(57)【要約】【課題】立体物の表面に連続した縞が生じることを抑制すること。【解決手段】クリアインクと少なくとも１色以上の有色インクとによって形成される着色単位層９１が複数積層されて形成される着色層９０を有する立体物造形方法であって、着色層９０の少なくとも一部において、着色層９０の厚み方向において着色単位層９１間で同じ有色インクが隣接して配置されないように着色層９０を形成する着色形成工程を有する。これにより、同じ色で着色された部分が連続して形成されることを防ぐことができ、立体物５の表面に連続した縞が生じることを抑制することができる。【選択図】図２５
2018114656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材と少なくとも１色以上の着色材とによって形成される着色単位層が複数積層されて形成される着色層を有する立体物造形方法であって、
前記着色層の少なくとも一部において、前記着色層の厚み方向において前記着色単位層間で同じ着色材が隣接して配置されないように前記着色層を形成する着色形成工程を有することを特徴とする立体物造形方法。
【請求項２】
前記着色形成工程は、
重ね合わせることで１つの２次元ディザマトリクスと着色パターンが同じになるレイヤーマトリクスを、複数形成するレイヤーマトリクス形成工程と、
前記着色層の厚み情報を有した３次元データの少なくとも一部に対して、複数の着色断面スライス情報を算出する着色スライス情報算出工程と、
前記複数の着色断面スライス情報の各層に前記レイヤーマトリクスを用いて中間調処理を行う中間調処理工程と、
中間調処理が行われた前記着色断面スライス情報を用いて、前記着色単位層を複数形成することで、前記着色層を形成する着色層形成工程と、
を有する請求項１に記載の立体物造形方法。
【請求項３】
前記レイヤーマトリクス形成工程において、前記レイヤーマトリクスは、前記着色単位層の数と同じ数だけ形成され、
前記中間調処理工程において、前記着色断面スライス情報の各層に対して、各々異なる前記レイヤーマトリクスを用いて中間調処理を行う請求項２に記載の立体物造形方法。
【請求項４】
前記着色材は、色の異なる複数の着色材料から構成されており、
前記レイヤーマトリクス形成工程では、前記２次元ディザマトリクスは、前記複数の着色材料に対して各々異なるものが用いられる請求項２または３に記載の立体物造形方法。
【請求項５】
立体物は、本体部分の表面に前記着色層を有するものであって、
前記３次元データは、前記本体部分の情報である本体データと、前記着色層の情報である表面画像データを有しており、
前記着色スライス情報算出工程において、所定の厚みを有する前記表面画像データを、二次元に展開する展開工程をさらに有し、
二次元に展開された前記表面画像データに対して前記複数の着色断面スライス情報を算出し、
前記中間調処理工程後に、中間調処理が行われた前記複数の着色断面スライス情報を、前記本体データと統合して３次元統合データを算出する３次元統合工程と、
前記３次元統合データに対して、複数の断面スライス情報を算出するスライス情報算出工程と、をさらに有し、
前記着色層形成工程は、前記断面スライス情報を用いて、前記着色層と前記本体部分の少なくとも一方を含む単位層を形成する単位層形成工程を複数回繰り返すことにより前記着色層が前記本体部分の表面に形成された前記立体物を形成する請求項２〜４のいずれか１項に記載の立体物造形方法。
【請求項６】
前記スライス情報算出工程で算出された前記断面スライス情報に基づいて、前記表面画像データを上下方向の積層に変換する再中間調処理を行う再中間調処理工程を有する請求項５に記載の立体物造形方法。
【請求項７】
立体物の形状を特定するための形状データと、複数の画素で構成され、且つ、前記立体物の表面の画像を示す表面画像データとを含む３次元データに基づいて、前記立体物を造形する立体物造形装置であって、
前記立体物を造形するためのインクを作業面に吐出する吐出部と、
前記吐出部と前記作業面とを相対的に移動させる相対移動部と、
前記吐出部と前記相体移動部の動作を制御する制御装置と、
を備え、
前記吐出部は、前記インクとして透明材と、少なくとも１色以上の着色材とを吐出し、
前記制御装置は、前記吐出部と前記相体移動部とを制御することにより、前記透明材と前記着色材とによって形成される着色単位層を複数積層して前記立体物の表面に着色層を形成し、且つ、前記着色層の少なくとも一部において、前記着色層の厚み方向において前記着色単位層間で同じ着色材が隣接して配置されないように前記着色層を形成することを特徴とする立体物造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物造形方法及び立体物造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元形状の立体物を造形する３次元プリンタが様々な用途に用いられつつあり、このような３次元プリンタでは、吐出したインクなどの造形材を積層していくことによって、立体物を造形することが可能になっている。例えば、特許文献１に記載されたカラー立体モデル形成装置は、立体物の形状を特定するための形状データと表面の画像を示す表面画像データとから構成される３次元データを複数の層に区画し、各層の表面画像データに中間調処理（誤差拡散、ＦＭスクリーニング、ＡＭスクリーニング）を施して、各層の表面画像データの各画素の色を特定する。そして、その最下層から順に吐出部から特定された色の造形材を吐出し硬化して積層していくことによって、その３次元データに合わせた立体物を形作る。また、この種の３次元プリンタは、例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、黒、クリア等の造形材としてのインクを吐出するインクジェット式の吐出部を色毎に備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したカラー立体モデル形成装置では、３次元データを複数の層に区画した各層に対して、いわゆるディザリング処理を行うため、各層で色の配列が同じ配列となって、積層されることになる。このため、着色された色が目立ち易くなり、これによって、例えば縦縞等の連続した縞が発生する虞がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、立体物の表面に連続した縞が生じることを抑制することのできる立体物造形方法及び立体物造形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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る立体物造形方法は、透明材と少なくとも１色以上の着色材とによって形成される着色単位層が複数積層されて形成される着色層を有する立体物造形方法であって、前記着色層の少なくとも一部において、前記着色層の厚み方向において前記着色単位層間で同じ着色材が隣接して配置されないように前記着色層を形成する着色形成工程を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明では、少なくとも一部の着色層の厚み方向において、同じ色で着色された部分が連続して形成されることを防ぐことができる。この結果、立体物の表面に連続した縞が生じることを抑制することができる。
【０００８】
上記立体物造形方法において、前記着色形成工程は、重ね合わせることで１つの２次元ディザマトリクスと着色パターンが同じになるレイヤーマトリクスを、複数形成するレイヤーマトリクス形成工程と、前記着色層の厚み情報を有した３次元データの少なくとも一部に対して、複数の着色断面スライス情報を算出する着色スライス情報算出工程と、前記複数の着色断面スライス情報の各層に前記レイヤーマトリクスを用いて中間調処理を行う中間調処理工程と、中間調処理が行われた前記着色断面スライス情報を用いて、前記着色単位層を複数形成することで、前記着色層を形成する着色層形成工程と、を有することが好ましい。
