特許 6689596 ３次元造形装置

(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】6689596

(24)【登録日】2020年4月10日

(45)【発行日】2020年4月28日

(54)【発明の名称】３次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/393 20170101AFI20200421BHJP

   B29C 64/165 20170101ALI20200421BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20200421BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20200421BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/393

   B29C64/165

   B33Y30/00

   B33Y50/02

【請求項の数】9

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-228565(P2015-228565)

(22)【出願日】2015年11月24日

(65)【公開番号】特開2017-94587(P2017-94587A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2018年10月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116057

【氏名又は名称】ローランドディー．ジー．株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121500

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 高志

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100189887

【弁理士】

【氏名又は名称】古市 昭博

(72)【発明者】

【氏名】小林 光一

【審査官】 神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１８６８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６７１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４５７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２３０８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１５８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０３／０１６０３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１０７５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末材料をバインダにより結合させて所定の断面形状の粉末固化層を積層することにより３次元造形物を造形する３次元造形装置であって、
前記粉末材料が供給されて造形が行われる造形槽と、
前記造形槽に供給された前記粉末材料に前記バインダを液滴として供給するバインダ供給ヘッドと、
造形する３次元造形物を複数の断面層にスライスした断面画像データを記憶する第１記憶部と、
前記断面画像データのラスタ画像データを記憶する第２記憶部と、
前記ラスタ画像データに基づき、前記バインダ供給ヘッドを所定方向に移動させるとともに、前記バインダ供給ヘッドからの前記バインダの前記液滴の供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記ラスタ画像データは、前記所定方向に沿った前記液滴の供給領域の端部位置に相当する端部画素と、前記液滴の供給領域の前記端部位置以外の領域に相当する非端部画素とを含み、
前記制御装置は、
前記バインダ供給ヘッドから、少なくとも第１の量の液滴である第１液滴と、前記第１の量とは異なる量の液滴である調整液滴とのいずれかを供給させる液滴制御部と、
前記所定方向における前記液滴の供給領域の最端部である端部位置に、前記第１液滴または前記調整液滴を供給させるヘッド制御部と、
前記断面画像データと前記ラスタ画像データとを比較し、前記断面画像データから把握される前記断面層の端部位置と、前記ラスタ画像データの前記端部画素の位置と、の前記所定方向における差分が、所定の許容誤差よりも大きいか否かを判断する判断部と、
を備え、
前記液滴制御部は、
前記端部位置以外の領域に前記第１液滴を供給し、
前記判断部が、前記差分が前記許容誤差以下であると判断したとき、前記端部位置に前記第１液滴を供給し、
前記判断部が、前記差分が前記許容誤差よりも大きいと判断したとき、前記端部位置に前記調整液滴を供給するよう構成されている、３次元造形装置。

【請求項2】

前記調整液滴は、前記第１液滴よりも多い量の液滴である第２液滴および前記第１の量よりも少ない第３の量の液滴である第３液滴の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の３次元造形装置。

【請求項3】

前記液滴制御部は、前記差分と、前記バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準との大きさを比較する液滴数判断部を備え、
前記液滴数判断部が、少なくとも前記差分が前記調整基準よりも大きいと判断したとき、前記端部位置を前記所定方向で前記ラスタ画像データにおける一画素分ずらして新端部位置とし、
前記ヘッド制御部は、前記新端部位置に前記調整液滴を供給させるよう構成されている、請求項１または２に記載の３次元造形装置。

【請求項4】

前記調整液滴は前記第１液滴よりも多い量の液滴である第２液滴を含み、
前記液滴制御部は、
ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を、前記バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準として設定したとき、前記差分と前記調整基準との大きさとを比較する液滴数判断部と、
前記端部画素が、前記断面画像データから把握される前記断面層の断面領域内にあるか否かを判断する位置判定部と、
前記液滴数判断部が、前記差分が前記調整基準よりも小さいと判定し、かつ、前記位置判定部が、前記端部画素が前記断面領域内にあると判定した場合に、前記端部位置に前記第２液滴を供給させる第１ドット制御部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項5】

前記調整液滴は前記第１液滴よりも少ない量の液滴である第３液滴を含み、
前記液滴制御部は、
ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を、前記バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準として設定したとき、前記差分と前記調整基準との大きさとを比較する液滴数判断部と、
前記端部画素が、前記断面画像データから把握される前記断面層の断面領域内にあるか否かを判断する位置判定部と、
前記液滴数判断部が、前記差分が前記調整基準以上であると判定し、かつ、前記位置判定部が、前記端部画素が前記断面領域内にあると判定した場合に、前記端部位置を前記非端部画素の位置とは前記所定方向の反対側に前記ラスタ画像データにおける一画素分ずらして新端部位置とし、前記新端部位置に前記第３液滴を追加で供給させる第２ドット制御部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項6】

前記調整液滴は前記第１液滴よりも少ない量の液滴である第３液滴を含み、
前記液滴制御部は、
ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を、前記バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準として設定したとき、前記差分と前記調整基準との大きさとを比較する液滴数判断部と、
前記端部画素が、前記断面画像データから把握される前記断面層の断面領域内にあるか否かを判断する位置判定部と、
前記液滴数判断部が、前記差分が前記調整基準よりも小さいと判定し、かつ、前記位置判定部が、前記端部画素の位置が前記断面領域外にあると判定した場合に、前記端部位置に、前記第３液滴を供給させる第３ドット制御部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項7】

前記調整液滴は前記第１液滴よりも多い量の液滴である第２液滴を含み、
前記液滴制御部は、
ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を、前記バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準として設定したとき、前記差分と前記調整基準との大きさとを比較する液滴数判断部と、
前記端部画素が、前記断面画像データから把握される前記断面層の断面領域内にあるか否かを判断する位置判定部と、
前記液滴数判断部が、前記差分が前記調整基準よりも大きいと判定し、かつ、前記位置判定部が、前記端部画素の位置が前記断面領域外にあると判定した場合に、前記端部画素の位置に隣接する前記非端部画素を新端部位置とし、前記新端部位置に第２液滴を供給させる第４ドット制御部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項8】

前記第２液滴における前記バインダの液滴量Ｑ_Ｌは、前記第１液滴における前記バインダの液滴量をＱ_Ｍとしたとき、次式：１．２×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｌ≦１．５×Ｑ_Ｍ；で表される、請求項２、４、７のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項9】

前記第３液滴における前記バインダの液滴量Ｑ_Ｓは、前記第１液滴における前記バインダの液滴量をＱ_Ｍとしたとき、次式：０．５×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｓ≦０．８×Ｑ_Ｍ；で表される、請求項２、５−６のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インクジェット方式を採用した３次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、粉末材料をバインダで結合させて所定の断面形状の粉末固化層を形成し、順次積層することにより、所望の立体形状の造形物（３次元造形物）を造形する３次元造形装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、３次元造形物を構成する粉末材料が貯留される粉末材料槽と、粉末材料が供給されて造形が行われる造形槽と、粉末材料槽に貯留された粉末材料を造形槽に供給する供給部材と、造形槽の上方に配置され、未硬化で液体状態のバインダを供給するバインダ供給ヘッドと、を備える３次元造形装置が開示されている。この種の３次元造形装置では、予め、所望の３次元造形物を所定の厚みでスライスしたスライスモデルについての空間データ（スライスデータ）を用意している。そして、バインダ供給ヘッドは、造形槽に収容された粉末材料のうち、スライスデータに対応する部分にバインダを供給する。粉末材料のうちバインダが供給された部分では、バインダが固化することで粉末を構成する粒子が結合される。これにより、スライスデータに対応した断面形状の粉末固化層が造形される。

