(57)【要約】【課題】  立体物の造形方法において、少ない種類のサポート材料で造形が可能であって、かつ、造形後にサポート体を短時間で除去可能にする技術が求められている。【解決手段】  造形対象物を構成する構造材料と、前記造形対象物を支持するサポート体の造形に用いられるサポート材料と、を用いて造形を行う積層造形方法であって、前記サポート材料が、前記構造材料が溶解しない溶媒または温度で溶解する材料であり、前記サポート体の構造が所定の条件に合致したとき、前記サポート体の一部を前記構造材で構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形対象物を構成する構造材料と、前記造形対象物を支持するサポート体の造形に用いられるサポート材料と、を用いて造形を行う積層造形方法であって、
前記サポート材料が、前記構造材料が溶解しない溶媒または温度で溶解する材料であり、
前記サポート体の構造が所定の条件に合致したとき
前記サポート体の一部を前記構造材料で造形することを特徴とする積層造形方法。
【請求項２】
前記サポート体の前記造形対象との境界部を、前記サポート材料で造形することを特徴とする請求項１に記載の積層造形方法。
【請求項３】
前記サポート材料として水溶性材料を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の積層造形方法。
【請求項４】
造形が完了して得られた造形物を、水を含む溶媒に接触させて前記サポート材料で造形された部分を溶解することにより、前記造形対象物を得ることを特徴とする請求項３に記載の積層造形方法。
【請求項５】
前記所定の条件が、造形に用いる装置の情報および設定情報の少なくとも一方に基づくことを特徴とする請求項１に記載の積層造形方法。
【請求項６】
前記装置の情報が、前記装置が備える前記構造材料および前記サポート材料の残量情報であることを特徴とする請求項５に記載の積層造形方法。
【請求項７】
造形中に、前記残量情報を参照し、その後に造形するサポート体の一部を、前記構造材料を用いて造形するかどうかを判別することを特徴とする請求項６に記載の積層造形方法。
【請求項８】
前記サポート体の体積または辺の長さが設定値以上となる場合、前記サポート体の構造材料で構成される領域の体積または辺の長さが前記設定値より小さくなるよう、前記サポート体の前記構造体で造形される領域を複数に分割することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の積層造形方法。
【請求項９】
前記造形対象物から想定されるサポート体の除去経路のサイズを算出し、前記サポート体の前記構造材料で構成される部分を前記サイズより小さく造形することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の積層造形方法。
【請求項１０】
前記サポート体の前記構造材からなる領域の形状または前記構造材の色を、前記造形対象物の形状、色情報、前記設定情報のいずれかを参照して設定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の積層造形方法。
【請求項１１】
前記サポート体の前記構造材料からなる領域の形状または造形に用いる前記構造材料の色が、前記造形対象物とは異なるよう造形することを特徴とする請求項１０に記載の積層造形方法。
【請求項１２】
前記構造材料で造形されるサポート体の表面に、サポート体であることを示す識別記号あるいは文字を形成することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の積層造形方法。
【請求項１３】
造形対象物を構成する構造材料と、前記造形対象物を支持するサポート体の造形に用いられるサポート材料と、を用いた積層造形に用いられるプログラムであって、前記造形対象物の構造データから、前記サポート体を配置する支持領域を抽出して位置情報を生成する処理と、前記支持領域が所定の条件に合致するかどうかの判別処理と、
前記支持領域に造形するサポート体の構造データを生成する処理と、を含んでおり、前記判別処理において、前記支持領域が所定の条件に合致した場合に、
前記サポート体の構造データを生成する処理は、前記支持領域の一部を前記構造材料で造形するデータを生成することを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
前記サポート体の構造データを生成する処理は、前記支持領域の前記造形対象との境界部を、前記サポート材料を造形するデータを生成することを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。
