(57)【要約】【課題】複数種類の造形材料により立体物を作製する造形システムにおいて用いられる立体造形用データの生成を簡易化する。【解決手段】立体造形用データ生成方法であって、コンピュータが、複数のポリゴンで３次元形状を表した造形対象物の３次元形状データを取得するステップと、コンピュータが、前記造形対象物を複数のパーツに分割するため、前記造形対象物の３次元形状データを前記パーツごとの３次元形状データに加工するステップと、コンピュータが、前記パーツごとの３次元形状データと造形材料の種類を指定するデータとを対応づける立体造形用データを生成するステップと、を含む。【選択図】図１
2017159588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体造形用データ生成方法であって、
コンピュータが、複数のポリゴンで３次元形状を表した造形対象物の３次元形状データを取得するステップと、
コンピュータが、前記造形対象物を複数のパーツに分割するため、前記造形対象物の３次元形状データを前記パーツごとの３次元形状データに加工するステップと、
コンピュータが、前記パーツごとの３次元形状データと造形材料の種類を指定するデータとを対応づける立体造形用データを生成するステップと、
を含むことを特徴とする立体造形用データ生成方法。
【請求項２】
前記パーツごとの３次元形状データに加工するステップは、
前記造形対象物の３次元形状データに含まれる複数のポリゴンを、第１のパーツに含まれるポリゴン群と、前記造形対象物から前記第１のパーツを除いた第２パーツに含まれるポリゴン群と、に分割する分割ステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項３】
前記分割ステップは、前記第１のパーツと前記第２のパーツとの境界面の形状を表すポリゴン群を生成し、前記第１のパーツに含まれるポリゴン群と前記第２のパーツに含まれるポリゴン群のそれぞれに合成する
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項４】
前記分割ステップは、前記第１のパーツに含まれる境界面の形状を表すポリゴン群と前記第２のパーツに含まれる境界面の形状を表すポリゴン群とが干渉しないよう、前記第１のパーツに含まれるポリゴン群を前記第２パーツに対して相対的に移動させるステップを含む
ことを特徴とする請求項３に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項５】
前記第１のパーツに含まれるポリゴン群を相対的に移動させる方向を、前記境界面の形状を表すポリゴン群の法線ベクトルの平均と平行な方向とする
ことを特徴とする請求項４に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項６】
前記第１のパーツに含まれるポリゴン群を相対的に移動させる量は、前記立体造形用データを用いて立体物を作製する造形システムの造形方式に応じて決定される
ことを特徴とする請求項４または５に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項７】
前記分割ステップは、前記第１のパーツに含まれるポリゴン群および／または前記第２のパーツに含まれるポリゴン群で表される３次元形状データを補正するステップを含む
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項８】
前記補正するステップでは、前記第１のパーツに含まれるポリゴン群の移動による造形対象物の形状変化をキャンセルするように、前記第１のパーツに含まれるポリゴン群および／または前記第２のパーツに含まれるポリゴン群の３次元形状データを補正する
ことを特徴とする請求項７に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項９】
前記分割ステップは、ユーザに前記第１のパーツに含まれるポリゴン群を選択させるステップを含む
ことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項１０】
前記パーツごとの３次元形状データに加工するステップは、
互いに接触するパーツに対して同じ種類の造形材料を指定されたとき、前記互いに接触するパーツを統合して１のパーツを生成する統合ステップを含む
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の立体造形用データ生成方法。
【請求項１１】
