(57)【要約】【課題】３次元の造形物の外表面に発生する凹凸を抑制することができる３次元プリンタ、及び、３次元造形物製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】インクジェットプリンタは３次元の造形物Ｗを造形する。インクジェットプリンタはインクを作業面に吐出する吐出部と吐出部を主走査方向に往復移動させるキャリッジ駆動部とキャリッジ駆動部及び吐出部を制御する制御部を備える。制御部は造形物Ｗの一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かう一方向Ｒに吐出部を走査して吐出造形する際には着弾したインク密度が一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に沿って小さくなるように吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形する。制御部は一方向Ｒと反対方向の他方向Ｌに吐出部を走査して吐出造形する際には着弾したインク密度が他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に沿って小さくなるように吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形する。【選択図】図４
2016007711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光することで硬化度が変化するインクを作業面に吐出する吐出部と、
前記吐出部を主走査方向に走査する往復移動部と、
前記吐出部と前記往復移動部を制御する制御部と、を備え、
前記往復移動部が前記吐出部を走査して前記吐出部がインクを吐出し、前記作業面に吐出したインクを露光することで３次元の造形物を造形する３次元プリンタであって、
前記制御部は、
前記造形物の一方の縁部から他方の縁部に向かう一方向に前記吐出部を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記一方の縁部から前記他方の縁部に沿って小さくなるように吐出して前記一方の縁部を造形するとともに、
前記一方向と反対方向の他方向に前記吐出部を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記他方の縁部から前記一方の縁部に沿って小さくなるように吐出して前記他方の縁部を造形することを特徴とする３次元プリンタ。
【請求項２】
前記制御部は、
前記一方向又は前記他方向に前記吐出部を走査して吐出造形することで、前記一方の縁部と前記他方の縁部との間を造形することを特徴とする請求項１に記載の３次元プリンタ。
【請求項３】
露光することで硬化度が変化するインクを作業面に吐出する吐出部を、３次元の造形物の一方の縁部から他方の縁部に向かう一方向に走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記一方の縁部から前記他方の縁部に沿って小さくなるように吐出するとともに、
前記一方向と反対方向の他方向に前記吐出部を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記他方の縁部から前記一方の縁部に沿って小さくなるように吐出することを特徴とする３次元造形物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元プリンタ、及び、３次元造形物製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吐出したインクなどの造形材を積層していくことによって３次元の造形物を形作る３次元プリンタ及び３次元造形物製造方法が知られている。例えば、下記の特許文献１及び２に記載の３次元プリンタは、造形物の三次元データを複数の層に分割し、その最下層から順に吐出部から造形材を吐出し硬化して積層していくことによって、その三次元データに合わせた造形物を形作る。これらの３次元造形装置は、造形材としてのインクを吐出するインクジェット式のヘッドを備えている。特許文献１及び２の３次元プリンタは、造形材として紫外線硬化インクを使用しており、吐出されて着弾した紫外線硬化インクに対して硬化部から紫外線を照射することで、この紫外線硬化インクを硬化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４２０６８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０６７０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述した特許文献１及び２の３次元プリンタでは、インクを吐出させ、吐出させたインクの滴同士を重ねることなどによって、造形物を造形するので、３次元の造形物の外表面に凹凸が発生することがあった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、３次元の造形物の外表面に発生する凹凸を抑制することができる３次元プリンタ、及び、３次元造形物製造方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る３次元プリンタは、露光することで硬化度が変化するインクを作業面に吐出する吐出部と、前記吐出部を主走査方向に走査する往復移動部と、前記吐出部と前記往復移動部を制御する制御部と、を備え、前記往復移動部が前記吐出部を走査して前記吐出部がインクを吐出し、前記作業面に吐出したインクを露光することで３次元の造形物を造形する３次元プリンタであって、前記制御部は、前記造形物の一方の縁部から他方の縁部に向かう一方向に前記吐出部を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記一方の縁部から前記他方の縁部に沿って小さくなるように吐出して前記一方の縁部を造形するとともに、前記一方向と反対方向の他方向に前記吐出部を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記他方の縁部から前記一方の縁部に沿って小さくなるように吐出して前記他方の縁部を造形することを特徴とする。
