３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラム
【課題】吐出不良が生じた場合においても、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減した３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムを提供する。
【解決手段】図１７の（Ａ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｘ軸方向に座標位置Ｘ１から座標位置Ｘ２へ相対移動される。ヘッドＨＤが、Ｘ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも相対移動される。よって、複数の吐出口ＰＮのうちの吐出口ＥＲに吐出不良が発生したとしても、二点鎖線矢印に示すように、座標位置Ｘ１の次の座標位置Ｘ２においては、他の吐出口ＯＰにより着色または造形がなされる。従って、吐出部ＨＤがＸ軸方向のみに相対移動される場合と比較して、吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続しない。従って、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【解決手段】図１７の（Ａ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｘ軸方向に座標位置Ｘ１から座標位置Ｘ２へ相対移動される。ヘッドＨＤが、Ｘ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも相対移動される。よって、複数の吐出口ＰＮのうちの吐出口ＥＲに吐出不良が発生したとしても、二点鎖線矢印に示すように、座標位置Ｘ１の次の座標位置Ｘ２においては、他の吐出口ＯＰにより着色または造形がなされる。従って、吐出部ＨＤがＸ軸方向のみに相対移動される場合と比較して、吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続しない。従って、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積された粉末材料に対し造形液を吐出することで３次元構造物を形成する３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、堆積された粉末材料に対し、造形液を吐出することで３次元構造物を形成する３次元造形装置が種々提案されている。その一例として特許文献１に開示されている３次元造形装置は、堆積された粉末材料に対し、ヘッドから着色造形液と無色造形液とを吐出する。着色造形液と無色造形液との総量は、粉末材料の特定位置でその粉末材料を結合するのに十分な造形液の総量にほぼ等しく設定されている。特許文献１に開示されている３次元造形装置は、このように設定された量の着色造形液と無色造形液とをヘッドから粉末材料に吐出することで３次元構造物の造形と着色とを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３８１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような３次元造形装置は、造形液をヘッドから粉末材料に吐出することから、吐出時などに粉末材料が舞う。粉末材料が舞うことで、粉末材料がヘッドの吐出口周辺に付着する。粉末材料が吐出口周辺に付着することで、吐出口から正常に造形液が吐出されないという吐出不良が生ずる。吐出不良が生ずることで、造形液が粉末材料に正常に吐出されず、３次元構造物の特定部分が正常に着色されないという色抜けや３次元構造物がもろくなるという構造欠陥が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、吐出不良が生じた場合においても、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減した３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動部と、前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、前記所定時間を含む駆動時間において、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の吐出口は、互いに等しい配列間隔に前記第１方向に並列され、前記第１駆動部は、前記吐出部を前記第１方向に前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、相対移動させることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第２駆動部は、前記吐出部を前記第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させ、前記第１駆動部は、前記造形対象領域内で前記吐出部が吐出動作を行う前記第２方向における各位置において、前記第１方向における前記複数の吐出口の各々の配置位置が、前記一方向の相対移動時と前記他方向の相対移動時とで異なるように、前記吐出部を前記第１方向に相対移動させることを特徴とするものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項４記載の本発明は、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に互いに等しい配列間隔に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動部と、前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５記載の本発明は、請求項２または４に記載の発明において、前記吐出制御部は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径、又は１滴の前記無色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記無色造形液の広がり直径が、前記配列間隔の２倍以上となる量の前記着色造形液、又は前記無色造形液を前記吐出部に吐出させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６記載の本発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記吐出部は、前記着色造形液を吐出する着色吐出部と前記無色造形液を吐出する無色吐出部とを有し、前記吐出制御部は、前記着色吐出部、及び前記無色吐出部の前記複数の吐出口のうち、少なくとも前記造形対象領域の外周領域上に位置する前記着色吐出部の吐出口に前記着色造形液を吐出させ、前記外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるように前記吐出部を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７記載の本発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に前記粉末材料を前記堆積面に供給させる粉末供給制御部と、を備え、前記吐出制御部は、前記粉末供給部により粉末供給部が制御され、前記粉末材料が前記堆積面に供給された後、前記吐出部を制御し、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させることを特徴とするものである。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項８記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項９記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とするものである。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の３次元造形装置によれば、吐出部が第２方向のみならず、第１方向にも相対移動される。従って、吐出部が第２方向のみに相対移動されることで３次元構造物の着色または造形がなされる場合と比較して、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００１８】
請求項１記載の本発明が奏する効果について、図１７を用いて詳細に説明する。図１７の（Ａ）は、吐出部ＨＤが有する複数の吐出口ＰＮのうちの１つの吐出口ＥＲに吐出不良が発生していることを示す図である。図１７の（Ａ）においてＸ軸方向は、複数の吐出口ＰＮの配列方向に交差する方向である。Ｙ軸方向は複数の吐出口ＰＮの配列方向である。Ｚ軸方向は、粉末材料が堆積される堆積面ＳＦに交差する方向である。複数の吐出口ＰＮは、配列間隔ＩＭで配列されている。配列間隔ＩＭは、隣り合う２つの吐出口ＰＮの中心間の距離である。今、図１７の（Ａ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｘ軸方向に座標位置Ｘ１から座標位置Ｘ２へ相対移動される。このとき、請求項１記載の本発明によれば、ヘッドＨＤは、Ｘ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも相対移動される。よって、複数の吐出口ＰＮのうちの吐出口ＥＲに吐出不良が発生したとしても、二点鎖線矢印に示すように、座標位置Ｘ１の次の座標位置Ｘ２においては、他の吐出口ＯＰにより着色または造形がなされる。従って、図１７の（Ｂ）に示すように、吐出部ＨＤがＸ軸方向のみに相対移動される場合と比較して、吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続しない。図１７の（Ｂ）に示すように正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続すると、図１７の（Ｃ）に示すように、３次元構造物の視認者にとってその連続部分ＣＰでの色抜けが目立つ。なお、図１７の（Ｃ）において、正常部分ＮＰは、３次元構造物のうち、吐出不良が生じていない吐出口により正常に着色、及び造形がなされた部分である。また、３次元構造物が連続部分ＣＰから裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。しかし、請求項１記載の本発明によれば、図１７の（Ａ）に示すように、吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続しないため、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００１９】
請求項２記載の３次元造形装置によれば、吐出部は第１方向に隣り合う２つの吐出口が離間する配列間隔の２倍以上第１方向に相対移動される。従って、複数の吐出口のうちのいずれかに吐出不良が発生したとしても、その吐出口により正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながる可能性が低減される。正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながると、３次元構造物がその部位から裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。従って、請求項２記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２０】
請求項２記載の本発明が奏する効果について、図１８を用いて詳細に説明する。今、図１８の（Ａ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｙ軸方向に配列間隔ＩＭ分相対移動される。このとき、図１８の（Ｃ）に示すように、吐出不良した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続する。このように、正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続すると、３次元構造物が連続部分ＣＰから裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。しかし、請求項２記載の３次元造形装置によれば、配列間隔ＩＭの２倍以上Ｙ軸方向に相対移動される。今、図１８の（Ｂ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｙ軸方向に配列間隔ＩＭの２倍の距離分相対移動される。このとき、図１８の（Ｄ）に示すように、正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続しない。従って、請求項２記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２１】
請求項３記載の３次元造形装置によれば、造形対象領域内の第２方向における各位置において、第１方向における複数の吐出口の各々の配置位置が、一方向の相対移動時と他方向の相対移動時とで異なるように、吐出部が第１方向に相対移動される。よって、吐出不良が発生した吐出口により一方向の相対移動時に着色または造形がなされなかった部分が他方向の相対移動時には他の吐出口により着色または造形がなされる。従って、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２２】
請求項４記載の３次元造形装置によれば、吐出部の第２方向の一方向相対移動後、吐出部が第１方向に相対移動される。吐出部は、第１方向の相対移動後、第２方向の他方向に相対移動される。従って、造形対象領域内の第２方向における各位置において、一方向の相対移動時と他方向の相対移動時とで各々の吐出口の配置位置が異なるように、吐出部が第１方向に相対移動される。よって、吐出不良が発生した吐出口により一方向の相対移動時に着色または造形がなされなかった部分が他方向の相対移動時には他の吐出口により着色または造形がなされる。従って、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。また、吐出部は第１方向に２つの吐出口が離間する配列間隔の２倍以上相対移動される。従って、複数の吐出口のうちのいずれかに吐出不良が発生したとしても、その吐出口により正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながる可能性が低減される。正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながると、３次元構造物がその部位から裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。従って、請求項４記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２３】
請求項５記載の３次元造形装置によれば、造形液の広がり直径が第１方向に２つの吐出口が離間する配列間隔の２倍以上となる量の造形液が吐出される。よって、この配列間隔の２倍分離間した２つの吐出口から吐出される造形液は、粉末材料において広がる。その各造形液が広がる２つの範囲は少なくとも接し、場合により重なる。従って、この２つの吐出口の間にある１つの吐出口に吐出不良が発生したとしても、間にある１つの吐出口により本来着色または造形されるはずであった部分が２つの吐出口により吐出された造形液により着色または造形される。よって、３次元構造物の色抜けまたは構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２４】
請求項５記載の本発明が奏する効果について、図１９を用いて詳細に説明する。今、図１９の（Ａ）に示すように、複数の吐出口ＰＮのうちの吐出口ＥＲに吐出不良が発生したとする。このとき、図１９の（Ｂ）に示すように、造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍未満であると、吐出不良が生じた吐出口ＥＲが配置される部分は着色または造形されない。しかし、請求項５記載の３次元装置によれば、造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍以上となる量の造形液が吐出される。従って、図１９の（Ｃ）に示すように、吐出口ＥＲを挟む２つの吐出口ＰＮから吐出された造形液が広がる２つの範囲ＲＥは少なくとも接し、場合により重なる。図１９の（Ｃ）は、造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍以上であり、２つの範囲ＲＥが重なっている場合を示している。図１９の（Ｃ）に示すように、吐出口ＥＲにより本来着色または造形されるはずであった部分が２つの吐出口ＰＮにより吐出された造形液により着色または造形される。よって、３次元構造物の色抜けまたは構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２５】
請求項６記載の３次元造形装置によれば、少なくとも造形対象領域内の外周領域が着色される。外周領域における着色領域は、着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなる。外周領域が着色されると、吐出不良が発生しなければ、３次元構造物の側面は完全に着色されているように視認できる。しかし、吐出不良が発生すると、３次元構造物の側面に色抜けが視認される。しかし、請求項５記載の３次元造形装置によれば、外周領域における着色領域が着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるため、３次元構造物の側面に色抜けが視認される可能性を低減できる。
【００２６】
請求項７記載の３次元造形装置によれば、粉末材料が堆積面に供給された後、堆積された粉末材料に着色造形液、及び無色造形液が吐出される。また、吐出部が第２方向のみならず、第１方向にも相対移動される。従って、吐出部が第２方向のみに相対移動されることで３次元構造物の着色または造形がなされる場合と比較して、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２７】
請求項８記載の３次元造形方法、及び請求項９記載の３次元造形プログラムによれば、吐出部が第２方向のみならず、第１方向にも相対移動される。従って、吐出部が第２方向のみに相対移動されることで３次元構造物の着色または造形がなされる場合と比較して、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る３次元造形装置１を示す外観図である。
【図２】上記３次元造形装置１の内部構成を示す図である。
【図３】上記３次元造形装置１の内部構成の主要部を示す図である。
【図４】上記３次元造形装置１のヘッド１１０が有する複数の吐出口ＰＮを示す図である。
【図５】上記３次元造形装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図６】上記３次元造形装置１の制御部４の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図７】上記ヘッド１１０による造形液の吐出のための吐出信号ＥＳ、及びヘッド１１０のＸ軸方向、並びにＹ軸方向の相対移動のためのＸ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙを示す図である。
【図８】上記３次元造形装置１のデータ記憶部４８０により記憶されている座標データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、及び色データを説明するための説明図である。
【図９】仮想の３次元構造物ＴＤの立体データを説明するための説明図である。
【図１０】上記３次元造形装置１の動作制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示す動作制御のうちの構造形成処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１１に示す構造形成処理により、形成される粉末材料の１層の造形対象領域ＲＧを説明するための説明図である。
【図１３】図１０に示す動作制御のうちの吐出処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１０に示す吐出処理を説明するための説明図である。
【図１５】第２の実施形態に係る３次元造形装置１の吐出処理を示すフローチャートである。
【図１６】上記第２の実施形態に係る３次元造形装置１の吐出処理を説明するための説明図である。
【図１７】吐出部ＨＤが有する複数の吐出口ＰＮのうちの１つの吐出口ＥＲに吐出不良が発生していることを示す図である。
【図１８】吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続する場合、及び斜め方向に連続しない場合を説明するための説明図である。
【図１９】造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍以上となる量の造形液が吐出された場合に、吐出不良が発生した吐出口ＥＲを挟む２つの吐出口ＰＮから吐出された造形液が広がる２つの範囲ＲＥが少なくとも接し、場合により重なることを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
[３次元造形装置の外観]
図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の斜視図である。３次元造形装置１は、造形部２と、設定部３と、を備える。造形部２の開放部２ａの図１に示すＸ軸正方向側には、イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ及びクリアタンク１１４ａが配置される。イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ及びクリアタンク１１４ａは、各々、造形部２内に配置され、図２に示すヘッド１１０に対して各色の造形液を供給するためのタンクである。設定部３は操作部５００と外部インターフェース６００とを備える。操作部５００は、造形部２の図１に示すＹ軸負方向側に設けられる。操作部５００は、電源スイッチや造形開始ボタン等、各種設定スイッチを備える。外部インターフェース６００は、造形部２の図１に示すＸ方向正側の側面に設けられる。３次元造形装置１は、外部インターフェース６００を介して、ＰＣ等の外部装置と接続することができる。
