2022-173350 立体造形物及び立体造形物の造形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022173350

(43)【公開日】2022-11-18

(54)【発明の名称】立体造形物及び立体造形物の造形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/112 20170101AFI20221111BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20221111BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221111BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20221111BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20221111BHJP

【ＦＩ】

B29C64/112

B33Y80/00

B33Y10/00

B29C64/393

B33Y50/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022152800

(22)【出願日】2022-09-26

(62)【分割の表示】P 2017150838の分割

【原出願日】2017-08-03

(71)【出願人】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】八角 邦夫

(57)【要約】

【課題】カラー領域において好適な発色を実現することができる立体造形物等を提供する。
【解決手段】積層方式により形成された立体造形物であって、表面の法線方向に一定の厚みを有するカラー領域１４を備え、カラー領域１４は、カラーインクだけではカラー領域のインクが所定のインク充填密度を満たさない箇所について、白色インク及び透明インクによって、カラー領域１４のインク充填密度が補填されている。また、白色インクは、透明インクに比して内部側に補填される割合が多く、透明インクは、白色インクに比して表層側に補填される割合が多い。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層方式により形成された立体造形物であって、
表面の法線方向に一定の厚みを有するカラー領域を備え、
前記カラー領域は、カラーインクだけでは前記カラー領域のインクが所定のインク充填密度を満たさない箇所について、白色インク及び透明インクによって、前記カラー領域の前記インク充填密度が補填されていることを特徴とする立体造形物。

【請求項2】

前記白色インクは、前記透明インクに比して内部側に補填される割合が多く、
前記透明インクは、前記白色インクに比して表層側に補填される割合が多いことを特徴とする請求項１に記載の立体造形物。

【請求項3】

前記白色インクと前記透明インクとは、半々に補填されていることを特徴とする請求項１または２に記載の立体造形物。

【請求項4】

前記カラー領域の内部側に設けられる光反射領域を、さらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体造形物。

【請求項5】

前記カラー領域と前記光反射領域との間に設けられる分離領域を、さらに備えることを特徴とする請求項４に記載の立体造形物。

【請求項6】

前記カラー領域の表層側に設けられる保護領域を、さらに備え、
前記保護領域及び前記分離領域の少なくとも一方は、前記透明インクにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の立体造形物。

【請求項7】

表面の法線方向に一定の厚みを有するカラー領域を備えた立体造形物を積層方式によって造形する立体造形物の造形方法であって、
カラーインクだけでは前記カラー領域のインクが所定のインク充填密度を満たさない箇所について、白色インク及び透明インクによって、前記カラー領域の前記インク充填密度を補填することを特徴とする立体造形物の造形方法。

【請求項8】

前記立体造形物の内部側に、前記透明インクに比して前記白色インクを補填する割合が多くなるように形成し、前記立体造形物の表層側に、前記白色インクに比して前記透明インクを補填する割合が多くなるように形成することを特徴とする請求項７に記載の立体造形物の造形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内部側から表層側に亘って形成されるカラー領域を備えた立体造形物及び立体造形物の造形方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、カラー領域を備えた立体造形物として、積層方式により形成されたカラー領域を有する造形物が知られている（例えば、特許文献１参照）。この造形物は、カラー領域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カラー領域のインク充填密度が補填されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１４７３２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１の造形物では、カラー領域の補填インクとして透明インクが用いられており、カラー領域の内側（中心部側）に白色インクを用いて形成された光反射層が設けられている。このため、造形物に入射した光はカラー領域を通過し、光反射層で反射され、反射した光は再びカラー領域を通過して外部に出射する。その結果、カラー領域の色彩に応じたカラー表面の造形物が得られる。

【0005】

しかしながら、特許文献１の造形物では、光の反射が光反射層による反射だけであるため、カラー領域の発色を向上させることが困難である。特に造形物が薄い平板状の場合やカラー領域が厚い場合は、十分な光反射層の厚さが確保できず、色彩の品質が低下してしまう。

