(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元の物体を造形する三次元造形装置であって、
前記物体の一材料である液体を、互いに交わる第１の方向と第２の方向と第３の方向のうち、前記第１の方向に沿って吐出可能なヘッド部と、
前記ヘッド部を制御して、前記第２の方向の位置および前記第３の方向の位置を表す座標のうちの指定された座標に対して、それぞれ第１の量以下の前記液体を吐出させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を、複数回実行することによって、複数の前記断面体を積層させて前記物体を造形する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
複数回実行される前記断面体形成処理のうちの第１の断面体形成処理において、前記断面体の輪郭が前記第２の方向および前記第３の方向に同時に変化する変化部分に、前記断面体の輪郭から前記第２の方向または前記第３の方向の内側に向けて窪みを形成し、
前記第１の断面体形成処理が実行された後、第２の断面体形成処理が実行される前に、前記第１の断面体形成処理によって形成された前記断面体に接するように前記窪みに対して、前記第１の量よりも多い第２の量の前記液体を吐出させることにより、前記窪み内の少なくとも一部に前記液体を充填させる充填処理を実行する、
三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記液体を硬化させるための硬化エネルギーを付与する硬化エネルギー付与部を備え、
前記硬化エネルギー付与部は、
前記第１の断面体形成処理において前記液体が吐出された後、第１の期間を空けて、前記充填処理が実行される前に、前記吐出された液体に硬化エネルギーを付与し、
前記充填処理において前記液体が吐出された後、前記第１の期間よりも長い第２の期間を空けて、前記第２の断面体形成処理が実行される前に、前記吐出された液体に硬化エネルギーを付与する、
三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記断面体形成処理において前記液体を吐出させる座標は、各座標に対応する要素を有し、前記各要素に階調値が対応づけられた二次元のラスターデータによって指定され、
前記変化部分は、前記ラスターデータの前記断面体の輪郭に相当する部分を平滑化処理したときに、前記階調値が１００％未満になる第１の要素と、該第１の要素の前記第２の方向側または前記第３の方向側の内側に接する第２の要素と、を含む部分である、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の三次元造形装置であって、
前記第２の量は、前記第１の要素の階調値と前記第２の要素の階調値とを加えた値に応じた量である、三次元造形装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の三次元造形装置であって、
前記物体の形状は、複数のポリゴンの集合であるポリゴンデータによって表され、
前記第１の要素は、前記ポリゴンが横切る位置に対応する要素である、三次元造形装置。
【請求項６】
請求項５に記載の三次元造形装置であって、
前記第１の要素の階調値は、前記第１の要素が三次元空間中に占める体積に対して、該体積を前記ポリゴンによって切断した場合に残存する体積の割合に応じた値である、三次元造形装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の三次元造形装置であって、
前記第２の要素は、前記第１の要素に接する前記第２の方向の要素、および、前記第１の要素に接する前記第３の方向の要素のうち、前記第１の要素を横切る前記ポリゴンの内向きの法線の前記第２の方向の成分および前記第３の方向の成分のうち、大きな成分の方向に接する要素である、三次元造形装置。
【請求項８】
三次元造形装置が三次元の物体を造形する三次元造形方法であって、
前記三次元造形装置は、前記物体の一材料である液体を、互いに交わる第１の方向と第２の方向と第３の方向のうち、前記第１の方向に沿って吐出可能なヘッド部を備え、
前記ヘッド部を制御して、前記第２の方向の位置および前記第３の方向の位置を表す座標のうちの指定された座標に対して、それぞれ第１の量以下の前記液体を吐出させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を、複数回実行することによって、複数の前記断面体を積層させて前記物体を造形し、
複数回実行される前記断面体形成処理のうちの第１の断面体形成処理において、前記断面体の輪郭が前記第２の方向および前記第３の方向に同時に変化する変化部分に、前記断面体の輪郭から前記第２の方向または前記第３の方向の内側に向けて窪みを形成し、
前記第１の断面体形成処理が実行された後、第２の断面体形成処理が実行される前に、前記第１の断面体形成処理によって形成された前記断面体に接するように前記窪みに対して、前記第１の量よりも多い第２の量の前記液体を吐出させることにより、前記窪み内の少なくとも一部に前記液体を充填させる充填処理を実行する、
三次元造形方法。
【請求項９】
コンピューターが三次元造形装置を制御して三次元の物体を造形するためのコンピュータープログラムであって、
前記三次元造形装置は、前記物体の一材料である液体を、互いに交わる第１の方向と第２の方向と第３の方向のうち、前記第１の方向に沿って吐出可能なヘッド部を備え、
前記ヘッド部を制御して、前記第２の方向の位置および前記第３の方向の位置を表す座標のうちの指定された座標に対して、それぞれ第１の量以下の前記液体を吐出させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を、複数回実行することによって、複数の前記断面体を積層させて前記物体を造形する機能と、
複数回実行される前記断面体形成処理のうちの第１の断面体形成処理において、前記断面体の輪郭が前記第２の方向および前記第３の方向に同時に変化する変化部分に、前記断面体の輪郭から前記第２の方向または前記第３の方向の内側に向けて窪みを形成する機能と、
前記第１の断面体形成処理が実行された後、第２の断面体形成処理が実行される前に、前記第１の断面体形成処理によって形成された前記断面体に接するように前記窪みに対して、前記第１の量よりも多い第２の量の前記液体を吐出させることにより、前記窪み内の少なくとも一部に前記液体を充填させる充填処理を実行する機能と、
を前記コンピューターに実現させるためのコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷技術を応用した三次元造形装置が注目されている。例えば、特許文献１〜３に記載された三次元造形装置では、印刷技術において一般的に用いられているインクジェット技術が採用されている。インクジェット技術を採用した三次元造形装置では、硬化性を有する液体を吐出して水平方向（ＸＹ方向）に沿った一層分の断面体を形成する工程を、高さ方向（Ｚ方向）に何層にもわたって行うことで、三次元物体の造形が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２１８７１２号公報
【特許文献２】特開２００５−６７１３８号公報