立体造形用データを生成するデータ生成装置であって、
複数のポリゴンで３次元形状を表した造形対象物の３次元形状データを取得する手段と、
前記造形対象物を複数のパーツに分割するため、前記造形対象物の３次元形状データを前記パーツごとの３次元形状データに加工する手段と、
前記パーツごとの３次元形状データと造形材料の種類を指定するデータとを対応づけた立体造形用データを生成する手段と、
を有することを特徴とする立体造形用データ生成装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の立体造形用データ生成方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形用データ生成方法及び立体造形用データ生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体的な造形対象物を平行な面で切断した断面に対応して造形材料を順次積層して造形対象物に応じた造形物（立体物）を作製する、ＡＭ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技術が注目されている。
立体的な造形物を表現する方式では、ＳＴＬ（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれるフォーマットが使われることが多い。ＳＴＬデータは、立体物の表面を構成する三角形の法線座標と３次元のＸＹＺ座標点からなる。立体物を表す３Ｄモデルは、一般的には隣接した三角形群であるシェルで構成される。ここで、シェルとは、隣接するポリゴン（主に三角形）の集合をいう。また、閉じたシェルは、すべての三角形に隣接三角形が存在する場合であり、閉じてないシェルは、１つ以上の三角形の辺に隣接三角形が存在しないバッドエッジがある場合である。ＳＴＬデータは、造形処理の前に、構成する三角形の表裏が揃っているか、隣接三角形が３辺にすべて存在するかなどのエラーチェックをすることが要望される。また、一般的な造形装置においては、シェルの数は１つにすることが推奨されている。なお、関連する従来例が開示された文献としては、特許文献１，２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３０５２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−４２２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の造形装置では、複数の造形材料を用いて造形することが可能になってきた。例えば、色が異なる同種の造形材料とか、造形特性が近い異種の造形材料等を同時に造形できるようになってきた。複数の造形材料を用いて１度の造形工程で造形物を作製する場合は、３Ｄモデルの構造をパーツ（部品）に分けてパーツ毎に材料特性を与えておく必要がある。ここで、パーツとは、１つの３Ｄモデルに対して、複数のマテリアル指定を行う単位であり、閉じたシェルであることが必要とされる。パーツ毎に材料特性を与える場合は、ＣＡＤツールやＣＧツールでパーツに分割し、造形材料を指示することが望まれるが、ＣＡＤツールやＣＧツールでは、材料属性データを与え、データ交換し、造形することはできない。
【０００５】
そこで、ＣＡＤツールやＣＧツール以外のツールを用いてパーツに分割し、材料を指示していくことが考えられるが、シェル表面の三角形を選択するだけでは、パーツ化する（閉じたシェルにする）ことはできない。
従来は、マテリアライズ社のＭａｇｉｃｓ等の造形支援ソフトを使って、パーツ化が行われている。具体的には、まず、シェル分離ツールを用いてシェル表面の三角形を選択し、シェルを分離する。ただし、このシェル分離ツールだけでは、閉じたシェルにならないので、さらに三角形の修正ツールを使って選択したシェルの穴埋めをする必要がある。さらに、選択されていない残りの三角形群からなるシェル部分にも同様の穴が生じるので、この穴に対しても修正ツールを使って穴埋めする必要がある。このような穴埋めの操作を繰り返し行うことは、非常に煩雑な処理となり、作業時間が大幅に増加してしまう。
【０００６】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、複数種類の造形材料により立体物を作製する造形システムにおいて用いられる立体造形用データの生成を簡易化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１態様は、
立体造形用データ生成方法であって、