【００３１】
図２、及び図３を用いて、造形部２について詳細に説明する。図２は、図１に示す造形部２の内部構成の一部をＸ軸正方向側から見た場合の側面図である。図３は、３次元造形装置１の内部の造形部２の一部を説明するための説明図である。造形部２は、図２に示すように、ヘッド１１０、ガントリ１３０、ヘッド吸引機構１５０、ステージ３１０、平坦化部３２０、粉末材料供給部３３０、粉末回収タンク３４０、及び制御部４を備える。以後、図２、及び図３に示すステージ３１０の堆積台３１０ａの堆積面ＳＦに平行な面をＸＹ平面、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向と定義する。この定義は、他の図面においても共通のものとする。
【００３２】
ヘッド１１０は、図３に示すように、イエローヘッド１１１と、マゼンタヘッド１１２と、シアンヘッド１１３と、クリアヘッド１１４とを有する。イエローヘッド１１１は、イエローの造形液を吐出可能に構成される。マゼンタヘッド１１２は、マゼンタの造形液を吐出可能に構成される。シアンヘッド１１３は、シアンの造形液を吐出可能に構成される。クリアヘッド１１４は、無色透明であるクリアの造形液を吐出可能に構成される。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３及びクリアヘッド１１４は、図１において示した中空のチューブＴＢを介して、イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ、クリアタンク１１４ａに各々接続される。
【００３３】
図４を用いてヘッド１１０について詳細に説明する。図４は、ヘッド１１０の裏側を示す図である。図４に示すように、イエローヘッド１１１と、マゼンタヘッド１１２と、シアンヘッド１１３と、クリアヘッド１１４とは、各々、複数の吐出口ＰＮを有する。複数の吐出口ＰＮは、Ｙ軸方向に並列されている。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３、及びクリアヘッド１１４は、Ｘ軸方向に並列されている。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３、及びクリアヘッド１１４が有する複数の吐出口ＰＮから、各々、イエロー、マゼンタ、シアン、及びクリアの造形液が吐出される。
【００３４】
ガントリ１３０は、ヘッド１１０をステージ３１０の上側に保持する。ガントリ１３０は、図２に示す造形部２のＹ軸方向に延びる両端に固定される。ガントリ１３０は、Ｙ軸方向に延出したレール１６０により、レール１６０に沿って摺動可能に保持される。ガントリ１３０は、図３に示すように、Ｘ軸方向に平行に延出するガイドシャフト１３０ａを有する。ヘッド１１０は、図３に示すように、ガイドシャフト１３０ａに沿って摺動可能に、ガイドシャフト１３０ａに取り付けられる。ヘッド１１０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させるモータとによってガイドシャフト１３０ａに沿ってＸ軸方向に移動される。ガントリ１３０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させるモータとによってレール１６０に沿ってＹ軸方向に移動される。このように、ヘッド１１０とガントリ１３０とが移動されることにより、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対し、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に相対移動される。
【００３５】
ヘッド吸引機構１５０はキャップ１５０ａを有する。ヘッド吸引機構１５０は、非図示の昇降機構によってＺ軸方向に昇降可能に構成される。ヘッド吸引機構１５０は、非図示のポンプによって、キャップ１５０ａの内部を吸引可能に構成される。ヘッド１１０が、ヘッド吸引機構１５０の上側に移動されると、ヘッド吸引機構１５０はＺ軸正方向に上昇する。上昇したヘッド吸引機構１５０は、ヘッド１１０のＺ軸負方向側の面に密着し、各色のヘッド１１１〜１１４の下面に存在する複数の吐出口ＰＮに各色の造形液が達するまで吸引を行う。
【００３６】
ステージ３１０は、堆積台３１０ａと堆積台移動部３１０ｂとを備える。粉末材料供給部３３０から供給される粉末材料が堆積台３１０ａの堆積面ＳＦ上に堆積される。堆積台移動部３１０ｂは、図示しない堆積台移動モータにより駆動される。堆積台移動部３１０ｂが駆動されると、堆積台移動部３１０ｂは、堆積台３１０ａをＺ軸方向に移動させる。この移動により、ヘッド１１０が、堆積面ＳＦに対し、Ｚ軸方向に相対移動される。
【００３７】
平坦化部３２０は、図２に示すように、造形部２のＹ軸負方向側に固定される。平坦化部３２０は、スキージ部３２０ａとスキージシャフト３２０ｂとを備える。スキージ部３２０ａは、スキージシャフト３２０ｂに沿って摺動可能に、スキージシャフト３２０ｂに取り付けられる。スキージ部３２０ａは、図示しないモータによりスキージシャフト３２０ｂに沿って摺動される。スキージシャフト３２０ｂは、図２に示すように造形部２のＹ軸負方向側に固定される。スキージシャフト３２０ｂは、Ｙ軸正方向側に延出する。堆積面ＳＦに堆積された粉末材料は、スキージシャフト３２０ｂに沿って摺動するスキージ部３２０ａによって平坦化される。平坦化処理の基本構成は、特表２００４−５３８１９１号公報に開示されている。
【００３８】
粉末材料供給部３３０は、粉末材料を収容可能な粉末材料タンク３３０ａと粉末供給路３３０ｂとを備える。粉末材料タンク３３０ａに収容された粉末材料は、粉末供給路３３０ｂ内を通って、堆積面ＳＦに供給される。造形対象領域でない不要な粉末材料は、粉末回収タンク３４０により回収される。
【００３９】
制御部４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ等を有するコンピューターにより構成される。制御部４は、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの駆動制御を行う。ヘッド１１０のＸ軸方向への移動やガントリ１３０のＹ軸方向への移動により、ヘッド１１０が堆積面ＳＦ上に配置されることで、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料に各色の造形液が吐出可能となる。
【００４０】
［３次元造形装置の電気的構成］
図５、及び図６を用いて、３次元造形装置１の電気的構成について説明する。図５は、３次元造形装置１の電気的構成を示す図である。図６は、制御部４の電気的構成を示す図である。図６において、制御部４は、説明の便宜上、複数の機能ブロックに分けて図示されている。しかし、実際には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピューターにより構成される。制御部４と、図５に示す３次元造形装置１の各構成は、バス７００により接続される。
【００４１】
図５に示すＸ軸モータ２１０ｘは、ヘッド１１０をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸モータ２１０ｙは、ガントリ１３０をＹ軸方向に移動させる。Ｚ軸モータ２１０ｚは、堆積台移動部３１０ｂをＺ軸方向に移動させる。Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、各々、エンコーダを内蔵するステッピングモータにより構成される。Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、エンコーダを有するため、各々、ヘッド１１０、ガントリ１３０、堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置を検出可能である。検出されたステージ３１０の移動量及び原点位置のデータはバス７００を介して制御部４に供給される。
【００４２】
吐出制御回路１２０は、制御部４から供給される吐出信号と色データとに従って、造形液の吐出タイミングと吐出すべき造形液の色を決定する。決定された造形液の色は、色選択信号としてヘッド１１０に供給される。ヘッド１１０は、色選択信号に従って、各色のヘッド１１１〜１１４の内、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
【００４３】
ヘッド吸引機構１５０は、制御部４から供給される信号に従い、Ｚ軸方向への昇降、キャップの装着、及び吸引を行う。
【００４４】
制御部４は、図６に示すように、吐出制御部４１０と、駆動制御部４２０と、粉末供給制御部４３０と、平坦化制御部４４０と、吸引制御部４５０と、統括制御部４６０と、プログラム記憶部４７０と、データ記憶部４８０と、判定部４９０と、吐出データ記憶部５００と、駆動データ記憶部５１０と、を備える。
【００４５】
吐出制御部４１０は、ヘッド１１０を制御し、ヘッド１１０に着色造形液、及び無色造形液を吐出させる。吐出のタイミングは、図７の（Ａ）に示すような、吐出信号ＥＳに基づき決まる。吐出信号ＥＳは、吐出データ記憶部５００によりあらかじめ記憶されている。図７の（Ａ）は、吐出データ記憶部５００により記憶されている吐出信号ＥＳを示す図である。図７の（Ａ）において横軸は、時点ＴＭである。図７の（Ａ）において縦軸は、吐出信号ＥＳの値Ｓ１である。吐出信号ＥＳの値Ｓ１が値Ｓａである時点ＴＭにおいて、ヘッド１１０により着色造形液、及び無色造形液は吐出されない。吐出信号ＥＳの値Ｓ１が値Ｓｂである時点ＴＭにおいて、ヘッド１１０により着色造形液、及び無色造形液が吐出される。従って、吐出制御部４１０は、所定時間の時間間隔ＥＩでヘッド１１０に着色造形液、及び無色造形液を吐出させる。なお、吐出信号ＥＳの値Ｓ１は、各ヘッド１１１〜１１４に内蔵されているピエゾ素子に供給される電圧値に相当する値である。従って、吐出信号ＥＳの値Ｓ１が大きいほど吐出される造形液の量が多い。本実施形態において、造形液の吐出量は、１滴の造形液が粉末材料に吐出された場合の造形液の広がり直径が図４に示した配列間隔ＩＭの２倍以上となる量に設定されている。
【００４６】
吐出制御部４１０は、所定時間の時間間隔ＥＩで吐出制御回路１２０に吐出信号ＥＳと色データとを供給することで、ヘッド１１０を制御する。色データは、データ記憶部４８０に記憶されている。吐出制御回路１２０は、色データに基づき、吐出すべき造形液の色を決定する。造形液の色は、色選択信号としてヘッド１１０に供給される。ヘッド１１０は、吐出制御回路１２０からの色選択信号に従って、各色のヘッド１１１〜１１４の内、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
【００４７】
駆動制御部４２０は、図５において示したＸ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚを制御する。駆動制御部４２０は、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚの各々に駆動信号を供給する。駆動信号が供給されると、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、各々、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させる。
【００４８】
駆動制御部４２０は、図７の（Ｂ）に示すＸ軸駆動信号ＤＳｘをＸ軸モータ２１０ｘに供給する。Ｘ軸駆動信号ＤＳｘは、駆動データ記憶部５１０にあらかじめ記憶されているＸ軸モータ２１０ｘの性能データとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づき駆動制御部４２０により生成される。図７の（Ｂ）は、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘを示す図である。図７の（Ｂ）において横軸は、時点ＴＭである。縦軸は、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２である。Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２が値Ｓｃである時点ＴＭにおいて、Ｘ軸モータ２１０ｘは駆動されない。Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２が値Ｓｄである時点ＴＭにおいて、Ｘ軸モータ２１０ｘが駆動される。従って、所定の駆動時間ＤＩｘにおいて、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対し、Ｘ軸方向に相対移動される。図７に示すように、駆動時間ＤＩｘは、時間間隔ＥＩ分の時間以上である。なお、図７の（Ｂ）に示す折り返し時点ＴＴにおいて、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２の符号が逆転している。本実施形態において、この符号の逆転は、ヘッド１１０がＸ軸正方向に移動された後、Ｘ軸負方向に移動されることを示す。図７の（Ｂ）に示す駆動時間ＤＩｘの間に、ヘッド１１０がＸ軸正方向に移動された後、Ｘ軸負方向に移動されることにより、ヘッド１１０の１ラインの相対移動がなされる。ヘッド１１０の１ラインの相対移動がなされ、その間、図７の（Ａ）に示すように造形液の吐出が順次行われることにより、複数の層により形成される３次元構造物のうちの１層の１ラインが着色、及び造形される。
【００４９】
駆動制御部４２０は、図７の（Ｃ）に示すＹ軸駆動信号ＤＳｙをＹ軸モータ２１０ｙに供給する。Ｙ軸駆動信号ＤＳｙは、駆動データ記憶部５１０にあらかじめ記憶されているＹ軸モータ２１０ｙの性能データとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づき駆動制御部４２０により生成される。図７の（Ｃ）は、Ｙ軸駆動信号ＤＳｙを示す図である。図７の（Ｃ）において横軸は、時点ＴＭである。縦軸は、Ｙ軸駆動信号ＤＳｙの値Ｓ３である。Ｙ軸駆動信号ＤＳｙの値Ｓ３が値Ｓｅである時点ＴＭにおいて、Ｙ軸モータ２１０ｙは駆動されない。Ｙ軸駆動信号ＤＳｙの値Ｓ３が値Ｓｆである時点ＴＭにおいて、Ｙ軸モータ２１０ｙが駆動される。値Ｓｆと値Ｓｅとの差は、ヘッド１１０のＹ軸方向への相対移動距離に相当する値である。本実施形態において、値Ｓｆと値Ｓｅとの差は、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値である。
【００５０】
図６に示す粉末供給制御部４３０は、図５に示す粉末供給部３３０を制御し、粉末供給部３３０に粉末材料を堆積面ＳＦに供給させる。図６に示す平坦化制御部４４０は、図５に示す平坦化部３２０を制御し、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料を平坦化させる。図６に示す吸引制御部４５０は、図５に示すヘッド吸引機構１５０を制御する。この制御により、ヘッド吸引機構１５０はＺ軸方向への昇降、及びキャップの吸引を行う。
【００５１】
統括制御部４６０は、プログラム記憶部４７０に記憶されている各種プログラムに基づいて、吐出制御部４１０、駆動制御部４２０、粉末制御部４３０、平坦化制御部４４０、及び吸引制御部４５０を制御する。プログラム記憶部４７０に記憶されている各種プログラムは、３次元造形装置１による造形の手順に関するプログラムを含む。統括制御部４６０は、プログラム記憶部４７０に記憶されている手順に関するプログラムに基づいて、ある時点ＴＭにおいて着色、平坦化、及び吸引などの処理のうちどの処理を行うかを決定する。統括制御部４６０によるこの決定により、吐出制御部４１０、駆動制御部４２０、粉末制御部４３０、平坦化制御部４４０、及び吸引制御部４５０の各々による処理の同期がとられる。統括制御部４６０によるこの同期処理により、図７に示したように、ヘッド１１０による吐出とヘッド１１０のＸ軸方向、及びＹ軸方向への相対移動との連動がなされる。
【００５２】
図７を用いて、ヘッド１１０による吐出とヘッド１１０のＸ軸方向、及びＹ軸方向への相対移動との連動について詳細に説明する。図７の（Ｂ）に示すように、ヘッド１１０は、駆動時間ＤＩｘにおいて、Ｘ軸方向に相対移動される。ヘッド１１０のＸ軸方向への相対移動の間、ヘッド１１０により、図７の（Ａ）に示すように、所定時間の時間間隔ＥＩで造形液の吐出が行われる。ヘッド１１０は、図７の（Ｃ）に示すように、駆動時間ＤＩｘにおいて、Ｙ軸方向に複数回相対移動される。このように、ヘッド１１０がＸ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも相対移動されることで、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。なお、図７に示すように、駆動時間ＤＩｘにおける１ラインのヘッド１１０のＸ軸方向相対移動が終了すると、図７に示す次ライン移行時間ＮＴにおいて、ヘッド１１０がＹ軸方向に大きく相対移動される。図７の（Ｃ）に示すように、次ライン移行時間ＮＴにおけるヘッド１１０のＹ軸方向への相対移動距離は、少なくとも駆動時間ＤＩｘにおけるヘッド１１０のＹ軸方向相対移動距離より大きい。この相対移動は、ヘッド１１０の１ライン相対移動が終了する時点ＦＴ後に２ライン目にヘッド１１０を移行させるためのものである。次ライン移行時間ＮＴが終了すると、図７に示すヘッド１１０の吐出、Ｘ軸方向相対移動、及びＹ軸方向相対移動が再び行われる。
【００５３】
データ記憶部４８０は、図８に示すような３次元造形装置１により造形される３次元構造物のデータを記憶する。図８は、データ記憶部４８０により記憶されるデータを示す図である。データ記憶部４８０は、図８に示すように、座標データと色データとを対応付けて記憶する。ただし、図８に示す色データにおいてブランクのデータは、どの造形液も吐出されないことを示す。データ記憶部４８０により記憶される座標データ、及び色データは、ユーザが外部装置であるパーソナルコンピューター（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、以後「ＰＣ」と記す）８００を操作することにより生成される。生成されたデータは外部インターフェース６００、及びバス７００を介して、データ記憶部４８０に供給される。
【００５４】
座標データは、３次元造形装置１により造形される３次元構造物の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のデータである。色データは、座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における３次元構造物の色のデータである。ユーザがＰＣ８００を操作し、図９に示すような仮想の３次元構造物ＴＤの立体データが生成される。ＰＣ８００により立体データに基づいて座標データ、及び色データが生成される。データ記憶部４８０により記憶される座標データは、図９に示すようにＰＣ８００上の仮想の堆積面ＳＶ上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）である。仮想の堆積面ＳＶ上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、堆積面ＳＦ上の直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と対応している。色データは座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における仮想の３次元構造物ＴＤの色のデータである。例えば、図９に示す座標位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）において、仮想の３次元構造物ＴＤの色はマゼンタである。従って、座標位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とマゼンタとが対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。
【００５５】
粉末供給制御部４３０は、データ記憶部４８０から、特定の座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データを読み出す。粉末供給制御部４３０は、特定の座標位置Ｚにおける全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給されるように、粉末供給部３３０を制御する。具体的には、全ての座標（Ｘ、Ｙ）により構成される領域の面積と堆積台移動部３１０ｂのＺ軸方向の移動距離から規定される１層分の堆積容積以上の量の粉末材料を粉末供給部３３０により堆積面ＳＦに対し供給させる。このように、特定の座標位置Ｚにおける全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給されることで、特定の座標位置Ｚにおける造形対象領域が堆積面ＳＦ上に形成される。造形対象領域が堆積面ＳＦ上に形成された後、ヘッド１１０により造形液が吐出されることで、着色、及び造形が行われる。
【００５６】
判定部４９０は、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づいてヘッド１１０が特定の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に配置されているか否かを判定する。ステージ３１０の移動量及び原点位置のデータはＸ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚの各エンコーダにより検出される。ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置のデータは、バス７００を介して、判定部４９０に供給される。吐出制御部４１０は、判定部４９０の判定結果に基づいて、吐出制御回路１２０に供給する吐出制御信号を決定する。
【００５７】
駆動データ記憶部５１０は、図７において示したＸ軸駆動信号ＤＳｘの他に、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚを各々駆動するためのＹ軸駆動信号、及びＺ軸駆動信号を記憶している。Ｙ軸駆動信号、及びＺ軸駆動信号は、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘと同様の駆動信号である。
