(57)【要約】【課題】造形後に除去する構成を用いて造形を行う場合において、その構成をより効率的かつ適切に除去する。【解決手段】立体的な造形物５０を造形する造形装置１０であって、造形物５０を構成する材料を吐出する造形物用ヘッドであるインクジェットヘッド１０２ｃ〜ｋ、ｍｏ、ｔと、造形物の造形後に除去される第１の材料を吐出する第１材料用ヘッドであるインクジェットヘッド１０２ｓａと、造形物の造形後に除去される第２の材料を吐出する第２材料用ヘッドであるインクジェットヘッド１０２ｓｂとを備え、第１の材料は、所定の条件に応じて硬化し、かつ、溶解により除去される材料であり、第２の材料は、所定の条件に応じて硬化し、かつ、硬化後の状態が第１の材料よりも柔らかい材料である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体的な造形物を造形する造形装置であって、
前記造形物を構成する材料を吐出する吐出ヘッドである造形物用ヘッドと、
前記造形物の造形後に除去される第１の材料を吐出する吐出ヘッドである第１材料用ヘッドと、
前記造形物の造形後に除去される第２の材料を吐出する吐出ヘッドである第２材料用ヘッドと
を備え、
前記第１の材料は、前記第１材料用ヘッドから吐出された後に所定の条件に応じて硬化し、かつ、溶解により除去される材料であり、
前記第２の材料は、前記第２材料用ヘッドから吐出された後に所定の条件に応じて硬化し、かつ、硬化後の状態が前記第１の材料よりも柔らかい材料であることを特徴とする造形装置。
【請求項２】
造形中の前記造形物の少なくとも一部を支持するサポート層を必要に応じて形成し、
前記サポート層は、
前記造形物と接触した状態で前記造形物の周囲に形成される第１サポート部と、
前記第１サポート部の周囲に形成される第２サポート部と
を有し、
前記第１の材料は、第１サポート部の材料であり、
前記第２の材料は、第２サポート部の材料であることを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記第２サポート部は、外部から力を加えることで少なくとも一部が除去される部分であり、
前記第１サポート部は、前記第２サポート部の少なくとも一部が除去された後に溶解により除去される部分であることを特徴とする請求項２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記第２サポート部の除去時に加える力は、前記第１サポート部を壊さない強さの力であることを特徴とする請求項３に記載の造形装置。
【請求項５】
前記第１サポート部は、前記造形物の周囲の少なくとも一部を覆う殻状の部分であり、
前記第２サポート部は、前記殻状の前記第１サポート部の少なくとも一部を覆うように形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の造形装置。
【請求項６】
前記第１材料用ヘッドは、
前記第１サポート部における一部を除く部分について、予め設定された基準の厚さで形成し、
前記第１サポート部の前記一部について、前記基準の厚さよりも厚く形成することを特徴とする請求項５に記載の造形装置。
【請求項７】
前記第１サポート部の前記一部は、前記造形物において他の部分よりも剛性の低い部分を覆うことで前記剛性の低い部分を保護することを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項８】
予め設定された幅よりも幅が小さな凸状部分が予め設定された間隔よりも狭い間隔で並んで形成される前記造形物を造形する場合、前記第１材料用ヘッドは、少なくとも一部の複数の前記凸状部分の合間に前記第２サポート部が形成されず、かつ、当該複数の凸状部分をまとめて覆うように、前記第１サポート部を形成することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の造形装置。
【請求項９】
前記第１の材料は、硬化後の状態が前記造形物を構成する材料よりも硬い材料であ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造形装置。
【請求項１０】
立体的な造形物を造形する造形方法であって、
前記造形物を構成する材料を吐出する吐出ヘッドである造形物用ヘッドと、
前記造形物の造形後に除去される第１の材料を吐出する吐出ヘッドである第１材料用ヘッドと、
前記造形物の造形後に除去される第２の材料を吐出する吐出ヘッドである第２材料用ヘッドと
を用い、
前記第１の材料は、前記第１材料用ヘッドから吐出された後に所定の条件に応じて硬化し、かつ、溶解により除去される材料であり、
前記第２の材料は、前記第２材料用ヘッドから吐出された後に所定の条件に応じて硬化し、かつ、硬化後の状態が前記第１の材料よりも柔らかい材料であることを特徴とする造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置及び造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような造形装置においては、例えば、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねることにより、積層造形法で造形物を造形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７１２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
造形装置で造形物を造形する場合、必要に応じて、サポート層を形成する。この場合、サポート層とは、造形中の造形物の周囲等の少なくとも一部を囲むことで造形物を支持するための構成である。また、サポート層は、造形物の造形後に除去される。また、この場合、例えば水溶性の材料でサポート層を形成して、水に溶解させることでサポート層を除去する。
【０００５】
しかし、この場合において、サポート層の全体を溶解で除去しようとすると、除去に要する時間が極めて長くなる。また、その結果、造形の効率が大幅に低下する場合がある。そのため、本願の発明者は、サポート層を溶解させる前にサポート層の大部分を他の方法で除去することを検討した。また、その具体的な方法として、外部から力を加えてサポート層の大部分を除去する粗取りを行うことを考えた。この場合、例えば竹串等の棒状部材や、ヘラ等の板状部材等を用いて、サポート層の大部分をこそぎ落とすことが考えられる。また、勢いの強い水流をサポート層にあてることで、サポート層の大部分をこそぎ落とすこと等も考えられる。このように構成すれば、例えば、その後に溶解でサポート層を除去するのに要する時間を大幅に短縮できる。また、これにより、例えば、造形物をより効率的に造形することができる。
