(57)【要約】【課題】造形液のエマルジョン添加物の濃度に応じた立体造形物の性質の変化を活用し、最適な造形を行うための立体造形装置および立体造形データ作成プログラムを提供する。【解決手段】立体造形装置は、半水石膏を含んだ立体造形粉体に対し、ヘッドから造形液を吐出することで、立体造形粉体を固化して造形層を形成する。造形層を重ねることで、立体造形物を造形する。立体造形装置は、立体造形物の最も表面側を構成する最表面部位に対して吐出させる造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位よりも内側を構成する部位に対して吐出させるエマルジョン添加物の平均濃度よりも高い濃度とする（Ｓ２６〜Ｓ２９）。【選択図】図８
2014024252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半水石膏を含み、且つ造形液と混合することで固化する立体造形粉体に対し、前記造形液を吐出可能な吐出手段と、
前記吐出手段による前記造形液の吐出を制御する吐出制御手段と、を備え、
前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねることで立体造形物を造形する立体造形装置であって、
前記吐出制御手段は、
前記立体造形物の最も表面側を構成する最表面部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、前記最表面部位よりも内側を構成する部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高い濃度とすることを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記吐出制御手段は、
前記最表面部位よりも内側を構成する部位の少なくとも一部に対し、前記エマルジョン添加物が添加されていない前記造形液を前記吐出手段に吐出させることを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記吐出制御手段は、
前記最表面部位よりも内側を構成する部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、内側に近づく程低くすることを特徴とする請求項１または２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記吐出手段は、
エマルジョン添加物が添加されており、且つエマルジョン添加物の濃度が互いに異なる複数の前記造形液を吐出可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項５】
エマルジョン添加物が添加されており、且つエマルジョン添加物の濃度が互いに異なる複数の前記造形液の各々を貯蔵する複数の添加用タンクをさらに備え、
前記吐出手段は、
前記複数の添加用タンクの各々に接続され、接続された前記添加用タンクに貯蔵されている前記造形液を吐出する複数の添加用ヘッドを備えたことを特徴とする請求項４に記載の立体造形装置。
【請求項６】
エマルジョン添加物が添加された前記造形液を貯蔵する添加用タンクと、
エマルジョン添加物が添加されていない前記造形液を貯蔵する無添加用タンクと、
をさらに備え、
前記吐出手段は、
前記添加用タンクに接続され、接続された前記添加用タンクに貯蔵されている前記造形液を吐出する添加用ヘッドと、
前記無添加用タンクに接続され、接続された前記無添加用タンクに貯蔵されている前記造形液を吐出する無添加用ヘッドと、を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項７】
前記吐出制御手段は、
エマルジョン添加物の濃度が互いに異なる複数の前記造形液を、単位面積当たりの各々の前記造形液の液滴数の割合を調整して前記吐出手段に吐出させることで、各部位におけるエマルジョン添加物の平均濃度を調整することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項８】
着色された前記造形液は、エマルジョン添加物が添加された造形液であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項９】
前記吐出制御手段は、
前記立体造形物の複数の前記造形層のうち、下部の前記最表面部位を構成する層である下部層、および、上部の前記最表面部位を構成する層である上部層の少なくとも一方の層の数を、前記複数の造形層の各々の厚みが厚い程少なくすることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の立体造形装置。
【請求項１０】
半水石膏を含み、且つ造形液と混合することで固化する立体造形粉体に対し、前記造形液を吐出可能な吐出手段と、
前記吐出手段による前記造形液の吐出を制御する吐出制御手段と、を備え、
前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねることで立体造形物を造形する立体造形装置を制御するために、前記立体造形装置で用いられる立体造形データを作成するための立体造形データ作成プログラムであって、
前記立体造形物の最も表面側を構成する最表面部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、前記最表面部位よりも内側を構成する部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高い濃度とする前記立体造形データを作成するデータ作成ステップを、立体造形データ作成装置のコントローラに実行させるための指示を含む立体造形データ作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形粉体に造形液を吐出して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置、および、前記立体造形装置を制御するデータを作成するための立体造形データ作成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体造形粉体（以下、単に「粉体」という場合がある。）と造形液とを混合して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。例えば、立体造形装置は、平坦に配置した粉体に対し、インクジェットヘッドを用いて造形液を吐出する。粉体と造形液は、混合すると固化して立体造形物の層を形成する。以上の工程が繰り返されて層が重ねられることで、作業者が所望する形状の立体造形物が造形される。特許文献１が開示する立体造形物の造形方法では、エマルジョンタイプの添加物（以下、「エマルジョン添加物」という。）を含有した造形液が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５２２６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
