(57)【要約】【課題】物体の造形に際して、物体の形状および色を表す物体データに忠実な色を再現する。【解決手段】液滴吐出部Ｎｃから媒体に向かって、同一の基準信号に基づいて、同一の色を有する液滴を吐出することにより、モデルＰｔ０を形成する（Ｓ１０）。モデルＰｔ０を測色して、第１部分Ｒ１と、より濃度が高い色の第２部分Ｒ２とを特定する（Ｓ２０）。第１部分Ｒ１を形成した第１種の液滴吐出部Ｎｃから吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、第２部分Ｒ２を形成した第２種の液滴吐出部Ｎｃから吐出される単位面積当たりの液滴の液量とを、再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する（Ｓ３０）。物体の形状および色を表す物体データに基づいて液滴吐出部Ｎｃから液滴を吐出して、板状の構造Ｐｓを形成する処理を繰り返すことによって、すでに形成されている板状の構造Ｐｓの上に新たに板状の構造Ｐｓを形成し、物体を造形する（Ｓ４０）。【選択図】図２
2016137703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出することによって物体を造形する三次元造形装置であって、
それぞれ液滴を吐出することができる複数の液滴吐出部と、
前記液滴によって構成される構造を支持する支持部と、
前記支持部に対して、前記液滴の吐出方向と交わる第１の方向、ならびに前記液滴の吐出方向および前記第１の方向と交わる第２の方向に、前記複数の液滴吐出部を相対的に移動させることができる走査部と、
前記液滴吐出部、前記支持部、および前記走査部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記複数の液滴吐出部から、同一の基準信号に基づいて、所定の同一の色を有する液滴を吐出することにより、モデルを形成するモデル形成部と、
前記モデルを測色して、前記モデルの第１の部分と、前記第１の部分よりも濃度が高い色を有する前記モデルの第２の部分とを特定する測色部と、
前記複数の液滴吐出部のうち前記第１の部分を形成した第１種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、前記複数の液滴吐出部のうち前記第２の部分を形成した第２種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する調整部と、
前記複数の液滴吐出部から、物体の形状および色を表す物体データに基づいて液滴を吐出して、板状の構造を形成する処理を繰り返すことによって、すでに形成されている板状の構造の上に新たに板状の構造を形成し、前記物体を造形する造形部と、を備える、三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１記載の三次元造形装置であって、
前記調整部は、前記物体の造形に先だって、前記第１種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号と、前記第２種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部の１個の液滴の吐出量の差が少なくなるように、調整する、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２記載の三次元造形装置であって、
前記調整部は、前記物体を造形する処理において前記第２種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号を、より少ない量の１個の液滴を吐出するように調整する、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項１記載の三次元造形装置であって、
前記調整部は、同一の濃度を指定された場合に、前記第１種の液滴吐出部から液滴が吐出される割合を表す吐出率と、前記第１種の液滴吐出部から吐出される前記液滴に対応する液滴が前記第２種の液滴吐出部から吐出される割合を表す吐出率との少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する、三次元造形装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元造形装置であって、
前記造形部は、
前記物体データから生成された断面データであって、前記物体の断面の形状および前記断面の外周の色を表す断面データに基づいて、前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する前記板状の構造を形成し、
前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、前記板状の構造を形成する処理を繰り返すことにより、複数の前記板状の構造を重ねて形成し、
前記板状の構造を形成する処理は、
前記調整に従って前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の外周を含む第１の構造部分を形成する処理と、
前記複数の液滴吐出部とは異なる他の複数の液滴吐出部から前記所定の色を有さない液滴を吐出することにより、前記断面の前記第１の部分に囲まれた第２の構造部分を形成する処理と、を含む、三次元造形装置。
【請求項６】
液滴を吐出することによって物体を造形する方法であって、
（ａ）複数の液滴吐出部から、同一の基準信号に基づいて、所定の同一の色を有する液滴を吐出することにより、モデルを形成する工程と、
（ｂ）前記モデルを測色して、前記モデルの第１の部分と、前記第１の部分よりも濃度が高い色を有する前記モデルの第２の部分とを特定する工程と、
（ｃ）前記複数の液滴吐出部のうち前記第１の部分を形成した第１種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、前記複数の液滴吐出部のうち前記第２の部分を形成した第２種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する工程と、
（ｄ）前記複数の液滴吐出部から、物体の形状および色を表す物体データに基づいて液滴を吐出して、板状の構造を形成する処理を繰り返すことによって、すでに形成されている板状の構造の上に新たに板状の構造を形成し、前記物体を造形する工程と、を備える、造形方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、
前記工程（ｃ）は、
（ｃ１）前記工程（ｄ）に先だって、前記第１種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号と、前記第２種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部の１個の液滴の吐出量の差が少なくなるように、調整する工程を含む、造形方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、
前記工程（ｃ１）は、前記物体を造形する処理において前記第２種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号を、より少ない量の１個の液滴を吐出するように調整する工程を含む、造形方法。
【請求項９】
請求項６記載の方法であって、
前記工程（ｃ）は、
同一の濃度を指定された場合に、前記第１種の液滴吐出部から液滴が吐出される割合を表す吐出率と、前記第１種の液滴吐出部から吐出される前記液滴に対応する液滴が前記第２種の液滴吐出部から吐出される割合を表す吐出率との少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する工程を含む、造形方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれか１項に記載の方法であって、
前記工程（ｄ）は、
（ｄ１）前記物体データから生成された断面データであって、前記物体の断面の形状および前記断面の外周の色を表す断面データに基づいて、前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する前記板状の構造を形成する工程と、
（ｄ２）前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、前記工程（ｄ１）を繰り返すことにより、複数の前記板状の構造を重ねて形成する工程と、を備え、
前記工程（ｄ１）は、
前記工程（ｃ）による調整に従って前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の外周を含む第１の構造部分を形成する工程と、
前記複数の液滴吐出部とは異なる他の複数の液滴吐出部から前記所定の色を有さない液滴を吐出することにより、前記断面の前記第１の部分に囲まれた第２の構造部分を形成する工程と、を含む、造形方法。
【請求項１１】
コンピューターを使用して三次元造形装置を制御して液滴を吐出させることによって物体を造形させるためのコンピュータープログラムであって、
