(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形法により立体物を造形する立体物造形装置であって、
予め設定されたノズル列方向に一以上のノズルが並ぶノズル列を少なくとも一列以上有するインクジェットヘッドを少なくとも一以上有するヘッド部と、
前記ノズル列方向と交差する方向である主走査方向へ移動しつつ前記ノズルからインク滴を吐出する主走査動作を前記ヘッド部に行わせる主走査駆動部と、
前記立体物を示すデータである造形データに基づいて前記立体物造形装置の各部を制御する制御部と
を備え、
前記ヘッド部は、前記ノズル列を、合計で、少なくとも複数列有し、前記制御部の指示に応じて、前記複数列の前記ノズル列により、少なくともいずれかの領域上に、複数のインクの層を重ねて形成し、
かつ、同じ用途のインクのインク滴を吐出する前記インクジェットヘッドとして、複数の前記インクジェットヘッドを有し、
前記複数列のノズル列におけるそれぞれの前記ノズルは、一の前記インクの層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出し、かつ、前記一のインクの層を形成する動作において、前記同じ用途のインク滴を吐出する前記複数のインクジェットヘッドのそれぞれは、他の前記インクジェットヘッドと重複しない互いに異なる位置へインク滴を吐出し、
一の領域に形成される前記複数のインクの層のうち、連続して重なる少なくともいずれかの２層の前記インクの層を形成する動作において、前記同じ用途のインク滴を同じ位置へ吐出する前記インクジェットヘッドについて、前記インクの層毎に異ならせることにより、同一の前記ノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出することを特徴とする立体物造形装置。
【請求項２】
前記インクジェットヘッドは、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することを特徴とする請求項１に記載の立体物造形装置。
【請求項３】
前記複数列のノズル列におけるそれぞれの前記ノズルは、前記一の領域に形成される前記複数のインクの層のうち、連続して重なるいずれの２層の前記インクの層を形成する動作においても、同一の前記ノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出することを特徴とする請求項１又は２に記載の立体物造形装置。
【請求項４】
前記ヘッド部は、前記複数列のノズル列により、少なくとも前記立体物の内部の領域を構成するインクの層である造形層を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項５】
前記ヘッド部は、前記複数列のノズル列により、造形中の前記立体物の周囲を支えるインクの層であるサポート層を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項６】
前記複数列のノズル列のうち、少なくとも一部の前記ノズル列は、他の前記ノズル列と異なる種類のインクのインク滴を吐出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項７】
前記複数列のノズル列のうちの、少なくとも一列の前記ノズル列は、着色用のインクのインク滴を吐出するノズル列であり、
前記複数列のノズル列のうちの、他の少なくとも一列の前記ノズル列は、前記立体物の内部の領域を構成するインクの層である造形層、又は造形中の前記立体物の周囲を支えるインクの層であるサポート層の材料となるインクのインク滴を吐出することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項８】
前記複数列のノズル列は、同じインクのインク滴を吐出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項９】
前記複数列のノズル列は、同色の着色用のインクのインク滴を吐出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項１０】
積層造形法により立体物を造形する立体物造形方法であって、
予め設定されたノズル列方向に一以上のノズルが並ぶノズル列を少なくとも一列以上有するインクジェットヘッドを少なくとも一以上有するヘッド部に、
前記ノズル列方向と交差する方向である主走査方向へ移動しつつ前記ノズルからインク滴を吐出する主走査動作を行わせ、
前記ヘッド部は、前記ノズル列を、合計で、少なくとも複数列有し、前記複数列の前記ノズル列により、少なくともいずれかの領域上に、複数のインクの層を重ねて形成し、
かつ、同じ用途のインクのインク滴を吐出する前記インクジェットヘッドとして、複数の前記インクジェットヘッドを有し、
前記複数列のノズル列におけるそれぞれの前記ノズルは、一の前記インクの層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出し、かつ、前記一のインクの層を形成する動作において、前記同じ用途のインク滴を吐出する前記複数のインクジェットヘッドのそれぞれは、他の前記インクジェットヘッドと重複しない互いに異なる位置へインク滴を吐出し、
一の領域に形成される前記複数のインクの層のうち、連続して重なる少なくともいずれかの２層の前記インクの層を形成する動作において、前記同じ用途のインク滴を同じ位置へ吐出する前記インクジェットヘッドについて、前記インクの層毎に異ならせることにより、同一の前記ノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出することを特徴とする立体物造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物造形装置及び立体物造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３次元形状の立体物を造形する３Ｄプリンタが様々な用途に用いられつつある。また、従来、立体物の材料をインクジェットヘッド（記録ヘッド）から吐出することで立体物を造形する方法（インクジェット積層法）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４２０６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェットヘッドにおいて、インク滴を吐出するノズルは、極めて微細な構造を有している。そのため、ノズルの吐出特性について、ある程度のバラツキが生じることを避けることは困難である。
【０００５】
ここで、従来、インクジェットヘッドは、２次元（２Ｄ）の画像を印刷するインクジェットプリンタ等において広く用いられている。そして、このような用途の場合、ノズルの吐出特性にある程度のバラツキが生じても、例えばマルチパス方式で印刷を行うことにより、十分な画像品質で印刷を行うことが可能である。
【０００６】
しかし、３Ｄプリンタ等の立体物造形装置でインクジェットヘッドを用いる場合、複数のインクの層を積層させて立体物を造形することにより、ノズルの吐出特性のバラツキの影響が、複数の層を形成することで、重畳されることになる。例えば、ノズル列を有するインクジェットヘッドを用いて１層のインクの層を形成する場合、それぞれのノズルが吐出するインク滴の容量のバラツキに起因して、インクの層の厚さ方向（Ｚ方向）において、凹凸が生じてしまう。そして、この場合、インクの層を複数層重ねて形成すると、インクの層数分だけ凹凸の影響が重畳されることになる。より具体的には、インク滴の容量のバラツキが±１０％の場合、１ｃｍ積層すると２ｍｍの凹凸が生じてしまう。また、その結果、造形される立体物の形状精度が劣化し、立体物の品質が低下するおそれがある。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる立体物造形装置及び立体物造形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の発明者は、鋭意研究により、インク滴の容量のバラツキにより生じる凹凸について、インクの層を積層するにあたり、それぞれのインクの層における同一の位置を同一のノズルで形成するような走査動作（主走査動作等）を行っているために、特に問題になると考えた。そして、先ず、連続する２層のインクの層について、同じ位置へのインク滴の吐出を同じノズルで行わないことを考えた。このように構成すれば、例えば、インク滴の容量のバラツキにより生じる凹凸の影響が重畳されることを適切に防ぐことができる。
【０００８】
