(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、
前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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、
を備え、
前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、
を含み、
前記第２単位造形体は、
当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下であり、
前記制御部は、
前記指定データが前記単位造形体の形成を指定しないボクセルである外部ボクセルに対して、単位造形体が形成されると仮定し、
前記外部ボクセルに形成されると仮定した単位造形体が、
当該単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第１基準値以下で且つ前記第１基準値よりも小さい第２基準値以上である場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されるように前記ヘッドユニットを制御し、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第２基準値より小さい場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されない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、立体物造形装置。
【請求項２】
色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、
前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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、
を備え、
前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、
を含み、
前記第２単位造形体は、
当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下であり、
前記制御部は、
前記指定データが、一のボクセルに前記第１単位造形体が形成されるように、当該一のボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定する場合であって、且つ、
前記一のボクセルに形成される一の単位造形体が、
当該一の単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該一の単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該一の単位造形体に占める割合が前記第１基準値以下の場合には、
前記一のボクセルに前記第２単位造形体が形成されるように前記ヘッドユニットを制御し、
前記指定データが前記単位造形体の形成を指定しないボクセルである外部ボクセルに対して、単位造形体が形成されると仮定し、
前記外部ボクセルに形成されると仮定した単位造形体が、
当該単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第１基準値以下で且つ前記第１基準値よりも小さい第２基準値以上である場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されるように前記ヘッドユニットを制御し、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第２基準値より小さい場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されない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、立体物造形装置。
【請求項３】
前記第２単位造形体の表面を構成する６面は、
前記立体物の表面を構成する２面であって、一つの辺を共有する２面を含む、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の立体物造形装置。
【請求項４】
前記第２単位造形体の表面を構成する６面のうち、
前記立体物の表面を構成する面の反対側の面は、
前記第１単位造形体と隣り合う、
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１単位造形体は、
前記色材成分を含む第１の液体からなるドットにより形成され、
前記第２単位造形体は、
前記色材成分を含む第２の液体からなるドットにより形成され、
前記第１の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量は、
前記第２の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量よりも多い、
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】
前記第１単位造形体は、
前記色材成分を含む第１の液体からなるドットにより形成され、
前記第２単位造形体は、
前記色材成分を含む第２の液体からなるドット、または、
前記色材成分を含む第３の液体からなるドットにより形成され、
前記第１の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量は、
前記第２の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量よりも多く、
前記第２の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量は、
前記第３の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量よりも多い、
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７】
色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、
前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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し、
を備え、
前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、
を含み、
前記第２単位造形体は、
当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下であり、
前記指定データが前記単位造形体の形成を指定しないボクセルである外部ボクセルに対して、単位造形体が形成されると仮定し、
前記外部ボクセルに形成されると仮定した単位造形体が、
当該単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第１基準値以下で且つ前記第１基準値よりも小さい第２基準値以上である場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されるように前記ヘッドユニットを制御し、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第２基準値より小さい場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されない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、立体物造形装置の制御方法。
【請求項８】
色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、
前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
コンピューターと、
を備え、
前記ドットにより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
造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、
前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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、
前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、
前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、
を含み、
前記第２単位造形体は、
当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下である、立体物造形装置の制御プログラムであって、
前記指定データが前記単位造形体の形成を指定しないボクセルである外部ボクセルに対して、単位造形体が形成されると仮定し、
前記外部ボクセルに形成されると仮定した単位造形体が、
当該単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第１基準値以下で且つ前記第１基準値よりも小さい第２基準値以上である場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成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、