複数の液滴吐出部から、同一の基準信号に基づいて、所定の同一の色を有する液滴を吐出することにより、モデルを形成する機能と、
前記モデルを測色して、前記モデルの第１の部分と、前記第１の部分よりも濃度が高い色を有する前記モデルの第２の部分とを特定する機能と、
前記複数の液滴吐出部のうち前記第１の部分を形成した第１種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、前記複数の液滴吐出部のうち前記第２の部分を形成した第２種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する機能と、
前記複数の液滴吐出部から、物体の形状および色を表す物体データに基づいて液滴を吐出して、板状の構造を形成する処理を繰り返すことによって、すでに形成されている板状の構造の上に新たに板状の構造を形成し、前記物体を造形する機能と、をコンピューターに実現させるための、コンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元の物体を造形する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、平面上の連続する位置に液滴を吐出して硬化させ、板状の部材を形成して、さらにその上に板状の部材を形成する処理を繰り返すことにより、三次元の物体を造形する技術が存在する（特許文献１）。そのような技術においては、Ｃ（シアン）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｙ（イエロ）色の液滴を適切な割合で供給することにより、三次元の物体に所望の色彩を付与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２４１３号公報
【特許文献２】特開２０１３−６７１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、各液滴の量のばらつきや、各液滴の着弾位置のばらつきにより、物体の造形に際して、物体の形状および色を表す物体データに忠実な色を再現することができない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、液滴を吐出することによって物体を造形する三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は：それぞれ液滴を吐出することができる複数の液滴吐出部と；前記液滴によって構成される構造を支持する支持部と；前記支持部に対して、前記液滴の吐出方向と交わる第１の方向、ならびに前記液滴の吐出方向および前記第１の方向と交わる第２の方向に、前記複数の液滴吐出部を相対的に移動させることができる走査部と；前記液滴吐出部、前記支持部、および前記走査部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は：前記複数の液滴吐出部から、同一の基準信号に基づいて、所定の同一の色を有する液滴を吐出することにより、モデルを形成するモデル形成部と；前記モデルを測色して、前記モデルの第１の部分と、前記第１の部分よりも濃度が高い色を有する前記モデルの第２の部分とを特定する測色部と；前記複数の液滴吐出部のうち前記第１の部分を形成した第１種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、前記複数の液滴吐出部のうち前記第２の部分を形成した第２種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する調整部と；前記複数の液滴吐出部から、物体の形状および色を表す物体データに基づいて液滴を吐出して、板状の構造を形成する処理を繰り返すことによって、すでに形成されている板状の構造の上に新たに板状の構造を形成し、前記物体を造形する造形部と、を備える。
このような態様とすれば、物体の形状および色を表す物体データに忠実な色を再現しつつ、物体を造形することができる。
【０００７】
板状の構造は、液滴のみによって構成される必要はない。すなわち、板状の構造は、液滴と他の構成要素とによって構成されていてもよい。また、板状の構造は、液滴が他の構成要素と反応し、または単独で変性して、他の物質に変化したもので構成されていてもよい。
【０００８】
（２）上記形態の三次元造形装置において、前記調整部が、前記物体の造形に先だって、前記第１種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号と、前記第２種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部の１個の液滴の吐出量の差が少なくなるように、調整する態様とすることができる。このような態様とすれば、各液滴吐出部から吐出される１個ずつの液滴の量を調整することにより、微小領域についても、物体データに忠実な色を再現することができる。
【０００９】
（３）上記形態の三次元造形装置において、前記調整部が、前記物体を造形する処理において前記第２種の液滴吐出部に供給する信号であって１個の液滴を吐出するための信号を、より少ない量の１個の液滴を吐出するように調整する、態様とすることができる。このような態様とすれば、第１種の液滴吐出部の能力を生かしつつ、第１種と第２種の液滴吐出部の１個の液滴の吐出量の差を小さくすることができる。
【００１０】
（４）上記形態の三次元造形装置において、前記調整部が、同一の濃度を指定された場合に、前記第１種の液滴吐出部から液滴が吐出される割合を表す吐出率と、前記第１種の液滴吐出部から吐出される前記液滴に対応する液滴が前記第２種の液滴吐出部から吐出される割合を表す吐出率との少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する、態様とすることができる。このような態様とすれば、第１種と第２種の液滴吐出部に供給する駆動信号を変えることなく、物体の形状および色を表す物体データに忠実な色を再現して、物体を造形することができる。
【００１１】
（５）上記形態の三次元造形装置において、前記造形部が：前記物体データから生成された断面データであって、前記物体の断面の形状および前記断面の外周の色を表す断面データに基づいて、前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する前記板状の構造を形成し；前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、前記板状の構造を形成する処理を繰り返すことにより、複数の前記板状の構造を重ねて形成する、態様とすることができる。そして、前記板状の構造を形成する処理は：前記調整に従って前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の外周を含む第１の構造部分を形成する処理と；前記複数の液滴吐出部とは異なる他の複数の液滴吐出部から前記所定の色を有さない液滴を吐出することにより、前記断面の前記第１の部分に囲まれた第２の構造部分を形成する処理と、を含む、態様とすることができる。このような態様とすれば、物体の外周については、物体データに忠実な色を再現しつつ、造形を行うことができる。一方、物体の内部については、色の正確さとは異なる要請に従って、好適に造形を行うことができる。
【００１２】
（６）本発明の他の形態によれば、液滴を吐出することによって物体を造形する方法が提供される。この方法は：（ａ）複数の液滴吐出部から、同一の基準信号に基づいて、所定の同一の色を有する液滴を吐出することにより、モデルを形成する工程と；（ｂ）前記モデルを測色して、前記モデルの第１の部分と、前記第１の部分よりも濃度が高い色を有する前記モデルの第２の部分とを特定する工程と；（ｃ）前記複数の液滴吐出部のうち前記第１の部分を形成した第１種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、前記複数の液滴吐出部のうち前記第２の部分を形成した第２種の液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、の少なくとも一方を、前記第１種と第２種の液滴吐出部によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整する工程と；（ｄ）前記複数の液滴吐出部から、物体の形状および色を表す物体データに基づいて液滴を吐出して、板状の構造を形成する処理を繰り返すことによって、すでに形成されている板状の構造の上に新たに板状の構造を形成し、前記物体を造形する工程と、を備える。
【００１３】
なお、工程（ｃ）は、工程（ｄ）の前に実行されてもよいし、工程（ｄ）を行いつつ実行されてもよい。
【００１４】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１５】
本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形方法や三次元造形装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態としての三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態における三次元物体の造形の処理を説明するフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２０における処理を説明するための説明図である。