【0004】

形成された粉末固化層は造形槽内で硬化され、粉末固化層の上には新たな粉末材料がスライスデータに対応した厚みで供給される。そしてバインダ供給ヘッドは、供給された粉末材料のうち、次のスライスデータに対応する部分にバインダを供給する。このことを繰り返すことにより、粉末固化層が一体的に積み重ねられて、３次元造形物が完成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−１３７１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、バインダ供給ヘッドは、バインダを液滴化して粉末材料に吐出する、いわゆるインクジェット方式によりバインダを供給する。また、スライスデータとしては、スライスした３次元造形物の断面形状を、バインダ供給ヘッドの解像度に応じた微細な画素（ドット）により構成したラスタ画像データが用いられる。バインダの液滴は、このラスタ画像データに基づき粉末材料の表面にドット状に供給される。したがって、３次元造形装置により形成される粉末固化層には、スライスしたスライスモデルの形状を厳密に再現することができず、形状誤差が生じるという課題が存在する。例えば、スライスモデルの輪郭が滑らかな曲線であっても、ラスタ画像データには凹凸の形成が避けられず、結果として３次元造形物においてもラスタ画像データに対応した凹凸が形成され得る。このような凹凸は、従来の２次元平面に対する印刷体などにおいても潜在的に発生するものである。

【0007】

しかしながら、粉末固化層は、実際には人の目に知覚可能な厚みを有していることがある。この場合、上記の凹凸は立体的な形状として現出される。このような凹凸や段差等の立体的な形状誤差は、所定の方向から光が照射された場合に、本来ならば見られない位置に影を形成する。そのため、３次元造形物には、２次元平面における印刷体とは異なり、凹凸や段差等の立体的な形状誤差がより一層際立ってしまうという特有の問題があった。また、３次元造形物の用途によっては、より形状精度の高い３次元造形物を造形することが求められる。

【0008】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクジェット方式を採用した３次元造形装置において、表面の凹凸や段差等の立体的な形状誤差を軽減して３次元造形物を造形することができる３次元造形装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

ここに開示される技術は、粉末材料をバインダにより結合させて所定の断面形状の粉末固化層を積層することにより３次元造形物を造形する３次元造形装置を提供する。この３次元造形装置は、造形槽と、バインダ供給ヘッドと、第１記憶部と、第２記憶部と、制御装置とを備えている。造形槽は、粉末材料が供給されて、造形が行われる。バインダ供給ヘッドは、造形槽に供給された粉末材料にバインダを液滴として供給する。第１記憶部は、造形する３次元造形物を複数の断面層にスライスした断面画像データを記憶する。第２記憶部は、断面画像データのラスタ画像データを記憶する。そして、制御装置は、バインダ供給ヘッドから、少なくとも第１の量の液滴である第１液滴と、第１の量とは異なる量の液滴である調整液滴とのいずれかを供給させる液滴制御部と、所定方向における液滴の供給領域の最端部である端部位置に、第１液滴または調整液滴を供給させるヘッド制御部と、を備えている。

【0010】

本発明の３次元造形装置によれば、制御部は、ラスタ画像データに基づいてバインダ供給ヘッドを制御し、造形槽に収容された粉末材料にバインダを供給する。これにより、ラスタ画像データに対応する所定の断面形状の粉末固化層を順次形成することができ、３次元造形物を造形することができる。そしてこのバインダの供給に際し、制御装置は、３次元造形物の表面となる端部位置において、供給するバインダの液滴量を異ならせることができる。これにより、ラスタ画像データのみに従って３次元造形物を作製した場合に比べて、断面画像データにより近い粉末固化層を形成することができる。換言すると、端部位置における立体的な形状誤差を軽減することができる。したがって、表面における本来不要な凹凸が緩和されて、より形状精度の高い３次元造形物を造形することが可能となる。

【0011】

本発明の一態様において、ラスタ画像データは、所定方向に沿った液滴の供給領域の端部位置に相当する端部画素と、液滴の供給領域の端部位置以外の領域に相当する非端部画素とを含む。制御装置は、断面画像データとラスタ画像データとを比較し、断面画像データから把握される断面層の端部位置と、ラスタ画像データの端部画素と、の位置の所定方向における差分が、所定の許容誤差よりも大きいか否かを判断する判断部を備えている。そして、液滴制御部は、端部位置以外の領域に前記第１液滴を供給する。また、液滴制御部は、端部位置以外の領域に前記第１液滴を供給し、判断部が、差分が許容誤差以下であると判断したとき、端部位置に第１液滴を供給し、判断部が、差分が許容誤差よりも大きいと判断したとき、端部位置に調整液滴を供給するよう構成されている、
するよう構成されている。

【0012】

上記態様によれば、制御部は、通常は粉末材料に対して第１液滴を供給する。そして端部位置において、目的とする３次元造形物に対するラスタ画像データの形状誤差が許容誤差を超えたときに、バインダの液滴量を変化させて補正する。これにより、形状誤差に応じて供給するバインダの液滴量を制御することができ、３次元造形物の形状誤差を低減することができる。

【0013】

本発明の一態様において、調整液滴は、第１液滴よりも多い量の液滴である第２液滴および第１の量よりも少ない第３の量の液滴である第３液滴の少なくとも一方を含む。

【0014】

上記態様によれば、液滴制御部は、３通りの液量の液滴を粉末材料に供給することができる。液滴制御部は、通常は粉末材料に対して第１液滴を供給する。そして端部位置において、目的とする３次元造形物に対するラスタ画像データの形状誤差が許容誤差を超えたときに、バインダの液滴量を増大させたり減少させたりしてバインダの供給量を補正する。これにより、供給するバインダの液滴量を更に適切に制御して、３次元造形物の形状誤差を低減することができる。

【0015】

本発明の一態様において、液滴制御部は、差分と、バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準との大きさを比較する液滴数判断部を備えている。そして液滴数判断部が、少なくとも差分が調整基準よりも大きいと判断したとき、端部位置を所定方向でラスタ画像データにおける一画素分ずらして新端部位置とし、ヘッド制御部は、この新端部位置に調整液滴を供給させるよう構成されている。

【0016】

上記態様によれば、液滴数を変更することによっても、ラスタ画像データにおける形状誤差を補正することができる。これにより、寸法精度をより高めて形状誤差を軽減するための処理を実行することができる。

【0017】

本発明の一態様において、調整液滴は第１液滴よりも多い量の液滴である第２液滴を含む。また液滴制御部は、液滴数判断部と、位置判定部と、第１ドット制御部と、を備えている。液滴数判断部は、ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を調整基準として設定したとき、差分と調整基準との大きさとを比較する。位置判定部は、端部画素が、断面画像データから把握される断面層の断面領域内にあるか否かを判断する。第１ドット制御部は、液滴数判断部が、差分が調整基準よりも小さいと判定し、かつ、位置判定部が、端部画素が断面領域内にあると判定した場合に、端部位置に第２液滴を供給させる。

