JP2002292747A

JP2002292747A - 三次元造形システム及び方法、三次元造形用のデータ処理装置及び方法、三次元造形用のデータ処理プログラム、並びに該データ処理プログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP2002292747A
Application number: JP2001096148A
Authority: JP
Inventors: Ken Yoshii; 謙吉井; Toshio Norita; 寿夫糊田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】彩色された造形物を作成する三次元造形シス
テムを提供する。【解決手段】システムは、造形ステージ５２上に粉体
材料の層８０を形成し、形状データに基づいて粉体層の
所定領域に対してバインダを塗布し、バインダを硬化さ
せて粉体材料の結合体８２を形成し、その後、色彩デー
タに基づいて着色剤を付与する。これらの工程を順次に
形成する粉体層に対して繰り返すことにより、彩色され
た三次元造形物８４を作成する。ある粉体層のバインダ
塗布領域と隣り合う粉体層のバインダ塗布領域とが重な
り合わない領域を示すデータを作成し、このデータを基
に上記２つの粉体層のいずれかに対応する色彩データが
作成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元造形システ
ム及び方法に関し、特に、所定の材料の層を順次積層す
るとともに、各材料層ごとに表面処理（例えば着色）を
行うことにより表面処理された造形物を作成する三次元
造形システム及び方法に関する。本発明はまた、表面処
理データ（例えば色彩データ）を処理して所望の表面処
理が施された三次元造形物を作成するためのデータ処理
装置及び方法に関する。本発明はさらに、三次元造形用
のデータ処理プログラム、及び該データ処理プログラム
を記録した記録媒体に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来の三次元造形装置においては、粉体
材料の薄層を形成し、これに対して、乾燥して硬化する
バインダを例えばインクジェットのヘッドを利用して塗
布し、これにより粉体材料の結合体を形成する工程を繰
り返すことで三次元造形物を造形するものがある。この
三次元造形装置では、例えば、次のような動作が行わ
れ、三次元造形物が作成される。

【０００３】まず、ローラ機構などにより石膏や澱粉の
粉体材料を薄層に均一に拡げる。次に、この粉体材料の
薄層において造形すべき領域にインクジェットのヘッド
を走査し、乾燥で硬化するバインダを塗布する。このバ
インダが塗布された領域の粉体材料は下層、あるいは隣
接する硬化領域と結合する。造形が完了するまで、粉体
材料の薄層を順次形成し、バインダを塗布する工程を繰
り返す。造形が完了すれば、バインダが塗布されない領
域の粉体材料を除去することで、バインダで結合された
三次元造形物を取り出せることとなる。

【０００４】あるいは、本出願人による例えば特願２０
０１−３０８８８における三次元造形装置は、バインダ
として紫外線硬化樹脂を用い、バインダ塗布後に紫外線
を照射することで粉体材料を結合する。

【０００５】ところで、本発明者らは、表面に色彩が施
された造形物を造形する方法を検討している。彩色すべ
き色が単色であったり表面に施される画像が単純であれ
ば、造形物を造形した後に人間の手により彩色処理を行
うことが可能であるが、色の配置や画像が複雑な場合
は、人間が彩色処理を行うのは難しいだけでなく、凹凸
のある造形物に対し自動的に色彩を施すことは極めて困
難である（例えば、造形物表面とインクジェットヘッド
との距離を任意の位置で一定に保つのは困難であ
る。）。

【０００６】そこで、本発明者らは、粉体材料の層ごと
に、硬化した粉体材料に対しインクなどの着色剤を付与
することで、色彩が施された造形物を作成できると考え
ている。このような彩色は通常、造形すべき対象物の三
次元画像データから、着色剤を付与する彩色領域を示す
データ（以下、色彩データという。）を作成した上で、
該色彩データに基づいて行われる。

【０００７】彩色領域の条件として、外側から見て完成
物に彩色されていない部分がなく、また外側から見えな
い部分に彩色しないようにすることが望ましい。前者
は、無地の部分（粉体材料の結合部分）が外側に表れな
いことを目的とし、後者は、外側から見えない部分に彩
色しないことで無駄になる着色剤を減らすことを目的と
する。

【０００８】そこで、本発明は、上記の条件を満たすよ
うな彩色領域を示す色彩データを作成する三次元造形シ
ステム及び方法を提供することを目的とする。

【０００９】本発明は、上記の条件を満たすような彩色
領域を示す色彩データを作成するデータ処理装置及び方
法を提供することを別の目的とする。

【００１０】本発明は、上記の条件を満たすような彩色
領域を示す色彩データを作成するデータ処理プログラ
ム、及び該データ処理プログラムを記録した記録媒体を
提供することをさらに別の目的とする。

【００１１】

【発明の概要】上記目的を達成するために、本発明に係
る三次元造形システムは、所定材料の層を順次積層する
とともに、各材料層ごとに彩色処理を行うことにより彩
色された造形物を作成する三次元造形システムにおい
て、三次元造形物を表出するための各材料層に対応した
Ｎ個（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の
断面データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１
のデータ作成手段と、Ｎ個の前記材料の層を第１番目の
層から第Ｎ番目の層の順で積層方向に沿って形成する層
形成手段と、各材料層における彩色領域に着色剤を付与
する着色手段とを備え、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面
データは、第ｋ番目の形状データ及び第ｋ番目の色彩デ
ータを有し、層形成手段は、第ｋ番目の形状データに基
づいて、第ｋ番目の材料層を形成し、着色手段は、第ｋ
番目の色彩データに基づいて、第ｋ番目の材料層の彩色
領域に着色剤を付与し、三次元造形システムはさらに、
第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、積層方向に関して隣り合う第ｍ＋１
番目の形状データに対応する第ｍ＋１番目の材料層との
排他的論理和領域を示すデータを作成する第２のデータ
作成手段を備えることを特徴とする。

【００１２】排他的論理和領域を示すデータに基づい
て、第ｍ番目の色彩データ又は第ｍ＋１番目の色彩デー
タが作成される。

【００１３】ここで、排他的論理和領域とは、隣り合う
材料層の積層方向に関して重なり合わない領域からいず
れの材料層も存在しない領域を除いた領域、言い換えれ
ば、いずれか一方の材料層が他方の材料層より外側に突
出している領域を意味する。