【図４】図２のステップＳ３０における処理を説明するための説明図である。
【図５】図２のステップＳ４４において断面データに従って制御部７０がヘッド部５０を駆動して硬化液を粉体層に吐出する際の処理を示す説明図である。
【図６】三次元物体としての直方体を造形する場合の直方体の最上層に対応する断面データにおける各ボクセルと硬化液の関係を示す説明図である。
【図７】第２実施形態における三次元物体の造形の処理を説明するフローチャートである。
【図８】各ボクセルに割り当てられるインク色の階調値と液滴の吐出率を示す図である。
【図９】表現すべき階調値が５６であるときにディザ法を適用して各ボクセルへの液滴の供給の有無を決定する方法を示す説明図である。
【図１０】第３実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。三次元造形装置１００は、造形部１０と、粉体供給部２０と、平坦化機構３０と、粉体回収部４０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、制御部７０と、測色器８０と、を備えている。制御部７０には、コンピューター２００が接続されている。三次元造形装置１００とコンピューター２００とをあわせて広義の「三次元造形装置」として捉えることもできる。
【００１８】
図１には、互いに直行するＸ方向とＹ方向とＺ方向とを示している。Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向であり、Ｘ方向は、水平方向に沿った方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向およびＸ方向に垂直な方向である。
【００１９】
造形部１０は、上面が開口している容器１０ｃを備える構成であって、容器１０ｃの内部において三次元物体を造形するための構成である。造形部１０は、ＸＹ方向に沿った平坦な上面を有する造形ステージ１１と、造形ステージ１１の周囲を囲みＺ方向に立設された枠体１２と、造形ステージ１１をＺ方向に沿って移動させるアクチュエーター１３とを備える。底面を構成する造形ステージ１１と、側面を構成する枠体１２と、によって、容器１０ｃが構成される。制御部７０がアクチュエーター１３の動作を制御することによって、造形ステージ１１は、枠体１２内においてＺ方向に移動することができる。容器１０ｃには、三次元物体を構成する材料が供給される。第１実施形態においては、三次元物体の材料として、光硬化性を有する液体（以下、「硬化液」という）と、粉体とが用いられる。
【００２０】
粉体供給部２０は、造形ステージ１１と枠体１２によって構成される容器１０ｃ内に、三次元物体を構成する材料としての粉体を供給する装置である。粉体供給部２０は、例えば、ホッパーやディスペンサーにより構成される。
【００２１】
平坦化機構３０は、容器１０ｃ内の粉体の上面を水平方向（ＸＹ方向）に移動することによって、容器１０ｃ内の粉体の上面を平坦にし、造形ステージ１１上に粉体層を形成する。平坦化機構３０は、例えば、スキージ（へら）やローラーによって構成される。平坦化機構３０によって容器１０ｃ内の粉体の上面から押し出された粉体は、容器１０ｃに隣接して設けられた粉体回収部４０内に排出される。
【００２２】
三次元物体を構成するための硬化液は、液体の樹脂材料と重合開始剤との混合物である。液体の樹脂材料は、モノマーと、モノマーが結合したオリゴマーとを主成分とする。樹脂材料のモノマーは比較的低分子量のモノマーが選択されている。樹脂材料の１つのオリゴマーに含まれるモノマーの数は、数分子程度に調整されている。このようにモノマーおよびオリゴマーが調整されているため、硬化液の粘度は、ヘッド部５０から液滴として吐出可能な程度の低い粘度となる。
【００２３】
重合開始剤は、紫外光が照射されると励起状態となってモノマーあるいはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる。硬化液に紫外光が照射されて重合開始剤が励起状態になると、樹脂材料のモノマーが互いに重合してオリゴマーに成長し、またオリゴマー同士もところどころで重合する。その結果、硬化液は、速やかに硬化して固体となる。
【００２４】
三次元物体を構成する材料としての粉体の表面には、硬化液内に含まれているものとは別のタイプの重合開始剤が付着されている。粉体の表面に付着された重合開始剤は、硬化液と接触すると、硬化液のモノマーあるいはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる性質を有している。そのため、容器１０ｃ内の粉体に硬化液が供給されると、硬化液が粉体の内部に浸透するとともに、粉体表面の重合開始剤に硬化液が接触して、硬化液が硬化する。その結果、硬化液が吐出された部分においては、硬化した硬化液によって粉体同士が結合される。なお、表面に重合開始剤が付着された粉体を用いる場合には、重合開始剤を含まない硬化液を用いることも可能である。
【００２５】
本実施形態のヘッド部５０は、いわゆるピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドである。ヘッド部５０は、ヘッド部５０に接続されたタンク５１から上述した硬化液の供給を受ける。制御部７０は、ピエゾ素子に印加する信号の電圧の波形を制御することによって、ヘッド部５０に設けられたノズルから吐出する一滴あたりの硬化液の量を調整することが可能である。
【００２６】
ヘッド部５０に供給される硬化液には、シアン、マゼンタ、またはイエロの色が付されているものと、色が付されていないものとがある。ヘッド部５０は、シアンの色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルＮｃのノズル列と、マゼンタの色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルＮｍのノズル列と、イエロの色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルＮｙのノズル列と、無色の硬化液の液滴を吐出するノズルＮｔのノズル列と、を備える。ノズルＮｃ，Ｎｍ，Ｎｙの数は互いに等しい。ノズルＮｔの数は、ノズルＮｃ，Ｎｍ，Ｎｙの合計数に等しい。
【００２７】
各ノズル列のノズルは、Ｙ方向に沿って配されている。ノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｔは、Ｘ方向に並んで配されている。三次元物体のうち、色が付された１以上の硬化液で粉体が結合されて形成された部分は、使用された1以上の硬化液の色に応じた色を有する。以下では、硬化液に付されているシアン、マゼンタ、イエロの色を「インク色」と呼ぶことがある。
【００２８】
ヘッド部５０は、走査部５２によって、容器１０ｃ（造形ステージ１１）に対して、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。走査部５２によるヘッド部５０の移動を「走査」とも呼ぶ。造形部１０内の造形ステージ１１がＺ方向に移動することによって、ヘッド部５０は、容器１０ｃおよび容器１０ｃ内の三次元物体に対してＺ方向に、相対的に移動可能である。
【００２９】
硬化エネルギー付与部６０は、ヘッド部５０から吐出された硬化液に、硬化液を硬化させるエネルギーを付与するための装置である。本実施形態では、硬化エネルギー付与部６０は、発光装置６１である。発光装置６１からは、硬化液を硬化させるための硬化エネルギーとして、紫外線が照射される。
【００３０】
硬化エネルギー付与部６０は、Ｘ方向についてヘッド部５０と並ぶ位置においてヘッド部５０に対して固定されている。ヘッド部５０が走査部５２によって移動されると、ヘッド部５０とともに硬化エネルギー付与部６０（発光装置６１）も移動する。
【００３１】
測色器８０は、造形ステージ１１上に配された対象物の色を測定することができる測色センサである。本実施形態では、測色器８０は、Ｘ方向についてヘッド部５０を挟んで硬化エネルギー付与部６０とは逆の側において、ヘッド部５０に対して固定されている。走査部５２によって、測色器８０も、造形ステージ１１に対してＸ方向およびＹ方向に移動することができる。コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、制御部７０を介して測色器８０を使用して、造形ステージ１１上の各位置における対象物の色を測定することができる。
【００３２】
制御部７０は、コンピューター２００のＣＰＵ２１０からの指示に従い、アクチュエーター１３と、粉体供給部２０と、平坦化機構３０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、測色器８０と、を制御する。制御部７０は、三次元造形装置１００の各部を制御することにより、容器１０ｃ内に三次元物体を造形することができる。制御部７０は、ＣＰＵとメモリーとＲＯＭとを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたコンピュータープログラムをメモリーにロードして実行することによって、後述するようにモデルを印刷する機能や、三次元物体を造形する機能を実現する。なお、制御部７０が有するこれらの機能は、コンピューター２００側に備えられていてもよい。