【0018】

上記態様によれば、ラスタ画像データが断面画像データよりも小さいとき、液滴制御部は、粉末材料の端部画素に対応する位置により大きな第２液滴を供給して、粉末固化層の形状を断面画像データに近づける。これにより、形状誤差を低減することができる。

【0019】

本発明の一態様において、調整液滴は第１液滴よりも少ない量の液滴である第３液滴を含む。また、液滴制御部は、液滴数判断部と、位置判定部と、第２ドット制御部と、を備えている。液滴数判断部は、ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を調整基準として設定したとき、差分と調整基準との大きさとを比較する。位置判定部は、端部画素が、断面画像データから把握される断面層の断面領域内にあるか否かを判断する。第２ドット制御部は、液滴数判断部が、差分が調整基準以上であると判定し、かつ、位置判定部が、端部画素が断面領域内にあると判定した場合に、端部位置を非端部画素位置とは所定方向の反対側にラスタ画像データにおける一画素分ずらして新端部位置とし、この新端部位置に第３液滴を追加で供給させる。

【0020】

上記態様によれば、ラスタ画像データが断面画像データよりも十分に小さいとき、液滴制御部は、粉末材料の端部画素に対応する位置に第２液滴を供給したうえで、より小さな第３液滴を追加して、粉末固化層の形状を断面画像データに近づける。これにより、形状誤差を低減することができる。

【0021】

本発明の一態様において、調整液滴は第１液滴よりも少ない量の液滴である第３液滴を含む。また、液滴制御部は、液滴数判断部と、位置判定部と、第３ドット制御部と、を備えている。液滴数判断部は、ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を調整基準として設定したとき、差分と調整基準との大きさとを比較する。位置判定部は、端部画素が、断面画像データから把握される断面層の断面領域内にあるか否かを判断する。第３ドット制御部は、液滴数判断部が、差分が調整基準よりも小さいと判定し、かつ、位置判定部が、端部画素の位置が断面領域外にあると判定した場合に、端部位置に、第３液滴を供給させる。

【0022】

上記態様によれば、ラスタ画像データが断面画像データよりも大きいとき、液滴制御部は、粉末材料の端部画素に対応する位置により小さな第３液滴を供給して、粉末固化層の形状を断面画像データに近づける。これにより、形状誤差を低減することができる。

【0023】

本発明の一態様において、調整液滴は第１液滴よりも多い量の液滴である第２液滴を含む。液滴制御部は、液滴数判断部と、位置判定部と、第４ドット制御部と、を備えている。液滴数判断部は、ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２の値を調整基準として設定したとき、差分と調整基準との大きさとを比較する。位置判定部は、端部画素が、断面画像データから把握される断面層の断面領域内にあるか否かを判断する。第４ドット制御部は、位置判定部が、液滴数判断部が、差分が調整基準よりも大きいと判定し、かつ、端部画素の位置が断面領域外にあると判定した場合に、端部画素位置に隣接する非端部画素を新端部位置とし、この新端部位置に第２液滴を供給させる。

【0024】

上記態様によれば、ラスタ画像データが断面画像データよりも十分に大きいとき、液滴制御部は、粉末材料の端部画素に対応する位置にはバインダ液滴を供給しない。そして端部画素の隣の非端部画素に対応する位置に、より大きな第２液滴を供給して、粉末固化層の形状を断面画像データに近づける。これにより、形状誤差を低減することができる。

【0025】

本発明の一態様によれば、第２液滴におけるバインダの液滴量Ｑ_Ｌは、第１液滴におけるバインダの液滴量をＱ_Ｍとしたとき、次式：１．２×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｌ≦１．５×Ｑ_Ｍ；で表される。

【0026】

上記態様によれば、ラスタ画像データにおける非端部画素に供給される第１液滴の液滴量を基準として、端部画素に供給される第２液滴の液滴量を適切に調整することができる。これにより、３次元造形物の表面における本来不要な凹凸がより適切に緩和されて、より形状精度の高い３次元造形物を造形することが可能となる。

【0027】

本発明の一態様によれば、第３液滴におけるバインダの液滴量Ｑ_Ｓは、第１液滴におけるバインダの液滴量をＱ_Ｍとしたとき、次式：０．５×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｓ≦０．８×Ｑ_Ｍ；で表される。

【0028】

上記態様によれば、ラスタ画像データにおける非端部画素に供給される第１液滴の液滴量を基準として、端部画素に供給される第３液滴の液滴量を適切に調整することができる。これにより、３次元造形物の表面における本来不要な凹凸がより適切に緩和されて、より形状精度の高い３次元造形物を造形することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態に係る３次元造形システムの断面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る３次元造形システムの平面図である。

【図3】第１記憶部に記憶される断面画像データと、第２記憶部に記憶されるラスタ画像データと、のイメージ図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る３次元造形装置のブロック図である。

【図5】バインダ液滴の供給状態を説明する模式図である。

【図6】端部画素に（ａ）第２液滴、（ｂ）第１液滴、（ｃ）第３液滴を供給した状態を示す模式図である。

【図7】（１Ａ）〜（７Ａ）はラスタ画像データに基づくバインダ液滴の供給の様子を示し、（１Ｂ）〜（６Ｂ）は一実施形態に係るバインダ液滴の供給の様子を示す模式図である。

【図8】制御部における液滴量の調整方法の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る３次元造形装置について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。

【0031】

また、本明細書において「インクジェット方式」とは、インクやバインダ等の液体を、微細な液滴として吐出することで、目的の位置に該液体を供給する液体供給手法を意味する。液滴化の手法は特に制限されない。例えば、二値偏向方式あるいは連続偏向方式などの各種の連続方式や、サーマル方式あるいは圧電素子方式などの各種のオンデマンド方式を含む、従来より公知の各種の手法を特に制限なく採用することができる。

【0032】

図１は、一実施形態に係る３次元造形装置１０の断面図である。図２は、図１の３次元造形装置１０に対応する平面図である。３次元造形装置１０は、所望の３次元造形物１を造形するための装置である。なお、図面中の符号Ｆ、Ｒｅ、Ｌ、Ｒ、Ｕｐ、Ｄｎは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、３次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではない。

【0033】

３次元造形装置１０は、粉末材料２を結合させた粉末材料層１Ａを形成し、積層してゆくことで、目的の３次元造形物１を造形する装置である。３次元造形装置１０は、造形部２０と、粉末材料貯留部３０と、バインダ供給ヘッド４０と、制御装置５０と、第１記憶装置６１と、第２記憶装置６２と、を備えている。以下、各部の構成と、３次元造形装置１０の大まかな動作について説明する。

【0034】

造形部２０は、造形槽２２と、造形テーブル２４と、テーブル昇降装置２６とを備えている。造形槽２２の内部には、造形槽２２の底面に対応した形状の造形テーブル２４が設けられている。造形テーブル２４は、造形槽２２の内部側壁と隙間なく形成されている。この造形槽２２と造形テーブル２４の上面とで囲まれた領域が造形エリア２８となる。そして造形エリア２８に粉末材料２を収容して、３次元造形物１の造形を行う。造形テーブル２４は、造形槽２２の内部を上下方向に昇降移動可能なように構成されている。造形テーブル２４は、テーブル昇降装置２６に接続されている。テーブル昇降装置２６は、造形テーブル２４を上下方向に移動させることができる。テーブル昇降装置２６としては特に限定されないが、ここではシリンダ機構を採用している。

