JP7428065B2 - 三次元造形装置、及び、三次元造形物の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は三次元造形装置、及び、三次元造形物の製造方法に関する。

三次元造形装置に関して、特許文献１には、ＵＶライトを照射することによって樹脂を硬化させて造形物を造形する装置が開示されている。この装置では、経年劣化によってＵＶライトの出力が低下し、ＵＶライトに対する電力の供給量を増加させても目標の出力値に達しない場合、ユーザーにＵＶライトを構成する部品の交換を促す。

米国特許出願公開第２０１６／０１１４５３５号明細書

上記文献のように、三次元造形装置の部品が経年劣化した場合、経年劣化した部品は、例えば、ユーザーによって交換される。しかしながら、経年劣化の度合いによっては造形物の造形途中に部品が寿命を迎え、造形途中に部品の交換を要する場合がある。造形途中に部品の交換が行われる場合、造形の中断や再開による造形品質の低下が生じる可能性がある。

本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、駆動モーター、ヒーター、及び、前記駆動モーターによって回転するスクリューを有し、材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、前記造形材料をステージに向けて吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動機構部と、前記駆動モーター又は前記ヒーターの状態を観測する状態観測部と、前記状態観測部の観測結果から、前記駆動モーター又は前記ヒーターの寿命到達時期を予測する予測部と、報知部と、造形データに基づいて、前記可塑化部及び前記移動機構部を制御して三次元造形物を造形する制御部と、を備える。前記制御部は、前記予測部により予測された前記寿命到達時期が、前記造形データに基づいて推定される造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行い、前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記三次元造形物の造形前に、前記報知部を制御して、前記寿命判定の結果を表す寿命情報を報知する。

本開示の第２の形態によれば、駆動モーター、ヒーター、及び、前記駆動モーターによって回転するスクリューを有する可塑化部によって材料を可塑化して造形材料とし、吐出部からテーブルに向けて前記造形材料を吐出させて三次元造形物を造形する三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記駆動モーター又は前記ヒーターの状態を観測する第１工程と、前記状態の観測結果から、前記駆動モーター又は前記ヒーターの寿命到達時期を予測する第２工程と、予測された前記寿命到達時期が、造形データに基づいて推定される造形時間内にあるか否かを判定する第３工程と、前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記三次元造形物の造形前に前記寿命判定の結果である寿命情報を報知する第４工程と、前記造形データに従って、前記可塑化部、及び、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動機構部と、を制御して前記三次元造形物を造形する第５工程と、を備える。

第１実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 スクリューの溝形成面側の構成を示す概略斜視図である。 バレルのスクリュー対向面側の構成を示す上面図である。 第１実施形態における三次元造形処理を示す工程図である。 横軸をヒーター電力量、縦軸をヒーター温度とするグラフである。 第１到達電力量の増加履歴を示す図である。 第２実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 第２実施形態における三次元造形物の造形処理を示す工程図である。 横軸をモーター電力量、縦軸をモーター回転数とするグラフである。 第２到達電力量の増加履歴を示す図である。 第３実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 第４実施形態における三次元造形物の造形処理を示す工程図である。 第５実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 第５実施形態における三次元造形物の造形処理を示す工程図である。 横軸を吐出部の移動時間とし、縦軸を吐出部の移動速度とするグラフである。 第６実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 横軸をチャンバー加熱部によって消費される電力量とし、縦軸をチャンバー加熱部の温度とするグラフである。 第７実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 横軸を送風部によって消費される電力量とし、縦軸を送風量とするグラフである。 第８実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 横軸を冷媒流量とし、縦軸を被冷却部温度とするグラフである。 第９実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 吸引部の概略構成を示す図である。 横軸を開弁駆動時間とし、縦軸を開弁駆動電流とするグラフである。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態における三次元造形装置１００の概略構成を示す図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向とを、両方含む。Ｘ軸およびＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。以下の説明において、向きを特定する場合には、正の方向を「＋」、負の方向を「－」として、方向表記に正負の符号を併用する。

本実施形態における三次元造形装置１００は、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構部４００と、制御部５００と、報知部８００とを、備えている。三次元造形装置１００は、制御部５００の制御下で、造形ユニット２００の吐出部６０からステージ３００に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構部４００を駆動させて吐出部６０とステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、ステージ３００の造形面３１１上に所望の形状の三次元造形物を造形する。なお、造形材料のことを溶融材料と呼ぶこともある。

移動機構部４００は、吐出部６０とステージ３００との相対的な位置を変更する。本実施形態では、移動機構部４００は、造形ユニット２００に対してステージ３００を移動させることによって、吐出部６０とステージ３００との相対的な位置を変化させる。なお、ステージ３００に対する吐出部６０の相対的な位置の変化を、単に、吐出部６０の移動と呼ぶこともある。本実施形態では、例えば、ステージ３００を＋Ｘ方向に移動させたことを、吐出部６０を－Ｘ方向に移動させたと言い換えることもできる。また、吐出部６０のステージ３００に対する相対的な移動速度のことを、単に移動速度と呼ぶこともある。

本実施形態における移動機構部４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ３００をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。なお、移動機構部４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに吐出部６０を移動させる構成であってもよい。また、移動機構部４００は、ステージ３００と吐出部６０との両方を移動させる構成であってもよい。

造形ユニット２００は、材料の供給源である材料供給部２０と、材料供給部２０から供給された材料を溶融して造形材料にする可塑化部３０と、造形材料を吐出する吐出部６０とを、備えている。

材料供給部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態では、ペレット状に形成された樹脂が材料として用いられる。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０の下方には、材料供給部２０と可塑化部３０との間を接続する供給路２２が設けられている。材料供給部２０は、供給路２２を介して、可塑化部３０に材料を供給する。なお、材料の詳細については後述する。

可塑化部３０は、駆動モーター３２と、ヒーター３５と、スクリュー４０とを、備えている。本実施形態の可塑化部３０は、更に、スクリューケース３１と、バレル５０と、を備えている。可塑化部３０は、材料供給部２０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化し、流動性を有するペースト状の造形材料を生成して、吐出部６０に供給する。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。なお、本実施形態のスクリュー４０は、いわゆるフラットスクリューであり、「スクロール」と呼ばれることもある。

スクリューケース３１は、スクリュー４０を収容するための筐体である。スクリューケース３１の下面には、バレル５０が固定されており、スクリューケース３１とバレル５０とによって囲まれた空間に、スクリュー４０が収容されている。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。

スクリュー４０は、その中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。スクリュー４０は、バレル５０に対向する面に、溝４５が形成された溝形成面４２を有している。溝形成面４２は、具体的には、後述するバレル５０のスクリュー対向面５２と対向する。なお、本実施形態の中心軸ＲＸは、スクリュー４０の回転軸と一致する。また、スクリュー４０の溝形成面４２側の構成の詳細については後述する。

駆動モーター３２は、スクリュー４０の溝形成面４２とは反対側の面に接続されている。スクリュー４０は、駆動モーター３２の回転で生じるトルクによって、中心軸ＲＸを中心に回転する。駆動モーター３２は、制御部５００の制御下で駆動される。なお、駆動モーター３２は、直接スクリュー４０と接続されていなくてもよい。例えば、スクリュー４０と駆動モーター３２とは、減速機を介して接続されていてもよい。この場合、例えば、遊星歯車機構を有する減速機の遊星ギアに駆動モーター３２が接続され、太陽ギアにスクリュー４０が接続されていてもよい。

バレル５０は、スクリュー４０の下方に、スクリュー４０の溝形成面４２と対向して配置されている。バレル５０は、スクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、スクリュー４０の中心軸ＲＸ上に、連通孔５６が設けられている。可塑化部３０によって生成された造形材料は、連通孔５６を介して吐出部６０へと供給される。なお、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成の詳細については後述する。

本実施形態のヒーター３５は、バレル５０に埋設されている。本実施形態では、バレル５０には、Ｙ方向に沿って配置された２本の棒状のヒーター３５が設けられている。ヒーター３５は、制御部５００の制御下で、スクリュー４０とバレル５０との間に供給された材料を加熱する。

吐出部６０は、バレル５０の下方に配置されている。吐出部６０は、ステージ３００に向かって造形材料を吐出するノズル６１と、連通孔５６とノズル６１とを連通させる供給流路６２と、を備えている。

ノズル６１には、ノズル流路６８と、ノズル孔６９とが設けられている。ノズル流路６８は、ノズル６１内に設けられた流路である。ノズル流路６８は、供給流路６２を介して、バレル５０の連通孔５６と連通する。ノズル孔６９は、ノズル流路６８の大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。可塑化部３０から供給流路６２を介してノズル流路６８に供給された造形材料は、ノズル孔６９から吐出される。本実施形態では、ノズル孔６９の開口形状は円形である。なお、ノズル孔６９の開口形状は円形に限られず、例えば、四角形や、四角形以外の多角形であってもよい。

図２は、スクリュー４０の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図２には、スクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。図１を参照して説明したように、溝形成面４２には、溝４５が設けられている。

スクリュー４０の溝形成面４２の中央部４７は、溝４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部４７は、図１に示したバレル５０の連通孔５６に対向する。中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

スクリュー４０の溝４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝４５は、中央部４７から、スクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝４５は、インボリュート曲線状や、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、溝４５の側壁部を構成し、各溝４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。溝４５は、スクリュー４０の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、材料供給部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

図２には、３つの溝４５と、３つの凸条部４６と、を有するスクリュー４０の例が示されている。スクリュー４０に設けられる溝４５や凸条部４６の数は、３つには限定されない。スクリュー４０には、１つの溝４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝４５が設けられていてもよい。また、溝４５の数に合わせて任意の数の凸条部４６が設けられてもよい。

図２には、材料導入口４４が３箇所に形成されているスクリュー４０の例が図示されている。スクリュー４０に設けられる材料導入口４４の数は、３箇所に限定されない。スクリュー４０には、材料導入口４４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

図３は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。なお、造形材料を効率良く連通孔５６へと到達させるために、バレル５０には案内溝５４が形成されていると好ましいが、案内溝５４が形成されていなくてもよい。

制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーによって実行することで、種々の機能を発揮する。例えば、制御部５００は、三次元造形処理を実行する機能のほか、後述する状態観測部６００や予測部７００、指示取得部７５０としての機能等を発揮する。なお、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

三次元造形処理とは、三次元造形物を造形するための処理を指す。三次元造形処理のことを、単に造形処理と呼ぶこともある。制御部５００は、三次元造形処理において、可塑化部３０と移動機構部４００とを制御して、吐出部６０から造形面３１１に造形材料を吐出する。より具体的には、制御部５００は、造形面３１１上に吐出した造形材料を固化させつつ、造形材料の層を形成することによって、三次元造形物を造形する。造形材料の固化とは、吐出部６０から吐出された造形材料が流動性を失うことを指す。本実施形態では、造形材料は、冷えることによって可塑性を失って固化する。

制御部５００は、三次元造形処理において、造形データに従って三次元造形物を造形する。造形データとは、吐出部６０のステージ３００に対する相対的な移動経路と、移動経路における造形材料の線幅と、を含むデータである。制御部５００は、例えば、三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフトを用いて作成された三次元造形物の形状を表す形状データ上の三次元造形物を所定の厚みの層に分割することによって、造形データを生成する。制御部５００は、例えば、三次元造形装置１００に接続された外部のコンピューター等から形状データを取得できる。また、制御部５００は、例えば、造形データを生成することなく、外部のコンピューター等から直接、造形データを取得してもよい。更に、例えば、スライサーソフト等によって造形データが生成されてもよい。

造形材料の線幅とは、造形面３１１に吐出された造形材料の、移動経路と交差する方向における幅のことを指す。線幅は、吐出部６０の単位移動量あたりに吐出部６０から吐出される造形材料の量である堆積量と、造形面３１１に吐出された造形材料の高さと、によって定まる。堆積量は、吐出部６０から単位時間あたりに吐出される造形材料の量である吐出量と、吐出部６０の移動速度と、によって変化する。なお、制御部５００は、吐出部６０と造形面３１１との間のＺ方向の距離であるギャップを一定に保ちながら造形材料を吐出することで、造形材料の高さを略一定に保つことができる。