しかし、例えば従来の３Ｄプリンタの構成において、このような制御を行うためには、例えば、２次元の画像を印刷するインクジェットプリンタにおいて行うマルチパス方式と同様の動作を行うことが必要になる。より具体的には、例えば、一のインクジェットヘッドで一のインクの層を形成する毎に、各位置へインク滴を吐出するノズルの位置について、ノズル列の方向へずらす動作等が必要になる。しかし、このような制御を行う場合、例えば、造形に必要な解像度ピッチ以上の精度でインクの層毎に機械的な制御を行うことが必要になるため、造形の精度が落ちるおそれもある。また、機械的な制御に要する時間も増大するため、造形の速度が低下するおそれもある。
【０００９】
これに対し、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、一の領域に複数のインクの層を形成するインクジェットヘッド（又はノズル列）として、一のインクジェットヘッドのみではなく、複数のインクジェットヘッドを用いることを考えた。また、複数のインクジェットヘッドに対し、連続する２層のインクの層について、同じ位置へのインク滴の吐出を同じノズルで行わないような制御を行うことを考えた。すなわち、上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
【００１０】
（構成１）積層造形法により立体物を造形する立体物造形装置であって、予め設定されたノズル列方向に一以上のノズルが並ぶノズル列を少なくとも一列以上有するインクジェットヘッドを少なくとも一以上有するヘッド部と、ノズル列方向と交差する方向である主走査方向へ移動しつつノズルからインク滴を吐出する主走査動作をヘッド部に行わせる主走査駆動部と、立体物を示すデータである造形データに基づいて立体物造形装置の各部を制御する制御部とを備え、ヘッド部は、ノズル列を、合計で、少なくとも複数列有し、制御部の指示に応じて、複数列のノズル列により、少なくともいずれかの領域上に、複数のインクの層を重ねて形成し、かつ、同じ用途のインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドとして、複数のインクジェットヘッドを有し、複数列のノズル列におけるそれぞれのノズルは、一のインクの層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出し、かつ、一のインクの層を形成する動作において、同じ用途のインク滴を吐出する複数のインクジェットヘッドのそれぞれは、他のインクジェットヘッドと重複しない互いに異なる位置へインク滴を吐出し、一の領域に形成される複数のインクの層のうち、連続して重なる少なくともいずれかの２層の前記インクの層を形成する動作において、同じ用途のインク滴を同じ位置へ吐出する前記インクジェットヘッドについて、インクの層毎に異ならせることにより、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出する。
【００１１】
このように構成した場合、複数のノズル列を用いて一のインクの層を形成することで、立体物の造形をより高速に行うことができる。また、連続して重なる２層のインクの層について、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないようにすることで、ノズルの吐出特性のバラツキの影響が重畳することを適切に抑えることができる。そのため、このように構成すれば、例えば、インクジェットヘッドを用いて積層造形法で立体物を造形する場合において、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、高い精度で立体物を適切に造形できる。
【００１２】
ここで、この構成において、ノズル列に並ぶノズルは、２以上であることが好ましい。主走査方向は、例えば、ノズル列方向と直交する方向である。また、主走査方向とノズル列方向とは、直角以外の角度で交差してもよい。また、ノズルの吐出特性のバラツキとは、例えば、吐出されるインク滴の容量のバラツキ等である。また、連続して重なる少なくともいずれかの２層のインクの層とは、例えば、積層される複数のインクの層のうち、少なくとも一部の隣接するインクの層のことである。
【００１３】
（構成２）インクジェットヘッドは、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。このように構成すれば、例えば、積層造形法により、立体物を適切に造形できる。立体物造形装置は、紫外線を照射する紫外線光源を更に備えることが好ましい。
【００１４】
（構成３）複数列のノズル列におけるそれぞれのノズルは、一の領域に形成される複数のインクの層のうち、連続して重なるいずれの２層のインクの層を形成する動作においても、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出する。このように構成すれば、ノズルの吐出特性のバラツキの影響について、複数のインクの層を形成することで重畳することをより適切に抑えることができる。
【００１５】
（構成４）ヘッド部は、複数列のノズル列により、少なくとも立体物の内部の領域を構成するインクの層である造形層を形成する。造形層は、例えば、立体物の基本部分等を構成するインクの層である。このように構成すれば、例えば、立体物の基本部分等に対し、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、高い精度での立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００１６】
（構成５）ヘッド部は、複数列のノズル列により、造形中の立体物の周囲を支えるインクの層であるサポート層を形成する。このように構成すれば、例えば、サポート層について、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、高い精度での立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００１７】
（構成６）複数列のノズル列のうち、少なくとも一部のノズル列は、他のノズル列と異なる種類のインクのインク滴を吐出する。異なる種類のインクとは、例えば、色又は用途等が異なるインクのことである。また、インクの用途とは、例えば、そのインクについて本来用いる用途（例えば、造形用、サポート層用、又は着色用等）のことである。
【００１８】
立体物造形装置において、各種類のインク毎に複数のノズル列を用意すると、必要なノズル列の数が極めて多数になるおそれがある。また、その結果、装置の大型化やコストの増大を招くおそれもある。そのため、立体物造形装置において、それぞれのノズル列については、可能な範囲で、複数の用途に対して兼用して用いることが望まれる。
【００１９】
これに対し、構成６のように構成した場合、一のインクの層を形成する複数のノズル列の少なくとも一部として、例えば、他の用途を兼用するノズル列等を用いることができる。より具体的に、複数の用途に兼用してノズル列を用いる、例えば、着色用のインクを吐出するノズル列について、造形層又はサポート層等の形成にも用いること等である。このように構成すれば、例えば、立体物造形装置が有するノズル列について、より効率的に使用することができる。また、これにより、例えば、装置の大型化やコストの増大を適切に抑えることができる。
【００２０】
（構成７）複数列のノズル列のうちの、少なくとも一列のノズル列は、着色用のインクのインク滴を吐出するノズル列であり、複数列のノズル列のうちの、他の少なくとも一列のノズル列は、立体物の内部の領域を構成するインクの層である造形層、又は造形中の立体物の周囲を支えるインクの層であるサポート層の材料となるインクのインク滴を吐出する。
【００２１】
このように構成した場合、例えば、造形層又はサポート層を形成するノズル列の一部として、着色用のノズル列を用いることができる。また、立体物造形装置において、例えば着色された立体物を造形するためには、通常、カラーインク用の複数のノズル列が必要になる。そのため、この場合、着色のためにもともと必要なノズル列について、造形層又はサポート層の形成に兼用して用いることになる。そのため、このように構成すれば、例えば、立体物造形装置が有するノズル列について、より効率的に使用することができる。また、これにより、例えば、装置の大型化やコストの増大をより適切に抑えることができる。
【００２２】
（構成８）複数列のノズル列は、同じインクのインク滴を吐出する。このように構成すれば、例えば、同じ領域に重ねて形成する複数のインクの層について、より均一かつ適切に形成することができる。
【００２３】
（構成９）複数列のノズル列は、同色の着色用のインクのインク滴を吐出する。このように構成すれば、例えば、着色用のインクについて、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、着色された立体物を造形する場合において、着色により描かれる画像にスジムラ等が発生することを適切に防ぐことができる。
【００２４】