コンピュータが、複数のポリゴンで３次元形状を表した造形対象物の３次元形状データを取得するステップと、
コンピュータが、前記造形対象物を複数のパーツに分割するため、前記造形対象物の３次元形状データを前記パーツごとの３次元形状データに加工するステップと、
コンピュータが、前記パーツごとの３次元形状データと造形材料の種類を指定するデータとを対応づける立体造形用データを生成するステップと、
を含むことを特徴とする立体造形用データ生成方法を提供する。
【０００８】
本発明の第２態様は、
立体造形用データを生成するデータ生成装置であって、
複数のポリゴンで３次元形状を表した造形対象物の３次元形状データを取得する手段と、
前記造形対象物を複数のパーツに分割するため、前記造形対象物の３次元形状データを前記パーツごとの３次元形状データに加工する手段と、
前記パーツごとの３次元形状データと造形材料の種類を指定するデータとを対応づけた立体造形用データを生成する手段と、
を有することを特徴とする立体造形用データ生成装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３態様は、上記記載の立体造形用データ生成方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数種類の造形材料により立体物を作製する造形システムにおいて用いられる立体造形用データの生成を簡易化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の制御部による全体の処理を説明するためのフローチャート
【図２】実施形態の制御部によるシェル分割処理のフローチャート
【図３】実施形態の制御部によるシェル統合処理のフローチャート
【図４】実施形態のマテリアルデータ付きフォーマットを表形式で表現した図
【図５】実施形態のマテリアルデータに基づく造形処理のフローチャート
【図６】実施形態のカートリッジを識別する識別処理のフローチャート
【図７】実施形態のデータ読み込み方法を示すフローチャート
【図８】カートリッジ指定色でスライス形状データを作成するフローチャート
【図９】３Ｄモデルの一例を示す図
【図１０】実施形態の選択した三角形群と穴埋めパーツについて説明するための図
【図１１】実施形態の着色指示してスライス変換した３Ｄモデルの一例を示す断面図
【図１２】図３のシェル統合処理について説明するための図
【図１３】実施形態の造形方式毎の最小移動量について説明するための図
【図１４】実施形態の画像形成部を用いた造形システムを示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態を図面を参照して例示的に説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている各部材の寸法、材質、形状、その相対配置など、各種制御の手順、制御パラメータ、目標値などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
本発明は、積層造形技術（ＡＭ技術）、すなわち、造形材料を２次元に配置して層状に積層することによって３次元の立体物（造形物）を作製する技術を採用した造形システムに関し、特に、立体造形用データを生成する方法に関する。
本発明に係る造形システム１の例は、図１４を用いて後述するが、概略、立体造形用のデータを生成する機能等を有する制御部２、画像形成部（画像形成ユニット１００）、及び、造形部（造形ユニット１２０）を有する。制御部２は、造形目的の立体物（造形対象物）の３次元形状データから複数層のスライス形状データを生成する処理、造形システム１の各部の制御等を担う。制御部２は、例えば、ＣＰＵ（プロセッサ）、メモリ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータである。このコンピュータは、立体造形用データ生成装置に相当する。制御部２が有する機能は、記憶装置等に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することにより実現されるものである。
【００１３】