【００１４】一実施形態では、上側（第ｍ＋１番目）の
材料層が下側（第ｍ番目）の材料層より外側に突出して
いる場所に関して、排他的論理和領域を示すデータに基
づいて、第ｍ＋１番目の色彩データが作成される。すな
わち、上側の材料層に関し、外側に突出している部分の
下面を彩色するのに、上側の材料層に着色剤を付与し
て、上側材料層に着色剤を浸透させることにより行う。

【００１５】別の実施形態では、上側（第ｍ＋１番目）
の材料層が下側（第ｍ番目）の材料層より外側に突出し
ている場所に関して、排他的論理和領域を示すデータに
基づいて、第ｍ番目の色彩データが作成される。すなわ
ち、上側の材料層に関し、外側に突出している部分の下
面を彩色するのに、下側の材料層の上面に着色剤を付与
した上で、上側材料層の下面に着色剤を付着させること
により行う。

【００１６】下側（第ｍ番目）の材料層が上側（第ｍ＋
１番目）の材料層より外側に突出している場所に関し
て、排他的論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番
目の色彩データが作成される。すなわち、下側の材料層
に関し、外側に突出している部分の上面を彩色するの
に、該上面に直接着色剤を付与させることにより行う。

【００１７】ある材料層の色彩データを作成するのに、
その上側との材料層との排他的論理和領域を示すデータ
と、その下側との材料層との排他的論理和領域を示すデ
ータとを用いてもよい。

【００１８】本発明に係る三次元造形方法は、所定材料
の層を順次積層するとともに、各材料層ごとに彩色処理
を行うことにより彩色された造形物を作成する三次元造
形方法において、三次元造形物を表出するための各材料
層に対応したＮ個（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ
（第１番目の断面データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を
作成する第１のデータ作成工程と、Ｎ個（Ｎ：２以上の
自然数）の前記材料の層を第１番目の層から第Ｎ番目の
層の順で積層方向に沿って形成する層形成工程と、各材
料層の彩色領域に着色剤を付与する着色工程とを含み、
第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第ｋ番目の形
状データ及び第ｋ番目の色彩データを有し、層形成工程
において、第ｋ番目の形状データに基づいて、第ｋ番目
の材料層が形成され、着色工程において、第ｋ番目の色
彩データに基づいて、第ｋ番目の材料層における色彩領
域に着色剤が付与され、三次元造形工程はさらに、第ｍ
（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第ｍ番
目の材料層と、積層方向に関して隣り合う第ｍ＋１番目
の形状データに対応する第ｍ＋１番目の材料層との排他
的論理和領域を示すデータを作成する第２のデータ作成
工程を含むことを特徴とする。

【００１９】排他的論理和領域を示すデータに基づい
て、第ｍ番目の色彩データ又は第ｍ＋１番目の色彩デー
タが作成される。

【００２０】本発明に係るデータ処理装置は、所定形状
の所定材料のＮ個（Ｎ：２以上の自然数）の層を第１の
層から第Ｎの層の順で積層するとともに、各材料層ごと
に彩色処理を行うことにより彩色された造形物を作成す
る三次元造形システムに用いるデータ処理装置におい
て、三次元造形物を表出するための各材料層に対応した
Ｎ個（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の
断面データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１
のデータ作成手段を備え、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断
面データは、第ｋ番目の形状データ及び第ｋ番目の色彩
データを有し、第ｋ番目の形状データは、第ｋ番目の材
料層を形成するために用いられ、第ｋ番目の色彩データ
は、第ｋ番目の材料層の彩色処理を行うために用いら
れ、データ処理装置はさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）
番目の形状データに対応する第ｍ番目の材料層と、隣り
合う第ｍ＋１番目の形状データに対応する第ｍ＋１番目
の材料層との排他的論理和領域を示すデータを作成する
第２のデータ作成手段を備えることを特徴とする。

【００２１】排他的論理和領域を示すデータに基づい
て、第ｍ番目の色彩データ又は第ｍ＋１番目の色彩デー
タが作成される。

【００２２】本発明に係るデータ処理方法は、所定形状
の所定材料のＮ個（Ｎ：２以上の自然数）の層を第１の
層から第Ｎの層の順で積層するとともに、各材料層ごと
に彩色処理を行うことにより彩色された造形物を作成す
る三次元造形システムに用いるデータ処理方法におい
て、三次元造形物を表出するための各材料層に対応した
Ｎ個（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の
断面データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１
のデータ工程を含み、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面デ
ータは、第ｋ番目の形状データ及び第ｋ番目の色彩デー
タを有し、第ｋ番目の形状データは、第ｋ番目の材料層
を形成するために用いられ、第ｋ番目の色彩データは、
第ｋ番目の材料層の彩色処理を行うために用いられ、デ
ータ処理方法はさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の
形状データに対応する第ｍ番目の材料層と、積層方向に
関して隣り合う第ｍ＋１番目の形状データに対応する第
ｍ＋１番目の材料層との排他的論理和領域を示すデータ
を作成する第２のデータ作成工程を含むことを特徴とす
る。

【００２３】排他的論理和領域を示すデータに基づい
て、第ｍ番目の色彩データ又は第ｍ＋１番目の色彩デー
タが作成される。

【００２４】本発明に係るデータ処理用プログラムは、
所定形状の所定材料のＮ個（Ｎ：２以上の自然数）の層
を第１の層から第Ｎの層の順で積層するとともに、各材
料層ごとに彩色処理を行うことにより彩色された造形物
を作成する三次元造形システムに用いるデータ処理用プ
ログラムにおいて、三次元造形システムは、三次元造形
物を表出するための各材料層に対応したＮ個（Ｎ：２以
上の自然数）の断面データ（第１番目の断面データ乃至
第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１のデータ作成手
段を備え、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第
ｋ番目の形状データ及び第ｋ番目の色彩データを有し、
第ｋ番目の形状データは、第ｋ番目の材料層を形成する
ために用いられ、第ｋ番目の色彩データは、第ｋ番目の
材料層の彩色処理を行うために用いられ、三次元造形シ
ステムはさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状デ
ータに対応する第ｍ番目の材料層と、積層方向に関して
隣り合う第ｍ＋１番目の形状データに対応する第ｍ＋１
番目の材料層との排他的論理和領域を示すデータを作成
する第２のデータ作成手段を備え、データ処理用プログ
ラムは、第１のデータ作成手段に、造形物の三次元デー
タを所定ピッチでスライスしたＮ個の形状データを作成
させ、第２のデータ作成手段に、排他的論理和領域を示
すデータを作成させ、排他的論理和領域を示すデータに
基づいて、第１の作成手段に、第ｍ番目の色彩データ又
は第ｍ＋１番目の色彩データを作成させることを特徴と
する。

