(57)【要約】【課題】３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な吐出制御が不要な３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムを提供する。【解決手段】ヘッドがＸ軸方向に距離ΔＸずつ順次相対移動される。シアン領域ＣＹと、クリア領域ＣＬとが格子状に配列されるように設定された座標データ、及び色データに基づいて粉末材料の造形対象領域ＲＧ上に造形液が吐出される。造形対象領域ＲＧの異なる区分領域に対しシアン造形液とクリア造形液とが交互に吐出される。シアン造形液とクリア造形液とが交互に吐出されることで、シアン造形液が吐出された区分領域であるシアン領域ＣＹと、クリア造形液が吐出された区分領域であるクリア領域ＣＬとが格子状に配列される。【選択図】        図１２
2011230397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、無色造形液、及び着色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、
前記無色造形液を吐出する無色吐出部と、
前記着色造形液を吐出する着色吐出部と、
前記無色吐出部、及び前記着色吐出部を前記堆積面に平行な面に対し相対移動させる駆動部と、
前記無色吐出部、及び前記着色吐出部に、各々、前記無色造形液、及び前記着色造形液を吐出させる吐出制御部と、を備え、
前記粉末材料の前記造形対象領域に対し前記無色造形液が吐出される無色領域と前記着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
前記無色領域と前記着色領域とが周期的に交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記無色領域と前記着色領域とが格子状に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
前記吐出制御部は、前記無色領域の直径が２００μｍ以下となるように、前記無色吐出部を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項５】
前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、両座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第１情報を取得する第１取得部を備え、
前記第１取得部により取得される前記第１情報は、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項６】
前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、
前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に、前記粉末材料を前記堆積面に順次供給させ、前記堆積面に垂直な堆積方向において前記粉末材料を前記堆積面に順次堆積させる粉末供給制御部と、
前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、前記粉末材料の前記堆積方向における前記造形対象領域の各区分領域の位置を表す第３座標と、前記第１座標、前記第２座標、及び前記第３座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第２情報を取得する第２取得部と、を備え、
前記第２取得部により取得される前記第２情報は、前記３次元造形装置により造形される３次元構造物の前記堆積方向における前記堆積面に最も近い位置、及び前記堆積面から最も離れた位置の前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であり、尚且つ前記３次元構造物の側面に対し、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項７】
堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、無色造形液を吐出する無色吐出部と、堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、着色造形液を吐出する着色吐出部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部を前記堆積面に平行な面に対し相対移動させる駆動部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部に、各々、前記無色造形液、及び前記
着色造形液を吐出させる吐出制御部と、を備え、３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、
前記粉末材料の前記造形対象領域に対し前記無色造形液が吐出される無色領域と前記着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とする３次元造形方法。
【請求項８】
前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、両座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第１情報を取得する第１取得ステップを備え、
前記第１取得ステップにより取得される前記第１情報は、前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とする請求項７に記載の３次元造形方法。
【請求項９】
前記３次元造形装置は、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に、前記粉末材料を前記堆積面に順次供給させ、前記堆積面に垂直な堆積方向において前記粉末材料を前記堆積面に順次堆積させる粉末供給制御部と、を備え、
前記３次元造形方法は、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、前記粉末材料の前記堆積方向における前記造形対象領域の各区分領域の位置を表す第３座標と、前記第１座標、前記第２座標、及び前記第３座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第２情報を取得する第２取得ステップを備え、
前記第２取得ステップにより取得される前記第２情報は、前記３次元造形装置により造形される３次元構造物の前記堆積方向における前記堆積面に最も近い位置、及び前記堆積面から最も離れた位置の前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であり、尚且つ前記３次元構造物の側面に対し、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とする請求項７に記載の３次元造形方法。
【請求項１０】
堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、無色造形液を吐出する無色吐出部と、堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、着色造形液を吐出する着色吐出部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部を前記堆積面に平行な面に対し相対移動させる駆動部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部に、各々、前記無色造形液、及び前記着色造形液を吐出させる吐出制御部と、を備え、３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、
前記粉末材料の前記造形対象領域に対し前記無色造形液が吐出される無色領域と前記着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させる制御ステップを備え、
このステップがコンピューターにより実現されることを特徴とする３次元造形プログラム。
【請求項１１】
前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、両座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第１情報を取得する第１取得ステップを備え、
前記第１取得ステップにより取得される前記第１情報は、前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とする請求項１０に記載の３次元造形プログラム。
【請求項１２】
前記３次元造形装置は、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に、前記粉末材料を前記堆積面に順次供給させ、前記堆
積面に垂直な堆積方向において前記粉末材料を前記堆積面に順次堆積させる粉末供給制御部と、を備え、
前記３次元造形プログラムは、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、前記粉末材料の前記堆積方向における前記造形対象領域の各区分領域の位置を表す第３座標と、前記第１座標、前記第２座標、及び前記第３座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第２情報を取得する第２取得ステップを備え、
