(57)【要約】【課題】立体造形物の外側面の色を正確に表現するための立体造形装置および立体造形データ作成プログラムを提供する。【解決手段】立体造形装置は、それぞれの造形層のうち、着色される立体造形物の外側面を構成する端部から造形層の内側へ広がる領域をカラー領域とする。造形層に隣接する隣接層の端部が、造形層の端部よりも内側に位置する場合、立体造形装置は、隣接層の端部または前記端部よりも内側に広がる領域をカラー領域とする。カラー領域には、着色する色を発色させる量のカラー造形液を吐出させる。カラー領域よりも内側に、無色造形液のみを吐出する無色領域を形成する。立体造形装置は、カラー領域と無色領域の間の領域を、カラー造形液と無色造形液を共に吐出する混合領域とする（Ｓ２６，Ｓ２７）。【選択図】図１７
2013075390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、
前記ステージに載置された前記立体造形粉体に対し、着色された前記造形液であるカラー造形液、および無色の前記造形液である無色造形液を吐出可能な吐出手段と、
前記吐出手段による前記造形液の吐出を制御する制御手段とを備え、
前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねることで立体造形物を造形する立体造形装置であって、
前記制御手段は、
それぞれの前記造形層のうち、着色される前記立体造形物の外側面を構成する端部から前記造形層の内側へ広がる領域であり、且つ、前記造形層に隣接する隣接層の端部が前記造形層の端部よりも内側に位置する場合に、前記隣接層の端部または前記隣接層の端部よりも内側まで広がる領域をカラー領域とすると共に、着色する色を発色させる量の前記カラー造形液を前記カラー領域に吐出させる第一制御手段と、
それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域よりも内側に位置する領域である無色領域に、前記無色造形液のみを吐出させる第二制御手段と、
それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域と前記無色領域との間の領域である混合領域に、前記無色造形液と前記カラー造形液とを共に吐出させる第三制御手段と
を備えたことを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記第三制御手段は、前記吐出手段によって吐出される前記造形液の液滴を、前記カラー領域に沿って少なくとも１列以上吐出させることで、前記混合領域の前記立体造形粉体を固化することを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記造形層を形成する前記カラー領域のうち、前記カラー造形液を吐出させない領域の少なくとも一部に、前記無色造形液を吐出させることを特徴とする請求項１または２に記載の立体造形装置。
【請求項４】
前記第一制御手段は、前記立体造形物の外側面に均一に色を発色させる場合、前記カラー領域のうち少なくとも前記端部に吐出させる前記カラー造形液の液滴分布を、複数の前記造形層の間で不規則に変化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造形装置。
【請求項５】
造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージに載置された前記立体造形粉体に対し、着色された前記造形液であるカラー造形液、および無色の前記造形液である無色造形液を吐出可能な吐出手段とを備え、前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねて立体造形物を造形する立体造形装置を制御するデータを作成するための立体造形データ作成プログラムであって、
それぞれの前記造形層のうち、着色される前記立体造形物の外側面を構成する端部から前記造形層の内側へ広がる領域であり、且つ、前記造形層に隣接する隣接層の端部が前記造形層の端部よりも内側に位置する場合に、前記隣接層の端部または前記隣接層の端部よりも内側まで広がる領域を、着色する色を発色させる量の前記カラー造形液を前記立体造形装置に吐出させるカラー領域に設定するカラー領域データ作成ステップと、
それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域よりも内側に位置する領域を、前記無色造形液のみを前記立体造形装置に吐出させる無色領域に設定する無色領域データ作成ステップと、
それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域と前記無色領域との間の領域を、前記無色造形液と前記カラー造形液とを共に前記立体造形装置に吐出させる混合領域に設定する混合領域データ作成ステップと、
を立体造形データ作成装置のコントローラに実行させるための指示を含む立体造形データ作成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形粉体に造形液を吐出して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置、および、前記立体造形装置を制御するデータを作成するための立体造形データ作成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体造形粉体と造形液とを混合して固化することで立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。例えば、立体造形装置は、平坦に配置した立体造形粉体に対し、インクジェットヘッドを用いて造形液を吐出する。立体造形粉体と造形液とが混合されると、立体造形粉体に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して層（以下、「造形層」という）を形成する。以上の工程が繰り返されて造形層が重ねられることで、作業者が所望する形状の立体造形物が造形される。
【０００３】
立体造形物に色を付ける場合、立体造形装置は、着色された造形液（以下、「カラー造形液」という）を用いて各造形層を形成する。例えば、特許文献１に記載の装置は、薄い色を表現する場合、立体造形粉体を固化するために十分な造形液が吐出されるように、カラー造形液と無色造形液とを共に同一の領域に吐出する。その結果、立体造形物の強度が低下することなく、薄い色が表現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０２７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カラー造形液は無色造形液に比べて高価である。従って、造形液のコストを低下させるために、各造形層のうち、立体造形物の外側面に位置する領域にのみカラー造形液を吐出し、内部に位置する領域には無色造形液のみを吐出することが考えられる。しかし、外側面にのみカラー造形液を吐出すると、立体造形物の内部の色が、隣接する複数の造形層の間から見えてしまい、色が正確に表現されない場合がある。上記問題は、特に、立体造形物が載置されるステージのステージ面に対して立体造形物の外側面が傾斜している場合に顕著に現れる。
【０００６】
本発明は、立体造形物の外側面の色を正確に表現するための立体造形装置および立体造形データ作成プログラム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】
