(57)【要約】【課題】立体造形物の強度を高めることができ、また、下部層に水分が溜まりにくい立体造形物を造形可能な立体造形装置、立体造形データ作成プログラムを提供する。【解決手段】立体造形装置により造形される立体造形物７０では、粒子１１４は、下層の４個の粒子１１３と接触して支持される。また、粒子１１４は、上層の４個の粒子１１５とも接触して支持される。従って、粒子１１４は、８個の粒子に支持されるので、立体造形物７０強度及び密度が高まる、また、４個の粒子１１３の隙間を粒子１１４が塞ぐ形になるので、粒子の間の空間が上下方向に繋がらないので、下方に水分が流れ込み難くなり、下方に水分が溜まりにくい。【選択図】図１９
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【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、前記造形液の液滴を吐出可能な吐出手段と、
前記吐出手段による前記液滴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液滴を吐出して前記立体造形粉体を粒子に固化することで複数の前記粒子から成る造形層を形成し、前記造形層を複数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、
複数の前記造形層のうち一の層での前記液滴を吐出する位置を、当該一の層と隣接する層での前記液滴を吐出する位置と、前記吐出手段の主走査方向及び副走査方向において前記液滴を吐出する間隔の１／２ずつずらし、且つ、隣接する層間で斜め方向に配置される前記粒子が接触するように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させることを特徴とする立体造形装置。
【請求項２】
前記一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、隣接する各粒子間のピッチをＰとし、
前記各粒子の半径をｒとした場合に、
Ｐ＝４ｒ／√３
となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させ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】
前記各粒子の半径をｒとし、
前記一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、前記造形層の積層方向であるｚ方向に隣接する複数の前記粒子間のピッチをＰｚとした場合に、
Ｐｚ＝ｒ×２√２
となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させ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４】
前記粒子の半径をｒとし、
複数の前記造形層の一の層において、前記吐出手段の主走査方向であるｘ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｘとし、前記吐出手段の副走査方向であるｙ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｙとした場合に、
Ｐｘ＝Ｐｙ＝ｒ×√６
となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させ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５】
前記一の層及び当該一の層に隣接する他の層において、前記一の層の前記粒子の径と前記他の層の前記粒子の径とが異なるように前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させ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６】
前記造形層の外周面が傾斜するように形成される場合において、
前記傾斜が内側へ傾く部分は、前記一の層の最外周を、前記一の層の下部の層の最外周よりも順次狭めるようにし、
前記傾斜が外側へ傾く部分は、前記一の層の最外周を、前記一の層の下部の層の最外周よりも順次広めるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させ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７】
少なくとも前記造形層の最外周面において、前記一の層及び当該一の層に隣接する層を挟んで形成される他の層において、前記吐出手段の主走査方向であるｘ方向及び前記吐出手段の副走査方向であるｙ方向で同一の吐出位置となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の立体造形装置。
【請求項８】