当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第２基準値より小さい場合は、
前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されない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、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により、所定の厚さの造形層を形成し、造形層を積層させることで立体物を造形する。このような立体物造形装置において、彩色の施された立体物を造形する技術が各種提案されている（例えば、特許文献１）。
【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、ドットの集合として立体物を造形する場合、立体物の形状がドットのサイズに依存する。このため、立体物の表面を形成するドットが、凹凸として視認される場合がある。特に、滑らかな表面の立体物を造形する場合、凹凸が目立つと、造形される立体物は、滑らかさを欠いたざらつき感のある低品質の立体物とな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、凹凸が視認される可能性を低減してざらつき感の少ない立体物を造形可能な立体物造形装置を提供することを、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、色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、を備え、前記ドットを用いて単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いてモデルの示す形状及び色彩に応じた立体物を造形可能な立体物造形装置であって、前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、を含み、前記第２単位造形体は、当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面である、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を含む複数の単位造形体により立体物を造形する。そして、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、第２単位造形体を用いて形成することができる。つまり、モデルの示す色彩を有する第１単位造形体により形成すると凹凸が視認される可能性の高い凹凸部分のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体で形成することができる。このため、凹凸のうち凸部分の色を薄くして、凹凸が視認される可能性を低減することが可能となる。すなわち、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することが可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る立体物造形装置は、色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、を備え、造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを、所定の直方体形状を有するボクセルの集合で近似し、前記ボクセルに１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて前記立体物を造形可能な立体物造形装置であって、前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、を含み、前記第２単位造形体は、当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下である、ことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を含む複数の単位造形体により立体物を造形する。そして、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、第２単位造形体を用いて形成することができる。つまり、モデルの示す色彩を有する第１単位造形体により形成すると凹凸が視認される可能性の高い凹凸部分のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の単位造形体で形成することができる。このため、凹凸のうち凸部分の色を薄くして、凹凸が視認される可能性を低減することが可能となる。すなわち、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することが可能となる。
また、この発明によれば、単位造形体のうちモデルの内側部分の占める割合が第１基準値以下の場合に限り、当該単位造形体を第２単位造形体とする。このため、モデルから突出したボクセルに、モデルと同じ色の第１単位造形体が形成されることを防止し、凹凸が視認される可能性を低減することが可能となる。
他方、単位造形体のうちモデルの内側部分の占める割合が第１基準値よりも大きい場合には、当該単位造形体を第２単位造形体とすることを防止し、当該単位造形体を第１単位造形体とすることができる。このため、造形される立体物が、モデルの示す色彩よりも薄い色の物体であると視認されることを防止することができる。
なお、第１基準値とは、「０％」よりも大きい値であればよい。
【００１０】
また、本発明に係る立体物造形装置は、色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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、を備え、前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、を含み、前記第２単位造形体は、当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下である、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を用いて形成することができる。このため、立体物の表面の凹凸のうち凸部分の色を薄くすることが可能となり、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００１２】
また、上述した立体物造形装置において、前記第２単位造形体の表面を構成する６面は、前記立体物の表面を構成する２面であって、一つの辺を共有する２面を含む、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
この態様によれば、立体物の表面の凹凸のうち凸部分である稜線を、第２単位造形体を用いて形成することができる。このため、立体物の表面の凹凸のうち凸部分の色を薄くすることが可能となり、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００１４】
また、上述した立体物造形装置において、前記第２単位造形体の表面を構成する６面のうち、前記立体物の表面を構成する面の反対側の面は、前記第１単位造形体と隣り合う、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１５】
この態様によれば、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体が、直線状に連続して形成されることを防止することができる。このため、造形される立体物が、モデルの示す色彩よりも薄い色の物体であると視認されることを防止することができる。
【００１６】
また、上述した立体物造形装置において、前記第１単位造形体は、前記色材成分を含む第１の液体からなるドットにより形成され、前記第２単位造形体は、前記色材成分を含む第２の液体からなるドットにより形成され、前記第１の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量は、前記第２の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量よりも多い、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１７】
この態様によれば、第１の液体によりモデルの示す色彩と同じ色の第１単位造形体を形成し、第２の液体によりモデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を形成することができる。このため、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、第２の液体からなる第２単位造形体を用いて形成することで、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００１８】
また、上述した立体物造形装置において、前記第１単位造形体は、前記色材成分を含む第１の液体からなるドットにより形成され、前記第２単位造形体は、前記色材成分を含む第２の液体からなるドット、または、前記色材成分を含む第３の液体からなるドットにより形成され、前記第１の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量は、前記第２の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量よりも多く、前記第２の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量は、前記第３の液体に含まれる単位体積あたりの前記色材成分の量よりも多い、ことを特徴とすることが好ましい。
