形装置は、ノズルを造形テーブルに対して平面方向へ相対的に移動させる第１の移動手段と、前記ノズルを前記造形テーブルに対して垂直方向へ相対的に移動させる第２の移動手段と、測定手段と前記造形テーブルとの相対間隔に応じて、前記ノズルと前記造形テーブルとの相対間隔を調整する調整手段とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、３次元造形装置に関する。

ノズルから処理空間内に排出される造形材料によって、所望の３次元形状をもった立体物（３次元造形物）を造形する３次元造形装置が知られている。

特許文献１には、３次元造形装置において、ノズルの排出口から造形テーブルに向けて排出された粉体材料により形成された粉体材料の層の上面を平坦化部材で平坦にすることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、粉体材料の表面における凹凸の発生を抑止できるとされている。

特許文献１に記載の技術では、ノズルを平面方向に移動させる機構による移動方向が水平面から傾いた方向である場合や造形テーブルの表面が水平面から傾いている場合、ノズルから造形テーブルに向けて排出された粉体材料の表面の高さが大幅にばらつく可能性がある。ノズルから造形テーブルに向けて排出された粉体材料の表面の高さが大幅にばらつくと、平坦化部材で平坦化しきれずに、粉体材料（造形材料）の表面に高さ方向のゆがみが発生する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、造形材料の表面における高さ方向のゆがみを抑制できる３次元造形装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる３次元造形装置は、ノズルを造形テーブルに対して平面方向へ相対的に移動させる第１の移動手段と、前記ノズルを前記造形テーブルに対して垂直方向へ相対的に移動させる第２の移動手段と、測定手段と前記造形テーブルとの相対間隔に応じて、前記ノズルと前記造形テーブルとの相対間隔を調整する調整手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の１つの側面によれば、造形材料の表面における高さ方向のゆがみを抑制できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る３次元造形装置の構成を示す断面図である。図２は、実施形態におけるヘッドモジュールの構成を示す断面図である。図３は、実施形態に係る３次元造形装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図４は、実施形態に係る３次元造形装置の機能構成を示すブロック図である。図５は、実施形態における吐出ノズルの動作を示す図である。図６は、実施形態における吐出ノズルの動作を示す図である。図７は、実施形態における測距センサ及びノズル上下機構の構成を示す図である。図８は、実施形態における測距センサ及びノズル上下機構の動作を示す図である。図９は、実施形態における回転ステージの構成を示す図である。図１０は、実施形態に係る３次元造形装置の動作を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる３次元造形装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
実施形態に係る３次元造形装置は、ノズルから処理空間内に排出される造形材料によって、所望の３次元形状をもった立体物（３次元造形物）を造形する。３次元造形装置は、樹脂を成型するための型が不必要で、多品種少量生産技術として広まりつつある。

熱溶解積層（ＦＦＦ：ＦｕｓｅｄＦｉｌａｍｅｎｔＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）法を用いた３次元造形装置は、近年低価格化が進んでおり、コンシューマ向けにも浸透している。３次元造形装置は、高さ方向に昇降（Ｚ軸駆動）する造形テーブル（ビルドプレート）と、幅および奥行き方向に移動（Ｘ軸駆動、Ｙ軸駆動）できるノズルとを備え、これらの動きの組み合わせで任意の位置にノズルから樹脂材料を吐出することができる。

このとき、ノズルの排出口からビルドプレートに向けて排出された樹脂材料により形成された樹脂材料の層の表面を平坦化部材で平坦にすることで、樹脂材料の表面における凹凸の発生を抑止できるようにも考えられる。

しかし、３次元造形装置では、ビルドプレートの表面に凹凸がある。例えば、ビルドプレートは９００ｍｍ×６００ｍｍ程度の大きさの場合もあり、これを凹凸のない完全な平面にすることは技術的に困難であり、もしくは大きなコストがかかることになる。また、ノズル駆動のＸ軸Ｙ軸が、完全に水平ではなく、水平方向からずれていることがある。例えば、Ｘ軸Ｙ軸がそれぞれ９００ｍｍ×６００ｍｍ程度の大きさの場合もあり、Ｘ軸駆動、Ｙ軸駆動を完全な水平方向にすることは技術的に困難、もしくは大きなコストがかかることになる。

