(57)【要約】【課題】支持体と構造体を含む造形物を形成する場合に、形成後の構造体から支持体を、より短時間で取り除く。【解決手段】情報処理方法が、注目層に支持必要領域が必要と判断した場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、構造体の断面データに支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成ステップと、を含み、前記支持体を前記構造体から除去するときに前記支持体が複数の分割体に分けるため、前記生成ステップでは、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する。【選択図】図５
2016198958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層を一方向に順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形装置において各層の形成に用いられるスライスデータを生成する情報処理方法であって、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得するステップと、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断するステップと、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成ステップと、
を含み、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成ステップでは、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする情報処理方法。
【請求項２】
前記脆弱部は、前記分割体よりも溶解しやすい構造である
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項３】
前記支持体は、井桁構造に形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の情報処理方法。
【請求項４】
前記井桁構造を構成する前記脆弱部の構成部材の太さは、前記井桁構造を構成する前記分割体の構成部材の太さよりも細い
ことを特徴とする請求項３に記載の情報処理方法。
【請求項５】
前記構造体が、開口部を有する中空室を有し、
前記造形物の形成時には、前記中空室の内側に前記支持体が配置され、
前記分割体の大きさが、前記開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理方法。
【請求項６】
前記開口部は、前記造形物の形成後に、前記中空室内に存在する支持体を除去するために設ける抜き穴である
ことを特徴とする請求項５に記載の情報処理方法。
【請求項７】
前記立体造形装置は、生成されたスライスデータを用いて各層を形成する画像形成ユニットを備える
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の情報処理方法。
【請求項８】
複数の層を順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形装置において各層の形成に用いられるスライスデータを生成する情報処理装置であって、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得する取得手段と、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうか
を判断する判断手段と、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成手段と、
を有し、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成手段は、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする情報処理装置。
【請求項９】
複数の層を順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形方法において、
各層の形成に用いられるスライスデータを生成するステップを含み、
前記生成するステップは、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得するステップと、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断するステップと、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成ステップと、
を含み、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成ステップでは、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする立体造形方法。
【請求項１０】
複数の層を順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形装置において、
各層の形成に用いられるスライスデータを生成するスライスデータ生成手段を備え、
