(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が着色された立体物を、インクの層を積層して造形を行う積層造形法で造形する立体物造形装置であって、
インクジェット方式でインク滴を吐出するヘッド部と、
予め設定された主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出して前記インクの層を形成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、
前記主走査方向と直交する副走査方向へ前記立体物に対して相対的に前記ヘッド部を移動させる副走査駆動部と、
前記ヘッド部、前記主走査駆動部、及び前記副走査駆動部の動作を制御する制御部と
を備え、
前記ヘッド部は、少なくとも、着色用の複数の色のインクのインク滴と、透明なクリア色のインクのインク滴を吐出し、
前記着色用の複数の色は、互いに異なる第１の色と、第２の色とを少なくとも含み、
前記制御部は、前記ヘッド部及び前記主走査駆動部の動作を制御することにより、前記立体物における少なくともいずれかの側面の表層部に、前記第１の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第１色領域と、前記第２の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第２色領域とを形成させ、前記第１色領域と前記第２色領域とを含む前記インクの層を積層して造形を行わせ、
前記第１色領域は、前記表層部において前記側面に沿って形成される領域であり、前記第２色領域は、前記第１色領域よりも前記立体物の内側において前記側面に沿って形成される領域であり、
前記ヘッド部は、
少なくとも前記第１の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第１ヘッドと、
少なくとも前記第２の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第２ヘッドと
を有し、
前記第２ヘッドは、前記第１ヘッドと前記副走査方向における位置が重ならないように配設され、
前記制御部は、前記インクの層における前記副走査方向の各位置に対し、前記第１の色のインク滴と前記第２の色のインク滴とが別の回の前記主走査動作において吐出されるように、前記ヘッド部の動作を制御することを特徴とする立体物造形装置。
【請求項２】
前記着色用の複数の色は、互いに異なる前記第１の色と、前記第２の色と、第３の色と、第４の色とを少なくとも含み、
前記制御部は、前記ヘッド部及び前記主走査駆動部の動作を制御することにより、前記側面の表層部に、前記第３の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第３色領域と、前記第４の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第４色領域とを更に形成させ、
前記第３色領域は、前記第２色領域よりも前記立体物の内側において前記側面に沿って形成される領域であり、前記第４色領域は、前記第３色領域よりも前記立体物の内側において前記側面に沿って形成される領域であ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】
前記制御部は、前記第１色領域の各部において前記第１の色のインクと前記クリアインクとの合計量が一定の量になるように、前記ヘッド部に、前記第１の色及び前記クリア色のインク滴を吐出させ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】
前記制御部は、前記第１色領域の各位置に対し、前記立体物の側面へ着色すべき色に応じて、前記ヘッド部に、前記第１の色又はクリア色のいずれかの色のインク滴を吐出させ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、
前記ヘッド部は、前記着色用の複数の色及び前記クリア色のそれぞれのインク滴として、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出し、
前記第１の色のインク滴の着弾時、及び前記第２の色のインク滴の着弾時において、前記紫外線光源は、着弾により形成されるインクのドットを、完全には硬化しない半硬化の状態にまで硬化させ、
かつ、予め設定された厚さの一のインクの層が形成される毎に、次のインクの層の形成が開始される前に、前記紫外線光源は、前記一のインクの層を構成する前記インクのドットに更に紫外線を照射することにより、前記一のインクの層を構成する前記インクのドットの硬化を完了させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の立体物造形装置。
【請求項６】
前記主走査動作時に前記主走査方向へ前記ヘッド部が移動する速度をＶｈとし、前記ヘッド部によるインク滴の吐出の初速度をＶｔ０とした場合、Ｖｈは、Ｖｔ０の１／５０以下であ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】
前記主走査動作時に前記主走査方向へ前記ヘッド部が移動する速度をＶｈとし、造形中の前記立体物への着弾時におけるインク滴の速度をＶｔとした場合、Ｖｈは、Ｖｔの１／２０以下であ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】
少なくとも一部が着色された立体物を、インクの層を積層して造形を行う積層造形法で造形する立体物造形方法であって、
インクジェット方式でインク滴を吐出するヘッド部に、
予め設定された主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出して前記インクの層を形成する主走査動作と、
前記主走査方向と直交する副走査方向へ前記立体物に対して相対的に移動する副走査動作と
を行わせ、
前記ヘッド部は、少なくとも、着色用の複数の色のインクのインク滴と、透明なクリア色のインクのインク滴を吐出し、
前記着色用の複数の色は、互いに異なる第１の色と、第２の色とを少なくとも含み、
前記ヘッド部の動作を制御することにより、前記立体物における少なくともいずれかの側面の表層部に、前記第１の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第１色領域と、前記第２の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第２色領域とを形成させ、前記第１色領域と前記第２色領域とを含む前記インクの層を積層して造形を行わせ、
前記第１色領域は、前記表層部において前記側面に沿って形成される領域であり、前記第２色領域は、前記第１色領域よりも前記立体物の内側において前記側面に沿って形成される領域であり、
前記ヘッド部は、
少なくとも前記第１の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第１ヘッドと、
少なくとも前記第２の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第２ヘッドと
を有し、
前記第２ヘッドは、前記第１ヘッドと前記副走査方向における位置が重ならないように配設され、
前記インクの層における前記副走査方向の各位置に対し、前記第１の色のインク滴と前記第２の色のインク滴とが別の回の前記主走査動作において吐出されるように、前記ヘッド部の動作を制御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、立体物を造形する立体物造形装置（いわゆる３Ｄプリンタ等）が普及しつつある。また、従来、立体物造形装置において立体物を造形する方法として、複数の層を積層することで造形を行う積層造形法が知られている。更に、積層造形法において層を形成する方法として、インクジェットヘッドを用いてインクの層を形成する方法が知られている。この場合、インクジェットヘッドとしては、例えば、２次元の画像を印刷する場合に用いる公知のインクジェットヘッド（例えば、非特許文献１参照）と同一又は同様のインクジェットヘッドを用いることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】インターネットＵＲＬ  http://www.mimaki.co.jp