上記目的を達成するために、本発明の第一態様に係る立体造形装置は、造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージに載置された前記立体造形粉体に対し、着色された前記造形液であるカラー造形液、および無色の前記造形液である無色造形液を吐出可能な吐出手段と、前記吐出手段による前記造形液の吐出を制御する制御手段とを備え、前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねることで立体造形物を造形する立体造形装置であって、前記制御手段は、それぞれの前記造形層のうち、着色される前記立体造形物の外側面を構成する端部から前記造形層の内側へ広がる領域であり、且つ、前記造形層に隣接する隣接層の端部が前記造形層の端部よりも内側に位置する場合に、前記隣接層の端部または前記隣接層の端部よりも内側まで広がる領域をカラー領域とすると共に、着色する色を発色させる量の前記カラー造形液を前記カラー領域に吐出させる第一制御手段と、それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域よりも内側に位置する領域である無色領域に、前記無色造形液のみを吐出させる第二制御手段と、それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域と前記無色領域との間の領域である混合領域に、前記無色造形液と前記カラー造形液とを共に吐出させる第三制御手段とを備えている。
【０００８】
前記立体造形装置によると、十分な量のカラー造形液が吐出されるカラー領域の内側に、カラー造形液と無色造形液とが混合される混合領域が形成される。従って、立体造形物の外側面がステージ面に対して垂直である場合、内部の無色領域の色が外側から見える可能性は低下する。また、特定の造形層の端部よりも内側に隣接層の端部が位置している場合、カラー領域は、特定の造形層の端部から少なくとも隣接層の端部まで広がる。さらに、カラー領域の内側には混合領域が形成される。従って、立体造形物の外側面が傾斜している場合でも、隣接する複数の造形層の間から無色領域の色が見えることは無い。よって、立体造形装置は、立体造形物の内部の色の影響で外側面における色の表現が不正確になることを防止することができる。
【０００９】
また、前記第三制御手段は、前記吐出手段によって吐出される前記造形液の液滴を、前記カラー領域に沿って少なくとも１列以上吐出させることで、前記混合領域の前記立体造形粉体を固化してもよい。カラー領域と無色領域とを隣接させた場合にも、２つの領域の境界部分の造形液が滲んで混合することで、混合領域が形成され得る。しかし、造形液の滲みにはばらつきが生じるため、混合領域が確実に形成されない場合があり、混合領域の幅を調整することも困難である。立体造形装置は、造形液の液滴を１列以上吐出させることで、確実に所定幅の混合領域を形成することができる。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記造形層を形成する前記カラー領域のうち、前記カラー造形液を吐出させない領域の少なくとも一部に、前記無色造形液を吐出させてもよい。この場合、部分的にしかカラー造形液を吐出しないような薄い色を着色する部分にも、十分な量の造形液が吐出される。従って、立体造形装置は、色の濃度に関わらず強度の高い立体造形物を造形することができる。
【００１１】
また、前記第一制御手段は、前記立体造形物の外側面に均一に色を発色させる場合、前記カラー領域のうち少なくとも前記端部に吐出させる前記カラー造形液の液滴分布を、複数の前記造形層の間で不規則に変化させてもよい。１つの造形層のカラー領域において液滴分布を分散させても、同一の液滴分布で複数の造形層のカラー領域を形成すると、造形層の厚み方向にスジが発生して外側面の色の表現が不正確になる。立体造形装置は、複数の造形層の間でカラー領域の液滴分布を不規則に変化させることで、スジが発生することを防止することができる。よって、より正確に色を表現することができる。
【００１２】
本発明の第二態様に係る立体造形データ作成プログラムは、造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージに載置された前記立体造形粉体に対し、着色された前記造形液であるカラー造形液、および無色の前記造形液である無色造形液を吐出可能な吐出手段とを備え、前記吐出手段によって前記造形液を吐出して前記立体造形粉体を固化することで造形層を形成し、前記造形層を重ねて立体造形物を造形する立体造形装置を制御するデータを作成するための立体造形データ作成プログラムであって、それぞれの前記造形層のうち、着色される前記立体造形物の外側面を構成する端部から前記造形層の内側へ広がる領域であり、且つ、前記造形層に隣接する隣接層の端部が前記造形層の端部よりも内側に位置する場合に、前記隣接層の端部または前記隣接層の端部よりも内側まで広がる領域を、着色する色を発色させる量の前記カラー造形液を前記立体造形装置に吐出させるカラー領域に設定するカラー領域データ作成ステップと、それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域よりも内側に位置する領域を、前記無色造形液のみを前記立体造形装置に吐出させる無色領域に設定する無色領域データ作成ステップと、それぞれの前記造形層のうち、前記カラー領域と前記無色領域との間の領域を、前記無色造形液と前記カラー造形液とを共に前記立体造形装置に吐出させる混合領域に設定する混合領域データ作成ステップとを立体造形データ作成装置のコントローラに実行させるための指示を含んでいる。
【００１３】
前記立体造形データ作成プログラムによると、十分な量のカラー造形液が吐出されるカラー領域の内側に、カラー造形液と無色造形液とが混合される混合領域が形成される。従って、立体造形物の外側面がステージ面に対して垂直である場合、内部の無色領域の色が外側から見える可能性は低下する。また、特定の造形層の端部よりも内側に隣接層の端部が位置している場合、カラー領域は、特定の造形層の端部から少なくとも隣接層の端部まで広がる。さらに、カラー領域の内側には混合領域が形成される。従って、立体造形物の外側面が傾斜している場合でも、隣接する複数の造形層の間から無色領域の色が見えることは無い。よって、立体造形物の内部の色の影響で外側面における色の表現が不正確になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】立体造形装置１の外観斜視図である。
【図２】造形台６の斜視図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図である。
【図４】立体造形装置１の内部構成を右側面から見た図である。
【図５】粉体供給部１５および平坦化ローラ１６の近傍の拡大斜視図である。
【図６】立体造形装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】ＰＣ１００の電気的構成を示すブロック図である。
【図８】立体データのデータ構成を示す図である。
【図９】立体データによって示される仮想立体１０２の一例を示す図である（色は省略）。
【図１０】立体造形データのデータ構成を示す図である。
