(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、
吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、
前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、
硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する制御部と、
前記第１の液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部に貯蔵される前記第１の液体の残量を示す残量情報を出力する出力部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１の液体からなる複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第１制御モードと、
前記第１の液体からなるドット、及び、前記第２の液体からなるドット、を含む複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第３制御モードと、
を含む複数の制御モードによる制御が可能であり、
前記立体物を造形する場合であって、
前記残量情報の示す前記第１の液体の残量が、
第２基準量よりも多い量から、前記第２基準量以下の量に変化した場合、
前記制御モードを、前記第１制御モードから、前記第３制御モードに切り替える、
ことを特徴とする、立体物造形装置。
【請求項２】
前記複数の制御モードは、
前記第１の液体からなるドットを含まず、前記第２の液体からなるドットを含む、複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第２制御モードを含み、
前記残量情報の示す前記第１の液体の残量が、
第１基準量よりも多い量から、前記第１基準量以下の量に変化した場合、
前記制御モードを、前記第３制御モードから、前記第２制御モードに切り替える、
ことを特徴とする、請求項１記載の立体物造形装置。
【請求項３】
前記第１の液体は、前記第２の液体よりも色材成分が少ない、
ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の立体物造形装置。
【請求項４】
前記第２の液体は、無彩色の液体である、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の立体物造形装置。
【請求項５】
前記第２の液体は、可視光を所定の割合以上の割合で反射する、
ことを特徴とする、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の立体物造形装置。
【請求項６】
前記立体物の内部の充填層の外側に外部から視認されることを防止するための遮蔽層を備えたことを特徴とする、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の立体物造形装置。
【請求項７】
第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、
吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、
前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、
硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物を造形する立体物造形装置の制御方法であって、
前記ドットを形成する液体の種類を指定する指定データが、一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第１の液体を吐出させる第１制御モードと、
前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第２の液体を吐出させる第２制御モードと、
前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体及び前記第２の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために前記ヘッドユニットから前記第１の液体又は前記第２の液体のいずれかが吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第３制御モードと、
を含む複数の制御モードにより、
前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御するにあたり、
前記残量情報の示す前記第１の液体の残量が、
第２基準量よりも多い量から、前記第２基準量以下の量に変化した場合、
前記制御モードを、前記第１制御モードから前記第３制御モードに切り替える制御を行う、
ことを特徴とする、立体物造形装置の制御方法。
【請求項８】
第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、
吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、
前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、
コンピューターと、
を備え、
硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物を造形する立体物造形装置の制御プログラムであって、
前記コンピューターを、
前記ドットを形成する液体の種類を指定する指定データが、一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第１の液体が吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第１制御モードと、
前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第２の液体が吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第２制御モードと、
前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体及び前記第２の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために前記ヘッドユニットから前記第１の液体又は前記第２の液体のいずれかが吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第３制御モードと、
を含む複数の制御モードにより、
前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する制御部として機能させるにあたり、
前記残量情報の示す前記第１の液体の残量が、
第２基準量よりも多い量から、前記第２基準量以下の量に変化した場合、
前記制御モードを、前記第１制御モードから前記第３制御モードに切り替える制御を行う制御部として機能させる、
ことを特徴とする、立体物造形装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物造形装置、立体物造形システム、立体物造形装置の制御方法、及び、立体物造形装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄプリンター等の立体物造形装置が各種提案されている。立体物造形装置は、インク等の液体を吐出して形成したドットを硬化させ、硬化したドットにより所定の厚さを有する造形体を形成し、形成した造形体を積層させることで立体物を造形する造形処理を実行する。
このような立体物造形装置において、例えば、特許文献１には、彩色の施された立体物を造形する場合に、立体物の外面を含む外部領域をカラーインク等の彩色用の液体により造形し、外部領域よりも内側の内部領域（内部）を内部充填用の液体により造形する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０７５３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、造形処理の実行中に、立体物を造形するための液体が欠乏して、造形処理が中断することがある。中断・再開を経て造形された立体物は、中断の無い造形処理で造形された立体物と比較して、中断により液体を硬化させるための硬化時間にばらつきが生じてしまう等の原因により立体物を構成するドットの硬化の程度がばらつきやすくなる。この場合、造形された立体物に、色むらや、凹凸、または、強度の低下等が生じることがあり、立体物の品質が低くなる可能性が高くなる。
特に、立体物の内部領域は、立体物の表層部分である外部領域に比べて体積が大きい。よって、立体物の内部領域の造形に用いられる内部充填用の液体は、立体物の他の領域を造形する液体よりも多くの量が必要とされる可能性が高い。このため、造形処理の実行中に、内部充填用の液体が欠乏するに至り、造形処理が中断することで、造形される立体物の品質が低下する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、立体物造形装置が立体物を造形する造形処理の実行中に、立体物を造形に用いる液体の欠乏に起因して造形処理が中断する可能性を低く抑える技術を提供することを、解決課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明に係る立体物造形装置は、第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ドットを形成する液体の種類を指定する指定データが、一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために前記ヘッドユニットから前記第１の液体が吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第１制御モードと、前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第２の液体が吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第２制御モードと、を含む複数の制御モードによる制御が可能である、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、立体物のうち、第１の液体によって形成することが指定データにより指定されている一のドットを、第１の液体、または、第１の液体とは異なる種類の第２の液体により形成することができる。すなわち、一のドットを、第１の液体の代わりに、第２の液体によっても形成することができる。このため、立体物のうち、第１の液体で形成されることが指定されている部分を、第１の液体のみで形成可能な場合と比較して、第１の液体の欠乏に起因して造形処理が中断する可能性を低く抑えることができる。つまり、この発明によれば、立体物を複数種類の液体を用いて造形する場合に、立体物を造形する造形処理の実行中に、一の種類の液体の欠乏に起因して造形処理が中断する可能性を低く抑えることができる。これにより、造形処理の中断に起因する立体物の品質の低下を抑制することができる。
【０００８】
また、上述した立体物造形装置において、前記一のドットは、前記立体物の内部を構成するドットである、ことを特徴とすることが好ましい。
【０００９】