前記吐出手段からカラー造形液を吐出する場合、少なくとも前記造形層の最外周面において、前記一の層及び当該一の層に隣接する他の層において、前記吐出手段の主走査方向であるｘ方向及び前記吐出手段の副走査方向であるｙ方向で、当該カラー造形液の吐出位置は同一となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の立体造形装置。
【請求項９】
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、前記造形液の液滴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前記液滴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の前記液滴を吐出して前記立体造形粉体を粒子に固化することで複数の前記粒子から成る造形層を形成し、前記造形層を複数重ねることで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、
複数の前記造形層のうち一の層での前記液滴を吐出する位置を、当該一の層と隣接する層での前記液滴を吐出する位置と、前記吐出手段の主走査方向及び副走査方向において前記液滴を吐出する間隔の１／２ずつずらし、且つ、隣接する層間で斜め方向に配置される前記粒子が接触するように、前記制御手段が前記吐出手段から前記液滴を吐出させる制御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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般的に、上記のような立体造形装置は、一定の厚みで立体造形粉体を積層方向（以下「ｚ方向」ともいう）に積層しつつ、一定量の造形液で立体造形粉体を固化させている。従って、複数の前記造形層のうち、各層での造形液の液滴を吐出する位置は、その層に隣接する層でもｘ方向及びｙ方向においては同じ位置になっている。従って、造形液の一つの液滴により造形される１個の粒子は、ｚ方向においては上下の粒子により支持され、ｘ方向においては左右の粒子により支持され、ｙ方向においては前後の粒子により支持される。従って、１個の粒子は６個の粒子により支持される構造となる。
【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】
しかしながら、従来の立体造形装置により造形された立体造形物では、１個の粒子は６個の粒子により支持されているため構造強度が十分でない場合あった。また、ｚ方向においては隙間が上部層から下部層まで連続するために、立体造形物の乾燥時に上部層から下部層まで、水分が流れ易く下部層に水分が溜まり、上部層と下部層で乾燥具合が異なり、形状が同一に成らないという問題点があった。
【０００６】
本発明の目的は、立体造形物の強度を高めることができ、また、下部層に水分が溜まりにくい立体造形物を造形可能な立体造形装置、立体造形データ作成プログラムを提供することである。
【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、前記造形液の液滴を吐出可能な吐出手段と、前記吐出手段による前記液滴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液滴を吐出して前記立体造形粉体を粒子に固化することで複数の前記粒子から成る造形層を形成し、前記造形層を複数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、複数の前記造形層のうち一の層での前記液滴を吐出する位置を、当該一の層と隣接する層での前記液滴を吐出する位置と、前記吐出手段の主走査方向及び副走査方向において前記液滴を吐出する間隔の１／２ずつずらし、且つ、隣接する層間で斜め方向に配置される前記粒子が接触するように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させることを特徴とする。
【０００８】
前記立体造形装置によると、造形液の液滴により形成される立体造形粉体の各粒子が従来より多くの隣接する粒子で支持されるため、強度的に強く、構造的に安定である。また、立体造形物の密度も高められる。
【０００９】
また、前記一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、各粒子間のピッチをＰとし、前記各粒子の半径をｒとした場合に、Ｐ＝４ｒ／√３となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。この場合には、立体造形物を構成する各粒子が全方向に対称でバランス良く構成され、粒子の間の空間が上下方向に繋がらないので、下方に水分が流れ込み難くなり、下方に水分が溜まりにくい。
【００１０】
