(57)【要約】【課題】三次元造形物を構成する層を形成するときのインクのドットを小さくして隙間が生じ得る場合であっても、当該隙間による弊害を抑制する。【解決手段】三次元造形物の製造装置１００の制御部１１は、単位層を形成するために吐出するインクの中心が、直下にある単位層を形成するインク滴の中心に重ならないように、かつ、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、インクを吐出するようにヘッド１を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
単位層を形成するためにヘッドから吐出する液滴の少なくとも一部の液滴の中心が、直下にある単位層を形成する液滴の中心に重ならないように、液滴を吐出し、
かつ、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で液滴を吐出することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
【請求項２】
上記解像度に応じて上記ヘッドから吐出する液滴の量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
上記三次元造形物は、複数の単位層から形成されるユニット層を積層して製造されるものであり、
上記ユニット層を形成する単位層の数は、上記三次元造形物の少なくとも一部において同じであり、
同じ数の単位層で形成される上記ユニット層のそれぞれにおいて、重力方向の下側の単位層であるほど、解像度を低くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
上記単位層の内、最も低い解像度の単位層とは異なる他の単位層のうちの少なくとも一部の解像度を、当該最も低い解像度の２ｎ倍（ｎは１以上の整数）とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
形成している単位層の直下にある単位層の解像度、及び、当該直下にある単位層の解像度の２ｎ倍又は（１／２）ｎ倍の解像度（ｎは１以上の整数であり、上限は予め定められた値である）とは異なる解像度で液滴を吐出することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
上記ユニット層の最表面を加圧して平坦化させる加圧工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
単位層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置であって、
液滴を吐出するヘッドを制御するヘッド制御部を備え、
上記ヘッド制御部は、上記単位層を形成するために吐出する液滴の少なくとも一部の液滴の中心が、直下にある単位層を形成する液滴の中心に重ならないようにし、かつ、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、液滴を吐出するように上記ヘッドを制御することを特徴とする三次元造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の製造方法及び製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、流動可能なビルド材料をローラを用いて平坦化して三次元物体を作成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５３１６４１号公報（２００７年１１月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
層を次々と積層させる方法で造形物を製造する際、平面方向における同じ位置に次々と材料を積層させていくことが一般的である。つまり、例えば、インクジェット装置を用いて造形物を製造する場合、当該位置にインクを吐出するノズルは積層が進んでも同じである。
【０００５】
このように材料を供給すると、ノズルによってその吐出量や着弾精度が異なるため、積層していくことで層の表面には凹凸が生じる。そこで、例えば特許文献１に記載されているように、材料の供給後にローラなどの平坦化機構を用いて、その表面の凹凸を無くす方法が知られている。
【０００６】
ローラによる平坦化は、供給された材料を除去することになる。材料供給後の凹凸が大きければ大きいほど、ローラで除去される材料の量も多くなりやすい。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、層を積層して三次元造形物を構成するときに当該層の表面の凹凸を小さくして平坦化を向上させることができる三次元造形物の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明に係る三次元造形物の製造方法は、単位層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、上記単位層を形成するためにヘッドから吐出する液滴の少なくとも一部の液的の中心が、直下にある単位層を形成する液滴の中心に重ならないようにし、かつ、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、液滴を吐出する。
【０００９】
本発明に係る三次元造形物の製造装置は、単位層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造装置であって、液滴を吐出するヘッドを制御するヘッド制御部を備え、上記ヘッド制御部は、上記単位層を形成するために吐出する液滴の少なくとも一部の液滴の中心が、直下にある単位層を形成する液滴の中心に重ならないようにし、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、液滴を吐出するように上記ヘッドを制御する。
【００１０】
