特許 6461488 三次元構造物を形成する形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6461488

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年1月30日

(54)【発明の名称】三次元構造物を形成する形成装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/112 20170101AFI20190121BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20190121BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20190121BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/112

   B29C64/393

   B33Y30/00

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-105654(P2014-105654)

(22)【出願日】2014年5月21日

(65)【公開番号】特開2015-217670(P2015-217670A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2017年5月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137823

【氏名又は名称】株式会社ミマキエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】八角 邦夫

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２８０３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９８１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５３８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９１６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３５７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１９５１２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ６４／００−６４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形物と該造形物表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物を、積層により形成する三次元構造物の形成装置であって、
三次元構造物の形状データを記憶する記憶部を備え、
上記形状データには、上記着色部分を形成するための入力データが含まれ、
上記造形物の造形のみの第１の動作モードと、
上記造形物の造形と同時に、該造形物表面を上記入力データに基づいてフルカラー着色する第２の動作モードとを有し、
上記形状データに基づいて三次元構造物を造形する際に、上記第１の動作モードと上記第２の動作モードとを切り替える切替部をさらに備え、
上記第１の動作モードと上記第２の動作モードとは、上記形状データに基づき同一の外形の上記造形物を造形する動作を行う
ことを特徴とする、三次元構造物の形成装置。

【請求項2】

インクジェットヘッドを備え、
上記インクジェットヘッドから、上記造形のための造形材、および上記着色のための着色材を吐出することによって形成した層を積層することを特徴とする請求項１に記載の、三次元構造物の形成装置。

【請求項3】

上記造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の上記着色の層を形成するための走査をおこなうことを特徴とする請求項１または２に記載の、三次元構造物の形成装置。

【請求項4】

上記造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の透明保護層を形成するための走査をおこなうことを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の、三次元構造物の形成装置。

【請求項5】

上記第１の動作モードにおいて、上記インクジェットヘッドから吐出されるインク滴のサイズを、上記第２の動作モードにおいて上記インクジェットヘッドから吐出されるインク滴のサイズより大きくすること、及び
上記第１の動作モードにおいて、上記インクジェットヘッドから吐出されるインク滴の単位時間当たりの吐出数を、上記第２の動作モードにおいて上記インクジェットヘッドから吐出されるインク滴の吐出数より多くすること、
の何れか一方の制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の、三次元構造物の形成装置。

【請求項6】

上記造形材および上記着色材は、紫外線硬化型インクであり、
上記造形材を吐出する第１インクジェットヘッドノズル部と、
上記着色材を吐出する第２インクジェットヘッドノズル部と、
インク硬化用の光源を有した複数の照射器とを備え、
上記複数の照射器は、上記第１インクジェットヘッドノズル部および上記第２インクジェットヘッドノズル部のそれぞれを走査方向に挟持するように配され、
上記第１の動作モード時には、上記第１インクジェットヘッドノズル部のみを用い、
上記第２の動作モード時には、上記第２インクジェットヘッドノズル部及び上記第２インクジェットヘッドノズル部の両方を用いることを特徴とする請求項２に記載の、三次元構造物の形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元構造物を形成する形成装置に関し、より詳細には、インクを堆積させて層を形成し、該層を積層することによって三次元構造物を形成する形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１にあるようなシート積層法のほか、溶融物堆積法（ＦＤＭ：Fused Deposition Modeling）、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法（ＳＬ：Stereo Lithography）、粉末焼結法（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）などを用いて、立体物を造形する技術が知られている。

【0003】

中でも、インクジェット法として、３Ｄプリンターによって紫外線硬化性樹脂を噴射しパターンを積層する方法が多用されている。この方法は、最終製品の外観内観のデザイン・機構等を三次元ＣＡＤによってデータ化した後、コンピュータによって該データをスライスして薄板を重ね合わせるような多層型のパターンデータを作成し、紫外線硬化性樹脂をパターンデータに則してヘッドより噴射して積層することにより立体物を造形する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−１８２９７号公報（１９９９年７月９日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願発明者は、造形用のインクと、加飾用のインク（例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の着色インク）とをインクジェット法によって吐出することによってカラー加飾された三次元構造物を積層方式で形成する発明を本願出願前に完成させ、特許出願している（該出願は本願出願時において未公開）。

【0006】

そして、本願発明者は、造形（形成）に自由度をもたせるという観点から改良を検討し、三次元構造物の新たな形成装置を見出し、本発明を完成するに至った。

【0007】

すなわち、本発明は、三次元構造物を形成するための形成装置であって、造形に自由度がある形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明に係る、三次元構造物の形成装置は、造形物と該造形物表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物を、積層により形成する三次元構造物の形成装置であって、上記造形物の造形のみの第１の動作モードと、上記造形物の造形と同時に、該造形物表面を入力データに基づいてフルカラー着色する第２の動作モードとを有し、上記第１の動作モードと上記第２の動作モードとを切り替える切替部を備えていることを特徴としている。

【0009】

上記の構成によれば、上記切替部を備えていることにより、ユーザーが造形だけで良い場合と、造形物表面の色付けもおこなった三次元構造物を所望する場合とで、動作モードを切り替えることができる。

【0010】

また、例えばフルカラー着色に用いるインク解像度は一般的に造形に用いるインク解像度より高い（細かい）ので、色調を考慮する必要がなく造形だけをおこなえば良い第１の動作モードでは、フルカラー着色に用いるインク解像度よりも低い（粗い）インク解像度を用いて造形をおこなうことが可能である。この場合、第１の動作モードが選択されれば、造形物を迅速に形成することができるという効果を奏する。

【0011】

また本発明に係る、三次元構造物の形成装置の一形態は、上記の構成に加えて、インクジェットヘッドを備え、上記インクジェットヘッドから、上記造形のための造形材、および上記着色のための着色材を吐出することによって形成した層を積層する。

【0012】

また本発明に係る、三次元構造物の形成装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の上記着色の層を形成するための走査をおこなう。

【0013】

上記の構成によれば、色調を考慮する必要がない造形の部分よりもフルカラー着色部分のインク解像度が細かくなる。これにより、中間調の色調をフルカラー着色部分において良好に呈することができる。

【0014】

また本発明に係る、三次元構造物の形成装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の透明保護層を形成するための走査をおこなう。

【0015】

上記の構成によれば、透明保護層の表面のざらつきを少なくすることができ、光沢をもたらすことができる。

【0016】

また本発明に係る、三次元構造物の形成装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記造形材および上記着色材は、紫外線硬化型インクである。