【００３３】
コンピューター２００は、ＣＰＵ２１０とメモリーとＲＯＭとを備えている。ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭに記憶されたコンピュータープログラムをメモリーにロードして実行することによって、後述する断面データを生成する機能や、測色結果に応じてピエゾ素子の駆動信号を設定する機能を実現する。また、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介して、三次元造形装置１００を制御し、動作させる。
【００３４】
図２は、本実施形態における三次元物体の造形の処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１０においては、コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、モデルを印刷する。より具体的には、ＣＰＵ２１０は、三次元造形装置１００の制御部７０を介して、粉体供給部２０および平坦化機構３０を制御して、容器１０ｃ内に１層分の粉体層を形成する。そして、ＣＰＵ２１０は、コンピューター２００のＲＯＭ内に格納されているモデル用のデータを使用して、制御部７０を介してヘッド部５０の一つのノズル列のピエゾ素子を駆動して、硬化液を粉体層に吐出する。その結果、造形ステージ１１上に、一色の硬化液を使用してモデルＰｔ０が形成される。モデルＰｔ０の形成に使用するノズル列は、シアン、マゼンタ、イエロのいずれかの液滴を吐出するノズル列とすることができる。モデルＰｔ０の形成においては、各ノズルに対応するピエゾ素子には、同一の基準信号が供給される。
【００３５】
ステップＳ１０におけるモデルの形成においては、以下のような、いわゆる擬似バンド印刷が行われる。制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、Ｙ方向に配された一つのノズル列の各ノズルから液滴を吐出させる。その際、粉体層上の各部位を、まず、ヘッド部５０が通過し、その後、硬化エネルギー付与部６０が通過するように、ヘッド部５０および硬化エネルギー付与部６０が走査される。その結果、ヘッド部５０から粉体層に吐出された硬化液は、その後、硬化エネルギー付与部６０によって紫外線を照射され、硬化される。
【００３６】
その後、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向への走査開始前の位置に、Ｘ方向に沿ってヘッド部５０を移動させる。そして、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｙ方向にヘッド部５０を走査させる。Ｘ方向への走査の間に行われるＹ方向への走査の大きさは、Ｙ方向に沿って配されているノズルのピッチの１／ｎ（ｎは２以上の整数）である。そして、制御部７０は、再度、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、各ノズルから液滴を吐出させる。
【００３７】
そのようにして、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向への走査と、Ｙ方向への走査とを、（ｎ−１）回繰り返すことにより、印刷媒体上にモデルＰｔ０が印刷される。そのような印刷によって印刷されたモデルＰｔ０においては、Ｙ方向について一定の範囲（すなわち、ノズルピッチの範囲）については、同一のノズルから吐出された液滴によって印刷されている。なお、ステップＳ１０の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、モデル形成部２１２として図１に示す。
【００３８】
図２のステップＳ２０では、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介して測色器８０を使用して、ステップＳ１０で形成されたモデルＰｔ０の各位置における色を、測色する。
より具体的には、走査部５２を使用して、モデルＰｔ０上において、測色器８０をＸ方向およびＹ方向に走査して、モデルＰｔ０の各位置における色を測色器８０に測色させる。そして、ＣＰＵ２１０は、濃度が基準濃度を含む基準濃度範囲内にある基準部分Ｒ０と、濃度が基準濃度範囲よりも低い第１の部分Ｒ１と、濃度が基準濃度範囲よりも高い第２の部分Ｒ２と、を特定する。基準濃度範囲は、たとえば、基準濃度プラスマイナス５％の濃度範囲（基準濃度の９５％以上、１０５％以下の範囲）とすることができる。なお、ここでは、「濃度」は、入射光に対する反射光の対数をとった値である。なお、ステップＳ２０の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、測色部２１４として図１に示す。
【００３９】
図３は、図２のステップＳ２０における処理を説明するための説明図である。図３は、実際のドットの寸法や色の濃度を正確に反映するものではない。図３の左側には、各ノズルのピエゾ素子および各ノズルが理想的なものであると仮定した場合に、各ノズルのピエゾ素子に同一の基準信号を与えることによって再現されるはずのモデルの画像Ｄｉ０を示している。画像Ｄｉ０は、均一な濃度を有する長方形の画像である。
【００４０】
図３の右側には、実際のヘッド部５０の各ノズルのピエゾ素子に同一の基準信号を与えることによって再現されるモデルＰｔ０の濃度分布を示している。モデルＰｔ０は、
濃度が基準濃度を含む基準濃度範囲内にある部分Ｒ０と、濃度がＲ０より低い部分Ｒ１と、濃度がＲ０より高い部分Ｒ２を有する長方形の画像である。同一の基準信号に基づいて、同一の硬化液を使用してモデルを印刷しても、図３の右側に示すように、部位によって濃度に差異が生じることがある。その原因は、以下のようなものであると考えられる。
【００４１】
理想的には、色が付された硬化液の液滴が各ノズルからＺ方向に沿って吐出され（図１参照）、各液滴は、造形ステージ１１上で、Ｘ方向について均等に並び、かつ、Ｙ方向に均等に並んだドットＤｔ０の列を形成する。しかし、あるノズルからＺ方向に平行に吐出されるべき液滴が、Ｙ軸＋方向にずれて飛翔する場合がある。そのような場合には、そのノズルから吐出された液滴によって形成されるＸ方向に並ぶドット列ＤＬ２は、本来形成されるべき位置よりも、Ｙ軸＋方向について、ずれた位置に形成される（図３の中央参照）。その結果、そのドット列ＤＬ２は、本来形成されるべき位置よりも、Ｙ軸＋方向についての隣のドット列ＤＬ１に近い位置に形成される。また、そのドット列ＤＬ２は、本来形成されるべき位置よりも、Ｙ軸−方向にあるドット列ＤＬ３から離れた位置に形成される。あるノズルからＺ方向に平行に吐出されるべき液滴が、Ｙ軸−方向にずれて飛翔する場合にも、同様の現象が生じる（同図のドット列ＤＬ５参照）。
【００４２】
ステップＳ１０で形成されたモデルＰｔ０のうち、Ｘ方向に並ぶドット列が互いに近い位置に形成されている部分については、濃度が高くなる。そして、Ｘ方向に並ぶドット列が互いに離れた位置に形成されている部分については、濃度が低くなる。
【００４３】
なお、あるノズルからＺ方向に平行に吐出されるべき液滴が、Ｘ方向にずれて飛翔する場合については、そのずれの角度が一定である限り、Ｙ方向にずれる場合にくらべて、濃度に影響を与えない。
【００４４】
また、各ノズルに接続されたピエゾ素子の製造誤差により、各ノズルから吐出される液滴の量にずれが生じる場合がある。そのような場合には、各ノズルから吐出される液滴によって形成されるドット列の大きさが、本来のドットＤｔ０の大きさからずれることとなる。このため、ステップＳ１０で形成されたモデルのうち、Ｘ方向に並ぶドット列が本来のドットＤｔ０より小さなドットで形成されている部分については、濃度が低くなる。そして、Ｘ方向に並ぶドット列が本来のドットＤｔ０より大きなドットで形成されている部分については、濃度が高くなる。
【００４５】
図２のステップＳ３０では、コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、ステップＳ２０における濃度の測定結果に応じて、各ノズルによる印刷結果の濃度の差が減少するように、各ピエゾ素子に供給する印加する信号を決定する。より具体的には、まず、ＣＰＵ２１０は、ステップＳ２０で得られた第１の部分Ｒ１（図３参照）の位置の情報から、第１の部分Ｒ１を印刷したノズルを特定する。また、ＣＰＵ２１０は、ステップＳ２０で得られた第２の部分Ｒ２（図３参照）の位置の情報から、第２の部分Ｒ２を印刷したノズルを特定する。
【００４６】
そして、ＣＰＵ２１０は、第１の部分Ｒ１を印刷したノズルに対応するピエゾ素子には、ノズルから吐出される一滴あたりの硬化液の量が、基準信号によって吐出される一滴あたりの硬化液の量よりも多くなるような駆動波形を有する駆動信号を割り当てる。ＣＰＵ２１０は、第２の部分Ｒ２を印刷したノズルに対応するピエゾ素子には、ノズルから吐出される一滴あたりの硬化液の量が、基準信号によって吐出される一滴あたりの硬化液の量よりも少なくなるような駆動波形を有する駆動信号を割り当てる。
