(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物の形状を特定するための形状データと、複数の画素で構成されかつ前記立体物の表面の画像を示す表面画像データとを含む三次元データに基づいて、３次元プリンタが前記立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記表面画像データに対して中間調処理を行い、前記表面画像データの各画素に対して、前記３次元プリンタが吐出するインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程と、
前記画像処理がなされた前記表面画像データを含む三次元データを、複数の層に区画して、区画された各層の断面スライスデータを算出するスライスデータ算出工程と、
前記各層の断面スライスデータに基づいて、前記３次元プリンタが各層を形成する単位層形成工程と、を有し、
前記各層は、インクジェット方式で吐出された後の硬化した前記インクからなるものであり、
前記単位層形成工程を、各層毎に繰り返すことで、前記立体物を造形しており、
前記スライスデータ算出工程は、前記３次元プリンタが吐出する前記インクのインク滴の大きさに応じた高さの前記断面スライスデータを算出し、
前記インクとして、露光することで硬化度が変化するインクを用いることを特徴とする立体物造形方法。
【請求項２】
前記表面画像データを二次元に展開する展開工程を更に有し、
前記表面画像処理工程は、前記画像処理を前記二次元に展開された表面画像データに対して行うことを特徴とする請求項１記載の立体物造形方法。
【請求項３】
前記露光することで硬化度が変化するインクは、紫外線を照射することで硬化する紫外線硬化インクであることを特徴とする請求項１または２記載の立体物造形方法。
【請求項４】
前記スライスデータ算出工程は、各断面スライスデータを前記インク滴の大きさに応じた複数のインク滴単位画素に区画し、
前記スライスデータ算出工程後に、各インク滴単位画素毎の前記３次元プリンタが吐出するインクの色を設定するスライスデータ処理工程を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の立体物造形方法。
【請求項５】
前記スライスデータ処理工程は、前記断面スライスデータの複数のインク滴単位画素に中間調処理を行って、各インク滴単位画素において、前記３次元プリンタが吐出するインクの色を設定することを特徴とする請求項４記載の立体物造形方法。
【請求項６】
立体物の形状を特定するための形状データと、複数の画素で構成されかつ前記立体物の表面の画像を示す表面画像データとを含む三次元データに基づいて、前記立体物を造形する３次元プリンタであって、
前記立体物を造形するためのインクをインクジェット方式で作業面に吐出する吐出部と、
前記インクとして、露光することで硬化度が変化するインクを用い、前記インクを露光する照射器と、
前記吐出部と前記作業面とを相対的に移動させる相対移動部と、
前記吐出部と前記相対移動部の動作を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記表面画像データに対して中間調処理を行い、前記表面画像データの各画素に対して、前記吐出部が吐出するインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程と、
前記画像処理がなされた前記表面画像データを含む三次元データを、複数の層に区画して、区画された各層の断面スライスデータを算出するスライスデータ算出工程と、を実行した後に、
前記各層の前記断面スライスデータに基づいて、インクジェット方式で前記吐出部から前記インクを吐出し、前記照射器により吐出された後の前記インクを露光して、硬化した前記インクからなる前記各層を形成する単位層形成工程を、各層毎に繰り返すことで、前記立体物を造形しており、
前記スライスデータ算出工程は、前記吐出部が吐出する前記インクのインク滴の大きさに応じた高さの前記断面スライスデータを算出することを特徴とする３次元プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体物造形方法及び３次元プリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出したインクなどの造形材を積層していくことによって立体物を形作る立体物造形方法及び３次元プリンタが知られている。例えば、下記の特許文献１に記載の立体物造形方法及び３次元プリンタは、立体物の形状を特定するための形状データと表面の画像を示す表面画像データとから構成される三次元データを複数の層に区画する。立体物造形方法及び３次元プリンタは、各層の表面画像データに中間調処理（誤差拡散、ＦＭスクリーニング、ＡＭスクリーニング）を施して、各層の表面画像データの各画素の色を特定する。そして、立体物造形方法及び３次元プリンタは、その最下層から順に吐出部から特定された色の造形材を吐出し硬化して積層していくことによって、その三次元データに合わせた立体物を形作る。この種の３次元プリンタは、例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、黒、クリア等の造形材としてのインクを吐出するインクジェット式の吐出部を色毎に備えている。
【０００３】
次に、従来の立体物造形方法を、図１３、図１４を参照して具体的に説明する。図１３は、従来の立体物造形方法のフローチャートの例である。図１４は、従来の立体造形方法の例を模式的に説明するものである。
【０００４】
従来の立体物造形方法は、色毎のインクジェット式の吐出部を有するキャリッジと、キャリッジを主走査方向に移動させるキャリッジ駆動部と、立体物Ｗ（図１４（ｂ）に示す）が積層される載置台を副走査方向と鉛直方向に移動させる載置台駆動部と、これらの動作を制御する制御装置と、立体物Ｗの三次元データを読み込む入力装置などを備えるインクジェットプリンタを用いて、立体物を造形するものである。
【０００５】
従来の立体物造形方法では、図１３に示すように、まず、入力装置上のソフトウェアによって立体物Ｗの三次元データを読み込む（ステップＳＴ１０１）。なお、この三次元データは、立体物Ｗの形状を特定するための形状データと、立体物Ｗの表面の画像を示す表面画像データとを含んで構成される。
【０００６】