【００５８】
［３次元造形装置の動作制御］
以下、図１０〜図１４を用いて３次元造形装置１の動作制御について説明する。図１０は、３次元造形装置１の動作制御を示すフローチャートである。図１１は、図１０に示す動作制御のうちの構造形成処理を示すフローチャートである。図１３は、図１０に示す動作制御のうちの吐出処理を示すフローチャートである。一連の動作制御は、制御部４により実行される。
【００５９】
図１０に示す処理では、先ず、制御部４に電源ＯＮの指令が供給され、３次元造形装置１の駆動が開始される。３次元造形装置１の駆動が開始されると、初期化処理が行われる（ステップＳ１、以後Ｓ１と記す）。具体的には、ヘッド吸引機構１５０により、各色のヘッド１１１〜１１４の下面に存在する複数の吐出口ＰＮに各色の造形液が達するまで吸引が行われる。この吸引により、各色のヘッド１１１〜１１４が吐出可能な状態となる。また、データ記憶部４８０に記憶されているデータが一旦消去される。
【００６０】
初期化処理が行われると、データ記憶部４８０によりデータが記憶されているか否かが判定される（Ｓ２）。データ記憶部４８０によりデータが記憶されていないと判定されると（Ｓ２：Ｎｏ）、ユーザにより３次元構造物に関するデータがＰＣ８００、及びバス７００を介して制御部４に供給されていないため、処理がＳ２に戻る。データ記憶部４８０によりデータが記憶されていると判定されると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、処理が次のＳ３に移る。最初にＳ２からＳ３に処理が移るとき、データ記憶部４８０により記憶されている座標位置Ｚのうち、最小の座標位置Ｚが現在の座標位置Ｚとして指定される。座標位置Ｚは、造形される３次元構造物のＺ軸方向の座標位置Ｚとして、データ記憶部４８０に記憶されている。この指定は、制御部４により行われる。
【００６１】
処理がＳ３に移ると、構造形成処理が行われる（Ｓ３）。Ｓ３における構造形成処理により、堆積面ＳＦにある座標位置Ｚにおける１層分の粉末材料が供給される。また、堆積面ＳＦに供給された粉末材料が平坦化される。この際、余分な粉末材料は平坦化部３２０により堆積面ＳＦから回収タンク３４０へ落下回収される。
【００６２】
構造形成処理が行われると、吐出処理が行われる（Ｓ４）。Ｓ４における吐出処理により、堆積面に供給された粉末材料に造形液が吐出される。造形液の吐出により、粉末材料を結合される。粉末材料が結合されることで、造形される３次元構造物のうちの１層の造形がなされる。なお、下層がある場合は下層との結合造形もなされる。また、造形液の吐出により、造形と同時に着色がなされる。
【００６３】
吐出処理が行われると、造形終了か否かが判定される（Ｓ５）。具体的には、制御部４に電源ＯＦＦの指令が供給されたか、または図８において示したデータ記憶部４８０に記憶されている全ての座標位置Ｚに対する処理が完了したかが判定される。造形終了でないと判定されると（Ｓ５：Ｎｏ）、処理がＳ６に移る。処理がＳ６に移ると、現在の座標位置Ｚが、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更される（Ｓ６）。Ｓ６において次の座標位置Ｚは、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置ＺよりもＺ軸正方向に大きい座標位置Ｚである。Ｓ６における変更は、制御部４により行われる。座標位置Ｚは、造形される３次元構造物のＺ軸方向の座標位置Ｚとして、データ記憶部４８０に記憶されている。Ｓ３、及びＳ４の処理において、座標位置Ｚにおける座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及び座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応付けられた色データは、以後、各々、図１１、及び図１３に示すように、Ｓ３、及びＳ４の最初の処理によりデータ記憶部４８０から読み出される。複数の層から形成される３次元構造物のうちの１層に対応した座標位置Ｚと対応付けられた座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及び色データに基づき、構造形成処理、及び吐出処理が行われる。そして、Ｓ６において、座標位置Ｚが、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更されることで、Ｓ３、及びＳ４の処理により、各々、３次元構造物のうちの次の層の構造形成処理、及び次の層に対する吐出処理が行われる。このように、３次元構造物の着色、及び造形が１層ずつ為される。Ｓ５において、造形終了と判定されると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、全ての処理が終了する。
【００６４】
図１１を用いて、図１０に示す動作制御におけるＳ３の構造形成処理について具体的に説明する。図１１に示す構造形成処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＡ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【００６５】
座標データが読み出されると、粉末供給処理が行われる（ＳＡ２）。具体的には、粉末供給制御部４３０により、粉末供給部３３０が制御される。この制御により、現在の座標位置Ｚにおける堆積面ＳＦ上の全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給される。即ち、堆積面ＳＦに平行な面における所定の造形対象領域を含む領域の全面に対し、粉末材料が供給される。
【００６６】
粉末供給処理が行われると、粉末材料の平坦化処理が行われる（ＳＡ３）。具体的には、平坦化制御部４４０により、平坦化部３２０が制御される。この制御により、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料が平坦化される。
【００６７】
平坦化処理が行われると図１１に示す構造形成処理が完了し、処理が図１０に示すＳ４の吐出処理に移る。例えば、現在の座標位置Ｚがデータ記憶部４８０により記憶されている最初の座標位置Ｚである場合、図１１に示す構造形成処理により、図１２に示すような粉末材料の１層目の造形対象領域ＲＧを含む領域が形成される。以後説明する吐出処理によりこの造形対象領域ＲＧに対し造形液が吐出される。図１１に示す構造形成処理により、形成される造形対象領域ＲＧ外の領域は、単に粉末材料が堆積された領域である。従って、この造形対象領域ＲＧ外の領域に、造形液は吐出されない。
【００６８】
図１３を用いて、図１０に示す動作制御におけるＳ４の吐出処理について具体的に説明する。図１３に示す吐出処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＢ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及びその座標データにおける各座標（Ｘ、Ｙ）と対応付けて記憶されている色データである。
【００６９】
データが読み出されると、ヘッド１１０が造形対称領域ＲＧの初期位置に相対移動される（ＳＢ２）。初期位置は、座標位置Ｚにおける造形対象領域ＲＧの最小の座標位置Ｙとその座標位置Ｙにおける最小の座標位置Ｘとを有する座標（Ｘ、Ｙ）の位置である。従って、図１２において、初期位置は位置ＰＩである。
【００７０】
ヘッド１１０が造形対象領域ＲＧの初期位置ＰＩに相対移動されると、ヘッド１１０による造形対象領域ＲＧに対する造形液の吐出、及びヘッド１１０のＸ軸方向とＹ軸方向との相対移動がなされる（ＳＢ３）。ＳＢ３における吐出、及び相対移動は、図７において示した吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＳｙに基づき行われる。ＳＢ３においてヘッド１１０の相対移動が行われることにより、図１２の二点鎖線双方向矢印に示すように、ヘッド１１０のＸ軸方向の往復相対移動が１ラインずつ行われる。図７の（Ｂ）に示した時点ＦＴにて、ヘッド１１０のＸ軸方向往復相対移動が１ライン完了すると、図７の（Ｃ）に示した次ライン移行時間ＮＴにて、Ｙ軸正方向の次のラインにヘッド１１０が相対移動される。このようにして、ヘッド１１０は、初期位置ＰＩからＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対移動される。ＳＢ３において、ヘッド１１０が１ラインずつ相対移動され、その相対移動の間造形液の吐出が随時行われることで、現在の座標位置Ｚに対応した３次元構造物の１層の全ラインに対する吐出が為される。吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＳｙの各々の値Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３が全て「０」になると、現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了する。現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了すると、処理が、図１０に示すＳ５に移る。図１０に示すＳ５において、造形終了と判定されると、現在の座標位置Ｚに対応した３次元構造物の１層の全ラインに対する吐出処理が終了する。
【００７１】
図１４を用いて、図７、及び図１３に示した第１の実施形態における吐出処理について詳細に説明する。図１４の（Ａ）〜（Ｄ）は、各々、図１２に示す特定の１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧをＺ軸正方向側から見た場合の上面図である。ヘッド１１０は、図１２において示したように、初期位置ＰＩからＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対移動される。相対移動の間、ヘッド１１０から造形液が吐出される。図１４は、図１２の二点鎖線双方向矢印に示したヘッド１１０の各ラインのＸ軸方向相対移動のうちの２つのラインのＸ軸方向相対移動を例として抜き出して示す図である。図１４の（Ａ）は、１ライン目の往路相対移動を示す。図１４の（Ｂ）は、１ライン目の復路相対移動を示す。図１４の（Ｃ）は、１ライン目の次の２ライン目の往路相対移動を示す。図１４の（Ｄ）は、２ライン目の復路相対移動を示す。
【００７２】
図７の（Ｂ）に示す駆動時間ＤＩｘにおいて、図１４の（Ａ）の二点鎖線矢印に示すようにＸ軸正方向に往路相対移動されつつ、順次図７の（Ｃ）に示す所定時間ＤＴの間において、ヘッド１１０がＹ軸方向に図１４に示す微小距離ΔＹ相対移動される。そして、図７の（Ｂ）に示す折り返し時点ＴＴから、図１４の（Ｂ）の二点鎖線矢印に示すように復路相対移動が開始される。この折り返し時点ＴＴは、造形対象領域ＲＧのＸ軸正方向の端部ＥＧ上にヘッド１１０が到達する時点と略一致している。図７の（Ｂ）に示す次ライン移行時間ＮＴに入ると、図７の（Ｃ）に示す次ライン移行時間ＮＴにおけるＹ軸駆動信号ＤＳｙにより、図１４の（Ｂ）の実線矢印に示すように、ヘッド１１０がＹ軸正方向に移動距離ＹＷ相対移動される。このＹ軸正方向の相対移動により、ヘッド１１０が次ラインに相対移動される。なお、移動距離ＹＷは、少なくとも微小距離ΔＹより大きい。ヘッド１１０が次ラインに相対移動されると、再び図７の（Ｂ）に示す駆動時間ＤＩｘにおいて、図１４の（Ｃ）の二点鎖線矢印に示すようにＸ軸方向に往路相対移動されつつ、順次図７の（Ｃ）に示す所定時間ＤＴにおいて、ヘッド１１０がＹ軸方向に微小距離ΔＹ相対移動される。そして、そして、図７の（Ｂ）に示す折り返し時点ＴＴから、図１４の（Ｄ）の二点鎖線矢印に示すように復路相対移動が開始される。以上のようにして、吐出処理がなされる。
【００７３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成は、同一の番号を付して説明する。ヘッド１１０が現在どの座標位置（Ｘ、Ｙ）上に配置されているか否かは、判定部４９０により、ヘッド１１０、及びガントリ１３０の移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づいて判定される。本実施形態において、座標位置、距離、及び間隔等の単位は特に断りのない限り、ｃｍとする。
【００７４】
第１の実施形態において、図１０に示した動作制御におけるＳ４の吐出処理は、図１３に示した処理により行われていた。第２の実施形態において、Ｓ４の吐出処理は、図１５に示すフローチャートに基づき行われる。図１５に示す吐出処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＸ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及びその座標データにおける各座標位置（Ｘ、Ｙ）と対応付けて記憶されている色データである。今、ＳＸ１において、図８に示す座標位置Ｚ＝１のデータが読み出されたものとする。図８に示すように、座標位置（Ｙ、Ｚ）＝（−２、１）である座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の座標データは、５つある。図８に示すように、座標位置（Ｙ、Ｚ）＝（−１、１）である座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の座標データは、５つある。以後、例として、座標位置Ｚ＝１と対応付けられた１層に対する吐出処理を挙げ、Ｓ４の吐出処理について説明する。
【００７５】
座標データが読み出されると、ヘッド１１０が初期位置（ＸＩ、ＹＩ）に相対移動される（ＳＸ２）。本実施形態において初期位置（ＸＩ、ＹＩ）は、図８に示す座標データのうち、最小のＸ座標位置、及び最小のＹ座標位置を有する座標位置（Ｘ、Ｙ）である。今、図８に示す座標位置Ｚ＝１の座標位置（Ｘ、Ｙ）において、最小のＸ座標位置が−２、最小のＹ座標位置が−２であるとすると、初期位置は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−２）である。
【００７６】
ヘッド１１０が造形対象領域ＲＧの初期位置に相対移動されると、ヘッド１１０が所定の速度で往路移動され所定時間に距離ΔＸだけ往路移動される（ＳＸ３）。本実施形態において、「往路移動」とは、ヘッド１１０が図１２に示すＸ軸正方向に相対移動されることを示す。本実施形態において、距離ΔＸ＝＋０．１ｃｍとする。
【００７７】
ヘッド１１０が往路移動されると、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入ったか否かが判定される（ＳＸ４）。本実施形態において、ヘッド１１０が「入る」とは、ヘッド１１０の重心がデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応した堆積面ＳＦ上の座標位置（Ｘ、Ｙ）に配置されることを示す。この判定処理は、ヘッド１１０、及びガントリ１３０の移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データとに基づき、判定部４９０によりなされる。本実施形態において、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ、Ｙ）は、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）を座標位置（Ｘ，Ｙ）とした場合、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）である。従って、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が座標位置（Ｘ，Ｙ）＝（−１．８、−２）であるとすると、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−１、−２）である。次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入っていないと判定されると（ＳＸ４：Ｎｏ）、処理がＳＸ６に移る。
【００７８】
ＳＸ４において、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入ったと判定されると（ＳＸ４：Ｙｅｓ）、対応ヘッドにより造形液が吐出される（ＳＸ５）。対応ヘッドとは、ヘッド１１１〜１１４のうち、ヘッド１１１〜１１４のうち、次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）と対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶されている色の造形液を吐出するヘッドである。なお、座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）と対応付けられてブランクの色データが記憶されていた場合、いずれのヘッドからも造形液は吐出されない。
【００７９】
対応ヘッドにより造形液が吐出されると、往路移動終了か否かが判定される（ＳＸ６）。また、ＳＸ４においてデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入っていないと判定されると（ＳＸ４：Ｎｏ）、往路移動終了か否かが判定される（ＳＸ６）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｘよりも大きい座標位置Ｘが、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙ、及びブランク以外の色データと対応付けられてデータ記憶部４８０に記憶されているか否かが判定される。従って、例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、図８に示すデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）と等しいとすると、往路移動終了と判定される。ＳＸ６において、このように判定されるのは、図８に示すように、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）に続く座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）、（２、−２）と対応付けられている色データがブランクであるためである。往路移動終了でないと判定されると（ＳＸ６：Ｎｏ）、処理がＳＸ３に戻る。
【００８０】
ＳＸ６において、往路移動終了と判定されると（ＳＸ６：Ｙｅｓ）、ヘッド１１０がヘッド１１０の堆積面上ＳＦの現在の座標位置Ｙを有するデータ記憶部４８０に記憶されている座標データのうち、最も大きい座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応する堆積面ＳＦ上の座標位置（Ｘ、Ｙ）まで相対移動される。例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が座標位置（Ｘ，Ｙ）＝（０、−２）であるとすると、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−２）まで相対移動される。ヘッド１１０がこの位置まで相対移動されると、ヘッド１１０がＹ軸方向に距離ΔＹだけ相対移動される（ＳＸ７）。距離ΔＹは、駆動データ記憶部５１０により所定のＹ軸方向の微小移動距離ΔＹとして記憶されている。本実施形態において、距離ΔＹは、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値である。ただし、以後ヘッド１１０の現在の座標位置Ｙはそのままの座標位置Ｙとして扱われる。即ち、距離ΔＹ相対移動前の座標位置Ｙが座標位置Ｙ＝−２であった場合、そのままヘッド１１０は、座標位置Ｙ＝−２上に配置されているものとして扱われる。なぜならば、距離ΔＹは、配列間隔ＩＭの２倍の距離であり、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の座標位置Ｙが座標位置Ｙ＝１から座標位置Ｙ＝２へ移動する、即ちヘッド１１０が次ラインに相対移動される距離と比較して、小さいためである。
【００８１】
ヘッド１１０が距離ΔＹ相対移動されると、ヘッドが距離−ΔＸだけ復路移動される（ＳＸ８）。本実施形態において、「復路移動」とは、ヘッド１１０が図１２に示すＸ軸負方向に相対移動されることを示す。また、距離−ΔＸの絶対値は、ＳＸ３においてヘッド１１０が相対移動される距離ΔＸとの絶対値と等しい。従って、距離−ΔＸ＝−０．０１ｃｍである。
【００８２】
ヘッドが距離−ΔＸだけ復路移動されると、ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）に入ったか否かが判定される（ＳＸ９）。ＳＸ９における判定処理は、ＳＸ４における判定処理と同様にして行われる。例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、（Ｘ、Ｙ）＝（１．８、−２）である場合、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）である。ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）に入っていないと判定されると（ＳＸ９：Ｎｏ）、処理がＳＸ１１に移る。
【００８３】
ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）に入ったと判定されると（ＳＸ９：Ｙｅｓ）、対応ヘッドにより造形液が吐出される（ＳＸ１０）。対応ヘッドにより造形液が吐出されると、復路移動終了か否かが判定される（ＳＸ１１）。また、ＳＸ９においてデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）にヘッド１１０が入っていないと判定されると（ＳＸ９：Ｎｏ）、復路移動終了か否かが判定される（ＳＸ１１）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｘよりも小さい数値の座標位置Ｘが、堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙ、及びブランク以外の色データと対応付けられてデータ記憶部４８０に記憶されているか否かが判定される。復路移動終了でないと判定されると（ＳＸ１１：Ｎｏ）、処理がＳＸ８に戻る。