【0017】

上記の構成によれば、造形材および着色材として紫外線硬化型インクを用いることにより、短時間で硬化できるため、積層させることが容易であり、三次元構造物をより短時間で形成することができる。

【0018】

また本発明に係る、三次元構造物の形成装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記造形材を吐出する第１インクジェットヘッドノズル部と、上記着色材を吐出する第２インクジェットヘッドノズル部と、インク硬化用の光源を有した複数の照射器とを備え、上記複数の照射器は、上記第１インクジェットヘッドノズル部および上記第２インクジェットヘッドノズル部のそれぞれを走査方向に挟持するように配されている。

【0019】

上記の構成によれば、上記第１インクジェットヘッドノズル部および上記第２インクジェットヘッドノズル部のそれぞれを走査方向に挟持するように照射部が配されているため、滴下したインクを効率的に硬化させることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、モードを選択することができるので、造形（形成）の自由度がある、三次元構造物の形成装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る形成装置の一形態の主要構成を示すブロック図である。

【図2】図１に示す形成装置の一部である記録ユニットの下面を示した図である。

【図3】図１に示す形成装置によって形成される三次元構造物の斜視図である。

【図4】図３に示す三次元構造物の断面図である。

【図5】図３に示す三次元構造物を構成する複数の層のうちの一つの平面図である。

【図6】図１に示す形成装置によって形成される三次元構造物の一部を模式的に示した図である。

【図7】図１に示す形成装置に具備される制御ユニットの制御フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明に係る三次元構造物の形成装置の一形態について、以下に説明する。

【0023】

なお、本願明細書において用いる文言「三次元構造物」は、造形物と、該造形物表面を着色している着色部分とを有する立体物のことと定義する。

【0024】

（１）三次元構造物の形成装置
図１は、本実施形態における、三次元構造物の形成装置（以下、形成装置と記載する）の主要構成を示したブロック図である。

【0025】

本実施形態の形成装置３０は、造形物と該造形物表面を着色している着色部分とからなる三次元構造物を積層により形成する装置である。そのため、本実施形態の形成装置３０は、図１に示すように、記録ユニット１０と、制御ユニット２０（切替部）とを有している。記録ユニット１０は造形および着色を行うユニットであり、その造形および着色を制御ユニット２０が制御している。各構成について以下に詳述する。

【0026】

●記録ユニット１０
図２は、記録ユニット１０の具体的構成を図示したものである。図２は、記録ユニット１０のインク吐出面（下面）を示したものである。

【0027】

記録ユニット１０は、キャリッジ１３と、インクジェットヘッド１１と、ＵＶ照射部１２とを有している。

【0028】

キャリッジ１３は、Ｙ軸に沿って往復移動可能であり、インクジェットヘッド１１およびＵＶ照射部１２を搭載している。

【0029】

インクジェットヘッド１１は、インクジェット法を用いてインクを吐出する。吐出するインクには、紫外線硬化型インクを用いることができる。紫外線硬化型インクを用いれば、短時間で硬化できるため、積層させることが容易であり、三次元構造物をより短時間で製造することができるというメリットがある。紫外線硬化型インクは紫外線硬化型化合物を含む。紫外線硬化型化合物としては、紫外線を照射した際に硬化する化合物であれば限定されない。紫外線硬化型化合物としては、例えば、紫外線の照射により重合する硬化型モノマー及び硬化型オリゴマーが挙げられる。硬化型モノマーとしては、例えば、低粘度アクリルモノマー、ビニルエーテル類、オキセタン系モノマーまたは環状脂肪族エポキシモノマー等が挙げられる。硬化型オリゴマーとしては、例えば、アクリル系オリゴマーが挙げられる。なお、本発明は紫外線硬化型インクに限定されるものではなく、例えば熱可塑性インクを用いることができる。熱可塑性インクを用いれば、吐出された加熱インクが冷却することによって硬化する。このとき、より短時間で硬化させるために強制的に冷却する手法を用いてもよい。

【0030】

インクジェットヘッド１１は、図２に示すように、造形材を吐出する第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａと、着色材を吐出する第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂとを有している。

【0031】

第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａは、三次元構造物の一部である造形物を造形するための造形材であるインク、および造形物の周囲を覆ってオーバーハング部の積層を支持するサポート材のインクを吐出する。本実施形態では、造形材として透明インクおよび白色インクとを用いる。そのため、第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａには、サポート材のインクを吐出するサポートインク用ノズル列ＳＰと、造形インクを吐出する造形インク用ノズル列ＭＡＩＮと、白色インクを吐出する白色インク用ノズル列Ｗとを有している。造形インクには、従来周知の造形インクを用いることができるが、後述するように白色インクあるいは透明インクを用いることも可能である。

【0032】

第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂは、三次元構造物の一部である着色部分を形成するための着色材であるインクを吐出する。本実施形態では、着色材として、イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、ブラックインクおよび透明インクとを用いる。そのため、第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂには、イエローインクを吐出するイエローインク用ノズル列Ｙと、マゼンタインクを吐出するマゼンタインク用ノズル列Ｍと、シアンインクを吐出するシアンインク用ノズル列Ｃと、ブラックインクを吐出するブラックインク用ノズル列Ｋと、透明インクを吐出する透明インク用ノズル列ＣＬとが設けられている。

【0033】

第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａに具備される複数のノズル列、および第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに具備される複数のノズル列は、記録ユニット１０の走査方向（Ｙ軸方向）に沿って配列している。すなわち、図２に示すように、イエローインク用ノズル列Ｙと、マゼンタインク用ノズル列Ｍと、シアンインク用ノズル列Ｃと、ブラックインク用ノズル列Ｋと、透明インク用ノズル列ＣＬと、白色インク用ノズル列Ｗと、造形インク用ノズル列ＭＡＩＮと、サポートインク用ノズル列ＳＰが、この順でＹ軸方向に沿って配列している。記録ユニット１０は、これら複数のノズル列各々をキャリッジ１３に搭載しているため、キャリッジ１３の移動に伴うＹ方向への移動時に複数のノズル列から紫外線硬化型インクをＺ軸方向に吐出（滴下）することが可能となっている。

【0034】

なお、各ノズル列は、複数のノズル孔をＸ軸方向に配列している。

【0035】

なお、ノズル列の配列順や数は図２に示すものに限定されない。たとえば造形インク用ノズル列ＭＡＩＮと、サポートインク用ノズル列ＳＰは他に比べて吐出量が多いので、複数列配列してもよく、ノズル列あたりのノズル孔の総数を増やして高密度にしてもよい。その結果として、造形のみである第１の動作モードの高速化が可能になる。また、減法混色によるカラー着色を可能にする為の白色インク用ノズル列Ｗを第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに設けてもよい。