下の単位層の液滴のドットの中心に重ならないように、解像度を変えて上の単位層の液滴を吐出することで、当該液滴の少なくとも一部が、下の単位層の液滴のドットの間を容易な制御で埋めることができる。よって、単位層の表面の凹凸が少なくなる。
【００１１】
本発明に係る三次元造形物の製造方法では、上記解像度に応じて上記ヘッドから吐出する液滴の量を変化させることがより好ましい。
【００１２】
ドットの径が変わることで、下の単位層を形成する液滴のドット同士の間に液滴を着弾させることを容易にすることができる。例えば、解像度の高い単位層のドットは小さいドットで形成し、効率よく、直下の単位層の凹部を液滴で埋めることができる。また、例えば、解像度の高い単位層のドットを大きいドットで形成すれば、直下の単位層を凹部も含めて覆うことができ、これによっても表面の凹凸を平坦化できる。よって、単位層の凹凸の平坦化を効率よく行なうことができる。
【００１３】
本発明に係る三次元造形物の製造方法では、上記三次元造形物は、複数の単位層から形成されるユニット層を積層して製造されるものであり、上記ユニット層を形成する単位層の数は、上記三次元造形物の少なくとも一部において同じであり、同じ数の単位層で形成される上記ユニット層のそれぞれにおいて、重力方向の下側の単位層であるほど、解像度を低くすることがより好ましい。
【００１４】
各ユニット層における最下層以外の単位層を形成するときに、直下の単位層の液滴のドットの隙間に好適に液滴を着弾させていくことができる。
【００１５】
本発明に係る三次元造形物の製造装置では、上記単位層の内、最も低い解像度の単位層とは異なる他の単位層のうちの少なくとも一部の解像度を、当該最も低い解像度の２ｎ倍（ｎは１以上の整数）とすることがより好ましい。
【００１６】
解像度が低い単位層の四隅に、解像度の高い単位層のドットが配置することになり、隅の凹部を効率よく埋めることができる。
【００１７】
本発明に係る三次元造形物の製造装置では、形成している単位層の直下にある単位層の解像度、及び、当該直下にある単位層の解像度の２ｎ倍又は（１／２）ｎ倍の解像度（ｎは０以上の整数であり、上限は予め定められた値である）とは異なる解像度で液滴を吐出することがより好ましい。
【００１８】
このように制御することで、下の単位層のドットの中心からより離れた距離に液滴を着弾させることができる。これにより、積層方向に隣接する単位層間で、それぞれの画素領域を跨ぐようにドットを配置させることができるため、バンディング（縞の発生）を抑制する効果が得られる。よって、表面の凹凸をより平坦化させることができる。
【００１９】
本発明に係る三次元造形物の製造方法では、上記ユニット層の最表面を加圧して平坦化させる加圧工程を含むことがより好ましい。
【００２０】
ユニット層の最表面を加圧することによって、ユニット層における上側の単位層のドットが下側の単位層のドットの間に入りやすくなり、平坦化が効率よく進む。特に、解像度が高いほどドット径を小さくするように吐出量を変化させる形態においては、上側の単位層の小さいドットが、下側の単位層の大きいドットの間に入りやすいため、特に効果的に平坦化させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、層を積層して三次元造形物を構成するときに当該層の表面の凹凸を小さくして平坦化を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元造形物の製造装置とそれにより製造される三次元造形物の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る三次元造形物の製造装置によって形成される単位層を構成するインク滴の配置を模式的に示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態によって形成される単位層を構成するインク滴の配置を模式的に示す図である。
【図４】ノズルの検査方法の一実施形態として、三次元造形物の製造装置１００を用いた三次元造形物Ｍを製造する手順について模式的に示す図である。
【図５】ノズルの検査方法の一実施形態で用いる三次元造形物の製造装置１００におけるヘッド１の概略構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態について図１を用いて説明する。
【００２４】
〔三次元造形物の製造装置の構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る三次元造形物の製造装置とそれにより製造される三次元造形物の構成を示す模式図である。
【００２５】
図１に示すように、三次元造形物の製造装置１００は、ヘッド１、ＵＶ−ＬＥＤランプ２、支持台１０、制御部１１（ヘッド制御部）、ローラ１２を備えている。
【００２６】
図１に示すように、三次元造形物Ｍは、複数の単位層を積層して製造される。一部の単位層に参照番号を付し、単位層ｕ１、ｕ２としている。なお、本明細書では、インクで形成される層を積層させて三次元造形物を製造する場合において、積層させる層の最小単位を「単位層」という。また、本明細書では、複数の単位層の集合を「ユニット層」という。つまり、三次元造形物Ｍはユニット層Ｃ１、Ｃ２といった複数のユニット層を積層して製造されるものでもある。
【００２７】
（ヘッド１）
ヘッド１はインク（液滴）を吐出するためのものである。従来公知のインクジェットヘッドを好適に使用することができる。
【００２８】
三次元造形物Ｍを形成するためのインクとしては、従来公知のモデル材を採用すればよいが、光硬化型インクが好ましく、中でも紫外線硬化型インクが好ましい。光硬化型インク、特に紫外線硬化型インクは、容易に硬化させることができるため、短時間に三次元造形物を製造することができるからである。本実施形態では、紫外線硬化型インクのモデル材を使用する場合について説明する。
【００２９】