【請求項１５】
前記判別処理は、前記構造材および前記サポート材料の残量情報を参照して、前記残量情報があらかじめ設定した量より少ない場合に前記所定の条件に合致すると判別することを特徴とする請求項１３または１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
前記判別処理にて前記構造材および前記サポート材料の残量情報を参照し、前記残量情報があらかじめ設定した量より少ない場合に、前記支持領域における前記構造材料と前記サポート材料との使用割合の指定を、ユーザーに促す通知を行う処理を含むことを特徴とする請求項１５に記載のプログラム。
【請求項１７】
前記サポート体の構造データを生成する処理は、前記支持領域の体積を算出して設定値と比較する処理を含んでおり、前記支持領域の体積が前記設定値以上の場合に、構造材料で形成される領域の体積を前記設定値より小さくすることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項１８】
前記サポート体の構造データを生成する処理は、前記造形対象物の構造データから想定されるサポート体の除去経路のサイズを算出し、前記構造材料で造形される部分を、前記除去経路のサイズよりも小さくすることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項１９】
前記サポート体の構造データを生成する処理は、予め設定された情報、または、前記構造データが含む造形対象物の形状または色情報に基づいて、前記構造材料で造形される部分の形状またはその表面色を決定することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２０】
前記造形対象物の構造データと、生成した前記サポート体の構造データと、から、
層毎の前記構造材料と前記サポート材料の配置情報を含むスライスデータを生成する処理を含むことを特徴とする請求項１３乃至１９のいずれか１項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層造形法を用いた立体物の造形に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、造形対象物を一方向に沿って切断した断面（スライス）に対応する層を、順次積層することによって造形する技術の開発が盛んである。この技術は、積層造形法あるいはＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）とよばれ、様々な手法が知られており、機械部品、製品の試作に活用されることが多い。
【０００３】
積層造形法では、造形の過程において、造形対象物を構成する構造体の形状を維持するため、構造体を支持するサポート体が必要となる場合がある。構造体が大きく張り出している部分（オーバーハング部）の下側は、重力や造形時にかかる力によって変形しやすいため、サポート体が必要となる代表的な領域である。
【０００４】
サポート体は、造形を補助する部材であり、最終的には不要となる部材であるため、造形が完了した後は、手作業での除去や溶媒や熱で溶かすなどの方法により構造体から除去される。サポート体の除去に要する時間は、最終的な構造体の造形に要する時間に含まれるため、サポート体の除去を短時間で行うための方法が求められている。
【０００５】
特許文献１には、複数種類のサポート材料を用いてサポート体を構成し、サポート体と造形対象物との境界部に沿って、前記複数種類のサポート材料のうち、造形対象物との離型性の良い方のサポート材料を配置する方法が開示されている。このような方法により、構造体からサポート体を容易に除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５５８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の方法では、必要となるサポート材料の種類が増えてしまい、増えた種類の分だけ、造形装置にサポート材料を供給する機構が必要となる。
【０００８】
造形に用いる材料の種類が増えるほど、造形装置の構成が複雑になったり大型化したりしてしまう。造形装置が備える造形材料の供給機構は、最終的には不要となるサポート材料の種類を増やすために用いるよりは、造形材の種類を増やすために用いる方が、作製できる造形物の自由度が増えるため好ましい。
【０００９】