【００２５】本発明に係る記録媒体は、本発明に係るデ
ータ処理用プログラムが記録された記録媒体であること
を特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。

【００２７】本発明に係る三次元造形システムの全体的
な構成を図１に示す。この三次元造形システム１は、造
形対象物の彩色造形を行う三次元造形装置１００と、三
次元造形装置１００に対して制御信号及び造形対象物の
断面画像に関する二次元画像データを供給するホストコ
ンピュータ２とから構成されている。

【００２８】三次元造形装置１００は、後述するように
所定の粉体材料にバインダとして紫外線硬化樹脂を塗布
し、紫外線を照射することにより粉体材料を結合させ、
さらにカラーインクによる彩色処理を行うことによりカ
ラーの粉体材料の結合体を順次形成していき、最終的な
結合体として彩色された造形物を作成するものである。

【００２９】ホストコンピュータ２は、制御部２ａ、デ
ィスプレイ２ｂ、キーボード２ｃ、及びマウス２ｄを含
んで構成されるいわゆる一般的なコンピュータシステム
である。制御部２ａには、予め入力されている三次元造
形対象物の三次元画像データを、所定のピッチで例えば
水平方向に関してスライスして得られたデータを基に、
バインダを塗布する領域を示す形状データと彩色領域を
示す彩色領域とからなる断面データを作成する処理を行
うプログラムが搭載されている。このため、ホストコン
ピュータ２は、造形対象物の三次元画像データから造形
すべき対象物の断面データ（二次元画像データ）を作成
することができ、その作成された断面データを三次元造
形装置１００に供給する。断面データについては後で詳
細に説明する。

【００３０】なお、ホストコンピュータ２が三次元造形
装置１００に対し三次元画像データを供給するのみで、
三次元造形装置１００側において、三次元画像データか
ら断面データを作成するようにしてもよい（後述の表１
（ｄ）参照）。

【００３１】ホストコンピュータ２と三次元造形装置１
００との間では、オンラインによるデータ等の受け渡し
が可能であるとともに、可搬型の記録メディア３を用い
たオフラインによるデータ等の受け渡しも可能である。
記録メディアとしては光磁気ディスク（ＭＯ）、コンパ
クトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、ディジタルビデオディス
ク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）、メモリカード等がある。

【００３２】次に三次元造形装置１００の一実施形態に
ついて説明する。図２は、三次元造形装置１００の外観
を示す斜視図である。三次元造形装置１００は、制御部
２０、粉体供給部３０、粉体伸展・バインダである紫外
線硬化樹脂の塗布・紫外線照射・カラーインク塗布を行
うヘッド部４０、及び造形部５０（これら制御部２０、
粉体供給部３０、ヘッド部４０、及び造形部５０は後述
する。）が内蔵されたハウジング１０と、ハウジング上
部側に設けられた造形部５０を覆うカバー１０ａとを備
えている。

【００３３】カバー１０ａは、ガラスやアクリル樹脂等
の透明な材質で形成されており、造形中の状況を視認す
ることができるように構成されている。また、このカバ
ー１０ａには、造形時に照射される紫外線を遮光する処
理が施されている。さらに、造形中にカバー１０ａを開
けると、即時に紫外線照射を停止し、ヘッド部４０が所
定の位置で待機するようにしてある。

【００３４】ハウジング１０の前面側には液晶ディスプ
レイ（ＬＣＤ）１１、操作スイッチ１２、記録メディア
３の着脱口１３が配置されており、また側面にはディジ
タル入出力端子１４が設けられている。液晶ディスプレ
イ１１は、操作入力を行う際の操作案内画面の表示手
段、及び三次元造形装置１００の動作状況を表示する手
段として用いられる。ディジタル入出力端子１４は、Ｒ
Ｓ２３２Ｃ端子やＳＣＳＩ端子あるいはＩＥＥＥ１３９
４端子等の汎用の端子である。

【００３５】図３は、三次元造形装置１００の造形処理
を行う主要部である、粉体供給部３０、ヘッド部４０、
及び造形部５０を示す。

【００３６】図４に示すように、粉体供給部３０は、粉
体３１を貯蔵する機能と、粉体３１をヘッド部４０の二
次ホッパ４７１（図５）に所定量供給する機能を備えて
いる。粉体供給部３０は、一次ホッパ３２、ロータ３
３、及びアジテータ３４を備えており、ロータ３３の回
転数を制御することにより、二次ホッパ４７１に供給す
る粉体の量を制御するようにしてある。アジテータ３４
は、回転することにより、粉体３１がブロッキングする
のを防止するようになっている。粉体３１については、
発色を良くするため、白色のものを使用するのが好まし
い。白い用紙の上に印刷する場合などにおいては、彩色
箇所のみ有色のインクを塗布することで下地の白色との
バランスで色の階調表現が可能となるが、三次元造形物
の彩色にも同様のことが言えるため、白色の粉体材料を
使用するのが望ましいこととなる。また、本実施形態で
は、粉体供給部３０としてロータリ式の供給機構を示し
ているが、振動式や回転羽根式あるいはベルト式などの
供給機構でもよい。

【００３７】図５に示すように、ヘッド部４０は、イン
クジェットヘッド部４１、紫外線照射部４６及び粉体伸
展部４７から構成されている。本実施形態では、ヘッド
部４０は、インクジェットヘッド部４１、紫外線照射部
４６及び粉体伸展部４７全体を、水平面内でＸ方向（図
面左右方向）に関して往復移動させるための１つのＸ方
向移動部４９（図６）により一体で移動するようにして
ある。Ｘ方向移動部４９は、Ｘ方向に伸びるガイドレー
ル（図示せず）に沿って、Ｘ方向に往復移動できるよう
にしてある。

【００３８】しかしながら、より細かい移動・速度制御
が必要な場合、インクジェットヘッド部４１、紫外線照
射部４６、粉体伸展部４７それぞれにＸ方向移動機構を
設け、別々に駆動させるようにしてもよい。

【００３９】インクジェットヘッド部４１は、粉体を結
合させるためのバインダとなる紫外線硬化樹脂、及び粉
体の結合体を着色する複数のインクを収容するタンク４
３と、タンク内の紫外線硬化樹脂またはインクを吐出さ
せるノズル４４と、タンク４３及びノズル４４を、Ｘ軸
と直交し且つＸ軸と同一水平面内のＹ軸方向（紙面表裏
方向）に関して往復移動させるためのインクジェットヘ
ッドＹ方向移動部４５とを備えている。Ｙ方向移動部４
５は、Ｘ方向移動部４９とともにＸ方向に移動できるＹ
方向に伸びるガイドレール（図示せず）に沿って、Ｙ方
向に往復移動できるようにしてある。