紫外線硬化型インクは紫外線硬化型化合物を含む。紫外線硬化型化合物としては、紫外線を照射した際に硬化する化合物であれば限定されない。紫外線硬化型化合物としては、例えば、紫外線の照射により重合する硬化型モノマー及び硬化型オリゴマー等が挙げられる。硬化型モノマーとしては、例えば、低粘度アクリルモノマー、ビニルエーテル類、オキセタン系モノマー及び環状脂肪族エポキシモノマー等が挙げられる。硬化型オリゴマーとしては、例えば、アクリル系オリゴマー等が挙げられる。
【００３０】
なお、製造する三次元造形物にオーバーハングの部分があるなどの場合には、適宜、従来公知のサポート材を用いてもよい。
【００３１】
ＵＶ−ＬＥＤランプ２は、ヘッド１から吐出された紫外線硬化型インクに紫外線を照射して硬化させるためのものである。すなわち、本実施形態では、ヘッド１から吐出されたインクをＵＶ−ＬＥＤランプ２で硬化させることで単位層を形成し、これを積層していく。
【００３２】
（支持台１０）
支持台１０は、製造される三次元造形物Ｍが載置される台である。三次元造形物Ｍの最も下の層の単位層ｕ１は、支持台１０上に形成される。
【００３３】
（制御部１１）
制御部１１は、インクを吐出するヘッドを制御するものである。具体的には、制御部１１は、単位層を形成するために吐出するインクの少なくとも一部のインク滴の中心が、直下にある単位層を形成するインク滴の中心に重ならないようにし、かつ、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、インクを吐出するようにヘッド１を制御する。このようにすることで、直下の単位層のインク滴の隙間を、新たに吐出したインク滴によって埋めることができ、容易な制御で、表面の凹凸を少なくすることができる。よって、より高精細な三次元造形物Ｍを製造することができる。
【００３４】
また、制御部１１は、ローラ１２による単位層の表面の加圧を制御するものでもある。例えば、制御部１１は、ローラ１２が、どのようなタイミングで、どれくらいの圧で加圧するかを制御する。なお、加圧の程度は、例えば、ローラ１２の回転速度、接触させる高さ等で調整する。
【００３５】
なお、本実施形態では、本発明に係る三次元造形物の製造方法を、制御部を用いて三次元造形物の製造装置１００を動作させることによって実現する形態について説明する。ただし、本発明はこのような形態に限定されず、本発明に係る三次元造形物の製造方法を実現するための操作を手動で行ってもよい。
【００３６】
（ローラ１２）
ローラ１２は、単位層の表面を加圧するものである。本発明において、単位層の表面を加圧するための部材は、ローラに限定されず、例えば、板状の部材を押し当てることなどによって加圧を実現してもよい。
【００３７】
〔三次元造形物の製造方法〕
次に、本実施形態におけるより具体的な、三次元造形物の製造方法について図２を用いて説明する。図２は単位層ｕ１及びｕ２を構成するインク滴の配置を模式的に示す図である。ドットｄ１は単位層ｕ１を形成するインク滴の一つであり、その中心は中心ｄＣ１である。ドットｄ２は単位層ｕ１の直上にある単位層ｕ２を構成するインク滴の一つである。
【００３８】
まず、制御部１１は、三次元造形物Ｍをより高精細に製造するモードであるか否かを認識する。当該モードにするか否かはユーザーが選択する。つまり、当該モードでない場合には、インクのドットの中心が直下のドットの中心に重ならないようにするなどの制御をすることなく、各単位層を同じ解像度で製造する。当該モードであることを認識した場合、次のように三次元造形物Ｍの製造が行なわれる。
【００３９】
制御部１１は、単位層ｕ１を製造するとき１５０ｄｐｉの解像度で印刷を行なうようにヘッド１を制御する。これにより、ヘッド１から支持台１０上にインクが吐出されていく。
【００４０】
このとき、当該解像度で単位層を形成するための領域の面積をインクで埋めるため、制御部１１は、より解像度の高い印刷によって行なう単位層ｕ２を形成するインクのドットｄ２の径より、単位層ｕ１を形成するインクのドットｄ１の径が大きくなるようなインク量で吐出するように、ヘッド１を制御する。具体的には、単位層ｕ２を形成する際に３００ｄｐｉで印刷を行なうため、ドットｄ１の径が、ドットｄ２の径の２倍となるような吐出量とする。
【００４１】
なお、本実施形態では、１５０ｄｐｉ、３００ｄｐｉという解像度でインクを吐出する場合について説明するが、解像度はこれに限定されない。また、本実施形態のように解像度に応じてインクの吐出量を変えれば、下の単位層のインクのドット同士の間にインクを着弾させることを容易にすることができるため好ましいが、このような形態に限定されるものではない。
【００４２】
ヘッド１は矢印Ｘ方向（主走査方向）に往復移動しつつ、支持台１０が主走査方向と直交し、且つ、支持台１０の面方向に平行な方向である副走査方向に移動していく。これにより、支持台１０上に単位層ｕ１が形成される。
【００４３】
次に、単位層ｕ１上に単位層ｕ２を形成する。単位層ｕ２を形成するとき、制御部１１は、３００ｄｐｉの解像度でインクを吐出するようにヘッド１を制御する。このとき吐出されるインクのドットｄ２の径は、ドットｄ１の径の１／２となる。同じ単位面積を４倍の数のドットで埋めるからである。換言すれば、そのような径となるように解像度に応じてインクの量を変化させる制御を制御部１１は行なう。
【００４４】
このようにインクを吐出することで、図２に示すように、ドットｄ２の中心ｄＣ２はドットｄ１の中心ｄＣ１に重ならないように着弾する。複数のドットｄ１の間に形成されていた隙間は、ドットｄ２で埋められる。よって、例えば、単位層ｕ２も単位層ｕ１を形成するときと同じ解像度で同じ位置にインクを吐出する場合に比べて、単位層ｕ２の表面はより平坦化されたものとなる。
【００４５】
制御部１１は、ユニット層Ｃ２を構成する二つの単位層を、それぞれ単位層ｕ１及び単位層ｕ２と同じ条件で形成していくようにヘッド１を制御する。つまり、１５０ｄｐｉでの単位層の形成と３００ｄｐｉでの単位層の形成を繰り返していくことで、三次元造形物Ｍは製造される。
【００４６】