造形材料としては、作成する造形物の用途・機能・目的などに応じてさまざまな材料を選択することができる。本明細書では、造形目的である３次元の立体物を構成する材料を「構造材料」と呼び、作製途中の構造体を支持するためのサポート体（例えばオーバーハング部を下から支える柱）を構成する材料を「サポート材料」と呼ぶ。また両者を特に区別する必要がない場合には、単に「造形材料」という用語を用いる。構造材料としては、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ、ＰＳ（ポリスチレン）など、熱可塑性の樹脂を用いることができる。また、サポート材料としては、構造体からの除去を簡単にするため、熱可塑性と水溶性を有する材料を好ましく用いることができる。サポート材料としては、例えば、糖質、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などを例示できる。
【００１４】
また、本明細書では、１層分の画像の形成に用いられるデジタルデータを「スライス形状データ」と呼ぶ。スライス形状データに基づき造形材料で形成される１層分の画像を「材料層」又は「材料画像」と呼ぶ。また、造形システム１を用いて作製しようとする目的の立体物（つまり造形システム１に与えられる画像データ（３Ｄモデルデータ、３次元形状データ）が表す物体）を「造形対象物」と呼ぶ。また、造形システム１で作製された（出力された）物体（立体物）を「造形物」と呼ぶ。造形物がサポート体を含む場合において、サポート体を除いた部分が造形対象物を構成する「構造体」となる。
【００１５】
図１は、本実施形態の制御部２であるコンピュータによる全体処理を説明するためのフローチャートである。
ステップ１００１は、制御部２が３Ｄモデルデータ（３次元形状データ）を取得する工程であり、制御部２は、３Ｄ−ＣＡＤや３Ｄ−ＣＧ等の３Ｄモデル作成ソフトで、造形対象物に基づいて作成された３Ｄモデルデータを取得する。この３Ｄモデルデータは、造形対象物の３次元形状を複数のポリゴン（本実施形態では三角形）で構成される閉じたシェル（多面体）で表現したものである。
ステップ１００２では、ユーザによりマテリアル指定が行われる。ユーザがマテリアル属性として、構造体の材料種、造形材料の色等の情報を指定することで、マテリアル属性がセットされる。ここで、材料種は、同じ構造材料（例えば樹脂材料）であっても、着色した色が違うものも含む。
【００１６】
ステップ１００３では、マテリアル属性を与えるシェルが、別のマテリアル属性を与えたいシェルと分離する必要があるかどうかが判定される。この判定は、ユーザが行うものであるとよいが、制御部が行うものであってもよい。この場合、制御部は、マテリアル属
性としてセットされた造形材料の種類の数の方が、シェルの数より多いかどうかを判定すればよい。具体的には、マテリアル属性がシェルの数より多い場合に分離が必要と判定する。分離が必要と判定された場合、ステップ１００４のシェル分割処理に進む。分割処理については図２を用いて後述する。
ステップ１００５では、マテリアル指定のためのシェルが複数存在する場合、設定処理を簡略化するためシェル統合が必要かどうかがユーザにより判定される。統合が必要と判断された場合、ステップ１００６のシェルの統合処理に進む。統合処理については図３を用いて後述する。
ここで、ステップ１００４，１００６は、コンピュータが、造形対象物の作製に複数種類の造形材料を用いる場合に、造形材料の種類ごとに独立した複数のシェルが形成されるように、３Ｄモデルデータを加工するステップに相当する。
【００１７】
ステップ１００７では、マテリアルの指定が全て終わったかどうかがユーザにより判定される。ステップ１００７で否定判定の場合には、ステップ１００２に戻り、肯定判定の場合には、ステップ１００８に進む。
ステップ１００８で、制御部２は、図４を用いて後述するマテリアルデータ付きフォーマットを作成する。
ここで、ステップ１００８は、コンピュータが、複数のシェルのそれぞれについて、３次元形状を定義するデータと造形材料の種類を指定するデータとが記述された、マテリアルデータ付きフォーマット（立体造形用データ）を生成するステップに相当する。
ステップ１００９では、作成したマテリアルデータに基づいて造形を行う。マテリアルデータに基づく造形処理については図５を用いて後述する。
【００１８】
図２は、本実施形態の制御部２であるコンピュータによるシェル分割処理のフローチャートである。本実施形態によれば、ユーザにより分割したいシェルが選択されると、制御部２が備えるプログラムが、選択されたシェルと選択されなったシェルのそれぞれについて、閉じたシェルの３Ｄモデルデータを生成する処理を実行させる。
まず、ステップ２００１では、シェル分割したいシェル表面の三角形群がユーザにより選択される。
ステップ２００２で、制御部２は、ユーザが選択した三角群を閉じたシェルにするために穴埋め処理を行う。
ステップ２００３で、制御部２は、ユーザにより選択されてない表面三角群を閉じたシェルにするために穴埋め処理を行う。穴埋め処理については図１０を用いて後述する。