尚、立体物造形装置は、例えば、それぞれ色が異なる複数の着色用のインクを用いて、着色された立体物を造形する。この場合、複数の着色用のインクとは、例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のインクである。この場合、立体物造形装置のヘッド部は、各色の着色用のインクについて、複数のノズル列を有することが好ましい。また、ヘッド部は、ＹＭＣＫ以外の色の着色用のインクのインク滴を吐出するノズル列を更に有してもよい。
【００２５】
（構成１０）積層造形法により立体物を造形する立体物造形方法であって、予め設定されたノズル列方向に一以上のノズルが並ぶノズル列を少なくとも一列以上有するインクジェットヘッドを少なくとも一以上有するヘッド部に、ノズル列方向と交差する方向である主走査方向へ移動しつつノズルからインク滴を吐出する主走査動作を行わせ、ヘッド部は、ノズル列を、合計で、少なくとも複数列有し、複数列のノズル列により、少なくともいずれかの領域上に、複数のインクの層を重ねて形成し、複数列のノズル列におけるそれぞれのノズルは、一のインクの層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出し、かつ、一の領域に形成される複数のインクの層のうち、連続して重なる少なくともいずれかの２層の前記インクの層を形成する動作において、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出する。このように構成すれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、例えば、インクジェットヘッドを用いて積層造形法で立体物を造形する場合において、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る立体物造形装置１０の一例を示す図である。図１（ａ）は、立体物造形装置１０のシステム構成について、要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）は、立体物造形装置１０により造形する立体物５の一例を示す。
【図２】ヘッド部１２のより詳細な構成の一例を示す図である。図２（ａ）は、ヘッド部１２の全体の構成の一例を示す底面図である。図２（ｂ）は、ヘッド部１２における各インクジェットヘッドについて、より詳細な構成の一例を示す。
【図３】複数の造形材用ヘッド２０４により造形層を形成する動作の一例を示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、複数の造形材用ヘッド２０４のうち、第１〜３の造形材用ヘッド２０４（第１〜３ヘッド）のそれぞれによりインク滴を吐出する位置の一例を示す。
【図４】複数の造形材用ヘッド２０４により造形層を形成する動作の他の例を示す図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、複数の造形材用ヘッド２０４のうち、第１〜３の造形材用ヘッド２０４のそれぞれによりインク滴を吐出する位置の一例を示す。
【図５】連続して重なる複数の造形層を形成する動作の一例を示す図である。図５（ａ）は、ｎ番目（ｎは１以上の整数）の造形層（第ｎ層）を形成する場合について、各位置へインク滴を吐出するノズルに対応するノズル列番号及びノズル並び番号を示す。図５（ｂ）は、ｎ＋１番目の造形層（第ｎ＋１層）を形成する場合について、各位置へインク滴を吐出するノズルに対応するノズル列番号及びノズル並び番号を示す。図５（ｃ）は、ｎ＋２番目の造形層（第ｎ＋２層）を形成する場合について、各位置へインク滴を吐出するノズルに対応するノズル列番号及びノズル並び番号を示す。
【図６】ヘッド部１２の構成の変形例を示す図である。図６（ａ）は、ヘッド部１２の変形例における構成の一例を示す。図６（ｂ）は、ヘッド部１２の変形例における構成の他の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る立体物造形装置１０の一例を示す。図１（ａ）は、立体物造形装置１０のシステム構成について、要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）は、立体物造形装置１０により造形する立体物５の一例を示す。
【００２９】
本例において、立体物造形装置１０は、積層造形法により立体物５を造形する装置である。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて立体物５を造形する方法である。立体物５とは、例えば、三次元構造物のことである。また、本例において、立体物を造形する方法は、例えば、立体物の製造方法と考えることもできる。
【００３０】
尚、以下に説明をする点を除き、立体物造形装置１０は、公知の立体物造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、立体物造形装置１０は、例えば、公知のインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。例えば、立体物造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いる二次元画像印刷用のインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。
【００３１】
本例において、立体物造形装置１０は、ヘッド部１２、主走査駆動部１４、造形台１６、及び制御部１８を備える。ヘッド部１２は、立体物５の材料となる液滴（インク滴）を吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂のインク滴等を吐出し、硬化させる。また、これにより、ヘッド部１２は、立体物５を構成する各層を形成する。
【００３２】
より具体的に、本例において、ヘッド部１２は、例えば、複数のインクジェットヘッドを有し、制御部１８の指示に応じてインク滴を吐出する。また、硬化性樹脂として、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂を用いる。この場合、ヘッド部１２は、立体物５の材料となるインク滴として、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、紫外線光源により紫外線を照射することにより、インクの層を硬化させる。
【００３３】
また、本例において、ヘッド部１２は、立体物５の造形時において、図１（ｂ）に示すように、立体物５の周囲に、サポート６を形成する。サポート６は、造形中の立体物５の外周を囲むことで立体物５を支持する積層構造物であり、立体物５の造形完了後に、例えば水により溶解除去される。
【００３４】
尚、本例において、インクとは、例えば、インクジェットヘッドから吐出する液体のことである。また、インクジェットヘッドとは、例えば、インクジェット方式で液体を吐出する液体吐出ヘッドのことである。インクジェット方式とは、例えば、ピエゾ素子等の駆動素子を駆動することにより、ノズルから液滴を吐出させる方式のことである。また、ヘッド部１２のより具体的な構成及び動作については、後に更に詳しく説明をする。
【００３５】
主走査駆動部１４は、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる駆動部である。この場合、ヘッド部１２に主走査動作を行わせるとは、例えば、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつインク滴を吐出する動作である。
【００３６】
また、本例において、主走査駆動部１４は、キャリッジ１０２及びガイドレール１０４を有する。キャリッジ１０２は、ヘッド部１２における各インクジェットヘッド等を造形台１６と対向させて保持する保持部である。この場合、造形台１６と対向させてインクジェットヘッドを保持するとは、例えば、インク滴の吐出方向が造形台１６へ向かう方向になるように、インクジェットヘッドを保持することである。また、主走査動作時において、キャリッジ１０２は、各インクジェットヘッドを保持した状態で、ガイドレール１０４に沿って移動する。ガイドレール１０４は、キャリッジ１０２の移動をガイドするレール状部材であり、主走査動作時において、制御部１８の指示に応じて、キャリッジ１０２を移動させる。
【００３７】
尚、主走査動作におけるヘッド部１２の移動は、立体物５に対する相対的な移動であってよい。そのため、立体物造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、ヘッド部１２の位置を固定して、例えば造形台１６を主走査方向（図中のＹ方向）へ移動させることにより、立体物５の側を移動させてもよい。
【００３８】