【０００６】
しかし、このようにしてサポート層の粗取りを行った場合、外部から加える力により、サポート層に囲まれている造形物の本体に損傷が生じるおそれがある。また、この場合において、造形物の本体に損傷を与えないように注意深く作業を行うとすると、粗取りを効率的に行うことが難しくなる。そのため、サポート層のように造形後に除去する構成を用いて造形を行う場合には、サポート層等をより効率的かつ適切に除去することが望まれる。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる造形装置及び造形方法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】
【０００７】
本願の発明者は、鋭意研究により、造形物の周囲に形成するサポート層について、硬化後の硬さが互いに異なる複数種類の材料を用いて形成することを考えた。また、より具体的に、サポート層において造形物と接触する部分をより硬くなる材料で形成して、その周囲をより柔らかい材料で形成することを考えた。このように構成すれば、例えば、サポート層の除去時において、外側の柔らかい部分を除去することで容易かつ適切に粗取りを行うことができる。また、この場合、造形物と接触する部分を硬い材料で形成しておくことにより、造形物を適切に保護することができる。また、これにより、例えば、サポート層の粗取り時に造形物が損傷すること等を適切に防ぐことができる。
【０００８】
また、この場合、サポート層の材料のうち、より硬くなる材料として、例えば水溶性等の溶解により除去可能な材料を用いる。このように構成すれば、例えば、サポート層において粗取り後に残る部分についても、適切に除去することができる。また、これにより、サポート層を効率的かつ適切に除去することができる。また、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、このような効果を得るために必要な特徴を見出し、本発明に至った。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、立体的な造形物を造形する造形装置であって、前記造形物を構成する材料を吐出する吐出ヘッドである造形物用ヘッドと、前記造形物の造形後に除去される第１の材料を吐出する吐出ヘッドである第１材料用ヘッドと、前記造形物の造形後に除去される第２の材料を吐出する吐出ヘッドである第２材料用ヘッドとを備え、前記第１の材料は、前記第１材料用ヘッドから吐出された後に所定の条件に応じて硬化し、かつ、溶解により除去される材料であり、前記第２の材料は、前記第２材料用ヘッドから吐出された後に所定の条件に応じて硬化し、かつ、硬化後の状態が前記第１の材料よりも柔らかい材料であることを特徴とする。
【００１０】
この構成において、第１の材料及び第２の材料は、例えば、サポート層の材料である。また、この場合、サポート層は、造形物の造形後に除去する構成の一例である。このように構成した場合、例えば、硬化後の状態がより柔らかくなる第２の材料を用いてサポート層等の一部を形成することにより、サポート層等の除去時において、粗取り等を容易かつ適切に行うことができる。また、この場合において、硬化後の状態がより硬くなる第１の材料を用いてサポート層の他の部分を形成することにより、粗取り時等に造形物を適切に保護することができる。また、これにより、例えば、サポート層等の粗取り等を効率的かつ適切に行うことができる。そのため、このように構成すれば、例えば、サポート層のように造形後に除去する構成を用いて造形を行う場合において、その構成（サポート層等）をより効率的かつ適切に除去することができる。
【００１１】
ここで、この構成において、造形物の造形後とは、例えば、造形装置において造形物を造形する動作が終了した後のことである。また、第１の材料としては、例えば、水溶性の材料や、アルカリ性溶液に対して溶解する材料等を好適に用いることができる。
【００１２】
また、この構成において、造形後に除去する構成としてサポート層を形成する場合、サポート層は、例えば、第１の材料で形成される領域である第１サポート部と、第２の材料で形成される領域である第２サポート部とを有する。この場合、第１サポート部は、例えば、造形物の周囲を覆う殻状の部分である。また、第１サポート部は、造形物の周囲の一部に形成されてもよい。また、第２サポート部は、殻状の第１サポート部の少なくとも一部を覆うように形成される。また、第２サポート部は、例えば、造形物の周囲において、第１サポート部が形成されていない部分にも形成されてもよい。
【００１３】
また、この場合、第２サポート部は、外部から力を加えることで行う粗取りにより大部分が除去される。この場合、第２サポート部の大部分とは、例えば、体積比で５０％以上の部分である。また、サポート層の粗取り時には、第２サポート部に対し、例えば、第２サポート部を壊し、かつ、第１サポート部を壊さない強さの力を加える。このように構成すれば、例えば、造形物への損傷を防ぎつつ、より適切にサポート層の粗取りを行うことができる。
【００１４】
また、第１サポート部は、例えば、第２サポート部の粗取りが行われた後に、溶解により除去される。この場合、第１サポート部については、溶解により除去する部分であるため、硬い材料で形成しても、除去時に問題は生じない。また、第１サポート部を構成する第１の材料としては、硬化後の状態が造形物を構成する材料よりも硬い材料を用いてもよい。
【００１５】
また、第１サポート部を殻状に形成する場合において、第１サポート部の厚さについては、例えば一定の基準の厚さにすることが考えられる。また、第１サポート部の一部について、厚さを基準の厚さと異ならせること等も考えられる。この場合、例えば造形物において剛性が他の部分より低い部分を覆う位置について、第１サポート部の厚さを基準の厚さよりも厚くすること等が考えられる。この場合、剛性が低い部分とは、例えば、細長い部分や薄い部分等である。このように構成すれば、第１サポート部により造形物をより適切に保護できる。