ステップ２００４では、ステップ２００２で穴埋め処理のために制御部２が生成した三角形群と、ステップ２００３で穴埋め処理のために制御部２が生成した三角形群が重複するのを許容するかどうかを制御部２が判定する。穴埋め処理のために生成した各三角形群が重複する場合には、ＳＴＬエラーの１種である重複三角になり、次工程でのスライス処理時に、エラーが発生することが懸念される。穴埋め処理のために生成した三角形群が重複するのを許容するかどうかは、造形システム１で用いるスライス形状データ生成用プログラムの仕様等に応じて、適宜、ユーザが予め設定し、制御部２に記憶させておいた基準に従って判断されるものであるとよい。
ステップ２００４で否定判定の場合には、ステップ２００５に進む。
【００１９】
ここで、説明の便宜上、ステップ２００１でユーザにより選択されたシェル表面の三角形群を含む閉じたシェルをシェル１とし、選択されていない三角形群を含む閉じたシェルをシェル２とする。
ステップ２００５で、制御部２は、穴埋め処理のために生成した各三角形群が重複しないように、シェル１をシェル２に対して相対的に移動させる最小移動距離を決定する。最小移動距離は、図１３を用いて後述するように、造形システム１の造形方式に応じて、造形方式毎に予め設定され、制御部２に記憶されているとよい。
ステップ２００６で、制御部２は、シェル１をシェル２に対して相対的に移動させる際の移動方向を決定する。本実施形態では、移動方向として、穴埋め処理のために生成した三角形群（以下、穴埋め三角形群）同士が干渉しない方向、例えば、穴埋め三角形群の法線ベクトルの平均と平行となる方向を決定する。
【００２０】
そして、ステップ２００７で、制御部２は、シェル１をシェル２に対して相対的に移動させる。これにより、シェル１とシェル２において、穴埋め処理のために生成した各三角形群が重複することを防ぐことができる。この移動により、シェル１とシェル２の間にわずかな隙間が空くとよい。
次に、ステップ２００８で、制御部２は、シェル１とシェル２のうち少なくともいずれかのシェルの３次元形状の補正を行うかどうかを判定する。ステップ２００８で、肯定判定の場合には、ステップ２００９に進み、３次元形状の補正を行う。
ここで、シェルの３Ｄモデルデータの補正を行うかどうかは、造形を行う造形方式、造形システム１の仕様（造形精度）等に応じて、適宜、ユーザが予め設定し、制御部２に記憶させておくとよい。
補正方法としては、シェルの移動による造形対象物の形状変化をキャンセルできるものであれば、特に限定されるものでない。例えば、ステップ２００７で移動させたシェルに対して、移動距離分、移動方向の寸法が縮まるように、移動させたシェルの寸法を補正するとよい。このとき、移動させたシェル全体を縮小させてもよく、また、移動させたシェルの移動方向の寸法のみを縮小させてもよい。また、３Ｄモデルデータ全体を縮小させてもよい。
また、シェルの３Ｄモデルデータの補正は、実際の造形時に発生する造形材料の収縮・膨張を考慮することになるので、最小移動距離＋αに設定し、αは予め実験的に決めておくとよい。
【００２１】
図３は、本実施形態の制御部２であるコンピュータによるシェル統合処理のフローチャートである。
ステップ３００１では、結合させたいシェルがユーザにより選択される。
ステップ３００２で、制御部２は、シェル同士が接触しているかどうかを判定する。ステップ３００２で肯定判定の場合にはステップ３００３に進む。
ステップ３００３で、制御部２は、立体のブール演算で２つの立体のブール和をとり、接触していると判定された２つのシェルを統合して１つのシェルにする。ステップ３００２で否定判定の場合には、シェル統合処理を終える。
【００２２】
図４は、マテリアルデータ付きフォーマットを表形式で表現した図である。
フォーマットの先頭には、フォーマット全体の属性が記述されている。その次に、３Ｄモデルを構成する全ての頂点における頂点座標が記述されている。その次に、シェル１に相当するグループ名、シェル１に与えられたマテリアル識別名称が記述されている。ここで、図４のマテリアル識別名称は、造形材料の種類を指定するデータに相当する。
その次には、シェル１を構成する三角面の定義が記述されている。面１の定義では、頂点１の頂点番号、頂点２の頂点番号、頂点３の頂点番号が記述されている。面２の定義では、面１の定義同様に、頂点１の頂点番号、頂点２の頂点番号、頂点３の頂点番号が記述されている。ここで、図４の全頂点座標値群、面１定義、面２定義等は、３次元形状を定義する三次元形状データに相当する。
