(57)【要約】【課題】  シート積層方式においても、シートの切断面方向からも彩色されているように見える立体造形物を実現する立体造形装置を提供する。【解決手段】。  複数のシートを重ねて立体造形する立体造形装置であって、シートを上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁に対して、シートを上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出部を備え、当該吐出部は、シート面と平行方向に相対移動させて外縁に対してインクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする立体造形装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシートを重ねて立体造形する立体造形装置であって、
前記シートを上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁に対して、前記シートを上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出部を備え、
当該吐出部は、前記シート面と平行方向に相対移動させて前記外縁に対して前記インクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
複数の前記シートは、前記シートの外縁の少なくとも一部の外縁と、前記シートのシート上面の延長面のなす角度が、９０°以外であり、９０°未満の場合には、前記吐出部は、前記上方から前記外縁に対して前記インクを吐出し、９０°以上の場合には、前記吐出部は、前記下方から前記外縁に対して前記インクを吐出して前記インク層を形成することを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記角度は、外縁に沿って全周が一定であることを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記吐出部は、前記シート上面に前記インクを吐出する際の前記インクの吐出量より前記外縁に吐出する際の前記インクの吐出量を多くすることにより、前記シート上面における単位面積あたりのインク塗布量と、前記外縁に吐出する際の前記外縁における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にすることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の立体造形装置。
【請求項５】
前記吐出部が前記外縁に前記インクを吐出する際に、前記外縁を前記シート上面の延長面上に投射した投射切断面における単位面積あたりのインク吐出量を、前記角度が大きいほど多く吐出することにより、前記シート上面における単位面積あたりのインク塗布量と、前記外縁に吐出する際の前記外縁における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にする請求項４に記載の立体造形装置。
【請求項６】
複数のシートを重ねて立体造形する立体造形方法であって、
前記シートを所定の形状に切断する切断ステップと、
前記シートを上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁（側壁のこと）に対して、前記シートを上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出ステップと、
複数の前記シートを積層する積層ステップと、
を備え、
前記吐出ステップは、前記シート面と平行方向に相対移動させて前記外縁に対して前記インクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする立体造形方法。
【請求項７】
前記シートの一枚の厚さを、前記外縁の最下部に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して決定することを特徴とする請求項６に記載の立体造形方法。
【請求項８】
前記シートを切断したときに、前記シートの外縁の少なくとも一部の外縁と、前記シートのシート上面の延長面のなす角度は、前記外縁に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれ、及び、最適形状からの歪みを考慮して決定されることを特徴とする請求項６に記載の立体造形方法。
【請求項９】
前記吐出ステップは、前記外縁の最下部に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して、前記積層ステップの後で行うことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか一項に記載する立体造形方法。
【請求項１０】
下から上に順次積層する積層方向に対して外縁が下向きである第一シートと、
前記第一シートの前記シート上面に張り合わされ、前記積層方向に対して前記外縁が
上向きである第二シートと、
