WO2017154148A1 - 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 - Google Patents

Abstract

本発明のシステムは、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制する３次元積層造形システムである。この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と積層材料を照射する照射部とを有し、積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形部と、セル領域内の積層材料を照射部が照射する走査方向が、スキージングブレードの移動方向に対して積層造形中に変化するよう、積層造形部を制御する積層造形制御部と、を備える。

Description

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

　本発明は、３次元積層造形における走査方向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、積層造形物を矩形領域に分割して、各矩形領域を異なる走査パターンで照射する技術が開示されている。また、特許文献２には、ＳＬＭのガス流に対して斜め４５度方向に走査し、層ごとに走査方向を変えて積層造形物の熱収縮による変形を抑制する技術が開示されている。

特許第４６３９０８７号公報 特開２０１４－２０１０６８号公報

　しかしながら、上記文献に記載の技術は、積層造形物の上層に積層材料を敷き詰めるためのスキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛ることについては考慮されていない。したがって、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができなかった。そのため、積層造形の中断を防ぐには造形物の上層を削るなどの後処理で対処するしかなかった。

　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と前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段と、
　前記セル領域内の前記積層材料を前記照射手段が照射する走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して積層造形中に変化するよう、前記積層造形手段を制御する積層造形制御手段と、
　を備える。

　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と前記積層材料を照射する照射手段とを有する積層造形手段を用いて、前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形ステップと、
　前記セル領域内の前記積層材料を前記照射手段が照射する走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して積層造形中に変化するよう、前記積層造形手段を制御する積層造形制御ステップと、
　を含む。

　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、
　前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段において、積層造形中に、前記セル領域内の積層材料を照射する走査方向が、前記積層材料を前記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変化するよう、前記積層造形物のデータに基づいて前記積層造形手段を制御する走査方向制御手段と、
　を備える。

　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、
　前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段において、積層造形中に、前記セル領域内の積層材料を照射する走査方向が、前記積層材料を前記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変化するよう、前記積層造形物のデータに基づいて前記積層造形手段を制御する走査方向制御ステップと、
　を含む。

　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、
　前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段において、積層造形中に、前記セル領域内の積層材料を照射する走査方向が、前記積層材料を前記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変化するよう、前記積層造形物のデータに基づいて前記積層造形手段を制御する走査方向制御ステップと、
　を含む。

　本発明によれば、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

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実施形態に係る走査方向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実施形態に係る走査パターンデータベースの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る走査方向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実施形態に係る積層造形指令生成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実施形態に係る走査方向選択部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る走査方向選択テーブルの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る積層造形指令生成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第４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４実施形態に係る３次元積層造形システムによる他の造形状態を示す概念図である。 本発明の第４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４実施形態に係るセル形状決定部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るセル形状決定テーブルの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る積層造形指令生成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第５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５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５実施形態に係る走査方向選択部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る走査方向選択テーブルの構成を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る積層造形指令生成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第６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６実施形態に係る積層造形指令生成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態に係る３次元積層造形システムにおける情報処理装置の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第７実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第８実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。

　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１１１と積層材料を照射する照射部１１２とを有し、積層造形物の各層をセル領域１１３の集合として造形する。積層造形制御部１０２は、セル領域１１３内の積層材料を照射部１１２が照射する走査方向が、スキージングブレード１１１の移動方向に対して積層造形中に変化するよう、積層造形部１０１を制御する。

　本実施形態によれば、スキージングブレードの移動方向に対して照射部の走査方向を積層造形中に変化させることにより、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

　［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。

　《３次元積層造形システムの造形概念》
　図２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。図２においては、簡略化のために、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２１０の移動方向Ｘと、敷き詰めた積層材料について２つの層におけるセル領域の走査方向、および、１つの層におけるセル領域の走査方向２２１～２２４とを図示するが、これに限定されない。

　図２の上段は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと直角（あるいは、水平）に並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示している。セル領域の走査方向２２１は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、セル領域ごとに走査方向が変化する１つの層である。セル領域の走査方向２２２は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、セル領域ごとに走査方向が変化する他の１つの層である。セル領域の走査方向２２１とセル領域の走査方向２２２とは、互いに異なる走査方向となっており、同じ走査方向が続いて造形物の上層に突起部が生成することを、抑制することになる。

　図２の下段は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示している。セル領域の走査方向２２３はセル領域の矩形の辺に並行であるが、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、セル領域ごとに走査方向が変化する１つの層である。セル領域の走査方向２２４は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、セル領域ごとに走査方向が変化する他の１つの層である。セル領域の走査方向２２３とセル領域の走査方向２２４とは、同じセル領域が互いに異なる走査方向となっており、同じ走査方向が続いて造形物の上層に突起部が生成することを、抑制することになる。

　なお、図２においては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向の例を示したが、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して鋭角（＜±９０度）であるのが望ましく、２つの層におけるセル領域の走査方向の相違が９０度である必要はない。

　《積層造形部の機能構成》
　図３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、スキージングブレード２１０や造形テーブル３１８の移動を制御するための移動指令と、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、照射用アンプ３１１と、照射部３１２と、を有する。また、積層造形部３１０は、走査用アンプ３１３と、回転ステップモータ３１４と、ミラー部３１５と、を有する。また、積層造形部３１０は、移動用アンプ３１７と、スキージングブレード２１０と、造形テーブル３１８と、を有する。