【0006】

そこで、本発明は、カラー領域において好適な発色を実現することができる立体造形物及び立体造形物の造形方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の立体造形物は、積層方式により形成された立体造形物であって、表面の法線方向に一定の厚みを有するカラー領域を備え、前記カラー領域は、カラーインクだけでは前記カラー領域のインクが所定のインク充填密度を満たさない箇所について、白色インク及び透明インクによって、前記カラー領域の前記インク充填密度が補填されていることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の立体造形物の造形方法は、表面の法線方向に一定の厚みを有するカラー領域を備えた立体造形物を積層方式によって造形する立体造形物の造形方法であって、カラーインクだけでは前記カラー領域のインクが所定のインク充填密度を満たさない箇所について、白色インク及び透明インクによって、前記カラー領域の前記インク充填密度を補填することを特徴とする。

【0009】

これらの構成によれば、白色インクと透明インクとを混在させてカラー領域のインク充填密度を補填することができる。このため、白色インクにより、カラー領域に入射した光を反射させることができる。また、透明インクにより、カラー領域に入射した光を通過させることができる。よって、カラー領域の内部側に光反射領域が設けられる場合、カラー領域において光が反射されると共に、光反射領域において光が反射されるため、カラー領域において鮮やかな発色を実現することができる。

【0010】

また、前記白色インクは、前記透明インクに比して内部側に補填される割合が多く、前記透明インクは、前記白色インクに比して表層側に補填される割合が多いことが好ましい。

【0011】

また、前記立体造形物の内部側に、前記透明インクに比して前記白色インクを補填する割合が多くなるように形成し、前記立体造形物の表層側に、前記白色インクに比して前記透明インクを補填する割合が多くなるように形成することが好ましい。

【0012】

これらの構成によれば、白色インクは、光を反射させる機能を有すると共に、光を遮蔽する機能を有する。このため、立体造形物の表層側に透明インクを多く配置することで、カラー領域への光の入射時において透明インクによる光の遮蔽を抑制することができる。また、立体造形物の内部側に白色インクを多く配置することで、カラー領域のカラー要素への光の通過時において白色インクによる光の遮蔽を抑制することができる。

【0013】

また、前記白色インクと前記透明インクとは、半々に補填されていることが好ましい。

【0014】

この構成によれば、白色インクと透明インクとが均等な割合であるため、立体造形物を作成するための造形データを生成する場合、白色インクと透明インクとの割付を容易に行うことができ、造形データの生成に関する計算負荷を軽減することができる。

【0015】

また、前記カラー領域の内部側に設けられる光反射領域域を、さらに備えることが好ましい。

【0016】

この構成によれば、光反射領域において、カラー領域を通過した光を好適に反射することができるため、カラー領域における発色を良好なものにすることができる。

【0017】

また、前記カラー領域と前記光反射領域との間に設けられる分離領域を、さらに備えることが好ましい。

【0018】

この構成によれば、分離領域において、カラー領域と光反射領域との物理的な干渉を抑制することができる。このため、カラー領域における光の透過を好適に機能させることができ、また、光反射領域における光の反射を好適に機能させることができる。

【0019】

また、前記カラー領域の表層側に設けられる保護領域を、さらに備え、前記保護領域及び前記分離領域の少なくとも一方は、前記透明インクにより形成されることが好ましい。

【0020】

この構成によれば、保護領域によりカラー領域を保護することができる。また、透明インクを用いて、保護領域と分離領域とを形成できるため、透明インクを兼用することができ、インクの種類の増大を抑制することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明に係る立体造形物及び立体造形物の造形方法は、カラー領域において好適な発色を実現することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本実施形態に係る立体造形物の外観を示す斜視図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る立体造形物の断面図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る立体造形物のスライス層の一部に係る部分断面図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る立体造形物を構成する各要素（ボクセル）の配置を示す説明図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る立体造形物の造形方法において用いられる造形装置の概略を示す概略構成図である。

【図6】図６は、Ｚ方向から見たときのキャリッジの構成を示す図である。

【図7】図７は、Ｘ方向から見たときのキャリッジの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0024】

［本実施形態］
本実施形態に係る立体造形物１は、インクジェットヘッドを用いた、いわゆるインクジェット方式により造形される三次元の造形物となっている。なお、本実施形態では、インクジェット方式を用いた造形に適用して説明するが、この方式に限定されず、積層方式によって立体造形物を形成する方式であれば何れに適用してもよい。例えば、樹脂等の紛体に色のついた結着材インクをインクジェット方式で吐出してカラー領域を積層形成する方式にも適用可能である。