【００１６】
また、造形物において細かい形状が形成される部分については、それらの部分を個別に第１サポート部で覆うのではなく、それらの部分をまとめて第１サポート部で覆ってもよい。この場合、例えば、狭い間隔で並ぶ凸状部分について、合間に第２サポート部が形成されず、かつ、複数の凸状部分をまとめて覆うように、第１サポート部を形成すること等が考えられる。このように構成すれば、造形物における細かい形状等をより適切に保護できる。
【００１７】
また、本発明の構成として、上記と同様の特徴を有する造形方法等を用いることも考えられる。この場合も、例えば、上記と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、例えば、造形後に除去する構成を用いて造形を行う場合において、その構成をより効率的かつ適切に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る造形装置１０の一例を示す図である。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）は、造形装置１０のおけるヘッド部１２の構成の一例を示す。
【図２】造形物５０及びサポート層５２の構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、造形物５０の構成の一例を示す断面図である。図２（ｂ）は、本例において形成するサポート層５２の構成の一例を造形物５０と共に示す断面図である。
【図３】サポート層５２の構成の変形例について説明をする図である。図３（ａ）は、サポート層５２の構成の変形例を造形物５０と共に示す断面図である。図３（ｂ）は、サポート層５２の構成の更なる変形例を造形物５０と共に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る造形装置１０の一例を示す。図１（ａ）は、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）は、造形装置１０のおけるヘッド部１２の構成の一例を示す。
【００２１】
尚、以下に説明をする点を除き、造形装置１０は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。より具体的に、以下に説明をする点を除き、造形装置１０は、例えば、インクジェットヘッドを用いて造形物５０の材料となる液滴を吐出することで造形を行う公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、造形装置１０は、図示した構成以外にも、例えば、造形物５０の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。
【００２２】
本例において、造形装置１０は、積層造形法により立体的な造形物５０を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて造形物５０を造形する方法である。造形物５０とは、例えば、立体的な三次元構造物のことである。また、本例において、造形装置１０は、ヘッド部１２、造形台１４、走査駆動部１６、及び制御部２０を備える。
【００２３】
ヘッド部１２は、造形物５０の材料を吐出する部分である。また、本例において、造形物５０の材料としては、インクを用いる。この場合、インクとは、例えば、インクジェットヘッドから吐出する液体のことである。インクジェットヘッドとは、例えば、インクジェット方式でインクの液滴を吐出する吐出ヘッドのことである。
【００２４】
また、より具体的に、ヘッド部１２は、造形物５０の材料として、複数のインクジェットヘッドから、所定の条件に応じて硬化するインクを吐出する。そして、着弾後のインクを硬化させることにより、造形物５０を構成する各層を重ねて形成する。また、本例では、インクとして、紫外線の照射により液体状態から硬化する紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いる。
【００２５】
また、ヘッド部１２は、造形物５０の材料に加え、サポート層５２の材料を更に吐出する。また、これにより、造形装置１０は、造形物５０の周囲等に、必要に応じて、サポート層５２を形成する。サポート層５２とは、例えば、造形中の造形物５０の外周等を囲むことで造形物５０の少なくとも一部を支持する積層構造物のことである。サポート層５２は、造形物５０の造形時において、必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。また、本例においては、サポート層の材料としても、所定の条件に応じて硬化する材料の一例である紫外線硬化型インクを用いる。サポート層５２の特徴については、後に更に詳しく説明をする。
【００２６】
造形台１４は、造形中の造形物５０を支持する台状部材であり、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドと対向する位置に配設され、造形中の造形物５０を上面に載置する。また、本例において、造形台１４は、少なくとも上面が積層方向（図中のＺ方向）へ移動可能な構成を有しており、走査駆動部１６に駆動されることにより、造形物５０の造形の進行に合わせて、少なくとも上面を移動させる。この場合、積層方向とは、例えば、積層造形法において造形の材料が積層される方向のことである。また、より具体的に、本例において、積層方向は、主走査方向（図中のＹ方向）及び副走査方向（図中のＸ方向）と直交する方向である。
【００２７】
走査駆動部１６は、造形中の造形物５０に対して相対的に移動する走査動作をヘッド部１２に行わせる駆動部である。この場合、造形中の造形物５０に対して相対的に移動するとは、例えば、造形台１４に対して相対的に移動することである。また、ヘッド部１２に走査動作を行わせるとは、例えば、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドに走査動作を行わせることである。また、本例において、走査駆動部１６は、主走査動作（Ｙ走査）、副走査動作（Ｘ走査）、及び積層方向走査（Ｚ走査）をヘッド部１２に行わせる。
【００２８】