従って、少ない種類のサポート材料で造形が可能であって、かつ、造形後にサポート体を短時間で除去可能にすることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、造形対象物を構成する構造材料と、前記構造材料を支持するサポート体の造形に用いられるサポート材料と、を用いて造形を行う積層造形方法であって、前記サポート材料が前記構造材料が溶解しない溶媒に溶解する材料であり、前記サポート体の構造が所定の条件に合致したとき、前記サポート体の一部を前記構造材料で造形することを特徴とする。
【００１１】
または、造形対象物を構成する構造材料と、前記造形対象物を支持するサポート体の造形に用いられるサポート材料と、を用いた積層造形に用いられるプログラムであって、前記造形対象物の構造データから、前記サポート体を配置する支持領域を抽出して位置情報を生成する処理と、前記支持領域が所定の条件に合致するかどうかの判別処理と、前記支持領域に造形するサポート体の構造データを生成する処理と、を含んでおり、前記判別処理において、前記支持領域が所定の条件に合致した場合に、前記サポート体の構造データを生成する処理は、前記支持領域の一部を前記構造材料で造形するデータを生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、サポート体の形成に必要なサポート材料の種類を増やすことなく、短時間でサポート体を除去することが可能な、立体物の造形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】造形システムのシステム全体を表す図である。
【図２】造形システムに含まれるソフトウェア構成例を示す図である。
【図３】支持構造構成処理の処理フロー図を示す図である。
【図４】実施形態１にかかる支持構造を説明する図である。
【図５】実施形態２にかかる支持構造を説明する図である。
【図６】実施形態３にかかる支持構造を説明する図である。
【図７】実施形態４にかかる支持構造を説明する図である。
【図８】本発明に好適に用いることのできる造形装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明について説明する前に、まず本発明で用いる用語を定義しておく。
【００１５】
「造形対象物」とは、造形目的の立体物を指している。この造形対象物を構成する材料を「構造材料」と呼び、造形プロセスの途中の造形物に含まれる、構造材料で構成された部分を「構造体」と呼ぶ。
【００１６】
造形対象物の張り出し部分（オーバーハング部）や幅の狭い部分などの造形を補助するため、構造体を支持するための部材が配置される領域を、「支持領域」と呼ぶ。支持領域に形成される部材を「サポート体」、サポート体の造形にのみ用いられる材料を「サポート材料」と呼ぶ。また、「構造材料」と「サポート材料」をまとめて「造形材料」と呼ぶ。
【００１７】
構造体およびサポート体で構成される造形物、即ち、サポート体が除去される前の造形物を単に造形物と呼ぶ。造形が完了した造形物から、サポート体を除去して得られる構造体が、造形対象物になる。次に、造形材料について説明する。本発明では、サポート材料として、構造材料が溶解しない溶媒に溶解する材料や、構造体よりも低温で溶解する材料など、構造材料とサポート材料が混在する状態で、選択的に除去が可能な材料を用いる。中でも、水溶性のサポート材料は、溶媒が安価なことや環境への負荷が低い点から、特に好ましい。水溶性のサポート材料で造形されたサポート体は、水を含む溶媒に接触させると溶解するため、簡単に除去することができる。ここで、水溶性とは、水に対する溶解度が０．１以上の性質をいい、水に対する溶解度とは、１気圧において水温２０℃の純水１００ｇに溶ける質量をグラム単位で表した数値を指す。
【００１８】
サポート材料に好適な水溶性材料の具体的には、水溶性の無機材料、水溶性食物繊維、糖質などの水溶性炭水化物、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が好適である。水溶性食物繊維の具体例としては、ポリデキストロース、イヌリンが挙げられ、糖質の具体例としてはスクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、メレジトース、スタキオース、マルトテトラオースが挙げられる。また、ポリアルキレンオキシドの具体例としてはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が挙げられる。
【００１９】
それに対し、構造材料としては、例えば、ＡＢＳ、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ（ナイロン／ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、エラストマー、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの熱可塑性物質が好ましい。他にも、金属、無機物質が挙げられる。これら物質は単独もしくは混合して用いても良い。