立体造形物の寸法精度および強度は、造形液のエマルジョン添加物の濃度に応じて変化する。しかし、造形液のエマルジョン添加物の濃度に起因する立体造形物の性質の変化を活用し、最適な造形を行うことは、従来の技術では困難であった。
【０００５】
本発明は、造形液のエマルジョン添加物の濃度に応じた立体造形物の性質の変化を活用し、最適な造形を行うための立体造形装置および立体造形データ作成プログラム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】
【０００６】
本発明の第一態様に係る立体造形装置は、半水石膏を含み、且つ造形液と混合することで固化する立体造形粉体に対し、前記造形液を吐出可能な吐出手段と、前記吐出手段による前記造形液の吐出を制御する吐出制御手段と、を備え、前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねることで立体造形物を造形する立体造形装置であって、前記吐出制御手段は、前記立体造形物の最も表面側を構成する最表面部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、前記最表面部位よりも内側を構成する部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高い濃度とする。
【０００７】
本発明の第二態様に係る立体造形データ作成プログラムは、半水石膏を含み、且つ造形液と混合することで固化する立体造形粉体に対し、前記造形液を吐出可能な吐出手段と、前記吐出手段による前記造形液の吐出を制御する吐出制御手段と、を備え、前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねることで立体造形物を造形する立体造形装置を制御するために、前記立体造形装置で用いられる立体造形データを作成するための立体造形データ作成プログラムであって、前記立体造形物の最も表面側を構成する最表面部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、前記最表面部位よりも内側を構成する部位に対して吐出させる前記造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高い濃度とする前記立体造形データを作成するデータ作成ステップを、立体造形データ作成装置のコントローラに実行させるための指示を含む。
【０００８】
本発明によると、立体造形装置は、最表面部位に吐出する造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位よりも内側の部位に吐出する造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高くする。つまり、最表面部位に吐出する造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、立体造形物全体において最高の濃度とする。半水石膏を含む立体造形粉体に造形液を混合して固化させる場合、造形液のエマルジョン添加物の濃度が高ければ、立体造形物の寸法精度が向上する。一方で、造形液のエマルジョン添加物の濃度が低ければ、立体造形物の強度が向上する。従って、立体造形装置は、最表面部位におけるエマルジョン添加物の平均濃度を、内側の平均濃度よりも高くすることで、外形の寸法精度が正確な立体造形物を造形することができる。さらに、最表面部位よりも内側におけるエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位の平均濃度よりも低くすることで、立体造形物の内部の強度を向上させることができる。よって、本発明によると、立体造形装置は、造形液のエマルジョン添加物の濃度に応じた立体造形物の性質の変化を活用し、寸法精度および強度が共に高い立体造形物を造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】立体造形装置１の外観斜視図である。
【図２】造形台６、粉体供給機構１４、およびヘッド２１の斜視図である。
【図３】立体造形装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】ＰＣ１００の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】各層に吐出した造形液におけるエマルジョン添加物の有無と、造形された試験片の物性との関係を示す図である。
【図６】立体造形装置１が造形する立体造形物の各部位を説明するための説明図である。
【図７】ＰＣ１００が実行する立体造形データ作成処理のフローチャートである。
【図８】立体造形装置１が実行する立体造形処理のフローチャートである。
【図９】変形例におけるエマルジョン添加物の平均濃度の調整方法を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。まず、図１および図２を参照して、立体造形装置１の構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形データに従ってヘッド２１等を駆動することで、立体造形物を造形することができる。立体造形装置１は、ネットワーク等を介して、パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１００から立体造形データを受信することができる。ＰＣ１００は、立体造形データを作成して立体造形装置１に送信する。
【００１１】
立体造形装置１は、土台２と、造形台６と、粉体供給機構１４と、平坦化ローラ１８と、ヘッド２１と、タンク３１と、粉体回収部１３とを主に備える。土台２は、左右方向を長手方向とする矩形板状に形成されており、立体造形装置１の全体を支持する。造形台６はステージ９を備える。立体造形物はステージ９上で造形される。粉体供給機構１４は、造形台６の供給部１２（図２参照）上に立体造形粉体を供給する。平坦化ローラ１８は、供給部１２上に載置された立体造形粉体を、ステージ９上へ移動させて平坦化し、立体造形粉体の層（以下、「粉体層」という。）を形成する。ヘッド２１は、ステージ９上に形成された粉体層に造形液を吐出する。タンク３１は、ヘッド２１から吐出させる造形液を貯蔵する。粉体回収部１３は、固化せずに立体造形物の周辺に残存した余分な立体造形粉体（以下、「未硬化粉体」という。）を回収する。以下、各構成について説明する。
【００１２】
造形台６について説明する。図１に示すように、造形台６は、造形台６を支持する基部７と、基部７の上部に支持される枠部８とを備える。基部７の左右の各々には、前後方向に貫通する貫通穴が形成されている。土台２の略中央には、前後方向に延びる２本のレール３が設けられている。２本のレール３は、土台２の正面側端部に設けられた支持部４と、背面側端部に設けられた支持部（図示せず）とによって、土台２の上面から所定の高さで支持されている。２本のレール３の各々は、基部７に形成された２つの貫通穴の各々を貫通する。