を、その順で下から積層することにより形成される立体造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体造形装置、立体造形方法、立体造形物、例えば複数のシートを積層しておこなう立体造形に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体の造形物を成型する、いわゆる３Ｄプリンタと呼ばれる造形装置が普及し始めている。３Ｄプリンタは金型無しに試作が可能なため多くの分野で利用されることが期待されている。造形方法としては、光造形方式、熱溶解樹脂積層方式、シート積層方式、インクジェット方式、粉末焼結方式等が知られている。この中で、シート積層方式は、例えばポリスチレン等の合成樹脂シートの表面にインクジェットプリンタ等で印刷を行い、そのシートを積層する方法である。このシート積層方式は、色彩を備えた立体造形が容易に実現可能であり、他の方法と比べて高価なインクを大量に使用する必要が無く、彩色された比較的大きな立体造形物の作成に向くという利点を有する。
【０００３】
従来、積層するシートのそれぞれに接着層を設けて、シートを積み上げていく技術や、熱可塑性樹脂の層を有するシート同士を熱結着させる技術（例えば、特許文献１参照）が開示されている。また積層するシートを所望の形状に切断する技術としては、回転する切削刃を使用するものや、レーザーによる切断等が知られている。
【０００４】
図７（Ａ）〜図７（Ｃ）では、従来のシート積層による立体造形の態様を示す。図７（Ａ）で示す印刷装置２０１は、例えばインクジェットプリンタである。彩色されるシート２１０は造形台２０７上に固定される。彩色をするインクは吐出部２０５から吐出され、シート２１０に印刷される。
【０００５】
具体的には、造形台２０７は印刷中のシート２１０を支持する台状部材であり、吐出部２０５と対向する位置に配設され、印刷中のシート２１０を上面に載置する。吐出部２０５は、図中ＸＹ平面内において二次元的に走査される。具体的には、吐出部２０５は、予め決められた主走査方向である図中Ｙ方向に、主走査駆動部１２２によって駆動され、主走査動作がおこなわれる。主走査動作とは、例えば、印刷中のシート２１０に対して相対的に主走査方向へ移動しつつ、印刷用のインク等の液滴を吐出する動作のことである。また副走査方向である図中Ｘ方向に、吐出部２０５は副走査駆動部１２５によって駆動され、走査される。吐出部２０５を移動させる駆動部、具体的には、主走査駆動部１２２と、副走査駆動部１２５は、それぞれ制御部１３０によって制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１８２７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７（Ｂ）は、表面を彩色されたシート２１０の斜視図である。シート２１０の平面部であるシート上面２１５は、印刷装置２０１（図７（Ａ）参照）により彩色される。シート上面２１５と垂直な切断面２２０は彩色されない。
【０００８】
なお切断面は、シートの外縁であり、シートの側壁とも言える。
【０００９】
図７（Ｃ）は、積層されたシート２６５の説明図である。複数のシートは互いに接着される。このときシート上面２１５の上方から見るとすべて印刷され造形物が適切に彩色されているように見える。しかしながら切断面２２０に垂直な方向から見ると、シート自体の色、例えば透明や白色という樹脂そのものの色が目立つようになるという課題がある。
【００１０】
本発明は、斯かる実情に鑑み、切断面方向から見ても彩色されて見える立体造形物をシート積層方式で実現する立体造形装置及び立体造形方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
シートの切断面の面積をなるべく小さくするように、薄いシートを多数積層することも一つの考え方であるが、彩色された大きな立体造形物を作成するためには不向きである。そこで本発明では、シートの切断面に傾斜を設け、その傾斜部分にもカラー印刷することで切断面垂直方向からも立体造形物が彩色されているように見えるようにする。また本発明では、シート積層方式をさらに有利なものとするために、積層されるシートそれぞれに透孔を設けて、その中に補強材を備えるようにすることで、軽量であり且つ強度的にも問題の無い立体造形物を作成可能とする。
【００１２】
（１）本発明は、複数のシートを重ねて立体造形する立体造形装置であって、前記シートを上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁に対して、前記シートを上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出部を備え、当該吐出部は、前記シート面と平行方向に相対移動させて前記外縁に対して前記インクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする立体造形装置を提供する。
【００１３】
上記（１）に記載する発明によれば、シートの外縁（切断面）にインク層を形成することが可能になるので、切断面に略垂直な方向から見ても彩色が施されたように見える立体造形物を容易に作製し得るという優れた効果を奏する。
【００１４】