また、本実施形態のように、低い解像度の単位層と、当該低い解像度の２ｎ倍（ｎは１以上の整数）の解像度の単位層を設けることにより、解像度が低い単位層の四隅に、解像度の高い単位層のドットが配置することになり、隅の凹部を効率よく埋めることができる。本実施形態でいえば、図２における右下のドットｄ１が単位層の最も右下にあると仮定する場合、当該ドットｄ１の右下は隙間が生じるが、ドットｄ２の一部が当該隙間を埋めることができる。
【００４７】
なお、「隙間」とは実際のドットが形成されていない部分の他に、ドットを形成するインク滴の厚みが中央部と比較して薄く形成されている部分のことも指す。所定の解像度を形成する画素サイズよりもインク滴が形成するドットサイズの方が大きくなる場合には、直下の単位層において中央部の厚みよりも薄く形成されているドットの縁となる隙間に、インクを着弾させることで直下の単位層の隙間であるドットの縁のインク滴の厚みと中央部の厚みの差を小さくすることができる。
【００４８】
また、本実施形態のように、２層という同じ数の単位層で形成されるユニット層Ｃ１、Ｃ２・・・のそれぞれにおいて、重力方向の下側の単位層であるほど、解像度が低くなるようにヘッド１を制御することによって、各ユニット層における最下層以外の単位層を形成するときに、直下の単位層のインクのドットの隙間に好適にインクを着弾させていくことができる。ただし、本発明はこのような形態に限定されるものでは無い。例えば、下側の解像度を小さくして、上側の解像度を大きくしてもよい。例えば、ドットｄ２と同じ径のドット４個の中心に形成される隙間に、ドットｄ１と同じ径のインクを着弾させることで、当該隙間を埋めることもできる。
【００４９】
次に、ユニット層の表面をより平滑化させるために、当該表面にローラ１２を転がす（加圧工程）。本実施形態では、ユニット層において、上側の単位層の方が解像度が高い（ドットが小さい）。そのため、下側の単位層の大きいドットの間に上側の単位層の小さいドットが入り込むことを、ローラ１２によって、より促進させることができる。これにより、さらに効率的に平坦化を行なうことができる。
【００５０】
また、各ユニット層毎にローラ１２による処理を行なうことは、単位層毎にローラ１２による処理を行なうことに比べて、ローラ１２によって押圧した際にローラ１２に付着して掻き取られることで除去されるインクの量の低減及び製造速度の向上という利点がある。
【００５１】
ローラ１２によって、どのタイミングでどの程度の圧力で加圧するかは、ヘッド１を制御する制御部１１によって制御してもよいし、別の制御部によって制御してもよいし、手動で操作してもよい。
【００５２】
以上のように、本実施形態では、単位層毎の解像度を変えることで、単位層を形成するために吐出するインクの少なくとも一部のインク滴の中心が、直下にある単位層を形成するインク滴の中心に重ならないようにヘッドを制御する形態について説明した。
【００５３】
また、本実施形態では異なるユニット層間において、構成する単位層の解像度及び積層される順が同じ場合について説明した。つまり、一つのユニット層において、１５０ｄｐｉの単位層の上に３００ｄｐｉの単位層が積層され、これは他のユニット層においても同じである場合について説明した。しかし、本発明はこのような形態に限定されるものでは無く、ユニット層同士において、構成する単位層の解像度は全く異なってもよい。また、ユニット層を形成する単位層の数も互いに異なっていてもよい。
【００５４】
なお、本実施形態は、本発明に係る三次元造形物の製造方法である、単位層を形成するために吐出するインクの少なくとも一部のインク滴の中心が、直下にある単位層を形成するインク滴の中心に重ならないようにし、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、インクを吐出する製造方法の一実施形態でもある。このように、本発明に係る三次元造形物の製造方法は、本発明に係る三次元造形物の製造装置を用いれば好適に実現できる。
【００５５】
（変形例）
次に、単位層を構成するインク滴の配置の別の例について図３を用いて説明する。図３は、本発明の別の実施形態によって形成される単位層を構成するインク滴の配置を模式的に示す図である。
【００５６】
本実施形態では、制御部１１は、形成している単位層の直下にある単位層の解像度、及び、当該直下にある単位層の解像度の２ｎ倍又は（１／２）ｎ倍の解像度（ｎは１以上の整数であり、上限は予め定められた値である）とは異なる解像度でインクを吐出するように、さらにヘッド１を制御する。このようにすることで、下の単位層のドットの中心からより離れた距離にインクを着弾させることができる。そのため、隙間のより多くの面積を埋めるようにインクを吐出することができる。
【００５７】
具体的には次のとおりである。つまり、本変形例では、図３に示すように、直下の単位層を形成したドットがｄ１’である。また、本変形例の装置では、当該単位層を形成したときの解像度の２倍の解像度でインクを吐出することも可能なように設定されているとする。当該２倍の解像度でインクを吐出したときに形成されるドットがドットｄ２’であるとする。そこで、制御部１１は、ドットｄ１’を形成するときの解像度及びドットｄ２’を形成するときの解像度のいずれの解像度とも異なる解像度で、単位層を形成する。このとき形成されるドットがドットｄ３’である。例えば、ドットｄ１’が６００ｄｐｉで形成され、ドットｄ２’として１２００ｄｐｉが設定されるとき、ドットｄ３’を９００ｄｐｉで形成する。
【００５８】
このようなドットｄ３’を形成するようにインクを吐出することで、より確実に、直下の単位層のドットの中心からずらした箇所にドットを形成することができる。
【００５９】