【０００７】
この発明では、造形物の一方の縁部から他方の縁部に向かう一方向に吐出部を移動させながら吐出部からインクを吐出して一方の縁部を造形するとともに、他方の縁部から一方の縁部に向かう他方向に吐出部を移動させながら吐出部からインクを吐出して他方の縁部を造形するので、吐出部の移動速度と吐出部からの吐出速度とを合わせた速度で吐出されて一方の縁部及び他方の縁部を造形するインクの速度が空気抵抗により減速される。さらに、一方向に走査する吐出部から着弾したインク密度が一方の縁部から他方の縁部に向かうにしたがって小さくなるように吐出して一方の縁部を造形するとともに、他方向に走査する吐出部から着弾したインク密度が他方の縁部から一方の縁部に向かうにしたがって小さくなるように吐出して他方の縁部を造形する。このために、縁部を造形するインクの滴の密度が他の部分よりも高くなって、作業面に着弾した際の位置ずれを抑制することができ、縁部を形作る滴同士の位置ずれを抑制することができる。したがって、３次元の造形物の外表面に発生する凹凸を抑制することができ、外表面を平坦に造形することができる。
【０００８】
上記３次元プリンタにおいて、前記制御部は、前記一方向又は前記他方向に前記吐出部を走査して吐出造形することで、前記一方の縁部と前記他方の縁部との間を造形するものとすることができる。
【０００９】
この発明では、一方の縁部と他方の縁部との間を一方向又は他方向に吐出部を移動させてインクを吐出させることで、造形するので、３次元の造形物を確実に造形することができる。
【００１０】
本発明に係る３次元造形物製造方法は、露光することで硬化度が変化するインクを作業面に吐出する吐出部を、３次元の造形物の一方の縁部から他方の縁部に向かう一方向に走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記一方の縁部から前記他方の縁部に沿って小さくなるように吐出するとともに、前記一方向と反対方向の他方向に前記吐出部を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が前記他方の縁部から前記一方の縁部に沿って小さくなるように吐出することを特徴とする。
【００１１】
この発明では、造形物の一方の縁部から他方の縁部に向かう一方向に吐出部を移動させながら吐出部からインクを吐出して一方の縁部を造形するとともに、他方の縁部から一方の縁部に向かう他方向に吐出部を移動させながら吐出部からインクを吐出して他方の縁部を造形する。さらに、一方向に走査する吐出部から着弾したインク密度が一方の縁部から他方の縁部に向かうにしたがって小さくなるように吐出して一方の縁部を造形するとともに、他方向に走査する吐出部から着弾したインク密度が他方の縁部から一方の縁部に向かうにしたがって小さくなるように吐出して他方の縁部を造形する。したがって、３次元の造形物の外表面に発生する凹凸を抑制することができ、外表面を平坦に造形することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る３次元プリンタ、及び、３次元造形物製造方法は、３次元の造形物の外表面に発生する凹凸を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示されたインクジェットプリンタにより造形される造形物の一例を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係るインクジェットプリンタを用いた３次元造形物製造方法のフローチャートの一例である。
【図４】図４は、図２に示された造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。
【図５】図５は、図１に示されたインクジェットプリンタにより吐出されるインクの滴の軌跡などを説明する説明図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例１に係るインクジェットプリンタにより造形される造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例２に係るインクジェットプリンタにより造形される造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。
【図８】図８は、実施形態の変形例３に係るインクジェットプリンタにより造形される造形物の一例を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示された造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る３次元プリンタ、及び、３次元造形物製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係るインクジェットプリンタの概略の構成を示す概略構成図である。図２は、図１に示されたインクジェットプリンタにより造形される造形物の一例を示す斜視図である。図３は、実施形態に係るインクジェットプリンタを用いた３次元造形物製造方法のフローチャートの一例である。図４は、図２に示された造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。図５は、図１に示されたインクジェットプリンタにより吐出されるインクの滴の軌跡などを説明する説明図である。
【００１６】