（２）本発明は、複数の前記シートは、前記シートの外縁の少なくとも一部の外縁と、前記シートのシート上面の延長面のなす角度が、９０°以外であり、９０°未満の場合には、前記吐出部は、前記上方から前記外縁に対して前記インクを吐出し、９０°より大きい場合には、前記吐出部は、前記下方から前記外縁に対して前記インクを吐出して前記インク層を形成することを特徴とする上記（１）に記載の立体造形装置を提供する。
【００１５】
上記（２）に記載する発明によれば、積層されるシートの外縁の少なくとも一部の切断面が、シート上面に対して垂直ではない傾きを持つので、シート上面と切断面を吐出部に対向するように配置することで、同時に印刷を行うことが可能になり、シート上面に略垂直な方向から見ても、また、切断面に略垂直な方向から見ても彩色が施されたように見える立体造形物を容易に作製し得るという優れた効果を奏する。
【００１６】
（３）本発明は、前記角度は、外縁に沿って全周が一定であることを特徴とする上記（２）に記載の立体造形装置を提供する。
【００１７】
上記（３）の発明によれば、シート上面の延長面とシートの切断面のなす角度が一定なので切断面への印刷のための補正データを作成しやすく、切断面に印刷をする際の印刷データを容易に生成することが可能になり、結果として短時間に印刷が可能になるという優れた効果を奏する。
【００１８】
（４）本発明は、前記吐出部は、前記シート上面に前記インクを吐出する際の前記インクの吐出量より前記外縁に吐出する際の前記インクの吐出量を多くすることにより、前記シート上面における単位面積あたりのインク塗布量と、前記外縁に吐出する際の前記外縁における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にすることを特徴とする上記（２）又は上記（３）に記載の立体造形装置を提供する。
【００１９】
上記（４）の発明によれば、インクの吐出部に対して傾きの無いシート上面と、傾きのある切断面の両者を比較したときに、同様の濃度で印刷が可能になるという優れた効果を奏する。
【００２０】
（５）本発明は、前記吐出部が前記外縁に前記インクを吐出する際に、前記外縁を前記シート上面の延長面上に投射した投射切断面における単位面積あたりのインク吐出量を、前記角度が大きいほど多く吐出することにより、前記シート上面における単位面積あたりのインク塗布量と、前記外縁に吐出する際の前記外縁における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にする上記（４）に記載の立体造形装置を提供する。
【００２１】
切断面と、シート上面の延長面のなす角度が大きい場合、切断面をシート上面の延長面上に投射した投射切断面における単位面積あたりのインク吐出量が同じであると、切断面に傾きがある分だけ印刷すべき面積が広くなるため、塗布されるインクの濃度が薄くなってしまう。上記（５）に記載の発明によれば、切断面をシート上面の延長面上に投射した投射切断面における単位面積あたりのインク吐出量を、シート上面における単位面積あたりのインク吐出量より大きくすることができるので、切断面におけるインクの濃度とシート上面におけるインクの濃度を略同一にすることができるという優れた効果を奏する。
【００２２】
（６）本発明は、複数のシートを重ねて立体造形する立体造形方法であって、前記シートを所定の形状に切断する切断ステップと、前記シートを上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁（側壁のこと）に対して、前記シートを上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出ステップと、複数の前記シートを積層する積層ステップと、
を備え、前記吐出ステップは、前記シート面と平行方向に相対移動させて前記外縁に対して前記インクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする立体造形方法を提供する。
【００２３】
上記（６）に記載の発明によれば、積層されるシートの切断面の少なくとも一部が、シート上面に対して垂直ではない傾きを持つので、シート上面と切断面を吐出部に対向するように配置することで、同時に印刷を行うことが可能になり、シート上面に略垂直な方向から見ても、また、切断面に略垂直な方向から見ても彩色が施されたように見える立体造形物を容易に作製し得るという優れた効果を奏する。
【００２４】
（７）本発明は、前記シートの一枚の厚さを、前記外縁の最下部に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して決定することを特徴とする上記（６）に記載の立体造形方法を提供する。
【００２５】
シートの厚みが厚い場合、インクの吐出部から切断面の下部までの距離が遠くなるために、吐出されたインク滴が本来着弾すべき着弾最適位置から大きくずれて印刷が適切に行えないことがあり得る。上記（７）に記載の発明によれば、シートの厚さを切断面の最下部に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して決定できるので、シートの切断面全体に対して適切な印刷が可能になるという優れた効果を奏する。