【0036】

ＵＶ照射部１２は、インク硬化用の光源を有した複数の照射器１２Ａを有しており、これをキャリッジ１３に搭載している。具体的には、ＵＶ照射部１２は、Ｙ軸方向に沿って配列した３つの照射器１２Ａを有しており、間に第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａと第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂとを挟むようにして配設されている。すなわち、キャリッジ１３には、Ｙ軸方向に沿って、照射器１２Ａ、第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａ、照射器１２Ａ、第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂ、照射器１２Ａという順で配設されている。このように、全てのノズル列がＹ方向に配列して設けられているため、一回のＹ方向への移動で一層の全てのインクを吐出しての層形成も可能であり、且つ、一回のＹ方向への移動でインクの吐出と同時に紫外線照射もおこなわれるため、紫外線硬化型インクの場合での一層の硬化も吐出と同じタイミングでおこなうことができる。

【0037】

なお、ＵＶ照射部１２を構成する３つの照射器１２Ａは何れも、Ｙ軸方向の移動中に、着色部分を形成するための後述する小さいインク滴を硬化させる照射強度を少なくとも有している。３つの照射器１２Ａの全てが同じ照射強度であってもよく、照射強度が異なっていても良い。

【0038】

また、３つの照射器１２Ａの全てが、後述する小さいインク滴を硬化させる程度の照射強度しか有しておらず、後述する大きなインク滴をＹ軸方向への一回の移動中に硬化させることができない照射強度しか有していない場合には、該大きなインク滴をその照射器１２Ａによって仮硬化する態様としてもよい。この態様とすれば、仮硬化中に造形物の形状を調整することができ、調整後に完全硬化させることも可能である。

【0039】

●制御ユニット２０
制御ユニット２０は、記録ユニット１０を制御するためにある。本実施形態の形成装置３０の特徴点の一つは、この制御ユニット２０が、記録ユニット１０を制御することによって、造形物の造形のみの第１の動作モードと、造形物の造形と同時に該造形物表面を入力データに基づいてフルカラー着色する第２の動作モードとに動作モードを切り替えることができる点にある。

【0040】

制御ユニット２０は、図１に示すように、設定部２１（切替部）と、第１制御部２２と、第２制御部２３とを有している。

【0041】

設定部２１は、各種設定や入力操作をおこなうためにある。先述の動作モードの設定（切り替え）は、ユーザーがこの設定部２１から設定することができる。設定部２１は、設定内容や入力内容を示す情報を生成し、生成した情報を、第１制御部２２および第２制御部２３に出力することができる。

【0042】

第１制御部２２は、設定部２１から取得した情報に基づいて、記録ユニット１０のインクジェットヘッド１１の各種インクの吐出を制御する。具体的な制御の内容については、後述する。

【0043】

また、第１制御部２２には、図示しない記憶部が設けられており、この記憶部には、三次元構造物の形状データ（着色部分を形成するための入力データも含む）等が記憶される。具体的には、記憶部には、最終製品の外観内観のデザイン・機構等を三次元ＣＡＤによってデータ化した後、コンピュータによって該データをスライスして薄板を重ね合わせるような多層型のパターンデータが記憶されている。なお、三次元構造物の形状データは、第１制御部２２の外部から取得するものであってもよいし、記憶部に予め記憶されているものであってもよいし、あるいは、第１制御部２２の外部から取得した情報に基づいて第１制御部２２が生成するものであってもよい。

【0044】

第２制御部２３は、記録ユニット１０のＵＶ照射部１２の照射を制御するためにある。

【0045】

なお、制御ユニット２０には、キャリッジ１３の移動の制御をおこなう制御部（不図示）も設けられている。

【0046】

（２）形成装置の動作（三次元構造物の形成方法）
本実施形態では、造形物の造形のみの第１の動作モードと、上記造形物の造形と同時に該造形物表面を入力データに基づいてフルカラー着色する第２の動作モードとを切り替えることができる。更に、本実施形態の特徴は、上述の形成装置３０を用いて、造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の着色の層を形成するための走査をおこなう点にある。

【0047】

以下に形成装置を用いておこなう形成方法の詳細を説明するが、その前に、形成される三次元構造物の構成について説明する。

【0048】

（２−１）三次元構造物の構成
図３は、本実施形態の形成装置３０を用いて形成される三次元構造物の外観図であり、図４は、図３の切断線Ａ−Ａ´における三次元構造物の矢視断面図である。

【0049】

三次元構造物５は、上面、下面、および側面が平面であり、且つ側面から上面にかけて湾曲面であり、また側面から下面にかけて湾曲面である、略円筒形状を有している。なお、三次元構造物の形状は、図３に示す形状に限定されるものではなく、例えば後述する六面体のほか、球型や中空構造やリング構造や蹄鉄型などあらゆる形状に適用することができる。また、三次元構造物５の外側は、オーバーハングの構造物の造形を可能にするサポート層Ｓで覆われている。

【0050】

三次元構造物５は、その表層側（外周側）から内側（中心部側）に向かって、第２の透明層４と、着色剤（着色インク）を含むインクによって形成された着色層３と、透明インクによって形成された第１の透明層２（図４）と、光反射性を有する白色インクから形成された白色層１（図４）と、造形本体部分を構成する造形層Ｍとがこの順番で形成されている。すなわち、三次元構造物５は、中心部に在る造形層Ｍを、白色層１と、第１の透明層２と、着色層３と、第２の透明層４とがこの順でコーティングしている。

【0051】

なお、本実施形態では、造形層Ｍおよび白色層１を造形物と見なすが、造形層Ｍのみを造形物として構成してもよいし、あるいは造形層Ｍを設けずに白色層１のみで造形物を構成してもよい。また、造形物には空洞が設けられていてもよい。

【0052】

造形層Ｍと、白色層１と、第１の透明層２と、着色層３と、第２の透明層４と、サポート層Ｓとは、いずれもインクジェット法を用いてインクを堆積することによって形成されている。なお、サポート層Ｓのサポートインクは水溶性であり、造形終了後に水により溶解除去することで、三次元構造物５を取り出すことができる。