前記第２取得ステップにより取得される前記第２情報は、前記３次元造形装置により造形される３次元構造物の前記堆積方向における前記堆積面に最も近い位置、及び前記堆積面から最も離れた位置の前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であり、尚且つ前記３次元構造物の側面に対し、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とする請求項１０に記載の３次元造形プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積された粉末材料に対し造形液を吐出することで３次元構造物を形成する３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、堆積された粉末材料に対し、造形液を吐出することで３次元構造物を形成する３次元造形装置が特許文献１に提案されている。特許文献１に開示されている３次元造形装置は、堆積された粉末材料に対し、ヘッドから着色造形液と無色造形液とを吐出する。着色造形液と無色造形液との総量は、粉末材料の特定位置でその粉末材料を結合するのに十分な造形液の総量にほぼ等しく設定されている。特許文献１に開示されている３次元造形装置は、このように設定された量の着色造形液と無色造形液とをヘッドから粉末材料に吐出することで３次元構造物の造形と着色とを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３８１９１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、上記のような３次元造形装置は、着色造形液と無色造形液との総量を粉末材料の特定位置でその粉末材料を結合するのに十分な総量にほぼ等しくできるように吐出量を調整できるヘッドが必要となる。更に、造形液の総量を調整するためには、総量調整のための複雑な吐出制御が必要となる。従って、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な吐出制御が必要となるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な吐出制御が不要な３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形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】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、無色造形液、及び着色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、前記無色造形液を吐出する無色吐出部と、前記着色造形液を吐出する着色吐出部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部を前記堆積面に平行な面に対し相対移動させる駆動部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部に、各々、前記無色造形液、及び前記着色造形液を吐出させる吐出制御部と、を備え、前記粉末材料の前記造形対象領域に対し前記無色造形液が吐出される無色領域と前記着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、前記無色領域と前記着色領域とが周期的に交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記無色領域と前記着色領域とが格子状に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記吐出制御部は、前記無色領域の直径が２００μｍ以下となるように、前記無色吐出部を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５記載の本発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、両座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第１情報を取得する第１取得部を備え、前記第１取得部により取得される前記第１情報は、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６記載の本発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に、前記粉末材料を前記堆積面に順次供給させ、前記堆積面に垂直な堆積方向において前記粉末材料を前記堆積面に順次堆積させる粉末供給制御部と、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、前記粉末材料の前記堆積方向における前記造形対象領域の各区分領域の位置を表す第３座標と、前記第１座標、前記第２座標、及び前記第３座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第２情報を取得する第２取得部と、を備え、前記第２取得部により取得される前記第２情報は、前記３次元造形装置により造形される３次元構造物の前記堆積方向における前記堆積面に最も近い位置、及び前記堆積面から最も離れた位置の前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であり、尚且つ前記３次元構造物の側面に対し、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とするものである。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項７記載の本発明は、堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、無色造形液を吐出する無色吐出部と、堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、着色造形液を吐出する着色吐出部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部を前記堆積面に平行な面に対し相対移動させる駆動部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部に、各々、前記無色造形液、及び前記着色造形液を吐出させる吐出制御部と、を備え、３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、前記粉末材料の前記造形対象領域に対し前記無色造形液が吐出される無色領域と前記着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項８記載の本発明は、請求項７に記載の発明において、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、両座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第１情報を取得する第１取得ステップを備え、前記第１取得ステップにより取得される前記第１情報は、前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項９記載の本発明は、請求項７に記載の発明において、前記３次元造形装置は、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に、前記粉末材料を前記堆積面に順次供給させ、前記堆積面に垂直な堆積方向において前記粉末材料を前記堆積面に順次堆積させる粉末供給制御部と、を備え、
前記３次元造形方法は、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、前記粉末材料の前記堆積方向における前記造形対象領域の各区分領域の位置を表す第３座標と、前記第１座標、前記第２座標、及び前
記第３座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第２情報を取得する第２取得ステップを備え、前記第２取得ステップにより取得される前記第２情報は、前記３次元造形装置により造形される３次元構造物の前記堆積方向における前記堆積面に最も近い位置、及び前記堆積面から最も離れた位置の前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であり、尚且つ前記３次元構造物の側面に対し、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とするものである。