【０００９】
この発明では、厚みを有する着色断面スライス情報の各層にレイヤーマトリクスを用いて中間調処理を行い、この着色断面スライス情報を用いて複数の着色単位層を形成するため、着色層を形成する際における着色単位層の厚み方向での着弾位置を、任意に決めることができる。この結果、立体物の表面に連続した縞が生じることを、より確実に抑制しつつ、所望の着色を行うことができる。
【００１０】
上記立体物造形方法において、前記レイヤーマトリクス形成工程において、前記レイヤーマトリクスは、前記着色単位層の数と同じ数だけ形成され、前記中間調処理工程において、前記着色断面スライス情報の各層に対して、各々異なる前記レイヤーマトリクスを用いて中間調処理を行うことが好ましい。
【００１１】
この発明では、単位層の数と同じ数でレイヤーマトリクスを形成することにより、全ての着色単位層で同じ色が重ならないため、着色単位層から構成される着色層において、厚み方向に同じ色が重なることを、より確実に抑制することができる。この結果、立体物の表面に連続した縞が生じることを、より確実に抑制することができる。
【００１２】
上記立体物造形方法において、前記着色材は、色の異なる複数の着色材料から構成されており、前記レイヤーマトリクス形成工程では、前記２次元ディザマトリクスは、前記複数の着色材料に対して各々異なるものが用いられることが好ましい。
【００１３】
この発明では、色ごとに異なる２次元ディザマトリクスを用いることにより、複数の色の着色材料を用いて着色層を形成する場合でも、全ての色が同じように配置されずに分散して着弾させることができる。この結果、立体物の表面における画像品位を向上させることができる。
【００１４】
上記立体物造形方法において、前記立体物は、本体部分の表面に前記着色層を有するものであって、前記３次元データは、前記本体部分の情報である本体データと、前記着色層の情報である表面画像データを有しており、前記着色スライス情報算出工程において、所定の厚みを有する前記表面画像データを、二次元に展開する展開工程をさらに有し、二次元に展開された前記表面画像データに対して前記複数の着色断面スライス情報を算出し、前記中間調処理工程後に、中間調処理が行われた前記複数の着色断面スライス情報を、前記本体データと統合して３次元統合データを算出する３次元統合工程と、前記３次元統合データに対して、複数の断面スライス情報を算出するスライス情報算出工程と、をさらに有し、前記着色層形成工程は、前記断面スライス情報を用いて、前記着色層と前記本体部分の少なくとも一方を含む単位層を形成する単位層形成工程を複数回繰り返すことにより前記着色層が前記本体部分の表面に形成された前記立体物を形成することが好ましい。
【００１５】
この発明では、表面画像データのみを取り出して二次元展開した断面スライス情報に対して中間調処理を行うため、表面画像データの形状に関わらず、厚みに対して同様の色味を実現することができる。また、この表面画像データと本体データとを統合して３次元統合データを算出し、３次元統合データより算出した複数の断面スライス情報を用いて、着色層を形成するため、中間調処理が行われた着色断面スライス情報に基づいた着色層を、より確実に形成することができる。この結果、立体物の表面に連続した縞が生じることを抑制すると共に、着色層の形状に関わらず、所望の色味を実現することができる。
【００１６】
上記立体物造形方法において、前記スライス情報算出工程で算出された前記断面スライス情報に基づいて、前記表面画像データを上下方向の積層に変換する再中間調処理を行う再中間調処理工程を有することが好ましい。
【００１７】
この発明では、３次元統合データより算出した断面スライス情報に基づいて再中間調処理を行うため、実際に着色層を形成する際に、着色単位層を積層方向において上下に積層することによって、より確実に形成することができる。この結果、立体物の表面に連続した縞が生じることを抑制すると共に、通常のインクジェット積層によって、所望の色味を実現することができる。
【００１８】
また、本発明に係る立体物造形装置は、立体物の形状を特定するための形状データと、複数の画素で構成され、且つ、前記立体物の表面の画像を示す表面画像データとを含む３次元データに基づいて、前記立体物を造形する立体物造形装置であって、前記立体物を造形するためのインクを作業面に吐出する吐出部と、前記吐出部と前記作業面とを相対的に移動させる相対移動部と、前記吐出部と前記相体移動部の動作を制御する制御装置と、を備え、前記吐出部は、前記インクとして透明材と、少なくとも１色以上の着色材とを吐出し、前記制御装置は、前記吐出部と前記相体移動部とを制御することにより、前記透明材と前記着色材とによって形成される着色単位層を複数積層して前記立体物の表面に着色層を形成し、且つ、前記着色層の少なくとも一部において、前記着色層の厚み方向において前記着色単位層間で同じ着色材が隣接して配置されないように前記着色層を形成することを特徴とする。
【００１９】
この発明では、厚みを有する着色断面スライス情報の各層にレイヤーマトリクスを用いて中間調処理を行い、この着色断面スライス情報を用いて複数の着色単位層を形成するため、着色層を形成する際における着色単位層の積層方向での着弾位置を、任意に決めることができる。この結果、立体物の表面に連続した縞が生じることを、より確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る立体物造形方法及び立体物造形装置は、立体物の表面に連続した縞が生じることを抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施形態に係る立体物造形装置の模式図である。
【図２】図２は、図１に示す立体物造形装置により造形される立体物の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。
【図４】図４は、立体物の造形に用いる３次元データの説明図である。
【図５】図５は、立体物造形装置で中間色を表現する際のベースとなる２次元ディザマトリクスの説明図である。
【図６】図６は、レイヤーマトリクスの説明図である。
【図７】図７は、第１レイヤーマトリクスの説明図である。
【図８】図８は、第２レイヤーマトリクスの説明図である。
【図９】図９は、第３レイヤーマトリクスの説明図である。
【図１０】図１０は、３つのレイヤーマトリクスを用いて形成しようとする着色単位層を重ねた場合の説明図である。
【図１１】図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１２は、図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【図１３】図１３は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１４】図１４は、図１０のＤ−Ｄ矢視図である。
【図１５−１】図１５−１は、立体物に着色を行う場合の処理手順を示すフロー図である。
【図１５−２】図１５−２は、着色形成工程の処理手順を示すフロー図である。
【図１５−３】図１５−３は、着色スライス情報算出工程の処理手順を示すフロー図である。
【図１５−４】図１５−４は、中間調処理工程の処理手順を示すフロー図である。
【図１６】図１６は、表面画像データの説明図である。
【図１７】図１７は、図１６のＥ−Ｅ矢視図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す表面画像データをスライスした状態を示す説明図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す表面画像データに対して中間調処理を行った状態を示す説明図である。