【特許文献３】特開２０１０−５８５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インクジェット方式の三次元造形装置は、予め定められた造形解像度において、指定された座標に液体を吐出してドットを形成することにより断面体を形成する。そのため、ＸまたはＹ方向に平行な輪郭については滑らかに形成することができるものの、これらの方向に対して傾斜した輪郭については、隣接するドット間に座標のずれが生じ、ジャギーが発生する。特に、ＸまたはＹ方向に対する傾斜角度が鋭角の場合には、ジャギーが目立ちやすくなる。
【０００５】
二次元画像の印刷技術では、座標のずれが生じる部分に、例えば、小さなドットを形成することによってジャギーの発生を抑制することが可能である。しかし、三次元の物体を造形する場合に、座標のずれが生じる部分に小さなドットを形成すると、その部分の高さが低くなってしまい、適切な三次元形状を造形することが困難になる。そのため、二次元画像の印刷技術を、三次元物体の造形処理に単純に適用することはできない。従って、液体を吐出して三次元物体を造形する三次元造形装置において、造形される物体にジャギーが発生することを効果的に抑制可能な技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、三次元の物体を造形する三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、前記物体の一材料である液体を、互いに交わる第１の方向と第２の方向と第３の方向のうち、前記第１の方向に沿って吐出可能なヘッド部と；前記ヘッド部を制御して、前記第２の方向の位置および前記第３の方向の位置を表す座標のうちの指定された座標に対して、それぞれ第１の量以下の前記液体を吐出させることにより前記物体の１層分の断面体を形成する断面体形成処理を、複数回実行することによって、複数の前記断面体を積層させて前記物体を造形する制御部と；を備え、前記制御部は、複数回実行される前記断面体形成処理のうちの第１の断面体形成処理において、前記断面体の輪郭が前記第２の方向および前記第３の方向に同時に変化する変化部分に、前記断面体の輪郭から前記第２の方向または前記第３の方向の内側に向けて窪みを形成し、前記第１の断面体形成処理が実行された後、第２の断面体形成処理が実行される前に、前記第１の断面体形成処理によって形成された前記断面体に接するように前記窪みに対して、前記第１の量よりも多い第２の量の前記液体を吐出させることにより、前記窪み内の少なくとも一部に前記液体を充填させる充填処理を実行する。このような形態の三次元造形装置であれば、断面体の輪郭が第２の方向および第３の方向に同時に変化する部分に窪みが形成された後に、その窪みに対して通常の量（第１の量）よりも多い量（第２の量）の液体が吐出されて、その窪みを埋めるので、第２の方向または第３の方向に対して傾斜した輪郭に、ジャギーが発生することを効果的に抑制することができる。
【０００８】
（２）上記形態の三次元造形装置は、前記液体を硬化させるための硬化エネルギーを付与する硬化エネルギー付与部を備えてもよく、前記硬化エネルギー付与部は、前記第１の断面体形成処理において前記液体が吐出された後、第１の期間を空けて、前記充填処理が実行される前に、前記吐出された液体に硬化エネルギーを付与し、前記充填処理において前記液体が吐出された後、前記第１の期間よりも長い第２の期間を空けて、前記第２の断面体形成処理が実行される前に、前記吐出された液体に硬化エネルギーを付与してもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、断面体形成処理において、液体が吐出された後に、第１の期間を空けて硬化エネルギーを与えるため、窪みの形状が歪むことを抑制することができ。そのため、その後の充填処理において、窪みに対して精度よく液体を吐出することができる。また、窪みに対して液体を吐出した後には、第１の期間よりも長い第２の期間を空けた後に硬化エネルギーを与えるため、液体が窪みを埋めるだけの時間を十分に与えることができる。そのため、輪郭にジャギーが発生することをより効果的に抑制することができる。
【０００９】
（３）上記形態の三次元造形装置において、前記断面体形成処理において前記液体を吐出させる座標は、各座標に対応する要素を有し、前記各要素に階調値が対応づけられた二次元のラスターデータによって指定され、前記変化部分は、前記ラスターデータの前記断面体の輪郭に相当する部分を平滑化処理したときに、前記階調値が１００％未満になる第１の要素と、該第１の要素の前記第２の方向側または前記第３の方向側の内側に接する第２の要素と、を含む部分であってもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、断面体を表すラスターデータを平滑化処理したときに階調値が１００％未満になる部分に対して窪みを形成するので、ジャギーの発生を抑制するために効果的な窪みの位置を的確に特定することができる。
【００１０】
（４）上記形態の三次元造形装置において、前記第２の量は、前記第１の要素の階調値と前記第２の要素の階調値とを加えた値に応じた量でもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、窪みを形成する部分に存在していた要素の階調値に応じて、その窪みに対して吐出する液体の量を求めることができるので、窪み内に充填可能な液体の量を的確に求めることができる。
【００１１】
（５）上記形態の三次元造形装置において、前記物体の形状は、複数のポリゴンの集合であるポリゴンデータによって表され、前記第１の要素は、前記ポリゴンが横切る位置に対応する要素でもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、平滑化処理において階調値が１００％未満となる第１の要素を、三次元物体を表すポリゴンがその要素を横切るか否かに基づいて判断するので、第１の要素を的確に特定することができる。
【００１２】
（６）上記形態の三次元造形装置において、前記第１の要素の階調値は、前記第１の要素が三次元空間中に占める体積に対して、該体積を前記ポリゴンによって切断した場合に残存する体積の割合に応じた値でもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、平滑化処理において階調値が１００％未満になる第１の要素の階調値を、的確に算出することができる。
【００１３】
（７）上記形態の三次元造形装置において、前記第２の要素は、前記第１の要素に接する前記第２の方向の要素、および、前記第１の要素に接する前記第３の方向の要素のうち、前記第１の要素を横切る前記ポリゴンの内向きの法線の前記第２の方向の成分および前記第３の方向の成分のうち、大きな成分の方向に接する要素でもよい。このような形態の三次元造形装置であれば、ジャギーの発生を抑制可能な窪みの形成方向を、的確に特定することができる。
【００１４】
本発明は、三次元造形装置としての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、三次元造形装置が三次元の物体を造形する三次元造形方法や、コンピューターが三次元造形装置を制御して三次元の物体を造形するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムが記録された一次的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】三次元造形処理のフローチャートである。