【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は、様々な色のインクのインク滴を吐出することが可能である。そのため、立体物を造形する場合においても、複数の色のインクを用いて、様々な着色を行うことが考えられる。より具体的には、例えば、２次元の画像をフルカラーで印刷する場合と同様に、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを用いて、立体物に対する着色（３Ｄ加飾）を行うこと等が考えられる。
【０００５】
また、立体物に対して着色を行う場合、通常、例えば、少なくとも立体物の上面及び側面に対しても着色を行うことが望まれる。この場合、立体物の上面とは、積層造形法において積層される複数の層の最上面のことである。また、側面とは、積層造形法において複数の層が積層される積層方向を上下方向とした場合の横方向に形成される面である。
【０００６】
しかし、従来、インクジェットヘッドを用いて積層造形法で造形を行う場合において、側面に着色される色について、所望の色への着色を適切に行えない場合があった。より具体的には、例えば、各色のインクの混色のバランスが崩れ、色変化（色味の変化、色ブレ等）が生じたり、適切に混色が行えず、使用したインクの色がそのまま現れる場合があった。また、側面に対する着色を適切に行えずに、立体物の内部の色（地色）が露出する場合もあった。そのため、従来、立体物への着色（３Ｄ加飾）をより高精度化して、着色された立体物の造形をより適切に行うことが望まれていた。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、立体物の側面への着色時に色変化等が生じる原因について、鋭意研究を行った。そして、その原因に関し、インク滴の着弾位置のずれの影響が大きいことを見出した。
【０００８】
より具体的に、例えば、立体物の上面への着色を行う場合、２次元の画像を印刷する場合と同一又は同様の方法により、着色を行うことが考えられる。この場合、例えば、立体物の最上面の形成時において、ＣＭＹＫの各色用のインクジェットヘッドから各色のインク滴を吐出することにより、適切に着色を行うことができる。
【０００９】
一方、立体物の側面は、複数のインクの層のそれぞれの端部が重なることにより形成される。そのため、側面への着色を行うためには、一のインクの層を形成する動作のみではなく、複数のインクの層の重なり方を考慮することが必要になる。
【００１０】
また、インクジェットヘッドからインク滴を吐出した場合、インク滴は、着弾までの間に、空気抵抗の影響を受ける。そのため、インク滴の着弾位置は、空気抵抗の影響で変化する。そして、例えばインクジェットヘッドに主走査動作（スキャン動作）を行わせることでインクの層を形成する場合、インクの層の端部において、空気抵抗の影響による着弾位置のずれが大きくなる。これは、例えば、インク滴を継続して吐出し続ける場合と比べ、吐出の開始タイミング等において、空気抵抗の影響が大きくなるためであると考えられる。そのため、インクの層の端部が重なる立体物の側面においては、空気抵抗の影響が大きくなり、着弾位置のずれが問題になりやすい。
【００１１】
また、インク滴の着弾位置のずれは、例えば、インクジェットヘッドの各ノズルにおける吐出特性のバラツキ等に起因しても生じる。そのため、複数の色を用いて着色を行う場合、各色用のインクジェットヘッドにおけるノズルの吐出特性のバラツキによっても、着弾位置のずれが生じる。そして、これらの要因の重なりにより、立体物の側面に着色を行う場合には、各色のインク滴の着弾位置のずれ方に差が生じ、色変化等が生じると考えられる。
【００１２】
また、本願の発明者は、更に、着弾位置のずれにより側面での色変化等が生じる現象について、側面への着色を２次元の画像の印刷と同様の方法で行っていることも一因であることを見出した。側面への着色を２次元の画像の印刷と同様の方法で行うとは、例えば、側面の表層部における一の面の中に、２次元の画像でフルカラー表現をする場合等と同様に、各色のインクのドットを形成することである。
【００１３】
そして、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、側面への着色について、２次元の画像の印刷とは異なる方法での着色を行うことを考えた。より具体的には、例えば、複数の色の各色（例えばＣＭＹＫの各色）について、側面における同一の面内に全ての色のインクのドットを形成するのではなく、個別の面状領域に形成し、各色用の領域を重ねることを考えた。この場合、各色用の領域を重ねるとは、例えば、立体物の側面から見た場合に各色用の領域が重なるように、各色用の領域を形成することである。また、各色用の領域について、各色のインクの他に透明なクリアインクを更に用いて形成することにより、側面の各位置へ着色すべき色に合わせ、各位置での各色のインクの使用の有無を切り替えることを考えた。
【００１４】
このように構成すれば、例えば、各色のインクにより別の領域を形成することにより、各色用のインクジェットにおけるノズルの吐出特性に差が生じた場合にも、着色される色への影響を適切に抑えることができる。また、これにより、立体物の側面に対し、より適切に着色を行うことができる。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。
【００１５】
（構成１）少なくとも一部が着色された立体物を、インクの層を積層して造形を行う積層造形法で造形する立体物造形装置であって、インクジェット方式でインク滴を吐出するヘッド部と、予め設定された主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出して前記インクの層を形成する主走査動作をヘッド部に行わせる主走査駆動部と、主走査方向と直交する副走査方向へ立体物に対して相対的にヘッド部を移動させる副走査駆動部と、ヘッド部、主走査駆動部、及び副走査駆動部の動作を制御する制御部と備え、ヘッド部は、少なくとも、着色用の複数の色のインクのインク滴と、透明なクリア色のインクのインク滴を吐出し、着色用の複数の色は、互いに異なる第１の色と、第２の色とを少なくとも含み、制御部は、ヘッド部及び主走査駆動部の動作を制御することにより、立体物における少なくともいずれかの側面の表層部に、第１の色のインク及びクリア色のインクにより形成された領域である第１色領域と、第２の色のインク及びクリア色のインクにより形成された領域である第２色領域とを形成させ、第１色領域と第２色領域とを含むインクの層を積層して造形を行わせ、第１色領域は、表層部において側面に沿って形成される領域であり、第２色領域は、第１色領域よりも立体物の内側において側面に沿って形成される領域であり、ヘッド部は、少なくとも第１の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第１ヘッドと、少なくとも第２の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第２ヘッドとを有し、第２ヘッドは、第１ヘッドと副走査方向における位置が重ならないように配設され、制御部は、インクの層における副走査方向の各位置に対し、第１の色のインク滴と第２の色のインク滴とが別の回の前記主走査動作において吐出されるように、ヘッド部の動作を制御する。
【００１６】
着色用の複数の色は、例えば、少なくとも、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）を含む色である。また、第１の色及び第２の色のそれぞれは、例えば、ＣＭＹＫのいずれかの色である。側面の表層部とは、例えば、立体物の側面において、外部から色彩が視認できる範囲の部分のことである。また、ヘッド部は、例えば、各色用のインクジェットヘッドを有する部分である。
【００１７】
このように構成すれば、例えば、立体物の側面について、立体物の外側から見た場合に各色用の領域である第１領域及び第２領域が重なるように適切に形成できる。また、各色用の領域について、各色のインクの他に透明なクリアインクを用いて形成することにより、側面の各位置へ着色すべき色に合わせ、各位置での各色のインクの使用の有無を適切に切り替えることができる。
【００１８】
また、この場合、各色のインクで個別の領域を形成することにより、空気抵抗の影響で着弾位置のずれが大きくなった場合や、色によってノズルの吐出特性に差が生じた場合にも、着色される色への影響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、立体物の側面に対し、より適切に着色を行うことができる。また、これにより、立体物への着色（３Ｄ加飾）をより高精度化して、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００１９】
尚、立体物における少なくともいずれかの側面とは、例えば、主走査動作時におけるヘッド部の移動方向において、上流側に形成される側面等である。少なくともいずれかの側面は、主走査方向の一方側及び他方側の側面であってよい。また、少なくともいずれかの側面は、立体物の全ての側面であってもよい。
