(57)【要約】      （修正有）【課題】液体を吐出して着色された三次元物体を造形する技術において、見かけの解像度が低下することを抑制可能な技術の提供。【解決手段】断面体のＸ方向の造形解像度と、Ｙ方向の造形解像度と、Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、物体の材料となる液体を吐出して物体を造形するヘッド部５０を備え、ヘッド部５０は、液体を吐出する複数のノズル群を備え、所定の方向に走査しながら１つの単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、ヘッド部５０の主走査方向において、複数種類の有彩色液体を吐出する複数のノズル群の両側に無彩色液体を吐出するノズル群がそれぞれ配置されている三次元造形装置１００。【選択図】図１
2016172420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面体をＺ方向に複数積層して三次元の物体を造形する三次元造形装置であって、
前記断面体のＸ方向の造形解像度と、前記断面体のＹ方向の造形解像度と、前記断面体の前記Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、前記物体の材料となる液体を吐出して前記物体を造形するヘッド部を備え、
前記ヘッド部は、前記液体を吐出する複数のノズル群を備え、所定の方向に走査しながら１つの前記単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、前記ヘッド部の主走査方向において、前記複数種類の有彩色液体を吐出する複数のノズル群の両側に前記無彩色液体を吐出するノズル群がそれぞれ配置されている、三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置はさらに、
前記ヘッド部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させた後、吐出された前記有彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記無彩色液体を吐出させる、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させる前に前記単位格子に前記無彩色液体を吐出させ、吐出された前記無彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記有彩色液体を吐出させる、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の三次元造形装置であって、
前記単位格子は、複数の副単位格子を有しており、
前記ヘッド部は、前記無彩色液体を吐出するノズル群の数が前記複数種類の有彩色液体を吐出するノズル群の数以上となるように構成されており、
前記無彩色液体を吐出する各ノズル群は、前記複数種類の有彩色液体のうちの互いに異なる一種類の有彩色液体とそれぞれ対応付けられており、
前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、１つの前記単位格子に吐出させる特定の前記有彩色液体の吐出量が前記副単位格子の空間体積を満たさない場合には、前記特定の有彩色液体と対応付けられた前記無彩色液体のノズル群から前記無彩色液体を吐出させて、前記副単位格子を前記特定の有彩色液体と前記無彩色液体とによって満たす、三次元造形装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記ヘッド部は、白色液体を吐出するノズル群を備えており、
前記無彩色液体は、無色液体であり、
前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記物体の表面から内部へ向かう方向において互いに隣り合う２つの前記単位格子のうち、前記物体の表面側に位置する第１単位格子内に前記有彩色液体および前記無色液体を吐出させ、前記物体の内部側に位置する第２単位格子内に前記白色液体を吐出させる、三次元造形装置。
【請求項６】
断面体をＺ方向に複数積層して三次元の物体を造形する三次元造形装置であって、
前記断面体のＸ方向の造形解像度と、前記断面体のＹ方向の造形解像度と、前記断面体の前記Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、前記物体の材料となる液体を吐出して前記物体を造形するヘッド部と、
前記ヘッド部を制御する制御部と、を備え、
前記ヘッド部は、１つの前記単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、
前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させる前に前記単位格子に前記無彩色液体を吐出させ、吐出された前記無彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記有彩色液体を吐出させ、吐出された前記有彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記無彩色液体を吐出させる、三次元造形装置。
【請求項７】
断面体をＺ方向に複数積層して三次元の物体を造形する三次元造形装置によって三次元の物体を製造する製造方法であって、
前記三次元造形装置は、前記断面体のＸ方向の造形解像度と、前記断面体のＹ方向の造形解像度と、前記断面体の前記Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、前記物体の材料となる液体を吐出して前記物体を造形するヘッド部を備え、
前記ヘッド部は、１つの前記単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、前記ヘッド部の主走査方向において、前記複数種類の有彩色液体を吐出する複数のノズル群の両側に前記無彩色液体を吐出するノズル群がそれぞれ配置されており、
前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させた後、吐出された前記有彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記無彩色液体を吐出させる、製造方法。
【請求項８】
断面体をＺ方向に複数積層して三次元の物体を造形する三次元造形装置をコンピューターが制御して三次元の物体を製造するためのコンピュータープログラムであって、
前記三次元造形装置は、前記断面体のＸ方向の造形解像度と、前記断面体のＹ方向の造形解像度と、前記断面体の前記Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、前記物体の材料となる液体を吐出して前記物体を造形するヘッド部を備え、
前記ヘッド部は、１つの前記単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、前記ヘッド部の主走査方向において、前記複数種類の有彩色液体を吐出する複数のノズル群の両側に前記無彩色液体を吐出するノズル群がそれぞれ配置されており、
前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させた後、吐出された前記有彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記無彩色液体を吐出させる機能、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、三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェット技術を採用した三次元造形装置が注目されている。インクジェット技術を採用した三次元造形装置では、硬化性を有する液体を吐出して水平方向（ＸＹ方向）に沿った一層分の断面体を形成する工程を、高さ方向（Ｚ方向）に何層にもわたって行うことで、三次元物体の造形が行われる。例えば、特許文献１に記載された三次元造形装置では、外周部分が着色された層と、外周部分が着色されていない層と、を重ね合わせることによって、色の濃淡を表現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７３１６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１５０５５６号公報