図１に示す実施形態に係る３次元プリンタとしてのインクジェットプリンタ１は、いわゆるインクジェット法を用いて、３次元の立体造形物である造形物Ｗ（一例を図２に示す）を製造する立体造形装置である。このインクジェットプリンタ１は、典型的には、造形物Ｗの三次元データに基づいて当該造形物Ｗを上下方向に複数の層ＬＹ（図２に示す）に分割し、その造形物Ｗの層ＬＹ毎の形状データに基づいて造形材（インクを硬化させたもの）を下側の層ＬＹから順に積層していくことで、その三次元データに合わせた造形物Ｗを形成するものである。図２に一例を示す造形物Ｗは、四本の直線状の棒状部ＷＡ（壁部に相当）で構成され、棒状部ＷＡの両端部同士が連結されて、枠状に形成されている。しかしながら、本発明では、造形物Ｗの形状はこれに限らない。
【００１７】
インクジェットプリンタ１は、図１に示すように、上面が作業面２ａをなす載置台２と、主走査方向に設けたＹバー３と、キャリッジ４と、キャリッジ駆動部５（往復移動部に相当）と、載置台駆動部６と、制御部７と、入力装置８などを備える。
【００１８】
載置台２の作業面２ａは、水平方向（図１に示すＸ軸とＹ軸との双方と平行な方向）に平坦に形成され、その上に造形材としてのインクが下側の層ＬＹから順に積層される平面である。載置台２は、例えば、略矩形状に形成されるがこれに限らない。
【００１９】
Ｙバー３は、載置台２の鉛直方向上側に所定の間隔をあけて設けられる。Ｙバー３は、水平方向（Ｙ軸）と平行な主走査方向に沿って直線状に設けられる。Ｙバー３は、キャリッジ４の主走査方向に沿った往復移動をガイドする。
【００２０】
キャリッジ４は、Ｙバー３に保持され、当該Ｙバー３に沿って主走査方向に往復移動可能である。キャリッジ４は、主走査方向に移動制御される。キャリッジ４は、鉛直方向に対して載置台２と対向する面に、図示しないホルダ等を介して吐出部４１と紫外線照射器４２が設けられる。
【００２１】
吐出部４１は、露光することで硬化度が変化する造形材としてのインクを作業面２ａに吐出するものである。実施形態の吐出部４１は、少なくとも、露光することで硬化度が変化するインクとして、造形物Ｗを形成するインクを吐出する。吐出部４１は、キャリッジ４に設けられかつ図示しないインクタンクに貯留されているインクを作業面２ａに吐出可能な吐出ノズル（図示せず）を複数備えている。複数の吐出ノズルは、Ｙバー３の長手方向、即ち主走査方向に沿って並べられている。
【００２２】
吐出部４１は、キャリッジ４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動可能である。吐出部４１の吐出ノズルは、各種インク流路、レギュレータ、ポンプ等を介してインクタンクと接続されている。吐出部４１の吐出ノズルは、インクタンクの数、言い換えれば、同時に印刷可能なインクの種類の数等に応じて単数、あるいは複数が設けられる。吐出部４１の吐出ノズルは、インクタンク内のインクを作業面２ａに向けてインクジェット方式で吐出することができるインクジェットヘッドである。ここで、露光することで硬化度が変化するインクとしては、例えば、紫外線を照射することで硬化するＵＶ（紫外線）硬化インクを用いることができ、例えば、製造する造形物Ｗの色彩に応じて、白色インク、着色インク、透明インク等を適宜用いることができる。吐出部４１は、制御部７と電気的に接続され、制御部７によってその駆動が制御される。
【００２３】
紫外線照射器４２は、作業面２ａに吐出されたインクに対して露光可能なものである。紫外線照射器４２は、例えば、紫外線を照射可能なＬＥＤモジュール等により構成される。紫外線照射器４２は、キャリッジ４に設けられ、キャリッジ４の主走査方向に沿った移動に伴って主走査方向に沿って往復移動可能である。紫外線照射器４２は、制御部７と電気的に接続され、制御部７によってその駆動が制御される。
【００２４】
キャリッジ駆動部５は、Ｙバー３に対してキャリッジ４即ち吐出部４１を主走査方向に相対的に往復移動させる（走査する）駆動装置である。キャリッジ駆動部５は、例えば、キャリッジ４に連結された搬送ベルト等の伝達機構、搬送ベルトを駆動する電動機等の駆動源を含んで構成され、駆動源が発生させた動力を、伝達機構を介してキャリッジ４を主走査方向に沿って移動させる動力に変換し、当該キャリッジ４を主走査方向に沿って往復移動させる。キャリッジ駆動部５は、制御部７と電気的に接続され、制御部７によってその駆動が制御される。
【００２５】
載置台駆動部６は、図１に示すように、鉛直方向移動部６１と、副走査方向移動部６２と、軸心回転部６３とを備える。鉛直方向移動部６１は、載置台２をＺ軸と平行な鉛直方向に沿って上下移動することで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１に対して相対的に鉛直方向に沿って上下移動させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２等に対して、作業面２ａを鉛直方向に沿って接近離間させることができる。つまり、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２に対して作業面２ａを鉛直方向に沿って相対移動可能とする。
【００２６】
副走査方向移動部６２は、載置台２を主走査方向に対して直交するＸ軸と平行な副走査方向に移動させることで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１に対して相対的に副走査方向に沿って往復移動させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１、紫外線照射器４２等に対して、作業面２ａを副走査方向に沿って往復移動させることができる。つまり、副走査方向移動部６２は、吐出部４１及び紫外線照射器４２と、作業面２ａとを副走査方向に相対的に往復移動可能とする。実施形態では、副走査方向移動部６２は、載置台２を副走査方向に移動させるが、本発明では、これに限定されることなく、Ｙバー３毎、吐出部４１及び紫外線照射器４２を副走査方向に移動させてもよい。
【００２７】
軸心回転部６３は、載置台２を鉛直方向と平行な軸心（Ｚ軸）回りに回転することで、載置台２に形成された作業面２ａを吐出部４１に対して相対的に軸心回りに回転させるものである。これにより、載置台駆動部６は、吐出部４１及び紫外線照射器４２等に対して、作業面２ａを軸心回りに回転させることができる。つまり、軸心回転部６３は、作業面２ａを鉛直方向と平行な軸心（Ｚ軸）回りに回転自在とする。
