(57)【要約】【課題】使用頻度の高いバインダーの補充を抑制でき、かつ、使用頻度の低いバインダーの劣化を抑制できる三次元造形装置および三次元造形方法を提供する。【解決手段】三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データから作成した断面画像データに基づいて、所定の厚さの粉末層に対して、それぞれ異なる色彩のバインダーを吐出して該粉末層において硬化層を形成した後に、該粉末層の所定の厚さの粉末層を形成し、該新たな粉末層に対してバインダーを吐出して硬化層を形成するという動作を繰り返し行うことにより、硬化層を積層して三次元造形物を造形する三次元造形装置において、各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度を算出する算出手段と、算出手段で算出されたバインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低いバインダーを、三次元データにおける補助材を形成するバインダーとして選定する選定手段とを有するようにした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データから作成した断面画像データに基づいて、所定の厚さの粉末層に対して、それぞれ異なる色彩のバインダーを吐出して該粉末層において硬化層を形成した後に、該粉末層の上に前記所定の厚さの粉末層を形成し、該新たな粉末層に対して前記バインダーを吐出して硬化層を形成するという動作を繰り返し行うことにより、硬化層を積層して三次元造形物を造形する三次元造形装置において、
各色彩の前記バインダーそれぞれの使用頻度を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出された前記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低い前記バインダーを、三次元データにおける補助材を形成する前記バインダーとして選定する選定手段と
を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記算出手段は、三次元造形の際の各色彩の前記バインダーの使用量を監視し、監視結果から三次元造形に使用した各色彩のバインダーの使用頻度を算出する
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の三次元造形装置において、さらに、
造形する三次元造形物の形状のみを確認する指示がなされたか否かの判断を行う判断手段と
を有し、
前記判断手段において、造形する三次元造形物の形状のみを確認する造形パターンが選択されたと判断された場合にのみ、前記選定手段は、前記算出手段で算出された前記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低いバインダーを、三次元データにおける三次元モデルを形成する前記バインダーとして選定する
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記算出手段は、前記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量を算出して、前記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩の前記バインダーそれぞれの使用頻度を算出する
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項５】
三次元造形装置により、三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データから作成した断面画像データに基づいて、所定の厚さの粉末層に対して、それぞれ異なる色彩のバインダーを吐出して該粉末層において硬化層を形成した後に、該粉末層の上に前記所定の厚さの粉末層を形成し、該新たな粉末層に対して前記バインダーを吐出して硬化層を形成するという動作を繰り返し行うことにより、硬化層を積層して三次元造形物を造形する三次元造形方法において、
各色彩の前記バインダーそれぞれの使用頻度を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出された前記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低い前記バインダーを、三次元データにおける補助材を形成する前記バインダーとして選定する選定工程と
を前記三次元造形装置が実行する
ことを特徴とする三次元造形方法。
【請求項６】
請求項５に記載の三次元造形方法において、
前記算出工程では、三次元造形の際の各色彩の前記バインダーの使用量を監視し、監視結果から三次元造形に使用した各色彩のバインダーの使用頻度を算出する
ことを特徴とする三次元造形方法。
【請求項７】
請求項６に記載の三次元造形方法において、さらに、