【００１３】
土台２の背面側端部には、造形台６を前後動させるための前後動モータ４１（図３参照）が設けられる。前後動モータ４１が駆動すると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力が造形台６に伝わり、造形台６は２本のレール３に沿って前後方向に移動する。つまり、前後動モータ４１が駆動すると、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、およびヘッド２１は、造形台６のステージ９に対して前後方向（ステージ面と平行な方向）に相対移動する。なお、前後動モータ４１は、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、およびヘッド２１を移動させてもよい。つまり、立体造形装置１は、粉体供給機構１４、平坦化ローラ１８、およびヘッド２１をステージ９に対して相対移動させればよい。
【００１４】
図２に示すように、枠部８は、略立方体の箱型形状を成す。枠部８は、上面が開放された平面視略矩形状の凹部を中央に有し、凹部においてステージ９（図１参照）を昇降可能に保持する。ステージ９の上面は水平に保たれている。枠部８の右側面には、ステージ９の下方の空間から未硬化粉体を粉体回収部１３（図１参照）に導くための回収路１０が接続されている。枠部８の後端部近傍には、上面が開放された平面視矩形の凹部である粉体落下口１１が設けられている。粉体落下口１１には、粉体層を形成する際に平坦化ローラ１８によって集積された余剰粉体が落下する。造形台６の正面側の上端部からは、板状の供給部１２が前方へ水平に延びる。供給部１２には、粉体供給機構１４が供給する立体造形粉体が載置される。
【００１５】
ステージ９（図１参照）は、造形台６に設けられたステージ昇降モータ４２（図３参照）の動力によって昇降する。立体造形装置１は、昇降範囲の上部からステージ９を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。また、ステージ９は、図示しないが、上部ステージおよび下部ステージを備える。上部ステージおよび下部ステージは、略同一形状の板状部材であり、水平に配置される。上部ステージおよび下部ステージは、厚み方向に貫通する複数の孔を共に備える。しかし、平面視において、上部ステージの孔の位置と、下部ステージの孔の位置とが重複しないように、上部ステージおよび下部ステージが形成されている。従って、ステージ９が静止している状態では、立体造形粉体はステージ９上に堆積する。造形台６に設けられた加振モータ（図示せず）が駆動し、ステージ９が振動すると、未硬化粉体は上部ステージおよび下部ステージの孔から落下し、回収路１０を通じて粉体回収部１３に吸引される。
【００１６】
粉体供給機構１４について説明する。図２に示すように、粉体供給機構１４は、貯留部１５、および粉体供給ローラ１６を備える。貯留部１５の上部は、上方へ向けて徐々に前後方向の幅が広がる箱状に形成されており、内部に立体造形粉体を貯留する。貯留部１５の下部は開口となっており、貯留部１５内の立体造形粉体は開口から落下する。粉体供給ローラ１６は、貯留部１５の下部の開口よりもやや上方に回転可能に設けられている。貯留部１５と粉体供給ローラ１６の間には隙間が無いため、立体造形粉体が隙間から下方へ落下することは無い。粉体供給ローラ１６の回転軸は左右方向に延びており、貯留部１５の右端および左端において回転可能に支持されている。粉体供給ローラ１６の外周面には、左右方向に長く、且つ中心に向かって凹んだ凹部１７が設けられている。凹部１７には、貯留部１５に貯留された立体造形粉体が溜まる。従って、粉体供給モータ４４（図３参照）の動力によって粉体供給ローラ１６が回転すると、凹部１７に溜まった立体造形粉体が下方へ落下する。
【００１７】
平坦化ローラ１８について説明する。平坦化ローラ１８は、造形台６の供給部１２に供給された立体造形粉体を、ステージ９上に移動させて平坦化し、粉体層を形成する。図２に示すように、平坦化ローラ１８の回転軸１９は、ステージ９の上面と平行な状態（つまり、水平な状態）で、造形台６の移動方向と交差する方向（左右方向）に延びる。回転軸１９は、粉体回収部１３（図１参照）に配置された平坦化ローラ回転モータ４３（図３参照）に接続されている。平坦化ローラ回転モータ４３が駆動されると、平坦化ローラ１８は、図２に示す矢印方向（右側面視反時計回りの方向）に回転する。立体造形装置１は、粉体層を形成する場合、平坦化ローラ１８を回転させながら造形台６を後方から前方へ移動させる。その結果、立体造形粉体は、ステージ９（図１参照）上で平坦化される。平坦化ローラ１８の背面側に集積された余剰粉体は、造形台６の背面側に形成された粉体落下口１１に落下する。
【００１８】
粉体供給機構１４の貯留部１５の正面には、板状のブレード２０が固定されている。ブレード２０は、貯留部１５の正面の壁面から前方斜め下方へ延び、平坦化ローラ１８の背面側に隙間無く接触している。平坦化ローラ１８に付着した立体造形粉体は、ブレード２０によって除去される。さらに、ブレード２０は、平坦化ローラ１８の背面側の立体造形粉体が正面側に飛散することを防止することができる。よって、平坦化ローラ１８によって形成された粉体層の上面は平坦に保たれる。飛散した立体造形粉体が、以下に述べるヘッド２１に付着する可能性も低下する。
【００１９】
ヘッド２１について説明する。ヘッド２１は、立体造形粉体を固化するための造形液を下方に吐出する。本実施形態の立体造形装置１は、無色のクリア造形液と、着色されたカラー造形液とをヘッド２１から吐出する。図１に示すように、造形台６の上方、且つ平坦化ローラ１８の前方には、ヘッド２１の左右方向の移動を案内するためのガイドレール２３が設けられている。ガイドレール２３は、立体造形装置１の左胴部３９の右側面から右方へ真っ直ぐに水平に延び、粉体回収部１３の左側面に接続される。ガイドレール２３は、ヘッド２１を左右方向に貫通しており、ヘッド２１はガイドレール２３に沿って左右方向に移動できる。立体造形装置１の左胴部３９には、ヘッド２１を移動させるためのヘッド移動モータ４５（図３参照）が設けられている。ヘッド移動モータ４５が駆動されると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力がヘッド２１に伝わり、ヘッド２１が左右方向に移動する。
【００２０】
図２に示すように、ヘッド２１は、４つのカラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙと、４つのクリアヘッド２５，２６，２７，２８とを備える。カラーヘッド２４Ｋは、ブラックの造形液を吐出する。カラーヘッド２４Ｍは、マゼンタの造形液を吐出する。カラーヘッド２４Ｃは、シアンの造形液を吐出する。カラーヘッド２４Ｙは、イエローの造形液を吐出する。詳細は後述するが、カラー造形液の各々にはエマルジョン添加物が添加されている。４つのカラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙは、左から、カラーヘッド２４Ｋ、カラーヘッド２４Ｍ、カラーヘッド２４Ｃ、カラーヘッド２４Ｙの順に左右方向（主走査方向）に並んでいる。