【００２０】
続いて、添付図面を参照しながら、本発明について説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる造形システムの全体を示す概略図である。造形装置１０１は、造形対象物の構造データを入力として受け付け、積層造形方法を用いて造形物を作製する装置である。造形物の作製には、少なくとも構造材料が用いられ、造形対象物の形状に応じてサポート材料が用いられる。
【００２２】
構造データは、三次元形状に関するデータを含んでおり、造形材料の種類が選択できる場合には、さらに、色情報、材料情報などを含んでいてもよい。三次元形状に関するデータとは、たとえばＳＴＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）形式の場合は、三角形の面法線ベクトルと３つの頂点の座標値であるが、どのような形式でもかまわない。造形対象物の構造データは、通信経路１０３を介して、情報処理装置１０２から造形装置１０１へと送信される。通信経路１０３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）など、複数の装置間のデータ授受を可能とする手段であればどのようなものでもかまわない。情報処理装置１０２は、たとえばパーソナルコンピュータやタブレット機器などであり、データ処理機構を備え、外部にデータを送信することが可能な装置である。
【００２３】
造形装置１０１は、ＲＯＭおよびＲＡＭを備え、ＲＯＭ内にあらかじめ格納された造形プログラムを実行して、データ処理および造形に関わる各機器の制御を行う。図２に、造形装置１０１が備えるソフトウェア構成の一部である、造形プログラムが行う処理のうち、取得した造形対象物の構造データ２０１から支持構造を構成する処理に関わる処理部の概略を示す。なお、造形プログラムは必ずしも造形装置１０１で実行される必要はなく、造形システムの中であればどこで実行されても構わない。
【００２４】
造形プログラムにおいて、取得した造形対象物の構造データ２０１から造形のためのスライスデータ２０８が生成される一連の処理について説明する。
【００２５】
造形対象物の構造データ２０１は、まず支持領域抽出部２０２に読み込まれる。支持領域抽出部２０２では、造形対象物の構造データ２０１が解析され、造形時にサポート体が必要となる支持領域を抽出する処理が行われ、支持領域情報２０３が生成される。ここで、支持領域情報２０３とは、支持領域として抽出された部分の位置情報であり、３次元の座標情報で表わされるデータである。
【００２６】
支持領域情報２０３は支持構造構成部２０４へと送られる。支持構造構成部２０４では、支持領域情報２０３と共に、設定情報２０５や装置情報２０６の内容が参照され、支持領域の構造が決定される。設定情報２０５は、ユーザーやオペレーターによってあらかじめ設定される情報である。また、装置情報２０６は、造形装置１０１の動作仕様を示す固有情報や、各種材料の残量情報などの動的に変化する情報である。
【００２７】
そして、支持領域に配置するサポート体の構造データである、支持領域構成情報２０７が生成される。本発明の支持領域構成情報２０７（サポート体の構造データ）は、支持領域を構成する材料の種別（構造材料またはサポート材料）とその配置に関するデータを含んでいる。
【００２８】
次に、支持領域構成情報２０７と造形対象物の構造データ２０１とから、スライスデータ２０８が生成される。スライスデータ２０８は、作製する造形物を、積層方向に所定の間隔でスライスして生成されるデータで、層毎の造形材料の配置情報を含んでいる。造形対象物の構造データ２０１が色情報、材料情報などを含んでいる場合、スライスデータ２０８にも、造形に用いる材料の種類の情報や各種材料の配置情報が含まれる。
【００２９】
造形プログラムは、生成されたスライスデータ２０８に基づいて、構造材料やサポート材料を配置した層を順次積層するよう造形装置１０１の各機器を制御し、造形を行う。
造形対象物の構造データ２０１、支持領域情報２０３、設定情報２０５、装置情報２０６、支持領域構成情報２０７のそれぞれは、造形装置１０１が備えるＲＡＭやＨＤＤなどの記憶部に格納され、その読み書き処理により設定や取得が行われる。
【００３０】