造形する三次元造形物の形状のみを確認する造形パターンが選択されたか否かの判断を行う判断工程と
を前記三次元造形装置が実行し、
前記判断工程で、造形する三次元造形物の形状のみを確認する造形パターンが選択されたと判断された場合にのみ、前記選定工程では、前記算出工程で算出された前記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低いバインダーを、三次元データにおける三次元モデルを形成する前記バインダーとして選定する
ことを特徴とする三次元造形方法。
【請求項８】
請求項５に記載の三次元造形方法において、
前記算出手段では、前記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量を算出して、前記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩の前記バインダーそれぞれの使用頻度を算出する
ことを特徴とする三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関し、さらに詳細には、粉体を原料として三次元造形物を造形する三次元造形装置および三次元造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、粉体を原料として三次元造形物を造形する手法として、粉末固着積層方式が知られている。
【０００３】
こうした粉末固着積層方式による三次元造形装置において三次元造形物を造形する際には、まず、三次元造形物を造形する造形槽に粉末材料を敷き詰めて所定の厚さの粉末層を形成する。
【０００４】
次に、この粉末層に対して、予め作成した三次元造形物の断面形状の断面画像データに基づいて、吐出ヘッドから粉末材料を硬化するバインダーを吐出して、粉末層に当該断面画像データに基づく断面形状を形成する。
【０００５】
その後、断面形状が形成された粉末層上に所定の厚さの新たな粉末層を形成し、この粉末層に、形成した断面形状の次の断面形状を表す画像データに基づいて、吐出ヘッドからバインダーを吐出し、当該新たな粉末層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。
【０００６】
そして、こうした処理を繰り返し行い、全ての断面画像データに基づく断面形状を順次形成することで、三次元造形物を造形する。
【０００７】
ここで、粉末固着積層方式による三次元造形装置は、造形する三次元造形物に色彩を付すことができること、三次元造形物の形状を保持するためのサポート材が不要であることなどの長所を備えている。
【０００８】
従って、こうした三次元造形装置においては、例えば、三次元造形物の色彩と形状の両方を確認するための造形パターンや三次元造形物の形状のみを確認するための造形パターンを選択することができる。
【０００９】
また、粉末固着積層方式による三次元造形装置は、三次元造形物の表面が粗いこと、耐久性が低いことなどの短所を備えている。
【００１０】
従って、こうした三次元造形装置で造形された三次元造形物には、その造形物を支えてソリや沈み込み等の変形を抑制する補助材を造形することがある。
【００１１】
ところで、粉末固着積層方式による三次元造形装置においては、三次元造形物に色彩を付すために、複数の色彩のバインダーを用いて粉末材料を硬化するようにしている。
【００１２】
従って、造形する三次元造形物の色彩によって、各色彩のバインダーの使用頻度が異なる。
【００１３】
これにより、使用頻度の高いバインダーについては、頻繁に補充をしなければならなかった。
【００１４】
また、使用頻度の低いバインダーについては、長期間使用されないと劣化してしまい、劣化したバインダーは交換しなければならなかった。
【００１５】
そして、こうしたバインダーの補充や交換の処理は、作業者にとって大きな負担となっていた。
【００１６】
このため、使用頻度の高いバインダーの補充を抑制することができるとともに、使用頻度の低いバインダーの劣化を抑制することができる三次元造形装置および三次元造形方法の提案が望まれていた。
【００１７】
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、従来の技術の有する上記したような要望に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用頻度の高いバインダーの補充を抑制することができ、かつ、使用頻度の低いバインダーの劣化を抑制することができる三次元造形装置および三次元造形方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明による三次元造形装置は、三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データから作成した断面画像データに基づいて、所定の厚さの粉末層に対して、それぞれ異なる色彩のバインダーを吐出して該粉末層において硬化層を形成した後に、該粉末層の上に上記所定の厚さの粉末層を形成し、該新たな粉末層に対して上記バインダーを吐出して硬化層を形成するという動作を繰り返し行うことにより、硬化層を積層して三次元造形物を造形する三次元造形装置において、各色彩の上記バインダーそれぞれの使用頻度を算出する算出手段と、上記算出手段で算出された上記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低い上記バインダーを、三次元データにおける補助材を形成する上記バインダーとして選定する選定手段とを有するようにしたものである。