【特許文献３】特開２００５−６７１３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−５８５１９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、特許文献１に記載の技術では、外部から観察したときに、１層につき、１色しか表現することができないため、色の再現性が低下する問題があった。そのため、液体を吐出して着色された三次元物体を造形する技術において、色の再現性を向上させる技術が求められている。
【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、断面体をＺ方向に複数積層して三次元の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、前記断面体のＸ方向の造形解像度と、前記断面体のＹ方向の造形解像度と、前記断面体の前記Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、前記物体の材料となる液体を吐出して前記物体を造形するヘッド部を備え、前記ヘッド部は、前記液体を吐出する複数のノズル群を備え、所定の方向に走査しながら１つの前記単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、前記ヘッド部の主走査方向において、前記複数種類の有彩色液体を吐出する複数のノズル群の両側に前記無彩色液体を吐出するノズル群がそれぞれ配置されていることを特徴とする。
このような形態の三次元造形装置であれば、ヘッド部の主走査方向の往復移動の際に、往路と復路のいずれの場合であっても、容易に、単位格子内に吐出した有彩色液体の上部に無彩色液体を吐出させることができる。有彩色液体の上部に無彩色液体を吐出すると有彩色液体が無彩色液体によって広げられるため、物体の表面から観察される有彩色の彩度を向上させることができる。また、このような形態の三次元造形装置であれば、単位格子に吐出する有彩色液体の量を単位格子よりも細かな単位で調整することができるため、着色された三次元物体を造形する際に、三次元物体の見かけの解像度が低下することを抑制できる。
【０００７】
（２）上記形態の三次元造形装置はさらに、前記ヘッド部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させた後、吐出された前記有彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記無彩色液体を吐出させてもよい。
このような形態の三次元造形装置であれば、吐出した有彩色液体が無彩色液体によって広げられるため、物体の表面から観察される有彩色の彩度を向上させることができる。
【０００８】
（３）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させる前に前記単位格子に前記無彩色液体を吐出させ、吐出された前記無彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記有彩色液体を吐出させてもよい。
このような形態の三次元造形装置であれば、有彩色液体が無彩色液体によってさらに広げられるため、物体の表面から観察される有彩色の彩度をより向上させることができる。
【０００９】
（４）上記形態の三次元造形装置において、前記単位格子は、複数の副単位格子を有しており、前記ヘッド部は、前記無彩色液体を吐出するノズル群の数が前記複数種類の有彩色液体を吐出するノズル群の数以上となるように構成されており、前記無彩色液体を吐出する各ノズル群は、前記複数種類の有彩色液体のうちの互いに異なる一種類の有彩色液体とそれぞれ対応付けられており、前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、１つの前記単位格子に吐出させる特定の前記有彩色液体の吐出量が前記副単位格子の空間体積を満たさない場合には、前記特定の有彩色液体と対応付けられた前記無彩色液体のノズル群から前記無彩色液体を吐出させて、前記副単位格子を前記特定の有彩色液体と前記無彩色液体とによって満たしてもよい。
このような形態の三次元造形装置であれば、吐出する有彩色液体によって副単位格子の空間体積が満たされない場合には、無彩色液体を吐出させて、副単位格子の残りの空間を埋める。そのため、副単位格子の体積が均一化されるとともに、単位格子の体積も均一化される。そのため、三次元物体を精度よく造形することができる。
【００１０】
（５）上記形態の三次元造形装置において、前記ヘッド部は、白色液体を吐出するノズル群を備えており、前記無彩色液体は、無色液体であり、前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記物体の表面から内部へ向かう方向において互いに隣り合う２つの前記単位格子のうち、前記物体の表面側に位置する第１単位格子内に前記有彩色液体および前記無色液体を吐出させ、前記物体の内部側に位置する第２単位格子内に前記白色液体を吐出させてもよい。
このような形態の三次元造形装置であれば、物体において、有彩色液体によって着色される部分の内側に白色の部分が形成されるため、有彩色液体の色の濃度をより的確に表現することができる。
【００１１】
（６）本発明の他の一形態によれば、断面体をＺ方向に複数積層して三次元の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、前記断面体のＸ方向の造形解像度と、前記断面体のＹ方向の造形解像度と、前記断面体の前記Ｚ方向への積層間隔とに応じて定まる単位格子毎に、前記物体の材料となる液体を吐出して前記物体を造形するヘッド部と、前記ヘッド部を制御する制御部と、を備え、前記ヘッド部は、１つの前記単位格子に対して、無彩色液体と、指定された色を表すための複数種類の有彩色液体とを、それぞれ、指定された量、吐出可能であり、前記制御部は、前記ヘッド部を制御して、前記単位格子に前記有彩色液体を吐出させる前に前記単位格子に前記無彩色液体を吐出させ、吐出された前記無彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記有彩色液体を吐出させ、吐出された前記有彩色液体の前記Ｚ方向の上部に前記無彩色液体を吐出させることを特徴とする。
このような形態の三次元造形装置であれば、単位格子内に吐出される有彩色液体の上部と下部に無彩色液体が吐出される。これにより、有彩色液体がこれらの無彩色液体によって広げられ、物体の表面から観察される有彩色の彩度を向上させることができる。
【００１２】
本発明は、三次元造形装置としての形態以外にも、種々の形態で実現することが可能である。例えば、三次元造形装置が三次元の物体を製造する製造方法や、コンピューターが三次元造形装置を制御して三次元の物体を造形するための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が記録された一次的でない有形の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】
【００１３】
【図１】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】ヘッド部の概略構成を示す説明図である。
【図３】三次元造形処理のフローチャートである。
【図４】三次元物体を造形する手法を説明するための図である。
【図５】ヘッド部から吐出されたインクの積層順を説明するための図である。
【図６】インク吐出後の第１単位格子を例示した図である。
【図７】第１実施形態の効果の一例を説明するための図である。
【図８】変形例におけるインク吐出後の第１単位格子を例示した図である。
【図９】第２実施形態のヘッド部の概略構成を示す説明図である。
【図１０】第２実施形態のインクの積層順を説明するための図である。
【図１１】第２実施形態におけるインク吐出後の第１単位格子を例示した図である。