図３は、支持構造構成部２０４における、支持領域構成情報（サポート体の構造データ）２０７を生成する処理を詳細に示すフロー図である。ステップＳ３０１において、支持構造構成部２０４は、支持領域情報２０３を取得する。ステップＳ３０２では、支持構造構成部２０４は、設定情報２０５および装置情報２０６を取得する。そして、ステップＳ３０３で、支持構造構成部２０４が支持領域に設けるサポート体の構造データを生成するにあたり、サポート体をサポート材料のみで構成するかどうかの判別処理を行う。この際、あらかじめ設定された条件に従って判別処理を行い、判別条件が満たされた場合にはステップＳ３０４へ進み、合致しなければステップＳ３０５へ進む。
【００３１】
判別条件としては、例えば、「支持領域の体積や辺の長さが規定値以上あるか」、「設定情報２０５に構造材料による支持を許可する情報を含んでいるか」、「装置情報２０６に含まれるサポート材料の残量が規定量以下であるか」等が挙げられる。判別処理は、１つの判別条件によって行われてもよいが、複数の判別条件の組み合わせによって行われてもよい。「支持領域の体積や辺の長さが規定値以上あるか」を判別条件とする例として、規定値を５ｍｍとして定めた場合は、造形対象物の支持領域の最短辺が５ｍｍ以上であるかどうかを判定する。これを満たした場合にステップＳ３０４へ進む条件に合致したと見なす。なお、この規定値については、機器固有のパラメータとして固定値を定めるものとしても良いし、ユーザーによって設定変更可能としても良い。
【００３２】
また、サポート材料の残量を判別条件とする例として、規定量を造形装置１０１の材料供給部に収容されたサポート材料の総量の１０分の１として定めた場合は、造形時の残量を計測し、それが総量の１０分の１以下であるかどうかを判定する。計測した残量が総量の１０分の１以下であった場合にステップＳ３０４に進む条件に合致したと見なす。あるいは、造形対象物の支持領域の体積を算出し、支持に必要なサポート材料が充分に残っているかどうかを比較し、不足している場合にステップＳ３０４に進む条件に合致したものと見なすようにしても良い。
【００３３】
ここで記載した規定量の具体的な値は一例であって、本実施例において限定するものではない。
【００３４】
ステップＳ３０４では、支持構造構成部２０４は、サポート体の一部を構造材料で構成するように、支持領域構成情報２０７を生成する。このとき、造形完了後にサポート体を構造体から容易に除去するため、サポート体の構造体との境界部をサポート材料で造形し、サポート体の構造材料で構成される領域と構造体とを分けておく。ただし、サポート体の構造材料で構成される領域と構造体との分離を困難にしない程度であれば、サポート体の構造材料で構成される領域と構造体とが部分的に繋がっていても構わない。
【００３５】
また、設定情報２０５や装置情報２０６に応じて、支持領域に形成されるサポート体の造形に用いられる構造材料とサポート材料の使用割合や形状を決めるとよい。例えば、装置情報２０６の取得により、サポート材料もしくは構造材料の残量が微量であることを検知した場合には、残量が少ない方の材料の使用割合を低くしたサポート体を形成する支持領域構成情報２０７を生成すればよい。また、設定情報２０５に、サポート体における構造材料の使用割合を指定する情報が含まれていた場合には、それに準じて構成するとよい。ステップＳ３０５に進んだ場合は、支持構造構成部２０４は、構造材料を用いずサポート材料のみを用いてサポート体を形成する支持領域構成情報２０７を生成する。
【００３６】
支持領域の構造や構成は、造形中に動的に変更される場合がある。例えば、造形中にユーザーにより設定の変更が行われた場合や、材料の残量に応じて再決定を行う場合などである。また、サポート材料の残量が設置量よりも少なくなった場合に、ユーザーに対し、サポート体の一部を構造材料で構成することを推奨や、サポート体に用いる構造材料とサポート材料の使用比率を変更することの推奨などの通知を行い、再設定を促すのも好ましい。
【００３７】
以上説明したように、本発明では、造形対象物の構造データと設定情報または装置情報を取得して、支持領域における構造材料とサポート材料の配置を決定する。このように、構造材料またはサポート材料の残量やユーザー設定等の状況に応じて、サポート体の一部を構造材料で形成する。これにより、サポート体の形成に必要なサポート材料の種類を増やすことなく、サポート体の除去時に溶解するサポート材料の量を低減し、短時間でサポート体を除去することが可能となる。
【００３８】
次に、支持構造構成部２０４によって決定されるサポート体の構成について、具体例を示して説明する。なお、発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
（実施形態１）
図４（ａ）は、造形対象物４０１の形状を、ＸＹＺ軸と共に表す図である。本実施形態では、ＸＹ面に平行な面について作成したスライスデータに従って形成した層をＺ軸方向に積層するものとする。
【００４０】