次に、入力装置は、三次元データの形状データと、吐出部が吐出するインクのインク滴の大きさとに基いて、立体物Ｗの三次元データをＺ軸方向に区画する層Ｌ（図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示す）の数Ｎを算出する（ステップＳＴ１０２）。
【０００７】
入力装置は、三次元データを、複数の層Ｌに区画して、区画された各層Ｌ（ステップＳＴ１０３からステップＳＴ１０６までのループの１週目では、最下方の層Ｌ）の断面スライスデータＣＳＤ（図１４（ａ）に示す）を算出するステップＳＴ１０３を実行する。
【０００８】
入力装置は、ステップＳＴ１０３で得られた断面スライスデータＣＳＤに対して、インクジェットプリンタが吐出するインクのインク滴の大きさに応じて、複数のインク滴単位画素ＵＰＸに区画する。そして、入力装置は、インク滴単位画素ＵＰＸにおいて、インクジェットプリンタが吐出するインクの色を設定するために中間調処理（ディザ法、誤差拡散法、ＦＭスクリーニング、ＡＭスクリーニング等）を行う（ステップＳＴ１０４）。
【０００９】
次に、入力装置は、ステップＳＴ１０４後の各層Ｌの断面スライスデータＣＳＤをプリンタ用コマンドに変換し、制御装置に送信する。制御装置は、入力装置から受け取ったステップＳＴ１０４後の各層Ｌの断面スライスデータＣＳＤに基いて、印刷パターンを生成し、生成した印刷パターン通りに、吐出部を主走査方向に相対的に移動させるなどして、インクジェットプリンタ１に各層Ｌを形成させる単位層形成工程（ステップＳＴ１０５）を行う。そして、入力装置は、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップＳＴ１０６）、ｎがＮを超えたか否かを判定する（ステップＳＴ１０７）。
【００１０】
入力装置は、ｎがＮを超えていないと判定する（ステップＳＴ１０７：Ｎｏ）と、ステップＳＴ１０３に戻り、次の断面スライスデータＣＳＤを算出した後、断面スライスデータＣＳＤにステップＳＴ１０４を施す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１８２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前述した特許文献１の３次元プリンタで造形された立体物は、三次元データを複数の層に区画した後に、全ての層に対して同じ中間調処理を施すので、立体物の表面の単色である部分のうち、複数の層によって形成された積層方向に略平行な面（例えば、直方体の側面）において、同じ色や同じインクが積層方向に連続して縦縞が生じることがあった。
【００１３】
具体的には、従来の立体物造形方法では、インク滴単位画素ＵＰＸに対して行われる中間調処理（ステップＳＴ１０４）は、ｎ回とも同じ処理が行われる。そのため、従来の立体造形方法では、図１４（ａ）のように、中間処理が行われた断面スライスデータＣＳＤが積層され、図１４（ｂ）のように、積層方向に連続して同じ色が並ぶことで、縦縞が生じてしまう。例えば、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、単一の同色である部分を白地で示し、他の色の部分を網掛けで示している。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、立体物の表面に連続した縦縞が生じることを抑制することができる立体物造形方法及び３次元プリンタ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】
【００１５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る立体物造形方法は、立体物の形状を特定するための形状データと、複数の画素で構成されかつ前記立体物の表面の画像を示す表面画像データとを含む三次元データに基づいて、３次元プリンタが前記立体物を造形する立体物造形方法であって、前記表面画像データに対して中間調処理を行い、前記表面画像データの各画素に対して、前記３次元プリンタが吐出するインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程と、前記画像処理がなされた前記表面画像データを含む三次元データを、複数の層に区画して、区画された各層の断面スライスデータを算出するスライスデータ算出工程と、前記各層の断面スライスデータに基づいて、前記３次元プリンタが各層を形成する単位層形成工程と、を有し、前記単位層形成工程を、各層毎に繰り返すことで、前記立体物を造形することを特徴とする。
【００１６】
この発明では、三次元データを各層に区画する前に、表面画像データの各画素のインクの色を設定するので、例えば、表面が、若干マゼンダが混入したイエローの単色であっても、マゼンダのインクが吐出される画素が不規則に発生することとなる。このために、この発明では、立体物の単色の積層方向に略平行な表面に、同じ色や同じインクが積層方向に連続して縦縞が生じることを抑制することができる。
【００１７】
また、この発明では、表面画像データの各画素のインクの色を設定する画像処理を行った後に、三次元データを複数の層に区画する。このために、この発明では、立体物の表面の画質が元の表面画像データと同程度まで向上し、造形後の立体物の表面の画質を三次元データの表面画像データに近付けることができる。
【００１８】
また、上記立体物造形方法において、前記表面画像データを二次元に展開する展開工程を更に有し、前記表面画像処理工程は、前記画像処理を前記二次元に展開された表面画像データに対して行うものとすることができる。
【００１９】
この発明では、形状データが曲面を有するような場合の表面画像データであっても、二次元に展開するので、各層に区画する前に、表面画像データの各画素のインクの色を設定する画像処理を簡易かつ確実に行うことができる。
【００２０】
また、上記立体物造形方法において、前記スライスデータ算出工程は、前記３次元プリンタが吐出するインクのインク滴の大きさに応じた高さの断面スライスデータを算出するものとすることができる。
【００２１】
この発明では、三次元データを各層に区画する際に、インク滴の大きさに応じた高さの層に区画する。この発明では、インク滴１滴の大きさに応じた高さの層に区画するのが望ましい。この発明では、各層の高さがインク滴の大きさに応じた高さであるので、インクにより所望の高さの層を確実に造形することができる。