【００４０】さらに詳しくは、タンク４３は、それぞれ
異なる色のインクを収容する複数のタンク（この例では
４つのタンク）４３ａ〜４３ｄと、紫外線硬化樹脂用タ
ンク４３ｅとを備えている。具体的には、それぞれのタ
ンク４３ａ〜４３ｄには、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｃ（シアン）の３原色およびＷ（ホワイト）のイ
ンクが収容されている。着色剤である各インクは、粉体
材料と結合しても変色しないものであり、長時間経過し
ても変色・退色しないものを使用するのが望ましい。一
般に、彩色を行うためにはＹ、Ｍ、Ｃの三原色を混色す
ればよいが、色の濃淡（階調）を表現するためには、三
原色に加えて白色のインクを吐出し混色することが有効
となる。一般のプリンタ等では白色の紙にインク、トナ
ー等で字、画像をプリントしていくため、基材となる紙
の白色を利用すれば白色インクは必要でなく、Ｙ、Ｍ、
Ｃの三色を使用するだけで原理的に各色成分の濃淡を表
現することができる。しかしながら、三次元造形の材料
となる粉体の色が白色でないような場合には、白色のイ
ンクを使用することが特に有効となる。

【００４１】紫外線硬化樹脂用タンク４３ｅには、紫外
線硬化樹脂補充用タンク４８が接続され、図示しないポ
ンプにより紫外線硬化樹脂を補充することができる。こ
の紫外線硬化樹脂については、インクジェットヘッドを
用いて吐出が可能なように粘度の低いもの、例えば分子
量の低いアクリルモノマー系の樹脂を利用するのが好ま
しい。なお、紫外線硬化樹脂として、エポキシ系の樹脂
などを利用してもよい。

【００４２】ノズル４４は、インクジェットヘッド部４
１の下部に配置され、インクジェットヘッドＹ方向移動
部４５とともに一体となってＹ方向に関して移動自在と
なっている。ノズル４４は、タンク部４３のタンク数と
同数の吐出ノズル４４ａ〜４４ｅを備え、各吐出ノズル
４４ａ〜４４ｅはタンク４３ａ〜４３ｅと個別に連結さ
れている。各吐出ノズル４４ａ〜４４ｅは、例えばイン
クジェット方式等で微小な液滴として紫外線硬化樹脂ま
たはインクを吐出するノズルである。各吐出ノズル４４
ａ〜４４ｅによる紫外線硬化樹脂又はインクの吐出は、
インクジェットヘッド駆動部２４１（図６）によって個
別に制御されており、紫外線硬化樹脂又はインクがノズ
ル４４に対向する位置に設けられている造形部５０の粉
体層（後述）に付着する。

【００４３】上述したように、インクジェットヘッド部
４１は、Ｘ方向移動部４９及びＹ方向移動部４５によ
り、Ｘ軸及びＹ軸によって規定される平面内で移動でき
るようになっている。Ｘ方向移動部４９及びＹ方向移動
部４５は、制御部２０からの駆動信号に基づいて、イン
クジェットヘッド部４１をＸＹ平面における駆動範囲内
で任意の位置に移動させることができる。そして、イン
クジェットヘッド駆動部２４１は、ＸＹ平面におけるノ
ズル４４の位置に応じて複数吐出ノズル４４ａ〜４４ｅ
のうちから選択的に紫外線硬化樹脂又はインクの吐出を
行うように制御し、造形部５０の粉体層の必要な部分に
紫外線硬化樹脂又はインクを付与するようになってい
る。

【００４４】なお、各ノズル４４ａ〜４４ｅは、一体と
してでなく独立してＸ方向及びＹ方向に移動できるよう
にしてもよい。また、各タンク４３ａ〜４３ｅに対し、
ノズルを図５の紙面表裏方向に沿って複数設けてもよ
い。

【００４５】紫外線照射部４６は、紫外線を照射するこ
とにより紫外線硬化樹脂を硬化させ、粉体を結合させる
機能を有する。紫外線照射部４６は、インクジェットヘ
ッド部４１ととともに、Ｘ方向移動部４９によりＸ方向
に関して移動することができる。あるいは、上述したよ
うに、独立してＸ方向に移動できるようにしてもよい。
紫外線照射部４６はまた、Ｙ方向移動部２４２（図６）
によりＹ方向に関して独立して移動できるようにしてあ
る。紫外線照射部４６の光源として例えば紫外線ＬＥＤ
が用いられ、粉体層の必要な部分に対しスポット状に紫
外線が照射されるようにしてある。紫外線照射部の光源
としてＹ方向に延設された紫外線ランプを用い、紫外線
照射部のＹ方向の移動を省略してもよい。

【００４６】粉体伸展部４７は、二次ホッパ４７１、シ
ャッタ４７２、ブレード４７３及び伸展ローラ４７４か
ら構成される。これらの部材４７１、４７２、４７３、
４７４は、Ｙ方向に沿って延設されている。粉体伸展部
４７は、粉体供給部３０から供給された粉体層を一層作
成するのに必要な粉体を二次ホッパ４７１に収納すると
ともに、所定の位置でシャッタ４７２を開口し粉体を投
下するようにしてある。Ｘ方向移動部４９によりＸ方向
に粉体伸展部４７が移動すると、ブレード４７３、及び
回転している伸展ローラ４７４により、投下された粉体
を伸展し、均一な粉体の層が作成されるようにしてあ
る。

【００４７】図３に戻って、造形部５０は、凹状部を有
する造形部本体５１、造形部５１の凹状部の底面を形成
するように設けられている造形ステージ５２、及び造形
ステージ５２を（ＸＹ平面に直交する）Ｚ方向に移動さ
せるＺ方向移動部（造形ステージ昇降機構）５３を備え
ている。造形部５０は、粉体を用いて造形物を作成する
ためのワーク領域を提供する役目を果たしている。

【００４８】造形部本体５１は、その左上側端部におい
て、一次ホッパ３２から二次ホッパ４７１に粉体を供給
し、その右上側端部において、二次ホッパ４７１から粉
体を投下し該粉体を一次的に保持するようにしてある。