【0025】

図１は、本実施形態に係る立体造形物の外観を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る立体造形物の断面図である。図３は、本実施形態に係る立体造形物の一部に係る部分断面図である。

【0026】

立体造形物１は、図１に示す本実施形態において、例えば、中心軸Ｉが長軸方向となり、中心軸Ｉに直交する方向が短軸方向となる楕円形を、中心軸Ｉを中心に回転させた回転楕円形状となっており、いわゆるラグビーボール形状となっている。ここで、図１では、長軸方向がＹ方向となり、水平方向における短軸方向がＸ方向となり、鉛直方向における短軸方向がＺ方向となる、ＸＹＺ三次元座標系となっている。なお、本実施形態では、ラグビーボール形状の立体造形物１に適用して説明するが、形状は特に限定されず、いずれの形状であってもよい。

【0027】

図２は、図１の中心軸Ｉを通るＹＺ平面の断面図となっており、図３は、図２における立体造形物１の側面におけるスライス層の一部を拡大した図となっている。図２及び図３に示すように、立体造形物１は、内部側から表層側（外部側）に亘って複数の領域が形成されている。具体的に、立体造形物１は、その外表面の法線方向において、内部側から順に、造形領域１１と、光反射領域１２と、分離領域１３と、カラー領域１４と、保護領域１５と、を備えている。さらに、立体造形物１のオーバーハング部（立体造形物１を支持する下方の底面から外側に突き出した部位）の下方には、オーバーハング部の造形を可能にするためのサポート部２を構成している（図３では省略）。このサポート部２は、後述のように、造形後の立体造形物１に対して分離可能となっている。

【0028】

造形領域１１は、立体造形物１の構造体となる領域であり、所定のインクを用いて形成されている。造形領域１１は、例えば、白色インクを用いて形成されており、その内部は、中実であってもよいし、一部中空となる骨組み形状（フレーム形状）であってもよく、特に限定されない。なお、インクの種類は、白色インクのみに限定されず、透明インク、着色したカラーインク、または、これらインクの混合であっても良い。

【0029】

光反射領域１２は、造形領域１１の外部側に形成され、造形領域１１の外面の全面を覆う層状の領域となっている。光反射領域１２は、後述するカラー領域１４を通過した光を反射する領域となっている。光反射領域１２は、光を反射すべく、例えば、白色インクを用いて形成されている。なお、光反射領域１２は、白色インクを用いて形成したが、光を反射可能なインクであれば、いずれのインクであってもよい。また、外表面の法線方向における光反射領域１２の厚さは、場所によらず一定であり、且つ可視光の反射率が少なくとも６０％以上であり、８０％以上であることが望ましい。

【0030】

分離領域１３は、光反射領域１２の外部側に形成され、光反射領域１２の外面の全面を覆う層状の領域となっている。分離領域１３は、光反射領域１２と後述するカラー領域１４との物理的な干渉を抑制する領域となっている。分離領域１３は、カラー領域１４と光反射領域１２との間の光の通過を阻害しないように、透明インクを用いて形成されている。なお、分離領域１３は物理的な干渉が少なければ不要である。

【0031】

カラー領域１４は、分離領域１３の外部側に形成され、分離領域１３の外面の全面を覆う層状の領域となっている。カラー領域１４は、立体造形物１の表面の色彩を表現する領域となっている。カラー領域１４は、予め設定された色彩で発色させるべく、カラーインク及び補填インクを適宜用いて形成されている。カラー領域１４は、表面の色彩の解像度を低下させないように、法線方向における層厚が、光反射領域１２の層厚に比して、薄く形成されている。カラー領域１４の層厚は、例えば、５００μｍ以下であり、２００μｍ以下がより望ましい。

【0032】

保護領域１５は、カラー領域１４の外部側に形成され、カラー領域１４の外面の全面を覆う層状の領域となっている。保護領域１５は、カラー領域１４を紫外線による退色及び物理的な擦り傷から保護する領域となっている。保護領域１５は、カラー領域１４における色を隠さないように、透明インクを用いて形成されている。なお、カラー領域１４の層厚が十分な場合や、透明インクによる光沢を嫌う場合は、保護領域１５は不要である。