【００８４】
復路移動終了と判定されると（ＳＸ１１：Ｙｅｓ）、吐出終了か否かが判定される（ＳＸ１２）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙよりも大きい座標位置Ｙがデータ記憶部４８０により記憶されているか否かが判定される。吐出終了でないと判定されると（ＳＸ１２：Ｎｏ）、ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置Ｙに移る、即ち次のラインに移る（ＳＸ１３）。つまり、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）のうち、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙよりも大きい数値の座標位置Ｙとその座標位置Ｙを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）のうち最小の座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）が現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）となるように、ヘッド１１０が相対移動される。従って、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、図８に示す座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）であるとすると、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−１）にヘッド１１０が移る。ＳＸ１３においてヘッド１１０が次の座標位置Ｙに移ると、処理がＳＸ３に戻り、ヘッド１１０のＸ軸方向の相対移動がなされる。吐出終了と判定されると（ＳＸ１２：Ｙｅｓ）、図１５に示す吐出処理が終了する。
【００８５】
図１６を用いて、図１５に示した第２の実施形態における吐出処理について詳細に説明する。図１６は、図１２に示す堆積面ＳＦに堆積された１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧをＺ軸正方向側から見た場合の上面図である。なお、図１６は、座標位置Ｚ＝１に対応した１層の粉末材料を示すものとする。
【００８６】
ＳＸ２において、ヘッド１１０が図１６に示すデータ記憶部４８０に記憶されている初期位置（ＸＩ、ＹＩ）に対応した堆積面ＳＦ上位置ＰＩに相対移動される。ＳＸ３においてヘッド１１０が図１６に示すＸ軸方向に距離ΔＸずつ順次相対移動される。今、図８に示すように、データ記憶部４８０に座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）と対応付けられてマゼンタが記憶されている。この場合、対応ヘッドはマゼンタヘッド１１２である。従って、ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）に入ると、ＳＸ５において、マゼンタヘッド１１２によりマゼンタの造形液が吐出される。造形液が吐出されると、図８に示すように、座標位置Ｚ＝１で、座標位置Ｘ＝０よりも大きい座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、−２）は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）（２、−２）の２つである。しかし、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）（２、−２）と対応付けて記憶されている色データはブランクである。従って、ＳＸ６において往路移動終了と判定される。往路移動終了と判定されると、ヘッド１１０が、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−２）に相対移動される。ヘッド１１０が、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−２）に相対移動されると、ＳＸ７においてヘッド１１０が図１６の実線矢印に示すようにＹ軸正方向に微小距離ΔＹ相対移動される。
【００８７】
距離ΔＹ相対移動されると、ヘッド１１０がＸ軸負方向側に距離−ΔＸずつ順次相対移動される。ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）に入ると、と、ＳＸ１０においてマゼンタヘッド１１２によりマゼンタの造形液が吐出される。図８に示すように、座標位置Ｘ＝０よりも小さい座標位置Ｘを有し、ブランク以外の色データと対応付けられている座標位置（Ｘ、Ｙ、１）は、データ記憶部４８０により記憶されていない。従って、復路移動終了と判定される。復路移動終了と判定されると、ヘッド１１０が次の座標位置Ｙに移る。即ち、ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−１）に相対移動される。図１６に示すこのときの移動距離ＹＷは、図１６に示すように少なくとも微小距離ΔＹよりも大きい。ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−１）に相対移動されると、処理がＳＸ３に戻り、ヘッド１１０のＸ軸方向往路移動がなされる。その後、図１６の二点鎖線矢印、及び実線矢印に示すようにヘッド１１０のＸ軸方向往路移動、距離ΔＹ相対移動、Ｘ軸方向復路移動、及び次の座標位置Ｙへの移行が繰り返される。以上示したように、図１５に示す吐出処理により１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧに対する吐出がなされる。
【００８８】
ＳＸ１２において吐出終了と判定され、Ｓ５において造形終了と判定されると、座標位置Ｚが次の座標位置Ｚに移り、図１１に示した構造形成処理がなされる。即ち、新たな粉末材料が堆積面ＳＦ上に供給される。従って、先の１層の造形対象領域ＲＧの上に新たな造形対象領域が形成される。その後、再び、図１５、及び図１６において示した吐出処理が行われる。
【００８９】
（変形例）
第１の実施形態において、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動は、図７に示した吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙに基づき行われていた。しかし、これに限らず、例えば、第２の実施形態における図１５のＳＸ４、及びＳＸ９等の判定処理が逐次行われることにより、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動が行われてもよい。反対に、第２の実施形態において、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動は、図１５において示したフローチャートに基づき行われていたが、これに限らず、例えば、図７において示したような吐出信号、Ｘ軸駆動信号、及びＹ軸駆動信号に基づき行われてもよい。
【００９０】
第１の実施形態において、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動は、図７に示した吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙに基づき行われていた。しかし、これに限らず、例えば、Ｘ軸駆動信号は、ヘッド１１０をＸ軸方向の一方向のみに移動させるための駆動信号であってもよい。この場合、図７の（Ｂ）に示したようなＸ軸駆動信号は、Ｘ軸方向のヘッドの駆動時間において、正、及び負のうちのいずれかの符号の値をとればよい。また、これに限らず、例えば、Ｙ軸駆動信号は、ヘッド１１０をＹ軸方向の一方向のみに移動させるための駆動信号であってもよい。この場合、図７の（Ｃ）に示したようなＹ軸駆動信号は、Ｘ軸方向のヘッドの駆動時間において、正、及び負のうちのいずれかの符号の値をとればよい。
【００９１】
第１の実施形態において、値Ｓｄと値Ｓｃとの差は、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値であった。しかし、これに限らず、例えば、複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの３倍の距離分であってもよい。
【００９２】
第２の実施形態のＳＸ７において、ヘッド１１０がＹ軸方向に相対移動される距離ΔＹは、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値であった。しかし、これに限らず、例えば、複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの３倍の距離分であってもよい。距離ΔＹは、配列間隔ＩＭの２倍以上、且つ複数の吐出口ＰＮの個数から１を減じた個数倍以下の距離であればよい。
【００９３】
第１の実施形態において、往路移動における複数の吐出口ＰＮの配置位置と復路移動における複数の吐出口ＰＮの配置位置とが異なるように、吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙが調整されてもよい。
【００９４】
第１、及び第２の実施形態において、造形液の吐出量は、１滴の造形液が粉末材料に吐出された場合の造形液の広がり直径が図４に示した配列間隔ＩＭの２倍以上となる量に設定されていた。しかし、これに限らず、例えば、配列間隔ＩＭの１．５倍となる量に設定されていてもよい。
【００９５】
第１、及び第２の実施形態において、複数の吐出口ＰＮのうち、造形対象領域ＲＧの外周領域上に位置するイエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、及びシアンヘッド１１３の複数の吐出口ＰＮに造形液を吐出させ、造形対象領域ＲＧの外周領域以外の領域上に位置するクリアヘッドの複数の吐出口ＰＮに造形液を吐出させてもよい。この場合、外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、１滴の着色造形液が粉末材料に吐出された場合の着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるように設定されるのが望ましい。外周領域への着色造形液の吐出、外周領域以外の無色造形液の吐出、及び外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、図６に示したデータ記憶部４８０、吐出データ記憶部５００、及び駆動データ記憶部５１０に記憶される各種データが調整されることによりなされる。また、この場合、外周領域のみでヘッドがＹ軸方向に相対移動されてもよい。これにより、３次元構造物の内部領域において正常に着色、及び造形がなされなかった部分が連続したとしても、外周領域においては、色抜け、及び構造欠陥が生じる可能性が低減される。従って、３次元構造物全体としては、色抜け、及び構造欠陥が生じる可能性が低減される。
【００９６】
第１、及び第２の実施形態において、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂが各々Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動されることにより、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対しＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に相対移動されていた。しかし、これに限らず、例えば、ステージがＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動されることによりヘッドが堆積面に対しＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に相対移動されてもよい。
【００９７】
第１、及び第２の実施形態において、粉末材料の供給は、粉末供給部３３０によりなされていた。また、第１、及び第２の実施形態において、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料の平坦化は、平坦化部３２０によりなされていた。しかし、これに限らず、例えば、粉末材料の供給、及び平坦化は、作業者によりなされてもよい。
【００９８】
第１の実施形態において、ヘッド１１０のＹ軸方向の相対移動は、図７に示したＹ軸駆動信号ＤＩｙに基づき行われていた。しかし、これに限らず、例えば、３次元造形装置がセンサ又はカメラ等の検知部を備え、検知部により吐出不良により正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が検知され、その結果ヘッドがＹ軸方向に相対移動されてもよい。同様に、第２の実施形態において、ヘッド１１０のＹ軸方向の相対移動は、往路移動から復路移動に移る間に行われていたが、往路移動又は復路移動中に、検知部により吐出不良により正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が検知され、その結果ヘッドがＹ軸方向に相対移動されてもよい。これらの制御は、制御部４により行われればよい。
【００９９】
第１、及び第２の実施形態において、ヘッド１１０は、斜め方向を含む一次直線状に相対移動されていたが、これに限らず、例えば、曲線状に相対移動されてもよい。
【０１００】
第１、及び第２の実施形態において、造形液は対応ヘッドの複数の吐出口ＰＮのうちの全ての吐出口ＰＮから吐出されていた。しかし、これに限らず、対応ヘッドの複数の吐出口のうちの一部の吐出口から造形液が吐出されてもよい。この場合、データ記憶部により座標データ、及び色データとともに、造形液を吐出する吐出口の識別データが記憶される。識別データが吐出制御部に供給されることで、対応ヘッドの複数の吐出口のうちの一部の吐出口から造形液が吐出されことが可能となる。
【０１０１】
第１の実施形態において、ヘッド１１０は、１ライン相対移動中、Ｘ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動し、造形液を吐出し、Ｙ軸方向に相対移動され、そしてＸ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動するという繰り返し動作をしていた。しかし、これに限らず、ヘッド１１０は、１ライン相対移動中、Ｘ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動し、造形液を吐出し、Ｙ軸方向に相対移動され、造形液を吐出し、そしてＸ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動するという、特定のＸ座標位置における２度吐出動作、即ち２度打ちをしてもよい。また、２度打ちに限らず、２度打ち以上の複数回打ちであってもよい。このように、複数回打ちがなされることにより、１度打ちでは正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が２度目以降の吐出により穴埋めされる。また、造形液が複数回打ちされることにより、１層の粉末材料がある程度厚い場合においても、造形液をより深く粉末材料に浸透させることができ、色抜けや構造欠陥が起きる可能性を低減できる。
【０１０２】
第２の実施形態において、往路相対移動中、ヘッド１１０により造形液が吐出されたＸ座標位置と略同じＸ座標位置において、復路相対移動においてもヘッド１１０により造形液が吐出されていた。しかし、これに限らず、例えば、復路相対移動においては、往路相対移動時にヘッド１１０により造形液が吐出された隣接する２つのＸ座標位置の間のＸ座標位置において、ヘッド１１０により造形液が吐出されてもよい。これにより、色抜けや構造欠陥が起きる可能性を低減できる。
【０１０３】
第１、及び第２の実施形態において、ヘッド１１０がＸ軸方向のみならず、Ｙ軸方向に相対移動されることで、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減していた。しかし、これに限らず、例えば、層ごとにＹ軸方向への相対移動の仕方が変更されてもよい。また、例えば、特定の層とその上の層とがＹ軸方向に配列間隔分オフセットされてもよい。これにより、特定の層とその上の層とで、ヘッド１１１〜１１４のうちの同じヘッドの不良吐出口により正常に着色または造形がなされなかった箇所が粉末材料の積層方向に連続する可能性が低減される。従って、３次元構造物の構造欠陥が起きる可能性が低減される。この場合、例えば、図１０において示したＳ６のような座標位置Ｚが変更される処理後、その変更された座標位置Ｚにおける構造形成処理がなされるまでの間にヘッド１１０がＹ軸方向にオフセットされればよい。また、例えば、図７において示したようなＸ軸駆動信号とＹ軸駆動信号とが調整され、層ごとにＹ軸方向への相対移動の仕方が変更されればよい。
【０１０４】
３次元構造物の動作制御に関する説明の簡略化、及び明確化のため、第２の実施形態におけるＳＸ４、及びＳＸ９おいて、各々、次の座標位置は、座標位置ＸからＸ軸方向に＋１ｃｍ、及び−１ｃｍずれた座標位置Ｘ＋１、及びＸ−１とした。しかし、これに限らず、次の座標位置は、座標位置Ｘ＋０．０５、及びＸ−０．０５であってもよい。また、これに関連して、第２の実施形態におけるＳＸ３、及びＳＸ８おいて、ΔＸ＝０．１ｃｍであったが、例えば、更に細かくΔＸ＝０．００１ｃｍであってもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ３次元造形装置
１１０ ヘッド
１１１ イエローヘッド
１１２ マゼンタヘッド
１１３ シアンヘッド
１１４ クリアヘッド
１３０ ガントリ
２１０ｘ Ｘ軸モータ
２１０ｙ Ｙ軸モータ
３１０ ステージ
３１０ａ 堆積台
３１０ｂ 堆積台移動部
３３０ 粉末供給部
４１０ 吐出制御部
４２０ 駆動制御部
４３０ 粉末供給制御部
４６０ 統括制御部
４８０ データ記憶部
５００ 吐出データ記憶部
５１０ 駆動データ記憶部
ＳＦ 堆積面
ＰＮ 吐出口
ＩＭ 配列間隔
ＲＧ 造形対象領域
ＨＤ ヘッド
ＲＥ 造形液が広がる範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、堆積された粉末材料に対し造形液を吐出することで３次元構造物を形成する３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、堆積された粉末材料に対し、造形液を吐出することで３次元構造物を形成する３次元造形装置が種々提案されている。その一例として特許文献１に開示されている３次元造形装置は、堆積された粉末材料に対し、ヘッドから着色造形液と無色造形液とを吐出する。着色造形液と無色造形液との総量は、粉末材料の特定位置でその粉末材料を結合するのに十分な造形液の総量にほぼ等しく設定されている。特許文献１に開示されている３次元造形装置は、このように設定された量の着色造形液と無色造形液とをヘッドから粉末材料に吐出することで３次元構造物の造形と着色とを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３８１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような３次元造形装置は、造形液をヘッドから粉末材料に吐出することから、吐出時などに粉末材料が舞う。粉末材料が舞うことで、粉末材料がヘッドの吐出口周辺に付着する。粉末材料が吐出口周辺に付着することで、吐出口から正常に造形液が吐出されないという吐出不良が生ずる。吐出不良が生ずることで、造形液が粉末材料に正常に吐出されず、３次元構造物の特定部分が正常に着色されないという色抜けや３次元構造物がもろくなるという構造欠陥が生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、吐出不良が生じた場合においても、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減した３次元造形装置、３次元造形方法、及び３次元造形プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動部と、前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、前記所定時間を含む駆動時間において、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の吐出口は、互いに等しい配列間隔に前記第１方向に並列され、前記第１駆動部は、前記吐出部を前記第１方向に前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、相対移動させることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第２駆動部は、前記吐出部を前記第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させ、前記第１駆動部は、前記造形対象領域内で前記吐出部が吐出動作を行う前記第２方向における各位置において、前記第１方向における前記複数の吐出口の各々の配置位置が、前記一方向の相対移動時と前記他方向の相対移動時とで異なるように、前記吐出部を前記第１方向に相対移動させることを特徴とするものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項４記載の本発明は、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に互いに等しい配列間隔に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動部と、前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５記載の本発明は、請求項２または４に記載の発明において、前記吐出制御部は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径、又は１滴の前記無色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記無色造形液の広がり直径が、前記配列間隔の２倍以上となる量の前記着色造形液、又は前記無色造形液を前記吐出部に吐出させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６記載の本発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記吐出部は、前記着色造形液を吐出する着色吐出部と前記無色造形液を吐出する無色吐出部とを有し、前記吐出制御部は、前記着色吐出部、及び前記無色吐出部の前記複数の吐出口のうち、少なくとも前記造形対象領域の外周領域上に位置する前記着色吐出部の吐出口に前記着色造形液を吐出させ、前記外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるように前記吐出部を制御することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７記載の本発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に前記粉末材料を前記堆積面に供給させる粉末供給制御部と、を備え、前記吐出制御部は、前記粉末供給部により粉末供給部が制御され、前記粉末材料が前記堆積面に供給された後、前記吐出部を制御し、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させることを特徴とするものである。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項８記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項９記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とするものである。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項１０記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１１記載の本発明は、粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の３次元造形装置によれば、吐出部が第２方向のみならず、第１方向にも相対移動される。従って、吐出部が第２方向のみに相対移動されることで３次元構造物の着色または造形がなされる場合と比較して、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００１８】