【００２０】
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記算出手段は、三次元造形の際の各色彩の上記バインダーの使用量を監視し、監視結果から三次元造形に使用した各色彩のバインダーの使用頻度を算出するようにしたものである。
【００２１】
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、さらに、造形する三次元造形物の形状のみを確認する指示がなされたか否かの判断を行う判断手段とを有し、上記判断手段において、造形する三次元造形物の形状のみを確認する造形パターンが選択されたと判断された場合にのみ、上記選定手段は、上記算出手段で算出された上記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低いバインダーを、三次元データにおける三次元モデルを形成する上記バインダーとして選定するようにしたものである。
【００２２】
また、本発明による三次元造形装置は、上記した三次元造形装置において、上記算出手段は、上記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量を算出して、上記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩の上記バインダーそれぞれの使用頻度を算出するようにしたものである。
【００２３】
また、本発明による三次元造形方法は、三次元造形装置により、三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データから作成した断面画像データに基づいて、所定の厚さの粉末層に対して、それぞれ異なる色彩のバインダーを吐出して該粉末層において硬化層を形成した後に、該粉末層の上に上記所定の厚さの粉末層を形成し、該新たな粉末層に対して上記バインダーを吐出して硬化層を形成するという動作を繰り返し行うことにより、硬化層を積層して三次元造形物を造形する三次元造形方法において、各色彩の上記バインダーそれぞれの使用頻度を算出する算出工程と、上記算出工程で算出された上記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低い上記バインダーを、三次元データにおける補助材を形成する上記バインダーとして選定する選定工程とを上記三次元造形装置が実行するようにしたものである。
【００２４】
また、本発明による三次元造形方法は、上記した三次元造形方法において、上記算出工程では、三次元造形の際の各色彩の上記バインダーの使用量を監視し、監視結果から三次元造形に使用した各色彩のバインダーの使用頻度を算出するようにしたものである。
【００２５】
また、本発明による三次元造形方法は、上記した三次元造形方法において、さらに、造形する三次元造形物の形状のみを確認する造形パターンが選択されたか否かの判断を行う判断工程とを上記三次元造形装置が実行し、上記判断工程で、造形する三次元造形物の形状のみを確認する造形パターンが選択されたと判断された場合にのみ、上記選定工程では、上記算出工程で算出された上記バインダーの使用頻度に基づいて、最も使用頻度の低いバインダーを、三次元データにおける三次元モデルを形成する上記バインダーとして選定するようにしたものである。
【００２６】
また、本発明による三次元造形方法は、上記した三次元造形方法において、上記算出手段では、上記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量を算出して、上記三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩の上記バインダーそれぞれの使用頻度を算出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、以上説明したように構成されているので、使用頻度の高いバインダーの使用を抑制することで、使用頻度の高いバインダーの補充を抑制することができるとともに、使用頻度の低いバインダーを補助材を形成するバインダーとして使用することで、使用頻度の低いバインダーの劣化を抑制することができるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明による三次元造形装置の概略構成斜視説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置におけるマイクロコンピューターの機能的構成を示すブロック構成説明図である。