このような三角面に対する定義が、シェル１を構成する全ての三角形に対して行われている。
【００２３】
次に、シェル２に相当するグループ名、シェル２に与えられたマテリアル識別名称が記述されている。その次には、シェル２を構成する三角面の定義が記述されている。
面１の定義では、頂点１の頂点番号、頂点２の頂点番号、頂点３の頂点番号が記述され
ている。面２の定義では、面１の定義同様に、頂点１の頂点番号、頂点２の頂点番号、頂点３の頂点番号が記述されている。このような三角面に対する定義が、シェル２を構成する全ての三角形に対して行われている。
そして、このようなシェルを定義するための立体造形用データが、全てのシェルに対して記述されている。
本実施形態では、ポリゴンとして三角形を用いて説明したが、これに限るものではなく、一般的なポリゴン（四角形、五角形等）でも同様な定義が可能である。
【００２４】
図５は、マテリアルデータに基づく造形処理（ステップ１００９）を説明するためのフローチャートである。
ステップ５００１で、制御部２は、指定の造形材料が収容されているカートリッジ（現像機）を識別する。詳細は図６を用いて後述する。
ステップ５００２で、制御部２は、図４のフローチャートで作成したデータを読み込む。
ステップ５００３で、制御部２は、複数のマテリアルデータのスライス形状データを作成する。
ステップ５００４で、制御部２は、図１４を用いて後述する造形システム１で造形を行う。
【００２５】
図６は、指定の造形材料が収容されているカートリッジを識別する識別処理（ステップ５００１）を説明するためのフローチャートである
ステップ６００１で、制御部２は、指定の造形材料が収容されているカートリッジを識別する。例えば、赤色の構造材料がカートリッジＡに収容され、青色の構造材料がカートリッジＢに収容され、緑色の構造材料がカートリッジＣに収容され、サポート材料がカートリッジＤに収容されていることが識別されたとする。これらの識別には、材料種検知センサ等を用いてもよいが、ユーザが予め設定するものであってもよい。
ステップ６００２で、制御部２は、指定の造形材料とカートリッジの対応表を作成する。例えば、赤色の構造材料部分を、カートリッジＡの材料で形成するデータ、青色の構造材料部分を、カートリッジＢの材料で形成するデータ、緑色の構造材料部分を、カートリッジＣの材料で形成するデータ、にそれぞれ置き換えるための対応表を用意する。
このような造形材料とカートリッジとの対応表があれば、コントローラに大幅な改造を加えることなく、材料画像を形成することができるメリットがある。
【００２６】
図７は、制御部２によるマテリアル属性がセットされたデータ読み込み方法を説明するためのフローチャートである。
ステップ７００１で、制御部２は、３Ｄモデルの三角形の頂点座標をすべて読み込む。
ステップ７００２で、制御部２は、パーツ化された３Ｄモデルの１部をグループ名１として読み込む。
ステップ７００３で、制御部２は、グループ名１のマテリアル識別名称を読み込む。マテリアル識別名称は、造形材料の種類を表している。造形材料は、例えば同じ物質で色が異なるもの、又は、物質が異なるもので分けることができる。
ステップ７００４で、制御部２は、グループ名１の三角面である面１の情報を読み込む。これは面１の３頂点毎の頂点座標番号である。
ステップ７００５で、制御部２は、グループ名１のマテリアル１の３Ｄ表示用のデータ生成を行う。ここでは、スライス処理用データ（ＳＴＬ）変換やＤｉｒｅｃｔ３Ｄ，ＯｐｅｎＧＬ等の描画ライブラリソフトで表示処理を行う。
【００２７】
次に、ステップ７００６で、制御部２は、グループ名２を読み込む。
ステップ７００７で、制御部２は、グループ名２のマテリアル識別名称を読み込む。
ステップ７００８で、制御部２は、グループ名２の三角面である面２の情報（３頂点毎
の頂点座標番号）を読み込む。
ステップ７００９で、制御部２は、グループ名２のマテリアル２の３Ｄ表示用のデータ生成を行う。
制御部２は、以上の処理を全てのグループに対して行う。本実施形態では、グループが２つの場合について説明しているが、３つ以上のグループとなる場合には、同様の処理を各グループに対してそれぞれ行うものであればよい。
【００２８】
図８は、カートリッジ指定色でスライス形状データを作成する処理（ステップ５００３）を説明するためのフローチャートである。
ステップ８００１で、制御部２は、マテリアル１を割り当てる３Ｄモデルデータの読み込みを行う。ステップ８００２で、制御部２は、スライス形状データを作成する。ステップ８００３で、制御部２は、マテリアル１に対応したカートリッジ指定色で塗りつぶす。