【0033】

このように形成される立体造形物１は、インクジェット方式を用いた、積層方式によって形成されている。つまり、立体造形物１は、水平面（ＸＹ面）内に延びる層状のスライス層１７を、鉛直方向（Ｚ方向）に複数積層することで形成される。なお、各スライス層１７は、スライスデータに基づいて下記する造形装置が、各インクを吐出して各インクを硬化させることにより形成される。なお、全てのインクは、紫外線を照射することにより硬化するが、サポート部２を形成するサポート用インクのみ硬化後に水溶性であり、造形完了後に水に浸漬させることで除去される。

【0034】

次に、図４を参照して、立体造形物１の各領域を構成する各要素のスライスデータについて説明する。図４は、本実施形態に係る立体造形物を構成する各要素（インク滴、ボクセル）の配置を示す説明図である。図４に示すように、立体造形物１は、複数のスライスデータに基づいて下記する造形装置によりスライス層１７を形成すると共に、スライス層１７を鉛直方向（Ｚ方向）に複数積層して形成される。なお、図４ではサポート部２を省略している。

【0035】

ここで、図４に示すスライスデータは、２層分のスライスデータを示しており、第ｎスライスデータと、第ｎスライスデータに対して鉛直方向の上方側に位置する第ｎ＋１スライスデータと、を表している。第ｎスライスデータは、下層となる第ｍ層と、第ｍ層の上層となる第ｍ＋１層と、を含んで構成され、第ｎ＋１スライスデータは、第ｍ＋１層の上層となる第ｍ＋２層と、第ｍ＋２層の上層となる第ｍ＋３層と、を含んで構成されている。すなわち、１層分のスライスデータに対して、１つのボクセルで形成される層を２層重ねて構成されている。第ｍ層から第ｍ＋３層までの各層は、Ｚ方向における厚さが、主にカラー領域１４の減法混色による多色形成に適切な各要素（インク滴、ボクセル）の値となっており、一例として、１５μｍ～５０μｍの範囲となっている。

【0036】

造形領域１１は、第ｎスライスデータにおいて、第ｍ層と第ｍ＋１層との２層に亘る造形要素１１ａに基づいて形成され、また、第ｎ＋１スライスデータにおいて、第ｍ＋２層と第ｍ＋３層との２層に亘る造形要素１１ａに基づいて形成される。具体的に、造形要素１１ａは、後述する他の要素を１×１×１のボクセルとすると、２×２×２のボクセルとなっており、他の要素よりも大きなボクセルとなっている。このため、造形要素１１ａに基づいて造形領域１１を造形する場合には、造形領域１１のインクの吐出量を多くしたり、後述する造形用のインクジェットヘッドの数を多く配置（例えば、２倍）したり、異なる複数の種類のインクを複数のインクジェットヘッドから同時に吐出することで、造形領域１１の形成の高速化を図ることが可能となる。また、造形要素１１ａは、上記したように、例えば、造形用インクＭｏとして、白色インクＷを用いて光反射領域１２と一体に形成してもよい。なお、造形要素１１ａも他の要素と同様に１×１×１のボクセルとしてもよい。

【0037】

光反射領域１２は、第ｍ層から第ｍ＋３層までの各層において、反射要素１２ａに基づいて形成される。具体的に、反射要素１２ａは、１×１×１のボクセルとなっており、上記したように、白色インクＷを用いて形成される。光反射領域１２は、立体造形物１の外表面に対する法線方向における厚みが、一例として、５００μｍとなっている。

【0038】

分離領域１３は、第ｍ層から第ｍ＋３層までの各層において、分離要素１３ａに基づいて形成される。具体的に、分離要素１３ａは、１×１×１のボクセルとなっており、上記したように、透明インクＴを用いて形成される。