【0035】

粉末材料貯留部３０の内部には、３次元造形物１の主たる構成材料である粉末材料２が貯留される。粉末材料貯留部３０は、粉末材料貯留槽３２と、粉末材料供給テーブル３４と、テーブル昇降装置３６と、粉末材料供給ローラ３８とを備えている。粉末材料貯留槽３２の内部には、粉末材料貯留槽３２の底面に対応した形状の粉末材料供給テーブル３４が設けられている。粉末材料供給テーブル３４は、粉末材料貯留槽３２の内部側壁と隙間なく形成されている。粉末材料供給テーブル３４は、粉末材料貯留槽３２の内部を上下方向に昇降移動可能なように構成されている。粉末材料供給テーブル３４は、テーブル昇降装置３６に接続されている。テーブル昇降装置３６は、粉末材料供給テーブル３４を上下方向に移動させるためのものである。テーブル昇降装置３６としては特に限定されないが、ここではシリンダ機構を採用している。粉末材料供給ローラ３８は、図示しないモータにより粉末材料貯留槽３２および造形槽２２の上端に沿って左右方向に移動可能なように構成されている。粉末材料供給ローラ３８は、未使用時には粉末材料貯留部３０に設けられたローラ載置部３９に位置している。

【0036】

造形槽２２に粉末材料２を供給する際には、まず、造形部２０において、テーブル昇降装置２６が造形テーブル２４を造形槽２２の上端から所定の幅（例えば、０．１ｍｍ）だけ下方に位置させる。例えば、造形テーブル２４を造形槽２２の上端から所定の幅（寸法）だけ下降させる。造形槽２２の上端から造形テーブル２４の上面までの幅は、断面画像データのスライス厚さに基づいて予め定められている。これにより、所定高さ（厚み）の造形エリア２８が用意される。

【0037】

また、粉末材料貯留部３０においては、テーブル昇降装置３６が粉末材料供給テーブル３４を所定の高さ分だけ上方に移動（上昇）させる。粉末材料供給テーブル３４の上昇幅は、造形エリア２８に供給する粉末材料２の体積に対応して決定することができる。すなわち、造形テーブル２４の下降幅に対応して予め定めることができる。これにより、供給粉末材料貯留槽３２に貯留された粉末材料２は、所定の分量だけ粉末材料貯留槽３２から押し出される。本実施形態では、粉末材料供給テーブル３４の上昇幅が造形テーブル２４の下降幅と略等しくなるよう、造形槽２２および粉末材料貯留槽３２の平面視における面積が設定されている。

【0038】

テーブル昇降装置３６によって粉末材料供給テーブル３４が上方に移動されると、粉末材料供給ローラ３８はローラ載置部３９から右方に移動する。これにより、粉末材料貯留槽３２から押し出された粉末材料２が、粉末材料供給ローラ３８に運ばれて造形槽２２内の造形エリア２８に供給される。粉末材料供給ローラ３８は、造形槽２２を右方に通過すると、その後、逆方向に回転して左方に移動する。粉末材料供給ローラ３８が、造形槽２２の上端に沿って（例えば水平に）移動することで、造形エリア２８に供給された粉末材料２の表面が均一に均される。これにより、造形エリア２８に所定の厚みで粉末材料２が敷き詰められる。粉末材料供給ローラ３８は、粉末材料貯留槽３２の上面を左方に通過すると、ローラ載置部３９に戻される。

【0039】

造形部２０の上方には、未硬化で液体状態のバインダを供給するバインダ供給ヘッド４０が配設されている。バインダ供給ヘッド４０は、図示しない駆動装置に接続されている。バインダ供給ヘッド４０は、後述の制御装置５０により制御されて、造形槽２２に対して前後方向（Ｘ軸方向）および左右方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成されている。また、バインダ供給ヘッド４０は、バインダを吐出するノズル４０Ａを備えている。ノズル４０Ａは、図示しないバインダ収容タンクに接続されている。バインダ供給ヘッド４０は、後述の制御装置５０によりラスタ画像データに基づいて制御されて、ノズル４０Ａからバインダを液滴の状態で吐出することができる。これにより、バインダ供給ヘッド４０は、造形エリア２８に供給された粉末材料２の所定の位置に、バインダの液滴を供給することができる。本例では、例えば、バインダ供給ヘッド４０は、前後方向（Ｘ軸方向）を所定の方向とし、前後方向に沿って移動しながら、ラスタ画像データに基づき所定の一列にバインダの液滴を供給する。その後、バインダ供給ヘッド４０は、左右方向（Ｙ軸方向）に一列分だけ移動し、再び前後方向に沿って移動しながら、ラスタ画像データに基づき次の一列にバインダの液滴を供給する。このようにして造形エリア２８に供給された粉末材料２にバインダが供給される。バインダが供給された部分においては、粉末材料２を構成する粒子間にバインダが染み渡る。そして例えばバインダが固化することで、粉末材料２を構成する粒子が互いに固着される。これにより、ラスタ画像データに対応した粉末固化層１Ａが形成される。

【0040】

粉末固化層１Ａが形成されると、造形部２０において、テーブル昇降装置２６は造形テーブル２４を所定の幅で下方に移動（下降）させる。造形テーブル２４の下降幅は、上述のとおり、スライスデータの厚みに基づいて予め定められている。これにより、所定高さ（厚み）の造形エリア２８が新しく用意される。引き続き、造形エリア２８への粉末材料の供給と、次のラスタ画像データに基づく粉末固化層１Ａの形成とを行う。このことを順次繰り返すことで、造形テーブル２４上で高さ方向に粉末固化層１Ａが一体的に積み重ねられ、所望の３次元造形物１を造形することができる。

【0041】

第１記憶部６１は、３次元造形装置１０が造形しようとする対象の立体構造物（３次元造形物）の属性データを記憶する。この属性データには、立体構造物を複数の断面層にスライスしたスライスモデルについてのデータ（スライスデータ）が含まれる。スライスデータには、連続的な複数の断面画像データが含まれる。立体構造物をスライスする方向は特に制限されず、例えば、水平方向や垂直方向とすることができる。断面画像データは、例えばユーザーの操作によって、図示しない記憶媒体または外部コンピュータから第１記憶部６１に格納することができる。断面画像データは、少なくともスライス断面の形状や寸法に関する３次元的な空間データを含む。断面画像データは、例えばＳＴＬ(Standard Triangulated Language)形式で表される。図３に、断面画像データ６１Ａが備えるスライス断面の形状情報のイメージを例示した。図３において、円形の輪郭線で囲まれた内部の領域が、立体構造物をスライスしたときの断面に相当する。