【００２２】
また、上記立体物造形方法において、前記スライスデータ算出工程は、各断面スライスデータを前記インク滴の大きさに応じた複数のインク滴単位画素に区画し、前記スライスデータ算出工程後に、各インク滴単位画素毎の前記３次元プリンタが吐出するインクの色を設定するスライスデータ処理工程を含むものとすることができる。
【００２３】
この発明では、三次元データを各層に区画して得た断面スライスデータをインク滴の大きさに応じたインク滴単位画素に区画する。この発明では、インク滴１滴の大きさに応じたインク滴単位画素に区画するのが望ましい。この発明では、各インク滴単位画素がインク滴の大きさに応じているので、インクにより層を確実に造形することができる。
【００２４】
また、上記立体物造形方法において、前記スライスデータ処理工程は、前記断面スライスデータの複数のインク滴単位画素に中間調処理を行って、各インク滴単位画素において、前記３次元プリンタが吐出するインクの色を設定するものとすることができる。
【００２５】
この発明では、中間調処理により、断面スライスデータの各インク滴単位画素の色を設定する。この発明では、断面スライスデータが層同士の積層方向に表面画像データの複数の画素を含んでいても、各インク滴単位画素の色を確実に設定することができ、中間調処理を施したデータに基づいて各層を造形する際のインクの色を設定することができる。
【００２６】
本発明に係る３次元プリンタは、立体物の形状を特定するための形状データと、複数の画素で構成されかつ前記立体物の表面の画像を示す表面画像データとを含む三次元データに基づいて、前記立体物を造形する３次元プリンタであって、前記立体物を造形するためのインクを作業面に吐出する吐出部と、前記吐出部と前記作業面とを相対的に移動させる相対移動部と、前記吐出部と前記相体移動部とを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記表面画像データに対して中間調処理を行い、前記表面画像データの各画素に対して、前記吐出部が吐出するインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程と、前記画像処理がなされた前記表面画像データを含む三次元データを、複数の層に区画して、区画された各層の断面スライスデータを算出するスライスデータ算出工程と、を実行した後に、前記各層の断面スライスデータに基づいて、前記吐出部からインクを吐出して各層を形成する単位層形成工程を、各層毎に繰り返すことで、前記立体物を造形することを特徴とする。
【００２７】
この発明では、三次元データを各層に区画する前に、表面画像データの各画素のインクの色を設定するので、例えば、表面が、若干マゼンダが混入したイエローの単色であっても、マゼンダのインクが吐出される画素が不規則に発生することとなる。このために、この発明では、立体物の単色の表面に縦縞が生じることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る立体物造形方法及び３次元プリンタは、立体物の表面に縦縞が生じることを抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る立体物造形方法のフローチャートの一例である。
【図３】図３は、図１に示されたインクジェットプリンタにより造形される立体物の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示された立体物の三次元データを示す図である。
【図５】図５は、図４に示された三次元データの表面画像データの中間調処理を行った後の状態の一部を示す図である。
【図６】図６は、図５に示された中間調処理後の表面画像データを含んだ三次元データを示す図である。
【図７】図７は、図６に示された三次元データが各層に区画された断面スライスデータを示す図である。
【図８】図８は、図７に示された断面スライスデータに中間調処理を行った後の状態を示す図である。
【図９】図９は、図８に示された断面スライスデータに基づいて各層を積層する状態を示す図である。
【図１０】図１０は、図７に示された断面スライスデータのインク滴単位画素が複数の色を含む状態を示す図である。
【図１１】図１１は、各層毎に吐出したインクを硬化させて得た立体物を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、実施形態の変形例に係る立体物造形方法のフローチャートの一例である。
【図１３】図１３は、従来の立体物造形方法のフローチャートの一例である。
【図１４】図１４は、従来の立体造形方法の例を模式的に説明するものである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る立体物造形方法及び３次元プリンタの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００３１】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す概略構成図である。図２は、実施形態に係る立体物造形方法のフローチャートの一例である。図３は、図１に示されたインクジェットプリンタにより造形される立体物の一例を示す斜視図である。図４（ａ）は、図３に示された立体物の三次元データの形状データを示す図、図４（ｂ）は、図３に示された立体物の三次元データの表面画像データを示す図である。
【００３２】
図１に示す実施形態に係る３次元プリンタとしてのインクジェットプリンタ１は、いわゆるインクジェット法を用いて、３次元の立体造形物である立体物Ｗ（一例を図３に示す）を製造する立体物造形装置である。このインクジェットプリンタ１は、典型的には、立体物Ｗの三次元データＴＤＤ（図４に示す）に基づいて当該立体物Ｗを上下方向に多数の層Ｌ（図１１に示す）に区画し、その立体物Ｗの層Ｌ毎の形状データ及び表面画像データに基づいて造形材（インクを硬化させたもの）を下側の層Ｌから順に積層していくことで、その三次元データＴＤＤに合わせた立体物Ｗを造形するものである。図３に一例を示す立体物Ｗは、略立方体に形成され、各面に１〜６を示す模様Ｐが形成された、所謂サイコロである。図３に示す立体物Ｗは、各面に形成された模様Ｐが黒色１００％に形成され、各面の模様Ｐ以外がイエロー１００％と、マゼンダ１０％の混色に形成されている。しかしながら、本発明では、立体物Ｗの形状はこれに限らない。なお、図３では、模様Ｐを黒地で示し、模様Ｐ以外を白地で示している。