【００２０】
（構成２）着色用の複数の色は、互いに異なる第１の色と、第２の色と、第３の色と、第４の色とを少なくとも含み、制御部は、ヘッド部及び主走査駆動部の動作を制御することにより、側面の表層部に、第３の色のインク及びクリア色のインクにより形成された領域である第３色領域と、第４の色のインク及びクリア色のインクにより形成された領域である第４色領域とを更に形成させ、第３領域は、第２領域よりも立体物の内側において側面に沿って形成される領域であり、第４領域は、第３領域よりも立体物の内側において側面に沿って形成される領域である。
【００２１】
第１〜第４の色のそれぞれは、例えば、ＣＭＹＫいずれかの色である。このように構成すれば、例えば、より多くの色のインクを用いる場合においても、立体物の側面に対し、より適切に着色を行うことができる。また、これにより、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００２２】
（構成３）制御部は、第１領域の各部において第１の色のインクとクリア色のインクとの合計量が一定の量になるように、ヘッド部に、第１の色及びクリア色のインク滴を吐出させる。この場合、第２領域等の他の領域（例えば第２〜第４領域）についても、同様に、それぞれの色のインクとクリアインクとの合計量が一定の量になるように、ヘッド部に、それぞれの色及びクリア色のインク滴を吐出させることが好ましい。
【００２３】
複数の色のインクを用いて着色を行う場合、例えば減法混色法で複数の色を混色させることにより、様々な色を表現することになる。そして、この場合、各色のインクの吐出量は、表現すべき色に応じて、適宜設定される。
【００２４】
しかし、例えば各色用の領域において、位置によってインクの量が異なってしまうと、各領域の幅が位置によって変化することになる。そして、この場合、各色用の領域について、高い精度で重ねることが困難になるおそれがある。また、立体物を高い精度で造形することが困難になるおそれもある。更には、この場合、例えば、立体物の側面において、意図しない凹凸等が生じるおそれもある。また、このような凹凸の発生により、立体物の側面の色に影響が生じるおそれもある。
【００２５】
これに対し、このように構成すれば、各色用の領域について、均一な幅でより適切に形成することができる。また、これにより、例えば、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００２６】
尚、各色のインク（例えば、第１の色のインク等）とクリア色のインクとの合計量について、一定の量になるとは、例えば、予め設定された誤差を考慮した一定の範囲内の量にすることである。また、インクの量とは、例えば、予め設定された単位面積あたりのインクの量であってよい。
【００２７】
（構成４）制御部は、第１領域の各位置に対し、立体物の側面へ着色すべき色に応じて、ヘッド部に、第１の色又はクリア色のいずれかの色のインク滴を吐出させる。この場合、第２領域等の他の領域（例えば第２〜第４領域）についても、同様に、各色用の領域の各位置に対し、立体物の側面へ着色すべき色に応じて、ヘッド部に、それぞれの色又はクリア色のいずれかの色のインク滴を吐出させることが好ましい。また、各色用の領域の各位置とは、例えば、それぞれの立体画素（ボクセル、ｖｏｘｅｌ）の位置のことである。
【００２８】
このように構成すれば、例えば、各色用の領域の各部において、それぞれの色のインクとクリア色のインクとの合計量について、一定の量に適切に調整できる。また、これにより、例えば、各色用の領域について、均一な幅でより適切に形成することができる。
【００２９】
（構成５）主走査方向と直交する副走査方向へ立体物に対して相対的にヘッド部を移動させる副走査駆動部を更に備え、ヘッド部は、少なくとも第１の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第１ヘッドと、少なくとも第２の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第２ヘッドとを有し、第２ヘッドは、第１ヘッドと副走査方向における位置が重ならないように配設される。
【００３０】
このように構成すれば、例えば、間に副走査動作を挟んで主走査動作を繰り返すことにより、第１領域及び第２領域等を適切に形成できる。また、これにより、例えば、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００３１】
尚、ヘッド部は、第１ヘッド及び第２ヘッドに加え、例えば、少なくとも第３の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第３ヘッドや、少なくとも第４の色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドである第４ヘッド等を更に有してよい。この場合、第１〜第４ヘッドのそれぞれは、副走査方向における位置が重ならないように並べて配設される。
【００３２】
また、ヘッド部は、例えば、第１〜第４ヘッドに加え、クリアインクのインク滴をそれぞれ吐出する複数のクリアインク用ヘッドを更に有してよい。この場合、複数のクリアインクのそれぞれは、第１〜第４ヘッドのそれぞれに対し、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。また、ヘッド部は、立体物の内部を造形するためのインクを吐出する造形用のインクジェットヘッド等を更に有してもよい。
【００３３】
（構成６）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、ヘッド部は、着色用の複数の色及びクリア色のそれぞれのインク滴として、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出し、第１の色のインク滴の着弾時、及び第２の色のインク滴の着弾時において、紫外線光源は、着弾により形成されるインクのドットを、完全には硬化しない半硬化の状態にまで硬化させ、かつ、予め設定された厚さの一のインクの層が形成される毎に、次のインクの層の形成が開始される前に、紫外線光源は、一のインクの層を構成するインクのドットに更に紫外線を照射することにより、一のインクの層を構成するインクのドットの硬化を完了させる。
【００３４】
このように構成した場合、例えば、紫外線硬化型インクを用いることにより、立体物の造形を適切に行うことができる。また、この場合、各色のインク滴の着弾後、完全に硬化させるまでの間に、半硬化の状態にすることで、平坦化及び平均化されたインクの層を形成することができる。また、この場合、順次形成するインクの層が下の層をより均一に覆うことになるため、例えば、着弾時に生じる欠陥等をより適切に平均化することができる。また、これにより、例えば色変化や地色の露出等をより適切に抑えることができる。
【００３５】
（構成７）主走査動作時に主走査方向へヘッド部が移動する速度をＶｈとし、ヘッド部によるインク滴の吐出の初速度をＶｔ０とした場合、Ｖｈは、Ｖｔ０の１／５０以下である。インク滴の吐出の初速度とは、例えば、インク滴の吐出方向における初速度である。インク滴の吐出方向は、例えば、主走査方向と直交する方向である。
【００３６】
このように構成した場合、例えば、インク滴の着弾精度を適切に高めることができる。また、これにより、例えば、各色用の領域をより高い精度で適切に形成することができる。そのため、このように構成すれば、例えば、立体物の側面に対する着色を、より高い精度で適切に行うことができる。また、これにより、例えば、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００３７】
（構成８）主走査動作時に主走査方向へヘッド部が移動する速度をＶｈとし、造形中の立体物への着弾時におけるインク滴の速度をＶｔとした場合、Ｖｈは、Ｖｔの１／２０以下である。着弾時におけるインク滴の速度Ｖｔは、例えば、インク滴の吐出方向における速度であってよい。
【００３８】
このように構成した場合、例えば、インク滴の着弾精度を適切に高めることができる。また、これにより、例えば、各色用の領域をより高い精度で適切に形成することができる。そのため、このように構成すれば、例えば、立体物の側面に対する着色を、より高い精度で適切に行うことができる。また、これにより、例えば、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【００３９】