　スキージングブレード２１０の移動方向Ｘを考慮して、照射部３１２から放射されるレーザ光３１６は、回転ステップモータ３１４により回転するミラー部３１５により、造形テーブル３１８上の既に積層造形された造形物２２０の上面に異なる走査方向で照射するセル領域の集合として、造形面を生成する。１つの層を造形後は、造形テーブル３１８を所定幅（＝層厚）下降させ、スキージングブレード２１０により次層の積層材料を積層造形物の上層に敷き詰める。かかる動作を３次元造形データに従って繰り返すことにより、３次元積層造形物が生成される。

　《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３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、セル形状決定部４２３と、走査パターンデータベース４２４と、走査方向選択部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。

　セル形状決定部４２３は、積層造形部３１０で造形する層のセル領域の形状を決定する。本実施形態においては、例えば、正方形でスキージングブレード２１０の移動方向Ｘと直角（あるいは平行）に並んだもの、あるいは、移動方向Ｘと４５度傾いたもの、が使用されるが、これに限定されない。５角形以上の多角形や円、楕円などであってもよい。本実施形態においては、積層造形中にセル形状が変化しない場合について説明する。

　走査パターンデータベース４２４は、３次元造形データや３次元造形装置の特性や積層造形の条件に基づいて、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることなく好適に使用されたセル領域内の走査方向の組み合わせとして、走査パターンの履歴を蓄積する。走査方向選択部４２５は、現在積層造形中の３次元造形データに基づいて、本実施形態においては、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることを抑制可能な、対象の３次元積層造形物全体の走査パターンの予測、あるいは、各層の走査パターンの予測を行なって、各セル領域の走査方向を選択する。積層造形指令部４２６は、走査方向選択部４２５により選択された各セル領域の走査方向に対応して、積層造形部３１０の各部への指令を行なう。ここで、セル形状決定部４２３と、走査パターンデータベース４２４と、走査方向選択部４２５と、積層造形指令部４２６と、が走査方向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、タッチパネルなどを含み、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。

　（走査方向選択部）
　図５は、本実施形態に係る走査方向選択部４２５の機能構成を示すブロック図である。

　走査方向選択部４２５は、セル形状受信部５０１と、３次元造形データ受信部５０２と、走査方向取得部５０３と、走査方向出力部５０４と、を備える。セル形状受信部５０１は、セル形状決定部４２３から決定されたセル形状を受信する。本実施形態においては、正方形でスキージングブレード２１０の移動方向Ｘと直角（あるいは平行）に並んだもの、あるいは、移動方向Ｘと４５度傾いたもの、が使用される。３次元造形データ受信部５０２は、３次元造形データ記憶部４２２から現在積層造形中の３次元造形データを受信する。走査方向取得部５０３は、３次元造形データ受信部５０２が受信した３次元造形データに基づいて、セル形状受信部５０１が受信したセル形状を考慮して、走査パターンデータベース４２４から、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることを抑制可能な各セル領域の走査方向を取得する。走査方向出力部５０４は、各セル領域の走査方向を積層造形指令部４２６に出力する。

　（走査パターンデータベース）
　図６は、本実施形態に係る走査パターンデータベース４２４の構成を示す図である。走査パターンデータベース４２４は、３次元造形データや３次元造形装置の特性や積層造形の条件に基づいて、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることなく好適に使用されたセル領域内の走査方向の組み合わせとして、走査パターンの履歴を蓄積する。走査パターンデータベース４２４は、走査方向選択部４２５がセル領域の走査方向を選択するために参照する。なお、走査パターンデータベース４２４は、図６の構成に限定されない。

　走査パターンデータベース４２４は、積層造形の走査パターンを取得した日時６０１に対応付けて、積層造形条件６０２と、走査方向変更パターン６０３との履歴を蓄積する。積層造形条件６０２としては、積層材料や造形条件などが記憶される。積層造形条件６０２には、３次元造形装置４２０の特性や３次元造形データの特徴なども含まれる。走査方向変更パターン６０３は、使用したセル形状の変更パターンや、セル領域内の走査の変更パターンなどが記憶される。セル領域内の走査の変更パターンには、例えば、各層ごとに同じセル位置の走査方向の変更を繰り返す変更パターン、あるいは、隔層ごとに同じセル位置の走査方向の変更を繰り返す変更パターンなどの繰り返し変更パターンや、ランダムな変更パターンなどを含んでもよい。

　（走査方向選択テーブル）
　図７は、本実施形態に係る走査方向選択テーブル７００の構成を示す図である。走査方向選択テーブル７００は、走査方向選択部４２５が、走査パターンデータベース４２４を参照してセル領域の走査方向を選択するために使用される。

　走査方向選択テーブル７００は、３次元造形データ記憶部４２２に記憶された３次元造形データのＩＤ７０１に対応付けて、積層造形条件７０２と、積層造形条件７０２に基づいて選択された走査方向７０３と、を記憶する。積層造形条件７０２としては、積層材料や造形条件などが記憶される。積層造形条件７０２には、３次元造形装置４２０の特性や３次元造形データの特徴なども含まれる。選択された走査方向７０３には、積層造形条件７０２に基づいて走査パターンデータベース４２４から取得された（予測された）、セル形状の変更パターンやセル内走査方向の変更パターンが含まれる。

　（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、走査方向選択部４２５により選択された各セル領域の走査方向に対応した、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、３次元造形データ記憶部４２２に記憶された３次元造形データのＩＤ８０１に対応付けて、本例では下層から順の積層位置８０２を記憶する。そして、各積層位置８０２について、各セル領域における、３次元造形データ８０３とセル情報８０４とを記憶する。３次元造形データ８０３としては、各セル領域のセル位置およびそのセル位置を造形するか否かのフラグなどが記憶される。そして、セル情報８０４としては、各セル領域のセル形状およびセル領域内における照射の走査方向などが記憶される。