請求項１記載の本発明が奏する効果について、図１７を用いて詳細に説明する。図１７の（Ａ）は、吐出部ＨＤが有する複数の吐出口ＰＮのうちの１つの吐出口ＥＲに吐出不良が発生していることを示す図である。図１７の（Ａ）においてＸ軸方向は、複数の吐出口ＰＮの配列方向に交差する方向である。Ｙ軸方向は複数の吐出口ＰＮの配列方向である。Ｚ軸方向は、粉末材料が堆積される堆積面ＳＦに交差する方向である。複数の吐出口ＰＮは、配列間隔ＩＭで配列されている。配列間隔ＩＭは、隣り合う２つの吐出口ＰＮの中心間の距離である。今、図１７の（Ａ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｘ軸方向に座標位置Ｘ１から座標位置Ｘ２へ相対移動される。このとき、請求項１記載の本発明によれば、ヘッドＨＤは、Ｘ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも相対移動される。よって、複数の吐出口ＰＮのうちの吐出口ＥＲに吐出不良が発生したとしても、二点鎖線矢印に示すように、座標位置Ｘ１の次の座標位置Ｘ２においては、他の吐出口ＯＰにより着色または造形がなされる。従って、図１７の（Ｂ）に示すように、吐出部ＨＤがＸ軸方向のみに相対移動される場合と比較して、吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続しない。図１７の（Ｂ）に示すように正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続すると、図１７の（Ｃ）に示すように、３次元構造物の視認者にとってその連続部分ＣＰでの色抜けが目立つ。なお、図１７の（Ｃ）において、正常部分ＮＰは、３次元構造物のうち、吐出不良が生じていない吐出口により正常に着色、及び造形がなされた部分である。また、３次元構造物が連続部分ＣＰから裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。しかし、請求項１記載の本発明によれば、図１７の（Ａ）に示すように、吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分がＸ軸方向に連続しないため、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００１９】
請求項２記載の３次元造形装置によれば、吐出部は第１方向に隣り合う２つの吐出口が離間する配列間隔の２倍以上第１方向に相対移動される。従って、複数の吐出口のうちのいずれかに吐出不良が発生したとしても、その吐出口により正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながる可能性が低減される。正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながると、３次元構造物がその部位から裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。従って、請求項２記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２０】
請求項２記載の本発明が奏する効果について、図１８を用いて詳細に説明する。今、図１８の（Ａ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｙ軸方向に配列間隔ＩＭ分相対移動される。このとき、図１８の（Ｃ）に示すように、吐出不良した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続する。このように、正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続すると、３次元構造物が連続部分ＣＰから裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。しかし、請求項２記載の３次元造形装置によれば、配列間隔ＩＭの２倍以上Ｙ軸方向に相対移動される。今、図１８の（Ｂ）に示すように、吐出部ＨＤが、Ｙ軸方向に配列間隔ＩＭの２倍の距離分相対移動される。このとき、図１８の（Ｄ）に示すように、正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続しない。従って、請求項２記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２１】
請求項３記載の３次元造形装置によれば、造形対象領域内の第２方向における各位置において、第１方向における複数の吐出口の各々の配置位置が、一方向の相対移動時と他方向の相対移動時とで異なるように、吐出部が第１方向に相対移動される。よって、吐出不良が発生した吐出口により一方向の相対移動時に着色または造形がなされなかった部分が他方向の相対移動時には他の吐出口により着色または造形がなされる。従って、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２２】
請求項４記載の３次元造形装置によれば、吐出部の第２方向の一方向相対移動後、吐出部が第１方向に相対移動される。吐出部は、第１方向の相対移動後、第２方向の他方向に相対移動される。従って、造形対象領域内の第２方向における各位置において、一方向の相対移動時と他方向の相対移動時とで各々の吐出口の配置位置が異なるように、吐出部が第１方向に相対移動される。よって、吐出不良が発生した吐出口により一方向の相対移動時に着色または造形がなされなかった部分が他方向の相対移動時には他の吐出口により着色または造形がなされる。従って、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。また、吐出部は第１方向に２つの吐出口が離間する配列間隔の２倍以上相対移動される。従って、複数の吐出口のうちのいずれかに吐出不良が発生したとしても、その吐出口により正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながる可能性が低減される。正常に着色または造形がなされない部位が第２方向に対する斜め方向につながると、３次元構造物がその部位から裂けるなどの構造欠陥が起きやすくなる。従って、請求項４記載の３次元造形装置によれば、３次元構造物の構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２３】
請求項５記載の３次元造形装置によれば、造形液の広がり直径が第１方向に２つの吐出口が離間する配列間隔の２倍以上となる量の造形液が吐出される。よって、この配列間隔の２倍分離間した２つの吐出口から吐出される造形液は、粉末材料において広がる。その各造形液が広がる２つの範囲は少なくとも接し、場合により重なる。従って、この２つの吐出口の間にある１つの吐出口に吐出不良が発生したとしても、間にある１つの吐出口により本来着色または造形されるはずであった部分が２つの吐出口により吐出された造形液により着色または造形される。よって、３次元構造物の色抜けまたは構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２４】
請求項５記載の本発明が奏する効果について、図１９を用いて詳細に説明する。今、図１９の（Ａ）に示すように、複数の吐出口ＰＮのうちの吐出口ＥＲに吐出不良が発生したとする。このとき、図１９の（Ｂ）に示すように、造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍未満であると、吐出不良が生じた吐出口ＥＲが配置される部分は着色または造形されない。しかし、請求項５記載の３次元装置によれば、造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍以上となる量の造形液が吐出される。従って、図１９の（Ｃ）に示すように、吐出口ＥＲを挟む２つの吐出口ＰＮから吐出された造形液が広がる２つの範囲ＲＥは少なくとも接し、場合により重なる。図１９の（Ｃ）は、造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍以上であり、２つの範囲ＲＥが重なっている場合を示している。図１９の（Ｃ）に示すように、吐出口ＥＲにより本来着色または造形されるはずであった部分が２つの吐出口ＰＮにより吐出された造形液により着色または造形される。よって、３次元構造物の色抜けまたは構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２５】
請求項６記載の３次元造形装置によれば、少なくとも造形対象領域内の外周領域が着色される。外周領域における着色領域は、着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなる。外周領域が着色されると、吐出不良が発生しなければ、３次元構造物の側面は完全に着色されているように視認できる。しかし、吐出不良が発生すると、３次元構造物の側面に色抜けが視認される。しかし、請求項５記載の３次元造形装置によれば、外周領域における着色領域が着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるため、３次元構造物の側面に色抜けが視認される可能性を低減できる。
【００２６】
請求項７記載の３次元造形装置によれば、粉末材料が堆積面に供給された後、堆積された粉末材料に着色造形液、及び無色造形液が吐出される。また、吐出部が第２方向のみならず、第１方向にも相対移動される。従って、吐出部が第２方向のみに相対移動されることで３次元構造物の着色または造形がなされる場合と比較して、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【００２７】
請求項８記載の３次元造形方法、及び請求項９記載の３次元造形プログラムによれば、吐出部が第２方向のみならず、第１方向にも相対移動される。従って、吐出部が第２方向のみに相対移動されることで３次元構造物の着色または造形がなされる場合と比較して、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る３次元造形装置１を示す外観図である。
【図２】上記３次元造形装置１の内部構成を示す図である。
【図３】上記３次元造形装置１の内部構成の主要部を示す図である。
【図４】上記３次元造形装置１のヘッド１１０が有する複数の吐出口ＰＮを示す図である。
【図５】上記３次元造形装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図６】上記３次元造形装置１の制御部４の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図７】上記ヘッド１１０による造形液の吐出のための吐出信号ＥＳ、及びヘッド１１０のＸ軸方向、並びにＹ軸方向の相対移動のためのＸ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙを示す図である。
【図８】上記３次元造形装置１のデータ記憶部４８０により記憶されている座標データ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、及び色データを説明するための説明図である。
【図９】仮想の３次元構造物ＴＤの立体データを説明するための説明図である。
【図１０】上記３次元造形装置１の動作制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示す動作制御のうちの構造形成処理を示すフローチャートである。
【図１２】図１１に示す構造形成処理により、形成される粉末材料の１層の造形対象領域ＲＧを説明するための説明図である。
【図１３】図１０に示す動作制御のうちの吐出処理を示すフローチャートである。
【図１４】図１０に示す吐出処理を説明するための説明図である。
【図１５】第２の実施形態に係る３次元造形装置１の吐出処理を示すフローチャートである。
【図１６】上記第２の実施形態に係る３次元造形装置１の吐出処理を説明するための説明図である。
【図１７】吐出部ＨＤが有する複数の吐出口ＰＮのうちの１つの吐出口ＥＲに吐出不良が発生していることを示す図である。
【図１８】吐出不良が発生した吐出口ＥＲにより正常に着色、及び造形されなかった部分が斜め方向に連続する場合、及び斜め方向に連続しない場合を説明するための説明図である。
【図１９】造形液の広がり直径ＤＭが配列間隔ＩＭの２倍以上となる量の造形液が吐出された場合に、吐出不良が発生した吐出口ＥＲを挟む２つの吐出口ＰＮから吐出された造形液が広がる２つの範囲ＲＥが少なくとも接し、場合により重なることを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
[３次元造形装置の外観]
図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の斜視図である。３次元造形装置１は、造形部２と、設定部３と、を備える。造形部２の開放部２ａの図１に示すＸ軸正方向側には、イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ及びクリアタンク１１４ａが配置される。イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ及びクリアタンク１１４ａは、各々、造形部２内に配置され、図２に示すヘッド１１０に対して各色の造形液を供給するためのタンクである。設定部３は操作部５００と外部インターフェース６００とを備える。操作部５００は、造形部２の図１に示すＹ軸負方向側に設けられる。操作部５００は、電源スイッチや造形開始ボタン等、各種設定スイッチを備える。外部インターフェース６００は、造形部２の図１に示すＸ方向正側の側面に設けられる。３次元造形装置１は、外部インターフェース６００を介して、ＰＣ等の外部装置と接続することができる。
【００３１】
図２、及び図３を用いて、造形部２について詳細に説明する。図２は、図１に示す造形部２の内部構成の一部をＸ軸正方向側から見た場合の側面図である。図３は、３次元造形装置１の内部の造形部２の一部を説明するための説明図である。造形部２は、図２に示すように、ヘッド１１０、ガントリ１３０、ヘッド吸引機構１５０、ステージ３１０、平坦化部３２０、粉末材料供給部３３０、粉末回収タンク３４０、及び制御部４を備える。以後、図２、及び図３に示すステージ３１０の堆積台３１０ａの堆積面ＳＦに平行な面をＸＹ平面、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸方向と定義する。この定義は、他の図面においても共通のものとする。
【００３２】
ヘッド１１０は、図３に示すように、イエローヘッド１１１と、マゼンタヘッド１１２と、シアンヘッド１１３と、クリアヘッド１１４とを有する。イエローヘッド１１１は、イエローの造形液を吐出可能に構成される。マゼンタヘッド１１２は、マゼンタの造形液を吐出可能に構成される。シアンヘッド１１３は、シアンの造形液を吐出可能に構成される。クリアヘッド１１４は、無色透明であるクリアの造形液を吐出可能に構成される。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３及びクリアヘッド１１４は、図１において示した中空のチューブＴＢを介して、イエロータンク１１１ａ、マゼンタタンク１１２ａ、シアンタンク１１３ａ、クリアタンク１１４ａに各々接続される。
【００３３】
図４を用いてヘッド１１０について詳細に説明する。図４は、ヘッド１１０の裏側を示す図である。図４に示すように、イエローヘッド１１１と、マゼンタヘッド１１２と、シアンヘッド１１３と、クリアヘッド１１４とは、各々、複数の吐出口ＰＮを有する。複数の吐出口ＰＮは、Ｙ軸方向に並列されている。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３、及びクリアヘッド１１４は、Ｘ軸方向に並列されている。イエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、シアンヘッド１１３、及びクリアヘッド１１４が有する複数の吐出口ＰＮから、各々、イエロー、マゼンタ、シアン、及びクリアの造形液が吐出される。
【００３４】
ガントリ１３０は、ヘッド１１０をステージ３１０の上側に保持する。ガントリ１３０は、図２に示す造形部２のＹ軸方向に延びる両端に固定される。ガントリ１３０は、Ｙ軸方向に延出したレール１６０により、レール１６０に沿って摺動可能に保持される。ガントリ１３０は、図３に示すように、Ｘ軸方向に平行に延出するガイドシャフト１３０ａを有する。ヘッド１１０は、図３に示すように、ガイドシャフト１３０ａに沿って摺動可能に、ガイドシャフト１３０ａに取り付けられる。ヘッド１１０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させるモータとによってガイドシャフト１３０ａに沿ってＸ軸方向に移動される。ガントリ１３０は、図示しないタイミングベルトとそのタイミングベルトを移動させるモータとによってレール１６０に沿ってＹ軸方向に移動される。このように、ヘッド１１０とガントリ１３０とが移動されることにより、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対し、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に相対移動される。
【００３５】
ヘッド吸引機構１５０はキャップ１５０ａを有する。ヘッド吸引機構１５０は、非図示の昇降機構によってＺ軸方向に昇降可能に構成される。ヘッド吸引機構１５０は、非図示のポンプによって、キャップ１５０ａの内部を吸引可能に構成される。ヘッド１１０が、ヘッド吸引機構１５０の上側に移動されると、ヘッド吸引機構１５０はＺ軸正方向に上昇する。上昇したヘッド吸引機構１５０は、ヘッド１１０のＺ軸負方向側の面に密着し、各色のヘッド１１１〜１１４の下面に存在する複数の吐出口ＰＮに各色の造形液が達するまで吸引を行う。
【００３６】
ステージ３１０は、堆積台３１０ａと堆積台移動部３１０ｂとを備える。粉末材料供給部３３０から供給される粉末材料が堆積台３１０ａの堆積面ＳＦ上に堆積される。堆積台移動部３１０ｂは、図示しない堆積台移動モータにより駆動される。堆積台移動部３１０ｂが駆動されると、堆積台移動部３１０ｂは、堆積台３１０ａをＺ軸方向に移動させる。この移動により、ヘッド１１０が、堆積面ＳＦに対し、Ｚ軸方向に相対移動される。
【００３７】
平坦化部３２０は、図２に示すように、造形部２のＹ軸負方向側に固定される。平坦化部３２０は、スキージ部３２０ａとスキージシャフト３２０ｂとを備える。スキージ部３２０ａは、スキージシャフト３２０ｂに沿って摺動可能に、スキージシャフト３２０ｂに取り付けられる。スキージ部３２０ａは、図示しないモータによりスキージシャフト３２０ｂに沿って摺動される。スキージシャフト３２０ｂは、図２に示すように造形部２のＹ軸負方向側に固定される。スキージシャフト３２０ｂは、Ｙ軸正方向側に延出する。堆積面ＳＦに堆積された粉末材料は、スキージシャフト３２０ｂに沿って摺動するスキージ部３２０ａによって平坦化される。平坦化処理の基本構成は、特表２００４−５３８１９１号公報に開示されている。
【００３８】
粉末材料供給部３３０は、粉末材料を収容可能な粉末材料タンク３３０ａと粉末供給路３３０ｂとを備える。粉末材料タンク３３０ａに収容された粉末材料は、粉末供給路３３０ｂ内を通って、堆積面ＳＦに供給される。造形対象領域でない不要な粉末材料は、粉末回収タンク３４０により回収される。
【００３９】
制御部４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ等を有するコンピューターにより構成される。制御部４は、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの駆動制御を行う。ヘッド１１０のＸ軸方向への移動やガントリ１３０のＹ軸方向への移動により、ヘッド１１０が堆積面ＳＦ上に配置されることで、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料に各色の造形液が吐出可能となる。