ステップ８００４で、制御部２は、マテリアル２を割り当てる３Ｄモデルデータの読み込みを行う。ステップ８００５で、制御部２は、スライス形状データを作成する。ステップ８００６で、制御部２は、マテリアル２に対応したカートリッジ指定色で塗りつぶす。
ステップ８００７では、マテリアル１とマテリアル２のスライス形状データをマージする。
本実施形態では、２種類のマテリアルについて説明しているが、３種類以上のマテリアルの場合は、上記ステップを同様に繰り返せばよい。
【００２９】
図９Ａ、９Ｂは、３Ｄモデルの一例として、１つの立方体、２つの四角錐、球等を一体化した３Ｄモデル１０を示す図である。ＳＴＬデータでは、表面を構成する三角形群に関するデータが存在している。図９Ｂでは、３Ｄモデル１０に対するシェル分割処理後に、左四角錐を緑、真ん中立方体を赤、右四角錐を青にマテリアル指定（色指定）することを表している。
【００３０】
図１０Ａは、選択した三角形群（第１の部分のポリゴン群）１１と穴埋めパーツ（境界面の形状を表すポリゴン群）１_１２について説明するための図である。図１０Ａでは、
三角形を複数個（例えば４個）選択した後、穴埋め処理で穴埋めパーツ１_１２の２個の
三角形の追加（合成）を行うことで、１つの閉じたシェル（第１の多面体）が構成されることを示している。
図１０Ｂは、選択されなかった三角形群（第２の部分のポリゴン群）１３と穴埋めパーツ（境界面の形状を表すポリゴン群）２_１４について説明するための図である。図１０
Ｂは、説明の便宜上、簡略化して、選択されなかった三角形群のうち立方体の部分のみ示すものである。選択されなかった三角形群１３では、図１０Ｂに示すように立方体の一つの側面（境界面）が欠けたデータとなり、その側面部分を穴埋めパーツ２_１４で穴埋め
することで、１つの閉じたシェル（第２の多面体）が構成される。
【００３１】
図１１Ａ〜１１Ｃは、着色指示してスライス変換した３Ｄモデルの一例を示す断面図である。
図１１Ａは、図９Ｂに示す３Ｄモデル１０の断面図を示しており、図において左側の三角形が緑、真ん中の四角形が赤、右側の三角形が青の状態であることを示している。
図１１Ｂは、構造体を作製するためのスライス形状データ１０Ａに対して、カートリッジ色に塗り分けを行った例を便宜的に図示したものである。ここでは、上述したように、赤色の構造材料がカートリッジＡに収容され、青色の構造材料がカートリッジＢに収容され、緑色の構造材料がカートリッジＣに収容されている場合について示している。
図１１Ｃは、図１１Ｂに示す構造体を作製するためのスライス形状データ１０Ａに対して、サポート体を作製するための部分を加えたスライス形状データ１０Ｂを便宜的に図示したものである。ここでは、上述したように、サポート材料がカートリッジＤに収容されている場合について示している。
【００３２】
図１２は、図３のシェル統合処理について説明するための図である。図１２を用いて、２つの３Ｄモデルを一体化（ユニファイ）する例について説明する。
図１２では、球と円板が別々のシェルを構成している場合を示している。そして、立体同士のブーリアン演算（和計算）を行うことで、２つの３Ｄモデル一体化する。そして、一体化した３Ｄモデルに対して、１つのマテリアル識別名称を付与する。
【００３３】
図１３Ａ，１３Ｂは、図２のステップ２００５で使用する造形方式毎の最小移動量（距離）について説明するための図であり、図１３Ａには、樹脂溶融方式の場合を示し、図１３Ｂには、粒子を並べて溶着していく方式の場合を示している。
最小移動量としては、造形が行われる際の、積層厚の最小単位である樹脂幅サイズ、又は粒子径を用いることができる。
一般的に、樹脂溶融方式では、樹脂幅が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍのものが用いられ、粒子溶着方式では、粒子径が０．０１〜０．０５ｍｍのものが用いられることが多い。このように、最小移動量は、造形方式によって異なるため、造形方式毎に設定するものであるとよい。
なお、シェルを移動させない場合、すなわち、図２のステップ２００４で肯定判定の場合には、図１０Ａ，１０Ｂで説明した穴埋めパーツ１，２が同じ座標になるので、結果的に、どちらかのマテリアルになる。しかし、上述のようにシェルを移動させることで、穴埋めパーツ１，２が重なることなく、両方のマテリアルを隣接して造形することができる。
【００３４】
図１４は、上述の複数のマテリアルデータに基づいて、造形物を作製することができる造形システム１の一例を示す概略図である。以下に、画像形成ユニット１００を用いた積層方式により造形物を形成する方法について説明する。