本実施形態の状態観測部６００は、可塑化部３０に設けられたヒーター３５の状態を観測する。本実施形態の状態観測部６００は、ヒーター３５の実際の温度として測定又は算出されるヒーター温度と、ヒーター３５によって消費する電力として測定又は算出されるヒーター電力量と、に基づいてヒーター３５の状態観測を行う。状態観測部６００による状態観測の詳細については後述する。

本実施形態では、ヒーター温度及びヒーター電力量の測定は、温度センサーと電力計とを有する第１センサー部５８によって行われる。第１センサー部５８の温度センサーは、例えば、熱電対によって構成されてもよいし、半導体温度センサー等の他の接触式の温度センサーや、非接触式の温度センサーによって構成されてもよい。なお、本実施形態では、第１センサー部５８の温度センサーによって取得されるヒーター温度は、制御部５００によるヒーター３５のフィードバック制御にも用いられる。

本実施形態の予測部７００は、状態観測部６００によって観測されたヒーター３５の観測結果からヒーター３５の寿命到達時期を予測する。ヒーター３５の寿命到達時期とは、ヒーターが寿命に到達する時期を指す。なお、ヒーター３５の寿命到達時期のことを、第１寿命到達時期と呼ぶこともある。予測部７００による第１寿命到達時期の予測の詳細については後述する。

指示取得部７５０は、ユーザーからの造形開始指示を取得する。造形開始指示とは、ユーザーからの、三次元造形物の造形を開始するための指示である。造形開始指示は、例えば、三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューター等に対する入力操作によって行われる。指示取得部７５０は、例えば、操作パネルやコンピューター等に対して行われた造形開始指示を、図示しない電気配線を介して取得する。他の実施形態では、指示取得部７５０は、例えば、造形開始指示を無線通信によって取得する受信機を有していてもよい。また、指示取得部７５０は、造形開始指示に加え、ユーザーからの造形開始指示以外の指示を取得するように構成されていてもよい。

報知部８００は、ユーザーに情報を報知する。本実施形態の報知部８００は、制御部５００に接続された液晶モニターによって構成され、視覚情報を液晶モニターに表示することによって情報を報知する。報知部８００は、情報として、例えば、三次元造形装置１００の制御状態や、造形されている三次元造形物の造形状態、造形開始からの経過時間等を報知する。報知部８００は、例えば、三次元造形装置１００が筐体内に設置されている場合、筐体の外部から視認可能なモニターとして筐体の外壁面に配置されてもよい。

図４は、本実施形態における、三次元造形物の製造方法を実現する三次元造形処理を示す工程図である。三次元造形処理は、三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、ユーザーによる三次元造形処理の開始操作が行われた場合に、制御部５００によって実行される。なお、本実施形態では、制御部５００は、三次元造形処理の開始直後に造形データを取得する。

ステップＳ１０５にて、制御部５００は、可塑化部３０のヒーター３５の目標温度を判定温度Ｔｊに設定し、ヒーター３５への電力供給を開始する。制御部５００は、第１センサー部５８によって取得されるヒーター温度を参照して、ヒーター温度が目標温度として設定された判定温度Ｔｊに近付くよう、ヒーター３５をフィードバック制御する。判定温度Ｔｊとしては、例えば、後述するステップＳ１４０の造形工程においてヒーター３５を制御する際の、造形温度を用いることができる。具体的には、ステップＳ１４０においてヒーター３５を２５０℃に制御する場合、判定温度を２５０℃とする。なお、判定温度Ｔｊとして、ヒーター３５の造形温度が用いられなくてもよく、造形温度より高い温度や低い温度が用いられてもよい。

ステップＳ１１０にて、状態観測部６００は、第１到達電力量を算出する。第１到達電力量とは、ヒーター３５の温度が判定温度Ｔｊに到達するのに要する電力量を指す。本実施形態の状態観測部６００は、この第１到達電力量を算出することによって、状態観測を行う。ステップＳ１１０のように、ヒーター３５の状態観測を行う工程を第１工程と呼ぶこともある。

図５は、横軸をヒーター電力量、縦軸をヒーター温度とするグラフである。図５には、観測時期ｔ１におけるヒーター温度に対するヒーター電力量の変化Ｘ１と、観測時期ｔ２におけるヒーター温度に対するヒーター電力量の変化Ｘ２とが、それぞれ示されている。観測時期とは、状態観測が実行された時期であり、観測時期ｔ２は、観測時期ｔ１よりも後の観測時期である。具体的には、観測時期ｔ２における変化Ｘ２は、観測時期ｔ１における変化Ｘ１が測定された三次元造形処理よりも後に実行される三次元造形処理において測定される。図５に示すように、観測時期ｔ１における第１到達電力量は電力量Ｐ１である。一方で、観測時期ｔ２における第１到達電力量は、電力量Ｐ１よりも大きい電力量Ｐ２である。従って、観測時期ｔ２では、観測時期ｔ１における場合よりも、ヒーター３５の劣化が進行している。

本実施形態の状態観測部６００は、ステップＳ１１０において、ヒーター温度が判定温度Ｔｊに到達する前の段階で、予測される第１到達電力量を算出する。具体的には、状態観測部６００は、ヒーター温度が判定温度Ｔｊよりも低い温度Ｔｐとなるまでの、ヒーター電力量の変化を計測する。更に、状態観測部６００は、ヒーター温度が温度Ｔｐとなるまでのヒーター電力量の変化に基づいて、ヒーター温度がＴｐから判定温度Ｔｊまで上昇する際のヒーター電力量の変化を算出する。例えば、観測時期ｔ１では、ヒーター温度が温度Ｔｐとなるまでのヒーター電力量の変化Ｘ１ａに基づいて、ヒーター温度が温度Ｔｐから温度Ｔｊを超える温度まで昇温する際のヒーター電力量の変化Ｘ１ｂが算出される。すなわち、上述した観測時期ｔ１における変化Ｘ１は、変化Ｘ１ａが測定され、変化Ｘ１ｂが算出されることによって測定される。状態観測部６００は、例えば、ヒーター電力量の変化Ｘ１ａを適当な関数で近似し、近似された関数に基づいてヒーター電力量の変化Ｘ１ｂを算出できる。また、観測時期ｔ１における場合と同様に、観測時期ｔ２では、ヒーター温度が温度Ｔｐとなるまでのヒーター電力量の変化Ｘ２ａに基づいて、ヒーター温度が温度Ｔｐから温度Ｔｊを超える温度まで昇温する際のヒーター電力量の変化Ｘ２ｂが算出される。すなわち、上述した観測時期ｔ２における変化Ｘ２は、変化Ｘ２ａが測定され、変化Ｘ２ｂが算出されることによって測定される。

ステップＳ１１５にて、予測部７００は、ヒーター３５が寿命に到達する第１寿命到達時期を予測する。本実施形態の予測部７００は、第１到達電力量が図５に示した第１判定値Ｐｊ１を超える時期を予測することで、第１寿命到達時期を予測する。本実施形態では、第１寿命到達時期は、後述する第１到達電力量の増加履歴を用いて予測される。なお、ステップＳ１１５のように、寿命到達時期を予測する工程を第２工程と呼ぶこともある。

図６は、第１到達電力量の増加履歴を示す図である。図６には、ヒーター３５の累積消費電力の増加に対する、第１到達電力量の変化が示されている。図６には、観測時期ｔ１におけるヒーター３５の累積消費電力ＴＰ１と、第１到達電力量Ｐ１とが、履歴として記録された様子が示されている。また、観測時期ｔ２における累積消費電力ＴＰ２と、第１到達電力量Ｐ２とが、履歴として記録された様子が示されている。予測部７００は、例えば、ステップＳ１１０において観測時期ｔ２におけるヒーター３５の状態を観測した場合、観測時期ｔ２以前の増加履歴を用いて、観測時期ｔ２より後の第１到達電力量の増加を予測する。予測部７００は、例えば、観測時期ｔ２以前の増加履歴を関数Ｆｎ１で近似し、この関数Ｆｎ１に基づいて、観測時期ｔ２より後の累積消費電力の増加に対する第１到達電力量の増加を予測する。予測部７００は、このように観測時期ｔ２より後の第１到達電力量の増加を予測することで、第１到達電力量が第１判定値Ｐｊ１となる時のヒーター３５の累積消費電力ＴＰｊを算出する。なお、図６には、観測時期ｔ０における増加履歴として、ヒーター３５を初めて稼働させた場合の第１到達電力量Ｐ０と累積消費電力ＴＰ０とが、記録されている。この場合、観測時期ｔ０における第１到達電力量Ｐ０と累積消費電力ＴＰ０との関係は、例えば、ヒーター３５の消費電力に対する温度変化の理論値から導出されてもよい。

更に、予測部７００は、算出した累積消費電力ＴＰｊと、観測時期ｔ２における累積消費電力ＴＰ２との差異から、第１寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、累積消費電力ＴＰ２と累積消費電力ＴＰｊとの差ＴＰ２－ＴＰｊを、ヒーター３５を造形温度で稼働させた場合の消費電力で除すことによって、ヒーター３５が寿命に到達するまでの残時間を算出する。なお、図６に示した増加履歴では、時期ｔ３において、第１到達電力量が判定値Ｐｊとなることが示されている。また、例えば、ステップＳ１１０において観測された第１到達電力量が第１判定値Ｐｊ１を超えている場合、ステップＳ１１５において、図６に示した時期ｔ４における増加履歴のように、第１判定値Ｐｊ１を上回る第１到達電力量Ｐ４が記録される。時期ｔ４における累積消費電力はＴＰｊより大きいＴＰ４であり、このときのヒーター３５の残時間は０と算出される。この場合、第１寿命到達時期は、後述するステップＳ１４０の造形工程の開始時期と一致する。

ステップＳ１２０にて、制御部５００は、造形時間を算出する。造形時間とは、造形データと、可塑化部３０及び移動機構部４００を制御する場合の制御値と、に基づいて算出される、三次元造形物を造形するのに要する造形時間である。なお、本実施形態では、上述したように、三次元造形処理の開始直後に造形データが取得されるが、他の実施形態では、ステップＳ１２０が実行されるまでの他のタイミングで造形データが取得されてもよい。

ステップＳ１２５にて、制御部５００は、第１寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行う。具体的には、本実施形態では、制御部５００は、ヒーター３５の残時間と造形時間とを比較し、ヒーター３５の残時間が造形時間以下である場合、第１寿命到達時期が造形時間内にあると判定する。なお、ステップＳ１２５のように寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する工程を、第３工程と呼ぶこともある。

ステップＳ１２５において第１寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ１３０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、ユーザーに寿命情報を報知する。寿命情報とは、寿命判定の結果を表す情報である。本実施形態では、具体的には、ステップＳ１３０において、第１寿命到達時期が造形時間以下であることを表す情報がユーザーに報知される。図４に示すように、ステップＳ１３０は、後述するステップＳ１４０の造形工程前に実行される。これによって、例えば、ユーザーは、三次元造形物の造形前に、劣化したヒーター３５を劣化していない別のヒーター３５に交換することができる。なお、ステップＳ１３０において、制御部５００は、例えば、劣化したヒーター３５を交換するよう、ユーザーに対して勧告してもよい。なお、ステップＳ１３０のように寿命情報を報知する工程を、第４工程と呼ぶこともある。

ステップＳ１３５にて、制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得するまで三次元造形装置１００を待機させる。制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得した場合、ステップＳ１３５からステップＳ１４０へと処理を進める。すなわち、本実施形態の制御部５００は、第１寿命到達時期が造形時間内にある場合、報知部８００によって寿命情報を報知した後、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得してから三次元造形物を造形する。従って、ユーザーは、例えば、劣化したヒーター３５を劣化していない別のヒーター３５に交換してから造形開始指示を行うことができ、ヒーター３５の交換が完了してから三次元造形物を造形できる。

