(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な表面品質の三次元造形物を形成する手段を提供する。【解決手段】モデル材用インク、加飾用インク、およびサポート材用インクのうち、少なくとも２種類のインクからなる層を積層して形成する三次元造形物１５の形成方法であり、１つの層における隣り合う２種類のインクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、隙間１７を形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モデル材用インク、加飾用インク、およびサポート材用インクのうち、少なくとも２種類のインクからなる層を積層して形成する三次元造形物の形成方法であって、
上記少なくとも２種類のインクを吐出して１つの上記層を形成する形成工程と、
上記形成工程で形成した上記１つの層の表面上を、平坦化部材が当該表面上の上記インクをならしながら第１方向に移動することにより、当該１つの層の表面を平坦化する平坦化工程と、を含み、
上記形成工程では、上記１つの層における隣り合う２種類の上記インクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記平坦化工程で上記インクをならした際に生じた余分の上記インクを収容するための隙間を形成することを特徴とする、三次元造形物の形成方法。
【請求項２】
上記形成工程では、
上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、
上記１つの層において、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方が、上記サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および当該サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する上記インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の、三次元造形物の形成方法。
【請求項３】
上記形成工程では、
上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、
上記１つの層において、上記サポート材用インクが、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方よりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および上記サポート材用インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載の、三次元造形物の形成方法。
【請求項４】
上記形成工程において、上記１つの層における隣り合う２種類の上記インクの境界の全体、または当該境界に沿った部分の全体に、上記隙間を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の、三次元造形物の形成方法。
【請求項５】
上記形成工程では、
上記モデル材用インク、上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記１つの層を形成しており、
上記１つの層において、上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第１方向の下流側であって、上記サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における上記加飾用インクおよび上記サポート材用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成することを特徴とする請求項２に記載の、三次元造形物の形成方法。
【請求項６】
上記形成工程では、
上記モデル材用インク、少なくとも１種類の上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記１つの層を形成しており、
上記１つの層において、少なくとも１種類の上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第１方向の下流側に位置する箇所における隣り合う上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの境界、または隣り合う２種類の上記加飾用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成することを特徴とする請求項２に記載の、三次元造形物の形成方法。
【請求項７】
上記形成工程では、
上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、
上記１つの層における上記サポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合う上記インクの境界の少なくとも一部分に上記隙間を形成し、
上記形成工程において形成される上記隙間の幅を調整することにより、上記三次元造形物の表面の光沢度を調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の、三次元造形物の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の形成方法に関し、より詳細には、モデル材およびサポート材からなる層を積層して三次元造形物を形成する形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元造形物を形成する技術として、インクジェット法、溶融物堆積法（ＦＤＭ：Fused Deposition Modeling）、インクジェットバインダ法、シート積層法、光造形法（ＳＬ：Stereo Lithography）、および粉末焼結法（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）等が知られている。
【０００３】
なかでも、インクジェット法として、光の照射を受けることで硬化するモデル材を吐出して形成した層を積層する方法が多用されている。この方法では、まず最終的に得たい三次元造形物の外観内観のデザイン・機構等を三次元ＣＡＤによってデータ化した後、当該データを一定間隔でスライスした多層型のパターンデータを作成する。次いで、各層のパターンデータに則して、モデル材を吐出して、各層を積層することにより三次元造形物を形成する。
【０００４】
このような方法においては、積層される上下二つの層のうち、上の層の外周端が下の層の外周端よりも大きい、すなわち上の層の一部が張り出している（オーバーハングしている）構造を造形する場合がある。この場合には、下の層の外周端に隣接してサポート材を形成し、サポート材上に上の層のオーバーハング部分を積層する。なお、サポート材は、立体物に構成されるものではない部分であるため、適当なタイミングで除去される。
【０００５】
吐出した直後のモデル材およびサポート材の表面には凹凸がある。そこで、モデル材およびサポート材によって一層を形成するごとに、層の表面を、ローラ等を使用して平坦化する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５５０３７８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、モデル材およびサポート材によって形成された層の表面をローラ等によって平坦化する場合、最終的に得られる三次元造形物の表面が粗くなってしまう。
【０００８】
これについて、図１４を参照して説明する。図１４は、従来技術における、モデル材およびサポート材によって形成された層をローラによって平坦化する工程を示した模式図である。図１４に示すように、モデル材Ｍまたはサポート材Ｓによって形成された層の表面を、ローラＲが回転方向Ｂに回転しながら進行方向Ａに進むことによって、当該層の表面が平坦化される。この際、ローラＲの進行に伴い、領域Ｐに示すように、ローラＲによって進行方向Ａの下流側へと引きずられるモデル材Ｍが生じる。ローラＲがそのまま移動していくと、引きずられたモデル材ＭがローラＲによってサポート材Ｓ側に巻き込まれることにより、モデル材Ｍおよびサポート材Ｓの境界において両者が混合してしまう。このようにして形成された三次元造形物は、サポート材Ｓ側に巻き込まれたモデル材Ｍにより、表面が粗くなってしまう。
【０００９】
なお、上記の問題は、モデル材と加飾用インクとの境界でも起こり得る。この場合、ローラによって引きずられたモデル材が加飾用インク側に巻き込まれることにより、モデル材および加飾用インクの境界において両者が混合してしまい、このようにして形成された三次元造形物の表面品質は悪くなってしまう。
【００１０】
特許文献１には、サポート材とモデル材との混合を防止するために、両者の間に隙間を設け、当該隙間に液体を入れる方法が開示されている。しかしながら、上記の方法では、インクジェットプリンタにおいては、インクを吐出するためのヘッド以外に、液体を吐出するための新たなヘッドが必要となってしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な表面品質の三次元造形物を形成することができる、三次元造形物の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、モデル材用インク、加飾用インク、およびサポート材用インクのうち、少なくとも２種類のインクからなる層を積層して形成する三次元造形物の形成方法であって、上記少なくとも２種類のインクを吐出して１つの上記層を形成する形成工程と、上記形成工程で形成した上記１つの層の表面上を、平坦化部材が当該表面上の上記インクをならしながら第１方向に移動することにより、当該１つの層の表面を平坦化する平坦化工程と、を含み、上記形成工程では、上記１つの層における隣り合う２種類の上記インクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記平坦化工程で上記インクをならした際に生じた余分の上記インクを収容するための隙間を形成することを特徴とする。
【００１３】