【図３】平滑化処理の詳細を示すフローチャートである。
【図４】対象要素とポリゴンとの位置関係を示す説明図である。
【図５】主データと副データとを形成する方法を示す説明図である。
【図６】第２の要素の特定方法の概念を示す図である。
【図７】ヘッド部により断面体が形成される様子を示す説明図である。
【図８】硬化エネルギー付与部の具体的な制御方法を示す説明図である。
【図９】硬化液とサポート材とによって断面体の輪郭部分を形成した様子を示す説明図である。
【図１０】第３実施形態における平滑化処理のフローチャートである。
【図１１】第４実施形態における平滑化処理のフローチャートである。
【図１２】第５実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。三次元造形装置１００は、造形部１０と、粉体供給部２０と、平坦化機構３０と、粉体回収部４０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、制御部７０と、を備えている。制御部７０には、コンピューター２００が接続されている。三次元造形装置１００とコンピューター２００とをあわせて広義の三次元造形装置として捉えることもできる。図１には、互いに直行するＸ方向とＹ方向とＺ方向とを示している。Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向であり、Ｘ方向は、水平方向に沿った方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向およびＸ方向に垂直な方向である。Ｚ方向は第１の方向、Ｘ方向は第２方向、Ｙ方向は第３の方向にそれぞれ相当する。
【００１７】
造形部１０は、内部に三次元物体が造形される槽状の構造体である。造形部１０は、ＸＹ方向に沿った平坦な造形ステージ１１と、造形ステージ１１の周囲を囲みＺ方向に立設された枠体１２と、造形ステージ１１をＺ方向に沿って移動させるアクチュエーター１３とを備える。造形ステージ１１は、制御部７０がアクチュエーター１３の動作を制御することにより、枠体１２内においてＺ方向に移動する。
【００１８】
粉体供給部２０は、造形部１０内に粉体を供給する装置である。粉体供給部２０は、例えば、ホッパーやディスペンサーにより構成される。
【００１９】
平坦化機構３０は、造形部１０の上面を水平方向（ＸＹ方向）に移動することによって、造形部１０内または、枠体１２上に供給された粉体を平坦化し、造形ステージ１１上に粉体層を形成するための機構である。平坦化機構３０は、例えば、スキージやローラーによって構成される。平坦化機構３０によって造形部１０から押し出された粉体は、造形部１０に隣接して設けられた粉体回収部４０内に排出される。
【００２０】
第１実施形態における三次元造形装置１００は、三次元物体の材料として、硬化性を有する液体（以下、硬化液という）と、上述した粉体とを用いる。硬化液としては、モノマーと、モノマーが結合したオリゴマーとを主成分とする液体の樹脂材料と、紫外光が照射されると励起状態となってモノマーあるいはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる重合開始剤との混合物を用いる。また、硬化液をヘッド部５０から液滴として吐出可能な程度の低粘度となるように、硬化液中のモノマーは比較的低分子量のモノマーが選択されており、更に１つのオリゴマーに含まれるモノマーの数も数分子程度に調整されている。この硬化液は、紫外光を浴びて重合開始剤が励起状態になると、モノマーが互いに重合してオリゴマーに成長し、またオリゴマー同士もところどころで重合して、速やかに硬化して固体となる性質を有している。また、本実施形態では、粉体として、その表面に、硬化液内に含まれているものとは別のタイプの重合開始剤が付着された粉体を用いる。粉体の表面に付着された重合開始剤は、硬化液と接触するとモノマーあるいはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる性質を有している。そのため、造形部１０内の粉体に硬化液を供給すると、硬化液が粉体の内部に浸透するとともに、粉体表面の重合開始剤に接触して硬化し、その結果、硬化液が吐出された部分では、粉体同士が硬化した硬化液によって結合された状態となる。なお、粉体として、その表面に重合開始剤が付着された粉体を用いる場合には、重合開始剤を含まない硬化液を用いることも可能である。
【００２１】
ヘッド部５０は、ヘッド部５０に接続されたタンク５１から上述した硬化液の供給を受け、その硬化液をＺ方向に沿って、造形部１０中の粉体層に吐出する装置である。ヘッド部５０は、造形部１０中に造形される三次元物体に対して、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。また、ヘッド部５０は、造形部１０内の造形ステージ１１がＺ方向に移動することによって、三次元物体に対して相対的にＺ方向に移動可能である。本実施形態のヘッド部５０は、いわゆるピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドである。ピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドは、微細なノズル穴が設けられた圧力室を硬化液で満たしておき、ピエゾ素子を用いて圧力室の側壁を撓ませることによって、圧力室の容積減少分に相当する体積の硬化液を液滴として吐出することが可能である。後述する制御部７０は、ピエゾ素子に印加する電圧波形を制御することによって、ヘッド部５０から吐出する一滴あたりの硬化液の量を段階的に調整することが可能である。ヘッド部５０には、硬化液が吐出されるノズル穴が、Ｙ方向に沿って複数配列されている。
【００２２】
硬化エネルギー付与部６０は、ヘッド部５０から吐出された硬化液を硬化させるためのエネルギーを付与するための装置である。本実施形態では、硬化エネルギー付与部６０は、ヘッド部５０をＸ方向に挟むように配置された本硬化用発光装置６１と仮硬化用発光装置６２とによって構成されている。ヘッド部５０が移動すると、それに伴い、硬化エネルギー付与部６０も移動する。本硬化用発光装置６１および仮硬化用発光装置６２からは、硬化液を硬化させるための硬化エネルギーとして、紫外線が照射される。仮硬化用発光装置６２は、吐出された硬化液をその着弾位置に固定するための仮硬化を行うために用いられる。本硬化用発光装置６１は、仮硬化後に、硬化液を完全に硬化させるために用いられる。仮硬化用発光装置６２から照射される紫外線のエネルギーは、例えば、本硬化用発光装置６１から照射される紫外線の２０〜３０％のエネルギーである。仮硬化のことを「ピニング」、本硬化のことを「キュアリング」ともいう。
【００２３】