【００１９】
この態様によれば、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２の液体または第３の液体からなる第２単位造形体を用いて形成することで、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００２０】
また、上述した立体物造形装置において、前記制御部は、前記指定データが、一のボクセルに前記第１単位造形体が形成されるように、当該一のボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定する場合であって、且つ、前記一のボクセルに形成される一の単位造形体が、当該一の単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、当該一の単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該一の単位造形体に占める割合が前記第１基準値以下の場合には、前記一のボクセルに前記第２単位造形体が形成されるように前記ヘッドユニットを制御する、ことを特徴とすることが好ましい。
【００２１】
この態様によれば、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を用いて形成する。このため、立体物の表面の凹凸のうち凸部分の色を薄くすることが可能となり、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００２２】
また、上述した立体物造形装置において、前記制御部は、前記指定データが前記単位造形体の形成を指定しないボクセルである外部ボクセルに対して、単位造形体が形成されると仮定し、前記外部ボクセルに形成されると仮定した単位造形体が、当該単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、当該単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該単位造形体に占める割合が第１基準値以下で且つ前記第１基準値よりも小さい第２基準値以上である場合は、前記外部ボクセルに前記第２単位造形体が形成されるように前記ヘッドユニットを制御する、ことを特徴とすることが好ましい。
【００２３】
この態様によれば、外部ボクセルに単位造形体を形成することを仮定したときに、当該単位造形体が立体物の表面の凹凸のうち凸部分を構成する場合には、当該外部ボクセルに第２単位造形体を形成する。このため、外部ボクセルに単位造形体が形成されない場合と比較して、立体物の表面の凹凸のうち凸部分の色の変化を緩やかにすることが可能となり、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００２４】
また、本発明に係る立体物造形装置の制御方法は、色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、前記ドットにより立体物を造形する立体物造形装置の制御方法であって、造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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し、前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、を含み、前記第２単位造形体は、当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下である、ことを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を用いて形成することができる。このため、立体物の表面の凹凸のうち凸部分の色を薄くすることが可能となり、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【００２６】
また、本発明に係る立体物造形装置の制御プログラムは、色材成分を含む液体を吐出するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、コンピューターと、を備え、前記ドットにより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、造形すべき立体物の形状及び色彩を示すモデルを所定の直方体形状を有するボクセルの集合として表すデータであって、前記ボクセルに形成すべき１または複数の前記ドットを指定するデータである指定データが供給されると、前記ボクセルに、１または複数の前記ドットからなる単位造形体を形成し、複数の前記単位造形体を用いて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、前記立体物を構成する前記複数の単位造形体は、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量の前記色材成分を有する第１単位造形体と、前記モデルの示す色彩を表すために必要な量よりも少ない量の前記色材成分を有する第２単位造形体と、を含み、前記第２単位造形体は、当該第２単位造形体の表面を構成する６面のうち２以上の面が前記立体物の表面であり、当該第２単位造形体のうち前記モデルの内側部分の当該第２単位造形体に占める割合が第１基準値以下である、ことを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、立体物の表面の凹凸のうち凸部分を、モデルの示す色彩よりも薄い色の第２単位造形体を用いて形成することができる。このため、立体物の表面の凹凸のうち凸部分の色を薄くすることが可能となり、ざらつき感を抑えた滑らかな表面を有する立体物を造形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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】指定データ生成処理を示すフローチャートである。
【図１４】エッジブロックＢL-EGを説明するための説明図である。
【図１５】エッジブロックＢL-EGを説明するための説明図である。
【図１６】充填率ＲFを説明するための説明図である。
【図１７】充填率ＲFとブロックＢLの種類との関係を説明するための説明図である。
【図１８】造形体データＦＤと指定データＳＤとの関係を説明するための説明図である。
【図１９】外部ボクセルＶx-Exを説明するための説明図である。
【図２０】変形例８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２１】変形例８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】
【００２９】
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。
【００３０】
＜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。
【００３１】
＜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。
【００３２】
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指定データＳＤ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。
【００３３】
＜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に基づいて指定データＳＤを生成するデータ生成処理を実行する指定データ生成部９３と、を備える。
【００３４】
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の形状及び色彩を表すためのモデルを示すモデルデータＤatを生成する。
【００３５】
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のモデルの輪郭である外面ＳF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のモデルの外面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のモデルの外面ＳFの形状及び立体物Ｏbjの色彩に加えて、立体物Ｏbjのモデルの外面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。
【００３６】
指定データ生成部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。指定データ生成部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指定データＳＤ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指定データＳＤを指定データＳＤ[q]と称する（ｑは、１≦ｑ≦Ｑを満たす自然数）。
【００３７】
図２は、モデルデータＤatの指定する立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFの形状と、指定データＳＤ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、指定データ生成部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指定データＳＤ[1]〜ＳＤ[Q]を生成するために、まず、モデルデータＤatの示す三次元の形状のモデルの外面ＳF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の示す三次元の形状のモデル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の示す三次元の形状のモデル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。