前記スライスデータ生成手段は、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得する取得手段と、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断する判断手段と、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成手段と、
を有し、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成手段は、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする立体造形装置。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理方法の各ステップをコンピュータに実
行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理方法、情報処理装置、立体造形方法、立体造形装置及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体モデルを平行な面で切断した断面（スライス）データに基づいて、材料を順次積層することによって、構造体を造形する技術が知られている。この技術は、積層造形法とも呼ばれ、機械部品、製品の試作で使われることが多い。
積層造形法には様々な手法が知られているが、その多くの手法において、造形中の構造体の変形を防止するため、支持体によって構造体を固定する必要がある。構造体の張り出し部分（オーバーハング部）や中空部の上面となる部分は、重力による変形を防止するために支持体が必要となる、代表的な部分である。支持体には、造形中に構造体に作用する重力や張力に耐える構造強度が必要とされる。造形が終了すると、支持体は、構造体から除去される。
【０００３】
支持体の除去方法としては、「ブレークアウト式」と「溶解式」が代表的である。
「ブレークアウト式」は、支持体を手で折ったり、切削工具で切り離したりして除去する方法である。この方法は、特に、構造体と支持体が同一の材料で作られる場合に用いられることが多い。「溶解式」は、熱や溶剤により、支持体を選択的に溶かして除去する方法である。
所望の構造体を得るまでにかかる製造時間の短縮は、積層造形技術において重要な課題の一つである。支持体の除去にかかる時間も製造時間に影響するため、支持体の除去時間の短縮も重要な課題である。
特許文献１には、「溶解式」において、支持体を構造体から容易に分離可能な方法が開示されている。具体的には、支持体を、第１のサポート材料と、第１のサポート材料もしくは構造体を構成する材料に対して離型性能を有する第２のサポート材料と、で構成し、第２のサポート材料を構造体と支持体の境界に介在させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５５８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法は、構造体と支持体との境界に、離型性能を有する材料を介在させているため、構造体と支持体との分離が容易になる。しかし、構造体が複雑な凹凸形状を有している場合、支持体を構造体の表面から離すことができたとしても、支持体と構造体とが、例えば蟻継のように噛み合ってしまい、支持体が外せなくなってしまう場合が発生する。
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、支持体と構造体を含む造形物を形成する場合に、形成後の構造体から支持体を、より短時間で取り除くことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様は、
複数の層を一方向に順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形
成する立体造形装置において各層の形成に用いられるスライスデータを生成する情報処理方法であって、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得するステップと、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断するステップと、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成ステップと、
を含み、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成ステップでは、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする情報処理方法である。
【０００７】
本発明の第二態様は、
複数の層を順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形装置において各層の形成に用いられるスライスデータを生成する情報処理装置であって、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得する取得手段と、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断する判断手段と、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成手段と、