【００２８】
制御部７は、吐出部４１、紫外線照射器４２、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６等を含むインクジェットプリンタ１の各部を制御する。制御部７は、造形物Ｗの一方の縁部ＷＳ１（図４に示す）から他方の縁部ＷＳ２（図４に示す）に向かう一方向Ｒ（図４に示す）に吐出部４１を移動（走査）して吐出造形する際には、着弾したインク密度が一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かうにしたがって（沿って）小さくなるように吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形する。さらに、制御部７は、一方向Ｒと反対方向の他方向Ｌ（図４に示す）に吐出部４１を移動（走査）して吐出造形する際には、着弾したインク密度が他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に向かうにしたがって（沿って）小さくなるように吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形するものである。即ち、制御部７は、造形物Ｗの未造形の外表面Ｗ１，Ｗ２（図４に示す）の外側から内側に向かって吐出部４１を主走査方向を移動させながらインクを吐出させて、外表面Ｗ１，Ｗ２を含む縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形するものである。
【００２９】
制御部７は、演算装置、メモリ等のハードウェア及びこれらの所定の機能を実現させるプログラムから構成される。制御部７は、吐出部４１を制御し、インク（造形インク）の吐出量、吐出タイミング、吐出期間等を制御する。制御部７は、紫外線照射器４２を制御し、照射する紫外線の強度、露光タイミング、露光期間等を制御する。制御部７は、キャリッジ駆動部５を制御し、キャリッジ４の主走査方向に沿った相対移動を制御する。制御部７は、載置台駆動部６を制御し、載置台２の鉛直方向、副走査方向に沿った相対移動及び軸心回りの相対移動を制御する。
【００３０】
入力装置８は、制御部７に接続され、造形物の形状に関する３次元データを入力するものである。入力装置８は、例えば、制御部７に有線／無線で接続されるＰＣ、種々の端末等によって構成される。
【００３１】
次に、図３のフローチャートを参照して、上記で説明したインクジェットプリンタ１を用いた３次元造形物製造方法の一例を説明する。図３に示された３次元造形物製造方法は、インクジェットプリンタ１の制御部７によって実行される。
【００３２】
実施形態の３次元造形物製造方法は、形状データ生成工程（ステップＳＴ１）と、吐出パターン生成工程（ステップＳＴ２）と、吐出工程（ステップＳＴ３）とを含み、吐出部４１からインクを層ＬＹ毎に吐出することで、造形物Ｗを製造するものである。上記形状データ生成工程（ステップＳＴ１）、吐出パターン生成工程（ステップＳＴ２）、吐出工程（ステップＳＴ３）は、インクジェットプリンタ１の制御部７によって当該インクジェットプリンタ１の各部の駆動が制御されることで行われる。
【００３３】
本実施形態の３次元造形物製造方法では、まず、制御部７は、形状データ生成工程として、造形物Ｗの層ＬＹ毎の形状データを生成する（ステップＳＴ１）。この場合、制御部７は、入力装置８から入力される造形物Ｗの形状に関する３次元データに基づいて、鉛直方向に沿った所定の厚みの層ＬＹ毎の造形物Ｗの形状データを演算、生成する。
【００３４】
次に、制御部７は、吐出パターン生成工程として、造形物Ｗの各層ＬＹ毎の印刷パターンを生成し、当該生成した印刷パターンを実現可能な吐出制御量、露光制御量、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。制御部７は、平面視において、造形物Ｗの一方向Ｒに吐出部４１を移動（走査）して吐出造形する際には、着弾したインク密度が一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かうにしたがって（沿って）小さくなるように吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。また、制御部７は、他方向Ｌに吐出部４１を移動（走査）して吐出造形する際には、着弾したインク密度が他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に向かうにしたがって（沿って）小さくなるように吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。即ち、制御部７は、造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を外表面Ｗ１に直交（交差）する方向に外表面Ｗ１に近付く一方向Ｒに移動させながら吐出部４１からインクを吐出させて、外表面Ｗ１を含む造形物Ｗの一方の縁部ＷＳ１を造形する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。制御部７は、造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を外表面Ｗ２に直交（交差）する方向に外表面Ｗ２に近付く他方向Ｌに移動させながら吐出部４１からインクを吐出させて、外表面Ｗ２を含む造形物Ｗの他方の縁部ＷＳ２を造形する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。
【００３５】