【００３８】
次に、指定データ生成部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、指定データＳＤとして出力する。より具体的には、指定データ生成部９３は、断面モデルデータＬdat[q]に基づいて造形体データＦＤ[q]を生成し、造形体データＦＤ[q]に基づいて指定データＳＤ[q]を生成する。
ここで、造形体データＦＤ[q]とは、断面モデルデータＬdat[q]の示す立体物Ｏbjのモデルの断面体の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]の示す立体物Ｏbjのモデルの断面体の形状及び色彩をボクセルＶxの集合として表すデータである。
また、指定データＳＤ[q]とは、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。すなわち、指定データＳＤ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。例えば、指定データＳＤは、ドットの色を、当該ドットを形成するインクの種類により指定すればよい。なお、インクの種類については後述する。
【００３９】
ボクセルＶxとは、所定サイズの直方体であり、所定の厚さΔＺを有し、所定体積を有する直方体である。なお、本明細書では、直方体が、立方体を含む概念として説明する。
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の構成要素をブロックＢL（「単位造形体」の一例）と称する。詳細は後述するが、ブロックＢLは、１または複数のドットにより構成される。換言すれば、ブロックＢL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、指定データＳＤ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。
【００４０】
なお、上述の通り、立体物造形システム１００は、モデルデータ生成部９２の生成するモデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルを格子状に細分化することで、直方体形状のブロックＢLの集合として立体物Ｏbjを造形する。このため、厳密には（微視的な観点で言えば）、立体物Ｏbjの形状と、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの形状とは、相違する。換言すれば、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFと、立体物造形装置１により実際に造形される立体物Ｏbjの表面の形状とは、相違する（後述する図１８参照）。例えば、モデルデータＤatの示すモデルの外面ＳFの形状が滑らかな曲面であっても、微視的には、立体物造形装置１が造形する立体物Ｏbjの表面は凹凸な形状となる場合がある。
【００４１】
図２（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、立体物造形装置１は、指定データ生成部９３から指定データＳＤ[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]から生成された指定データＳＤ[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]から生成された指定データＳＤ[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、指定データＳＤ[1]〜ＳＤ[Q]に対応してされる造形体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。
【００４２】
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のモデルの外面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、本実施形態に係る指定データ生成部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断面モデルデータＬdat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の示すモデルの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断面モデルデータＬdat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。
【００４３】
ところで、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、断面モデルデータＬdat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、指定データＳＤ[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。
本実施形態に係る指定データ生成部９３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、指定データ生成部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断面モデルデータＬdat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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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、を備える。
なお、制御部６及び指定データ生成部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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
記憶部６０は、ホストコンピューター９から供給される指定データＳＤ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。
【００５２】
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。
【００５３】
制御部６は、ホストコンピューター９から指定データＳＤ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から供給される指定データＳＤを記憶部６０に格納する。次に、制御部６は、指定データＳＤ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、指定データＳＤ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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
＜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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
波形指定信号ＳＩは、指定データＳＤに基づいて定められる、吐出部Ｄからのインクの吐出の有無及び吐出部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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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に基づいて定められる波形指定信号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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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）。
【００８１】
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。
【００８２】
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、ブロックＢL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、ブロックＢL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個のブロックＢL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。
【００８３】
＜２．データ生成処理及び造形処理＞
次に、図１０乃至図１８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。
【００８４】
＜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。
【００８５】