を有し、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成手段は、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする情報処理装置である。
【０００８】
本発明の第三態様は、
複数の層を順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形方法において、
各層の形成に用いられるスライスデータを生成するステップを含み、
前記生成するステップは、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得するステップと、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断するステップと、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成ステップと、
を含み、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成ステップでは、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする立体造形方法である。
【０００９】
本発明の第四態様は、
複数の層を順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形装置において、
各層の形成に用いられるスライスデータを生成するスライスデータ生成手段を備え、
前記スライスデータ生成手段は、
注目層のスライスデータを生成するために、前記注目層の構造体の断面を表す断面データを取得する取得手段と、
前記注目層の構造体の断面データと前記注目層よりも上にある構造体の形状に基づいて、前記注目層において前記構造体を支持する支持体を設ける支持必要領域が必要かどうかを判断する判断手段と、
前記注目層に支持必要領域が必要と判断された場合に、当該支持必要領域に配置する支持体の断面を表す支持体断面データを生成し、前記構造体の断面データに前記支持体の支持体断面データが付加された、前記注目層のスライスデータを生成する生成手段と、
を有し、
前記支持体を前記構造体から除去する際に前記支持体を複数の分割体に分けるため、前記生成手段は、各分割体の断面に対応する分割体断面部と、前記複数の分割体の間で、隣接する分割体同士を連結し、前記分割体よりも弱い構造を有する脆弱部の断面に対応する脆弱部断面部と、を含む支持体断面データを生成する
ことを特徴とする立体造形装置である。
【００１０】
本発明の第五態様は、
上記記載の情報処理方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、支持体と構造体を含む造形物を形成する場合に、形成後の構造体から支持体を、より短時間で取り除くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の立体造形装置における造形物形成時の全体の処理フローを示す図
【図２】実施例１のバウンダリボックス算出のためのフローチャート
【図３】実施例１の構造体の一例として傘型の構造体を示す図
【図４】実施例１の距離マップの作成方法について説明するための図
【図５】実施例１の造形物形成時の処理を説明するためのブロック図
【図６】実施例１の支持体に所定間隔で切れ目を入れる方式について説明する図
【図７】実施例１の構造体の側方における支持構造について説明するための図
【図８】実施例１の支持体の分解の過程を説明するための図
【図９】実施例１の支持必要領域の有無を判定する処理を示すフローチャート
【図１０】実施例１の井桁構造作成のための処理を示すフローチャート
【図１１】実施例１の切れ目構造作成のための処理を示すフローチャート
【図１２】実施例１の支持構造の切り替え部のブロック図
【図１３】実施例２の構造体を示す概略断面図
【図１４】実施例３の立体造形装置の概略構成を示す断面図
【図１５】実施例３の積層造形物に対する水の当て方の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
（実施例１）
以下に、実施例１について説明する。
【００１４】
図１は、本実施例の、複数の層を一方向に順次積層することで構造体および支持体を含む立体的な造形物を形成する立体造形装置における造形物形成時の全体の処理フローを示す図である。この処理は、立体造形装置に組み込まれたり、接続されたりして使用される情報処理装置により実行される。ここでは、構造体が、造形したい立体物であるとする。
図１において、ステップ１０１は、構造体の３Ｄデータのモデリングステップである。モデリングとは、３Ｄ−ＣＡＤ，３Ｄ−ＣＧ，３Ｄ−Ｓｃａｎｎｅｒなどの三次元モデル作成ソフトを使って造形物モデルやパーツを作成することを言う。ここでは、使用する三次元モデル作成ソフトに応じたファイル形式で、データが作成・保存される。
【００１５】
ステップ１０２は、モデリングステップで作成したデータをＳＴＬ(StereoLithography)形式に変換するステップである。ＳＴＬは、従来から光造形装置などで使われている三
次元形状を表すよく知られたフォーマットで、構造体の表面を三角形で表現する。データは、３つの頂点座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と三角面の法線ベクトル（Ｎ）である。