【００２１】
４つのクリアヘッド２５，２６，２７，２８は、カラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙの前方において、左右方向（主走査方向）に並べて設けられている。立体造形装置１は、粉体層に造形液を吐出させる場合、造形台６を前方に移動させながら、ヘッド２１から造形液を吐出させる。従って、ヘッド２１のうち、カラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙが先に粉体層（ステージ９）の上方に移動し、その後、クリアヘッド２５，２６，２７，２８が粉体層の上方に移動する。よって、クリア造形液よりもカラー造形液が先に吐出される。カラー造形液は、立体造形物を着色するために、立体造形物を構成する各造形層の表面に吐出される。従って、造形層の表面を構成する部位にカラー造形液が吐出されて、造形層の輪郭が形成された後に、造形層の内部にクリア造形液が吐出される。よって、造形層の内部に吐出されたクリア造形液は、造形層の外側に染み出しにくいため、立体造形物の寸法精度が向上する。
【００２２】
４つのクリアヘッド２５，２６，２７，２８は、いずれもクリア造形液を吐出する。しかし、クリアヘッド２５，２６，２７，２８の各々から吐出されるクリア造形液のエマルジョン添加物の濃度は異なる。詳細は後述するが、左端のクリアヘッド２５は、高濃度添加造形液を吐出する。左から２番目のクリアヘッド２６は、中濃度添加造形液を吐出する。右から２番目のクリアヘッド２７は、低濃度添加造形液を吐出する。右端のクリアヘッド２８は、エマルジョン添加物が添加されていない（濃度が０％の）無添加造形液を吐出する。エマルジョン添加物の濃度は、低濃度添加造形液、中濃度添加造形液、高濃度添加造形液の順に高くなる。なお、４つのカラー造形液のエマルジョン添加物の濃度は、無色の高濃度添加造形液の濃度と等しい。つまり、カラー造形液は、高濃度添加造形液の１種である。
【００２３】
タンク３１について説明する。図１に示すように、立体造形装置１は、造形液を貯蔵するタンク３１を備える。タンク３１は、複数のチューブからなる接続管２９によってヘッド２１に接続されており、接続管２９を通じてヘッド２１に造形液を供給する。
【００２４】
本実施形態のタンク３１は、８個のタンクによって構成される。ブラック用タンク３４Ｋは、ブラックの造形液を貯蔵し、カラーヘッド２４Ｋ（図２参照）に接続される。マゼンタ用タンク３４Ｍは、マゼンタの造形液を貯蔵し、カラーヘッド２４Ｍに接続される。シアン用タンク３４Ｃは、シアンの造形液を貯蔵し、カラーヘッド２４Ｃに接続される。イエロー用タンク３４Ｙは、イエローの造形液を貯蔵し、カラーヘッド２４Ｙに接続される。高濃度用タンク３５は、無色の高濃度添加造形液を貯蔵し、クリアヘッド２５（図２参照）に接続される。中濃度用タンク３６は、無色の中濃度添加造形液を貯蔵し、クリアヘッド２６に接続される。低濃度用タンク３７は、無色の低濃度添加造形液を貯蔵し、クリアヘッド２７に接続される。無添加用タンク３８は、無色の無添加造形液を貯蔵し、クリアヘッド２８に接続される。無添加用タンク３８のみが、エマルジョン添加物が添加されていない造形液を貯蔵する。タンク３１のうち、無添加用タンク３８以外のタンクは、エマルジョン添加物が添加された造形液を貯蔵する。
【００２５】
なお、粉体回収部１３は、図１に示すように、造形台６と右胴部４０の間に配置される。粉体回収部１３は、造形台６内の未硬化粉体を吸引するためのポンプ（図示せず）を備える。また、右胴部４０の正面には、作業者からの操作入力を受け付けるための操作パネル５３が設けられている。
【００２６】
図３を参照して、立体造形装置１の電気的構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形装置１の制御を司るＣＰＵ５０を備える。ＣＰＵ５０には、ＲＡＭ５１、ＲＯＭ５２、操作パネル５３、外部通信Ｉ／Ｆ５４、モータ駆動部５５、およびヘッド駆動部５６が、バス５９を介して接続されている。
【００２７】
ＲＡＭ５１には、ＰＣ１００から受信した立体造形データ等の各種データが一時的に記憶される。ＲＯＭ５２には、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラム、初期値等が記憶されている。外部通信Ｉ／Ｆ５４は、立体造形装置１をＰＣ１００等の外部機器に接続する。なお、立体造形装置１は、ＵＳＢインタフェース、インターネット等を介して、他のデバイス（例えば、ＵＳＢメモリ、サーバ等）からデータを取得することも可能である。モータ駆動部５５は、前後動モータ４１、ステージ昇降モータ４２、平坦化ローラ回転モータ４３、粉体供給モータ４４、およびヘッド移動モータ４５の各々の動作を制御する。ヘッド駆動部５６はヘッド２１に接続しており、ヘッド２１の各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動する。
【００２８】
図４を参照して、ＰＣ１００の電気的構成について説明する。ＰＣ１００は、ＰＣ１００の制御を司るＣＰＵ８０を備える。ＣＰＵ８０には、ＲＡＭ８１、ＲＯＭ８２、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）８３、表示制御部８４、操作処理部８５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６、および外部通信Ｉ／Ｆ８７が、バス８９を介して接続されている。
【００２９】
ＲＡＭ８１は、各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ８２には、ＣＰＵ８０が実行するＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。ＨＤＤ８３は不揮発性の記憶装置であり、立体造形データ作成プログラム、立体データ、立体造形データ等を記憶している。表示制御部８４は、モニタ９１の表示を制御する。操作処理部８５は、作業者が操作入力を行うためのキーボード９２およびマウス９３に接続し、操作入力を検知する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６には、記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ９４が挿入される。ＣＤ−ＲＯＭ９４に記憶されているデータは、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６によって読み出される。ＰＣ１００は、ＣＤ−ＲＯＭ９４およびインターネット等を介して、本発明に係る立体造形データ作成プログラム等を取得し、ＨＤＤ８３に記憶させる。外部通信Ｉ／Ｆ８７は、ＰＣ１００を立体造形装置１等の外部機器に接続する。