ステップＳ１４０にて、制御部５００は、三次元造形物の造形を行う。ステップＳ１４０は、ステップＳ１２５において第１寿命到達時期が造形時間内にないと判定された場合にも実行される。この場合、本実施形態では、ステップＳ１３０の寿命情報の報知、及び、ステップＳ１３５の待機が実行されることなく、ステップＳ１４０において三次元造形物の造形が行われる。なお、ステップＳ１４０のように三次元造形物を造形する工程を第５工程と呼ぶこともある。また、他の実施形態では、寿命到達時期が造形時間内にないと判定された場合、制御部５００は、例えば、寿命到達時期が造形時間内にないことを表す寿命情報を報知してもよい。この場合、制御部５００は、例えば、第１寿命到達時期が造形時間内にないことを表す寿命情報を報知しつつ、三次元造形物を造形してもよい。

以上で説明した三次元造形装置１００によれば、第１寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、寿命情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された寿命情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化したヒーター３５を劣化していない別のヒーター３５に交換することができる。そのため、ヒーター３５の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

また、本実施形態では、状態観測部６００は、ヒーター３５の状態として、ヒーター３５の第１到達電力量を観測し、予測部７００は、第１到達電力量が第１判定値Ｐｊ１を超える時期を予測することで、第１寿命到達時期を予測する。そのため、ヒーター３５の状態を、ヒーター３５の昇温時に簡易に観測でき、ヒーター３５の寿命到達時期を効率的に観測できる。

また、本実施形態では、制御部５００は、ヒーター３５の寿命到達時期が造形時間内にある場合、報知部８００によって寿命情報を報知した後、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得してから三次元造形物を造形する。これによって、ユーザーは、例えば、劣化したヒーター３５を別のヒーター３５に交換してから、造形開始指示を行い三次元造形物の造形を開始させることができる。そのため、ヒーター３５の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性がより低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下がより抑制される。

また、本実施形態では、スクリュー４０は、回転軸を中心に回転し、溝形成面４２を有し、可塑化部３０は、溝形成面４２に対抗するバレル５０を有する。これによって、可塑化部３０を小型化できるため、三次元造形装置１００を小型化できる。

ここで、上述した三次元造形装置１００において用いられる三次元造形物の材料について説明する。三次元造形装置１００では、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、可塑化部３０において、当該材料が可塑化することによって、造形材料が生成される。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック。

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、可塑化部３０において、スクリュー４０の回転とヒーター３５の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。

熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態で吐出部６０から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂を用いる場合、吐出部６０からの吐出時には約２００℃であることが望ましい。

三次元造形装置１００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、材料ＭＲとして可塑化部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金。
＜前記合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。

三次元造形装置１００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、ステージ３００上に吐出された造形材料は焼結によって硬化されてもよい。

材料供給部２０に材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、可塑化部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

材料供給部２０に材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。

その他に、材料供給部２０に材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂あるいはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、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）あるいはその他の熱可塑性樹脂。

Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態における三次元造形装置１００ｂの概略構成を示す図である。三次元造形装置１００ｂは、第１実施形態と異なり、第１センサー部５８を備えておらず、第２センサー部５９を備えている。また、三次元造形装置１００ｂにおいて、状態観測部６００は、駆動モーター３２の状態を観測し、予測部７００は、状態観測部６００の観測結果から駆動モーター３２の寿命到達時期を予測する。なお、三次元造形装置１００ｂの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

上述したように、本実施形態の状態観測部６００は、可塑化部３０に設けられた駆動モーター３２の状態を観測する。本実施形態の状態観測部６００は、駆動モーター３２の実際の回転数として測定又は算出されるモーター回転数と、駆動モーター３２によって消費する電力として測定又は算出されるモーター電力量と、に基づいて、駆動モーター３２の状態観測を行う。状態観測部６００による駆動モーター３２の状態観測の詳細については後述する。

本実施形態では、モーター回転数及びモーター電力量の測定は、回転計と電力計とを有する第２センサー部５９によって行われる。第２センサー部５９の回転計は、図示しない発光部と受光部とを備えている。第２センサー部５９の回転計は、駆動モーター３２の回転軸側面に設けられた図示しない反射マークにレーザーを照射し、反射マークから反射されたレーザーを受光する。第２センサー部５９は、反射マークから反射されたレーザーの受光タイミングの間隔を測定することによって、モーター回転数を測定する。なお、第２センサー部５９の回転計は、他の非接触方式の回転計によって構成されてもよいし、接触方式の回転計によって構成されてもよい。なお、本実施形態では、第２センサー部５９の回転計によって取得されるモーター回転数は、制御部５００による駆動モーター３２のフィードバック制御にも用いられる。

本実施形態の予測部７００は、状態観測部６００によって観測された駆動モーター３２の観測結果から駆動モーター３２の寿命到達時期を予測する。駆動モーター３２の寿命到達時期とは、駆動モーター３２が寿命に到達する時期を指す。なお、駆動モーター３２の寿命到達時期のことを、第２寿命到達時期と呼ぶこともある。予測部７００による第２寿命到達時期の予測の詳細については後述する。

図８は、第２実施形態における三次元造形物の造形処理を示す工程図である。ステップＳ２０５にて、制御部５００は、駆動モーター３２の目標回転数を判定回転数Ｒｊに設定し、駆動モーター３２の駆動を開始させる。制御部５００は、第２センサー部５９によって取得されるモーター回転数を参照して、モーター回転数が目標回転数として設定された判定回転数Ｒｊに近付くよう、駆動モーター３２をフィードバック制御する。ステップＳ２０５が実行されることによって、なお、判定回転数Ｒｊは、例えば、駆動モーター３２の状態を判定するための値として定められる。判定回転数Ｒｊは、例えば、ステップＳ２４０の造形工程において制御される駆動モーター３２の回転数と対応していてもよい。この場合、判定回転数Ｒｊは、例えば、ステップＳ２４０における駆動モーター３２の回転数の平均値に定められてもよい。

ステップＳ２１０にて、状態観測部６００は、第２到達電力量を算出する。第２到達電力量とは、駆動モーター３２の回転数が判定回転数Ｒｊに到達するのに要する電力量を指す。本実施形態の状態観測部６００は、この第２到達電力量を算出することによって、状態観測を行う。図４に示した第１実施形態におけるステップＳ１１０と同様に、ステップＳ２１０のように駆動モーター３２の状態観測を行う工程を第１工程と呼ぶこともある。すなわち、第１工程では、駆動モーター３２又はヒーター３５の状態観測が行われる。

図９は、横軸をモーター電力量、縦軸をモーター回転数とするグラフである。図９には、観測時期ｔ１ｂにおけるモーター回転数に対するモーター電力量の変化Ｙ１と、観測時期ｔ２ｂにおけるモーター回転数に対するモーター電力量の変化Ｙ２とが、それぞれ示されている。観測時期とは、状態観測が実行された時期であり、観測時期ｔ２ｂは、観測時期ｔ１ｂよりも後の観測時期である。具体的には、観測時期ｔ２ｂにおける変化Ｙ２は、観測時期ｔ１ｂにおける変化Ｙ１が測定された三次元造形処理よりも後に実行される三次元造形処理において測定される。図９に示すように、観測時期ｔ１ｂにおける第２到達電力量は電力量Ｐ１ｂである。一方で、観測時期ｔ２ｂにおける第１到達電力量は、電力量Ｐ１ｂよりも大きい電力量Ｐ２ｂである。従って、観測時期ｔ２ｂでは、観測時期ｔ１ｂにおける場合よりも、駆動モーター３２の劣化が進行している。

本実施形態の状態観測部６００は、ステップＳ２１０において、モーター回転数が判定回転数Ｒｊに到達する前の段階で、予測される第２到達電力量を算出する。具体的には、状態観測部６００は、モーター回転数が判定回転数Ｒｊよりも小さい回転数Ｒｐとなるまでの、モーター電力量の変化を測定する。更に、状態観測部６００は、モーター回転数が回転数Ｒｐとなるまでのモーター電力量の変化に基づいて、モーター回転数がＲｐから判定回転数Ｒｊまで増加する際のモーター電力量の変化を算出する。例えば、観測時期ｔ１ｂでは、モーター回転数が回転数Ｒｐとなるまでのモーター電力量の変化Ｙ１ａに基づいて、モーター回転数が回転数Ｒｐから判定回転数Ｒｊを超える回転数まで増加する際のモーター電力量の変化Ｙ１ｂが算出される。すなわち、上述した観測時期ｔ１ｂにおける変化Ｙ１は、変化Ｙ１ａが測定され、変化Ｙ１ｂが算出されることによって測定される。状態観測部６００は、例えば、モーター電力量の変化Ｙ１ａを適当な関数で近似し、近似された関数に基づいてモーター電力量の変化Ｙ１ｂを算出できる。また、観測時期ｔ１ｂにおける場合と同様に、観測時期ｔ２ｂでは、モーター回転数が回転数Ｒｐとなるまでのモーター電力量の変化Ｙ２ａに基づいて、モーター回転数が回転数Ｒｐから判定回転数Ｒｊを超える回転数まで増加する際のモーター電力量の変化Ｙ２ｂが算出される。すなわち、上述した観測時期ｔ２ｂにおける変化Ｙ２は、変化Ｙ２ａが測定され、変化Ｙ２ｂが算出されることによって測定される。

ステップＳ２１５にて、予測部７００は、駆動モーター３２が寿命に到達する第２寿命到達時期を予測する。本実施形態の予測部７００は、第２到達電力量が図９に示した第２判定値Ｐｊ２を超える時期を予測することで、第２寿命到達時期を予測する。具体的には、第２寿命到達時期は、後述する第２到達電力量の増加履歴を用いて予測される。なお、図４に示した第１実施形態におけるステップＳ１１５と同様に、ステップＳ２１５のように寿命到達時期を予測する工程を第２工程と呼ぶこともある。

図１０は、第２到達電力量の増加履歴を示す図である。図１０には、駆動モーター３２の累積消費電力の増加に対する、第２到達電力量の変化が示されている。図１０には、観測時期ｔ１ｂにおけるヒーター３５の累積消費電力ＴＰ１ｂと、第２到達電力量Ｐ１ｂとが、履歴として記録された様子が示されている。また、観測時期ｔ２ｂにおける累積消費電力ＴＰ２ｂと、第１到達電力量Ｐ２ｂとが、履歴として記録された様子が示されている。予測部７００は、例えば、ステップＳ２１０において観測時期ｔ２ｂにおける駆動モーター３２の状態を観測した場合、観測時期ｔ２ｂ以前の増加履歴を用いて、観測時期ｔ２ｂより後の第２到達電力量の増加を予測する。予測部７００は、例えば、観測時期ｔ２ｂ以前の増加履歴を関数Ｆｎ２で近似し、この関数Ｆｎ２に基づいて、観測時期ｔ２ｂより後の累積消費電力の増加に対する第２到達電力量の増加を予測する。予測部７００は、このように観測時期ｔ２ｂより後の第２到達電力量の増加を予測することで、第２到達電力量が第２判定値Ｐｊ２となる時のヒーター３５の累積消費電力ＴＰｊｂを算出する。なお、図１０には、観測時期ｔ０ｂにおける増加履歴として、駆動モーター３２を初めて駆動させた場合の第２到達電力量Ｐ０ｂと累積消費電力ＴＰ０ｂが記録されている。この場合、観測時期ｔ０ｂにおける第２到達電力量Ｐ０ｂと累積消費電力ＴＰ０ｂとの関係は、例えば、駆動モーター３２の消費電力に対する回転数の変化の理論値から導出されてもよい。