データ生成処理は、ホストコンピューター９の指定データ生成部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、指定データ生成部９３が取得したときに開始される。図１０に示すステップＳ１００、Ｓ１１０、及び、Ｓ１２０の処理が、データ生成処理に該当する。
【００８６】
図１０に示すように、指定データ生成部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、指定データ生成部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、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの外面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、指定データ生成部９３は、断面モデルデータＬdat[q]の示す形状及び色彩をボクセルＶxの単位で区分けして離散化した造形体データＦＤ[q]を生成する（Ｓ１１０）。なお、本実施形態では、造形体データＦＤの示すボクセルＶxの集合が、モデルデータＤatの示すモデルを包含するように設けられる場合を想定する（図１８参照）。
次に、指定データ生成部９３は、造形体データＦＤとモデルデータＤatとに基づいて、造形体ＬＹ[q]を形成するために立体物造形装置１が形成すべきブロックＢL（つまり、立体物造形装置１が形成すべきドットの配置）を決定し、決定結果に基づいて指定データＳＤ[q]を生成する指定データ生成処理を実行する（Ｓ１２０）。具体的には、指定データ生成部９３は、ステップＳ１２０の指定データ生成処理において、各ボクセルＶxに形成すべきブロックＢLの表す色の濃淡を決定することで、指定データＳＤを生成する。当該指定データ生成処理の詳細については、後述する。
このように、指定データ生成部９３は、図１０のステップＳ１００〜Ｓ１２０に示すデータ生成処理を実行する。
【００８７】
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が出力した指定データＳＤを、立体物造形装置１が取得して記憶部６０に格納したときに開始される。図１０に示すステップＳ１３０〜Ｓ１８０の処理が、造形処理に該当する。
【００８８】
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（Ｓ１３０）。次に、制御部６は、指定データ生成部９３が生成した指定データＳＤ[q]を記憶部６０から取得する（Ｓ１４０）。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（Ｓ１５０）。
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、指定データＳＤ[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Ｓ１５０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。
【００８９】
次に、制御部６は、指定データＳＤ[q]に応じた造形体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）。
【００９０】
このように、立体物造形システム１００のうち指定データ生成部９３が、図１０のステップＳ１００〜Ｓ１２０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に基づいて指定データＳＤ[1]〜ＳＤ[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Ｓ１３０〜Ｓ１８０に示す造形処理を実行することで、モデルデータＤatの示すモデルの形状及び色彩を再現するような立体物Ｏbjを造形する。
【００９１】
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指定データＳＤ[q]が生成された場合には、次の指定データＳＤ[q+1]の生成を待つことなく、指定データＳＤ[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。
【００９２】
＜２．２．形状補完処理＞
上述のとおり、ステップＳ１００において、指定データ生成部９３は、モデルデータＤatの指定する立体物Ｏbjのモデルの外面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の示す立体物Ｏbjのモデルの外面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。
【００９３】
まず、図１１を参照しつつ、断面モデルデータＬdatの示す、立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFよりも内側の構造について説明する。
ここで、図１１（Ａ）は、断面モデルデータＬdatの示す立体物Ｏbjのモデルの斜視図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す立体物Ｏbjもモデルを直線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。
【００９４】
図１１（Ｂ）に示すように、断面モデルデータＬdatに基づいて造形される立体物Ｏbjは、立体物Ｏbjの表面から、立体物Ｏbjの内側にむけて順番に、彩色層Ｌ1、遮蔽層Ｌ2、及び、内部層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立体物Ｏbjの表面を含む層である。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、内部層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内部層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。
【００９５】
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、内部層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。
【００９６】
図１２は、形状補完処理を実行する場合における指定データ生成部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、指定データ生成部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のモデルの外面ＳFから立体物Ｏbjのモデル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、指定データ生成部９３は、彩色層Ｌ1の内側の面から立体物Ｏbjのモデル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、指定データ生成部９３は、遮蔽層Ｌ2の内側の面から立体物Ｏbjのモデルの内側に向かう厚さΔＬ3の領域を、内部層Ｌ3として定める（Ｓ２２０）。また、指定データ生成部９３は、内部層Ｌ3よりも立体物Ｏbjのモデルの内側の部分を、中空部ＨLとして定める（Ｓ２３０）。
指定データ生成部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、内部層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。
【００９７】
＜２．３．指定データ生成処理＞
指定データ生成部９３は、ステップＳ１２０において、造形体データＦＤ及びモデルデータＤatに基づいて各ボクセルＶxに形成すべきブロックＢLの色の濃淡を決定し、当該決定結果と造形体データＦＤとに基づいて指定データＳＤを生成する指定データ生成処理を実行する。以下、指定データ生成処理について説明する。
【００９８】
図１３は、指定データ生成処理を実行する場合における指定データ生成部９３の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図１３を参照しつつ、指定データ生成処理の概要を説明する。
この図に示すように、指定データ生成部９３は、まず、造形体データＦＤに基づいて、立体物Ｏbjを構成する複数のブロックＢLの中から、立体物Ｏbjの表面の凸部分を構成するエッジブロックＢL-EGが形成されるボクセルＶxであるエッジボクセルＶx-EGを特定する（Ｓ３００）。なお、指定データ生成部９３は、立体物Ｏbjが、複数のエッジブロックＢL-EGを含む場合には、当該複数のエッジブロックＢL-EGと１対１に対応する複数のエッジボクセルＶx-EGを特定する。
次に、指定データ生成部９３は、各エッジボクセルＶx-EGについて、エッジボクセルＶx-EGのうち、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFよりも内側部分の、当該エッジボクセルＶx-EG全体に占める体積の割合である充填率ＲFを算出する（Ｓ３１０）。
次に、指定データ生成部９３は、各エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFに基づいて、当該エッジボクセルＶx-EGに形成すべきブロックＢLの種類を決定する（Ｓ３２０）。なお、ブロックＢLの種類については、後述する。
そして、指定データ生成部９３は、ステップＳ３２０における決定結果と、造形体データＦＤとに基づいて、指定データＳＤを生成する（Ｓ３３０）。
以下、指定データ生成処理において実行されるステップＳ３００〜Ｓ３３０の各処理について説明する。
【００９９】
上述の通り、指定データ生成部９３は、ステップＳ３００において、エッジブロックＢL-EGが形成されるエッジボクセルＶx-EGを特定する。