【００３０】
図５を参照して、各層に吐出する造形液におけるエマルジョン添加物の有無と、造形された立体造形物（試験片）の物性との関係を確認するための実験結果について説明する。この実験では、発明者は、エマルジョン添加物が添加された添加造形液と、エマルジョン添加物が添加されていない無添加造形液とを使用し、各層に吐出させる造形液が各々異なる同一形状の５つの試験片を造形した。造形した試験片の目標形状は、Ｘ方向の寸法が８０ｍｍ、Ｙ方向の寸法が１０ｍｍ、各造形層の厚み（積層ピッチ）が０．１ｍｍ、造形層の積層数が４０層（つまり、Ｚ方向の寸法が４ｍｍ）である。発明者は、造形した５つの試験片の各々の物性として、Ｘ方向の寸法、Ｙ方向の寸法、Ｚ方向の寸法、および曲げ強度［Ｎ／ｍｍ２］を測定した。なお、曲げ強度の測定には、株式会社島津製作所製の「小型卓上試験機ＥＺ  Ｔｅｓｔ」を使用した。「小型卓上試験機ＥＺ  Ｔｅｓｔ」では、試験片の一部を一定速度で押圧していき、試験片が破損する直前で加えられていた押圧力が曲げ強度として測定される。
【００３１】
実験に使用した立体造形粉体の主成分は、半水石膏（ＣａＳＯ４・０．５Ｈ２Ｏ）である。今回の実験では、半水石膏の硬化促進剤として、立体造形粉体に硫酸マグネシウムの粉体を５ｗｔ％添加した。ただし、本発明は、半水石膏を主成分とする立体造形粉体を使用する場合であれば適用できる。例えば、立体造形粉体に硬化促進剤が添加されていなくてもよい。効果促進剤として、硫酸カリウム、二水石膏等を用いても良い。
【００３２】
実験に使用した造形液は、水を溶媒として、増粘湿潤材、界面活性剤、およびｐＨ調整剤を含有する。増粘湿潤材は、造形液の粘度を上昇させると共に、溶媒である水の蒸発を抑制する。増粘湿潤材には種々の物質を用いることができるが、例えば、グリセリン、ジエチレングリコール、およびポリエチレングリコール等の２価以上のアルコールのうちの１種以上を用いることができる。界面活性剤は、造形液の表面張力を減少させるために含有される。表面張力を減少させることで、ヘッド２１は造形液を精度良く吐出することができる。ｐＨ調整剤は、主に、ヘッド２１等が錆びることを抑制しつつ取り扱いの安全性を高めるために含有される。
【００３３】
実際に実験に使用した無添加造形液には、１０ｗｔ％の増粘湿潤材（グリセリン）、０．２ｗｔ％の界面活性剤、０．０１ｗｔ％のｐＨ調整剤が含有されている。添加造形液は、上記の無添加造形液にエマルジョンタイプの添加物が１０ｗｔ％添加されたものである。エマルジョン添加物としては、ウレタン系、アクリル系等のエマルジョン添加物を使用することができる。なお、本発明は、水を溶媒とする造形液を使用する場合であれば適用でき、造形液の詳細な組成は変更してもよい。
【００３４】
Ｃａｓｅ１の試験片では、４０層の造形層の全てに無添加造形液を吐出した。Ｃａｓｅ１の試験片は、無添加造形液のみを使用する従来の技術によって造形される試験片である。よって、他の４つの試験片の物性は、Ｃａｓｅ１の試験片の物性と比較することで良否を判断する（図５では、Ｃａｓｅ１の試験片の物性に比べて悪化した数値を点線で囲んでいる）。Ｃａｓｅ１の試験片では、Ｘ方向で＋１．３ｍｍ、Ｙ方向で＋０．９ｍｍ、Ｚ方向で＋０．９ｍｍの寸法誤差が生じている。
【００３５】
Ｃａｓｅ２の試験片では、４０層の造形層の全てに添加造形液を吐出した。Ｃａｓｅ２の試験片では、無添加造形液のみを使用したＣａｓｅ１の試験片に比べて、Ｘ方向で０．３ｍｍ、Ｙ方向で０．１ｍｍ、Ｚ方向で０．３ｍｍの寸法誤差の改善が確認できた。この結果から、無添加造形液を用いる場合よりも、添加造形液を用いる場合の方が、寸法精度が向上することが分かる。また、造形液に含まれるエマルジョン添加物の濃度が高い方が、エマルジョン添加物の濃度が低い場合に比べて寸法精度が向上することも、Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ２の実験結果から容易に推認できる。一方で、Ｃａｓｅ２の試験片の曲げ強度は０．００４［Ｎ／ｍｍ２］となり、Ｃａｓｅ１の試験片に比べて悪化した。この原因は、エマルジョンタイプの添加物によって半水石膏の硬化阻害が生じるためだと考えられる。つまり、造形液に含まれるエマルジョン添加物の濃度が低い方が、エマルジョン添加物の濃度が高い場合に比べて強度が向上することが、Ｃａｓｅ１およびＣａｓｅ２の実験結果から容易に推認できる。発明者は、曲げ強度を確保しつつ寸法精度を向上させるために、以下説明するＣａｓｅ３〜Ｃａｓｅ５の実験を行った。
【００３６】
Ｃａｓｅ３の試験片では、下から１層目〜５層目の造形層に添加造形液を吐出し、６層目〜４０層目に無添加造形液を吐出した。Ｃａｓｅ３の試験片の曲げ強度は０．０１８［Ｎ／ｍｍ２］となり、Ｃａｓｅ２よりも改善された。しかし、Ｘ方向の寸法誤差はＣａｓｅ１よりも＋０．４ｍｍ悪化し、Ｙ方向の寸法誤差はＣａｓｅ１よりも＋１．０ｍｍ悪化した。この原因は、粘性の低い６層目〜４０層目の無添加造形液が、粘性の高い１層目〜５層目の添加造形液の上面に沿って側方に流れたためだと考えられる。以上のように、Ｃａｓｅ３の造形方法では、添加造形液を用いることによる寸法精度の向上を実現することはできなかった。
【００３７】
Ｃａｓｅ４の試験片では、下から１層目〜１０層目の造形層に添加造形液を吐出し、１１層目〜４０層目に無添加造形液を吐出した。Ｃａｓｅ４の試験片の曲げ強度は０．０１２［Ｎ／ｍｍ２］となり、Ｃａｓｅ３よりは劣るものの、Ｃａｓｅ２よりは改善された。しかし、Ｘ方向の寸法精度はＣａｓｅ１よりも０．１ｍｍ悪化している。Ｙ方向の寸法精度も、Ｃａｓｅ３と同様に悪化している。以上のように、添加造形液を吐出する下部の造形層の数を増加させるだけでは、寸法精度を向上させることはできなかった。
【００３８】
Ｃａｓｅ５の試験片では、下から１層目〜１０層目の造形層に添加造形液を吐出した。１１層目〜４０層目には、造形層の最も表面（つまり、側面）に位置する所定幅の部位（以下、「表面部位」という。）に添加造形液を吐出し、表面部位よりも内側の部位に無添加造形液を吐出した。Ｃａｓｅ５の試験片の曲げ強度は０．０１４［Ｎ／ｍｍ２］となり、Ｃａｓｅ２よりも改善された。さらに、Ｘ方向の寸法誤差はＣａｓｅ１よりも０．３ｍｍ向上し、Ｙ方向の寸法精度もＣａｓｅ１に比べて０．１ｍｍ向上した。
【００３９】
なお、Ｃａｓｅ５の試験片では、立体造形物の上部を構成する造形層の全面に添加造形液が吐出されているわけではない。しかし、Ｃａｓｅ５において、３１層目〜４０層目の全面に添加造形液を吐出する場合（この場合をＣａｓｅ６という）にも、Ｃａｓｅ５と同等の結果が得られることが容易に予測できる。詳細には、Ｃａｓｅ６の場合には、添加造形液が吐出される割合はＣａｓｅ５の場合に比べて増えるものの、Ｃａｓｅ２の場合に比べると少ない。従って、造形物の強度は、「Ｃａｓｅ２＜Ｃａｓｅ６＜Ｃａｓｅ５」となり、Ｃａｓｅ６の立体造形物の強度はＣａｓｅ２の場合よりも高くなる。また、Ｃａｓｅ２のＸＹＺの寸法と、Ｃａｓｅ５のＸＹＺの寸法は同一であるため、これらの中間のエマルジョン量となるＣａｓｅ６の場合も、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ５と同じ寸法となると考えられる。以上より、立体造形物の上部を構成する造形層の全面に添加造形液を吐出しても、Ｃａｓｅ５と同様の結果が得られることは明らかである。