【図１１】図９に示す仮想立体１０２を再現するために立体造形装置１が動作することで造形される立体造形物１０３を示す図である。
【図１２】ＰＣ１００が実行する立体造形データ作成処理のフローチャートである。
【図１３】注目層１１０、隣接層１２０、色拡大部位１１２、および通常部位１１３の関係を説明するための説明図である。
【図１４】色拡大部位１１２の内側のカラー領域１３１、混合領域１３２、および無色領域１３３を説明するための説明図である。
【図１５】通常部位１１３の内側のカラー領域１３１、混合領域１３２、および無色領域１３３を説明するための説明図である。
【図１６】カラー領域１３１、混合領域１３２、無色領域１３３と立体造形データの関係を説明するための説明図である。
【図１７】立体造形装置１が実行する立体造形処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている装置の構成、各種処理のフローチャート等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。図１および図２の左下側および右上側は、それぞれ、立体造形装置１の正面側および背面側である。図１および図２の左右方向および上下方向は、それぞれ、立体造形装置１の左右方向および上下方向である。図４の左側、右側、上側、下側、紙面手前側、紙面奥側は、それぞれ、立体造形装置１の正面側、背面側、上側、下側、右側、左側である。図５の左側、右側、上側、下側、紙面右手前側、紙面左奥側は、それぞれ、立体造形装置１の正面側、背面側、上側、下側、右側、左側である。立体造形装置１の右方をＸ座標の正方向、後方をＹ座標の正方向、上方をＺ座標の正方向とする。
【００１６】
図１を参照して、立体造形装置１の概略構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形データ（図１０参照）に従ってヘッド２０等を駆動することで、立体造形物を造形することができる。パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という）１００は、物体の三次元形状を示す立体データ（図８参照）に基づいて立体造形データを作成し、ネットワーク等を介して立体造形装置１に送信する。立体造形装置１は、ＰＣ１００から受信した立体造形データに従って立体造形物を造形する。なお、立体造形装置１は、立体データを他のデバイスから取得し、取得した立体データに基づいて自ら立体造形データを作成することもできる。
【００１７】
立体造形装置１は、土台２と、造形台６と、粉体供給部１５と、平坦化ローラ１６と、ヘッド２０と、ヘッドクリーニング機構２２と、粉体回収部２３と、を主に備える。土台２は、左右方向（Ｘ軸方向）を長手方向とする矩形板状に形成されており、立体造形装置１の全体を支持する。造形台６はステージ１１を備え、ステージ１１上で立体造形物が造形される。粉体供給部１５は、造形台６のステージ１１上に立体造形粉体を供給する。平坦化ローラ１６は、ステージ１１上に載置された立体造形粉体の上面を平坦化し、立体造形粉体の層（以下、「粉体層」という）を形成する。ヘッド２０は、ステージ１１上に形成された粉体層に造形液を吐出する。ヘッドクリーニング機構２２は、ヘッド２０の吐出口をワイプし、また、密着して造形液を吸引する。粉体回収部２３は、固化せずに立体造形物の周辺に残存した余分な立体造形粉体（以下、「未硬化粉体」という）を回収する。以下、各構成について説明する。
【００１８】
造形台６について説明する。図２に示すように、造形台６は、造形台６を支持する基部７と、基部７の上部に支持される枠部９とを備える。基部７の左右の各々には、前後方向（Ｙ軸方向）に貫通する貫通孔８が形成されている。図１に示すように、土台２の略中央には、前後方向に平行に延びる２本のレール３が設けられている。２本のレール３は、土台２の正面側端部に設けられた支持部４と、背面側端部に設けられた支持部（図示せず）とによって、土台２の上面から所定の高さで支持されている。２本のレール３の各々は、造形台６の基部７に形成された２つの貫通孔８の各々を貫通する。さらに、土台２の背面側端部には、造形台６を前後動させるための造形台前後動モータ４１（図６参照）が設けられる。造形台前後動モータ４１が駆動すると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力が造形台６に伝わり、造形台６は２本のレール３に沿って前後方向（Ｙ軸方向）に移動する。つまり、造形台前後動モータ４１が駆動すると、粉体供給部１５、平坦化ローラ１６、およびヘッド２０は、造形台６のステージ１１に対して前後方向（ステージ面と平行な方向）に相対移動する。
【００１９】
図２に示すように、枠部９は、略立方体の箱型形状を成す。枠部９は、上面が開放された平面視矩形状の凹部であるステージ保持部１０を有している。ステージ保持部１０の内側には、立体造形物が造形されるステージ１１が昇降可能に保持される。ステージ１１は、ステージ保持部１０の内周面に接するように平面視矩形状に形成されており、且つ、ステージ１１の上面は水平に保たれている。つまり、枠部９は、ステージ１１の側面に接し、且つステージ１１の昇降範囲の外周を取り囲む。枠部９の右側面には、未硬化粉体をステージ保持部１０内から粉体回収部２３（図１参照）に導くための回収路１２が接続している。ステージ保持部１０の背面側には、上面が開放された平面視矩形の凹部である粉体落下口１３が設けられている。粉体落下口１３には、粉体層を形成する際に平坦化ローラ１６によって集積された余剰粉体が落下する。粉体落下口１３に落下した余剰粉体は、作業者によって、造形台６の上方に位置する粉体供給部１５（図１、図４、および図５参照）内に戻される。しかし、立体造形装置１は、粉体落下口１３に落下した余剰粉体を吸引等によって回収し、粉体供給部１５に自動的に戻してもよい。
【００２０】
図３に示すように、ステージ１１は、上部ステージ５１および下部ステージ５２を備える。上部ステージ５１は矩形板状の部材であり、水平に配置される。上部ステージ５１には、厚み方向に貫通する孔７１（図２参照）が複数設けられている。下部ステージ５２は、上部ステージ５１と略同一形状の板状部材であり、上部ステージ５１の下方において上部ステージ５１と平行に配置される。下部ステージ５２にも、上部ステージ５１と同様に複数の孔（図示せず）が設けられている。しかし、平面視において、上部ステージ５１に設けられた孔７１の位置と、下部ステージ５２に設けられた孔の位置とが重複しないように、上部ステージ５１および下部ステージ５２が形成されている。従って、上部ステージ５１に立体造形粉体が載置されると、孔７１が設けられていない位置では、上部ステージ５１の上面に立体造形粉体が堆積する。孔７１が設けられている位置では、立体造形粉体は孔７１から下部ステージ５２に落下する。しかし、落下地点には下部ステージ５２の孔は形成されていない。よって、上部ステージ５１から落下した立体造形粉体は、下部ステージ５２の上面に堆積する。その結果、ステージ１１上に立体造形粉体が堆積する。
【００２１】
下部ステージ５２の下方には、上部ステージ５１および下部ステージ５２を支持する受け皿５３が設けられている。受け皿５３は、下部ステージ５２の全体の下部を覆うように、平面視略矩形状に形成されている。受け皿５３の右端部近傍における前後方向略中心には、下部ステージ５２から落下した未硬化粉体を回収路１２に導く誘導口５５が形成されている。受け皿５３は、誘導口５５に近づく程高さが低くなるように傾斜している。誘導口５５の鉛直下方には、回収路１２の入口である回収口６５が配置されている。