（構成９）少なくとも一部が着色された立体物を積層造形法で造形する立体物造形方法であって、インクジェット方式でインク滴を吐出するヘッド部に、予め設定された主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出する主走査動作を行わせ、ヘッド部は、少なくとも、着色用の複数の色のインクのインク滴と、透明なクリア色のインクのインク滴を吐出し、着色用の複数の色は、互いに異なる第１の色と、第２の色とを少なくとも含み、ヘッド部の動作を制御することにより、立体物における少なくともいずれかの側面の表層部に、第１の色のインク及びクリア色のインクにより形成された領域である第１色領域と、第２の色のインク及びクリア色のインクにより形成された領域である第２色領域とを形成させ、第１領域は、表層部において側面に沿って形成される領域であり、第２領域は、第１領域よりも立体物の内側において側面に沿って形成される領域である。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】
【００４０】
本発明によれば、例えば、着色された立体物の造形をより適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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の要部の構成の一例を示す。図１（ｂ）、（ｃ）は、インク滴の飛翔の仕方の一例について説明をする図である。
【図２】着弾位置のずれの影響について説明をする図である。図２（ａ）は、着弾位置のずれによる形状の変化の一例を示す図である。図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、従来の方法で立体物５０への着色を行う場合に生じる色の変化について説明をする図である。
【図３】本例において立体物５０を着色する方法の一例を示す図である。図３（ａ）は、本例の方法で着色を行った立体物５０の全体の断面図を示す。図３（ｂ）は、本例における着色領域１０４の構成の一例を示す拡大図である。図３（ｃ）は、立体物５０を構成する一のインクの層５２の構成の一例を示す。
【図４】ヘッド部１２の詳細な構成の例を示す図である。図４（ａ）は、ヘッド部１２の構成の一例を、複数の紫外線光源１４と共に示す。図４（ｂ）は、着色部３０２ｃ〜ｋの構成の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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の要部の構成の一例を示す。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特徴を有する。例えば、立体物造形装置１０は、以下に説明をする構成以外に、公知の立体物造形装置と同一又は同様の各種の構成を更に備えてよい。
【００４３】
本例において、立体物造形装置１０は、インクジェット方式で立体物を造形する３Ｄプリンタであり、少なくとも一部が着色された立体物５０を積層造形法で造形する。また、立体物造形装置１０は、ヘッド部１２、複数の紫外線光源１４、台部１６、主走査駆動部１８、副走査駆動部２０、Ｚ方向駆動部２２、及び制御部２４を備える。
【００４４】
ヘッド部１２は、造形される立体物５０の材料となるインクのインク滴をインクジェット方式で吐出する部分である。この場合、インクとは、インクとは、例えば、インクジェット方式で吐出される液体のことである。インクジェット方式とは、例えば、ピエゾ素子又はサーマル素子等の駆動素子を用いて、ノズルからインク滴（液滴）を吐出する方式のことである。
【００４５】
ヘッド部１２は、少なくとも、着色用の複数の色のインクのインク滴と、透明なクリア色のインクのインク滴を吐出する。また、本例において、ヘッド部１２は、上記の各色のインク以外に、造形用のインクのインク滴を更に吐出する。これにより、ヘッド部１２は、立体物５０を構成するインクの層を形成する。
【００４６】
また、より具体的に、本例において、ヘッド部１２は、上記の各色用のインクジェットヘッドを有する部分でる。また、ヘッド部１２は、各色のインク滴として、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。また、ヘッド部１２は、着色用の複数の色のインクのインク滴として、例えば、少なくとも、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色のインクのインク滴を吐出する。この場合、ＣＭＹＫの各色は、互いに異なる第１の色、第２の色、第３の色、及び第４の色のそれぞれの一例である。また、クリア色のインクとは、例えば、無色透明のインクのことである。ヘッド部１２の具体的な構成については、後に、更に詳しく説明をする。
【００４７】
複数の紫外線光源１４は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を照射する光源である。本例において、複数の紫外線光源１４は、主走査方向においてヘッド部１２を挟むように配設される。また、紫外線光源１４としては、例えばＵＶＬＥＤ等を好適に用いることができる。紫外線光源１４は、ＵＶＬＥＤ以外の光源（例えばメタルハライドランプ等）であってもよい。
【００４８】
台部１６は、造形中の立体物５０を支持する台である。本例において、台部１６は、上面に立体物５０を載置することにより、ヘッド部１２と対向する位置において立体物５０を支持する。
【００４９】
主走査駆動部１８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、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のことである。また、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。本例において、主走査駆動部１８は、例えば、位置を固定した立体物５０に対してヘッド部１２を移動させることにより、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる。
【００５０】
副走査駆動部２０は、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる駆動部である。この場合、ヘッド部１２に副走査動作を行わせるとは、例えば、主走査方向と直交する副走査方向（Ｘ方向）へ立体物５０に対して相対的にヘッド部１２を移動させることである。副走査駆動部２０は、例えば、主走査動作の合間にヘッド部１２に副走査動作を行わせることにより、副走査方向におけるヘッド部１２と立体物５０との位置関係を順次変更する。
【００５１】
また、副走査駆動部２０は、例えば、ヘッド部１２及び台部１６の少なくとも一方を副走査方向へ移動させることにより、立体物５０に対して相対的にヘッド部１２を移動させる。この場合、副走査駆動部２０は、例えば、位置を固定した立体物５０に対してヘッド部１２を移動させてよい。また、ヘッド部１２の位置を固定して、台部１６の側をを移動させてもよい。
【００５２】
Ｚ方向駆動部２２は、立体物５０とヘッド部１２との間の距離を調整する駆動部であり、インクの層の積層方向（図中のＺ方向）において、ヘッド部１２及び台部１６のうちの少なくとも一方を移動させることにより、両者の間の距離を調整する。この場合、インクの層の積層方向とは、例えば、積層造形法においてインクの層が順次積層させる方向である。また、より具体的に、本例において、積層方向は、ヘッド部１２と台部１６とを結ぶ方向である。Ｚ方向駆動部２２は、例えば、ヘッド部１２が一のインクの層を形成する毎に、インクの層の一層分、ヘッド部１２と台部１６との間の距離を広げる。また、これにより、それぞれのインクの層の形成時において、ヘッド部１２と立体物５０との間の距離を一定の距離に調整する。
【００５３】
制御部２４は、例えば立体物造形装置１０のＣＰＵである、立体物造形装置１０の各部の動作を制御する。本例によれば、積層造形法により立体物５０を適切に造形できる。また、着色用の複数の色のインクを用いることにより、立体物５０を適切に着色できる。立体物５０への着色の仕方については、後に更に詳しく説明をする。
【００５４】
続いて、インクジェット方式で立体物５０の造形を行う場合の様々な特徴について、説明をする。図１（ｂ）、（ｃ）は、インク滴の飛翔の仕方の一例について説明をする図である。図１（ｂ）は、ヘッド部１２からの吐出直後におけるインク滴の速度の一例を示す。
【００５５】