この態様によれば、立体物の内部を、第１の液体または第２の液体により造形することができる。このため、立体物の内部を１種類の液体のみで造形可能な場合と比較して、立体物の内部の造形に用いる液体が欠乏する可能性を低く抑えることができる。つまり、この態様によれば、造形処理の実行中に、立体物の内部の造形に用いる液体の欠乏に起因して造形処理が中断する可能性を低く抑えることができる。これにより、造形処理の中断に起因する立体物の品質の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、本発明に係る立体物造形装置は、第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する制御部と、前記第１の液体を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部に貯蔵される前記第１の液体の残量を示す残量情報を出力する出力部と、を備え、前記制御部は、前記第１の液体からなる複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第１制御モードと、前記第１の液体からなるドットを含まず、前記第２の液体からなるドットを含む、複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第２制御モードと、を含む複数の制御モードによる制御が可能であり、前記立体物を造形する場合であって、前記残量情報の示す前記第１の液体の残量が、第１基準量よりも多い量から、前記第１基準量以下の量に変化した場合、前記制御モードを、前記第１制御モードから、前記第２制御モードに切り替える、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、造形処理の実行中に、第１の液体の残量が第１基準量以下となる場合には、第２の液体により立体物の内部を造形する。このため、造形処理の実行中に、立体物の内部の造形に用いる液体の欠乏に起因して、造形処理が中断する可能性を低く抑えることができる。なお、第１基準量とは、「０」以上の量であればよい。
【００１２】
また、本発明に係る立体物造形装置は、第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する制御部と、前記第１の液体を貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部に貯蔵される前記第１の液体の残量を示す残量情報を出力する出力部と、を備え、前記制御部は、前記第１の液体からなる複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第１制御モードと、前記第１の液体からなるドット、及び、前記第２の液体からなるドット、を含む複数のドットにより前記立体物の内部が造形されるように、前記ヘッドユニットを制御する第３制御モードと、を含む複数の制御モードによる制御が可能であり、前記立体物を造形する場合であって、前記残量情報の示す前記第１の液体の残量が、第２基準量よりも多い量から、前記第２基準量以下の量に変化した場合、前記制御モードを、前記第１制御モードから、前記第３制御モードに切り替える、ことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、立体物の内部を、第１の液体及び第２の液体の２種類の液体により造形可能である。このため、立体物の内部を１種類の液体のみで造形可能な場合と比較して、立体物の内部の造形に用いる液体が欠乏する可能性を低く抑えることができる。これにより、造形処理が中断する可能性を低く抑えることができる。なお、第２基準量とは、「０」よりも多い量であればよい。
【００１４】
また、上述した立体物造形装置において、前記第１の液体は、前記第２の液体よりも色材成分が少ない、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１５】
この態様によれば、透明度の高い液体を用いて立体物の内部を造形する。このため、立体物の外面において彩色を施す場合に、正確な色の表示が可能となる。また、立体物の内部を造形する液体に、色材成分以外の、強度を確保するための成分を多く含ませることができるため、立体物の強度を確保することが容易となる。
【００１６】
また、上述した立体物造形装置において、前記第２の液体は、無彩色の液体である、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１７】
この態様によれば、無彩色の液体を用いて立体物の内部を造形するため、立体物の外面において彩色を施す場合に、正確な色の表示が可能となる。
【００１８】
また、上述した立体物造形装置において、前記第２の液体は、可視光を所定の割合以上の割合で反射する、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１９】
この態様によれば、白色に近い淡色の液体を用いて立体物の内部を造形するため、立体物の外面において彩色を施す場合に、正確な色の表示が可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る立体物造形装置の制御方法は、第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物を造形する立体物造形装置の制御方法であって、前記ドットを形成する液体の種類を指定する指定データが、一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第１の液体を吐出させる第１制御モードと、前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第２の液体を吐出させる第２制御モードと、を含む複数の制御モードにより、前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する、ことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、一のドットを第１の液体または第２の液体により形成することができるため、一のドットを第１の液体のみで形成可能な場合と比較して、第１の液体が欠乏する可能性を低く抑えることができる。これにより、造形処理の中断に起因する立体物の品質の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、本発明に係る立体物造形装置の制御プログラムは、第１の液体及び第２の液体を含む複数種類の液体を吐出可能であり、吐出した前記液体によりドットを形成可能なヘッドユニットと、前記ドットを硬化させる硬化ユニットと、コンピューターと、を備え、硬化した前記ドットにより形成した層状の造形体を積層して立体物を造形する立体物造形装置の制御プログラムであって、前記コンピューターを、前記ドットを形成する液体の種類を指定する指定データが、一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第１の液体が吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第１制御モードと、前記指定データが、前記一のドットを形成する液体として前記第１の液体を指定する場合に、前記一のドットを形成するために、前記ヘッドユニットから前記第２の液体が吐出されるように前記ヘッドユニットを制御する第２制御モードと、を含む複数の制御モードにより、前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットを制御する制御部として機能させる、ことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、一のドットを第１の液体または第２の液体により形成することができるため、一のドットを第１の液体のみで形成可能な場合と比較して、第１の液体が欠乏する可能性を低く抑えることができる。これにより、造形処理の中断に起因する立体物の品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る立体物造形システム１００の構成を示すブロック図である。
【図２】立体物造形システム１００による立体物Ｏbjの造形について説明するための説明図である。
【図３】立体物造形装置１の概略的な断面図である。
【図４】記録ヘッド３０の概略的な断面図である。
【図５】駆動信号Ｖinの供給時における吐出部Ｄの動作を説明するための説明図である。
【図６】記録ヘッド３０におけるノズルＮの配置例を示す平面図である。
【図７】駆動信号生成部３１の構成を示すブロック図である。
【図８】選択信号Ｓelの内容を示す説明図である。
【図９】駆動波形信号Ｃomの波形を表すタイミングチャートである。
【図１０】データ生成処理及び造形処理を示すフローチャートである。
【図１１】立体物Ｏbjを説明するための説明図である。
【図１２】形状補完処理を示すフローチャートである。
【図１３】制御モードを説明するための説明図である。
【図１４】変形例２に係る制御モードを説明するための説明図である。
【図１５】変形例６に係るデータ生成処理及び造形処理を示すフローチャートである。
【図１６】変形例６に係る立体物造形システム１００による立体物Ｏbjの造形について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】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２６】
＜Ａ．実施形態＞
本実施形態では、立体物造形装置として、樹脂エマルジョンを含むレジンインクや、紫外線硬化型インク等の、硬化性インク（「液体」の一例）を吐出して立体物Ｏbjを造形する、インクジェット式の立体物造形装置を例示して説明する。
【００２７】
＜１．立体物造形システムの構成＞
以下、図１乃至図９を参照しつつ、本実施形態に係る立体物造形装置１を具備する立体物造形システム１００の構成について説明する。
【００２８】
図１は、立体物造形システム１００の構成を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、立体物造形システム１００は、インクを吐出し、吐出したインクにより形成されるドットにより所定の厚さΔＺの層状の造形体ＬＹを形成し、造形体ＬＹを積層することで立体物Ｏbjを造形する造形処理を実行する立体物造形装置１と、立体物造形装置１が造形する立体物Ｏbjを構成する複数の造形体ＬＹの各々の形状及び色彩を指定する造形体データＦＤ（「指示データ」の一例）を生成するデータ生成処理を実行するホストコンピューター９と、を備える。
【００２９】
＜１．１．ホストコンピューターについて＞
図１に示すように、ホストコンピューター９は、ホストコンピューター９の各部の動作を制御するＣＰＵ（図示省略）と、ディスプレイ等の表示部（図示省略）と、キーボードやマウス等の操作部９１と、ホストコンピューター９の制御プログラム、立体物造形装置１のドライバープログラム、及び、ＣＡＤ（computer aided design）ソフト等のアプリケーションプログラムを記憶する情報記憶部（図示省略）と、モデルデータＤatを生成するモデルデータ生成部９２と、モデルデータＤatに基づいて造形体データＦＤを生成するデータ生成処理を実行する造形データ生成部９３と、を備える。
【００３０】
ここで、モデルデータＤatとは、立体物造形装置１が造形すべき立体物Ｏbjを表すモデルの形状及び色彩を示すデータであり、立体物Ｏbjの形状及び色彩を指定するためのデータである。なお、以下において、立体物Ｏbjの色彩には、立体物Ｏbjに複数色が付される場合における当該複数色の付され方、すなわち、立体物Ｏbjに付される複数色により表される模様、文字、その他の画像も含むこととする。
モデルデータ生成部９２は、ホストコンピューター９のＣＰＵが情報記憶部に記憶されているアプリケーションプログラムを実行することにより実現される機能ブロックである。このモデルデータ生成部９２は、例えばＣＡＤアプリケーションであり、立体物造形システム１００の利用者が操作部９１を操作して入力した情報等に基づいて、立体物Ｏbjの形状及び色彩を指定するモデルデータＤatを生成する。
【００３１】
本実施形態では、モデルデータＤatが、立体物Ｏbjの外部形状を指定する場合を想定する。換言すれば、モデルデータＤatが、立体物Ｏbjを中空の物体であると仮定した場合の当該中空の物体の形状、すなわち、立体物Ｏbjの輪郭である外面ＳF（後述する図２または図１１を参照）の形状を指定するデータである場合を想定する。例えば、立体物Ｏbjが球体である場合には、モデルデータＤatは当該球体の輪郭である球面の形状を指定する。
但し、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、モデルデータＤatは、少なくとも立体物Ｏbjの外面ＳFの形状を特定可能な情報を含むものであればよい。例えば、モデルデータＤatは、立体物Ｏbjの外面ＳFの形状及び立体物Ｏbjの色彩に加えて、立体物Ｏbjの外面ＳFより内側の形状や、立体物Ｏbjの材料等を指定するものであってもよい。
モデルデータＤatとしては、例えば、ＡＭＦ（Additive Manufacturing File Format）、または、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）等のデータ形式を例示することができる。