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の本発明は堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、無色造形液を吐出する無色吐出部と、堆積面に堆積された粉末材料の造形対象領域に対し、着色造形液を吐出する着色吐出部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部を前記堆積面に平行な面に対し相対移動させる駆動部と、前記無色吐出部、及び前記着色吐出部に、各々、前記無色造形液、及び前記着色造形液を吐出させる吐出制御部と、を備え、３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、前記粉末材料の前記造形対象領域に対し前記無色造形液が吐出される無色領域と前記着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように前記駆動部と前記吐出制御部とを動作させる制御ステップを備え、このステップがコンピューターにより実現されることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１１記載の本発明は、請求項１０に記載の発明において、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、両座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第１情報を取得する第１取得ステップを備え、前記第１取得ステップにより取得される前記第１情報は、前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１２記載の本発明は、請求項１０に記載の発明において、前記３次元造形装置は、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に、前記粉末材料を前記堆積面に順次供給させ、前記堆積面に垂直な堆積方向において前記粉末材料を前記堆積面に順次堆積させる粉末供給制御部と、を備え、前記３次元造形プログラムは、前記造形対象領域の前記堆積面に平行な面上の異なる各区分領域の位置を表す第１座標、及び第２座標と、前記粉末材料の前記堆積方向における前記造形対象領域の各区分領域の位置を表す第３座標と、前記第１座標、前記第２座標、及び前記第３座標により表される位置の区分領域に付される無色を含む色とが対応付けられた第２情報を取得する第２取得ステップを備え、前記第２取得ステップにより取得される前記第２情報は、前記３次元造形装置により造形される３次元構造物の前記堆積方向における前記堆積面に最も近い位置、及び前記堆積面から最も離れた位置の前記造形対象領域に対し前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であり、尚且つ前記３次元構造物の側面に対し、前記無色領域と前記着色領域とが交互に配列されるように設定された情報であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の造形、及び着色のために、粉末材料の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列される。従って、３次元構造物の造形、及び着色のために、粉末材料の造形対象領域上の各区分領域に対し吐出される造形液の総量を調整する必要がない。造形液の総量を調整するためには、吐出量を調整できる吐出部が必要となる。また、総量調整のための複雑な吐出制御が必要となる。しかし、請求項１記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の造形、及び着色のために、造形液の総量が調整されるのではなく、粉末材料の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出さ
れる着色領域とが交互に配列されるように、造形、及び着色が行われる区分領域と、その区分領域に吐出される造形液の種類とが決定される。従って、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、各領域において異なる造形液の量を調整する複雑な制御が不要となる。
【００１９】
請求項２記載の３次元造形装置によれば、無色領域と着色領域とが周期的に交互に配列される。この周期的な領域の配列により、３次元構造物の各箇所の硬度を一様にすることができる。即ち、３次元構造物の一部の箇所のみが低硬度となり、３次元構造物がもろくなる可能性を低減できる。従って、着色領域と無色領域とが非周期的に交互に配列される場合と比較して、形成される３次元構造物の大きな硬度が得られる。
【００２０】
請求項３記載の３次元造形装置によれば、粉末材料の造形対象領域に対し着色造形液と無色造形液とが格子状に吐出される。この造形液の吐出により、造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが格子状に配列される。この格子状の配列により、３次元構造物の各箇所の硬度を最大限に一様にすることができる。よって、３次元構造物の一部の箇所のみが低硬度となり、３次元構造物がもろくなる可能性を最大限に低減できる。従って、形成される３次元構造物の大きな硬度が得られる。
【００２１】
請求項４記載の３次元造形装置によれば、無色領域の直径が２００μｍ以下となる。直径２００μｍの広さを有するものは、人間に視認される限界のものである。従って、請求項４記載の３次元造形装置によれば、無色領域は、人間に視認されない。従って、３次元構造物の着色ムラのない着色がなされる。
【００２２】
請求項５記載の３次元造形装置によれば、無色領域と着色領域とが交互に配列されるように設定された情報が取得される。第１取得部により取得される情報に基づいて、吐出部による造形液の吐出が行われる。造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列される。従って、３次元構造物の造形と着色とを行うために、総量が調整されるのではなく、造形、及び着色が行われる領域が調整される。よって、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な制御が不要となる。
【００２３】
請求項６記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の最下面、及び最上面の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように設定された情報が取得される。また、３次元構造物の側面に対し、無色領域と着色領域とが交互に配列されるように設定された情報が取得される。第２取得部により取得される情報に基づいて、吐出部による造形液の吐出が行われる。３次元構造物の最下面、最上面、及び側面の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列される。従って、３次元構造物の造形と着色とを行うために、総量が調整されるのではなく、造形、及び着色が行われる領域が調整される。よって、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な制御が不要となる。また、３次元構造物の堆積面に平行な面に対する造形、及び着色のみならず、堆積面に垂直な堆積方向における３次元構造物の造形、及び着色を行うことができる。
【００２４】
請求項７、及び８記載の３次元造形方法、並びに請求項１０、及び１１記載の３次元造形プログラムによれば、３次元構造物の造形、及び着色のために、粉末材料の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように調整される。従って、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な制御が不要となる。
【００２５】
請求項９記載の３次元造形方法、及び請求項１２記載の３次元造形プログラムによれば、３次元構造物の最下面、及び最上面の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色
領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列されるように設定された情報が取得される。また、３次元構造物の側面に対し、無色領域と着色領域とが交互に配列されるように設定された情報が取得される。第２取得ステップにより取得される情報に基づいて、吐出部による造形液の吐出が行われる。３次元構造物の最下面、最上面、及び側面の造形対象領域に対し無色造形液が吐出される無色領域と着色造形液が吐出される着色領域とが交互に配列される。従って、３次元構造物の造形と着色とを行うために、総量が調整されるのではなく、造形、及び着色が行われる領域が調整される。よって、３次元構造物の造形と着色とを行う際に、複雑な制御が不要となる。また、３次元構造物の堆積面に平行な面に対する造形、及び着色のみならず、堆積面に垂直な堆積方向における３次元構造物の造形、及び着色を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る３次元造形装置１を示す外観図である。
【図２】上記３次元造形装置１の内部構成を示す図である。
【図３】上記３次元造形装置１の内部構成の主要部を示す図である。
【図４】上記３次元造形装置１のヘッド１１０が有する複数の吐出口ＰＮを示す図である。
【図５】上記３次元造形装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図６】上記３次元造形装置１の制御部４の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図７】上記３次元造形装置１のデータ記憶部４８０により記憶される座標データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、及び色データを説明するための説明図である。
【図８】仮想の３次元構造物ＴＤの立体データを説明するための説明図である。
【図９】上記３次元造形装置１の動作制御を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す動作制御のうちの構造形成処理を示すフローチャートである。
【図１１】図９に示す動作制御のうちの吐出処理を示すフローチャートである。
【図１２】図９に示す吐出処理を説明するための説明図である。
【図１３】上記３次元造形装置１による３次元構造物ＴＤの形成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】
【００２７】
（実施形態）
本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
[３次元造形装置の外観]