造形台１６は、造形中の立体物５を上面に載置する台である。本例において、造形台１６は、上面を上下方向（図中のＺ方向）へ移動させる機能を有しており、制御部１８の指示に応じて、立体物５の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。また、これにより、造形途中の立体物５における被造形面と、ヘッド部１２との間の距離（ギャップ）を適宜調整する。この場合、立体物５の被造形面とは、例えば、ヘッド部１２により次の層が形成される面のことである。また、ヘッド部１２に対して造形台１６を上下動させるＺ方向への走査（Ｚ走査）は、例えばヘッド部１２の側を移動させることで行ってもよい。
【００３９】
制御部１８は、例えば立体物造形装置１０のＣＰＵであり、造形すべき立体物５を示すデータ（造形データ）に基づいて立体物造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５の造形の動作を制御する。本例によれば、立体物５を適切に造形できる。
【００４０】
尚、立体物造形装置１０は、図１（ａ）に図示した構成以外にも、例えば、立体物５の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。例えば、立体物造形装置１０は、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を更に備えてもよい。この場合、副走査動作とは、例えば、造形中の立体物５に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さがヘッド部１２におけるインクジェットヘッドの造形幅よりも長い立体物５を造形する場合等に、必要に応じて、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる。また、より具体的に、副走査駆動部は、例えば、造形台１６を副走査方向へ移動させる駆動部であってよい。また、副走査駆動部は、例えば、ヘッド部１２を保持するキャリッジ１０２と共にガイドレール１０４を移動させる駆動部であってもよい。
【００４１】
続いて、ヘッド部１２のより具体的な構成及び動作について、説明をする。図２は、ヘッド部１２のより詳細な構成の一例を示す。図２（ａ）は、ヘッド部１２の全体の構成の一例を示す底面図である。図２（ｂ）は、ヘッド部１２における各インクジェットヘッドについて、より詳細な構成の一例を示す。
【００４２】
本例において、ヘッド部１２は、複数の造形材用ヘッド２０４、複数のサポート層用ヘッド２１０、平坦化ローラユニット２２２、及び紫外線光源２２０を有する。これらの各構成は、同一の支持体であるキャリッジに配置されている。
【００４３】
尚、複数の造形材用ヘッド２０４及び複数のサポート層用ヘッド２１０は、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドの一例である。これらのインクジェットヘッドとしては、例えば、公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。
【００４４】
また、本例において、複数の造形材用ヘッド２０４と、複数のサポート層用ヘッド２１０とは、使用するインク以外の点は同一の特徴を有するインクジェットヘッドである。ヘッド部１２における各インクジェットヘッド（複数の造形材用ヘッド２０４及び複数のサポート層用ヘッド２１０のそれぞれ）は、副走査方向（Ｘ方向）における位置を揃えて、主走査方向（Ｙ方向）へ並んで配設される。また、各インクジェットヘッドは、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。
【００４５】
複数の造形材用ヘッド２０４は、立体物５の造形用インク（ＭＯ）のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである。この場合、造形用インクとは、例えば、少なくとも立体物の内部の領域を構成するインクの層である造形層（モデル層）を形成するためのインクである。この場合、造形層とは、例えば、立体物５の基本部分等を構成するインクの層であってよい。また、複数の造形材用ヘッド２０４は、例えば、複数の造形層を重ねて形成することにより、立体物５（図１参照）を造形する。
【００４６】
尚、造形用インクとしては、例えば、所定の色の造形専用のインクを用いることができる。また、造形用インクとして、例えば、白色のインク又はクリアインク等を用いることも考えられる。また、例えば、表面が着色された立体物を造形する場合において、造形用インクは、立体物の内部の造形に用いるインクであってよい。また、例えば着色用のインク等を用いず、造形用インクのみで立体物を造形する場合、造形層とは、立体物の全体を構成する各層であってよい。また、図２（ａ）において、それぞれの造形材用ヘッド２０４と対応付けて示した符号Ｈ１〜Ｈ３は、後の説明において、それぞれの造形材用ヘッド２０４を区別して説明する場合に用いる符号である。
【００４７】
複数のサポート層用ヘッド２１０は、造形中の立体物５の周囲を支えるインクの層であるサポート層を形成するためのインクジェットヘッドであり、サポート層の材料（Ｓ）を含むインクのインク滴を吐出する。また、複数のサポート層用ヘッド２１０は、複数のサポート層を重ねて形成することにより、サポート６（図１参照）を形成する。
【００４８】
尚、サポート６の材料としては、例えば、サポート用の公知の材料を好適に用いることができる。本例において、サポート６の材料としては、例えば、立体物５の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を用いることが考えられる。また、造形後に除去されるものであるので、サポート６の材料としては、例えば、造形物よりも紫外線による硬化度が弱く、分解し易い材料を用いることが好ましい、このように構成すれば、例えば、サポート６を用いた造形をより適切に行うことができる。
【００４９】
紫外線光源２２０は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線の光源である。紫外線光源２２０としては、例えば、例えば紫外ＬＥＤを用いることが好ましい。また、紫外線光源２２０として、メタルハライドランプ、又は水銀ランプ等を用いることも考えられる。
【００５０】
また、本例において、紫外線光源２２０は、複数の造形材用ヘッド２０４及び複数のサポート層用ヘッド２１０の並びに対し、主走査方向における一方側に配設される。これにより、紫外線光源２２０は、主走査動作時において、インクの層に対し、インクジェットヘッドと紫外線光源２２０との配置により決まる所定のタイミングで、紫外線を照射する。
【００５１】
より具体的に、例えば、図２（ａ）に示した構成の場合、例えば図中の右方向へ移動する主走査動作を行った場合、紫外線光源２２０は、例えば、その回の主走査動作で造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０によりインク滴を吐出する前の領域に対し、紫外線を照射することになる。そのため、この場合、紫外線光源２２０は、例えば、その回の主走査動作の前に形成されているインクの層に対し、紫外線を照射する。
【００５２】
また、例えば図中の左方向へ移動する主走査動作を行った場合、紫外線光源２２０は、例えば、その回の主走査動作で造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０によりインク滴を吐出した領域に対し、紫外線を照射することになる。そのため、この場合、紫外線光源２２０は、例えば、その回の主走査動作により形成されたインクの層に対し、紫外線を照射する。
【００５３】
また、立体物造形装置１０は、例えば、ヘッド部１２に、往復の主走査動作を行わせてもよい。この場合、往路方向（例えば図中の右方向）及び復路方向（例えば図中の左方向）のそれぞれの主走査動作において、上記の各方向への主走査動作時の動作を行う。以上のように構成すれば、例えば、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０により形成したインクの層に対し、適切に紫外線を照射することができる。
【００５４】
尚、ヘッド部１２の構成の変形例において、ヘッド部１２は、例えば、複数の紫外線光源２２０を有してもよい。この場合、複数の紫外線光源２２０のそれぞれは、例えば、主走査方向におけるヘッド部１２の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。
【００５５】
平坦化ローラユニット２２２は、立体物５の造形中に形成されるインクの層を平坦化するための構成である。本例において、平坦化ローラユニット２２２は、複数の造形材用ヘッド２０４及び複数のサポート層用ヘッド２１０の並びと、紫外線光源２２０との間に配設される。これにより、紫外線光源２２０は、主走査動作時において、インクジェットヘッド及び紫外線光源２２０と平坦化ローラユニット２２２との配置により決まる所定のタイミングで、インクの層を平坦化する。