【図１２】第３実施形態のヘッド部の概略構成を示す説明図である。
【図１３】第３実施形態のインクの積層順を説明するための図である。
【図１４】第３実施形態のインク吐出後の第１単位格子を例示した図である。
【図１５】第４実施形態のヘッド部の概略構成を示す説明図である。
【図１６】第４実施形態のインクの積層順を説明するための図である。
【図１７】第５実施形態のインクの積層順を説明するための図である。
【図１８】第６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】
【００１４】
Ａ１．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、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。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。
【００１５】
造形部１０は、内部に三次元物体が造形される槽状の構造体である。造形部１０は、ＸＹ方向に沿った平坦な造形ステージ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。造形ステージ１１は、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り、枠体１２内においてＺ方向に移動する。
【００１６】
粉体供給部２０は、造形部１０内に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。
【００１７】
平坦化機構３０は、造形部１０の上面を水平方向（ＸＹ方向）に移動することによって、造形部１０内または、枠体１２上に供給された粉体を平坦化し、造形ステージ１１上に粉体層を形成するための機構である。平坦化機構３０は、例えば、スキージやローラーによって構成される。平坦化機構３０によって造形部１０から押し出された粉体は、造形部１０に隣接して設けられた粉体回収部４０内に排出される。
【００１８】
第１実施形態における三次元造形装置１００は、三次元物体の材料として、硬化性を有する液体（以下、「硬化液」という）と、上述した粉体とを用いる。硬化液としては、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液体の樹脂材料と、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重合開始剤との混合物を用いる。また、硬化液をヘッド部５０から液滴として吐出可能な程度の低粘度となるように、硬化液中のモノマーは比較的低分子量のモノマーが選択されており、更に１つのオリゴマーに含まれるモノマーの数も数分子程度に調整されている。この硬化液は、紫外光を浴びて重合開始剤が励起状態になると、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して、速やかに硬化して固体となる性質を有している。
【００１９】
本実施形態では、粉体として、その表面に、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た粉体を用いる。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、造形部１０内の粉体に硬化液を供給すると、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接触して硬化し、その結果、硬化液が吐出された部分では、粉体同士が硬化した硬化液によって結合された状態となる。なお、粉体として、その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。
【００２０】
ヘッド部５０は、ヘッド部５０に接続されたタンク５９から上述した硬化液の供給を受け、その硬化液をＺ方向に沿って、造形部１０中の粉体層に吐出する装置である。本実施形態では、ヘッド部５０は、硬化液として、色が付されていない無彩色インクと、色が付された複数種類の有彩色インクとを吐出可能である。ヘッド部５０は、造形部１０中に造形される三次元物体に対して、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。また、ヘッド部５０は、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、三次元物体に対して相対的にＺ方向に移動可能である。
【００２１】
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。ピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドは、微細なノズル穴が設けられた圧力室を硬化液で満たしておき、ピエゾ素子を用いて圧力室の側壁を撓ませることによって、圧力室の容積減少分に相当する体積の硬化液を液滴として吐出することが可能である。後述する制御部７０は、ピエゾ素子に印加する電圧波形を制御することによって、ヘッド部５０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。
【００２２】
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を硬化させるための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、ヘッド部５０をＸ方向に挟むように配置された本硬化用発光装置６１と仮硬化用発光装置６２とによって構成されている。ヘッド部５０が移動すると、それに伴い、硬化エネルギー付与部６０も移動する。本硬化用発光装置６１および仮硬化用発光装置６２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。仮硬化用発光装置６２は、吐出された硬化液をその着弾位置に固定するための仮硬化を行うために用いられる。本硬化用発光装置６１は、仮硬化後に、硬化液を完全に硬化させるために用いられる。仮硬化用発光装置６２から照射される紫外線のエネルギーは、例えば、本硬化用発光装置６１から照射される紫外線の２０〜３０％のエネルギーである。
【００２３】
制御部７０は、ＣＰＵとメモリーとを備えている。ＣＰＵは、メモリーあるいは記録媒体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、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、を制御して三次元物体を造形する機能を有する。詳細は後述するが、この機能には、ヘッド部５０を制御して、後述する単位格子ＵＧ（図４参照）内に、有彩色インクおよび無彩色インクを吐出させることによって、単位格子ＵＧの空間体積を、これらのインクによって満たすようにする機能が含まれている。なお、これらの機能は電子回路によって実現されてもよい。
【００２４】
図２は、ヘッド部５０の概略構成を示す説明図である。本実施形態では、ヘッド部５０は、無彩色インクとしての透明（ＣＬ）インクと、有彩色インクとしてのシアン（Ｃ）インクと、マゼンタ（Ｍ）インクと、イエロー（Ｙ）インクを吐出することができる。なお、ヘッド部５０が吐出するインクの色は、これらに限られない。例えば、ヘッド部５０はホワイト（Ｗ）やブラック（ＢＫ）を吐出可能に構成されていてもよい。ヘッド部５０には、透明（ＣＬ）インクの液滴を吐出する第１ノズル群５１および第２ノズル群５２と、シアン（Ｃ）インクの液滴を吐出する第３Ａノズル群５３と、マゼンタ（Ｍ）インクの液滴を吐出する第３Ｂノズル群５４と、イエロー（Ｙ）インクの液滴を吐出する第３Ｃノズル群５５と、透明（ＣＬ）インクの液滴を吐出する第４ノズル群５６および第５ノズル群５７と、が主走査方向（Ｘ方向）にこの順に並んで配置されている。ノズル群５１、５２、５６、５７からそれぞれ吐出される透明インクを互いに区別するため、以後、第１ノズル群５１から吐出される透明インクを「第１クリアインクＣＬ１」とも呼び、第２ノズル群５２から吐出される透明インクを「第２クリアインクＣＬ２」とも呼び、第４ノズル群５６から吐出される透明インクを「第３クリアインクＣＬ３」とも呼び、第５ノズル群５７から吐出される透明インクを「第４クリアインクＣＬ４」とも呼ぶ。有彩色インクを吐出するノズル群５３、５４、５５をまとめて「第３ノズル群ＧＮ３」とも呼ぶ。第３ノズル群ＧＮ３から吐出される有彩色インクの種類は上記に限定されない。各ノズル群５１〜５７には、複数のノズルＮｚが副走査方向（Ｙ方向）に沿ってジグザグ状に並んで配置されている。なお、各ノズル群５１〜５７において、ノズルＮｚは直線状に並んで配置されていてもよい。