更に、予測部７００は、算出した累積消費電力ＴＰｊｂと、観測時期ｔ２ｂにおける累積消費電力ＴＰ２ｂとの差異から、第２寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、累積消費電力ＴＰ２ｂと累積消費電力ＴＰｊｂとの差ＴＰ２ｂ－ＴＰｊｂを、駆動モーター３２を造形工程における平均回転数で駆動させた場合の消費電力で除すことによって、駆動モーター３２が寿命に到達するまでの残時間を算出する。なお、図１０に示した増加履歴では、時期ｔ３ｂにおいて、第２到達電力量が第２判定値Ｐｊ２となることが示されている。また、例えば、ステップＳ２１０において観測された第２到達電力量が第２判定値Ｐｊ２を超えている場合、ステップＳ２１５において、図１０に示した時期ｔ４ｂにおける増加履歴のように、第２判定値Ｐｊ２を上回る第２到達電力量Ｐ４ｂが記録される。時期ｔ４ｂにおける累積消費電力はＴＰｊｂより大きいＴＰ４ｂであり、このときの駆動モーター３２の残時間は０と算出される。この場合、第２寿命到達時期は、後述するステップＳ２４０の造形工程の開始時期と一致する。

ステップＳ２２０は、図４に示したステップＳ１２０と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２２５にて、制御部５００は、第２寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行う。具体的には、本実施形態では、制御部５００は、駆動モーター３２の残時間と造形時間とを比較し、駆動モーター３２の残時間が造形時間以下である場合、第２寿命到達時期が造形時間内にあると判定する。なお、図４に示した第１実施形態におけるステップＳ１２５と同様に、ステップＳ２２５のように寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する工程を、第３工程と呼ぶこともある。

ステップＳ２２５において第２寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ２３０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、ユーザーに寿命情報を報知する。本実施形態では、具体的には、ステップＳ２３０において、第２寿命到達時期が造形時間内にあることを表す情報がユーザーに報知される。図８に示すように、ステップＳ２３０は、後述するステップＳ２４０の造形工程前に実行される。これによって、例えば、ユーザーは、三次元造形物の造形前に、劣化した駆動モーター３２を劣化していない別の駆動モーター３２に交換することができる。なお、ステップＳ２３０において、制御部５００は、例えば、劣化した駆動モーター３２を交換するよう、ユーザーに対して勧告してもよい。なお、図４に示した第１実施形態におけるステップＳ１３０と同様に、ステップＳ２３０のように寿命情報を報知する工程を、第４工程と呼ぶこともある。

ステップＳ２３５にて、制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得するまで三次元造形装置１００を待機させる。制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得した場合、ステップＳ２３５からステップＳ２４０へと処理を進める。ステップＳ２４０にて、制御部５００は、三次元造形物の造形を行う。すなわち、本実施形態の制御部５００は、第２寿命到達時期が造形時間内にある場合、報知部８００によって寿命情報を報知した後、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得してから三次元造形物を造形する。ユーザーは、例えば、劣化した駆動モーター３２を劣化していない別の駆動モーター３２に交換してから造形開始指示を行うことができ、ヒーター３５の交換が完了してから三次元造形物を造形できる。なお、ステップＳ２４０は、ステップＳ２２５において第２寿命到達時期が造形時間内にないと判定された場合にも実行される。

以上で説明した第２実施形態の三次元造形装置１００ｂによれば、第２寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、寿命情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された寿命情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した駆動モーター３２を劣化していない別の駆動モーター３２に交換することができる。そのため、駆動モーター３２の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に駆動モーター３２の交換を要する可能性が低下し、駆動モーター３２の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

また、本実施形態では、状態観測部６００は、駆動モーター３２の状態として、駆動モーター３２の第２到達電力量を観測し、予測部７００は、第２到達電力量が第２判定値Ｐｊ２を超える時期を予測することで、第２寿命到達時期を予測する。そのため、駆動モーター３２の状態を、駆動モーター３２の回転数を増加させる際に簡易に観測でき、駆動モーター３２の寿命到達時期を効率的に観測できる。

なお、他の実施形態では、状態観測部６００は、駆動モーター３２の状態とヒーター３５との状態との両方を観測してもよいし、第１実施形態や第２実施形態のようにいずれか一方の状態のみを観測してもよい。また、予測部７００は、駆動モーター３２の寿命到達時期とヒーター３５の寿命到達時期との両方を予測してもよいし、第１実施形態や第２実施形態のように、いずれか一方の寿命到達時期を予測してもよい。

Ｃ．第３実施形態：
図１１は、第３実施形態における三次元造形装置１００ｃの概略構成を示す図である。三次元造形装置１００ｃは、第１実施形態と異なり、温度取得部９０を備える。なお、三次元造形装置１００ｃの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

温度取得部９０は、可塑化部３０外の温度である周囲温度を取得する。本実施形態では、温度取得部９０は温度センサーを備え、周囲温度として、三次元造形装置１００ｃが設置されている室内の温度を測定して取得する。温度取得部９０の温度センサーは、例えば、熱電対によって構成されてもよいし、半導体温度センサー等の他の接触式の温度センサーや、非接触式の温度センサーによって構成されてもよい。なお、他の実施形態では、例えば、可塑化部３０がチャンバー等の筐体内に収容されている場合、温度取得部９０は筐体内における可塑化部３０外の空間の温度を測定してもよい。

本実施形態では、制御部５００は、図４に示した処理と同様の三次元造形処理を実行する。本実施形態の制御部５００は、ステップＳ１１５における第１判定値Ｐｊ１を、温度取得部９０によって取得された周囲温度によって変化させる。具体的には、制御部５００は、周囲温度が第１周囲温度よりも高い第２周囲温度である場合、第２周囲温度における第１判定値Ｐｊ１を、第１周囲温度における第１判定値Ｐｊ１よりも高い値として定める。

図５に示したような、ヒーター温度の変化に対するヒーター電力量の変化の度合いは、ヒーター３５の周囲温度によって変化する。例えば、周囲温度が第２周囲温度である場合、周囲温度が第１周囲温度である場合と比較して、同じヒーター温度を実現するのに要するヒーター電力量は減少する。そのため、周囲温度が第２周囲温度である場合、周囲温度が第１周囲温度である場合と比較して、見かけ上、ヒーター３５の寿命到達時期が遅く予測される可能性がある。本実施形態では、上述したように周囲温度に応じて第１判定値Ｐｊ１が定められるため、第１寿命到達時期の予測に周囲温度の影響が加味される。なお、各周囲温度における第１判定値Ｐｊ１は、例えば、周囲温度の変化に対する到達電力量の変化を調べる実験結果に基づいて、予め定められる。

以上で説明した第３実施形態の三次元造形装置１００ｃによっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、制御部５００は、周囲温度が第１周囲温度よりも高い第２周囲温度である場合、判定値を第１判定値よりも低い第２判定値に定める。これによって、予測部７００によるヒーター３５の寿命到達時期の予測に周囲温度の影響が加味され、ヒーター３５の寿命到達時期がより適切に予測される。そのため、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性がより低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下がより抑制される。

なお、他の実施形態では、制御部５００は、第２判定値Ｐｊ２を周囲温度によって変化させてもよい。この場合、制御部５００は、例えば、図８に示した処理と同様の三次元造形処理を実行し、ステップＳ２１５における第２判定値Ｐｊ２を、温度取得部９０によって取得された周囲温度によって変化させる。図８に示したようなモーター回転数の変化に対するモーター電力量の変化の度合いは、駆動モーター３２の周囲温度によって変化する。そのため、周囲温度によって、見かけ上、駆動モーター３２の寿命到達時期が早く予測される可能性や、遅く予測される可能性がある。上記のように周囲温度に応じて第２判定値Ｐｊ２が定められることによって、第２寿命到達時期の予測に周囲温度の影響が加味され、駆動モーター３２の寿命到達時期がより適切に予測される。そのため、三次元造形物の造形途中に駆動モーター３２の交換を要する可能性がより低下し、駆動モーター３２の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下がより抑制される。なお、各周囲温度における第２判定値Ｐｊ２は、例えば、周囲温度の変化に対する到達電力量の変化を調べる実験結果に基づいて、予め定められる。

また、状態観測部６００が、駆動モーター３２の状態とヒーター３５との状態との両方を観測し、予測部７００が、駆動モーター３２の寿命到達時期とヒーター３５の寿命到達時期との両方を予測する場合、制御部５００は、第１判定値Ｐｊ１と第２判定値Ｐｊ２との両方を周囲温度に応じて定めてもよい。

Ｄ．第４実施形態：
図１２は、第４実施形態における三次元造形物の造形処理を示す工程図である。第４実施形態では、制御部５００は、造形データとして、第１造形データと第２造形データとを取得する。また、制御部５００は、寿命判定において、寿命到達時期が第１造形時間内にある場合、寿命到達時期が第２造形時間内にあるか否かを判定する。第１造形時間とは、第１造形データに基づいて推定される造形時間である。第２造形時間とは、第２造形データに基づいて推定される造形時間である。なお、第２実施形態における三次元造形装置１００の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１２におけるステップＳ３０５からステップＳ３１５は、図４におけるステップＳ１０５からステップＳ１１５と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ３２０にて、制御部５００は、第１造形時間を算出する。第１造形時間は、第１造形データと、可塑化部３０及び移動機構部４００を制御する場合の制御値と、に基づいて算出される。

ステップＳ３２５にて、制御部５００は、第２造形時間を算出する。第２造形時間は、第２造形データと、可塑化部３０及び移動機構部４００を制御する場合の制御値と、に基づいて算出される。

ステップＳ３３０にて、制御部５００は、第１寿命到達時期が第１造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行う。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ３３０において、図４に示したステップＳ１２５と同様に、ヒーター３５の残時間と第１造形時間とを比較することによって、寿命判定を行う。

ステップＳ３３０において、第１寿命到達時期が第１造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ３３５にて、制御部５００は、第１寿命到達時期が第２造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行う。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ３３０においてヒーター３５の残時間と第１造形時間とを比較して寿命判定を行うのと同様に、ヒーター３５の残時間と第２造形時間とを比較することによって、寿命判定を行う。

ステップＳ３３５において、第１寿命到達時期が第２造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ３４０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、ユーザーに第１寿命情報を報知する。第１寿命情報とは、寿命判定の結果を表す情報であり、第１寿命到達時期が第１造形時間及び第２造形時間内にあることを表す情報である。

ステップＳ３３５において、第１寿命到達時期が第２造形時間内にないと判定された場合、ステップＳ３４５にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、ユーザーに第２寿命情報を報知する。第２寿命情報とは、寿命判定の結果を表す情報であり、第１寿命到達時期が第２造形時間内にないことを表す寿命情報である。ユーザーは、第２寿命情報を基に、例えば、第１造形データに従って三次元造形物を造形するのに先立って、第２造形データに従って三次元造形物を造形するよう、制御部５００に対して指示できる。なお、第２寿命情報は、例えば、第１寿命到達時期が第１造形時間内にあることを表す情報を含んでいてもよい。また、ステップＳ３３５において、制御部５００は、例えば、第２造形データに従った三次元造形物の造形を開始することを、ユーザーに対して勧告してもよい。

ステップＳ３５０にて、制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得するまで三次元造形装置１００を待機させる。制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得した場合、ステップＳ３５０からステップＳ３５５へと処理を進める。ステップＳ３５０がステップＳ３４０の後に実行される場合、ユーザーは、例えば、劣化したヒーター３５を劣化していない別のヒーター３５に交換してから、第１造形データ又は第２造形データに従った三次元造形物の造形を開始する造形開始指示を行うことができる。ステップＳ３５０がステップＳ３４５の後に実行される場合、ユーザーは、例えば、第２寿命情報を基に、第２造形データに従った三次元造形物の造形を開始する造形開始指示を行うことができる。

ステップＳ３５５にて、制御部５００は、三次元造形物の造形を行う。ステップＳ３５５がステップＳ３５０の後に実行される場合、制御部５００は、待機中にユーザーによって行われた造形開始指示に応じて、第１造形データ又は第２造形データに従って三次元造形物を造形する。なお、ステップＳ３５５は、ステップＳ３３０において第１寿命到達時期が造形時間内にないと判定された場合にも実行される。この場合、ステップＳ３５５では、第１造形データに従って三次元造形物が造形される。