【００４７】
第１の部分Ｒ１を印刷したノズルに対応するピエゾ素子に割り当てる駆動信号は、ヘッド部５０が備えるべき理想的なピエゾ素子にその駆動波形を供給して液滴を吐出させた場合に、再現される印刷結果の濃度が、基準濃度の１０５％となるような、駆動信号である。一方、第２の部分Ｒ２を印刷したノズルに対応するピエゾ素子に割り当てる駆動信号は、ヘッド部５０が備えるべき理想的なピエゾ素子にその駆動波形を供給して液滴を吐出させた場合に、再現される印刷結果の濃度が、基準濃度の９５％となるような、駆動信号である。第１の部分Ｒ１を印刷したノズルに対応するピエゾ素子に割り当てる駆動信号のデータ、および第２の部分Ｒ２を印刷したノズルに対応するピエゾ素子に割り当てる駆動信号のデータは、あらかじめ制御部７０のＲＯＭに記憶しておくことができる。
【００４８】
図４は、図２のステップＳ３０における処理を説明するための説明図である。図４は、実際のドットの寸法や色の濃度を正確に反映するものではない。図４の左側には、各ノズルのピエゾ素子および各ノズルが理想的なものであると仮定した場合に、各ノズルのピエゾ素子にステップＳ３０で割り当てた駆動信号を与えることによって再現されるはずの仮想的なモデルの画像Ｄｉ１を示している。画像Ｄｉ１のうち、モデルの第１の部分Ｒ１に相当する部分においては、基準濃度よりも濃い色（具体的には濃度が基準濃度の１０５％）が再現される。画像Ｄｉ１のうち、モデルの第２の部分Ｒ２に相当する部分においては、基準濃度よりも薄い色（具体的には濃度が基準濃度の９５％）が再現される。
【００４９】
図４の右側には、図２のステップＳ３０で割り当てた駆動信号を、実際のヘッド部５０の各ノズルのピエゾ素子に供給して、再度、モデルを印刷したと仮定した場合に、再現されるモデルＰｔ１の濃度分布を示している。モデルＰｔ１は、モデルＰｔ０に比べて濃淡の差が少なく、全体が基準濃度範囲に含まれる濃度を有している。これは、ステップＳ１０において形成されたモデルＰｔ０において、濃度の低い部分Ｒ１の印刷を行ったピエゾ素子については、より大きいドットＤｔ１を形成し、その結果、より濃度の高い印刷を行うような駆動信号を割り当てたためである（図３および図４のドット列ＤＬ５参照）。また、モデルＰｔ０において、濃度の高い部分Ｒ２の印刷を行ったピエゾ素子については、より小さいドットＤｔ２を形成し、その結果、より濃度の低い印刷を行うような駆動信号を割り当てたためである（図３および図４のドット列ＤＬ１参照）。
【００５０】
各ノズルに接続されたピエゾ素子の製造誤差により、各ノズルから吐出される一つの液滴の量にずれが生じて、印刷結果に濃淡が生じている場合についても、ステップＳ３０の処理により、全体が基準濃度範囲に含まれる濃度を有する印刷が可能となる。ステップＳ１０において形成されたモデルＰｔ０において、各ドットが小さいために濃度の低い部分Ｒ１の印刷を行ったピエゾ素子については、より大きいドットを形成するような駆動信号が割り当てられ、各ドットが大きいために濃度の高い部分Ｒ２の印刷を行ったピエゾ素子については、より小さいドットを形成するような駆動信号が、割り当てられるためである。
【００５１】
ステップＳ３０の処理により、色が付された硬化液の液滴を吐出するピエゾ素子に対して、適切な駆動信号が割り当てられる。その結果、第１の部分Ｒ１を形成したピエゾ素子から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、第２の部分Ｒ２を形成したピエゾ素子から吐出される単位面積当たりの液滴の液量とが、それらピエゾ素子によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整される。ステップＳ３０の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、調整部２１６として図１に示す。
【００５２】
図２のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理は、色が付された硬化液を吐出する各ノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙについて実施される。図２のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理を行うことにより、三次元造形装置１００を使用して三次元物体を造形する際に、各インク色を用いて望ましい色を再現しつつ、三次元物体を造形することができる。
【００５３】
図２のステップＳ４０においては、コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、三次元造形装置１００を制御して、三次元の物体を造形する。まず、ステップＳ４２において、ＣＰＵ２１０が、三次元物体の形状を表す三次元データから、その三次元物体の形状をＺ方向の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ）に従ってスライスして得られる複数の板状の構造のＸＹ方向に沿ったデータを生成する。このデータを「断面データ」と呼ぶ。
【００５４】
三次元物体の形状を表す三次元データは、三次元の物体の形状および表面の色を表すデータである。断面データは、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向について所定の造形解像度（例えば、１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ）を有している。断面データは、所定の断面（ＸＹ平面）における三次元の物体の形状および外周の色を表すデータである。断面データは、Ｘ方向およびＹ方向について所定の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ）を有している。
【００５５】
断面データの生成に際しては、ＣＰＵ２１０は、三次元データに基づいて、三次元データの解像度（例えば、ＸＹＺの各方向について１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ）から、三次元造形装置１００の性能に応じた解像度（例えば、ＸＹＺの各方向について６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ）に解像度変換を行う。なお、Ｘ方向、Ｙ方向およびＹＺ方向の解像度に応じて定められた３次元空間内を仕切る直方体または立方体の仮想的な要素を、「ボクセル」と呼ぶ。
【００５６】
また、ＣＰＵ２１０は、三次元データが三次元物体の表面について有している色の情報（たとえば、レッド、グリーン、ブルーの基本色で表される）を、三次元造形装置１００のインク色（たとえば、シアン、マゼンタ、イエロ）で表される色の情報に変換する。また、ＣＰＵ２１０は、そのようにして得られた色情報を、最外層のボクセルに加えて、最外層のボクセルの一層内側のボクセルにも付与する。
【００５７】
ステップＳ４２において、断面データは、Ｘ方向およびY方向について所定の造形解像度（例えば、ＸＹの各方向について６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ）にしたがって定められた各要素に対してインク色の階調値が格納された二次元のラスターデータによって表される。各要素に格納された階調値は、その要素に対応するＸＹ座標に吐出する硬化液の量を表す。
【００５８】
図２のステップＳ４４においては、ＣＰＵ２１０は、三次元造形装置１００の制御部７０を介して、粉体供給部２０および平坦化機構３０を制御して容器１０ｃ内に粉体層を形成する。そして、ＣＰＵ２１０は、断面データに従って、制御部７０を介してヘッド部５０を駆動して、硬化液を粉体層に吐出する。
【００５９】
より具体的には、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、断面データに従って、各ノズル列の各ノズルからシアン、マゼンタもしくはイエロの色が付された硬化液、または無色の硬化液を吐出させる。その際、粉体層上の各部位を、まず、ヘッド部５０が通過し、その後、硬化エネルギー付与部６０が通過するように、制御部７０によってヘッド部５０および硬化エネルギー付与部６０が走査される。
【００６０】
その後、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向への走査開始前の位置に、Ｘ方向に沿ってヘッド部５０を移動させる。Ｘ方向への走査が終了すると、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｙ方向にヘッド部５０を走査させる。そして、制御部７０は、再度、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、各ノズルから液滴を吐出させる。そのようにして、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向への走査と、Ｙ方向への走査とを、繰り返すことにより、容器１０ｃ内の粉体層内に、１層分の断面データに対応する板状の構造Ｐｓが形成される（図１参照）。液滴によって構成される板状の構造Ｐｓは、造形ステージ１１によって支持される。