なお、本例では、ドットｄ１’及びドットｄ２’の中心である中心ｄＣ１’及び中心ｄＣ２’において、最近接の中心同士を結んで形成される線ａに、ドットｄ３’の中心である中心ｄＣ３’が重ならないように単位層を形成しているともいえる。なお、このように、前記最近接の中心同士を結んで形成される線ａに、ドットｄ３’の中心である中心ｄＣ３’が重ならないように単位層を形成するのは、１つのドットのサイズが埋めるべき１画素分のエリアを十分にカバーする場合に行うことが望ましい。一方、１つのドットのサイズが１画素分のエリアを十分にカバーせず、ドット間に隙間が生じているような場合には、最近接の中心同士を結んで形成される線上においてドットの中心が重なるように単位層を形成することが望ましい。
【００６０】
（応用例）
本発明は、ノズルに不具合がある際に、当該不具合が三次元造形物に与える影響を抑えることにも使用することができる。
【００６１】
まず、三次元造形物を製造する際におけるノズルの検査方法の一実施形態について図４及び図５を用いて説明する。図４は、ノズルの検査方法の一実施形態として、三次元造形物の製造装置１００を用いた三次元造形物Ｍを製造する手順について模式的に示す図である。図５はノズルの検査方法の一実施形態で用いる三次元造形物の製造装置１００におけるヘッド１の概略構成を模式的に示す図である。なお、説明の便宜上、既に説明した実施形態に係る構成要素と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。ここでは、主に、上記の実施形態では説明しなかった事項について説明するものとする。
【００６２】
図４に示すように、三次元造形物の製造装置１００は、ヘッド１、ＵＶ−ＬＥＤランプ２、メンテナンス機構２０、ノズル検査制御部４、位置制御部３０及び支持台１０を備えている。メンテナンス機構２０は、ノズル検査部３及びクリーニング部５を備えている。
【００６３】
なお、本実施形態では、Ｘ方向に支持台１０上をヘッド１が走査するとき、吐出対象部は移動せず、ヘッド１が移動する形態について説明する。しかし、本発明はこのような形態に限定されず、ヘッドと吐出対象部とが相対的に移動する製造装置を用いればよい。
【００６４】
（ノズル６）
ノズル６は、インクを吐出するものである。図５に示すように、ヘッド１は、副走査方向（Ｙ方向）に沿って整列した一つ以上のノズル６からなるノズル列６−１、６−２・・・を有している。また、全てのノズル６は、いずれかのノズル列に含まれる。換言すれば、ノズル６はノズル列ごとにグループ（集団）分けされている。なお、副走査方向は、主走査方向（Ｘ方向）に直交する方向である。
【００６５】
ここで、各ノズル列６−１、６−２・・・で、吐出するインクの種類（モデル材用のインク、サポート材用のインク及びカラー材用のインク）が異なっている。換言すれば、一つ一つのノズル列のノズルは全て同じ種類のインクを吐出する。
【００６６】
（メンテナンス機構２０）
メンテナンス機構２０は、ノズル検査部３及びクリーニング部５を備えている。メンテナンス機構２０はヘッド１を格納できるようになっている。また、格納しているヘッド１をノズル検査部３で検査したり、クリーニング部５でクリーニングしたりする。メンテナンス機構２０は、ヘッド１の走査する範囲から離れた、ヘッド１の移動方向の端に設けられている。
【００６７】
（ノズル検査部３）
ノズル検査部３は、ノズル６を検査するためのものである。
【００６８】
本実施形態において、「吐出不良ノズル」とは、例えば、インク詰まり等の原因により適正なインク吐出が不可能になったものを指す。
【００６９】
なお、本発明で使用するノズル検査部は従来公知のものでよく、本実施形態では、光路を遮断させてノズル検査を行うフォトセンサを用いる場合について説明する。ノズル検査部の他の例としては、テスト吐出領域に対して、インクを吐出させた後の吐出対象部の状況を確認してノズルチェックを行う構成でもよい。ただし、Ｚ方向にヘッド又は支持体を移動させたときに、ノズル検査部とヘッドのインクを吐出する面との距離がほぼ一定となるようにして、ヘッド又は支持台がＺ方向に動くことによる誤差が生じないようにする場合は、フォトセンサであることが好ましい。
【００７０】
また、ノズル検査部３による検査は、ノズル検査制御部４により制御されている。ノズル検査制御部４から、いつ、どのノズル６を検査するかに基づく指示を示す信号を受信して、当該指示に基づいて検査を行う。
【００７１】
（ノズル検査制御部４）
ノズル検査制御部４は、ノズル検査部３による検査を制御するためのものである。具体的には、検査対象のノズル６から吐出されるインクを使用する単位層を形成する前であり、当該単位層の直下にある単位層を形成した後に、当該ノズル６の検査を行うように制御する。ノズル６を使用する直前により近いときに検査することで、使用頻度が低いノズル６の吐出不良をより効果的に見つけることができる。
【００７２】
本実施形態では、ノズル検査部３の検査は、三次元造形物の製造装置１００に搭載された制御手段によって制御される形態について説明するが、本発明はこのような形態に限定されず、所定のタイミング毎の検査を、手動で印刷装置を操作することによって行ってもよい。
【００７３】
（クリーニング部５）
クリーニング部５は、ノズル６をクリーニングするためのものである。ヘッド１のノズル６が形成された面をワイピングするワイパー、洗浄液を貯めてヘッドを浸漬させるための洗浄装置等で構成されている。
【００７４】
（位置制御部３０）
位置制御部３０は、ヘッド１が移動した場合にも、ノズル検査部３とヘッド１のインクの吐出面との距離の差が、予め定められた長さ内とするように制御するものである。
【００７５】
具体的には、位置制御部３０は、ヘッドのＺ軸方向の位置を検出し、ノズル検査部のＺ軸方向の位置とのずれを認識し、検査をするときに、当該ずれが無くなるようにヘッド１及び／又はノズル検査部をＺ軸方向に相対移動させるように制御する。つまり、検査をする直前にヘッド１の位置をＺ軸方向に相対移動させた後で、メンテナンス機構２０までヘッド１を移動させてノズルの検査が行われる。
【００７６】