【図３】図３は、補助材が形成された三次元モデルを示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置におけるマイクロコンピューターの機能的構成を示すブロック構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置および三次元造形方法の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。
【００３０】
まず、図１乃至図３を参照しながら、本発明による三次元造形装置の第１の実施の形態について説明する。
【００３１】
図１には、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置の概略構成斜視説明図が示されている。
【００３２】
この図１に示す三次元造形装置１０は、ベース部材１２内においてＹ軸方向に沿って貯留槽１４、造形槽１６および収容槽１８が配設されている。なお、貯留槽１４、造形槽１６および収容槽１８の位置関係は、収容槽１４の前方側に造形槽１６が配設され、造形槽１６の前方側に収容槽１８が配設されている。
【００３３】
また、三次元造形装置１０は、ベース部材１２上において、移動部材２０が移動自在に配設されている。この移動部材２０には、移動部材２０の後方側に固定的に配設され、それぞれ異なる色彩のバインダー（無色のバインダーを含む）を貯留する複数のカートリッジを収容するカートリッジ収容部２２が配設されている。
【００３４】
移動部材２０の前方側には、ヘッドユニット２４がＸ軸方向に移動自在に配設されている。なお、このヘッドユニット２４には、各インクカートリッジからそれぞれ異なる色彩のバインダーが供給される複数のヘッドが配設されている。
【００３５】
さらに、移動部材２０におけるヘッドユニット２４よりも前方側には、移動部材２０の移動により貯留槽１４から供給される粉末材料を造形槽１６に充填するためのローラ２６が配設されている。
【００３６】
なお、インクジェットプリンタ１０の全体の動作については、マイクロコンピューター２８により制御されており、このマイクロコンピューター２８では、これまでの三次元造形に使用した各色彩のバインダーの使用頻度を算出し、算出結果に基づいて補助材を形成するためのバインダーを選定する処理を行う。
【００３７】
ここで、各色彩のバインダーの使用頻度とは、例えば、各色彩のバインダーの使用回数や各色彩のバインダーの使用量あるいは使用量の割合などを表す。
【００３８】
上記した三次元造形装置１０は、各色彩のバインダーの使用頻度の算出結果に基づいて、補助材を形成するバインダーを選定する処理を行う点のみが従来の技術とは異なり、その他の構成ならびに制御方法などについては従来より公知の技術を適用することができる。
【００３９】
また、以下の説明においては、使用頻度として使用量を用いるものとする。
【００４０】
従って、以下の説明においては、これまでの三次元造形に使用した各色彩のバインダーの使用頻度を算出するとともに、算出結果に基づいて補助材を形成するためのバインダーを選定する処理および当該処理を実現するための構成についてのみ詳細に説明するものとして、従来より公知の技術を適用できるその他の構成ならびに制御方法に関する詳細な説明は省略する。
【００４１】
図２には、マイクロコンピューター２８の機能的構成を示すブロック構成説明図が示されている。
【００４２】
マイクロコンピューター２８は、入力された三次元データや後述する作成部３６で作成された断面画像データなどの各種の情報を記憶する記憶部３０を備えるとともに、断面画像データに基づいて各構成部材を動作して三次元造形物を造形する制御部３２を備えている。
【００４３】
また、マイクロコンピューター２８は、造形する三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データに対して、二次処理の際に必要となる土台などの補助材を生成する生成部３４と、各色彩のバインダーの使用頻度を算出する算出部３５とを備えている。さらに、三次元データから三次元モデルや補助材の断面および色彩を表すデータたる断面画像データを作成する作成部３６を備えている。
【００４４】
生成部３４は、作業者により入力された情報に基づいて、三次元データに補助材を生成する。
【００４５】
具体的には、三次元モデルが表示された表示装置（図示せず。）において、操作子（図示せず。）などを介して当該三次元モデルの任意の位置に、所定の形状の補助材の生成が指示されると、生成部３４は、三次元データにおいて、入力された指示に基づく位置に、入力された指示に基づく形状の補助材を生成する（図３を参照する。）。
【００４６】
算出部３５は、三次元造形の際に使用した各色彩のバインダーの使用量を監視し、三次元造形終了後に記憶部３０に記憶された各色彩のバインダーの使用量を更新する。
【００４７】