制御部７０は、上述したアクチュエーター１３と、粉体供給部２０と、平坦化機構３０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、を制御して三次元物体を造形する装置である。制御部７０は、ＣＰＵとメモリーとを備えている。ＣＰＵは、メモリーあるいは記録媒体に記憶されたコンピュータープログラムをメモリーにロードして実行することによって、断面体形成機能と、充填機能と、を実現する。断面体形成機能は、ヘッド部５０を制御して、Ｘ方向およびＹ方向の座標のうちの指定された座標に対して、それぞれ第１の量以下の硬化液を吐出させることにより三次元物体の１層分の断面体を形成する機能である。この断面体形成機能では、断面体の輪郭がＸ方向およびＹ方向に同時に変化する変化部分に、断面体の輪郭から第２の方向または第３の方向の内側に向けて窪みが形成される。充填機能は、断面体形成機能によって形成された断面体の窪みに対して、第１の量よりも多い第２の量の硬化液を吐出させることにより、窪み内の少なくとも一部に硬化液を充填させる機能である。これらの機能を実現するための詳細な処理内容については後述する。なお、制御部７０が有するこれらの機能は、コンピューター２００側に備えられていてもよい。
【００２４】
三次元造形装置１００によって三次元物体が造形される手順を簡単に説明する。まず、コンピューター２００が、三次元物体の形状を表す三次元データを、Ｚ方向の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ）に従ってスライスし、ＸＹ方向に沿った複数の断面データを生成する。この断面データは、所定の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ＊６００ｄｐｉ）を有しており、各要素に対して階調値が格納された二次元のラスターデータによって表される。各要素に格納された階調値は、その要素に対応するＸＹ座標に吐出する硬化液の量を表す。つまり、本実施形態では、ラスターデータにより、三次元造形装置１００の制御部７０に対して、硬化液を吐出させる座標と、吐出させる硬化液の量とが指定される。例えば、ある座標に対して、階調値として１００％と指定された場合には、その座標に対応する三次元空間中の要素（ボクセル）の体積を１００％満たすことが可能な量の硬化液がヘッド部５０から吐出される。ただし、ヘッド部５０から吐出される一滴あたりの硬化液の量は、有限の種類の量に限定されている。そのため、制御部７０は、ラスターデータによって階調値を指定された際に、指定された階調値に対応する硬化液の量を、予め定められた種類の量の中で最も近い量に近似する。例えば、ヘッド部５０から吐出可能な硬化液の量が、０％、２５％、５０％、７５％、１００％、１２５％、１５０％、１７５％、２００％の、９種類であれば、制御部７０は、この９種類の硬化液の量の中から、指定された階調値に最も近い量を選択する。なお、制御部７０は、階調値を指定された際に、例えば、硬化液の硬化収縮率などに応じて、指定された階調値に対して所定の係数を乗じてもよい。
【００２５】
三次元造形装置１００の制御部７０は、コンピューター２００から断面データを取得すると、粉体供給部２０および平坦化機構３０を制御して造形部１０内に粉体層を形成する。そして、断面データに従ってヘッド部５０を駆動して硬化液を粉体層に吐出し、その後、吐出された硬化液に向かって硬化エネルギー付与部６０を制御して紫外光を照射する。すると、紫外光によって硬化液が硬化して粉体同士が結合し、造形部１０内には、１層分の断面データに対応する断面体が形成される。こうして１層分の断面体を形成すると、制御部７０は、アクチュエーター１３を駆動して造形ステージ１１を、Ｚ方向の造形解像度に応じた積層ピッチ分、Ｚ方向下向きに降下させる。造形ステージ１１を降下させると、制御部７０は、造形ステージ１１上に既に形成された断面体の上に新たな粉体層を形成する。新たな粉体層を形成すると、制御部７０は、コンピューター２００から次の断面データを受け取って、新たな粉体層に硬化液を吐出して紫外光を照射することにより、新たな断面体を形成する。このように制御部７０は、コンピューター２００から各層の断面データを受け取ると、アクチュエーター１３や粉体供給部２０、平坦化機構３０、ヘッド部５０、硬化エネルギー付与部６０を制御することにより、１層ずつ断面体を形成し、それを積層していくことにより、三次元物体を造形する。
【００２６】
続いて、本実施形態における三次元造形処理のより具体的な処理内容について説明する。
図２は、コンピューター２００および三次元造形装置１００によって実行される三次元造形処理のフローチャートである。本実施形態では、まず、コンピューター２００が、記録媒体やネットワーク、コンピューター２００において実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元物体の形状を表す三次元データを取得する（ステップＳ１００）。三次元データは、例えば、三次元ポリゴンデータや、断面毎の二次元ラスターデータ、断面毎の二次元ベクトルデータによって表される。本実施形態では、ポリゴンデータによって三次元データが表されているものとする。コンピューター２００は、三次元データを取得すると、平滑化処理を行う（ステップＳ２００）。
【００２７】
図３は、平滑化処理の詳細を示すフローチャートである。この平滑化処理では、三次元データから断面毎のラスターデータが生成される。まず、コンピューター２００は、Ｚ方向の造形解像度に応じた厚みの断面を、三次元ポリゴンデータから１つ切り出す（ステップＳ２０２）。断面を１つ切り出すと、コンピューター２００は、以下の処理において階調値を決定するラスターデータ上の要素（座標）を特定する（ステップＳ２０４）。以下、この要素のことを、「対象要素」という。
【００２８】
対象要素を特定すると、コンピューター２００は、対象要素が、ポリゴンの外側に存在するか否かを判断する（ステップＳ２０６）。対象要素が、ポリゴンの外側に存在すると判断すると（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、その対象要素の階調値を０％に決定する（ステップＳ２０８）。対象要素が、ポリゴンの外側に存在しないと判断すると（ステップＳ２０６：ＮＯ）、コンピューター２００は、更に、その対象要素をポリゴンが横切るか否かを判断する（ステップＳ２１０）。
【００２９】
図４は、対象要素とポリゴンとの位置関係を示す説明図である。図４には、ポリゴンＰＬが、対象要素に対応する立体格子ＶＸを横切る様子を示している。上記ステップＳ２１０において、図４に示すようにポリゴンが対象要素を横切ると判断すると（ステップＳ２１０：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、対象要素の階調値を、以下の式（１）に基づき算出する（ステップＳ２１２）。
【００３０】
階調値＝最大階調値（１００％）＊ポリゴン体積率  ・・・（１）
ただし、ポリゴン体積率とは、対象要素に対応する立体格子ＶＸの体積に対して、その体積をポリゴンによって切断した場合に残存する体積ＶＬの割合である。
【００３１】
上記ステップＳ２１０において、ポリゴンが対象要素を横切らないと判断した場合には（ステップＳ２１０：ＮＯ）、ポリゴンが表す面と、対象要素が表す立体格子の外側の面とが一致することになるため、コンピューター２００は、対象要素の階調値を１００％に決定する（ステップＳ２１４）。
【００３２】
以上の処理によって、対象要素の階調値を決定すると、コンピューター２００は、現在の断面内のすべての要素について階調値の決定が終了したか否かを判断する（ステップＳ２１６）。現在の断面内のすべての要素について階調値を決定していないと判断した場合には（ステップＳ２１６：ＮＯ）、コンピューター２００は、処理をステップＳ２０４に戻して、他の要素について階調値の決定を行う。