上記の方法によれば、平坦化の際に引きずられたインクは、隙間に入り込むため、引きずられたインクが、当該インクと隣り合うインクとの境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、隣り合う２種類のインクが両者の境界において混合することにより三次元造形物の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができる。このように、本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法により、良好な表面品質の三次元造形物が得られる。
【００１４】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方が、上記サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および当該サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する上記インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成する。
【００１５】
上記の方法によれば、平坦化部材による平坦化の過程において、平坦化部材によって当該平坦化部材の進行方向の下流側へと引きずられたインクは隙間に入り込み、当該引きずられたインクがサポート材用インク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物を形成することができる。
【００１６】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、上記サポート材用インクが、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方よりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および上記サポート材用インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間を形成する。
【００１７】
上記の方法によれば、ローラによる平坦化の過程において、ローラによって当該ローラの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材用インクは隙間に入り込み、当該引きずられたサポート材用インクが当該サポート材用インクと隣り合うインク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物を形成することができる。
【００１８】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程において、上記１つの層における隣り合う２種類の上記インクの境界の全体、または当該境界に沿った部分の全体に、上記隙間を形成する。
【００１９】
上記の方法によれば、隣り合う２種類のインクの境界全体において、両者が混合することにより三次元造形物の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができ、良好な表面品質を有する三次元造形物を形成することができる。
【００２０】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法においては、上記形成工程では、上記モデル材用インク、上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第１方向の下流側であって、上記サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における上記加飾用インクおよび上記サポート材用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成する。
【００２１】
上記の方法によれば、加飾用インクおよびサポート材用インクの境界に隙間を形成することにより、平坦化の際に引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクは、隙間に入り込むため、引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクとサポート材用インクとが上記の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、得られる三次元造形物の表面は滑らかになり、良好な表面品質の三次元造形物が得られる。
【００２２】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法においては、上記形成工程では、
上記モデル材用インク、少なくとも１種類の上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、少なくとも１種類の上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第１方向の下流側に位置する箇所における隣り合う上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの境界、または隣り合う２種類の上記加飾用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間を形成する。
【００２３】
上記の方法によれば、隣り合うモデル材用インクおよび加飾用インクの境界、または隣り合う２種類の加飾用インクの境界に隙間が形成されているため、当該隙間よりも表層側（外周側）に加飾用インクが形成されている。したがって、当該隙間よりも表層側（外周側）に形成されている加飾用インクが三次元造形物の最表層（最外周）を形成することになる。そのため、三次元造形物の最表層（最外周）のエッジを、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができ、より良好な表面品質の三次元造形物が得られる。
【００２４】
本発明の一態様に係る、三次元造形物の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層における上記サポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合う上記インクの境界の少なくとも一部分に上記隙間を形成し、上記形成工程において形成される上記隙間の幅を調整することにより、上記三次元造形物の表面の光沢度を調整する。
【００２５】
上記の方法によれば、各層におけるサポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合うインクの境界に形成する隙間の幅を変えることにより、最終的に得られる三次元造形物の表面の光沢度を調整することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一態様によれば、良好な表面品質の三次元造形物を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図中の（ａ）は、本発明の一実施形態において形成される三次元造形物の斜視図であり、図中の（ｂ）は、図中の（ａ）の矢視断面図である。
【図２】本発明の一実施形態における、三次元造形物の形成装置の主要構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る記録ユニットの具体的構成を示したものであり、記録ユニットのインク吐出面（下面）を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、三次元造形物の形成方法の流れを示すフロー図である。
【図５】図中の（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る、三次元造形物の形成方法の各工程を示す図である。
【図６】図中の（ａ）および（ｂ）は、平坦化前の三次元造形材およびサポート材の層の上面図であり、三次元造形材およびサポート材の境界に設ける隙間の形状例を示す図である。
【図７】図５の（ａ）において、三次元造形材に含まれる造形用インクおよび加飾用インクを明示した図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る記録ユニットが、三次元造形材およびサポート材によって１つの層を形成する工程を示す図である。
【図９】図中の（ａ）および（ｂ）は、平坦化前の三次元造形材およびサポート材の層の上面図であり、三次元造形材内に設ける、三次元造形材およびサポート材の境界に沿った隙間の形状例を示す図である。
【図１０】図中の（ａ）は、図９の（ａ）において、三次元造形材に含まれる造形用インクおよび加飾用インクを明示した図であり、図中の（ｂ）は、図中の（ａ）において、１つの層の三次元造形材内における、三次元造形材およびサポート材の境界に沿った隙間を複数形成した図である。
【図１１】図中の（ａ）および（ｂ）は、サポート材が三次元造形材よりもローラの進行方向の上流側に位置する箇所に隙間を設ける場合の隙間の位置の例を示す図である。
【図１２】図中の（ａ）は、三次元造形物の外観図であり、図中の（ｂ）は、図１の（ａ）の切断線Ａ−Ａ´における矢視断面を示す図である。
【図１３】図中の（ａ）および（ｂ）は、中空構造の三次元造形物を形成する場合に設ける隙間の位置の例を示す図である。
【図１４】従来技術における、三次元造形材およびサポート材によって形成された層をローラによって平坦化する工程を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の一実施形態に係る三次元造形物の形成方法について説明するが、まずは、本実施形態において形成される三次元造形物、および当該三次元造形物を形成するための形成装置の概要を説明する。
【００２９】
（三次元造形物）
図１は、本実施形態において形成される三次元造形物を示す図である。図１の（ａ）は、三次元造形物の外観図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）の切断線Ａ−Ａ´における矢視断面を示す図である。
【００３０】
図１の（ａ）に示す三次元造形物５は、四角柱の形状をしており、上面および下面を除く４つの側面が、上辺よりも下辺が短い台形を有している。なお、三次元造形物５の形状は、図１に示す形状に限定されるものではなく、例えば、円柱、球型、中空構造、リング構造または蹄鉄型などあらゆる形状であってよい。