【００４０】
［３次元造形装置の電気的構成］
図５、及び図６を用いて、３次元造形装置１の電気的構成について説明する。図５は、３次元造形装置１の電気的構成を示す図である。図６は、制御部４の電気的構成を示す図である。図６において、制御部４は、説明の便宜上、複数の機能ブロックに分けて図示されている。しかし、実際には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピューターにより構成される。制御部４と、図５に示す３次元造形装置１の各構成は、バス７００により接続される。
【００４１】
図５に示すＸ軸モータ２１０ｘは、ヘッド１１０をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸モータ２１０ｙは、ガントリ１３０をＹ軸方向に移動させる。Ｚ軸モータ２１０ｚは、堆積台移動部３１０ｂをＺ軸方向に移動させる。Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、各々、エンコーダを内蔵するステッピングモータにより構成される。Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、エンコーダを有するため、各々、ヘッド１１０、ガントリ１３０、堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置を検出可能である。検出されたステージ３１０の移動量及び原点位置のデータはバス７００を介して制御部４に供給される。
【００４２】
吐出制御回路１２０は、制御部４から供給される吐出信号と色データとに従って、造形液の吐出タイミングと吐出すべき造形液の色を決定する。決定された造形液の色は、色選択信号としてヘッド１１０に供給される。ヘッド１１０は、色選択信号に従って、各色のヘッド１１１〜１１４の内、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
【００４３】
ヘッド吸引機構１５０は、制御部４から供給される信号に従い、Ｚ軸方向への昇降、キャップの装着、及び吸引を行う。
【００４４】
制御部４は、図６に示すように、吐出制御部４１０と、駆動制御部４２０と、粉末供給制御部４３０と、平坦化制御部４４０と、吸引制御部４５０と、統括制御部４６０と、プログラム記憶部４７０と、データ記憶部４８０と、判定部４９０と、吐出データ記憶部５００と、駆動データ記憶部５１０と、を備える。
【００４５】
吐出制御部４１０は、ヘッド１１０を制御し、ヘッド１１０に着色造形液、及び無色造形液を吐出させる。吐出のタイミングは、図７の（Ａ）に示すような、吐出信号ＥＳに基づき決まる。吐出信号ＥＳは、吐出データ記憶部５００によりあらかじめ記憶されている。図７の（Ａ）は、吐出データ記憶部５００により記憶されている吐出信号ＥＳを示す図である。図７の（Ａ）において横軸は、時点ＴＭである。図７の（Ａ）において縦軸は、吐出信号ＥＳの値Ｓ１である。吐出信号ＥＳの値Ｓ１が値Ｓａである時点ＴＭにおいて、ヘッド１１０により着色造形液、及び無色造形液は吐出されない。吐出信号ＥＳの値Ｓ１が値Ｓｂである時点ＴＭにおいて、ヘッド１１０により着色造形液、及び無色造形液が吐出される。従って、吐出制御部４１０は、所定時間の時間間隔ＥＩでヘッド１１０に着色造形液、及び無色造形液を吐出させる。なお、吐出信号ＥＳの値Ｓ１は、各ヘッド１１１〜１１４に内蔵されているピエゾ素子に供給される電圧値に相当する値である。従って、吐出信号ＥＳの値Ｓ１が大きいほど吐出される造形液の量が多い。本実施形態において、造形液の吐出量は、１滴の造形液が粉末材料に吐出された場合の造形液の広がり直径が図４に示した配列間隔ＩＭの２倍以上となる量に設定されている。
【００４６】
吐出制御部４１０は、所定時間の時間間隔ＥＩで吐出制御回路１２０に吐出信号ＥＳと色データとを供給することで、ヘッド１１０を制御する。色データは、データ記憶部４８０に記憶されている。吐出制御回路１２０は、色データに基づき、吐出すべき造形液の色を決定する。造形液の色は、色選択信号としてヘッド１１０に供給される。ヘッド１１０は、吐出制御回路１２０からの色選択信号に従って、各色のヘッド１１１〜１１４の内、吐出すべき色のヘッドから造形液を吐出する。
【００４７】
駆動制御部４２０は、図５において示したＸ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚを制御する。駆動制御部４２０は、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚの各々に駆動信号を供給する。駆動信号が供給されると、Ｘ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚは、各々、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させる。
【００４８】
駆動制御部４２０は、図７の（Ｂ）に示すＸ軸駆動信号ＤＳｘをＸ軸モータ２１０ｘに供給する。Ｘ軸駆動信号ＤＳｘは、駆動データ記憶部５１０にあらかじめ記憶されているＸ軸モータ２１０ｘの性能データとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づき駆動制御部４２０により生成される。図７の（Ｂ）は、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘを示す図である。図７の（Ｂ）において横軸は、時点ＴＭである。縦軸は、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２である。Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２が値Ｓｃである時点ＴＭにおいて、Ｘ軸モータ２１０ｘは駆動されない。Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２が値Ｓｄである時点ＴＭにおいて、Ｘ軸モータ２１０ｘが駆動される。従って、所定の駆動時間ＤＩｘにおいて、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対し、Ｘ軸方向に相対移動される。図７に示すように、駆動時間ＤＩｘは、時間間隔ＥＩ分の時間以上である。なお、図７の（Ｂ）に示す折り返し時点ＴＴにおいて、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘの値Ｓ２の符号が逆転している。本実施形態において、この符号の逆転は、ヘッド１１０がＸ軸正方向に移動された後、Ｘ軸負方向に移動されることを示す。図７の（Ｂ）に示す駆動時間ＤＩｘの間に、ヘッド１１０がＸ軸正方向に移動された後、Ｘ軸負方向に移動されることにより、ヘッド１１０の１ラインの相対移動がなされる。ヘッド１１０の１ラインの相対移動がなされ、その間、図７の（Ａ）に示すように造形液の吐出が順次行われることにより、複数の層により形成される３次元構造物のうちの１層の１ラインが着色、及び造形される。
【００４９】
駆動制御部４２０は、図７の（Ｃ）に示すＹ軸駆動信号ＤＳｙをＹ軸モータ２１０ｙに供給する。Ｙ軸駆動信号ＤＳｙは、駆動データ記憶部５１０にあらかじめ記憶されているＹ軸モータ２１０ｙの性能データとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づき駆動制御部４２０により生成される。図７の（Ｃ）は、Ｙ軸駆動信号ＤＳｙを示す図である。図７の（Ｃ）において横軸は、時点ＴＭである。縦軸は、Ｙ軸駆動信号ＤＳｙの値Ｓ３である。Ｙ軸駆動信号ＤＳｙの値Ｓ３が値Ｓｅである時点ＴＭにおいて、Ｙ軸モータ２１０ｙは駆動されない。Ｙ軸駆動信号ＤＳｙの値Ｓ３が値Ｓｆである時点ＴＭにおいて、Ｙ軸モータ２１０ｙが駆動される。値Ｓｆと値Ｓｅとの差は、ヘッド１１０のＹ軸方向への相対移動距離に相当する値である。本実施形態において、値Ｓｆと値Ｓｅとの差は、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値である。
【００５０】
図６に示す粉末供給制御部４３０は、図５に示す粉末供給部３３０を制御し、粉末供給部３３０に粉末材料を堆積面ＳＦに供給させる。図６に示す平坦化制御部４４０は、図５に示す平坦化部３２０を制御し、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料を平坦化させる。図６に示す吸引制御部４５０は、図５に示すヘッド吸引機構１５０を制御する。この制御により、ヘッド吸引機構１５０はＺ軸方向への昇降、及びキャップの吸引を行う。
【００５１】
統括制御部４６０は、プログラム記憶部４７０に記憶されている各種プログラムに基づいて、吐出制御部４１０、駆動制御部４２０、粉末制御部４３０、平坦化制御部４４０、及び吸引制御部４５０を制御する。プログラム記憶部４７０に記憶されている各種プログラムは、３次元造形装置１による造形の手順に関するプログラムを含む。統括制御部４６０は、プログラム記憶部４７０に記憶されている手順に関するプログラムに基づいて、ある時点ＴＭにおいて着色、平坦化、及び吸引などの処理のうちどの処理を行うかを決定する。統括制御部４６０によるこの決定により、吐出制御部４１０、駆動制御部４２０、粉末制御部４３０、平坦化制御部４４０、及び吸引制御部４５０の各々による処理の同期がとられる。統括制御部４６０によるこの同期処理により、図７に示したように、ヘッド１１０による吐出とヘッド１１０のＸ軸方向、及びＹ軸方向への相対移動との連動がなされる。
【００５２】
図７を用いて、ヘッド１１０による吐出とヘッド１１０のＸ軸方向、及びＹ軸方向への相対移動との連動について詳細に説明する。図７の（Ｂ）に示すように、ヘッド１１０は、駆動時間ＤＩｘにおいて、Ｘ軸方向に相対移動される。ヘッド１１０のＸ軸方向への相対移動の間、ヘッド１１０により、図７の（Ａ）に示すように、所定時間の時間間隔ＥＩで造形液の吐出が行われる。ヘッド１１０は、図７の（Ｃ）に示すように、駆動時間ＤＩｘにおいて、Ｙ軸方向に複数回相対移動される。このように、ヘッド１１０がＸ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも相対移動されることで、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減できる。なお、図７に示すように、駆動時間ＤＩｘにおける１ラインのヘッド１１０のＸ軸方向相対移動が終了すると、図７に示す次ライン移行時間ＮＴにおいて、ヘッド１１０がＹ軸方向に大きく相対移動される。図７の（Ｃ）に示すように、次ライン移行時間ＮＴにおけるヘッド１１０のＹ軸方向への相対移動距離は、少なくとも駆動時間ＤＩｘにおけるヘッド１１０のＹ軸方向相対移動距離より大きい。この相対移動は、ヘッド１１０の１ライン相対移動が終了する時点ＦＴ後に２ライン目にヘッド１１０を移行させるためのものである。次ライン移行時間ＮＴが終了すると、図７に示すヘッド１１０の吐出、Ｘ軸方向相対移動、及びＹ軸方向相対移動が再び行われる。
【００５３】
データ記憶部４８０は、図８に示すような３次元造形装置１により造形される３次元構造物のデータを記憶する。図８は、データ記憶部４８０により記憶されるデータを示す図である。データ記憶部４８０は、図８に示すように、座標データと色データとを対応付けて記憶する。ただし、図８に示す色データにおいてブランクのデータは、どの造形液も吐出されないことを示す。データ記憶部４８０により記憶される座標データ、及び色データは、ユーザが外部装置であるパーソナルコンピューター（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ、以後「ＰＣ」と記す）８００を操作することにより生成される。生成されたデータは外部インターフェース６００、及びバス７００を介して、データ記憶部４８０に供給される。
【００５４】
座標データは、３次元造形装置１により造形される３次元構造物の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のデータである。色データは、座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における３次元構造物の色のデータである。ユーザがＰＣ８００を操作し、図９に示すような仮想の３次元構造物ＴＤの立体データが生成される。ＰＣ８００により立体データに基づいて座標データ、及び色データが生成される。データ記憶部４８０により記憶される座標データは、図９に示すようにＰＣ８００上の仮想の堆積面ＳＶ上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）である。仮想の堆積面ＳＶ上の空間に対し割り振られた直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、堆積面ＳＦ上の直交座標系における座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と対応している。色データは座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）における仮想の３次元構造物ＴＤの色のデータである。例えば、図９に示す座標位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）において、仮想の３次元構造物ＴＤの色はマゼンタである。従って、座標位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とマゼンタとが対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶される。
【００５５】
粉末供給制御部４３０は、データ記憶部４８０から、特定の座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データを読み出す。粉末供給制御部４３０は、特定の座標位置Ｚにおける全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給されるように、粉末供給部３３０を制御する。具体的には、全ての座標（Ｘ、Ｙ）により構成される領域の面積と堆積台移動部３１０ｂのＺ軸方向の移動距離から規定される１層分の堆積容積以上の量の粉末材料を粉末供給部３３０により堆積面ＳＦに対し供給させる。このように、特定の座標位置Ｚにおける全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給されることで、特定の座標位置Ｚにおける造形対象領域が堆積面ＳＦ上に形成される。造形対象領域が堆積面ＳＦ上に形成された後、ヘッド１１０により造形液が吐出されることで、着色、及び造形が行われる。
【００５６】
判定部４９０は、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づいてヘッド１１０が特定の座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上に配置されているか否かを判定する。ステージ３１０の移動量及び原点位置のデータはＸ軸モータ２１０ｘ、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚの各エンコーダにより検出される。ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂの移動量及び原点位置のデータは、バス７００を介して、判定部４９０に供給される。吐出制御部４１０は、判定部４９０の判定結果に基づいて、吐出制御回路１２０に供給する吐出制御信号を決定する。
【００５７】
駆動データ記憶部５１０は、図７において示したＸ軸駆動信号ＤＳｘの他に、Ｙ軸モータ２１０ｙ、及びＺ軸モータ２１０ｚを各々駆動するためのＹ軸駆動信号、及びＺ軸駆動信号を記憶している。Ｙ軸駆動信号、及びＺ軸駆動信号は、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘと同様の駆動信号である。
【００５８】
［３次元造形装置の動作制御］
以下、図１０〜図１４を用いて３次元造形装置１の動作制御について説明する。図１０は、３次元造形装置１の動作制御を示すフローチャートである。図１１は、図１０に示す動作制御のうちの構造形成処理を示すフローチャートである。図１３は、図１０に示す動作制御のうちの吐出処理を示すフローチャートである。一連の動作制御は、制御部４により実行される。
【００５９】
図１０に示す処理では、先ず、制御部４に電源ＯＮの指令が供給され、３次元造形装置１の駆動が開始される。３次元造形装置１の駆動が開始されると、初期化処理が行われる（ステップＳ１、以後Ｓ１と記す）。具体的には、ヘッド吸引機構１５０により、各色のヘッド１１１〜１１４の下面に存在する複数の吐出口ＰＮに各色の造形液が達するまで吸引が行われる。この吸引により、各色のヘッド１１１〜１１４が吐出可能な状態となる。また、データ記憶部４８０に記憶されているデータが一旦消去される。
【００６０】
初期化処理が行われると、データ記憶部４８０によりデータが記憶されているか否かが判定される（Ｓ２）。データ記憶部４８０によりデータが記憶されていないと判定されると（Ｓ２：Ｎｏ）、ユーザにより３次元構造物に関するデータがＰＣ８００、及びバス７００を介して制御部４に供給されていないため、処理がＳ２に戻る。データ記憶部４８０によりデータが記憶されていると判定されると（Ｓ２：Ｙｅｓ）、処理が次のＳ３に移る。最初にＳ２からＳ３に処理が移るとき、データ記憶部４８０により記憶されている座標位置Ｚのうち、最小の座標位置Ｚが現在の座標位置Ｚとして指定される。座標位置Ｚは、造形される３次元構造物のＺ軸方向の座標位置Ｚとして、データ記憶部４８０に記憶されている。この指定は、制御部４により行われる。
【００６１】
処理がＳ３に移ると、構造形成処理が行われる（Ｓ３）。Ｓ３における構造形成処理により、堆積面ＳＦにある座標位置Ｚにおける１層分の粉末材料が供給される。また、堆積面ＳＦに供給された粉末材料が平坦化される。この際、余分な粉末材料は平坦化部３２０により堆積面ＳＦから回収タンク３４０へ落下回収される。
【００６２】
構造形成処理が行われると、吐出処理が行われる（Ｓ４）。Ｓ４における吐出処理により、堆積面に供給された粉末材料に造形液が吐出される。造形液の吐出により、粉末材料を結合される。粉末材料が結合されることで、造形される３次元構造物のうちの１層の造形がなされる。なお、下層がある場合は下層との結合造形もなされる。また、造形液の吐出により、造形と同時に着色がなされる。
【００６３】
吐出処理が行われると、造形終了か否かが判定される（Ｓ５）。具体的には、制御部４に電源ＯＦＦの指令が供給されたか、または図８において示したデータ記憶部４８０に記憶されている全ての座標位置Ｚに対する処理が完了したかが判定される。造形終了でないと判定されると（Ｓ５：Ｎｏ）、処理がＳ６に移る。処理がＳ６に移ると、現在の座標位置Ｚが、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更される（Ｓ６）。Ｓ６において次の座標位置Ｚは、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置Ｚのうち、現在の座標位置ＺよりもＺ軸正方向に大きい座標位置Ｚである。Ｓ６における変更は、制御部４により行われる。座標位置Ｚは、造形される３次元構造物のＺ軸方向の座標位置Ｚとして、データ記憶部４８０に記憶されている。Ｓ３、及びＳ４の処理において、座標位置Ｚにおける座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及び座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応付けられた色データは、以後、各々、図１１、及び図１３に示すように、Ｓ３、及びＳ４の最初の処理によりデータ記憶部４８０から読み出される。複数の層から形成される３次元構造物のうちの１層に対応した座標位置Ｚと対応付けられた座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及び色データに基づき、構造形成処理、及び吐出処理が行われる。そして、Ｓ６において、座標位置Ｚが、現在の座標位置Ｚの次の座標位置Ｚに変更されることで、Ｓ３、及びＳ４の処理により、各々、３次元構造物のうちの次の層の構造形成処理、及び次の層に対する吐出処理が行われる。このように、３次元構造物の着色、及び造形が１層ずつ為される。Ｓ５において、造形終了と判定されると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、全ての処理が終了する。
【００６４】
図１１を用いて、図１０に示す動作制御におけるＳ３の構造形成処理について具体的に説明する。図１１に示す構造形成処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＡ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データである。
【００６５】
座標データが読み出されると、粉末供給処理が行われる（ＳＡ２）。具体的には、粉末供給制御部４３０により、粉末供給部３３０が制御される。この制御により、現在の座標位置Ｚにおける堆積面ＳＦ上の全ての座標（Ｘ、Ｙ）に対し、粉末材料が供給される。即ち、堆積面ＳＦに平行な面における所定の造形対象領域を含む領域の全面に対し、粉末材料が供給される。
【００６６】
粉末供給処理が行われると、粉末材料の平坦化処理が行われる（ＳＡ３）。具体的には、平坦化制御部４４０により、平坦化部３２０が制御される。この制御により、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料が平坦化される。
【００６７】
平坦化処理が行われると図１１に示す構造形成処理が完了し、処理が図１０に示すＳ４の吐出処理に移る。例えば、現在の座標位置Ｚがデータ記憶部４８０により記憶されている最初の座標位置Ｚである場合、図１１に示す構造形成処理により、図１２に示すような粉末材料の１層目の造形対象領域ＲＧを含む領域が形成される。以後説明する吐出処理によりこの造形対象領域ＲＧに対し造形液が吐出される。図１１に示す構造形成処理により、形成される造形対象領域ＲＧ外の領域は、単に粉末材料が堆積された領域である。従って、この造形対象領域ＲＧ外の領域に、造形液は吐出されない。