すなわち、ビルドプレートの表面の凹凸やノズル駆動のＸ軸Ｙ軸の水平面からのずれに起因して、ノズルから造形テーブルに向けて排出された樹脂材料の表面の高さが大幅にばらつく可能性がある。ノズルから造形テーブルに向けて排出された樹脂材料の表面の高さが大幅にばらつくと、平坦化部材で平坦化しきれずに、樹脂材料（造形材料）の表面に高さ方向のゆがみが発生する可能性がある。また、場合によっては、樹脂材料（造形材料）の表面に局所的な剥がれが発生する可能性もある。

そこで、本実施形態では、３次元造形装置において、測距センサとビルドプレートとの相対間隔を測定する測距センサとＺ軸の微調整機構とを設け、測距センサの測定結果に応じて微調整機構でノズルのＺ位置を微調整することで、造形材料の表面における高さ方向のゆがみの抑制を図る。

具体的には、熱溶解積層法を用いた３次元造形装置において、ノズルを上下に駆動する機構を有し、またノズルとビルドプレートとの間隔を測る機構をノズルユニットと接続された場所に有することで、ノズルとビルドプレートとの間隔を一定に保つことができる。これにより材料の吐出圧を一定にできるため、材料層の厚さを一定にすることができる。これにより、“はがれ”や“ゆがみ”のない造形物を作製することができる。

なお、本実施形態の考え方は、熱溶解積層法に限定されるものではなく、載置台の載置面に対向する位置に配置される造形手段により載置面上に３次元造形物を造形するものであれば、他の造形方法で３次元造形物を造形する３次元造形装置にも適用可能である。

より具体的には、３次元造形装置１は、図１に示すように構成される。図１は、３次元造形装置１の構成を示す断面図である。図２は、ヘッドモジュールの構成を示す断面図である。

熱溶解積層法を用いた３次元造形装置１は、予め熱可塑性樹脂をマトリックスとする樹脂組成物からなる長尺のフィラメントＦを作製しておき、このフィラメントＦを図２に示すヘッドモジュール１０に供給し、ヘッドモジュール１０内でフィラメントＦを加熱ブロック１５で加熱してマトリックスの熱可塑性樹脂を溶融あるいは半溶融状態にする。そして、その後、ヘッドモジュール１０の吐出ノズル１８の先端から溶融物（あるいは半溶融物）ＦＭを線状に押し出し少しずつ積み上げながら冷却固化させる。熱溶解積層法では射出成形では金型が複雑になる、あるいは、成形できないような３次元造形物を造形できる。

３次元造形装置１における筐体２の内部は、３次元造形物Ｍを造形するための処理空間となっている。筐体２の内部には載置台としての造形テーブル３が設けられており、造形テーブル３上に３次元造形物Ｍが造形される。造形テーブル３は、ステージ３ａ及びビルドプレート５ｂを含む。３次元造形物Ｍは、ビルドプレート５ｂ上に形成される。

造形には、熱可塑性樹脂をマトリックスとした樹脂組成物からなる長尺のフィラメントＦが用いられる。フィラメントＦは、細長いワイヤー形状の固体材料であり、巻き回された状態で３次元造形装置１における筐体２の外部のリール４にセットされている。リール４は、フィラメントＦの駆動手段であるエクストルーダ１１の回転に引っ張られることで、大きく抵抗力を働かせることなく自転する。

筐体２の内部の造形テーブル３の上方には、造形材料吐出部材としてのヘッドモジュール１０（造形ヘッド）が設けられている。ヘッドモジュール１０は、エクストルーダ１１、冷却ブロック１２、フィラメントガイド１４、加熱ブロック１５、吐出ノズル１８、およびその他の部品によってモジュール化されている。フィラメントＦは、エクストルーダ１１によって引き込まれることで、３次元造形装置１のヘッドモジュール１０へ供給される。

加熱ブロック１５は、ヒータなどの熱源１６と、ヒータの温度を制御するための熱電対１７と、を有し、移送路を介して、ヘッドモジュール１０に供給されたフィラメントＦを加熱溶融させて、吐出ノズル１８へ供給する。

冷却ブロック１２は、加熱ブロック１５の上部に設けられる。冷却ブロック１２は、冷却源１３を有し、フィラメントを冷却する。これにより、冷却ブロック１２は、溶融したフィラメントＦＭのヘッドモジュール１０内の上部への逆流、フィラメントを押し出す抵抗の増大、あるいは、フィラメントの固化による移送路内での詰まりを防ぐ。加熱ブロック１５と冷却ブロック１２との間には、フィラメントガイド１４が設けられている。