なお、縁部ＷＳ１，ＷＳ２とは、吐出部４１から吐出されたインクにより外表面Ｗ１，Ｗ２を形成できる主走査方向に並ぶ最小限の滴により形成される部分を示しており、実施形態では、外表面Ｗ１，Ｗ２から約１ｍｍ程度の厚みの部分を示している。縁部ＷＳ１，ＷＳ２の厚みの下限値は、約１ｍｍ程度であって、５層以上の複数層を積み上げる場合に外表面Ｗ１，Ｗ２に発生する凹凸を抑制することができるという効果が顕著となる。なお、縁部ＷＳ１，ＷＳ２の厚みの上限値は無い。また、本実施形態では、キャリッジ駆動部５の制御量は、造形物Ｗを造形する際の吐出部４１の主走査方向の移動速度が一定速度となる制御量としている。吐出部４１の制御量は、吐出部４１からのインクの吐出周波数が一定となり、かつ、一度に吐出するインクの滴の量が一定となる制御量としている。
【００３６】
また、本発明では、造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながら吐出部４１からインクを吐出させて縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形するとは、平面視において、吐出部４１からみて正面に対面する外表面Ｗ１，Ｗ２を含んだ縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形することをいい、吐出部４１が背面側に位置する外表面Ｗ１，Ｗ２を含んだ縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形することを含まない。即ち、造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながら吐出部４１からインクを吐出させて縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形するとは、平面視において、吐出部４１からみて正面に対面する外表面Ｗ１，Ｗ２に近付きながらインクを吐出させて外表面Ｗ１，Ｗ２を含んだ縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形することをいう。
【００３７】
制御部７は、例えば、図４に示すように、造形物Ｗの一つの棒状部ＷＡを造形する際には、キャリッジ駆動部５に吐出部４１を主走査方向に往復移動させる。制御部７は、吐出部４１の往復移動中において、平面視において、造形物Ｗの棒状部ＷＡの外側から内側に向かって一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かう一方向Ｒに吐出部４１を走査して吐出部４１がインクを吐出して、図４中の左側の一方の外表面Ｗ１を含む一方の縁部ＷＳ１を造形する吐出部４１、キャリッジ４、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。制御部７は、吐出部４１の往復移動中において、平面視において、造形物Ｗの棒状部ＷＡの外側から内側に向かって一方向Ｒと反対方向の他方向Ｌに吐出部４１を走査して吐出部４１がインクを吐出して、図４中の右側の他方の外表面Ｗ２を含む他方の縁部ＷＳ２を造形する吐出部４１、キャリッジ４、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。
【００３８】
また、実施形態では、制御部７は、一方向Ｒに吐出部４１を移動させながら吐出する部分と、他方向Ｌに吐出部４１を移動させながら吐出する部分との境Ｂが棒状部ＷＡの中央に位置するように、キャリッジ４、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。
【００３９】
次に、吐出工程として、吐出パターン生成工程（ステップＳＴ２）の後に、生成した吐出パターン通りに、吐出部４１、紫外線照射器４２を主走査方向に相対的に移動させ、かつ、載置台２を副走査方向、鉛直方向に相対的に移動させ、軸心回りに相対的に回転させながら、吐出部４１から作業面２ａにインクを吐出するとともに紫外線照射器４２により吐出したインクを露光する（ステップＳＴ３）。
【００４０】
具体的には、制御部７は、造形物Ｗの各層ＬＹを造形する際には、軸心回転部６３を制御して、造形物Ｗのこれから造形する未造形の層ＬＹの棒状部ＷＡの外表面Ｗ１，Ｗ２を主走査方向と直交させ、キャリッジ駆動部５を制御して、吐出部４１の吐出ノズルを一方の外表面Ｗ１よりも造形物Ｗの棒状部ＷＡの外側に位置付け、鉛直方向移動部６１を制御して、作業面２ａの鉛直方向の位置を適切な位置にする。
【００４１】
そして、制御部７は、平面視において、一方向Ｒに造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながら、吐出パターン生成工程で生成された適切なタイミングで吐出部４１の吐出ノズルからインクを吐出するとともに紫外線照射器４２に露光させる。吐出されたインクは、作業面２ａ又は造形済みの層ＬＹに着弾して硬化されて、一方の外表面Ｗ１を含む一方の縁部ＷＳ１を造形する。そして、制御部７は、吐出部４１の吐出ノズルから吐出されるインクの滴の着弾位置が境Ｂをさしかかると、吐出部４１の吐出ノズルからのインクの吐出を停止し、キャリッジ駆動部５を制御して、吐出部４１の吐出ノズルを他方の外表面Ｗ２よりも造形物Ｗの棒状部ＷＡの外側に位置付ける。
【００４２】
その後、制御部７は、平面視において、他方向Ｌに造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながら、吐出パターン生成工程で生成された適切なタイミングで吐出部４１の吐出ノズルからインクを吐出するとともに紫外線照射器４２に露光させる。吐出されたインクは、作業面２ａ又は造形済みの層ＬＹに着弾して硬化されて、他方の外表面Ｗ２を含む他方の縁部ＷＳ２を造形する。そして、制御部７は、吐出部４１の吐出ノズルから吐出されるインクの滴の着弾位置が境Ｂをさしかかると、吐出部４１の吐出ノズルからのインクの吐出を停止し、キャリッジ駆動部５を制御して、吐出部４１の吐出ノズルを一方の外表面Ｗ１よりも造形物Ｗの棒状部ＷＡの外側に位置付ける。こうして、各層ＬＹの主走査方向の１ライン分を造形する。そして、制御部７は、副走査方向移動部６２を制御して、載置台２を１ライン分副走査方向に順次移動させつつ、先ほどの工程を繰り返して、棒状部ＷＡの各層ＬＹの全体を造形する。制御部７は、他の棒状部ＷＡを造形する際には、軸心回転部６３に載置台２を軸心回りに回転させる。