【００６８】
図１３を用いて、図１０に示す動作制御におけるＳ４の吐出処理について具体的に説明する。図１３に示す吐出処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＢ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及びその座標データにおける各座標（Ｘ、Ｙ）と対応付けて記憶されている色データである。
【００６９】
データが読み出されると、ヘッド１１０が造形対称領域ＲＧの初期位置に相対移動される（ＳＢ２）。初期位置は、座標位置Ｚにおける造形対象領域ＲＧの最小の座標位置Ｙとその座標位置Ｙにおける最小の座標位置Ｘとを有する座標（Ｘ、Ｙ）の位置である。従って、図１２において、初期位置は位置ＰＩである。
【００７０】
ヘッド１１０が造形対象領域ＲＧの初期位置ＰＩに相対移動されると、ヘッド１１０による造形対象領域ＲＧに対する造形液の吐出、及びヘッド１１０のＸ軸方向とＹ軸方向との相対移動がなされる（ＳＢ３）。ＳＢ３における吐出、及び相対移動は、図７において示した吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＳｙに基づき行われる。ＳＢ３においてヘッド１１０の相対移動が行われることにより、図１２の二点鎖線双方向矢印に示すように、ヘッド１１０のＸ軸方向の往復相対移動が１ラインずつ行われる。図７の（Ｂ）に示した時点ＦＴにて、ヘッド１１０のＸ軸方向往復相対移動が１ライン完了すると、図７の（Ｃ）に示した次ライン移行時間ＮＴにて、Ｙ軸正方向の次のラインにヘッド１１０が相対移動される。このようにして、ヘッド１１０は、初期位置ＰＩからＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対移動される。ＳＢ３において、ヘッド１１０が１ラインずつ相対移動され、その相対移動の間造形液の吐出が随時行われることで、現在の座標位置Ｚに対応した３次元構造物の１層の全ラインに対する吐出が為される。吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＳｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＳｙの各々の値Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３が全て「０」になると、現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了する。現在の座標位置Ｚにおける吐出処理が終了すると、処理が、図１０に示すＳ５に移る。図１０に示すＳ５において、造形終了と判定されると、現在の座標位置Ｚに対応した３次元構造物の１層の全ラインに対する吐出処理が終了する。
【００７１】
図１４を用いて、図７、及び図１３に示した第１の実施形態における吐出処理について詳細に説明する。図１４の（Ａ）〜（Ｄ）は、各々、図１２に示す特定の１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧをＺ軸正方向側から見た場合の上面図である。ヘッド１１０は、図１２において示したように、初期位置ＰＩからＹ軸正方向に向けて、Ｘ軸方向に１ラインずつ相対移動される。相対移動の間、ヘッド１１０から造形液が吐出される。図１４は、図１２の二点鎖線双方向矢印に示したヘッド１１０の各ラインのＸ軸方向相対移動のうちの２つのラインのＸ軸方向相対移動を例として抜き出して示す図である。図１４の（Ａ）は、１ライン目の往路相対移動を示す。図１４の（Ｂ）は、１ライン目の復路相対移動を示す。図１４の（Ｃ）は、１ライン目の次の２ライン目の往路相対移動を示す。図１４の（Ｄ）は、２ライン目の復路相対移動を示す。
【００７２】
図７の（Ｂ）に示す駆動時間ＤＩｘにおいて、図１４の（Ａ）の二点鎖線矢印に示すようにＸ軸正方向に往路相対移動されつつ、順次図７の（Ｃ）に示す所定時間ＤＴの間において、ヘッド１１０がＹ軸方向に図１４に示す微小距離ΔＹ相対移動される。そして、図７の（Ｂ）に示す折り返し時点ＴＴから、図１４の（Ｂ）の二点鎖線矢印に示すように復路相対移動が開始される。この折り返し時点ＴＴは、造形対象領域ＲＧのＸ軸正方向の端部ＥＧ上にヘッド１１０が到達する時点と略一致している。図７の（Ｂ）に示す次ライン移行時間ＮＴに入ると、図７の（Ｃ）に示す次ライン移行時間ＮＴにおけるＹ軸駆動信号ＤＳｙにより、図１４の（Ｂ）の実線矢印に示すように、ヘッド１１０がＹ軸正方向に移動距離ＹＷ相対移動される。このＹ軸正方向の相対移動により、ヘッド１１０が次ラインに相対移動される。なお、移動距離ＹＷは、少なくとも微小距離ΔＹより大きい。ヘッド１１０が次ラインに相対移動されると、再び図７の（Ｂ）に示す駆動時間ＤＩｘにおいて、図１４の（Ｃ）の二点鎖線矢印に示すようにＸ軸方向に往路相対移動されつつ、順次図７の（Ｃ）に示す所定時間ＤＴにおいて、ヘッド１１０がＹ軸方向に微小距離ΔＹ相対移動される。そして、そして、図７の（Ｂ）に示す折り返し時点ＴＴから、図１４の（Ｄ）の二点鎖線矢印に示すように復路相対移動が開始される。以上のようにして、吐出処理がなされる。
【００７３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成は、同一の番号を付して説明する。ヘッド１１０が現在どの座標位置（Ｘ、Ｙ）上に配置されているか否かは、判定部４９０により、ヘッド１１０、及びガントリ１３０の移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標データとに基づいて判定される。本実施形態において、座標位置、距離、及び間隔等の単位は特に断りのない限り、ｃｍとする。
【００７４】
第１の実施形態において、図１０に示した動作制御におけるＳ４の吐出処理は、図１３に示した処理により行われていた。第２の実施形態において、Ｓ４の吐出処理は、図１５に示すフローチャートに基づき行われる。図１５に示す吐出処理では、まず現在の座標位置Ｚにおけるデータがデータ記憶部４８０から読み出される（ＳＸ１）。読み出されるデータは、座標位置Ｚにおける座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データ、及びその座標データにおける各座標位置（Ｘ、Ｙ）と対応付けて記憶されている色データである。今、ＳＸ１において、図８に示す座標位置Ｚ＝１のデータが読み出されたものとする。図８に示すように、座標位置（Ｙ、Ｚ）＝（−２、１）である座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の座標データは、５つある。図８に示すように、座標位置（Ｙ、Ｚ）＝（−１、１）である座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の座標データは、５つある。以後、例として、座標位置Ｚ＝１と対応付けられた１層に対する吐出処理を挙げ、Ｓ４の吐出処理について説明する。
【００７５】
座標データが読み出されると、ヘッド１１０が初期位置（ＸＩ、ＹＩ）に相対移動される（ＳＸ２）。本実施形態において初期位置（ＸＩ、ＹＩ）は、図８に示す座標データのうち、最小のＸ座標位置、及び最小のＹ座標位置を有する座標位置（Ｘ、Ｙ）である。今、図８に示す座標位置Ｚ＝１の座標位置（Ｘ、Ｙ）において、最小のＸ座標位置が−２、最小のＹ座標位置が−２であるとすると、初期位置は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−２）である。
【００７６】
ヘッド１１０が造形対象領域ＲＧの初期位置に相対移動されると、ヘッド１１０が所定の速度で往路移動され所定時間に距離ΔＸだけ往路移動される（ＳＸ３）。本実施形態において、「往路移動」とは、ヘッド１１０が図１２に示すＸ軸正方向に相対移動されることを示す。本実施形態において、距離ΔＸ＝＋０．１ｃｍとする。
【００７７】
ヘッド１１０が往路移動されると、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入ったか否かが判定される（ＳＸ４）。本実施形態において、ヘッド１１０が「入る」とは、ヘッド１１０の重心がデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応した堆積面ＳＦ上の座標位置（Ｘ、Ｙ）に配置されることを示す。この判定処理は、ヘッド１１０、及びガントリ１３０の移動量及び原点位置のデータとデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）の座標データとに基づき、判定部４９０によりなされる。本実施形態において、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ、Ｙ）は、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）を座標位置（Ｘ，Ｙ）とした場合、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）である。従って、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が座標位置（Ｘ，Ｙ）＝（−１．８、−２）であるとすると、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−１、−２）である。次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入っていないと判定されると（ＳＸ４：Ｎｏ）、処理がＳＸ６に移る。
【００７８】
ＳＸ４において、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入ったと判定されると（ＳＸ４：Ｙｅｓ）、対応ヘッドにより造形液が吐出される（ＳＸ５）。対応ヘッドとは、ヘッド１１１〜１１４のうち、ヘッド１１１〜１１４のうち、次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）と対応付けられてデータ記憶部４８０により記憶されている色の造形液を吐出するヘッドである。なお、座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）と対応付けられてブランクの色データが記憶されていた場合、いずれのヘッドからも造形液は吐出されない。
【００７９】
対応ヘッドにより造形液が吐出されると、往路移動終了か否かが判定される（ＳＸ６）。また、ＳＸ４においてデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ＋１、Ｙ）にヘッド１１０が入っていないと判定されると（ＳＸ４：Ｎｏ）、往路移動終了か否かが判定される（ＳＸ６）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｘよりも大きい座標位置Ｘが、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙ、及びブランク以外の色データと対応付けられてデータ記憶部４８０に記憶されているか否かが判定される。従って、例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、図８に示すデータ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）と等しいとすると、往路移動終了と判定される。ＳＸ６において、このように判定されるのは、図８に示すように、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）に続く座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）、（２、−２）と対応付けられている色データがブランクであるためである。往路移動終了でないと判定されると（ＳＸ６：Ｎｏ）、処理がＳＸ３に戻る。
【００８０】
ＳＸ６において、往路移動終了と判定されると（ＳＸ６：Ｙｅｓ）、ヘッド１１０がヘッド１１０の堆積面上ＳＦの現在の座標位置Ｙを有するデータ記憶部４８０に記憶されている座標データのうち、最も大きい座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）に対応する堆積面ＳＦ上の座標位置（Ｘ、Ｙ）まで相対移動される。例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が座標位置（Ｘ，Ｙ）＝（０、−２）であるとすると、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−２）まで相対移動される。ヘッド１１０がこの位置まで相対移動されると、ヘッド１１０がＹ軸方向に距離ΔＹだけ相対移動される（ＳＸ７）。距離ΔＹは、駆動データ記憶部５１０により所定のＹ軸方向の微小移動距離ΔＹとして記憶されている。本実施形態において、距離ΔＹは、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値である。ただし、以後ヘッド１１０の現在の座標位置Ｙはそのままの座標位置Ｙとして扱われる。即ち、距離ΔＹ相対移動前の座標位置Ｙが座標位置Ｙ＝−２であった場合、そのままヘッド１１０は、座標位置Ｙ＝−２上に配置されているものとして扱われる。なぜならば、距離ΔＹは、配列間隔ＩＭの２倍の距離であり、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の座標位置Ｙが座標位置Ｙ＝１から座標位置Ｙ＝２へ移動する、即ちヘッド１１０が次ラインに相対移動される距離と比較して、小さいためである。
【００８１】
ヘッド１１０が距離ΔＹ相対移動されると、ヘッドが距離−ΔＸだけ復路移動される（ＳＸ８）。本実施形態において、「復路移動」とは、ヘッド１１０が図１２に示すＸ軸負方向に相対移動されることを示す。また、距離−ΔＸの絶対値は、ＳＸ３においてヘッド１１０が相対移動される距離ΔＸとの絶対値と等しい。従って、距離−ΔＸ＝−０．０１ｃｍである。
【００８２】
ヘッドが距離−ΔＸだけ復路移動されると、ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）に入ったか否かが判定される（ＳＸ９）。ＳＸ９における判定処理は、ＳＸ４における判定処理と同様にして行われる。例えば、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、（Ｘ、Ｙ）＝（１．８、−２）である場合、データ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）である。ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）に入っていないと判定されると（ＳＸ９：Ｎｏ）、処理がＳＸ１１に移る。
【００８３】
ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）に入ったと判定されると（ＳＸ９：Ｙｅｓ）、対応ヘッドにより造形液が吐出される（ＳＸ１０）。対応ヘッドにより造形液が吐出されると、復路移動終了か否かが判定される（ＳＸ１１）。また、ＳＸ９においてデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置（Ｘ−１、Ｙ）にヘッド１１０が入っていないと判定されると（ＳＸ９：Ｎｏ）、復路移動終了か否かが判定される（ＳＸ１１）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｘよりも小さい数値の座標位置Ｘが、堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙ、及びブランク以外の色データと対応付けられてデータ記憶部４８０に記憶されているか否かが判定される。復路移動終了でないと判定されると（ＳＸ１１：Ｎｏ）、処理がＳＸ８に戻る。
【００８４】
復路移動終了と判定されると（ＳＸ１１：Ｙｅｓ）、吐出終了か否かが判定される（ＳＸ１２）。具体的には、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙよりも大きい座標位置Ｙがデータ記憶部４８０により記憶されているか否かが判定される。吐出終了でないと判定されると（ＳＸ１２：Ｎｏ）、ヘッド１１０がデータ記憶部４８０に記憶されている次の座標位置Ｙに移る、即ち次のラインに移る（ＳＸ１３）。つまり、データ記憶部４８０に記憶されている座標位置（Ｘ、Ｙ）のうち、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置Ｙよりも大きい数値の座標位置Ｙとその座標位置Ｙを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）のうち最小の座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、Ｙ）が現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）となるように、ヘッド１１０が相対移動される。従って、ヘッド１１０の堆積面ＳＦ上の現在の座標位置（Ｘ、Ｙ）が、図８に示す座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）であるとすると、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−１）にヘッド１１０が移る。ＳＸ１３においてヘッド１１０が次の座標位置Ｙに移ると、処理がＳＸ３に戻り、ヘッド１１０のＸ軸方向の相対移動がなされる。吐出終了と判定されると（ＳＸ１２：Ｙｅｓ）、図１５に示す吐出処理が終了する。
【００８５】
図１６を用いて、図１５に示した第２の実施形態における吐出処理について詳細に説明する。図１６は、図１２に示す堆積面ＳＦに堆積された１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧをＺ軸正方向側から見た場合の上面図である。なお、図１６は、座標位置Ｚ＝１に対応した１層の粉末材料を示すものとする。
【００８６】
ＳＸ２において、ヘッド１１０が図１６に示すデータ記憶部４８０に記憶されている初期位置（ＸＩ、ＹＩ）に対応した堆積面ＳＦ上位置ＰＩに相対移動される。ＳＸ３においてヘッド１１０が図１６に示すＸ軸方向に距離ΔＸずつ順次相対移動される。今、図８に示すように、データ記憶部４８０に座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）と対応付けられてマゼンタが記憶されている。この場合、対応ヘッドはマゼンタヘッド１１２である。従って、ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）に入ると、ＳＸ５において、マゼンタヘッド１１２によりマゼンタの造形液が吐出される。造形液が吐出されると、図８に示すように、座標位置Ｚ＝１で、座標位置Ｘ＝０よりも大きい座標位置Ｘを有する座標位置（Ｘ、−２）は、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）（２、−２）の２つである。しかし、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（１、−２）（２、−２）と対応付けて記憶されている色データはブランクである。従って、ＳＸ６において往路移動終了と判定される。往路移動終了と判定されると、ヘッド１１０が、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−２）に相対移動される。ヘッド１１０が、座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（２、−２）に相対移動されると、ＳＸ７においてヘッド１１０が図１６の実線矢印に示すようにＹ軸正方向に微小距離ΔＹ相対移動される。
【００８７】
距離ΔＹ相対移動されると、ヘッド１１０がＸ軸負方向側に距離−ΔＸずつ順次相対移動される。ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（０、−２）に入ると、と、ＳＸ１０においてマゼンタヘッド１１２によりマゼンタの造形液が吐出される。図８に示すように、座標位置Ｘ＝０よりも小さい座標位置Ｘを有し、ブランク以外の色データと対応付けられている座標位置（Ｘ、Ｙ、１）は、データ記憶部４８０により記憶されていない。従って、復路移動終了と判定される。復路移動終了と判定されると、ヘッド１１０が次の座標位置Ｙに移る。即ち、ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−１）に相対移動される。図１６に示すこのときの移動距離ＹＷは、図１６に示すように少なくとも微小距離ΔＹよりも大きい。ヘッド１１０が座標位置（Ｘ、Ｙ）＝（−２、−１）に相対移動されると、処理がＳＸ３に戻り、ヘッド１１０のＸ軸方向往路移動がなされる。その後、図１６の二点鎖線矢印、及び実線矢印に示すようにヘッド１１０のＸ軸方向往路移動、距離ΔＹ相対移動、Ｘ軸方向復路移動、及び次の座標位置Ｙへの移行が繰り返される。以上示したように、図１５に示す吐出処理により１層の粉末材料の造形対象領域ＲＧに対する吐出がなされる。
【００８８】
ＳＸ１２において吐出終了と判定され、Ｓ５において造形終了と判定されると、座標位置Ｚが次の座標位置Ｚに移り、図１１に示した構造形成処理がなされる。即ち、新たな粉末材料が堆積面ＳＦ上に供給される。従って、先の１層の造形対象領域ＲＧの上に新たな造形対象領域が形成される。その後、再び、図１５、及び図１６において示した吐出処理が行われる。
【００８９】
（変形例）
第１の実施形態において、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動は、図７に示した吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙに基づき行われていた。しかし、これに限らず、例えば、第２の実施形態における図１５のＳＸ４、及びＳＸ９等の判定処理が逐次行われることにより、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動が行われてもよい。反対に、第２の実施形態において、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動は、図１５において示したフローチャートに基づき行われていたが、これに限らず、例えば、図７において示したような吐出信号、Ｘ軸駆動信号、及びＹ軸駆動信号に基づき行われてもよい。