なお、ノズル検査部３が、ヘッド１をＸ方向に移動可能に支持するヘッド支持部の延長部分に設けられ、ヘッド１に対するノズル検査部３の位置が固定されていれば、位置制御部３０は設けなくてもよい。インクの吐出面に対するノズル検査部３の位置が固定されていることになり、ひいては、ノズル検査部３がインクを検査するときの当該インクの位置と、当該インクの吐出面との距離が一定に保たれるからである。
【００７７】
また、本発明では、支持台及びヘッドのうちの少なくとも一方を、積層方向に移動可能にし、ヘッドとノズル検査部との距離の差が、予め定められた長さ内となるように制御できるものであればよい。
【００７８】
本実施形態では、支持台１０を固定し、ヘッド１を副走査方向（Ｙ方向）及びＺ方向に移動させる場合について説明するが、本発明に係る三次元造形物の製造装置では、ヘッドと吐出対象部とが相対的に移動すればよい。例えば、ヘッド１の主走査が１回終わる毎に支持台をＹ方向（副走査方向）に移動させてもよいし、単位層を一つ形成する毎に支持台を鉛直下向きの方向に移動させるものであってもよい。
【００７９】
（三次元造形物Ｍを製造しながらノズルを検査する方法）
次に、三次元造形物Ｍを製造しながらノズル６を検査する方法について説明する。
【００８０】
印刷を開始する前、ヘッド１はメンテナンス機構２０に格納されている。
【００８１】
ノズル検査制御部４は、印刷の開始（三次元造形物の製造開始）を認識すると、次に、単位層ｕ１を形成するために使用するノズル６を認識する。例えば、どのノズル６をいつ使用してインクを吐出するかを示すデータを、ノズル検査制御部４自身が三次元造形物Ｍの画像データから作成するか、又は、別の印刷ソフトがインストールされたハードウェアによって作成したデータを取得して、単位層ｕ１を形成するために使用するノズル６を認識する。
【００８２】
なお、ノズル検査制御部４は、印刷の開始を次のように認識する。つまり、ユーザーが製造を開始する指示を入力部（図示せず）に入力し、当該指示を受信することで印刷の開始を認識する。また、一度の開始の指示が、複数の種類の三次元造形物の製造を指示するものである場合、製造する三次元造形物の種類が変わるタイミングを、印刷の開始として認識するようにしてもよい。
【００８３】
ノズル検査制御部４は、単位層ｕ１を形成するために使用するノズル６及び当該ノズル６と同じノズル列のノズル６を検査するようにノズル検査部３に指示を送る。このような形態により、インクの種類によって総吐出量及び使用頻度が大きく異なっていても、同じ種類のインクを吐出するノズル６毎に効率的に検査することができる。なお、本発明に係る三次元造形物の製造方法では、ノズル列毎にノズル６を検査しなくてもよく、或る単位層を形成するために使用するノズル６のみを検査すればよい。
【００８４】
ノズル検査部３はノズル検査制御部４からの指示に基づいてノズル６を検査する。具体的には、光センサによって遮光されるか否かでインクの吐出を判定する。ノズル検査部３は、測定結果をノズル検査制御部４に送信する。ノズル検査制御部４は、予め定められた時間内で当該吐出量がゼロか、ゼロでないとしても予め定められた量に満たないノズルを吐出不良ノズルとして認定する。なお、予め定められた時間、予め定められた量は、記録部（図示せず）に格納されており、ノズル検査制御部４は、当該記録部から当該時間及び当該量の情報を読み取り、不吐出ノズルであるか否かの判断に使用する。
【００８５】
吐出不良ノズルとして認定されたノズル６が存在する場合、当該ノズルによる影響を抑えながら、単位層ｕ１の形成が開始される。当該影響を抑える方法としては、様々な方法が考えられる。例えば、クリーニング部５によってノズル６が形成された面のワイピングをし、その後、ノズル６から微量のインクを下方に吐出（フラッシング）させることが考えられる。これにより、吐出不良ノズルの増粘を抑制できる。
【００８６】
また、次回以降の検査において吐出不良ノズルが認められた場合、製造時間を短くする観点からは、単位領域の画像を形成するために必要な走査の回数を増やすことで、一回当たりのノズル６からの吐出量を少なくしてもよい。より具体的には、マルチパスで印刷したり、マルチパスのパス数を増やしたりすることで吐出不良ノズルの影響を抑えることができる。
【００８７】
次に、ヘッド１をＸ方向に走査させながら、インクを吐出する。このとき、ヘッド１にはＵＶ−ＬＥＤランプ２が隣接しているので、ＵＶ−ＬＥＤランプ２もヘッド１と同様に移動する。
【００８８】
ヘッド１から吐出されたインクに対して、ＵＶ−ＬＥＤランプ２から発せられた紫外線が照射される。これにより、吐出されたインクが硬化されていく。
【００８９】
次に、ヘッド１の一走査毎にヘッド１をＹ方向に移動させる。
【００９０】
ヘッド１の移動距離はヘッド１のインクの吐出領域（ノズル列６−１、６−２等）の副走査方向（Ｙ方向）の長さと同じ距離である。つまり、本実施形態では、シングルパスの場合について説明する。シングルパスでは、単位画像領域（単位長さ四方の印刷領域）を１回の主走査で形成する。なお、本発明はシングルパスに限定されるものではなく、マルチパスでも適用され得る。つまり、一度の副走査方向（Ｙ方向）のヘッドの移動距離が、ヘッドのインクの吐出領域（ノズル列６−１、６−２等）の副走査方向（Ｙ方向）の長さよりも短い。そのため、単位画像領域を印刷するために複数回の主走査が行われる。
【００９１】
このように、ヘッド１をＸ方向に走査し、Ｙ方向に移動させていくことで単位層ｕ１の形成が完了する。
【００９２】
次に、ノズル検査制御部４は、単位層ｕ２の形成に用いるノズル６及び当該ノズル６と同じノズル列のノズル６を検査するようにノズル検査部３に指示を送る。
【００９３】
このように、ここに説明するノズルの検査方法の一実施形態では、製造開始後、初めてインクを吐出することになるノズルを、当該インクを用いる単位層を形成する前に検査するように制御してもよい。当該ノズルに、どのノズルが相当するかは、上述したどのノズルをいつ使用してインクを吐出するかを示すデータから認識できる。このような制御により、或る単位層よりも前に形成した単位層までは使用されておらず、或る単位層を形成するときに初めて使用されるノズルのみを検査することで、検査するノズルの数を減らすことができる。その結果、ノズルの検査時間を短縮でき、次の単位層を形成するまでの時間を短くすることができる。