【0042】

第２記憶部６２は、断面画像データに基づき粉末固化層１Ａを形成するためのバインダ供給条件に係る属性データを記憶する。この属性データには、例えば、少なくとも造形槽２２に対するバインダの供給位置情報に関するラスタ画像データが含まれる。ラスタ画像データは、立体構造物を複数の断面層にスライスしたスライスモデルを格子状（グリッド）に並んだ画素（ピクセル，セルともいう）の集合体で表したものである。ラスタ画像データは、例えばユーザーの操作によって、図示しない記憶媒体またはコンピュータから第２記憶部６２に格納することができる。あるいは、第１記憶部６１に記憶された断面画像データ６１Ａに基づき、３次元造形装置１０内の図示しないコンピュータにおいて作成（ラスタ変換）してもよい。第２記憶部６２には、例えば、ラスタ画像データが記憶されている。図３に、断面画像データ６１Ａに対応するラスタ画像データ６２Ａが備えるバインダ供給位置情報のイメージを例示した。本例のラスタ画像データ６２Ａにおいて、画素は、ＸＹ方向の寸法が同一のマス目（画素）により表現されている。

【0043】

図３の例では、折れ線状の輪郭線で囲まれた内部の画素が、断面画像データ６１Ａに対応するラスタ画像データ６２Ａに相当する。そしてこの輪郭線で囲まれた領域（画素の集合）が、バインダ供給ヘッド４０がバインダを液滴として供給する液滴の供給領域に一致する。このラスタ画像データ６２Ａには、バインダ供給ヘッド４０がバインダを供給しながら移動する方向に一致する所定方向（図３中の矢印Ｘの方向）が定められる。所定方向は、例えば、バインダ供給ヘッド４０の主走査方向である。ラスタ画像データ６２Ａは、断面層の所定方向に沿った端部に位置する端部画素Ｇ１と、断面層の端部以外の領域に相当する非端部画素Ｇ２とを含む。図３の例において、点線で示された一の断面層について、Ｘ方向のラインには少なくとも２つの端部画素Ｇ１が存在する。Ｘ方向において一群の非端部画素Ｇ２は、２つの端部画素Ｇ１に挟まれている。

【0044】

制御装置５０は、３次元造形装置１０の構成部材の動作を統括的に制御する。制御装置５０は、バインダ供給ヘッド４０、粉末材料供給ローラ３８、テーブル昇降装置２６、３６、第１記憶部６１および第２記憶部６２に接続されている。制御装置５０は、テーブル昇降装置２６を駆動することによって、造形テーブル２４を上方または下方に移動させる。制御装置５０は、テーブル昇降装置３６を駆動することによって、粉末材料供給テーブル３４を上方または下方に移動させる。制御装置５０は、バインダ供給ヘッド４０のＸＹ軸方向の移動と、バインダ供給ヘッド４０からのバインダの吐出条件とを制御する。制御装置５０は、粉末材料供給ローラ３８の移動を制御する。この制御装置５０は、公知のパーソナルコンピュータや汎用コンピュータなどに設けられるＣＰＵ（中央演算処理装置）により実現することが可能である。

【0045】

制御装置５０は、図４に示すように、判断部５１と、液滴制御部５２と、ヘッド制御部５３と、を備える。液滴制御部５２は、さらに、位置判定部５２ａと、液滴数判断部５２ｂと、第１ドット制御部５２ｃと、第２ドット制御部５２ｄと、第３ドット制御部５２ｅと、第４ドット制御部５２ｆと、を備えている。上記各部は、集積回路等に形成された論理回路によりハードウェアで構成されていてもよく、ＣＰＵがコンピュータプログラムを実行することにより機能的に実現されるようになっていてもよい。制御装置５０は、さらに、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。なお、コンピュータプログラムは、当該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（有線または無線による通信手段等）を介してＣＰＵと通信可能に構成されていてもよい。なお、本実施形態において、コンピュータプログラムは、電子的伝送によって実現された搬送波に含まれるデータ信号の形態であってもよい。

【0046】

液滴制御部５２は、バインダ供給ヘッド４０からのバインダの液滴の吐出条件を制御する。例えば図３に示すように、断面画像データ６１Ａとラスタ画像データ６２Ａとは、完全には一致しない。すなわち、断面画像データ６１Ａおよびラスタ画像データ６２Ａのそれぞれの端部（輪郭）において完全には一致しない。したがって、液滴制御部５２は、バインダ供給ヘッド４０が所定方向にバインダの液滴を供給するとき、その液滴の供給領域の最端部である端部位置において、断面画像データ６１Ａおよびラスタ画像データ６２Ａとのズレが軽減されるように、供給する液滴量を制御する。液滴制御部５２は、例えば、後述の判断部５１の判断に基づき、液滴量の制御を実施するかどうかを決定することができる。

【0047】

図５に、粉末材料２にＸ軸方向に沿ってバインダの液滴を供給した場合の、バインダの着弾のイメージを示した。図５の例では、６つのバインダの液滴を連続的に供給している。供給するバインダの液滴の量は、Ｘ軸方向の最端部の液滴ｄ１，ｄ６であっても、これら最端部の液滴ｄ１，ｄ６に挟まれた中間部の液滴ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５であっても、同一である。したがって、粉末材料２に着弾するバインダ液滴の着弾イメージも、最端部ｄ１，ｄ６と、最端部ｄ１，ｄ６に挟まれた中間部ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５とで同一となる。なお、バインダの液滴の量は、通常、一定の量に定められている。例えば、ラスタ画像データの一画素の寸法が決定されると、この一画素あたりの寸法がバインダ液滴の着弾寸法となるようにバインダの液滴量が設定される。具体的には、バインダ供給ヘッド４０から吐出される一滴のバインダの吐出量は、対象とする粉末材料２に供給されて着弾したときのバインダ液滴の寸法が、ラスタ画像データ６２Ａの一つの画素の寸法に一致するように設定される。あるいは、ラスタ画像データ６２Ａの一画素のマス目の寸法、すなわち、正方形の形状のマス目の１辺の長さは、バインダ供給ヘッド４０の解像度に応じて決定されても良い。この場合、ラスタ画像データ６２Ａの一つの画素の寸法は、バインダ供給ヘッド４０から吐出される一滴のバインダが、対象とする粉末材料２に供給されて着弾したときのバインダ液滴の寸法に合わせて設定される。このように、バインダの液滴の量は、粉末材料２への着弾領域がラスタ画像データ６２Ａの一画素のマス目に一致するように所定量が決定される。したがって、所定量のバインダの液滴は、ラスタ画像データ６２Ａの一画素を示すマス目ｍ１〜ｍ６に相応して着弾する。このような所定量のバインダの液滴を、第１液滴とする。従来の３次元造形装置において、バインダは、第１液滴のみで供給されていた。

【0048】

これに対し、液滴制御部５２は、液滴量を、第１液滴の液滴量（所定量）に限定しない。例えば、液滴制御部５２は、液滴量を所定量とは異なるように制御することができる。そして例えば、バインダ供給ヘッド４０から吐出される液滴を、第１の量とは異なる量の液滴である調整液滴として供給することができる。調整液滴の液量は特に限定されず、例えば、液滴量のそれぞれ異なる第２液滴と、第３液滴と、に制御することができる。これにより、バインダ供給ヘッド４０から吐出される液滴を、液滴量のそれぞれ異なる第１液滴と、第２液滴と、第３液滴と、に制御することができる。図６に、ラスタ画像データ６２Ａのマス目ｍ１〜ｍ６のうち最端部のマス目ｍ６の中心に、（ａ）第２液滴ｄ_Ｌ、（ｂ）第１液滴ｄ_Ｍ、（ｃ）第３液滴ｄ_Ｓを着弾させたときのイメージをそれぞれ示した。（ｂ）第１液滴ｄ_Ｍは、上記のとおり、端部位置（端部画素）以外の領域（非端部画素）に供給する液滴と同じ、所定量の液滴である。第１液滴ｄ_Ｍはマス目にほぼ一致するサイズで着弾している。（ａ）第２液滴ｄ_Ｌは、所定量よりも多い量の液滴である。すなわち、第１液滴ｄ_Ｍよりも多い量の液滴である。したがって、第２液滴ｄ_Ｌの着弾イメージは、マス目を大きくはみ出す傾向にある。（ｃ）第３液滴ｄ_Ｓは、所定量よりも少ない量の液滴である。すなわち、第１液滴ｄ_Ｍよりも少ない量の液滴である。第３液滴ｄ_Ｓの着弾イメージは、マス目に満たない傾向にある。