【図２０】図２０は、３次元統合についての説明図である。
【図２１】図２１は、スライス情報を算出する際の説明図である。
【図２２】図２２は、図２１に示す表層画像データ水平部で再中間調処理を行う場合の説明図である。
【図２３】図２３は、図２１に示す表層画像データ傾斜部で再中間調処理を行う場合の説明図である。
【図２４】図２４は、図２１に示す表層画像データ垂直部で再中間調処理を行う場合の説明図である。
【図２５】図２５は、着色層についての説明図である。
【図２６】図２６は、実施形態に係る立体物造形方法の変形例であり、単位層を複数の着色単位層によって形成する場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る立体物造形方法及び立体物造形装置の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、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００２３】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る立体物造形装置の模式図である。図２は、図１に示す立体物造形装置により造形される立体物の一例を示す斜視図である。図１に示す立体物造形装置１０は、積層造形法により立体の立体物５を造形する装置である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて立体物５を造形する方法である。また、立体物５とは、例えば、３次元構造物のことである。また、立体物造形装置１０において実行する立体物造形方法は、例えば、３次元構造物の形状情報とカラー画像情報とから、積層法によって３次元構造物を造形するカラー造形方法であってもよい。
【００２４】
また、以下に説明する点を除き、立体物造形装置１０は、公知の立体物造形装置と同一、または同様の構成を有してよい。また、立体物造形装置１０は、例えば、公知の平面への印刷装置であるインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。例えば、立体物造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いるインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。
【００２５】
本実施形態に係る立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２と、主走査駆動部１４と、立体物５を載置する載置台である造形台１６と、制御部２０と、を備えている。吐出ユニット１２は、立体物５の材料となる液滴を吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂の液滴等を吐出し、硬化させることにより、立体物５を構成する各層を形成する。より具体的には、吐出ユニット１２は、例えば、制御部２０の指示に応じて液滴を吐出することにより、硬化性樹脂の層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。吐出ユニット１２は、これらの動作を繰り返し行うことにより、硬化した硬化性樹脂の層を複数層重ねて形成する。
【００２６】
この吐出ユニット１２から吐出する硬化性樹脂としては、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂を用いる。この場合、吐出ユニット１２は、立体物５の材料となる液滴として、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、硬化動作では、紫外線光源により紫外線を照射することにより、硬化性樹脂の層を硬化させる。この場合、硬化性樹脂の層とは、紫外線硬化型インクのことである。
【００２７】
また、本実施形態に係る立体物造形装置１０では、吐出ユニット１２は、立体物５を造形するためのインクを、造形台１６の上面に位置する作業面１８に吐出する吐出部として設けられている。つまり、吐出ユニット１２は、有色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することにより、立体物５の表面に対して着色を行い、着色された立体物５を造形する。また、吐出ユニット１２は、立体物５の造形時において、図２に示すように、立体物５の周囲にサポート６を形成する。サポート６は、造形中の立体物５を支えるための積層構造物（サポート層）であり、立体物５の造形完了後に、水等により溶解除去される。なお、吐出ユニット１２のより具体的な構成及び動作については、後にさらに詳しく説明をする。
【００２８】
主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせる駆動部であり、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせることにより、吐出ユニット１２と作業面１８とを相対的に移動させる相対移動部として設けられている。なお、本実施形態における、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせるとは、例えば、吐出ユニット１２が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつ、インク滴を吐出する動作である。
【００２９】
この主走査駆動部１４は、キャリッジ２２及びガイドレール２４を有している。このうち、キャリッジ２２は、造形台１６の作業面１８と対向させて吐出ユニット１２を保持する保持部である。即ち、キャリッジ２２は、吐出ユニット１２から吐出するインク滴の吐出方向が作業面１８へ向かう方向になるように、吐出ユニット１２を保持している。主走査動作時において、キャリッジ２２は、吐出ユニット１２を保持した状態で、ガイドレール２４に沿って移動する。ガイドレール２４は、キャリッジ２２の移動をガイドするレール部材であり、主走査動作時において、制御部２０の指示に応じて、キャリッジ２２を移動させる。
【００３０】
なお、主走査動作時における吐出ユニット１２の移動は、立体物５に対する相対的な移動であってよい。そのため、立体物造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、吐出ユニット１２の位置を固定して、造形台１６を移動させることにより、立体物５側を移動させてもよい。
【００３１】
造形台１６は、造形中の立体物５を上面の作業面１８に載置する載置台である。この造形台１６は、上面を上下方向（図中のＺ方向）へ移動させる機能を有しており、制御部２０の指示に応じて、立体物５の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。これにより、造形途中の立体物５における被造形面と、吐出ユニット１２との間の距離（ギャップ）を適宜調整することが可能になっている。なお、この場合における立体物５の被造形面とは、吐出ユニット１２による次の層が形成される面のことである。また、吐出ユニット１２に対して造形台１６を上下動させるＺ方向への走査は、吐出ユニット１２側を移動させることで行ってもよい。
【００３２】