【００４０】
以上のように、エマルジョン添加物の濃度が高い方が、エマルジョン添加物の濃度が低い場合に比べて寸法精度が向上する。また、エマルジョン添加物の濃度が低い方が、エマルジョン添加物の濃度が高い場合に比べて強度が向上する。これらの造形液の特徴を活用するためには、立体造形物の最も表面側を構成する最表面部位に吐出させる造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位よりも内側を構成する部位に吐出させる造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高くすればよい。これにより、立体造形装置１は、最表面部位の形状を正確に造形しつつ、内部の強度が高い立体造形物を造形することができる。
【００４１】
図６を参照して、本実施形態の立体造形装置１が造形する立体造形物の各部位について説明する。立体造形装置１およびＰＣ１００は、立体造形物のうち最も表面側を構成する部位を、最表面部位とする。立体造形装置１およびＰＣ１００は、最表面部位における造形液のエマルジョン添加物の平均濃度が立体造形物の中で最も高くなるように、造形液をヘッド２１に吐出させる。立体造形物を構成する複数の造形層のうち、下部の最表面部位を構成する１または複数の造形層を、下部層とする。また、上部の最表面部位を構成する１または複数の造形層を、上部層とする。
【００４２】
また、本実施形態の立体造形装置１およびＰＣ１００は、最表面部位よりも内側を構成する部位を３つの部位に分割し、各々の部位におけるエマルジョン添加物の濃度を調整する。詳細には、立体造形装置１およびＰＣ１００は、最表面部位の内側に隣接する部位を、第三内部部位とする。第三内部部位の内側に隣接する部位を、第二内部部位とする。第二内部部位よりも内側の全ての部位（立体造形物の最も内側の部位）を、第一内部部位とする。エマルジョン添加物の濃度が、第一内部部位、第二内部部位、第三内部部位、最表面部位の順に徐々に高くなるように、造形液をヘッド２１に吐出させる。
【００４３】
図７を参照して、ＰＣ１００が実行する立体造形データ作成処理について説明する。前述したように、ＰＣ１００のＨＤＤ８３には立体造形データ作成プログラムが記憶されている。ＰＣ１００のＣＰＵ８０は、立体造形データの作成指示を入力すると、立体造形データ作成プログラムに従って、図７に示す立体造形データ作成処理を実行する。
【００４４】
まず、作業者によって指定された物体の三次元形状と、物体の表面の色彩（ＲＧＢ値）とを示す立体データが取得される（Ｓ１）。立体造形物を構成する複数の造形層の各々の厚み（積層ピッチ）Ｄが設定される（Ｓ２）。造形層の厚みＤは、作業者によって入力された値を設定してもよいし、立体造形物の高さに応じて設定してもよい。次いで、最表面部位の下部および上部を構成する下部層および上部層における造形層の数が、造形層の厚みＤに応じて設定される（Ｓ３）。下部層および上部層の各々の造形層の数が一定であれば、造形層の厚みＤに応じて、下部層の厚みおよび上部層の厚みが変化する。下部層および上部層の厚みが大きくなりすぎると、立体造形物の強度が低下する。一方で、下部層および上部層の厚みが小さくなりすぎると、立体造形物の寸法精度が低下する。ＣＰＵ８０は、各造形層の厚みＤが厚い程、下部層および上部層における造形層の数を少なくすることで、下部層および上部層の厚みを略一定に保ち、立体造形物の品質を向上させる。なお、下部層および上部層の数は、造形層の厚みＤを所定の数式に当てはめることで算出してもよいし、下部層および上部層の数と厚みＤとを対応付けたテーブルを参照して設定してもよい。
【００４５】
複数の造形層のうち、下部層および上部層の全体が、最表面部位に設定される。さらに、下部層および上部層以外の造形層（以下、「中間層」という。）のうち、最も表面側の所定幅の部位も、最表面部位に設定される（Ｓ５）。中間層のうち、最表面部位の内側に隣接する所定幅の部位が、第三内部部位に設定される（Ｓ６）。中間層のうち、第三内部部位の内側に隣接する所定幅の部位が、第二内部部位に設定される（Ｓ７）。中間層のうち、第二内部部位よりも内側の全ての部位が、第一内部部位に設定される（Ｓ８）。
【００４６】
立体データの表面のドットに対応付けられたＲＧＢ値に応じて、高濃度添加造形液（カラー造形液、および無色の高濃度添加造形液）を最表面部位に吐出させる立体造形データが作成される（Ｓ１０）。無色の中濃度添加造形液を第三内部部位に吐出させる立体造形データが作成される（Ｓ１１）。無色の低濃度添加造形液を第二内部部位に吐出させる立体造形データが作成される（Ｓ１２）。無色の無添加造形液を第一内部部位に吐出させる立体造形データが作成される（Ｓ１３）。Ｓ１０〜Ｓ１３で作成された立体造形データが、立体造形装置１に出力される（Ｓ１５）。立体造形データ作成処理は終了する。
【００４７】
図８を参照して、立体造形装置１が実行する立体造形処理について説明する。前述したように、立体造形装置１のＲＯＭ５２には、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラムが記憶されている。立体造形装置１のＣＰＵ５０は、造形の開始指示を入力すると、制御プログラムに従って、図８に示す立体造形処理を実行する。
【００４８】
まず、粉体層の順を示すＺの値が、最下層であることを示す「１」とされる（Ｓ２１）。Ｚ番目の層における立体造形データが読み出される（Ｓ２４）。次いで、粉体供給・平坦化処理が行われる（Ｓ２５）。詳細には、ステージ９の上面の高さが、粉体層の厚みＤの分だけ下降される。造形台６（図２参照）が後方に移動されて、粉体供給モータ４４が駆動され、造形台６の供給部１２に立体造形粉体が供給される。平坦化ローラ回転モータ４３によって平坦化ローラ１８が回転された状態で、造形台６が前方に移動されて、ステージ９において立体造形粉体が平坦化される。
【００４９】
次いで、ＣＰＵ８０は、造形台６を前方（副走査方向）に断続的に移動しつつ、Ｚ番目の造形層の立体造形データに応じてヘッド２１に造形液を吐出させる（Ｓ２６〜Ｓ２９）。詳細には、カラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙおよびクリアヘッド２５（図２参照）から最表面部位のドットに、高濃度添加造形液（カラー造形液、および無色の高濃度添加造形液）を吐出させる（Ｓ２６）。クリアヘッド２６から第三内部部位のドットに中濃度添加造形液を吐出させる（Ｓ２７）。クリアヘッド２７から第二内部部位のドットに低濃度添加造形液を吐出させる（Ｓ２８）。クリアヘッド２８から第一内部部位のドットに無添加造形液を吐出させる（Ｓ２９）。