図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の斜視図である。３次元造形装置１は、造形部２と、設定部３と、を備える。造形部２の開放部２ａの図１に示すＸ軸正方向側には、イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ及びクリアタンク１１４ａが配置される。イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ及びクリアタンク１１４ａは、各々、造形部２内に配置され、図２に示すヘッド１１０に対して各色の造形液を供給するためのタンクである。設定部３は操作部５００と外部インターフェース６００とを備える。操作部５００は、造形部２の図１に示すＹ軸負方向側に設けられる。操作部５００は、電源スイッチや造形開始ボタン等、各種設定スイッチを備える。外部インターフェース６００は、造形部２の図１に示すＸ方向正側の側面に設けられる。３次元造形装置１は、外部インターフェース６００を介して、ＰＣ等の外部装置と接続することができる。
【００２９】
図２、及び図３を用いて、造形部２について詳細に説明する。図２は、図１に示す造形部２の内部構成の一部をＸ軸正方向側から見た場合の側面図である。図３は、３次元造形装置１の内部の造形部２の一部を説明するための説明図である。造形部２は、図２に示す
ように、ヘッド１１０、ガントリ１３０、ヘッド吸引機構１５０、ステージ３１０、平坦化部３２０、粉末材料供給部３３０、粉末回収タンク３４０、及び制御部４を備える。以後、図２、及び図３に示すステージ３１０の堆積台３１０ａの堆積面ＳＦに平行な面をＸＹ平面、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向と定義する。この定義は、他の図面においても共通のものとする。
【００３０】
ヘッド１１０は、図３に示すように、イエローヘッド１１１と、マゼンタヘッド１１２と、シアンヘッド１１３と、クリアヘッド１１４とを有する。イエローヘッド１１１は、イエローの造形液を吐出可能に構成される。マゼンタヘッド１１２は、マゼンタの造形液を吐出可能に構成される。シアンヘッド１１３は、シアンの造形液を吐出可能に構成される。クリアヘッド１１４は、無色透明であるクリアの造形液を吐出可能に構成される。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３及びクリアヘッド１１４は、図１において示した中空のチューブＴＢを介して、イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ、クリアタンク１１４ａに各々接続される。
【００３１】
図４を用いてヘッド１１０について詳細に説明する。図４は、ヘッド１１０の裏側を示す図である。図４に示すように、イエローヘッド１１１と、マゼンタヘッド１１２と、シアンヘッド１１３と、クリアヘッド１１４とは、各々、複数の吐出口ＰＮを有する。複数の吐出口ＰＮは、Ｙ軸方向に並列されている。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３、及びクリアヘッド１１４は、Ｘ軸方向に並列されている。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３、及びクリアヘッド１１４が有する複数の吐出口ＰＮから、各々、イエロー、マゼンタ、シアン、及びクリアの造形液が吐出される。
【００３２】
ガントリ１３０は、ヘッド１１０をステージ３１０の上側に保持する。ガントリ１３０は、Ｙ軸方向に延出したレール１６０により、レール１６０に沿って摺動可能に保持される。ガントリ１３０は、図３に示すように、Ｘ軸方向に平行に延出するガイドシャフト１３０ａを有する。ヘッド１１０は、図３に示すように、ガイドシャフト１３０ａに沿って摺動可能に、ガイドシャフト１３０ａに取り付けられる。ヘッド１１０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させるモータとによってガイドシャフト１３０ａに沿ってＸ軸方向に移動される。ガントリ１３０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させるモータとによってレール１６０に沿ってＹ軸方向に移動される。このように、ヘッド１１０とガントリ１３０とが移動されることにより、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対し、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に相対移動される。
【００３３】
ヘッド吸引機構１５０はキャップ１５０ａを有する。ヘッド吸引機構１５０は、非図示の昇降機構によってＺ軸方向に昇降可能に構成される。ヘッド吸引機構１５０は、非図示のポンプによって、キャップ１５０ａの内部を吸引可能に構成される。ヘッド１１０が、ヘッド吸引機構１５０の上側に移動されると、ヘッド吸引機構１５０はＺ軸正方向に上昇する。上昇したヘッド吸引機構１５０は、ヘッド１１０のＺ軸負方向側の面に密着し、各色のヘッド１１１〜１１４の下面に存在する複数の吐出口ＰＮに各色の造形液が達するまで吸引を行う。
【００３４】
ステージ３１０は、堆積台３１０ａと堆積台移動部３１０ｂとを備える。粉末材料供給部３３０から供給される粉末材料が堆積台３１０ａの堆積面ＳＦ上に堆積される。堆積台移動部３１０ｂは、図示しない堆積台移動モータにより駆動される。堆積台移動部３１０ｂが駆動されると、堆積台移動部３１０ｂは、堆積台３１０ａをＺ軸方向に移動させる。この移動により、ヘッド１１０が、堆積面ＳＦに対し、Ｚ軸方向に相対移動される。
【００３５】
平坦化部３２０は、図２に示すように、造形部２のＹ軸負方向側に固定される。平坦化
部３２０は、スキージ部３２０ａとスキージシャフト３２０ｂとを備える。スキージ部３２０ａは、スキージシャフト３２０ｂに沿って摺動可能に、スキージシャフト３２０ｂに取り付けられる。スキージ部３２０ａは、図示しないモータによりスキージシャフト３２０ｂに沿って摺動される。スキージシャフト３２０ｂは、図２に示すように造形部２のＹ軸負方向側に固定される。スキージシャフト３２０ｂは、Ｙ軸正方向側に延出する。堆積面ＳＦに堆積された粉末材料は、スキージシャフト３２０ｂに沿って摺動するスキージ部３２０ａによって平坦化される。平坦化処理の基本構成は、特表２００４−５３８１９１号公報に開示されている。
【００３６】
粉末材料供給部３３０は、粉末材料を収容可能な粉末材料タンク３３０ａと粉末供給路３３０ｂとを備える。粉末材料タンク３３０ａに収容された粉末材料は、粉末供給路３３０ｂ内を通って、堆積面ＳＦに供給される。造形対象領域を形成しない不要な粉末材料は、粉末回収タンク３４０により回収される。
【００３７】
制御部４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ等を有するコンピューターにより構成される。制御部４は、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの駆動制御を行う。ヘッド１１０のＸ軸方向への移動やガントリ１３０のＹ軸方向への移動により、ヘッド１１０が堆積面ＳＦ上に配置されることで、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料に各色の造形液が吐出可能となる。
【００３８】
［３次元造形装置の電気的構成］
図５、及び図６を用いて、３次元造形装置１の電気的構成について説明する。図５は、３次元造形装置１の電気的構成を示す図である。図６は、制御部４の電気的構成を示す図である。図６において、制御部４は、説明の便宜上、複数の機能ブロックに分けて図示されている。しかし、実際には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピューターにより構成される。制御部４と、図５に示す３次元造形装置１の各構成部分とは、バス７００により接続される。
【００３９】
図５に示すＸ軸モータ２１０ｘは、ヘッド１１０をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸モータ２１０ｙは、ガントリ１３０をＹ軸方向に移動させる。Ｚ軸モータ２１０ｚは、堆積台移動部３１０ｂをＺ軸方向に移動させる。Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、各々、エンコーダを内蔵するステッピングモータと、モータドライバとにより構成される。Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、エンコーダを有するため、各々、ヘッド１１０、ガントリ１３０、堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置を検出可能である。検出されたステージ３１０の移動量及び原点位置のデータはバス７００を介して制御部４に供給される。
【００４０】
吐出制御回路１２０は、制御部４から供給される吐出信号と色データとに従って、造形液の吐出タイミングと吐出すべき造形液の色を決定する。決定された造形液の色は、色選択信号としてヘッド１１０に供給される。ヘッド１１０は、色選択信号に従って、各色のヘッド１１１〜１１４の内、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
【００４１】
ヘッド吸引機構１５０は、制御部４から供給される信号に従い、Ｚ軸方向への昇降、キャップの装着、及び吸引を行う。
【００４２】
制御部４は、図６に示すように、吐出制御部４１０と、駆動制御部４２０と、粉末供給制御部４３０と、平坦化制御部４４０と、吸引制御部４５０と、統括制御部４６０と、プログラム記憶部４７０と、データ記憶部４８０と、決定部４９０と、吐出データ記憶部５０５と、駆動データ記憶部５１０と、を備える。