【0053】

図４に示す三次元構造物５の断面は、図３に示すＸＹＺ座標系に関して、三次元構造物５の中央位置においてＹＺ平面に沿った断面を出現させたものである。

【0054】

三次元構造物５は、図４に示すように、複数の層５ａ…をインクジェット法を用いて積層する積層方式によって形成された構造物である。なお、図面には、積層方向に沿った軸をＺ軸とする座標系を示している。この座標系において、各層５ａ…は、それぞれＸＹ平面に沿って広がっている。なお、図４では、２１層を積層しているが、積層する層の総数は特に制限はない。

【0055】

先述のように中心部に在る造形層Ｍから、表層側に向かって、白色層１と、第１の透明層２と、着色層３と、第２の透明層４とがこの順で造形層Ｍをコーティングした三次元構造物５を、図４のようにＺ軸方向に複数の層にスライスしたかたちで得られる層５ａ…にはそれぞれ、その積層位置に応じて、造形層Ｍの一部分（以下、造形層の一部分５０）、白色層１の一部分（以下、白色層の一部分５１）、第１の透明層２の一部分（以下、第１の透明層の一部分５２）、着色層３の一部分（以下、着色層の一部分５２）または第２の透明層４の一部分（以下、第２の透明層の一部分５４）を含む。

【0056】

具体的には、図４に示すように、複数の層５ａのうち、図４に示す最下位置に在る層５ａと、最上位置に在る層５ａとを、第２の透明層の一部分５４のみからなる層５ａとする。そして、これらの層５ａの対向側（内側）にそれぞれ、第２の透明層の一部分５４が着色層の一部分５３の外周に形成された層５ａを配置する。さらにその内側に、外周端から中央に向かって第２の透明層の一部分５４、着色層の一部分５３および第１の透明層の一部分５２がこの順で形成された層５ａを配置する。さらにその内側に、外周端から中央に向かって第２の透明層の一部分５４、着色層の一部分５３、第１の透明層の一部分５２および白色層の一部分５１がこの順で形成された層５ａを配置する。そして、これらに挟まれる中間領域を、外周端から中央に向かって第２の透明層の一部分５４、着色層の一部分５３、第１の透明層の一部分５２、白色層の一部分５１および造形層の一部分５０がこの順で形成された層５ａ（図４では、層５ａ（ｎ）および５ａ（ｎ＋１）を図示）を配置する。図５に、外周端から中央に向かって第２の透明層の一部分５４、着色層の一部分５３、第１の透明層の一部分５２、白色層の一部分５１および造形層の一部分５０がこの順で形成された層５ａの平面図（ＸＹ平面図）を示す。

【0057】

なお、これら各種の層の配設数は図４に示したものに限定されるものではない。また、図４に示す三次元構造物５を積層方式によって形成するものであれば、各層５ａ…の構成は上述したものに限定されない。

【0058】

図４に示すように複数の層５ａ…がＺ軸方向に積層されていることにより、各層５ａ…の第２の透明層の一部分５４が概ね三次元構造物５の最外周表面方向に連なって、第２の透明層４を形成している。また、着色層の一部分５３を含んでいる各層５ａ…の着色層の一部分５３が概ね三次元構造物５の最外周表面方向に連なって、着色層３を形成している。また、第１の透明層の一部分５２を含んでいる各層５ａ…の第１の透明層の一部分５２が概ね三次元構造物５の最外周表面方向に連なって、第１の透明層２を形成している。また、白色層の一部分５１を含んでいる各層５ａ…の白色層の一部分５１が概ね三次元構造物５の最外周表面方向に連なって、白色層１を形成している。また、造形層の一部分５０を含んでいる各層５ａ…の造形層の一部分５０が積層されて造形層Ｍを形成している。

【0059】

このように配置することにより、あらゆる方向から視認しても所望の色調を呈する三次元構造物５を実現することができる。

【0060】

ここで、本実施形態では、図３および図４に示す三次元構造物５のうち、表層側（外周側）から第２の透明層４と、着色層３と、第１の透明層２とまでが、「着色部分」に相当するものとする。そして、その内側の、白色層１と、造形層Ｍとが「造形物」に相当するものとする。すなわち、造形物とは、図３および図４に示す三次元構造物５から、第１の透明層２と、着色層３と、第２の透明層４とを除いたものである。よって、造形物は、先述の各種の層５ａのうち、造形層の一部分５０と、白色層の一部分５１とを含んだ領域のみを層とし、この層を積層することによって造形することができる。また、造形物は造形層の一部分５０のみで造形してもよく、造形層の一部分５０と第２の透明層４とで造形してもよい。

【0061】

すなわち、本実施形態の形成装置３０は、造形物を造形する場合であっても、図３および図４に示す三次元構造物５を形成する場合であっても、インクジェット法を用いて層を積層することによって目的物（造形物、三次元構造物）を完成させることができる。

【0062】

なお、着色層３が「着色部分」に含まれ、造形層Ｍが「造形物」に含まれれば、これらの間に在る第１の透明層２および白色層１は「着色部分」および「造形物」の何れに含まれても良い。但し、着色層３で減法混色法によるカラー着色を可能にするためには白色層１の存在が必要である。

【0063】

（２−２）動作モードについて
本実施形態では、形成装置３０が、造形物のみを造形する第１のモードと、造形物の造形と同時に図４に示すように着色部分の形成とをおこなって三次元構造物５を形成する第２の動作モードとを備えている。図３および図４に示す各種の層５ａを積層することによって造形物の造形と同時に着色部分が形成された三次元構造物５は、形成装置３０を第２の動作モードで動作させたことによって得られる目的物である。一方、図４に示す各５ａのうちの造形層の一部分５０と、白色層の一部分５１とを含んでいる部分同士を積層すれば、造形物が造形される。この造形物は、形成装置３０を第１の動作モードで動作させたことによって得られる目的物である。なお、造形物のみを造形する場合、最上位置および最下位置には、白色層の一部分５１のみを有する層を配置（積層）する。

【0064】

また、本実施形態では、これらの動作モードを制御ユニット２０の設定部２１においてユーザーが切り替えることができる。これにより、（ユーザーが）造形物の造形だけを所望する場合と、造形物表面の色付けもおこなった三次元構造物を所望する場合とで、動作モードを切り替えることができる。

【0065】

そして、このようにモードを切り替えることができる形成装置３０の更なるメリットが、第１の動作モードを選択した場合には、造形物を素早く造形（提供）することができる。この点を、形成装置３０を用いた形成方法を説明するなかで明らかにする。