図１及び図２に示すように、ヘッドモジュール１０の下端部に、造形材料であるフィラメントＦを吐出する吐出ノズル１８が設けられている。吐出ノズル１８は、加熱ブロック１５から供給された溶融状態あるいは半溶融のフィラメントＦＭを造形テーブル３上に線状に押し出すようにして吐出する。吐出されたフィラメントＦＭは、冷却固化されて所定の形状の層が形成される。さらに、吐出ノズル１８は、形成した層に、溶融状態あるいは半溶融状態のフィラメントＦＭを、線状に押し出すようにして吐出する操作を繰り返すことで、新たな層を積み上げて積層させる。これにより、３次元造形物が得られる。

ヘッドモジュール１０には、２つの吐出ノズル１８−１，１８−２が設けられている。第１の吐出ノズル１８−１は、３次元造形物を構成するモデル材のフィラメントを溶融して吐出し、第２の吐出ノズル１８−２は、サポート材のフィラメントを溶融して吐出する。なお、図１において、第１の吐出ノズル１８−１の奥側に第２の吐出ノズル１８−２が配置されている。なお、吐出ノズル１８の数は２個に限らず任意である。

第２の吐出ノズル１８−２から吐出されるサポート材は、通常、３次元造形物を構成するモデル材とは異なる材料である。サポート材により形成されるサポート部は、最終的にはモデル材により形成されるモデル部から除去される。サポート材のフィラメントおよびモデル材のフィラメントは、それぞれ、加熱ブロック１５にて溶融され、それぞれの吐出ノズル１８から押し出されるように吐出されて、層状に順次積層される。

また、３次元造形装置１には、ヘッドモジュール１０により形成中の層の下層を加熱する加熱モジュール２０が設けられている。加熱モジュールには、レーザを照射するレーザ光源２１が設けられている。レーザ光源２１は、下層におけるフィラメントＦＭが吐出される直前の位置にレーザを照射する。レーザ光源としては、特に限定されないが、半導体レーザが例示され、レーザの照射波長としては、４４５ｎｍが例示される。

ヘッドモジュール１０は、装置左右方向（図１中の左右方向＝Ｘ軸方向）に延びるＸ軸駆動軸３１（Ｘ軸方向）に対し、連結部材を介して、スライド移動可能に保持されている。ヘッドモジュール１０は、Ｘ軸駆動モータ３２の駆動力により、装置左右方向（Ｘ軸方向）へ移動することができる。ヘッドモジュール１０は、加熱ブロック１５によって加熱されて高温になるため、その熱がＸ軸駆動モータ３２に伝わりにくいように、フィラメントガイド１４等を含めた移送路を低熱伝導性のものとするのが好ましい。

Ｘ軸駆動モータ３２の両端は、それぞれ、装置前後方向（図１中の奥行方向＝Ｙ軸方向）に延びるＹ軸駆動軸に対し、そのＹ軸駆動軸（Ｙ軸方向）に沿ってスライド移動可能に保持されている。Ｘ軸駆動軸３１がＹ軸駆動モータ３３の駆動力によってＹ軸方向に沿って移動することにより、ヘッドモジュール１０はＹ軸方向に移動する。

一方、造形テーブル３は、Ｚ軸駆動軸３４、及び、ガイド軸３５に通され、装置上下方向（図１中の上下方向＝Ｚ軸方向）に延びるＺ軸駆動軸３４に対し、そのＺ軸駆動軸３４の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。造形テーブル３は、Ｚ軸駆動軸の駆動力により、装置上下方向（Ｚ軸方向）へ移動することができる。造形テーブル３には、積載された造形物を加熱するための加熱機構（例えば、ヒータ）ＨＭが設けられていてもよい。

フィラメントの溶融吐出を経時で続けると、吐出ノズル１８周辺部が溶融した樹脂で汚れることがある。これに対して、３次元造形装置１に設けられたクリーニングブラシ３７により、吐出ノズル１８周辺部に対し定期的にクリーニング動作を行うことで、吐出ノズル１８の先端に樹脂が固着することを防ぐことができる。好ましくは、クリーニング動作は、固着防止の観点から、樹脂の温度が下がりきらないうちに実行されることが好ましい。この場合、クリーニングブラシ３７は、耐熱性部材からなることが好ましい。クリーニング動作時に生じる研磨粉については、３次元造形装置１に設けられたダストボックス３８に集積させて、定期的に捨ててもよいし、あるいは吸引路を設けて、外部へ排出させてもよい。