【0039】

カラー領域１４は、第ｍ層から第ｍ＋３層までの各層において、カラー要素１４ａ及び補填要素１４ｂに基づいて形成される。具体的に、カラー要素１４ａは、１×１×１のボクセルとなっており、スライスデータに含まれるカラーデータに応じてカラー領域１４の中で、誤差拡散法やディザマトリクス法により各カラーインクが配置される。また、補填要素１４ｂは、１×１×１のボクセルとなっており、上記したように、カラーインクが配置されなかったボクセルが補填インクを用いて配置、補填される。

【0040】

カラー要素１４ａは、減法混色法によるプロセスカラーであるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のカラーインクを用いて構成され、立体造形物１の色調に基づいて適宜配置される。図４では、カラー要素１４ａとして、例えば、マゼンタ（Ｍ）とシアン（Ｃ）とが混在した状態で配置されている。なお、本実施形態では、ＹＭＣＫ色のカラーインクを用いたが、各色の炎色、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーインク、さらにメタリック（銀色）インク等を用いてもよく、特に限定されない。

【0041】

補填要素１４ｂは、白色インク（Ｗ）を用いた白色補填要素Ｗと、透明インク（Ｔ）を用いた透明補填要素Ｔとを含んで構成され、立体造形物１の色調に基づいて適宜配置される。つまり、立体造形物１の色調が、低濃度の明るい色調の場合、カラーインクのみでは、カラー領域１４のインクが所定のインク充填密度を満たさないことから、補填インク（つまり、白色インク及び透明インク）によってカラー領域１４のインク充填密度を満たしている。

【0042】

ここで、白色補填要素Ｗは、カラー領域１４に入射した光を反射させる機能を有すると共に、光を遮蔽する機能を有する。このため、白色補填要素Ｗは、カラー領域１４に入射した光を好適に反射させるべく、透明補填要素Ｔに比して内部側に配置される割合を多くする。また、透明補填要素Ｔは、透明補填要素Ｔは、カラー領域１４に入射した光を透過させる機能を有する。このため、透明補填要素Ｔは、カラー領域１４に入射した光を好適に通過させるべく、白色補填要素Ｗに比して表層側に配置される割合を多くする。

【0043】

また、補填要素１４ｂにおいて、白色補填要素Ｗ（白色インク）と透明補填要素Ｔ（透明インク）とは、半々に補填されている。このとき、立体造形物１の外表面に対する法線方向において、カラー領域１４の厚みを、中央を境界として２等分に均等に分けた場合、カラー領域１４の内部側における厚みの領域に、白色補填要素Ｗを配置し、カラー領域１４の表層側における厚みの領域に、透明補填要素Ｔを配置する。なお、補填要素１４ａの補填インクの量は少なくとも各層の厚さが不足しない範囲で補填されれば良く、多過ぎたインクは、後述の平坦化ローラーＲで除去される。

【0044】

保護領域１５は、第ｍ層から第ｍ＋３層までの各層において、保護要素１５ａに基づいて形成される。具体的に、保護要素１５ａは、１×１×１のボクセルとなっており、上記したように、透明インクＴを用いて形成される。

【0045】

次に、図５を参照して、立体造形物１を造形する造形装置２０について説明する。図５に示すように、造形装置２０は、載置台２１と、Ｙバー２２と、キャリッジ２３と、インクジェットヘッド２４と、紫外線照射器２５と、平坦化ローラーＲと、キャリッジ駆動部２６と、載置台駆動部２７と、制御部２８と、入力部２９と、表示部３０と、を備える。

【0046】

載置台２１は、水平面内において延在する板状に形成されており、鉛直方向の上面が作業面２１ａとなっている。作業面２１ａは、水平面と平行な面となっており、平坦に形成されている。この作業面２１ａは、層状の造形材が積層されることで、立体造形物１及びサポート部２が造形される平面となっている。載置台２１の作業面２１ａは、例えば、略矩形状に形成されるが、これに限らない。

【0047】

Ｙバー２２は、載置台２１の鉛直方向上側に所定の間隔をあけて設けられる。Ｙバー２２は、水平方向（Ｙ軸）と平行な主走査方向（Ｙ方向）に沿って直線状に設けられる。Ｙバー２２は、主走査方向に沿って往復移動するキャリッジ２３を支持する。