【0066】

（２−３）第２の動作モード
図６は、図４に示す層５ａ（ｎ）および５ａ（ｎ＋１）の表層付近の詳細を示した部分断面図である。図６では、各層５ａ（ｎ）および５ａ（ｎ＋１）において、インクジェットノズルから吐出された１滴のインクを模式的に１マスの立方体で示している。なお、図６に示す層５ａ（ｎ）および５ａ（ｎ＋１）には、説明の便宜上、図４において破線で囲んだ領域のみを示しているため、造形層の一部分およびサポート層の一部分５５は図示していない。図６に示す層５ａ（ｎ）および５ａ（ｎ＋１）の紙面右端が、各層の外周端の側面を連ねてなる第２の透明層４の最外面の一部であり、すなわち三次元構造物５の側面の一部である。また、図６の着色層の一部分５３は、シアン、マゼンタ、透明の３種類のインクで構成されており、巨視的には造形物の表面は明るいブルーとなっている。

【0067】

本実施形態の形成方法の特徴の一つは、図６に示すように、白色層の一部分５１を形成するためにインクジェットから吐出された１滴のインクのサイズは、第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４を形成するためにインクジェットから吐出される１滴のインクのサイズよりも大きい点にある。図６は模式的でありあくまでも一例であるが、白色層の一部分５１を形成するための１滴のインクの体積は、第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４を形成するための１滴のインクの体積の８倍である。

【0068】

このようにサイズに差をもたせる方法としては、白色層の一部分５１を形成するためにインクジェットノズルから吐出するインク滴を、第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４を形成するためにインクジェットノズルから吐出するインク滴よりも大きくする方法がある。すなわち、インクジェットノズルから吐出する時点でのインク滴のサイズに、図６に示すサイズの差を形成する方法である。

【0069】

しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、インクジェットノズルから吐出するインク滴の大きさは、白色層の一部分５１、第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４の何れにおいても均一な大きさとして、白色層の一部分５１を形成するための白色インクのみを単位時間当たりの吐出数を、第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４を形成するための各種インクの単位時間当たりの吐出数よりも多くする方法もある。この方法とすれば、白色層の一部分５１を形成する白色インクがノズルから連続して吐出されることによって、これらのインク滴が着弾するまでの間に合わさるか、あるいは着弾時に合わさって堆積することによって、大きなサイズのインク滴を形成することができる。単位時間当たりの吐出数は、インク吐出タイミングを制御すれば実現可能である。

【0070】

図６に示すインク滴のサイズの差は、図３に示す形成装置３０において、制御ユニット２０が記録ユニット１０を制御することによって実現される。

【0071】

また、上記では１滴のインクの体積の差を８倍と説明したが、図６に示す白色層の一部分５１と、第１の透明層の一部分５２等との関係は、１層の白色層の一部分５１に対して、第１の透明層の一部分５２等が２層形成されていると解釈することも可能である。これは、第２の動作モードで動作する形成装置３０において、造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、２層の着色の層を形成するための走査をおこなうことによって実現することができる。

【0072】

すなわち、図６に示す層５ａ（ｎ）を形成する手順を説明すると、図２に示す記録ユニット１０をＹ軸方向に移動（走査）しながら、白色層の一部分５１を形成するための白色インクを吐出して大きなインク滴で１層形成する。このとき、図２に示すＵＶ照射部１２のうちの白色インク用ノズル列Ｗに近い照射器１２Ａを用いてインクを硬化させる。そして、白色層の一部分５１を形成するための白色インクを吐出して大きなインク滴で１層形成すると同時に、透明インクと着色インクとを小さなインク滴で１層形成する。この小さなインク滴によって、図６の層５ａ（ｎ）の第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４のそれぞれの下半分を形成することができる。このとき、透明インクと着色インクとを吐出するノズル列に近い照射器１２Ａを用いてこれらのインクを硬化させる。

【0073】

そして、図２に示す記録ユニット１０をＹ軸方向に移動（走査）しながら、先に形成した下半分の透明インクおよび着色インクの堆積物の上に、透明インクおよび着色インクの小さなインク滴を形成して１層形成する。この１層が、図６の層５ａ（ｎ）の第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４のそれぞれの上半分を形成する。このときも、透明インクと着色インクとを吐出するノズル列に近い照射器１２Ａを用いてこれらのインクを硬化させる。この上半分を形成する走査において、記録ユニット１０が、先に大きなインク滴で形成した白色層の一部分５１を上を通過する。しかしながら、この通過中に、該白色層の一部分５１に対して記録ユニット１０から白色インクは滴下されない。

【0074】

ここまでで、図６に示す層５ａ（ｎ）を形成することができる。

【0075】

そして、続いて図６に示す層５ａ（ｎ＋１）を形成するために、図２に示す記録ユニット１０をＹ軸方向に移動（走査）しながら、白色層の一部分５１を形成するための白色インクを吐出して大きなインク滴で１層形成する。このとき、図２に示すＵＶ照射部１２のうちの白色インク用ノズル列Ｗに近い照射器１２Ａを用いてインクを硬化させる。そして、白色層の一部分５１を形成するための白色インクを吐出して大きなインク滴で１層形成すると同時に、透明インクと着色インクとを小さなインク滴で１層形成する。この小さなインク滴によって、図６の層５ａ（ｎ＋１）の第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４のそれぞれの下半分を形成することができる。このとき、透明インクと着色インクとを吐出するノズル列に近い照射器１２Ａを用いてこれらのインクを硬化させる。

【0076】

そして、図２に示す記録ユニット１０をＹ軸方向に移動（走査）しながら、先に形成した下半分の透明インクおよび着色インクの堆積物の上に透明インクおよび着色インクの小さなインク滴を形成して１層形成する。この１層が、図６の層５ａ（ｎ＋１）の第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４のそれぞれの上半分を形成する。このときも、透明インクと着色インクとを吐出するノズル列に近い照射器１２Ａを用いてこれらのインクを硬化させる。この上半分を形成する走査においても、記録ユニット１０が、先に大きなインク滴で形成した白色層の一部分５１を上を通過する。しかしながら、この通過中に、該白色層の一部分５１に対して記録ユニット１０から白色インクは滴下されない。

【0077】

ここまでで、図６に示す層５ａ（ｎ）の上に層５ａ（ｎ＋１）が積層される。

【0078】

なお、図６には示していない造形層の一部分５０を形成するための造形インクも、サポート層の一部分５５を形成するためのサポートインクも、白色層の一部分５１を形成するための白色インクと同じインク滴のサイズとする。