【００４９】造形ステージ５２は、ＸＹ断面において矩
形型の形状を有し、その側面が造形部本体５１における
凹状部の垂直内壁５１ａと接している。

【００５０】Ｚ方向移動部５３は、造形ステージ５２に
連結された支持棒５３ａと、支持棒５３ａを垂直方向に
移動するための駆動部５３ｂとを有しており、支持棒５
３ａが、駆動部５３ｂによって垂直方向に移動されるこ
とにより、支持棒５３ａと連結した造形ステージ５２が
Ｚ方向に沿って昇降できるようにしてある。

【００５１】造形ステージ５２と造形部本体５１の垂直
内壁５１ａとで形成される直方体状の三次元空間（凹状
部の空間）は、造形物を作成するためのワーク領域とし
て機能する。そして、造形ステージ５２上に粉体の薄層
が一層ごとに順次形成されるとともに、一層形成ごとに
紫外線硬化樹脂の吐出、紫外線の照射による該樹脂
の硬化、インクの吐出、のシーケンスを行うことによ
り粉体の必要な部分を接合及び彩色して造形物が作成さ
れるようになっている。

【００５２】図６は、三次元造形システム１の機能構成
を示すブロック図である。ホストコンピュータ２側で作
成又は入力されたデータ等は、ディジタル入出力端子１
４を経由してホストコンピュータ２からインターフェー
ス２１に入力したり、あるいは記録メディア３からイン
ターフェース２１に入力する。

【００５３】三次元造形装置１００を制御する制御部２
０は、汎用コンピュータと同様の機能を有する。システ
ムコントローラ２０１は、粉体供給部３０、ヘッド部４
０、Ｘ方向移動部４９、及び造形部５０に対する制御を
行う。

【００５４】システムコントローラ２０１は、粉体供給
部３０に対しては、ロータ３３を駆動する駆動モータ２
３１、アジテータ３４を駆動する駆動モータ２３２を制
御する。ヘッド部４０に対しては、インクジェットヘッ
ド部４１を駆動するインクジェットヘッド駆動部２４
１、インクジェットヘッド用のＹ方向移動部４５、粉体
伸展部４７、紫外線照射部４６の紫外線光源を点灯させ
る点灯制御部２４３、及び紫外線照射部用のＹ方向移動
部２４２を制御する。

【００５５】システムコントローラ２０１は、Ｘ方向移
動部４９に対しては、Ｘ方向駆動モータ２４８を制御
し、Ｘ方向に関する位置を検出するエンコーダ２４４、
Ｘ方向に関する基準位置を検出するＨＰ(Home Positio
n)センサ２４５からの信号を受信する。造形部５０に対
しては、造形ステージ昇降機構５３を駆動する駆動モー
タ２５１を制御する。

【００５６】また、システムコントローラ２０１は、キ
ャラクタジェネレータ２０３に対して液晶ディスプレイ
１１の画面上に適切な文字や記号等を表示させるための
指示を与えるとともに、操作スイッチ１２からの入力情
報を受信することができるように構成されている。

【００５７】（断面データの作成から造形に到るまでの
ホストコンピュータ及び三次元造形装置断面データの役
割と特徴）表１は、造形対象物の三次元画像データから
造形すべき対象物の断面データを作成し、このデータに
基づいて造形するまでにおける、ホストコンピュータ２
と三次元造形装置１００の役割と特徴を４つに分けて表
している。

【００５８】初めに表１（ａ）の場合について説明す
る。ホストコンピュータ２は、造形対象物の三次元画像
データから造形すべき対象物の断面データを順次作成し
ながら三次元造形装置１００へ順次送信を行う。

【００５９】より具体的には、ホストコンピュータ２
は、三次元画像データから造形対象物を水平方向にスラ
イスしたデータに基づいて断面データを順次作成する。
断面データは、積層する粉体一層分の厚みに相当するピ
ッチ（層厚ｔ）で作成される。このピッチは、所定範囲
内（粉体を結合可能な厚みの範囲）で変更可能である。

【００６０】図７は、作成される断面データの一例を示
す図である。図７に示すように、三次元画像データか
ら、断面データとして形状データと色彩データを作成す
る。、形状データは、上述したように紫外線硬化樹脂を
塗布する領域を表わすデータである。また、色彩データ
は、上述したようにインクを塗布する彩色領域を示すデ
ータであり、三次元造形物の表面に現れる部分に対応し
たデータのみが、ＹＣＭＷの色情報を有している。断面
データ（形状データ及び色彩データ）の作成方法につい
ては、図１５〜図２５を参照して後で詳しく説明する。

【００６１】三次元造形装置１００は、断面データを順
次受け取った後、そのデータによる造形を行う。この場
合、三次元造形装置１００では断面データを作成する機
能を必要としないので負荷が軽くすむ。また、ホストコ
ンピュータ２のメモリ容量は最小でよい。しかし、全体
の断面画像データを予めチェックすることができないの
で、データの最後の方にエラーがあるとそれまでの造形
が無駄となってしまう。

【００６２】次に表１（ｂ）の場合について説明する。
ホストコンピュータ２は、造形対象物の三次元画像デー
タから造形すべき対象物の断面データを一括作成し、三
次元造形装置１００へは順次送信を行う。三次元造形装
置１００は、断面データを順次受け取り、そのデータに
よる造形を行う。この場合、三次元造形装置１００で
は、表１（ａ）の場合と同様に断面画像データを作成す
る機能を必要としないので負荷が軽くすむ。また、ホス
トコンピュータ２は、造形が終了するまでタスクから開
放されないが、造形中の状態を常に確認することができ
る。

【００６３】次に表１（ｃ）の場合について説明する。
ホストコンピュータ２は、造形対象物の三次元画像デー
タから造形すべき対象物の断面データを一括作成し、三
次元造形装置１００へ一括送信を行う。三次元造形装置
１００は、大量の断面データを受け取るので大容量のメ
モリに蓄え、その後造形を行う。この場合、ホストコン
ピュータ２はデータを送信後タスクから開放される。

【００６４】次に表１（ｄ）の場合について説明する。
ホストコンピュータ２は、造形対象物の三次元画像デー
タを三次元造形装置１００へ送信を行う。三次元造形装
置１００は、受け取った造形対象物の三次元画像データ
から造形すべき対象物の断面データを作成し造形を行
う。この場合、三次元造形装置１００では断面データを
作成する機能を必要とするので負荷が重くなる。また、
ホストコンピュータ２はジョブ管理的な機能ですむ。し
かし、三次元造形装置１００をネットワーク環境下での
プリンタライクな使い方をする場合には適している。