【００３３】
インクジェットプリンタ１は、図１に示すように、上面が作業面２ａをなす載置台２と、主走査方向に設けたＹバー３と、キャリッジ４と、キャリッジ駆動部５（相対移動部に相当）と、載置台駆動部６（相対移動部に相当）と、制御装置７と、入力装置８などを備える。
【００３４】
載置台２の作業面２ａは、水平方向（図１に示すＸ軸とＹ軸との双方と平行な方向）に平坦に形成され、その上に造形材としてのインクが下側の層Ｌから順に積層される平面である。載置台２は、例えば、略矩形状に形成されるがこれに限らない。
【００３５】
Ｙバー３は、載置台２の鉛直方向上側に所定の間隔をあけて設けられる。Ｙバー３は、水平方向（Ｙ軸）と平行な主走査方向に沿って直線状に設けられる。Ｙバー３は、キャリッジ４の主走査方向に沿った往復移動をガイドする。
【００３６】
キャリッジ４は、Ｙバー３に保持され、当該Ｙバー３に沿って主走査方向に往復移動可能である。キャリッジ４は、主走査方向に移動制御される。キャリッジ４は、鉛直方向において載置台２と対向する面に、図示しないホルダ等を介して複数の吐出部４１と紫外線照射器４２（外的刺激付与部に相当）とが設けられる。
【００３７】
吐出部４１は、立体物Ｗを造形するための造形材としてのインクを作業面２ａに吐出するものである。実施形態の吐出部４１は、インクを作業面２ａに吐出可能であるとともにキャリッジ駆動部５により作業面２ａと相対移動可能なものである。なお、インクは露光することで硬化度が変化するものを用いる。
【００３８】
吐出部４１は、キャリッジ４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動可能である。吐出部４１は、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介してインクタンクと接続されている。吐出部４１は、インクタンクの数、言い換えれば、同時に印刷可能なインクの色の種類等に応じて設けられる。本実施形態では、イエロー（Ｙ）のインクを吐出する吐出部４１Ｙと、マゼンダ（Ｍ）のインクを吐出する吐出部４１Ｍと、シアン（Ｃ）のインクを吐出する吐出部４１Ｃと、黒色（Ｋ）のインクを吐出する吐出部４１Ｋと、クリア（ＣＬ）のインクを吐出する吐出部４１ＣＬ、白（Ｗ）のインクを吐出する吐出部４１Ｗとが設けられている。
【００３９】
吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗは、インクタンク内のインクを作業面２ａに向けてインクジェット方式で吐出することができるインクジェットヘッドである。ここで、露光することで硬化度が変化するインクとしては、例えば、紫外線を照射することで硬化するＵＶ（紫外線）硬化インクを用いることができ、例えば、硬化後に易水溶性や易アルコール溶性あるいは加熱溶解性を有するものが望ましい。吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗは、制御装置７と電気的に接続され、制御装置７によってその駆動が制御される。吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗは、Ｙ軸方向上に配列して設けられている。このように、インクジェットプリンタ１は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗを備えることで、立体物Ｗを造形するための少なくとも三原色のインクを吐出する。
【００４０】
紫外線照射器４２は、作業面２ａ上に吐出されたインクに外的刺激を付与するものである。紫外線照射器４２は、作業面２ａに供給されたインクに対して露光可能なものである。紫外線照射器４２は、例えば、紫外線を照射可能なＬＥＤモジュール等により構成される。紫外線照射器４２は、キャリッジ４に設けられ、キャリッジ４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動可能である。紫外線照射器４２は、制御装置７と電気的に接続され、制御装置７によってその駆動が制御される。
【００４１】
キャリッジ駆動部５は、Ｙバー３に対してキャリッジ４即ち吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２を主走査方向に相対的に往復移動させる駆動装置である。キャリッジ駆動部５は、例えば、キャリッジ４に連結された搬送ベルト等の伝達機構、搬送ベルトを駆動する電動機等の駆動源を含んで構成され、駆動源が発生させた動力を、伝達機構を介してキャリッジ４を主走査方向に沿って移動させる動力に変換し、当該キャリッジ４を主走査方向に沿って往復移動させる。キャリッジ駆動部５は、制御装置７と電気的に接続され、制御装置７によってその駆動が制御される。
【００４２】
キャリッジ駆動部５と載置台駆動部６とは、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗと作業面２ａとを相対的に移動させるものである。載置台駆動部６は、図１に示すように、鉛直方向移動部６１と、副走査方向移動部６２とを備える。鉛直方向移動部６１は、載置台２をＺ軸と平行な鉛直方向に沿って上下移動することで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２に対して相対的に鉛直方向に沿って上下移動させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２に対して、作業面２ａを鉛直方向に沿って接近離間させることができる。つまり、載置台駆動部６は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２に対して作業面２ａを鉛直方向に沿って相対移動可能とする。
【００４３】