【0079】

以上が、造形物の造形と同時に着色部分を形成する第２の動作モードの手順である。第２の動作モードでは、造形物を構成する造形層の一部分および白色層の一部分５１よりも、着色部分を構成する第１の透明層の一部分５２、着色層の一部分５３、および第２の透明層の一部分５４のインク滴が小さいことから、着色部分のインク解像度を高めることができ、フルカラーを高精細に表現でき、特に中間調の色調であっても良好に表現することができるというメリットがある。

【0080】

なお、図６に示すように、着色層の一部分５３には、着色インク（図２のイエローインク用ノズル列Ｙ、マゼンタインク用ノズル列Ｍ、シアンインク用ノズル列Ｃ、ブラックインク用ノズル列Ｋ）のみを堆積させるのではなく、図２に示す透明インク用ノズル列ＣＬから吐出される透明インクも堆積させる。なお、必ずしも着色層の一部分５３に透明インクを堆積させなければならないというものではない。

【0081】

また、着色層の一部分５３のみでなく、第１の透明層の一部分５２および第２の透明層の一部分５４も、小さいインク滴で形成することにより、表面のざらつきが少なく、光沢を出すことができる。特にこれは、三次元構造物５の最外層を構成する第２の透明層４の形成に有利である。

【0082】

（２−４）第１の動作モード
第１の動作モードでは、先に説明した白色層の一部分５１のインク滴のサイズで、図４に示す各層５ａの造形層の一部分５０、白色層の一部分５１およびサポート層の一部分５５のみを形成する。

【0083】

すなわち、図６の一部を用いて説明すれば、第１の動作モードでは、層５ａ（ｎ）の白色層の一部分５１を形成するために、白色インクを吐出して大きなインク滴で１層形成する。同様に造形層の一部分を形成するための造形インクも吐出し、サポート層の一部分５５を形成するためのサポートインクも吐出して、白色インクと同じ大きさのインク滴で１層形成する。このとき、図２に示すＵＶ照射部１２のうちの白色インク用ノズル列Ｗおよび透明インク用ノズル列ＣＬに近い照射器１２Ａを用いてこれらのインクを硬化させる。

【0084】

ここまでで、図６の層５ａ（ｎ）に相当する第１の動作モードで形成される層が完成する。

【0085】

そして、続いて図６の層５ａ（ｎ＋１）の一部である白色層の一部分５１（造形層の一部分も含む）を、先に形成した図６の層５ａ（ｎ）の一部の上に形成する。このときも、白色インクを吐出して大きなインク滴で１層形成する。同様に造形層の一部分を形成するための造形インクも吐出し、サポート層の一部分５５を形成するためのサポートインクも吐出して、白色インクと同じ大きさのインク滴で１層形成する。そして、図２に示すＵＶ照射部１２のうちの白色インク用ノズル列Ｗおよびサポートインク用ノズル列ＳＰに近い照射器１２Ａを用いてこれらのインクを硬化させる。

【0086】

なお、造形物の表面を白色にせずに、造形用インクの色でよいのであれば白色インクの吐出は行わず、造形インクとサポートインクだけを吐出させればよく、さらに、オーバーハングの無い造形物であれば造形インクのみ吐出させればよい。

【0087】

ここまでで、図６に示す層５ａ（ｎ）および５ａ（ｎ＋１）の積層構造のうち、造形物の一部に相当する積層構造を造形することができる。

【0088】

このように、本実施形態によれば、目的に応じて、着色部分の形成に用いるインク滴よりも大きなインク滴を堆積させて造形物のみを形成する第１の動作モードと、造形物の造形と共に着色部分も形成する第２の動作モードとを切り替えることができる。これにより、造形物のみを所望する場合には第１の動作モードを選択すればよく、造形物のみを所望しているにも関わらず着色部分も形成されてしまうことがなく、形成に自由度がある。

【0089】

そして、造形物のみを所望するのであれば色調を考慮しなくてもよいため先述のように大きなインク滴を堆積させて形成することができる。これにより、目的物（造形物）を比較的早く完成させることができるというメリットもある。

【0090】

さらには、第１の動作モードでは、記録ユニット１０の中で第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａとそれに隣接する照射器１２Ａのみを動作させればよいので、Ｙ方向の走査距離が第２の動作モードの半分以下であり、より短時間での造形が可能となる。

【0091】

以下に、制御ユニット２０による制御フローを図７を用いて説明する。

【0092】

本実施形態の形成装置３０をスタートさせると、制御ユニット２０の設定部２１が、第１の動作モードが（ユーザーによって）選択されたか否かを示す情報を生成する（ステップＳ１）。この情報は、第１制御部２２に出力される。

【0093】

第１制御部２２では、設定部２１から取得した情報に基づいて、該情報が、第１の動作モードが選択されたことを示す情報（図７中のＹＥＳ）であれば、造形物を、積層方式を用いて各層（造形領域）を先述した大きいインク滴で形成するように、インクジェットヘッド１１を制御する（ステップＳ２）。また、このとき、第２制御部２３においても設定部２１から上記情報を取得する。そして、第２制御部２３は、その情報に基づいて、ＵＶ照射部１２のどの照射器１２Ａを照射させるかを決定し、ＵＶ照射部１２を制御する。

【0094】

一方、設定部２１から取得した情報が第１の動作モードが選択されていないことを示す情報（図７中のＮＯ）であれば、第２の動作モードで造形物と同時に着色部分を形成するようにインクジェットヘッド１１を制御する。このとき、造形物の一部である造形領域は先述した大きいインク滴で形成するように、また、着色部分の一部である着色領域は先述した小さいインク滴で形成するように、インクジェットヘッド１１を制御する（ステップＳ３）。また、このとき、第２制御部２３においても設定部２１から上記情報を取得する。そして、第２制御部２３は、その情報に基づいて、ＵＶ照射部１２のどの照射器１２Ａを照射させるかを決定し、ＵＶ照射部１２を制御する。

【0095】

なお、何れの動作モードであっても、複数層単位の形成毎にＺ軸に沿って垂直移動（走査）する。複数層の単位は、１００μｍ〜２ｍｍの範囲の高さ（Ｚ軸方向）であり、好ましくは２００μｍ〜１ｍｍの範囲の高さとする。

【0096】

ここで、図６に示した１層の白色層の一部分５１に対して、着色部分を構成する第１の透明層の一部分、着色層の一部分および第２の透明層の一部分を何層（図６では２層）にするかは、予め第１制御部２２において決めておけばよい。