【００５０】
前述したように、クリアヘッド２５〜２８よりもカラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙの方が、先にステージ９上に到達する。従って、造形層の表面にカラー造形液が吐出されて、造形層の輪郭が形成された後で、クリア造形液が吐出される。よって、造形層の内部に吐出されたクリア造形液は、造形層の外側に染み出しにくいため、立体造形物の寸法精度が向上する。
【００５１】
Ｚ番目の造形層の造形が完了していなければ（Ｓ３１：ＮＯ）、処理はＳ２６へ戻り、Ｚ番目の造形層の造形が継続される。Ｚ番目の造形層の造形が完了すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、全ての造形層の造形（つまり、最も上部の層の造形）が完了したか否かが判断される（Ｓ３２）。完了していなければ（Ｓ３２：ＮＯ）、Ｚの値に「１」が加算されて（Ｓ３３）、処理はＳ２４へ戻り、１つ上の造形層の造形が行われる（Ｓ２４〜Ｓ３１）。全ての造形層の造形が完了すると（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステージ９上の未硬化粉体が回収されて（Ｓ３４）、立体造形処理は終了する。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の立体造形装置１は、最表面部位に吐出する造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位よりも内側の部位に吐出する造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高くする。つまり、最表面部位に吐出する造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、立体造形物全体において最高の濃度とする。半水石膏を含む立体造形粉体に造形液を混合して固化させる場合、造形液のエマルジョン添加物の濃度が高ければ、立体造形物の寸法精度が向上する。一方で、造形液のエマルジョン添加物の濃度が低ければ、立体造形物の強度が向上する。従って、立体造形装置１は、最表面部位におけるエマルジョン添加物の平均濃度を、内側の平均濃度よりも高くすることで、外形の寸法精度が正確な立体造形物を造形することができる。さらに、最表面部位よりも内側におけるエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位の平均濃度よりも低くすることで、立体造形物の内部の強度を向上させることができる。よって、立体造形装置１は、造形液のエマルジョン添加物の濃度に応じた立体造形物の性質の変化を活用し、寸法精度および強度が共に高い立体造形物を造形することができる。ＰＣ１００は、立体造形データ作成プログラムに従って処理を行うことで、寸法精度および強度が共に高い立体造形物を立体造形装置１が造形できるように、立体造形データを作成することができる。
【００５３】
立体造形装置１およびＰＣ１００は、最表面部位よりも内側を構成する部位の少なくとも一部（本実施形態では第一内部部位）に対し、無添加造形液をヘッド２１に吐出させる。従って、最表面部位よりも内側の強度をより高くすることができ、立体造形物全体の強度がさらに向上する。
【００５４】
立体造形装置１およびＰＣ１００は、最表面部位よりも内側を構成する部位に対してヘッド２１に吐出させる造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、内側に近づく程低くする。従って、エマルジョン添加物の平均濃度が最高濃度である部位と、最低濃度である部位とが隣り合うことが無い。よって、立体造形装置１およびＰＣ１００は、物性が大幅に異なる２つの部位が直接隣接することを防ぎ、品質がより高い立体造形物を造形することができる。例えば、形状を保ちやすい部位と、形状を保ち難い部位とが隣り合って凹凸等の変形が生じることを抑制できる。
【００５５】
立体造形装置１のヘッド２１は、エマルジョン添加物の濃度が互いに異なる複数の添加造形液を吐出することができる。従って、立体造形装置１は、エマルジョン添加物の濃度を、立体造形物の部位に応じて容易に変化させることができる。複数の造形液を混合させて濃度を変化させる場合とは異なり、造形液の吐出制御が複雑になることはない。立体造形データのデータ構成も単純になる。
【００５６】
立体造形装置１は、エマルジョン添加物の濃度が互いに異なる複数の添加造形液（高濃度添加造形液、中濃度添加造形液、および低濃度添加造形液）の各々を貯蔵する複数のタンクを備える。ヘッド２１は、添加造形液が貯蔵されたタンクの各々に接続された複数のヘッドを備える。従って、立体造形装置１は、吐出前に造形液のエマルジョン添加物の濃度を調整する等の処理を行う必要が無い。よって、エマルジョン添加物の濃度が異なる複数の造形液を、容易に吐出させることができる。
【００５７】
立体造形装置は、添加造形液を貯蔵するタンク（添加用タンク）と、無添加造形液を貯蔵するタンク（無添加用タンク）とを備える。ヘッド２１は、添加用タンクに接続されたヘッドと、無添加用タンクに接続されたヘッドとを備える。従って、作業者は、添加造形液のタンクと無添加造形液のタンクとを入れ替える必要が無い。よって、立体造形装置１は、短時間で容易に高品質の立体造形物を造形することができる。
【００５８】
本実施形態では、カラー造形液にはエマルジョン添加物が添加されている。カラー造形液は、立体造形物の最表面部位に吐出されることで、立体造形物を着色する。従って、立体造形装置１は、エマルジョン添加物が添加されたカラー造形液を用いることで、立体造形物を着色しつつ、外形の寸法精度が正確な立体造形物を造形することができる。
【００５９】
立体造形装置１は、複数の造形層のうち、下部層および上部層を構成する造形層の数を、造形層の厚みＤが厚い程少なくする。従って、立体造形装置１は、造形層の厚みＤに応じて、高濃度添加造形液によって固化する部分の厚み（高さ）を適切な厚みに調整することができる。高濃度添加造形液によって固化する部分の厚みが大きくなりすぎることを防止できるため、立体造形物の強度をより確実に確保することができる。
【００６０】
上記実施形態において、ヘッド２１が本発明の「吐出手段」に相当する。図８のＳ２６〜Ｓ３１でヘッド２１による造形液の吐出を制御するＣＰＵ５０が、本発明の「吐出制御手段」として機能する。ブラック用タンク３４Ｋ、マゼンタ用タンク３４Ｍ、シアン用タンク３４Ｃ、イエロー用タンク３４Ｙ、高濃度用タンク３５、中濃度用タンク３６、および低濃度用タンク３７が、本発明の「添加用タンク」に相当する。カラーヘッド２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙ、およびクリアヘッド２５〜２７が、本発明の「添加用ヘッド」に相当する。クリアヘッド２８が「無添加用ヘッド」に相当する。ＰＣ１００が本発明の「立体造形データ作成装置」に相当する。図７に示す立体造形データ作成処理が、本発明の「データ作成ステップ」に相当する。