【００６５】表１

【００６６】（ホストコンピュータによる処理）図８、
９は、ホストコンピュータ２における処理手順に関する
フローチャートである。まず、造形対象物の三次元画像
データを入力する（ステップＳ１）。三次元画像データ
は、例えば、ＤＸＦ、ＩＧＥＳ、ＶＲＭＬ、ＳＴＬなど
の各種三次元データ形式、あるいは造形対象物の三次元
座標点を記した点群データである。データはデータ自身
の持つ座標系で定義されており、この座標系を三次元造
形物が作成される領域の座標系に変換する（ステップＳ
２）。次に造形に関するパラメータを入力する（ステッ
プＳ３）。ここでは、造形サイズやスライスピッチ等の
情報を入力する。ステップＳ４では、データのソリッド
化を行う。三次元画像データがＳＴＬ形式やＶＲＭＬ形
式の場合は、物体の表面の情報が記述されているだけで
ある。その表面情報が中身の詰まった物体として整合性
がとれているかどうかを確認する。ここでは、頂点が複
数で構成しているか単独で構成しているか（即ち、閉じ
ているか否か）、面の位相補償（即ち、面の表裏が反転
していなか）等のチェックを行う。

【００６７】ステップＳ５では、データのエラー確認を
行う。ステップＳ４のデータチェックで、エラーがなけ
ればステップＳ６へ、エラーがあればステップＳ７へ進
む。ステップＳ６ではデータの補正を行う。エラーが発
生している部分は警告表示されているので、対話式に順
次データの補正を行う。以上の処理で、閉じた空間を示
す表面データが得られる。その後、ステップＳ７でデー
タのソリッド化を行う。つまり、閉じた空間のどちら側
が詰まっているのかを示す情報を付与する。

【００６８】ステップＳ８では、表１の各場合に応じて
断面データ作成およびデータ送信を行う。

【００６９】図９（ａ）は表１（ａ）の場合のフローを
示している。まず、ステップＳ８１１で造形パラメータ
を送信する。ステップＳ８１２でデータ補正済みの三次
元画像データから断面データ一層分を作成し、造形装置
の準備がＯＫであれば（ステップＳ８１３）、ステップ
Ｓ８１４で断面データ一層分を送信する。次のステップ
Ｓ８１５では、予め断面データ量がわかっているので、
全データを送信したのであれば終了し、データが残って
いるのであれば、ステップＳ８１２、Ｓ８１３、Ｓ８１
４を繰り返し行う。

【００７０】図９（ｂ）は表１（ｂ）の場合のフローを
示している。まずステップＳ８２１で造形パラメータを
送信する。ステップＳ８２２ではデータ補正済みの三次
元画像データから断面データを一括作成する。造形装置
の準備がＯＫであれば（ステップＳ８２３）、Ｓ８２４
では断面データ一層分を送信する。次のステップＳ８２
５では、予め断面データ量がわかっているので、全デー
タを送信したのであれば終了し、データが残っているの
であれば、ステップＳ８２３、Ｓ８２４を繰り返し行
う。

【００７１】図９（ｃ）は表１（ｃ）の場合のフローを
示している。まずステップＳ８３１で造形パラメータを
送信する。ステップＳ８３２ではデータ補正済みの三次
元画像データから断面データを一括作成する。次のステ
ップＳ８３３で断面データを一括送信し終了する。

【００７２】図９（ｄ）は表１（ｄ）の場合のフローを
示している。まずステップＳ８４１で造形パラメータを
送信する。ステップＳ８４２ではデータ補正済みの三次
元画像データを送信し終了する。

【００７３】図８に戻って、データ送信が終了し、ステ
ップＳ９で三次元造形装置１００からの終了コマンドを
確認すると、ステップＳ１０でデータの履歴情報の更新
を行う。これは、三次元画像データのファイルに造形パ
ラメータやデータ補正等の情報を付加することで、次回
の造形時（リピートする場合）において、この履歴情報
を元にして簡単に造形物を再現することを可能とするた
めである。

【００７４】（三次元造形装置１００における処理）図
１０は、三次元造形装置１００における処理手順に関す
るフローチャートである。

【００７５】図１０（ａ）は表１（ａ）の場合のフロー
を示している。まずステップＳ１０１１において、三次
元造形装置１００の制御部２０のシステムコントローラ
２０１が、断面データ一層分を受信すると、このデータ
を基に粉体供給部３０、ヘッド部４０、Ｘ方向移動部４
９、及び造形部５０に送信するための駆動信号を作成す
る。ステップＳ１０１２で駆動信号を送信して一層分の
造形処理を行うと、ステップＳ１０１３で一層分の造形
処理終了を表わす信号をホストコンピュータ２に送信し
終了する。造形処理工程は後で詳細に説明する。

【００７６】図１０（ｂ）は表１（ｂ）の場合のフロー
を示している。この場合、図１０（ａ）と同様に、制御
部２０のシステムコントローラ２０１は、断面データを
一層分受信すると、粉体供給部３０、ヘッド部４０、Ｘ
方向移動部４９、及び造形部５０に送信するための駆動
信号を作成し（ステップＳ１０２１）、一層分の造形処
理を行い（ステップＳ１０２２）、造形処理終了信号を
ホストコンピュータ２に送信し（ステップＳ１０２
３）、終了する。

【００７７】図１０（ｃ）は表１（ｃ）の場合のフロー
を示している。まずステップＳ１０３１において、制御
部２０のシステムコントローラ２０１が、断面データを
一括して受信すると、一層分のデータを基に粉体供給部
３０、ヘッド部４０、Ｘ方向移動部４９、及び造形部５
０に送信するための駆動信号を作成する。ステップＳ１
０３２で駆動信号を送信して一層分の造形処理を行う。
次のステップＳ１０３３では、予め断面データ量が分か
っているので、全層に対し造形処理が終了したのであれ
ば、造形処理終了信号をホストコンピュータ２に送信し
て終了し（ステップＳ１０３４）、断面データが残って
いるのであれば、ステップＳ１０３１、Ｓ１０３２を繰
り返し行う。