制御部２０は、吐出ユニット１２や主走査駆動部１４の動作を制御する等の立体物造形装置１０の各部を制御する制御装置になっており、各種処理を実行するコントローラとして機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や、各種情報を記憶するメモリとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等を有している。制御部２０は、造形すべき立体物５の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて立体物造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５を造形するための動作の制御を行う。
【００３３】
なお、立体物造形装置１０は、立体物５の造形や着色等に必要な各種構成をさらに備えてよい。例えば、立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を備えてもよい。この場合、副走査動作とは、例えば、造形中の立体物５に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さが吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドの造形幅よりも長い立体物５を造形する場合等に、必要に応じて吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる。より具体的には、副走査駆動部は、造形台１６を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよく、または、吐出ユニット１２を保持するキャリッジ２２と共にガイドレール２４を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよい。
【００３４】
図３は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。吐出ユニット１２は、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ（以下、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋと記載する）、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、サポート材用ヘッド４０、複数の紫外線光源４４、及び平坦化ローラユニット５０を有している。
【００３５】
有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４は、インクジェット方式で硬化性樹脂の液滴を吐出する吐出手段である吐出ヘッドになっている。これらの有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４は、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっており、副走査方向（Ｘ方向）における位置を揃えて、主走査方向（Ｙ方向）へ並んで配設されている。
【００３６】
有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、互いに異なる色の着色材として用いられる有色のインクのインク滴をそれぞれ吐出するインクジェットヘッドになっている。この有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。また、白インク用ヘッド３６は、モデル材として用いられる白色（Ｗ）の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。着色材は、このように色の異なる複数の着色材料から構成されている。
【００３７】
また、クリアインク用ヘッド３８は、紫外線硬化型の透明材であるクリアインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。このクリアインクとは、透明色（Ｔ）であるクリア色のインクであり、無色透明のインクになっている。このクリアインクは、紫外線硬化型の樹脂を含み、且つ、着色材を含まないインクになっている。
【００３８】
また、造形材用ヘッド３４は、立体物５を形成するための流動性を有する造形材として用いる紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。この造形材用ヘッド３４は、所定の色の造形用インク（ＭＯ）のインク滴を吐出することが可能になっている。造形用インクとしては、例えば、透明材であるクリアインクが用いられる。
【００３９】
また、サポート材用ヘッド４０は、サポート６（図２参照）の材料（Ｓ）を含むインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。この場合におけるサポート６の材料としては、立体物５の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を用いることが好ましい。なお、サポート６の材料としては、サポート６用の公知の材料を適宜用いてもよい。また、サポート材用ヘッド４０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４に対し、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並んで配設される。
【００４０】
なお、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０としては、例えば、公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。これらのインクジェットヘッドは、造形台１６における作業面１８（図１参照）と対向する面に、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。この場合、それぞれのインクジェットヘッドにおけるノズル列は、並び方向が同一で、且つ、互いに平行になる。また、主走査動作時において、ノズルが並ぶ方向と直交する主走査方向へ移動しつつ、Ｚ方向へインク滴をそれぞれ吐出する。
【００４１】
複数の紫外線光源４４は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線の光源であり、紫外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、メタルハライドランプ、水銀ランプ等が用いられる。複数の紫外線光源４４のそれぞれは、間に有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０を挟むように、吐出ユニット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。本実施形態に係る立体物造形装置１０では、紫外線光源４４としてＵＶ１とＵＶ２とが設けられており、ＵＶ１は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の一端側に配設されており、ＵＶ２は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の他端側に配設されている。
【００４２】
平坦化ローラユニット５０は、立体物５の造形中に形成される紫外線硬化型インクの層を平坦化するための構成である。この平坦化ローラユニット５０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びと、吐出ユニット１２の他端側に配設される紫外線光源４４であるＵＶ２との間に配設される。これにより、平坦化ローラユニット５０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びに対して、副走査方向の位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。この平坦化ローラユニット５０は、吐出ユニット１２に対して上下方向に移動可能に吐出ユニット１２に設けられている。