　なお、各積層位置８０２単位に３次元造形データを処理する場合には、積層位置８０２は記憶しなくてもよい。また、３次元造形データ８０３として造形するセル領域のみを記憶する場合は、造形するか否かのフラグは必要としない。また、本実施形態においては、セル情報８０４におけるセル形状は固定であり、走査方向はスキージングブレード２１０の移動方向との角度（例えば４５度）であるが、セル形状の変化や直線とは異なる走査パターンであってもよい。

　《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、セル形状の決定や走査方向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。また、ＲＡＭ９４０とストレージ９５０との間でデータを転送するＤＭＡＣ(Direct Memory Access Control)を設けるのが望ましい（図示なし）。この場合、ＣＰＵ９１０は、ＲＡＭ９４０にデータが受信あるいは転送されたことを認識してデータを処理する。また、ＣＰＵ９１０は、処理結果をＲＡＭ９４０に準備し、後の送信あるいは転送は通信制御部４２１あるいはＤＭＡＣに任せる。

　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。セル情報９４２は、３次元造形データ９４１を積層造形するためのセル領域を定義する情報である。走査方向選択テーブル７００は、図７において説明された、走査方向選択部４２５がセル領域内の走査方向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において説明された、積層造形指令部４２６が選択された走査方向でセル領域内を照射するよう積層造形部３１０に指令する命令を生成するためのテーブルである。送受信データ９４３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。走査パターンデータベース４２４は、図６において説明された、３次元造形データや３次元造形装置の特性や積層造形の条件に基づいて、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることなく好適に使用されたセル領域内の走査方向の組み合わせとして、走査パターンの履歴を蓄積する。そして、走査方向選択部４２５がセル領域の走査方向を選択するために参照する。３次元造形データ９５１は、情報処理装置３３０から通信制御部４２１を介して受信して格納した３次元造形物の積層造形用のデータである。積層造形指令生成アルゴリズム９５２は、３次元造形データ９４１と、セル位置およびセル領域の走査方向とに基づいて、積層造形部３１０を制御する指令を生成するための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９５３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。３次元造形データ取得モジュール９５４は、情報処理装置３３０と通信して３次元造形データを取得するモジュールである。走査方向選択モジュール９５５は、走査方向選択部４２５が、走査パターンデータベース４２４を参照して、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かからないようにセル領域の走査方向を予測するモジュールである。積層造形指令生成モジュール９５６は、走査方向選択モジュール９５５が選択した各セル領域内の走査方向に基づいて、積層造形部３１０を制御する各種指令を生成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記憶する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００３において、取得した３次元造形データに基づいて、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かからないようにセル領域の走査方向を予測した、積層造形部３１０への積層造形指令の生成処理を実行する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１００５において、生成された積層造形指令を積層造形部３１０に送信して、３次元造形物の積層造形処理を実行する。

　（積層造形指令生成処理）
　図１０Ｂは、本実施形態に係る積層造形指令生成処理（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、積層造形を行なう材料情報や造形物の情報などの走査方向の選択に使用する情報を取得する。積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１３において、使用するセル領域の形状やサイズなどを決定する。本実施形態においては、１回の積層造形の間、使用するセルは同様である。

　次に、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１５において、ステップＳ１０１１で取得した走査方向の選択に使用する情報、および、ステップＳ１０１３で決定した使用セルなどに基づいて、走査パターンデータベース４２４を参照して、積層造形中におけるセル領域内の走査方向の変更パターンを予測する。

　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１７において、ステップＳ１０１５で選択されたセル領域内の走査方向の変更パターンに従って、積層造形部３１０を制御する積層造形指令を生成する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１０１９において、生成した積層造形指令を、積層造形部３１０に出力する。

　本実施形態によれば、スキージングブレードの移動方向に対して照射部の走査方向を各層の造形中に、あるいは、層と層とで変化させるように３次元造形データに基づいて予測することにより、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

　［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、所定数の層を積層するごとに照射部による走査方向を変化させる点で異なる。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。例えば、走査パターンデータベースの構成や積層造形指令テーブルの構成は、第２実施形態と同様であるため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。図１１においては、簡略化のために、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２１０の移動方向Ｘと、敷き詰めた積層材料についてｎ層におけるセル領域の走査方向とを図示するが、これに限定されない。なお、図１１においては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示しているが、これに限定されない角度であってもよい。

　図１１の上段１１０１のｎ層（１層～(n-1)層）は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示している。各セル領域の走査方向はセル領域の矩形の辺に並行なので、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、各層ではセル領域ごとに走査方向が変化する、ｎ層を示している。

　図１１の中段１１０２のｎ層（ｎ層～(2n-1)層）は、上段１１０１と同様に、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域であるが、その走査方向は同じ位置の各セル領域においては異なる走査方向となっていることを示している。

　図１１の下段の２ｎ番目の層は、上段１１０１と同様に、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域であり、その走査方向も同じ位置の各セル領域においては、上段１１０１と同じ走査方向となっていることを示している。

　以上のように、図１１においては、ｎ層ごとにセル領域の走査方向を変える例を示す。しかしながら、図１１のように、全セル領域で走査方向を変える必要は無く、３次元造形物におけるセル位置などを参照して走査方向を変えるセル領域を選択してもよい。また、図１１においては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して、互いに４５度傾いた走査方向を交互に使用したが、これに限定されない。スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して異なる角度であればよい。この場合には、上段１１０１と下段の２ｎ番目の層とが同じ走査方向とならない。

　（走査方向選択部）
　図１２は、本実施形態に係る走査方向選択部１２２５の機能構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図５と同様の機能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。