【００４３】
制御部７は、全ての棒状部ＷＡの各層ＬＹの全体を造形した後、鉛直方向移動部６１を制御して、作業面２ａを１層ＬＹ分下降させて、作業面２ａの鉛直方向の位置を次の層ＬＹを造形するのに適切な位置にする。制御部７は、前述した工程を繰り返して、最も下側の層ＬＹから順に造形物Ｗを造形する。即ち、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物製造方法は、外表面Ｗ１に造形物Ｗの外側から近づく一方向Ｒに吐出部４１を一定速度で移動させながら吐出部４１からインクを一定周波数でかつ一定量で吐出造形して一方の縁部ＷＳ１を造形し、外表面Ｗ２に造形物Ｗの外側から近づく他方向Ｌに吐出部４１を一程速度で移動させながら吐出部４１からインクを一定周波数でかつ一定量で吐出造形して他方の縁部ＷＳ２を造形する。
【００４４】
ここで、縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形するインクの滴は、吐出部４１の移動速度と吐出部４１からの吐出速度とを合わせた速度で吐出されるが、吐出部４１から吐出される滴の先頭に位置することとなるので、空気抵抗を受けることとなり減速される。一方、後方のインクの滴は、吐出部４１の移動速度と吐出部４１からの吐出速度とを合わせた速度で吐出されるが、前方のインクの滴により空気抵抗が抑制されて、減速が抑制される。このために、滴の落下軌跡Ｍ，Ｍａにおいて、図５の実線で示すように、縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形するインクの滴の作業面２ａなどにおける着弾位置が、後方のインクの滴の着弾位置よりも互いに近接することとなる（なお、図５に示す例では、吐出部４１を一方向Ｒに移動させながら吐出部４１から吐出されて一方の縁部ＷＳ１を造形するインクの滴の落下軌跡Ｍ，Ｍａを示している）。
【００４５】
このように、吐出工程では、制御部７は、露光することで硬化度が変化するインクを作業面２ａに吐出する吐出部４１を、一方向Ｒに走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かうにしたがって（沿って）小さくなるように吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形するとともに、他方向Ｌに吐出部４１を走査して吐出造形する際には、着弾したインク密度が他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に向かうにしたがって（沿って）小さくなるように吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形する。
【００４６】
次に、造形物Ｗの形成が終了したか否かを判定する（ステップＳＴ４）。この場合、制御部７は、入力装置８から入力される造形物Ｗの形状に関する３次元データや、形状データ生成工程（ステップＳＴ１）で生成した造形物Ｗの層ＬＹ毎の形状データ等に基づいて、造形物Ｗの形成が終了したか否かを判定する。
【００４７】
造形物Ｗの形成が終了していないと判定した場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、吐出工程（ステップＳＴ３）に戻って、ステップＳＴ３を繰り返し実行する。制御部７は、造形物Ｗの形成が終了したと判定した場合（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、実施形態の３次元造形物製造方法を終了する。
【００４８】
以上の実施形態に係るインクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物製造方法は、造形物Ｗの一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かう一方向Ｒに吐出部４１を移動させながら吐出部４１からインクを吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形するとともに、他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に向かう他方向Ｌに吐出部４１を移動させながら吐出部４１からインクを吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形する。また、一方向Ｒに走査する吐出部４１から着弾したインク密度が一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に向かうにしたがって小さくなるように吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形するとともに、他方向Ｌに走査する吐出部４１から着弾したインク密度が他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に向かうにしたがって小さくなるように吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形する。このために、インクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物製造方法は、縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形するインクの滴の密度が他の部分よりも高くなって、作業面２ａに着弾した際の位置ずれを抑制することができ、縁部ＷＳ１，ＷＳ２を形作る滴同士の位置ずれを抑制することができる。したがって、３次元の造形物Ｗの外表面Ｗ１，Ｗ２に発生する凹凸を抑制することができ、外表面Ｗ１，Ｗ２を平坦に造形することができる。