主走査動作とは、例えば、主走査方向へ移動しつつインクを吐出する動作のことである。本例において、走査駆動部１６は、主走査方向における造形台１４の位置を固定して、ヘッド部１２の側を移動させることにより、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる。また、走査駆動部１６は、例えば、主走査方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、例えば造形台１４を移動させることにより、造形物５０の側を移動させてもよい。
【００２９】
副走査動作とは、例えば、主走査方向と直交する副走査方向へ造形台１４に対して相対的に移動する動作のことである。また、より具体的に、副走査動作は、例えば、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台１４に対して相対的に移動する動作である。本例において、走査駆動部１６は、主走査動作の合間に、副走査方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、造形台１４を移動させることにより、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる。また、走査駆動部１６は、副走査方向における造形台１４の位置を固定して、ヘッド部１２を移動させることにより、ヘッド部１２に副走査動作を行わせてもよい。
【００３０】
積層方向走査とは、例えば、積層方向へヘッド部１２又は造形台１４の少なくとも一方を移動させることで造形物５０に対して相対的に積層方向へヘッド部１２を移動させる動作のことである。また、走査駆動部１６は、造形の動作の進行に合わせてヘッド部１２に積層方向走査を行わせることにより、積層方向において、造形中の造形物５０に対するインクジェットヘッドの相対位置を調整する。また、より具体的に、本例において、走査駆動部１６は、積層方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、造形台１４を移動させる。走査駆動部１６は、積層方向における造形台１４の位置を固定して、ヘッド部１２を移動させてもよい。
【００３１】
制御部２０は、例えば造形装置１０のＣＰＵであり、造形装置１０の各部を制御することにより、造形物５０の造形の動作を制御する。より具体的に、制御部２０は、例えば造形すべき造形物５０の形状情報や、カラー情報等に基づき、造形装置１０の各部を制御する。また、制御部２０は、例えば造形物５０の形状に合わせて、造形物５０の周囲において、ヘッド部１２にサポート層５２を形成させる。本例によれば、造形物５０を適切に造形できる。
【００３２】
続いて、ヘッド部１２のより具体的な構成について、説明をする。本例において、ヘッド部１２は、複数のインクジェットヘッド、複数の紫外線光源１０４、及び平坦化ローラ１０６を有する。また、複数のインクジェットヘッドとして、図１（ｂ）に示すように、インクジェットヘッド１０２ｃ、インクジェットヘッド１０２ｍ、インクジェットヘッド１０２ｙ、インクジェットヘッド１０２ｋ、インクジェットヘッド１０２ｍｏ、インクジェットヘッド１０２ｓａ、インクジェットヘッド１０２ｓｂ、及びインクジェットヘッド１０２ｔを有する。
【００３３】
これらの複数のインクジェットヘッドは、例えば、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。また、それぞれのインクジェットヘッドは、造形台１４と対向する面に、所定のノズル列方向へ複数のノズルが並ぶノズル列を有する。また、本例において、ノズル列方向は、副走査方向と平行な方向である。
【００３４】
また、これらのインクジェットヘッドのうち、インクジェットヘッド１０２ｃ、インクジェットヘッド１０２ｍ、インクジェットヘッド１０２ｙ、インクジェットヘッド１０２ｋ（以下、インクジェットヘッド１０２ｃ〜ｋという）は、着色された造形物５０の造形時に用いられる着色用のインクジェットヘッドである。より具体的に、インクジェットヘッド１０２ｃは、シアン色（Ｃ色）のインクを吐出する。インクジェットヘッド１０２ｍは、マゼンタ色（Ｍ色）のインクを吐出する。インクジェットヘッド１０２ｙは、イエロー色（Ｙ色）のインクを吐出する。また、インクジェットヘッド１０２ｋは、ブラック色（Ｋ色）のインクを吐出する。また、この場合、ＹＭＣＫの各色は、減法混色法によるフルカラー表現に用いるプロセスカラーの一例である。
【００３５】
インクジェットヘッド１０２ｍｏは、造形材インク（Ｍｏインク）を吐出するインクジェットヘッドである。この場合、造形材インクとは、例えば、造形物５０の内部（内部領域）の造形に用いるインクのことである。また、本例において、造形材インクは、白色（Ｗ色）のインクである。この場合、造形物５０の内部領域は、光を反射する性質の領域（光反射領域）を兼ねた領域になる。
【００３６】
尚、造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、内部領域とは別に光反射領域を形成してもよい。この場合、ヘッド部１２は、白色のインク用のインクジェットヘッドを更に有する。また、造形材インクとしては、例えば、内部領域の形成用の専用のインクを用いる。また、この場合、造形物５０の内部領域については、造形材インクに限らず、他の色のインクを用いて形成してもよい。
【００３７】
インクジェットヘッド１０２ｓａ及びインクジェットヘッド１０２ｓｂは、サポート層５２の材料を吐出するインクジェットヘッドである。また、本例において、インクジェットヘッド１０２ｓａ及びインクジェットヘッド１０２ｓｂは、サポート層５２の材料として、硬化後の硬さが互いに異なる材料をそれぞれ吐出する。
【００３８】
ここで、本例において、サポート層５２は、造形物５０の造形後に除去する構成の一例である。この場合、造形物５０の造形後とは、例えば、造形装置１０において造形物５０を造形する動作が終了した後のことである。また、インクジェットヘッド１０２ｓａが吐出するサポート層の材料（以下、材料ＳＰ１という）は、造形物５０の造形後に除去される第１の材料の一例である。また、インクジェットヘッド１０２ｓａは、第１の材料を吐出する第１材料用ヘッドの一例である。インクジェットヘッド１０２ｓｂが吐出するサポート層の材料（以下、材料ＳＰ２という）は、造形物５０の造形後に除去される第２の材料の一例である。また、インクジェットヘッド１０２ｓｂは、第２の材料を吐出する第２材料用ヘッドの一例である。