【００２２】
受け皿５３の中心下部にはボールねじ５７が接続している。ボールねじ５７は、受け皿５３から鉛直下方へ延び、ナット（図示せず）に装着されている。造形台６の下部には、ボールねじ５７を回転させるためのステップモータであるステージ昇降モータ４２（図６参照）が設けられている。ステージ昇降モータ４２が駆動すると、ボールねじ５７が回転して昇降し、ボールねじ５７に接続している受け皿５３が昇降する。その結果、受け皿５３によって支持されているステージ１１が昇降する。なお、造形台６には、ステージ１１を振動させるための加振モータ４６（図６参照）が配置されている。
【００２３】
立体造形装置１は、立体造形物を造形する場合、回収口６５よりも高い位置にステージ１１を位置させる。詳細には、立体造形装置１は、昇降範囲の上部からステージ１１を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。立体造形装置１は、立体造形物の造形が完了すると、ステージ１１を昇降範囲の下端まで下降させて、誘導口５５を回収口６５の近傍に近づける。次いで、加振モータ４６の駆動を開始してステージ１１を振動させる。ステージ１１が振動すると、ステージ１１上の未硬化粉体は受け皿５３に落下し、誘導口５５および回収口６５を通じて回収される。
【００２４】
粉体供給部１５について説明する。図４および図５に示すように、粉体供給部１５は、上方へ向けて徐々に前後方向の幅が広がる箱状に形成されており、内部に立体造形粉体を収容する。粉体供給部１５は、造形台６の上方に位置するように、粉体回収部２３（図１参照）の左側面に固定されている。粉体供給部１５の下面には、左右方向を長手方向とする開口である供給口（図示せず）が形成されている。供給口は、ステージ１１上の左右方向（Ｘ軸方向）に線状に延びる全領域に立体造形粉体を供給できるように、ステージ１１の左右方向の幅以上の幅に形成されている。供給口には、供給口を開閉するシャッター（図示せず）が設けられている。立体造形装置１は、粉体供給モータ４４（図６参照）によってシャッターの開閉を制御することで、ステージ１１上に立体造形粉体を供給する。
【００２５】
平坦化ローラ１６について説明する。平坦化ローラ１６は、ステージ１１上に供給された立体造形粉体の上面を平坦化して粉体層を形成するために設けられる。図４および図５に示すように、平坦化ローラ１６の回転軸１７は、ステージ１１の上面と平行な状態で、造形台６の移動方向と交差する方向（左右方向）に延びる。回転軸１７は、粉体回収部２３（図１参照）に配置されたローラ回転モータ４３（図６参照）に接続している。ローラ回転モータ４３が駆動すると、平坦化ローラ１６は、図５に示す矢印方向（右側面視反時計回りの方向）に回転する。立体造形装置１は、粉体層を形成する場合、粉体供給部１５のシャッターを開放させた状態で、平坦化ローラ１６を回転させながら造形台６を後方から前方へ（Ｙ軸の負の方向へ）移動させる。その結果、ステージ１１（図２および図３参照）に載置された立体造形粉体の上面は、平坦化ローラ１６によって平坦化される。平坦化ローラ１６の背面側に集積した余剰粉体は、造形台６の背面側に形成された粉体落下口１３に落下する。
【００２６】
図４および図５に示すように、粉体供給部１５の正面には板状のブレード１８が固定されている。ブレード１８は、平坦化ローラ１６に付着した立体造形粉体を除去するために設けられる。ブレード１８は、粉体供給部１５の正面の壁面から前方斜め下方へ延び、平坦化ローラ１６の背面側に隙間無く接触している。図５に示すように、平坦化ローラ１６のうち、ブレード１８が接触する位置Ｐは、回転軸１７の高さＨ以下の高さに調整されている。従って、立体造形粉体は、ブレード１８と平坦化ローラ１６との間に堆積することなく、平坦化ローラ１６の表面から容易に剥がれ落ちる。さらに、ブレード１８の板面は、平坦化ローラ１６の正面側の空間と背面側の空間との間を遮断する。従って、ブレード１８は、平坦化ローラ１６の背面側の立体造形粉体が正面側に飛散することを防止することができる。よって、平坦化ローラ１６によって形成された粉体層の上面は平坦に保たれる。飛散した立体造形粉体がヘッド２０に付着する可能性も低下する。
【００２７】
ヘッド２０について説明する。ヘッド２０は、カラーヘッド２８およびクリアヘッド２９（図６参照）を備える。本実施形態のカラーヘッド２８は、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、およびブラックヘッドからなる。クリアヘッド２９は、着色されていない透明の無色造形液を吐出する。なお、ヘッド２０の構成は変更できる。例えば、ブラックヘッドを用いずに、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、およびクリアヘッド２９によって、４種類の造形液を吐出してもよい。この場合、シアン、マゼンタ、およびイエローを混色させて黒色を再現する。４種類の液体を吐出するヘッドは、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックのインクを吐出する通常の印刷装置で一般に用いられている。通常の印刷装置のヘッドのうち、ブラックのインクを吐出するヘッドを無色造形液用に用いれば、印刷装置のヘッドを立体造形装置１にそのまま転用することができる。
【００２８】
立体造形装置１の左胴部２５（図１参照）の内部には、シアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液、および無色造形液の各々を収容した複数のタンクが装着されている。ヘッド２０が備える各色のヘッドの各々は、可撓性を有するチューブ（図示せず）によって、対応する色の造形液を収容したタンクに接続されている。ヘッド２０は、ＣＰＵ３０（図６参照）の制御によって、各色の造形液を粉体層に吐出する。
【００２９】
図１に示すように、造形台６の上方、且つ粉体供給部１５の前方には、ヘッド２０の左右方向の移動を案内するためのガイドレール２１が設けられている。ガイドレール２１は、立体造形装置１の左胴部２５の右側面から右方へ真っ直ぐに水平に延び、粉体回収部２３の左側面に接続する。ガイドレール２１は、ヘッド２０を左右方向に貫通しており、ヘッド２０はガイドレール２１に沿って左右に移動できる。立体造形装置１の左胴部２５には、ヘッド２０を移動させるためのヘッド移動モータ４５（図６参照）が設けられている。ヘッド移動モータ４５が駆動すると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力がヘッド２０に伝わり、ヘッド２０が左右方向（Ｘ軸方向）に移動する。
【００３０】
ヘッドクリーニング機構２２は、ヘッド２０の下方のノズル面をワイプ（拭き取り）し、また、密着し、ノズルに各色の造形液が達するまで吸引を行う。また、ヘッドクリーニング機構２２は、造形液の吐出が行われない場合にヘッド２０のノズル面を覆い、造形液が乾燥することを防止する。
【００３１】
粉体回収部２３は、図１に示すように、造形台６と右胴部２６との間に配置される。粉体回収部２３は、造形台６のステージ保持部１０（図２および図３参照）内の未硬化粉体を吸引するための粉体吸引ポンプ４８（図６参照）を備える。粉体吸引ポンプ４８が吸引を開始すると、ステージ保持部１０内の未硬化粉体は、回収路１２（図２、図３、および図５参照）および粉体回収部２３を通じて、粉体供給部１５に戻される。