【００２５】
三次元造形装置１００（図１）が三次元物体を造形（製造）する手法を簡単に説明する。まず、コンピューター２００が、三次元物体の形状を表すポリゴンデータを、Ｚ方向の造形解像度（積層ピッチ）に従ってスライスし、ＸＹ方向に沿った複数の断面データを生成する。この断面データは、Ｘ方向およびＹ方向について所定の造形解像度を有しており、各要素に対して対応するＸＹ座標に吐出する硬化液（有彩色インクおよび無彩色インク）の種類および量が格納された二次元のビットマップデータによって表される。つまり、本実施形態では、ビットマップデータによって、三次元造形装置１００の制御部７０に対して、硬化液を吐出させる座標と、吐出させる硬化液の種類と量とが指定される。
【００２６】
三次元造形装置１００の制御部７０は、コンピューター２００から断面データを取得すると、粉体供給部２０および平坦化機構３０を制御して造形部１０内に粉体層を形成する。そして、断面データに従ってヘッド部５０を駆動して硬化液を粉体層に吐出し、その後、吐出された硬化液に向かって硬化エネルギー付与部６０を制御して紫外光を照射し、仮硬化および本硬化を行う。すると、紫外光によって硬化液が硬化して粉体同士が結合し、造形部１０内には、１層分の断面データに対応する断面体が形成される。こうして１層分の断面体を形成すると、制御部７０は、アクチュエーター１３を駆動して造形ステージ１１を、Ｚ方向の造形解像度に応じた積層ピッチ分、Ｚ方向に沿って降下させる。造形ステージ１１を降下させると、制御部７０は、造形ステージ１１上に既に形成された断面体の上に新たな粉体層を形成する。新たな粉体層を形成すると、制御部７０は、コンピューター２００から次の断面データを受け取って、新たな粉体層に硬化液を吐出して紫外光を照射することにより、新たな断面体を形成する。このように制御部７０は、コンピューター２００から各層の断面データを受け取ると、アクチュエーター１３や粉体供給部２０、平坦化機構３０、ヘッド部５０、硬化エネルギー付与部６０を制御することにより、１層ずつ断面体を形成し、それを積層していくことにより、三次元物体を造形する。
【００２７】
図３は、本実施形態において実行される三次元造形処理の具体的なフローチャートである。本実施形態では、まず、コンピューター２００が、記録媒体やネットワーク、コンピューター２００において実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元物体の形状を表すポリゴンデータを取得する（ステップＳ１０）。ポリゴンデータを取得すると、コンピューター２００は、ポリゴンデータによって表される各ポリゴンの表面の画像を、Ｃ，Ｍ，Ｙにそれぞれ分版する（ステップＳ２０）。
【００２８】
各ポリゴンの表面の画像を分版すると、続いて、コンピューター２００は、ポリゴンデータを、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータを生成する（ステップＳ４０）。このとき、コンピューター２００は、各断面データにおいて、断面体の最外周に対応する座標（最外周座標）に、各ポリゴンの表面画像に基づき、有彩色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）の階調値を表す値を格納する。最外周座標よりも内側の座標には、クリアインクを吐出するための値が格納される。
【００２９】
断面毎にビットマップデータが生成されると、三次元造形装置１００の制御部７０は、それらのビットマップデータをコンピューター２００から受信し、受信したビットマップデータに従って、ヘッド部５０等の各部を制御し、三次元物体を造形する（ステップＳ５０）。上述したように、各断面データの最外周座標には、有彩色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）についての階調値が記録されており、最外周座標よりも内側の座標には、クリアインクを吐出するための値が格納されている。そのため、ステップＳ５０では、内部が透明で、表面付近に着色が施された物体が造形される。ステップＳ５０では、制御部７０は、以下の手法に従い、三次元物体を造形する。
【００３０】
図４は、三次元物体を造形する手法を説明するための図である。ビットマップデータを受信した制御部７０は、ヘッド部５０を制御して、ビットマップデータにおいて指定された座標に、指定された種類の硬化液（有彩色インクと無彩色インクの少なくとも一方）を指定された量だけ吐出させる。言い換えれば、制御部７０は、ヘッド部５０を制御して、図４（Ａ）に示す仮想の三次元格子ＤＬを構成する単位格子ＵＧ毎に、硬化液を吐出して物体の造形を行う。ここでの単位格子ＵＧとは、断面体のＸ方向およびＹ方向の造形解像度と、断面体のＺ方向への積層間隔とに応じた最小の空間体積を有する仮想の三次元領域であり、１つの単位格子ＵＧは、ビットマップデータの１つの座標に対応する。制御部７０は、第１層の断面データ（ビットマップデータ）に基づいて、三次元格子ＤＬの第１層を構成する単位格子ＵＧに硬化液を吐出して第１層分の断面体を完成させた後、第２層の断面データに基づいて、第２層を構成する単位格子ＵＧに硬化液を吐出して第２層分の断面体を完成させる。これを、第Ｎ層まで繰り返すことによって、積層体としての三次元物体を形成する。単位格子ＵＧのことを、ボクセル（Ｖｏｘｅｌ）ともいう。なお、粉体を用いて物体を造形する本実施形態の場合、単位格子ＵＧの空間体積は、単位格子ＵＧの体積から、そこに含まれている粉体の体積を除いた体積となり、その空間体積をほぼ満たすように硬化液が吐出される。
【００３１】
各断面データの最外周座標に記録されているＣ，Ｍ，Ｙの各色の階調値に従って、ヘッド部５０は、図４（Ｂ）に示すように、物体の外表面に対応する単位格子（第１単位格子ＵＧｓおよび第２単位格子ＵＧｂ）にそれぞれ指定された有彩色インクを吐出する。ここで、第１単位格子ＵＧｓは、物体の側面に対応する単位格子であり、図４（Ｂ）のハッチ部分は物体の外表面を表す。第２単位格子ＵＧｂは、物体の底面に対応する単位格子であり、第２単位格子ＵＧｂの底面が物体の底面を構成する。第１単位格子ＵＧｓおよび第２単位格子ＵＧｂは、いずれもビットマップデータの最外周座標に対応する。本実施形態では、ヘッド部５０は、第１、２単位格子ＵＧｓ、ＵＧｂに有彩色インクを吐出し、第１、２単位格子ＵＧｓ、ＵＧｂよりも内側の単位格子ＵＧには無彩色インクのみを吐出するので、第１、２単位格子ＵＧｓ、ＵＧｂに囲まれた内側部分が透明で、第１、２単位格子ＵＧｓ、ＵＧｂに対応する表面部分に着色が施された物体が造形される。
【００３２】
図５は、ヘッド部５０から吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順を説明するための図である。本実施形態のヘッド部５０は、主走査方向の往路と復路の両方において、第１単位格子ＵＧｓに対して、有彩色インクおよび無彩色インクを吐出可能に構成されている。また、ヘッド部５０は、往路および復路の一方のパスのみによって、１つの第１単位格子ＵＧｓを有彩色インクおよび無彩色インクで満たすことが可能に構成されている。図５（Ａ）には、ヘッド部５０の往路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順が示されており、図５（Ｂ）には、復路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順が示されている。図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ヘッド部５０は、有彩色インクを吐出する第３ノズル群ＧＮ３の両側にクリアインクを吐出するノズル群５１、５２、５６、５７を備えるため、往路と復路のいずれにおいても１パスで第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出することができる。有彩色インクの上部にクリアインクを吐出することによる効果については後述する。ここでの「上部」とは＋Ｚ方向を意味しており、１単位格子ＵＧｓ内に吐出されたインクの積層方向と同じである。