【００５６】
また、より具体的に、平坦化ローラユニット２２２としては、例えば、硬化する前の液体状態のインクを掻き取るローラ等を有する構成を好適に用いることができる。この場合、例えば、図中の左方向へ移動する主走査動作において、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０により形成されたインクの層に対し、紫外線光源２２０により紫外線が照射される前に、平坦化の動作を行うことが考えられる。
【００５７】
以上の構成により、立体物造形装置１０は、ヘッド部１２により、造形層及びサポート層を形成する。また、造形層及びサポート層を重ねて形成することにより、サポート６により周囲を支持された状態で、立体物５を造形する。
【００５８】
続いて、ヘッド部１２における各インクジェットヘッドのより具体的な構成について、説明をする。ヘッド部１２における各インクジェットヘッドは、例えば、造形台１６（図１参照）と対向する面に、複数のノズル列３０２ａ、ｂをそれぞれ有する。この場合、ノズル列とは、例えば、予め設定されたノズル列方向へノズルが並ぶ列のことである。また、本例において、ノズル列３０２ａ、ｂのそれぞれは、図２（ｂ）に示すように、副走査方向（Ｘ方向）と平行なノズル列方向へ一定のノズルピッチで複数のノズル３０４が並ぶ列である。図示した場合において、ノズルピッチは、１／２００インチである。
【００５９】
また、ノズル列３０２ａにおけるそれぞれのノズル３０４と、ノズル列３０２ｂにおけるそれぞれのノズルは、副走査方向における位置がノズルピッチの１／２（１／２ノズルピッチ）だけずれるように並んでいる。図示した場合において、ノズルピッチの１／２は、１／４００インチである。また、より具体的に、例えば、ノズル列３０２ａを構成する複数のノズル３０４について、図の上側から順番に、Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ１３・・・として区別して示した場合、これらのノズル３０４は、この順番で、一定の間隔（ノズルピッチ）で、副走査方向へ並ぶ。また、ノズル列３０２ｂを構成する複数のノズル３０４について、図の上側から順番に、Ｎ２１、Ｎ２２、Ｎ２３・・・として区別して示した場合、これらのノズル３０４は、この順番で、一定の間隔（ノズルピッチ）で、副走査方向へ並ぶ。そして、副走査方向における位置について、ノズル列３０２ｂにおけるＮ２１番のノズル３０４の位置は、ノズル列３０２ａのおけるＮ１１番のノズル３０４と、Ｎ１２番のノズル３０４との中間の位置になる。
【００６０】
そのため、このように構成すれば、例えば、１回の主走査動作においてインク滴を吐出する解像度（造形解像度）について、副走査方向の解像度は、ノズルピッチに対応する解像度の２倍になる。より具体的に、例えば、一つのノズル列（ノズル列３０２ａ、ｂのそれぞれ）におけるノズルピッチに対応する解像度が２００ｄｐｉの場合、ノズル列３０２ａ、ｂの両方を用い、主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出することにより、副走査方向における造形の解像度は、４００ｄｐｉになる。そのため、このように構成すれば、例えば、高い解像度での造形を適切に行うことができる。
【００６１】
ここで、上記において説明をしたように、本例のヘッド部１２は、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０のそれぞれについて、複数のインクジェットヘッドを有している。そして、図２（ｂ）に示すように、それぞれのインクジェットヘッドは、複数のノズル列３０２ａ、ｂを有している。そのため、本例のヘッド部１２の構成について、より一般化して示した場合、複数列のノズル列により造形層を形成し、かつ、複数列のノズル列によりサポート層を形成する構成であるともいえる。本例によれば、造形層及びサポート層のそれぞれについて、複数のノズル列を用いて適切に形成することができる。
【００６２】
尚、この場合、ヘッド部１２における複数のノズル列とは、例えば、同じ用途（例えば造形層用又はサポート層用）に用いる複数のノズル列のことである。また、複数のノズル列とは、副走査方向におけるノズルの位置が同一の複数のノズル列のことであってよい。より具体的には、複数のノズル列により造形層又はサポート層を形成するとは、例えば、複数のノズル列３０２ａや複数のノズル列３０２ｂを用いて造形層又はサポート層を形成することであってよい。
【００６３】
また、それぞれのインクジェットヘッドにおいては、ノズル列３０２ａとノズル列３０２ｂとを合わせた仮想的なノズル列を考えることもできる。この場合、仮想的なノズル列とは、ノズル列３０２ａとノズル列３０２ｂとを仮想的に合わせたノズル列のことである。この場合、仮想的なノズル列において、ノズルは、ノズル列３０２ａ及びノズル列３０２ｂのそれぞれにおけるノズルピッチの１／２の間隔で副走査方向へ並ぶ。そして、この場合、複数列のノズル列により造形層又はサポート層を形成するとは、例えば、このような仮想的なノズル列をそれぞれ複数列用いて、造形層又はサポート層を形成することであると考えることもできる。
【００６４】
また、ノズル列においてノズルが並ぶノズル列方向は、主走査方向に対し、直角以外の角度で交差してもよい。例えば、ノズル列方向が所定の第１の方向と平行な場合、ヘッド部１２は、第１方向に対して所定の角度をなす第２の方向を主走査方向として、主走査動作を行ってもよい。また、この場合、例えば、主走査方向に対して斜めの方向に複数のノズルが並ぶインクジェットヘッドを用いることが考えられる。
【００６５】
また、上記においては、説明を簡略化するため、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドが造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０のみである場合の構成を図示している。この場合、立体物造形装置１０（図１参照）は、例えば、立体物５の形状を示す三次元構造物の形状情報に基づき、着色されない立体物５を造形する。
【００６６】
しかし、ヘッド部１２の構成の変形例において、ヘッド部１２は、他の種類のインクジェットヘッドを更に有してもよい。例えば、ヘッド部１２は、カラーインク等の有色インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッド（着色用ヘッド）等を更に有してもよい。また、クリアインクや白色のインク用のインクジェットヘッド等を更に有してもよい。
【００６７】
続いて、ヘッド部１２のより具体的な動作に関し、本例において行う主走査動作を説明する。上記において説明をしたように、本例において、ヘッド部１２は、複数の造形材用ヘッド２０４を有する。また、これにより、造形層を形成するためのノズル列を、合計で、複数列有する。
【００６８】
そして、立体物５の造形を行う動作において、ヘッド部１２は、これらの複数列のノズル列により、少なくともいずれかの領域上に、複数の造形層を重ねて形成する。また、この場合、複数の造形材用ヘッド２０４における複数列のノズル列におけるそれぞれのノズルは、一の造形層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出する。
【００６９】
また、一の領域に形成される複数の造形層のうち、連続して重なる少なくともいずれかの２層の造形層を形成する動作において、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出する。この場合、同じ位置とは、例えば、Ｘ座標及びＹ座標における位置が同じ着弾位置のことである。また、この場合、複数列のノズル列におけるそれぞれのノズルにより、一部の造形層のみではなく、連続して重なるいずれの２層の造形層を形成する動作においても、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出することが好ましい。
【００７０】
尚、この動作は、換言すれば、例えば、１回の主走査動作において複数のノズル列のそれぞれのノズルから吐出するインク滴が同じ位置に重ならないように吐出することで１層の造形層を形成するとともに、少なくとも一部の隣接する造形層の間で、複数のノズル列の同一のノズルから吐出するインク滴が同じ位置に重ならないようにする動作であるともいえる。また、連続して重なるインクの層に対し、各位置へインク滴を吐出するノズルの選択について、ノズル列方向と直角な方向にずらす方法と考えることもできる。
【００７１】