【００３２】
なお、立体造形装置１の右胴部２６の正面には操作パネル２７が設けられている。操作パネル２７は、各種操作キーと表示部とを有する。作業者は、表示部を見ながら操作キーを操作することで、立体造形装置１に対する操作指示を入力する。
【００３３】
図６を参照して、立体造形装置１の電気的構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形装置１の制御を司るＣＰＵ３０を備える。ＣＰＵ３０には、ＲＡＭ３１、ＲＯＭ３２、モータ駆動部３３、ヘッド駆動部３５、ヘッドクリーニング機構２２、粉体吸引ポンプ４８、操作パネル２７、および外部通信Ｉ／Ｆ３７が、バス３９を介して接続されている。
【００３４】
ＲＡＭ３１には、ＰＣ１００から受信した立体造形データ等の各種データが一時的に記憶される。ＲＯＭ３２には、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラム、初期値等が記憶されている。モータ駆動部３３は、造形台前後動モータ４１、ステージ昇降モータ４２、ローラ回転モータ４３、粉体供給モータ４４、ヘッド移動モータ４５、および加振モータ４６の各々の動作を制御する。ヘッド駆動部３５はヘッド２０に接続しており、ヘッド２０が備えるカラーヘッド２８およびクリアヘッド２９の各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動する。外部通信Ｉ／Ｆ３７は、立体造形装置１をＰＣ１００等の外部機器に接続する。なお、立体造形装置１は、ＵＳＢインタフェース、インターネット等を介して、他のデバイス（例えば、ＵＳＢメモリ、サーバ等）からデータを取得することも可能である。
【００３５】
図７を参照して、ＰＣ１００の電気的構成について説明する。ＰＣ１００は、ＰＣ１００の制御を司るＣＰＵ８０を備える。ＣＰＵ８０には、ＲＡＭ８１、ＲＯＭ８２、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という）８３、表示制御部８４、操作処理部８５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６、および外部通信Ｉ／Ｆ８７が、バス８９を介して接続されている。
【００３６】
ＲＡＭ８１は、各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ８２には、ＣＰＵ８０が実行するＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。ＨＤＤ８３は不揮発性の記憶装置であり、立体造形データ作成プログラム、立体データ（図８参照）、立体造形データ（図１０参照）等を記憶している。表示制御部８４は、モニタ９１の表示を制御する。操作処理部８５は、ユーザが操作入力を行うためのキーボード９２およびマウス９３に接続し、操作入力を検知する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６には、記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ９４が挿入される。ＣＤ−ＲＯＭ９４に記憶されているデータは、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６によって読み出される。ＰＣ１００は、ＣＤ−ＲＯＭ９４およびインターネット等を介して、本発明に係る立体造形データ作成プログラム等を取得し、ＨＤＤ８３に記憶させる。外部通信Ｉ／Ｆ８７は、ＰＣ１００を立体造形装置１等の外部機器に接続する。
【００３７】
図８および図９を参照して、立体データのデータ構成について説明する。立体データとは、物体の三次元形状を示すデータである。本実施形態における立体データは、物体の外形の形状と、外表面の色を示す。詳細には、図８に示すように、本実施形態における立体データは、外形座標データと色データとを含む。外形座標データは、物体の外形の位置を示す座標情報である。色データは、座標情報が示す位置における物体の外表面の色をＲＧＢ値で示す。従って、本実施形態では、立体データには物体の内部の情報は含まれない。
【００３８】
図９に示すように、立体データによって示される仮想立体１０２は、物体の外形の形状および色のみからなり、内部は中空である（図９では、仮想立体１０２の色は省略している）。ＰＣ１００は、物体の外形の情報を示す立体データに基づいて、立体造形装置１の動作（カラー造形液および無色造形液の吐出等）を制御するための立体造形データを作成する。なお、図９に示す立体データは一例に過ぎない。立体データは、ＣＡＤソフトで作成されるデータ形式（例えば、ＳＴＬ形式）、ＣＧソフトで作成されるデータ形式（例えば、ＶＲＭＬ形式、ＯＢＪ形式、３ＤＳ形式、ＰＬＹ形式）等であってもよい。
【００３９】
図１０を参照して、立体造形データのデータ構成について説明する。立体造形データとは、立体造形装置１の動作を制御するためのデータである。図１０に示すように、本実施形態における立体造形データは、座標データ、カラーデータ、および無色データを含む。座標データは、造形される立体造形物の位置を示す座標情報である。カラーデータは、座標データが示す位置（ドット）にカラー造形液（本実施形態ではＣ・Ｍ・Ｙ・Ｋ）の各々を吐出させるか否かを示す情報である。無色データは、座標データが示す位置（ドット）に無色造形液を吐出させるか否かを示す情報である。立体造形データは、前述した立体データとは異なり、物体の内部の情報も含む。
【００４０】
図９および図１１を参照して、立体データによって示される仮想立体１０２と、仮想立体１０２に基づいて造形される立体造形物１０３の関係について説明する。図１１は、図９に示す仮想立体１０２を再現するために立体造形装置１が動作することで造形される立体造形物１０３を示す。立体造形装置１は、立体造形データに従って、ＸＹ平面上に載置された粉体層に造形液を吐出する。その結果、立体造形物１０３を構成する層（以下、「造形層」という）１０５が１つ形成される。以上の動作を繰り返すことで、立体造形装置１は造形層１０５をＺ軸の正方向に積層させて立体造形物１０３を造形する。
【００４１】
本実施形態の立体造形装置１によって造形される立体造形物１０３の特徴について説明する。ＰＣ１００は、立体造形物１０３の内部の全てにカラー造形液を吐出させる立体造形データを作成することも可能である。しかし、人間が視認できない立体造形物１０３の内部に、コストが高いカラー造形液を吐出させるのは、効率が悪い。また、カラー造形液によって造形された部位の強度（硬度）は、無色造形液によって造形された部位の強度よりも低い。一方で、物体の外側面のみにカラー造形液を吐出させると、造形層１０５の隙間１０６（図１１参照）から内部の色が見えてしまい、色が正確に表現されない場合がある。従って、本実施形態に係るＰＣ１００は、立体造形物１０３の内部のうち、人間が視認できない部位には無色造形液を吐出させ、且つ、人間が視認する可能性がある部位（つまり、隙間１０６の近傍）にはカラー造形液を吐出させるように、立体造形データを作成する。その結果、立体造形装置１は、正確に色が表現され、且つ内部の強度が高い立体造形物１０３を、低コストで効率よく造形することができる。
【００４２】