【００３３】
本実施形態の制御部７０は、ビットマップデータ中の階調値の大きさに応じて第１単位格子ＵＧｓ内に吐出する有彩色インクの吐出量を決定する。制御部７０は、有彩色インクの吐出量に応じて、クリアインクＣＬの吐出量を調整し、第１単位格子ＵＧｓの空間体積を、有彩色インクおよび無彩色インクによって満たす。そのため、第１単位格子ＵＧｓ内に吐出する有彩色インクの種類および量にかかわらず、第１単位格子ＵＧｓに吐出されたインクの合計の体積はすべて同じになっている。ヘッド部５０の往路において、第１単位格子ＵＧｓに対して、シアン（Ｃ）インクと第１クリアインクＣＬ１との吐出量の合計が一定となり、マゼンタ（Ｍ）インクと第２クリアインクＣＬ２との吐出量の合計が一定となり、イエロー（Ｙ）インクと第３クリアインクＣＬ３との吐出量の合計が一定となるように各クリアインクＣＬ１〜ＣＬ３を吐出させる。また、制御部７０は、ヘッド部５０の往路において、第１単位格子ＵＧｓの最上部に第４クリアインクＣＬ４を一定量吐出させる。上記の制御部７０の制御によって、ヘッド部５０が第１単位格子ＵＧｓに吐出するインク量の合計は一定となり、第１単位格子ＵＧｓの空間体積と等しくなる。また、第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部には必ずクリアインク（ＣＬ４）が吐出される。ヘッド部５０の復路において、制御部７０は、第１単位格子ＵＧｓに対して、イエロー（Ｙ）インクと第４クリアインクＣＬ４との吐出量の合計が一定となり、マゼンタ（Ｍ）インクと第３クリアインクＣＬ３との吐出量の合計が一定となり、シアン（Ｃ）インクと第２クリアインクＣＬ２との吐出量の合計が一定となるように各クリアインクＣＬ２〜ＣＬ４を吐出させる。また、制御部７０は、ヘッド部５０の復路において、第１単位格子ＵＧｓの最上部に第１クリアインクＣＬ１を一定量吐出させる。そのため、復路においても、ヘッド部５０が第１単位格子ＵＧｓに吐出するインク量の合計は一定となり、第１単位格子ＵＧｓの体積と等しくなる。また、第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部には必ずクリアインク（ＣＬ１）が吐出される。以後、上述した一組の有彩色インクと無彩色インクの各吐出量の合計（一定）によって満たされる体積を副単位格子ＳＵとも呼ぶ。副単位格子ＳＵは、サブボクセル（Ｓｕｂ  Ｖｏｘｅｌ）とも呼ばれ、本実施形態では、１つの第１単位格子ＵＧｓには、３つの副単位格子ＳＵが含まれる。上述のように、制御部７０は、クリアインクを吐出する各ノズル群と、３種類の有彩色インクのうちの一種類の有彩色インクとを対応付けており、特定の有彩色インクの吐出量が副単位格子ＳＵの空間体積を満たさない場合には、この有彩色インクと対応付けられたノズル群からクリアインクを吐出させて、副単位格子ＳＵの体積をこの有彩色インクとクリアインクとによって満たす。制御部７０は、第２単位格子ＵＧｂ（図４）に対しても、第１単位格子ＵＧｓと同様の手順によって有彩色インクおよび無彩色インクを吐出する。
【００３４】
図６は、往路において各インクが吐出された後の第１単位格子ＵＧｓを例示した図である。第１単位格子ＵＧｓの側面側（Ｙ方向側）から観察される物体の側面の色は、第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの組合せによって表現される。本実施形態のヘッド部５０は、有彩色インク（Ｃ，Ｍ，Ｙ）の１滴あたりの吐出量を、ビットマップデータ中の階調値の大きさに応じて、「なし（吐出しない）」「小」、「中」、「大」の４種類から選択する。具体的には、制御部７０は、コンピューター２００から取得したビットマップデータ中の階調値とそのインク色の吐出量「小」「中」「大」の吐出率とを対応づけたルックアップテーブルと、各インク色のディザマトリクスにより決定されたインク量を吐出するように、ヘッド部５０を制御する。吐出率はインク滴がその部分の単位格子に吐出されるべき確率を表している。本実施形態では、吐出量が「小」の場合には、ヘッド部５０は２ｐｌの有彩色インクを吐出し、「中」の場合には４ｐｌの有彩色インクを吐出し、「大」の場合には６ｐｌの有彩色インクを吐出する。本実施形態では、各インクの吐出量が４段階に区分されるが、ヘッド部５０の吐出量の調整能力に応じて、より細かく、あるいは、大まかに区分されてもよい。
【００３５】
ビットマップデータに基づいて、有彩色インクの吐出量が上記のように選択されると、制御部７０は、選択された有彩色インクの吐出量に応じて、その有彩色インクに対応するクリアインクの量を決定する。既述のように、制御部７０は、特定の一組の有彩色インクとクリアインクの吐出量の合計が一定となるように、各クリアインクの吐出量を決定する。ここでは、一組の有彩色インクとクリアインクの吐出量の合計（副単位格子ＳＵの体積）は、６ｐｌであり、有彩色インクの吐出量が「大」の場合に吐出されるインクの量と一致する。第１単位格子ＵＧｓの体積は２０ｐｌで満たされるものとして説明する。ヘッド部５０は、クリアインクの１滴あたりの吐出量を、「なし（吐出しない）」「小」、「中」、「大」の４種類から選択する。ヘッド部５０は、第１クリアインクＣＬ１の吐出量が「小」の場合には、これを２ｐｌ吐出し、「中」の場合には、４ｐｌ吐出し、「大」の場合には、６ｐｌ吐出する。ヘッド部５０は、第１単位格子ＵＧｓの最上部に第４クリアインクＣＬ４を２ｐｌ吐出する。図６（Ａ）〜（Ｄ）に示された第１単位格子ＵＧｓ内のインクの構成（種類および量）は以下のようになる。
＜図６（Ａ）の構成＞
ＣＬ１「小」＋ＣＬ２「小」＋Ｃ「中」＋Ｍ「中」＋Ｙ「中」＋ＣＬ３「小」＋ＣＬ４「小」
＜図６（Ｂ）の構成＞
ＣＬ１「なし」＋ＣＬ２「なし」＋Ｃ「大」＋Ｍ「大」＋Ｙ「大」＋ＣＬ３「なし」＋ＣＬ４「小」
＜図６（Ｃ）の構成＞
ＣＬ１「なし」＋ＣＬ２「大」＋Ｃ「大」＋Ｍ「なし」＋Ｙ「大」＋ＣＬ３「なし」＋ＣＬ４「小」
＜図６（Ｄ）の構成＞
ＣＬ１「大」＋ＣＬ２「大」＋Ｃ「なし」＋Ｍ「なし」＋Ｙ「小」＋ＣＬ３「中」＋ＣＬ４「小」
【００３６】
図７は、第１実施形態の効果の一例を説明するための図である。本実施形態の三次元造形装置１００によれば、単位格子ＵＧ内に吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出するため、物体の表面から観察される有彩色の彩度を向上させることができる。具体的には、図７（Ａ）に示すように、有彩色インクの上にクリアインクが積層されると、クリアインクによって有彩色インクが水平方向に押し広げられる。この時の広がりは、吐出された有彩色インクとクリアインクの合計のインク量と同じインク量の有彩色インク（図７（Ｂ））と同様の広がりとなる。すなわち、上記の構成によれば、有彩色インクの吐出量が少なくても、その有彩色インクをクリアインクによってより広げることができるため、この有彩色の彩度を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の三次元造形装置１００によれば、図６に示すように、造形解像度に応じた単位格子ＵＧよりも細かな単位で単位格子ＵＧに吐出する有彩色液体の量を調整することができるので、着色された三次元物体を造形する際に、１つの単位格子ＵＧにつき１色だけ着色を行う場合に比べて、三次元物体の見かけの解像度が低下することを抑制できる。また、本実施形態では、単位格子ＵＧに対して吐出した有彩色液体の量によって単位格子ＵＧの空間体積が満たされない場合には、無彩色液体によって、単位格子ＵＧの残りの空間体積を埋める。そのため、各単位格子ＵＧの体積が均一化され、三次元物体を精度よく造形することができる。
【００３８】
また、本実施形態の三次元造形装置１００によれば、図２に示すように、ヘッド部５０は、主走査方向において、有彩色インクを吐出する第３ノズル群ＧＮ３の両側にクリアインクを吐出するノズル群５１、５２、５６、５７が配置されているため、走査時の往路と復路のいずれの場合であっても、容易に、単位格子ＵＧ内に吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを容易に吐出させることができる。