【００２６】
（８）本発明は、前記シートを切断したときに、前記シートの外縁の少なくとも一部の外縁と、前記シートのシート上面の延長面のなす角度は、前記外縁に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれ、及び、最適形状からの歪みを考慮して決定されることを特徴とする上記（６）に記載の立体造形方法を提供する。
【００２７】
シートの外縁の少なくとも一部の外縁と、シートのシート上面の延長面のなす角度が、例えば９０°に近い場合には、インク滴の着弾最適位置からのずれが小さくても、画像としての最適形状からの歪みは大きくなってしまう。上記（８）に記載の発明によれば、インク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して、シートの外縁の少なくとも一部の外縁と、シートのシート上面の延長面のなす角度を決定することができるので、歪みの小さな彩色が可能になるという優れた効果を奏する。
【００２８】
（９）本発明は、前記吐出ステップは、前記外縁の最下部に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して、前記積層ステップの後で行うことを特徴とする上記（６）乃至上記（８）のうちのいずれかに記載する立体造形方法を提供する。
【００２９】
積層されるシート一枚の厚みが薄い場合には、切断面の面積が小さすぎて低解像度のヘッドでは適切に印刷できない場合も考えられる。上記（９）に記載の発明によれば、薄いシートを積層した後に、複数の積層されたシートの切断面をまとめて印刷できるので、低解像度のヘッドでも切断面に適切な彩色が施せるという優れた効果を奏する。
【００３０】
（１０）本発明は、下から上に順次積層する積層方向に対して外縁が下向きである第一シートと、前記第一シートの前記シート上面に張り合わされ、前記積層方向に対して前記外縁が上向きである第二シートとを、その順で下から積層することにより形成される立体造形物を提供する。
【００３１】
切断面が常に一定の向きに傾いているとすると、例えば印刷されている切断面が上向きに向いている場合には、下方向から完成した立体造形物を見ると、印刷彩色されていないシートの裏面の輪郭部分が目立つことになる。上記（１０）に記載の発明によれば、シート上面と切断面のなす傾きの角度が逆向きのシートを互い違いに組み合わせることができるので、どの方向からでも彩色されて見える立体造形物を実現し得るという優れた効果を奏する。
【００３２】
なお上記（６）乃至（９）の立体造形方法は、立体造形物の製造方法と考えることもできる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の請求項１〜１０記載の立体造形装置、立体造形方法、立体造形物によれば、積層されるシートの切断面が、シート上面に対して垂直ではない傾きを持つので、シート上面と切断面をインクの吐出部に対向するように配置することで、同時に印刷を行うことが可能になり、シート上面に略垂直な方向から見ても、また、切断面に略垂直な方向から見ても彩色が施されたように見える立体造形物を容易に作製できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係る立体造形装置の説明図である。
【図２】（Ａ）シート積層方式で作成される立体造形物に使用されるシートの断面図である。（Ｂ）透孔を有するシートの上面図である。（Ｃ）透孔を有するシートの斜視図である。
【図３】シート上面と切断面におけるインク塗布量の差異を説明する説明図である。
【図４】（Ａ）シートが厚い場合のインクの液滴の振る舞いを説明する説明図である。（Ｂ）複数のシートを積層した後に、インクの塗布をおこなう態様を説明する説明図である。
【図５】切断面の傾きが逆向きの複数のシートを互い違いに重ね合わせて作成される立体造形物の説明図である。
【図６】（Ａ）透孔２５を複数有するシートの上面図である。（Ｂ）透孔を有し、透孔の内周壁から透孔の内側に向かって突出している突出部を有するシートの斜視図である。（Ｃ）突出部を重ね合わせることで構造補強部が形成される立体造形物を説明する説明図である。（Ｄ）構造補強部に固定された発光部を有する立体造形物を構成するシートの上面図である。
【図７】（Ａ）インクジェット方式の印刷機によるシートの印刷の態様を示す説明図である。（Ｂ）シート積層方式の立体造形において使用されるシートの斜視図である。（Ｃ）複数のシートを積層して形成される立体造形物の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３６】
図１〜図６は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。
【００３７】
なお、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。
【００３８】
また本発明の実施形態に係る立体造形装置１は、特に説明をする点を除き、図７（Ａ）で説明した公知の印刷装置と同一又は同様の構成と特徴を有して良い。具体的には、立体造形装置１は、インクジェットヘッドを用いて造形物の材料となるインク等の液滴を吐出することで、印刷を行う公知の印刷装置と同一又は同様の特徴を有して良い。また立体造形装置１は、図示した構成以外にも、立体造形物の造形等に必要な各種構成を更に備えて良い。