【００４３】
吐出制御部４１０は、ヘッド１１０を制御し、ヘッド１１０に着色造形液、及び無色造形液を吐出させる。具体的には、ヘッド１１０に着色造形液、及び無色造形液を吐出させるための吐出信号を、ヘッド１１０に供給する。吐出信号は、各ヘッド１１１〜１１４に内蔵されているピエゾ素子に供給される電圧値の時間変化を示す信号である。
【００４４】
吐出制御部４１０は、吐出制御回路１２０に吐出信号と色データとを供給することで、ヘッド１１０を制御する。色データは、データ記憶部４８０に記憶されている。吐出制御回路１２０は、色データに基づき、吐出すべき造形液の色を決定する。造形液の色は、色選択信号としてヘッド１１０に供給される。ヘッド１１０は、吐出制御回路１２０からの色選択信号に従って、各色のヘッド１１１〜１１４の内、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
【００４５】
駆動制御部４２０は、図５において示したＸ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚを制御する。駆動制御部４２０は、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚの各々に駆動信号を供給する。駆動信号が供給されると、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、各々、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させる。
【００４６】
駆動制御部４２０は、Ｘ軸駆動信号をＸ軸モータ２１０ｘに供給する。Ｘ軸駆動信号は、駆動データ記憶部５１０にあらかじめ記憶されているＸ軸モータ２１０ｘの性能データとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づき駆動制御部４２０により生成される。Ｘ軸モータ２１０ｘに、Ｘ軸駆動信号が供給されることで、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対しＸ軸方向に相対移動される。
【００４７】
駆動制御部４２０は、Ｙ軸駆動信号をＹ軸モータ２１０ｙに供給する。Ｙ軸駆動信号は、駆動データ記憶部５１０にあらかじめ記憶されているＹ軸モータ２１０ｙの性能データとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づき駆動制御部４２０により生成される。Ｙ軸モータ２１０ｙに、Ｙ軸駆動信号が供給されることで、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対しＹ軸方向に相対移動される。
【００４８】
図６に示す粉末供給制御部４３０は、図５に示す粉末供給部３３０を制御し、粉末供給部３３０に粉末材料を堆積面ＳＦに供給させる。図６に示す平坦化制御部４４０は、図５に示す平坦化部３２０を制御し、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料を平坦化させる。図６に示す吸引制御部４５０は、図５に示すヘッド吸引機構１５０を制御する。この制御により、ヘッド吸引機構１５０はＺ軸方向への昇降、及びキャップの吸引を行う。
【００４９】
統括制御部４６０は、プログラム記憶部４７０に記憶されている各種プログラムに基づいて、吐出制御部４１０、駆動制御部４２０、粉末制御部４３０、平坦化制御部４４０、及び吸引制御部４５０を制御する。プログラム記憶部４７０に記憶されている各種プログラムは、３次元造形装置１による造形の手順に関するプログラムを含む。統括制御部４６０は、プログラム記憶部４７０に記憶されている手順に関するプログラムに基づいて、ある時点ＴＭにおいて着色、平坦化、及び吸引などの処理のうちどの処理を行うかを決定する。統括制御部４６０により、吐出制御部４１０、駆動制御部４２０、粉末制御部４３０、平坦化制御部４４０、及び吸引制御部４５０の各々による処理の順序が決定され、また、異なる複数の処理の開始時点の同期がとられる。
【００５０】
ヘッド１１０による吐出とヘッド１１０のＸ軸方向、及びＹ軸方向相対移動について詳細に説明する。ヘッド１１０は、駆動時間において、Ｘ軸方向に相対移動される。ヘッド１１０のＸ軸方向への相対移動の間、ヘッド１１０により、造形液の吐出が行われる。駆
動時間における１ラインのヘッド１１０のＸ軸方向相対移動が終了すると、ヘッド１１０がＹ軸方向に相対移動される。この相対移動は、ヘッド１１０の１ライン相対移動が終了した後に２ライン目にヘッド１１０を移行させるためのものである。次ラインへの移行が終了すると、吐出、Ｘ軸方向相対移動、及びＹ軸方向相対移動が再び行われる。
【００５１】
データ記憶部４８０は、図７に示すような３次元造形装置１により造形される３次元構造物のデータを記憶する。図７は、データ記憶部４８０により記憶されるデータを示す図である。データ記憶部４８０は、図７に示すように、座標データと色データとを対応付けて記憶する。ただし、図７に示す色データにおいてブランクのデータは、どの造形液も吐出されないことを示す。データ記憶部４８０により記憶される座標データ、及び色データは、ユーザが外部装置であるパーソナルコンピューター（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、以後「ＰＣ」と記す）８００を操作することにより生成される。生成されたデータは外部インターフェース６００、及びバス７００を介して、データ記憶部４８０に供給される。
【００５２】
座標データは、３次元造形装置１により造形される３次元構造物の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のデータである。色データは、座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における３次元構造物の色のデータである。ユーザがＰＣ８００を操作し、図８に示すような仮想の３次元構造物ＴＤの立体データが生成される。ＰＣ８００により立体データに基づいて座標データ、及び色データが生成される。データ記憶部４８０により記憶される座標データは、図８に示すようにＰＣ８００上の仮想の堆積面ＳＶ上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）である。仮想の堆積面ＳＶ上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、堆積面ＳＦ上の直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と対応している。色データは座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における仮想の３次元構造物ＴＤの色のデータである。例えば、図８において二点鎖線ＳＰ１に示すＹ＝−６、Ｚ＝０の領域において、図７の（Ａ）に示すように、座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と色とが対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。例えば、図８に示す座標位置（−６、−６，０）の座標データは、図７の（Ａ）に示すように、クリアの色データと対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。例えば、図８に示す座標位置（０、−６，０）の座標データは、図７の（Ａ）に示すように、シアンの色データと対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。また、例えば、図８において二点鎖線ＳＰ２に示すＹ＝−６、Ｚ＝６の領域において、図７の（Ｂ）に示すように、座標位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と色とが対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。例えば、図８に示す座標位置（−６、−６，６）の座標データは、図７の（Ｂ）に示すように、シアンの色データと対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。例えば、図８に示す座標位置（０、−６，６）の座標データは、図７の（Ｂ）に示すように、クリアの色データと対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。
【００５３】
粉末供給制御部４３０は、データ記憶部４８０から、特定の座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データを読み出す。粉末供給制御部４３０は、特定の座標位置Ｚにおける全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給されるように、粉末供給部３３０を制御する。具体的には、粉末供給制御部４３０は、全ての座標（Ｘ、Ｙ）により構成される領域の面積と堆積台移動部３１０ｂのＺ軸方向の移動距離とから規定される１層分の堆積容積以上の量の粉末材料を、堆積面ＳＦに対し粉末供給部３３０に供給させる。このように、特定の座標位置Ｚにおける全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給されることで、特定の座標位置Ｚにおける造形対象領域が堆積面ＳＦ上に形成される。造形対象領域が堆積面ＳＦ上に形成された後、ヘッド１１０により造形液が吐出されることで、着色、及び造形が行われる。
【００５４】