ここで、エッジブロックＢL-EGとは、ブロックＢLを構成する直方体の６面のうち、２以上の面が立体物Ｏbjの表面として立体物Ｏbjの外部に露出するブロックＢLである。また、エッジボクセルＶx-EGとは、エッジブロックＢL-EGが形成されるボクセルＶxである。また、以下では、エッジブロックＢL-EG以外のブロックＢLを非エッジブロックＢL-PLと称し、非エッジブロックＢL-PLが形成されるボクセルＶxを非エッジボクセルＶx-PLと称する場合がある。
【０１００】
図１４は、エッジボクセルＶx-EGを説明するために、立体物Ｏbjの表面の一部の一例を示す図である。図１４では、エッジブロックＢL-EGを、薄い色でハッチングされたブロックＢLとして表し、非エッジブロックＢL-PLを、濃い色でハッチングされたブロックＢLとして表している。
例えば、図１４に示すブロックＢL-Aは、図１５（Ａ）に示すように、＋Ｚ方向を向く面が、立体物Ｏbjの表面として立体物Ｏbjの外部に露出した面であり、それ以外の５面が、他のブロックＢLと隣り合う。このため、ブロックＢL-Aは、非エッジボクセルＶx-PLに形成される非エッジブロックＢL-PLである。
これに対して、図１４に示すブロックＢL-Bは、図１５（Ｂ）に示すように、＋Ｚ方向を向く面と＋Ｙ方向を向く面との２面が、立体物Ｏbjの表面として立体物Ｏbjの外部に露出した面である。このため、ブロックＢL-Bは、エッジボクセルＶx-EGに形成されるエッジブロックＢL-EGである。
また、図１４に示すブロックＢL-Cは、図１５（Ｃ）に示すように、＋Ｚ方向を向く面、＋Ｙ方向を向く面、及び、＋Ｘ方向を向く面の３面が、立体物Ｏbjの表面として立体物Ｏbjの外部に露出した面である。このため、ブロックＢL-Cは、エッジボクセルＶx-EGに形成されるエッジブロックＢL-EGである。
【０１０１】
なお、図１４及び図１５（Ｂ）に示すように、ブロックＢL-Bは、立体物Ｏbjの外部に露出する２面、すなわち、＋Ｚ方向を向く面と＋Ｙ方向を向く面とが、１つの辺ＣEを共有している。そして、辺ＣEは、立体物Ｏbjの表面に露出した稜線をなす。このため、ブロックＢL-Bの有する６面のうち、立体物Ｏbjの外部に露出し、辺ＣEを共有する２面は、立体物Ｏbjの表面の凹凸の凸部として視認される可能性が高い。
また、図１４及び図１５（Ｃ）に示すように、ブロックＢL-Cは、立体物Ｏbjの外部に露出する３面、すなわち、＋Ｚ方向を向く面、＋Ｙ方向を向く面、及び、＋Ｘ方向を向く面の３面が、１つの頂点ＣVを共有している。そして、頂点ＣVは、立体物Ｏbjの表面に露出した頂点である。このため、ブロックＢL-Cの有する６面のうち、立体物Ｏbjの外部に露出し、頂点ＣVを共有する３面は、立体物Ｏbjの表面の凹凸の凸部として視認される可能性が高い。
【０１０２】
説明を図１３に戻す。上述の通り、指定データ生成部９３は、ステップＳ３１０において、各エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFを算出する。
具体的には、指定データ生成部９３は、まず、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルと、造形体データＦＤの示すボクセルＶxの集合とを、同一の位置に重ねて配置することを想定した場合に、図１６に示すように、エッジボクセルＶx-EGが、モデルデータＤatの示すモデルの外面ＳFにより、モデルの内側部分Ｖx-inとモデルの外側部分Ｖx-outとに区分されるか否かを判定する。換言すれば、エッジブロックＢL-EGが、モデルの内側部分ＢL-inとモデルの外側部分ＢL-outとに区分されるか否かを判定する。
そして、指定データ生成部９３は、判定結果が肯定である場合、すなわち、エッジボクセルＶx-EGが、モデルの内側部分Ｖx-inと外側部分Ｖx-outとに区分される場合、充填率ＲFを、内側部分Ｖx-inのエッジボクセルＶx-EGに占める体積の割合または、内側部分ＢL-inのエッジブロックＢL-EGに占める体積の割合として算出する。
【０１０３】
説明を図１３に戻す。上述の通り、指定データ生成部９３は、ステップＳ３２０において、エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFに基づいて、エッジボクセルＶx-EGに形成すべきブロックＢLの種類を決定する。
図１７は、指定データ生成部９３による、ブロックＢLの種類の決定について説明するための説明図である。
【０１０４】
ステップＳ３２０において、指定データ生成部９３は、図１７に示すように、エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが、「α1＜ＲF」を満たす場合、当該エッジボクセルＶx-EGに形成すべきブロックＢLの種類を、同色ブロックＢL1とする。
なお、基準値α1（「第１基準値」の一例）は、「０＜α1」を満たす値である。また、同色ブロックＢL1（「第１単位造形体」の一例）とは、ボクセルＶxに対して造形体データＦＤが指定する色と同じ色を有するブロックＢLである。換言すれば、同色ブロックＢL1とは、ボクセルＶxにおいてモデルデータＤatの示す色彩を表すのに必要な量の色材成分を有するように形成されたブロックＢLである。
【０１０５】
ステップＳ３２０において、指定データ生成部９３は、図１７に示すように、エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが、「α2≦ＲF≦α1」を満たす場合、当該エッジボクセルＶx-EGに形成すべきブロックＢLの種類を、淡色ブロックＢL2とする。
なお、基準値α2（「第２基準値」の一例）は、「０≦α2＜α1」を満たす値である。また、淡色ブロックＢL2（「第２単位造形体」の一例）とは、ボクセルＶxに対して造形体データＦＤが指定する色を薄くした色を有するブロックＢLである。換言すれば、淡色ブロックＢL2とは、ボクセルＶxにおいてモデルデータＤatの示す色彩を表すのに必要な量の色材成分よりも少ない量の色材成分を有するように形成されたブロックＢLである。
【０１０６】
但し、指定データ生成部９３は、エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが、「α2≦ＲF≦α1」を満たす場合であっても、造形体データＦＤが当該エッジボクセルＶx-EGに指定する色がクリアー（ＣＬ）である場合には、当該エッジボクセルＶx-EGに形成すべきブロックＢLの種類を、同色ブロックＢL1（すなわち、クリアーインクにより形成されるブロックＢL）とする。
【０１０７】
なお、図１４及び図１５（Ｂ）に示すように、ブロックＢL-Bは、−Ｚ方向を向く面と−Ｙ方向を向く面との２面が、同色ブロックＢL1と隣り合う。すなわち、淡色ブロックＢL2のうち、ブロックＢL-Bのように２面が立体物Ｏbjの表面に露出する淡色ブロックＢL2においては、原則として、立体物Ｏbjの表面として露出する面の反対側の面が同色ブロックＢL1と隣り合うことになる。
【０１０８】
ステップＳ３２０において、指定データ生成部９３は、図１７に示すように、エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが、「ＲF＜α2」を満たす場合、当該エッジボクセルＶx-EGにはブロックＢLを形成しない旨の決定をする。
【０１０９】
説明を図１３に戻す。上述の通り、指定データ生成部９３は、ステップＳ３３０において、ステップＳ３２０で決定したブロックＢLの種類と、造形体データＦＤと、に基づいて、指定データＳＤを生成する。
具体的には、指定データ生成部９３は、ステップＳ３２０において同色ブロックＢL1を形成することを決定したボクセルＶxに対しては、造形体データＦＤが当該ボクセルＶxに対して指定する色と同じ色のドットの形成を指定し、また、ステップＳ３２０において淡色ブロックＢL2を形成することを決定したボクセルＶxに対しては、造形体データＦＤが当該ボクセルＶxに対して指定する色を薄くした色のドットの形成を指定するような指定データＳＤを生成する。
【０１１０】
図１８は、造形体データＦＤの示す立体物Ｏbj（図１８（Ａ）参照）と、指定データＳＤの示す立体物Ｏbj（図１８（Ｂ）参照）とを説明するための説明図である。なお、図１８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。また、図１８では、彩色層Ｌ1を構成するブロックＢLに対してハッチングを付す一方で、遮蔽層Ｌ2及び内部層Ｌ3を構成するブロックＢLを白色で示している。また、図１８では、彩色層Ｌ1を構成するブロックＢLのうち、同色ブロックＢL1に対して濃い色のハッチングを付し、淡色ブロックＢL2に対して薄い色のハッチングを付している。
【０１１１】
図１８（Ａ）に示すように、造形体データＦＤに基づいて立体物Ｏbjを形成する場合、立体物Ｏbjの表面を含む彩色層Ｌ1は、複数の同色ブロックＢL1によって構成される。この場合、立体物Ｏbjの彩色層Ｌ1の表面には、淡色ブロックＢL2が含まれない。
一方、図１８（Ｂ）に示すように、指定データＳＤに基づいて立体物Ｏbjを形成する場合、立体物Ｏbjの表面は、複数の同色ブロックＢL1と複数の淡色ブロックＢL2とによって構成される。つまり、本実施形態に係る立体物造形装置１は、指定データＳＤに基づいて、複数の同色ブロックＢL1と複数の淡色ブロックＢL2とからなる表面を有する立体物Ｏbjを造形する。より具体的には、本実施形態に係る立体物造形装置１は、立体物Ｏbjの表面の凹凸の凸部分を、モデルデータＤatの示す色と同色の同色ブロックＢL1に変えて、モデルデータＤatの示す色よりも薄い色の淡色ブロックＢL2により形成する。このため、立体物Ｏbjの表面の凹凸の凸部分を目立たない色のブロックＢLで構成することができ、当該凸部分がざらつきとして視認される可能性を低く抑えることが可能となる。