　走査方向取得部１２０３は、セル形状受信部５０１からのセル形状、３次元造形データ受信部５０２が受信した３次元造形データ、および、走査パターンデータベース４２４からの走査方向の変更パターンに加えて、積層数判定部１２０５からのｎ層造形を示す情報を考慮して、セル領域内の走査方向を取得する。積層数判定部１２０５は、３次元造形データ受信部５０２が受信した３次元造形データからｎ層造形を示す情報を生成する（すなわち、Ｍｏｄ　ｎ）。

　（走査方向選択テーブル）
　図１３は、本実施形態に係る走査方向選択テーブル１３００の構成を示す図である。走査方向選択テーブル１３００は、走査方向選択部１２２５が、走査パターンデータベース４２４を参照して、積層数ごとにセル領域の走査方向を選択するために使用される。なお、図１３において、図７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。

　走査方向選択テーブル１３００は、３次元造形データ記憶部４２２に記憶された３次元造形データのＩＤ７０１に対応付けて、積層造形条件７０２と、走査方向を変化させる積層数１３０４と、積層造形条件７０２に基づいて積層数１３０４単位で選択された走査方向１３０３と、を記憶する。

　（積層造形指令生成処理）
　図１４は、本実施形態に係る積層造形指令生成処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。なお、図１４において、図１０Ｂと同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。

　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４１５において、ステップＳ１０１１で取得した走査方向の選択に使用する情報、および、ステップＳ１０１３で決定した使用セルなどに基づいて、走査パターンデータベース４２４を参照して、ｎ層中におけるセル領域内の走査方向の変更パターンを予測する。そして、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４１７において、予測された走査方向変更パターンにより１層の積層造形指令を生成する。

　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４２１において、３次元造形物の積層造形が終了したか否かを判定する。３次元造形物の積層造形が終了すれば積層造形指令生成処理を終了する。３次元造形物の積層造形が終了でなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４２３において、積層数がｎの倍数であるか否かを判定する。積層数がｎの倍数でなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４１７に戻って、次の層の積層造形指令を生成する。

　積層数がｎの倍数であれば、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４１５に戻って、次のｎ層の走査方向変更パターンを予測する。

　本実施形態によれば、スキージングブレードの移動方向に対して照射部の走査方向を所定数の層形成ごとに変化させることにより、簡単な制御によりスキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４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実施形態または第３実施形態と比べると、所定数の層を積層するごとにセル領域の位置を変化させる点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態および第３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１５Ａ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。図１５Ａにおいては、簡略化のために、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２１０の移動方向Ｘと、敷き詰めた積層材料についてｍ層におけるセル領域の走査方向とを図示するが、これに限定されない。なお、図１５Ａにおいては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示しているが、これに限定されない角度であってもよい。

　図１５Ａの上段１５１１のｍ層（１層～(m-1)層）は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示している。各セル領域の走査方向はセル領域の矩形の辺に並行なので、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、各層ではセル領域ごとに走査方向が変化する、ｍ層を示している。

　図１５Ａの中段１５１２のｍ層（m層～(2m-1)層）は、セル形状が、上段１５１１と同様に、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域であるが、そのセル領域の位置が異なる位置となっていることを示している。図１５Ａにおいては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘにセル領域の半分だけ移動している。

　図１５Ａの下段の２ｍ番目の層は、上段１５１１と同様に、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域であり、その走査方向も同じ位置の各セル領域においては、上段１５１１と同じ走査方向となっていることを示している。

　以上のように、図１５Ａにおいては、ｍ層ごとにセル領域の位置を変えることにより走査方向を変える例を示す。なお、図１５Ａにおいては、セル領域の移動がスキージングブレード２１０の移動方向Ｘにセル領域の半分だけの移動である例を示したが、移動量は半分に限定されない。また、移動方向もスキージングブレード２１０の移動方向Ｘの方向に限定されず、積層材料の同じ位置（Ｘ,Ｙ座標）において走査方向が変化するセル領域の移動であればよい。また、図１５Ａにおいては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して、互いに４５度傾いた走査方向を交互に使用したが、これに限定されない。スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して異なる角度であればよい。この場合には、上段１５１１と下段の２ｍ番目の層とが同じ走査方向とならない。

　図１５Ｂは、本実施形態に係る３次元積層造形システムによる他の造形状態を示す概念図である。図１５Ｂにおいては、簡略化のために、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２１０の移動方向Ｘと、敷き詰めた積層材料についてｍ層におけるセル領域の走査方向とを図示するが、これに限定されない。なお、図１５Ｂにおいては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域と、９０度（平行）に並んだ矩形のセル領域と、の変化を示しているが、これに限定されない角度であってもよい。

　図１５Ｂの上段１５２１のｍ層（１層～(m-1)層）は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示している。各セル領域の走査方向はセル領域の矩形の辺に並行なので、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、各層ではセル領域ごとに走査方向が変化する、ｍ層を示している。

　図１５Ｂの中段１５２２のｍ層（m層～(2m-1)層）は、セル形状が、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと９０度（平行）に並んだ異なる矩形のセル領域であり、セル領域の形状が異なることによる走査方向の変化を示している。

　図１５Ｂの下段の２ｍ番目の層は、上段１５２１と同様に、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域であり、その走査方向も同じ位置の各セル領域においては、上段１５２１と同じ走査方向となっていることを示している。

　以上のように、図１５Ｂにおいては、ｍ層ごとにセル領域の形状（向き）を変えることにより走査方向を変える例を示す。なお、図１５Ａにおいては、セル領域の移動がスキージングブレード２１０の移動方向Ｘにセル領域の４５度の回転である例を示したが、回転量は４５度に限定されない。また、図１５Ｂにおいては、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して、互いに４５度傾いた走査方向を交互に使用したが、これに限定されない。スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して異なる角度であればよい。この場合には、上段１５２１と下段の２ｍ番目の層とが同じ走査方向とならない。