【００３９】
また、より具体的に、本例において、インクジェットヘッド１０２ｓａは、サポート層５２の材料ＳＰ１として、インクジェットヘッド１０２ｓａから吐出された後に紫外線の照射により硬化し、かつ、造形物５０の造形後に溶解により除去される材料を吐出する。また、インクジェットヘッド１０２ｓｂは、サポート層５２の材料ＳＰ２として、インクジェットヘッド１０２ｓｂから吐出された後に紫外線の照射により硬化し、かつ、サポート層５２の材料ＳＰ１よりも硬化後の状態が柔らかい材料を吐出する。
【００４０】
また、この場合、インクジェットヘッド１０２ｓａから吐出するサポート層５２の材料ＳＰ１は、例えば、水溶性の材料や、アルカリ性溶液に対して溶解する材料である。また、材料ＳＰ１としては、造形物５０を実質的に溶かさない液体に対して溶解する材料を用いることが好ましい。この場合、造形物５０を実質的に溶かさないとは、求められる造形の精度に応じて、サポート層５２の材料ＳＰ１を溶解させる間に実質的に造形物５０が溶解しないことである。また、材料ＳＰ１としては、造形物５０の材料の特性に応じて、水やアルカリ性溶液に溶解する材料に限らず、他の溶液（例えば酸性の溶液等）に溶解する材料を用いてもよい。
【００４１】
また、本例において、インクジェットヘッド１０２ｓｂから吐出するサポート層５２の材料ＳＰ２については、後に更に詳しく説明をするように、溶解以外の方法を用いて除去する。そのため、材料ＳＰ２については、液体に溶解しない材料を用いてもよい。また、材料ＳＰ２として、例えば水溶性等の液体に溶解する材料を用いてもよい。また、材料ＳＰ２としては、広く用いられている公知のサポート層５２の材料等を好適に用いることができる。
【００４２】
尚、本例において、インクジェットヘッド１０２ｓａ及びインクジェットヘッド１０２ｓｂは、サポート層５２の形成に用いるサポート層用ヘッドの一例でもある。また、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッド１０２ｓａ及びインクジェットヘッド１０２ｓｂ以外のインクジェットヘッド１０２は、造形物５０を構成する材料を吐出する吐出ヘッドである造形物用ヘッドの一例である。また、インクジェットヘッド１０２ｓａ及びインクジェットヘッド１０２ｓｂを用いて形成するサポート層５２の構成については、後に更に詳しく説明をする。
【００４３】
また、インクジェットヘッド１０２ｔは、クリアインクを吐出するインクジェットヘッドである。クリアインクとは、例えば、無色の透明色（Ｔ）であるクリア色のインクのことである。
【００４４】
複数の紫外線光源１０４は、インクを硬化させるための光源（ＵＶ光源）であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。また、本例において、複数の紫外線光源１０４のそれぞれは、間にインクジェットヘッドの並びを挟むように、ヘッド部１２における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。紫外線光源１０４としては、例えば、ＵＶＬＥＤ（紫外ＬＥＤ）等を好適に用いることができる。また、紫外線光源１０４として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。
【００４５】
平坦化ローラ１０６は、造形物５０の造形中に形成されるインクの層を平坦化するための平坦化手段である。平坦化ローラ１０６は、例えば主走査動作時において、インクの層の表面と接触して、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化する。
【００４６】
以上のような構成のヘッド部１２を用いることにより、造形物５０及びサポート層５２を構成するインクの層を適切に形成できる。また、複数のインクの層を重ねて形成することにより、造形物５０及びサポート層５２を適切に造形できる。
【００４７】
尚、ヘッド部１２の具体的な構成については、上記において説明をした構成に限らず、様々に変形することもできる。例えば、ヘッド部１２は、着色用のインクジェットヘッドとして、上記以外の色用のインクジェットヘッドを更に有してもよい。また、ヘッド部１２における複数のインクジェットヘッドの並べ方についても、様々に変形可能である。例えば、一部のインクジェットヘッドについて、他のインクジェットヘッドと副走査方向における位置をずらしてもよい。
【００４８】
続いて、本例において造形する造形物５０及びサポート層５２の構成について、更に詳しく説明をする。図２は、造形物５０及びサポート層５２の構成の一例を示す。図２（ａ）は、造形物５０の構成の一例を示す断面図であり、楕円体状の造形物５０を造形する場合について、サポート層５２を除去した後の造形物５０の構成の一例を示す。図中に示すように、図示した断面は、Ｘ方向と垂直なＹ−Ｚ断面である。また、この場合、Ｙ方向やＺ方向と垂直な造形物５０のＺ−Ｘ断面やＸ−Ｙ断面の構成も、同様の構成になる。
【００４９】
上記においても説明をしたように、本例において、造形装置１０は、インクジェットヘッド１０２ｃ〜ｋ（図１参照）等を用いて造形物５０を造形する。また、これにより、例えば、表面が着色された造形物５０を造形する。この場合、造形物５０の表面が着色されるとは、例えば、造形物５０において外部から色彩を視認できる領域の少なくとも一部が着色されることである。また、図中に示すように、本例において、表面が着色された造形物５０を造形する場合、造形装置１０は、内部領域２０２、着色領域２０４、及び保護領域２０６を有する造形物５０を造形する。
【００５０】
内部領域２０２は、造形物５０の形状を構成する造形物５０の内部の領域である。本例において、ヘッド部１２は、インクジェットヘッド１０２ｍｏから吐出する白色のインクを用いて内部領域２０２を形成する。また、これにより、上記においても説明をしたように、内部領域２０２について、光反射領域としても機能させる。
【００５１】