また、前記各粒子の半径をｒとし、前記一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、前記造形層の積層方向であるｚ方向に隣接する複数の前記前記一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、前記造形層の積層方向であるｚ方向に隣接する複数の前記粒子間のピッチをＰｚとした場合に、Ｐｚ＝ｒ×２√２となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。この場合には、各層において隣接する各粒子が密着し、下方に水分が流れ込み難くなり、下方に水分が溜まりにくい。また、各粒子は８点に加え更にＸｙ方向の４点でも支持される。
【００１１】
また、前記各粒子の半径をｒとし、複数の前記造形層の一の層において、前記吐出手段の主走査方向であるｘ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｘとし、前記吐出手段の副走査方向であるｙ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｙとした場合に、Ｐｘ＝Ｐｙ＝ｒ×√６となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。この場合には、前記隣接する複数の層間において隣接する各粒子が密着する。また、各粒子は８点に加え更にｚ方向の２点でも支持される。
【００１２】
また、前記一の層及び当該一の層に隣接する他の層において、前記一の層の前記粒子の径と前記他の層の前記粒子の径とが異なるように前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。この場合には、全ての粒子が隣接する他の粒子と接触するようにできる。
【００１３】
また、前記造形層の外周面が傾斜するように形成される場合において、前記傾斜が内側へ傾く部分は、前記一の層の最外周を、前記一の層の下部の層の最外周よりも順次狭めるようにし、前記傾斜が外側へ傾く部分は、前記一の層の最外周を、前記一の層の下部の層の最外周よりも順次広めるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。この場合には、外周面が滑らかに造形できる。
【００１４】
また、少なくとも前記造形層の最外周面において、前記一の層及び当該一の層に隣接する層を挟んで形成される他の層において、前記吐出手段の主走査方向であるｘ方向及び前記吐出手段の副走査方向であるｙ方向で同一の吐出位置となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。この場合には、外周面が滑らかに造形できる。
【００１５】
また、前記吐出手段からカラー造形液を吐出する場合、少なくとも前記造形層の最外周面において、前記一の層及び当該一の層に隣接する他の層において、前記吐出手段の主走査方向であるｘ方向及び前記吐出手段の副走査方向であるｙ方向で、当該カラー造形液の吐出位置は同一となるように、前記制御手段は前記吐出手段から前記液滴を吐出させるようにしてもよい。このようにカラー造形物を作成する場合には、外周面が滑らかに造形できる。従って、色ムラを生じない。
【００１６】
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、前記造形液の液滴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前記液滴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の前記液滴を吐出して前記立体造形粉体を粒子に固化することで複数の前記粒子から成る造形層を形成し、前記造形層を複数重ねることで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、複数の前記造形層のうち一の層での前記液滴を吐出する位置を、当該一の層と隣接する層での前記液滴を吐出する位置と、前記吐出手段の主走査方向及び副走査方向において前記液滴を吐出する間隔の１／２ずつずらし、且つ、隣接する層間で斜め方向に配置される前記粒子が接触するように、前記制御手段が前記吐出手段から前記液滴を吐出させる制御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ことを特徴とする。この立体造形データ作成プログラムによりに立体造形物を造形すると、造形液の液滴により形成される立体造形粉体の各粒子が従来より多くの隣接する粒子で支持されるため、強度的に強く、構造的に安定である。また、立体造形物の密度も高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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９８のデータ構成の一例を示す図である。
【図９】立体造形データ９０のデータ構成の一例を示す図である。
【図１０】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１１】ＰＣ１００が実行する吐出データ作成処理のフローチャートである。
【図１２】ｘ，ｙ，ｚ方向における各粒子のピッチを算出する方法を説明するための各粒子の位置を示す概念図である。