【００６１】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは勿論である。図９を参照して、上記実施形態の一変形例について説明する。上記実施形態の立体造形装置１は、エマルジョン添加物の濃度が異なる複数の造形液を各部位に吐出させることで、各部位におけるエマルジョン添加物の平均濃度を変化させる。これに対し、以下説明する変形例の立体造形装置１は、エマルジョン添加物の濃度が互いに異なる複数の造形液を、単位面積当たりの各々の造形液の液滴数の割合を調整して吐出させることで、各部位におけるエマルジョン添加物の平均濃度を調整する。
【００６２】
詳細には、この変形例の立体造形装置１は、高濃度添加造形液（４つのカラー造形液と、クリア造形液とを含む）と、無添加造形液とをヘッド２１から吐出させることができる。図９に示すように、変形例の立体造形装置１は、最表面部位の全てのドットに対して高濃度添加造形液を吐出する。第三内部部位に対し、単位面積当たりの高濃度添加造形液の液滴数を２／３、無添加造形液の液滴数を１／３として造形液を吐出する。第二内部部位に対し、単位面積当たりの高濃度添加造形液の液滴数を１／３、無添加造形液の液滴数を２／３として造形液を吐出する。第一内部部位の全てのドットに対して無添加造形液を吐出する。その結果、エマルジョン添加物の平均濃度は、最表面部位では高濃度、第三内部部位では中濃度、第二内部部位では低濃度となり、第一内部部位の濃度は「０％」となる。
【００６３】
以上説明した変形例の立体造形装置１は、エマルジョン添加物の濃度が異なる造形液を多数用いなくても、エマルジョン添加物の平均濃度を部位に応じて変えることができる。また、上記変形例の立体造形装置１は、立体造形物の部位に応じて平均濃度を４段階に変えている。しかし、各造形液の割合を調整する方法によれば、エマルジョン添加物の平均濃度をより細かく変えることも可能である。割合を徐々に調整すれば、平均濃度を段階的に変えるだけでなく、連続的に変えることも可能である。
【００６４】
上記実施形態はその他の変更も可能である。例えば、上記実施形態では、ＰＣ１００が立体造形データを作成した。しかし、立体造形データを作成できるデバイスはＰＣ１００に限られない。例えば、立体造形装置１自身が立体データを取得し、取得した立体データに基づいて立体造形データを作成してもよい。また、メーカーが保有するサーバが立体造形データを作成してもよい。
【００６５】
上記実施形態の立体造形装置１は、最表面部位よりも内側を構成する部位の少なくとも一部（詳細には、最も内側の部位）に対し、無添加造形液を吐出する。その結果、無添加造形液を吐出させる部位を設けない場合に比べて、立体造形物の強度をさらに向上させることができる。しかし、立体造形装置１は、無添加造形液を吐出させる部位を設けない場合でも、最表面部位のエマルジョン添加物の平均濃度を内側の平均濃度よりも高くすれば、造形液の性質を活用して高品質の立体造形物を造形することができる。また、最表面部位よりも内側の部位に、高濃度添加造形液を吐出させるドットが含まれている場合でも、複数のドットにおけるエマルジョン添加物の平均濃度が内側の方が低ければ、高品質の立体造形物を造形できる。つまり、本発明における「平均濃度」とは、１つの造形液の液滴の濃度を示すのではなく、各部位に吐出される複数の造形液の液滴の濃度の平均を示す。
【００６６】
上記実施形態の立体造形装置１は、エマルジョン添加物の平均濃度が内側に近づく程低くなるように、造形液を吐出する。従って、物性が大幅に異なる２つの部位が直接隣接することが無いため、立体造形物の品質がさらに向上する。しかし、立体造形装置１は、最表面部位に吐出するエマルジョン添加物の平均濃度を、立体造形物全体において最高の濃度とすれば、立体造形物の品質を向上させることができる。例えば、立体造形装置１は、最表面部位に添加造形液を吐出し、最表面部位よりも内側の部位の全体に無添加造形液を吐出しても、従来に比べて高品質の立体造形物を造形することができる。また、上記実施形態の立体造形装置１は、最表面部位よりも内側の部位を３つの部位に分けて、内側の部位に向けて段階的にエマルジョン添加物の平均濃度が低くなるように造形液を吐出する。しかし、平均濃度を段階的に変化させずに、連続的に変化させることも可能である。
【００６７】
上記実施形態の立体造形装置１は、立体造形物の表面の全てについて、エマルジョン添加物の平均濃度を内側の平均濃度よりも高くする。しかし、図５のＣａｓｅ５の実験結果が示すように、立体造形物の表面の一部におけるエマルジョン添加物の平均濃度を、内側の平均濃度以下とする場合でも、本発明の効果を奏することができる。つまり、立体造形物の最表面部位の一部に対して吐出させる造形液のエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位の内側を構成する部位に対して吐出させる造形液のエマルジョン添加物の平均濃度よりも高い濃度とする場合でも、強度を確保しつつ寸法精度を向上させることができる。
【００６８】
上記実施形態の立体造形装置１は、下部層および上部層の各々の造形層の数を、各造形層の厚みＤが厚い程少なくする。しかし、立体造形装置１は、下部層および上部層の一方の造形層の数のみを厚みＤに応じて変化させてもよい。また、造形層の厚みＤが一定の場合等には、下部層および上部層の造形層の数を設定しなくてもよい。
【００６９】
図５に示す実験において造形した立体造形物は、直方体形状である。しかし、球状、中空状、壺型等、種々の形状の立体造形物を造形する場合に本発明が適用できることは言うまでもない。つまり、立体造形物の形状に関わらず、最表面部位のエマルジョン添加物の平均濃度を、最表面部位よりも内側の平均濃度よりも高くすることで、立体造形物の品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１    立体造形装置
２１    ヘッド
２４Ｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙ    カラーヘッド
２５，２６，２７，２８    クリアヘッド
３１    タンク
３４Ｋ    ブラック用タンク
３４Ｍ    マゼンタ用タンク
３４Ｃ    シアン用タンク
３４Ｙ    イエロー用タンク
３５    高濃度用タンク
３６    中濃度用タンク
３７    低濃度用タンク
３８    無添加用タンク
５０    ＣＰＵ
５２    ＲＯＭ
８０    ＣＰＵ
８３    ＨＤＤ
１００    ＰＣ
【図１】
2014024252.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図６】
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