【００３９】
本明細書では、シートの側壁部分、すなわち後述する図２（Ａ）の切断面２０を外縁とも表現する。
【００４０】
図１には、本発明の第一実施形態に係る立体造形装置１の説明図を示す。立体造形装置１は、シート積層方式のためのシートに印刷をするための印刷装置４０と、複数のシートを積層して立体造形物を作成する積層装置５５を備える。印刷装置４０は多色印刷が可能なインクジェット方式のプリンタが望ましい。
【００４１】
立体造形装置１は、複数のシートを重ねて立体造形する立体造形装置であって、シートを上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁（側壁のこと）に対して、シートを上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出部４５を備え、当該吐出部は、シート面と平行方向に相対移動させて外縁に対してインクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする。
【００４２】
具体的には、印刷装置４０はシートにインクの液滴を吐出供給するヘッド部を有する吐出部４５と、吐出部４５に対向して設けられ、シート１０をその上面に固定する造形台５０を有する。吐出部４５は、切断面２０にインクを吐出してインク層を形成する。
【００４３】
吐出部４５は、シート面に対して垂直にインクを吐出し、図中ＸＹ平面内において二次元的に走査される。具体的には、吐出部４５は、予め決められた主走査方向である図中Ｙ方向に、主走査駆動部（図中省略）によって駆動され、主走査動作がおこなわれる。主走査動作とは、例えば、印刷中のシート１０に対して相対的に主走査方向へ移動しつつ、印刷用のインク等の液滴を吐出する動作のことである。また副走査方向である図中Ｘ方向に、吐出部４５は副走査駆動部（図中省略）によって駆動され、走査される。吐出部４５を移動させる駆動部、具体的には、主走査駆動部と、副走査駆動部は、それぞれ制御部４７によって制御される。制御部４７は、シートへの印刷の制御、シート積層の制御等、立体造形に係る制御をおこなう。
【００４４】
制御部４７はＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域、記憶領域として使用され、ＲＯＭはＣＰＵで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。
【００４５】
積層装置５５はロボットアーム６０を有し、シート１０を造形台５０から積層装置５５上に移動させて積層し、積層されたシート６５を固定する。このとき固定方法は熱融着でもよく、レーザー等による溶融結着でもよい。あるいはシート１０のそれぞれに接着層を設けて互いに接着させてもよい。また積層装置５５は、画像認識装置を有して、シート１０同士の位置合わせをしてもよい。積層装置５５は公知技術なので詳細な説明は省略する。もちろん積層装置５５無しに、手作業でシート同士を積層してもよい。
【００４６】
立体造形装置１は、シート１０を所定の形状に切断する切断部（図示省略）をさらに備える。切断部は、切断部がシート１０を切断したときに、シート１０の外縁の少なくとも一部の切断面（外縁）２０と、シート１０のシート上面１５の延長面Ｓが９０°以外の角度θ（後述する図２（Ａ）参照）をなすように前記シートを切断する。
【００４７】
切断部は、例えば回転する切削刃である。もちろん切断部はレーザーによるシートの切断をおこなってもよい。具体的には、切断部はシート上面１５の延長面Ｓと、切断面２０のなす角度θが一定であるようにシート１０を切断する。
【００４８】
なお立体造形装置１が切断部を設けず、別の装置でシート１０を所定の形状に切断してもよい。
【００４９】
図２（Ａ）は、シート積層方式で作成される立体造形物に使用されるシート１０の断面図である。具体的には、シート１０は、平面部であるシート上面１５の延長面と、シート１０の外縁に生じる切断面２０のなす傾きが、一定の角度θをなすように切断される。
【００５０】
図２（Ｂ）は、透孔２５を有するシート１０の上面図である。切断部は少なくとも一つの透孔２５を有する形状にシート１０を切断する。そして吐出部４５（図１参照）は、シートの切断面２０にインクを吐出供給し、インク層を形成する。具体的には吐出部４５はシート上面１５及び切断面２０の両者に印刷を行う。なお複数のシート１０は、それぞれ積み重ねられるので、シート上面１５への印刷は、積層後に外部から見られるシート１０の縁部近傍のみにおこなってよい。
【００５１】
具体的には、複数のシートは、シートの外縁の少なくとも一部の外縁２０と、シートのシート上面の延長面のなす角度が、９０°以外であり、９０°未満の場合には、吐出部４５は、上方から外縁２０に対してインクを吐出し、９０°以上の場合には、吐出部４５は、下方から外縁２０に対してインクを吐出してインク層を形成することを特徴とすることが望ましい。
【００５２】
図２（Ｃ）は、透孔を有するシートの斜視図である。切断面２０はシート上面１５の延長面Ｓとは、垂直ではない傾きの角度をなし、シート１０は透孔２５を有する。