【0049】

第１液滴に対する、第２液滴および第３液滴の液滴量の割合はそれぞれ厳密には制限されない。例えば、第２液滴におけるバインダの液滴量Ｑ_Ｌは、第１液滴におけるバインダの液滴量をＱ_Ｍとしたとき、次式：１．２×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｌ≦１．５×Ｑ_Ｍ；で表される量とすることが好ましい。第２液滴におけるバインダ液滴量Ｑ_Ｌは、より好ましくは、１．２５×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｌ≦１．４５×Ｑ_Ｍであり、特に好ましくは１．３×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｌ≦１．４×Ｑ_Ｍである。また、例えば、第３液滴におけるバインダの液滴量Ｑ_Ｓは、第１液滴におけるバインダの液滴量をＱ_Ｍとしたとき、次式：０．５×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｓ≦０．８×Ｑ_Ｍ；で表される量とすることが好ましい。第３液滴のバインダ液滴量Ｑ_Ｓは、より好ましくは、０．５５×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｓ≦０．７５×Ｑ_Ｍであり、特に好ましくは０．６×Ｑ_Ｍ≦Ｑ_Ｓ≦０．７×Ｑ_Ｍである。これらの第１液滴、第２液滴および第３液滴の液滴量は、例えば、公知のインクジェット技術を利用して制御することができる。例えば、圧電素子方式のバインダ供給ヘッド４０の場合、圧電素子の伸長と収縮とを制御するパルス状の駆動電圧波形パターンを調整することで、第１液滴、第２液滴および第３液滴のバインダ液滴量を調整することができる。

【0050】

図８は、制御部５０が行うバインダ液滴量の調整手順の一例を示したフロー図である。図８を適宜参照し、液滴量の調整の概要について説明する。
判断部５１は、液滴制御部５２がバインダの液滴の制御を実施するかどうかを判断することができる。かかる判断は、以下の手順で行うことができる。すなわち、まず、判断部５１は、断面画像データ６１Ａとラスタ画像データ６２Ａとを比較する。そこで、判断部５１は、断面画像データ６１Ａに対するラスタ画像データ６２Ａの形状誤差を取得する。本例では、図３に点線で示すように、ラスタ画像データ６２Ａのマス目の中心を通る所定方向（Ｘ軸方向）において、断面画像データ６１Ａに対するラスタ画像データ６２Ａの形状誤差を測定することとする。かかる形状誤差の測定については、簡便のため、図３の斜線で示した一の端部画素Ｇ１の位置（断面層の一の端部）を例にして説明する。すなわち、断面画像データ６１Ａから把握される断面層の端部位置Ｐ１と、ラスタ画像データ６２Ａの端部画素Ｇ１の所定方向における端部位置（マス目上）Ｐ２との差分｜Δｔ｜を取得する（Ｓ１）。この差分｜Δｔ｜は、例えば、Ｘ軸方向におけるＰ１の位置を示すＸ座標値（Ｘ_Ｐ１）からＰ２の位置を示すＸ座標値（Ｘ_Ｐ２）を差し引いて得られる差Δｔ＝（Ｘ_Ｐ１−Ｘ_Ｐ２）の絶対値として把握することができる。この差分｜Δｔ｜は、例えば、判断部５１に記憶することができる。そして判断部５１は、この差分｜Δｔ｜が、予め定められた許容誤差ΔＥ（＞０）よりも大きいか否かを判断する（Ｓ２）。ここで許容誤差ΔＥは、例えば、バインダ供給ヘッド４０の解像度や、第１液滴の着弾イメージ、および、これに対応するラスタ画像データ６２Ａの一画素あたりの寸法を考慮して、任意に設定することができる。例えば、断面画像データ６１Ａとラスタ画像データ６２Ａとの差分は一般的に１割程度であれば許容される。したがって、ラスタ画像データ６２Ａの一つの画素の寸法をＤとしたとき、許容誤差ΔＥは、例えば、次式：０＜ΔＥ≦０．１×Ｄ；で規定することができる。そして差分｜Δｔ｜が所定の許容誤差ΔＥよりも大きいと判断したとき、つまりに、判断部５１が、バインダの液滴の量および液滴数を制御するように構成することができる。なお、判断部５１が、バインダの液滴の量を異ならしめる必要がないと判断した場合は、断面層の所定方向において供給するバインダの液滴の量や数は変更しなくてよい（Ｓ３）。かかる様子は、例えば、図７の７Ａに示される。

【0051】

差分｜Δｔ｜が所定の許容誤差ΔＥよりも大きいとき、液滴制御部５２は、判断部５１の判断に基づき、断面層の所定方向の最端部において供給するバインダの液滴量を制御する。すなわち、Ｓ６に示したように、所定量の液滴である（ｂ）第１液滴ｄ_Ｍ、に代えて（ａ）第２液滴ｄ_Ｌまたは（ｃ）第３液滴ｄ_Ｓのいずれかの液滴を供給したり、供給する液滴数を変えて、かつ、最端部に供給するバインダの液滴量を（ａ）第２液滴ｄ_Ｌまたは（ｃ）第３液滴ｄ_Ｓのいずれかに変化させたりすることができる。

【0052】

液滴制御部５２は、例えば、以下のようにして、バインダの液滴の供給について制御することができる。すなわち、まず、バインダの液滴数を調整する際の基準となる調整基準Ｓをあらかじめ設定しておく。そして液滴数判断部５２ｂは、差分｜Δｔ｜と、この調整基準Ｓとの大きさを比較する（Ｓ４）。図７の例では、ラスタ画像データ６２Ａの一画素あたりの寸法Ｄの１／２の値（Ｄ／２）を、バインダの液滴数の調整基準Ｓとして設定している。例えば、バインダ供給ヘッド４０の解像度がＸ軸方向とＹ軸方向共に７２０ｄｐｉである場合を例とする。すると、ラスタ画像データ６２Ａの１画素あたりの寸法Ｄは、１インチが２５．４ｍｍであることから、次式：２５．４（ｍｍ）÷７２０（ｄｐｉ）；により、Ｄ＝０．０３５２７ｍｍとなる。調整基準Ｓは、このＤの値に基づき、（０．０３５２７÷２）ｍｍに設定される。そして、液滴数判断部５２ｂは、判断部５１が取得した形状誤差を示す差分｜Δｔ｜とこの調整基準Ｓとの大小関係を把握する。判断結果は、例えば、液滴数判断部５２ｂに記憶することができる。