【００３２】
造形データ生成部９３は、ホストコンピューター９のＣＰＵが情報記憶部に記憶されている立体物造形装置１のドライバープログラムを実行することにより実現される機能ブロックである。造形データ生成部９３は、モデルデータ生成部９２が生成するモデルデータＤatに基づいて、立体物造形装置１が形成する造形体ＬＹの形状及び色彩を指定する造形体データＦＤを生成するデータ生成処理を実行する。
なお、以下では、立体物Ｏbjが、Ｑ個の層状の造形体ＬＹを積層させることで造形される場合を想定する（Ｑは、Ｑ≧２を満たす自然数）。また、立体物造形装置１が造形体ＬＹを形成する処理を積層処理と称する。すなわち、立体物造形装置１が立体物Ｏbjを造形する造形処理は、Ｑ回の積層処理を含む。以下では、造形処理に含まれるＱ回の積層処理のうちｑ回目の積層処理で形成される造形体ＬＹを造形体ＬＹ[q]と称し、造形体ＬＹ[q]の形状及び色彩を指定する造形体データＦＤを造形体データＦＤ[q]と称する（ｑは、１≦ｑ≦Ｑを満たす自然数）。
【００３３】
図２は、モデルデータＤatの指定する立体物Ｏbjの外面ＳFの形状と、造形体データＦＤを用いて形成される造形体ＬＹと、の関係を説明するための説明図である。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、造形データ生成部９３は、所定の厚さΔＺを有する造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]の形状及び色彩を指定する造形体データＦＤ[1]〜ＦＤ[Q]を生成するために、まず、モデルデータＤatの指定する外面ＳFの三次元の形状を所定の厚さΔＺ毎にスライスすることで、造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]と１対１に対応する断面モデルデータＬdat[1]〜Ｌdat[Q]を生成する。ここで、断面モデルデータＬdatとは、モデルデータＤatの指定する三次元の形状をスライスして得られる断面体の形状及び色彩を示すデータである。但し、断面モデルデータＬdatは、モデルデータＤatの指定する三次元の形状をスライスしたときの断面の形状及び色彩を含むデータであればよい。なお、図２（Ａ）は、１回目の積層処理で形成される造形体ＬＹ[1]に対応する断面モデルデータＬdat[1]を例示し、図２（Ｂ）は、２回目の積層処理で形成される造形体ＬＹ[2]に対応する断面モデルデータＬdat[2]を例示している。
【００３４】
次に、造形データ生成部９３は、断面モデルデータＬdat[q]の示す形状及び色彩に対応する造形体ＬＹ[q]を形成するために、立体物造形装置１が形成すべきドットの配置を決定し、決定結果を、造形体データＦＤ[q]として出力する。つまり、造形体データＦＤ[q]は、断面モデルデータＬdat[q]の示す形状及び色彩を格子状に細分化することで、断面モデルデータＬdat[q]の示す形状及び色彩をボクセルＶxの集合として表した場合に、複数のボクセルＶxの各々に形成すべきドットを指定するデータである。より具体的には、造形体データＦＤは、立体物Ｏbjを造形するために形成すべきドットの色及びサイズを指定するデータである。すなわち、本実施形態において、造形体データＦＤは、各ドットを形成するインクの種類を指定する。なお、インクの種類については後述する。
ここで、ボクセルＶxとは、所定サイズの直方体または立方体であり、所定の厚さΔＺを有し、所定体積を有する直方体または立方体である。また、本実施形態において、ボクセルＶxの体積及びサイズは、立体物造形装置１が形成可能なドットのサイズに応じて定められる。以下では、造形体ＬＹ[q]に対応するボクセルＶxを、ボクセルＶxqと称する場合がある。
また、以下では、立体物Ｏbjを構成する造形体ＬＹの構成要素であって、１個のボクセルＶxに対応して形成された、所定体積を有する所定の厚さΔＺの構成要素を単位造形体と称することがある。詳細は後述するが、単位造形体は、１または複数のドットにより構成される。換言すれば、単位造形体とは、１個のボクセルＶxを満たすように形成された、１または複数のドットである。すなわち、本実施形態において、造形体データＦＤは、各ボクセルＶxに、１または複数のドットを形成すべきことを指定する。
【００３５】
図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、立体物造形装置１は、造形データ生成部９３から造形体データＦＤ[q]が供給されると、造形体ＬＹ[q]を形成する積層処理を実行する。図２（Ｃ）は、断面モデルデータＬdat[1]から生成された造形体データＦＤ[1]に基づいて、造形台４５（図３参照）上に第１番目の造形体ＬＹ[1]が形成された場合を例示し、図２（Ｄ）は、断面モデルデータＬdat[2]から生成された造形体データＦＤ[2]に基づいて、造形体ＬＹ[1]上に第２番目の造形体ＬＹ[2]が形成された場合を例示している。
そして、立体物造形装置１は、造形体データＦＤ[1]〜ＦＤ[Q]の供給に対応して形成される造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]を順番に積層させることで、図２（Ｅ）に示す立体物Ｏbjを造形する。
【００３６】
なお、詳細は後述するが、立体物造形装置１は、原則として、造形体ＬＹ[q]が、造形体データＦＤ[q]の指定する色のドットのみから構成されるように積層処理を実行するが、例外として、造形体ＬＹ[q]が、造形体データＦＤ[q]の指定する色とは異なる色のドットを含んで構成されるように積層処理を実行する場合がある。
以下では、造形体データＦＤの指定する位置（ボクセルＶx）に形成されるドットのうち、造形体データＦＤの指定する種類（色）のインクにより形成されるドットを、指定ドットと称し、造形体データＦＤの指定する種類（色）のインクとは異なるインクにより形成されるドットを、代替ドットと称する。
【００３７】
上述のとおり、本実施形態に係るモデルデータＤatは、立体物Ｏbjの外面ＳFの形状（輪郭の形状）を指定する。このため、モデルデータＤatの示す形状を有する立体物Ｏbjを忠実に造形した場合、立体物Ｏbjの形状は、厚みを有さない輪郭だけの中空形状となる。しかし、立体物Ｏbjを造形する場合には、立体物Ｏbjの強度等を考慮して、外面ＳFよりも内側の形状を決定することが好ましい。具体的には、立体物Ｏbjを造形する場合には、立体物Ｏbjの外面ＳFよりも内側の領域の一部または全部が中実構造であることが好ましい。
このため、本実施形態に係る造形データ生成部９３は、図２に示すように、モデルデータＤatの指定する形状が中空形状であるか否かに関わらず、外面ＳFよりも内側の領域の一部または全部が中実構造となるような造形体データＦＤを生成する。
以下では、データ生成処理のうち、モデルデータＤatの示す形状の中空部分を補完して、当該中空部分の一部または全部が中実構造となる形状を示す断面モデルデータＬdatを生成する処理を、形状補完処理と称する。なお、形状補完処理と、形状補完処理により生成されるデータが指定する外面ＳFよりも内側の構造と、についての詳細は、後述する。
【００３８】
なお、図２に示す例では、２回目の積層処理で形成される造形体ＬＹ[2]を構成するボクセルＶx2の下側（−Ｚ方向）に、１回目の積層処理で形成される造形体ＬＹ[1]を構成するボクセルＶx1が存在する。しかし、立体物Ｏbjの形状によっては、ボクセルＶx2の下側にボクセルＶx1が存在しない場合がある。このような場合、ボクセルＶx2にドットを形成しようとしても、当該ドットが下側に落下してしまう可能性がある。よって、「ｑ≧２」である場合、造形体ＬＹ[q]を構成するためのドットを本来形成されるべきボクセルＶxqに形成するためには、当該ボクセルＶxqの下側の少なくとも一部に、当該ボクセルＶxqに形成されるドットを支持するための支持部を設ける必要がある。
そこで、本実施形態では、造形体データＦＤが、立体物Ｏbjの他に、立体物Ｏbjを造形する際に必要となる支持部の形状を定めるデータを含むこととする。つまり、本実施形態において、造形体ＬＹ[q]には、立体物Ｏbjのうちｑ回目の積層処理で形成すべき部分と、支持部のうちｑ回目の積層処理で形成すべき部分と、の双方が含まれる。換言すれば、造形体データＦＤ[q]は、立体物Ｏbjのうち造形体ＬＹ[q]として形成される部分の形状及び色彩をボクセルＶxqの集合として表したデータと、支持部のうち造形体ＬＹ[q]として形成される部分の形状をボクセルＶxqの集合として表したデータと、を含む。
本実施形態に係る造形データ生成部９３は、断面モデルデータＬdatまたはモデルデータＤatに基づいて、ボクセルＶxqの形成のために支持部を設ける必要があるか否かを判定する。そして、造形データ生成部９３は、当該判定の結果が肯定である場合には、立体物Ｏbjの他に支持部が設けられるような造形体データＦＤを生成する。
なお、支持部は、立体物Ｏbjの造形後に容易に除去することのできる材料、例えば、水溶性のインク、または、立体物Ｏbjを造形するインクよりも低い融点のインク等で構成されることが好ましい。
【００３９】
＜１．２．立体物造形装置について＞
次に、図１に加え図３を参照しつつ、立体物造形装置１について説明する。図３は、立体物造形装置１の構造の概略を示す斜視図である。
【００４０】
図１及び図３に示すように、立体物造形装置１は、筐体４０と、造形台４５と、立体物造形装置１の各部の動作を制御する制御部６（「造形制御部」と称する場合がある）と、造形台４５に向かってインクを吐出する吐出部Ｄを具備する記録ヘッド３０が設けられたヘッドユニット３と、造形台４５の上に吐出されたインクを硬化させる硬化ユニット６１と、インクを貯蔵する６個のインクカートリッジ４８（「貯蔵部」の一例）と、ヘッドユニット３及びインクカートリッジ４８を搭載するキャリッジ４１と、筐体４０に対するヘッドユニット３、造形台４５、及び、硬化ユニット６１の位置を変化させるための位置変化機構７と、立体物造形装置１の制御プログラムやその他の各種情報を記憶する記憶部６０と、各インクカートリッジ４８に貯蔵されているインクの残量を示す残量情報Ｒを出力する残量情報出力部６２（「出力部」の一例）と、を備える。
なお、制御部６及び造形データ生成部９３は、立体物造形システム１００の各部の動作を制御するシステム制御部１０１として機能する。
【００４１】
残量情報出力部６２は、例えば、各インクカートリッジ４８に貯蔵されているインクの重量を検出して検出結果を残量情報Ｒとして出力する重量計や、各インクカートリッジ４８に貯蔵されているインクに光を照射したときにインクを透過する光の強度を測定して測定結果を残量情報Ｒとして出力する照度計、または、各インクカートリッジ４８に貯蔵されているインクの吐出部Ｄからの吐出回数をカウントしてカウント値を残量情報Ｒとして出力するカウンター等である。
【００４２】
硬化ユニット６１は、造形台４５の上に吐出されたインクを硬化させるための構成要素であり、例えば、紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射するための光源や、レジンインクを加熱するための加熱器等を例示することができる。硬化ユニット６１が紫外線の光源である場合、硬化ユニット６１は、例えば造形台４５の上側（＋Ｚ方向）に設けられ、一方、硬化ユニット６１が過熱器である場合、硬化ユニット６１は、例えば造形台４５に内蔵され、または、造形台４５の下側に設けられればよい。以下では、硬化ユニット６１が紫外線の光源である場合を想定し、硬化ユニット６１が造形台４５の＋Ｚ方向に位置する場合を想定して説明する。
【００４３】
６個のインクカートリッジ４８は、立体物Ｏbjを造形するための５色の造形用インクと、支持部を形成するための支持用インクと、の合計６種類のインクと１対１に対応して設けられたものである。各インクカートリッジ４８には、当該インクカートリッジ４８に対応する種類のインクが貯蔵されている。
立体物Ｏbjを造形するための５色の造形用インクには、有彩色の色材成分を有する有彩色インクと、無彩色の色材成分を有する無彩色インクと、有彩色インク及び無彩色インクと比較して単位重量または単位体積あたりの色材成分の含有量が少ないクリアー（ＣＬ）インクと、が含まれる。
本実施形態では、有彩色インクとして、シアン（ＣＹ）、マゼンタ（ＭＧ）、及び、イエロー（ＹＬ）の３色のインクを採用する。