図４（ｂ）は、造形対象物４０１を得るために作製する造形物における支持領域４０２と構造体４０３を表すＸＺ平面図である。「Ｈ」型の造形対象物４０１を横に倒した方向で造形する場合、オーバーハング部を支える必要があるため、オーバーハング部よりも重力方向で下側に位置する空間が支持領域４０２として設定される。構造体４０３は、造形対象物４０１に相当する領域であり、原則として構造材料により形成される。支持領域４０２と構造体４０３との位置を表す座標情報が、前述の支持領域情報２０３として扱われる。
【００４１】
図４（ｃ）は、支持領域に形成されるサポート体が、サポート材料で形成される第１の領域４０４と、構造材料で形成される第２の領域４０５、４０６とを有する場合を表す図である。第１の領域４０４と第２の領域４０５、４０６のそれぞれを構成する材料や位置の情報は、支持領域構成情報２０７に含まれている。図４（ｃ）の場合、支持構造構成部２０４は、構造体４０３と支持領域４０２との界面に沿って第１の領域４０４を設け、残りの支持領域４０２に第２の領域４０５、４０６を設ける支持領域構成情報２０７を生成する。サポート体は、支持領域構成情報２０７に従って形成される。
【００４２】
支持領域構成情報２０７の生成において、サポート材料で形成される第１の領域４０４の厚さや形状は、材料の物性に応じて予め決められているものであっても良いし、ユーザー設定や、材料の残量に応じて決定されるものであっても良い。
【００４３】
生成された支持領域構成情報２０７と造形対象物の構造データ２０１とを合わせると、実際に造形される造形物の構造を得ることができる。従って、支持領域構成情報２０７と造形対象物の構造データ２０１から作製され得る造形物を、一方向（積層方向）に一定間隔でスライスしてスライスデータが生成される。
【００４４】
造形システムが、生成されたスライスデータに従って構造材料とサポート材料を配置して得られる複数の層を順次積層することにより、造形物が作製される。
【００４５】
図８に本発明にかかる積層造形方法やプログラムの適用が好ましい造形装置１０１の例を示す。造形装置１０１は、材料層形成部８０１と、造形部８０２と、材料層形成部８０１と造形部８０２とを結ぶ搬送体２４と、を備えている。
【００４６】
材料層形成部８０１は、造形材料の種類数に応じて、材料供給部２１、感光体２２、光源（不図示）と、を備えており、搬送体２４の上に材料層を形成する。図８では、１種類の構造材料用いる構成を示しているが、用いる構造粒子の種類の数に応じて、材料層形成部８０１に設ける材料供給部２１、感光体２２、光源のセットを増やすことができる。
【００４７】
構造材料からなる層と、サポート材料からなる層は、それぞれ別の感光体２２ａ、２２ｂの上に形成される。光源から射出されるレーザー光２３ａが感光体２２ａを、レーザー光２３ｂが感光体２２ｂを、各々走査して、感光体２２ａおよび２２ｂに潜像が形成される。具体的には、スライスデータの構造材料で形成する領域の潜像が感光体２２ａに、スライスデータのサポート材料で形成する領域の潜像が感光体２２ｂに形成される。
【００４８】
材料供給部２１ａには、構造材料の粉体が収納されており、材料供給部２１ｂには、サポート材料の粉体が収納されている。材料供給部２１ａから構造材料が感光体２２ａへ補給され、感光体２２ａ上に構造材料からなる層が形成される。また、材料供給部２１ｂからはサポート材料が感光体２２ｂへ補給され、感光体２２ｂにサポート材料からなる層が形成される。感光体２２ａ、２２ｂの各々に形成された層は、搬送体２４に順に静電転写されて、構造材料およびサポート材料からなる材料層が形成される。なお、材料層を搬送体２４へ転写する順番はこれに限定されるものではなく、構造材料およびサポート材料のうち一方の材料からなる層を転写した後、他方の材料からなる層を転写して形成するとよい。
【００４９】
搬送体２４上に形成された材料層は、加熱され、ステージ２５上の造形途中の造形物の上に転写され積層される。積層の際には、対向部材２６とステージ２５とで造形途中の造形物と加熱された材料層とを挟んで加圧することができる。材料層は、ヒーターを内蔵する対向部材２６によって加熱されても良いし、対向部材２６とは別の加熱手段で加熱されても良い。これにより、構造材料からなる構造体４０３と、サポート材料からなるサポート体４０４と、構造材料からなるサポート体４０５、４０６とからなる造形物が形成される。電子写真方式に好適な造形装置は、図８の構成に限定されるものではない。
【００５０】