本例のように、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる場合、インク滴は、ヘッド部１２の移動の影響を受けることになる。また、その結果、例えば、吐出直後において、インク滴の速度Ｖｉは、ヘッド部１２の移動方向への成分を含むことになる。より具体的に、例えば、インク滴の吐出の初速度をＶｔ０とし、主走査動作時におけるヘッド部１２の移動速度をＶｈとした場合、吐出直後におけるインク滴の速度Ｖｉは、図１（ｂ）に示すように、速度Ｖｔ０と速度Ｖｈとを合成した速度になる。
【００５６】
尚、この場合、インク滴の吐出の初速度とは、例えば、インク滴の吐出方向における初速度である。また、本例において、インク滴の吐出方向は、主走査方向及び副走査方向と直交する方向である。
【００５７】
また、インクジェット方式でインク滴を吐出する場合、インク滴の吐出の初速度Ｖｔ０の大きさ（絶対値）は、通常、ヘッド部１２の移動速度Ｖｈの大きさよりも十分に大きい。例えば、本例において、Ｖｔ０の大きさは、Ｖｈの大きさの１０倍以上とすることが好ましい。この場合、吐出直後において、インク滴の速度Ｖｉの向きは、吐出方向に近い向きになる。
【００５８】
しかし、吐出から着弾までの間、インク滴は、空気中を飛翔する。そのため、インク滴の飛翔速度は、空気抵抗の影響を受けることになる。また、この場合、速度が大きいほど、空気抵抗の影響は大きくなる。そのため、インク滴の速度に対する空気抵抗の影響は、吐出方向において、特に大きくなる。
【００５９】
図１（ｃ）は、飛翔中のインク滴の速度の一例を示す。インク滴の吐出後、着弾までの間、インク滴の速度における吐出方向の成分Ｖｔは、空気抵抗の影響により、徐々に小さくなる。一方、ヘッド部１２の移動方向の成分については、吐出方向と比べると低速なため、吐出方向と比べ、空気抵抗の影響は小さい。そのため、ヘッド部１２と立体物５０との間が十分に狭い場合、近似的には、インク滴の速度Ｖｉにおけるヘッド部１２の移動方向の成分について、空気抵抗の影響を無視して、Ｖｈのまま一定であると見なすこともできる。そして、この場合、インク滴の速度Ｖｉは、図１（ｃ）に示すように、速度Ｖｔと速度Ｖｈとを合成した速度になる。そして、この場合、図からわかるように、吐出直後と比べ、インク滴の飛翔方向は、ヘッド部１２の移動方向へずれた向きになる。
【００６０】
また、インク滴が受ける空気抵抗の影響は、必ずしも一律なものではなく、インク滴を吐出するノズルの位置や、吐出のタイミングによって異なる場合がある。そのため、ノズルの位置や吐出のタイミングによって着弾位置にずれが生じ、立体物５０の造形の精度に影響が生じる場合もある。
【００６１】
図２は、着弾位置のずれの影響について説明をする図である。図２（ａ）は、着弾位置のずれによる形状の変化の一例を示す図であり、主走査動作時におけるヘッド部１２の移動方向を図中の左側から右側へ向かう方向とした場合について、一のインクの層５２の形成時に生じる着弾位置のずれの影響の例を示す。
【００６２】
上記のように、インク滴が受ける空気抵抗の影響は、ノズルの位置や吐出のタイミングによって異なる場合がある。より具体的に、例えば、積層造形法においてインクの層５２を形成する場合、図中の左側部分（先端側）のような、主走査動作において最初にインク滴が着弾する位置の付近（例えばインクのドットの数個〜十数個分程度の領域）では、空気抵抗の影響が特に大きくなる。そして、この場合、着弾位置が図中に右側にずれやすくなる。そのため、この位置の近傍では、例えば図中に破線で示した理想の形状と比べ、インクの層５２の内側に少し入った部分において、一部が盛り上がった状態になりやすい。
【００６３】
また、例えば図中の右側部分（後端側）のような、主走査動作において最後にインク滴が着弾する位置の付近の近傍では、着弾位置のずれにより、端部（エッジ部）においてインクの脱落等が生じる場合がある。また、その結果、例えば図中に破線で示した理想の形状と比べ、インクの層５２の内側に少し入った部分において、インクの層５２が薄くなる場合がある。
【００６４】
このように、ヘッド部１２に主走査動作を行わせ、積層造形法で立体物を造形する場合、着弾位置のずれにより、インクの層５２の端部において、形状のずれが生じる場合がある。そして、例えば着色された立体物を造形する場合、このような形状のずれが生じると、立体物の色への影響が生じることも考えられる。より具体的には、例えば、従来の方法で立体物への着色を行う場合、インクの層５２の端部の形状に上記のようなずれが生じると、立体物の表面において各色のインクのバランスが崩れ、色の変化等が生じる場合がある。
【００６５】
図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、従来の方法で立体物５０への着色を行う場合に生じる色の変化について説明をする図である。図２（ｂ）、（ｃ）は、従来の方法で立体物５０への着色を行う方法の一例を示す。図２（ｂ）は、立体物５０の全体の断面図を示す。図２（ｃ）は、立体物５０の一部の拡大図であり、図２（ｂ）において破線で示した領域６０の様子を拡大して示す。
【００６６】
積層造形法で着色された立体物５０を造形する場合、例えば、着色用のインクで立体物５０の立体物５０の表層部を形成することにより、立体物５０への加飾を行うことが考えられる。より具体的には、例えば、図２（ｂ）に示すように、立体物５０の内部を構成する造形領域１０２の周囲に、着色領域１０４を形成する。この場合、造形領域１０２は、所定の造形用のインク（母体造形インクＭｏ）で形成される領域である。また、造形用のインクとしては、例えば白色のインク等を用いることが考えられる。
【００６７】
また、着色領域１０４は、例えばＣＭＹＫインク等の着色用のインクで形成される領域である。より具体的に、従来の方法において、着色領域１０４は、立体物５０の表層部に対し、ＣＭＹＫインクを用いて、２次元の画像をカラー印刷する場合と同一又は同様にして、着色を行うことが考えられる。この場合、例えば、立体物５０の表層部に沿った一の面内に各色のインクのドットを形成することにより、着色領域１０４を形成する。
【００６８】
尚、立体物５０の造形時においては、ＣＭＹＫインクに加え、クリアインクを更に用いることが好ましい。この場合、クリアインクは、ＣＭＹＫインクの量が少ない場所のインクの量を補填する。これにより、例えば、単位体積あたりのインクの量を一定にして、より高い精度で立体物５０を造形できる。
【００６９】
このように構成すれば、例えば、立体物５０の表面に対してＣＭＹＫインク等で加飾を行うことにより、着色された立体物５０を造形することができる。しかし、この場合、上記においても説明をしたように、立体物５０を構成するインクの層５２の端部の形状にずれが生じると、立体物５０の表面において各色のインクのバランスが崩れ、色の変化等が生じる場合がある。
【００７０】
図２（ｄ）は、立体物５０の表面に生じる色の変化等の一例を示す。上記のように、立体物５０に着色を行う場合、少なくとも、立体物５０の表層部に着色領域１０４を形成することになる。そして、この場合、例えば、立体物５０の上面及び下面と、側面とに対し、着色領域１０４を形成することになる。
【００７１】
このうち、例えば上面及び下面に対しては、例えば、表面に露出するインクの層５２を着色用のインクで形成することにより、適切に着色を行うことができる。そして、この場合、例えば、２次元の画像をカラー印刷する場合と同一又は同様にして、インクの層５２を形成すればよい。
【００７２】
しかし、上面及び下面と異なり、側面は、積層される複数の層５２の端部が積層方向へ連なることで形成される面である。そのため、側面に沿って着色領域１０４を形成するためには、着色すべき色に合わせて、複数のインクの層５２の端部を形成することが必要になる。
【００７３】
しかし、図２（ａ）等を用いて説明をしたように、インクの層５２の端部においては、先端側において空気抵抗の影響が大きくなることや、後端側においてインク滴の脱落が生じやすいこと等により、形状の変化が生じやすい。また、ＣＭＹＫインクを用いる場合のように、複数の色のインクを用いて着色を行う場合、インクジェットヘッドの吐出特性のバラツキや、インクジェットヘッドの位置の違い等により、着弾位置のずれ方の特性は、通常、色毎に異なることになる。そのため、インクの層５２の端部においては、インクの色によって着弾位置のずれ方に差がある状態で、形状の変化等が生じることになる。
【００７４】
そして、この場合、例えば、各色のインクの混色のバランスが崩れ、色変化（色ブレ）が生じたり、適切に混色が行えず、使用したインクの色がそのまま現れる場合がある。また、側面に対する着色を適切に行えずに、立体物の内部を構成する造形領域１０２の色（地色）が露出する場合もある。
【００７５】