以上で説明した第４実施形態の三次元造形装置１００によっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、制御部５００は、第１寿命到達時期が第１造形時間内にある場合、寿命到達時期が第２造形時間内にあるか否かを判定する。これによって、制御部５００は、第１寿命到達時期が第１造形時間内にある場合であっても、第１寿命到達時期が第２造形時間内にない場合、第２造形データに従って三次元造形物を造形できる。そのため、ヒーター３５を新しく交換するまでに、より長期間ヒーター３５を使用できる。

また、本実施形態では、制御部５００は、第１寿命到達時期第２造形時間内にない場合、三次元造形物の造形前に、報知部８００を制御して、第１寿命到達時期が第２造形時間内にないことを表す寿命情報を報知する。そのため、ユーザーは、例えば、寿命情報を基に、制御部５００に対して、第２造形データに従った三次元造形物の造形を開始する造形開始指示を行い、第２造形データに従って三次元造形物を造形させることができる。

なお、他の実施形態では、制御部５００は、第２寿命到達時期が第１造形時間内にある場合、第２寿命到達時期が第２造形時間内にあるか否かを判定してもよい。また、制御部５００は、第２寿命到達時期が第２造形時間内にない場合、三次元造形物の造形前に、報知部８００を制御して、第２寿命到達時期が第２造形時間内にないことを表す寿命情報を報知してもよい。この場合、制御部５００は、例えば、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂと同様の構成において、上記の処理を実行できる。

また、他の実施形態では、制御部５００は、寿命到達時期が第２造形時間内にない場合、寿命到達時期が第２造形時間内にないことを表す寿命情報を報知しなくてもよい。この場合、制御部５００は、例えば、ユーザーに報知することなく、第２造形データに従った三次元造形物の造形を開始してもよい。

Ｅ．第５実施形態：
図１３は、第５実施形態における三次元造形装置１００ｅの概略構成を示す図である。本実施形態では、制御部５００は、三次元造形処理において、ヒーター３５の寿命到達時期を予測するのに加え、移動機構部４００の寿命到達時期を予測する。なお、三次元造形装置１００ｅの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

図１３には、領域Ｌ１及び領域Ｌ２が示されている。領域Ｌ１及び領域Ｌ２は、造形面３１１の延在方向であるＸ方向及びＹ方向に沿った平面領域である。図１３には、領域Ｌ１の－Ｘ方向の端である位置Ｌ１ａと、領域Ｌ１の＋Ｘ方向の端である位置Ｌ１ｂと、領域Ｌ２の－Ｘ方向の端である位置Ｌ２ａと、領域Ｌ２の＋Ｘ方向の端である位置Ｌ２ｂとが、それぞれ示されている。なお、図１３には示されていないが、領域Ｌ１及び領域Ｌ２は、Ｙ方向においても、それぞれの領域の一端及び他端を有している。

領域Ｌ１は、制御部５００によって管理される、吐出部６０の移動可能範囲である。具体的には、制御部５００は、移動機構部４００を制御して吐出部６０を移動させる際、移動機構部４００の制御値から吐出部６０のステージ３００に対する相対位置を算出し、ノズル６１が領域Ｌ１外を移動しないよう、移動機構部４００の制御値を制御する。すなわち、領域Ｌ１は、いわゆるソフト上の移動可能範囲である。位置Ｌ１ａや位置Ｌ２ａを示す座標のことを、ソフトリミットと呼ぶこともある。領域Ｌ２は、図示しないリミットスイッチ等によって管理される、吐出部６０の、いわゆるハード上の移動可能範囲である。領域Ｌ２は、例えば、光電センサーや磁気センサー等を利用した近接スイッチによって管理されてもよい。なお、領域Ｌ１は、例えば、三次元造形物が造形される領域とは異なる領域を含んでいてもよく、例えば、造形物の造形に利用されない造形材料を吐出するための領域を含んでいてもよい。また、制御部５００は、例えば、ノズル６１の領域Ｌ１外への移動を認識した場合、吐出部６０のＬ１外への移動を規制しつつ、報知部８００によってエラー情報を報知してもよい。

図１４は、第５実施形態における三次元造形物の造形処理を示す工程図である。なお、ステップＳ４０５からステップＳ４３５は、図４に示したステップＳ１０５からステップＳ１３５と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ４４０にて、予測部７００は、第３寿命到達時期を予測する。第３寿命到達時期とは、ヒーター３５及び駆動モーター３２以外の特定の部材が寿命に到達する時期を指す。本実施形態では、予測部７００は、第３寿命到達時期として、状態観測部６００による移動機構部４００の観測結果から、移動機構部４００の寿命到達時期を予測する。なお、他の実施形態では、状態観測部６００や予測部７００と別体のコンピューター等が、移動機構部４００の状態観測や寿命到達時期の予測を行うように構成されていてもよい。

状態観測部６００は、移動機構部４００の状態として、一定の距離を移動する吐出部６０の移動に要する移動時間を観測する。具体的には、本実施形態では、制御部５００は、吐出部６０を上述した位置Ｌ１ａから位置Ｌ１ｂへと移動させる。状態観測部６００は、このときの吐出部６０の移動速度及び移動時間を測定する。このとき、例えば、移動機構部４００を構成するモーターが劣化している場合、吐出部６０の加速度が低下し、移動時間が増大する。なお、吐出部６０の状態観測において、位置Ｌ１ａから位置Ｌ１ｂへと移動する際の吐出部６０の移動速度及び移動時間が測定されることによって、吐出部６０が領域Ｌ１内で長距離移動した場合の移動速度及び移動時間が測定されるため、移動機構部４００の故障が抑制されつつ、移動機構部４００の状態の観測の精度が高まる。他の実施形態では、状態観測部６００は、他の地点間を移動する吐出部６０の移動速度及び移動時間を測定してもよい。また、状態観測部６００は、例えば、吐出部６０の複数回の往復移動によって測定された複数の測定結果を統計処理することによって、移動機構部４００の状態を観測してもよい。

図１５は、横軸を吐出部６０の移動時間とし、縦軸を吐出部６０の移動速度とするグラフである。図１５は、吐出部６０を、図１３に示した位置Ｌ１ａから位置Ｌ１ｂまで移動させた際の、吐出部６０の移動時間及び移動速度が測定された結果の一例を示している。図１５に示すように、観測時期ｔ２ｅにおける吐出部６０の移動時間は、観測時期ｔ１ｅにおける移動時間よりも長い。従って、移動機構部４００は、観測時期ｔ２ｅにおいて、観測時期ｔ１ｅにおける場合よりも劣化が進行している。

予測部７００は、状態観測部６００による状態観測の結果から、移動機構部４００の寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、吐出部６０の移動時間が第３判定値Ｐｊ３を超える時期を予測することで、移動機構部４００の寿命到達時期を予測する。予測部７００は、例えば、第１実施形態において第１寿命到達時期を第１到達電力量の増加履歴を用いて予測したのと同様に、移動機構部４００の移動時間の増加履歴を用いて、移動機構部４００の寿命到達時期を予測できる。

ステップＳ４４５にて、制御部５００は、第３寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ４４５において、移動機構部４００の寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。

ステップＳ４４５において、第３寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ４５０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、第３寿命情報をユーザーに報知する。第３寿命情報とは、ステップＳ４４５の第３寿命到達時期に関する判定結果を表す情報である。本実施形態では、具体的には、ステップＳ４５０において、移動機構部４００の寿命到達時期が造形時間内にあることを表す情報がユーザーに報知される。これによって、ユーザーは、例えば、ステップＳ４６０における造形工程前に、劣化した移動機構部４００を構成する部品の交換を行うことができる。なお、ステップＳ４５０において、制御部５００は、例えば、劣化した部品を交換するよう、ユーザーに対して勧告してもよい。

ステップＳ４５５にて、制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得するまで三次元造形装置１００を待機させる。制御部５００は、指示取得部７５０によって造形開始指示を取得した場合、ステップＳ４５５からステップＳ４６０へと処理を進める。ステップＳ４６０にて、制御部５００は、三次元造形物の造形を行う。ユーザーは、例えば、劣化した移動機構部４００を構成する部品を劣化していない別の部品に交換してから、造形開始指示を行うことができる。なお、ステップＳ４６０は、ステップＳ４４５において第３寿命到達時期が造形時間内にないと判定された場合にも実行される。

以上で説明した第５実施形態の三次元造形装置１００ｅによっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、移動機構部４００の寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、移動機構部４００の寿命に関する情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した移動機構部４００を構成する部品を、劣化していない別の部品に交換することができる。そのため、移動機構部４００の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に部品の交換を要する可能性が低下し、部品の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

Ｆ．第６実施形態：
図１６は、第６実施形態における三次元造形装置１００ｆの概略構成を示す図である。本実施形態の三次元造形装置１００ｆは、第１実施形態と異なり、チャンバー１１０を備えている。また、三次元造形装置１００ｆは、チャンバー１１０内に温度取得部９０ｂとチャンバー加熱部１１５と、第３センサー部１１６とを、備える。なお、三次元造形装置１００ｆの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

チャンバー１１０は、三次元造形装置１００ｆの装置の一部を収容する筐体である。本実施形態では、チャンバー１１０には、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構部４００とが、収容されている。チャンバー１１０には、例えば、開口部や、開口部を開閉する扉等が、設けられていてもよい。この場合、ユーザーは、扉を開いて開口部を開状態とすることで、チャンバー１１０内の造形物を開口部から取り出すことができる。

温度取得部９０ｂは、第２実施形態の温度取得部９０と同様の温度センサーによって構成される。温度取得部９０ｂは、チャンバー１１０内の温度を取得する。

チャンバー加熱部１１５は、チャンバー１１０内に設けられている。チャンバー加熱部１１５はチャンバー１１０内の空間を加熱する。チャンバー加熱部１１５は、例えば、チャンバー１１０内を加熱するヒーターによって構成されていてもよいし、加熱された空気をチャンバー１１０外から取り入れつつチャンバー１１０内外で空気を循環させる循環装置によって構成されていてもよい。本実施形態のチャンバー加熱部１１５は、制御部５００によって制御される。制御部５００は、温度取得部９０ｂの取得する温度を参照しつつ、チャンバー加熱部１１５の出力を調整することによって、チャンバー１１０内の温度を調整する。

第３センサー部１１６は、チャンバー１１０内に設けられている。第３センサー部１１６は、チャンバー加熱部１１５の温度及び、チャンバー加熱部１１５によって消費される電力量を測定する。第３センサー部１１６は、例えば、電力計と、温度取得部９０ｂと同様の温度センサーと、によって構成される。

本実施形態では、制御部５００は、図１４に示した第５実施形態における処理と同様の三次元造形処理を実行する。本実施形態のステップＳ４４０では、予測部７００は、第３寿命到達時期として、状態観測部６００によるチャンバー加熱部１１５の観測結果から、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期を予測する。なお、他の実施形態では、状態観測部６００や予測部７００と別体のコンピューター等が、チャンバー加熱部１１５の状態観測や寿命到達時期の予測を行うように構成されていてもよい。

図１７は、横軸をチャンバー加熱部１１５によって消費される電力量とし、縦軸をチャンバー加熱部１１５の温度とするグラフである。本実施形態の状態観測部６００は、例えば、第１実施形態におけるヒーター３５の状態観測と同様に、チャンバー加熱部１１５の温度が判定温度Ｔｊｆに到達するのに要する第３到達電力量を算出することによって、状態観測を行うことができる。図１７に示すように、観測時期ｔ２ｆにおける第３到達電力量は電力量Ｐ２ｆであり、観測時期ｔ１ｆにおける第３到達電力量Ｐ１ｆよりも大きい。従って、観測時期ｔ２ｆでは、観測時期ｔ１ｆにおける場合よりも、チャンバー加熱部１１５の劣化が進行している。