その後、更新した各色彩のバインダーの使用量を、これまでの三次元造形における各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度として算出する。
【００４８】
即ち、本実施の形態においては、使用頻度として使用量を算出するものであり、具体的には、例えば、カートリッジに最初に貯留されていたバインダー量に対する、これまでの三次元造形に用いたバインダーの使用量を求め、これを各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度とする。
【００４９】
作成部３６は、三次元データを切断して、三次元モデルや補助材の断面を表す画像データ（色情報がない。）を作成する切断部３８を備えている。
【００５０】
また、作成部３６は、三次元造形物の形状のみを確認するための造形パターン（以下、「形状確認造形」と適宜に称する。）が選択されたか否かの判断を行う判断部３９を備えている。
【００５１】
さらに、作成部３６は、切断部３８で作成された各画像データ内の色彩の指定を行う指定部４０を備えるとともに、算出部３５の算出結果に基づいて、各画像データにおいて三次元モデルや補助材を形成するためのバインダーを選定して断面画像データを作成する選定部４４を備えている。
【００５２】
切断部３８は、三次元データを、所定の方向において所定の間隔ごとに、上記所定の方向と直交する平面で切断して、上記所定の方向で連続する複数の断面画像のデータたる画像データを作成する。
【００５３】
なお、生成部３４により補助材が生成されていない場合には、切断部３８で作成される画像データは、三次元モデルの断面形状のみを表し、断面形状に色情報は付されていない。
【００５４】
また、生成部３４により補助材が作成されている場合には、切断部３８で作成される画像データは、三次元モデルおよび補助材の断面形状のみを表し、各断面形状に色情報は付されていない。
【００５５】
判断部３９は、作業者により入力された情報に基づいて、形状確認造形が選択されたか否かの判断を行う。
【００５６】
具体的には、形状確認造形を行うか否かの選択肢が表示された表示装置（図示せず。）において、操作子（図示せず。）などを介して形状確認造形を行う選択肢が選択されたか否かの判断を行う。
【００５７】
指定部４０は、三次元データにおける三次元モデルの表面の色彩に基づいて、各画像データにおいて三次元モデルの断面形状の色彩を指定する。
【００５８】
即ち、指定部４０は、画像データにおいて、三次元モデルの断面形状に対して、三次元モデルの表面部分を構成する表層および三次元モデルの内部を構成する内層の色彩を指定する。
【００５９】
なお、この場合、表層については三次元モデルの表面の色彩を反映した色彩を指定し、内層については、例えば、無色を指定する。
【００６０】
また、指定部４０は、判断部３９において形状確認造形を行う選択肢が選択されたと判断された場合には、三次元モデルの断面形状に対して、色彩の指定を行わない。
【００６１】
選定部４４は、算出部３５の算出結果に基づいて、画像データにおいて、各色彩のバインダーのうち使用頻度が最も低いバインダーの色彩を、補助材の断面形状の色彩として選定する。
【００６２】
これにより、補助材は、これまでの三次元造形において使用頻度が最も低いバインダーにより形成されるように設定される。
【００６３】
また、選定部４４は、判断部３９において形状確認造形を行う選択肢が選択されたと判断された場合には、算出部３５の算出結果に基づいて、画像データにおいて、各色彩のバインダーのうち使用頻度が最も低いバインダーの色彩を、三次元モデルの断面形状の色彩として選定する。
【００６４】
これにより、三次元モデルは、これまでの三次元造形において使用頻度が最も低いバインダーにより形成されるように設定される。
【００６５】
こうして、三次元モデルや補助材の各断面形状に対して色彩が指定された断面画像データが作成される。
【００６６】
以上の構成において、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置１０において、三次元造形物を造形する場合について説明する。
【００６７】
造形する三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データをマイクロコンピューター２８に入力した後に、表示装置（図示せず。）に表示された三次元モデルに対して、操作子（図示せず。）を介して補助材の形状および形成位置が指定されると、生成部３４が三次元モデル上の指定された位置に、指定された形状の補助材を生成する。
【００６８】
その後、操作子（図示せず。）を介して断面形状データの作成が指示されると、作成部３６は三次元データから断面画像データを作成する。
【００６９】
具体的には、まず、切断部３８により、三次元データを切断して、三次元モデルや補助材の断面形状が表された複数の画像データを作成する。
【００７０】
このとき、生成部３４により補助材が生成されているときには、画像データには三次元モデルおよび補助材の断面形状が表れ、生成部３４により補助材が生成されなかったときには、画像データには三次元モデルの断面形状のみが表れる。