【００３１】
三次元造形物５は、造形本体部分および加飾部分を有する。造形本体部分は造形層１および光反射層２からなり、加飾部分はカラー層３および透明層４からなる。図１の（ｂ）に示すように、三次元造形物５の内側（中心部側）から表層側（外周側）に向かって造形層１、光反射層２、カラー層３および透明層４がこの順番で形成されている。
【００３２】
なお、本実施形態では、造形層１および光反射層２を「造形本体部分」とみなし、この造形本体部分の表面を、カラー層３および透明層４を有する「加飾部分」が覆っているとみなしているが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば、造形層１のみを造形本体部分とみなしてもよいし、カラー層３のみを加飾部分とみなしてもよい。あるいは、光反射層２を設けずに造形層１のみで造形本体部分を構成してもよいし、造形層１を設けずに光反射層２のみで造形本体部分を構成してもよいし、加飾部分を備えていなくてもよい。また、造形本体部分には空洞が設けられていてもよい。
【００３３】
造形層１、光反射層２、カラー層３および透明層４は、いずれも後述する本実施形態の形成装置５０（図２）を用いて、インクジェット法によりインクを吐出し、これを堆積することによって形成されている。
【００３４】
上記インクとしては、紫外線硬化型インクを用いることができる。紫外線硬化型インクを用いれば、短時間で硬化できるため、積層させることが容易であり、三次元造形物５をより短時間で製造することができるというメリットがある。紫外線硬化型インクは紫外線硬化型化合物を含む。紫外線硬化型化合物としては、紫外線を照射した際に硬化する化合物であれば限定されない。紫外線硬化型化合物としては、例えば、紫外線の照射により重合する硬化型モノマー及び硬化型オリゴマーが挙げられる。硬化型モノマーとしては、例えば、低粘度アクリルモノマー、ビニルエーテル類、オキセタン系モノマーまたは環状脂肪族エポキシモノマー等が挙げられる。硬化型オリゴマーとしては、例えば、アクリル系オリゴマーが挙げられる。
【００３５】
なお、本発明は紫外線硬化型インクに限定されるものではなく、例えば熱可塑性インクを用いることができる。熱可塑性インクを用いれば、吐出された加熱インクが室温に冷却することによって硬化する。このとき、より短時間で硬化させるために強制的に冷却する手法を用いてもよい。
【００３６】
（三次元造形物の各層）
造形層１は、造形本体部分の中心構造なす層であり、モデル材によって形成される。また、光反射層２は、光反射性を有するインクによって形成された層であり、光反射層２の少なくともカラー層３側の表面において可視光の全領域の光を反射することができる光反射性を有している。光反射層２は、具体的には金属粉末を含んだインク、あるいは白色顔料を含むインクから形成することができるが、白色インクから形成することが好ましい。白色インクから形成することにより、光反射層２において三次元造形物５の表層側から入った光を良好に反射し、減法混色による着色を実現することができる。
【００３７】
カラー層３は、着色剤を含むインクによって形成される。着色剤を含む加飾インク（以下、加飾インクと記載することもある）としては、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）、各々の淡色のインクが含まれるが、これに限定されるものではなく、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、オレンジ（Ｏｒ）等を加えてもよい。また、メタリック、パールまたは蛍光体色を使用することも可能である。所望の色調を表現するべく、これらの加飾インクの一種類または複数種類を用いる。
【００３８】
最後に、透明層４は、透明インクから形成される。透明インクとは、単位厚さ当たりの光透過率が５０％以上である透明層を形成することができるインクであればよい。単位厚さとは、透明層の最小寸法の厚みである。透明層の単位厚さ当たりの光透過率が５０％を下回ると、光の透過が不都合に阻止されて、造形物が減法混色による所望の色調を呈することができないため望ましくない。また、好ましくは、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が８０％以上となるインクを用い、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が９０％以上となるインクを用いることがより好ましい。
【００３９】
透明層４は、カラー層３の保護層としての機能を有するだけでなく、積層方式を採用している本実施形態において、三次元造形物５をち密に製造することを可能にするという優位な効果を奏する。すなわち、仮にカラー層３が三次元造形物５の最表層を構成している場合、カラー層３が精度よく形成できない虞がある。しかしながら、本実施形態のように三次元造形物５の最表層に透明層４が形成されていることにより、カラー層３が精度よく形成されることから、透明層４によって、所望の色調を呈することに寄与できる。
【００４０】
また、仮にカラー層３が三次元造形物５の最表層を構成している場合は、カラー層３がむき出しになるので、擦れによる脱色または紫外線による退色が起きやすくなる。しかしながら、本実施形態のように三次元造形物５の最表層に透明層４が形成されていることにより、脱色または退色を防止することができる。
【００４１】
（形成装置）
図２は、本実施形態における、三次元造形物の形成装置５０（以下、形成装置５０と記載する）の主要構成を示した図である。なお、図２には、形成途中の三次元造形物５も併せて図示している。
【００４２】
本実施形態の形成装置５０は、造形本体部分とその表面を加飾している加飾部分とを含む三次元造形物５を、図１の（ｂ）に示した積層構造体として積層方式により形成する装置である。本実施形態の形成装置５０は、図２に示すように、記録ユニット１０、平坦化ユニット２０、制御ユニット３０および基台４０を備えている。
【００４３】
＜記録ユニット＞
記録ユニット１０は、インクジェット法を用いて先述したインクを吐出すると共に、吐出したインクを硬化させるためのユニットである。図３は、記録ユニット１０の具体的構成を図示したものであり、記録ユニット１０のインク吐出面（下面）を示している。記録ユニット１０は、図３に示すように、キャリッジ２３と、インクジェットヘッド２１と、ＵＶ照射部２２とを有している。
【００４４】
［キャリッジ］
キャリッジ２３は、Ｙ軸に沿って往復移動可能であり、インクジェットヘッド２１およびＵＶ照射部２２を搭載している。キャリッジ２３の移動は、後述する制御ユニット３０によって制御される。
【００４５】
［インクジェットヘッド］
インクジェットヘッド２１は、インクジェット法を用いて先述したインクを吐出する。具体的には、インクジェットヘッド２１は、異なるインクを吐出するために、図３に示すように、第１インクジェットヘッドノズル部２１Ａと、第２インクジェットヘッドノズル部２１Ｂと、第３インクジェットヘッドノズル部２１Ｃを有している。
【００４６】
第１インクジェットヘッドノズル部２１Ａは、図１の（ｂ）に示した三次元造形物５の一部である造形本体部分（図１の（ｂ）に示した造形層１および光反射層２）を形成するための造形用インクを吐出する。本実施形態では、モデル材用インクとして、造形層１を形成するためのモデル材１１と、光反射層２を形成するための白色インク１２とを用いる。そのため、第１インクジェットヘッドノズル部２１Ａには、モデル材１１を吐出するモデル材用ノズル列ＭＤと、白色インク１２を吐出する白色インク用ノズル列Ｗとを有している。モデル材１１には、従来周知のモデル材を用いることができるが、白色インク用ノズル列Ｗから吐出する白色インク１２、または後述する透明インク用ノズル列ＣＬから吐出する透明インク１４を用いることも可能である。
【００４７】
第２インクジェットヘッドノズル部２１Ｂは、図１の（ｂ）に示した三次元造形物５の一部である加飾部分（図１の（ｂ）に示したカラー層３および透明層４）を形成するための加飾用インクを吐出する。本実施形態では、加飾用インクとして、カラー層３を形成するための加飾インク１３（イエローインク、マゼンタインク、シアンインクおよびブラックインク）と、透明層４を形成するための透明インク１４とを用いる。そのため、第２インクジェットヘッドノズル部２１Ｂには、イエローインクを吐出するイエローインク用ノズル列Ｙと、マゼンタインクを吐出するマゼンタインク用ノズル列Ｍと、シアンインクを吐出するシアンインク用ノズル列Ｃと、ブラックインクを吐出するブラックインク用ノズル列Ｋと、透明インクを吐出する透明インク用ノズル列ＣＬとが設けられている。
【００４８】
第３インクジェットヘッドノズル部２１Ｃは、三次元造形物には構成されない支持体を形成するためのサポート材用インクを吐出する。本実施形態では、サポート材用インクとして、サポート材１６を吐出する。そのため、第３インクジェットヘッドノズル部２１Ｃには、サポート材１６を吐出するサポート材用ノズル列Ｓが設けられている。サポート材には、水溶性の紫外線硬化樹脂等の従来周知のものを用いることができる。
【００４９】
第１インクジェットヘッドノズル部２１Ａに具備される複数のノズル列と、第２インクジェットヘッドノズル部２１Ｂに具備される複数のノズル列と、第３インクジェットヘッドノズル部２１Ｃに具備されるノズル例とは、記録ユニット１０の走査方向（Ｙ軸方向）に沿って配列している。すなわち、図３に示すように、イエローインク用ノズル列Ｙと、マゼンタインク用ノズル列Ｍと、シアンインク用ノズル列Ｃと、ブラックインク用ノズル列Ｋと、透明インク用ノズル列ＣＬと、白色インク用ノズル列Ｗと、モデル材用ノズル列ＭＤと、サポート材用ノズル列Ｓとが、この順でＹ軸方向に沿って配列している。
【００５０】
なお、各ノズル列は、図３に示すように複数のノズル孔をＸ軸方向に配列している。これら複数のノズル孔の一部のノズル孔のみからインクを吐出することがあってもよい。また、ノズル列の配列順および数も、図３に示すものに限定されない。
【００５１】
本実施形態では、三次元造形物５を形成するためのインク（すなわち、モデル材用インクおよび加飾用インク）を三次元造形材１５とみなす。したがって、本実施形態では、三次元造形物５となる三次元造形材１５および当該三次元造形材１５を支持する支持体となるサポート材１６からなる層を積層して、三次元造形物５を形成する。なお、加飾用インクは、モデル材１１よりもロールＲの進行方向の下流側であってサポート材１６よりも上流側に吐出されるものである。