予測部７００は、状態観測部６００による状態観測の結果から、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、第３到達電力量が第４判定値Ｐｊ４を超える時期を予測することで、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期を予測する。予測部７００は、例えば、第１実施形態において第１寿命到達時期を第１到達電力量の増加履歴を用いて予測したのと同様に、第３到達電力量の増加履歴を用いて、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期を予測できる。

本実施形態では、ステップＳ４４５にて、制御部５００は、第３寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ４４５において、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。ステップＳ４４５において、第３寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ４５０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期が造形時間内にあることを表す情報をユーザーに報知する。

以上で説明した第６実施形態の三次元造形装置１００ｆによっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、チャンバー加熱部１１５の寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、チャンバー加熱部１１５の寿命に関する情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化したチャンバー加熱部１１５を構成する部品を、劣化していない別の部品に交換することができる。そのため、チャンバー加熱部１１５の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に部品の交換を要する可能性が低下し、部品の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

Ｇ．第７実施形態：
図１８は、第７実施形態における三次元造形装置１００ｇの概略構成を示す図である。本実施形態の三次元造形装置１００ｇは、第１実施形態と異なり、送風部１０５を備える。なお、三次元造形装置１００ｇの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

送風部１０５は、吐出部６０の周囲に等角度間隔に配置された４本のチューブ１０６を備えている。図１８では、図示の都合上、２本のチューブ１０６のみが示されている。これらのチューブ１０６は、例えば、吐出部６０やスクリューケース３１に対して、クランプ９１等によって固定される。各チューブ１０６には、圧縮空気が導入され、吐出部６０から造形面３１１上に吐出された造形材料に向けてそれぞれのチューブ１０６の先端から、送風が行われる。送風部１０５は、造形面３１１上の造形材料に対して送風を行うことで、造形面３１１上の造形材料の温度を低下させ、造形材料の固化を促進することができる。また、送風部１０５は、造形材料に対する送風量を調整することで、造形材料の温度低下の速さを調整し、造形材料の固化を調整することができる。送風部１０５からの送風量は、制御部５００によって調整される。具体的には、制御部５００は、チューブ１０６への圧縮空気の導入量を調整することによって、送風量を調整する。なお、例えば、造形面３１１上の造形材料の温度を測定するセンサーが設けられている場合、制御部５００は、造形面３１１上の造形材料の温度に応じて送風量を調節してもよい。

本実施形態では、制御部５００は、図１４に示した第５実施形態における処理と同様の三次元造形処理を実行する。本実施形態のステップＳ４４０では、予測部７００は、第３寿命到達時期として、状態観測部６００による送風部１０５の観測結果から、送風部１０５の寿命到達時期を予測する。なお、他の実施形態では、状態観測部６００や予測部７００と別体のコンピューター等が、送風部１０５の状態観測や寿命到達時期の予測を行うように構成されていてもよい。

図１９は、横軸を送風部１０５によって消費される電力量とし、縦軸を送風量とするグラフである。図１９に示した電力量や送風量は、例えば、図示しない電力計や流量計によって測定される。本実施形態の状態観測部６００は、例えば、第１実施形態におけるヒーター３５の状態観測と同様に、送風量が判定送風量Ａｆに到達するのに要する第４到達電力量を算出することによって、状態観測を行うことができる。図１９に示すように、観測時期ｔ２ｇにおける第４到達電力量は電力量Ｐ２ｇであり、観測時期ｔ１ｇにおける第３到達電力量Ｐ１ｇよりも大きい。従って、観測時期ｔ２ｇでは、観測時期ｔ１ｇにおける場合よりも、送風部１０５の劣化が進行している。

予測部７００は、状態観測部６００による状態観測の結果から、送風部１０５の寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、第４到達電力量が第５判定値Ｐｊ５を超える時期を予測することで、送風部１０５の寿命到達時期を予測する。予測部７００は、例えば、第１実施形態において第１寿命到達時期を第１到達電力量の増加履歴を用いて予測したのと同様に、第４到達電力量の増加履歴を用いて、送風部１０５の寿命到達時期を予測できる。

本実施形態では、ステップＳ４４５にて、制御部５００は、第３寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ４４５において、送風部１０５の寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。ステップＳ４４５において、第３寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ４５０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、送風部１０５の寿命到達時期が造形時間内にあることを表す情報をユーザーに報知する。

以上で説明した第６実施形態の三次元造形装置１００ｇによっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、送風部１０５の寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、送風部１０５の寿命に関する情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した送風部１０５を構成する部品を、劣化していない別の部品に交換することができる。そのため、送風部１０５の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に部品の交換を要する可能性が低下し、部品の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

なお、他の実施形態では、状態観測部６００は、例えば、造形面３１１上面の温度を温度センサーによって測定し、造形面３１１上面の温度に対する送風部１０５による消費電力量を、送風部１０５の状態として観測してもよい。

Ｈ．第８実施形態：
図２０は、第８実施形態における三次元造形装置１００ｈの概略構成を示す図である。本実施形態の三次元造形装置１００ｈは、第１実施形態と異なり、可塑化部３０を冷却する冷却部１２０を備える。なお、三次元造形装置１００ｈの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

本実施形態の冷却部１２０は、バレル５０の外周に沿って設けられた冷媒流路１２１と、冷媒流路１２１の内部へ冷媒を導入する入口部１２２と、冷媒流路１２１に連通し冷媒流路１２１の外部へ冷媒を排出する出口部１２３と、冷媒循環装置１２４とを、有する。本実施形態の冷媒循環装置１２４は、図示しないポンプと、冷媒を冷却するための冷凍機を備えている。なお、他の実施形態では、冷媒流路１２１がバレル５０に設けられていなくてもよく、例えば、スクリュー４０内に設けられていてもよい。

冷却部１２０は、制御部５００によって制御される。具体的には、制御部５００は、冷媒循環装置１２４を駆動することによって、入口部１２２及び出口部１２３を介して、冷媒流路１２１内外で冷媒を循環させつつ、冷媒循環装置１２４内で冷媒を冷却する。制御部５００は、このように冷媒を循環させることによって、可塑化部３０を冷却する。

制御部５００は、冷却部１２０の出力を調整することによって、可塑化部３０の温度を調整できる。例えば、冷却部１２０の出力が高められることによって、可塑化部３０における温度の過剰な上昇が抑制される。また、本実施形態のように、冷媒流路１２１がバレル５０の外周に沿って設けられている場合、制御部５００は、冷却部１２０の出力を調整することによって、バレル５０全体の温度上昇を抑制しつつ、バレル５０の外周付近において温度を低く保ち、バレル５０の中央部付近において温度を高く保つことができる。なお、制御部５００は、冷却部１２０の出力を調整する場合、例えば、冷媒循環装置１２４のポンプの出力を調整することによって冷却部１２０内の冷媒の流量を調整してもよいし、冷凍機の出力を調整することによって冷媒の温度を調整してもよい。

本実施形態では、制御部５００は、図１４に示した第５実施形態における処理と同様の三次元造形処理を実行する。本実施形態のステップＳ４４０では、予測部７００は、第３寿命到達時期として、状態観測部６００による冷却部１２０の観測結果から、冷却部１２０の寿命到達時期を予測する。なお、他の実施形態では、状態観測部６００や予測部７００と別体のコンピューター等が、冷却部１２０の状態観測や寿命到達時期の予測を行うように構成されていてもよい。

図２１は、横軸を冷媒流量とし、縦軸を被冷却部温度とするグラフである。冷媒流量とは、冷媒流路１２１内を流れる冷媒の流量である。被冷媒部温度とは、冷却部１２０によって冷却される被冷却部５３の温度である。本実施形態では、被冷却部５３は、図２０に示すように、バレル５０の外周部の一部を構成している。冷媒流量や被冷却部温度は、例えば、図示しない流量計や温度センサーによって測定される。状態観測部６００は、冷却部１２０の状態として、被冷却部温度が到達温度Ｔ１ｈまで冷却されたときの冷媒流量である到達流量を観測する。図２１に示すように、観測時期ｔ２ｈにおける到達流量ｆ２は、観測時期ｔ１ｈにおける到達流量ｆ１よりも大きい。すなわち、観測時期ｔ２ｈでは、観測時期ｔ１ｈにおける場合と比較して、到達温度Ｔ１ｈを実現するための冷媒流量が増加しており、冷却部１２０の冷媒を冷却する効率が低下している。従って、冷却部１２０は、観測時期ｔ２ｈにおいて、観測時期ｔ１ｈにおける場合よりも劣化が進行している。

予測部７００は、状態観測部６００による状態観測の結果から、冷却部１２０の寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、到達流量が第６判定値Ｐｊ６を超える時期を予測することによって、冷却部１２０の寿命を予測する。予測部７００は、例えば、第１実施形態において第１寿命到達時期を第１到達電力量の増加履歴を用いて予測したのと同様に、到達流量の増加履歴を用いて、冷却部１２０の寿命到達時期を予測できる。

本実施形態では、ステップＳ４４５にて、制御部５００は、第３寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ４４５において、冷却部１２０の寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。ステップＳ４４５において、第３寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ４５０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、冷却部１２０の寿命到達時期が造形時間内にあることを表す情報をユーザーに報知する。

以上で説明した第８実施形態の三次元造形装置１００ｈによっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、冷却部１２０の寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、冷却部１２０の寿命に関する情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された寿命情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した冷却部１２０を構成する部品を、劣化していない別の部品に交換することができる。そのため、冷却部１２０の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に部品の交換を要する可能性が低下し、部品の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

なお、他の実施形態では、状態観測部６００は、例えば、冷媒流路１２１内を流れる冷媒の温度に対する、冷却部１２０による消費電力量を、冷却部１２０の状態として観測してもよい。

Ｉ．第９実施形態：
図２２は、第９実施形態における三次元造形装置１００ｉの概略構成を示す図である。本実施形態の造形ユニット２００ｉの吐出部６０ｉは、第１実施形態と異なり、吐出量調節部７０と吸引部８０とを備える。なお、三次元造形装置１００ｉの特に説明しない点については、第１実施形態と同様である。

吐出量調節部７０は、供給流路６２内に設けられている。本実施形態の吐出量調節部７０は、バタフライバルブによって構成されている。吐出量調節部７０は、軸状部材である駆動軸７１と、駆動軸７１の回転に伴って回転する板状の弁体７２とを備えている。駆動軸７１は、図示しないモーターの回転力を弁体７２に伝達することによって、弁体７２を回転させる。駆動軸７１は、駆動軸７１の中心軸に沿った方向と、供給流路６２における造形材料の流れ方向とが交差するように、交差孔６６内に挿通されている。

吐出量調節部７０は、供給流路６２内を流れる造形材料の流量を調節することによって、吐出量を調節する。具体的には、吐出量調節部７０は、弁体７２の回転角を変化させて、供給流路６２内を流れる造形材料の流量を調節する。弁体７２の回転度合いを、弁体７２の開弁率と呼ぶこともある。駆動軸７１が回転することによって、弁体７２の板状の面が供給流路６２における造形材料の流れ方向と垂直となった場合、開弁率は０となる。開弁率が０の場合、可塑化部３０とノズル６１とが連通せず、ノズル６１からの造形材料の吐出は停止される。弁体７２の板状の面が供給流路６２における造形材料の流れ方向と平行となった場合、開弁率は１００となる。本実施形態の吐出量調節部７０は、制御部５００によって制御される。

図２３は、吸引部８０の概略構成を示す図である。吸引部８０は、供給流路６２において吐出量調節部７０よりも下流に接続された円筒状のシリンダー８１と、シリンダー８１内に収容されたプランジャー８２と、プランジャー８２を駆動させるプランジャー駆動部８３とを備えている。本実施形態では、プランジャー駆動部８３は、制御部５００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転をシリンダー８１の軸方向に沿った並進方向の移動に変換するラックアンドピニオンによって構成されている。なお、プランジャー駆動部８３は、例えば、モーターの回転をシリンダー８１の軸方向に沿った並進方向の移動に変換するボール螺子によって構成されてもよいし、ソレノイド機構やピエゾ素子等のアクチュエーターによって構成されてもよい。