測距センサ４１は、吐出ノズル１８の周辺に配されている。測距センサ４１は、測距センサ４１と造形テーブル３との相対間隔を測定する。測距センサ４１は、赤外光又は可視光などの電磁波を照射してから反射して受けるまでの時間を検知し、その検知結果を、吐出ノズル１８と造形テーブル３との相対間隔として出力することができる。

なお、図１及び図２では、測距センサ４１が加熱ブロック１５の側面に接し且つその先端が加熱ブロック１５の下端から若干下方へ突出する位置に配される場合が例示されているが、この位置に限定されず、測距センサ４１と造形テーブル３との相対間隔を測定可能な位置であれば、他の位置に設けられていてもよい。

ノズル上下機構４２は、ヘッドモジュール１０に対して図１及び図２中の背面側に配されている。ノズル上下機構４２は、例えばステッピングモータ及び駆動部材を有する。駆動部材は、ヘッドモジュール１０に機械的に結合されているとともに、ステッピングモータに駆動され得る。ノズル上下機構４２は、ステッピングモータ４２ａ及び駆動部材４２ｂ（図７参照）を用いて、ヘッドモジュール１０をＺ方向に上下させることができる。これにより、ノズル上下機構４２は、吐出ノズル１８と造形テーブル３との相対間隔を調整（微調整）する。

なお、微調整可能な精度が確保できれば、ノズル上下機構４２は、ステッピングモータ以外の駆動機構（例えば、リニアモータなど）を用いて駆動部材を駆動させてもよい。

次に、３次元造形装置１における主な制御動作に関わるハードウェア構成について説明する。図３は、３次元造形装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。

３次元造形装置１には、ヘッドモジュール１０のＸ軸方向位置を検知するＸ軸座標検知機構４４が設けられている。Ｘ軸座標検知機構４４の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいてＸ軸駆動モータ３２の駆動を制御して、吐出モジュール１０を目標のＸ軸方向位置へ移動させる。

３次元造形装置１には、ヘッドモジュール１０のＹ軸方向位置を検知するＹ軸座標検知機構４５が設けられている。Ｙ軸座標検知機構４５の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいてＹ軸駆動モータ３３の駆動を制御して、吐出モジュール１０を目標のＹ軸方向位置へ移動させる。

３次元造形装置１には、造形テーブル３のＺ軸方向位置を検知するＺ軸座標検知機構４６が設けられている。Ｚ軸座標検知機構４６の検知結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検知結果に基づいてＺ軸駆動モータ３６の駆動を制御して、造形テーブル３を目標のＺ軸方向位置へ移動させる。

このように、制御部１００は、ヘッドモジュール１０および造形テーブル３の移動を制御することにより、ヘッドモジュール１０および造形テーブル３の相対的な３次元位置を、目標の３次元位置に移動させる。

さらに、制御部１００は、リール４、エクストルーダ１１、冷却ブロック１２、加熱ブロック１５、吐出ノズル１８、回転ステージ４３、測距センサ４１、ノズル上下機構４２、加熱機構３９の各駆動部に制御信号を送信することで、これらの駆動を制御する。

制御部１００は、ＣＰＵ１５０と、ＲＯＭ１５１と、ＲＡＭ１５２と、ネットワークＩ／Ｆ１５３と、ＵＳＢＩ／Ｆ１５４と、メディアドライブ１５５と、入出力Ｉ／Ｆ１５６とを有する。各部はシステムバス１５７を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１５０は、プログラムを実行して３次元造形装置１全体を統括的に制御する。ＲＯＭ１５１は、プログラムを記憶する。ＲＡＭ１５２は、ＣＰＵ１５０がプログラムを実行する際のワーク領域などとして使用される。

入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５６は、３次元造形装置１の各部との間で入出力を行う際にインタフェース動作（情報の送受信動作）を行う。

ネットワークインタフェース（Ｉ／Ｆ）１５３は、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信ネットワークに接続するためのインタフェース（例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）カードなど）である。

ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）１５４は、ホストとＵＳＢ通信するためのインタフェースである。なお、接続はＵＳＢに限定しない。また、有線に限らず無線であっても良い。

メディアドライブ１５５は、記録メディア（図示せず）の電気的な接続により、記録メディアを対象にプログラムやデータの読み取りや書き込みを行う。

次に、３次元造形装置１における主な制御動作に関わる機能構成について説明する。図４は、３次元造形装置１の機能構成を示すブロック図である。

３次元造形装置１において、制御部１００のＣＰＵ１５０とＲＡＭ１５２は、ＣＰＵ１５０がＲＯＭ１５１のプログラムをＲＡＭ１５２に読み出し、ＣＰＵ１５０がＲＡＭ１５２を作業領域として使用しながらプログラムを実行することにより、各種の機能を発揮する。３次元造形装置１は、機能構成として、ＸＹ位置制御部５１、Ｚ位置制御部５２、誤差演算部５５、及び補正量生成部５６を有する。