【0097】

また、図６に示した１層の白色層の一部分５１の厚さ、すなわち、図４の各層５ａの厚さ（Ｚ軸方向の幅）は、５μｍ〜１００μｍとすることができ、好ましい範囲は１０μｍ〜５０μｍとする。

【0098】

なお、制御ユニット２０は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。後者の場合、制御ユニット２０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

【0099】

（３）その他の動作モード
上述の実施形態では、第１の動作モードと第２の動作モードの２種類の動作モードを切り替える態様について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、造形物のみを造形する際に白色インクのみで造形する動作モード（第３の動作モード）を備えてもよい。この第３の動作モードを、図２に示す記録ユニット１０において実現する際には、第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａに含まれる白色インク用ノズル列Ｗから吐出する白色インクを造形材として用い、第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａに近い照射器１２Ａによって硬化させる態様とすればよい。この第３の動作モードは、上述した第１の動作モードおよび第２の動作モードに加えて設けても良いし、第１の動作モードに替えて設けても良い。

【0100】

また、造形物のみを造形する際に透明インクのみで造形する動作モード（第４の動作モード）を備えてもよい。この第４の動作モードを、図２に示す記録ユニット１０において実現する際には、第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに含まれる透明インク用ノズル列ＣＬから吐出する透明インクを造形材として用い、これを第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに近い照射器１２Ａによって硬化させる態様とすればよい。この第４の動作モードは、先述の第１の動作モードおよび第２の動作モード（および第３の動作モード）に加えて設けても良いし、第１の動作モード（または第３の動作モード）に替えて設けても良い。

【0101】

また、造形物を透明インクで造形し、上述した着色インクを用いて着色部分を形成する動作モードを備えてもよい（第５の動作モード）。この第５の動作モードを、図２に示す記録ユニット１０において実現する際には、第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに含まれる透明インク用ノズル列ＣＬから吐出する透明インクを造形材として用い、これを第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに近い照射器１２Ａによって硬化させ、第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに含まれる他のノズル列Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋから吐出する着色インクを用い、これを第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂに近い照射器１２Ａによって硬化させる態様とすればよい。この第５の動作モードは、先述の第１〜４の動作モードに加えて設けても良いし、第２の動作モードに替えて設けても良い。

【0102】

（４）三次元構造物のその他
三次元構造物５に関して、上記では本発明の特徴的構成に直接的に関係する部分のみを説明した。そこで、図３および図４に示した三次元構造物５のその他の構成について以下に説明する。

【0103】

以下に、白色層１（白色層の一部分５１）と、第１の透明層２（第１の透明層の一部分５２）と、着色層３（着色層の一部分５３）と、第２の透明層４（第２の透明層の一部分５４）とについて、それぞれ説明する。

【0104】

●白色層１（白色層の一部分５１）
白色層１（白色層の一部分５１）は、光反射性を有する層であり、白色層１の少なくとも着色層側の表面において可視光の全領域の光を反射することができる光反射性を有している。

【0105】

白色層１（白色層の一部分５１）は、白色顔料を含むインク（白色インク）から形成することができる。白色インクから形成することにより、白色層１において三次元構造物の表層側から着色層３を経由して入った光を良好に反射し、減法混色による着色を実現することができる。なお、白色でなくとも、金属粉末を含んだインクなどの光反射性を有するインクから形成される層であってもよい。

【0106】

●第１の透明層２（第１の透明層の一部分５２）の構成
第１の透明層２（第１の透明層の一部分５２）は、透明インクから形成される。

【0107】

ここで、透明インクとは、単位厚さ当たりの光透過率が５０％以上である透明層を形成することができるインクであれば良い。透明層の単位厚さ当たりの光透過率が５０％を下回ると、光の透過が不都合に阻止されて、造形物が減法混色による所望の色調を呈することができないため望ましくない。また、好ましくは、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が８０％以上となるインクを用い、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が９０％以上となるインクを用いることがより好ましい。

【0108】

白色層１（白色層の一部分５１）と、着色層３（着色層の一部分５３）との間に第１の透明層２（第１の透明層の一部分５２）を配設することにより、着色層３を形成する着色インクと白色層１を形成するインクとが混じり合うことを回避することができる。仮に、着色層を形成する着色インクが、第１の透明層を形成する透明インクと混じり合っても着色層３の色は失われないので色調に不都合な変化を生じさせることはない。したがって、着色層３において所望の色調（加飾）を呈した造形物を実現することができる。

【0109】

●着色層３（着色層の一部分５３）
着色層３（着色層の一部分５３）の形成に用いられるインクは、着色剤を含有する着色インクを含む。

【0110】

着色インクとしては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、各々の淡色のインクが含まれるが、これに限定されるものではなく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）や、オレンジ（Ｏｒ）等を加えても良い。また、メタリックやパールや蛍光体色を使用することも可能である。所望の色調を表現するべく、これらの着色インクの一種類または複数種類を用いる。

【0111】

ところで、着色層３（着色層の一部分５３）の第１着色領域５３ａを形成するために用いられる着色インクの量は、所望の（呈したい）色調によってばらつきがある。そのため、低濃度の明るい色調の場合は着色インクのみでは第１着色領域５３ａのインク充填密度が所定のインク充填密度を満たすに至らず、Ｚ方向の高さに凹凸が形成される場合や、Ｘ、Ｙ方向に沿った途中に着色インクが無い凹みが形成される場合がある。何れの場合も、本実施形態のように積層方式によって形成される造形物には不都合な凹凸を生じることになり、好ましくない。特に、図１の（ｂ）に示す積層構造の真ん中付近の垂直な造形面では、誤差拡散法によるインク形成で、着色層３の一つの断面が縦横各々のインク滴二滴の計四滴の充填密度の場合で、着色インクの数は最大（最高濃度）で四滴、最小（濃度ゼロ、つまり白色）でゼロとなるので、最小の場合は四滴分の隙間の空間を形成してしまう場合があり、造形面からも色調面からも大きく品質を損なう。

【0112】

そこで、本実施形態では、着色インクのみでは着色層３（着色層の一部分５３）の第１着色領域５３ａのインク充填密度が所定のインク充填密度を満たさない箇所について、補填インクによって着色層３（着色層の一部分５３）の第１着色領域５３ａのインク充填密度を補填することをおこなう。すなわち、着色層３（着色層の一部分５３）の第１着色領域５３ａを、着色インクと補填インクの合算の密度（インク滴の数）を一定となるように形成する。これにより、上述した凹みの発生を回避して、三次元構造物５の形状をち密に造形することができる。