着色領域２０４は、インクジェットヘッド１０２ｃ〜ｋから吐出する着色用のインクにより着色がされる領域である。また、図中に示すように、本例において、着色領域２０４は、造形物５０の表面形状に沿った層状の領域である。ヘッド部１２は、各色の着色用のインクと、インクジェットヘッド１０２ｔから吐出するクリアインクとを用いて、内部領域２０２の周囲に着色領域２０４を形成する。この場合、各位置への各色の着色用のインクの吐出量を調整することにより、様々な色を表現する。また、色の違いによって生じる着色用のインクの量（単位体積あたりの吐出量が０〜１００％）の変化を一定の１００％補填するために、クリアインクを用いる。このように構成すれば、例えば、着色領域２０４の各位置を所望の色で適切に着色できる。また、これにより、例えば、着色用のインクにより着色された着色領域２０４を適切に形成できる。
【００５２】
保護領域２０６は、造形物５０の外面を保護するための透明な領域である。本例において、ヘッド部１２は、インクジェットヘッド１０２ｔから吐出するクリアインクを用いて、着色領域２０４の周囲に保護領域２０６を形成する。以上のように各領域を形成することにより、表面が着色された造形物５０を適切に形成できる。
【００５３】
尚、造形物５０の構成の変形例においては、造形物５０の具体的な構成について、上記と異ならせることも考えられる。この場合、例えば、内部領域２０２と区別して、内部領域２０２と着色領域２０４との間に、光反射領域を形成すること等が考えられる。また、この場合、内部領域２０２について、白色のインク以外のインクを用いて形成してもよい。また、例えば、光反射領域と着色領域２０４との間に、分離領域を形成すること等も考えられる。この場合、分離領域とは、光反射領域を構成する白色のインクと着色領域２０４における着色用のインクとが混ざることを防ぐための領域であり、例えばクリアインクで形成される。
【００５４】
また、上記においても説明をしたように、本例において、造形装置１０は、必要に応じて、造形物５０の周囲にサポート層５２を形成する。また、この場合、インクジェットヘッド１０２ｓａ及びインクジェットヘッド１０２ｓｂから吐出する複数種類の材料（ＳＰ１及びＳＰ２）を用いて、サポート層５２を形成する。
【００５５】
図２（ｂ）は、本例において形成するサポート層５２の構成の一例を造形物５０と共に示す断面図である。図中に示すように、本例において、造形装置１０は、第１サポート部１５２及び第２サポート部１５４を有するサポート層５２を形成する。この場合、第１サポート部１５２は、インクジェットヘッド１０２ｓａから吐出するサポート層５２の材料ＳＰ１を用いて形成される部分であり、造形物５０と接触した状態で造形物５０の周囲に形成される。また、本例において、第１サポート部１５２は、造形物５０の周囲の全体を覆う殻状の部分である。この場合、第１サポート部１５２について、殻状であるとは、例えば、第２サポート部１５４と比べて硬い材料で造形物５０を覆う層状に形成されていることである。また、サポート層５２の構成の変形例において、第１サポート部１５２は、例えば造形物５０の周囲の一部のみを覆ってもよい。この場合、例えば造形物５０において少なくとも壊れやすい部分を覆うように第１サポート部１５２を形成すること等が考えられる。造形物５０において壊れやすい部分とは、例えば細い部分や薄い部分等のように、構造上の剛性が他の部分よりも低い部分のことである。
【００５６】
また、第２サポート部１５４は、インクジェットヘッド１０２ｓｂから吐出するサポート層５２の材料ＳＰ２を用いて形成される部分である。本例において、第２サポート部１５４は、第１サポート部１５２の一部を覆うように、殻状の第１サポート部１５２の周囲の一部に形成される。また、これにより、第２サポート部１５４は、第１サポート部１５２を造形物５０との間に挟んで、造形物５０の周囲に形成される。また、第２サポート部１５４については、例えば、サポート層５２の全体の構造の中で、第１サポート部１５２を形成する部分以外の必要な領域を埋める構成等と考えることもできる。また、サポート層５２の構成の変形例において、第２サポート部１５４は、例えば、第１サポート部１５２の周囲の全体に形成されてもよい。また、第１サポート部１５２が造形物５０の周囲の一部のみを覆う場合、第２サポート部１５４は、造形物５０の周囲において、第１サポート部１５２が形成されていない部分にも形成されてもよい。
【００５７】
また、上記においても説明をしたように、本例において、サポート層５２は、造形物５０の造形後に除去される。この場合、例えば、造形装置１０（図１参照）から造形物５０及びサポート層５２を取り出して、サポート層５２の除去を行う。また、より具体的に、本例においては、先ず、サポート層５２における第２サポート部１５４の大部分を除去する粗取りを行う。そして、その後に第１サポート部１５２を溶解させることで、サポート層５２の除去を行う。
【００５８】
また、この場合、サポート層５２の粗取りとは、例えば、外部から力を加えることでサポート層５２における第２サポート部１５４の少なくとも一部を除去する工程のことである。この場合、例えば、竹串等の棒状部材や、ヘラ等の板状部材等を用いて、第２サポート部１５４の大部分をこそぎ落とす。また、例えば、勢いの強い水流（ウォータージェット）を第２サポート部１５４にあてることで、第２サポート部１５４の大部分をこそぎ落とすこと等も考えられる。また、サポート層５２の粗取りについては、例えば、物理的な方法でサポート層５２を除去する工程等と考えることもできる。
【００５９】
また、第２サポート部１５４の大部分とは、例えば、体積比で５０％以上の部分、好ましくは７０％以上、更に好ましくは８０％以上の部分である。また、上記においても説明をしたように、本例において、第２サポート部１５４を構成する材料ＳＰ２としては、第１サポート部１５２を構成する材料ＳＰ１と比べて硬化後の状態が柔らかい材料を用いる。そのため、サポート層５２の粗取り時に第２サポート部１５４を除去するために加える力については、第２サポート部１５４を壊し、かつ、第１サポート部１５２は壊さない強さの力にする。このように構成すれば、例えば、造形物５０を覆う第１サポート部１５２の形状を維持したまま、その周囲の第２サポート部１５４のみを適切に除去できる。また、これにより、例えば、造形物５０への損傷を防ぎつつ、サポート層５２の粗取りを適切に行うことができる。
【００６０】
また、この場合、造形物５０が第１サポート部１５２により保護された状態で粗取りを行うことになるため、多少荒い動作で粗取りを行ったとしても、造形物５０の損傷等を適切に防ぐことができる。そのため、本例によれば、例えば、サポート層５２の粗取りに要する除去時間を短縮して、サポート層５２の除去をより効率的かつ適切に行うこともできる。