決定部４９０は、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの移動量
及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づいて、ヘッド１１０の現在位置の座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を決定する。ステージ３１０の移動量及び原点位置のデータはＸ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚの各エンコーダにより検出される。ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置のデータは、バス７００を介して、決定部４９０に供給される。
【００５５】
駆動データ記憶部５１０は、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚを各々駆動するためのＸ軸駆動信号、Ｙ軸駆動信号、及びＺ軸駆動信号を記憶している。
【００５６】
［３次元造形装置の動作制御］
以下、図９を用いて３次元造形装置１の動作制御について説明する。図９は、３次元造形装置１の動作制御を示すフローチャートである。図１０は、図９に示す動作制御のうちの構造形成処理を示すフローチャートである。図１１は、図９に示す動作制御のうちの吐出処理を示すフローチャートである。一連の動作制御は、制御部４により実行される。
【００５７】
図９に示す処理では、先ず、制御部４に電源ＯＮの指令が供給され、３次元造形装置１の駆動が開始される。３次元造形装置１の駆動が開始されると、初期化処理が行われる（ステップＳ１、以後Ｓ１と記す）。具体的には、ヘッド吸引機構１５０により、各色のヘッド１１１〜１１４の下面に存在する複数の吐出口ＰＮに各色の造形液が達するまで吸引が行われる。この吸引により、各色のヘッド１１１〜１１４が吐出可能な状態となる。また、データ記憶部４８０に記憶されているデータが一旦消去される。
【００５８】
初期化処理が行われると、データ記憶部４８０によりデータが記憶されているか否かが判定される（Ｓ２）。データ記憶部４８０によりデータが記憶されていないと判定されると（Ｓ２：Ｎｏ）、ユーザにより３次元構造物に関するデータがＰＣ８００、及びバス７００を介して制御部４に供給されていないため、処理がＳ２に戻る。データ記憶部４８０によりデータが記憶されていると判定されると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、処理が次のＳ３に移る。最初にＳ２からＳ３に処理が移るとき、データ記憶部４８０により記憶されている座標位置Ｚのうち、最小の座標位置Ｚが現在の座標位置Ｚとして指定される。座標位置Ｚは、造形される３次元構造物のＺ軸方向の座標位置Ｚとして、データ記憶部４８０に記憶されている。この現在の座標位置Ｚの指定は、制御部４により行われる。
【００５９】
処理がＳ３に移ると、構造形成処理が行われる（Ｓ３）。Ｓ３における構造形成処理により、堆積面ＳＦにある座標位置Ｚにおける１層分の粉末材料が供給される。また、堆積面ＳＦに供給された粉末材料が平坦化される。この際、余分な粉末材料は平坦化部３２０により堆積面ＳＦから回収タンク３４０へ落下回収される。
【００６０】
構造形成処理が行われると、吐出処理が行われる（Ｓ４）。Ｓ４における吐出処理により、堆積面に供給された粉末材料に造形液が吐出される。造形液の吐出により、粉末材料が結合される。粉末材料が結合されることで、造形される３次元構造物のうちの１層の造形がなされる。なお、下層がある場合は、現在造形された層と下層との結合造形もなされる。また、造形液の吐出により、造形と同時に着色がなされる。
【００６１】
吐出処理が行われると、造形終了か否かが判定される（Ｓ５）。具体的には、制御部４に電源ＯＦＦの指令が供給されたか、または図７において示したデータ記憶部４８０に記憶されている全ての座標位置Ｚに対する処理が完了したかが判定される。造形終了でないと判定されると（Ｓ５：Ｎｏ）、処理がＳ６に移る。処理がＳ６に移ると、現在の座標位置Ｚが、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置Ｚの次
の座標位置Ｚに変更される（Ｓ６）。Ｓ６において次の座標位置Ｚは、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置ＺよりもＺ軸正方向に大きい座標位置Ｚである。Ｓ６における変更は、制御部４により行われる。座標位置Ｚは、造形される３次元構造物のＺ軸方向の座標位置Ｚとして、データ記憶部４８０に記憶されている。Ｓ３、及びＳ４の処理において、座標位置Ｚにおける座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及び座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応付けられた色データは、以後、各々、図１０、及び図１１に示すように、Ｓ３、及びＳ４の最初の処理によりデータ記憶部４８０から読み出される。複数の層から形成される３次元構造物のうちの１層に対応した座標位置Ｚと対応付けられた座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及び色データに基づき、構造形成処理、及び吐出処理が行われる。そして、Ｓ６において、座標位置Ｚが、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更されることで、Ｓ３、及びＳ４の処理により、各々、３次元構造物のうちの次の層の構造形成処理、及び次の層に対する吐出処理が行われる。このように、３次元構造物の着色、及び造形が１層ずつ為される。Ｓ５において、造形終了と判定されると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、全ての処理が終了する。
【００６２】
図１０を用いて、図９に示す動作制御におけるＳ３の構造形成処理について具体的に説明する。図１０に示す構造形成処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＡ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【００６３】
座標データが読み出されると、粉末供給処理が行われる（ＳＡ２）。具体的には、粉末供給制御部４３０により、粉末供給部３３０が制御される。この制御により、現在の座標位置Ｚにおける堆積面ＳＦ上の全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給される。即ち、堆積面ＳＦに平行な面における所定の造形対象領域を含む領域の全面に対し、粉末材料が供給される。
【００６４】
粉末供給処理が行われると、粉末材料の平坦化処理が行われる（ＳＡ３）。具体的には、平坦化制御部４４０により、平坦化部３２０が制御される。この制御により、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料が平坦化される。
【００６５】
平坦化処理が行われると図１０に示す構造形成処理が完了し、処理が図９に示すＳ４の吐出処理に移る。例えば、現在の座標位置Ｚがデータ記憶部４８０により記憶されている最初の座標位置Ｚである場合、図１０に示す構造形成処理により、図１２に示すような粉末材料の１層目の造形対象領域ＲＧを含む領域が形成される。以後説明する吐出処理によりこの造形対象領域ＲＧに対し造形液が吐出される。図１０に示す構造形成処理により、形成される造形対象領域ＲＧ外の領域は、単に粉末材料が堆積された領域である。従って、この造形対象領域ＲＧ外の領域に、造形液は吐出されない。
【００６６】
図１１を用いて、図９に示す動作制御におけるＳ４の吐出処理について具体的に説明する。図１１に示す吐出処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＢ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及びその座標データにおける各座標位置（Ｘ、Ｙ）と対応付けて記憶されている色データである。今、ＳＢ１において、図７に示す座標位置Ｚ＝０のデータが読み出されたものとする。以後、例として、座標位置Ｚ＝０と対応付けられた１層に対する吐出処理を挙げ、Ｓ４の吐出処理について説明する。
【００６７】
座標データが読み出されると、ヘッド１１０が初期位置に相対移動される（ＳＢ２）。本実施形態において初期位置は、図７に示す座標データのうち、最小のＸ座標位置、及び最小のＹ座標位置を有する座標位置（Ｘ、Ｙ）である。今、図７に示す座標位置Ｚ＝０の座標位置（Ｘ、Ｙ）において、最小のＸ座標位置が−６、最小のＹ座標位置が−６である
とすると、初期位置は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−６）である。
【００６８】
ヘッド１１０が造形対象領域ＲＧの初期位置に相対移動されると、ヘッド１１０が所定の速度で往路移動され所定時間に距離ΔＸだけ往路移動される（ＳＢ３）。本実施形態において、「往路移動」とは、ヘッド１１０が図１２に示すＸ軸正方向に相対移動されることを示す。本実施形態において、距離ΔＸ＝＋０．０１ｃｍとする。
【００６９】
ヘッド１１０が往路移動されると、ヘッド１１０の現在位置の座標位置（Ｘ，Ｙ）が決定される（ＳＢ４）。この決定処理は、ヘッド１１０、及びガントリ１３０の移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データとに基づき、決定部４９０によりなされる。
【００７０】