副走査方向移動部６２は、載置台２を主走査方向に対して直交するＸ軸と平行な副走査方向に移動させることで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２に対して相対的に副走査方向に沿って往復移動させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２に対して、作業面２ａを副走査方向に沿って往復移動させることができる。つまり、副走査方向移動部６２は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２と、作業面２ａとを副走査方向に相対的に往復移動可能とする。実施形態では、副走査方向移動部６２は、載置台２を副走査方向に移動させるが、本発明では、これに限定されることなく、Ｙバー３毎、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２を副走査方向に移動させてもよい。
【００４４】
制御装置７は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ、紫外線照射器４２、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６等を含むインクジェットプリンタ１の各部の動作を制御する。制御装置７は、演算装置、メモリ等のハードウェア及びこれらの所定の機能を実現させるプログラムから構成される。制御装置７は、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗを制御し、各吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗのインクの吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御装置７は、紫外線照射器４２を制御し、照射する紫外線の強度、露光タイミング、露光期間等を制御する。制御装置７は、キャリッジ駆動部５を制御し、キャリッジ４の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御装置７は、載置台駆動部６を制御し、載置台２の鉛直方向、副走査方向に沿った相対移動を制御する。
【００４５】
入力装置８は、制御装置７に接続され、立体物Ｗの形状に関する三次元データＴＤＤを入力するものである。入力装置８は、例えば、制御装置７に有線／無線で接続されるＰＣ、種々の端末等によって構成される。
【００４６】
次に、図２のフローチャートを参照して、上記で説明したインクジェットプリンタ１において実行される立体物造形方法の一例を説明する。図２に示された立体物造形方法は、インクジェットプリンタ１の制御装置７及び入力装置８によって実行される。なお、図２の説明に際しては、適宜、図４〜図１１も参照する。図４〜図１１は、実施形態に係る立体物造形方法の一例を模式的に説明する断面図及び斜視図である。
【００４７】
実施形態の立体物造形方法は、立体物Ｗを製造する方法であり、インクジェットプリンタ１の制御装置７によって、当該インクジェットプリンタ１の各部の駆動が制御されることで行われる。
【００４８】
立体物造形方法では、まず、入力装置８上のソフトウェアによって立体物Ｗの三次元データＴＤＤを読み込む（ステップＳＴ１）。実施形態では、三次元データＴＤＤは、図４（ａ）に示す形状データＦＤと、図４（ｂ）に示す表面画像データＩＤとを含んで構成されている。形状データＦＤは、立体物Ｗの形状を特定するためのデータであって、立体物Ｗの外形表面のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸上の座標を示すデータ、即ち三次元の座標データで構成されている。
【００４９】
表面画像データＩＤは、立体物Ｗの表面の画像を示すデータであって、立体物Ｗの表面の画像を構成する複数の画素ＰＸを含んで構成されている。表面画像データＩＤは、立体物Ｗの表面の画像を構成する各画素ＰＸのＸ軸及びＹ軸上の座標を示すデータ、即ち、二次元の座標データと、各画素ＰＸの色を示す色データとを含んで構成されている。三次元データＴＤＤでは、形状データＦＤの各座標と、表面画像データＩＤの各座標とは、対応付けられている。このように、実施形態では、三次元データＴＤＤの表面画像データＩＤは、立体物Ｗのフルカラーの表面の画像を示している。なお、実施形態の表面画像データＩＤでは、模様Ｐを示す画素ＰＸの色データが、黒色１００％（図４（ｂ）では黒地で示す）であり、模様Ｐ以外を示す画素ＰＸの色データがイエロー１００％と、マゼンダ１０％の混色（図４（ｂ）では白地で示す）である。
【００５０】
次に、入力装置８は、立体物Ｗ全体の表面画像データＩＤに対して中間調処理を行い、表面画像データＩＤの各画素ＰＸに対して、インクジェットプリンタ１が吐出するインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程（ステップＳＴ２）を実行する。入力装置８は、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）では、立体物Ｗ全体の表面画像データＩＤを構成する複数の画素ＰＸに対して中間調処理としての周知のディザ法、誤差拡散法、ＦＭスクリーニング、ＡＭスクリーニングの少なくとも一つを行い、図５に示すように、表面画像データＩＤを構成する各画素ＰＸに対して、インクジェットプリンタ１が吐出するインクの色、即ち各画素ＰＸを形成する吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗを設定する。
【００５１】
画像処理後の表面画像データＩＤでは、図５に示すように、模様Ｐを示す画素ＰＸが黒色（図５中に格子で示す）となり、模様Ｐ以外を示す画素ＰＸがイエロー又はマゼンダとなっており、イエローの画素ＰＸ（図５中に白地で示す）とマゼンダの画素ＰＸ（図５中に網掛けで示す）との数の割合が略１０：１であるとともに、マゼンダの画素ＰＸがイエローの画素ＰＸ中に不規則に生じている。なお、図５では、実際よりも画素ＰＸを大きく示し、表面画像データＩＤの一部のみ示している。
【００５２】
次に、入力装置８は、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）の後に、三次元データＴＤＤの形状データＦＤと、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗが吐出するインクのインク滴の大きさとに基いて、立体物Ｗの三次元データＴＤＤをＺ軸方向に区画する層Ｌの数Ｎを算出する（ステップＳＴ３）。具体的には、入力装置８は、形状データＦＤに基いて、立体物ＷのＺ軸方向の高さを算出し、算出した高さをインクのインク滴の大きさに応じた高さにより除して層Ｌの数Ｎを算出する。本実施形態では、立体物ＷのＺ軸方向の高さを、インク滴一滴により形成する層Ｌの高さで除して層Ｌの数Ｎを算出する。また、入力装置８は、ステップＳＴ３では、ｎ＝１とする。