【００３３】
現在の断面内のすべての要素について階調値を決定したと判断した場合には（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、全ての断面について階調値の決定が終了したか否かを判断する（ステップＳ２１８）。全ての断面について階調値の決定が終了していないと判断した場合には（ステップＳ２１８：ＮＯ）、コンピューター２００は、処理をステップＳ２０２に戻して、次の断面の切り出しを行い、その断面内の全要素について階調値の決定を行う。全ての断面について階調値の決定が終了したと判断した場合には（ステップＳ２１８：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、決定したすべての要素の階調値が格納されたラスターデータを、断面データとして全ての断面について、メモリーや記録媒体に格納し（ステップＳ２２０）、当該平滑化処理を終了させる。
【００３４】
説明を図２に戻す。以上で説明した平滑化処理が終了すると、コンピューター２００は、上記平滑化処理によってメモリー等に格納されたラスターデータに基づき、主データと副データの生成を行う（ステップＳ３００）。主データとは、三次元造形装置１００が断面体を造形する際に主として用いるデータである。副データとは、主データを用いて造形された断面体の一部に硬化液を補充するためのデータである。
【００３５】
図５は、１つの断面について、コンピューター２００が主データと副データとを生成する方法を示す説明図である。図５（Ａ）は、上述した平滑化処理が行われない場合のラスターデータの輪郭部分を示す参考図である。上述した平滑化処理が行われない場合には、ラスターデータの階調値は、０％か１００％のいずれかで表されるため、ラスターデータが表す輪郭部分には、図５（Ａ）に示すような段差状のジャギーが発生する。特に、Ｘ，Ｙの各方向に対する輪郭の傾斜角度が鋭角の場合には、ジャギーが目立ちやすくなる。これに対して、上述した平滑化処理が行われると、図５（Ｂ）に示すように、段差部分の階調値が中間調によって表されることになり、輪郭が滑らかに表される。図５には、階調値が、０％、２５％、５０％、７５％、１００％の５種類によって表されている例を示している。
【００３６】
コンピューター２００は、図５（Ｂ）のように表される平滑化後のラスターデータから、図５（Ｃ）に示すように、階調値が１００％未満になる第１の要素ＥＬ１と、その第１の要素ＥＬ１のＸ方向側またはＹ方向側の内側に接する第２の要素ＥＬ２とからなる部分を間引くことにより、主データを生成する。図５に示した例では、第２の要素ＥＬ２の階調値は、いずれも１００％である。第１の要素ＥＬ１と第２の要素ＥＬ２とが間引かれると、主データによって表される形状には、輪郭がＸ方向およびＹ方向に同時に変化する変化部分に、Ｘ方向またはＹ方向に向けて窪みＤが形成される。図５には、Ｙ方向に向けて窪みが形成されている例を示している。第１の要素ＥＬ１に対して、Ｘ方向側およびＹ方向側のどちらに接する要素を第２の要素ＥＬ２とするか、すなわち、第１の要素ＥＬ１からどちら向きに窪みを形成するかは、コンピューター２００は、次のように判断する。
【００３７】
図６は、第２の要素ＥＬ２の特定方法の概念を示す図である。コンピューター２００は、まず、第１の要素ＥＬ１を横切るポリゴンＰＬの内向きの法線ＡＬを求める。そして、その法線のＸ成分ＡＬＸとＹ成分ＡＬＹとを求め、それらの成分のうち、大きな成分（図６の場合には、Ｙ成分ＡＬＹ）の方向に接する要素を第２の要素ＥＬ２として特定する。このように第２の要素ＥＬ２の位置を特定すれば、傾斜する輪郭に対して、窪みを形成する方向を適切に判断することができる。
【００３８】
以上のようにして窪みＤが形成された主データを生成すると、続いて、コンピューター２００は、副データの生成を行う。具体的には、図５（Ｄ）に示すように、主データの生成時に取り除いた第１の要素の階調値と、その第１の要素に接する第２の要素の階調値とを足し合わせることによって、副データを生成する。コンピューター２００は、このような処理を、すべての断面について実行することにより、各断面について、主データと副データとを生成する。コンピューター２００は、主データと副データとを生成すると、それらのデータを断面データとして、全ての断面について、メモリーや記録媒体に格納する。
【００３９】
コンピューター２００によって全ての断面について主データ及び副データが生成された後、三次元造形装置１００の制御部７０は、コンピューター２００から最も最下層の断面を表す断面データ（主データおよび副データ）を取得する（図２のステップＳ４００）。断面データを取得すると、制御部７０は、その断面データのうちの主データを用いて断面体形成処理を実行する（ステップＳ５００）。断面体形成処理とは、ヘッド部５０をＸ方向およびＹ方向に移動させながら、Ｘ方向およびＹ方向の各座標に対して第１の量の硬化液を吐出させることにより、三次元物体の一部である断面体を形成する処理である。本実施形態において第１の量とは、階調値１００％に対応する量であり、１つの座標に対応する要素（ボクセル）の体積を埋めるために必要な硬化液の量である。本実施形態では、主データによって形成されるドットは、いずれも第１の量の硬化液で形成されるものとするが、第１の量の硬化液と第１の量未満の硬化液とを打ち分けてドットを形成しても良い。なお、本実施形態では、Ｘ方向について硬化液の吐出が完了する毎に、ヘッド部５０をＹ方向に移動させ、ＸＹ平面全体について断面体を形成する。
【００４０】
図７は、ヘッド部５０によって断面体が形成される様子を示す説明図である。上記ステップＳ５００による断面体形成処理によれば、図５（Ｃ）に示した主データに基づき断面体の形成が行われる。そのため、図７（Ａ）に示すように、断面体の輪郭がＸ方向およびＹ方向に同時に変化する変化部分に、断面体の輪郭からＸ方向またはＹ方向の内側に向けて窪みＤが形成される。図７（Ａ）に示されているように、本実施形態では、輪郭の段差部分の内側の角部に、窪みＤが形成される。なお、図７では、理解の便のため、各ドットを格子状に表しているが、実際には、隣り合うドットはすべて連続的に繋がり合う。
【００４１】
制御部７０は、主データに基づき断面体を形成すると、硬化エネルギー付与部６０を制御して、吐出された硬化液の仮硬化を行う（図２のステップＳ６００）。仮硬化を行うことにより、窪みＤの形状を固定することができる。ここで、ヘッド部５０から硬化液が吐出されたタイミングからその硬化液に対して仮硬化のための硬化エネルギーが付与されるタイミングまでの期間のことを、「第１の期間ｔ１」という。
【００４２】
上記ステップＳ６００において仮硬化が行われた後、続いて、制御部７０は、副データを用いた充填処理を行う（ステップＳ７００）。充填処理とは、図７（Ｂ）に示すように、断面体形成処理によって形成された断面体に接するように、断面体の窪みＤに対して、副データによって表される階調値に対応する第２の量の硬化液を吐出することにより、窪みＤの少なくとも一部に硬化液を充填する処理である。前述したように、副データは、第１の要素の階調値と第２の要素の階調値とを足し合わせることによって生成されている。本実施形態では、第２の要素の階調値は１００％であり、第１の要素の階調値は、０％よりも大きく１００％未満である。そのため、副データによって表される第２の量は、第１の量（１００％）よりも多くなる。図７（Ｂ）では図示の都合上、断面体に対して＋Ｙ方向から第２の量の硬化液が打ち込まれているように示されているが、実際には、硬化液は、＋Ｚ方向から、窪みＤの内壁に接するように打ち込まれる。