ステップ１０３は、バウンダリボックス（バウンディングボックス）を求めるためのステップである。バウンダリボックスは、構造体の全体を囲む外接矩形で構成された仮想の箱（境界枠）である。バウンダリボックスの算出方法については図２を用いて後述する。
【００１６】
ステップ１０４は、ある時点でのデータ生成の対象となる層である注目層のスライスデータを生成するために、バウンダリボックス内の注目層の構造体の断面を表すデータである、断面データを取得するスライス処理ステップである。ここで、スライスデータは造形物を形成する際に用いられるデータである。
このステップは、ＳＴＬで表現された構造体を、積層方向（Ｚ方向）に垂直なＸＹ平面で切断した断面形状を計算するステップである。このステップでは、基本的には、構造体の内側、外側を示す２値のビットマップ画像が断面データとして得られる。
【００１７】
ステップ１０５は、サポート計算ステップである。詳細は後述するが、この処理では、構造体の形成時に支持が必要となる領域（支持必要領域）に配置する支持体の断面を表す断面データ（支持体断面データ）を生成するための処理を行う。
このとき、本実施例では、構造体および支持体を含む造形物を形成した後、支持体を構造体から除去する際に、支持体を複数の分割体に分けて除去するための脆弱部を設ける。そして、生成した支持体断面データを、注目層の構造体の断面データに付加することで、注目層のスライスデータを生成する。
【００１８】
ステップ１０６は、スライスデータを用いて各層を形成するステップであって、Ｚ座標の最小値Ｚｍｉｎに相当する層からＺ方向に順に積層して、造形物を作る積層造形ステップである。
ここで、構造体とは、三次元モデルの形状を構成する部分を指し、造形物とは、立体造形装置で作成された物を指し、構造体および支持体を含む。
本実施例では、スライスデータの生成は上から下へ順に行い、スライスデータをスプールして、積層は下から上へ積み上げる方式について説明するが、この方法に限るものではない。
【００１９】
以下に、図１のステップ１０３のバウンダリボックスの算出方法について説明する。
図２は、バウンダリボックス算出のためのフローチャートである。
ステップ２０１では、ＳＴＬの三角形データの座標値から、Ｘ座標の最小値Ｘｍｉｎと最大値Ｘｍａｘを求める。またステップ２０２では、Ｙ座標の最小値Ｙｍｉｎと最大値Ｙｍａｘを求める。またステップ２０３では、Ｚ座標の最小値Ｚｍｉｎと最大値Ｚｍａｘを求める。これらが、バウンダリボックスの基本情報となる。また、ステップ２０４では、バウンダリボックスの上面から構造体までの距離を表す距離マップを作成する。この点に関しては図４を用いて後述する。
【００２０】
図３は、本実施例の構造体の一例として傘型の構造体１を示す図である。
この構造体１のバウンダリボックス３は構造体全体を囲む直方体であり、Ｘ−ｂｂｏｘ、Ｙ−ｂｂｏｘ、Ｚ−ｂｂｏｘの３つの辺の長さをもつ直方体になる。それぞれの辺の長さはＸ−ｂｂｏｘ＝Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ、Ｙ−ｂｂｏｘ＝Ｙｍａｘ−Ｙｍｉｎ、Ｚ−ｂｂｏｘ＝Ｚｍａｘ−Ｚｍｉｎで計算される。
ここで、図中の傘のオーバーハング部は、何らかの手段で支持しないと、構造体１が変形したり、積層がうまくできなくなったりすることが懸念される部分である。
このような、構造体１の形成時に支持が必要となる支持必要領域を、図３ではハッチング（斜線部）で示している。本実施例では、支持材が必要となる領域、即ち、傘のオーバーハング部の下に、支持体２を形成することになる。
【００２１】
図４は、バウンダリボックス上面から構造体１までの距離を表す距離マップの作成方法について説明するための図である。
距離マップの作成方法について、以下に説明する。まず、図４（ａ）に示したように、バウンダリボックス３の上面から光線（仮想レイ）を飛ばした状態を考えて、光線が構造体の上面にあたるまでの距離を計算する。このときの計算値を、ＸＹ平面の画素毎に記憶し、図４（ｂ）に示すような距離マップを作成する。
このような距離マップを用いることで、注目層の各画素の高さが、構造体の上面より低いか高いかを判断することができる。
注目層の各画素の高さが、構造体の上面より低いか高いかが判断できれば、スライスデータ作成時に、注目層の構造体の断面を表す断面データのうち構造体以外の部分を、支持体にするか、材無しにするかを決めることができる。
【００２２】
以下に、図１のステップ１０５のサポート計算ステップについて説明する。
図５は、本実施例の造形物形成時の処理を説明するためのブロック図である。
入力されたＳＴＬデータから、バウンダリボックス（Ｂｂｏｘ）算出部３００でバウンダリボックス３が算出され、次に距離マップ作成部３０１で距離マップが作成される。
支持必要領域判定部３０３では、距離マップ作成部３０１で作成された距離マップのデータを用いて、スライス処理部３０２でスライス処理された断面データに対して、図９のフローチャートに基づいた判定が行われる。
支持必要領域判定部３０３では、この判定により、構造体以外の部分を支持体にするか、材無しにするかが決定され、注目層の断面データにおいて、構造体以外の部分が「材無し」、又は「支持体」に設定された出力信号Ａが出力される。なお、図３に示す本実施例の構造体１における、注目層の断面データに対応する出力信号Ａは、「材無し」、「支持体」及び「構造体」のうち少なくとも「構造体」のデータを含む。