【００７８】図１０（ｄ）は表１（ｄ）の場合のフロー
を示している。まずステップＳ１０４１において、制御
部２０のシステムコントローラ２０１が、データ補正済
みの三次元画像データを受信すると、データ補正済みの
三次元画像データから断面データを作成する。そして、
一層分の断面データを基に粉体供給部３０、ヘッド部４
０、Ｘ方向移動部４９、及び造形部５０に送信するため
の駆動信号を作成する（ステップＳ１０４２）。ステッ
プＳ１０４３において駆動信号を送信して一層分の造形
処理を行う。次のステップＳ１０４４では、予め断面デ
ータ量が分かっているので、全層に対し造形処理が終了
したのであれば、造形処理終了信号をホストコンピュー
タ２に送信して終了し（ステップＳ１０４５）、断面デ
ータが残っているのであれば、ステップＳ１０４２、Ｓ
１０４３を繰り返し行う。

【００７９】（三次元造形装置の造形動作）次に、図１
１〜１４を参照して、三次元造形装置１００の造形動作
を説明する。

【００８０】まず、ヘッド部４０は、造形部本体５１左
上側端部に配置され、粉体供給部３０により二次ホッパ
４７１に粉体３１が供給される［図１１（ａ）］。

【００８１】次に、ヘッド部４０は、Ｘ方向移動部４９
（図６）とともに、図示しないガイドレールに沿って＋
Ｘ方向に向かい、初期位置である造形部本体５１右上側
端部まで移動する［図１１（ｂ）］。このとき、造形ス
テージ５２は、造形部５０の上端位置と同一の高さに配
置されている。

【００８２】続いて、造形部本体５１右上側端部におい
て二次ホッパ４７１から粉体３１が投下されるととも
に、造形ステージ５２がＺ方向移動部５３により、ホス
トコンピュータ２から入力された上記層厚ｔに基づき、
その厚さに相当する距離だけ下降されて保持される［図
１２（ｃ）］。

【００８３】そして、ヘッド部４０は、−Ｘ方向に移動
を行うことにより、三次元造形物の造形において材料と
なる粉体３１の供給を行いつつ、ブレード４７３及び伸
展ローラ４７４により粉体３１の１層分の薄層形成（粉
体層８０）を行うとともに、インクジェットヘッド部４
１から所定領域に、紫外線硬化樹脂の吐出を行うことで
粉体３１の必要な部分８２の結合を行う［図１２
（ｄ）］。

【００８４】なお、粉体供給部３０から１層分形成時
（−Ｘ方向に沿った１回の移動を行う間）に供給される
粉体材料の量は、１層分形成に必要な量よりも若干多め
に設定され、造形時に粉体が不足することを回避してい
る。このため、１層分形成後は粉体材料が余ることとな
るが、余った粉体材料は、−Ｘ方向に沿って移動するブ
レード４７３と伸展ローラ４７４により払い出され、−
Ｘ方向に関して造形ステージ５２と造形部本体５１左上
側端部の間に配置された粉体回収口（図示せず）から落
下するようにしてある。

【００８５】ヘッド部４０が−Ｘ方向に移動する際には
また、紫外線照射部４６によって粉体層８０に対して紫
外線を照射する。これにより、粉体層８０に塗布された
紫外線硬化樹脂のバインダが硬化され、粉体材料の結合
体８２が形成される。バインダが塗布されない領域の粉
体は、後に除去することが可能である。

【００８６】そして、ヘッド部４０が造形部本体５１左
上側端部に到達すれば、１回の粉体材料の結合動作が終
了し、１層分の造形が完了することとなる［図１３
（ｅ）］。

【００８７】そこで、再び二次ホッパ４７１に粉体３１
が供給された後、ヘッド部４０は、＋Ｘ方向に向かって
移動を行い、紫外線照射によりバインダが硬化し形成さ
れた粉体材料の結合体８２に、インクジェットヘッド部
４１から各色のインクを吐出する［図１３（ｆ）］。具
体的には、三次元造形物の表面近傍となる彩色領域に対
してインクが塗布され、これにより、三次元造形物に対
して彩色が施されることとなる。なお、この際には、粉
体層８０に塗布された紫外線硬化樹脂の硬化を確実にす
るため、紫外線照射部４６から紫外線を照射するのが好
ましい。また、ヘッド部４０が＋Ｘ方向に向かって移動
する場合、粉体層８０を僅かに下降させ、伸展ローラ４
７４と粉体層８０が接触するのを防止するのが好まし
い。

【００８８】ヘッド部４０が造形部本体５１右上側端部
に到達すると［図１４（ｇ）］、造形ステージ５２は、
層厚ｔに応じた距離だけ下降する。これにより、バイン
ダによる必要な結合が完了した粉体層８０の上方に、新
たな粉体の層を１層分形成するためのスペースを形成す
ることができる。

【００８９】そして、図１２（ｃ）〜図１４（ｇ）に示
す工程を繰り返して、造形物８４を完成させる［図１４
（ｈ）］。

【００９０】（断面データ作成方法）次に、断面データ
（形状データ及び色彩データ）作成方法を、図１５〜２
５を参照して説明する。

【００９１】三次元画像データ（立体データ）は、複数
のポリゴン（例えば、三頂点の三角形ポリゴン）から構
成されているとし、各ポリゴンは、各頂点の座標、ポリ
ゴンの外向きの法線ベクトル（これは、対応する立体物
表面上における外向きの法線ベクトルを表わす。）、及
び色（これは、対応する立体物表面の色を表わす。）か
ら定義されるものとする。

【００９２】図１５は、三次元造形装置１００のワーク
領域の座標系（上述のＸＹＺ座標系）で記述された三次
元画像データの一例である、表面に色のある球のデータ
を示す。Ｚ軸に平行な面で順次スライスしたデータ（以
下、前データという。）に基づいて断面データを作成す
るものとすると、球のスライス面を示す前データは、図
１６（ａ）に示すように、色のついた輪郭線で囲まれた
円を示すデータである。この前データを基に、バインダ
である紫外線硬化樹脂を塗布する領域を示す形状データ
と、インクを塗布する彩色領域を示す色彩データを、そ
れぞれ例えば以下のように作成する。

【００９３】（形状データ作成方法の一例）図１６
（ａ）に示す輪郭線は、細かく見ると、図１６（ｂ）に
示すように各ポリゴンとスライス面との交線である線分
の集合になっている。さらに詳しくは、輪郭線は、各ポ
リゴンを定義する外向きの法線ベクトルをスライス面上
に射影した法線ベクトルｖを持った線分の集合である。
射影法線ベクトルの向きからある領域が球の内側である
か外側であるかがわかる。そして、輪郭線で囲まれた内
側の閉鎖領域をバインダ塗布領域とし、形状データとし
て、バインダ塗布領域をＴＲＵＥ、その他の領域をＦＡ
ＬＳＥとする２値データを作成する。この方法を用いれ
ば、一つのスライス面に閉じた領域が２つ以上存在する
場合でもバインダ塗布領域を求めることができる。な
お、図では上記線分は直線状であるが、曲線状の場合も
あり得る。例えば、ポリゴン表面を、ベジェ曲線やＢス
プライン曲線などのパラメトリック曲線を用いて曲面状
に変換したものを三次元画像データに利用した場合であ
る。