【００４３】
以上のようにして、副データを用いた充填処理が行われると、続いて、制御部７０は、仮硬化を行うことなく、第１の期間ｔ１よりも長い第２の期間ｔ２を空けた後に、硬化エネルギー付与部６０を制御して断面体に対して本硬化を行う（図２のステップＳ８００）。以上で説明したステップＳ４００からステップＳ８００までの処理により、断面体が一層分、形成される。
【００４４】
図７（Ｃ）には、断面体が一層分形成された様子を示している。上記ステップＳ８００では、充填処理によって窪みＤ内に吐出された硬化液に対して仮硬化を行わない。そのため、窪みＤ内に吐出された第２の量の硬化液は、すぐには硬化せず、表面張力および毛細管現象によって、窪みＤ内全体に行き渡り、断面体の輪郭に生じている段差を滑らかに埋める。そして、上述した第１の期間ｔ１よりも長い第２の期間ｔ２が経過した後に、本硬化が行われることにより、主データによって形成された断面体と、副データによって形成され硬化液とが完全に硬化され、１つの断面体が完成することになる。
【００４５】
以上のようにして、断面体を一層分形成すると、制御部７０は、全ての断面体を形成したか否かを判断する（図２のステップＳ９００）。全ての断面体を形成していないと判断した場合には（ステップＳ９００：ＮＯ）、制御部７０は、処理をステップＳ４００に戻して、次の断面データを読み込み、次の層の断面体を形成する。なお、次の層の断面体を形成するのに先立ち、制御部７０は、造形ステージ１１の降下と、粉体層の形成とを行う。上記ステップＳ９００において、全ての断面体を形成したと判断した場合には（ステップＳ９００：ＹＥＳ）、制御部７０は、当該三次元造形処理を終了させる。以上で説明した一連の三次元造形処理によって、造形部１０内に、三次元物体が造形される。
【００４６】
図８は、上述した三次元造形処理における硬化エネルギー付与部６０の具体的な制御方法を示す説明図である。以下では、造形ステージ１１上で、Ｘ方向の端から端までヘッド５０が移動しながらドットを形成することを、「走査」という。図８に示す表は、＋Ｘ方向にヘッド部５０が走査する際に、主データによって断面体形成処理が行われ、その後、−Ｘ方向にヘッド部５０が走査する際に、副データによって充填処理が行われることを表している。説明の簡単のため、図８では、Ｙ方向へのヘッド部５０の移動は省略している。
【００４７】
第１層目の断面体の形成において、主データに基づき断面体形成処理が行われる走査では、本硬化用発光装置６１はオフにされ、仮硬化用発光装置６２はオンにされる。そのため、硬化液がヘッド部５０から吐出されて粉体層に着弾した後、ヘッド部５０が＋Ｘ方向に移動して、その硬化液上に仮硬化用発光装置６２が到達したタイミングで仮硬化が行われることになる。なお、仮硬化は、硬化液がヘッド部５０から吐出され、その硬化液が粉体層に着弾する前に行うことも可能である。
【００４８】
主データに基づく断面体形成処理が終了すると、ヘッド部５０の走査方向が−Ｘ方向に変化し、副データに基づく充填処理が行われる。この充填処理が行われる際には、仮硬化用発光装置６２はオフにされ、本硬化用発光装置６１もオフにされる。そのため、上述したとおり、副データが生成された後には、仮硬化は行われないことになる。
【００４９】
続いて、第２層目の断面体の形成において、主データに基づき断面体形成処理が行われる走査では、本硬化用発光装置６１と仮硬化用発光装置６２とが両方、オンにされる。そのため、ヘッド部５０が＋Ｘ方向に走査している間に、まず、本硬化用発光装置６１によって、前回の断面体形成処理および充填処理によって形成された第１層目の断面体に対して本硬化が行われ、その後、すぐさま、本硬化が行われた第１層目の断面体上に、第２層目の断面体を形成するための硬化液が主データに基づき吐出される。すると、その硬化液は、ヘッド部５０が＋Ｘ方向に移動し、その硬化液上に仮硬化用発光装置６２が到達したタイミングで仮硬化される。つまり、第２層目では、第１層目の断面体に対する本硬化と、第２層目の断面体の形成と、第２層目の断面体に対する仮硬化とが、１回の走査において並行して行われることになる。以後、このような第２層目と同様の制御が硬化エネルギー付与部６０に対して行われることにより、断面体が次々に仮硬化および本硬化されて積層されていくことになる。
【００５０】
図８に示した硬化エネルギー付与部６０の制御方法によれば、副データに基づく充填処理が行われた直後には、仮硬化も本硬化も行われないことになるため、主データに基づく断面体形成処理において硬化液が吐出されてから仮硬化が行われるまでの第１の期間ｔ１よりも、副データに基づく充填処理において硬化液が吐出されてから本硬化が行われるまでの第２の期間ｔ２を、確実に長くすることができる。
【００５１】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、断面体の輪郭がＸ方向およびＹ方向に同時に変化する部分に窪みが形成された後に、その窪みに対して硬化液が充填されて、その窪みを埋めるので、Ｘ方向またはＹ方向に対して傾斜した輪郭に、ジャギーが発生することを効果的に抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、窪みを有する断面体を形成した後には仮硬化を行うため、窪みの形状が歪むことを抑制することができる。そのため、その後の充填処理において、窪みに対して精度よく硬化液を吐出することができる。また、窪みに対して硬化液を充填した後には、仮硬化を行わないため、硬化液が窪みを埋めるだけの時間を十分に与えることができる。そのため、輪郭にジャギーが発生することをより効果的に抑制することができる。
【００５３】
更に、本実施形態では、断面体を表すラスターデータを平滑化処理したときに階調値が１００％未満になる部分に対して窪みを形成するので、ジャギーの発生を抑制するために効果的な位置に窪みを形成することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、ラスターデータに対して窪みを形成する前に元々、その窪みに存在していた要素の階調値に基づき、その窪みに対して吐出する硬化液の量を算出するので、窪みに充填する硬化液の量を的確に求めることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、平滑化処理において階調値が１００％未満となる第１の要素を、三次元物体を表すポリゴンがその要素を横切るか否かに基づいて判断するので、第１の要素を的確に特定することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、平滑化処理において階調値が１００％未満になる要素の階調値を、その要素におけるポリゴンの体積分率に応じて算出するので、階調値を的確に算出することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、断面体の輪郭に対して窪みを形成する方向を、ポリゴンの法線のＸ成分およびＹ成分の大きさに応じて特定するので、ジャギーの発生を抑制可能な窪みの形成方向を、的確に特定することができる。