【００５２】
ここで、図２に示したように、サポート材１６とは、三次元造形物５には構成されないものであるが、三次元造形物５の形成過程において、三次元造形材１５を支持あるいは保持するためのものである。支持の一例を挙げると、図１に示す三次元造形物５は、積層方向にしたがって層の径が徐々に拡がった形状を有している。すなわち、積層される上下二つの層のうち、上層の外周端部は、下層の外周端部よりも張り出した構造（オーバーハング）となっている。この場合には、下の層の三次元造形材１５の外周端に隣接してサポート材１６を形成し、サポート材１６上に上の層のオーバーハング部分を三次元造形材１５で形成する。なお、サポート材１６は、三次元造形物５に構成されるものではない部分であるため、適当なタイミングで除去される。
【００５３】
このサポート材１６を用いた形成方式は、オーバーハング部分を形成する場合の他に、アーチ状の三次元造形物５を形成する場合にも用いることができる。また、サポート材１６は、他の機能として、各層の外周端部のインクを堆積させる際に当該インクが更に外側に不都合に拡がることがないように堰き止める堰き止め機能を有する。そのため、オーバーハング部分を持たない三次元造形物５を形成する場合にも、各層を積層する際に、各層の外周にサポート材を形成してもよい。
【００５４】
［ＵＶ照射部］
ＵＶ照射部２２は、インク硬化用の光源を有した複数の照射器２２Ａを有しており、これをキャリッジ２３に搭載されている。具体的には、ＵＶ照射部２２は、Ｙ軸方向に沿って配列した３つの照射器２２Ａを有している。なお、ＵＶ照射部２２は、独立にＵＶ照射ユニットとして設けてもよく、記録ユニット１０に付属しているものに限定されない。
【００５５】
＜平坦化ユニット＞
平坦化ユニット２０は、記録ユニット１０から吐出されたインクにより形成された層の表面を平坦化するユニットである。平坦化ユニット２０は、記録ユニット１０から吐出された直後の三次元造形材１５およびサポート材１６の表面の凹凸を平坦化部材によって平坦にする。本図では、平坦化部材としてローラＲを用いており、インクジェットヘッド２１から三次元造形材１５およびサポート材１６が吐出されて一層が形成されるごとに、ローラＲは回転しながら、インクジェットヘッド２１から吐出された三次元造形材１５およびサポート材１６の層の上をＹ軸方向（第１方向）に移動する。これによって、当該層の表面を加圧して、三次元造形材１５およびサポート材１６をならしながら層の厚さを均一にする。
【００５６】
ローラＲの具体的な形態については、特に限定されるものではないが、外周面はインクに対して親和性のない材料とすることがより好ましい。例えば、金属のローラ表面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素コーティングを施したもの、フッ素系またはシリコン系のゴムを貼り付けたもの等が好ましい。
【００５７】
なお、ローラＲ以外の平坦化部材を用いてもよく、例えば、ブレードを平坦化部材として用いることができる。この場合は、Ｙ軸方向に直交する主面を持つブレードを、インクジェットヘッド２１から吐出された三次元造形材１５およびサポート材１６の層の上をＹ軸方向に移動させながら、三次元造形材１５およびサポート材１６をならして層の厚さを均一にする。
【００５８】
＜制御ユニット＞
制御ユニット３０は、インクジェットヘッド２１によるインク吐出の制御、ＵＶ照射部２２によるＵＶ照射の制御、キャリッジ２３の移動（走査）の制御および平坦化ユニット２０の制御等、各種部材の制御を行うユニットである。本実施形態では、インクジェットヘッド２１によるインク吐出の制御を行うにあたり、三次元造形物５のオーバーハング部分の有無に応じて、三次元造形物５の造形データを補正している。この処理は、制御ユニット３０が有する造形データ受付部３１、造形データ補正部３２および印刷制御部３３によって行われる。
【００５９】
造形データ受付部３１は、三次元造形物５の造形データ（加飾部分を形成するための入力データも含む）等を取得する。三次元造形物５の造形データとは、最終的に得たい三次元造形物５の外観内観のデザイン・機構等を三次元ＣＡＤによってデータ化した後、当該データを一定間隔でスライスした多層型のパターンデータである。各層のパターンデータは、三次元造形材１５の吐出パターンを示しており、三次元造形物５がオーバーハング部分を有している場合、このパターンデータには、サポート材１６の吐出パターンも含まれている。なお、この三次元造形物５の形状データは、造形データ受付部３１の外部から取得するものであってもよいし、造形データ受付部３１に予め記憶されているものであってもよいし、あるいは造形データ受付部３１の外部から取得した情報に基づいて造形データ受付部３１が生成するものであってもよい。
【００６０】
造形データ補正部３２は、三次元造形物５のオーバーハング部分の有無に応じて、造形データを補正した補正造形データを生成する。具体的には、三次元造形物５がオーバーハング部分を有していない場合、すなわち造形データ受付部３１が取得した造形データが三次元造形材１５のみのパターンデータである場合は、造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１が取得した造形データを補正せずに、印刷制御部３３に送る。
【００６１】
一方、三次元造形物５がオーバーハング部分を有している場合、すなわち造形データ受付部３１が取得した造形データが三次元造形材１５およびサポート材１６のパターンデータを含む場合は、造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１が取得した造形データを補正する。造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１が取得した造形データに基づき、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間を形成した補正造形データを生成する。そして、造形データ補正部３２は、生成した補正造形データを印刷制御部３３に送る。なお、隙間とは、ローラＲが三次元造形材１５およびサポート材１６をならした際に生じた余分の三次元造形材１５またはサポート材１６を収容するための隙間である。
【００６２】
印刷制御部３３は、造形データ補正部３２から受け取った造形データまたは補正造形データに基づいて、インクジェットヘッド２１によるインク吐出（具体的には、インクの吐出、その吐出量およびその吐出力等）を制御して各層を形成する。印刷制御部３３は、インクジェットヘッド２１によるインク吐出の制御と同時に、キャリッジ２３の移動（走査）の制御を行う。また、印刷制御部３３は、平坦化ユニット２０の制御（具体的には、平坦化ユニット２０移動（走査）速度およびローラＲの回転速度等の制御）を行い、一層を形成するごとに当該層を平坦化する。そして、印刷制御部３３は、ＵＶ照射部２２のＵＶ照射を制御し、平坦化ユニット２０によって平坦化された層に紫外線を照射することにより、当該層を硬化させる。
【００６３】
＜基台４０＞
基台４０は、記録ユニット１０のインクジェットヘッド２１から吐出されたインクを堆積させるプレート状のステージである。基台４０上に、図２に示すように三次元造形物５が形成される。
【００６４】
基台４０の上面に記録ユニット１０の下面を対向配置し、記録ユニット１０をＹ軸方向に往復移動させてその移動中にインクを吐出させることにより、基台４０の上面に沿って広がる層を積層することができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、基台４０の位置は固定されており、記録ユニット１０のみが移動する態様について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。記録ユニット１０と、基台４０との相対位置が所定の方向に変化すればよいため、記録ユニット１０がＸＹＺ座標系において所定の方向に移動してもよいし、基台４０をＸＹＺ座標系において所定の方向に移動させてもよく、どちらがおこなってもよい。
【００６６】
（三次元造形物の形成方法）
本実施形態に係る、三次元造形物５の形成方法について、図４および図５を参照して説明する。図４は、三次元造形物５の形成方法の流れを示すフロー図である。また、図５中の（ａ）〜（ｃ）は、三次元造形物５の形成方法の各工程を示す図である。
【００６７】
まず、制御ユニット３０の造形データ受付部３１は、造形データを取得し（ステップＳ１；以下、「Ｓ１」と略記する）、その造形データを造形データ補正部３２に送る。造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１から受け取った造形データに基づき、形成する三次元造形物５にオーバーハング部分が存在するか否かを判別する（Ｓ２）。
【００６８】
形成する三次元造形物５にオーバーハング部分がある場合（Ｓ２，Ｙｅｓ）、造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１が取得した造形データに基づき、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間を形成した補正造形データを生成する（Ｓ３）。そして、造形データ補正部３２は、生成した補正造形データを印刷制御部３３に送り、印刷制御部３３は、造形データ補正部３２から受け取った補正造形データに基づいて印刷を行う（Ｓ４）。
【００６９】
具体的には、印刷制御部３３は、補正造形データが示す各層のパターンデータに基づき、記録ユニット１０を制御して各層を形成させる。上述したように、補正造形データでは、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間を形成している。そのため、図５の（ａ）に示すように、記録ユニット１０は、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間１７を形成して１つの層を形成する。
【００７０】