【0048】

キャリッジ２３は、Ｙバー２２に保持され、当該Ｙバー２２に沿って主走査方向に移動制御される。また、キャリッジ２３は、鉛直方向において載置台２１の作業面２１ａと対向する面に、インクジェットヘッド２４を保持している。

【0049】

インクジェットヘッド２４は、機能性インクとしてのカラーインク、補填インク及び造形用インクＭｏを、作業面２１ａに向かって吐出するものである。機能性インクとしては、例えば、紫外線硬化型インクが用いられる。また、インクジェットヘッド２４は、紫外線照射器２５と一体となっており、紫外線照射器２５は、作業面２１ａに吐出された紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射する。

【0050】

インクジェットヘッド２４は、キャリッジ２３に搭載され、キャリッジ２３の主走査方向に沿う移動に伴って、主走査方向に往復移動可能となっている。インクジェットヘッド２４は、例えば、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介して、キャリッジ２３に搭載される不図示のインクタンクに接続されている。インクジェットヘッド２４は、立体造形物１の造形に用いられる紫外線硬化型インクの種類に応じて、複数設けられている。このインクジェットヘッド２４は、インクタンク内の紫外線硬化型インクを、載置台２１の作業面２１ａに向けてインクジェット方式で吐出する。

【0051】

具体的に、インクジェットヘッド２４は、Ｙ方向の一方側（図６の左側）から順に、イエロー（Ｙ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッド２４ｙと、マゼンダ（Ｍ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッド２４ｍと、シアン（Ｃ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッド２４ｃと、ブラック（Ｋ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッド２４ｋと、を有している。また、インクジェットヘッド２４は、Ｙ方向の一方側（図６の左側）から順に、白色（Ｗ）のカラーインクを吐出するインクジェットヘッド２４ｗと、透明インク（Ｔ）を吐出するインクジェットヘッド２４ｔと、サポート用インクを吐出するインクジェットヘッド２４ｓと、を有している。これらのインクジェットヘッド２４は、制御部２８と電気的に接続され、制御部２８によってその駆動が制御される。なお、本実施形態では、造形用インク（Ｍｏ）は白色（Ｗ）のカラーインクで形成している。

【0052】

平坦化ローラーＲは、キャリッジ２３に搭載され、ボクセルからなるスライス層１７の厚さ（Ｚ方向における厚さ）を均一にする。平坦化ローラーＲは、例えば、インクジェットヘッド２４ｓと後述する第３ＵＶＬＥＤ２５ｃとの間に設けられている。図５及び図７において、キャリッジ２３がＹ方向の左側（図５及び図７の左側）へ走査する際に、平坦化ローラーＲが時計方向に回転することにより、スライス層１７の上面の余分なインクを除去して均一化する。

【0053】

紫外線照射器２５は、上記したように、インクジェットヘッド２４と一体となっており、例えば、紫外線を照射可能なＬＥＤモジュールを有している。具体的に、紫外線照射器２５は、第１ＵＶＬＥＤ２５ａと、第２ＵＶＬＥＤ２５ｂと、第３ＵＶＬＥＤ２５ｃとを有している。第１ＵＶＬＥＤ２５ａと第３ＵＶＬＥＤ２５ｃとは、インクジェットヘッド２４において、Ｙ方向の両側の端部に設けられている。第２ＵＶＬＥＤ２５ｂは、カラーインクのインクジェットヘッド２４ｙ，２４ｍ，２４ｃ，２４ｋと、白色インクのインクジェットヘッド２４ｗとの間に設けられている。なお、表面がカラーの立体造形物１を造形する場合には、上記３つのＵＶＬＥＤを使用するが、表面が白や透明でカラーが不要となる場合には、第２ＵＶＬＥＤ２５ｂと第３ＵＶＬＥＤ２５ｃのみ使用すれば良く、その場合、Ｙ方向の走査距離が短いので、高速の造形が可能となる。

【0054】

このように、紫外線照射器２５は、インクジェットヘッド２４と一体となっていることから、キャリッジ２３の主走査方向に沿う移動に伴って、主走査方向に往復移動可能となっている。紫外線照射器２５は、制御部２８と電気的に接続され、制御部２８によってその駆動が制御される。