【００２３】
支持構造切り替え判定部３０６には、Ｚカウンタ３０４でカウントされた、Ｚ方向に連続した支持必要領域の長さと、水平カウンタ３０５でカウントされた、支持必要領域における基準位置からの水平方向の長さと、が入力される。
そして、支持構造切り替え判定部３０６では、後述する図１０、図１１のフローチャートに基づいた判定が行われることで、複数設定された支持構造のうち、判定に従った支持
構造が選ばれるような選択信号Ｂが、支持構造切り替え部３０７に出力される。
上述したように、本実施例では、支持体２が複数の分割体に分かれて構造体１から除去されるように構成されている。このとき、本実施例では、支持体２に切れ目となる脆弱部を入れる構造を採用することで、支持体２を複数の分割体に分けることができる構成としているが、この点については、図６〜図８を用いて後述する。
【００２４】
支持構造切り替え部３０７では、選択信号Ｂに従って、支持構造を選択するが、この点については図１２のブロック図を用いて後述する。
支持構造切り替え部３０７では、選択した支持構造が設定されるように、設定信号Ｃが、支持構造設定部３０８に出力される。
支持構造設定部３０８では、出力信号Ａに含まれる「支持体」の領域（支持必要領域）に対し、設定信号Ｃに従って、支持構造切り替え部３０７で設定された支持構造を設定する。
そして、スライスデータ生成部３０９で、構造体１の断面データに支持体２の支持体断面データが付加された、注目層のスライスデータが生成される。
【００２５】
図６は、予め設定された間隔ａで支持体２に切れ目を入れる方式について説明するための図である。
図６に示すように、支持体２の構造を、基準位置となるバウンダリボックス３の左側面から間隔ａごとに脆弱部（切れ目）２ａが設けられた構造とすることにより、バウンダリボックス３の左側面から間隔ａごとに、支持体２を複数の分割体に分けることができる。ここで、間隔ａは、支持体２において隣り合う脆弱部２ａ同士の間隔となる。また、間隔ａは、支持体２の材料の種類や支持構造の種類に応じて適宜設定されるものであるとよい。支持体を構成する材料（支持材料）の特性としては、溶剤で溶かされることで除去されるものであること、手動で除去されるものであることを例示することができる。
本実施例では、このようにして分割される支持体２の分割体を、外側から内側に向かって、分割体２１、分割体２２、分割体２３とする。
【００２６】
図７は、構造体１の側方に位置する支持体２に注目して、支持構造を説明するための図である。本実施例では、支持構造の一例として、井桁構造を適用した場合について説明する。なおここで用いる支持材料としては、構造体を構成する材料（構造材料）を溶解しない溶媒に対して、溶解度の高い材料を用いる。
図７では、支持体２は梯子状に示されているが、これは、井桁構造の支持体２を側方から見たときの状態を示すものである。
図７に示すように、梯子状の構造の支持体２には、細いブリッジ（梁）２４と太いブリッジ２５の２種類のブリッジが、それぞれ水平方向に延びるように設けられている。
本実施例では、これら２種類のブリッジ２４、２５のうち、ブリッジ２４が脆弱部（切れ目）２ａの構造を構成しており、ブリッジ２４は、図７に示すように、水平方向において間隔ａで配置されている。
すなわち、本実施例では、ブリッジ２５を用いて分割体２１、２２、２３を形成し、ブリッジ２５よりも脆弱な構造のブリッジ２４で、分割体同士を連結する構成としている。
このとき本実施例では、図７に示すように、ブリッジ２４の太さを、ブリッジ２５の太さよりも細くすることで、ブリッジ２４を、ブリッジ２５よりも強度が小さく、かつ、溶剤に対して溶けやすい、脆弱な構造としている。
【００２７】
このように、支持体２のなかに、ブリッジ２５よりも強度は小さいが、ブリッジ２５よりも溶剤に対して溶けやすいブリッジ２４を配置することで、ブリッジ２４に支持体２の切れ目の機能をもたせることができる。支持体２をこのように構成することで、積層造形ステップで造形物が形成された後で、溶剤と接触させた場合、ブリッジ２４がブリッジ２５よりも早く溶解し、支持体２が、ブリッジ２５で構成される複数の分割体に分かれるこ
ととなる。
ここで、注目層のスライスデータが生成される際には、細いブリッジ２４が、支持体２における脆弱部（切れ目）の構造として、バウンダリボックス３の側面から間隔ａで、隣接する分割体の間に配置されるように、支持体断面データが生成されることとなる。この支持体断面データには、細いブリッジ２４の断面に対応する脆弱部断面部と、各分割体の断面に対応する分割体断面部とが含まれる。
【００２８】
ブリッジ２４，２５の構造は、特に限定されるものではなく、折れ曲げ力、せん断力などを考慮して、それぞれ適宜設定されるものであるとよい。また、ブリッジ２４とブリッジ２５においては、同じ構造でなくてもよい。
図７（ｂ）〜（ｄ）には、ブリッジ２４の様々な形態を示している。
図７（ｂ）には、単純な平板構造を示し、図７（ｃ）には、屋根型の構造を示し、図７（ｄ）には、Ｚ型の構造を示している。このように、ブリッジとしては様々な形態が考えられる。
【００２９】
図８は、支持体２の分割の過程を説明するための図である。
図８には、隣接する分割体同士の間に配置された細いブリッジ２４に溶剤が接触することで、細いブリッジ２４が溶け、それより外側の、太いブリッジ２５で構成された分割体が、支持体本体から分離する様子が示されている。