【００６１】
また、上記においても説明をしたように、本例において、第１サポート部１５２を構成する材料ＳＰ１は、溶解により除去可能な材料である。そして、このような材料ＳＰ１の特徴を利用して、サポート層５２の粗取りを行った後に、溶解により第１サポート部１５２を除去する。このように構成すれば、例えば、第１サポート部１５２を適切に除去できる。また、これにより、第１サポート部１５２及び第２サポート部１５４を有するサポート層５２の除去を適切に行うことができる。
【００６２】
ここで、造形物５０の損傷を防ぎつつサポート層５２の除去を行うためには、例えば、粗取りを行わずに、サポート層５２の全体を溶解により除去すればよいようにも思われる。しかし、この場合、サポート層５２の除去に要する時間が大幅に増大して、造形物５０の造形の効率が大きく低下することになる。そのため、より効率的な造形を行うためには、本例のように、粗取りの工程を行うことが好ましい。
【００６３】
また、上記のように、本例においては、サポート層５２を構成する第１サポート部１５２及び第２サポート部１５４について、互いに異なる方法で除去を行う。そして、この場合、サポート層５２の材料ＳＰ１及びＳＰ２のそれぞれについて、それぞれの除去の仕方に合わせた材料を用いることが好ましい。
【００６４】
より具体的に、例えば、第１サポート部１５２を構成する材料ＳＰ１の場合、造形物５０を適切に保護するために、硬化後の硬さが十分に硬くなる材料を用いることが好ましい。一方で、材料ＳＰ１の場合、溶解により除去をする材料であるため、溶解可能であれば、硬すぎて除去が困難になることはない。そのため、第１サポート部１５２を構成する材料ＳＰ１としては、例えば、硬化後の状態が造形物５０を構成する材料よりも硬い材料を用いてもよい。このように構成すれば、第２サポート部１５４の粗取り時において、造形物５０をより適切に保護できる。
【００６５】
一方、第２サポート部１５４を構成する材料ＳＰ２の場合、造形中の造形物５０を支持するという目的が達成できる範囲で、硬化後の状態は柔らかい（弱い）程好ましい。この場合、材料ＳＰ２としては、例えば、硬化後の状態が造形物５０を構成する材料よりも柔らかい材料を用いることが好ましい。
【００６６】
また、材料ＳＰ２の場合、仮に粗取り時に一部が除去しきれずに残ったとしても、第１サポート部１５２の除去時に第１サポート部１５２が溶解すれば、造形物５０から離れることになる。そのため、材料ＳＰ２は、溶解可能な材料でなくてもよい。そして、この場合、材料ＳＰ２について、溶解性を考慮せずに材料を選択することができる。そのため、本例によれば、材料ＳＰ２について、例えば公知のサポート層の材料（例えば、水溶性の材料等）に限らず、より多様な材料を用いることが可能になる。
【００６７】
尚、第１サポート部１５２及び第２サポート部１５４の硬さについて、例えばデュロメータ硬度で表現した場合、第１サポート部１５２の硬度は、例えばＡ４５以上、望ましくはＡ８０以上、更に望ましくはＤ６０以上である。また、第２サポート部１５４の硬度は、例えばＡ４５以下、望ましくはＡ２０以下、更に望ましくはＡ０以下（測定不能）である。
【００６８】
続いて、本例において形成する第１サポート部１５２の特徴について、更に詳しく説明をする。上記においても説明をしたように、本例において、第１サポート部１５２は、サポート層５２の粗取り時に造形物５０を保護する。そのため、第１サポート部１５２の厚さについては、第１サポート部１５２の形成に使用する材料ＳＰ１の特性に応じて、造形物５０を適切に保護可能な厚さで形成することが好ましい。この場合、第１サポート部１５２の厚さとは、例えば、造形物５０の表面と垂直な法線方向における厚さである。しかし、第１サポート部１５２を厚くし過ぎると、第１サポート部１５２を溶解させるのに要する時間が大きく増大する。そのため、第１サポート部１５２については、造形物５０を保護できる範囲で、できるだけ薄く形成することが好ましい。
【００６９】
また、より具体的に、第１サポート部１５２の厚さについては、例えば１０ｍｍ以下程度（例えば、０．０１〜１０ｍｍ程度、好ましくは、０．１〜１０ｍｍ程度）にすることが考えられる。また、第１サポート部１５２の厚さは、好ましくは、５ｍｍ以下程度（例えば０．１〜５ｍｍ）である。
【００７０】
また、第１サポート部１５２の各部の厚さについては、例えば図２（ｂ）に示すように、略一定にすることが考えられる。この場合、第１サポート部１５２は、例えば、造形の精度に応じて、一定の基準の厚さで形成される。このように構成すれば、例えば、第１サポート部１５２を形成する領域を容易かつ適切に設定できる。また、サポート層５２の構成の変形例においては、第１サポート部１５２の厚さや形成の仕方等について、例えば造形物５０の形状に応じて、図２（ｂ）に示した場合と異ならせることも考えられる。
【００７１】
図３は、サポート層５２の構成の変形例について説明をする図である。尚、以下に説明をする点を除き、図３において、図１及び図２と同じ符号を付した構成は、図１及び図２における構成と同一又は同様の特徴を有する。
【００７２】
図３（ａ）は、サポート層５２の構成の変形例を造形物５０と共に示す断面図である。本変形例のサポート層５２において、第１サポート部１５２は、造形物５０における弱い部分に対し、より厚く形成される。また、これにより、第１サポート部１５２は、造形物５０における弱い部分を強度面で補強して、より強固に保護する。この場合、造形物５０における弱い部分とは、例えば、細長い部分や薄い部分等のように、剛性が低い部分のことである。また、弱い部分については、第１サポート部１５２を形成しないとサポート層５２の粗取り時に特に壊れやすい部分等と考えることもできる。
【００７３】
また、より具体的に、図３（ａ）に図示した場合において、造形物５０は、主構造部３０２及び凸状部分３０４を有する。主構造部３０２は、造形物５０の主要部を構成する部分である。この場合、造形物５０の主要部とは、造形物５０の主な形状を構成する部分のことである。また、凸状部分３０４は、主構造部３０２から突出する部分である。本変形例において、凸状部分３０４は、造形物５０において他の部分よりも剛性の低い部分の一例であり、例えば棒状又は板状に主構造部３０２から突出している。
【００７４】