一方で、造形層１０５の隙間１０６の部分の近傍にカラー造形液のみを吐出すると、隙間１０６の強度が低下し、隙間１０６から造形層１０５が剥がれる可能性が増加する。従って、ＰＣ１００は、隙間１０６の部分の近傍に、カラー造形液と無色造形液とを共に吐出させる混合領域を設ける。よって、立体造形装置１は、隙間１０６の部分の色が正確で、且つ造形層１０５が剥がれ難い立体造形物１０３を造形することができる。以下、ＰＣ１００および立体造形装置１が実行する処理について、詳細に説明する。
【００４３】
図１２から図１６を参照して、ＰＣ１００が実行する立体造形データ作成処理について説明する。前述したように、ＰＣ１００のＨＤＤ８３には立体造形データ作成プログラムが記憶されている。ＰＣ１００のＣＰＵ８０は、立体造形データの作成指示を入力すると、立体造形データ作成プログラムに従って、図１２に示す立体造形データ作成処理を実行する。まず、ユーザによって指定された物体の三次元形状を示す立体データが取得される（Ｓ１）。形成される複数の造形層１０５のうち、Ｚの値が最小の造形層１０５が、処理対象の造形層１０５に設定される（Ｓ２）。以下、処理対象の造形層１０５を「注目層１１０」という。注目層１１０の上面および下面に隣接（接触）する造形層１０５を「隣接層１２０」という。
【００４４】
次いで、図１３に示すように、ＣＰＵ８０は、注目層１１０の端部（外周縁部）１１１のうち、隣接層１２０の端部１２１の方が立体造形物の内側に位置する部位を、色拡大部位１１２として抽出する（Ｓ４）。隣接層１２０の端部１２１の方が、注目層１１０の端部１１１よりも内側に位置する場合、造形される立体造形物の側面は、造形層が形成される平面（本実施形態では水平面）に対して垂直とならず、傾斜する。この場合、注目層１１０では、端部１１１の近傍だけでなく、隣接層１２０の端部１２１に接触する位置まで広範囲にカラー造形液を吐出しなければ、カラー造形液が吐出されない部位が見えてしまう。従って、注目層１１０の色拡大部位１１２では、注目層１１０の端部１１１と隣接層１２０の端部１２１との距離が大きい程（つまり、立体造形物の側面の傾斜が大きい程）、カラー造形液を吐出するカラー領域を、内側に拡大する必要がある。よって、図１４に示すように、ＣＰＵ８０は、色拡大部位１１２から隣接層１２０の端部１２１まで広がる領域を、カラー領域１３１に設定する（Ｓ５）。
【００４５】
なお、注目層１１０の上下に位置する２つの隣接層１２０の端部１２１が、共に注目層１１０の端部１１１よりも内側に位置する場合もある。この注目層１１０は、立体造形物１０３の外側面から突出した状態となる。この場合、ＣＰＵ８０は、上下の２つの隣接層１２０の端部１２１のうち、より内側に位置する端部１２１までを、カラー領域１３１に設定する。よって、ＣＰＵ８０は、内部の色が見えることを確実に防止することができる。
【００４６】
次いで、図１３に示すように、ＣＰＵ８０は、注目層１１０の端部１１１のうち、隣接層１２０の端部１２１が内側に位置しない部位を、通常部位１１３として抽出する（Ｓ６）。つまり、通常部位１１３は、注目層１１０の端部１１１のうち、隣接層１２０の端部１２１の位置と一致している部位、及び、隣接層１２０の端部１２１よりも内側に位置する部位となる。この場合、カラー領域１３１を広く設定しなくても、内部の色が見えてしまう可能性は低い。よって、図１５に示すように、ＣＰＵ８０は、通常部位１１３から内側に広がる所定幅の領域を、カラー領域１３１に設定する（Ｓ７）。Ｓ７では、カラー領域１３１の幅を広くする程、色の表現は正確になるが、造形液のコストは増大する。よって、Ｓ７で設定するカラー領域１３１の幅は、色の表現およびコストを考慮して適宜調整すればよい。また、Ｓ７で設定するカラー領域１３１の幅は一定でなくてもよく、色を正確に表現できる最低限の幅を有していればよい。
【００４７】
次いで、図１４および図１５に示すように、カラー領域１３１の内側に隣接する所定幅の領域が、カラー造形液と無色造形液とを共に吐出させる混合領域１３２に設定される（Ｓ８）。本実施形態では、混合領域１３２の幅は、ドット列１列分の幅に設定されている。ドット列１列分以上の幅の混合領域１３２を設けることで、混合領域１３２が確実に形成されるため、色の正確性と立体造形物１０３の強度とが確実に確保される。次いで、混合領域１３２よりも内側に位置する全領域が、無色造形液のみを吐出させる無色領域１３３に設定される（Ｓ９）。
【００４８】
立体データ（図８参照）が示す色データ（ＲＧＢ値）に応じて、カラー領域１３１および混合領域１３２にカラー造形液を吐出させるためのカラーデータ（図１０参照）が作成される（Ｓ１０）。なお、立体データが示す色が白色（ＲＧＢの全ての値が最大値）であれば、カラー領域１３１であっても、カラー造形液を吐出させないようにカラーデータが作成される。次いで、混合領域１３２および無色領域１３３の全領域に無色造形液を吐出させるための無色データ（図１０参照）が作成される。カラー領域１３１のうち、いずれのカラー造形液も吐出されないドットの全て対し、無色造形液を吐出させるためのデータが追加される（Ｓ１２）。その結果、カラー造形液の濃度が低い領域であっても、十分な強度（結合度）が確保される。注目層１１０の端部１１１が着色されない部位（白の部位）であれば、カラー領域１３１であっても、全てのドットに無色造形液が吐出されることになる。なお、本実施形態では、カラー領域１３１のうち、いずれのカラー造形液も吐出されないドット（領域）の全てに、無色造形液が吐出される。しかし、カラー造形液が吐出されないドットの少なくとも一部に無色造形液を吐出すれば、カラー領域１３１の強度を向上させることができる。例えば、カラー領域１３１のうち、カラー造形液が吐出されない領域に対し、ハッチ状に無色造形液を吐出させてもよい。
【００４９】
図１６を参照して、カラー領域１３１、混合領域１３２、無色領域１３３と立体造形データの関係について説明する。詳細は後述するが、立体造形装置１は、無色データに従って無色造形液のみを先に吐出した後に、カラーデータに従ってカラー造形液を吐出する。図１６に示すように、無色データに従って全体に無色造形液が吐出される第一領域１４１は、カラーデータに従ってカラー造形液が吐出される第二領域１４２の外形よりも小さい領域となる。第二領域１４２は環状の領域となる。第一領域１４１に対する造形液の吐出と、第二領域１４２に対する造形液の吐出とが共に完了すると、第一領域１４１の外周縁部が、環状の第二領域１４２の内周縁部に重なる。混合領域１３２は、第一領域１４１と第二領域１４２とが重なる領域となる。つまり混合領域１３２には、立体データが示す色を発色させる量のカラー造形液と、無色領域１３３に吐出される量と同量の無色造形液とが重ね打ちされる。混合領域１３２の外側のカラー領域１３１では、着色する色を発色させる量のカラー造形液が吐出され、且つ、カラー造形液がいずれも吐出されないドットには無色造形液が吐出される。混合領域１３２の内側の無色領域１３３では、無色造形液が全てのドットに吐出される。
【００５０】
図１２の説明に戻る。１つの注目層１１０に対する処理（Ｓ４〜Ｓ１２）が終了すると、全ての造形層１０５の立体造形データが完成したか否かが判断される（Ｓ１３）。完成していなければ（Ｓ１３：ＮＯ）、１つ上の造形層１０５が注目層１１０とされて（Ｓ１４）、処理はＳ４へ戻る。全ての造形層１０５の立体造形データが完成すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、立体造形物１０３の外側面のうち、均一色となる領域（所謂「べた塗り」が行われる領域）に対し、複数の造形層１０５の端部に亘って周知の誤差拡散処理が行われる（Ｓ１６）。その結果、複数の造形層１０５の端部が集合して形成される均一色の領域において、カラー造形液の液滴分布が不規則に変化する。よって、造形層１０５の厚み方向にスジが生じることを防止することができる。ＣＰＵ８０は、作成した立体造形データを立体造形装置１に出力し（Ｓ１７）、処理は終了する。