記録ユニット１０が補正造形データに則して１つの層を形成すると、記録ユニット１０から吐出された直後の三次元造形材１５およびサポート材１６の表面の凹凸を、平坦化ユニット２０がローラＲによって平坦にする。具体的には、図５の（ｂ）に示すように、記録ユニット１０によって形成された層上をローラＲが回転方向Ｂに回転しながら、進行方向Ａに移動して、当該層を加圧して厚さを均一にしていく。この際、ローラＲの進行に伴い、ローラＲによって進行方向Ａの下流側へと引きずられるサポート材１６が生じる。しかし、引きずられたサポート材１６は、ローラＲにさらに下流側に引きずられて隙間１７に入り込む。引き続きローラＲが移動していくと、図５の（ｃ）に示すように、ローラＲによって進行方向Ａの下流側へと引きずられる三次元造形材１５が生じる。しかし、引きずられた三次元造形材１５も同様に、ローラＲによってさらに下流側に引きずられて隙間１７に入り込む。
【００７１】
その結果、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成された隙間１７は、ローラＲによって引きずられた三次元造形材１５またはサポート材１６によって埋められることになるため、図５の（ｄ）に示すように、厚さが均一なひとつなぎの層が得られる。このように、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間１７を形成することにより、ローラＲによって引きずられた三次元造形材１５およびサポート材１６は、それぞれ隙間１７に入り込むため、引きずられた三次元造形材１５およびサポート材１６がそれぞれ両者の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、三次元造形材１５およびサポート材１６が両者の境界において混合することにより三次元造形物５の表面が粗くなってしまうのを防ぐことができ、得られる三次元造形物５の表面は滑らかになる。このように、本実施形態に係る、三次元造形物５の形成方法により、良好な表面品質の三次元造形物５が得られる。
【００７２】
なお、形成する三次元造形物５にオーバーハング部分がない場合（Ｓ２，Ｎｏ）、三次元造形物５の形成にはサポート材１６は不要である。すなわち、この場合は、造形データ補正部３２は、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間を形成した補正造形データを生成する必要がない。そのため、造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１が取得した造形データを補正せずに、当該造形データを印刷制御部３３に送る。そして、印刷制御部３３は、造形データ補正部３２から受け取った造形データに基づいて印刷を行う（Ｓ４）。
【００７３】
（隙間のパターン）
図６の（ａ）および（ｂ）は、平坦化前の三次元造形材１５およびサポート材１６の層の上面図であり、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に設ける隙間１７の形状例を示す図である。
【００７４】
三次元造形材１５およびサポート材１６の境界において、両者が混合することによる三次元造形物５の表面への影響は、ローラＲによって引きずられた三次元造形材１５がサポート材１６側に巻き込まれる場合に顕著に現れる。すなわち、三次元造形材１５が、サポート材１６よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する場合に、三次元造形物５の表面への影響は顕著に現れる。これは、ローラＲによって引きずられた三次元造形材１５が、三次元造形物５の表面から飛び出し、三次元造形物５の表面品質を一際低下させるためである。
【００７５】
そこで、図６の（ａ）に示すように、図の左側をローラＲの進行方向の上流側とすると、少なくとも三次元造形材１５が、サポート材１６よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界に、隙間１７を設けることが好ましい。これにより、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５は隙間１７に入り込み、当該引きずられた三次元造形材１５がサポート材１６側に巻き込まれるのを防ぐことができる。その結果、三次元造形材１５が、サポート材１６よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界において、両者が混合することにより三次元造形物５の表面から三次元造形材１５が飛び出してしまうのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物５を形成することができる。このように、１つの層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界の少なくとも一部分に隙間１７を形成するだけでも、十分に良好な表面品質を持つ三次元造形物５が得られる。
【００７６】
ここで、ローラＲによる平坦化の際、ローラＲによって下流側へと引きずられる三次元造形材１５の他に、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５も生じる。ローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５もまた、三次元造形材１５とサポート材１６との境界においてサポート材１６側に巻き込まれることにより、三次元造形物５の表面から飛び出し、三次元造形物５の表面品質を低下させてしまう。
【００７７】
そこで、図６の（ｂ）に示すように、１つの層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界全体にわたって、隙間１７を形成してもよい。これにより、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５、ならびにローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５は隙間１７に入り込み、これらの三次元造形材１５がサポート材１６側に巻き込まれるのを防ぐことができる。また、サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界にも隙間１７が形成されているため、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材１６は隙間１７に入り込み、当該引きずられたサポート材１６が三次元造形材１５側に巻き込まれるのを防ぐことができる。その結果、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界において、両者が混合することにより三次元造形物５の表面が粗くなってしまうのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物５を形成することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、三次元造形材１５は、三次元造形物５を形成するためのインク（すなわち、モデル材用インクおよび加飾用インク）である。そこで、図５の（ａ）において、三次元造形材１５に含まれるモデル材用インクおよび加飾用インクを明示した図を図７に示す。図７に示すように、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間１７を形成するとは、各層における三次元造形材１５に含まれるインクのうち最外端に位置するインク（図７の場合は、透明インク１４）とサポート材１６との境界に隙間１７を形成することを意味する。
【００７９】
以上では、隙間１７を、１つの層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界の一部分または全体に形成する例を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。上述したように、１つの層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界の少なくとも一部分に隙間１７を形成すればよく、例えば三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に複数の隙間１７を形成してもよい。
【００８０】
（隙間の幅）
三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に設ける隙間１７の好適な幅は、硬化前のインク（三次元造形材１５およびサポート材１６）の粘度、インクのインク吐出対象面に対する濡れ広がり（濡れ性）、ローラＲの径および回転数、平坦化によるインク除去量（引きずられるインクの量）、平坦化後の層の厚み、キャリッジ２３の走査速度、および一走査によるインク吐出量等の条件に応じて変動する。そのため、隙間１７の幅は、これらの条件に応じた幅に設定すればよい。
【００８１】
例えば、粘度が２０〜２２ｍＰａ・Ｓの三次元造形材１５を用い、ローラＲの径３０ｍｍ、ローラＲの回転数３７０ｒｐｍ、平坦化によるインク除去量８μｍ、キャリッジ２３の走査速度２８．２ｍｍ／ｓ、平坦化後の層の厚み６μｍ、一走査によるインク吐出量０．１／ｉｎｃｈ２の条件で三次元造形物５の形成を行った場合、隙間１７の幅は、０．０５〜０．１ｍｍが好適である。同じ条件で粘度が３２〜３４ｍＰａ・Ｓの三次元造形材１５を用いた場合は、隙間１７の幅を１０％小さくすることができる。
【００８２】
三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に設ける隙間１７の好適な幅とは、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材１５またはサポート材１６のすべてが入り込むことができる幅である。ただし、本発明はこれに限定されるわけではなく、隙間１７の幅を、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材１５またはサポート材１６の一部が入り込むことができる幅に設定してもよい。
【００８３】
隙間１７の位置および幅については、ユーザが予め設定した設定値が制御ユニット３０に記憶されていてもよいし、上述した各種の条件に応じた最適な設定値を算出するプログラムが予め制御ユニット３０に記憶されていてもよい。造形データ補正部３２は、制御ユニット３０に記憶されたユーザの設定値または上記のプログラムを用いて、隙間１７の位置および幅を設定すればよい。
【００８４】