【図１３】立体造形物７０の構造をｘ方向からみた図である。
【図１４】立体造形物７０の構造における粒子１０５とその周りの粒子との接触状態を示す図である。
【図１５】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。
【図１６】立体造形物７０のｚ方向の層構造の一例を示す図である。
【図１７】立体造形物７０の粒子の配置状態をｚ方向から見た図である。
【図１８】立体造形物７０の粒子の配置状態をｚ方向から見た図である。
【図１９】立体造形物７０の粒子の配置状態をｙ方向から見た図である。
【図２０】立体造形物７０の最外周の傾斜が垂直か内側傾斜の場合の粒子の配置状態を示す図である。
【図２１】立体造形物７０の最外周の傾斜が外側傾斜の場合の粒子の配置状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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１及び図２の紙面左下側、右上側、左側、右側、上側、下側が、それぞれ立体造形装置１の正面側、背面側、左側、右側、上側、下側である。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。また、Ｘ座標方向（ｘ方向）がヘッド２０の主走査方向、Ｙ座標の方向（ｙ方向）がヘッド２０の副主走査方向、Ｚ座標の方向がｚ方向とする。
【００１９】
本実施形態では、立体造形装置１及びパーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１００により、本発明の立体造形装置が構成されるものとする。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９０（図９参照）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。ＰＣ１００は、物体の三次元形状を示す立体データに基づいて立体造形データ９０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９０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９０を作成することもできる。
【００２０】
本実施の形態の立体造形装置１では、ヘッド２０が造形液の１つの液滴を立体造形粉体に吐出することにより１つの粒子が形成されるものとする。尚、粒子の半径ｒは、ヘッド２０が吐出する造形液の１つの液滴の量により決まるものとする。本実施の形態の立体造形装置１では立体造形物の各層で造形液を吐出して粒子を形成する位置を、隣接する層での造形液を吐出して粒子を形成する位置の中間点になるようにすることを特徴としている。従って、ある層の１個の粒子は隣接する上層の４個の粒子、下層の４個の粒子の合計８個の粒子にバランス良く支持される構造となる。以下、図面を参照して、このような造形を可能にする立体造形装置１及びＰＣ１００の構造と動作について説明する。
【００２１】
図１に示すように、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、粉体回収部２３とを主に備える。土台２は、左右方向（ｘ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。粉体回収部２３は、ステージ１１上で固化せずに残存した立体造形物周辺の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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
ヘッド２０について説明する。図示しないが、ヘッド２０は、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、ブラックヘッド、およびクリアヘッドを備える。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、およびクリア造形液（無色の造形液）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。なお、前記ヘッド２０は、造形液用のクリアヘッドと着色用のヘッドを含めばいかなるものであってもよく、例えば、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、クリアヘッドの合計４つのヘッドを備えていてもよい。この場合、印刷用のブラックヘッドをクリアヘッドとして代用することでも実施でき、量産などによる低コスト化が期待できる。
【００３２】
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方向）に移動する。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、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。