【００３９】
Ａ２．第１実施形態の変形例：
図８は、第１実施形態の変形例の往路において各インクが吐出された後の第１単位格子ＵＧｓを例示した図である。第１実施形態では、制御部７０は、ヘッド部５０の往路と復路のいずれにおいても、第１単位格子ＵＧｓに吐出させた有彩色インクの上部にクリアインクを吐出させるものとして説明した。変形例の制御部７０は、さらに、第１単位格子ＵＧｓに有彩色インクを吐出させる前に、この第１単位格子ＵＧｓにクリアインクを吐出させ、吐出されたクリアインクの上部に有彩色インクを吐出させるように構成されている。すなわち、制御部７０は、第１単位格子ＵＧｓに有彩色インクを吐出する前と吐出した後の両方において、第１単位格子ＵＧｓにクリアインクを吐出するように構成されている。例えば、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、制御部７０は、第１単位格子ＵＧｓに必ず第１クリアインクＣＬ１を吐出するように構成されていてもよい。ここでは、第１単位格子ＵＧｓの体積は２２ｐｌで満たされるものとして示されている。ヘッド部５０が吐出する有彩色インクとクリアインクの吐出量は第１実施例と同じである。図８（Ａ）〜（Ｄ）に示された第１単位格子ＵＧｓ内のインクの構成（種類および量）は以下のようになる。
＜図８（Ａ）の構成＞
ＣＬ１「中」＋ＣＬ２「小」＋Ｃ「中」＋Ｍ「中」＋Ｙ「中」＋ＣＬ３「小」＋ＣＬ４「小」
＜図８（Ｂ）の構成＞
ＣＬ１「小」＋ＣＬ２「なし」＋Ｃ「大」＋Ｍ「大」＋Ｙ「大」＋ＣＬ３「なし」＋ＣＬ４「小」
＜図８（Ｃ）の構成＞
ＣＬ１「小」＋ＣＬ２「大」＋Ｃ「大」＋Ｍ「なし」＋Ｙ「大」＋ＣＬ３「なし」＋ＣＬ４「小」
図８（Ｄ）の構成＞
ＣＬ１「大」＋ＣＬ２「大」＋Ｃ「なし」＋Ｍ「なし」＋Ｙ「小」＋ＣＬ３「中」＋ＣＬ４「中」
【００４０】
本実施形態の三次元造形装置１００によれば、第１単位格子ＵＧｓに有彩色インクを吐出させる前に、第１単位格子ＵＧｓにクリアインクを吐出させるため、物体の表面から観察される有彩色の彩度を向上させることができる。クリアインクの上部に有彩色インクを吐出すると、有彩色インクの上部にクリアインクが吐出された場合と同様に、クリアインクによって有彩色インクが水平方向に押し広げられる。そのため、有彩色インクの吐出量が少なくても、有彩色の彩度を向上させることができる。また、ヘッド部５０は、図２に示すように、主走査方向において、有彩色インクを吐出する第３ノズル群ＧＮ３の両側にクリアインクを吐出するノズル群５１、５２、５６、５７が配置されているため、走査時の往路と復路のいずれの場合であっても、容易に、単位格子ＵＧ内に吐出されたクリアインクの上部に有彩色インクを吐出させることができる。
【００４１】
Ｂ．第２実施形態：
図９は、第２実施形態のヘッド部５０Ａの概略構成を示す説明図である。第２実施形態のヘッド部５０Ａは、第１実施形態のヘッド部５０（図２）と比較して、クリアインクを吐出するノズル群の数が２つ少ない点が異なる。ヘッド部５０Ａには、第１クリア（ＣＬ１）インクの液滴を吐出する第１ノズル群５１Ａと、シアン（Ｃ）インクの液滴を吐出する第２Ａノズル群５２Ａと、マゼンタ（Ｍ）インクの液滴を吐出する第２Ｂノズル群５３Ａと、イエロー（Ｙ）インクの液滴を吐出する第２Ｃノズル群５４Ａと、第２クリア（ＣＬ２）インクの液滴を吐出する第３ノズル群５５Ａと、が主走査方向（Ｘ方向）にこの順に並んで配置されている。有彩色インクを吐出するノズル群５２Ａ〜５４Ａをまとめて「第２ノズル群ＧＮ２」とも呼ぶ。
【００４２】
図１０は、第２実施形態のヘッド部５０Ａから吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順を説明するための図である。第２実施形態のヘッド部５０Ａは、第１実施形態のヘッド部５０と同様に、往路および復路の一方のパスのみによって、第１単位格子ＵＧｓを有彩色インクおよび無彩色インクで満たすことが可能に構成されている。図１０（Ａ）には、ヘッド部５０Ａの往路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順が示されており、図１０（Ｂ）には、復路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順が示されている。図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ヘッド部５０Ａは、有彩色インクを吐出する第２ノズル群ＧＮ２の両側にクリアインクを吐出するノズル群５１Ａ、５５Ａを備えるため、往路と復路のいずれにおいても１パスで第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出することができる。また、制御部７０は、第１単位格子ＵＧｓに吐出する有彩色インクの量に応じて、クリアインクＣＬの吐出量を調整し、第１単位格子ＵＧｓの空間体積を、有彩色インクおよび無彩色インクによって満たす。そのため、第１単位格子ＵＧｓに吐出されたインクの合計の体積はすべて同じになっている。
【００４３】
図１１は、第２実施形態のヘッド部５０Ａの往路においてインクが吐出された後の第１単位格子ＵＧｓを例示した図である。第１実施形態と同様に、第１単位格子ＵＧｓの体積は２０ｐｌで満たされるものとして説明する。第２実施形態のヘッド部５０Ａは、クリアインクＣＬの吐出量が第１実施形態のヘッド部５０と異なる。有彩色インクの吐出量は第１実施形態と同様である。すなわち、第２実施形態のヘッド部は、有彩色インクの吐出量が「小」の場合には、これを２ｐｌ吐出し、「中」の場合には４ｐｌ吐出し、「大」の場合には６ｐｌ吐出する。このヘッド部５０Ａは、第１クリアインクＣＬ１の吐出量が「小」の場合には、これを４ｐｌ吐出し、「中」の場合には６ｐｌ吐出し、「大」の場合には１０ｐｌ吐出する。ヘッド部５０Ａは、第２クリアインクＣＬ２の吐出量が「小」の場合には、これを２ｐｌ吐出し、「中」の場合には８ｐｌ吐出し、「大」の場合には１０ｐｌ吐出する。図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示された第１単位格子ＵＧｓ内のインクの構成は以下のようになる。
＜図１１（Ａ）の構成＞
ＣＬ１「中」＋Ｃ「中」＋Ｍ「中」＋Ｙ「中」＋ＣＬ２「小」
＜図１１（Ｂ）の構成＞
ＣＬ１「なし」＋Ｃ「大」＋Ｍ「大」＋Ｙ「大」＋ＣＬ２「小」
＜図１１（Ｃ）の構成＞
ＣＬ１「中」＋Ｃ「中」＋Ｍ「なし」＋Ｙ「小」＋ＣＬ２「中」
＜図１１（Ｄ）の構成＞
ＣＬ１「大」＋Ｃ「なし」＋Ｍ「なし」＋Ｙ「小」＋ＣＬ２「中」
【００４４】
以上で説明した第２実施形態によれば、クリアインクを吐出するノズル群の数は、第１実施形態に限定されない。例えば、図９に示す第２実施形態のヘッド部５０Ａであっても、主走査方向において、有彩色インクを吐出する第２ノズル群ＧＮ２の両側にクリアインクを吐出するノズル群５１Ａ、５５Ａが配置されているため、走査時の往路と復路の両方において、容易に、単位格子内に吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出させることができる。
【００４５】
Ｃ．第３実施形態：
図１２は、第３実施形態のヘッド部５０Ｂの概略構成を示す説明図である。第３実施形態のヘッド部５０Ｂは、第１実施形態のヘッド部５０（図２）と比較して、クリアインクを吐出するノズル群の位置が異なる。ヘッド部５０Ｂには、第１クリア（ＣＬ１）インクの液滴を吐出する第１ノズル群５１Ｂと、シアン（Ｃ）インクの液滴を吐出する第２ノズル群５２Ｂと、第２クリア（ＣＬ２）インクの液滴を吐出する第３ノズル群５３Ｂと、マゼンタ（Ｍ）インクの液滴を吐出する第４ノズル群５４Ｂと、第３クリア（ＣＬ３）インクの液滴を吐出する第５ノズル群５５Ｂと、イエロー（Ｙ）インクの液滴を吐出する第６ノズル群５６Ｂと、第４クリア（ＣＬ４）インクの液滴を吐出する第７ノズル群５７Ｂと、が主走査方向（Ｘ方向）にこの順に並んで配置されている。
【００４６】