なお、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５またはサポート材１６の方が、ローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５よりも量が多い。そのため、図６の（ｂ）の場合、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５またはサポート材１６が入り込む隙間１７の幅（ｗ１）よりも、ローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５が入り込む隙間１７の幅（ｗ２）の方が小さくてもよい。
【００８５】
（光沢度の調整）
各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成する隙間１７の幅を、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材１５またはサポート材１６が入り込むのに十分な幅に設定することにより、得られる三次元造形物５の表面は滑らかである。そのため、表面の光沢度が高い、すなわちグロス調の表面を有する三次元造形物５が得られる。
【００８６】
反対に、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成する隙間１７の幅を小さくすると、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材１５またはサポート材１６のうち当該隙間１７に入りきらない三次元造形材１５またはサポート材１６が生じる。この三次元造形材１５またはサポート材１６が、それぞれサポート材１６側または三次元造形材１５側に巻き込まれ、三次元造形材１５とサポート材１６とが混合することにより、サポート材１６を除去した後に得られる三次元造形物５の表面には凹凸が形成される。そのため、表面の光沢度の低い、すなわちマット調の表面を有する三次元造形物５が得られる。
【００８７】
このように、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成する隙間１７の幅を変えることにより、最終的に得られる三次元造形物５の表面の光沢度を調整することができる。これにより、三次元造形物５の表面をグロス調の表面に仕上げたい場合、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成する隙間１７の幅を十分な大きさにし、三次元造形材１５およびサポート材１６が混合しないようにすることによって、光沢度の高い三次元造形物５を作製することができる。また、三次元造形物５の表面をマット調の表面に仕上げたい場合、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成する隙間１７の幅を狭めて、三次元造形材１５とサポート材１６とを意図的に混合することによって、光沢度の低い三次元造形物５を作製することができる。
【００８８】
〔第２の実施形態〕
上述した実施形態では、１つの層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界の少なくとも一部分に隙間１７を形成する構成を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。そこで、本実施形態では、上述した実施形態の変形例を図８に示す。図８は、記録ユニット１０が、三次元造形材１５およびサポート材１６によって１つの層を形成する工程を示す図である。
【００８９】
（三次元造形物の形成方法）
図８に示すように、記録ユニット１０は、三次元造形材１５内に、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７（図中の右側）を形成してもよい。この場合、造形データ補正部３２は、造形データ受付部３１が取得した造形データに基づき、各層における三次元造形材１５内に、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７を形成した補正造形データを生成する。そして、造形データ補正部３２は、生成した補正造形データを印刷制御部３３に送り、印刷制御部３３は、受け取った補正造形データに基づいて印刷を行う。
【００９０】
図５の（ａ）に示したように、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に隙間１７を形成して１つの層を形成する場合、図中の右側の隙間１７には、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５が入り込むことになる。したがって、図中の右側の隙間１７部分では、当該隙間１７に流れ込んだ三次元造形材１５が三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することになる。そのため、図中の右側の隙間１７部分の三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジは、やや丸みを帯びた形状となってしまう。
【００９１】
これに対して、図８に示したように、三次元造形材１５内に、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７（図中の右側）を形成して１つの層を形成する場合、当該隙間１７よりも表層側（外周側）に三次元造形材１５が形成されている。したがって、図中の右側の隙間１７には、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５が入り込むことになるが、当該引きずられた三次元造形材１５は三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することにはならない。図中の右側の隙間１７よりも表層側（外周側）に形成されている三次元造形材１５が三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することになるため、図中の右側の隙間１７部分の三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジは、図５の（ａ）の場合と比較して曲率半径を小さくすることができ、角状のエッジとなる。
【００９２】
（隙間のパターン）
図９の（ａ）および（ｂ）は、平坦化前の三次元造形材１５およびサポート材１６の層の上面図であり、三次元造形材１５内に設ける、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７の形状例を示す図である。
【００９３】
図８では、図中の左側の隙間１７は、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に形成されている。この場合、当該隙間１７には、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材１６が入り込むのであって、三次元造形物５の最表層（最外周）を形成する三次元造形材１５は、当該隙間１７に隣接して形成されている三次元造形材１５である。そのため、図中の左側の隙間１７部分の三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジは、図中の右側の隙間１７部分の三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジと同様に角状のエッジとなる。
【００９４】
このように、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５によって、三次元造形物５の最表層（最外周）が形成される場合に、当該最表層（最外周）のエッジがやや丸みを帯びた形状となる。すなわち、三次元造形材１５が、サポート材１６よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する場合に、三次元造形物５の最表層（最外周）が形成される場合に、当該最表層（最外周）のエッジがやや丸みを帯びた形状となる。
【００９５】
そこで、図９の（ａ）に示すように、図の左側をローラＲの進行方向の上流側とすると、少なくとも三次元造形材１５が、サポート材１６よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所の両者の境界に沿った隙間１７を三次元造形材１５内に設けることが好ましい。これにより、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５は隙間１７に入り込むが、当該隙間１７よりも表層側（外周側）に形成されている三次元造形材１５が三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することになる。そのため、図中の右側の隙間１７部分の三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジを、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。このように、１つの層の三次元造形材１５内における、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った少なくとも一部分に、隙間１７を形成すればよい。
【００９６】
ここで、上述したように、ローラＲによる平坦化の際、ローラＲによって下流側へと引きずられる三次元造形材１５の他に、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５も生じる。ローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５もまた、三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することになるため、当該最表層（最外周）のエッジがやや丸みを帯びた形状となる。
【００９７】
そこで、図９の（ｂ）に示すように、１つの層の三次元造形材１５内における、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った部分の全体に、隙間１７を形成してもよい。これにより、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５、ならびにローラＲの進行方向と直交する方向に押し広げられる三次元造形材１５は隙間１７に入り込むが、当該隙間１７よりも表層側（外周側）に形成されている三次元造形材１５が三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することになる。その結果、三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジ全体を、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。