図８（ａ）では、支持体２のなかで最も外側に配置された分割体２１と、分割体２１に隣接する分割体２２との間の細いブリッジ２４に溶剤が接触することで、細いブリッジ２４が溶け、分割体２１が支持体本体から分離した状態が示されている。図８（ｂ）には、分割体２１が分離したため最も外側になった分割体２２と、分割体２２に隣接する分割体２３との間の細いブリッジ２４に溶剤が接触することで、細いブリッジ２４が溶け、分割体２２が支持体本体から分離した状態が示されている。そして、図８（ｃ）では、支持体２のなかで最も内側に配置されていた分割体２３が構造体１から分離した状態が示されている。
【００３０】
本実施例では、このように、支持体２のなかで最も外側に位置する分割体と、この分割体に隣接する分割体とを連結している細いブリッジ２４が溶け、最も外側の分割体が支持体本体から分離していく過程が繰り返されることになる。
これにより、構造体１と分割体２３の間に、より早い段階で溶剤が到達するようになり、支持体２がすべて溶解しなくても、構造体１と支持体２との分離が可能になる。
したがって、支持体がすべて溶解していない、より早い段階での構造体の取り出しが可能となる。なお、取り出した構造体の表面に支持体が残っていた場合には、構造体表面に残った支持体を選択的に溶解する溶媒で洗浄するだけの後処理で済むことになる。
【００３１】
図９は、支持必要領域の有無を判断する処理を示すフローチャートである。
ステップ４０１で、図４（ｂ）で示した距離マップデータを取得する。
次に、ステップ４０２では、バウンダリボックス内の注目層の断面データとして、構造体の内部、外部を示す２値の断面データを作成する。
【００３２】
次に、ステップ４０３では、注目層の位置と、距離マップデータを比較する。ここでは、バウンダリボックス上面から注目層までの距離と、距離マップデータとを比較する。ステップ４０３でＹＥＳの場合、すなわちバウンダリボックス上面から注目層までの距離が、距離マップのデータより大きい場合には、支持必要領域有りと判断する。そして、このときの注目層の断面データに、構造体の外部を示すデータが存在する場合には、ステップ４０４で、構造体の外部を示すデータを、支持体を示すデータ（支持体断面データ）に修正する。すなわち、注目層の断面データを、構造体の内部、支持体を示す２値のデータに修正する。注目層の断面データに、構造体の外部を示すデータが存在しない場合には、注
目層の断面データを、構造体の内部を示すデータのみのままとする。ステップ４０３でＮＯの場合には、支持必要領域無しと判断して、ステップ４０５で、注目層の断面データを、構造体の内部、外部（材無し）を示す２値のデータのままとする。
ステップ４０６では、ステップ４０４で得られたデータ、又はステップ４０５で得られたデータを、出力信号Ａとして出力する。
【００３３】
図１０（ａ）は、井桁構造を作成するために選択信号を設定する処理を示すフローチャートである。
ステップ５０１では、Ｚカウンタ３０４で断面データのＺ方向をカウントする。
ステップ５０２では、Ｚカウンタ３０４によるカウント値が設定値ｂ以上になった場合に、トグルで縦棒と横棒のように、ＸＹ平面上における配置パターン（棒の向き）を切り替える（図１０（ｂ））。
このために、パターンＮｏ（ナンバー）のカウンタを用意して、ステップ５０３で１ずつインクリメントしていく。ステップ５０３ではさらに、次のパターン切り替えのためにＺカウンタ３０４をゼロクリアする。
ステップ５０４では、パターンＮｏを２で除したときの剰余計算を行い、パターンＮｏが奇数か偶数かを判定する。剰余計算の結果が１（奇数）の場合にはステップ５０５に進み、縦棒状の支持構造１を選ぶように選択信号Ｂを設定する。また、剰余計算の結果が０（偶数）の場合には、ステップ５０６に進み、横棒状の支持構造を選ぶ。このとき、必要に応じて、横棒状の支持構造に切れ目（脆弱部）の構造を入れる。この点については、図１１を用いて説明する。
【００３４】
図１１は、切れ目構造作成のための切り替え設定処理を示すフローチャートである。
ステップ６０１では、水平カウンタ３０５で断面データの水平方向の長さをカウントする。
ステップ６０２では、バウンダリボックスの側面、または、作成された最新の切れ目構造から注目箇所までの水平方向の距離を算出する。
ステップ６０３では、ステップ６０２で算出された距離が設定値ｃ以上、設定値ｄ以下の範囲にあるかどうかを判定する。ここで、設定値ｃは、水平方向における１つの分割体の幅に対応する値であり、切れ目（脆弱部２ａ）が入る間隔ａに相当する。また、設定値ｄは、水平方向における１つの分割体の幅に、脆弱部２ａ自体の幅（細いブリッジ２４の幅）を加えた値に相当する。ステップ６０３でＮＯの場合は、ステップ６０４に進み、太い横棒状の支持構造２を選ぶように選択信号Ｂを設定する。ステップ６０３でＹＥＳの場合は、ステップ６０５に進み、細い横棒状の支持構造３を選ぶように選択信号Ｂを設定する。
【００３５】
図１２は、支持構造の切り替え部のブロック図である。
３１１は、縦棒状の支持構造１用の第１パターン発生器であり、３１２は、太いブリッジ構造である横棒状の支持構造２用の第２パターン発生器であり、３１３は、細いブリッジ構造である横棒状の支持構造３用の第３パターン発生器である。
パターン発生器は、内部のカウンタを用いて、支持構造のパターンを作る画素を発生する。第１パターン発生器３１１の動作がはじまると、Ｚカウンタ３０４によるカウント値が設定値ｂになるまで、第１パターン発生器３１１が、支持構造１のパターンを作る画素を発生することで、縦棒状の支持構造１が形成される。