【００７１】
次に、判断部３９の判断結果に基づいて、三次元モデルの断面形状の色彩を指定する。
【００７２】
即ち、判断部３９において形状確認造形の選択肢が選択されていないと判断されると、指定部４０により、各画像データにおいて、三次元データにおける三次元モデルの色彩に基づいて、三次元モデルの断面形状における内層および表層の色彩を指定する。
【００７３】
一方、判断部３９において形状確認造形の選択肢が選択されていないと判断されると、選定部４４により、算出部３５の算出結果に基づいて、最も使用頻度が低いバインダーの色彩を、三次元モデルの断面形状の色彩として選定する。
【００７４】
その後、生成部３４により補助材が生成され、画像データに補助材の断面形状が存在する場合には、選定部４４において、算出部３５の算出結果に基づいて、最も使用頻度が低いバインダーの色彩を、補助材の断面形状の色彩として選定する。
【００７５】
これにより、三次元モデルや補助材の各断面形状に色情報が付された断面画像データが作成される。
【００７６】
こうして断面画像データを作成した後に、操作子（図示せず。）を介して三次元造形物の造形が指示されると、造形槽１６に所定の厚さの粉末層を形成し、当該粉末層に対しヘッドユニット２４から断面画像データに基づいてバインダーが吐出され、当該粉末層に当該断面画像データに基づく硬化層を形成した後に、当該粉末層上に所定の厚さの粉末層を形成し、当該断面画像データの次の断面画像データに基づく硬化層を形成するという処理を繰り返し行って、三次元造形物を作製する。
【００７７】
その後、補助材が生成された三次元造形物は、補助材を土台として所定の位置に載置され、例えば、スプレーなどにより表面に透明の補強材などが塗布される。
【００７８】
以上において説明したように、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置１０は、二次処理の際に必要となる補助材について、各色彩のバインダーのうち、使用頻度が最も低いバインダーにより形成するようにした。
【００７９】
また、形状確認造形の際には、三次元モデルについて、各色彩のバインダーのうち、使用頻度が最も低いバインダーにより形成するようにした。
【００８０】
このように、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置１０においては、使用頻度の最も低いバインダーを用いて補助材や三次元モデルを形成するため、長期間使用されないバインダーがなくなり、バインダーの劣化が生じ難くなる。
【００８１】
また、三次元モデルの内層部分や補助材、あるいは、形状確認造形時の三次元モデルについては、着色されている必要がないため、通常、無色のバインダーが使用される。このため、従来の技術による三次元造形装置では、無色のバインダーの使用量が多くなる。
【００８２】
しかしながら、本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置１０においては、無色のバインダーの使用頻度が高いときには、無色のバインダーにより補助材や三次元モデルを形成することがなくなるため、使用頻度の高いバインダーの使用量を抑制することができ、これにより、使用頻度の高いバインダーを補充する頻度が低減される。
【００８３】
次に、図４を参照しながら、本発明による三次元造形装置の第２の実施の形態について説明する。
【００８４】
なお、以下の説明においては、図１乃至図３を参照しながら説明した本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用効果の説明は適宜に省略することとする。
【００８５】
また、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置１００は、上記した本発明の第１の実施の形態による三次元造形装置１０とは、補助材を形成するバインダーを選定する処理のみが異なっているため、以下の説明においては、補助材を形成するバインダーを選定する処理および当該処理を実現するための構成についてのみ説明する。
【００８６】
具体的には、三次元造形装置１００では、マイクロコンピューター１２８において、三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度を算出し、算出結果に基づいて補助材を形成するためのバインダーを選定する処理を行う。
【００８７】
図４には、マイクロコンピューター１２８の機能的構成を示すブロック構成説明図が示されている。
【００８８】
マイクロコンピューター１２８は、入力された三次元データや後述する作成部１３６で作成された断面画像データなどの各種の情報を記憶する記憶部３０を備えるとともに、断面画像データに基づいて各構成部材の動作を制御して三次元造形物を造形する制御部３２を備えている。
【００８９】