【００５３】
次に、入力装置８は、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）により画像処理がなされた表面画像データＩＤを形状データＦＤの表面に貼りつけて、表面画像データＩＤを含んだ三次元データＴＤＤ（図６に示す）を算出する。そして、入力装置８は、図６に示す三次元データＴＤＤを、複数の層Ｌに区画して、区画された各層Ｌ（ステップＳＴ４からステップＳＴ７までのループの１週目では、最下方の層Ｌ）の断面スライスデータＣＳＤ（図７に示す）を算出するスライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）を実行する。
【００５４】
入力装置８は、スライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）では、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）により画像処理がなされた表面画像データＩＤと形状データＦＤとを含んだ三次元データＴＤＤを複数の層Ｌに区画し、インクジェットプリンタ１が吐出するインクのインク滴の大きさに応じた高さの断面スライスデータＣＳＤを算出する。本実施形態では、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）により画像処理がなされた表面画像データＩＤと形状データＦＤとを含んだ三次元データＴＤＤを、インクジェットプリンタ１が吐出するインクのインク滴１滴により造形できる高さの層Ｌに区画して、断面スライスデータＣＳＤを算出する。なお、ステップＳＴ４からステップＳＴ７までのループの１週目では、最下方の層Ｌの断面スライスデータＣＳＤを算出する。
【００５５】
また、入力装置８は、スライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）において、各断面スライスデータＣＳＤを、図７に示すように、インクジェットプリンタ１が吐出するインクのインク滴の大きさに応じて、複数のインク滴単位画素ＵＰＸに区画する。本実施形態では、各断面スライスデータＣＳＤを、インクジェットプリンタ１が吐出するインクのインク滴１滴により造形できる大きさのインク滴単位画素ＵＰＸに区画する。このように、断面スライスデータＣＳＤの高さやインク滴単位画素ＵＰＸの大きさは、三次元データＴＤＤの表面画像データＩＤの画素ＰＸの大きさと異なることが多い。本実施形態では、断面スライスデータＣＳＤの高さやインク滴単位画素ＵＰＸの大きさは、三次元データＴＤＤの表面画像データＩＤの画素ＰＸの大きさよりも小さい。
【００５６】
なお、断面スライスデータＣＳＤでは、模様Ｐを示すインク滴単位画素ＵＰＸが黒色となり、模様Ｐ以外を示すインク滴単位画素ＵＰＸがイエロー又はマゼンダとなっており、イエローのインク滴単位画素ＵＰＸとマゼンダのインク滴単位画素ＵＰＸとの数の割合が略１０：１であるとともに、マゼンダのインク滴単位画素ＵＰＸがイエローのインク滴単位画素ＵＰＸ中に不規則に生じている。なお、図７〜図１０では、断面スライスデータＣＳＤのインク滴単位画素ＵＰＸを実際よりも大きく示し、複数のインク滴単位画素ＵＰＸのうちマゼンダ単色の部分を網掛けで示し、イエロー単色の部分を平行斜線で示し、白色部分を白地で示す。
【００５７】
次に、入力装置８は、スライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）により算出された断面スライスデータＣＳＤの表面画像データＩＤに中間調処理を行って、断面スライスデータＣＳＤの各インク滴単位画素ＵＰＸ毎のインクジェットプリンタ１が吐出するインクの色を設定するスライスデータ処理工程（ステップＳＴ５）を行う。入力装置８は、スライスデータ処理工程では、断面スライスデータＣＳＤの表面画像データＩＤを構成する複数のインク滴単位画素ＵＰＸに中間調処理としての周知の誤差拡散、ＦＭスクリーニング、ＡＭスクリーニングの少なくとも一つを行って、図８に示すように、断面スライスデータＣＳＤの表面画像データＩＤを構成する各インク滴単位画素ＵＰＸにおいて、インクジェットプリンタ１が吐出するインクの色、即ち各インク滴単位画素ＵＰＸを形成する吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬを設定する。また、入力装置８は、スライスデータ処理工程では、表面画像データＩＤを構成するインク滴単位画素ＵＰＸ以外のインク滴単位画素ＵＰＸを吐出部４１Ｗで形成することを設定する。
【００５８】
スライスデータ処理工程（ステップＳＴ５）後の断面スライスデータＣＳＤでは、前の断面スライスデータＣＳＤと同様に、模様Ｐを示すインク滴単位画素ＵＰＸが黒色となり、模様Ｐ以外を示すインク滴単位画素ＵＰＸがイエロー又はマゼンダとなっており、イエローのインク滴単位画素ＵＰＸとマゼンダのインク滴単位画素ＵＰＸとの数の割合が略１０：１であるとともに、マゼンダのインク滴単位画素ＵＰＸがイエローのインク滴単位画素ＵＰＸ中に不規則に生じている。
【００５９】
また、本実施形態では、インク滴単位画素ＵＰＸが画素ＰＸよりも小さいために、スライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）後の断面スライスデータＣＳＤのインク滴単位画素ＵＰＸが、図１０（ａ）に示すように、複数の色で構成される場合がある。この場合には、スライスデータ処理工程（ステップＳＴ５）を行うと、図１０（ｂ）に示すように、
処理前に複数の色で構成されるインク滴単位画素ＵＰＸがいずれか１つの色で構成される。
【００６０】
次に、入力装置８は、スライスデータ処理工程（ステップＳＴ５）後の断面スライスデータＣＳＤをプリンタ用コマンドに変換し、当該プリンタ用コマンドを制御装置７に送信する。そして、制御装置７は、入力装置８から受け取ったスライスデータ処理工程（ステップＳＴ５）後の各層Ｌの断面スライスデータＣＳＤに基いて、インクジェットプリンタ１に各層Ｌを形成させる単位層形成工程（ステップＳＴ６）を行う。制御装置７は、単位層形成工程（ステップＳＴ６）では、各層Ｌの断面スライスデータＣＳＤの印刷パターンを生成し、当該生成した印刷パターンを実現可能な吐出制御量、硬化制御量、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。