【００６１】
ステップＳ４６においては、ＣＰＵ２１０は、三次元物体の形状を表す三次元データに対応するすべての断面データにしたがって板状の構造Ｐｓを形成したか否かを判定する。三次元物体の形状を表す三次元データに対応するすべての断面データにしたがって板状の構造Ｐｓを形成していない場合には（ステップＳ４６：Ｎｏ）、処理は、ステップＳ４８に進む。
【００６２】
ステップＳ４８においては、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介してアクチュエーター１３を駆動して、造形ステージ１１を、Ｚ方向の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ）に応じた積層ピッチ分、Ｚ方向下向きに降下させる（図１参照）。その後、処理はステップＳ４４に戻って、同様の処理が繰り返される。すなわち、制御部７０は、造形ステージ１１上にすでに形成された板状の構造Ｐｓの上に新たな粉体層を形成する（図１参照）。
【００６３】
一方、図２のステップＳ４６において、三次元物体の形状を表す三次元データに対応するすべての断面データにしたがって板状の構造Ｐｓを形成した場合には（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、処理を終了する。なお、ステップＳ４４〜Ｓ４８の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、造形部２１８として図１に示す。造形部２１８は、三次元造形装置１００の制御部７０とともにステップＳ４４〜Ｓ４８の処理を実現する。
【００６４】
図５は、図２のステップＳ４４において、断面データに従って制御部７０がヘッド部５０を駆動して、硬化液を粉体層に吐出する際の処理を示す説明図である。図５は、断面データにしたがって形成される板状の構造Ｐｓを平面視した状態を示す図である。図２のステップＳ４４においては、ＣＰＵ２１０は、断面データが表す板状の構造Ｐｓのうち、最外周の２層分の構造部分Ｐ１を構成するボクセルＶＬ１については、断面データの外周の色の情報に応じて、シアン、マゼンタ、イエロのうちの１以上の硬化液をノズルＮｃ，Ｎｍ，Ｎｙから吐出して、板状の構造Ｐｓを構成する。ＣＰＵ２１０は、断面データが表す板状の構造Ｐｓのうち、最外周の２層分の構造部分Ｐ１に囲まれた内側の構造部分Ｐ２を構成するボクセルＶＬ２については、透明の硬化液をノズルＮｔから吐出して、板状の構造Ｐｓを構成する。
【００６５】
断面データが表す板状の構造Ｐｓのうち、最外周の２層分のボクセルＶＬ１に対して硬化液を吐出する際には、制御部７０は、色が付された硬化液を吐出する各ピエゾ素子に対して、ステップＳ３０で割り当てた駆動信号を供給する。
【００６６】
一方、ＣＰＵ２１０は、断面データが表す板状の構造Ｐｓのうち、最外周の２層分のボクセルＶＬ１に囲まれた他のボクセルＶＬ２に対して硬化液を吐出する際には、無色の硬化液を吐出する各ピエゾ素子に対して、ステップＳ１０〜Ｓ３０の調整が行われていない駆動信号を供給する。なお、無色の硬化液を吐出する各ピエゾ素子に対しては、板状の構造Ｐｓの各位置におけるＺ方向の高さが均一に近づくように、ステップＳ１０〜Ｓ３０の調整とは別に、調整が行われてもよい。
【００６７】
図６は、三次元物体としての直方体を造形する場合の直方体の最上層に対応する断面データにおける各ボクセルと硬化液の関係を示す説明図である。図２のステップＳ４４においては、上述のように、ＣＰＵ２１０は、断面データが表す板状の構造Ｐｓのうち、最外周の２層分のボクセルＶＬ１について、断面データの外周の色の情報に応じて、シアン、マゼンタ、イエロの硬化液を吐出して、板状の構造Ｐｓを構成する。このため、ＣＰＵ２１０は、直方体の最上層に対応する断面データ、およびその一つ下の層に対応する断面データの各ボクセルＶＬ１に対しては、断面データの外周の色の情報に応じて、シアン、マゼンタ、イエロの硬化液を吐出して、板状の構造Ｐｓを構成する。その際、制御部７０は、色が付された硬化液を吐出する各ピエゾ素子に対して、ステップＳ３０で割り当てた駆動信号を供給する。三次元物体としての直方体の最下層に対応する断面データおよびその一つ上の層に対応する断面データの各ボクセルに対して、硬化液を吐出する場合も同様である。
【００６８】
以上で説明した本実施形態によれば、液滴を吐出する液滴吐出部において、液滴の量のばらつきや、各液滴の着弾位置のばらつきがある場合にも、各インク色を有する液滴を使用して、濃淡ムラの少ない、当初の想定どおりの色を表面に有する三次元物体を造形することができる。
【００６９】
なお、本実施形態における三次元造形装置１００とコンピューター２００とが、［課題を解決するための手段］における「三次元造形装置」に相当する。ノズルＮｃ、Ｎｍ，Ｎｙと各ノズルに対応するピエゾ素子が、「液滴吐出部」に相当する。造形ステージ１１が「支持部」に相当する。Ｘ方向が「第１の方向」に相当する。Ｙ方向が「第２の方向」に相当する。コンピューター２００のＣＰＵ２１０と、三次元造形装置１００の制御部７０が、「制御部」に相当する。
【００７０】
Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態における三次元物体の造形の処理を説明するフローチャートである。第２実施形態においては、ヘッド部５０は、大中小の互いに量が異なる液滴を、各ノズルから吐出することができる。その結果、図２のステップＳ４４の処理に代わる図７のステップＳ４５の処理においては、ボクセル内には、互いに量が異なる３段階の液滴が吐出される。
【００７１】
また、第２実施形態においては、第１実施形態の図２のステップＳ３０の処理が行われない。そして、図２のステップＳ４２の処理に代えて、ステップＳ４３の処理が行われる。ステップＳ４３においては、図２のステップＳ４２における断面データの生成に相当する処理において、各色の濃度の階調値に対して割り当てられる液滴の吐出率を、ノズルごとに変えることにより、印刷結果の濃度差が減少するような調整が行われる。第２実施形態の他の点は、第１実施形態と同じである。
【００７２】
図８は、図７のステップＳ４５の処理において、各ボクセルに割り当てられるインク色の階調値と液滴の吐出率を示す図である。横軸ＧＶ０は、あるボクセルにおいて表現すべきインク色の階調値であり、縦軸は大中小いずれかの液滴の吐出率（左側に示す）および対応するレベルデータの値（右側に示す）である。ここで、「吐出率」は、液滴吐出部としてのピエゾ素子およびノズルから液滴が吐出されるべき割合（確率）を表す指令値である。
【００７３】
図８において、表現すべきインク色の階調値に対する小液滴、中液滴、大液滴の吐出率は、それぞれ一点鎖線Ｄｓ、二点差線Ｄｍ、実線Ｄｌで表されている。たとえば、階調値が５６である領域を表現するときには、小液滴のみをその領域の８７．５％のボクセルに供給する。階調値が１２８である領域を表現するときには、中液滴のみをその領域の１００％のボクセルに供給する。そして、階調値が９６であるときには、その領域の５０％のボクセルに小液滴を供給し、５０％のボクセルに中液滴を供給する。
【００７４】
図９は、表現すべき階調値が５６であるときに、ディザ法を適用して各ボクセルへの液滴の供給の有無を決定する方法を示す説明図である。ここでは、直方体の最上面に相当する断面データ（図６参照）を想定して処理内容を説明する。ディザ法においては、まず、断面データのボクセル中から、データ変換の対象となる対象ボクセルグループが選択される。ここでは、直方体の最上面に相当する断面データ中の４行×４列の１６個のボクセルが、順に選択されていくものとする。そして、選択された対象ボクセルグループについて、順にディザマトリクスＤＭを用いたデータ変換が行われる。
【００７５】
たとえば、図９において左端に示すような階調値が５６である領域を表現するときには、前述のように、小液滴のみをその領域の８７．５％のボクセルに供給する（図８参照）。図９において、小液滴の吐出率を左から２番目のパネルに示す。新たに作成する小液滴用のレベルデータＬｄｓでは、小液滴の階調値は、最大値２５５の８７．５％である２２３とされる。小液滴用のレベルデータＬｄｓを図９の中央に示す。
【００７６】
そして、作成された小液滴用のレベルデータＬｄｓに対してディザマトリクスが適用される。ディザマトリクスＤＭは、液滴を供給するか否かの判断を行うためのしきい値を要素ごとに有している。対応するボクセルの階調値がディザマトリクスＤＭのしきい値以上であった場合には、そのボクセルには液滴が供給される。対応するボクセルの階調値がしきい値未満であった場合には、そのボクセルには液滴が供給されない。本実施例では、各色の階調値は０から２５５までの値を有し、ディザマトリクスＤＭは対象ボクセルグループに対応する４×４のマトリクスである。このため、ディザマトリクスＤＭが有する各しきい値は、１５から２５５まで、階調値の範囲０から２５５を均等に１６分割する値である。小液滴用のレベルデータＬｄｓの各要素の階調値と、対応するディザマトリクスＤＭのしきい値との比較が行われ、各ボクセルの液滴の供給の有無が決定されると、液滴の供給状態は、図９の右端に示すようになる。