【００３６】
ＲＡＭ３１には、ＰＣ１００から受信した立体造形データ９０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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、立体造形データ９０（図９参照）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。
【００３９】
図８を参照して、立体データ９８のデータ構成について説明する。立体データ９８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９８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。なお、図８に示す立体データ９８は一例に過ぎない。立体データ９８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。
【００４０】
図９を参照して、立体造形データ９０のデータ構成について説明する。立体造形データ９０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。立体造形装置１は、立体造形データ９０を取得してＲＡＭ３１に記憶し、記憶したデータに従って各部を動作させる。図９に示すように、立体造形データ９０は、積層される複数の層（粉体層および造形層）の各々に対して作成されている。各層のデータには、最初に形成される層からの積層順Ｎが付されている。各層のデータには、吐出データおよび厚みデータが含まれる。
【００４１】
吐出データは、造形台前後動モータ４１、ヘッド移動モータ４５、およびヘッド２０（図６参照）を駆動するためのデータであり、ヘッド２０からの造形液の吐出を制御する。詳細には、吐出データは、座標（Ｘ，Ｙ）の情報と、座標の情報が示すドットに対して各色の造形液を吐出するか否かを示す情報とを含む。図９では、「１」は吐出、「０」は不吐出、「−」はいずれの造形液も吐出しない（造形範囲外のドットである）ことを示す。
【００４２】
厚みデータは、ステージ昇降モータ４２（図６参照）を駆動するためのデータである。詳細は後述するが、粉体層を形成する場合、立体造形装置１は、厚みデータに従ってステージ１１の下降量を調整することで、粉体層のｚ方向の厚みを調整する。つまり、粉体層および造形層の厚みは、厚みデータによって定められる。なお、図９に示す立体造形データ９０は、立体造形物を作成するための一例であり、立体造形物の形状や色等によって、データの内容は変化する。
【００４３】
次に、図１０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。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９０の作成指示が入力されると、立体造形データ作成プログラムに従って、図１０に示す立体造形データ作成処理を実行する。
【００４４】
立体造形データ作成処理では、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９８（図８参照）が取得される（Ｓ１）。次いで、Ｓ１で取得された立体データ９８に対応する立体造形物を作成するために、立体データ９８が複数の層に分割される（Ｓ２）。
【００４５】
次いで、Ｓ２で分割された複数の層のうち、データを作成する層を特定するための積層順Ｎの値が、最初に形成される層を示す「１」とされる（Ｓ３）。次いで、積層順Ｎの立体造形データ９０（図９参照）が作成される（Ｓ４〜Ｓ５）。Ｓ４では、層（粉体層および造形層）の厚みを定めるための厚みデータが作成される。本実施形態では、厚みデータは「３００μｍ」で一定であるとする。Ｓ５の吐出データ作成処理では、造形液の吐出を制御するための吐出データが作成される。
【００４６】
図１１を参照して、吐出データ作成処理（Ｓ５）について説明する。吐出データ作成処理では、造形液の一つの液滴により造形される１個の粒子は、ｚ方向で隣接する上層で４個の粒子、ｚ方向で隣接する下層で４個の粒子の合計８個の粒子により支持される構造となる立体造形物が作成できるように吐出データが作成される。まず、造形しようとするＮ番目の層の積層方向における位置が特定される（Ｓ２１）。次いで、Ｓ２１で特定された層での各粒子を造形する造形液の液滴の吐出位置が決定される（Ｓ２２）。具体的には、Ｎ番目の造形層を作成するための、造形液を吐出する座標（Ｘ，Ｙ）や吐出する色が決定され、吐出データが作成される（Ｓ２３）。
【００４７】