【０１１２】
なお、あるボクセルＶxに対して、同色ブロックＢL1に変えて淡色ブロックＢL2を形成するためには、当該ボクセルＶxに形成されるブロックＢLを構成するインクの色材成分量を少なくするように調整すればよい。ブロックＢLを構成するインクの色材成分量を少なくように調整する具体的な方法は、どのような方法でもよい。
本実施形態では、造形体データＦＤによる指定と比較して、ブロックＢLに含まれるクリアーインクの割合を増加させることにより、ブロックＢLを構成するインクの色材成分量を少なくする。換言すれば、本実施形態では、造形体データＦＤによる指定と比較して、ブロックＢLに含まれる有彩色インクまたは無彩色インクの割合を減少させることにより、ブロックＢLに含まれる有彩色インクまたは無彩色インクの色材成分量を少なくする。例えば、造形体データＦＤが、淡色ブロックＢL2が形成されるべきボクセルＶxの色としてシアンを指定する場合、指定データ生成部９３は、当該ボクセルＶxに、シアンインクとクリアーインクからなる淡色ブロックＢL2を形成することを指定する指定データＳＤを生成する。具体的には、造形体データＦＤが、淡色ブロックＢL2が形成されるべきボクセルＶxに、シアンインクからなる大ドットの形成を指定する場合、指定データ生成部９３は、当該ボクセルＶxに、例えば、シアンインクからなる中ドットと、クリアーインクからなる小ドットと、から構成される淡色ブロックＢL2の形成を指定する指定データＳＤを生成すればよい。
【０１１３】
＜３．実施形態の結論＞
以上において説明したように、本実施形態では、立体物Ｏbjの表面の凸部分を構成するエッジブロックＢL-EGにおいて、当該エッジブロックＢL-EGが形成されるエッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが基準値α1以下である場合に、当該エッジブロックＢL-EGを、モデルデータＤatの示す色よりも薄い色を有する淡色ブロックＢL2とする。このため、立体物Ｏbjの表面の凹凸の凸部分を目立たない色のブロックＢLで構成することが可能となり、当該凸部分がざらつきとして視認される可能性を低く抑えることが可能となる。
また、本実施形態では、立体物Ｏbjの表面の凸部分を構成するエッジブロックＢL-EGにおいて、当該エッジブロックＢL-EGが形成されるエッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが基準値α1よりも大きい場合に、当該エッジブロックＢL-EGを、モデルデータＤatの示す色と同じ色を有する同色ブロックＢL1とする。このため、立体物造形装置１の造形する立体物Ｏbjが、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルよりも薄い色を有する物体として視認される可能性を低くすることが可能となる。
このように、本実施形態に係る立体物造形システム１００は、立体物Ｏbjの色がモデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルと比較して薄い色となることを防止しつつ、立体物Ｏbjの表面の凸部分がざらつきとして視認されることを防止することができる。
【０１１４】
＜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。
【０１１５】
＜変形例１＞  
上述した実施形態において、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、ホワイトインク、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、例えば、１種類の有彩色インク（「第１の液体」の一例。以下、「第１インク」と称する）と、第１インクよりも単位体積あたりの有彩色の色材成分量の少ないインク（「第２の液体」の一例。以下、「第２インク」と称する）と、を含む少なくとも２種類のインクを吐出可能なものであればよい。
ここで、第２インクは、有彩色インクであってもよいし、無彩色インクであってもよいし、または、クリアーインクであってもよい。具体的には、第２インクは、第１インクと同じ色の有彩色の色材成分を有する有彩色インクであってもよいし、ホワイトインクであってもよいし、クリアーインクであってもよい。
そして、同色ブロックＢL1が第１インクで構成される場合、淡色ブロックＢL2は、少なくとも第２インクを含んで構成されればよい。具体的には、淡色ブロックＢL2は、第２インクから構成されてもよいし、第１インク及び第２インクにより構成されてもよい。
【０１１６】
なお、上述した実施形態は、第２インクがクリアーインクであり、且つ、淡色ブロックＢL2が第１インク及び第２インクにより構成される場合を例示したものである。すなわち、上述した実施形態では、同色ブロックＢL1に変えて淡色ブロックＢL2を形成する場合において、ブロックＢLを構成するインクの色材成分量を少なくするために、ブロックＢLに含まれるクリアーインクの割合を増加させる。
しかし、上述した実施形態は一例に過ぎず、ブロックＢLを構成するインクの色材成分量を少なくするために、ブロックＢLを構成するインクを、第１インクから第２インクに切り替えてもよい。すなわち、指定データ生成部９３は、造形体データＦＤが、ボクセルＶxに、第１インクからなる同色ブロックＢL1を形成することを指定する場合、当該ボクセルＶxに、第２インクからなる淡色ブロックＢL2を形成することを指定する指定データＳＤを生成してもよい。
この場合、第２インクは、第１インクの色を薄くした有彩色インクであることが好ましい。例えば、第１インクがシアンインクである場合、第２インクはライトシアンインクであることが好ましく、第１インクがマゼンタインクである場合、第２インクはライトマゼンタインクであればよい。ここで、ライトシアンインクとは、シアンと同色の色材成分を有するインクであって、シアンのインクと比べて、単位体積あたりの当該色材成分の含有量の少ないインクである。また、ライトマゼンタインクとは、マゼンタと同色の色材成分を有するインクであって、マゼンタのインクと比べて、単位体積あたりの当該色材成分の含有量の少ないインクである。
【０１１７】
＜変形例２＞  
上述した実施形態及び変形例において、造形体データＦＤがエッジボクセルＶx-EGに指定する色がクリアー（ＣＬ）である場合には、当該エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが「α2≦ＲF≦α1」を満たす場合であっても、当該エッジボクセルＶx-EGには淡色ブロックＢL2を形成せずに同色ブロックＢL1を形成するが（図１７参照）、これは一例に過ぎず、淡色ブロックＢL2を形成しないエッジボクセルＶx-EGは、クリアー（ＣＬ）が指定されたエッジボクセルＶx-EGに限定されるものではない。例えば、造形体データＦＤが、イエロー（ＹＬ）やホワイト（ＷＴ）等の、明度が高く淡い色を指定するエッジボクセルＶx-EGに対しても、淡色ブロックＢL2を形成しないこととしてもよい。
【０１１８】
＜変形例３＞  
上述した実施形態及び変形例において、エッジブロックＢL-EGの有する色の濃淡は、同色ブロックＢL1と淡色ブロックＢL2の２種類のブロックＢLによる２値で調整がれるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、エッジブロックＢL-EGの有する色の濃淡を、３値で調整してもよい。
例えば、実施形態に示すように、ブロックＢLに含まれるクリアーインクの割合の増減により当該ブロックＢLを構成するインクの色材成分量を調整する場合、（１）当該ブロックＢLに対してクリアーインクからなるドットを形成しない、（２）当該ブロックＢLに対してクリアーインクからなる小ドットを形成する、（３）当該ブロックＢLに対してクリアーインクからなる中ドットを形成する、という３値で濃淡の調整をすればよい。
また、例えば、変形例１に示すように、ブロックＢLを構成するインクの種類を切り替えることで当該ブロックＢLを構成するインクの色材成分量を調整する場合、立体物造形装置１は、第１インク及び第２インクに加えて、第１インクと同じ色の有彩色の色材成分を有する有彩色インクであって、第２インクよりも単位体積あたりの有彩色の色材成分量の少ないインク（「第３の液体」の一例。以下、「第３インク」と称する）を吐出可能であればよい。この場合、（１）当該ブロックＢLを第１インクから構成する、（２）当該ブロックＢLを第２インクから構成する、（３）当該ブロックＢLを第３インクから構成する、という３値で濃淡の調整が可能となる。
【０１１９】
＜変形例４＞  
上述した実施形態及び変形例において、指定データ生成部９３は、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの全部を包含するようなボクセルＶxの集合を定める造形体データＦＤを生成するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、指定データ生成部９３は、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの一部を含まないようなボクセルＶxの集合を示す造形体データＦＤを生成してもよい。
【０１２０】
図１９は、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFと、本変形例に係る造形体データＦＤ及び指定データＳＤとの関係を説明するための説明図である。