ヘッド１１０の現在位置の座標位置（Ｘ，Ｙ）が決定されると、対応ヘッドの対応吐出部により造形液が吐出される（ＳＢ５）。対応ヘッドとは、ヘッド１１１〜１１４のうち、決定部４９０により決定された座標位置（Ｘ、Ｙ）と対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶されている色の造形液を吐出するヘッドである。対応吐出部とは、対応ヘッドが有する複数の吐出部ＰＮのうち、決定部４９０により決定された座標位置（Ｘ、Ｙ）を含む所定範囲内にある吐出部ＰＮである。吐出部ＰＮの座標位置（Ｘ、Ｙ）は、決定部４９０により、ヘッド１１０の座標位置（Ｘ，Ｙ）、ヘッド１１１〜１１４の各々の幅、及び各吐出部ＰＮ間の間隔ＩＭ等に基づき決定される。なお、座標位置（Ｘ、Ｙ）と対応付けられてブランクの色データが記憶されていた場合、いずれの吐出部からも造形液は吐出されない。
【００７１】
対応ヘッドにより造形液が吐出されると、往路移動終了か否かが判定される（ＳＢ６）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｘよりも大きい座標位置Ｘが、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙ、及びブランク以外の色データと対応付けられてデータ記憶部４８０に記憶されているか否かが判定される。従って、例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、図７に示すデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（６、−６）と等しいとすると、往路移動終了と判定される。ＳＢ６において、このように判定されるのは、図７に示すように、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（６、−６）に続く座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（Ｘ、−６）と対応付けられている色データがブランクであるためである。往路移動終了でないと判定されると（ＳＢ６：Ｎｏ）、処理がＳＢ３に戻る。
【００７２】
ＳＢ６において、往路移動終了と判定されると（ＳＢ６：Ｙｅｓ）、ヘッドが距離−ΔＸだけ復路移動される（ＳＢ７）。本実施形態において、「復路移動」とは、ヘッド１１０が図１２に示すＸ軸負方向に相対移動されることを示す。また、距離−ΔＸの絶対値は、ＳＢ３においてヘッド１１０が相対移動される距離ΔＸとの絶対値と等しい。従って、距離−ΔＸ＝−０．０１ｃｍである。Ｘ軸方向の１ラインに対し、往路移動後に復路移動がなされることにより、１ラインに対し計２回、造形液が吐出される。従って、造形液を粉末材料に深く浸透させることができるため、形成される３次元構造物の大きな硬度を得ることができる。
【００７３】
ヘッドが距離−ΔＸだけ復路移動されると、ヘッド１１０の現在位置の座標位置（Ｘ，Ｙ）が決定される（ＳＢ８）。ＳＢ８における決定処理は、ＳＢ４における決定処理と同様にして行われる。ヘッド１１０の現在位置の座標位置（Ｘ，Ｙ）が決定されると、対応吐出部により造形液が吐出される（ＳＢ９）。対応吐出部により造形液が吐出されると、復路移動終了か否かが判定される（ＳＢ１０）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｘよりも小さい数値の座標位置Ｘが、堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙ、及びブランク以外の色データと対応付けられてデータ記憶部４８０に記憶されている
か否かが判定される。復路移動終了でないと判定されると（ＳＢ１０：Ｎｏ）、処理がＳＢ７に戻る。
【００７４】
復路移動終了と判定されると（ＳＢ１０：Ｙｅｓ）、吐出終了か否かが判定される（ＳＢ１１）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙよりも大きい座標位置Ｙがデータ記憶部４８０により記憶されているか否かが判定される。吐出終了でないと判定されると（ＳＢ１１：Ｎｏ）、ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置Ｙに移る、即ち次のラインに移る（ＳＢ１２）。つまり、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）のうち、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙよりも大きい数値の座標位置Ｙとその座標位置Ｙを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）のうち最小の座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）が現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）となるように、ヘッド１１０が相対移動される。従って、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、図７（Ａ）に示す座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−６）であるとすると、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−６）から、次ラインに移る際の移動幅としてあらかじめ設定されたΔＹ＝＋０．１ｃｍ離れた座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−５．９）にヘッド１１０が移る。ＳＢ１２においてヘッド１１０が次の座標位置Ｙに移ると、処理がＳＢ３に戻り、ヘッド１１０のＸ軸方向の相対移動がなされる。吐出終了と判定されると（ＳＢ１１：Ｙｅｓ）、図１１に示す吐出処理が終了する。
【００７５】
図１２を用いて、図１１に示した吐出処理について詳細に説明する。図１２は、堆積面ＳＦに堆積された１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧをＺ軸正方向側から見た場合の上面図である。なお、図１２は、座標位置Ｚ＝０に対応した１層の粉末材料を示すものとする。
【００７６】
ＳＢ２において、ヘッド１１０が図１２に示すデータ記憶部４８０に記憶されている初期位置（ＸＩ、ＹＩ）に対応した堆積面ＳＦ上の位置ＰＩに相対移動される。ＳＢ３においてヘッド１１０が図１２に示すＸ軸方向に距離ΔＸずつ順次相対移動される。今、図７（Ａ）に示すように、データ記憶部４８０に座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−６）と対応付けられてシアンが記憶されている。この場合、対応ヘッドはシアンヘッド１１３である。従って、ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−６）に位置すると、ＳＢ５において、シアンヘッド１１３の対応吐出部によりシアンの造形液が吐出される。往路移動終了後、ヘッド１１０がＸ軸負方向側に距離−ΔＸずつ順次相対移動される。復路移動時、ヘッド１１０による造形液の吐出は、往路移動時と同一のＹ座標位置においてなされる。図７の（Ａ）に示すように、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−６）〜（６、−６）の範囲にある座標位置（Ｘ、Ｙ）とクリアの色データとが対応付けられている。従って、ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（４、−６）に位置すると、ＳＢ９においてクリアヘッド１１４によりクリアの造形液が吐出される。図７に示すように、座標位置Ｘ＝−６よりも小さい座標位置Ｘを有し、ブランク以外の色データと対応付けられている座標位置（Ｘ、−６）は、データ記憶部４８０により記憶されていない。従って、座標位置（−６、−６）における造形液の吐出が終了すると、復路移動終了と判定される。復路移動終了と判定されると、ヘッド１１０が次の座標位置Ｙに移る。即ち、ヘッド１１０が、図１２において実線矢印に示すように、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−６）から、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−５．９）に相対移動される。ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−６、−５．９）に相対移動されると、処理がＳＢ３に戻り、ヘッド１１０のＸ軸方向往路移動がなされる。その後、図１２の二点鎖線双方向矢印、及び実線矢印に示すようにヘッド１１０のＸ軸方向往路移動、Ｘ軸方向復路移動、及び次の座標位置Ｙへの移行が繰り返される。以上示したように、図１１に示す吐出処理により１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧに対する吐出がなされる。以上示したように、図７、及び図８において示した座標データ、及び色データに基づいて粉末材料の造形対象領域ＲＧ上の異なる区分領域に対しシアン造形液とクリア造形液とが交互に吐出される。シアン造形液とクリア造形液とが交互に吐出
されることで、図１２に示すように、シアン造形液が吐出された区分領域であるシアン領域ＣＹと、クリア造形液が吐出された区分領域であるクリア領域ＣＬとが格子状に配列される。
【００７７】
ＳＢ１１において吐出終了と判定され、Ｓ５において造形終了と判定されると、座標位置Ｚが次の座標位置Ｚに移り、図１０に示した構造形成処理がなされる。即ち、新たな粉末材料が堆積面ＳＦ上に供給される。従って、先の１層の造形対象領域ＲＧの上に新たな造形対象領域が形成される。その後、再び、図１１、及び図１２において示した吐出処理が行われる。