　なお、図１５Ａではセル領域の移動、図１５Ｂではセル形状（向き）の変更により走査方向を変えたが、例えば、セルサイズの変更により走査方向を変えてもよいし、積層材料の同じ位置（Ｘ,Ｙ座標）において走査方向を変化させる他の処理も含まれてもよい。

　《積層造形制御部の機能構成》
　図１６Ａは、本実施形態に係る３次元積層造形システム１６００における積層造形制御部１６２０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１６Ａにおいて、図４と同様の機能構成には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。また、図１６Ａにおいては、積層造形制御部１６２０を含む３次元造形装置１６５０として示されている。

　セル形状決定部１６２３は、図４のセル形状決定部４２３と異なり、セル形状データベース１６２７に蓄積されたセル形状の使用履歴を参照して、積層造形中にセル形状を変更する。なお、セル形状の変更には、セル領域の移動や回転、あるいは、セルサイズの変更も含まれる。セル形状データベース１６２７は、３次元造形データや３次元造形装置の特性や積層造形の条件に基づいて、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることなく好適に使用されたセル形状の組み合わせとして、セル形状の履歴を蓄積する。なお、セル形状データベース１６２７の構成は、走査パターンデータベース４２４と蓄積対象が異なるのみで類似であるので、ここでは重複する説明を省略する。セル形状データベース１６２７は、走査パターンデータベース４２４と一体となった、積層造形履歴データベースであってもよい。

　（セル形状決定部）
　図１６Ｂは、本実施形態に係るセル形状決定部１６２３の機能構成を示すブロック図である。

　セル形状決定部１６２３は、３次元造形データ受信部１６０１と、積層数判定部１６０２と、セル位置設定部１６０３と、セル形状取得部１６０４と、セル形状出力部１６０５と、を備える。３次元造形データ受信部１６０１は、３次元造形データ記憶部４２２から３次元造形データを受信する。積層数判定部１６０２は、３次元造形データから積層数をカウントして“ｍ”の倍数になったことを通知する（Ｍｏｄ　ｍ）。セル位置設定部１６０３は、積層数判定部１６０２からの積層数がｍの倍数になった通知に基づいて、セル領域の位置が変化するように設定する。位置の変化には、水平方向（Ｘ，Ｙ）の移動や回転などが含まれる。セル形状取得部１６０４は、セル形状データベース１６２７から取得したセル形状を、３次元造形データ、積層数、および、水平方向（Ｘ，Ｙ）の移動や回転などを考慮して、変化させる。セル形状出力部１６０５は、セル形状取得部１６０４が設定したセル形状をその位置と共に走査方向選択部４２５に出力する。

　（セル形状決定テーブル）
　図１７は、本実施形態に係るセル形状決定テーブル１７００の構成を示す図である。セル形状決定テーブル１７００は、セル形状決定部１６２３が、セル形状データベース１６２７を参照して、ｍ層ごとにセル位置を含むセル形状を決定するために使用する。

　セル形状決定テーブル１７００は、３次元造形データ記憶部４２２に記憶された３次元造形データのＩＤ１７０１に対応付けて、積層造形条件１７０２と、セル形状を変える積層数１７０３と、積層造形条件１７０２に基づいて選択されたセル形状１７０４と、を記憶する。積層造形条件１７０２としては、積層材料や造形条件などが記憶される。積層造形条件１７０２には、３次元造形装置１６５０の特性や３次元造形データの特徴なども含まれる。選択されたセル形状１７０４には、積層造形条件１７０２に基づいてセル形状データベース１６２７から取得された（予測された）、セル形状の変更パターンやセル位置の変更パターン（回転を含む）が含まれる。

　（積層造形指令生成処理）
　図１８は、本実施形態に係る積層造形指令生成処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。なお、図１８において、図１０Ｂまたは図１４と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。

　積層造形制御部３２０は、ステップＳ１８１３において、セル形状データベース１６２７を参照して使用するセル形状やセルサイズなどを決定する。また、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１８１４において、セル形状データベース１６２７を参照してセル領域の位置を決定する。

　ステップＳ１４２１で３次元造形物の積層造形が終了でなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４２３において、積層数がｎの倍数であるか否かを判定する。積層数がｎの倍数でなければ、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４１７に戻って、次の層の積層造形指令を生成する。

　積層数がｎの倍数であれば、積層造形制御部３２０は、ステップＳ１４１５に戻って、次のｎ層の走査方向変更パターンを予測する。

　本実施形態によれば、セル領域の位置あるいは形状を所定数の層形成ごとに変化させて、スキージングブレードの移動方向に対して照射部の走査方向を所定数の層形成ごとに変化させることにより、簡単な制御によりスキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

　［第５実施形態］
　次に、本発明の第５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実施形態から第４実施形態と比べると、スキージングブレードの駆動部において過負荷を検出すると、照射部によるセル領域の走査方向を変化させる点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第４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１９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。図１９においては、簡略化のために、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２１０の移動方向Ｘと、敷き詰めた積層材料について最初のｉ層、次のｊ層で過負荷を検出した場合の、領域の走査方向とを図示するが、これに限定されない。なお、図１９に図示されたセル領域の走査方向の変化に限定されない角度であってもよい。