【００９４】
ノズルの検査を行なう前に、位置制御部３０は、ノズル検査部３とヘッド１のインクの吐出面との距離の差が、予め定められた長さ内となるように、ノズル検査部３の位置を制御する。例えば、ヘッド１の位置もＺ方向に移動させる。このような制御により、単位層を積層させるためにヘッド１がＺ方向に動いても、ノズル検査部３とヘッド１のインクを吐出する面との距離がほぼ一定にすることができる。このようにして、ノズル検査部３がインクを検査するときの当該インクの位置と、当該インクの吐出面との距離を常に一定に保つことで、ヘッド１がＺ方向に移動することが検査に与える影響を抑制することができる。「予め定められた長さ」については、位層の厚さ等に基づいて、適宜設定すればよい。また、「予め定められた長さ」を示す情報については、記録部（図示せず）に格納されており、位置制御部３０は、当該情報を読み取る。
【００９５】
なお、本実施形態では位置制御部３０はヘッド１をＺ方向に移動させることで、ヘッド１とノズル検査部３との相対的な位置を調整する形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、支持台及び／又はノズル検査部を移動させることで調整してもよい。
【００９６】
次に、単位層ｕ２を形成するために、ヘッド１をＺ方向に移動させる。本実施形態では、単位層が形成されていく毎に、ヘッド１をＺ方向（鉛直上向き）に移動させる場合について説明するが、本発明では支持台を鉛直下向きの方向に移動させていってもよい。
【００９７】
単位層ｕ２は、単位層ｕ１と同様にヘッド１をＸ方向に走査し、Ｙ方向に移動させることで形成される。
【００９８】
同様に、単位層を次々とＺ方向に積層していく。このとき、或る単位層を形成した後、次に積層する単位層を形成するときに使用するインクのノズル６と同じノズル列のノズル６を検査対象として、検査が行われる。
【００９９】
また、本実施形態では、これまで説明した検査に加えて、次に説明する検査が行われる。
【０１００】
つまり、ノズル検査制御部４は、予め定められた数の単位層を形成する間に、予め定められた回数のインクの吐出を行っていないノズル６及び予め定められた量のインクの吐出を行っていないノズル６を検査するようにノズル検査部３を制御する。このような制御により、使用頻度の少ないノズル６が吐出不良となっても、検出することができる。
【０１０１】
「予め定められた数」、「予め定められた回数」、「予め定められた量」については、インクの増粘のしやすさ、又は、単位層の大きさ等に基づいて、適宜設定すればよく、インクの種類ごとに変えてもよい。また、「予め定められた数」、「予め定められた回数」、「予め定められた量」を示す情報については、記録部（図示せず）に格納されており、ノズル検査制御部４は、当該情報を読み取る。
【０１０２】
なお、予め定められた時間内に上述の条件を満たしていないノズルを検査するようにノズル検査部を制御してもよい。例えば、１時間毎に、所定の量のインクを吐出しないか、所定の数の吐出を行わないノズルを検査するなどしてもよい。
【０１０３】
また、これまでの検査とは独立して、予め定められた数の単位層を形成した後に、ノズル列６−１の検査を行い、またノズル列６−１の検査をした後、予め定められた数の単位層を形成した後にノズル列６−２の検査を行う。
【０１０４】
同様にして、すべてのノズル列についての検査が行われていく。例えば、１層毎に６−１、６−２、・・・と順にノズル列毎に検査が行われていく。このように、複数のグループに分けて、グループごとに検査を行うことで、より高精度な三次元造形物を製造することができる。例えば、一定の数の単位層を形成する毎に、全てのノズルを検査する場合、直前で形成した単位層の表面の状態は、それまで形成してきた単位層の表面の状態と、乾燥状態、濡れ性等の点で異なる。次の単位層が表面に形成されるまでの時間が、ノズルの検査を行った時間だけ異なるからである。
【０１０５】
そこで、ここに説明するノズルの検査方法では、グループ毎に分けて検査を行うので、次の単位層を形成するまでの時間を短くすることができる。また、一定の層を形成する毎に検査を行うことで、或る単位層を形成してから、次の単位層を形成するまでの時間を、三次元造形物を製造する間にわたって、より均一に近づけることができる。
【０１０６】
どのノズル６がどのグループに属するかを示す情報（集団情報）は、予め記録部（図示せず）に格納されており、ノズル検査制御部４は当該情報を当該記録部から受信する。
【０１０７】
また、ノズル列毎にグループ分けして、ノズル列毎に順番に検査を行なう場合について説明したが、グループ分けはノズル列毎ではなくてもよい。例えば、ノズル列をさらに細分化してもよい。例えば、１又は複数のノズル列における、副走査方向の上流側、下流側で分割して、或る単位層の形成前は上流側のノズル列、別の単位層の形成前に下流側のノズル列を検査するようにしてもよい。
【０１０８】
また、グループ分けして、グループごとに順に検査をする形態に以外の形態でもよい。例えば、予め定められた少なくとも一部のノズル６について、予め定められた数の単位層が形成される毎、予め定められた時間が経過する毎に検査するようにしてもよい。例えば、予め使用頻度の低いノズル（群）を選定しておき、所定のタイミングでノズルチェックを繰り返してもよい。
【０１０９】
（吐出不良ノズルの影響を抑える方法）
以上のような検査によって、ノズルの不具合を検出した際に、本発明に係る三次元造形物の製造装置を用いれば、また、本発明に係る三次元造形物の製造方法を用いれば、当該不具合の影響を抑えることができる。
【０１１０】
つまり、ノズルの不具合のために、或るドットが所定の大きさより大きくなったり小さくなったりしても、その周囲を同じ単位層のドットのみならず、上の単位層のドットも埋めることになる。このような方法を採らずに、当該不具合を有するノズルからのドットが積層していく場合に比べると、自ずと当該ノズルとは別のノズルからのドットが、不具合を有するノズルから吐出されたドットの近くに配置されることになるため、不具合による影響が小さくなる。