ここで、図１２〜図１４を参照して、立体造形物７０の各層間の吐出位置の決定処理（Ｓ２２）の原理について説明する。図１２〜図１４では、ｚ方向の符号の順番は、説明の便宜上、上から下へ番号が増える説明となっているが、実際のｚ方向の層の積層の順番は、後述するように下から上へ積層するので、図１６及び図１９等では、符号は下から上へ番号が増えている。以下では、一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、隣接する各粒子間のピッチをＰとし、前記各粒子の半径をｒとする。吐出される造形液の一つの液滴の量と形成される造形粉体の粒子の半径ｒとの関係は予め実験により調べて、半径ｒの造形粉体の粒子を形成するために必要な造形液の液滴の量はＨＤＤ８３に記憶されているものとする。また、一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、造形層の積層方向であるｚ方向に隣接する複数の前記粒子間のピッチをＰｚとする。即ち、前記各層における印刷位置が同じ（Ｘ，Ｙの値が同じ）層の隣接する複数の層間において隣接する各粒子間のピッチがＰｚとなる。例えば、図１３に示す粒子１０１と粒子１０２とのピッチがＰｚである。この図１３の例では、「一の層」が粒子１０２の層、「他の層」が粒子１０１の層、挟まれている層が粒子１０５の層である。また、各層においてｘ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｘとし、各層においてｙ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｙとする。例えば、図１４に示す粒子１０６と粒子１０８とのピッチがＰｘであり、図１３に示す粒子１０２と粒子１０４とのピッチがＰｙである。
【００４８】
図１２〜図１４に示すように、ｘ方向のｉ番目、ｙ方向のｊ番目、ｚ方向のｋ番目の粒子１０１の中心点（以下「粒子点」という。）をＤｉｊｋとし、其の位置を（ｉ，ｊ，ｋ）とする。ヘッド２０から吐出される造形液の液滴は、この粒子点に向けて吐出される。
ｋ層の各点の座標：粒子１０１の粒子点Ｄｉｊｋの座標は、（ｉ，ｊ，ｋ）となり、粒子点Ｄｉ２ｊｋの座標は、（ｉ＋２，ｊ，ｋ）となる。
ｋ＋２層の各点の座標：粒子１０２の粒子点Ｄｉｊｋ２の座標は、（ｉ，ｊ，ｋ＋２）となり、粒子１０４の粒子点Ｄｉｊ２ｋ２の座標は、（ｉ，ｊ＋２，ｋ＋２）となり、Ｄｉ２ｊ２ｋ２の座標は、（ｉ＋２，ｊ＋２，ｋ＋２）となる。
ｋ＋１層の座標：粒子１０５の粒子点Ｄｉ１ｊ１ｋ１の座標は、（ｉ＋１，ｊ＋１，ｋ＋１）となる。
各粒子の半径をｒとすると、ｋ層とｋ＋２層の各粒子点と隣接するｋ＋１層の各粒子点との間隔は２ｒとなる。従って、図１２及び図１４に示す粒子１０６の粒子点Ｄｉ２ｊｋと粒子１０４の粒子点Ｄｉｊ２ｋ２との間隔は４ｒとなる。また、図１２に示す粒子点Ｄｉｊｋと粒子点Ｄｉ２ｊ２ｋ２との間隔は４ｒとなる。
【００４９】
図１２に示すように、
（ｉ，ｊ，ｋ）と（ｉ＋２，ｊ，ｋ）との間隔（ピッチ）＝Ｐｘ
（ｉ，ｊ，ｋ）と（ｉ，ｊ，ｋ＋２）との間隔（ピッチ）＝Ｐｚ
（ｉ，ｊ，ｋ＋２）と（ｉ，ｊ＋２，ｋ＋２）との間隔（ピッチ）＝Ｐｙ
（ｉ，ｊ，ｋ）と（Ｉ，ｊ＋２，ｋ＋２）との間隔＝Ｐｙｚ
（ｉ＋２，ｊ，ｋ）と（Ｉ，ｊ＋２，ｋ＋２）との間隔＝Ｐｘｙｚ
とすると、
Ｐｚ２＋Ｐｙ２＝Ｐｙｚ２  （式１）
Ｐｙｚ２＋Ｐｘ２＝Ｐｘｙｚ２  （式２）
Ｐｚ２＋Ｐｙ２＋Ｐｘ２＝Ｐｘｙｚ２＝１６ｒ２  （式３）
となる。
ここで、Ｐｚ＝Ｐｙ＝Ｐｘ＝Ｐ  の場合は、
（式１）〜（式３）より、
３Ｐ２＝１６ｒ２
Ｐ２＝ｒ２×１６／３
Ｐ＝４ｒ／√３  となる。
また、
Ｐｙ＝Ｐｘ＝２ｒ  の場合は、
Ｐｚ２＝８ｒ２
Ｐｚ＝ｒ×２√２  となる。
また、
Ｐｚ＝２ｒ、  Ｐｙ＝Ｐｘの場合は、
２Ｐｘ２＝２Ｐｙ２＝１６ｒ２−４ｒ２＝１２ｒ２  なので、
Ｐｘ２＝Ｐｙ２＝６ｒ２
Ｐｘ＝Ｐｙ＝ｒ×√６  となる。
【００５０】
従って、立体造形物７０の一の層及び当該一の層に一層挟んで隣接する他の層において、隣接する各粒子間のピッチをＰとし、前記各粒子の半径をｒとした場合に、
Ｐ＝４ｒ／√３
となるように、ＣＰＵ８０は、造形液の液滴を吐出させるピッチＰを決める。
【００５１】
また、各粒子の半径をｒとし、
各層における印刷位置が同じの層の隣接する複数の層間においてｚ方向で隣接する各粒子間のピッチをＰｚとした場合に、
Ｐｚ＝ｒ×２√２
となるように、ＣＰＵ８０は、造形液の液滴を吐出させるピッチＰｚを決める。
【００５２】
また、各粒子の半径をｒとし、
各層においてｘ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｘとし、
各層においてｙ方向に隣接する各粒子間のピッチをＰｙとした場合に、
Ｐｘ＝Ｐｙ＝ｒ×√６
となるように、ＣＰＵ８０は、造形液の液滴を吐出させるピッチＰｘ及びＰｙを決める。
【００５３】