また、本実施形態では、無彩色インクとして、ホワイト（ＷＴ）のインクを採用する。本実施形態に係るホワイトインクとは、可視光の波長領域（概ね、４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に属する波長を有する光がホワイトインクに照射された場合において、当該照射された光のうち、所定の割合以上の光を反射するインクである。なお、「所定の割合以上の光を反射する」とは、「所定の割合未満の光を吸収または透過する」ことと同義であり、例えば、ホワイトインクに照射される光の光量に対する、ホワイトインクで反射される光の光量の比率が、所定の割合以上である場合が該当する。本実施形態において、「所定の割合」とは、例えば、３０％以上で且つ１００％以下の任意の割合であればよく、好ましくは、５０％以上の任意の割合、より好ましくは、８０％以上の任意の割合である。
また、本実施形態において、クリアーインクは、有彩色インク及び無彩色インクと比較して、色材成分の含有量が少なく透明度の高いインクである。
【００４４】
なお、各インクカートリッジ４８は、キャリッジ４１に搭載される代わりに、立体物造形装置１の別の場所に設けられるものであってもよい。
【００４５】
図１及び図３に示すように、位置変化機構７は、造形台４５を＋Ｚ方向及び−Ｚ方向（以下、＋Ｚ方向及び−Ｚ方向を「Ｚ軸方向」と総称する場合がある）に昇降させる造形台昇降機構７９ａを駆動するための昇降機構駆動モーター７１と、キャリッジ４１をガイド７９ｂに沿って＋Ｙ方向及び−Ｙ方向（以下、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向を「Ｙ軸方向」と総称する場合がある）に移動させるためのキャリッジ駆動モーター７２と、キャリッジ４１をガイド７９ｃに沿って＋Ｘ方向及び−Ｘ方向（以下、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を「Ｘ軸方向」と総称する場合がある）に移動させるためのキャリッジ駆動モーター７３と、硬化ユニット６１をガイド７９ｄに沿って＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に移動させるための硬化ユニット駆動モーター７４と、を備える。
また、位置変化機構７は、昇降機構駆動モーター７１を駆動するためのモータードライバー７５と、キャリッジ駆動モーター７２を駆動するためのモータードライバー７６と、キャリッジ駆動モーター７３を駆動するためのモータードライバー７７と、硬化ユニット駆動モーター７４を駆動するためのモータードライバー７８と、を備える。
【００４６】
記憶部６０は、ホストコンピューター９から供給される造形体データＦＤを格納する不揮発性半導体メモリーの一種であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）と、立体物Ｏbjを造形する造形処理等の各種処理を実行する際に必要なデータを一時的に格納し、あるいは造形処理等の各種処理が実行されるように立体物造形装置１の各部を制御するための制御プログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御プログラムを格納する不揮発性半導体メモリーの一種であるＰＲＯＭと、を備える。
【００４７】
制御部６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等を含んで構成され、当該ＣＰＵ等が記憶部６０に記憶されている制御プログラムに従って動作することで、立体物造形装置１の各部の動作を制御する。
【００４８】
制御部６は、ホストコンピューター９から造形体データＦＤが供給された場合、ヘッドユニット３及び位置変化機構７の動作を制御することにより、造形台４５上にモデルデータＤatに応じた立体物Ｏbjを造形する造形処理の実行を制御する。
具体的には、制御部６は、まず、ホストコンピューター９から供給される造形体データＦＤを記憶部６０に格納する。次に、制御部６は、造形体データＦＤ等の記憶部６０に格納されている各種データに基づいて、ヘッドユニット３の動作を制御して吐出部Ｄを駆動させるための駆動波形信号Ｃom及び波形指定信号ＳＩを含む各種信号を生成し、これら生成した信号を出力する。また、制御部６は、造形体データＦＤ等の記憶部６０に格納されている各種データに基づいて、モータードライバー７５〜７８の動作を制御するための各種信号を生成し、これら生成した信号を出力する。
なお、駆動波形信号Ｃomはアナログの信号である。このため、制御部６は、図示省略したＤＡ変換回路を含み、制御部６が備えるＣＰＵ等において生成されるデジタルの駆動波形信号を、アナログの駆動波形信号Ｃomに変換したうえで、出力する。
【００４９】
このように、制御部６は、モータードライバー７５、７６、及び、７７の制御を介して、造形台４５に対するヘッドユニット３の相対位置を制御し、モータードライバー７５、及び、７８の制御を介して、造形台４５に対する硬化ユニット６１の相対位置を制御する。また、制御部６は、ヘッドユニット３の制御を介して、吐出部Ｄからのインクの吐出の有無、インクの吐出量、及び、インクの吐出タイミング等を制御する。
これにより、制御部６は、造形台４５上に吐出されたインクにより形成されるドットサイズ及びドット配置を調整しつつ造形台４５上にドットを形成し、造形台４５上に形成されたドットを硬化させて造形体ＬＹを形成する積層処理の実行を制御する。更に、制御部６は、積層処理を繰り返し実行することで、既に形成された造形体ＬＹの上に新たな造形体ＬＹを積層し、これにより、モデルデータＤatに対応する立体物Ｏbjを形成する造形処理の実行を制御する。
【００５０】
また、制御部６は、立体物造形装置１が行う造形処理（及び積層処理）の制御モードを定める制御モード決定処理を実行する。本実施形態では、制御モードとして、第１制御モード、第２制御モード、及び、第３制御モードが存在する場合を想定する。
また、本実施形態では、制御モードが、積層処理の単位で可変である場合を想定する。すなわち、本実施形態において、制御モード決定処理は、造形処理の実行中であって、造形処理を構成する各積層処理の開始前に、当該積層処理を実行する前提として実行される。
このため、本実施形態では、制御モード決定処理により、造形処理の実行中に、制御モードが変更されることがある。
なお、制御モード決定処理と、制御モード決定処理において定められる制御モードと、についての詳細は後述する。
【００５１】
図１に示すように、ヘッドユニット３は、Ｍ個の吐出部Ｄを具備する記録ヘッド３０と、吐出部Ｄを駆動するための駆動信号Ｖinを生成する駆動信号生成部３１と、を備える（Ｍは、１以上の自然数）。
以下では、記録ヘッド３０に設けられるＭ個の吐出部Ｄの各々を区別するために、順番に、１段、２段、…、Ｍ段と称することがある。また、以下では、記録ヘッド３０に設けられるＭ個の吐出部Ｄのうちｍ段の吐出部Ｄを、吐出部Ｄ[m]と表現する場合がある（ｍは、１≦ｍ≦Ｍを満たす自然数）。また、以下では、駆動信号生成部３１が生成する駆動信号Ｖinのうち、吐出部Ｄ[m]を駆動するための駆動信号Ｖinを駆動信号Ｖin[m]と表現する場合がある。
なお、駆動信号生成部３１の詳細については、後述する。
【００５２】
＜１．３．記録ヘッドについて＞
次に、図４乃至図６を参照しつつ、記録ヘッド３０と、記録ヘッド３０に設けられる吐出部Ｄと、について説明する。
【００５３】
図４は、記録ヘッド３０の、概略的な一部断面図の一例である。なお、この図では、図示の都合上、記録ヘッド３０のうち、当該記録ヘッド３０が有するＭ個の吐出部Ｄの中の１個の吐出部Ｄと、当該１個の吐出部Ｄにインク供給口３６０を介して連通するリザーバ３５０と、インクカートリッジ４８からリザーバ３５０にインクを供給するためのインク取り入れ口３７０と、を示している。
【００５４】
図４に示すように、吐出部Ｄは、圧電素子３００と、インクが充填されたキャビティ３２０と、キャビティ３２０に連通するノズルＮと、振動板３１０と、を備える。吐出部Ｄは、圧電素子３００が駆動信号Ｖinにより駆動されることにより、キャビティ３２０内のインクをノズルＮから吐出させる。キャビティ３２０は、凹部を有するような所定の形状に成形されたキャビティプレート３４０と、ノズルＮが形成されたノズルプレート３３０と、振動板３１０と、により区画される空間である。キャビティ３２０は、インク供給口３６０を介してリザーバ３５０と連通している。リザーバ３５０は、インク取り入れ口３７０を介して１個のインクカートリッジ４８と連通している。
【００５５】
本実施形態では、圧電素子３００として、例えば、図４に示すようなユニモルフ（モノモルフ）型を採用する。なお、圧電素子３００は、ユニモルフ型に限らず、バイモルフ型や積層型など、圧電素子３００を変形させてインク等の液体を吐出させることができるものであれば良い。
圧電素子３００は、下部電極３０１と、上部電極３０２と、下部電極３０１及び上部電極３０２の間に設けられた圧電体３０３と、を有する。そして、下部電極３０１の電位が所定の基準電位ＶSSに設定され、上部電極３０２に駆動信号Ｖinが供給されることで、下部電極３０１及び上部電極３０２の間に電圧が印加されると、当該印加された電圧に応じて圧電素子３００が図において上下方向に撓み（変位し）、その結果、圧電素子３００が振動する。
【００５６】
キャビティプレート３４０の上面開口部には、振動板３１０が設置され、振動板３１０には、下部電極３０１が接合されている。このため、圧電素子３００が駆動信号Ｖinにより振動すると、振動板３１０も振動する。そして、振動板３１０の振動によりキャビティ３２０の容積（キャビティ３２０内の圧力）が変化し、キャビティ３２０内に充填されたインクがノズルＮより吐出される。インクの吐出によりキャビティ３２０内のインクが減少した場合、リザーバ３５０からインクが供給される。また、リザーバ３５０へは、インクカートリッジ４８からインク取り入れ口３７０を介してインクが供給される。
【００５７】
図５は、吐出部Ｄからのインクの吐出動作を説明するための説明図である。図５（ａ）に示す状態において、吐出部Ｄが備える圧電素子３００に対して駆動信号生成部３１から駆動信号Ｖinが供給されると、当該圧電素子３００において、電極間に印加された電界に応じた歪が発生し、当該吐出部Ｄの振動板３１０は図において上方向へ撓む。これにより、図５（ａ）に示す初期状態と比較して、図５（ｂ）に示すように、当該吐出部Ｄのキャビティ３２０の容積が拡大する。図５（ｂ）に示す状態において、駆動信号Ｖinの示す電位を変化させると、振動板３１０は、その弾性復元力によって復元し、初期状態における振動板３１０の位置を越えて図において下方向に移動し、図５（ｃ）に示すようにキャビティ３２０の容積が急激に収縮する。このときキャビティ３２０内に発生する圧縮圧力により、キャビティ３２０を満たすインクの一部が、このキャビティ３２０に連通しているノズルＮからインク滴として吐出される。
【００５８】
図６は、＋Ｚ方向または−Ｚ方向から立体物造形装置１を平面視した場合の、記録ヘッド３０に設けられたＭ個のノズルＮの配置の一例を説明するための説明図である。
【００５９】
図６に示すように、記録ヘッド３０には、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌn-CYと、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌn-MGと、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌn-YLと、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌn-WTと、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌn-CLと、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌn-SPと、からなる６列のノズル列Ｌnが設けられている。