【００５８】
Ｂ．第２実施形態：
上記第１実施形態の三次元造形装置１００は、硬化液と粉体とを用いて三次元物体を造形している。これに対して、第２実施形態の三次元造形装置１００は、硬化液に加え、サポート材を用いて三次元物体を造形する。本実施形態におけるサポート材とは、硬化液を硬化させる硬化エネルギーと同等の硬化エネルギーによって硬化する液体であり、硬化後に、水や所定の溶液に晒すことで溶解し、簡単に除去することが可能な材料である。サポート材を、三次元物体の輪郭の外側に向けて吐出すれば、硬化液によって形成された三次元物体の輪郭が外側に向かって広がってしまうことを抑制することができる。第２実施形態の三次元造形装置１００は、ヘッド部５０に、硬化液とサポート材とを吐出するためのノズルがそれぞれ備えられ、また、ヘッド部５０には、硬化液が収容されたタンクと、サポート材が収容されたタンクとが接続される。本実施形態では、ヘッド部５０は、硬化液を吐出する走査と同じ走査においてサポート材を吐出する。なお、ヘッド部５０は、硬化液を吐出する走査と異なる走査においてサポート材を吐出することも可能である。
【００５９】
図９は、硬化液とサポート材とによって、断面体の輪郭部分を形成した様子を示す説明図である。図９では、硬化液によって形成される部分を黒色の格子によって表し、サポート材によって形成される部分を白抜きの格子によって表している。本実施形態では、コンピューター２００は、サポート材を吐出する部分（以下、サポート領域という）についても、硬化液を吐出する部分（以下、通常領域という）と同様に、平滑化処理後のラスターデータに基づき、主データおよび副データを生成する。サポート材を吐出するために用いるラスターデータの各要素の階調値は、１００％から、硬化液を吐出するために用いるラスターデータの各要素の階調値の値を差し引いた値になる。そして、図９（Ａ）に示すように、三次元造形装置１００において、それぞれの主データに基づき断面体形成処理が実行されると、通常領域と、サポート領域との両方について、窪みが形成される。断面体形成処理の実行後、それぞれの副データに基づき充填処理が実行されると、通常領域の窪み部分に対して硬化液が吐出され、サポート領域の窪みに対してサポート材が吐出される。すると、図９（Ｂ）に示すように、窪み部分内において、硬化液によるドットと、サポート材によるドットとが隣接することになる。このように、窪み部分において、硬化液によるドットと、サポート材によるドットが隣接すると、サポート材の存在によって、硬化液が輪郭の外側に向けて流れてしまうことを抑制することができる。そのため、第２実施形態によれば、三次元物体の輪郭にジャギーが生じることをより効果的に抑制することができる。
【００６０】
Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における平滑化処理のフローチャートである。上記第１実施形態では、三次元物体の形状を表す三次元データが、三次元ポリゴンデータによって表されている。これに対して、第３実施形態では、三次元データが、断面毎のラスターデータによって表されている。第３実施形態における三次元造形装置１００およびコンピューター２００の構成は、第１実施形態と同じである。
【００６１】
本実施形態の平滑化処理では、まず、コンピューター２００は、三次元データの読み込みを行う（ステップＳ２３０）。上述したように、本実施形態では、三次元データが、断面毎のラスターデータによって構成されている。
【００６２】
続いて、コンピューター２００は、読み込んだ三次元データのＸＹ方向の解像度（ＸＹ入力解像度）と、三次元造形装置１００のＸＹ方向における造形解像度（ＸＹ造形解像度）とを比較し、ＸＹ入力解像度の方がＸＹ造形解像度よりも高いか否かを判断する（ステップＳ２３２）。ＸＹ入力解像度の方がＸＹ造形解像度よりも高いと判断すると（ステップＳ２３２：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、全ての断面のラスターデータに対して、一般的な平滑化処理を施して、各断面のラスターデータの解像度をＸＹ造形解像度に一致させる（ステップＳ２３４）。これに対して、ＸＹ入力解像度の方がＸＹ造形解像度よりも低いと判断すると（ステップＳ２３２：ＮＯ）、コンピューター２００は、全ての断面のラスターデータに対して、一般的な画像処理技術における補間処理および平滑化処理を施し、各断面のラスターデータの解像度をＸＹ造形解像度に一致させる（ステップＳ２３６）。
【００６３】
続いて、コンピューター２００は、三次元データの高さ方向のピッチ（以下、積層ピッチという）が、三次元造形装置１００のＺ方向の造形解像度（以下、Ｚ解像度という）に一致しているか否かを判断する（ステップＳ２３８）。積層ピッチがＺ解像度に一致していると判断すると（ステップＳ２３８：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、これまでに平滑化処理したデータをメモリーや記録媒体に格納して（ステップＳ２４０）、処理を終了する。
【００６４】
上記ステップＳ２３８において、積層ピッチがＺ解像度に一致していないと判断すると（ステップＳ２３８：ＮＯ）、コンピューター２００は、積層ピッチがＺ解像度よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ２４２）。積層ピッチがＺ解像度よりも大きいと判断すると（ステップＳ２４２：ＹＥＳ）、コンピューター２００は、そのピッチの相違に応じて断面間の補間を行い、断面の数を増加させ、積層ピッチとＺ解像度とを一致させる（ステップＳ２４４）。これに対して、積層ピッチがＺ解像度よりも小さいと判断すると（ステップＳ２４２：ＮＯ）、コンピューター２００は、断面データの間引きを行って、断面の数を減少させ、積層ピッチとＺ解像度とを一致させる（ステップＳ２４６）。上記ステップＳ２４４あるいはステップＳ２４６の処理が完了すると、コンピューター２００は、補間または間引きを行ったデータをメモリーや記録媒体に格納して（ステップＳ２４０）、処理を終了する。
【００６５】
以上で説明した第３実施形態の平滑化処理によれば、三次元データが、断面毎のラスターデータによって表されている場合にも、適切に平滑化処理を行うことができる。
【００６６】
なお、第３実施形態では、主データ生成時に第２の要素を特定するために用いるポリゴンが存在しない。そのため、第３実施形態では、第２の要素を次のように特定する。まず、コンピューター２００は、階調値が１００％未満となる第１の要素に外接する接線を求める。そして、その接線の法線のＸ成分とＹ成分とを算出し、図６に示した手法と同様に、それらの成分のうち、大きい成分が向く方向に隣接する要素を第２の要素として特定する。こうすることにより、第３実施形態においても、第２の要素を適切に特定することができる。
【００６７】
Ｄ．第４実施形態：
図１１は、第４実施形態における平滑化処理のフローチャートである。上記第３実施形態では、断面毎のラスターデータによって三次元データが表されている。これに対して、第４実施形態では、三次元データが、断面毎のベクトルデータによって表されている。第４実施形態における三次元造形装置１００およびコンピューター２００の構成は、第１実施形態と同じである。
【００６８】