より具体的に、例えば、Ｃ色のインクと、Ｍ色のインクとを混ぜて青色の着色（加飾）を行おうとする場合、着弾位置が正確であれば、側面を構成する各部においてＣ色とＭ色とが混色し、青色が表現されることになる。しかし、着弾位置が不正確になると、例えば各色のインク滴の着弾位置に偏り等が生じること等により、色のバランスが崩れ、色変化が生じたり、Ｃ色やＭ色がそのまま現れる部分が発生したりすることが考えられる。また、着弾位置のずれが大きい場合、意図しない領域において、地色が露出する場合もある。
【００７６】
また、立体物５０の側面は、造形する立体物５０の形状に応じて、上面及び下面に対し、必ずしも垂直に切り立つ面ではなく、傾斜した面になる場合もある。そして、このような場合、色変化等の問題が、より生じやすくなる。
【００７７】
そのため、立体物５０に対し、従来の方法で着色を行う場合、インク滴の着弾位置のずれにより、色変化等が生じやすくなる。これに対し、本例においては、従来とは異なる方法で着色を行うことにより、インク滴の着弾位置がずれた場合にも、色変化等を生じにくくする。そこで、以下、本例において立体物５０を着色する方法について、説明をする。
【００７８】
図３は、本例において立体物５０を着色する方法の一例を示す。図３（ａ）は、本例の方法で着色を行った立体物５０の全体の断面図を示す。本例においても、立体物５０への着色は、立体物５０の表層部を着色用のインクで形成することで行う。この場合、立体物５０の表層部とは、例えば、立体物の外周を囲む各面において、外部から色彩が視認できる範囲の部分のことである。そのため、立体物５０の全体の構成は、図２（ｂ）等を用いて説明をした場合と同様に、造形領域１０２の周囲に着色領域１０４が形成された構成となる。
【００７９】
一方、本例における着色領域１０４の構成は、図２（ｃ）等を用いて説明をした構成とは異なる。図３（ｂ）は、本例における着色領域１０４の構成の一例を示す拡大図であり、図３（ａ）において破線で示した領域６０の様子を拡大して示す。また、図３（ｂ）に示した部分は、例えば、積層造形法で形成するインクの層を少なくとも複数層分含む部分である。
【００８０】
本例において、着色領域１０４は、複数の領域特定色領域２０２ｃ、２０２ｍ、２０２ｃ、２０２ｋ（以下、特定色領域２０２ｃ〜ｋと記す）を有する。特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれは、着色用のインクのうちの１色のインクと、クリアインクとで形成される領域である。より具体的に、本例において、特定色領域２０２ｃは、Ｃ色のインクと、クリアインクとで形成される。特定色領域２０２ｍは、Ｍ色のインクと、クリアインクとで形成される。特定色領域２０２ｙは、Ｙ色のインクと、クリアインクとで形成される。また、特定色領域２０２ｋは、Ｋ色のインクと、クリアインクとで形成される。
【００８１】
尚、本例において、特定色領域２０２ｃは、第１領域の一例である。また、第１領域とは、立体物５０の表層部において側面に沿って形成される領域である。特定色領域２０２ｍは、第２領域の一例である。第２領域とは、第１領域よりも立体物５０の内側において側面に沿って形成される領域である。特定色領域２０２ｙは、第３領域の一例である。第３領域とは、第２領域よりも立体物５０の内側において側面に沿って形成される領域である。特定色領域２０２ｋは、第４領域の一例である。第４領域とは、第３領域よりも立体物５０の内側において側面に沿って形成される領域である。
【００８２】
また、本例において、立体物造形装置１０（図１参照）は、制御部２４によりヘッド部１２及び主走査駆動部１８等の各部の動作を制御することにより、立体物５０の側面に、特定色領域２０２ｃ〜ｋを、図示のように、並べて形成する。立体物造形装置１０の構成の変形例において、立体物造形装置１０は、特定色領域２０２ｃ〜ｋの並ぶ順番を、図３（ｂ）に示した場合と異ならせてもよい。この場合、立体物５０の外側から内側へ向かう方向において並ぶ順番に従って、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれが、第１〜第４領域のそれぞれの一例となる。
【００８３】
このように構成した場合、例えば、立体物５０の側面について、外側から見ると、特定色領域２０２ｃ〜ｋが重なって形成されている構成となる。そして、この場合、側面の各位置の色は、特定色領域２０２ｃ〜ｋの重なりにより表現される色になる。
【００８４】
また、この場合、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれについて、各色のインクの他に透明なクリアインクを用いて形成することにより、側面の各位置へ着色すべき色に合わせ、各位置での各色のインクの使用の有無を適切に切り替えることができる。また、これにより、立体物５０の外部から視認される色について、ＣＭＹＫの各色を適宜混色させ、減法混色法により、様々な色を表現できる。そのため、本例によれば、例えば、立体物５０の側面の各位置に対し、様々な色での着色を適切に行うことができる。
【００８５】
また、この場合、各色のインクにより別の領域（特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれ）を形成する構成であるため、色によってノズルの吐出特性に差が生じた場合等にも、着色される色への影響を適切に抑えることができる。より具体的には、例えば、インクの層の形成時において、例えば図２（ａ）を用いて説明をしたような形状の変化が生じたとしても、各色用の専用の領域の形状が変化するのみであるため、各色のインクの混色のバランスの崩れ等は生じにくい。そのため、このように構成した場合、例えば、着弾位置のずれによる色変化や地色の露出等を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、立体物５０の側面に対し、より適切に着色を行うことができる。
【００８６】
ここで、上記においても説明をしたように、本例において、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれは、着色用のインクのうちの１色のインクと、クリアインクとで形成される領域である。また、この場合、例えば減法混色法で様々な色を表現するために、側面の各位置へ着色すべき色に合わせ、各位置での各色のインクの使用の有無を切り替えることになる。
【００８７】
しかし、例えば特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれにおいて、位置によってインクの量が異なってしまうと、各領域の幅が位置によって変化することになる。そして、この場合、特定色領域２０２ｃ〜ｋについて、高い精度で重ねることが困難になるおそれがある。また、例えば、立体物５０を高い精度で造形することが困難になるおそれもある。更には、この場合、例えば、立体物５０の側面において、意図しない凹凸等が生じるおそれもある。また、このような凹凸の発生により、立体物５０の側面の色に影響が生じるおそれもある。
【００８８】
そのため、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれにおける各部においては、各色用のインクの量とクリアインクの量との合計量について、一定の量になるように制御することが好ましい。この場合、合計量について、一定の量になるとは、例えば、予め設定された誤差を考慮した一定の範囲内の量にすることである。また、インクの量とは、例えば、予め設定された単位面積あたりのインクの量であってよい。また、この場合、より具体的に、図１に示した構成において、制御部２４は、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれの各部においてＣＭＹＫの各色のインクとクリア色のインクとの合計量が一定の量になるように、ヘッド部１２に、各色及びクリア色のインク滴を吐出させる。
【００８９】
このように構成した場合、例えば、各色のインクとクリアインクとを合わせたインクの量について、各位置に着色すべき色や、各色の濃淡等によらず、所定の一定値（例えば、（１００％印字率に近い値）に保つことができる。より具体的には、例えば、各色の淡色を表現しようとする場合には、クリアインクの量を増やすこと等が考えられる。このように構成すれば、例えば、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれについて、均一な幅でより適切に形成することができる。また、これにより、例えば、着弾位置のずれが生じた場合にも、色変化や地色の露出等をより適切に防ぐことができる。
【００９０】
尚、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれについて、領域の全体については、上記のように、各色のインクと、クリアインクとで形成されることになる。しかし、特定色領域２０２ｃ〜ｋの細部に着目した場合、各色用の領域の各位置については、各色のインク又はクリアインクのいずれかにより形成されることになる。この場合、各色用の領域の各位置とは、例えば、それぞれの立体画素（ボクセル、ｖｏｘｅｌ）の位置のことである。