【0055】

キャリッジ駆動部２６は、Ｙバー２２に対してキャリッジ２３を、すなわちインクジェットヘッド２４、平坦化ローラーＲ及び紫外線照射器２５を、主走査方向に相対的に往復移動させる（走査する）駆動装置である。キャリッジ駆動部２６は、例えば、キャリッジ２３に連結された搬送ベルト等の伝達機構、搬送ベルトを駆動するモーター等の駆動源を含んで構成され、駆動源が発生させた動力を、伝達機構を介してキャリッジ２３を主走査方向に沿って移動させる動力に変換し、当該キャリッジ２３を主走査方向に沿って往復移動させる。キャリッジ駆動部２６は、制御部２８と電気的に接続され、制御部２８によってその駆動が制御される。

【0056】

載置台駆動部２７は、図５に示すように、鉛直方向移動部２７ａと、副走査方向移動部２７ｂとを備える。鉛直方向移動部２７ａは、載置台２１をＺ軸と平行な鉛直方向に沿って上下移動することで、載置台２１に形成された作業面２１ａを、平坦化ローラーＲに対して相対的に鉛直方向に沿って上下移動させるものである。これにより、平坦化ローラーＲは、スライス層１７毎のＺ方向における厚さを均一化させる。

【0057】

副走査方向移動部２７ｂは、載置台２１を主走査方向に対して直交するＸ軸と平行な副走査方向に移動させることで、載置台２１に形成された作業面２１ａをインクジェットヘッド２４に対して相対的に副走査方向に沿って往復移動させるものである。これにより、載置台駆動部２７は、インクジェットヘッド２４、紫外線照射器２５等に対して、作業面２１ａを副走査方向に沿って往復移動させることができる。つまり、副走査方向移動部２７ｂは、インクジェットヘッド２４及び紫外線照射器２５と、作業面２１ａとを副走査方向に相対的に往復移動可能とする。本実施形態では、副走査方向移動部２７ｂは、載置台２１を副走査方向に移動させるが、本発明では、これに限定されることなく、Ｙバー２２毎、インクジェットヘッド２４及び紫外線照射器２５を副走査方向に移動させてもよい。

【0058】

制御部２８は、インクジェットヘッド２４、平坦化ローラーＲ、紫外線照射器２５、キャリッジ駆動部２６、載置台駆動部２７等を含む造形装置２０の各部を制御する。制御部２８は、演算装置、メモリ等のハードウェア及びこれらの所定の機能を実現させるプログラムから構成される。制御部２８は、インクジェットヘッド２４を制御し、紫外線硬化インクの吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御部２８は、紫外線照射器２５を制御し、照射する紫外線の強度、露光タイミング、露光期間等を制御する。制御部２８は、キャリッジ駆動部２６を制御し、キャリッジ２３の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部２８は、載置台駆動部２７を制御し、載置台２１の鉛直方向及び副走査方向に沿った相対移動を制御する。

【0059】

入力部２９は、制御部１８に接続され、立体造形物１の造形に関する造形データを入力したり、立体造形物１の造形条件を設定したりするためのものである。入力部２９は、例えば、制御部２８に有線／無線で接続されるＰＣ、種々の端末等のデバイスによって構成される。

【0060】

表示部３０は、制御部２８に接続され、立体造形物１の造形に関する情報を表示するものである。表示部３０は、例えば、ディスプレイ等のデバイスによって構成される。なお、表示部３０としては、入力部２９と一体となるタッチパネルディスプレイを適用してもよい。

【0061】

次に、上記の造形装置２０による立体造形物１の造形方法に関する制御（以下、造形制御という。）について説明する。造形装置２０の制御部２８は、立体造形物１の造形データに基づいて、立体造形物１の造形に関する造形制御を実行している。造形データは、立体造形物１の形状に関するデータ（例えば、ポリゴンデータ等）であるの形状データと、立体造形物１のカラー領域１４の色彩に関するデータ（例えば、ＲＧＢカラーまたはＣＭＹＫカラー等）であるカラーデータとを含んでいる。