　図１９の上段１９０１のｉ層（１層～ｉ層）は、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域の走査方向の変化を示している。各セル領域の走査方向はセル領域の矩形の辺に並行なので、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘに対して４５度の走査方向であって、各層ではセル領域ごとに走査方向が変化する、ｉ層を示している。ここで、ｉ層を積層造形後のスキージングブレード２１０の移動時に過負荷を検出したものと仮定する。

　図１９の中段１９０２のｊ層（(i+1)層～ｊ層）は、図１５Ｂのように、セル形状が、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと９０度（平行）に並んだ異なる矩形のセル領域であり、セル領域の形状が異なることによる走査方向の変化を示している。ここで、ｊ層を積層造形後のスキージングブレード２１０の移動時に過負荷を検出したものと仮定する。

　図１９の下段の(j+1)番目の層は、上段１９０１と同様に、スキージングブレード２１０の移動方向Ｘと４５度の傾きで並んだ矩形のセル領域であり、その走査方向も同じ位置の各セル領域においては、上段１９０１と同じ走査方向となっていることを示している。

　以上のように、図１９においては、スキージングブレード２１０の移動時に過負荷を検出すると、セル領域内の走査方向を変える例を示す。なお、セル領域内の走査方向を変える方法は図１９に限定されず、上記実施形態に記載した種々の方法が使用できる。

　《積層造形制御部の機能構成》
　図２０は、本実施形態に係る３次元積層造形システム２０００における積層造形制御部２０２０の機能構成を示すブロック図である。なお、図２０において、図４と同様の機能要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。また、図２０においては、積層造形制御部２０２０を含む３次元造形装置２０５０として示されている。

　積層造形部２０１０は、スキージングブレード２１０の移動負荷を検出する負荷検出部２０１１を有する。例えば、負荷検出部２０１１は、スキージングブレード２１０を移動するための機構内のトルク検出や、モータを駆動する電流検出により行なわれてもよく、特に限定されない。

　積層造形制御部２０２０の過負荷判定部２０２８は、負荷検出部２０１１が検出した負荷値を閾値と比較して、閾値を超える場合に過負荷と判定する。なお、閾値は、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かって積層造形を停止する以前の検出値や、検出値の変化などから、セル領域内の走査方向を変えることで修復可能な値が選択される。走査方向選択部２０２５は、３次元造形データ、セル形状、および、走査パターンデータベース４２４からの走査パターンに加えて、過負荷判定部２０２８が出力した過負荷通知をトリガとして、セル領域内の走査方向を変更する。

　（走査方向選択部）
　図２１は、本実施形態に係る走査方向選択部２０２５の機能構成を示すブロック図である。なお、図２１において、図５と同様の機能構成には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。

　走査方向取得部２１０３は、３次元造形データ受信部５０２からの３次元造形データ、セル形状受信部５０１からのセル形状、および、走査パターンデータベース４２４からの走査パターンに加えて、過負荷判定部２０２８からの過負荷通知をトリガとして、セル領域内の走査方向を取得する。

　（走査方向選択テーブル）
　図２２は、本実施形態に係る走査方向選択テーブル２２００の構成を示す図である。走査方向選択テーブル２２００は、走査方向取得部２１０３が、３次元造形データ、セル形状、および、走査パターンに加えて、過負荷通知をトリガとして、セル領域内の走査方向を取得するために使用される。なお、図２２において、図７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。

　走査方向選択テーブル２２００は、３次元造形データ記憶部４２２に記憶された３次元造形データのＩＤ７０１に対応付けて、積層造形条件７０２と、過負荷を検出したか否か２２０４と、積層造形条件７０２に基づいて過負荷検出をトリガとして選択された走査方向２２０３と、を記憶する。

　（積層造形指令生成処理）
　図２３は、本実施形態に係る積層造形指令生成処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。図２３において、図１０Ｂまたは図１４と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。

　積層造形制御部２０２０は、ステップＳ２３１５において、１つの走査方向パターンを選択する。

　ステップＳ１４２１において、３次元造形物の積層造形が終了でなければ、積層造形制御部２０２０は、ステップＳ２３２２にいて、スキージングブレード２１０の駆動部において検出した負荷値を取得する。積層造形制御部２０２０は、ステップＳ２３２３において、検出した負荷値が閾値αを超えるか否かを判定する。負荷値が閾値αを超えなければ、積層造形制御部２０２０は、ステップＳ１４１７に戻って、次の層の積層造形指令を生成する。負荷値が閾値αを超えれば、積層造形制御部２０２０は、ステップＳ２３１５に戻って、過負荷検出後の他の走査方向パターンを選択する。

　なお、本実施形態においては、積層造形部２０１０に負荷検出部２０１１がある例を示したが、負荷検出部の全体あるいはその一部が積層造形制御部２０２０にあってもよい。

　本実施形態によれば、スキージングブレードの駆動部において過負荷を検出すると、スキージングブレードの移動方向に対して照射部の走査方向を変化させることにより、効率的にスキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

　［第６実施形態］
　次に、本発明の第６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実施形態から第５実施形態と比べると、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と共に、スキージングブレードの駆動部において過負荷を検出すると、照射部によるセル領域の走査方向を変化させる点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第５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。

　《積層造形制御部の機能構成》
　図２４は、本実施形態に係る３次元積層造形システム２４００における積層造形制御部２４２０の機能構成を示すブロック図である。なお、図２４において、図４または図２０と同様の機能構成には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。また、図２４においては、積層造形制御部２４２０を含む３次元造形装置２４５０として示されている。

　走査方向選択部２４２５は、積層造形において図４の走査方向選択部４２５と図２０の走査方向選択部２０２５との機能を合わせもっている。すなわち、セル領域の走査方向の変更は予測をして決定し、一方、過負荷と判定された場合は、予測されたセル領域の走査方向の変更を中断して、新たに予測されたセル領域の走査方向の変更に移行する。