【００５３】
図３には、シート上面１５と切断面２０におけるインク塗布量の差異を説明する説明図を示す。シート１０は吐出部４５と対向するように配置され、インク３０がシート上面１５と切断面２０に塗布、印刷される。さて吐出部４５は、予め決められた主走査方向である図中Ｙ方向に、主走査駆動部（図中省略）によって駆動され主操作動作をする。主走査動作とは、例えば、印刷中のシート１０に対して相対的に主走査方向（Ｙ方向）へ移動しつつ、印刷用のインクの液滴を吐出する動作をいう。インク３０は吐出部４５が主走査方向に移動してインクを吐出する態様を模式的に表したものである。吐出部４５は、主走査方向に対して等間隔に移動して、副走査方向（Ｘ方向）に副走査駆動部（図７（Ａ）参照）により副走査駆動される。
【００５４】
仮に切断面２０をシート上面１５の延長面Ｓ上に投射した面を投射切断面Ｂとし、シート上面１５上に、投射切断面Ｂと同一面積の面Ｃ（図３参照）を設定したとする。このとき例えば吐出部４５から吐出されるインクの吐出量が、投射切断面Ｂと面Ｃで等しいとする。すると印刷される切断面２０の面Ａの面積は、図３の場合で角度θが例えば４５°であるとすると、投射切断面Ｂの√２倍となる。すなわち、面Ａに塗布されるインクの濃度は、面Ｃの１／√２と薄くなってしまう。
【００５５】
したがって吐出部４５は、シート上面１５にインクを吐出する際のシート上面１５における単位面積あたりのインク塗布量と、切断面２０に吐出する際の切断面２０における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にすることが望ましい。
【００５６】
そのために吐出部４５は、シート上面１５にインクを吐出する際のインクの吐出量より外縁２０に吐出する際のインクの吐出量を多くすることにより、シート上面１５における単位面積あたりのインク塗布量と、外縁２０に吐出する際の外縁２０における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にする。
【００５７】
具体的には、立体造形装置１は、吐出部４５が切断面２０にインクを吐出する際に、切断面２０をシート上面１５の延長面Ｓ上に投射した投射切断面Ｂにおける単位面積あたりのインク吐出量を、延長面Ｓと切断面２０のなす角度θが大きいほど多く吐出するように制御する制御部４７を更に備える。
【００５８】
例えば図３の場合であれば、角度θが４５°なので、切断面２０に印刷する際の印字率を、シート上面１５に印刷する際の印字率の√２倍にすることが望ましい。あるいは、印刷装置４０がマルチパス方式のラインプリンターの場合には、切断面２０を印刷する際のパス数を、シート上面１５を印刷する際のパス数よりも大きく設定することも考えられる。また吐出部４５が有するノズルから吐出されるインク液滴の容量を変化させることで、切断面２０とシート上面１５における単位面積あたりのインク塗布量を略同一にしてもよい。
【００５９】
なお切断面２０に印刷されるべき図形も、例えば図３で角度θが４５°の場合には、面Ａの面平行方向に√２倍引き伸ばされた形状に引き伸ばされて印刷されてしまうので、印刷するためのデータも、角度θを考慮した補正を施すことが望ましい。切断面２０がシート上面１５となす角度θが一定である場合には、当然補正データが作成しやすい。
【００６０】
本発明の実施形態に係る立体造形装置１によれば、積層されるシートの切断面２０の少なくとも一部が、シート上面１５に対して垂直ではない傾きを持つので、シート上面１５と切断面２０を吐出部４５に対向するように配置することで、同時に印刷を行うことが可能になり、シート上面１５に略垂直な方向から見ても、また、切断面２０に略垂直な方向から見ても彩色が施されたように見える立体造形物を容易に作製し得るという優れた効果を奏する。
【００６１】
本発明の実施形態に係る立体造形装置１によれば、切断面２０に印刷が可能になるので、切断面２０に略垂直な方向から見ても彩色が施されたように見える立体造形物を容易に作製し得るという優れた効果を奏する。
【００６２】
本発明の実施形態に係る立体造形装置１によれば、シート上面１５の延長面Ｓとシートの切断面２０のなす角度が一定なので切断面２０への印刷のための補正データを作成しやすく、切断面に印刷をする際の印刷データを容易に生成することが可能になり、結果として短時間に印刷が可能になるという優れた効果を奏する。
【００６３】
本発明の実施形態に係る立体造形装置１によれば、インクの吐出部４５に対して傾きの無いシート上面１５と、傾きのある切断面２０の両者を比較したときに、同様の濃度で印刷が可能になるという優れた効果を奏する。
【００６４】
切断面２０と、シート上面１５の延長面Ｓのなす角度θが大きい場合、切断面２０をシート上面１５の延長面Ｓ上に投射した投射切断面Ｂにおける単位面積あたりのインク吐出量が同じであると、切断面２０に傾きがある分だけ印刷すべき面積が広くなるため、塗布されるインク３０の濃度が薄くなってしまう。本発明の実施形態に係る立体造形装置１によれば、切断面２０をシート上面１５の延長面Ｓ上に投射した投射切断面Ｂにおける単位面積あたりのインク吐出量を、シート上面１５における単位面積あたりのインク吐出量より大きくすることができるので、切断面２０におけるインク３０の濃度とシート上面１５におけるインク３０の濃度を略同一にすることができるという優れた効果を奏する。