ＸＹ位置制御部５１は、Ｘ軸座標検知機構４４及びＹ軸座標検知機構４５からヘッドモジュール１０のＸＹ位置を取得し、そのＸＹ位置とヘッドモジュール１０の目標位置との偏差に応じて、Ｘ軸駆動モータ３２及びＹ軸駆動モータ３３を駆動させ、ヘッドモジュール１０をＸＹ方向に移動させる。これにより、ＸＹ位置制御部５１は、吐出ノズル１８を造形テーブル３に対して平面方向（ＸＹ方向）に相対的に移動させる。

Ｚ位置制御部５２は、Ｚ軸座標検知機構４６から造形テーブル３のＺ位置を取得し、そのＺ位置と造形テーブル３の目標位置との偏差に応じて、Ｚ軸駆動モータ３６を駆動させ、造形テーブル３をＺ方向に移動させる。これにより、Ｚ位置制御部５２は、吐出ノズル１８を造形テーブル３に対して垂直方向（Ｚ方向）に相対的に移動させる。

誤差演算部５５は、ＸＹ位置制御部５１によるＸＹ位置の制御とＺ位置制御部５２によるＺ位置の制御とが行われた状態で、吐出ノズル１８及び造形テーブル３の相対間隔を測距センサ４１から取得する。誤差演算部５５は、吐出ノズル１８及び造形テーブル３の相対間隔とその目標値（目標相対間隔）との差分を相対間隔の誤差として演算しＺ位置補正部５４へ供給する。

Ｚ位置補正部５４は、相対間隔の誤差をキャンセルし得るノズル上下機構４２の駆動量をＺ位置補正量として求める。Ｚ位置補正部５４は、Ｚ位置補正量（駆動量）をノズル上下機構４２へ供給する。これにより、ノズル上下機構４２は、Ｚ位置補正量（駆動量）に応じて、吐出ノズル１８と造形テーブル３との相対間隔を調整（微調整）する。すなわち、ノズル上下機構４２は、測距センサ４１で測定された相対間隔が目標値からずれていた場合に、Ｚ方向における吐出ノズル１８と造形テーブル３との相対間隔を目標値に近づける向きに吐出ノズル１８を動かす。これにより、吐出ノズル１８と造形テーブル３との相対間隔が目標値近傍に保たれ得る。

仮に、３次元造形装置１において測距センサ４１及びノズル上下機構４２が設けられていない場合、吐出ノズル１８が図５及び図６に示すように動作し得る。図５及び図６は、吐出ノズル１８の動作を示す図である。

図５に示すように、吐出ノズル１８のノズル径に対して、吐出ノズル１８とビルドプレート３ｂとの間隔（以下、Ｎ−ＢＰ間隔）は小さく、溶融したフィラメントＦＭをビルドプレート３ｂに押し付ける（圧力がかかる）ようにして吐出を行う。Ｎ−ＢＰ間隔を一定にすることができれば吐出圧が一定になり、図５に示すように、造形物３０１の層厚を一定にすることができる。

しかし、図６に示すように、吐出ノズル１８の駆動軸が水平方向からずれている場合（Ｘ軸駆動モータ３２の駆動方向が水平面内のＸ方向からずれている場合、及び／又は、Ｙ軸駆動モータ３３の駆動方向が水平面内のＹ方向からずれている場合）、造形物３０２の層厚が不均一になり得る。すなわち、肉薄部分３０２ａの層厚に比べて、肉厚部分３０２ｂの層厚が厚くなることがある。図６に示すようになると、冷えたときの収縮差が発生し、肉厚部分３０２ｂは肉薄部分３０２ａに引っ張られたような形状に反りあがってしまう。これが、造形物３０２におけるはがれや歪みの原因となり得る。

本実施形態では、図７に示すように、吐出ノズル１８及びビルドプレート３ｂの相対間隔（Ｎ−ＢＰ間隔）を測る測距センサ４１と、吐出ノズル１８及びビルドプレート３ｂの相対間隔を調整（微調整）するノズル上下機構４２とを設けている。図７は、測距センサ４１及びノズル上下機構４２の構成を示す図である。