【００９０】
第１の実施形態において、ヘッド１１０による吐出、及びヘッド１１０の相対移動は、図７に示した吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙに基づき行われていた。しかし、これに限らず、例えば、Ｘ軸駆動信号は、ヘッド１１０をＸ軸方向の一方向のみに移動させるための駆動信号であってもよい。この場合、図７の（Ｂ）に示したようなＸ軸駆動信号は、Ｘ軸方向のヘッドの駆動時間において、正、及び負のうちのいずれかの符号の値をとればよい。また、これに限らず、例えば、Ｙ軸駆動信号は、ヘッド１１０をＹ軸方向の一方向のみに移動させるための駆動信号であってもよい。この場合、図７の（Ｃ）に示したようなＹ軸駆動信号は、Ｘ軸方向のヘッドの駆動時間において、正、及び負のうちのいずれかの符号の値をとればよい。
【００９１】
第１の実施形態において、値Ｓｄと値Ｓｃとの差は、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値であった。しかし、これに限らず、例えば、複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの３倍の距離分であってもよい。
【００９２】
第２の実施形態のＳＸ７において、ヘッド１１０がＹ軸方向に相対移動される距離ΔＹは、図４に示した複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの２倍の距離分に相当する値であった。しかし、これに限らず、例えば、複数の吐出口ＰＮの配列間隔ＩＭの３倍の距離分であってもよい。距離ΔＹは、配列間隔ＩＭの２倍以上、且つ複数の吐出口ＰＮの個数から１を減じた個数倍以下の距離であればよい。
【００９３】
第１の実施形態において、往路移動における複数の吐出口ＰＮの配置位置と復路移動における複数の吐出口ＰＮの配置位置とが異なるように、吐出信号ＥＳ、Ｘ軸駆動信号ＤＩｘ、及びＹ軸駆動信号ＤＩｙが調整されてもよい。
【００９４】
第１、及び第２の実施形態において、造形液の吐出量は、１滴の造形液が粉末材料に吐出された場合の造形液の広がり直径が図４に示した配列間隔ＩＭの２倍以上となる量に設定されていた。しかし、これに限らず、例えば、配列間隔ＩＭの１．５倍となる量に設定されていてもよい。
【００９５】
第１、及び第２の実施形態において、複数の吐出口ＰＮのうち、造形対象領域ＲＧの外周領域上に位置するイエローヘッド１１１、マゼンタヘッド１１２、及びシアンヘッド１１３の複数の吐出口ＰＮに造形液を吐出させ、造形対象領域ＲＧの外周領域以外の領域上に位置するクリアヘッドの複数の吐出口ＰＮに造形液を吐出させてもよい。この場合、外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、１滴の着色造形液が粉末材料に吐出された場合の着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるように設定されるのが望ましい。外周領域への着色造形液の吐出、外周領域以外の無色造形液の吐出、及び外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、図６に示したデータ記憶部４８０、吐出データ記憶部５００、及び駆動データ記憶部５１０に記憶される各種データが調整されることによりなされる。また、この場合、外周領域のみでヘッドがＹ軸方向に相対移動されてもよい。これにより、３次元構造物の内部領域において正常に着色、及び造形がなされなかった部分が連続したとしても、外周領域においては、色抜け、及び構造欠陥が生じる可能性が低減される。従って、３次元構造物全体としては、色抜け、及び構造欠陥が生じる可能性が低減される。
【００９６】
第１、及び第２の実施形態において、ヘッド１１０、ガントリ１３０、及び堆積台移動部３１０ｂが各々Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動されることにより、ヘッド１１０が堆積面ＳＦに対しＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に相対移動されていた。しかし、これに限らず、例えば、ステージがＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動されることによりヘッドが堆積面に対しＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に相対移動されてもよい。
【００９７】
第１、及び第２の実施形態において、粉末材料の供給は、粉末供給部３３０によりなされていた。また、第１、及び第２の実施形態において、堆積面ＳＦに堆積された粉末材料の平坦化は、平坦化部３２０によりなされていた。しかし、これに限らず、例えば、粉末材料の供給、及び平坦化は、作業者によりなされてもよい。
【００９８】
第１の実施形態において、ヘッド１１０のＹ軸方向の相対移動は、図７に示したＹ軸駆動信号ＤＩｙに基づき行われていた。しかし、これに限らず、例えば、３次元造形装置がセンサ又はカメラ等の検知部を備え、検知部により吐出不良により正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が検知され、その結果ヘッドがＹ軸方向に相対移動されてもよい。同様に、第２の実施形態において、ヘッド１１０のＹ軸方向の相対移動は、往路移動から復路移動に移る間に行われていたが、往路移動又は復路移動中に、検知部により吐出不良により正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が検知され、その結果ヘッドがＹ軸方向に相対移動されてもよい。これらの制御は、制御部４により行われればよい。
【００９９】
第１、及び第２の実施形態において、ヘッド１１０は、斜め方向を含む一次直線状に相対移動されていたが、これに限らず、例えば、曲線状に相対移動されてもよい。
【０１００】
第１、及び第２の実施形態において、造形液は対応ヘッドの複数の吐出口ＰＮのうちの全ての吐出口ＰＮから吐出されていた。しかし、これに限らず、対応ヘッドの複数の吐出口のうちの一部の吐出口から造形液が吐出されてもよい。この場合、データ記憶部により座標データ、及び色データとともに、造形液を吐出する吐出口の識別データが記憶される。識別データが吐出制御部に供給されることで、対応ヘッドの複数の吐出口のうちの一部の吐出口から造形液が吐出されことが可能となる。
【０１０１】
第１の実施形態において、ヘッド１１０は、１ライン相対移動中、Ｘ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動し、造形液を吐出し、Ｙ軸方向に相対移動され、そしてＸ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動するという繰り返し動作をしていた。しかし、これに限らず、ヘッド１１０は、１ライン相対移動中、Ｘ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動し、造形液を吐出し、Ｙ軸方向に相対移動され、造形液を吐出し、そしてＸ軸方向に所定時間、即ちＸ軸方向の所定距離相対移動するという、特定のＸ座標位置における２度吐出動作、即ち２度打ちをしてもよい。また、２度打ちに限らず、２度打ち以上の複数回打ちであってもよい。このように、複数回打ちがなされることにより、１度打ちでは正常に着色、及び造形がなされなかった箇所が２度目以降の吐出により穴埋めされる。また、造形液が複数回打ちされることにより、１層の粉末材料がある程度厚い場合においても、造形液をより深く粉末材料に浸透させることができ、色抜けや構造欠陥が起きる可能性を低減できる。
【０１０２】
第２の実施形態において、往路相対移動中、ヘッド１１０により造形液が吐出されたＸ座標位置と略同じＸ座標位置において、復路相対移動においてもヘッド１１０により造形液が吐出されていた。しかし、これに限らず、例えば、復路相対移動においては、往路相対移動時にヘッド１１０により造形液が吐出された隣接する２つのＸ座標位置の間のＸ座標位置において、ヘッド１１０により造形液が吐出されてもよい。これにより、色抜けや構造欠陥が起きる可能性を低減できる。
【０１０３】
第１、及び第２の実施形態において、ヘッド１１０がＸ軸方向のみならず、Ｙ軸方向に相対移動されることで、３次元構造物の色抜けや構造欠陥が生じる可能性を低減していた。しかし、これに限らず、例えば、層ごとにＹ軸方向への相対移動の仕方が変更されてもよい。また、例えば、特定の層とその上の層とがＹ軸方向に配列間隔分オフセットされてもよい。これにより、特定の層とその上の層とで、ヘッド１１１〜１１４のうちの同じヘッドの不良吐出口により正常に着色または造形がなされなかった箇所が粉末材料の積層方向に連続する可能性が低減される。従って、３次元構造物の構造欠陥が起きる可能性が低減される。この場合、例えば、図１０において示したＳ６のような座標位置Ｚが変更される処理後、その変更された座標位置Ｚにおける構造形成処理がなされるまでの間にヘッド１１０がＹ軸方向にオフセットされればよい。また、例えば、図７において示したようなＸ軸駆動信号とＹ軸駆動信号とが調整され、層ごとにＹ軸方向への相対移動の仕方が変更されればよい。
【０１０４】
３次元構造物の動作制御に関する説明の簡略化、及び明確化のため、第２の実施形態におけるＳＸ４、及びＳＸ９おいて、各々、次の座標位置は、座標位置ＸからＸ軸方向に＋１ｃｍ、及び−１ｃｍずれた座標位置Ｘ＋１、及びＸ−１とした。しかし、これに限らず、次の座標位置は、座標位置Ｘ＋０．０５、及びＸ−０．０５であってもよい。また、これに関連して、第２の実施形態におけるＳＸ３、及びＳＸ８おいて、ΔＸ＝０．１ｃｍであったが、例えば、更に細かくΔＸ＝０．００１ｃｍであってもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１ ３次元造形装置
１１０ ヘッド
１１１ イエローヘッド
１１２ マゼンタヘッド
１１３ シアンヘッド
１１４ クリアヘッド
１３０ ガントリ
２１０ｘ Ｘ軸モータ
２１０ｙ Ｙ軸モータ
３１０ ステージ
３１０ａ 堆積台
３１０ｂ 堆積台移動部
３３０ 粉末供給部
４１０ 吐出制御部
４２０ 駆動制御部
４３０ 粉末供給制御部
４６０ 統括制御部
４８０ データ記憶部
５００ 吐出データ記憶部
５１０ 駆動データ記憶部
ＳＦ 堆積面
ＰＮ 吐出口
ＩＭ 配列間隔
ＲＧ 造形対象領域
ＨＤ ヘッド
ＲＥ 造形液が広がる範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、
前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動部と、
前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、
前記所定時間を含む駆動時間において、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
前記複数の吐出口は、互いに等しい配列間隔に前記第１方向に並列され、
前記第１駆動部は、前記吐出部を前記第１方向に前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記第２駆動部は、前記吐出部を前記第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させ、
前記第１駆動部は、前記造形対象領域内で前記吐出部が吐出動作を行う前記第２方向における各位置において、前記第１方向における前記複数の吐出口の各々の配置位置が、前記一方向の相対移動時と前記他方向の相対移動時とで異なるように、前記吐出部を前記第１方向に相対移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、
前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に互いに等しい配列間隔に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動部と、
前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、
前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項５】
前記吐出制御部は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径、又は１滴の前記無色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記無色造形液の広がり直径が、前記配列間隔の２倍以上となる量の前記着色造形液、又は前記無色造形液を前記吐出部に吐出させることを特徴とする請求項２または４に記載の３次元造形装置。
【請求項６】
前記吐出部は、前記着色造形液を吐出する着色吐出部と前記無色造形液を吐出する無色吐出部とを有し、
前記吐出制御部は、前記着色吐出部、及び前記無色吐出部の前記複数の吐出口のうち、少なくとも前記造形対象領域の外周領域上に位置する前記着色吐出部の吐出口に前記着色造形液を吐出させ、前記外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるように前記吐出部を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項７】
前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、
前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に前記粉末材料を前記堆積面に供給させる粉末供給制御部と、を備え、
前記吐出制御部は、前記粉末供給部により粉末供給部が制御され、前記粉末材料が前記堆積面に供給された後、前記吐出部を制御し、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項８】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とする３次元造形方法。
【請求項９】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、
これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とする３次元造形プログラム。
【請求項１０】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とする３次元造形方法。
【請求項１１】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、
これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とする３次元造形プログラム。
【請求項１】
堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、
前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動部と、
前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、
前記所定時間を含む駆動時間において、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項２】
前記複数の吐出口は、互いに等しい配列間隔に前記第１方向に並列され、
前記第１駆動部は、前記吐出部を前記第１方向に前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、相対移動させることを特徴とする請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記第２駆動部は、前記吐出部を前記第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させ、
前記第１駆動部は、前記造形対象領域内で前記吐出部が吐出動作を行う前記第２方向における各位置において、前記第１方向における前記複数の吐出口の各々の配置位置が、前記一方向の相対移動時と前記他方向の相対移動時とで異なるように、前記吐出部を前記第１方向に相対移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置であって、
前記堆積面に平行な面において定められた第１方向に互いに等しい配列間隔に並列され、前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動部と、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動部と、
前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御部と、
前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記第１駆動部を制御し、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記第２駆動部を制御し、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御部と、を備えることを特徴とする３次元造形装置。
【請求項５】
前記吐出制御部は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径、又は１滴の前記無色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記無色造形液の広がり直径が、前記配列間隔の２倍以上となる量の前記着色造形液、又は前記無色造形液を前記吐出部に吐出させることを特徴とする請求項２または４に記載の３次元造形装置。
【請求項６】
前記吐出部は、前記着色造形液を吐出する着色吐出部と前記無色造形液を吐出する無色吐出部とを有し、
前記吐出制御部は、前記着色吐出部、及び前記無色吐出部の前記複数の吐出口のうち、少なくとも前記造形対象領域の外周領域上に位置する前記着色吐出部の吐出口に前記着色造形液を吐出させ、前記外周領域における着色領域の最外部輪郭部からの幅は、１滴の前記着色造形液が前記粉末材料に吐出された場合の前記着色造形液の広がり直径の２倍以上の長さとなるように前記吐出部を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項７】
前記粉末材料を前記堆積面に供給する粉末供給部と、
前記粉末供給部を制御し、前記粉末供給部に前記粉末材料を前記堆積面に供給させる粉末供給制御部と、を備え、
前記吐出制御部は、前記粉末供給部により粉末供給部が制御され、前記粉末材料が前記堆積面に供給された後、前記吐出部を制御し、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の３次元造形装置。
【請求項８】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とする３次元造形方法。
【請求項９】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、あらかじめ設定された所定時間の時間間隔で前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記所定時間を含む駆動時間において、前記吐出部を前記第２方向に相対移動させ、前記吐出部を複数回前記第１方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、
これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とする３次元造形プログラム。
【請求項１０】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形方法であって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備えることを特徴とする３次元造形方法。
【請求項１１】
粉末材料が堆積された堆積面に平行な面において定められた第１方向に並列され、堆積面に堆積された粉末材料のあらかじめ設定された造形対象領域に対し、着色造形液、及び無色造形液を吐出する複数の吐出口を有する吐出部を備え、着色造形液、及び無色造形液を吐出することで３次元構造物を造形する３次元造形装置に用いられる３次元造形プログラムであって、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記第１方向に相対移動させる第１駆動ステップと、
前記吐出部を、前記堆積面に対し、前記堆積面に平行な面において前記第１方向に交差する第２方向の一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記第２方向の他方向に相対移動させる第２駆動ステップと、
前記吐出部を制御し、前記吐出部の前記一方向、及び前記他方向の相対移動中、前記吐出部に前記着色造形液、及び前記無色造形液を吐出させる吐出制御ステップと、
前記吐出部を前記一方向に相対移動させた後、前記吐出部を前記配列間隔の２倍以上、且つ前記複数の吐出口の個数から１を減じた個数倍以下の距離分、前記第１方向に相対移動させ、前記吐出部の前記第１方向の相対移動後、前記吐出部を前記他方向に相対移動させる駆動制御ステップと、を備え、
これらのステップがコンピューターにより実現されることを特徴とする３次元造形プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−２１２８６２（Ｐ２０１１−２１２８６２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０７７９（Ｐ２０１０−８０７７９）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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