【００７７】
中液滴および大液滴に関しても、同様の処理が行われる。なお、階調値が５６である領域を表現するときには、前述のように、小液滴のみが供給される（図８参照）。このため、中液滴および大液滴の各吐出率は０となり、中液滴用のレベルデータＬｄｍおよび大液滴用のレベルデータＬｄｌの各要素の階調値もすべて０となる。その結果、中液滴と大液滴は、階調値が５６である領域のどのボクセルにも供給されない。
【００７８】
各ボクセルについての、Ｃ、Ｍ、Ｙの階調値（０〜２５５）で表されていた断面データの色は、このようにして、Ｃ、Ｍ、Ｙの大中小液滴の供給の有無で表されたデータに変換され、板状の構造Ｐｓの生成に使用される（図７のステップＳ４５参照）。なお、第２実施形態においては、ステップＳ４０では、擬似バンド印刷を行うことによって、板状の構造Ｐｓを形成するものとする。以上では、直方体の最上面に相当する断面データを想定して処理内容を説明したが、他の断面データについても、外周部分の２層分のボクセルについて、同様の処理が行われる（図５参照）。
【００７９】
第２実施形態においては、ＣＰＵ２１０は、図８に示したインク色の階調値を液滴の吐出率に変換する処理に先立って、図７のステップＳ４３において、以下のようにインク色の階調値を調整する。
【００８０】
擬似バンド印刷を行うことによって形成される板状の構造Ｐｓにおいて、ステップＳ２０における濃度が基準濃度範囲よりも低い第１の部分Ｒ１（図３参照）に相当する領域については、インク色の階調値をあらかじめ１より大きい係数（たとえば、１．０５）を掛けて変換する。この変換処理の前の階調値を図８において、ＧＶ１で表す。
【００８１】
なお、板状の構造Ｐｓにおいて第１の部分Ｒ１に相当する領域および第２の部分Ｒ２に相当する領域は、以下のようにして特定することができる。すなわち、板状の構造Ｐｓの造形（図７のステップＳ４５）において板状の構造Ｐｓの各領域を印刷するノズルを、あらかじめ特定する。そして、それら各ノズルが、ステップＳ１０において第１の部分Ｒ１を印刷したノズルに該当するか否かを判定する。また、それら各ノズルが、ステップＳ１０において第２の部分Ｒ２を印刷したノズルに該当するか否かを判定する。このようにして、図７のステップＳ４３において、板状の構造Ｐｓにおいて第１の部分Ｒ１に相当する領域および第２の部分Ｒ２に相当する領域を、あらかじめ特定することができる。
【００８２】
上記の階調値の変換処理の結果、変換前の階調値ＧＶ１が、たとえば、２４３であった場合には、ステップＳ４５において、階調値ＧＶ０が２５５である場合に相当する大中小液滴の頻度で液滴の吐出が行われる。すなわち、階調値２４３で、大液滴が１００％のボクセルに記録される。その結果、変換前の階調値に従って板状の構造Ｐｓが形成された場合には濃度が基準濃度範囲よりも低くなってしまう部分（図３のＲ１参照）について、液滴の吐出率が調整されて、より高い濃度が再現される。
【００８３】
同様に、擬似バンド印刷を行うことによって形成される板状の構造Ｐｓにおいて、ステップＳ２０における濃度が基準濃度範囲よりも高い第２の部分Ｒ２（図３参照）に相当する領域については、インク色の階調値をあらかじめ１未満の係数（たとえば、０．９５）を掛けて変換する。変換前の階調値を図８において、ＧＶ２で表す。上記の変換処理の結果、変換前の階調値ＧＶ２が、たとえば、２５５であった場合には、ステップＳ４５において、階調値ＧＶ０が２４２である場合に相当する大中小液滴の頻度で液滴の吐出が行われる。その結果、変換前の階調値に従って板状の構造Ｐｓが形成された場合には濃度が基準濃度範囲よりも高くなってしまう部分（図３のＲ２参照）については、液滴の吐出率が調整されて、より低い濃度が再現される。
【００８４】
図７のステップＳ４３において、以上のような処理を行う結果、同一の濃度を指定された場合に、第１の部分Ｒ１を形成したピエゾ素子から液滴（例えば小液滴）が吐出される割合を表す吐出率と、その液滴に対応する液滴（たとえば、前記小液滴に対応する小液滴）が第２の部分Ｒ２を形成したピエゾ素子から吐出される割合を表す吐出率とが、各ピエゾ素子によって再現される色の濃度の差が少なくなるように、調整される。以上で説明した処理を行うのは、ＣＰＵ２１０の機能部としての調整部２１６である。
【００８５】
その後、図７のステップＳ４５においては、各インク色について、ステップＳ４３で生成された断面データにしたがって大中小液滴を吐出することにより、板状の構造Ｐｓが形成される（図１参照）。
【００８６】
以上で説明した第２実施形態によっても、液滴を吐出する液滴吐出部において、液滴の量のばらつきや、各液滴の着弾位置のばらつきがある場合にも、各インク色を有する液滴を使用して、当初の想定どおりの色を表面に有する三次元物体を造形することができる。
【００８７】
Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。第１および第２実施形態の三次元造形装置１００は、造形部１０内に供給された粉体に対して硬化液を吐出することによって三次元物体を造形する。これに対して、第３実施形態の三次元造形装置１００ａは、粉体を用いることなく、樹脂を含有する硬化液のみによって三次元物体を造形する。第３実施例において、コンピューター２００のＣＰＵ２１０および三次元造形装置１００ａの制御部７０による生成される断面データの生成、および断面データから生成される液滴のＯＮ／ＯＦＦのデータの生成などのデータ処理は、第１実施形態の処理と同じ処理である。
【００８８】
三次元造形装置１００ａは、造形部１０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、制御部７０と、測色器８０と、を備えている。造形部１０は、第１実施形態と同様に、造形ステージ１１と枠体１２とアクチュエーター１３とを備えている。ただし、枠体１２は省略してもよい。ヘッド部５０には、タンク５１が接続されている。硬化エネルギー付与部６０は、Ｘ方向についてヘッド部５０と並ぶようにヘッド部５０に対して固定された発光装置６１である。
【００８９】
三次元造形装置１００ａは、第１実施形態の三次元造形装置１００から、粉体供給部２０と平坦化機構３０と粉体回収部４０とを省略した構成となっている。三次元造形装置１００ａの他の点は、第１実施形態の三次元造形装置１００と同じである。このような三次元造形装置１００ａであっても、粉体層を形成する処理を除き、第１実施形態の三次元造形装置１００と同様の処理によって三次元物体を造形することができる。
【００９０】
第３実施形態においては、サポート材を用いて三次元物体を造形することが可能である。本実施形態におけるサポート材とは、硬化液を硬化させる硬化エネルギーと同等の硬化エネルギーによって硬化する液体であり、硬化後に、水や所定の溶液に晒すことで溶解し、簡単に除去することが可能な材料である。サポート材を、三次元物体の輪郭の外側に向けて吐出すれば、下層よりも上層の断面体の面積が大きい形状の物体を造形する場合に、その面積の大きな部分を、下層のサポート材によって支えることができる。
【００９１】
第３実施形態の三次元造形装置１００は、ヘッド部５０に、硬化液とサポート材とを吐出するためのノズルがそれぞれ備えられ、また、ヘッド部５０には、硬化液が収容されたタンクと、サポート材が収容されたタンクとが接続される。本実施形態では、ヘッド部５０は、硬化液を吐出する走査と同じ走査においてサポート材を吐出する。なお、ヘッド部５０は、硬化液を吐出する走査と異なる走査においてサポート材を吐出することも可能である。
【００９２】
このような態様においても、第１実施形態の図２のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理により、濃淡のムラの少ない印刷を行うことができる。
【００９３】
Ｄ．変形例：
Ｄ１．変形例１：
上記実施形態においては、１色の硬化液を吐出するノズルは、Ｙ方向に沿って配された１列のノズルである。しかし、１色の硬化液を吐出するノズルは、２列以上のノズルとすることもできる。また、１色の硬化液を吐出するノズルは、Ｙ方向に沿って千鳥状に（ジグザグに）配された態様とすることもできる。すなわち、１色の硬化液を吐出するノズルは、液滴を吐出しつつ行われる操作の方向とは異なる方向について、互いに異なる位置に配された複数のノズルを含む態様とすることができる。
【００９４】
Ｄ２．変形例２：
上記実施形態においては、Ｘ方向およびＹ方向については、造形ステージ１１は移動せず、液滴吐出部としてのノズルおよびピエゾ素子を備えるヘッド部５０が、走査部５２によって移動する。また、Ｚ方向については、ヘッド部５０は移動せず、支持部としての造形ステージ１１がアクチュエーター１３によって移動する。しかし、互いに交わる３方向について、液滴吐出部が移動する態様とすることもできる。そして、互いに交わる３方向について、支持部が移動する態様とすることもできる。また、互いに交わる２方向について、支持部が移動し、それら２方向に交わる１方向に液滴吐出部が移動する態様とすることもできる。
【００９５】