【0062】

そして、制御部２８は、載置台２１の作業面２１ａに相当する作業設定領域４０上に配置された造形データに基づいて、スライスデータを作成する。スライスデータは、立体造形物１を構成する層状の造形材（スライス層１７）を造形するためのデータであり、例えば、上記の図４に示すスライスデータである。このスライスデータには、各領域１１，１２，１３，１４，１５の各要素１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１４ｂ，１５ａに関するデータが含まれている。そして、制御部２８は、スライスデータに基づいて、スライス層１７を造形すると共に、スライス層１７を積層するように、各部を造形制御することで、カラー領域１４を含む立体造形物１を造形する。

【0063】

ここで、造形制御において立体造形物１を造形する場合、カラー領域１４に対して、カラーインクを用いてカラー要素１４ａを形成すると共に、補填インクを用いて補填要素１４ｂを形成する（カラー領域形成工程）。具体的に、カラー領域形成工程では、補填インクとしての白色インクを用いて白色補填要素Ｗを形成すると共に、補填インクとしての透明インクを用いて透明補填要素Ｔを形成する。このとき、カラー領域形成工程では、立体造形物１の内部側に、透明補填要素Ｔに比して白色補填要素Ｗの割合が多くなるように形成し、立体造形物１の表層側に、白色補填要素Ｗに比して透明補填要素Ｔの割合が多くなるように形成する。

【0064】

以上のように、本実施形態によれば、白色インクと透明インクとを混在させてカラー領域のインク充填密度を補填することができる。このため、白色インクにより、カラー領域１４に入射した光を反射させることができる。また、透明インクにより、カラー領域１４に入射した光を通過させることができる。よって、カラー領域１４の内部側に光反射領域１２が設けられる場合、カラー領域１４において光が反射されると共に、光反射領域１２において光が反射されるため、カラー領域１４において鮮やかな発色を実現することができる。

【0065】

また、本実施形態によれば、白色補填要素Ｗ（白色インク）は、光を反射させる機能を有すると共に、光を遮蔽する機能を有する。このため、立体造形物１の表層側に透明補填要素Ｔ（透明インク）を多く配置することで、カラー領域１４への光の入射時において透明補填要素Ｔによる光の遮蔽を抑制することができる。また、立体造形物１の内部側に白色補填要素Ｗを多く配置することで、カラー領域１４のカラー要素１４ａへの光の通過時において白色補填要素Ｗによる光の遮蔽を抑制することができる。

【0066】

また、本実施形態によれば、カラー領域１４において、白色インクと透明インクとを半々に補填することで、白色補填要素Ｗと透明補填要素Ｔとを均等な割合にできるため、立体造形物１を作成するための造形データを生成する場合、白色補填要素Ｗと透明補填要素Ｔとの割付を容易に行うことができ、造形データの生成に関する計算負荷を軽減することができる。

【0067】

また、本実施形態によれば、光反射領域１２を設けることで、カラー領域１４を通過した光を好適に反射することができるため、カラー領域１４における発色を良好なものにすることができる。また、分離領域１３により、カラー領域１４と光反射領域１２との物理的な干渉を抑制することができる。このため、カラー領域１４における光の透過を好適に機能させることができ、また、光反射領域１２における光の反射を好適に機能させることができる。

【0068】

また、本実施形態によれば、保護領域１５を設けることで、保護領域１５によりカラー領域１４を保護することができる。また、透明補填要素Ｔに用いられる透明インクを用いて、保護領域１５と分離領域１３とを形成できるため、透明インクを兼用することができ、インクの種類の増大を抑制することができる。

【符号の説明】

【0069】

１ 立体造形物
２ サポート部
１１ 造形領域
１１ａ 造形要素
１２ 光反射領域
１２ａ 反射要素
１３ 分離領域
１３ａ 分離要素
１４ カラー領域
１４ａ カラー要素
１４ｂ 補填要素
１５ 保護領域
１５ａ 保護要素
１７ スライス層
２０ 造形装置
２１ 載置台
２２ Ｙバー
２３ キャリッジ
２４ インクジェットヘッド
２５ 紫外線照射器
２６ キャリッジ駆動部
２７ 載置台駆動部
２８ 制御部
２９ 入力部
３０ 表示部
Ｉ 中心軸
Ｗ 白色補填要素
Ｔ 透明補填要素
Ｒ 平坦化ローラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】