【００５１】
図１７を参照して、立体造形装置１が実行する立体造形処理について説明する。前述したように、立体造形装置１のＲＯＭ３２には、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラムが記憶されている。立体造形装置１のＣＰＵ３０は、造形の開始指示を入力すると、制御プログラムに従って、図１７に示す立体造形処理を実行する。
【００５２】
まず、初期化処理が実行される（Ｓ２１）。初期化処理では、ヘッドクリーニング機構２２によって、ヘッド２０の下面がワイプされ、また、ノズルに造形液が達するまで吸引が行われる。吸引によって、ヘッド２０が造形液を吐出できる状態となる。また、ステージ１１の上面の高さが、平坦化ローラ１６の下端部に近い高さまで移動され、立体造形を実行する際の土台となる粉体層が形成される。詳細には、ステージ１１の上面の高さが、平坦化ローラ１６の下端部よりも３〜１０ｍｍ程度下方に調整され、立体造形粉体の供給および平坦化が繰り返されることで、３〜１０ｍｍ程度の厚みを有する平坦化された粉体層が土台として形成される。土台となる粉体層を予め形成しておくことで、その上部に積層される粉体層の上面を正確な平坦面とすることができる。また、初期化処理では、ＲＡＭ３１に記憶されているデータが一旦消去される。
【００５３】
立体造形データ（図１０参照）をＰＣ１００から入力したか否かが判断される（Ｓ２２）。立体造形データを入力していなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、Ｓ２２の判断が繰り返される。立体造形データを入力すると（Ｓ２２：ＹＥＳ）、立体造形データのうち最小のＺ座標の値が、Ｚ座標の座標位置に設定される。設定された座標位置Ｚにおける立体造形データが読み出される（Ｓ２４）。
【００５４】
粉体供給・平坦化処理が行われる（Ｓ２５）。詳細には、ステージ１１の上面の高さが、形成する粉体層の厚み分だけ下降される。粉体供給モータ４４が駆動されて、ステージ１１上への立体造形粉体の供給が開始される。ローラ回転モータ４３による平坦化ローラ１６の回転が開始される。造形台前後動モータ４１が駆動されて、造形台６が後方から前方へ移動される。その結果、立体造形粉体の上面が平坦化されて、粉体層が形成される。粉体層の厚み（積層ピッチ）は、ステージ１１が下降した距離に等しくなる。
【００５５】
粉体層が形成されると、造形台前後動モータ４１およびヘッド移動モータ４５が駆動されて、ヘッド２０が成形領域の初期位置に相対移動される。設定された座標位置Ｚにおける座標データおよび無色データに応じて、ヘッド２０の相対移動および吐出制御が実行され、クリアヘッド２９から無色造形液が吐出される（Ｓ２６）。Ｓ２６の処理では、カラー領域１３１のうち、カラー造形液が吐出されないドットの全てに、無色造形液が吐出される。混合領域１３２および無色領域１３３の全体に、無色造形液が吐出される。
【００５６】
次いで、ヘッド２０が初期位置に戻される。設定された座標位置Ｚにおける座標データおよびカラーデータに応じて、ヘッド２０の相対移動および吐出制御が実行され、カラーヘッド２８からカラー造形液が吐出される（Ｓ２７）。Ｓ２７の処理では、カラー領域１３１および混合領域１３２に対し、着色する色を発色させる量のカラー造形液が吐出される。その結果、混合領域１３２には、カラー造形液と無色造形液とが重ね打ちされる。無色領域１３３にはカラー造形液は吐出されない。前述したように、ＣＰＵ３０は、カラー領域１３１に沿って、造形液の液滴１列分（ドット１列分）の領域にカラー造形液と無色造形液を重ね打ちし、混合領域１３２の立体造形粉体を固化する。また、ＣＰＵ３０は、カラー領域１３１の端部に吐出させるカラー造形液の液滴分布を、複数の造形層の間で不規則に変化させる。
【００５７】
Ｓ２６およびＳ２７の処理によって、１つの造形層１０５が造形される。図１４に示すように、造形する造形層１０５（図１４および図１５では注目層１１０）の端部１１１よりも隣接層１２０の端部１２１が内側に位置する場合には、注目層１１０のうち、端部１１１から隣接層１２０の端部１２１まで広がる領域が、カラー領域１３１とされる。カラー領域１３１よりも内側が無色領域１３３となる。カラー領域１３１と無色領域１３３の間の領域が、混合領域１３２となる。また、図１５に示すように、隣接層１２０の端部１２１が、注目層１１０の端部１１１よりも外側または同一の位置であれば、端部１１１から内側へ広がる所定幅の領域が、カラー領域１３１となる。
【００５８】
次いで、造形が完了したか否かが判断される（Ｓ２９）。完了していなければ（Ｓ２９：ＮＯ）、次の造形層１０５（前回造形した造形層１０５の１つ上の層）のＺ座標の値に座標位置が変更される（Ｓ３１）。処理はＳ２４へ戻り、次の座標位置Ｚの立体造形データが読み出される（Ｓ２４）。次の粉体層の厚み分だけステージ１１が下降され、粉体層が積層される（Ｓ２５）。造形液が吐出されて、造形層１０５が積層される（Ｓ２６、Ｓ２７）。造形が完了すると（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ステージ１１が下降されて未硬化粉体回収処理が行われ（Ｓ３２）、立体造形処理は終了する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態に係る立体造形装置１によると、十分な量のカラー造形液が吐出されるカラー領域１３１の内側に、カラー造形液と無色造形液とが混合される混合領域１３２が形成される。従って、立体造形物１０３の外側面がステージ１１の上面に対して垂直である場合、内部の無色領域１３３の色が外側から見える可能性は低下する。また、特定の造形層１０５（注目層１１０）の端部１１１よりも内側に隣接層１２０の端部１２１が位置している場合、カラー領域１３１は、注目層１１０の端部１１１から隣接層の端部１２１まで広がる。さらに、カラー領域１３１の内側には混合領域１３２が形成される。従って、立体造形物１０３の外側面が傾斜している場合でも、隣接する複数の造形層１０５の隙間１０６から無色領域１３３の色が見えることは無い。よって、立体造形装置１は、立体造形物１０３の内部の色の影響で外側面における色の表現が不正確になることを防止することができる。立体造形物１０３の外側面の傾斜が大きくなる程、カラー領域１３１を広くすることができるので、形状に応じて最適な量のカラー造形液を最適な領域に吐出することができる。立体造形装置１は、混合領域１３２の内側に無色造形液のみを吐出することで、無色造形液よりもコストが高いカラー造形液の使用量を抑制しつつ、色むらが生じることを防止することができる。
【００６０】