【００３６】
Ｚカウンタ３０４によるカウント値が設定値ｂになり、さらに支持必要領域が続く場合には、支持構造の切り替えが行われ、第２パターン発生器３１２又は第３パターン発生器３１３により横棒状の支持構造が形成される。
このとき、図１１を用いて説明したように、水平カウンタを用いて算出した距離が設定値ｃより小さい場合には、第２パターン発生器３１２により太いブリッジ構造の支持構造
２が生成される。算出した距離が設定値ｃ以上、設定値ｄ以下となる場合には、第３パターン発生器３１３により細いブリッジ構造の支持構造３が形成される。
支持構造切り替え部３０７では、選択信号Ｂに従って、支持体の構造を支持構造１、支持構造２、支持構造３のいずれかに設定し、設定信号Ｃを支持構造設定部３０８に出力する。
【００３７】
以上説明したように、本実施例では、造形物の形成後、支持体２が複数の分割体に分かれて構造体１から除去されるように構成されている。これにより、造形物の形成後、溶剤により、構造体１から支持体２を除去する場合、支持体２がすべて溶解しなくても、構造体１と支持体２の分離が可能になる。
したがって、支持体２がすべて溶解していない、より早い段階での構造体１の取り出しが可能となり、形成後の構造体１から支持体２を、より短時間で取り除くことが可能となる。すなわち、構造体１を形成するのに要する造形時間を大幅に短縮することができるようになる。
【００３８】
ここで、本実施例では、造形物の形成後、溶剤により、構造体１から支持体２を除去する形態について説明したが、構造体１から支持体２を除去する方法としては、溶解式に限定されるものではない。「ブレークアウト式」で構造体１から支持体２を除去する形態においても、本発明を好適に適用することができる。
また、本実施例では、細いブリッジ２４の太さを、太いブリッジ２５の太さよりも細くすることで、細いブリッジ２４を、太いブリッジ２５よりも強度が小さく、溶剤に対して溶けやすくなるように構成しているが、これに限るものではない。ブリッジ２４とブリッジ２５が、それぞれ特性が異なる材料で構成され、ブリッジ２４が、ブリッジ２５よりも強度が小さく、溶剤に対して溶けやすくなるように構成されるものであれば、ブリッジ２４とブリッジ２５の太さが同じであってもよい。
このように、支持材料は１種類に限るものではなく、支持体としては、特性が異なる複数種類の材料で構成されるものであってもよい。複数種類の材料には、材質の種類が異なる材料や色の種類が異なる材料が含まれる。分割体と脆弱部で構成される支持体において、構造体に対する分割体や脆弱部の配置位置に応じて適宜、分割体や脆弱部の材料や支持構造が設定されるものであってもよい。
また、本実施例では、支持体２の支持構造として、３種類の支持構造を用いた井桁構造を適用した形態について説明したが、これに限るものではない。支持体２の支持構造として、４種類以上の支持構造を用いた井桁構造を適用してもよい。また、造形物の形成後、支持体２が複数の分割体に分かれて構造体１から除去されるように構成されるものであれば、支持構造は井桁構造に限るものではない。ただし、井桁構造は、支持材料の使用量を低減できるため、好ましい。
【００３９】
（実施例２）
以下に、実施例２について説明する。なお、本実施例では、実施例１と異なる構成や処理について説明し、実施例１と同様の構成や処理についての説明は省略する。
図１３は、中空化処理により内部が刳りぬかれた中空室１２を有する構造体１１を示す概略断面図である。
本実施例では、説明の便宜上、構造が単純な構造体１１について説明するが、構造体の形状は特に限定されるものではなく、中空室を有する形状であればよい。実施例１の構造体１においても、中空室を有する構造とすれば、本実施例を好適に適用することができる。
【００４０】
図１３（ａ）に示すような構造体１１を形成する際には、中空室１２内に支持体２を配置して積層を行うこととなるが、このような形態では、構造体の形成後において、この中空室内の支持体２を素早く溶かし出す必要がある。
このため、本実施例では、支持体２の脆弱部（切れ目）２ａの間隔ａが、中空室１２に設けられた抜き穴（開口部）１３の径（開口幅）ｅ以下になるように設定している。支持体２の脆弱部２ａの間隔ａは、図１３（ｃ）において支持体２の分割体（ブロック）２６の幅ｆに略等しい。
【００４１】
図１３（ｂ）に示すように、中空室１２内に溶剤を流入させ、細いブリッジ２４を素早く溶かすことで、支持体２を複数の分割体２６に分けることができる。これにより、図１３（ｃ）に示すように、中空室１２の抜き穴１３から分割体２６を取り出すことが可能となる。
図１３（ｄ）は、中空室１２内部に配置される支持構造の拡大図である。
支持体２の脆弱部２ａの間隔ａを、構造体１１の中空室１２の抜き穴１３の径ｅ以下となる間隔で、支持体２が複数の分割体に分かれることで、支持体２がすべて溶解しなくても、支持体２を抜き穴１３から取り出して除去することができる。ここで、図１３（ｂ）、（ｄ）においては、図面上に×印を付けた部分が、細いブリッジ２４が溶ける位置である。
【００４２】
本実施例によれば、構造体１１の中空室１２の抜き穴１３を通過し得る大きさとなるように、支持体２が複数の分割体に分かれることで、支持体２がすべて溶解していない状態であっても、支持体を抜き穴１３から取り出して除去することができる。また、上述した通り、支持体２の脆弱部２ａの間隔ａを抜き穴１３の径ｅより小さくすることで、中空室１２内部の支持構造がどのような構造であっても、より確実に、支持体２をブロックに分割して抜き穴１３から除去できる。