ここで、ノズル列Ｌn-CYに属するノズルＮは、シアン（ＣＹ）のインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮであり、ノズル列Ｌn-MGに属するノズルＮは、マゼンタ（ＭＧ）のインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮであり、ノズル列Ｌn-YLに属するノズルＮは、イエロー（ＹＬ）のインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮであり、ノズル列Ｌn-WTに属するノズルＮは、ホワイト（ＷＴ）のインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮであり、ノズル列Ｌn-CLに属するノズルＮは、クリアー（ＣＬ）のインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮであり、ノズル列Ｌn-SPに属するノズルＮは、支持用インクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮである。
【００６０】
なお、本実施形態では、図６に示すように、各ノズル列Ｌnを構成する複数のノズルＮがＸ軸方向に一列に整列するように配置される場合を例示しているが、例えば、各ノズル列Ｌnを構成する複数のノズルＮのうち一部のノズルＮ（例えば、偶数番目のノズルＮ）と、その他のノズルＮ（例えば、奇数番目のノズルＮ）とのＹ軸方向の位置が異なる、所謂千鳥状に配列されるものであってもよい。
また、各ノズル列Ｌnにおいて、ノズルＮ間の間隔（ピッチ）は、印刷解像度（ｄｐｉ：dot per inch）に応じて適宜設定され得る。
【００６１】
＜１．４．駆動信号生成部について＞
次に、図７乃至図９を参照しつつ、駆動信号生成部３１の構成及び動作について説明する。
【００６２】
図７は、駆動信号生成部３１の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、駆動信号生成部３１は、シフトレジスタＳＲ、ラッチ回路ＬＴ、デコーダーＤＣ、及び、トランスミッションゲートＴＧからなる組を、記録ヘッド３０に設けられたＭ個の吐出部Ｄと１対１に対応するように、Ｍ個有する。以下では、駆動信号生成部３１及び記録ヘッド３０が備えるこれらＭ個の組を構成する各要素を、図において上から順番に、１段、２段、…、Ｍ段と称することがある。
【００６３】
駆動信号生成部３１には、制御部６から、クロック信号ＣLK、波形指定信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、チェンジ信号ＣＨ、及び、駆動波形信号Ｃomが供給される。
【００６４】
波形指定信号ＳＩは、吐出部Ｄが吐出すべきインク量を指定するデジタルの信号であり、波形指定信号ＳＩ[1]〜ＳＩ[Ｍ]を含む。
このうち、波形指定信号ＳＩ[m]は、吐出部Ｄ[m]からのインクの吐出の有無、及び、吐出されるインク量を、上位ビットｂ1及び下位ビットｂ2の２ビットで規定する。具体的には、波形指定信号ＳＩ[m]は、吐出部Ｄ[m]に対して、大ドットに相当する量のインクの吐出、中ドットに相当する量のインクの吐出、小ドットに相当する量のインクの吐出、または、インクの非吐出、のうち、いずれか１つを指定する。
【００６５】
シフトレジスタＳＲのそれぞれは、波形指定信号ＳＩ（ＳＩ[1]〜ＳＩ[Ｍ]）のうち、各段に対応する２ビットの波形指定信号ＳＩ[m]を、一旦保持する。詳細には、Ｍ個の吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[Ｍ]に１対1に対応する、１段、２段、…、Ｍ段のＭ個のシフトレジスタＳＲが互いに縦続接続されるとともに、シリアルで供給された波形指定信号ＳＩが、クロック信号ＣLKに従って順次後段に転送される。そして、Ｍ個のシフトレジスタＳＲの全てに波形指定信号ＳＩが転送された場合に、Ｍ個のシフトレジスタＳＲのそれぞれが波形指定信号ＳＩのうち自身に対応する２ビット分の波形指定信号ＳＩ[m]を保持する。
【００６６】
Ｍ個のラッチ回路ＬＴのそれぞれは、ラッチ信号ＬＡＴが立ち上がるタイミングで、Ｍ個のシフトレジスタＳＲのそれぞれに保持された各段に対応する２ビット分の波形指定信号ＳＩ[m]を一斉にラッチする。
【００６７】
ところで、立体物造形装置１が造形処理を実行する期間である動作期間は、複数の単位期間Ｔuから構成される。また、本実施形態では、各単位期間Ｔuは、３個の制御期間Ｔs（Ｔs1〜Ｔs3）からなる。なお、本実施形態では、３個の制御期間Ｔs1〜Ｔs3は、互いに等しい時間長を有することとする。詳細は後述するが、単位期間Ｔuは、ラッチ信号ＬＡＴにより規定され、制御期間Ｔsは、ラッチ信号ＬＡＴ及びチェンジ信号ＣＨにより規定される。
制御部６は、駆動信号生成部３１に対して、単位期間Ｔuが開始されるよりも前のタイミングで波形指定信号ＳＩを供給する。そして、制御部６は、駆動信号生成部３１の各ラッチ回路ＬＴに対して、単位期間Ｔu毎に波形指定信号ＳＩ[m]がラッチされるように、ラッチ信号ＬＡＴを供給する。
【００６８】
ｍ段のデコーダーＤＣは、ｍ段のラッチ回路ＬＴによってラッチされた２ビット分の波形指定信号ＳＩ[m]をデコードし、制御期間Ｔs1〜Ｔs3のそれぞれにおいて、ハイレベル（Ｈレベル）またはローレベル（Ｌレベル）のいずれかのレベルに設定された選択信号Ｓel[m]を出力する。
【００６９】
図８は、デコーダーＤＣが行うデコードの内容を説明するための説明図である。
この図に示すように、ｍ段のデコーダーＤＣは、波形指定信号ＳＩ[m]の示す内容が（ｂ1、ｂ2）＝（１、１）であれば、制御期間Ｔs1〜Ｔs3において選択信号Ｓel[m]をＨレベルに設定し、波形指定信号ＳＩ[m]の示す内容が（ｂ1、ｂ2）＝（１、０）であれば、制御期間Ｔs1、Ｔs2において選択信号Ｓel[m]をＨレベルに設定し、制御期間Ｔs3において選択信号Ｓel[m]をＬレベルに設定し、波形指定信号ＳＩ[m]の示す内容が（ｂ1、ｂ2）＝（０、１）であれば、制御期間Ｔs1において選択信号Ｓel[m]をＨレベルに設定し、制御期間Ｔs2、Ｔs3において選択信号Ｓel[m]をＬレベルに設定し、波形指定信号ＳＩ[m]の示す内容が（ｂ1、ｂ2）＝（０、０）であれば、制御期間Ｔs1〜Ｔs3において選択信号Ｓel[m]をＬレベルに設定する。
【００７０】
図７に示すように、駆動信号生成部３１が備える、Ｍ個のトランスミッションゲートＴＧは、記録ヘッド３０が備えるＭ個の吐出部Ｄと１対１に対応するように設けられる。
ｍ段のトランスミッションゲートＴＧは、ｍ段のデコーダーＤＣから出力される選択信号Ｓel[m]がＨレベルのときにオンし、Ｌレベルのときにオフする。各トランスミッションゲートＴＧの一端には、駆動波形信号Ｃomが供給される。ｍ段のトランスミッションゲートＴＧの他端は、ｍ段の出力端ＯTNに電気的に接続されている。
【００７１】
選択信号Ｓel[m]がＨレベルとなり、ｍ段のトランスミッションゲートＴＧがオンする場合、ｍ段の出力端ＯTNから吐出部Ｄ[m]に対して、駆動波形信号Ｃomが駆動信号Ｖin[m]として供給される。
なお、詳細は後述するが、本実施形態では、トランスミッションゲートＴＧがオンからオフに切り替わるタイミング（つまり、制御期間Ｔs1〜Ｔs3の開始及び終了のタイミング）における駆動波形信号Ｃomの電位を基準電位Ｖ0としている。このため、トランスミッションゲートＴＧがオフする場合、吐出部Ｄ[m]の圧電素子３００が有する容量等により、出力端ＯTNの電位は基準電位Ｖ0に維持されることになる。以下では、説明の便宜上、トランスミッションゲートＴＧがオフする場合には、駆動信号Ｖin[m]の電位が基準電位Ｖ0に維持されることとして説明する。
【００７２】
以上において説明したように、制御部６は、各吐出部Ｄに対して単位期間Ｔu毎に駆動信号Ｖinが供給されるように、駆動信号生成部３１を制御する。これにより、各吐出部Ｄは、単位期間Ｔu毎に、波形指定信号ＳＩの示す値に応じた量のインクを吐出し、造形台４５上にドットを形成することができる。
なお、詳細は後述するが、制御部６は、制御モードが第１制御モードである場合、造形体データＦＤの指定に基づいて波形指定信号ＳＩを生成するが、制御モードが第２制御モードまたは第３制御モードである場合、造形体データＦＤの指定とは異なる波形指定信号ＳＩを生成する場合がある。
すなわち、立体物造形装置１は、制御モードが第１制御モードである単位期間Ｔuにおいては、造形体データＦＤの指定する指定ドットのみを形成するが、制御モードが第２制御モードまたは第３制御モードである単位期間Ｔuにおいては、造形体データＦＤの指定とは異なる代替ドットを形成する場合がある。
【００７３】
図９は、各単位期間Ｔuにおいて制御部６が駆動信号生成部３１に供給する各種信号を説明するためのタイミングチャートである。
図９に例示するように、ラッチ信号ＬＡＴは、パルス波形Ｐls-Lを含み、当該パルス波形Ｐls-Lにより単位期間Ｔuが規定される。また、チェンジ信号ＣＨは、パルス波形Ｐls-Cを含み、当該パルス波形Ｐls-Cにより単位期間Ｔuが制御期間Ｔs1〜Ｔs3に区分される。また、図示は省略するが、制御部６は、単位期間Ｔu毎に、波形指定信号ＳＩを、クロック信号ＣLKに同期させて、駆動信号生成部３１に対してシリアルで供給する。
【００７４】
また、図９に例示するように、駆動波形信号Ｃomは、制御期間Ｔs1に配置された波形ＰL1と、制御期間Ｔs2に配置された波形ＰL2と、制御期間Ｔs3に配置された波形ＰL3と、を含む。以下では、波形ＰL1〜ＰL3を波形ＰLと総称する場合がある。また、本実施形態において、駆動波形信号Ｃomの電位は、各制御期間Ｔsの開始または終了のタイミングにおいて、基準電位Ｖ0に設定される。
【００７５】
駆動信号生成部３１は、一の制御期間Ｔsにおいて、選択信号Ｓel[m]がＨレベルである場合には、駆動波形信号Ｃomのうち当該一の制御期間Ｔsに配置される波形ＰLを、駆動信号Ｖin[m]として吐出部Ｄ[m]に供給する。逆に、駆動信号生成部３１は、一の制御期間Ｔsにおいて、選択信号Ｓel[m]がＬレベルである場合には、基準電位Ｖ0に設定された駆動波形信号Ｃomを、駆動信号Ｖin[m]として吐出部Ｄ[m]に供給する。
よって、駆動信号生成部３１が、単位期間Ｔuにおいて、吐出部Ｄ[m]に供給する駆動信号Ｖin[m]は、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（１、１）であれば、波形ＰL1〜ＰL3を有する信号となり、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（１、０）であれば、波形ＰL1及びＰL2を有する信号となり、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（０、１）であれば、波形ＰL1を有する信号となり、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（０、０）であれば、基準電位Ｖ0に設定された信号となる。
【００７６】
１つの波形ＰLを有する駆動信号Ｖin[m]が供給されると、吐出部Ｄ[m]は、小程度の量のインクを吐出して小ドットを形成する。
このため、単位期間Ｔuにおいて、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（０，１）であり、吐出部Ｄ[m]に供給される駆動信号Ｖin[m]が１つの波形ＰL（ＰL1）を有する場合、吐出部Ｄ[m]からは、当該１つの波形ＰLに基づいて小程度の量のインクが吐出され、吐出されたインクにより小ドットが形成される。
また、単位期間Ｔuにおいて、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（１，０）であり、吐出部Ｄ[m]に供給される駆動信号Ｖin[m]が２つの波形ＰL（ＰL1、ＰL2）を有する場合、吐出部Ｄ[m]からは、当該２つの波形ＰLに基づいて小程度の量のインクが２度吐出され、当該２度にわたり吐出された小程度の量のインクが合体することで、中ドットが形成される。
また、単位期間Ｔuにおいて、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（１，１）であり、吐出部Ｄ[m]に供給される駆動信号Ｖin[m]が３つの波形ＰL（ＰL1〜ＰL3）を有する場合、吐出部Ｄ[m]からは、当該３つの波形ＰLに基づいて小程度の量のインクが３度吐出され、当該３度にわたり吐出された小程度の量のインクが合体することで、大ドットが形成される。
一方、単位期間Ｔuにおいて、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値が（ｂ1、ｂ2）＝（０，０）であり、吐出部Ｄ[m]に供給される駆動信号Ｖin[m]が波形ＰLを有さず基準電位Ｖ0に保たれる場合、吐出部Ｄ[m]からインクは吐出されず、当該ドットは形成されない（非記録となる）。
【００７７】