【００９８】
なお、本実施形態では、三次元造形材１５は、三次元造形物５を形成するためのインク（すなわち、モデル材用インクおよび加飾用インク）である。そこで、図９の（ａ）において、三次元造形材１５に含まれるモデル材用インクおよび加飾用インクを明示した図を図１０の（ａ）に示す。図１０の（ａ）に示すように、各層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７を三次元造形材１５内に形成する一例として、各層における三次元造形材１５に含まれるインクのうち最外端に位置するインク（図１０の（ａ）の場合は、透明インク１４）と、当該インクに隣接するインク（図１０の（ａ）の場合は、加飾インク１３）との境界に隙間１７を形成する場合を挙げることができる。
【００９９】
ただし、本発明はこれに限定されるわけではなく、モデル材１１と白色インク１２との境界に隙間１７を形成してもよいし、白色インク１２と加飾インク１３との境界に隙間１７を形成してもよい。すなわち、１つの層における三次元造形材１５に含まれるインクのうち、隣り合う２つのインク同士の境界に隙間１７を形成することができる。その他にも、１つの層における三次元造形材１５に含まれるインクのうちの１つのインク内に、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７を形成することもできる。
【０１００】
モデル材１１と白色インク１２との境界、または白色インク１２と加飾インク１３との境界に隙間１７を形成することは、オーバーハング部分を持たない三次元造形物５を形成する場合でも好適である。これは、ローラＲによって引きずられたモデル材１１が白色インク１２側または加飾インク１３側に巻き込まれたり、ローラＲによって引きずられた白色インク１２が加飾インク１３側に巻き込まれたりすることにより、モデル材１１および白色インク１２の境界、または白色インク１２および加飾インク１３の境界においてこれらのインクが混合してしまうのを防ぐことができるためである。
【０１０１】
したがって、本発明に係る三次元造形物５の形成方法は、モデル材用インク、加飾用インク、およびサポート材用インクのうち、少なくとも２種類のインクからなる層を積層して三次元造形物５を形成しており、１つの層における隣り合う２種類のインクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、隙間１７を形成していると換言することができる。
【０１０２】
図１０の（ａ）では、１つの層の三次元造形材１５内における、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７を１つ形成する例を示したが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではない。上述したように、１つの層の三次元造形材１５における、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った少なくとも一部分に隙間１７を形成すればよく、例えば図１０の（ｂ）に示すように、１つの層の三次元造形材１５内における、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に沿った隙間１７を複数形成してもよい。また、同図に示すように、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界にも隙間１７を形成することができる。すなわち、１つの層における三次元造形材１５およびサポート材１６の境界の少なくとも一部分、および三次元造形材１５内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、隙間１７を形成すればよい。
【０１０３】
（隙間の幅）
上述したように、三次元造形材１５およびサポート材１６の境界に設ける隙間１７の好適な幅は、硬化前のインク（三次元造形材１５およびサポート材１６）の粘度、インクのインク吐出対象面に対する濡れ広がり（濡れ性）、ローラＲの径および回転数、平坦化によるインク除去量（引きずられるインクの量）、平坦化後の層の厚み、キャリッジ２３の走査速度、および一走査によるインク吐出量等の条件に応じて変動する。そのため、隙間１７の幅は、これらの条件に応じた幅に設定すればよく、例えば０．１〜０．３ｍｍに設定することができる。
【０１０４】
〔第３の実施形態〕
サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する場合、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲの進行に伴い、ローラＲによって進行方向の下流側へと引きずられるサポート材１６が生じ、三次元造形材１５側に巻き込まれたサポート材１６により、三次元造形物５の表面が粗くなってしまう。この場合は、サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界または境界に沿った部分にも隙間１７を形成することが好ましい。
【０１０５】
これにより、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられたサポート材１６は隙間１７に入り込み、当該引きずられたサポート材１６が三次元造形材１５側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物５を形成することができる。
【０１０６】
ここで、図１１に、サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所に隙間１７を設ける場合の隙間１７の位置の例を示す。図１１の（ａ）に示すように、図の左側をローラＲの進行方向の上流側とすると、１つの層において、サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界に隙間１７を形成してもよい。
【０１０７】
あるいは、図１１の（ｂ）に示すように、図の左側をローラＲの進行方向の上流側とすると、１つの層において、サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間１７をサポート材１６内に設けてもよい。
【０１０８】
この場合、サポート材１６が、三次元造形材１５よりもローラＲの進行方向の上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間１７よりも内側（中心部側）にサポート材１６が形成されている。したがって、当該隙間１７よりも内側（中心部側）に形成されているサポート材１６に隣接して、三次元造形物５の最表層（最外周）を形成する三次元造形材１５が吐出されることになる。その結果、三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジ全体を、より曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。
【０１０９】
〔第４の実施形態〕
形成する三次元造形物が中空構造を有している場合でも本発明は適用可能である。そこで、中空構造の三次元造形物を形成する場合について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態において形成される三次元造形物を示す図である。図１２の（ａ）は、三次元造形物の外観図であり、図１２の（ｂ）は、図１の（ａ）の切断線Ａ−Ａ´における矢視断面を示す図である。
【０１１０】
図１２の（ａ）に示す三次元造形物５ａは、底面が開口しており、中空となっている四角柱の形状をしている。図１２の（ｂ）に示すように、三次元造形物５ａは、造形層１の周りを造形層１、光反射層２、カラー層３および透明層４がこの順番で覆って形成されている。
【０１１１】
図１２に示す三次元造形物５ａの中空部分は、積層される上下二つの層のうち、上層の中空部分側の端部が、下層の中空部分側の端部よりも張り出した構造（オーバーハング）となっている。したがって、下の層の三次元造形材１５の外周端に隣接してサポート材１６を形成し、サポート材１６上に上の層のオーバーハング部分を三次元造形材１５で形成する。すなわち、三次元造形物５ａの中空部分に相当する領域をサポート材で形成し、後にサポート材１６を除去することにより、三次元造形物５ａに中空部分が形成されることになる。
【０１１２】
図１３に、中空構造の三次元造形物５ａを形成する場合に設ける隙間の位置の例を示す。図１３の（ａ）に示すように、中空構造の三次元造形物５ａを形成する場合は、１つの層において、三次元造形材１５と三次元造形材１５との間にサポート材１６が吐出されることになる。
【０１１３】
そこで、図１３の（ａ）に示すように、図の左側をローラＲの進行方向の上流側とすると、１つの層において、三次元造形材１５がサポート材１６よりも上流側に位置する箇所における両者の境界に隙間１７を形成し、サポート材１６が三次元造形材１５よりも上流側に位置している箇所における両者の境界に隙間１７を形成すればよい。
【０１１４】
これにより、ローラＲによる平坦化の過程において、ローラＲの進行に伴い、ローラＲによって進行方向の下流側へと引きずられる三次元造形材１５は、ローラＲにさらに下流側に引きずられて図中の左側の隙間１７に入り込む。引き続きローラＲが移動していくと、ローラＲによって進行方向の下流側へと引きずられるサポート材１６も同様に、ローラＲによってさらに下流側に引きずられて図中の右側の隙間１７に入り込む。
【０１１５】
このように、平坦化の際に引きずられた三次元造形材１５およびサポート材１６は、それぞれ隙間１７に入り込むため、引きずられた三次元造形材１５およびサポート材１６がそれぞれ両者の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、三次元造形材１５およびサポート材１６が両者の境界において混合することにより三次元造形物５ａの表面が粗くなってしまうのを防ぐことができ、得られる三次元造形物５ａの表面は滑らかになる。このように、中空構造の三次元造形物５ａを形成する場合でも、良好な表面品質の三次元造形物５ａが得られる。