また、造形する三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データに対して、二次処理の際に必要となる土台などの補助材を生成する生成部３４と、三次元データから三次元モデルや補助材の断面および色彩を表すデータたる断面画像データを作成する作成部１３６とを備えている。
【００９０】
作成部１３６は、三次元データを切断して、三次元モデルや補助材の断面を表す画像データ（色情報がない）を作成する切断部３８を備えている。
【００９１】
また、作成部１３６は、三次元データにおける三次元モデルの色情報に基づいて、切断部３８で作成された各画像データ内の色彩の指定を行う指定部１４０を備えている。
【００９２】
さらに、指定部１４０により色彩が指定された画像データに基づいて、三次元モデルを造形する際の各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度を算出する算出部１４２を備えるとともに、算出部１４２で算出した算出結果に基づいて、各画像データにおいて補助材を形成するためのバインダーを選定して断面画像データを作成する選定部１４４を備えている。
【００９３】
指定部１４０は、三次元データにおける三次元モデルの表面の色彩に基づいて、各画像データの三次元モデルの断面形状の色彩を指定する。
【００９４】
即ち、指定部１４０は、画像データにおいて、三次元モデルの断面形状に対して、三次元モデルの表面部分を構成する表層および三次元モデルの内部を構成する内層の色彩を指定する。
【００９５】
なお、この場合、表層については三次元モデルの表面の色彩を反映した色彩に指定し、内層については、例えば、無色に指定する。
【００９６】
算出部１４２は、指定部１４０で指定された三次元モデルの断面形状の色彩に基づいて、三次元モデルを造形する際に必要となる各色彩のバインダー量を算出する。
【００９７】
具体的には、まず、指定部１４０で指定された三次元モデルの断面形状の色彩から、各画像データに基づく造形の際に使用する各色彩のバインダー量を算出する。
【００９８】
なお、こうしたバインダーの使用量については、予め設定された表層や内層へのバインダーの吐出量と、各画像データにおける表層および内層の体積とから算出する。
【００９９】
次に、各画像データについて算出された各色彩のバインダーの使用量を、各色彩ごとに合算し、三次元モデルを造形する際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量を算出する。
【０１００】
その後、三次元モデルを造形する際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量から、三次元データに基づく三次元造形の際の各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度を算出する。
【０１０１】
具体的には、例えば、三次元造形の際に使用する各色彩のバインダー全ての総使用量を合算したバインダー全使用量に対する、各色彩のバインダーそれぞれの総使用量の割合を求め、求めた使用量の割合を、各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度とする。
【０１０２】
選定部１４４は、算出部１４２の算出結果に基づいて、画像データにおいて、各色彩のバインダーのうち使用頻度が最も低いバインダーの色彩を、補助材の断面形状の色彩として選定する。
【０１０３】
これにより、補助材は、三次元データに基づく三次元造形の際の使用頻度が最も低いバインダーにより形成されるように設定される。
【０１０４】
こうして、三次元モデルや補助材の各断面形状に対して色彩が指定された断面画像データが作成される。
【０１０５】
以上の構成において、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置１００において、三次元造形物を造形する場合について説明する。
【０１０６】
造形する三次元造形物の形状および色彩を表す三次元モデルのデータたる三次元データをマイクロコンピューター１２８に入力した後に、表示装置（図示せず。）に表示された三次元モデルに対して、操作子（図示せず。）を介して補助材の形状および形成位置が指定されると、生成部３４が三次元モデル上の指定された位置に、指定された形状の補助材を生成する。
【０１０７】
その後、操作子（図示せず。）を介して断面形状データの作成が指示されると、作成部３６において三次元データから断面画像データを作成する。
【０１０８】
具体的には、まず、切削部３８により、三次元データを切断して、三次元モデルや補助材の断面形状が表された複数の画像データを作成する。
【０１０９】
このとき、生成部３４により補助材が生成されているときには、画像データには三次元モデルおよび補助材の断面形状が表れ、生成部３４により補助材が生成されていないときには、画像データには三次元モデルの断面形状のみが表れる。
【０１１０】
次に、指定部１４０により、各画像データにおいて、三次元データにおける三次元モデルの色彩に基づいて、三次元モデルの断面形状における内層および表層の色彩を指定する。