　（積層造形指令生成処理）
　図２５は、本実施形態に係る積層造形指令生成処理（Ｓ１００３）の手順を示すフローチャートである。なお、図２５において、図１０Ｂ、図１４、または、図２３と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。

　積層造形制御部２４２０は、ステップＳ２３２３において、検出した負荷値が閾値αを超えるか否かを判定する。負荷値が閾値αを超えなければ、積層造形制御部２４２０は、ステップＳ１４１７に戻って、次の層の積層造形指令を生成する。負荷値が閾値αを超えれば、積層造形制御部２４２０は、ステップＳ１０１５に戻って、新たに予測されたセル領域の走査方向の変更に移行する。

　本実施形態によれば、スキージングブレードの移動方向に対して照射部の走査方向を３次元造形データに基づいて予測すると共に、スキージングブレードの駆動部において過負荷を検出すると、照射部の走査方向を変化させることにより、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって確実に抑制することができる。

　［第７実施形態］
　次に、本発明の第７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実施形態から第６実施形態と比べると、照射部によるセル領域内の積層材料の走査方向の変化を考慮して３次元造形データを生成して、照射部によるセル領域の走査方向を変化させる点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第６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。

　《情報処理装置の機能構成》
　図２６は、本実施形態に係る３次元積層造形システム２６００における情報処理装置２６３０の機能構成を示すブロック図である。なお、図２６において、図４または図２０と同様の機能要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。

　３次元造形装置２６５０の積層造形制御部２６２０は、セル領域内の走査方向の変更を行なう機能を有していず、情報処理装置２６３０から受信した３次元造形データに基づいた走査方向で照射するよう制御のみである。

　情報処理装置２６３０は、３次元造形データ生成部２６３２と、過負荷判定部２６３７と、走査方向パターンデータベース２６３８と、走査方向選択部２６３９と、を備える。３次元造形データ生成部２６３２は、走査方向選択部２６３９が予測したセル領域内の走査方向の情報を含む３次元造形データを生成する。過負荷判定部２６３７は、積層造形部２０１０の負荷検出部２０１１から送信された負荷値が閾値を超えると過負荷であることを通知する。走査方向パターンデータベース２６３８は、図４の走査パターンデータベース４２４と同様に、３次元造形データや３次元造形装置の特性や積層造形の条件に基づいて、スキージングブレード２１０が造形物に引っ掛かることなく好適に使用されたセル領域内の走査方向の組み合わせとして、走査パターンの履歴を蓄積する。走査方向選択部２６３９は、３次元造形物の３次元造形対象データと、走査方向パターンデータベース２６３８の蓄積履歴の走査方向パターンと、過負荷通知と、に基づいて、セル領域内の走査方向を予測する。なお、過負荷判定部２６３７はオプションであり、含まれなくてもよい。

　《情報処理装置の処理手順》
　図２７は、本実施形態に係る情報処理装置２６３０の処理手順を示すフローチャートである。

　情報処理装置２６３０は、ステップＳ２７０１において、３次元造形対象情報を取得する。情報処理装置２６３０は、ステップＳ２７０３において、過負荷検出処理、セル形状または位置変更処理などを含む、３次元造形データ生成処理を実行する。なお、３次元造形データ生成処理については、３次元造形データにセル領域内の走査方向変更の情報を含むもので、図１０Ｂから想定できるので、重複する説明を省略する。情報処理装置２６３０は、ステップＳ２７０５において、生成された３次元造形データを３次元造形装置２６５０の積層造形制御部２６２０に送信する。

　積層造形制御部２６２０は、受信した３次元造形データに従って積層造形部２０１０を制御して、３次元造形物をスキージングブレード２１０が造形物に引っ掛からないように積層造形する。

　本実施形態によれば、照射部によるセル領域内の積層材料の走査方向の変化を考慮して３次元造形データを生成して、照射部によるセル領域の走査方向を変化させることにより、３次元造形装置の変更なしでも、スキージングブレードが積層造形された造形物に引っ掛るのを前もって抑制することができる。

　［第８実施形態］
　次に、本発明の第８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実施形態から第７実施形態と比べると、レーザ走査方向の変化では過負荷対策として不十分な場合に他の処理を組み合わせる点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第７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。

　《情報処理装置の処理手順》
　図２８は、本実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフローチャートである。

　情報処理装置は、ステップＳ２８０１において、上記第１実施形態から第７実施形態に記載したレーザ走査方向の変更処理の少なくとも１つを実行する。情報処理装置は、ステップＳ２８０３において、スキージング時の負荷を測定して負荷が大きくなっているか否か、あるいは、負荷の低減が不十分か否かを判定する。

　負荷が大きくなっていれば、あるいは、負荷の低減が不十分な場合は、情報処理装置は、ステップＳ２８０５において、スキージングブレードの移動速度の変更処理を行なう。情報処理装置は、ステップＳ２８０７において、スキージング時の負荷を測定して負荷が大きくなっているか否か、あるいは、負荷の低減が不十分か否かを判定する。

　負荷が大きくなっていれば、あるいは、負荷の低減が不十分な場合は、情報処理装置は、ステップＳ２８０９において、造形テーブルの上下移動の変更処理を行なう。情報処理装置は、ステップＳ２８１１において、スキージング時の負荷を測定して負荷が大きくなっているか否か、あるいは、負荷の低減が不十分か否かを判定する。