本実施形態の画像形成ユニット１００では、制御部２によるスライス形状データの生成処理(図５，８)で生成されたスライス形状データを用いて、１層分の材料画像が形成される。
【００３５】
画像形成ユニット１００は電子写真方式を用いて像を生成するもので、感光ドラム１０１，１０２，１０３，１０４が、無端状の担持ベルト１０９の回転方向に沿って設けられている。また、担持ベルト１０９を介して各感光ドラムにそれぞれ対向するように、転写ローラ１０５，１０６，１０７，１０８が設けられている。また、画像形成ユニット１００には、赤色の構造材料が収容されたカートリッジＡ、青色の構造材料が収容されたカートリッジＢ、緑色の構造材料が収容されたカートリッジＣ、サポート材料が収容されたカートリッジＤが着脱可能に配置されている。
ここで、感光ドラム１０１、転写ローラ１０５は、カートリッジＤに収容されたサポート材料を用いて材料画像を形成するためのものである。また、感光ドラム１０２、転写ローラ１０６は、カートリッジＣに収容された緑色の構造材料を用いて材料画像を形成するためのものである。また、感光ドラム１０３、転写ローラ１０７は、カートリッジＢに収容された青色の構造材料を用いて材料画像を形成するためのものである。また、感光ドラム１０４、転写ローラ１０８は、カートリッジＡに収容された赤色の構造材料を用いて材料画像を形成するためのものである。
【００３６】
画像形成ユニット１００による画像形成動作について説明する。まず、感光ドラム１０１〜１０４には、制御部２で生成されたスライスデータに従って、カートリッジＡ〜Ｄの材料を配置するための静電潜像が、不図示の帯電装置と光学系により帯電および露光されて形成される。感光ドラムに形成された静電潜像に、造形材料が供給され付着することで、材料画像が形成される。そして、各感光ドラム上に形成された材料画像は、各感光ドラムと各転写ローラとに挟持された担持ベルト１０９上に順次転写され、担持ベルト１０９
上に材料画像が形成される。
転写ユニット１１０は、画像形成ユニット１００において担持ベルト１０９上に形成された材料画像を、画像形成ユニット側の転写ローラ１１１と転写ユニット側の転写ローラ１１２により、転写ユニット１１０内の担持ベルト１１４に転写させるものである。
【００３７】
転写ユニット１１０において担持ベルト１１４に転写した材料画像をヒータ１１３により加熱して、造形ユニット１２０内の積層ステージ１２２上の造形物１２１に熱溶着させる。積層ステージ１２２は、熱溶着時、担持ベルト１１４と同期してステージ移動台１２３を移動可能に構成されている。また、ステージ移動台１２３は材料画像の積層厚に従って矢印の方向に下降可能に構成されている。
また、担持ベルト１１４上の材料画像を、積層ステージ１２２上の造形物１２１に熱溶着させる際、図１４に矢印１３０で示した方向に圧力が加わる構成とすることにより、より強度の高い造形物を作製できる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態では、材料種を個々に与えるパーツを構成する三角形群を選択し、パーツ化処理中に穴埋め処理まで行って、独立したシェルを作成し、さらに、選択しなかった部分の穴埋め処理も同時に行うこととした。これにより、材料種を指定するためのシェルのパーツ化が簡易となるので、立体造形用データの生成を簡易化することができ、立体造形用データの生成に要する作業時間の短縮化を図ることが可能となる。
さらに、本実施形態では、穴埋め処理のために生成した各三角形群が重複しないように、選択された三角形群を含む閉じたシェル１を、選択されていない三角形群を含む閉じたシェル２に対して相対移動させる（図２のステップ２００５〜２００７）。これにより、ＳＴＬエラーの１種である重複三角の発生を避けることができ、次工程でのスライス処理時にエラーの発生することを抑制することができる。
【００３９】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
また、造形システムの例として、１スライス分の材料画像を形成し、１層単位で積層する方式を用いる場合を説明したが、本発明のデータ生成方法は、熱溶融積層（ＦＤＭ）方式、光造形法式、粉末固着方式など各種の造形システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…造形システム、２…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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