【０１１１】
なお、生成部３４により補助材が生成されていない場合には、この指定部１４０の三次元モデルの断面形状への色彩の指定によって断面画像データが作成される。
【０１１２】
また、生成部３４により補助材が生成されている場合には、その後、生成部３４により補助材が生成され、画像データに補助材の断面形状が存在する場合には、算出部１４２において、三次元モデルを造形する際の各色彩のバインダーそれぞれの総使用量を算出し、算出した総使用量から、三次元モデルを造形する際の各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度を算出する。
【０１１３】
そして、選定部１４４により、算出部１４２の算出された各色彩のバインダーそれぞれの使用頻度に基づいて、使用頻度の最も低いバインダーの色彩を補助材の断面形状の色彩として選定する。
【０１１４】
これにより、三次元モデルや補助材の各断面形状に色情報が付された断面画像データが作成される。
【０１１５】
こうして断面画像データを作成した後に、操作子（図示せず。）を介して三次元造形物の造形が指示されると、造形槽１６に所定の厚さの粉末層を形成し、当該粉末層に対しヘッドユニット２４から断面画像データに基づいてバインダーが吐出され、当該粉末層に当該断面画像データに基づく硬化層を形成した後に、当該粉末層上に所定の厚さの粉末層を形成し、当該断面画像データの次の断面画像データに基づく硬化層を形成するという処理を繰り返し行って、三次元造形物を作製する。
【０１１６】
その後、補助材が生成された三次元造形物は、補助材を土台として所定の位置に載置され、例えば、スプレーなどにより表面に透明の補強材などが塗布される。
【０１１７】
以上において説明したように、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置１００は、二次処理の際に必要となる補助材について、各色彩のバインダーのうち、三次元データの三次元モデルを造形する際の使用頻度が最も低いバインダーにより形成するようにした。
【０１１８】
このように、本発明による第２の実施の形態による三次元造形装置１００においては、使用頻度の最も低いバインダーを用いて補助材を形成するため、長期間使用されないバインダーがなくなり、バインダーの劣化が生じ難くなる。
【０１１９】
また、三次元モデルの内層部分や補助材については、着色されている必要がないため、通常、無色のバインダーが使用される。このため、従来の技術による三次元造形装置では、無色のバインダーの使用量が多くなる。
【０１２０】
しかしながら、本発明の第２の実施の形態による三次元造形装置１００においては、無色のバインダーの使用頻度が高いときには、無色のバインダーにより補助材を形成することがなくなるため、使用頻度の高いバインダーの使用量を抑制することができ、これにより、使用頻度の高いバインダーを補充する頻度が低減される。
【０１２１】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（３）に示すように変形するようにしてもよい。
【０１２２】
（１）上記した実施の形態において、入力された情報に基づいて、生成部３４において補助材を生成するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、別体で設けられたパーソナルコンピューターにおいて三次元モデルとともに補助材を形成するようにし、その後、補助材が形成された三次元データを三次元造形装置１０、１００に入力するようにしてもよい。
【０１２３】
なお、この場合には、断面画像データを作成する際には、三次元データにおいて補助材を特定する処理が行われる。
【０１２４】
（２）上記した実施の形態においては、特に記載しなかったが、補助材としては、三次元モデルがサポート材を必要とするような特異な形状の場合には、サポート材を含むものとする。
【０１２５】
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）および（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、粉末固着積層方式の三次元造形装置として用いて好適である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  三次元造形装置、１４  貯留槽、１６  造形槽、１８  収容槽、２０  移動部材、２２  カートリッジ収容部、２４  ヘッドユニット、２６  ローラ、２８、１２８  マイクロコンピューター、３０  記憶部、３２  制御部、３４  生成部、３５、１４２  算出部、３６、１３６  作成部、３８  切断部、３９  判断部、４０、１４０  指定部、４４、１４４  選定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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