図１３は、第３実施形態のヘッド部５０Ｂから吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順を説明するための図である。第３実施形態のヘッド部５０Ｂは、第１実施形態のヘッド部５０と同様に、往路および復路の一方のパスのみによって、第１単位格子ＵＧｓを有彩色インクおよび無彩色インクで満たすことが可能に構成されている。図１３（Ａ）には、ヘッド部５０Ｂの往路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順が示されており、図１３（Ｂ）には、復路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順が示されている。図１３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ヘッド部５０Ｂは、有彩色インクを吐出するノズル群５２Ｂ、５４Ｂ、５６Ｂのそれぞれの両側にクリアインクを吐出するノズル群５１Ｂ、５３Ｂ、５５Ｂ、５７Ｂを備えている。そのため、往路と復路のいずれにおいても１パスで第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出することができる。また、上記の構成によって、第１単位格子ＵＧｓに吐出される有彩色インク同士が互いに接触することを抑制できる。種類の異なる有彩色インクが積層方向で接触すると、接触したインク間で混色（ブリード）が発生し、彩度が低下する場合がある。本実施形態によれば、有彩色インクは、その上部および下部がクリアインクと接触しやすいため、有彩色インク同士の接触を低減できる。これにより、混色による彩度の低下を発生しにくくすることができる。
【００４７】
第３実施形態の制御部７０は、第１実施形態と同様に、ヘッド部５０の往路において、第１単位格子ＵＧｓに対して、シアン（Ｃ）インクと第１クリアインクＣＬ１との吐出量の合計が一定となり、マゼンタ（Ｍ）インクと第２クリアインクＣＬ２との吐出量の合計が一定となり、イエロー（Ｙ）インクと第３クリアインクＣＬ３との吐出量の合計が一定となるように各インクを吐出させる。また、制御部７０は、ヘッド部５０の往路において、第１単位格子ＵＧｓの最上部に第４クリアインクＣＬ４を一定量吐出させる。制御部７０は、ヘッド部５０の復路において、第１単位格子ＵＧｓに対して、イエロー（Ｙ）インクと第４クリアインクＣＬ４との吐出量の合計が一定となり、マゼンタ（Ｍ）インクと第３クリアインクＣＬ３との吐出量の合計が一定となり、シアン（Ｃ）インクと第２クリアインクＣＬ２との吐出量の合計が一定となるように各インクを吐出させる。また、制御部７０は、ヘッド部５０の復路において、第１単位格子ＵＧｓの最上部に第１クリアインクＣＬ１を一定量吐出させる。すなわち、制御部７０は、上述した一組の有彩色インクとクリアインクの吐出量の合計によって副単位格子ＳＵの空間体積を満たすように、各インクを吐出させる。
【００４８】
図１４は、第３実施形態のヘッド部５０Ｂの往路において各インクが吐出された後の第１単位格子ＵＧｓを例示した図である。第１実施形態と同様に、第１単位格子ＵＧｓの体積は２０ｐｌで満たされるものとして説明する。第３実施形態のヘッド部５０Ｂは、各インクを第１単位格子ＵＧｓに吐出する際の吐出順以外は第１実施形態のヘッド部５０と同様である。図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示された第１単位格子ＵＧｓ内のインクの構成は以下のようになる。
＜図１４（Ａ）の構成＞
ＣＬ１「小」＋Ｃ「中」＋ＣＬ２「小」＋Ｍ「中」＋ＣＬ３「小」＋Ｙ「中」＋ＣＬ４「小」
＜図１４（Ｂ）の構成＞
ＣＬ１「なし」＋Ｃ「大」＋ＣＬ２「なし」＋Ｍ「大」＋ＣＬ３「なし」＋Ｙ「大」＋ＣＬ４「小」
＜図１４（Ｃ）の構成＞
ＣＬ１「なし」＋Ｃ「大」＋ＣＬ２「大」＋Ｍ「なし」＋ＣＬ３「なし」＋Ｙ「大」＋ＣＬ４「小」
＜図１４（Ｄ）の構成＞
ＣＬ１「大」＋Ｃ「なし」＋ＣＬ２「大」＋Ｍ「なし」＋ＣＬ３「中」＋Ｙ「小」＋ＣＬ４「小」
【００４９】
以上で説明した第３実施形態によれば、クリアインクを吐出するノズル群の位置は、第１実施形態に限定されない。例えば、図１２に示す第３実施形態のヘッド部５０Ｂであっても、主走査方向において、有彩色インクを吐出するノズル群５２Ｂ、５４Ｂ、５６Ｂのそれぞれの両側にクリアインクを吐出するノズル群５１Ｂ、５３Ｂ、５５Ｂ、５７Ｂを備えているため、走査時の往路と復路の両方において、容易に、単位格子内に吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出させることができる。
【００５０】
Ｄ．第４実施形態：
図１５は、第４実施形態のヘッド部５０Ｃの概略構成を示す説明図である。第４実施形態のヘッド部５０Ｃは、第１実施形態のヘッド部５０（図２）と比較して、ホワイト（Ｗ）インクを吐出するノズル群を２つ備えている点と、クリアインクを吐出するノズル群の数が２つ少ない点が異なる。ヘッド部５０Ｃには、第１ホワイト（Ｗ１）インクの液滴を吐出する第１ノズル群５１Ｃと、第１クリア（ＣＬ１）インクの液滴を吐出する第２ノズル群５２Ｃと、シアン（Ｃ）インクの液滴を吐出する第３Ａノズル群５３Ｃと、マゼンタ（Ｍ）インクの液滴を吐出する第３Ｂノズル群５４Ｃと、イエロー（Ｙ）インクの液滴を吐出する第３Ｃノズル群５５Ｃと、第２クリア（ＣＬ２）インクの液滴を吐出する第４ノズル群５６Ｃと、第２ホワイト（Ｗ２）インクの液滴を吐出する第５ノズル群５７Ｃと、が主走査方向（Ｘ方向）にこの順に並んで配置されている。有彩色インクを吐出するノズル群５３Ｃ〜５５Ｃをまとめて「第３ノズル群ＧＮ３Ｂ」とも呼ぶ。
【００５１】
図１６は、第４実施形態のヘッド部５０Ｃから吐出されるインクの第１単位格子ＵＧｓ内および第３単位格子ＵＧｎにおける積層順を説明するための図である。ヘッド部５０Ｃは、物体の表面側から内部側へ向かう方向（奥行き方向）に連続して並ぶ２つの単位格子（ＵＧｓおよびＵＧｎ）にそれぞれ指定されたインクを吐出する。ここで、第１単位格子ＵＧｓは、物体の側面に対応する単位格子であり、図１６（Ａ）において、第１単位格子ＵＧｓの左側が物体の外表面に対応する。第３単位格子ＵＧｎは、第１単位格子ＵＧｓの物体の外表面となる側の反対側（図１６（Ａ）の右側）に位置し、第１単位格子ＵＧｓとＸ方向またはＹ方向に沿って並ぶ単位格子である。ヘッド部５０Ｃは、往路および復路の一方のパスのみによって、第１単位格子ＵＧｓを有彩色インクおよびクリアインクで満たし、第３単位格子ＵＧｎをホワイト（Ｗ）インクで満たすことが可能に構成されている。図１６（Ａ）には、ヘッド部５０Ｂの往路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内および第３単位格子ＵＧｎ内における積層順が示されており、図１６（Ｂ）には、復路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内および第３単位格子ＵＧｎ内における積層順が示されている。図１６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ヘッド部５０Ｃは、有彩色インクを吐出する第３ノズル群ＧＮ３Ｂの両側にクリアインクを吐出するノズル群５２Ｃ、５６Ｃを備えているため、往路と復路のいずれにおいても１パスで第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出することができる。また、ヘッド部５０Ｃは、ホワイトインクを吐出するノズル群５１Ｃ、５７Ｃを備えているため、第１単位格子ＵＧｓの内側に位置する第３単位格子ＵＧｎをホワイトインクで満たすことができる。第４実施形態によれば、物体において、有彩色インクによって着色された外表面の内側に、ホワイトインクによって着色された部分が配置される。これにより、地色が白色になるため、着色された外表面の色の再現性を向上させることができる。
【００５２】
Ｅ．第５実施形態：