【００９１】
そこで、続いて、一のインクの層５２の構成の一例を示すことで、特定色領域２０２ｃ〜ｋの細部の構成について、更に詳しく説明をする。図３（ｃ）は、立体物５０を構成する一のインクの層５２の構成の一例を示す。図１を用いて説明をした構成の立体物造形装置１０により、積層造形法で立体物５０を造形する場合、一又は複数回の主走査動作を行うことにより、一のインクの層５２を構成する各立体画素の位置へ、インク滴を吐出する。そして、この場合、制御部２４は、例えば、特定色領域２０２ｃの各位置（立体画素の位置）に対し、立体物５０の側面へ着色すべき色に応じて、ヘッド部１２に、Ｃ色又はクリア色のいずれかの色のインク滴を吐出させる。また、同様に、特定色領域２０２ｍ、２０２ｙ、２０２ｋのそれぞれの各位置（立体画素の位置）に対し、立体物５０の側面へ着色すべき色に応じて、ヘッド部１２に、その領域に対応する各色又はクリア色のいずれかの色のインク滴を吐出させる。このように構成すれば、例えば、特定色領域２０２ｃ〜ｋの各部において、それぞれの色のインクとクリア色のインクとの合計量について、一定の量に適切に調整できる。
【００９２】
以上のように、本例においては、従来とは異なる方法により、着色された立体物５０を適切に造形できる。また、特定色領域２０２ｃ〜ｋを形成することで立体物５０の側面を着色することにより、例えば、着弾位置のずれが生じた場合にも、色変化や地色の露出等が生じることを適切に防ぐことができる。そのため、本例によれば、例えば、立体物５０への着色（３Ｄ加飾）をより高精度化して、着色された立体物５０の造形をより適切に行うことができる。
【００９３】
尚、図３（ｂ）、（ｃ）等を用いて説明をした立体物５０の側面は、例えば、主走査動作時におけるヘッド部１２の移動方向において、上流側に形成される側面である。また、本例においては、主走査方向における下流側の側面についても、図３（ｂ）、（ｃ）等を用いて説明をした側面と同様の方法で着色することが好ましい。また、例えば副走査方向における一方側及び他方側の側面等も含め、立体物５０の全ての側面について、図３（ｂ）、（ｃ）等を用いて説明をした側面と同様に着色を行ってもよい。このように構成すれば、例えば、立体物５０の全ての側面について、同様の方法で適切に着色を行うことができる。
【００９４】
また、立体物５０の上面や下面等については、例えば、従来と同様の方法で着色を行ってもよい。また、上面や下面等についても、図３（ｂ）、（ｃ）等を用いて説明をした側面と同様の方法で着色してもよい。
【００９５】
また、図３においては、図示の便宜上、立体物５０の側面について、上面及び下面に対して垂直に切り立つような面を図示している。しかし、実際の立体物５０において、側面は、上面及び下面に対し、一部又は全体が傾斜した面であってもよい。この場合、特定色領域２０２ｃ〜ｋは、側面の形状に合わせて形成される。
【００９６】
また、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれについて、主走査方向における幅は、例えば、１〜数個程度（例えば１〜３個程度）の立体画素分の幅とすることが好ましい。このように構成すれば、例えば、特定色領域２０２ｃ〜ｋにより、様々な色を適切に表現できる。また、図３（ｃ）においては、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれの主走査方向における幅を、立体画素１個分の幅とした場合について、図示をしている。
【００９７】
続いて、本例において用いるヘッド部１２の具体的な構成については、更に詳しく説明をする。図４は、ヘッド部１２の詳細な構成の例を示す。図４（ａ）は、ヘッド部１２の構成の一例を、複数の紫外線光源１４と共に示す。
【００９８】
本例において、ヘッド部１２は、複数の着色部３０２ｃ、３０２ｍ、３０２ｙ、３０２ｋ（以下、着色部３０２ｃ〜ｋと記す）と、造形部３０４とを有する。着色部３０２ｃ〜ｋのそれぞれは、特定色領域２０２ｃ〜ｋ（図３参照）のそれぞれを形成するための部分である。本例において、着色部３０２ｃ〜ｋのそれぞれと、造形部３０４とは、主走査方向における位置を揃えて、副走査方向における位置が重ならないように、副走査方向へ並んで配設される。
【００９９】
また、着色部３０２ｃは、着色用ヘッド４０２ｃと、クリア用ヘッド４０４とを有する。着色用ヘッド４０２ｃは、着色用のインクのうち、Ｃ色のインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、Ｃ色のインク滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列５０２を有する。また、本例において、着色用ヘッド４０２ｃは、第１ヘッドの一例である。
【０１００】
クリア用ヘッド４０４は、クリアインクインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、クリア色のインク滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列５０４を有する。着色部３０２ｃにおける着色用ヘッド４０２ｃと、クリア用ヘッド４０４とは、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。
【０１０１】
また、着色部３０２ｍは、着色用ヘッド４０２ｍと、クリア用ヘッド４０４とを有する。着色用ヘッド４０２ｍは、着色用のインクのうち、Ｍ色のインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、Ｍ色のインク滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列５０２を有する。また、本例において、着色用ヘッド４０２ｍは、第２ヘッドの一例であり、第１ヘッドの一例である着色用ヘッド４０２ｃに対し、副走査方向における位置が重ならないように配設される。着色部３０２ｍにおける着色用ヘッド４０２ｍと、クリア用ヘッド４０４とは、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。
【０１０２】
また、同様に、着色部３０２ｙは、着色用ヘッド４０２ｙと、クリア用ヘッド４０４とを有する。着色部３０２ｋは、着色用ヘッド４０２ｋと、クリア用ヘッド４０４とを有する。着色用ヘッド４０２ｙ、４０２ｋのそれぞれは、着色用のインクのうち、Ｙ色及びＫ色のそれぞれのインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、それぞれ色のインク滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列５０２を有する。また、着色用ヘッド４０２ｙ、４０２ｋのそれぞれは、第３ヘッド及び第４ヘッドのそれぞれの一例であり、着色用ヘッド４０２ｃ〜ｋのうちの他のインクジェットヘッドに対し、副走査方向における位置が重ならないように並べて配設される。また、着色部３０２ｙ、３０２ｋのそれぞれにおける各インクジェットヘッドは、図示のように、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。
【０１０３】
また、造形部３０４は、立体物５０の内部を構成する造形領域１０２（図３参照）を形成するための部分である。本例において、造形部３０４は、複数の造形用ヘッド４０６を有する。それぞれの造形用ヘッド４０６は、造形用のインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドであり、造形用のインクのインク滴をそれぞれ吐出する複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。この場合、造形用のインクとは、例えば、立体物の内部を造形するためのインクである。造形用のインクとしては、例えば白色のインクを好適に用いることができる。また、本例において、複数の造形用ヘッド４０６は、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。
【０１０４】
尚、ヘッド部１２における各インクジェットヘッドは、例えば使用するインク以外は同一の構成を有するインクジェットヘッドであってよい。また、これらのインクジェットヘッドとしては、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。
【０１０５】