また、本例においては、造形層以外に、サポート層についても、上記と同様の動作により、形成する。より具体的に、上記においても説明をしたように、本例のヘッド部１２は、サポート層を形成するためのノズル列についても、合計で、複数列有する。そして、サポート層を形成する動作においても、複数のノズル列により、上記と同様に、連続して重なる少なくともいずれかの２層のサポート層を形成する動作において、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出する。また、この場合も、一部のサポート層のみではなく、連続して重なるいずれの２層のサポート層を形成する動作においても、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出することが好ましい。
【００７２】
続いて、上記の動作について、図面を用いて、より具体的に説明をする。以下において説明をする動作は、複数の造形材用ヘッド２０４に含まれる複数のノズル列により造形層を形成する動作の一例である。また、詳しい説明は省略するが、複数のサポート層用ヘッド２１０に含まれる複数のノズル列によりサポート層を形成する場合にも、同様の動作によりサポート層を形成できる。
【００７３】
図３は、複数の造形材用ヘッド２０４により造形層を形成する動作の一例を示す図であり、１回の主走査動作において、それぞれの造形材用ヘッド２０４におけるそれぞれのノズルからインク滴を吐出する位置の一例を示す。図３（ａ）〜（ｃ）は、複数の造形材用ヘッド２０４のうち、第１〜３の造形材用ヘッド２０４（第１〜３ヘッド）のそれぞれによりインク滴を吐出する位置の一例を示す。第１〜３の造形材用ヘッド２０４のそれぞれは、例えば、図２において、符号Ｈ１〜３のそれぞれを付して示した造形材用ヘッド２０４である。
【００７４】
また、図３において、各マスは、１層の造形層を形成するためにインク滴を吐出すべき位置（層内でのインク滴の記録位置）を示している。より具体的に、例えば、４００ｄｐｉの解像度での造形を行う場合、各マスは、１／４００インチのピッチで区分けされたＸ、Ｙ座標位置を表す。また、重ねて形成する複数の造形層について、各層の同じ位置（Ｘ、Ｙ座標位置）のマスは、Ｚ方向に重なる。
【００７５】
また、本例において、造形材用ヘッド２０４は、主走査方向（Ｙ方向）へ移動しつつ、造形データに基づいて、インク滴を吐出する。そして、この場合、３個の造形材用ヘッド２０４を用いて１層の造形層を形成するため、１個の造形材用ヘッド２０４は、１層の造形層のうち、１／３の領域に対し、インク滴を吐出すればよい。そのため、図３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに示した場合、それぞれの造形材用ヘッド２０４は、Ｙ方向において３ピッチ間隔で、インク滴を吐出する。
【００７６】
また、マス内の数字は、ノズル列を示す番号（ノズル列番号）と、ノズル列におけるノズルの位置を示す番号（ノズル並び番号）を示している。また、図３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて、空白のマスは、造形データによらず、対応する造形材用ヘッド２０４でインク滴を吐出しない位置を示している。
【００７７】
尚、本例において、ノズル列番号とは、複数の造形材用ヘッド２０４が含む複数のノズル列について、それぞれを区別するために付した番号のことである。また、ノズル並び番号とは、一のノズル列において並ぶ複数のノズルについて、それぞれを区別するために付した番号のことである。
【００７８】
より具体的に、本例の場合、図２等を用いて説明をしたように、それぞれの造形材用ヘッド２０４は、２個のノズル列３０２ａ、ｂを有する。そして、この場合、例えば、第１の造形材用ヘッド２０４（Ｈ１）における一方のノズル列であるノズル列３０２ａのノズル列番号を１とする。また、他方のノズル列であるノズル列３０２ｂのノズル列番号を２とする。また、第２の造形材用ヘッド２０４（Ｈ２）におけるノズル列３０２ａ、ｂのノズル列のノズル列番号を、３、４とする。更に、第３の造形材用ヘッド２０４（Ｈ３）におけるノズル列３０２ａ、ｂのノズル列番号を、５、６とする。また、それぞれのノズル列におけるノズルについて、一方側の端から順番に、ノズル並び番号を、１から順に付す。
【００７９】
このようにして番号を付した場合、例えば、ノズル列番号がＬのノズル列において、一方側の端からｎ番目のノズル（第ｎノズル）について、固有の数字Ｌｎを用いて区別することができる。より具体的に、例えば、ノズル列番号が３のノズル列である第２の造形材用ヘッド２０４におけるノズル列３０２ａにおいて、端から２番目のノズルについて、数字３２を用いて示すことができる。
【００８０】
ここで、ノズル列番号及びノズル並び番号に関する上記説明及び図３に図示した事項等からわかるように、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように造形層を形成する場合、複数の造形材用ヘッド２０４に含まれる複数のノズル列におけるそれぞれのノズルにより、一の造形層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出する。このように構成すれば、例えば、複数のノズル列で一の造形層を形成することにより、例えば、立体物の造形をより高速に行うことができる。
【００８１】
また、複数の造形材用ヘッド２０４による造形層の形成は、図３に示した方法に限らず、他の方法で行うことも考えられる。図４は、複数の造形材用ヘッド２０４により造形層を形成する動作の他の例を示す。図４（ａ）〜（ｃ）は、複数の造形材用ヘッド２０４のうち、第１〜３の造形材用ヘッド２０４のそれぞれによりインク滴を吐出する位置の一例を示す。尚、以下に説明をする点を除き、図４に示した動作は、図３に示した動作と、同一又は同様である。例えば、図４における各マスや、マス中の数字は、図３と同様の事項を示す。
【００８２】
図４に示した動作においても、例えば、複数の造形材用ヘッド２０４に含まれる複数のノズル列におけるそれぞれのノズルにより、一の造形層を形成する動作において、それぞれ異なる位置へインク滴を吐出する。また、複数のノズル列で一の造形層を形成することにより、例えば、立体物の造形をより高速に行うことができる。
【００８３】
また、図３に示した動作においては、１回の主走査動作において、一の造形材用ヘッド２０４における二つのノズル列における各ノズルからインク滴を吐出する位置について、Ｙ方向における位置を揃えてＸ方向へ一列に連なるように、インク滴を吐出する。これに対し、図４に示す動作においては、一の造形材用ヘッド２０４における一方のノズル列における各ノズルからインク滴を吐出する位置と、他方のノズル列とにおける各ノズルからインク滴を吐出する位置との関係について、Ｙ方向における位置を異ならせている。そのため、この場合、一の造形材用ヘッド２０４における二つのノズル列からインク滴を吐出する位置について、一列に連なることはない。
【００８４】
そして、この場合、例えば、複数の造形材用ヘッド２０４の間でインク滴の吐出量にバラツキが生じた場合にも、バラツキの影響を適切に低減できる。そのため、このように構成すれば、例えば、より均一な造形層を適切に形成できる。また、これにより、例えば、複数の造形層を積層する場合において、積層後の高さをより均一にできる。
【００８５】
また、図３及び図４においては、１層のインクの層を形成する動作の例について、説明をした。続いて、複数のインクの層を重ねて形成する動作の例について、具体的に説明をする。図１及び図２等を用いて説明をしたように、本例において、少なくとも、連続して重なるいずれかの２層の造形層を形成する動作を行う場合、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないように、インク滴を吐出する。
【００８６】
図５は、連続して重なる複数の造形層を形成する動作の一例を示す図である。図５（ａ）は、ｎ番目（ｎは１以上の整数）の造形層（第ｎ層）を形成する場合について、各位置へインク滴を吐出するノズルに対応するノズル列番号及びノズル並び番号を示す。図５（ｂ）は、ｎ＋１番目の造形層（第ｎ＋１層）を形成する場合について、各位置へインク滴を吐出するノズルに対応するノズル列番号及びノズル並び番号を示す。図５（ｃ）は、ｎ＋２番目の造形層（第ｎ＋２層）を形成する場合について、各位置へインク滴を吐出するノズルに対応するノズル列番号及びノズル並び番号を示す。
【００８７】
また、図５に示す動作において、各回の主走査動作は、例えば、図３を用いて説明をした動作と同一又は同様に行う。より具体的に、図５に示した場合、１回の主走査動作において、それぞれの造形材用ヘッド２０４により、Ｙ方向において３ピッチ間隔で、インク滴を吐出する。また、一の造形材用ヘッド２０４における二つのノズル列における各ノズルからインク滴を吐出する位置について、Ｙ方向における位置を揃えてＸ方向へ一列に連なるように、インク滴を吐出する。
【００８８】