図２３において矢印を用いて表したように、プランジャー８２が供給流路６２から遠ざかる＋Ｙ方向に移動した場合には、シリンダー８１内が負圧となるため、供給流路６２からノズル６１にかけての造形材料は、シリンダー８１内に吸引される。一方、プランジャー８２が供給流路６２に近付く－Ｙ方向に移動した場合には、シリンダー８１内の造形材料は、プランジャー８２によって供給流路６２に押し出される。なお、プランジャー８２の、供給流路６２から遠ざかる方向に向かう移動のことを、プランジャー８２の後退と呼ぶこともある。また、プランジャー８２の供給流路６２に近付く方向に向かう移動のことを、プランジャー８２の前進と呼ぶこともある。

制御部５００は、吐出部６０ｉからの造形材料の吐出を停止する際に、プランジャー８２を後退させ、吐出部６０ｉから吐出された造形材料をシリンダー８１に向かって吸引することで、吐出部６０ｉのノズル孔６９から造形材料が糸を引くように垂れる尾引きを抑制できる。なお、この尾引きの抑制を尾切りと呼ぶこともある。制御部５００は、吐出量調節部７０と吸引部８０とを制御することによって、吐出部６０ｉからの造形材料の吐出の開始や停止を精度良く制御できる。

本実施形態では、制御部５００は、図１４に示した第５実施形態における処理と同様の三次元造形処理を実行する。本実施形態のステップＳ４４０では、予測部７００は、第３寿命到達時期として、状態観測部６００による吐出量調節部７０の観測結果から、吐出量調節部７０の寿命到達時期を予測する。なお、他の実施形態では、状態観測部６００や予測部７００と別体のコンピューター等が、吐出量調節部７０の状態観測や寿命到達時期の予測を行うように構成されていてもよい。

図２４は、横軸を吐出量調節部７０の開弁駆動時間とし、縦軸を吐出量調節部７０の開弁駆動電流とするグラフである。開弁駆動時間とは、吐出量調節部７０の弁体７２の開弁率を０から１００まで変化させるのに要する時間であり、開弁駆動電流とは、吐出量調節部７０の弁体７２の開弁率を０から１００まで変化させるのに要する電流値である。例えば、吐出量調節部７０を構成するモーターが劣化した場合、弁体７２を回転させるための電流値が増加し、開弁駆動電流や開弁駆動時間が増加する。本実施形態の状態観測部６００は、吐出量調節部７０の状態として、開弁駆動時間を観測する。図２４に示すように、観測時期ｔ２ｊにおける開弁駆動時間は、観測時期ｔ１ｊにおける開弁駆動時間よりも大きい。従って、冷却部１２０は、観測時期ｔ２ｉにおいて、観測時期ｔ１ｉにおける場合よりも劣化が進行している。

予測部７００は、状態観測部６００による状態観測の結果から、吐出量調節部７０の寿命到達時期を予測する。本実施形態では、予測部７００は、開弁駆動時間が第７判定値Ｐｊ７を超える時期を予測することによって、吐出量調節部７０の寿命を予測する。予測部７００は、例えば、第１実施形態において第１寿命到達時期を第１到達電力量の増加履歴を用いて予測したのと同様に、開弁駆動時間の増加履歴を用いて、吐出量調節部７０の寿命到達時期を予測できる。

本実施形態では、ステップＳ４４５にて、制御部５００は、第３寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ４４５において、吐出量調節部７０の寿命到達時期が造形時間内にあるか否かを判定する。ステップＳ４４５において、第３寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合、ステップＳ４５０にて、制御部５００は、報知部８００を制御して、吐出量調節部７０の寿命到達時期が造形時間内にあることを表す情報をユーザーに報知する。

以上で説明した第８実施形態の三次元造形装置１００ｉによっても、ヒーター３５の劣化が進行している場合に、三次元造形物の造形途中にヒーター３５の交換を要する可能性が低下し、ヒーター３５の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。特に本実施形態では、吐出量調節部７０の寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、報知部８００を制御して、吐出量調節部７０の寿命に関する情報を報知する。これによって、ユーザーは報知部８００によって報知された情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した吐出量調節部７０を構成する部品を、劣化していない別の部品に交換することができる。そのため、吐出量調節部７０の劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に部品の交換を要する可能性が低下し、部品の交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

なお、他の実施形態では、状態観測部６００は、例えば、開弁駆動時間及び開弁駆動電流の関係に基づいて、吐出量調節部７０の状態を観測してもよい。この場合、例えば、未使用の吐出量調節部７０の開弁率を０から１００まで変化させた場合の開弁駆動時間と開弁駆動電流との関係のプロットに対する、測定された開弁駆動時間と開弁駆動電流との関係のプロットの乖離度を吐出量調節部７０の状態として観測し、乖離度が特定の値を上回る時期を吐出量調節部７０の寿命到達時期として予測してもよい。また、例えば、開弁率を０から１００まで変化させるのに要する電流値や電力量を吐出量調節部７０の状態として観測してもよい。

なお、他の実施形態では、例えば、ステップＳ４４０において、第３寿命到達時期として、吸引部８０の寿命到達時期が予測されてもよい。この場合、状態観測部６００は、例えば、プランジャー８２の前進や後退に要する時間や電流値、電力量等を、プランジャー８２の状態として観測してもよいし、プランジャー８２の前進や工程に要する時間と電流値との関係の関係に基づいてプランジャー８２の状態を観測してもよい。また、予測部７００は、吐出量調節部７０の寿命到達時期の予測と同様に、増加履歴を用いてプランジャー８２の寿命到達時期を予測できる。この場合、更に、ステップＳ４４５において吸引部８０の寿命到達時期が造形時間内にあると判定された場合に、ステップＳ４５０において吸引部８０の寿命に関する情報がユーザーに対して報知される。これによって、ユーザーは、報知された情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した吸引部８０を構成する部品を、劣化していない別の部品に交換することができる。

Ｊ．他の実施形態：
（Ｊ－１）上記実施形態では、状態観測部６００は、ヒーター温度が判定温度に到達する前の段階で、予測される第１到達電力量を算出している。これに対して、例えば、ヒーター温度が判定温度Ｔｊに達してから、実測値としての第１到達電力量を算出してもよい。また、同様に、状態観測部６００は、モーター回転数が判定回転数Ｒｊに達してから、実測値としての第２到達電力量を算出してもよい。

（Ｊ－２）上記実施形態では、状態観測部６００は、ヒーター３５の状態として、第１到達電力量を観測している。これに対して、状態観測部６００は、ヒーター３５の状態として、第１到達電力量ではなく、ヒーター３５の温度が判定温度に到達するのに要する第１到達時間を観測してもよい。具体的には、状態観測部６００は、図５に示した第１到達電力量の観測と同様に、ヒーター３５の稼働時間に対するヒーター温度の変化から、第１到達時間を観測できる。また、この場合、予測部７００は、第１到達時間が判定値を超える時期を予測することで、第１寿命到達時期を予測してもよい。具体的には、予測部７００は、図６に示した第１到達電力量の増加履歴と同様に、第１到達時間の増加履歴を用いて第１寿命到達時期を予測できる。更に、状態観測部６００は、ヒーター３５の状態として、第１到達電力量や第１到達時間を観測しなくてもよい。例えば、状態観測部６００は、ヒーター３５の状態として、ヒーター３５の累積消費電力を観測してもよい。この場合、予測部７００は、ヒーター３５の累積消費電力が、第１判定値を超える時期を予測することで、第１寿命到達時期を予測してもよい。また、同様に、状態観測部６００は、駆動モーター３２の状態として、第２到達電力量ではなく、駆動モーター３２の回転数が判定回転数に到達するのに要する第２到達時間や、駆動モーター３２の累積消費電力を観測してもよい。また、例えば、造形材料の吐出量を測定することで、スクリュー４０による材料の可塑化量を算出し、駆動モーター３２の回転数の制御値やモーター電力量に対する材料の可塑化量を観測してもよい。

（Ｊ－３）上記実施形態では、寿命到達時期が造形時間内にある場合、制御部５００は、ユーザーからの造形開始指示を受けてから三次元造形物を造形している。これに対して、制御部５００は、ユーザーからの造形開始指示を受けることなく三次元造形物を造形してもよい。制御部５００は、例えば、寿命到達時期が造形時間内にあると判定した後、予め定められた時間の経過後に三次元造形物を造形してもよい。

（Ｊ－４）上記実施形態では、スクリュー４０は、フラットスクリューである。これに対して、スクリュー４０はフラットスクリューでなく、他のスクリューであってもよい。スクリュー４０は、例えば、駆動モーター３２によって回転するインラインスクリューであってもよい。この場合、可塑化部３０は、バレル５０を有していなくてもよい。

（Ｊ－５）上記実施形態では、報知部８００は、視覚情報を表示する液晶モニターによって構成されている。これに対して、報知部８００は、液晶モニターによって構成されていなくてもよい。報知部８００は、例えば、音声情報を報知するスピーカーとして構成されていてもよい。また、報知部８００は、他のコンピューター等にメッセージを送信することで情報を報知する通信機器によって構成されていてもよい。更に、報知部８００は、上記のような報知手段を複数併用して情報を報知するように構成されていてもよい。

（Ｊ－６）上記実施形態では、２本の棒状のヒーター３５がバレル５０に埋設されている。これに対して、ヒーター３５は、バレル５０に埋設されていなくてもよい。例えば、ヒーター３５は、スクリュー４０に設けられていてもよい。また、ヒーター３５の個数は１個であっても、３個以上であってもよい。

（Ｊ－７）上記実施形態では、造形ユニット２００は、ペレット状の材料を可塑化して造形材料とし、造形材料をステージ３００上に積層させて三次元造形物を造形している。これに対して、造形ユニット２００は、例えば、フィラメント状の材料を可塑化して造形材料とし、造形材料をステージ３００上に積層させて三次元造形物を造形する、いわゆるＦＤＭ方式で三次元造形物を造形するように構成されていてもよい。

（Ｊ－８）上記実施形態では、制御部５００は、状態観測部６００と予測部７００と指示取得部７５０としての機能を発揮している。これに対して、制御部５００は、状態観測部６００と予測部７００と指示取得部７５０としての機能を発揮しなくてもよい。例えば、状態観測部６００や予測部７００は、制御部５００の機能の一部として構成されるのではなく、状態観測部６００や予測部７００それぞれが、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されていてもよい。また、指示取得部７５０は、制御部５００と別体の、造形開始指示を電気配線や無線通信を介して取得する取得部として構成されていてもよいし、このような取得部を有するコンピューター等として構成されていてもよい。この場合、制御部５００は、指示取得部７５０によって取得された造形開始指示を、例えば、電気配線や無線通信を介して取得することができる。

（Ｊ－９）上記第５実施形態から第９実施形態では、図１４に示した三次元造形処理において、第１寿命到達時期と第３寿命到達時期とが予測されている。これに対して、第５実施形態から第９実施形態において、例えば、第２寿命到達時期と第３寿命到達時期とが予測されてもよいし、第１寿命到達時期と第２寿命到達時期と第３寿命到達時期とが予測されてもよい。また、１回の三次元造形処理において、第３寿命到達時期として、例えば、第５実施形態から第９実施形態に示したような複数の部材の寿命が予測されてもよい。更に、第３寿命到達時期の予測は、第１寿命到達時期又は第２寿命到達時期の予測前に行われてもよいし、第１寿命到達時期又は第２寿命到達時期の予測と同時に行われてもよい。