【００４９】
また、インクジェットプリンタ１は、キャリッジ駆動部５にくわえて、載置台駆動部６を備えているので、吐出部４１と作業面２ａとを主走査方向に加えて副走査方向に相対的に移動させ、作業面２ａを鉛直方向と平行な軸心回りに回転させるとともに、作業面２ａを鉛直方向に移動させて吐出部４１からインクを吐出できるので、より多種多様な形状の３次元の造形物Ｗを造形することができる。
【００５０】
インクジェットプリンタ１は、一方の縁部ＷＳ１と他方の縁部ＷＳ２との間を一方向Ｒ又は他方向Ｌに吐出部４１を走査して吐出造形することで、一方の縁部ＷＳ１と他方の縁部ＷＳ２との間を造形するので、３次元の造形物Ｗを確実に造形することができる。
【００５１】
〔変形例１〕
次に、前述した実施形態の変形例１に係るインクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物製造方法を説明する。図６は、実施形態の変形例１に係るインクジェットプリンタにより造形される造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。なお、図６において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
変形例１に係るインクジェットプリンタ１の制御部７は、吐出パターン生成工程として、一方向Ｒに吐出部４１を移動させながら吐出する部分と、他方向Ｌに吐出部４１を移動させながら吐出する部分との境Ｂを一方の縁部ＷＳ１の近傍に位置するように、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。変形例１に係るインクジェットプリンタ１の制御部７は、吐出工程として、一方向Ｒに吐出部４１を移動させながら吐出させて一方の縁部ＷＳ１を造形すると、吐出部４１からのインクの吐出を停止し、吐出部４１を他方の外表面Ｗ２よりも造形物Ｗの外側に位置付ける。そして、制御部７は、他方向Ｌに吐出部４１を移動させながら吐出して、インクの滴の着弾位置が縁部ＷＳ１をさしかかると、吐出部４１からのインクの吐出を停止し、吐出部４１を一方の外表面Ｗ１よりも造形物Ｗの外側に位置付ける。このように、制御部７は、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６を制御しながら吐出部４１からインクを吐出するとともに、紫外線照射器４２により吐出したインクを硬化させる。
【００５３】
〔変形例２〕
次に、前述した実施形態の変形例２に係るインクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物製造方法を説明する。図７は、実施形態の変形例２に係るインクジェットプリンタにより造形される造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。なお、図７において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
変形例２に係るインクジェットプリンタ１の制御部７は、吐出パターン生成工程として、一方向Ｒに吐出部４１を移動させながら吐出する部分と、他方向Ｌに吐出部４１を移動させながら吐出する部分との境Ｂを他方の縁部ＷＳ２の近傍に位置するように、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。変形例２に係るインクジェットプリンタ１の制御部７は、吐出工程として、一方向Ｒに吐出部４１を移動させながら吐出させてインクの滴の着弾位置が未造形の他方の縁部ＷＳ２にさしかかると、吐出部４１からのインクの吐出を停止し、吐出部４１を他方の外表面Ｗ２よりも造形物Ｗの外側に位置付ける。そして、制御部７は、他方向Ｌに吐出部４１を移動させながら吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形すると、吐出部４１からのインクの吐出を停止し、吐出部４１を一方の外表面Ｗ１よりも造形物Ｗの外側に位置付ける。このように、制御部７は、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６を制御しながら吐出部４１からインクを吐出するとともに、紫外線照射器４２により吐出したインクを硬化させる。
【００５５】
変形例１及び変形例２に係るインクジェットプリンタ１は、一方の縁部ＷＳ１と他方の縁部ＷＳ２との間を一方向Ｒ又は他方向Ｌに吐出部４１を走査してインクを吐出造形することで造形するので、３次元の造形物Ｗを確実に造形することができる。
【００５６】
このように、本発明では、一方向Ｒ又は他方向Ｌに吐出部４１を走査して吐出造形することで、一方の縁部ＷＳ１と他方の縁部ＷＳ２との間を造形すればよい。即ち、本発明は、外表面Ｗ１，Ｗ２を含んだ縁部ＷＳ１，ＷＳ２を造形する際に、外表面Ｗ１，Ｗ２よりも造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながらインクを吐出造形すれば、縁部ＷＳ１，ＷＳ２間では吐出部４１を如何なる方向に移動させながらインクを吐出させてもよい。即ち、本発明では、境Ｂの位置を任意に定めることができる。
【００５７】
〔変形例３〕
次に、前述した実施形態の変形例３に係るインクジェットプリンタ１、及び、３次元造形物製造方法を説明する。図８は、実施形態の変形例３に係るインクジェットプリンタにより造形される造形物の一例を示す斜視図である。図９は、図８に示された造形物の一部の層を造形する状態を説明する平面図である。なお、図８及び図９において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