なお、本実施形態では、以上の説明からも明らかなように、中ドットは小ドットの２倍のサイズであり、大ドットは小ドットの３倍のサイズである。
【００７８】
本実施形態において、駆動波形信号Ｃomの波形ＰLは、小ドットを形成するために吐出される小程度の量のインクが、単位造形体を形成するために必要なインク量の略３分の１の量となるように定められる。つまり、単位造形体は、１個の大ドット、１個の中ドット及び１個の小ドットの組み合わせ、または、３個の小ドットの組み合わせ、の３パターンのうちいずれかで構成される。
また、本実施形態では、１個のボクセルＶxに対して、１個の単位造形体が設けられる。すなわち、本実施形態において、１個のボクセルＶxには、１個の大ドット、１個の中ドット及び１個の小ドットの組み合わせ、または、３個の小ドットの組み合わせ、の３パターンのうちいずれかのパターンでドットが形成される。
【００７９】
＜２．データ生成処理及び造形処理＞
次に、図１０乃至図１３を参照しつつ、立体物造形システム１００が実行するデータ生成処理及び造形処理について説明する。
【００８０】
＜２．１．データ生成処理及び造形処理の概要＞
図１０は、データ生成処理及び造形処理を実行する場合における立体物造形システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００８１】
データ生成処理は、ホストコンピューター９の造形データ生成部９３が実行する処理であり、モデルデータ生成部９２が出力したモデルデータＤatを、造形データ生成部９３が取得したときに開始される。図１０に示すステップＳ１００及びＳ１１０の処理が、データ生成処理に該当する。
【００８２】
図１０に示すように、造形データ生成部９３は、データ生成処理が開始されると、モデルデータ生成部９２が出力したモデルデータＤatに基づいて、断面モデルデータＬdat[q]（Ｌdat[1]〜Ｌdat[Q]）を生成する（Ｓ１００）。なお、上述のとおり、造形データ生成部９３は、ステップＳ１００において、モデルデータＤatの示す形状の中空部分を補完して、立体物Ｏbjの外面ＳFよりも内側の領域の一部または全部が中実の形状となるような断面モデルデータＬdatを生成する、形状補完処理を実行する。形状補完処理の詳細については、後述する。
次に、造形データ生成部９３は、断面モデルデータＬdat[q]の示す形状及び色彩に対応する造形体ＬＹ[q]を形成するために立体物造形装置１が形成すべきドットの配置を決定し、決定結果を造形体データＦＤ[q]として出力する（Ｓ１１０）。
このように、造形データ生成部９３は、図１０のステップＳ１００及びＳ１１０に示すデータ生成処理を実行する。
【００８３】
立体物造形システム１００は、データ生成処理を実行した後に、造形処理を実行する。
造形処理は、制御部６による制御の下で、立体物造形装置１が実行する処理であり、ホストコンピューター９が出力した造形体データＦＤを、立体物造形装置１が取得したときに開始される。図１０に示すステップＳ１２０〜Ｓ１８０の処理が、造形処理に該当する。
【００８４】
図１０に示すように、制御部６は、積層処理の実行回数を示す変数ｑに「１」を設定する（Ｓ１２０）。次に、制御部６は、造形データ生成部９３が生成した造形体データＦＤ[q]を取得する（Ｓ１３０）。また、制御部６は、造形台４５が、造形体ＬＹ[q]を形成するための位置に移動するように、昇降機構駆動モーター７１を制御する（Ｓ１４０）。
なお、造形体ＬＹ[q]を形成するための造形台４５の位置とは、ヘッドユニット３から吐出されたインクが、造形体データＦＤ[q]の指定するドット形成位置（ボクセルＶxq）に対して、着弾可能な位置であれば、どのような位置であってもよい。例えば、制御部６は、ステップＳ１４０において、造形体ＬＹ[q]とヘッドユニット３とのＺ軸方向の間隔が一定となるように、造形台４５の位置を制御してもよい。この場合、制御部６は、例えば、ｑ回目の積層処理において造形体ＬＹ[q]を形成した後、（ｑ＋１）回目の積層処理による造形体ＬＹ[q+1]の形成が開始されるまでの間に、造形台４５を所定の厚さΔＺだけ−Ｚ方向に移動させればよい。
【００８５】
次に、制御部６は、残量情報出力部６２が出力する残量情報Ｒ、より具体的には、残量情報Ｒのうちクリアーインクの残量ＲCLを示す情報に基づいて、制御モードを決定する制御モード決定処理を実行する（Ｓ１５０）。
そして、制御部６は、ステップＳ１５０において決定された制御モードにより造形体ＬＹ[q]が形成されるように、ヘッドユニット３、位置変化機構７、及び、硬化ユニット６１（以下、「ヘッドユニット３等」と称する）の動作を制御する（Ｓ１６０）。図２からも明らかなように、造形体ＬＹ[1]は造形台４５上に形成され、造形体ＬＹ[q+1]は造形体ＬＹ[q]の上に形成される。
その後、制御部６は、変数ｑが「ｑ≧Ｑ」を充足するか否かを判定し（Ｓ１７０）、判定結果が肯定である場合には、立体物Ｏbjの造形が完了したと判定して造形処理を終了させ、一方、判定結果が否定である場合には、変数ｑに１を加算した上で、処理をステップＳ１４０に進める（Ｓ１８０）。
【００８６】
このように、立体物造形システム１００のうち造形データ生成部９３が、図１０のステップＳ１００及びＳ１１０に示すデータ生成処理を実行することで、モデルデータＤatに基づいて造形体データＦＤ[1]〜ＦＤ[Q]を生成する。また、立体物造形システム１００のうち立体物造形装置１が、制御部６の制御の下で、図１０のステップＳ１２０〜Ｓ１８０に示す造形処理を実行することで、モデルデータＤatの示す形状及び色彩を再現するような立体物Ｏbjを造形する。
【００８７】
なお、図１０は、データ生成処理及び造形処理の流れの一例を示すものに過ぎない。例えば、図１０では、データ生成処理が終了した後に、造形処理を開始するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、データ生成処理が終了する前に造形処理を開始してもよい。例えば、データ生成処理において造形体データＦＤ[q]が生成された場合には、次の造形体データＦＤ[q+1]の生成を待つことなく、造形体データＦＤ[q]を取得した後に造形体ＬＹ[q]を形成する造形処理（つまり、ｑ回目の積層処理）を実行してもよい。
【００８８】
＜２．２．形状補完処理＞
上述のとおり、ステップＳ１００において、造形データ生成部９３は、モデルデータＤatの指定する立体物Ｏbjの外面ＳFの形状の中空部分の一部または全部を補完して、外面ＳFよりも内側の領域の一部または全部が中実構造となるような断面モデルデータＬdatを生成する形状補完処理を実行する。
以下では、図１１及び図１２を参照しつつ、断面モデルデータＬdatに基づいて生成される立体物Ｏbjの外面ＳFよりも内側の構造と、外面ＳFよりも内側の構造を定める形状補完処理と、について説明する。
【００８９】
まず、図１１を参照しつつ、立体物Ｏbjの外面ＳFよりも内側の構造について説明する。
ここで、図１１（Ａ）は、立体物Ｏbjの斜視図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す立体物Ｏbjを直線γ−Γを通りＸ軸及びＹ軸に平行な平面で切断したときの断面図である。なお、図１１では、図示の都合上、図２及び図３とは異なる形状の、球体の立体物Ｏbjを造形する場合を想定する。
【００９０】
図１１（Ｂ）に示すように、立体物造形システム１００が造形する立体物Ｏbjは、立体物Ｏbjの輪郭である外面ＳFから、立体物Ｏbjの内側にむけて順番に、彩色層Ｌ1、遮蔽層Ｌ2、及び、充填層Ｌ3の３層を備え、また、当該３層よりも内側に中空部ＨLを備える。
ここで、彩色層Ｌ1とは、造形用インクを含むインクにより形成される層であり、立体物Ｏbjの色彩を表現するための外面ＳFを含む層である。また、遮蔽層Ｌ2とは、例えば、ホワイトインクを用いて形成される層であり、立体物Ｏbjのうち彩色層Ｌ1よりも内側部分の色が、彩色層Ｌ1を透過して立体物Ｏbjの外部から視認されることを防止するための層である。すなわち、彩色層Ｌ1及び遮蔽層Ｌ2は、立体物Ｏbjが表示すべき色彩を正確に表現するために設けられる。以下では、立体物Ｏbjのうち、立体物Ｏbjが表示すべき色彩を正確に表現するために設けられる彩色層Ｌ1及び遮蔽層Ｌ2を、立体物Ｏbjの外部領域ＬOUTと称する場合がある。
また、充填層Ｌ3とは、立体物Ｏbjの強度を確保するために設けられる層であり、原則としてクリアーインクを用いて形成される。以下では、立体物Ｏbjのうち、外部領域ＬOUTよりも内側に設けられる充填層Ｌ3及び中空部ＨLを、立体物Ｏbjの内部領域ＬIN（または、「立体物Ｏbjの内部」）と称する場合がある。
【００９１】
本実施形態では、簡単のために、図１１（Ｂ）に示すように、彩色層Ｌ1が略一様な厚さΔＬ1を有し、遮蔽層Ｌ2が略一様な厚さΔＬ2を有し、充填層Ｌ3が略一様な厚さΔＬ3を有するように、各層が設けられる場合を想定するが、各層の厚さは略一様でなくてもよい。
なお、本明細書において「略一様」や「略同じ」等の表現は、完全に一様または同一である場合の他に、各種誤差を無視すれば一様または同一と看做すことができる場合も含む。また、無視することができる各種誤差には、モデルデータＤatの示す形状をボクセルＶxの集合として表す場合に生じる離散化誤差を含むこととする。
【００９２】
図１２は、形状補完処理を実行する場合における造形データ生成部９３の動作の一例を示すフローチャートである。
図１２に示すように、造形データ生成部９３は、まず、モデルデータＤatの表す立体物Ｏbjのモデルにおいて、立体物Ｏbjの外面ＳFから立体物Ｏbjの内側に向かう厚さΔＬ1の領域を、彩色層Ｌ1として定める（Ｓ２００）。また、造形データ生成部９３は、彩色層Ｌ1の内側の面から立体物Ｏbjの内側に向かう厚さΔＬ2の領域を、遮蔽層Ｌ2として定める（Ｓ２１０）。また、造形データ生成部９３は、遮蔽層Ｌ2の内側の面から立体物Ｏbjの内側に向かう厚さΔＬ3の領域を、充填層Ｌ3として定める（Ｓ２２０）。また、造形データ生成部９３は、充填層Ｌ3よりも立体物Ｏbjの内側の部分を、中空部ＨLとして定める（Ｓ２３０）。
造形データ生成部９３は、上述した形状補完処理を実行することにより、図１１（Ｂ）に例示するような、彩色層Ｌ1、遮蔽層Ｌ2、及び、充填層Ｌ3を有する立体物Ｏbjを造形するための断面モデルデータＬdatを生成する。
【００９３】
＜２．３．制御モード決定処理＞
制御部６は、ステップＳ１５０において、残量情報Ｒに基づいて制御モードを決定する処理である制御モード決定処理を実行する。以下、制御モード決定処理と、制御モード決定処理において決定される制御モードと、について説明する。
【００９４】
上述の通り、本実施形態に係る立体物造形装置１の制御部６は、第１制御モード、第２制御モード、及び、第３制御モード、の３つの制御モードにより、造形処理の実行の制御が可能である。より具体的には、制御部６は、制御モード決定処理により、３つの制御モードの中からの一の制御モードを選択し、当該一の制御モードにより造形体ＬＹ[q]を形成する積層処理を実行する。
【００９５】
図１３は、制御部６が実行する制御モード決定処理における、制御モードの選択（決定）についての説明するための説明図である。
この図に示すように、制御部６は、残量情報Ｒの示すクリアーインクの残量ＲCLが、「ＲCL≦α1」を満たす場合、制御モードとして第２制御モードを選択する。なお、基準量α1（「第１基準量」の一例）は、「α1≧０」を満たす値である。
また、制御部６は、残量情報Ｒの示すクリアーインクの残量ＲCLが、「α1＜ＲCL≦α2」を満たす場合、制御モードとして第３制御モードを選択する。なお、基準量α2（「第２基準量」の一例）は、「α1＜α2」を満たす値である。
また、制御部６は、残量情報Ｒの示すクリアーインクの残量ＲCLが、「α2＜ＲCL」を満たす場合、制御モードとして第１制御モードを選択する。
【００９６】
ここで、第１制御モードとは、立体物Ｏbjの内部領域ＬINの造形に本来用いられるべきインク（「第１の液体」の一例）を用いて、立体物Ｏbjの内部領域ＬINが造形されるように、造形処理（及び積層処理）の実行を制御する制御モードである。すなわち、第１制御モードにより造形処理の実行が制御される場合には、クリアーインクを用いて、内部領域ＬINの中実部分である充填層Ｌ3が形成される。
【００９７】
制御部６は、ステップＳ１５０において、クリアーインクの残量ＲCLが基準量α2よりも多く積層処理を実行するために十分な量である場合、内部領域ＬINの造形に本来用いることが予定されているクリアーインクのみを用いて立体物Ｏbjの内部領域ＬINを造形するように、第１制御モードを選択する。