【0053】

次いで、位置判定部５２ａが、ラスタ画像データ６２Ａにおける断面層の端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が、断面画像データ６１Ａから把握される断面層の断面領域内にあるか否かを判断する。本例では、かかる判断を、ラスタ画像データ６２Ａにおける断面層の端部画素Ｇ１が、断面画像データ６１Ａの断面層の端部位置Ｐ１よりも、断面層の中心側にあるか否かで判断を行うものとする。かかる判断は、断面画像データ６１Ａの輪郭のＸ軸上の位置データと、ラスタ画像データ６２Ａにおける断面層の端部画素Ｇ１のＸ軸上の位置データとを比較することで実施することができる。より具体的には、上記のΔｔが正の値（Δｔ＞０）か負の値（Δｔ＜０）かで判断することができる（Ｓ５）。なお、予め言うまでもないが、このときの正または負の判断は、Ｘ座標の基準点（例えば原点）が断面層の断面領域側にあるか否かで変更され得る。また、判断結果は、例えば、位置判定部５２ａに記憶することができる。

【0054】

第１ドット制御部５２ｃ〜第４ドット制御部５２ｆでは、位置判定部５２ａと液滴数判断部５２ｂとの判断結果に基づき、端部画素Ｇ１に供給するバインダ液滴の態様を決定する。

【0055】

第１ドット制御部５２ｃは、液滴数判断部５２ｂが、差分｜Δｔ｜が調整基準Ｓよりも小さいと判定し、かつ、位置判定部５２ａが、端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が断面領域内にあると判定（Δｔ＞０）した場合のバインダ供給条件を決定する。かかる様子は、例えば、図７の１Ａに示される。このとき、第１ドット制御部５２ｃは、端部位置に第２液滴ｄ_Ｌを供給させる（Ｓ６１）。つまり、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴ｄ６を、第２液滴ｄ_Ｌに変更するように制御する。かかる制御後の様子は、例えば、図７の１Ｂに示される。このように、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴ｄ６を、第１液滴ｄ_Ｍから第２液滴ｄ_Ｌに変更することで、Ｐ１とＰ２との差分Δｔが縮小される。これにより、形状誤差を軽減することができる。

【0056】

第２ドット制御部５２ｄは、液滴数判断部５２ｂが、差分｜Δｔ｜が調整基準Ｓ以上であると判定し、かつ、位置判定部５２ａが、端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が断面領域内にあると判定（Δｔ＞０）した場合のバインダ供給条件を決定する。かかる様子は、例えば、図７の２Ａおよび３Ａに示される。このとき、第２ドット制御部５２ｄは、端部位置を非端部画素（Ｇ２）位置とは所定方向の反対側に一画素分ずらして新端部位置とする。そして、元の端部位置は非端部画素位置として第１液滴を供給し、新端部位置に第３液滴ｄ_Ｓを追加で供給させる（Ｓ６２）。換言すると、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴は第１液滴ｄ_Ｍのまま、端部画素Ｇ１に対して非端部画素Ｇ２とは所定方向（Ｘ軸方向）の反対側に隣接する画素ｍ７に、バインダの第３液滴ｄ_Ｓを追加で供給するように制御する。かかる制御後の様子は、例えば、図７の２Ｂおよび３Ｂに示される。このように、端部画素Ｇ１に隣接する画素ｍ７に追加でバインダの第３液滴ｄ_Ｓを供給することで、Ｐ１とＰ２との差分｜Δｔ｜が縮小される。これにより、形状誤差を軽減することができる。

【0057】

なお、ここで図７の２Ｂにおいて第３液滴ｄ_Ｓが画素ｍ７のマス目に満たないからと言って、画素ｍ７の位置に供給されたバインダの第３液滴ｄ_Ｓにより形成される粉末硬化物と、端部画素Ｇ１の位置に供給されたバインダの第１液滴ｄ_Ｍにより形成される粉末硬化物とが、結合されないという問題は発生しない。なぜならば、図７の２Ｂにおいてはバインダの液滴の着弾イメージを示しているが、実際には、粉末材料２に供給されたバインダの液滴は、隣に供給される液滴が離れている場合には、着弾イメージよりも広い範囲で粉末材料２に染み渡り得る。したがって、隣り合う画素ｍ７と端部画素Ｇ１とに着弾したバインダは、粉末材料２内で接触し得るからである。以下の説明においても、第３液滴ｄ_Ｓを供給する場合は同様である。

【0058】

第３ドット制御部５２ｅは、液滴数判断部５２ｂが、差分｜Δｔ｜が調整基準Ｓよりも小さいと判定し、かつ、位置判定部５２ａが、端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が断面領域外にあると判定（Δｔ＜０）した場合のバインダ供給条件を決定する。かかる様子は、例えば、図７の４Ａに示される。このとき、第３ドット制御部５２ｅは、端部位置に第３液滴ｄ_Ｓを供給させる（Ｓ６３）。すなわち、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴ｄ６を、第３液滴ｄ_Ｓに変更するように制御する。かかる制御後の様子は、例えば、図７の４Ｂに示される。このように、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴ｄ６を、第１液滴ｄ_Ｍから第３液滴ｄ_Ｓに変更することで、Ｐ１とＰ２との差分｜Δｔ｜が縮小される。これにより、形状誤差を軽減することができる。

【0059】

第４ドット制御部５２ｆは、液滴数判断部５２ｂが、差分｜Δｔ｜が調整基準Ｓよりも大きいと判定し、かつ、位置判定部５２ａが、端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が断面領域外にあると判定（Δｔ＜０）した場合のバインダ供給条件を決定する。かかる様子は、例えば、図７の６Ａに示される。このとき、第４ドット制御部５２ｆは、端部画素位置に隣接する非端部画素を新端部位置とし、この新端部位置に第２液滴を供給させる（Ｓ６４）。換言すると、端部画素Ｇ１にバインダの液滴を供給せず、端部画素Ｇ１に隣接する非端部画素Ｇ２（ｍ５）に、バインダの第２液滴ｄ_Ｌを供給するように制御する。かかる制御後の様子は、例えば、図７の６Ｂに示される。このように、端部画素Ｇ１に隣接する非端部画素Ｇ２（ｍ５）にバインダの第２液滴ｄ_Ｌを供給することで、Ｐ１とＰ２との差分｜Δｔ｜が縮小される。これにより、形状誤差を軽減することができる。

【0060】

なお、上記例では、液滴数判断部５２ｂにおいて、形状誤差を示す差分｜Δｔ｜が、調整基準Ｓと同じであって、かつ、端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が断面領域外にあると判定（Δｔ＜０）されたときの制御を規定していなかった。しかしながら、このような条件における制御内容は特に制限されない。例えば、図７の５Ａに、断面画像データ６１Ａにおける断面層の端部位置Ｐ１と端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２との関係が、図７の３Ａと４Ａとの間の状態であって、差分｜Δｔ｜と調整基準Ｓとが等しいとき（｜Δｔ｜＝Ｓ）の様子が示される。この５Ａに示す場合、例えば、第３ドット制御部５２ｅによる制御を行うことができる。すなわち、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴ｄ６を、第３液滴ｄ_Ｓに変更するものである。かかる制御後の様子は、例えば、図７の５Ｂに示される。しかしながら、５Ａに示す場合、例えば、第４ドット制御部５２ｆによる制御を行うようにしてもよい。つまり、図７の６Ｂに示されるように、端部画素Ｇ１にバインダの液滴を供給せず、端部画素Ｇ１に隣接する非端部画素Ｇ２（ｍ５）に、バインダの第２液滴ｄ_Ｌを供給するように制御してもよい。