また、このような形状の造形物５０に対応して、第１サポート部１５２は、基準厚部１６２及び増厚部１６４を有する。基準厚部１６２は、第１サポート部１５２において予め設定された基準の厚さ（ｔ１）で形成される部分である。また、本変形例において、基準厚部１６２は、第１サポート部１５２において、主構造部３０２の周囲を覆う部分を構成する。また、増厚部１６４は、第１サポート部１５２において基準厚部１６２よりも厚く形成される部分であり、凸状部分３０４を覆う部分を構成する。また、本例において、増厚部１６４の厚さは、ｔ１よりも大きなｔ２（ｔ２＞ｔ１）である。
【００７５】
このように構成した場合、第１サポート部１５２の一部において厚く形成される増厚部１６４を用いて、造形物５０において剛性の低い部分である凸状部分３０４を覆って保護することができる。そのため、本変形例によれば、例えば、造形物５０における弱い部分をより適切に保護できる。また、これにより、例えば、サポート層５２の粗取り等をより効率的かつ適切に行うことができる。
【００７６】
また、上記においては、第１サポート部１５２について、主に、造形物５０の形状に沿って造形物５０を覆う場合について、説明をした。しかし、サポート層５２の構成の更なる変形例においては、必ずしも造形物５０の形状に完全に沿わせるのではなく、例えば細かい構造部分をまとめて第１サポート部１５２で覆うこと等も考えられる。
【００７７】
図３（ｂ）は、サポート層５２の構成の更なる変形例を造形物５０と共に示す断面図である。本変形例において、造形物５０は、細かい形状で並んで形成される部分を有する。そして、サポート層５２における第１サポート部１５２は、これらの部分について、個別に覆うのではなく、まとめて覆う。
【００７８】
より具体的に、図３（ｂ）に図示した場合において、造形物５０は、主構造部３０２と、複数の凸状部分３０４とを有する。また、本変形例において、複数の凸状部分３０４は、造形物５０における細かい構造部分の一例であり、互いに近接して、主構造部３０２から並んで棒状又は板状に突出している。
【００７９】
そして、このような構成により狭い間隔で並ぶ複数の凸状部分３０４に対し、第１サポート部１５２は、図中に示すように、合間に第２サポート部１５４が形成されず、かつ、複数の凸状部分３０４をまとめて覆うように形成される。このように構成すれば、複数の凸状部分３０４の間隔が狭い場合等にも、より適切に第１サポート部１５２を形成できる。また、複数の凸状部分３０４をまとめて第１サポート部１５２で覆うことにより、例えば、それぞれの凸状部分３０４が弱い部分である場合にも、それぞれの凸状部分３０４をより確実に保護できる。そのため、本変形例によれば、例えば、造形物５０が細かい構造部分を有する場合において、より適切に第１サポート部１５２を形成できる。
【００８０】
また、このように構成した場合、細かい構造部分の合間に第２サポート部１５４を形成しないことにより、例えば、粗取り時における第２サポート部１５４の除去をより容易にすることもできる。また、例えば、第１サポート部１５２の除去に用いる液体に対して溶解しない材料ＳＰ２で第２サポート部１５４を形成する場合において、第１サポート部１５２の除去後に細かい隙間等に第２サポート部１５４の材料ＳＰ２が残留すること等を適切に防ぐこともできる。そのため、このように構成すれば、例えば、第２サポート部１５４の除去をより確実に行うこと等も可能になる。
【００８１】
ここで、複数の凸状部分３０４をまとめて覆う第１サポート部１５２については、例えば、凸状部分３０４の形状や複数の凸状部分３０４の間隔が予め設定された条件を満たす場合に形成することが好ましい。より具体的には、例えば、予め設定された幅よりも幅が小さな凸状部分３０４が予め設定された間隔よりも狭い間隔で並んで形成される造形物５０を造形する場合において、このような第１サポート部１５２を形成することが考えられる。また、この場合、例えば、少なくとも一部の複数の凸状部分３０４の合間に第２サポート部１５４が形成されず、かつ、それらの複数の凸状部分３０４をまとめて覆うように、第１サポート部１５２を形成することが考えられる。
【００８２】
また、図３（ｂ）においては、図示の便宜上、造形物５０における細かい構造部分の例として、単純な形状の凸状部分３０４を図示している。しかし、造形装置１０（図１参照）での実際の造形時には、例えば自然物等のより複雑な形状の造形物５０を造形すること等も考えられる。そして、このような場合、本変形例のように、細かい構造部分をまとめて第１サポート部１５２で覆うことが特に好ましい。また、この場合、より具体的には、例えば、人物を示すフィギュアを造形する場合の手の指の部分等について、指を個別に第１サポート部１５２で覆うのではなく、それぞれの手の複数の指（例えば、一つの手の全ての指）をまとめて第１サポート部１５２で覆うこと等が考えられる。また、本変形例の特徴については、例えば、第１サポート部１５２を形成する領域の決定時に、造形物５０における一定のサイズ以下の構造について、個別の構造としては扱わず、周囲とまとめた構造として扱う構成等と考えることもできる。
【００８３】
また、上記においては、主に、サポート層５２の形成に用いる材料として、２種類の材料（ＳＰ１及びＳＰ２）を用いる場合について、説明をした。しかし、サポート層５２の構成の更なる変形例においては、更に多くの種類の材料を用いてサポート層５２を形成してもよい。この場合、ヘッド部１２（図１参照）は、例えば、サポート層５２の材料用のインクジェットヘッドとして、使用する材料分の数のインクジェットヘッドを有する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、例えば造形装置に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１０・・・造形装置、１２・・・ヘッド部、１４・・・造形台、１６・・・走査駆動部、２０・・・制御部、５０・・・造形物、５２・・・サポート層、１０２・・・インクジェットヘッド、１０４・・・紫外線光源、１０６・・・平坦化ローラ、１５２・・・第１サポート部、１５４・・・第２サポート部、１６２・・・基準厚部、１６４・・・増厚部、２０２・・・内部領域、２０４・・・着色領域、２０６・・・保護領域、３０２・・・主構造部、３０４・・・凸状部分
【図１】
2018083360.tif 000003
【図２】
2018083360.tif 000004
【図３】
2018083360.tif 000005