【００４３】
本実施形態に係る立体物造形装置１０は、以上のような構成からなり、以下、その作用について説明する。図４は、立体物の造形に用いる３次元データの説明図である。立体物造形装置１０によって立体物５を造形する際には、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示省略）から、立体物５を造形するためのデータである３次元データ６０を制御部２０で取得し、３次元データ６０に基づいて制御部２０によって吐出ユニット１２を制御することにより、造形台１６上で立体物５の造形を行う。この立体物５の造形に用いる３次元データ６０は、立体物５の形状を特定するための形状データである本体データ６３（図２０参照）と、複数の画素で構成され、且つ、立体物５の表面の画像を示す表面画像データ６１（図１６参照）とを含んでいる。また、３次元データ６０は、目的とする立体物５をＺ方向に多数に分割して多数の層として扱う際におけるデータも含んでいる。このため、３次元データ６０は、各層ごとに主走査方向と副走査方向とにおいて、インク滴を吐出すべき位置をインク滴の種類ごとに定めたデータになっている。吐出ユニット１２によって立体物５の造形を行う際には、このデータに基づいて各インクジェットヘッドからインク滴を吐出することによってＺ方向に層を形成しながら、各層において吐出したインク滴を硬化させる前に、平坦化ローラユニット５０によって各層の平坦化を行うことを繰り返しながら造形をする。
【００４４】
具体的には、吐出ユニット１２の各インクジェットヘッドからインク滴を吐出する際には、制御部２０は、主走査駆動部１４を制御することにより、ガイドレール２４に沿ってキャリッジ２２を主走査方向（Ｙ方向）に移動させることにより、吐出ユニット１２を主走査方向に移動させながら吐出する。また、各インクジェットヘッドは、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有しているため、吐出ユニット１２を移動させながら、造形用のデータで定められている主走査方向の位置で、当該データで定められている副走査方向の位置に位置するノズルからインク滴を吐出することにより、主走査方向と副走査方向とにおいて、インク滴を吐出すべき位置にインク滴を吐出する。
【００４５】
吐出ユニット１２が有するインクジェットヘッドとしては、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０が設けられているが、このうち、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、立体物５の着色に用いる有色のインク滴を吐出する。造形用のデータには、立体物５の着色に関するデータも含まれており、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋは、このデータに基づいて有色のインク滴を吐出する。
【００４６】
また、造形材用ヘッド３４は、立体物５を形成するための基になる造形材として用いるインク滴を吐出する。造形材用ヘッド３４は、造形用のデータに基づいて造形材として用いるインク滴を吐出することにより、各層ごとに、それぞれの層における立体物５の形状を形成する。その際に、有色インク用ヘッド３２ｙ〜ｋや、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８から、各色のインク滴を吐出することにより、造形材によって形成される各層を、造形用のデータに基づいた色にして形成する。
【００４７】
また、サポート材用ヘッド４０は、立体物５の形状に関わらず、立体物５を高い精度で形成するために、各層において、立体物５を形成する部分以外の部分に、サポート６（図２参照）の材料となるインク滴を吐出する。これにより、立体物５は、各層においてインクが硬化する前でも、このサポート６の材料となるインク滴によって形状が保持される。
【００４８】
制御部２０は、吐出ユニット１２を主走査方向に移動させながら、３次元データ６０に基づいて、各層ごとにこれらのようにインク滴を吐出し、紫外線光源４４によって紫外線を照射してインクを硬化させる。このように１つの層を形成したら、造形台１６が吐出ユニット１２から離れる方向に、１層の厚さ分、造形台１６をＺ方向に移動させ、硬化済みの層に対してＺ方向に重ねるようにして次の層を形成する。立体物造形装置１０は、これらを繰り返すことにより、立体の立体物５を造形する。
【００４９】
吐出ユニット１２では、これらのようにインクジェットヘッドごとにインク滴を吐出しながら、吐出したインクによって各層を形成するが、インクジェットヘッドに設けられる各ノズルから吐出されるインク滴の量には、僅かな誤差が発生することがある。このため、吐出ユニット１２では、各ノズルから吐出するインク滴の量を僅かに多めにして吐出し、硬化させる前のインクを平坦化ローラユニット５０で掻き取ることにより、１層の厚さを所望の厚さにする。
【００５０】
これらのように、立体物造形装置１０によって立体物５の造形を行う場合には、有色インクを用いながら造形を行うことにより、立体物５の表面に対して所望の着色を行うが、その際に、立体物造形装置１０は、複数の層を用いて中間色の表現を行う。具体的には、複数の層を用いてディザリングを行うことにより、所望の色を表現すると共に、ディザリングによって得たドットの位置、或いは画素の位置に任意の有色インクのインク滴を吐出することにより、表面を所望の色で着色した立体物５を造形する。
【００５１】
図５は、立体物造形装置で中間色を表現する際のベースとなる２次元ディザマトリクスの説明図である。立体物造形装置１０によって中間色を表現する際には、ディザリングにより中間色を表現する２次元ディザマトリクス７０を基準とし、吐出ユニット１２でインクを吐出する際のデータを、２次元ディザマトリクス７０に基づいて生成することにより、中間色で着色された立体物５を造形する。中間色を表現する際の基準となる２次元ディザマトリクス７０は、格子状に並べられる多数のドット８０により構成されるドットマトリクスになっている。２次元ディザマトリクス７０は、表現したい色そのものではなく、ドット８０全体に対して、表現したい色に応じて、この色を表現することができる割合で疎らにドット８０を着色したデータにすることにより、中間色を表現することが可能になっている。立体物造形装置１０は、この２次元ディザマトリクス７０と同じ着色パターンを表現することのできる複数のレイヤーマトリクス７５（図６参照）を形成し、複数のレイヤーマトリクス７５に基づいて複数の層で着色を行うことにより、中間色を表現できるようにする。
【００５２】
なお、図５〜図１２では、２次元ディザマトリクス７０とレイヤーマトリクス７５との相対関係を認識し易いように、２次元ディザマトリクス７０を構成するドット８０とレイヤーマトリクス７５を構成するドット８０に、番号を付して説明する。
【００５３】
図６は、レイヤーマトリクスの説明図である。レイヤーマトリクス７５は、２次元ディザマトリクス７０と同様にドットマトリクスからなり、２次元ディザマトリクス７０と同じオーダーのドットマトリクスになっている。例えば、２次元ディザマトリクス７０が、１０×１０のドット８０からなる場合には（図５参照）、レイヤーマトリクス７５も、１０×１０のドット８０により形成される（図７〜図１０参照）。レイヤーマトリクス７５は、吐出ユニット１２でインクを吐出する際のデータを生成する際に用いられる。
【００５４】