図８の造形装置にスライスデータが送られると、材料層形成部８０１がスライスデータに従って各層の造形材料とサポート材料を配置し、搬送体２４上に材料層が形成される。材料層は搬送体２４によって造形部８０２へと搬送され、ステージ２５の上で積層されて造形される。造形が完了すると、支持構造構成部２０４で生成されたデータに従って、サポート材料で形成される第１の領域４０４、構造材料で形成される構造体４０３、第２の領域４０５、４０６が作製された造形物が得られる。このような造形物は、造形後にサポート体を溶媒に接触させるあるいは加熱することによって第１の領域４０４を選択的に溶解させることにより、第２の領域４０５、４０６を同時に構造体４０３から除去することができる。
【００５１】
本実施形態によれば、特許文献１に比べて、サポート体の構成に必要なサポート材料の種類を低減することができる。さらに、サポート体の大部分が構造材料で造形されるため、構造体からサポート体を除去する際に、溶解しなければならないサポート材料の量が少なくなり、短時間でサポート体の除去が可能となる。
【００５２】
（実施形態２）
本実施形態では、サポート体の除去を更に容易にするために、支持領域構成情報２０７、即ち、サポート体の構造データ２０７を生成する処理において、サポート体の構造材料で形成する領域を分割する場合について説明する。本実施形体における造形対象物は、実施形態１と同様に図４（ａ）に示す立体物とし、実施形態１と重複する内容については説明を省略する。
【００５３】
図５に、図４（ｂ）の支持領域４０２に、サポート材料で形成される第１の領域と、構造材料で形成される複数の第２の領域でサポート体を構成する場合を示す。図５（ａ）は、図４（ａ）の点線で示したＹＺ断面における支持領域４０２の構成を示す図である。サポート体は、サポート材料で形成される第１の領域４０４と、ＸＺ面に沿って設けられた第１の領域４０４によって分割された複数の第２の領域４０５Ａ〜Ｃとを有している。図５（ａ）の点線の位置におけるＸＹ断面を、図５（ｂ）に示す。実施形態１における第２の領域４０６に相当する領域も、領域４０５と同様に、ＸＺ面に沿って設けられた第１の領域４０４によって分割された複数の第２の領域４０６Ａ〜Ｃで構成される。
【００５４】
支持構造構成部２０４は、分割の可否や個数は、支持領域４０２の体積や厚みが、設定値以上であるかどうかに基づいて決定するとよい。あるいは、各種材料の残量やユーザー設定に応じた使用材料の割合等に基づいて決定してもよい。例として、分割基準の設定値を１００ｍｍとしたケースにおいて、支持領域４０２のＹ方向の長さを算出した結果が２５０ｍｍであった場合、最低分割数で分割基準を満たせるよう計算を行うことで、Ｙ方向の分割数として３を算出する。なお、設定値は、材料や装置の特性に応じて決定されるようにしても良いし、ユーザーにより設定変更可能としても良い。分割の方向は特に限定されるものではない。分割基準として長さを設定した場合は、支持領域４０２の長さが分割基準の設定値を超える方向で分割すればよい。
【００５５】
サポート体をこのような構成にすることにより、サポート体の除去工程において第１の領域４０４が溶解しやすくなり、サポート体の除去をより短時間で行うことが可能となる。分割基準の設定値が小さいほど、サポート体の除去時間の短縮を図ることができる。
【００５６】
（実施形態３）
本実施例では、構造体が開口を有する閉じられた空間を有する構成など、大きさが制限されている領域を通してサポート体を除去しなければならない場合に、支持部材の除去を容易にするため、構造支持領域を細分化する処理について説明する。
【００５７】
図６（ａ）は、中空の箱の上部に穴６０６が空いた形状の造形対象物６０１を、ＸＹＺ軸と共に示す図である。造形は、ＸＹ面に平行な層をＺ軸方向に積層して行われるものとする。
【００５８】
図６（ｂ）は、図６（ａ）の点線６０７における断面で、造形対象物６０１に相当する構造体６０３と、サポート材料で形成される第１の領域６０４と構造材料で形成される第２の領域６０５Ａ、６０５Ｂとからなるサポート体と、が示されている。もし、造形対象物６０１の内部の支持領域を第２の領域６０５Ａ、６０５Ｂを一つに繋いだ第２の領域で形成したとすると、造形完了後に造形対象物６０１の上部の穴６０６から支持部材を取り出せなくなってしまう。このような問題の発生を防止するため、支持構造構成部２０４は、構造材料で形成される第２の領域を複数の領域に分割してサポート体の構造データを生成する。分割の可否や個数は、造形対象物６０１の構造データ２０１の解析結果から想定されるサポート体の除去経路のサイズ（穴６０６のサイズ）に基づき、サポート体の構造材料で構成される部分が、サポート体の除去経路を通過可能となるように決められる。具体的には、構造材料で構成される領域の少なくとも一断面がサポート体の除去経路のサイズよりも小さくなるように、構造材料で構成される領域のサイズ、分割数を算出し、それに応じて第２の領域６０５Ａ、６０５Ｂを決定する。例えば、穴６０６のＸ方向Ｙ方向の長さが、それぞれ１５０ｍｍ、１００ｍｍであると算出した場合、第２の領域６０５Ａ、６０５Ｂそれぞれの上面のサイズは、それぞれマージンとして１０ｍｍを差し引いた値１４０ｍｍ、９０ｍｍとして算出する。更に第１の領域６０４内に、算出したサイズの第２の領域がいくつ含められるかを算出することで、分割数を決定する。なお、マージンの値は、材料や装置の特性に応じて決定されるようにしても良いし、ユーザーにより設定変更可能としても良い。