【０１１６】
あるいは、図１３の（ｂ）に示すように、図の左側をローラＲの進行方向の上流側とすると、１つの層において、三次元造形材１５がサポート材１６よりも上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間１７を三次元造形材１５内に形成し、サポート材１６が三次元造形材１５よりも上流側に位置する箇所における両者の境界に沿った隙間１７をサポート材１６内に形成してもよい。
【０１１７】
これにより、図中の左側の隙間１７よりも表層側に三次元造形材１５が形成されている。したがって、図中の左側の隙間１７には、ローラＲによって当該ローラＲの進行方向の下流側へと引きずられた三次元造形材１５が入り込むことになるが、当該引きずられた三次元造形材１５は三次元造形物５の最表層を形成することにはならない。図中の左側の隙間１７よりも表層側に形成されている三次元造形材１５が三次元造形物５の最表層を形成することになるため、図中の左側の隙間１７部分の三次元造形物５の最表層のエッジは、曲率半径が小さい角状のエッジとなる。
【０１１８】
また、図中の右側の隙間１７よりも外側（外周側）に形成されているサポート材１６に隣接して、三次元造形物５の最表層を形成する三次元造形材１５が吐出されることになる。その結果、三次元造形物５の最表層のエッジ全体を、より曲率半径が小さい角状のエッジにすることができる。
【０１１９】
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法は、モデル材用インク（モデル材１１および白色インク１２）、加飾用インク（加飾インク１３および透明インク１４）、およびサポート材用インク（サポート材１６）のうち、少なくとも２種類のインクからなる層を積層して形成する三次元造形物５の形成方法であって、上記少なくとも２種類のインクを吐出して１つの上記層を形成する形成工程と、上記形成工程で形成した上記１つの層の表面上を、平坦化部材（ローラＲ）が当該表面上の上記インクをならしながら第１方向に移動することにより、当該１つの層の表面を平坦化する平坦化工程と、を含み、上記形成工程では、上記１つの層における隣り合う２種類の上記インクの境界の少なくとも一部分、および当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記平坦化工程で上記インクをならした際に生じた余分の上記インクを収容するための隙間１７を形成することを特徴とする。
【０１２０】
上記の方法によれば、平坦化の際に引きずられたインクは、隙間１７に入り込むため、引きずられたインクが、当該インクと隣り合うインクとの境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、隣り合う２種類のインクが両者の境界において混合することにより三次元造形物５の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができる。このように、本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法により、良好な表面品質の三次元造形物５が得られる。
【０１２１】
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方が、上記サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および当該サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する上記インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間１７を形成する。
【０１２２】
上記の方法によれば、平坦化部材による平坦化の過程において、平坦化部材によって当該平坦化部材の進行方向の下流側へと引きずられたインクは隙間１７に入り込み、当該引きずられたインクがサポート材用インク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物５を形成することができる。
【０１２３】
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、上記サポート材用インクが、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方よりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における両者の境界の少なくとも一部分、および上記サポート材用インク内における当該境界に沿った少なくとも一部分の少なくともいずれかに、上記隙間１７を形成する。
【０１２４】
上記の方法によれば、平坦化部材による平坦化の過程において、平坦化部材によって当該平坦化部材の進行方向の下流側へと引きずられたサポート材用インクは隙間１７に入り込み、当該引きずられたサポート材用インクが当該サポート材用インクと隣り合うインク側に巻き込まれるのを防ぐことができ、滑らかな表面を有する三次元造形物５を形成することができる。
【０１２５】
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法は、上記形成工程において、上記１つの層における隣り合う２種類の上記インクの境界の全体、または当該境界に沿った部分の全体に、上記隙間１７を形成する。
【０１２６】
上記の方法によれば、隣り合う２種類のインクの境界全体において、両者が混合することにより三次元造形物５の表面品質が悪くなってしまうのを防ぐことができ、良好な表面品質を有する三次元造形物５を形成することができる。
【０１２７】
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法においては、上記形成工程では、上記モデル材用インク、上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第１方向の下流側であって、上記サポート材用インクよりも上記第１方向の上流側に位置する箇所における上記加飾用インクおよび上記サポート材用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間１７を形成する。
【０１２８】
上記の方法によれば、加飾用インクおよびサポート材用インクの境界に隙間１７を形成することにより、平坦化の際に引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクは、隙間１７に入り込むため、引きずられたモデル材用インクまたは加飾用インクとサポート材用インクとが上記の境界において混合するのを防ぐことができる。そのため、得られる三次元造形物５の表面は滑らかになり、良好な表面品質の三次元造形物５が得られる。
【０１２９】
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法においては、上記形成工程では、
上記モデル材用インク、少なくとも１種類の上記加飾用インク、および上記サポート材用インクを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層において、少なくとも１種類の上記加飾用インクが、上記モデル材用インクよりも上記第１方向の下流側に位置する箇所における隣り合う上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの境界、または隣り合う２種類の上記加飾用インクの境界の少なくとも一部分に、上記隙間１７を形成する。
【０１３０】
上記の方法によれば、隣り合うモデル材用インクおよび加飾用インクの境界、または隣り合う２種類の加飾用インクの境界に隙間１７が形成されているため、当該隙間１７よりも表層側（外周側）に加飾用インクが形成されている。したがって、当該隙間１７よりも表層側（外周側）に形成されている加飾用インクが三次元造形物５の最表層（最外周）を形成することになる。そのため、三次元造形物５の最表層（最外周）のエッジを、曲率半径が小さい角状のエッジにすることができ、より良好な表面品質の三次元造形物５が得られる。
【０１３１】
本発明の一態様に係る、三次元造形物５の形成方法は、上記形成工程では、上記モデル材用インクおよび上記加飾用インクの少なくとも一方と、上記サポート材用インクとを吐出して上記１つの層を形成しており、上記１つの層における上記サポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合う上記インクの境界の少なくとも一部分に上記隙間を形成し、上記形成工程において形成される上記隙間１７の幅を調整することにより、上記三次元造形物の表面の光沢度を調整する。
【０１３２】
上記の方法によれば、各層におけるサポート材用インク、および当該サポート材用インクと隣り合うインクの境界に形成する隙間の幅を変えることにより、最終的に得られる三次元造形物５の表面の光沢度を調整することができる。
【０１３３】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、医療、建築または玩具分野等の三次元造形物を作製する必要がある分野において、模型、工業製品または玩具等の製造に、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１  造形層
２  光反射層
３  カラー層
４  透明層
５  三次元造形物
１０  記録ユニット
１１  モデル材
１２  白色インク
１３  加飾インク
１４  透明インク
１５  三次元造形材
１６  サポート材
１７  隙間
２０  平坦化ユニット
２１  インクジェットヘッド
２２  ＵＶ照射部
２３  キャリッジ
３０  制御ユニット
３１  造形データ受付部
３２  造形データ補正部
３３  印刷制御部
４０  基台
５０  形成装置
【図１】
2016198897.tif 000003
【図２】
2016198897.tif 000004
【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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