【００６５】
複数のシート１０を重ねて立体造形する立体造形方法であって、シート１０を所定の形状に切断する切断ステップと、シート１０を上下に重ねたときに積層される積層面をシート面とし、当該シート面に交差する外縁（側壁のこと）２０に対して、シート１０を上下に重ねたときに積層される方向の上方又は下方からインクを吐出する吐出ステップと、複数のシート１０を積層する積層ステップとを備え、吐出ステップは、シート面と平行方向に相対移動させて外縁２０に対してインクを吐出し、インク層を形成することを特徴とする。
【００６６】
切断ステップは、シート１０を切断したときにシート１０の外縁に生じる少なくとも一部の切断面２０と、シート１０のシート上面１５の延長面Ｓ（図３参照）が９０°以外の角度をなすようにシート１０を切断することが好ましい。
【００６７】
もちろん吐出ステップと、切断ステップと、積層ステップは別体の装置でおこなわれて良い。また切断ステップを予めおこなったシート１０を保存しておいて、後に吐出ステップや積層ステップをおこなっても良い。
【００６８】
図４（Ａ）には、シートが厚い場合のインクの液滴の振る舞いを説明する説明図を示す。本実施形態に係る立体造形方法を適用する際に、シート１０の厚みＷ１が厚い場合を考える。すると吐出部４５のノズルから、切断面２０の最下部５１までの距離が遠くなるため、空気抵抗により、インクの液滴が最適着弾位置であるＴからずれた場所へ向かう軌道Ｅ１（図４（Ａ）における点線）やＥ２（図４（Ａ）における破線）をたどる可能性が生じる。したがって本実施形態に係る立体造形方法では、シート１０の一枚の厚さを、切断面２０の最下部５１に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して決定することが望ましい。
【００６９】
また、シート１０を切断したときに、シートの外縁２０の少なくとも一部の外縁と、シートのシート上面の延長面のなす角度θ（図３参照）は、外縁２０に着弾するインク滴の着弾最適位置Ｔからのずれ、及び、最適形状からの歪みを考慮して決定されることが好ましい。
【００７０】
シート１０の厚みが厚い場合、インクの吐出部から切断面２０の下部までの距離が遠くなるために、吐出されたインク滴が本来着弾すべき着弾最適位置Ｔから大きくずれて印刷が適切に行えないことがあり得る。本実施形態に係る立体造形方法によれば、シート１０の厚さを、切断面２０の最下部５１に着弾するインク滴の着弾最適位置Ｔからのずれを考慮して決定できるので、シート１０の切断面２０全体に対して適切な印刷が可能になるという優れた効果を奏する。
【００７１】
シート１０の外縁２０の少なくとも一部の外縁と、シート１０のシート上面１５の延長面のなす角度θが、例えば９０°に近い場合には、インク滴の着弾最適位置からのずれが小さくても、画像としての最適形状からの歪みは大きくなってしまう。本実施形態に係る立体造形方法によれば、インク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して、シートの外縁２０の少なくとも一部の外縁と、シート１０のシート上面１５の延長面のなす角度θを決定することができるので、歪みの小さな彩色が可能になるという優れた効果を奏する。
【００７２】
本実施形態の変形実施例に係る立体造形方法について、図４（Ｂ）で説明する。図４（Ｂ）は、複数のシート１０Ａ、１０Ｂ、及び１０Ｃを積層した後に、インク３０の塗布をおこなう態様を説明する説明図である。本変形実施例に係る立体造形方法では、吐出ステップは積層ステップの後で行う。すなわち吐出ステップは、外縁２０の最下部に着弾するインク滴の着弾最適位置からのずれを考慮して、積層ステップの後で行う。
【００７３】
積層されるシート１０Ａ〜１０Ｃの厚みが薄い場合には、切断面２０Ａ〜２０Ｃの面積が小さすぎて低解像度のヘッド（吐出部４５）では適切に印刷できない場合も考えられる。本変形実施例の発明によれば、薄いシートを積層した後に、複数の積層されたシートの切断面をまとめて印刷できるので、低解像度のヘッドでも切断面２０に適切な彩色が施せるという優れた効果を奏する。
【００７４】
また別の変形実施例に係る立体造形方法を図５で説明する。図５は切断面２０の傾きが逆向きの複数のシートを互い違いに重ね合わせて作成される立体造形物の説明図である。具体的には、下から上に（図５においてＺ方向正の向きに）順次積層する積層方向に対して切断面２０Ｄが下向きである第一シートと、第一シート７０の上面に張り合わされ、積層方向に対して切断面２０Ｅが上向きである第二シート８０とを、その順で下から積層する。
【００７５】
切断面２０が常に一定の向きに傾いているとすると、例えば印刷されている切断面２０が上向き、すなわちＺ方向上向きに向いている場合には、下方向、すなわちＺ方向下向きから完成した積層されたシート６５を見ると、印刷彩色されていないシート１０の裏面の輪郭部分が目立つことになる。上記の変形実施例に係る立体造形方法によれば、シート上面１５と切断面２０のなす傾きが逆向きのシート１０を互い違いに組み合わせることができるので、どの方向からでも彩色されて見える立体造形物を作製し得るという優れた効果を奏する。