図１７は、第５実施形態のヘッド部５０Ｄから吐出されるインクの第１単位格子ＵＧｓ内における積層順を説明するための図である。第５実施形態のヘッド部５０Ｄは、第４実施形態のヘッド部５０Ｃ（図１５）と比較して、ホワイト（Ｗ）インクを吐出するノズル群の位置が異なる。ヘッド部５０Ｄには、第１クリア（ＣＬ１）インクの液滴を吐出する第１ノズル群５１Ｄと、シアン（Ｃ）インクの液滴を吐出する第２ノズル群５２Ｄと、第１ホワイト（Ｗ１）インクの液滴を吐出する第３ノズル群５３Ｄと、マゼンタ（Ｍ）インクの液滴を吐出する第４ノズル群５４Ｄと、第２ホワイト（Ｗ２）インクの液滴を吐出する第５ノズル群５５Ｄと、イエロー（Ｙ）インクの液滴を吐出する第６ノズル群５６Ｄと、第２クリア（ＣＬ２）インクの液滴を吐出する第７ノズル群５７Ｄと、が主走査方向（Ｘ方向）にこの順に並んで配置されている。第５実施形態のヘッド部５０Ｄは、第４実施形態のヘッド部５０Ｃと同様に、往路および復路の一方のパスのみによって、第１単位格子ＵＧｓを有彩色インクおよびクリアインクで満たし、第３単位格子ＵＧｎをホワイト（Ｗ）インクで満たすことが可能に構成されている。図１７（Ａ）には、ヘッド部５０Ｄの往路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内および第３単位格子ＵＧｎ内における積層順が示されており、図１７（Ｂ）には、復路において吐出されたインクの第１単位格子ＵＧｓ内および第３単位格子ＵＧｎ内における積層順が示されている。図１７（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ヘッド部５０Ｄは、有彩色インクを吐出するノズル群５２Ｄ、５４Ｄ、５６Ｄの両側にクリアインクを吐出するノズル群５１Ｄ、５７Ｄを備えるため、往路と復路のいずれにおいても１パスで第１単位格子ＵＧｓに吐出された有彩色インクの上部にクリアインクを吐出することができる。また、ヘッド部５０Ｄは、有彩色インクを吐出するノズル群５２Ｄ、５４Ｄ、５６Ｄの互いの間にホワイトインクを吐出するノズル群５３Ｄ、５５Ｄを備えている。そのため、異なる有彩色インク同士の間にホワイトインクを吐出することができる。このホワイトインクによって、異なる有彩色インクの色が互いに干渉することを抑制できる。また、ヘッド部５０Ｄは、ホワイトインクを吐出するノズル群５３Ｄ、５５Ｄを備えているため、第１単位格子ＵＧｓの内側に位置する第３単位格子ＵＧｎをホワイトインクで満たすことができる。これにより、有彩色インクによって着色された物体の外表面の内側に、ホワイトインクによって着色された部分が配置されるため、着色された外表面の色の再現性を向上させることができる。
【００５３】
Ｆ．第６実施形態：
図１８は、第６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している。これに対して、第６実施形態の三次元造形装置１００Ｅ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。
【００５４】
三次元造形装置１００Ｅ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、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５９が接続されている。硬化エネルギー付与部６０は、本硬化用発光装置６１と仮硬化用発光装置６２とを備えている。つまり、三次元造形装置１００Ｅは、多くの部分で第１実施形態の三次元造形装置１００の構成と共通しており、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。このような三次元造形装置１００Ｅ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。なお、本実施形態の場合、単位格子ＵＧの空間体積には、単位格子ＵＧの体積とほぼ等しくなるように有彩色インクおよび無彩色インクが吐出される。
【００５５】
Ｇ．変形例：
＜第１変形例＞
上記実施形態では、三次元造形装置１００は、三次元物体の最外周を着色したが、着色された部分の更に外周側に、着色された部分を保護するためのクリアインクを吐出してもよい。
＜第２変形例＞
第４、５実施形態に限らず、第１〜３実施形態においてもビットマップデータの最外周座標に隣接した内側の座標には、ホワイトインクを吐出するための値を格納してもよい。ホワイトインクを隣接座標の内側の座標に配置すれば、地色が白色になるため、着色された色の再現性を向上させることができる。また、有彩色インクよりも奥行き方向内側に配置する無彩色インクは、クリアインクではなくホワイトインクであってもよい。内側に配置する無彩色インクをホワイトインクとすれば、地色を白色にすることができるので、有彩色インクによる濃淡表現をより的確に行うことができる。
【００５６】
＜第３変形例＞
三次元造形装置１００は、第１単位格子ＵＧｓ（図４）に有彩色インクを吐出して物体の側面だけを着色し、第２単位格子ＵＧｂには有彩色インクを吐出せずに物体の底面の着色をおこなわない構成であってもよい。反対に、物体の底面の着色をおこない、側面の着色をおこなわなくてもよい。
【００５７】
＜第４変形例＞
本実施形態において示した、有彩色インクを吐出するノズル群の並び順はその一例であって、上記実施形態の例に限定されない。すなわち、上記実施形態において、任意の有彩色インクの色は任意の他の有彩色インクの色に置きかえることができる。
【００５８】
＜第５変形例＞
上記実施形態では、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が相対的にＺ方向に移動する。これに対して、造形ステージ１１の位置を固定し、ヘッド部５０をＺ方向に直接的に移動させてもよい。また、上記実施形態では、ヘッド部５０がＸ方向およびＹ方向に移動するが、ヘッド部５０のＸ方向およびＹ方向の位置を固定し、造形ステージ１１をＸ方向およびＹ方向に移動させてもよい。
【００５９】
＜第６変形例＞
上記実施形態では、図３に示した三次元造形処理のうち、ステップＳ１０からステップＳ４０までの処理は、コンピューター２００によって実行されている。これに対して、これらの処理は、三次元造形装置１００によって実行されてもよい。つまり、三次元造形装置１００が、単体で、ポリゴンデータの取得から三次元物体の造形までのすべてを実行してもよい。また、上記実施形態では、図３に示したステップＳ５０の処理が三次元造形装置１００の制御部７０によって実行されている。これに対して、ステップＳ５０の処理は、コンピューター２００が三次元造形装置１００の各部を制御することによって実行してもよい。つまり、コンピューター２００が、三次元造形装置１００の制御部７０の機能を果たしてもよい。
【００６０】
＜第７変形例＞
第１〜６実施形態の構成は適宜組み合わせることができる。例えば、図１５に示す第４実施形態のヘッド部５０Ｃに対して、図１２に示す第３実施形態のヘッド部５０Ｂのように、有彩色インクを吐出するノズル群同士の間にクリアインクを吐出するノズル群を配置してもよい。また、例えば、図１７に示す第５実施形態のヘッド部５０Ｄは、図８に示す第１実施形態の変形例のように、第１単位格子ＵＧｓに有彩色インクを吐出させる前に、この第１単位格子ＵＧｓにクリアインクを吐出し、吐出されたクリアインクの上部に有彩色インクを吐出してもよい。
【００６１】
本発明は、上述の実施形態や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や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】
【００６２】
１０…造形部
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
５０，５０Ａ〜Ｄ…ヘッド部
５１〜５６，５１Ａ〜５５Ａ，５１Ｂ〜５７Ｂ，５１Ｃ〜５７Ｃ，５１Ｄ〜５７Ｄ…ノズル群
５９…タンク
６０…硬化エネルギー付与部
６１…本硬化用発光装置
６２…仮硬化用発光装置
７０…制御部
１００，１００Ｅ…三次元造形装置
２００…コンピューター
ＧＮ…ノズル群
Ｎｚ…ノズル
ＤＬ…三次元格子
ＵＧ…単位格子
ＳＵ…副単位格子
【図１】
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【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】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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