図１９（Ａ）に示すように、本変形例に係る指定データ生成部９３は、ボクセルＶxの集合が、外面ＳFの内側部分の一部を含まないような造形体データＦＤを生成する。次に、本変形例に係る指定データ生成部９３は、図１９（Ｂ）に示すように、外面ＳFの内側部分であって、造形体データＦＤの示すボクセルＶxの集合に含まれていない部分に、外部ボクセルＶx-Exを設ける。そして、指定データ生成部９３は、外部ボクセルＶx-ExにブロックＢLを形成したと仮定した場合に、当該ブロックＢLがエッジブロックＢL-EGに該当し、当該外部ボクセルＶx-Exの充填率ＲFが基準値α1以下で且つ基準値α2以上である場合に、当該外部ボクセルＶx-Exに淡色ブロックＢL2が形成されるような指定データＳＤを生成する。
【０１２１】
＜変形例５＞  
上述した実施形態及び変形例において、淡色ブロックＢL2は、エッジボクセルＶx-EGに形成されるエッジブロックＢL-EGであるという第１条件と、当該エッジボクセルＶx-EGの充填率ＲFが基準値α1以下であり基準値α2以上であるという第２条件と、を充足するブロックＢL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い。淡色ブロックＢL2は、第１条件及び第２条件に加えて、エッジブロックＢL-EGの有する６面のうち立体物Ｏbjの外部に露出する面の反対側の面が同色ブロックＢL1と隣り合う、という第３条件を充足するブロックＢLであってもよい。
淡色ブロックＢL2の条件として、第１条件及び第２条件に加えて、第３条件を導入することにより、複数の淡色ブロックＢL2が連続的に形成され、立体物Ｏbjの色が、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの色よりも薄い色として視認される可能性を低く抑えることができる。
【０１２２】
本変形例では、第１条件及び第２条件を充足するブロックＢLにおいて、当該ブロックＢLを淡色ブロックＢL2とすることの優先度を導入し、当該優先度を考慮して当該ブロックＢLの種類を決定することで、第３条件を充足する淡色ブロックＢL2を形成する。
具体的には、例えば、エッジブロックＢL-EGのうち立体物Ｏbjの表面に露出する面の個数を優先度とし、露出する面数の多いエッジブロックＢL-EGを優先的に淡色ブロックＢL2に分類すればよい。この場合、図１４に示すブロックＢL-Cのように３面が露出するエッジブロックＢL-EGが、ブロックＢL-Bのように２面が露出するエッジブロックＢL-EGと比較して、優先的に淡色ブロックＢL2に分類される。この結果、立体物Ｏbjの表面の凹凸の凸部分の中で、特に視認される可能性の高い頂点部分を、淡色ブロックＢL2で構成することができ、ざらつき感を効果的に低減することができる。また、この結果、立体物Ｏbjの表面の凹凸の稜線上に、複数の淡色ブロックＢL2が直線的に連続して形成されることを防止することができ、立体物Ｏbjが、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルと比較して薄い色の物体であると視認される可能性を低減することができる。
また、例えば、充填率ＲFの低さの程度を優先度とし、充填率ＲFが低いエッジブロックＢL-EGを優先的に淡色ブロックＢL2に分類してもよい。
【０１２３】
＜変形例６＞  
上述した実施形態及び変形例では、ステップＳ３００に示すエッジボクセルＶx-EGを特定する処理、ステップＳ３１０に示すエッジボクセルＶx-EGにおける充填率ＲFを算出する処理、及び、ステップＳ３２０に示すブロックＢLの種類を特定する処理を、ホストコンピューター９に設けられた指定データ生成部９３で実行するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、これらの処理を制御部６で実行してもよい。そして、ステップＳ３００〜Ｓ３２０に示す処理を制御部６が実行する場合、指定データ生成部９３が生成する指定データＳＤは、造形体データＦＤが示す内容と同様の内容のドットの形成を指定するものであればよい。
すなわち、本変形例に係る制御部６は、指定データＳＤが、ボクセルＶxに対して、モデルデータＤatの示す色と同じ色の同色ブロックＢL1が設けられるような、ドットの形成を指定する場合において、当該ボクセルＶxに形成されるブロックＢLが、少なくとも上述した第１条件及び第２条件を満たす場合には、当該ボクセルＶxに淡色ブロックＢL2が形成されるように、ヘッドユニット３の動作を制御すればよい。そして、本変形例に係るホストコンピューター９は、制御部６に対して、指定データＳＤと、モデルデータＤatと、を供給するものであればよい。
さらに、本変形例に係る制御部６は、変形例４のように、外部ボクセルＶx-Exを設けたうえで、当該外部ボクセルＶx-Exに淡色ブロックＢL2を設けるか否かを判断する処理を実行可能であってもよい。
【０１２４】
＜変形例７＞  
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、内部層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を具備する立体物Ｏbjを造形できればよい。
【０１２５】
＜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。
【０１２６】
図２０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２０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２０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、指定データＳＤ[q]に基づいて、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、指定データＳＤ[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）。
【０１２７】
図２１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、指定データＳＤ[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２１（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の示す立体物Ｏbjのモデル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]から指定データＳＤ[q]を生成し、そして、指定データＳＤ[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２１（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。
【０１２８】
図２１（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２１（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、指定データＳＤ[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２１（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２１（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、指定データＳＤ[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。
【０１２９】
＜変形例９＞  
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。例えば、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インクの吐出を実行するものであってもよい。
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。
【０１３０】
＜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。
【０１３１】
＜変形例１１＞  
上述した実施形態及び変形例において、指定データ生成部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、指定データ生成部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、指定データ生成部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。つまり、指定データ生成部９３は、制御部６に設けられるものであってもよい。
立体物造形装置１が指定データ生成部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に基づいて指定データＳＤを生成し、さらに、生成した指定データＳＤ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。
【０１３２】
＜変形例１２＞  
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。
【０１３３】
＜変形例１３＞  
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】
【０１３４】
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、９２…モデルデータ生成部、９３…指定データ生成部、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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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