そして、この場合、制御部６は、ステップＳ１６０において、造形体ＬＹ[q]を構成する各ドットが、造形体データＦＤ[q]の指定する種類のインクにより形成されるように、ヘッドユニット３等の動作を制御する。換言すれば、制御モードが第１制御モードである場合、造形体ＬＹ[q]を構成する１または複数のドットは、全て指定ドットとなる。
【００９８】
第２制御モードとは、立体物Ｏbjの内部領域ＬINの造形に本来用いられるべきインク以外のインクを用いて、立体物Ｏbjの内部領域ＬINが造形されるように、造形処理の実行を制御する制御モードである。
つまり、第２制御モードにより造形処理の実行が制御される場合には、クリアーインク以外のインク、すなわち、有彩色インク、無彩色インク、及び、支持用インクのうち少なくとも１種類のインクを用いて、充填層Ｌ3が形成される。なお、内部領域ＬINの造形に本来用いられるべきインクの代替として、内部領域ＬINの造形に用いられるインクを、代替インク（「第２の液体」の一例）と称する場合がある。
【００９９】
制御部６は、ステップＳ１５０において、クリアーインクの残量ＲCLが基準量α1以下であり積層処理の実行中にクリアーインクが不足する可能性が高い場合、代替インクにより立体物Ｏbjの内部領域ＬINを造形するように、第２制御モードを選択する。
そして、制御部６は、制御モードが第２制御モードであって、造形体ＬＹ[q]が内部領域ＬINを含む場合には、ステップＳ１６０において、造形体ＬＹ[q]のうち内部領域ＬINを構成する各ドットが、造形体データＦＤ[q]の指定とは異なる代替ドットとなるように、ヘッドユニット３等の動作を制御する。
より具体的には、制御部６は、制御モードが第２制御モードである場合であって、造形処理により形成される一のドットが内部領域ＬINを構成するドットの場合には、造形体データＦＤが、当該一のドットを形成するためにインクの吐出を指定した一の吐出部Ｄから、インクの吐出を停止させる。そして、制御部６は、当該一の吐出部Ｄの代わりに代替インクを吐出可能な他の吐出部Ｄから、当該一のドットを形成するための代替インクの吐出を指定する波形指定信号ＳＩを生成する。これにより、一の吐出部Ｄから吐出されるクリアーインクにより形成される指定ドットの代わりに、他の吐出部Ｄから吐出される代替インクにより形成される代替ドットとして、一のドットが形成される。
なお、以下では、造形体データＦＤに対応する指定ドットを形成するための一の吐出部Ｄの代わりに、代替インクを吐出可能な他の吐出部Ｄにより代替ドットを形成することを、「一の吐出部Ｄを他の吐出部Ｄで補完する」と表現する場合がある。
【０１００】
また、制御部６は、制御モードが第２制御モードであって、造形体ＬＹ[q]が外部領域ＬOUTまたは支持部を含む場合には、ステップＳ１６０において、造形体ＬＹ[q]のうち外部領域ＬOUTまたは支持部を構成する各ドットが、造形体データＦＤ[q]の指定に対応する指定ドットとなるように、ヘッドユニット３等の動作を制御する。
【０１０１】
第３制御モードとは、立体物Ｏbjの内部領域ＬINの造形に本来用いられるべきインクと代替インクとの両方を用いて、立体物Ｏbjの内部領域ＬINが造形されるように、造形処理の実行を制御する制御モードである。つまり、第３制御モードにより造形処理の実行が制御される場合には、クリアーインクとクリアーインク以外のインクとの両方を用いて、充填層Ｌ3が形成される。
【０１０２】
制御部６は、ステップＳ１５０において、クリアーインクの残量ＲCLが基準量α1より多いものの基準量α2以下であり積層処理を実行するために十分な量ではない場合、クリアーインクと代替インクとを併用して立体物Ｏbjの内部領域ＬINを造形するように、第３制御モードを選択する。
そして、制御部６は、制御モードが第３制御モードであって、造形体ＬＹ[q]が内部領域ＬINを含む場合には、ステップＳ１６０において、造形体ＬＹ[q]のうち内部領域ＬINを構成する複数のドットが、指定ドットと代替ドットとの両方を含むように、ヘッドユニット３等の動作を制御する。
より具体的には、制御モードが第３制御モードであり、造形処理により形成される一のドットが内部領域ＬINを構成するドットの場合であって、造形体データＦＤが当該一のドットを形成するための吐出部Ｄとして一の吐出部Ｄを指定する場合、制御部６は、一の吐出部Ｄ、または、一の吐出部Ｄの代わりに代替インクを吐出可能な他の吐出部Ｄのうち、一方の吐出部Ｄを、当該一のドットを形成するための吐出部Ｄとして指定する波形指定信号ＳＩを生成する。これにより、一の吐出部Ｄから吐出されるクリアーインクにより形成される指定ドット、または、他の吐出部Ｄから吐出される代替インクにより形成される代替ドットとして、一のドットが形成される。
なお、制御部６は、制御モードが第３制御モードの場合も、ステップＳ１６０において、外部領域ＬOUTまたは支持部を構成するための各ドットが指定ドットとなるように、ヘッドユニット３等の動作を制御する。
【０１０３】
＜３．実施形態の結論＞
以上において説明したように、本実施形態に係る制御部６は、内部領域ＬINをクリアーインクで造形する第１制御モード、内部領域ＬINを代替インクで造形する第２制御モード、及び、内部領域ＬINをクリアーインク及び代替インクで造形する第３制御モードの、３つの制御モードによりヘッドユニット３等の制御が可能である。
このため、立体物Ｏbjの内部領域ＬINの造形に本来用いられるクリアーインクの残量ＲCLが十分でない場合、無彩色インク、有彩色インク、または、支持用インク等のクリアーインク以外の代替インクを用いて、内部領域ＬINを造形できる。このため、クリアーインクのみを用いて内部領域ＬINを造形する場合と比較して、クリアーインクの不足に起因する造形処理の中断の発生の可能性を低減することができる。
造形処理が中断及び再開を経る場合、造形処理の中断時に実行中の積層処理で積層される造形体ＬＹを構成するドット、及び、造形処理の中断時に実行中の積層処理よりも１つ前の積層処理で積層された造形体ＬＹを構成するドット等は、それ以外のドットと比較して、例えば空気に接する時間が中断から再開までの時間分だけ長くなる。すなわち、この場合には、造形処理の中断により、ドットを硬化させるための硬化時間にばらつきが生じる。このため、立体物Ｏbjを構成する複数のドットの間で、硬化の程度にばらつきが生じることがある。この場合、ドット間の硬化の程度のばらつきに起因して、造形される立体物Ｏbjに、色むらや、凹凸、強度の低下等の不都合が生じることがある。すなわち、造形処理が中断する場合、造形処理が中断しない場合と比較して、立体物Ｏbjの品質が低下する可能性が高くなる。
更に、クリアーインクの不足に起因して造形処理が中断する場合、立体物造形システム１００の利用者が、造形処理の実行中に、クリアーインクに対応するインクカートリッジ４８を交換しなければ、造形処理を継続できなくなる。つまり、造形処理において、利用者にインクカートリッジ４８の交換作業を強いることになり、造形処理に係る利便性の低下を招くことになる。
これに対して、本実施形態では、クリアーインクの不足による造形処理の中断の発生の可能性を低減できるため、造形処理の中断に起因する立体物Ｏbjの品質の低下や、造形処理中のインクカートリッジ４８の交換作業による利便性の低下等を、抑制できる。
【０１０４】
また、本実施形態に係る制御部６は、クリアーインクの残量ＲCLが基準量α2よりも多く、クリアーインクの量に十分な余裕がある場合には、第１制御モードにより造形処理の実行を制御し、残量ＲCLが基準量α2以下となり、クリアーインクの量に十分な余裕がなくなった場合には、第３制御モードにより造形処理の実行を制御し、残量ＲCLが基準量α1以下となり、造形処理中にクリアーインクが枯渇する可能性が高い場合には、第２制御モードにより造形処理の実行を制御する。すなわち、本実施形態では、クリアーインクの残量ＲCLに応じた制御モードにより、造形処理を実行する。
一般的に、クリアーインクは、他のインク（有彩色インク、無彩色インク、支持用インク）と比較して、色材成分が少なくコストが低い。また、一般的に、クリアーインクは、他のインクと比較して、硬化した場合の強度が高い。
このため、本実施形態のように、クリアーインクの残量ＲCLに応じた制御モードにより造形処理の実行を制御することで、造形処理の中断の発生を低く抑えることが可能となるのと同時に、代替インクを使用することに起因するコストの増加を抑制することが可能となり、また、代替インクを使用することに起因する立体物Ｏbjの強度の低下を抑制することが可能となる。
【０１０５】
なお、本実施形態において、制御モードが第２制御モードまたは第３制御モードである場合に、クリアーインクを代替する代替インクは、無彩色インクが好ましく、ホワイトインクがより好ましい。
本実施形態に係る制御部６は、ホワイトインクの残量が所定量以上である場合には、ホワイトインクを吐出可能な吐出部Ｄを、代替インクを吐出する吐出部Ｄとして選択し、ホワイトインクの残量が所定量よりも少ない場合には、ホワイトインク以外の無彩色インクを吐出可能な吐出部Ｄを、代替インクを吐出する吐出部Ｄとして選択する。例えば、制御部６は、支持用インクが無彩色である場合、代替インクとして、支持用インクを選択してもよい。
更に、本実施形態に係る制御部６は、ホワイトインクの残量が所定量よりも少ない場合であって、ホワイトインク以外の無彩色インクの残量が所定量よりも少ない場合には、有彩色インクのうち可視光の反射率の高いインク、例えば、イエローのインクを吐出可能な吐出部Ｄを、代替インクを吐出する吐出部Ｄとして選択する。
【０１０６】
＜Ｂ．変形例＞  
以上の実施形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。
なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【０１０７】
＜変形例１＞  
上述した実施形態において、制御部６は、積層処理が実行される毎に制御モード決定処理を実行することで、造形体ＬＹの単位で制御モードを変更可能であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、制御モードは、吐出部Ｄの単位や、単位期間Ｔuの単位等、任意の単位で変更可能であってよい。
例えば、制御モードを吐出部Ｄの単位で可変とする場合、制御部６は、造形体データＦＤからクリアーインクの吐出が指定される吐出部Ｄ[m]に対応する波形指定信号ＳＩ[m]を生成する際に、クリアーインクの残量ＲCLに基づいて制御モードを決定すればよい。
また、例えば、制御モードを単位期間Ｔuの単位で可変とする場合、すなわち、制御モードをＭ個の吐出部Ｄの単位で可変とする場合、制御部６は、吐出部Ｄ[1]〜Ｄ[Ｍ]に対応する波形指定信号ＳＩ[1]〜ＳＩ[Ｍ]を生成する際に、クリアーインクの残量ＲCLに基づいて、制御モードを決定すればよい。
更に、制御部６は、制御モードを立体物Ｏbjの造形の単位で可変としてもよい。この場合、制御部６は、造形処理の開始前に、立体物Ｏbjの造形に要するクリアーインクの消費量と、クリアーインクの残量ＲCLと、に基づいて、制御モードを決定してもよい。
【０１０８】
＜変形例２＞  
上述した実施形態及び変形例において、制御部６は、第１制御モード、第２制御モード、及び、第３制御モードの３つの制御モードにより、造形処理の実行の制御が可能であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、これらの３つの制御モードのうち、少なくとも２つの制御モードにより、造形処理が実行可能であればよい。具体的には、制御部６は、第１制御モード及び第２制御モードにより造形処理の実行の制御が可能であってもよいし、第１制御モード及び第３制御モードにより造形処理を実行可能であってもよい。
【０１０９】
図１４は、本変形例に係る制御部６が、第１制御モード及び第２制御モードの２つの制御モードにより造形処理の実行の制御が可能な場合における、制御モードの決定を説明するための説明図である。
この図に示すように、本変形例に係る制御部６は、例えば、クリアーインクの残量ＲCLが、「ＲCL≦α1」を満たす場合、制御モードとして第２制御モードを選択し、クリアーインクの残量ＲCLが、「α1＜ＲCL」を満たす場合、制御モードとして第１制御モードを選択してもよい。
【０１１０】
＜変形例３＞  