また、連続して重なる２層の造形層については、図示のように、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないようにする。より具体的に、例えば、Ｘ方向における位置がＸ３、Ｙ方向における位置がＹ５であるマスに対応する位置に着目した場合、第ｎ層の形成時には、ノズル列番号が３であり、ノズル並び番号が２であるノズルにより、インク滴を吐出する。また、第ｎ＋１層の形成時には、ノズル列番号が１であり、ノズル並び番号が２であるノズルにより、インク滴を吐出する。更に、第ｎ＋２層の形成時には、ノズル列番号が５であり、ノズル並び番号が２であるノズルにより、インク滴を吐出する。そのため、このマスに対応する位置に対しては、Ｚ方向へ重なる第ｎ〜ｎ＋２層について、３つの異なるノズルからインク滴を吐出することになる。また、図からわかるように、他の座標のマスに対応する位置に対しても、同様である。
【００８９】
ここで、インクジェットヘッドを用いて立体物を造形する場合において、ノズルの吐出特性について、ある程度のバラツキが生じることを避けることは困難である。そのため、同じ位置に対し、同一のノズルでのインク滴の吐出を重ねて行った場合、吐出量の多いノズルで形成した位置において、造形層の厚さ（Ｚ方向における厚さ）が厚くなることが考えられる。また、逆に、吐出量の少ないノズルで形成した位置において、造形層の厚さが薄くなることが考えられる。そして、その結果、全体的に凹凸が生じ、造形層の造形の精度が低下するおそれがある。
【００９０】
これに対し、本例においては、例えば、造形層により形成される立体物の基本部分等について、ノズルの吐出特性のバラツキの影響がＸＹ座標における同じ位置で重畳することを適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、インクの層を重ねる厚さ方向（Ｚ方向）について、厚さのバラツキを抑え、高い精度でインクの層を形成できる。従って、本例によれば、例えば、インクジェットヘッドを用いて積層造形法で立体物を造形する場合において、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、高い精度で立体物を適切に造形できる。
【００９１】
また、上記においても説明をしたように、図３〜５等を用いて説明をした動作は、複数のサポート層用ヘッド２１０によりサポート層を形成する動作にも適用できる。そして、この場合、例えば、サポート層について、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、高い精度での立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００９２】
尚、造形層やサポート層の形成に用いるノズル列の数は、上記において説明をした構成に限定されない。例えば、ノズル列の数は、多い程、造形の精度が高まると考えられる。また、一のインクジェットヘッドが有するノズル列の数等についても、図示した構成以外の構成を用いてもよい。例えば、各インクジェットヘッドとして、副走査方向におけるノズルの位置が揃った複数のノズル列を有するインクジェットヘッドを用いること等も考えられる。
【００９３】
また、使用するインクについても、紫外線硬化型インク以外のインクを用いること等も考えられる。例えば、加熱して軟化した熱溶融型インクをインクジェットヘッドで吐出し、積層時に常温まで低下して固化することで立体物を造形する方法にも適用できる。また、紫外線硬化型インクで直接立体物を造形するのではなく、粉体に対して結着材インクを吐出することで立体物を造形すること等も考えられる。この場合、ヘッド部１２における各インクジェットヘッドは、例えば、基材である紛体に対し、結着材インクを吐出する。また、より具体的に、造形層を形成する場合、結着材インクとして、例えば、造形層用の結着材インクを用いることが考えられる。また、着色された立体物を造形する場合、例えば、カラー着色用の結着材インクを用いることも考えられる。
【００９４】
また、例えば、ヘッド部１２の構成や動作等について、変形例を考えることもできる。より具体的に、上記においては、立体物造形装置１０の構成の一例として、３個の造形材用ヘッド２０４と、３個のサポート層用ヘッド２１０とを有するヘッド部１２を用いる場合の構成について、説明をした。しかし、例えばヘッド部１２の構成や、ヘッド部１２を用いて行う立体物造形装置１０の動作等については、上記において説明をした場合に限らず、様々な変形を行うこともできる。そこで、以下、ヘッド部１２の構成の変形例について、説明をする。
【００９５】
図６は、ヘッド部１２の構成の変形例を示す。尚、以下に説明をする点を除き、図６において、図１〜５と同じ符号を付した構成は、図１〜５における構成と、同一又は同様の特徴を有する。
【００９６】
図６（ａ）は、ヘッド部１２の変形例における構成の一例を示す。上記においては、説明を簡略化するため、図１〜５を用いて、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドが造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０のみである場合の構成を説明した。しかし、ヘッド部１２として、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０以外のインクジェットヘッドを更に有する構成を用いることも考えられる。例えば、図６（ａ）に示した場合において、ヘッド部１２は、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０の他に、複数の着色用ヘッド２０２ｙ、ｍ、ｃ、ｋ（以下、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋと記載する。）と、クリアインク用ヘッド２０８を有する。使用するインク以外の点において、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋ及びクリアインク用ヘッド２０８は、例えば、造形材用ヘッド２０４と同一又は同様の特徴を有してよい。
【００９７】
着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋは、立体物５において予め設定された色に着色される領域（着色領域）を着色用のインクにより形成するインクジェットヘッドであり、互いに異なる色の有色のインクのインク滴をそれぞれ吐出する。より具体的に、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋのそれぞれは、例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、クリアインク用ヘッド２０８は、クリア色（透明色）のインクであるクリアインク用のインクジェットヘッドであり、紫外線硬化型のクリアインクのインク滴を吐出する。
【００９８】
また、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋ及びクリアインク用ヘッド２０８を更に用いて、立体物造形装置１０（図１参照）は、例えば、造形すべき立体物５を示すデータに応じて、少なくとも表面が着色された立体物５を造形する。この場合、立体物造形装置１０は、例えば、三次元構造物の形状情報と、カラー画像情報とを用いて、少なくとも表面が着色された三次元構造物を造形する。このように構成すれば、例えば、着色用のインクを更に用いて、着色された立体物を適切に造形できる。
【００９９】
尚、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋは、プロセスカラーの各色用のインクジェットヘッドの一例である。また、ＹＭＣＫの各色は、プロセスカラーの各色の一例である。ヘッド部１２は、着色用ヘッドとして、例えば各色の炎色や、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）やオレンジ等の色用のインクジェットヘッドを更に備えてもよい。
【０１００】
また、クリアインク用ヘッド２０８は、例えば、立体物において着色を行う着色領域に対し、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋと共にインク滴を吐出することにより、容積当たりのインク量を一定の量に調整する。この場合、クリアインク用ヘッド２０８は、例えば、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋにより吐出するインク量の差を補填するように、クリアインクを吐出する。着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋにより吐出するインク量の差とは、例えば、各位置の色の違いに応じて生じる、容積当たりのインク量の差のことである。このように構成すれば、例えば、着色領域の各位置において、カラーインクとクリアインクとを合わせた総容積量を略一定にすることができる。また、これにより、より高い精度で立体物の造形及び着色を行うことができる。