　負荷が大きくなっていれば、あるいは、負荷の低減が不十分な場合は、情報処理装置は、ステップＳ２８１３において、レーザ光の強度の変更処理を行なう。情報処理装置は、ステップＳ２８１５において、スキージング時の負荷を測定して負荷が大きくなっているか否か、あるいは、負荷の低減が不十分か否かを判定する。以下、負荷が大きくなっていれば、あるいは、負荷の低減が不十分な場合は、情報処理装置は、他の負荷が小さくなる処理を行なってもよい。

　なお、図２８においては、過負荷を未然に防ぐ処理の優先順位として、レーザ走査方向の変更→スキージングブレードの移動速度の変更→造形テーブルの上下移動の変更→レーザ光の強度の変更、の順に処理をしている。しかしながら、スキージングブレードの移動速度の変更処理、造形テーブルの上下移動の変更処理、および、レーザ光の強度の変更処理の優先順位は図２８に限定されない。これらの処理の内、材料などによる負荷予測や現在の負荷変動などに基づいて、適切な処理あるいは適切な処理の組み合わせが選択されればよい。

　ここで、例えば、スキージングブレードの移動速度の変更において、負荷が過負荷に近づいている場合は過負荷を超えないように移動速度を下げ、負荷が過負荷と離れている場合は移動速度を上げて積層造形物の表面を削って平らにしてもよい。また、造形テーブルの上下移動の変更処理において、負荷が過負荷に近づいている場合は過負荷を超えないように下降距離を広くし、負荷が過負荷と離れている場合は下降距離を縮めて積層造形物の表面を削って平らにしてもよい。また、レーザ光の強度の変更処理において、負荷が過負荷に近づいている場合は過負荷を超えないようにレーザ光の強度を下げ、負荷が過負荷と離れている場合はレーザ光の強度を上げて積層造形物の造形速度を速めてもよい。

　本実施形態によれば、レーザ走査方向の変更によってもスキージング時の過負荷が起こりそうな場合、さらに他の処理を組み合わせることによって、過負荷による積層造形物の造形停止を未然に防ぐことができる。

　［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 (14)

1. 　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と前記積層材料を照射する照射手段とを有し、前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段と、
   　前記セル領域内の前記積層材料を前記照射手段が照射する走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して積層造形中に変化するよう、前記積層造形手段を制御する積層造形制御手段と、
   　を備える３次元積層造形システム。
2. 　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と前記積層材料を照射する照射手段とを有する積層造形手段を用いて、前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形ステップと、
   　前記セル領域内の前記積層材料を前記照射手段が照射する走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して積層造形中に変化するよう、前記積層造形手段を制御する積層造形制御ステップと、
   　を含む３次元積層造形方法。
3. 　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、
   　前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段において、積層造形中に、前記セル領域内の積層材料を照射する走査方向が、前記積層材料を前記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変化するよう、前記積層造形物のデータに基づいて前記積層造形手段を制御する走査方向制御手段と、
   　を備える積層造形制御装置。
4. 　前記走査方向制御手段は、積層造形の履歴と前記走査方向の履歴とを対応付けて蓄積する蓄積手段を有し、前記蓄積手段を参照して、前記積層造形中の前記走査方向の変化を積層造形の条件に基づいて予測する予測手段を備える請求項３に記載の積層造形制御装置。
5. 　前記走査方向制御手段は、前記積層造形物のデータに基づいて生成された、前記セル領域内を照射するか否かを示すデータと前記セル領域内の走査方向を示すデータとにより前記積層造形手段を制御し、前記各層において、前記走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して変化するよう前記積層造形手段を制御する、請求項３または４に記載の積層造形制御装置。
6. 　前記走査方向制御手段は、積層数ごとに、前記走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して変化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。
7. 　前記走査方向制御手段は、積層数ごとに前記セル領域の位置を変化させて、前記走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して変化するよう制御する、請求項６に記載の積層造形制御装置。
8. 　前記走査方向制御手段は、前記スキージングブレードの移動方向に対して前記セル領域の形状を変化させて、前記走査方向が、前記スキージングブレードの移動方向に対して変化するよう制御する、請求項３乃至７のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
9. 　前記走査方向制御手段は、前記スキージングブレードの移動負荷が閾値を超えた場合に、前記積層造形中の前記走査方向を前記スキージングブレードの移動方向に対して変化するよう制御する、請求項３乃至８のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
10. 　前記走査方向は、前記スキージングブレードの移動方向に対して鋭角な方向から選択される、請求項３乃至９のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
11. 　前記走査方向制御手段は、
    　　積層造形の対象となる積層造形物のデータを取得する手段と、
    　　前記積層造形物のデータに基づいて、前記走査方向の変化を考慮して前記積層造形手段を制御するための３次元造形データを生成する手段と、
    　を備える請求項３乃至１０のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
12. 　前記積層造形制御手段は、さらに、スキージングブレードの移動速度の変更、造形テーブルの上下運動の変更、および、レーザ光の強度の変更の少なくとも１つを行なうよう前記積層造形手段を制御する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の積層造形制御装置。
13. 　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、
    　前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段において、積層造形中に、前記セル領域内の積層材料を照射する走査方向が、前記積層材料を前記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変化するよう、前記積層造形物のデータに基づいて前記積層造形手段を制御する走査方向制御ステップと、
    　を含む積層造形制御装置の制御方法。
14. 　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、
    　前記積層造形物の各層をセル領域の集合として造形する積層造形手段において、積層造形中に、前記セル領域内の積層材料を照射する走査方向が、前記積層材料を前記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変化するよう、前記積層造形物のデータに基づいて前記積層造形手段を制御する走査方向制御ステップと、
    　を含む積層造形制御装置の制御プログラム。

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