従って、図１１に示す吐出位置決定（Ｓ２２）では、上記の条件に従って、ＣＰＵ８０が造形液の液滴の吐出位置を決定する。Ｓ２２では、造形液を吐出する座標（Ｘ，Ｙ）と厚みデータと色とが決定される。このとき、ｘ方向の隣接する造形液の吐出位置（粒子点）の間隔は、上記のＰｘに設定される。また、ｙ方向の隣接する造形液の吐出位置（粒子点）の間隔は、上記のＰｙに設定される。厚みデータは、上記Ｐｚの１／２に決定される。ここで、厚みデータをＰｚの１／２にしているのは、Ｐｚは、一例として、一層目と三層目の粒子点の間隔であり、二層目は、一層目の４個の粒子と、三層目の４個の粒子に支えられる空間に配置されるからである。また、一の層と、当該一の層とｚ方向において隣接する層（例えば、図１３において、粒子１０１の層と粒子１０５の層）とでは、ｘ方向における造形液の液滴の吐出位置をＰｘの１／２ずらし、ｙ方向における造形液の液滴の吐出位置をＰｙの１／２ずらすように吐出位置が決定される。また、一の層と、当該一の層とｚ方向において一層挟んで隣接する層（例えば、図１３において、粒子１０１の層と粒子１０２の層）では、ｘ方向における造形液の液滴の吐出位置及びｙ方向における造形液の液滴の吐出位置が各々同じになるように吐出位置が決定される。次いで、Ｓ２３の処理で、Ｓ２２で決定された吐出位置に従って、吐出データが作成される（Ｓ２３）。Ｓ２３の処理が行われると、処理は立体造形データ作成処理（図１０参照）へ戻る。
【００５４】
１つの層の立体造形データの作成（Ｓ４及びＳ５）が完了すると、全ての層の立体造形データが完成したか否かが判断される（Ｓ６）。完成していなければ（Ｓ６：ＮＯ）、積層順Ｎがインクリメントされて（Ｓ７）、処理はＳ４へ戻り、１つ上の層の立体造形データが作成される。全ての層の立体造形データが作成され、立体造形データ９０が完成すると（Ｓ６：ＹＥＳ）、作成された立体造形データ９０が立体造形装置１に出力され（Ｓ８）、立体造形データ作成処理が終了する。Ｓ８で出力された立体造形データは、立体造形処理（図１５参照）で立体造形装置１に入力される。
【００５５】
次に、図１５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１５に示す立体造形処理を実行する。
【００５６】
まず、初期化処理が実行される（Ｓ４１）。初期化処理では、図示しないヘッドクリーニング機構によって、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、造形台６の上端部近傍まで移動され、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、造形台６の上端部よりも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。
【００５７】
立体造形データ作成処理のＳ８（図１０参照）で出力された立体造形データ９０（図９参照）が入力されたか否かが判断される（Ｓ４２）。立体造形データ９０が入力されていなければ（Ｓ４２：ＮＯ）、Ｓ４２の判断が繰り返される。立体造形データ９０が入力されると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、複数の層（粉体層および造形層）のうち、処理対象の層を特定するための積層順Ｎの値が、最初に作成する層を示す「１」とされる（Ｓ４３）。
【００５８】
立体造形データ９０のうちのＮ層目のデータが読み出される（Ｓ４４）。ステージ昇降モータ４２が駆動されて、ステージ１１の上面の高さが、Ｎ層目の厚みデータが示す厚み分（ピッチＰｚの１／２、本実施形態では３００μｍ）だけ下降される（Ｓ４５）。ステージ１１に立体造形粉体が供給されて上面が平坦化され、粉体層が形成される（Ｓ４６）。詳細には、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が駆動されて、平坦化ローラ１６が回転される。造形台前後動モータ４１が駆動されて、造形台６が前方へ移動される。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。Ｎ層目の吐出データに応じて、ヘッド２０の相対移動および吐出制御が実行されて、ヘッド２０から造形液が吐出される（Ｓ４７）。Ｓ４４〜Ｓ４７の処理によって、Ｎ層目の造形層が形成される。
【００５９】
次いで、立体造形物の造形が完了したか否かが判断される（Ｓ４８）。完了していなければ（Ｓ４８：ＮＯ）、処理対象の層を特定するための積層順Ｎがインクリメント（「１」が加算）されて、１つ上の層が処理対象の層とされる（Ｓ４９）。処理はＳ４４へ戻り、次の粉体層および造形層が形成される（Ｓ４４〜Ｓ４７）。具体例では、Ｓ４４〜Ｓ４９が繰り返されることで、造形層が積層方向に積み重ねられ、立体造形物７０が作成される。立体造形物の造形が完了すると（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ステージ１１が下降されて、加振モータ４６および粉体吸引ポンプ４８が駆動され、未硬化粉体が回収される（Ｓ５０）。立体造形処理は終了する。
【００６０】