Ｋ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、駆動モーター、ヒーター、及び、前記駆動モーターによって回転するスクリューを有し、材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、前記造形材料をステージに向けて吐出する吐出部と、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動機構部と、前記駆動モーター又は前記ヒーターの状態を観測する状態観測部と、前記状態観測部の観測結果から、前記駆動モーター又は前記ヒーターの寿命到達時期を予測する予測部と、報知部と、造形データに基づいて、前記可塑化部及び前記移動機構部を制御して三次元造形物を造形する制御部と、を備える。前記制御部は、前記予測部により予測された前記寿命到達時期が、前記造形データに基づいて推定される造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行い、前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記三次元造形物の造形前に、前記報知部を制御して、前記寿命判定の結果を表す寿命情報を報知する。
このような形態によれば、ユーザーは報知部によって報知された寿命情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した駆動モーターやヒーターを劣化していない別の駆動モーターやヒーターに交換することができる。そのため、駆動モーターやヒーターの劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に駆動モーターやヒーターの交換を要する可能性が低下し、駆動モーターやヒーターの交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

（２）上記形態の三次元造形装置において、前記状態観測部は、前記ヒーターの状態として、前記ヒーターの温度が判定温度に到達するのに要する第１到達時間、又は、前記ヒーターの温度が前記判定温度に到達するのに要する第１到達電力量を観測し、前記予測部は、前記第１到達時間又は前記第１到達電力量が第１判定値を超える時期を予測することで、前記寿命到達時期として、前記ヒーターが寿命に到達する第１寿命到達時期を予測してもよい。このような形態によれば、ヒーターの状態を、ヒーターの昇温時に簡易に観測でき、ヒーターの寿命到達時期を効率的に観測できる。

（３）上記形態の三次元造形装置において、前記可塑化部外の温度である周囲温度を取得する温度取得部を備え、前記制御部は、前記第１判定値を、前記周囲温度に応じて定めてもよい。このような形態によれば、予測部による第１寿命到達時期の予測に周囲温度の影響が加味され、第１寿命到達時期がより適切に予測される。そのため、三次元造形物の造形途中にヒーターの交換を要する可能性がより低下し、ヒーターの交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下がより抑制される。

（４）上記形態の三次元造形装置において、前記状態観測部は、前記駆動モーターの状態として、前記駆動モーターの回転数が判定回転数に到達するのに要する第２到達時間、又は、前記駆動モーターの回転数が前記判定回転数に到達するのに要する第２到達電力量を観測し、前記予測部は、前記第２到達時間又は前記第２到達電力量が第２判定値を超える時期を予測することで、前記寿命到達時期として、前記駆動モーターが寿命に到達する第２寿命到達時期を予測してもよい。このような形態によれば、駆動モーターの状態を、駆動モーターの回転数を増加させる際に簡易に観測でき、駆動モーターの寿命到達時期を効率的に観測できる。

（５）上記形態の三次元造形装置において、前記可塑化部外の温度である周囲温度を取得する温度取得部を備え、前記制御部は、前記第２判定値を、前記周囲温度に応じて定めてもよい。このような形態によれば、予測部による第２寿命到達時期の予測に周囲温度の影響が加味され、第２寿命到達時期がより適切に予測される。そのため、三次元造形物の造形途中に駆動モーターの交換を要する可能性がより低下し、駆動モーターの交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下がより抑制される。

（６）上記形態の三次元造形装置において、ユーザーからの前記三次元造形物の造形を開始する造形開始指示を取得する指示取得部を備え、前記制御部は、前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記報知部によって前記寿命情報を報知した後、前記指示取得部によって前記造形開始指示を取得してから前記三次元造形物を造形してもよい。このような形態によれば、ユーザーは、例えば、劣化した駆動モーターやヒーターを別の駆動モーターやヒーターに交換してから造形開始指示を行い、三次元造形物の造形を開始させることができる。そのため、駆動モーターやヒーターの劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に駆動モーターやヒーターの交換を要する可能性がより低下し、駆動モーターやヒーターの交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下がより抑制される。

（７）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記造形データとして、第１造形データと、第２造形データと、を取得し、前記制御部は、前記寿命判定において、前記寿命到達時期が前記第１造形データに基づいて推定される第１造形時間内にある場合、前記寿命到達時期が前記第２造形データに基づいて推定される第２造形時間内にあるか否かを判定してもよい。このような形態によれば、制御部は、第１寿命到達時期が第１造形時間内にある場合であっても、第１寿命到達時期が第２造形時間内にない場合、第２造形データに従って三次元造形物を造形できる。そのため、ヒーターを新しく交換するまでに、より長期間ヒーターを使用できる。

（８）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記寿命到達時期が前記第２造形時間内にない場合、前記三次元造形物の造形前に、前記報知部を制御して、前記寿命到達時期が前記第２造形時間内にないことを表す前記寿命情報を報知してもよい。このような形態によれば、ユーザーは、例えば、寿命情報を基に、制御部に対して、第２造形データに従った三次元造形物の造形を開始する造形開始指示を行うことができる。そのため、ヒーターを新しく交換するまでに、より長期間ヒーターを使用できる。

（９）上記形態の三次元造形装置において、前記スクリューは、回転軸を中心に回転し、溝が形成された溝形成面を有し、前記可塑化部は、前記溝形成面に対向するバレルを有していてもよい。このような形態によれば、可塑化部を小型化できるため、三次元造形装置を小型化できる。

（１０）本開示の第２の形態によれば、駆動モーター、ヒーター、及び、前記駆動モーターによって回転するスクリューを有する可塑化部によって材料を可塑化して造形材料とし、吐出部からテーブルに向けて前記造形材料を吐出させて三次元造形物を造形する三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記駆動モーター又は前記ヒーターの状態を観測する第１工程と、前記状態の観測結果から、前記駆動モーター又は前記ヒーターの寿命到達時期を予測する第２工程と、予測された前記寿命到達時期が、造形データに基づいて推定される造形時間内にあるか否かを判定する第３工程と、前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記三次元造形物の造形前に前記寿命判定の結果である寿命情報を報知する第４工程と、前記造形データに従って、前記可塑化部、及び、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動機構部と、を制御して前記三次元造形物を造形する第５工程と、を備える。
このような形態によれば、ユーザーは報知された寿命情報を基に、例えば、三次元造形物の造形前に、劣化した駆動モーターやヒーターを劣化していない別の駆動モーターやヒーターに交換することができる。そのため、駆動モーターやヒーターの劣化が進行している場合であっても、三次元造形物の造形途中に駆動モーターやヒーターの交換を要する可能性が低下し、駆動モーターやヒーターの交換に伴う造形の中断や再開による造形品質の低下が抑制される。

本開示は、上述した三次元造形装置や、三次元造形物の製造方法に限らず、種々の態様で実現可能である。例えば、三次元造形装置の制御方法、三次元造形物を造形するためのコンピュータープログラム、コンピュータープログラムを記録した一時的でない有形な記録媒体等の形態で実現することができる。

２０…材料供給部、２２…供給路、３０…可塑化部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、３５…ヒーター、４０…スクリュー、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…溝、４６…凸条部、４７…中央部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５３…被冷却部、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…第１センサー部、５９…第２センサー部、６０，６０ｉ…吐出部、６１…ノズル、６２…供給流路、６８…ノズル流路、６９…ノズル孔、７０…吐出量調節部、７１…駆動軸、７２…弁体、８０…吸引部、８１…シリンダー、８２…プランジャー、８３…プランジャー駆動部、９０，９０ｂ…温度取得部、１００，１００ｂ，１００ｃ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ，１００ｉ…三次元造形装置、１０５…送風部、１０６…チューブ、１１０…チャンバー、１１５…チャンバー加熱部、１１６…第３センサー部、１２０…冷却部、１２１…冷媒流路、１２２…入口部、１２３…出口部、１２４…冷媒循環装置、２００，２００ｊ…造形ユニット、３００…ステージ、３１１…造形面、４００…移動機構部、５００…制御部、６００…状態観測部、７００…予測部、７５０…指示取得部、８００…報知部

Claims (10)

1. 駆動モーター、ヒーター、及び、前記駆動モーターによって回転するスクリューを有し、材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、
   前記造形材料をステージに向けて吐出する吐出部と、
   前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動機構部と、
   前記駆動モーター又は前記ヒーターの状態を観測する状態観測部と、
   前記状態観測部の観測結果から、前記駆動モーター又は前記ヒーターの寿命到達時期を予測する予測部と、
   報知部と、
   造形データに基づいて、前記可塑化部及び前記移動機構部を制御して三次元造形物を造形する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記予測部により予測された前記寿命到達時期が、前記造形データに基づいて推定される造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行い、
   前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記三次元造形物の造形前に、前記報知部を制御して、前記寿命判定の結果を表す寿命情報を報知する、三次元造形装置。
2. 請求項１に記載の三次元造形装置であって、
   前記状態観測部は、前記ヒーターの状態として、前記ヒーターの温度が判定温度に到達するのに要する第１到達時間、又は、前記ヒーターの温度が前記判定温度に到達するのに要する第１到達電力量を観測し、
   前記予測部は、前記第１到達時間又は前記第１到達電力量が第１判定値を超える時期を予測することで、前記寿命到達時期として、前記ヒーターが寿命に到達する第１寿命到達時期を予測する、三次元造形装置。
3. 請求項２に記載の三次元造形装置であって、
   前記可塑化部外の温度である周囲温度を取得する温度取得部を備え、
   前記制御部は、前記第１判定値を、前記周囲温度に応じて定める、三次元造形装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記状態観測部は、前記駆動モーターの状態として、前記駆動モーターの回転数が判定回転数に到達するのに要する第２到達時間、又は、前記駆動モーターの回転数が前記判定回転数に到達するのに要する第２到達電力量を観測し、
   前記予測部は、前記第２到達時間又は前記第２到達電力量が第２判定値を超える時期を予測することで、前記寿命到達時期として、前記駆動モーターが寿命に到達する第２寿命到達時期を予測する、三次元造形装置。
5. 請求項４に記載の三次元造形装置であって、
   前記可塑化部外の温度である周囲温度を取得する温度取得部を備え、
   前記制御部は、前記第２判定値を、前記周囲温度に応じて定める、三次元造形装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   ユーザーからの前記三次元造形物の造形を開始する造形開始指示を取得する指示取得部を備え、
   前記制御部は、前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記報知部によって前記寿命情報を報知した後、前記指示取得部によって前記造形開始指示を取得してから前記三次元造形物を造形する、三次元造形装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記造形データとして、第１造形データと、第２造形データと、を取得し、
   前記制御部は、前記寿命判定において、前記寿命到達時期が前記第１造形データに基づいて推定される第１造形時間内にある場合、前記寿命到達時期が前記第２造形データに基づいて推定される第２造形時間内にあるか否かを判定する、三次元造形装置。
8. 請求項７に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記寿命到達時期が前記第２造形時間内にない場合、前記三次元造形物の造形前に、前記報知部を制御して、前記寿命到達時期が前記第２造形時間内にないことを表す前記寿命情報を報知する、三次元造形装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記スクリューは、回転軸を中心に回転し、溝が形成された溝形成面を有し、
   前記可塑化部は、前記溝形成面に対向するバレルを有する、三次元造形装置。
10. 駆動モーター、ヒーター、及び、前記駆動モーターによって回転するスクリューを有する可塑化部によって材料を可塑化して造形材料とし、吐出部からステージに向けて前記造形材料を吐出させて三次元造形物を造形する三次元造形物の製造方法であって、
    前記駆動モーター又は前記ヒーターの状態を観測する第１工程と、
    前記状態の観測結果から、前記駆動モーター又は前記ヒーターの寿命到達時期を予測する第２工程と、
    予測された前記寿命到達時期が、造形データに基づいて推定される造形時間内にあるか否かを判定する寿命判定を行う第３工程と、
    前記寿命到達時期が前記造形時間内にある場合、前記三次元造形物の造形前に前記寿命判定の結果である寿命情報を報知する第４工程と、
    前記造形データに従って、前記可塑化部、及び、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動機構部と、を制御して前記三次元造形物を造形する第５工程と、を備える、三次元造形物の製造方法。

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