【0113】

着色インクの吐出量、着色インクに構成される各色インクの着弾位置は予めわかっているため、これらを考慮すれば補填インクの補填量と補填位置（着弾位置）を判断することができる。該判断は、インクジェットヘッド装置または制御装置３０（図２）、あるいは他の制御手段においておこなうことができる。

【0114】

また、補填インクによりインク充填密度を補填することにより、着色層３の第１着色領域５３ａで形成される面が平坦になるために光沢感を持たせることができる。

【0115】

補填インクは、着色層３（着色層の一部分５３）の第１着色領域５３ａに呈されるべき色調に悪影響を与えないインクであればよく、一例としては、第１の透明層２（第１の透明層の一部分５２）および第２の透明層４（第１の透明層の一部分５４）において用いる透明インクを採用することができる。

【0116】

なお、本実施形態では着色層３に基づいて説明しているが、本発明は着色層に限定されるものではなく、加飾層であれば特に制限はない。

【0117】

●第２の透明層４（第２の透明層の一部分５４）の構成
第２の透明層４（第２の透明層の一部分５４）は、第１の透明層２（第１の透明層の一部分５２）において説明した透明インクを用いて形成される。なお、第２の透明層４と第１の透明層２とは同一種の透明インクを用いても形成されても良く、異種の透明インクを用いても形成されても良い。

【0118】

第２の透明層４は、着色層３の保護層としての機能を有するだけでなく、積層方式を採用している本発明（本実施形態）において、三次元構造物をち密に製造することを可能にするという優位な効果を奏する。すなわち、仮に着色層３が三次元構造物５の最表層を構成している場合、つまり着色層の一部分５３を有する層５ａにおいて仮に着色層の一部分５３が最も端部に位置している場合には、着色層３（着色層の一部分５３）が精度よく形成できない虞がある。しかしながら、本実施形態のように三次元構造物５の最表層に第２の透明層４（第２の透明層の一部分５４）が形成されていることにより、着色層３（着色層の一部分５３）が精度よく形成されることから、第２の透明層４（第２の透明層の一部分５４）によって、所望の色調を呈することに寄与できる。

【0119】

また、仮に着色層３が三次元構造物５の最表層を構成している場合は、着色層３がむき出しになるので、擦れによる脱色や、紫外線による退色が起き易くなる。しかしながら、本実施形態のように三次元構造物５の最表層に第２の透明層４（第２の透明層の一部分５４）が形成されていることにより、脱色や退色を防止することができる。

【0120】

[付記事項]
本発明の一態様に係る形成装置３０は、造形物と該造形物表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物を、積層により形成する三次元構造物の形成装置であって、上記造形物の造形のみの第１の動作モードと、上記造形物の造形と同時に、該造形物表面を入力データに基づいてフルカラー着色する第２の動作モードとを有し、上記第１の動作モードと上記第２の動作モードとを切り替える制御ユニット２０を備えていることを特徴としている。

【0121】

上記の構成によれば、制御ユニット２０を備えていることにより、ユーザーが造形だけで良い場合と、造形物表面の色付けもおこなった三次元構造物を所望する場合とで、動作モードを切り替えることができる。

【0122】

また、例えば上記第２の動作モードにおいてフルカラー着色に用いるインク解像度が比較的小さい（細かい）場合に、色調を考慮する必要がなく造形だけをおこなえば良い第１の動作モードでは、フルカラー着色に用いるインク解像度よりも大きなインク解像度を用いて造形をおこなうことが可能である。この場合、第１の動作モードが選択されれば、造形物を迅速に形成することができるという効果を奏する。

【0123】

また本発明の一形態に係る形成装置３０は、上記の構成に加えて、インクジェットヘッド１１を備え、上記インクジェットヘッド１１から、上記造形のための造形材、および上記着色のための着色材を吐出することによって形成した層を積層する。

【0124】

また本発明の一形態に係る形成装置３０は、上記の構成に加えて、上記造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の上記着色の層を形成するための走査をおこなう。

【0125】

上記の構成によれば、色調を考慮する必要がない造形の部分よりもフルカラー着色部分のインク解像度が細かくなる。これにより、中間調の色調をフルカラー着色部分において良好に呈することができる。

【0126】

また本発明の一形態に係る形成装置３０は、上記の構成に加えて、上記造形において一つの層を形成するための走査の周期の時間内で、複数層の透明保護層を形成するための走査をおこなう。

【0127】

上記の構成によれば、透明保護層の表面のざらつきを少なくすることができ、光沢をもたらすことができる。

【0128】

また本発明の一形態に係る形成装置３０は、上記の構成に加えて、上記造形材および上記着色材として、紫外線硬化型インクを用いる。

【0129】

上記の構成によれば、造形材および着色材として紫外線硬化型インクを用いることにより、短時間で硬化できるため、積層させることが容易であり、目的物（造形物、三次元構造物）をより短時間で形成することができる。

【0130】

また本発明の一形態に係る形成装置３０は、上記の構成に加えて、上記造形材を吐出する第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａと、上記着色材を吐出する第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂと、インク硬化用の光源を有した複数の照射器１２Ａとを備え、上記複数の照射部１２Ａは、上記第１インクジェットヘッドノズル部１１Ａおよび上記第２インクジェットヘッドノズル部１１Ｂのそれぞれを走査方向に挟持するように配されている。

【0131】

上記の構成によれば、上記第１インクジェットヘッドノズル部および上記第２インクジェットヘッドノズル部のそれぞれを走査方向に挟持するように照射部が配されているため、滴下したインクを効率的に硬化させることができる。

【0132】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0133】

本発明は、三次元構造物を形成するあらゆる形成装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0134】

Ｍ 造形層
Ｓ サポート層
１ 白色層
２ 第１の透明層
３ 着色層
４ 第２の透明層
５ 三次元構造物
５ａ 層
１０ 記録ユニット
１１ インクジェットヘッド
１１Ａ 第１インクジェットヘッドノズル部
１１Ｂ 第２インクジェットヘッドノズル部
１２ ＵＶ照射部
１２Ａ 照射器
１３ キャリッジ
２０ 制御ユニット（切替部）
２１ 設定部（切替部）
２２ 第１制御部
２３ 第２制御部
３０ 形成装置
５０ 造形層の一部分
５１ 白色層の一部分
５２ 第１の透明層の一部分
５３ 着色層の一部分
５４ 第２の透明層の一部分
５５ サポート層の一部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】