【００７８】
以上、示したように、図７、及び図８において示した座標データ、及び色データに基づいて、ヘッド１１０が相対移動しつつ、ヘッド１１０による造形液の吐出が行われる。座標データ、及び色データは、図７、及び図８に示すように、造形対象領域ＲＧに対しクリア領域ＣＬとシアン領域ＣＹとが交互に配列されるように設定された情報である。また、座標データ、及び色データは、図７、及び図８に示すように、３次元構造物ＴＤのＺ軸方向における堆積面ＳＦから最も離れた位置の造形対象領域ＲＧに対しクリア領域ＣＬとシアン領域ＣＹとが交互に配列されるように設定された情報である。尚且つ、座標データ、及び色データは、３次元構造物ＴＤの側面に対し、クリア領域ＣＬとシアン領域ＣＹとが交互に配列されるように設定された情報である。この情報に基づいて、特定の座標位置Ｚに対応した１層の造形対象領域ＲＧに対し、造形液が吐出され、新たな粉末材料が堆積面ＳＦ上に供給される。その後、次の座標位置Ｚに対応した１層の造形対象領域ＲＧに対し、造形液が吐出される。従って、図１３に示すように、順次粉末材料の供給と、造形液の吐出が行われていく。この粉末材料の供給と、造形液の吐出により、図１２、及び図１３に示すように所望の３次元構造物ＴＤが形成される。形成される３次元構造物ＴＤのＺ軸方向における最上面の造形対象領域ＲＧにおいて、クリア領域ＣＬとシアン領域ＣＹとは交互に配列される。形成される３次元構造物ＴＤの側面において、クリア領域ＣＬとシアン領域ＣＹとは交互に配列される。
【００７９】
（変形例）
本実施形態において、図１２、及び図１３などに示すように、粉末材料の造形対象領域ＲＧ上の異なる区分領域に対しシアン造形液とクリア造形液とが格子状に吐出されていた。しかし、これに限らず、シアン領域ＣＹとクリア領域ＣＬとが格子状以外の周期的なパターンで配列されるように、シアン造形液とクリア造形液とが周期的に交互に吐出されてもよい。また、これに限らずシアン造形液とクリア造形液とが非周期的に交互に吐出されてもよい。
【００８０】
本実施形態において、図１２及び図１３に示すように、シアン造形液とクリア造形液とが交互に吐出されていた。しかし、これに限らず、例えば、マゼンタ造形液とクリア造形液とが交互に吐出されてもよい。また、これに限らず、例えば、３次元構造物の特定の領域にはクリア造形液が吐出され、その他の領域において、着色造形液とクリア造形液とが交互に吐出されてもよい。また、これに限らず、着色領域は、複数の着色造形液が周期的に交互に吐出されることにより色表現されてもよい。即ち、例えば、着色領域においてマゼンタの造形液の着色領域とイエローの造形液の着色領域とが格子状に配列され、橙色が表現されてもよい。
【００８１】
本実施形態において、着色造形液と無色造形液とが時間的に交互に吐出されることで、着色領域と無色領域とが交互に配列されていた。しかし、これに限らず、例えば、先に着色造形液が吐出され、その後無色造形液が吐出されることで、着色領域と無色領域とが交互に配列されてもよい。
【００８２】
本実施形態において、着色領域と無色領域とが交互に配列されていた。しかし、これに限らず、例えば、必要に応じて、着色領域と無色領域とが交互に配列され、それ以外の場合には、着色領域のみが造形対称領域に配列されるように造形液が吐出されてもよい。
【００８３】
クリア造形液が吐出される領域の直径は、例えば、人間に視認される限界の大きさである２００μｍ以下であってもよい。
【００８４】
本実施形態において、座標データ、及び色データは、ＰＣ８００から、外部インターフェース６００、及びバス７００を介して取得していた。しかし、これに限らず、例えば、ＰＣから取得した各種データを基に、制御部により座標データ、及び色データを生成してもよい。この場合、制御部は、座標データ、及び色データを生成する演算部を備える。データ記憶部は、演算部により生成された座標データ、及び色データを取得する。
【００８５】
形成される３次元構造物の最下面、最上面、及び側面により構成される外周領域上のみ着色領域と無色領域とが交互に配列され、それ以外の外周領域により囲まれる内部領域などにはクリア造形液のみが吐出されてもよい。３次元構造物の最下面、最上面、及び側面に対し、無色領域と着色領域とが交互に配列されることで、３次元構造物の色表現を行うために必要とされる着色造形液の量を低減することができる。
【００８６】
本実施形態において、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂが各々Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動されることにより、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対しＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に相対移動されていた。しかし、これに限らず、例えば、ステージがＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動されることによりヘッドが堆積面に対しＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に相対移動されてもよい。
【００８７】
本実施形態において、粉末材料の供給は、粉末供給部３３０によりなされていた。また、第１、及び第２の実施形態において、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料の平坦化は、平坦化部３２０によりなされていた。しかし、これに限らず、例えば、粉末材料の供給、及び平坦化は、作業者によりなされてもよい。
【００８８】
本実施形態において、造形液は対応ヘッドの複数の吐出部ＰＮのうちの一部の対応吐出部のみから造形液が吐出されていた。しかし、これに限らず、例えば、全ての吐出部ＰＮから吐出されてもよい。
【００８９】
本実施形態において、ヘッド１１０は、１ライン相対移動中、Ｘ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動し、造形液を吐出し、そしてＸ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動するという繰り返し動作をしていた。しかし、これに限らず、ヘッド１１０は、１ライン相対移動中、Ｘ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動し、造形液を２回吐出し、そしてＸ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動するという、特定のＸ座標位置における２度吐出動作、即ち２度打ちをしてもよい。また、２度打ちに限らず、２度打ち以上の複数回打ちであってもよい。このように、複数回打ちがなされることにより、１度打ちでは正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が２度目以降の吐出により穴埋めされる。また、造形液が複数回打ちされることにより、１層の粉末材料がある程度厚い場合においても、造形液をより深く粉末材料に浸透させることができ、色抜けや構造欠陥が起きる可能性を低減できる。
【００９０】
本実施形態におけるＳＢ３、及びＳＢ７おいて、ΔＸ＝０．０１ｃｍであったが、これに限らず、例えば、更に細かくΔＸ＝０．００１ｃｍであってもよい。
【００９１】
例えば、視認者にとって、死角となる領域にはクリアの造形液のみが吐出され、着色さ
れなくともよい。
【００９２】
本実施形態において、複数の層により３次元構造物が形成されていたが、これに限らず、例えば、１層のみで３次元構造物が形成されてもよい。この場合、１層の粉末材料の造形対象領域に対して、着色造形液、及び無色造形液が交互に配列される。また、この場合、データ記憶部に記憶されるＺ座標位置は、１つとなる。
【００９３】
本実施形態において、粉末材料が接着性を有し、粉末材料が造形液により活性化されることで固化される態様と、造形液が接着性を有し、造形液が粉末材料に吐出されることで粉末材料が固化される態様とが考えられるが、いずれの態様であってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１  ３次元造形装置
１１０  ヘッド
１１１  イエローヘッド
１１２  マゼンタヘッド
１１３  シアンヘッド
１１４  クリアヘッド
１３０  ガントリ
２１０ｘ  Ｘ軸モータ
２１０ｙ  Ｙ軸モータ
３１０  ステージ
３１０ａ  堆積台
３１０ｂ  堆積台移動部
３３０  粉末供給部
４１０  吐出制御部
４２０  駆動制御部
４３０  粉末供給制御部
４６０  統括制御部
４８０  データ記憶部
５０５  吐出データ記憶部
５１０  駆動データ記憶部
ＳＦ  堆積面
ＰＮ  吐出口
ＲＧ  造形対象領域
ＣＹ  シアン領域
ＣＬ  クリア領域
ＴＤ  ３次元構造物
【図１】
2011230397.tif 000003
【図２】
2011230397.tif 000004
【図３】
2011230397.tif 000005
【図４】
2011230397.tif 000006
【図５】
2011230397.tif 000007
【図６】
2011230397.tif 000008
【図７】
2011230397.tif 000009
【図８】
2011230397.tif 000010
【図９】
2011230397.tif 000011
【図１０】
2011230397.tif 000012
【図１１】
2011230397.tif 000013
【図１２】
2011230397.tif 000014
【図１３】
2011230397.tif 000015