混合領域１３２では、カラー造形液と無色造形液が重ね打ちされて混色が進むため、粒状感が抑制されて美しい発色が得られる。また、カラー領域１３１に吐出されるカラー造形液は、無色造形液に比べて、立体造形粉体を結合させる力（結合力）が弱い。従って、立体造形物１０３の外表面をカラー領域１３１とすることで、外表面に未硬化粉体が付着して結合する可能性を低下させることができる。よって、外表面の色が鮮明になる。さらに、混合領域１３２は、造形層１０５の隙間１０６の近傍に位置する。混合領域１３２には、結合力が強い無色造形液が吐出される。従って、隙間１０６から造形層１０５が剥がれていく可能性を低下させることができる。つまり、混合領域１３２を設けずに、カラー領域１３１を隣接層１２０の端部１２１よりも内側に広げる場合には、隙間１０６から無色領域１３３が見えることは防止できるが、隙間１０６の強度が低下する可能性がある。本実施形態の立体造形装置１は、混合領域１３２を設けることで、立体造形物１０３の強度を低下させることなく、色むらの発生を防止することができる。
【００６１】
立体造形装置１は、造形液の液滴をカラー領域１３１に沿って１列以上吐出させることで、混合領域１３２の立体造形粉体を固化する。カラー領域１３１と無色領域１３３とを単に隣接させた場合でも、２つの領域の境界部分の造形液が滲んで混合することで、混合領域１３２が形成される。しかし、造形液の滲みにはばらつきが生じるため、混合領域１３２が確実に形成されない場合があり、混合領域１３２の幅を調整することも困難である。立体造形装置１は、造形液の液滴を１列以上吐出させることで、確実に所定幅の混合領域１３２を形成することができる。
【００６２】
立体造形装置１は、カラー領域１３１のうち、カラー造形液を吐出させない領域（ドット）の少なくとも一部に、無色造形液を吐出させる。薄い色を着色する領域では、カラー造形液が吐出される複数のドットの間に、カラー造形液が吐出されないドットが生じ得るが、このドットにも十分な量の造形液（結合力が強い無色造形液）が吐出される。よって、立体造形装置１は、色の濃度に関わらず強度の高い立体造形物１０３を造形することができる。
【００６３】
立体造形装置１は、立体造形物１０３の外側面に均一に色を発色させる場合、カラー領域１３１のうち少なくとも端部に吐出させるカラー造形液の液滴分布を、複数の造形層１０５の間で不規則に変化させる。１つの造形層１０５のカラー領域において液滴分布を分散させても、同一の液滴分布で複数の造形層１０５のカラー領域１３１を形成すると、造形層１０５の厚み方向にスジが発生して、外側面の色の表現が不正確になる。立体造形装置１は、複数の造形層１０５の間でカラー領域１３１の液滴分布を不規則に変化させることで、スジが発生することを防止することができる。
【００６４】
立体造形装置１は、１つの造形層１０５を形成する場合、無色造形液を吐出した後にカラー造形液を吐出する。従って、カラー造形液は、先に吐出されている無色造形液と混合して滲むため、粒状感が無くなって滑らかな色が再現される。
【００６５】
また、本実施形態に係る立体造形データ作成プログラムによると、以上説明した動作を立体造形装置１に実行させるための立体造形データを作成することができる。よって、色の再現性が高く、且つ強度の高い立体造形物１０３を造形することができる。
【００６６】
上記実施形態において、ヘッド２０が本発明の「吐出手段」に相当する。図１７のＳ２６，Ｓ２７で造形液の吐出を制御するＣＰＵ３０が、本発明の「制御手段」として機能する。詳細には、図１７のＳ２６，Ｓ２７でカラー領域１３１に対する造形液の吐出を制御するＣＰＵ３０が「第一制御手段」として機能する。図１７のＳ２６で無色領域１３３に対する造形液の吐出を制御するＣＰＵ３０が「第二制御手段」として機能する。図１７のＳ２６，Ｓ２７で混合領域１３２に対する造形液の吐出を制御するＣＰＵ３０が「第三制御手段」として機能する。
【００６７】
図１２のＳ４〜Ｓ７でカラー領域１３１を設定する処理が本発明の「カラー領域データ作成ステップ」に相当する。図１２のＳ９で無色領域１３３を設定する処理が本発明の「無色領域データ作成ステップ」に相当する。図１２のＳ８で混合領域１３２を設定する処理が本発明の「混合領域データ作成ステップ」に相当する。
【００６８】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施形態では、ＰＣ１００が立体データから立体造形データを作成し、立体造形装置１に出力する。しかし、立体造形装置１は、図１２に示す立体造形データ作成処理を自ら実行して立体造形データを作成してもよい。この場合、立体造形装置１が本発明の「立体造形データ作成装置」に相当する。また、上記実施形態では、注目層１１０の端部１１１よりも内側に隣接層１２０の端部１２１が位置する場合、カラー領域１３１は隣接層１２０の端部１２１まで広がる。しかし、カラー領域１３１は、隣接層１２０の端部１２１よりも内側まで広がってもよい。この場合でも、上記実施形態と同様に、造形層１０５の隙間１０６から無色領域１３３の色が見えることは無い。
【００６９】
上記実施形態の立体造形装置１およびＰＣ１００は、混合領域１３２の幅を液滴１列分とすることで、カラー造形液を無駄に使用することなく、確実に混合領域１３２を形成する。しかし、混合領域１３２の幅は、液滴２列分以上であってもよい。また、液滴１列分未満の幅の混合領域１３２を形成しても、隙間１０６から無色領域１３３が見えることを防止できる。例えば、カラー領域１３１と無色領域１３３とを隣接させて、境界部分で造形液を自然に混合させることで、混合領域１３２を形成してもよい。この場合、境界部分の液滴量を増やすことで、造形液の混合を促進させてもよい。
【００７０】
上記実施形態の立体造形装置１は、無色造形液を吐出させた後にカラー造形液を吐出させることで、カラー造形液を無色造形液と十分に混合させて粒状感を低下させている。しかし、造形液の吐出方法は変更することができる。例えば、カラー造形液と無色造形液を同時に吐出させてもよい。カラー造形液の後に無色造形液を吐出しても、本発明は実現できる。
【００７１】
上記実施形態のＰＣ１００は、立体造形物１０３の外側面に均一に色を発色させる場合、誤差拡散法を用いることで、カラー領域１３１の端部に吐出させるカラー造形液の液滴分布を複数の造形層１０５の間で不規則に変化させる。しかし、誤差拡散法以外の方法で液滴分布を変化させることも可能である。例えば、ランダムに変化させてもよいし、公知のディザ法を用いて変化させてもよい。つまり、液滴分布を不規則に変化させることができれば、スジの発生を防止できる。
【００７２】
各領域に吐出する造形液の量も適宜変更できる。上記実施形態では、混合領域１３２に吐出する無色造形液の量と、無色領域１３３に吐出する無色造形液の量は同一である。しかし、混合領域１３２に吐出する無色造形液の量を、無色領域１３３に吐出する無色造形液の量よりも少なくしてもよい。また、混合領域１３２に吐出するカラー造形液の量は、カラー領域１３１に吐出するカラー造形液の量よりも少なくしてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１    立体造形装置
１１    ステージ
２０    ヘッド
２８    カラーヘッド
２９    クリアヘッド
３０    ＣＰＵ
３２    ＲＯＭ
８０    ＣＰＵ
８３    ＨＤＤ
１００    ＰＣ
１０３    立体造形物
１０５    造形層
１０６    隙間
１１０    注目層
１２０    隣接層
１３１    カラー領域
１３２    混合領域
１３３    無色領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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