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１が吐出可能なインクは、３色の有彩色インク、１色の無彩色インク、内部領域ＬINの造形に本来用いられるべきクリアーインク、及び、支持用インクの、合計６種類のインクであるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形装置１は、立体物Ｏbjの内部領域ＬINの造形に本来用いられる所定種類のインク（「第１の液体」の一例）、及び、当該所定種類のインクとは異なる種類のインクを含む、少なくとも２種類のインクを吐出可能であればよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、立体物Ｏbjの内部領域ＬINを造形するための所定種類のインクとしてクリアーインクを例示したが、内部領域ＬINを造形するための所定種類のインクは、クリアーインク以外の種類のインクであってもよい。
なお、上述した実施形態及び変形例では、残量情報Ｒは、複数のインクカートリッジ４８の各々に貯蔵されるインクの残量を示すが、残量情報Ｒは、少なくとも、内部領域ＬINを造形するための所定種類のインクの残量を示すものであればよい。
【０１１１】
＜変形例４＞  
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１が造形する立体物Ｏbjは、彩色層Ｌ1及び遮蔽層Ｌ2を具備する外部領域ＬOUTと、充填層Ｌ3及び中空部ＨLを具備する内部領域ＬINと、を備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形装置１は、少なくとも、彩色層Ｌ1及び充填層Ｌ3を具備する立体物Ｏbjを造形できればよい。つまり、立体物Ｏbjの外部領域ＬOUTは、少なくとも外面ＳFを含む彩色層Ｌ1を含めばよく、立体物Ｏbjの内部領域ＬINは、少なくとも充填層Ｌ3を含めばよい。
【０１１２】
＜変形例５＞  
上述した実施形態及び変形例では、代替インクとして、ホワイトインク等の無彩色インク、無彩色の支持用インク、及び、可視光の反射率の高い有彩色インクを例示したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、代替インクは、立体物造形装置１が吐出可能なインクであれば、どのような種類のインクであってもよい。
特に、立体物Ｏbjが遮蔽層Ｌ2を備えるように造形される場合には、内部領域ＬINの造形に代替インクを用いることに起因する立体物Ｏbjの色彩の劣化は生じにくいため、代替インクとして任意のインクを用いることができる。
【０１１３】
＜変形例６＞  
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１は、造形用インクを硬化させて形成された造形体ＬＹを積層することで立体物Ｏbjを造形するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、層状に敷き詰められた粉体を硬化性の造形用インクにより固めることで造形体ＬＹを形成し、形成された造形体ＬＹを積層することで立体物Ｏbjを造形するものであってもよい。
この場合、立体物造形装置１は、造形台４５上に粉体を所定の厚さΔＺで敷き詰めて粉体層ＰWを形成するための粉体層形成部（図示省略）と、立体物Ｏbjの形成後に、立体物Ｏbjを構成しない粉体（造形用インクにより固められた粉体以外の粉体）を廃棄するための粉体廃棄部（図示省略）と、を備えればよい。なお、以下では、造形体ＬＹ[q]を形成するための粉体層ＰWを、粉体層ＰW[q]と称する。
【０１１４】
図１５は、本変形例に係る造形処理を実行する場合の立体物造形システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。図１５に示す本変形例に係る造形処理は、ステップＳ１６０の代わりにステップＳ１６１及びＳ１６２に示す処理を実行する点と、ステップＳ１７０における判定結果が肯定である場合にステップＳ１９０に示す処理を実行する点と、を除き、図１０に示す実施形態に係る造形処理と同様である。
図１５に示すように、本変形例に係る制御部６は、粉体層形成部が粉体層ＰW[q]を形成するように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する（Ｓ１６１）。
また、本変形例に係る制御部６は、造形体データＦＤ[q]に基づいて、ステップＳ１５０において決定した制御モードにより、粉体層ＰW[q]にドットを形成して造形体ＬＹ[q]を形成するように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する（Ｓ１６２）。具体的には、制御部６は、ステップＳ１６２において、まず、造形体データＦＤ[q]を用いて波形指定信号ＳＩを生成し、生成した波形指定信号ＳＩにより、粉体層ＰW[q]に対して造形用インクまたは支持用インクを吐出させるようにヘッドユニット３の動作を制御する。次に、制御部６は、粉体層ＰW[q]に対して吐出されたインクにより形成されたドットを硬化させることで、粉体層ＰW[q]のうちドットが形成された部分の粉体を固めるように、硬化ユニット６１の動作を制御する。これにより、粉体層ＰW[q]の粉体がインクにより固められ、造形体ＬＹ[q]を形成することができる。
また、本変形例に係る制御部６は、立体物Ｏbjが造形された後、立体物Ｏbjを構成しない粉体を廃棄するように粉体廃棄部の動作を制御する（Ｓ１９０）。
【０１１５】
図１６は、本変形例に係るモデルデータＤat及び断面モデルデータＬdat[q]と、造形体データＦＤ[q]と、粉体層ＰW[q]と、造形体ＬＹ[q]と、の関係を説明するための説明図である。
このうち、図１６（Ａ）及び（Ｂ）は、図２（Ａ）及び（Ｂ）と同様、断面モデルデータＬdat[1]及びＬdat[2]を例示している。本変形例においても、モデルデータＤatをスライスすることで断面モデルデータＬdat[q]を生成し、断面モデルデータＬdat[q]から造形体データＦＤ[q]を生成し、そして、造形体データＦＤ[q]を用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいて形成されたドットにより造形体ＬＹ[q]を形成する。以下、図１６（Ｃ）乃至（Ｆ）を参照しつつ、本変形例に係る造形体ＬＹ[q]の形成について、造形体ＬＹ[1]及びＬＹ[2]を例示して説明する。
【０１１６】
図１６（Ｃ）に示すように、制御部６は、造形体ＬＹ[1]の形成に先立ち、所定の厚さΔＺの粉体層ＰW[1]を形成するように粉体層形成部の動作を制御する（上述したステップＳ１６１参照）。
次に、制御部６は、図１６（Ｄ）に示すように、粉体層ＰW[1]内に造形体ＬＹ[1]が形成されるように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する（上述したステップＳ１６２参照）。具体的には、制御部６は、まず、造形体データＦＤ[1]を用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいてヘッドユニット３の動作を制御することで、粉体層ＰW[1]にインクを吐出させてドットを形成する。次に、制御部６は、粉体層ＰW[1]に形成したドットを硬化させるように、硬化ユニット６１の動作を制御することで、ドットが形成されている部分の粉体を固め、造形体ＬＹ[1]を形成する。
その後、制御部６は、図１６（Ｅ）に示すように、粉体層ＰW[1]及び造形体ＬＹ[1]の上に、所定の厚さΔＺの粉体層ＰW[2]を形成するように粉体層形成部を制御する。さらに、制御部６は、図１６（Ｆ）に示すように、造形体ＬＹ[2]が形成されるように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する。
このように、制御部６は、造形体データＦＤ[q]を用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいて、粉体層ＰW[q]内に造形体ＬＹ[q]を形成する積層処理の実行を制御し、当該造形体ＬＹ[q]を積層させていくことで、立体物Ｏbjを造形する。
【０１１７】
＜変形例７＞  
上述した実施形態及び変形例において、吐出部Ｄから吐出されるインクは、紫外線硬化型インク等の硬化性インクであるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂等からなるインクであってもよい。
この場合、インクは、吐出部Ｄにおいて加熱された状態で吐出されることが好ましい。すなわち、本変形例に係る吐出部Ｄは、キャビティ３２０に設けられた発熱体（図示省略）を発熱させることでキャビティ３２０内に気泡を生じさせてキャビティ３２０の内側の圧力を高め、これによりインクを吐出させる、所謂サーマル方式の吐出であることが好ましい。
また、この場合、吐出部Ｄから吐出されたインクは外気により冷却されて硬化するため、立体物造形装置１は、硬化ユニット６１を具備しなくてもよい。
【０１１８】
＜変形例８＞  
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１が吐出可能なドットのサイズは、小ドット、中ドット、及び、大ドットの３種類であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形装置１が吐出可能なドットのサイズは１種類以上あればよい。
【０１１９】
＜変形例９＞  
上述した実施形態及び変形例において、造形データ生成部９３はホストコンピューター９に設けられるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、造形データ生成部９３は立体物造形装置１に設けられるものであってもよい。例えば、造形データ生成部９３は、制御部６が制御プログラムに従って動作すること実現される機能ブロックとして実装されてもよい。
立体物造形装置１が造形データ生成部９３を備える場合、立体物造形装置１は、立体物造形装置１の外部から供給されるモデルデータＤatに基づいて造形体データＦＤを生成し、更に、生成した造形体データＦＤを用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいて立体物Ｏbjを造形することができる。
【０１２０】
＜変形例１０＞  
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形システム１００はモデルデータ生成部９２を備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形システム１００がモデルデータ生成部９２を含まずに構成されてもよい。
つまり、立体物造形システム１００は、立体物造形システム１００の外部から供給されるモデルデータＤatに基づいて、立体物Ｏbjを造形するものであればよい。
【０１２１】
＜変形例１１＞  
上述した実施形態及び変形例において、駆動波形信号Ｃomは、波形ＰL1〜ＰL3を有する信号であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、駆動波形信号Ｃomは、少なくとも１種類のサイズのドットに対応する量のインクを吐出部Ｄから吐出させることが可能な波形を有する信号であれば、どのような信号であってもよい。例えば、駆動波形信号Ｃomは、インクの種類に応じて異なる波形としてもよい。
また、上述した実施形態及び変形例において、波形指定信号ＳＩ[m]のビット数は２ビットであるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、波形指定信号ＳＩ[m]のビット数は、吐出部Ｄから吐出されたインクにより形成されるドットのサイズの種類数に応じて、適宜定めればよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１…立体物造形装置、３…ヘッドユニット、６…制御部、７…位置変化機構、９…ホストコンピューター、３０…記録ヘッド、３１…駆動信号生成部、４５…造形台、６０…記憶部、６１…硬化ユニット、６２…残量情報出力部、９２…モデルデータ生成部、９３…造形データ生成部、１００…立体物造形システム、１０１…システム制御部、Ｄ…吐出部、Ｎ…ノズル。
【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】
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【図１６】
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