【0061】

また、上記例では、図７の２Ａに示されるように、液滴数判断部５２ｂにおいて、形状誤差を示す差分｜Δｔ｜が調整基準Ｓと同じであって、かつ、端部画素Ｇ１の端部位置Ｐ２が断面領域内にあると判定（Δｔ＞０）されたときは、第２ドット制御部５２ｄによる制御を行っていた。しかしながら、このような条件における制御内容は必ずしもこれに制限されない。この２Ａに示す場合、例えば、第１ドット制御部５２ｄによる制御を行うこともできる。すなわち、端部画素Ｇ１に供給するバインダの液滴ｄ６を、第２液滴ｄ_Ｌに変更するように制御するものである。かかる制御後の様子は、例えば、図７の１Ｂに示される。

【0062】

なお、既に述べているが、図７の７Ａに示されるように、判断部５１において、差分｜Δｔ｜が、所定の許容誤差ΔＥよりも小さいと判断された場合は、断面層の所定方向の最端部（この場合は端部画素Ｇ１）において供給するバインダの液滴の量を異ならしめる必要はない。したがって、液滴制御部５２において、バインダの液滴ｄ６を第１液滴から変更する制御は行わない（Ｓ３）。

【0063】

上記実施形態では、ここに開示される技術を図８のフローに沿って説明した。しかしながら、ここに開示される技術はこれに限定されない。すなわち、Ｓ１において差Δｔを取得したのち、Ｓ２において差分｜Δｔ｜が許容誤差ΔＥよりも大きいと判断された場合は、任意の手法によりＳ６に進むことができる。これにより、より簡略化された手順により、バインダの液滴の量を適切に調整することができる。

【0064】

ヘッド制御部５３は、ラスタ画像データ６２Ａに基づき、断面層に相当する画素位置にバインダの液滴を供給するよう、バインダ供給ヘッド４０を制御する。例えば、図３のラスタ画像データ６２Ａにおける矢印Ｘの方向に沿って、端部画素と非端部画素とに対応する造形槽２２の上面の位置に向けて、バインダの液滴を供給するよう、バインダ供給ヘッド４０を制御する。そしてこのとき、液滴制御部５２からバインダの液滴の量を異ならしめる旨の指示があった場合は、かかる指示に基づき、上記のとおりバインダの液滴の供給条件を補正する。これにより、断面画像データ６１Ａとラスタ画像データ６２Ａとにおける差分（形状誤差）を軽減した条件で、粉体固化層１Ａを形成することができる。

【0065】

なお、本発明の３次元造形装置１０においては、「粉末材料」として任意の素材からなる粉末を用いることができる。このような素材としては、例えば、石膏，セラミックス（例えば、アルミナ、ジルコニアなど）等の無機材料、金属の単体または合金等の金属材料、各種のエンジニアリングプラスチック（例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、液晶ポリマーなど）等の有機高分子材料、およびこれらの混合物等が挙げられる。粉末材料の粒径は特に制限されないが、例えば、レーザ散乱・回折法に基づく体積基準の粒度分布における積算値５０％での平均粒子径（メジアン径）が１０μｍ以上６０μｍ以下程度の粉末を好適に用いることができる。

【0066】

また、「バインダ」としては、未硬化の状態で液体状態であって、上記粉末材料を構成する粒子同士を結着することが可能な材料を特に制限なく使用することができる。このようなバインダとしては、結着作用を示す樹脂、光硬化性樹脂等を媒体に溶解または分散させたものや、粉末粒子の結合反応を開始させる反応開始剤を媒体に溶解または分散させたものが挙げられる。媒体としては、水を主体とする水系媒体または有機溶剤等を主体とする有機系媒体のいずれであってもよい。なお、粉末材料が石膏からなる場合には、バインダとして水を主体とする液体（典型的には水）を好ましく用いることができる。また、粉末材料がセラミック材料からなる場合には、バインダとしては、光硬化性樹脂を水系または有機系の媒体に分散させた樹脂バインダ液を好ましく用いることができる。また、ここでいう「主体とする」とは、５０質量％以上が当該水または有機溶剤からなることを意味する。例えば、環境衛生の観点からは、水系媒体を用いることが好ましい。

【0067】

以上のように、本実施形態では、制御装置５０は、ラスタ画像データ６２Ａに基づいてバインダ供給ヘッド４０を制御し、造形槽２２に収容された粉末材料２にバインダを供給する。そしてこのバインダの供給に際し、判断部５１は、断面画像データとラスタ画像データとを比較して、実際に造形される３次元造形物の表面に見られる立体的な形状誤差を把握する。そしてこの形状誤差が補正すべきものであるときに、液滴制御部５２において、かかる形状誤差を軽減するための処理を行う。すなわち、最端部のバインダの液滴量を調整する。これにより、ラスタ画像データ６２Ａのみに従って３次元造形物１を作製した場合に比べて、断面画像データ６１Ａにより近い粉末固化層１Ａを形成することができる。換言すると、最端部における立体的な形状誤差を軽減することができる。これにより、表面における本来不要な凹凸が緩和されて、より形状精度の高い３次元造形物を造形することが可能となる。

【0068】

本実施形態では、断面画像データ６１Ａとラスタ画像データ６２Ａとの形状誤差の態様を的確に判断し、形状誤差を軽減するように実際に供給するバインダの液滴量と液滴数とを制御している。これにより、実際に造形される３次元造形物の形状誤差を、例えば、ラスタ画像データの一画素あたりの寸法の１／２以下に抑えることができる。これにより、適切に形状精度が高められた３次元造形物を造形することが可能となる。

【0069】

なお、上記実施形態では、バインダは粉末材料の粒子同士を結着するものが使用されていたがこれに制限されない。例えば、バインダは顔料を含むことができる。顔料を含むバインダを粉末材料に吐出することで、３次元造形物に所定の色彩を付与することができる。また、上記実施形態において、３次元造形装置では、バインダ供給ヘッド４０を１つ備えていた。しかしながら、バインダ供給ヘッド４０の数は１つに制限されない。例えば、異なる色彩の顔料を含むバインダを供給するために２以上のバインダ供給ヘッド４０がそなえられていてもよい。これにより、所望のフルカラーの意匠を備える３次元造形物を造形することができる。なお、この場合、断面画像データ６１Ａおよびラスタ画像データ６２Ａは、さらに色データを含むことができる。色データは、例えばＲＧＢ値で表される。バインダ供給ヘッド４０は、ラスタ画像データ６２Ａに含まれる色データに基づき、所定の顔料を含むバインダを供給することができる。

【符号の説明】

【0070】

１ ３次元造形物
１Ａ 粉末固化層
１０ ３次元造形装置
２０ 造形部
２２ 造形槽
３０ 粉末材料貯留部
４０ ヘッド制御部
５０ 制御装置
６１ 第１記憶部
６２ 第２記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】