構造体１１における抜き穴１３の径ｅは、手動で入力してもよいし、構造体の形状に応じて自動で設定されてもよい。この抜き穴１３の径ｅの設定値が、図５の支持構造切り替え判定部３０６に入力されることで、支持体２を、抜き穴１３の径ｅに対応した間隔ａで脆弱部（切れ目）２ａが形成された、支持構造に設定することができる。
【００４３】
（実施例３）
以下に、実施例３について説明する。
本実施例では、画像形成ユニットを用いた積層方式により造形物を形成する方法について説明する。なお、本実施例では、実施例１、２と異なる構成や処理について説明し、実施例１、２と同様の構成や処理についての説明は省略する。
図１４は、本実施例の立体造形装置の概略構成を示す断面図であり、（ａ）には造形物８０の形成中の状態を示し、（ｂ）には造形物８０の形成後の状態を示している。
【００４４】
図１４において、５０は、本実施例の立体造形装置の画像形成ユニットである。
画像形成ユニット５０には、粒子１用の感光ドラム５１、粒子２用の感光ドラム５２、粒子３用の感光ドラム５３、粒子４用の感光ドラム５４が、無端状の第１担持ベルト５９の回転方向に沿って設けられている。また、第１担持ベルト５９を介して各感光ドラムに対向するように、粒子１用の転写ローラ５５、粒子２用の転写ローラ５６、粒子３用の転写ローラ５７、粒子４用の転写ローラ５８が設けられている。
【００４５】
画像形成ユニット５０による画像形成動作について説明すると、まず、感光ドラム５１〜５４には、光学系より露光され造形材料が供給されることで、画像が形成される。そして、各感光ドラム上に形成された画像は、各感光ドラムと各転写ローラとに挟持された第１担持ベルト５９上に転写され、第１担持ベルト５９上に画像が形成される。
転写ユニット６０は、画像形成ユニット５０において第１担持ベルト５９上に形成された画像を、画像形成ユニット側の転写ローラ６１と転写ユニット側の転写ローラ６２により、第２担持ベルト６４に転写させるものである。ここでいう造形材料は、造形物を形成するのに用いられる材料を指しており、支持材料と構造材料を含む呼び方である。
【００４６】
転写ユニット６０において、第２担持ベルト６４に転写した画像をヒータ６３により造形ユニット７０内の積層ステージ７２上の造形物８０に熱溶着させる。積層ステージ７２は、熱溶着時、第２担持ベルト６４と同期してステージ移動台７３を移動可能に構成されている。また、ステージ移動台７３は積層厚に従って矢印の方向に下降可能に構成されている。
本実施例では、造形材料を粒子１〜粒子４として説明しているが、この粒子１〜粒子４のうち１つを支持体の材料にすることで、支持構造の形成が可能になる。
【００４７】
ここで、積層ステージ７２は、ステージ移動台７３上を、図１４の左右方向に移動可能に構成されている。また、図１４に示すように、本実施例の立体造形装置においては左下部にシャワールーム７４が設けられている。
そして図１４（ｂ）に示すように、積層ステージ７２は、図１４（ａ）に示す位置から左方向に移動することで、シャワールーム７４内に位置することができるように構成されている。シャワールーム７４は、遮断カーテン等により、立体造形装置内の他の構成部材とは遮断されている。
形成終了後、積層ステージ７２上の造形物８０は、図１４（ａ）に示す位置から、図１４（ｂ）に示すシャワールーム７４内の位置まで移動され、シャワールーム７４内で、支持体を溶解する溶媒で洗浄することができる。
【００４８】
図１５は、造形物８０に対する溶媒の当て方の例を示す図である。
図１５では、形成後の造形物８０に対して液流を４方向から当てることを示すもので、図１５（ａ）では平面図で、図１５（ｂ）では立体図で概略を示している。
このように、形成終了後、シャワールーム７４に移動した造形物８０に対して、左右・前後の４方向から液流をかけ、支持体が柔らかくなったところで、シャワールーム７４から取り出す。
細いブリッジ構造の支持体の脆弱部はすでに溶解し、支持体は複数の分割体に分かれた状態となっている。これらの分割体を取り除くことにより、迅速な支持体の除去が実現可能となる。
【００４９】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…構造体、２…支持体、３０２…スライス処理部、３０３…支持必要領域判定部、３０９…スライスデータ生成部
【図１】
2016198958.tif 000003
【図２】
2016198958.tif 000004
【図３】
2016198958.tif 000005
【図４】
2016198958.tif 000006
【図５】
2016198958.tif 000007
【図６】
2016198958.tif 000008
【図７】
2016198958.tif 000009
【図８】
2016198958.tif 000010
【図９】
2016198958.tif 000011
【図１０】
2016198958.tif 000012
【図１１】
2016198958.tif 000013
【図１２】
2016198958.tif 000014
【図１３】
2016198958.tif 000015
【図１４】
2016198958.tif 000016
【図１５】
2016198958.tif 000017