【０１１１】
また、直下の単位層と解像度を変えるため、解像度の変化による影響の方が、ノズルの不具合による影響より大きいため、より一層、三次元造形物に対するノズルの不具合の影響が小さくなる。
【０１１２】
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御部１１の制御ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１１３】
後者の場合、制御部１１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワーク及び放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１１４】
〔付記事項〕
以上のように、本発明に係る三次元造形物の製造方法の一実施形態は、単位層ｕ１、ｕ２・・・を積層して三次元造形物Ｍを製造する三次元造形物Ｍの製造方法であって、単位層ｕ２を形成するためにヘッド１から吐出するインクの少なくとも一部のインク滴の中心が、直下にある単位層ｕ１を形成するインク滴の中心に重ならないように、インクを吐出する。
【０１１５】
また、三次元造形物の製造装置１００は、単位層ｕ１、ｕ２・・・を積層して三次元造形物Ｍを製造する三次元造形物の製造装置１００であって、インクを吐出するヘッド１を制御する制御部１１を備え、制御部１１は、単位層ｕ２を形成するために吐出するインクの少なくとも一部のインク滴の中心が、直下にある単位層ｕ１を形成するインク滴の中心に重ならないようにし、かつ、形成している単位層の直下にある単位層とは異なる解像度で、インクを吐出するようにヘッド１を制御する。
【０１１６】
下の単位層ｕ１のインクのドットｄ１の中心ｄＣ１に重ならないように上の単位層ｕ２のインクを吐出し、解像度を変えることで、容易に当該インクの少なくとも一部が、下の単位層ｕ１のインクのドットｄ１の間を埋めることができる。よって、単位層の表面の凹凸が少なくなる。
【０１１７】
三次元造形物の製造方法の一実施形態では、制御部１１は、解像度に応じてヘッド１から吐出するインクの量を変化させる。
【０１１８】
ドットの径を変えることで、下の単位層ｕ１を形成するインクのドットｄ１同士の隙間にインクを着弾させることを容易に制御することができる。例えば、解像度の高い単位層のドットは小さいドットで形成し、効率よく、直下の単位層の凹部をインクで埋めることができる。また、例えば、解像度の高い単位層のドットを大きいドットで形成すれば、直下の単位層を凹部も含めて覆うことができ、これによっても表面の凹凸を平坦化できる。よって、単位層の凹凸の平坦化を効率よく行なうことができる。
【０１１９】
三次元造形物の製造方法の一実施形態では、三次元造形物Ｍは、二つの単位層から形成されるユニット層Ｃ１、Ｃ２・・・を積層して製造されるものであり、ユニット層Ｃ１、Ｃ２・・・を形成する単位層の数は、三次元造形物Ｍの少なくとも一部において同じであり、制御部１１は、同じ数の単位層で形成されるユニット層Ｃ１、Ｃ２・・・のそれぞれにおいて、重力方向の下側の単位層であるほど、解像度が低くなるようにする。
【０１２０】
各ユニット層における最下層以外の単位層を形成するときに、直下の単位層のインクのドットの隙間に好適にインクを着弾させていくことができる。
【０１２１】
三次元造形物の製造方法の一実施形態では、単位層の内、最も低い解像度の単位層とは異なる他の単位層のうちの少なくとも一部の解像度を、当該最も低い解像度の２ｎ倍（ｎは１以上の整数）とする。
【０１２２】
解像度が低い単位層の四隅に、解像度の高い単位層のドットが配置することになり、隅の凹部を効率よく埋めることができる。
【０１２３】
三次元造形物の製造方法の一実施形態では、形成している単位層ｕ２の直下にある単位層ｕ１の解像度、及び、当該直下にある単位層ｕ１の解像度の２ｎ倍又は（１／２）ｎ倍の解像度（ｎは１以上の整数であり、上限は予め定められた値である）とは異なる解像度でインクを吐出する。
【０１２４】
このように制御することで、下の単位層ｕ１の中心ｄＣ１からより離れた距離にインクを着弾させることができる。これにより、積層方向に隣接する単位層間で、それぞれの画素領域を跨ぐようにドットを配置させることができるため、バンディング（縞の発生）を抑制する効果が得られる。よって、表面の凹凸をより平坦化させることができる。
【０１２５】
三次元造形物の製造方法の一実施形態では、ローラ１２を用いて、ユニット層の最表面を加圧して平坦化させる加圧工程を含む。
【０１２６】
ユニット層の最表面を加圧することによって、ユニット層における上側の単位層のドットが下側の単位層のドットの間に入りやすくなり、平坦化が効率よく進む。特に、解像度が高いほどドット径を小さくするように吐出量を変化させる形態においては、上側の単位層の小さいドットが、下側の単位層の大きいドットの間に入りやすいため、特に効果的に平坦化させることができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１    ヘッド
１０    支持台
１１    制御部（ヘッド制御部）
１２    ローラ
１００    三次元造形物の製造装置
Ｃ１、Ｃ２    ユニット層
Ｍ    三次元造形物
ｄ１、ｄ２、ｄ１’、ｄ２’、ｄ３’  ドット
ｄＣ１、ｄＣ２、ｄＣ１’、ｄＣ２’、ｄＣ３’  中心
ｕ１、ｕ２  単位層
【図１】
2018130912.tif 000003
【図２】
2018130912.tif 000004
【図３】
2018130912.tif 000005
【図４】
2018130912.tif 000006
【図５】
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