また、図示したように、本例においては、主走査方向においてヘッド部１２を挟むように、複数の紫外線光源１４が配設される。これにより、複数の紫外線光源１４は、例えば、造形中の立体物５０の上面に着弾したインク滴に対し、主走査動作中に、紫外線を照射する。
【０１０６】
以上のような構成のヘッド部１２を用いることにより、例えば、間に副走査動作を挟んで主走査動作を繰り返すことで、立体物５０を構成するインクの層の各部を適切に形成できる。また、これにより、例えば、立体物５０の側面となる位置に、特定色領域２０２ｃ〜ｋ等を適切に形成できる。そのため、本例によれば、例えば、着色された立体物５０の造形を適切に行うことができる。
【０１０７】
また、この場合、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれに対し、各色のインク滴を、別の回の主走査動作で吐出することができる。例えば、図示した構成の場合、立体物５０の表面の同一位置に対応する特定色領域２０２ｃ〜ｋを形成する動作において、特定色領域２０２ｃへＣ色及びクリア色のインク滴を吐出する第１の動作と、特定色領域２０２ｍへＭ色及びクリア色のインク滴を吐出する第２の動作と、特定色領域２０２ｙへＹ色及びクリア色のインク滴を吐出する第３の動作と、特定色領域２０２ｋへＫ色及びクリア色のインク滴を吐出する第４の動作とを、４回に分けて別の主走査動作で行うことができる。
【０１０８】
そして、この場合、立体物５０の各位置に対し、異なる複数色のインクを同時に吐出することがないため、例えば各回の主走査動作において高い密度でインクのドットを形成したとしても、異なる色のインクが混じること等は生じない。そのため、このように構成すれば、例えば、各色用の領域である特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれを１回のパス（色毎に１回のパス）で形成することができる。
【０１０９】
また、この場合、各色のインク以外にクリア色のインクのインク滴を吐出することにより、各回の主走査動作において、特定色領域２０２ｃ〜ｋのそれぞれに対して吐出するインクの量（１パスプリント時インク量）については、一定のインク量に設定することができる。そのため、本例によれば、例えば、立体物５０の側面に対し、高い精度での着色をより適切に行うことができる。
【０１１０】
また、上記においても説明をしたように、本例において、ヘッド部１２では、各色用のインクとして、紫外線硬化型インクを用いる。そして、この場合、それぞれのインクの層を形成時において、ヘッド部１２の各部（着色部３０２ｃ〜ｋ及び造形部３０４）の主走査動作が完了するまでの間、インク滴の着弾により形成されたインクのドットを完全には硬化させず、未硬化、又は完全には硬化しない程度に紫外線の照射（ＵＶ露光）をしておくことも考えられる。
【０１１１】
この場合、例えば、各回の主走査動作において、紫外線光源１４により弱い紫外線のみを照射し、インクのドットを半硬化（仮硬化）の状態にまで硬化させることが考えられる。また、この場合、より具体的に、例えば、ＣＭＹＫの各色のインク滴の着弾時において、紫外線光源１４により、インクのドットを、完全には硬化しない半硬化の状態にまで硬化させる。そして、予め設定された厚さの一のインクの層が形成される毎に、次のインクの層の形成が開始される前に、紫外線光源１４により、一のインクの層を構成するインクのドットに更に紫外線を照射する。また、これにより、一のインクの層を構成するインクのドットの硬化を完了させる。
【０１１２】
このように構成した場合、例えば、各色のインク滴の着弾後、完全に硬化させるまでの間に、半硬化の状態にすることで、平坦化及び平均化されたインクの層を形成することができる。また、この場合、順次形成するインクの層が下の層をより均一に覆うことになるため、例えば、着弾時に生じる欠陥等をより適切に平均化することができる。また、これにより、例えば色変化や地色の露出をより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、着色された立体物５０をより適切に造形できる。
【０１１３】
尚、各色のインク滴の着弾時にインクのドットを半硬化させるとは、例えば、インク滴を吐出した主走査動作中に、インクのドットを半硬化させることである。また、インクのドットを半硬化させるとは、例えば、硬化が完了しない程度の弱い紫外線を照射することにより、他のインクと接触しても滲まない粘度のゲル状の状態にまでインクのドットを硬化させることである。また、インクのドットの硬化を完了させるとは、例えば、所定の積算光量以上の紫外線を照射することにより、インクのドットを十分に硬化させることである。
【０１１４】
また、本例においては、上記のように、特定色領域２０２ｃ〜ｋにより立体物５０の側面の着色を行うことにより、色変化等を抑え、高い精度での着色を実現している。しかし、より高い精度での着色を行うためには、主走査動作時のヘッド部１２の移動速度Ｖｈについて、ある程度以下の速度に設定することが望ましい。また、ヘッド部１２の移動速度Ｖｈについては、例えば、インク滴の吐出の初速度Ｖｔ０に応じて設定することが考えられる。この場合、より具体的に、例えば、Ｖｈは、Ｖｔ０の１／５０以下とすることが好ましい。
【０１１５】
また、ヘッド部１２の移動速度Ｖｈについては、造形中の立体物５０への着弾時におけるインク滴の速度Ｖｔに応じて設定することも考えられる。この場合、着弾時におけるインク滴の速度Ｖｔとは、例えば、インク滴の吐出方向における速度である。また、この場合、より具体的に、Ｖｈは、Ｖｔの１／２０以下とすることが好ましい。
【０１１６】
これらのように構成した場合、例えば、インク滴の着弾精度を適切に高めることができる。また、これにより、例えば、各色用の領域である特定色領域２０２ｃ〜ｋをより高い精度で適切に形成できる。そのため、このように構成すれば、例えば、立体物５０の側面における色変化や地色の露出等をより適切に防ぐことができる。
【０１１７】
また、ヘッド部１２の具体的な構成については、図４（ａ）に示した構成に限らず、様々な変形を行うことも考えられる。例えば、着色部３０２ｃ〜ｋ及び造形部３０４の配置については、図４（ａ）以外の配置にすることも考えられる。また、着色部３０２ｃ〜ｋ及び造形部３０４が並ぶ順番や、着色部３０２ｃ〜ｋ及び造形部３０４のそれぞれを構成するインクジェットヘッドの並ぶ順番等についても、適宜変更可能である。
【０１１８】
また、着色部３０２ｃ〜ｋにおいて、各色及びクリア色のインク滴を一のインクジェットヘッドで吐出してもよい。図４（ｂ）は、着色部３０２ｃ〜ｋの構成の変形例を示す図である。尚、図４（ｂ）においては、着色部３０２ｃ〜ｋのそれぞれに対応する構成を、着色部３０２として示している。
【０１１９】
図４（ｂ）に示した場合において、着色部３０２は、一の着色用ヘッド４０２を有する。また、着色用ヘッド４０２は、副走査方向における位置を揃えて主走査方向へ並ぶ複数のノズル列５０２、５０４を有する。
【０１２０】
このうち、ノズル列５０２は、図４（ａ）に示した構成における着色用ヘッド４０２ｃ〜ｋのノズル列５０２に対応するノズル列であり、ＣＭＹＫのうちのいずれかの色のインク滴を吐出する。また、ノズル列５０４は、クリア用ヘッド４０４のノズル列５０４に対応するノズル列であり、クリアインクのインク滴を吐出する。これにより、図４（ｂ）に示した構成において、着色用ヘッド４０２は、ＣＭＹＫのいずれかの色のインク滴と、クリアインクのインク滴を吐出する。このように構成した場合も、図４（ａ）に示した構成を用いる場合と同様に、特定色領域２０２ｃ〜ｋを適切に形成できる。また、これにより、着色された立体物５０を適切に造形できる。
【０１２１】
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】
【０１２２】
本発明は、例えば立体物造形装置に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０・・・立体物造形装置、１２・・・ヘッド部、１４・・・紫外線光源、１６・・・台部、１８・・・主走査駆動部、２０・・・副走査駆動部、２２・・・Ｚ方向駆動部、２４・・・制御部、５０・・・立体物、５２・・・層、６０・・・領域、１０２・・・造形領域、１０４・・・着色領域、２０２・・・特定色領域、３０２・・・着色部、３０４・・・造形部、４０２・・・着色用ヘッド、４０４・・・クリア用ヘッド、４０６・・・造形用ヘッド、５０２・・・ノズル列、５０４・・・ノズル列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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