【００７６】
他の変形実施例に係る立体造形方法を、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）において説明する。
【００７７】
図６（Ａ）は、透孔２５を複数有するシート１０の上面図である。本変形実施例に係る立体造形方法においては、シート１０は、シート上面１５と、シート上面１５の延長面と角度をなす切断面２０を備え、例えば複数の透孔２５Ａと透孔２５Ｂを更に有するように造形される。前述した図２（Ｂ）のように一つの大きな透孔２５を設ける場合と比較すると、架橋部２９があるため、複数のシートで架橋部２９を重ね合わせることで、後述する構造補強部を形成することができ、立体造形物の軽量化と立体構造としての強度向上を合わせて実現できる。
【００７８】
図６（Ｂ）は、透孔２５を有し、透孔の内周壁２７から透孔２５の内側に向かって突出している突出部９０を有するシート１０の斜視図である。本変形実施例は、切断ステップが、少なくとも一つの上下に貫通する透孔２５を有する形状にシート１０を切断することを特徴とする。
【００７９】
シート１０の一枚ずつは、軽量であったとしても、多数のシートを積層すると重量が大きくなり、運搬などが困難になる。本変形実施例に係る立体造形方法によれば、シート１０の印刷不要部分において透孔２５を設けることでシート１０の重量を抑えることが可能になり、完成した立体造形物を軽量化し得るという優れた効果を奏する。
【００８０】
また図６（Ｃ）は、突出部９０を重ね合わせることで構造補強部１００が形成される立体造形物を説明する説明図である。本変形実施例は、具体的には、切断ステップが、透孔の内周壁２７から透孔２５の内側に向かって突出している突出部９０を有する形状にシート１０を切断し、積層ステップが、複数のシート１０を積層する際に、それぞれのシート１０が有する突出部９０を重ね合わせることで、立体造形物の構造を補強する構造補強部１００を形成することを特徴とする。
【００８１】
本変形実施例に係る立体造形方法によれば、突出部９０が設けられるので、その突出部９０で複数のシート１０同士の位置合わせが容易にできるので、短時間のうちに正確に複数のシート１０を積層することが可能となり、シート積層方式による立体造形物を容易に作製できるという優れた効果を奏する。またシート１０に透孔２５がある場合には、複数のシート１０を積層して完成させた立体造形物の強度が弱くなる可能性がある。具体的には、それぞれのシート１０が持つ突出部９０を積層方向に重ね合わせることで、立体造形物の構造を補強する構造補強部１００を形成できるので、いわゆる梁構造をもつ強度の高い立体造形物を作製し得るという優れた効果を奏する。
【００８２】
また別の変形実施例に係る立体造形方法は、立体造形物に所定の機能を有する機能部１１２を収容する収容ステップをさらに備える。例えばシート１０の透孔２５を含む中空部１１０の中に、所定の機能を有する機能部１１２を収容する立体造形物を造形する立体造形方法である。
【００８３】
図６（Ｄ）は、構造補強部１００に固定された機能部１１２である発光部Ｌを有する立体造形物を構成するシート１０の上面図である。シート１０は、シート上面１５と切断面２０を有し、それぞれがインクにより印刷、彩色されている。発光部Ｌからの光が、シート１０を透過して立体造形物の外に出ることにより、立体造形物全体が光って見えることになる。
【００８４】
機能部１１２としては、例えば光の送受信器、音響の送受信器、化学物質の検出器、振動測定器、加速度検出器等、種々の機能を有するセンサを収容することが考えられる。
【００８５】
本変形実施例に係る立体造形方法によれば、シート積層方式で作成された立体造形物に、例えば光や音の受送信装置である機能部１１２を収容し得るので、例えば周辺の環境変化に合わせた照明効果や音響効果等を実現する立体造形物が容易に実現できるという優れた効果を奏する。
【００８６】
尚、本発明の立体造形装置及び立体造形方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００８７】
１    立体造形装置
１０    シート
１５    シート上面
２０    切断面（外縁）
２５    透孔
２７    透孔の内周壁
３０    インク
４０    印刷装置
４５    吐出部
４７    制御部
５０    造形台
５５    積層装置
６０    ロボットアーム
６５    積層されたシート
７０    第一シート
８０    第二シート
９０    突出部
１００    構造補強部
１１０    中空部
１１２    機能部
１２２    主走査駆動部
１２５    副走査駆動部
１３０    制御部１３０
２０１    印刷装置
２０５    吐出部
２０７    造形台
２１０    シート
２１５    シート上面
２２０    切断面
２６５    積層されたシート
【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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