【００５９】
このような構成にすることにより、サポート体の除去が困難な形状の造形対象物の造形プロセスにおいても、構造材料を用いてサポート体を形成することが可能となる。
【００６０】
（実施形態４）
本実施形態では、構造材料で形成される第２の領域の形状を選択する場合について説明する。実施形態１〜３と重複する内容については説明を省略する。
【００６１】
本実施例では、３つの造形対象物を同時に作製する場合を例にとって説明する。図７（ａ）に、作製する３つの造形対象物７０１Ａ、７０１Ｂ、７０１Ｃの造形時の配置を示す図である。支持領域抽出部２０２によって造形対象物７０１Ａ〜Ｃの支持領域が抽出された結果、内部の中空部が支持領域として抽出されるが、実施形態１で示した処理をそのまま実施すると、構造材料で形成される第２の領域は直方体形状となる。このようなケースにおいて、サポート体を除去する工程によって互いに分離される構造体７０３Ｃと構造材料で形成される第２の領域とが、ユーザーによって混同される可能性がある。そこで、本実施形態では、このような混同を防ぐため、構造材料で形成される第２の領域の形状を、構造体と区別のつき易い形状に選択可能とする。
【００６２】
図７（ｂ）は、造形対象物に対応する構造体７０３Ａ、７０３Ｂ、７０３Ｃ、サポート材料からなる第１の領域７０４Ａ、７０４Ｂ、および構造材料からなる第２の領域７０５Ａ、７０５Ｂ、７０５Ｃを示す、ＸＺ面に平行な断面図である。ここでは、Ｚ軸方向に積層する場合のサポート体を示している。
【００６３】
構造材料からなる第２の領域７０５Ａ、７０５Ｂ、７０５Ｃは、それぞれ円柱状としている。構造材料からなる第２の領域の形状として用いた円柱状は、造形対象物７０１、７０２、７０３のいずれとも異なる形状であるため、ユーザーが構造材料からなるサポート体と構造体とを混同するのを防止することができる。
【００６４】
支持構造構成部２０４は、設定情報２０５に含まれるユーザー設定に基づき、構造材料で形成する第２の領域７０５Ａ、７０５Ｂ、７０５Ｃの形状を決定する。本実施形態において選択可能な形状は、円柱以外にも、球、直方体など、造形対象物とは異なる形状が挙げられる。支持構造構成部２０４は、決定した形状に応じて、構造材料で形成する第２の領域７０５〜Ｃそれぞれのサイズや支持領域における配置を決定し、残りの支持領域をサポート材料で形成される第１の領域７０４Ａ、Ｂで補うよう、サポート体の構造データ２０７を生成する。
【００６５】
なお、構造材料で形成する第２の領域の形状やサイズの決定については、ユーザー設定を参照する以外にも、造形対象物の形状に応じて、構造体との区別が容易となる形状を決定する自動処理としても良い。
【００６６】
また、構造体との区別を容易とする目的において、形状の他、構造材料で形成される第２の領域の表面色を選択可能としても良い。この場合、ユーザーによる色選択情報を参照して表面色を決定する他、構造データに含まれる色情報を参照し、構造体の表面に使用される色以外の色をもって構造材料で形成される第２の領域の表面色を決定する自動処理としても良い。ただし、この場合は、造形システムが複数色の造形材料を備えている必要がある。
【００６７】
また、構造材料で形成する第２の領域の表面の形状を、構造体とは区別可能な形状にしたり、構造材料で構成されるサポート体の表面に、サポート体であることを示す識別記号や文字を、刻印したりサポート体とは異なる色で設けたりして形成してもよい。
【００６８】
以上の処理により、構造体とサポート体の構造材料で形成される部分の混同を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００６９】
１０１  造形装置
１０２  情報処理装置
１０３  通信経路
４０１、６０１、７０１Ａ〜Ｃ  造形対象物
４０２  支持領域
４０３、６０３、７０３Ａ〜Ｃ  構造体
４０４、６０４、７０４Ａ〜Ｂ  サポート材料で形成される領域
４０５、４０５Ａ〜Ｃ、４０６Ａ〜Ｃ、６０５Ａ〜Ｂ、７０５Ａ〜Ｃ  構造材料で形成される領域
【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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