図８に示すように、吐出ノズル１８の駆動軸が水平方向からずれている場合、測距センサ４１によりＮ−ＢＰ間隔ＳＰを計測することができる。これにより、Ｎ−ＢＰ間隔ＳＰが目標値からずれていることに対応できる。すなわち、Ｎ−ＢＰ間隔ＳＰを目標値にあわせるべく、図８に一点鎖線の矢印で示すように、ノズル上下機構４２によりヘッドモジュール１０を上下させ、これにより吐出ノズル１８を上下させる。Ｎ−ＢＰ間隔ＳＰが目標値からずれている場合は、このプロセスを行うことでＮ−ＢＰ間隔を略一定に保つことができる。

図７に示すノズル上下機構４２には、例えばステッピングモータ４１ａを使った構成が挙げられる。ステッピングモータ４１ａが回転することで回転軸がまわり、回転軸に取り付けられた駆動部材４２ｂが上下に移動する。この駆動部材４２ｂをヘッドモジュール１０に機械的に取り付けることで吐出ノズル１８の上下機構を実現できる。

測距センサ４１には、非接触式のレーザ測距センサ等が挙げられる。他にも、接触式の感圧センサ（ピエゾ素子、ひずみゲージ等）を用いて、吐出ノズル１８がビルドプレート３ｂに接触した位置からＮ−ＢＰ間隔ＳＰの目標値までノズル上下機構４２で吐出ノズル１８を動かすという手段でも良い。

また、図９に示すように、ヘッドモジュール１０に回転ステージ（回転機構）４３を設けることで、常に吐出ノズル１８の進行方向のＮ−ＢＰ間隔ＳＰを測定することが可能である。こうすることで事前にＮ−ＢＰ間隔ＳＰを測定することなく、造形を行いながら、今後必要になるＮ−ＢＰ間隔ＳＰを測定することが可能となる。

次に、３次元造形装置１の動作について図１０を用いて説明する。図１０は、３次元造形装置１の動作を示すフローチャートである。

３次元造形装置１は、測距センサ４１により、Ｎ−ＢＰ間隔を取得し（Ｓ１）、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値と一致するか否か判断する（Ｓ２）。３次元造形装置１は、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値から許容誤差範囲内にあれば、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値と一致すると判断でき、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値から許容誤差範囲から外れれば、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値と一致しないと判断できる。

３次元造形装置１は、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値と一致しない場合（Ｓ２でＮｏ）、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値より大きいか否かを判断する（Ｓ３）。３次元造形装置１は、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値より大きい場合（Ｓ３でＹｅｓ）、Ｎ−ＢＰ間隔の目標値からのずれに応じた補正量を求め、吐出ノズル１８を下方に補正量分で移動させる（Ｓ４）。３次元造形装置１は、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値以下である場合（Ｓ３でＮｏ）、Ｎ−ＢＰ間隔の目標値からのずれに応じた補正量を求め、吐出ノズル１８を上方に補正量分で移動させる（Ｓ５）。

３次元造形装置１は、Ｎ−ＢＰ間隔が目標値と一致すれば（Ｓ２でＹｅｓ）、処理を終了する。

以上のように、実施形態では、３次元造形装置１において、測距センサ４１とビルドプレート３ｂとの相対間隔を測定する測距センサ４１とＺ軸の微調整を行うノズル上下機構４２とを設け、測距センサ４１の測定結果に応じてノズル上下機構４２でノズルのＺ位置を微調整する。これにより、造形材料の表面における高さ方向のゆがみを抑制できる。

１３次元造形装置
４１測距センサ
４２ノズル上下機構

特開２０１５−１９６２５４号公報

Claims

ノズルを造形テーブルに対して平面方向へ相対的に移動させる第１の移動手段と、
前記ノズルを前記造形テーブルに対して垂直方向へ相対的に移動させる第２の移動手段と、
測定手段と前記造形テーブルとの相対間隔に応じて、前記ノズルと前記造形テーブルとの相対間隔を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とする３次元造形装置。
前記調整手段は、
前記測定された相対間隔が目標値からずれていた場合に、前記垂直方向における前記ノズルと前記造形テーブルとの相対間隔を前記目標値に近づける向きに前記ノズルを動かす機構を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
前記機構は、ステッピングモータを含む
ことを特徴とする請求項２に記載の３次元造形装置。
前記測定手段は、レーザ測距センサを含む
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。
前記測定手段は、前記ノズルを中心に回転可能に設けられている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の３次元造形装置。