なお、上記実施形態では、液滴吐出部としてのノズルおよびピエゾ素子を備えるヘッド部５０と、支持部としての造形ステージ１１とは、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動される。しかし、液滴吐出部と支持部とが相対移動する方向は、直交していなくてもよい。ただし、互いに交わる方向であることが好ましい。
【００９６】
Ｄ３．変形例３：
上記実施形態では、測色器８０は、液滴吐出部としてのノズルおよびピエゾ素子を備えるヘッド部５０に固定され、ヘッド部５０とともに走査部５２によって移動される。しかし、測色器は、液滴吐出部とは別に設けられていてもよい。ただし、支持部に対して液滴吐出部の１以上の移動方向と同じ１以上の方向に移動できるように構成されることが好ましい。また、測色器は、三次元造形装置の一部として設けられていなくてもよい。ただし、モデルを測色して、三次元造形装置の制御部に、モデルの第１の部分と、第１の部分よりも濃度が高い色を有するモデルの第２の部分との情報を提供できるように構成されることが好ましい。
【００９７】
Ｄ４．変形例４：
上記実施形態においては、硬化エネルギー付与部６０としての発光装置６１は、ヘッド部５０に対してＸ方向の一方の側に設けられている。しかし、硬化エネルギー付与部６０としての発光装置６１は、ヘッド部５０に対してＸ方向の両側に設けることもできる。そのような態様において、測色器８０は、硬化エネルギー付与部６０を挟んでヘッド部５０とは逆の側に設けられていてもよいし、ヘッド部５０および硬化エネルギー付与部６０とは、独立に設けられていてもよい。
【００９８】
Ｄ５．変形例５：
上記実施形態においては、モデルＰｔ０は、１層分の粉体と硬化液とによって形成される。しかし、測色の対象であるモデルは、他の態様で形成することもできる。すなわち、造形ステージ１１上に配した紙や樹脂シートなどのシート状の部材上に硬化液を吐出することにより、モデルを形成してもよい。なお、そのような態様においては、シートは、硬化液の色とは異なる色（たとえば、白）を有していることが好ましい。
【００９９】
Ｄ６．変形例６：
上記実施形態においては、図２および図７のステップＳ１０において、モデルは、擬似バンド印刷により形成される。しかし、モデルは、他の印刷方法によって形成されてもよい。ただし、モデルは、断面データに従って行われる板状の構造の生成において使用される印刷方法と同じ走査方法で、生成されることが好ましい。
【０１００】
Ｄ７．変形例７：
上記実施形態においては、印刷結果の濃度が基準濃度の１０５％より大きいピエゾ素子および、印刷結果の濃度が基準濃度の９５％より小さいピエゾ素子について、吐出される液滴の液量の調整を行う。しかし、吐出される液滴の液量の調整を行う対象となる液滴吐出部は、他の基準に沿って選択されることもできる。たとえば、印刷結果の濃度が基準濃度の１０３％より大きい液滴吐出部を調整の対象とすることもできる。印刷結果の濃度が基準濃度の９７％より小さい液滴吐出部を調整の対象とすることもできる。すなわち、印刷結果の濃度が異なる複数の液滴吐出部のうち、印刷結果の濃度が高い液滴吐出部と、印刷結果の濃度が低い液滴吐出部と、の少なくとも一方を調整する態様とすることができる。
【０１０１】
Ｄ８．変形例８：
上記第１実施形態においては、制御部７０のＲＯＭに記憶された駆動信号のデータに基づいて、基準濃度よりも濃い色の領域または薄い色の領域を形成するピエゾ素子に、異なる駆動信号を割り当てている。しかし、第１種の液滴吐出部に供給する１個の液滴を吐出するための信号と、より濃い印刷を行う第２種の液滴吐出部に供給する１個の液滴を吐出するための信号とを、調整する際には、他の方法を採用することもできる。たとえば、第１種と第２種の液滴吐出部に供給する駆動信号を生成する際に、共通の駆動波形のデータを使用しつつ、印加する駆動電圧を変えることによって、一方の駆動信号の変動幅を他方に比べて大きくまたは小さくして、異なる駆動信号を生成することもできる。
【０１０２】
Ｄ９．変形例９：
上記実施形態においては、第１の部分Ｒ１を形成した液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、第２の部分Ｒ２を形成した液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量と、の両方を調整している。しかし、第１の部分Ｒ１を形成した液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量を調整し、第２の部分Ｒ２を形成した液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量を調整しない態様とすることもできる。また、第１の部分Ｒ１を形成した液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量を調整せず、第２の部分Ｒ２を形成した液滴吐出部から吐出される単位面積当たりの液滴の液量を調整する態様とすることもできる。
【０１０３】
Ｄ１０．変形例１０：
上記第１実施形態においては、印刷結果の色の濃度差が低減されるように調整する工程であるステップＳ３０は、物体を造形する工程であるＳ４０の前に行われる。しかし、印刷結果の色の濃度差が低減されるように調整する工程は、物体を造形する処理の合間に行われてもよい。たとえば、断面データに対して印刷結果の色の濃度差が低減されるような調整を行い、その後、物体の造形を行う、という一連の処理を、繰り返し実施する態様とすることもできる。
【０１０４】
Ｄ１１．変形例１１：
上記実施形態では、造形する三次元物体の最表面およびその一つ内側のボクセルに、色が付された硬化液の液滴が供給される。そして、造形する三次元物体の内部のボクセルには、色が付されていない硬化液の液滴が供給される。しかし、造形する三次元物体の内部にも、色が付された硬化液の液滴を供給する態様とすることもできる。そのように形成された三次元物体は、切断された場合の切断面にも色および模様を備えることとなる。
【０１０５】
Ｄ１２．変形例１２：
上記第２実施形態における三次元物体の造形においては、擬似バンド印刷が行われる（図７のステップＳ４５参照）。しかし、たとえば、第１，第３実施形態においては、擬似バンド印刷を行うこともでき、いわゆるインターレース印刷を行うこともできる。また、各実施形態において、マルチパス印刷を行うこともできる。
【０１０６】
「インターレース印刷」においては、一方向の走査において、その走査方向に並ぶすでに液滴を供給済のボクセルのラインの隙間のボクセルのラインに、液滴を供給しつつ、新たに液滴を供給する領域については、新たにその走査方向に並ぶ一本または数本おきのボクセルのラインに液滴を供給していく印刷方法である。「マルチパス印刷」においては、一走査方向に並ぶボクセルのライン内の複数のボクセルに対して、異なる液滴吐出部で分担して液滴を供給する印刷方法である。
【０１０７】
Ｄ１３．変形例１３：
上記第２実施形態では、液滴吐出部としてのピエゾ素子およびノズルからは、大中小の３種類の液滴を吐出することができる。しかし、液滴吐出部から吐出できる液滴の種類は、１種類でもよいし、４種類や５種類でもよい。また、三次元造形装置は、吐出できる液滴の種類や大きさが異なる液滴吐出部を備えることもできる。
【０１０８】
Ｄ１４．その他：
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…造形部
１０ｃ…容器
１１…造形ステージ
１２…枠体
１３…アクチュエーター
２０…粉体供給部
３０…平坦化機構
４０…粉体回収部
５０…ヘッド部
５１…タンク
５２…走査部
６０…硬化エネルギー付与部
６１…発光装置
７０…制御部
８０…測色器
１００…三次元造形装置
１００ａ…三次元造形装置
２００…コンピューター
２１０…ＣＰＵ
２１２…モデル形成部
２１４…測色部
２１６…調整部
２１８…造形部
ＤＬ１〜ＤＬ５…ドット列
ＤＭ…ディザマトリクス
Ｄｉ０…ピエゾ素子に同一の基準信号を与えて再現される画像
Ｄｉ１…調整された駆動信号を与えることによって再現されるべき画像
Ｄｌ…大液滴の記録率
Ｄｍ…中液滴の記録率
Ｄｓ…小液滴の記録率
ＧＶ０…階調値
ＧＶ１…変換前の階調値
ＧＶ２…変換前の階調値
Ｌｄｌ…レベルデータ
Ｌｄｍ…レベルデータ
Ｌｄｓ…レベルデータ
Ｎｃ…シアンの液滴を吐出するノズル
Ｎｍ…マゼンタの液滴を吐出するノズル
Ｎｔ…無色の液滴を吐出するノズル
Ｎｙ…イエロの液滴を吐出するノズル
Ｐ１…最外周の２層分の構造部分
Ｐ２…内側の構造部分
Ｐｔ０…ステップＳ１０で形成されるモデル
Ｐｔ１…駆動信号調整後の仮想的なモデル
Ｒ０…基準部分
Ｒ１…第１の部分
Ｒ２…第２の部分
Ｐｓ…板状の構造
ＶＬ１…最外周の２層分の構造部分Ｐ１のボクセル
ＶＬ２…内側の構造部分Ｐ２のボクセル
【図１】
2016137703.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016137703.tif 000009
【図８】
2016137703.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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