【０１０１】
また、造形する立体物の構成に応じて、ヘッド部１２は、例えば、白色のインク用のインクジェットヘッドである白インク用ヘッド等を更に有してもよい。この場合、白インク用ヘッドは、例えば、着色領域と造形領域の間に白色（Ｗ）の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出して、減法混色による着色を可能にする。白インク用ヘッドは、使用するインク以外の点において、造形材用ヘッド２０４と同一又は同様の特徴を有してよい。
【０１０２】
また、図１〜５においては、ヘッド部１２が有する造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０の個数について、それぞれ３個の場合について、説明をした。しかし、例えば、連続して重なる２層の造形層やサポート層を形成する場合において、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないようにできるのであれば、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０の個数は、３個以外であってもよい。例えば、図６（ａ）に示した場合において、ヘッド部１２は、それぞれ２個の造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０を有する。このように構成した場合も、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、高い精度での立体物の造形を適切に行うことができる。
【０１０３】
また、図１〜５に示した構成においては、造形層を形成するための複数のノズル列として、同じインクを用いる複数の造形材用ヘッド２０４を使用し、サポート層を形成するための複数のノズル列として、同じインクを用いる複数のサポート層用ヘッド２１０を使用する。また、これにより、造形層を形成するための複数のノズル列により、同じインクのインク滴を吐出し、サポート層を形成するための複数のノズル列により、同じインクのインク滴を吐出している。このように構成すれば、例えば、同じ領域に重ねて形成する複数のインクの層について、より均一かつ適切に形成することができる
【０１０４】
これに対し、ヘッド部１２の構成の変形例においては、例えば、造形層又はサポート層を形成するための複数のノズル列のうち、少なくとも一部のノズル列として、他のノズル列と異なる種類のインクのインク滴を吐出するノズル列を使用すること等も考えられる。この場合、異なる種類のインクとは、例えば、色又は用途等が異なるインクのことである。また、インクの用途とは、例えば、そのインクについて本来用いる用途（例えば、造形用、サポート層用、又は着色用等）のことである。
【０１０５】
より具体的に、例えば、例えば、造形材用ヘッド２０４の他に、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋの少なくともいずれかを更に用いて、造形層を形成することが考えられる。この場合、造形層の形成に用いる複数列のノズル列のうちの、少なくとも一列のノズル列として着色用のインクのインク滴を吐出するノズル列（着色用のノズル列）を用い、かつ、他の少なくとも一列のノズル列として造形用インクのインク滴を吐出するノズル列を用いる構成になる。また、サポート層の形成を、サポート層用ヘッド２１０の他に、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋの少なくともいずれかを更に用いて行うことも考えられる。
【０１０６】
ここで、立体物造形装置において、造形層やサポート層の形成に用いるノズル列の数が多くなった場合、装置の大型化やコストの増大を招くおそれもある。そのため、立体物造形装置において、それぞれのノズル列については、可能な範囲で、複数の用途に対して兼用して用いることが望ましい場合もある。
【０１０７】
これに対し、このように構成した場合、例えば、造形層又はサポート層を形成するノズル列の一部として、着色用のノズル列を兼用して用いることができる。また、この場合、着色用のノズル列は、着色された立体物を造形するためにもともと必要なノズル列である。そのため、このように構成すれば、例えば、立体物造形装置が有するノズル列について、より効率的に使用することができる。また、これにより、例えば、装置の大型化やコストの増大をより適切に抑えつつ、複数のノズル列を用いて、造形層やサポート層を適切に形成できる。
【０１０８】
また、上記においては、造形層又はサポート層を形成する場合に複数のノズル列を用いる構成について、説明をした。しかし、ヘッド部１２の構成の変形例においては、例えば、同色の着色用のインクのインク滴を吐出するノズル列として、複数のノズル列を用いること等も考えられる。
【０１０９】
図６（ｂ）は、ヘッド部１２の変形例における構成の他の例を示す。この構成において、ヘッド部１２は、ＹＭＣＫの各色について、複数のインクジェットヘッドを有する。より具体的に、この場合、ヘッド部１２は、複数の着色用ヘッド２０２ｙと、複数の着色用ヘッド２０２ｍと、複数の着色用ヘッド２０２ｃと、複数の着色用ヘッド２０２ｋとを有する。これにより、ヘッド部１２は、着色に使用する各色の有色のインクについて、複数のノズル列を有する。
【０１１０】
この場合、着色用のインクで形成するインクの層である着色層の形成時において、ヘッド部１２は、ＹＭＣＫの各色に対し、一の着色層を、複数のノズル列により形成する。また、連続して重なる２層の着色層については、同一のノズルで形成されたインクのドットが同じ位置で重ならないようにする。
【０１１１】
このように構成した場合、例えば、着色用のインクについて、ノズルの吐出特性のバラツキの影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、着色された立体物を造形する場合において、着色により描かれる画像にスジムラ等が発生することを適切に防ぐことができる。また、この場合、各色用に複数のインクジェットヘッドを用いるため、着色層の形成をより高速に行うこともできる。そのため、このように構成すれば、例えば、着色された立体物をより高い精度で適切に造形できる。
【０１１２】
また、上記においては、造形材用ヘッド２０４及びサポート層用ヘッド２１０に加え、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋ等を更に用いる構成について、説明をした。しかし、ヘッド部１２の構成の更なる変形例においては、例えば、造形材用ヘッド２０４を省略して、着色用ヘッド２０２ｙ〜ｋのみにより造形層を形成すること等も考えられる。例えば、造形層の色が特に問題にならない場合、図２（ａ）に示した第１〜３の造形材用ヘッド２０４の代わりに、イエロー色用の着色用ヘッド２０２ｙ、マゼンタ色用の着色用ヘッド２０２ｍ、及びシアン色用の着色用ヘッド２０２ｃ等を用いること等も考えられる。
【０１１３】
また、この場合、複数の造形材用ヘッド２０４の代わりのインクジェットヘッドとして、造形する立体物の色の設定に合わせて選択したインクジェットヘッドを用いることも考えられる。例えば、第１の造形材用ヘッド２０４の代わりのインクジェットヘッドとして、白インク用のインクジェットヘッド等を用いることも考えられる。このように構成すれば、例えば、青色の立体物を適切に造形できる。また、複数の造形材用ヘッド２０４の代わりに用いるインクジェットヘッドについて、クリアインク及び黒色のインクも含めた中で選択することにより、様々な色で立体物を造形することもできる。
【０１１４】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は、例えば立体物造形装置に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
５・・・立体物、６・・・サポート、１０・・・立体物造形装置、１２・・・ヘッド部、１４・・・主走査駆動部、１６・・・造形台、１８・・・制御部、１０２・・・キャリッジ、１０４・・・ガイドレール、２０２ｙ〜ｋ・・・着色用ヘッド、２０４・・・造形材用ヘッド、２０８・・・クリアインク用ヘッド、２１０・・・サポート層用ヘッド、２２０・・・紫外線光源、２２２・・・平坦化ローラユニット、３０２ａ、３０２ｂ・・・ノズル列、３０４・・・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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