【００６１】
次に、制御装置７は、生成した吐出パターン通りに、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２を主走査方向に相対的に移動させ、かつ、載置台２を副走査方向に移動させながら、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗから作業面２ａにインクを吐出するとともに紫外線照射器４２により吐出したインクを露光して、各層Ｌを造形する。
【００６２】
具体的には、制御装置７は、キャリッジ駆動部５、鉛直方向移動部６１を制御して、作業面２ａに対して適切な位置にキャリッジ４を位置付ける。そして、制御装置７は、キャリッジ駆動部５にキャリッジ４を主走査方向に移動させながら、吐出パターン生成工程で生成された各層Ｌを形成するのに適切なタイミングで吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗからインクを吐出するとともに紫外線照射器４２から紫外線を照射させる。吐出されたインクは、作業面２ａ又は造形済みの層Ｌに着弾して硬化される。そして、制御装置７は、キャリッジ４を主走査方向に１回以上移動させながら、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗからインクを吐出し、吐出したインクを露光して硬化させ、各層Ｌの主走査方向の１ライン分を形成する。
【００６３】
そして、制御装置７は、副走査方向移動部６２を制御して、載置台２を１ライン分副走査方向に移動させた後、先ほどの工程を繰り返して、各層Ｌ全体を造形する。次に、入力装置８は、ｎ＝ｎ＋１とし（ステップＳＴ７）、ｎがＮを超えたか否かを判定する（ステップＳＴ８）。
【００６４】
入力装置８は、ｎがＮを超えていないと判定する（ステップＳＴ８：Ｎｏ）と、スライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）に戻り、次の断面スライスデータＣＳＤを算出した後、断面スライスデータＣＳＤに中間調処理（ステップＳＴ５）を施し、断面スライスデータＣＳＤをプリンタ用コマンドに変換し、当該プリンタ用コマンドを制御装置７に送信する。制御装置７は、鉛直方向移動部６１を制御して、作業面２ａを１層Ｌ分下降させて、作業面２ａの鉛直方向の位置を次の層Ｌを造形するのに適切な位置にする。そして、制御装置７は、吐出パターンを生成し、生成した吐出パターン通りに、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗ及び紫外線照射器４２を主走査方向に相対的に移動させ、かつ、載置台２を副走査方向に相対的に移動させながら、吐出部４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ，４１Ｗから作業面２ａにインクを吐出するとともに紫外線照射器４２により吐出したインクを露光して、図９に示すように、各層Ｌを造形する（ステップＳＴ５）。
【００６５】
制御装置７及び入力装置８は、前述した工程、即ち、単位層形成工程（ステップＳＴ６）を各層Ｌ毎に繰り返すことで、図１１に示すように、下側の層Ｌから順に立体物Ｗを造形する。入力装置８は、ｎがＮを超えたと判定する（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）と、立体物Ｗの造形が完了し、作業面２ａから立体物Ｗを取り外すなどして、実施形態の立体物造形方法を終了する。造形が完了した立体物Ｗは、三次元データＴＤＤの形状データＦＤにより規定された形状に造形され、表面画像データＩＤにより規定された画像が表面に形成されている。本実施形態では、立体物Ｗの表面には、模様Ｐが黒に形成され、模様Ｐ以外がイエロー又はマゼンダに形成され、イエローとマゼンダとの面積の割合が略１０：１であるとともに、マゼンダがイエロー中に不規則に生じている。なお、図１１では、マゼンダを網掛けで示し、イエローを白地で示している。
【００６６】
以上の実施形態に係るインクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、立体物Ｗの三次元データＴＤＤを各層Ｌに区画する前に、表面画像データＩＤの各画素ＰＸのインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程（ステップＳＴ２）を実行する。このために、例えば、表面が、若干マゼンダが混入したイエローの単色であっても、マゼンダのインクが吐出される画素ＰＸが表面中に不規則に発生することとなる。このために、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、立体物Ｗの単色の表面のうち、複数の層が連続して面を形成している部分（図１１では、Ｘ−Ｚ面及びＹ−Ｚ面）に同じ色や同じインクが積層方向に連続した縦縞が生じることを抑制することができる。
【００６７】
また、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、表面画像データＩＤの各画素ＰＸのインクの色を設定する画像処理を行う表面画像処理工程（ステップＳＴ２）を実行した後に、三次元データＴＤＤを複数の層Ｌに区画して断面スライスデータＣＳＤを算出するスライスデータ算出工程（ステップＳＴ４）を実行する。このために、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、立体物Ｗの表面の画質を元の表面画像データＩＤと同程度まで向上することができ、造形後の立体物Ｗの表面の画質を三次元データＴＤＤの表面画像データＩＤに近付けることができる。
【００６８】
また、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、表面画像データＩＤがフルカラーの画像であり、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）において、中間調処理により、表面画像データＩＤの各画素ＰＸのインクの色を設定する画像処理を行う。このために、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、立体物Ｗの単色の表面に縦縞が生じることを抑制することができる。