複数のレイヤーマトリクス７５は、このように形成される各レイヤーマトリクス７５を重ね合わせることで、１つの２次元ディザマトリクス７０と着色パターンが同じになるように構成されている。例えば、レイヤーマトリクス７５が、第１レイヤーマトリクス７６と、第２レイヤーマトリクス７７と、第３レイヤーマトリクス７８との３枚のレイヤーマトリクス７５からなる場合には、レイヤーマトリクス７５は、これらを重ね合わせることにより、トータルの着色パターンが、１つの２次元ディザマトリクス７０の着色パターンと同じパターンになるようになっている。
【００５５】
図７は、第１レイヤーマトリクスの説明図である。例えば、第１レイヤーマトリクス７６は、第１レイヤーマトリクス７６を構成する多数のドット８０のうち、一部の領域が、２次元ディザマトリクス７０における一部の領域に対応し、ドット８０ごとに着色したデータにするか否かが決められる。つまり、第１レイヤーマトリクス７６は、２次元ディザマトリクス７０のうち、第１レイヤーマトリクス７６に割り当てられる領域において着色したドット８０に対応する第１レイヤーマトリクス７６のドット８０が、第１レイヤーマトリクス７６でも着色されて着色ドット８１として設定される。第１レイヤーマトリクス７６では、この着色ドット８１以外のドット８０は、着色されずに透明になる透明ドット８２として設定される。この透明ドット８２は、吐出ユニット１２での実際のインクの吐出時も、クリアインクが吐出されるドット８０になる。
【００５６】
図８は、第２レイヤーマトリクスの説明図である。図９は、第３レイヤーマトリクスの説明図である。また、第２レイヤーマトリクス７７は、２次元ディザマトリクス７０のうち、第１レイヤーマトリクス７６に割り当てられる領域とは異なる一部の領域のドット８０に基づいて着色ドット８１が設定され、着色ドット８１以外のドット８０は、透明ドット８２として設定される。同様に、第３レイヤーマトリクス７８は、２次元ディザマトリクス７０のうち、第１レイヤーマトリクス７６と第２レイヤーマトリクス７７に割り当てられる領域以外の領域のドット８０に基づいて着色ドット８１が設定され、着色ドット８１以外のドット８０は、透明ドット８２として設定される。
【００５７】
図１０は、３つのレイヤーマトリクスを用いて形成しようとする着色単位層９１を重ねた場合の説明図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。図１２は、図１０のＢ−Ｂ断面図である。図１３は、図１０のＣ−Ｃ断面図である。２次元ディザマトリクス７０に基づいて着色ドット８１と透明ドット８２とが設定される第１レイヤーマトリクス７６と第２レイヤーマトリクス７７と第３レイヤーマトリクス７８とを重ねて着色単位層９１を形成しようとすると、表層側のレイヤーマトリクス７５の着色ドット８１は、実際にインクが吐出された場合でも、着色されて視認することができるドット８０になる。また、各レイヤーマトリクス７５は、着色ドット８１以外のドット８０は透明ドット８２になっているため、表層以外のレイヤーマトリクス７５の着色ドット８１の色は、透明ドット８２を透過する。このため、実際にインクが吐出された場合でも、着色ドット８１のインクの色は、透明ドット８２のクリアインクを透過し、表層側から視認することが可能になる。これらのように、レイヤーマトリクス７５は、着色ドット８１以外のドット８０は透明ドット８２になっているため、各レイヤーマトリクス７５を重ねた場合における、着色ドット８１からなる着色パターンは、２次元ディザマトリクス７０と同じ着色パターンになる。
【００５８】
図１４は、図１０のＤ−Ｄ矢視図である。また、第１レイヤーマトリクス７６と第２レイヤーマトリクス７７と第３レイヤーマトリクス７８とを重ねた場合には、着色ドット８１は、レイヤーマトリクス７５の厚み（積層）方向のみでなく、側方からも視認することが可能になる。
【００５９】
次に、これらのように２次元ディザマトリクスとレイヤーマトリクスを用いて立体物に着色を行う場合の処理手順について説明する。図１５−１は、立体物に着色を行う場合の処理手順を示すフロー図である。立体物造形装置１０で複数の層を重ねることによって立体物５を造形する際に、立体物５に着色する場合には、クリアインクと、少なくとも１色以上の有色のインクとによって形成される層である着色単位層９１（図２５参照）が複数積層されて形成される着色層９０（図２５参照）を形成することにより行う。このように、着色層９０を形成することによって立体物５に着色する着色形成工程を行う（ステップＳＴ１１）。この着色形成工程では、立体物５の表面に形成する着色層９０の少なくとも一部において、着色層９０の厚み方向において着色単位層９１間で、同じ着色材が隣接して配置されないように着色層９０を形成する。この着色形成工程は、着色形成工程のサブルーチンを呼び出すことによって実行する。
【００６０】
図１５−２は、着色形成工程の処理手順を示すフロー図である。着色形成工程は、レイヤーマトリクス形成工程と、着色スライス情報算出工程と、中間調処理工程と、着色層形成工程と、を有している。このため、着色形成工程を行う際には、まず、レイヤーマトリクス形成工程を行う（ステップＳＴ２１）。このレイヤーマトリクス形成工程は、重ね合わせることで１つの２次元ディザマトリクス７０と着色パターンが同じになるレイヤーマトリクス７５を、複数形成する工程になっている。即ち、外部装置等より取得した３次元データ６０に含まれる表面の色情報に基づいて制御部２０で２次元ディザマトリクス７０を生成し、この２次元ディザマトリクス７０に基づいて、複数のレイヤーマトリクス７５を制御部２０で生成する。このレイヤーマトリクス形成工程では、レイヤーマトリクス７５は、着色単位層９１（図２５参照）の数と同じ数だけ形成する。
【００６１】
次に、着色スライス情報算出工程を行う（ステップＳＴ２２）。着色スライス情報算出工程は、着色スライス情報算出工程のサブルーチンを呼び出すことによって実行する。図１５−３は、着色スライス情報算出工程の処理手順を示すフロー図である。着色スライス情報算出工程は、着色層９０（図２５参照）の厚み情報を有した３次元データ６０の少なくとも一部に対して、複数の着色断面スライス情報、即ち、立体物５を造形する際における層ごとの着色情報を算出する工程になっている。着色スライス情報算出工程では、複数の着色断面スライス情報を算出するために、３次元データ６０によって造形する立体物５の表面のデータであり、所定の厚みを有する表面画像データ６１（図１６参照）を二次元に展開する。このため、着色スライス情報算出工程では、表面画像データ６１を二次元に展開する展開工程を行う（ステップＳＴ３１）。
【００６２】
図１６は、表面画像データの説明図である。図１７は、図１６のＥ−Ｅ矢視図である。ここで、３次元データ６０について説明すると、３次元データ６０は、立体物５の本体部分の情報である本体データ６３（図２０参照）と、立体物５の表面に位置する着色層９０の情報である表面画像データ６１を有している。つまり、立体物５は、本体部分の表面に着色層９０を有するものであり、本体データ６３は本体部分の形状に関するデータになっており、表面画像データ６１は、立体物５の表面の着色層９０の色に関するデータになっている。展開工程では、制御部２０は、この３次元データ６０が有する表面画像データ６１を、二次元に展開する。この表面画像データ６１は、所定の厚みｔを持たせて二次元に展開する。着色スライス情報算出工程（ステップＳＴ２２）では、展開工程でこのように二次元に展開された表面画像データ６１に対して、複数の着色断面スライス情報を算出する。
【００６３】