実施形態の変形例３に係るインクジェットプリンタ１により造形される造形物Ｗ−２は、図８に示すように、直方体状に形成されている。変形例３に係るインクジェットプリンタ１の制御部７は、吐出パターン生成工程として、図８に示す直方体状の造形物Ｗ−２を造形する際には、キャリッジ駆動部５に吐出部４１を主走査方向に往復移動させる。制御部７は、吐出部４１の往復移動中において、平面視において、造形物Ｗの未造形の棒状部ＷＡの各層ＬＹの外側から内側に向かって一方向Ｒに吐出部４１を移動させながらインクを吐出させて、一方の外表面Ｗ１を含む一方の縁部ＷＳ１を造形する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。制御部７は、吐出部４１の往復移動中において、他方向Ｌに吐出部４１を移動させながらインクを吐出させて、他方の外表面Ｗ２を含む他方の縁部ＷＳ２を造形する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。
【００５９】
また、制御部７は、一方の縁部ＷＳ１と他方の縁部ＷＳ２及びこれらの間等を造形した後、作業面２ａを軸心回りに９０度回転させて、再度、キャリッジ駆動部５に吐出部４１を主走査方向に往復移動させながら吐出部４１からインクを吐出させ、紫外線照射器４２から紫外線を照射する吐出部４１、キャリッジ駆動部５、載置台駆動部６の制御量などを生成する。なお、図９は、作業面２ａを軸心回りに９０度反時計回りに回転させる例を示している。このように、変形例３に係るインクジェットプリンタ１の制御部７は、吐出工程として、各層ＬＹを造形する際に、載置台駆動部６の軸心回転部６３に作業面２ａを９０度回転させながら、造形物Ｗ−２の外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながらインクを吐出するとともに、紫外線照射器４２により吐出したインクを硬化させて、４つ全ての縁部ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ１，ＷＳ２を造形する。
【００６０】
変形例３に係るインクジェットプリンタ１は、造形物Ｗ−２の４つの外表面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１，Ｗ２全てに対して、造形物Ｗの外側から内側に向かって吐出部４１を移動させながらインクを吐出するので、造形物Ｗの全ての外表面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１，Ｗ２に発生する凹凸を抑制することができ、外表面Ｗ１，Ｗ２，Ｗ１，Ｗ２の全てを平坦に造形することができる。
【００６１】
前述した実施形態では枠状の造形物Ｗ、変形例３では直方体状の造形物Ｗ−２を造形する例を示している。しかしながら、本発明では、これに限らず種々の形状の造形物を造形してもよく、もちろん、外表面が曲面の造形物を造形してもよい。例えば、曲面の外表面を含んだ縁部を造形する場合には、キャリッジ駆動部５と載置台駆動部６を適宜制御して、造形物の外側から内側に向かって、外表面の接線に直交する方向に吐出部４１を移動させながら吐出部４１からインクを吐出造形して、造形物の縁部を造形すればよい。
【００６２】
また、本発明のインクジェットプリンタ１は、吐出部４１が露光することで硬化度が変化するインクとして、造形物Ｗの輪郭に沿ったサポート体を形成する、硬化後に易水溶性や易アルコール溶性あるいは加熱溶解性を有するサポートインクを吐出する吐出ノズルを備えていてもよい。ここで、露光することで硬化度が変化するサポートインクとしては、例えば、紫外線を照射することで硬化するＵＶ（紫外線）硬化インクを用いることができ、例えば、硬化後の造形インクから剥離しやすいインクを用いることが好ましい。また、サポート体は、造形物Ｗのオーバーハング部分や孤立部分を造形するために用いられ、これらのオーバーハング部分や孤立部分の輪郭に沿って形成される。サポート体は、その内側に吐出部４１の吐出ノズルから造形インクが吐出されて、オーバーハング部分や孤立部分の輪郭を形成する。サポート体は、造形物Ｗの完成後に当該造形物Ｗから剥離、除去される。
【００６３】
さらに、本発明では、吐出部４１の主走査方向の移動速度を一定速度とせずに、吐出部４１から一定周波数で一定量のインクを吐出しなくてもよい。要するに、本発明では、一方向Ｒに吐出部４１を走査して吐出造形する際には着弾したインク密度が一方の縁部ＷＳ１から他方の縁部ＷＳ２に沿って小さくなるように吐出して一方の縁部ＷＳ１を造形できる吐出部４１の移動速度、吐出周波数、吐出量とすればよい。本発明では、他方向Ｌに吐出部４１を走査して吐出造形する際には着弾したインク密度が他方の縁部ＷＳ２から一方の縁部ＷＳ１に沿って小さくなるように吐出して他方の縁部ＷＳ２を造形できる吐出部４１の移動速度、吐出周波数、吐出量とすればよい。
【００６４】
前述したように、本発明の実施形態、変形例１〜変形例３を説明したが、本発明は、これらに限定されない。本発明では、実施形態、変形例１〜変形例３をその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせの変更等を行うことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  インクジェットプリンタ（３次元プリンタ）
２ａ  作業面
４１  吐出部
５  キャリッジ駆動部（往復移動部）
６１  鉛直方向移動部
６２  副走査方向移動部
６３  軸心回転部
７  制御部
Ｗ  造形物
Ｗ１  一方の外表面（外表面）
Ｗ２  他方の外表面（外表面）
ＷＳ１  一方の縁部
ＷＳ２  他方の縁部
【図１】
2016007711.tif 000003
【図２】
2016007711.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2016007711.tif 000007
【図６】
2016007711.tif 000008
【図７】
2016007711.tif 000009
【図８】
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【図９】
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