【００６９】
また、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、立体物Ｗの三次元データＴＤＤを各層Ｌに区画する際に、インク滴の大きさに応じた高さの層Ｌに区画する。本実施形態では、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、立体物Ｗの三次元データＴＤＤをインク滴１滴の大きさに応じた高さの層Ｌに区画する。インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、各層Ｌの高さがインク滴の大きさに応じた高さであるので、インクにより所望の高さの層を確実に造形することができる。
【００７０】
また、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、三次元データＴＤＤを各層Ｌに区画して得た断面スライスデータＣＳＤをインク滴の大きさに応じたインク滴単位画素ＵＰＸに区画する。本実施形態では、断面スライスデータＣＳＤをインク滴１滴の大きさに応じたインク滴単位画素ＵＰＸに区画する。インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、各インク滴単位画素ＵＰＸがインク滴の大きさに応じているので、インクにより各層Ｌを確実に造形することができる。
【００７１】
また、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、中間調処理により、断面スライスデータＣＳＤの各インク滴単位画素ＵＰＸの色を設定する。このために、インクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、断面スライスデータＣＳＤのインク滴単位画素ＵＰＸが層Ｌ同士の積層方向に表面画像データＩＤの複数の画素ＰＸの色を含んでいても、各インク滴単位画素ＵＰＸの色を確実に単色に設定することができ、中間調処理を施したデータに基づいて各層Ｌを造形する際のインクの色を設定することができる。
【００７２】
〔変形例〕
図１２は、実施形態の変形例に係る立体物造形方法のフローチャートの一例である。なお、図１２において、前述した実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
実施形態の変形例に係る３次元プリンタとしてのインクジェットプリンタ１の制御装置７に入力装置８から読み込まれる立体物Ｗの三次元データＴＤＤは、表面画像データＩＤが形状データＦＤの表面の各画素ＰＸのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸上の座標を示すデータ即ち三次元の座標データと、各画素ＰＸの色を示す色データとを含んで構成されている。
【００７４】
制御装置７は、入力装置８から立体物Ｗの三次元データＴＤＤを読み込んだ（ステップＳＴ１）後に、三次元データＴＤＤの表面画像データＩＤの各画素ＰＸの三次元の座標データを二次元の座標データに展開する展開工程（ステップＳＴ１Ａ）を実行する。このように、展開工程（ステップＳＴ１Ａ）では、三次元の表面画像データＩＤを二次元に展開する。そして、変形例に係るインクジェットプリンタ１の制御装置７は、表面画像処理工程（ステップＳＴ２）では、展開工程（ステップＳＴ１Ａ）において二次元に展開された表面画像データＩＤに中間調処理を行って、各画素ＰＸにおいて吐出するインクの色を設定する画像処理を行い、実施形態と同様にステップＳＴ３以降を実行する。
【００７５】
実施形態の変形例に係るインクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、実施形態と同様に、立体物Ｗの単色の表面に縦縞が生じることを抑制することができる。
【００７６】
また、実施形態の変形例に係るインクジェットプリンタ１、及び、立体物造形方法は、形状データが曲面を有するような場合の表面画像データＩＤであっても、二次元に展開するので、各層Ｌに区画する前に、表面画像データＩＤの各画素ＰＸのインクの色を設定する画像処理を簡易かつ確実に行うことができる。
【００７７】
前述したように、本発明の実施形態、変形例を説明したが、本発明は、これらに限定されない。本発明では、実施形態をその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせの変更等を行うことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  インクジェットプリンタ（３次元プリンタ）
２ａ  作業面
４１，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１ＣＬ  吐出部
５    キャリッジ駆動部（相対移動部）
６    載置台駆動部（相対移動部）
７    制御装置
ＴＤＤ  三次元データ
ＦＤ    形状データ
ＩＤ    表面画像データ
ＰＸ    画素
ＣＳＤ  断面スライスデータ
ＵＰＸ  インク滴単位画素
ＳＴ１Ａ  展開工程
ＳＴ２    表面画像処理工程
ＳＴ４    スライスデータ算出工程
ＳＴ５    スライスデータ処理工程
ＳＴ６    単位層形成工程
Ｗ  立体物
Ｌ  層
【図１】
0006517070.tif 000002
【図２】
0006517070.tif 000003
【図３】
0006517070.tif 000004
【図４】
0006517070.tif 000005
【図５】
0006517070.tif 000006
【図６】
0006517070.tif 000007
【図７】
0006517070.tif 000008
【図８】
0006517070.tif 000009
【図９】
0006517070.tif 000010
【図１０】
0006517070.tif 000011
【図１１】
0006517070.tif 000012
【図１２】
0006517070.tif 000013
【図１３】
0006517070.tif 000014
【図１４】
0006517070.tif 000015