本実施形態の平滑化処理では、まず、コンピューター２００は、三次元データの読み込みを行う（ステップＳ２６０）。上述したように、本実施形態では、三次元データが、断面毎のベクトルデータによって表されている。
【００６９】
続いて、コンピューター２００は、読み込んだ三次元データの全ての断面について、一般的な画像処理技術におけるラスター変換および平滑化を行う（ステップＳ２６２）。ラスター変換とは、ベクトルデータからラスターデータへの変換を行う処理である。
【００７０】
ラスター変換および平滑化を行うと、コンピューター２００は、第３実施形態におけるステップＳ２３８，Ｓ２４２〜Ｓ２４６と同様の処理を行うことにより、断面の補間や断面の間引きを行う（ステップＳＳ２６４，Ｓ２６８〜Ｓ２７２）。そして、コンピューター２００は、上述した各処理が施された三次元データをメモリーや記録媒体に格納して（ステップＳ２６６）、処理を終了する。
【００７１】
以上で説明した第４実施形態の平滑化処理によれば、三次元データが、断面毎のベクトルデータによって表されている場合にも、適切に平滑化処理を行うことができる。
【００７２】
なお、第４実施形態でも第３実施形態と同様に、主データ生成時に第２の要素を特定するために用いるポリゴンが存在しない。そのため、第４実施形態では、第２の要素を次のように特定する。まず、コンピューター２００は、階調値が１００％未満となる第１の要素を横切るベクトルを特定する。そして、そのベクトルの法線のＸ成分とＹ成分とを算出し、図６に示した手法と同様に、それらの成分のうち、大きい成分が向く方向に隣接する要素を第２の要素として特定する。こうすることにより、第４実施形態においても、第２の要素を適切に決定することができる。
【００７３】
Ｅ．第５実施形態：
図１２は、第５実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。第１実施形態の三次元造形装置１００は、造形部１０内に供給された粉体に対して硬化液を吐出することによって三次元物体を造形している。これに対して、第５実施形態の三次元造形装置１００ａは、粉体を用いることなく、樹脂を含有する硬化液のみによって三次元物体を造形する。
【００７４】
三次元造形装置１００ａは、造形部１０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、制御部７０と、を備えている。造形部１０は、第１実施形態と同様に、造形ステージ１１と枠体１２とアクチュエーター１３とを備えている。ただし、枠体１２は省略してもよい。ヘッド部５０には、タンク５１が接続されている。硬化エネルギー付与部６０は、本硬化用発光装置６１と仮硬化用発光装置６２とを備えている。つまり、三次元造形装置１００ａは、多くの部分で第１実施形態の三次元造形装置１００の構成と共通しており、第１実施形態の三次元造形装置１００から、粉体供給部２０と平坦化機構３０と粉体回収部４０とを省略した構成となっている。このような三次元造形装置１００ａであっても、粉体層を形成する処理を除き、第１実施形態の三次元造形装置１００と同様の処理によって三次元物体を造形することができる。なお、この第５実施形態においても、第２実施形態と同様にサポート材を用いて三次元物体を造形することが可能である。第５実施形態においてサポート材を用いれば、下層よりも上層の断面体の面積が大きい場合に、その面積の大きな部分を、下層のサポート材によって支えることができる。
【００７５】
Ｆ．変形例：
＜第１変形例＞
上記実施形態において、硬化エネルギー付与部６０によって仮硬化、本硬化を行うタイミングは、図８に示したタイミングに限らず、硬化液（あるいはサポート材。以下、同じ）の化学的性質や硬化液の飛翔速度などに応じて適宜設定できる。例えば、仮硬化は、断面体形成処理の実行中から充填処理が開始されるまでの間に実行すればよい。また、本硬化は、充填処理の実行中から次の断面体形成処理が実行されるまでの間のいずれかのタイミングで実行すればよい。本硬化は、充填処理によって窪みに吐出された硬化液が、窪み内を埋めるまでに十分な時間が経過した後に行えばよい。
【００７６】
＜第２変形例＞
上記実施形態では、硬化液の吐出後に、仮硬化と本硬化とを行っているが、仮硬化と本硬化のうち、いずれか一方を省略することも可能である。また、硬化液や粉体の材料によっては、仮硬化と本硬化の両方を省略してもよい。硬化処理を両方とも行わない例としては、硬化液として接着剤（バインダー）、粉体として石膏パウダーを用いる場合がある。また、硬化エネルギーの種類についても、紫外線に限らず、硬化液や粉体の性質に応じて適宜変更可能である。
【００７７】
＜第３変形例＞
上記実施形態では、造形ステージ１１がＺ方向に移動することによって、ヘッド部５０が相対的にＺ方向に移動する。これに対して、造形ステージ１１の位置を固定し、ヘッド部５０をＺ方向に直接的に移動させてもよい。また、上記実施形態では、ヘッド部５０がＸ方向およびＹ方向に移動するが、ヘッド部５０のＸ方向およびＹ方向の位置を固定し、造形ステージ１１をＸ方向およびＹ方向に移動させてもよい。
【００７８】
＜第４変形例＞
上記実施形態では、図２に示した三次元造形処理のうち、ステップＳ１００における三次元データの取得と、ステップＳ２００における平滑化処理と、ステップＳ３００における主データと副データの生成とが、コンピューター２００によって実行されている。これに対して、これらのステップは、三次元造形装置１００によって実行されてもよい。つまり、三次元造形装置１００が、単体で、三次元データの取得から三次元物体の造形までのすべてを実行してもよい。また、上記実施形態では、図２に示した三次元造形処理のステップＳ４００〜Ｓ９００が三次元造形装置１００の制御部７０によって実行されている。これに対して、これらのステップは、コンピューター２００が三次元造形装置１００の各部を制御することによって実行してもよい。つまり、コンピューター２００が、三次元造形装置１００の制御部７０の機能を果たしてもよい。
【００７９】
＜第５変形例＞
上記実施形態では、ヘッド５０は、鉛直方向に沿って硬化液を吐出するが、水平方向あるいはその他の方向に硬化液を吐出して三次元物体を造形してもよい。
【００８０】
＜第６変形例＞
上記実施形態では、制御部７０は、階調値に応じた量の硬化液をヘッド部５０に吐出させる際に、予め定められた種類の量の中から、指定された階調値に最も近い量を選択している。これに対して、制御部７０は、単一の量の硬化液、あるいは、少ない種類の量の硬化液を、同一の位置に複数回吐出させることにより、より多くの種類の硬化液の量によってドットを形成可能としても良い。
【００８１】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０…造形部
１１…造形ステージ
１２…枠体
１３…アクチュエーター
２０…粉体供給部
３０…平坦化機構
４０…粉体回収部
５０…ヘッド部
５１…タンク
６０…硬化エネルギー付与部
６１…本硬化用発光装置
６２…仮硬化用発光装置
７０…制御部
１００，１００ａ…三次元造形装置
２００…コンピューター
ＡＬ…法線
ＰＬ…ポリゴン
ＶＬ…三次元形状
ＶＸ…立体格子
ＥＬ１…第１の要素
ＥＬ２…第２の要素
【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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