次に、図１６〜図１９を参照して、上記立体造形装置１で造形された立体造形物７０の各層の粒子の構造の一例について説明する。図１７では、ｚ方向は紙面と直交する方向であり、図１８では、ｚ方向は紙面と直交する方向であり、図１９では、ｙ方向は紙面と直交する方向である。図１６に示すように、立体造形物７０のＸ軸側またはＹ軸側からみたｚ方向の層構造では、一番下から上に向けて粒子１１１の層、粒子１１２の層、粒子１１３の層、粒子１１４の層、粒子１１５の層の順で積層されている。図１７に示すように、一つの粒子１１４は、ｚ方向で隣接する下層の粒子１１３の４個に各々接触して支持されている。また、図１８に示すように、一つの粒子１１４は、ｚ方向で隣接する上層の粒子１１５の４個に各々接触して支持されている。従って、図１７〜図１９に示すように、図一つの粒子１１４は、ｚ方向で隣接する上層の４個の粒子１１５とｚ方向で隣接する下層４個の粒子１１３との合計８個の粒子で支持される。
【００６１】
次に、図２０を参照して、立体造形物７０の最外周の傾斜が垂直か内側傾斜の場合について説明する。立体造形物７０の最外周の傾斜が垂直の場合には、下側の粒子１１１の層を形成し、その後、粒子１１１の層の上に粒子１１２の層を形成する。次いで、粒子１１２の層上に粒子１１１の層と同様の層を形成する。以後、これを必要なｚ方向の厚みを得るまで繰り返す。従って、立体造形物７０の最外周面において、一層挟んで隣接する各層間では、ｘ方向及びｙ方向で同一の吐出位置となるように、前記制御手段は前記液滴を吐出させる。この場合には、外周面が滑らかに造形できる。また、最外周の傾斜が内側傾斜の場合には、下側の粒子１１１の層を形成し、その後、粒子１１１の層の上に粒子１１２の層を形成する。次いで、粒子１１２の層上に傾斜方向に粒子を減らした層を形成する。以後、これを必要なｚ方向の厚みを得るまで繰り返す。これにより、傾斜が内側へ傾く部分は、上部層の印刷領域の最外周を、下部層の印刷領域の最外周よりも順次狭めるように造形液の液滴を吐出させることができる。
【００６２】
次に、図２１を参照して、立体造形物７０の最外周の傾斜が外側傾斜の場合について説明する。最外周の傾斜が外側傾斜の場合には、下側の粒子１１２の層を形成し、その後、粒子１１２の層の上に粒子１１３の層を形成する。粒子１１３の層の上には、傾斜方向に粒子を増やした層を形成する。以後、これを必要なｚ方向の厚みを得るまで繰り返す。これにより、前記傾斜が外側へ傾く部分は、上部層の印刷領域の最外周を、下部層の印刷領域の最外周よりも順次広めるように造形液の液滴を吐出させることができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態における立体造形装置１では、造形液の液滴により形成される立体造形粉体の各粒子が隣接する周囲８個の粒子で支持されるため、立体造形物は強度的に強く、構造的に安定となる。また、立体造形物の密度も高められる。また、立体造形物を構成する各粒子が全方向に対称でバランス良く構成される。また、図１７に示すように、４個の粒子１１３の隙間を粒子１１４が塞ぐ形になるので、粒子の間の空間が上下方向に繋がらないので、下方に水分が流れ込み難くなり、下方に水分が溜まりにくい。
【００６４】
上記実施形態において、ヘッド２０が「吐出手段」の一例である。Ｓ４７の処理（図１５参照）を行うＣＰＵ３０が本発明の「制御手段」の一例である。また、図１０に示す立体造形データ作成処理のプログラムが「立体造形データ作成処理のプログラム」の一例である。
【００６５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、図１７〜図１９に示す粒子１１４の大きさを粒子１１３，粒子１１５より小さくして、各粒子１１３及び各粒子１１５が各々密着するようにしてもよい。この場合には、立体造形物の強度及び密度を高められる。
【００６６】
また、ヘッド２０からカラー造形液を吐出する場合、少なくとも前記造形層の最外周面において隣接する各層間では、当該カラー造形液の吐出位置は同一のＸ座標、Ｙ座標となるように、カラー造形液の液滴を吐出させるようにしてもよい。このようにカラー造形物を作成する場合には、外周面が滑らかに造形できる。また、各粒子間のピッチＰは、上記の実施形態で求めたＰ＝４ｒ／√３よりやや狭めてもよい。このようにすることにより各粒子の密着度が高まる。
【符号の説明】
【００６７】
１    立体造形装置
１１    ステージ
１６    平坦化ローラ
３０，８０    ＣＰＵ
４２    ステージ昇降モータ
７０    立体造形物
９０    立体造形データ
９８    立体データ
１００    ＰＣ
【図１】
2013208878.tif 000003
【図２】
2013208878.tif 000004
【図３】
2013208878.tif 000005
【図４】
2013208878.tif 000006
【図５】
2013208878.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013208878.tif 000009
【図８】
2013208878.tif 000010
【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】
2013208878.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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