図１８は、図１７に示す表面画像データをスライスした状態を示す説明図である。着色断面スライス情報を算出する場合には、制御部２０は、表面画像データ６１を厚みｔ方向に分割することにより、表面画像データ６１を厚みｔ方向に複数にスライスする。この表面画像データ６１のスライスは、吐出ユニット１２からインクを吐出して積層することによって立体物５を造形する際における、１つの層の厚みに基づいて行う。即ち、１つの層の厚みを、立体物５を造形する際における１つの層の厚みとして、表面画像データ６１を厚みｔ方向に複数の層に分割する。着色断面スライス情報は、表面画像データ６１の各部位が、厚みｔ方向にどのように分割されているかについての情報になっている。着色断面スライス情報を算出したら、着色スライス情報算出工程のサブルーチンから抜けて、元のフローに戻る。
【００６４】
次に、中間調処理工程を行う（ステップＳＴ２３）。中間調処理工程は、中間調処理工程のサブルーチンを呼び出すことによって実行する。図１５−４は、中間調処理工程の処理手順を示すフロー図である。中間調処理工程では、複数の着色断面スライス情報の各層に、レイヤーマトリクス形成工程で生成したレイヤーマトリクス７５を用いて中間調処理を行う。この中間調処理工程では、着色断面スライス情報の各層に対して、各々異なるレイヤーマトリクス７５を用いて中間調処理を行う。即ち、厚みｔ方向に複数にスライスした表面画像データ６１の各層に、それぞれ異なるレイヤーマトリクス７５を適用する。
【００６５】
図１９は、図１８に示す表面画像データに対して中間調処理を行った状態を示す説明図である。中間調処理工程では、厚みｔ方向にスライスした表面画像データ６１の各層に、レイヤーマトリクス７５を適用することにより、各層を多数のドット８０に区分けし、着色ドット８１と透明ドット８２とを設定する。表面画像データ６１の各層には、それぞれ異なるレイヤーマトリクス７５を適用するため、表面画像データ６１の各層は、適用するレイヤーマトリクス７５に応じて、それぞれ異なる位置に着色ドット８１を設定する。中間調処理工程では、このように表面画像データ６１に対してディザリング処理を行った状態にすることにより、中間調処理を行う。
【００６６】
また、中間調処理工程では、表面画像データ６１に対して中間調処理を行った後に３次元統合し、再度中間調処理を行う。このため、表面画像データ６１に対して中間調処理を行ったら、次に、３次元統合工程を行う（ステップＳＴ４１）。図２０は、３次元統合についての説明図である。３次元統合工程では、中間調処理が行われた複数の着色断面スライス情報を、３次元データ６０の本体データ６３と統合することによって、３次元統合データ６５を算出する。つまり、３次元データ６０から抽出し、二次元に展開してレイヤーマトリクス７５を用いて中間調処理を行った表面画像データ６１を、３次元データ６０の本体データ６３の表面に貼り付けることにより、本体データ６３に統合する。本体データ６３に対する表面画像データ６１の統合は、表面画像データ６１における各部位ごとに行う。これにより、３次元データ６０における表面画像データ６１を、中間調処理工程でディザリング処理が行われたデータにし、３次元統合データ６５を算出する。
【００６７】
３次元統合工程を行ったら、次に、スライス情報算出工程を行う（ステップＳＴ４２）。図２１は、スライス情報を算出する際の説明図である。スライス情報算出工程では、３次元統合データ６５に対して、複数の断面スライス情報を算出する。詳しくは、３次元統合データ６５に対して、実際に立体物５を造形する場合における上下方向が積層方向になり、且つ、吐出ユニット１２からインクを吐出して積層する際における各層の厚みに基づいて、３次元統合データ６５を上下方向にスライスするスライス線６８を設定する。これにより、３次元統合データ６５を、上下方向に積層される多数の層にスライスした断面スライス情報を算出する。
【００６８】
断面スライス情報を算出したら、次に、再中間調処理工程を行う（ステップＳＴ４３）。再中間調処理工程では、スライス情報算出工程で算出された断面スライス情報に基づいて、表面画像データ６１を上下方向の積層に変換する再中間調処理を行う。つまり、本体データ６３に、中間調処理を行った表面画像データ６１を統合することにより算出した３次元統合データ６５では、表面画像データ６１の各部は、表面画像データ６１の二次元への展開時におけるデータを、そのまま本体データ６３に貼り付けたデータになっている。このため、この３次元統合データ６５の表面画像データ６１を、吐出ユニット１２からインクを吐出して多数の層を上下方向に積層する際におけるデータに変換することにより、再中間調処理を行う。この再中間調処理は、本体データ６３に貼り付けられる表面画像データ６１の各部位ごとに行う。
【００６９】
図２２は、図２１に示す表層画像データ水平部８４で再中間調処理を行う場合の説明図である。表面画像データ６１の各部位ごとに再中間調処理を行う場合には、スライス情報算出工程で設定したスライス線６８に基づいて行う。例えば、３次元統合データ６５を構成する表面画像データ６１のうち、中間調処理を行う際に用いたレイヤーマトリクス７５（図１９参照）が上下方向に積層される向きになっている部分である表層画像データ水平部８４で再中間調処理を行う場合には、スライス線６８に基づいて、各層の上下方向における位置を調節する。つまり、吐出ユニット１２からインクを吐出して積層する際には、スライス線６８の位置で各層が形成されて積層されるため、１つの層がスライス線６８間に位置するように、表層画像データ水平部８４を形成する各層の上下方向における位置を調節する。これにより、表層画像データ水平部８４を再中間調処理表層画像データ８７に変換する。
【００７０】
図２３は、図２１に示す表層画像データ傾斜部８５で再中間調処理を行う場合の説明図である。また、表面画像データ６１のうち、中間調処理を行う際に用いたレイヤーマトリクス７５（図１９参照）が斜め方向に積層される向きになっている部分である表層画像データ傾斜部８５で再中間調処理を行う場合には、表層画像データ傾斜部８５に近い状態になるようにスライス線６８に基づいて積層されるようにする。具体的には、表層画像データ傾斜部８５を構成する着色ドット８１と透明ドット８２との位置関係に近い関係になるように、スライス線６８に基づいて積層されるドット８０に対して着色ドット８１と透明ドット８２とを設定する。これにより、レイヤーマトリクス７５が斜め方向に積層される向きになっている表層画像データ傾斜部８５を、各層が上下方向へ積層された再中間調処理表層画像データ８７に変換し、表層画像データ傾斜部８５で表現する中間色を、再中間調処理表層画像データ８７で表現できるようにする。
【００７１】
図２４は、図２１に示す表層画像データ垂直部８６で再中間調処理を行う場合の説明図である。また、表面画像データ６１のうち、中間調処理を行う際に用いたレイヤーマトリクス７５（図１９参照）が水平方向に積層される向きになっている部分である表層画像データ垂直部８６で再中間調処理を行う場合には、スライス線６８に基づいて、表層画像データ垂直部８６の上下方向における位置を調節する。これにより、レイヤーマトリクス７５が上下方向に向って形成され、水平方向に積層される表層画像データ垂直部８６を、各層が上下方向へ積層された再中間調処理表層画像データ８７に変換する。このように、表層画像データ垂直部８６から再中間調処理表層画像データ８７に変換することにより、表層画像データ垂直部８６で表現する中間色を、スライス線６８に沿って積層される再中間調処理表層画像データ８７の側方視によって表現できるようにする。
【００７２】
再中間調処理工程を行ったら、中間調処理工程のサブルーチンから抜けて、元のフローに戻り、着色層形成工程を行う（ステップＳＴ２４）。図２５は、着色層についての説明図である。着色層形成工程では、中間調処理が行われた着色断面スライス情報（図１９参照）を用いて、着色単位層９１を複数形成することで、着色層９０を形成する。つまり、立体物５の造形時において、立体物５の表面に着色層９０を形成する際に、着色断面スライス情報に基づいて生成された再中間調処理表層画像データ８７（図２２〜図２４参照）に応じて、吐出ユニット１２からインクを吐出する。これにより、着色層９０を形成する各層を、再中間調処理表層画像データ８７における各層に沿った着色単位層９１として形成する。
【００７３】
つまり、再中間調処理表層画像データ８７における着色ドット８１の位置には、有色のインクを吐出し、透明ドット８２の位置には、クリアインクを吐出することにより、再中間調処理表層画像データ８７に沿って各着色単位層９１を形成する。この着色単位層９１を上下方向に積層することにより、着色層９０を形成する。即ち、着色層９０は、１つの着色単位層９１を、所望の中間色を表現するための１つの単位層９５とし、この単位層９５を積層することにより、着色層９０を形成する。
【００７４】
具体的には、立体物５の造形時に着色層９０を形成する場合には、着色層９０のみでなく、本体データ６３によって形成される本体部分についても、複数の層を積層することにより合わせて形成する。このため、実際の立体物５の造形時には、着色層形成工程のサブルーチンから抜けて、元のフローに戻り、本体データ６３も含む断面スライス情報（図２１参照）を用いて、着色層９０と、本体部分の少なくとも一方を含む１つの単位層９５を、単位層形成工程によって形成する（ステップＳＴ１２）。立体物５を造形する際には、このように単位層９５を形成する単位層形成工程を複数回繰り返すことにより、単位層９５を積層し、着色層９０が本体部分の表面に形成された立体物５を形成する。
【００７５】
以上の実施形態に係る立体物造形方法では、クリアインクと有色インクとによって形成される着色単位層９１を積層して着色層９０を形成する際に、少なくとも一部の着色層９０の厚み方向において着色単位層９１間で同じ有色インクが隣接して配置されないように着色層９０を形成するため、同じ色で着色された部分が連続して形成されることを防ぐことができる。この結果、立体物５の表面に連続した縞が生じることを抑制することができる。
【００７６】
また、厚みを有する着色断面スライス情報の各層にレイヤーマトリクス７５を用いて中間調処理を行い、この着色断面スライス情報を用いて複数の着色単位層９１を形成するため、着色層９０を形成する際における着色単位層９１の厚み方向での着弾位置を、任意に決めることができる。この結果、立体物５の表面に連続した縞が生じることを、より確実に抑制しつつ、所望の着色を行うことができる。
【００７７】
また、レイヤーマトリクス７５は、着色単位層９１の数と同じ数だけ形成し、着色断面スライス情報の各層に対して、各々異なるレイヤーマトリクス７５を用いて中間調処理を行うため、全ての着色単位層９１で同じ色が重ならないようにすることができる。これにより、着色単位層９１から構成される着色層９０において、厚み方向に同じ色が重なることを、より確実に抑制することができる。この結果、立体物５の表面に連続した縞が生じることを、より確実に抑制することができる。
【００７８】
また、３次元データ６０のうち、表面画像データ６１のみを取り出して二次元展開した断面スライス情報に対して中間調処理を行うため、表面画像データ６１の形状に関わらず、厚みに対して同様の色味を実現することができる。また、この表面画像データ６１と本体データ６３とを統合して３次元統合データ６５を算出し、３次元統合データ６５より算出した複数の断面スライス情報を用いて、着色層９０を形成するため、中間調処理が行われた着色断面スライス情報に基づいた着色層９０を、より確実に形成することができる。この結果、立体物５の表面に連続した縞が生じることを抑制すると共に、着色層９０の形状に関わらず、所望の色味を実現することができる。
【００７９】
また、３次元統合データ６５より算出した断面スライス情報に基づいて、表面画像データ６１を上下方向の積層に変換する再中間調処理を行うため、実際に着色層９０を形成する際に、着色単位層９１を積層方向において上下に積層することによって、より確実に形成することができる。この結果、立体物５の表面に連続した縞が生じることを抑制すると共に、通常のインクジェット積層によって、所望の色味を実現することができる。
【００８０】
また、実施形態に係る立体物造形装置１０では、クリアインクと有色インクとによって形成される着色単位層９１を積層して着色層９０を形成する際に、着色層９０の厚み方向において着色単位層９１間で同じ有色インクが隣接して配置されないように着色層９０を形成するため、着色された部分が連続して形成されることを防ぐことができる。この結果、立体物５の表面に連続した縞が生じることを抑制することができる。
【００８１】
〔変形例〕
なお、上述した実施形態におけるレイヤーマトリクス形成工程では、２次元ディザマトリクス７０は、複数の色の有色インクに対して各々異なるものを用いてもよい。つまり、異なる色ごとに２次元ディザマトリクス７０を設定し、複数の２次元ディザマトリクス７０に基づいて複数のレイヤーマトリクス７５を形成して、着色層９０を形成してもよい。これにより、複数の色の有色インクを用いて着色層９０を形成する場合でも、全ての色が同じように配置されずに分散して着弾させることができ、立体物５の表面における画像品位を向上させることができる。
【００８２】
また、上述した実施形態では、着色層９０を形成する単位層９５を、１つの着色単位層９１によって形成しているが、単位層９５は、複数の着色単位層９１によって形成してもよい。図２６は、実施形態に係る立体物造形方法の変形例であり、単位層を複数の着色単位層によって形成する場合の説明図である。単位層９５は、例えば、２つの２次元ディザマトリクス７０と同じ着色パターンを形成する複数のレイヤーマトリクス７５に対応する複数の着色単位層９１からなる組を１つの単位層９５とし、複数の着色単位層９１からなる単位層９５を複数積層することにより、着色層９０を形成してもよい。また、単位層９５は、同じ着色パターンの着色単位層９１を複数積層して、これを１つの単位層９５とし、この単位層９５を複数積層することにより、着色層９０を形成してもよい。着色層９０は、着色層９０で表現したい色や立体物５の大きさ、形状、吐出ユニット１２から吐出するインク滴の大きさやインクの性質等に応じて、単位層９５を構成する着色単位層９１について適宜設定するのが好ましい。
【００８３】
また、上述した実施形態では、立体物５の表面に着色層９０を形成しているが、着色層９０の発色性等の見た目を向上させる処理を施してもよい。例えば、着色層９０の表面側に、クリアインクを吐出することにより、着色層９０の表面に光沢を出し、立体物５の美観の向上を図ってもよい。
【符号の説明】
【００８４】
５  立体物
１０  立体物造形装置
１２  吐出ユニット（吐出部）
１４  主走査駆動部（相対移動部）
１６  造形台
１８  作業面
２０  制御部（制御装置）
２２  キャリッジ
２４  ガイドレール
６０  ３次元データ
６１  表面画像データ
６３  本体データ
６５  ３次元統合データ
６８  スライス線
７０  ２次元ディザマトリクス
７５  レイヤーマトリクス
８０  ドット
８１  着色ドット
８２  透明ドット
８７  再中間調処理表層画像データ
９０  着色層
９１  着色単位層
９５  単位層
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−１】
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【図１５−２】
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【図１５−３】
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【図１５−４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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