【００９４】（色彩データ作成方法の一例）図１６
（ａ）に示す輪郭線は太さを持たないが、彩色造形物を
作成するには、ある程度の大きさを有する彩色領域を設
定する必要がある。彩色領域はまた、上述したように、
外側から見て完成物に彩色されていない部分がなく、ま
た外側から見えない部分に彩色しないように設定される
ことが望ましい。例えば図１７に示すように、Ｚ方向に
粉体層Ｌ_１〜Ｌ_４を順次積層する場合、各粉体層のバイ
ンダ塗布領域Ｋ_１〜Ｋ_４に対し、少なくとも符号２０２
で表わされる領域が彩色されている必要がある。

【００９５】インクジェットヘッドによりインクが直接
付着できない部分、例えば、バインダ塗布領域Ｋ_１より
外側に突出したバインダ塗布領域Ｋ_２の下面２０４を彩
色する方法としては、粉体層Ｌ_１上にインクを付与
し、これをバインダ塗布領域Ｋ２の下面部分２０４に付
着させる方法、粉体層Ｌ_２上にインクを付与し、イン
クが粉体層Ｌ_２下面まで浸透した上で粉体層Ｌ_２を硬化
させる方法などが考えられる。

【００９６】また、各粉体層に対しインクを、図１７に
示す領域２０２より内側の領域（例えば図の領域２０６
であり、以下、内側マージン領域という。）まで付与
し、これにより、無地の部分が確実にないようにするの
が好ましい。また、階段状の造形物外形の鉛直部分、例
えば図の領域２１０へのインク付与を、該領域２１０近
傍の粉体層Ｌ_２上面部分にインクを塗布しバインダ塗布
領域Ｋ_２を浸透させることにより行う方法などが考えら
れるが、これとともに、領域２０２より外側の領域２０
８（以下、外側マージン領域という。）までインクを付
与し、このインクがバインダ非塗布領域を浸透して鉛直
部分２１０に付着するようにするのが好ましい。

【００９７】以下に示すように、ある粉体層に対応する
色彩データは、該粉体層に対応する形状データ（バイン
ダ塗布領域を示すデータ）と、隣り合う粉体層に対応す
る形状データとに基づいて作成される。これについて、
図１８に示すように粉体層Ｌ _１、Ｌ_２、Ｌ_３の順に３層
を積層する例に基づいて説明する。粉体層Ｌ_２のバイン
ダ塗布領域Ｋ_２は、隣り合う粉体層Ｌ_１、Ｌ_３のバイン
ダ塗布領域Ｋ_１、Ｋ_３よりも外側に突出している。

【００９８】図１９は、上記の方法、すなわち粉体層
Ｌ_２のバインダ塗布領域Ｋ_２の下面部分へのインクの付
着を、粉体層Ｌ_１上面へのインクの付与により行う場合
における、バインダ及びインクの塗布手順を示す工程図
である。この場合、色彩データ上で、粉体層Ｌ_２上面へ
のインクの塗布領域Ｒ_Ｌ２は、Ｂｏｏｌｅａｎ演算式
で、（式１）Ｒ_Ｌ２＝（Ｒ_Ｋ２＋Ｒ_Ｋ３−Ｒ_Ｋ２Ｒ_Ｋ３）＋Ｒ_Ｉ＋Ｒ_Ｅで表わされる。ここで、Ｒ_Ｋ２、Ｒ_Ｋ３はそれぞれ、バ
インダ塗布領域Ｋ_２、Ｋ _３をＴＲＵＥ、その他の領域を
ＦＡＬＳＥとする形状データ（２値データ）である。Ｒ
_Ｉ、Ｒ_Ｅはそれぞれ、内側マージン領域、外側マージン
領域をＴＲＵＥ、その他の領域をＦＡＬＳＥとする２値
データである。

【００９９】式１は、粉体層Ｌ_２に対するインク塗布領
域が、バインダ塗布領域Ｋ_２とバインダ塗布領域Ｋ_３と
の排他的論理和領域（第１項で表わされる領域）にマー
ジン領域（第２、３項で表わされる領域）を加えたもの
として設定されることを意味する。

【０１００】以下の説明では、粉体層Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３
に対応する形状データをそれぞれ第１、第２、第３の形
状データという。

【０１０１】まず粉体層Ｌ_１に対し、第１の形状データ
に基づいてバインダを塗布する［工程（ａ）］。次に、
バインダ塗布領域Ｋ_１とバインダ塗布領域Ｋ_２との排他
的論理和領域を第１及び第２の形状データに基づいて演
算し、上記排他的論理和領域とマージン領域とに対応し
た粉体層Ｌ_１上面部分Ｌ_１ｃにインクを塗布する［工程
（ｂ）］。

【０１０２】続いて粉体層Ｌ_１上に粉体層Ｌ_２を形成
し、第２の形状データに基づいてバインダを粉体層Ｌ_２
上に塗布する［工程（ｃ）］。さらに、バインダ塗布領
域Ｋ_２とバインダ塗布領域Ｋ_３との排他的論理和領域を
第２及び第３の形状データに基づいて演算し、上記排他
的論理和領域とマージン領域とに対応した粉体層Ｌ_２上
面部分Ｌ_２ｃにインクを塗布する［工程（ｄ）］。最後
に、粉体層Ｌ_２上に粉体層Ｌ_３を形成し、第３の形状デ
ータに基づいてバインダを粉体層Ｌ_３上に塗布する［工
程（ｅ）］。

【０１０３】図２０は、上記の方法、すなわち粉体層
Ｌ_２のバインダ塗布領域Ｋ_２の下面部分へのインクの付
着を、粉体層Ｌ_２上面にインクを付与し該インクが粉体
層Ｌ _２下面まで浸透させることにより行う場合におけ
る、バインダ及びインクの塗布手順を示す工程図であ
る。この場合、色彩データ上で、粉体層Ｌ_２上面へのイ
ンク塗布領域Ｒ_Ｌ２は、Ｂｏｏｌｅａｎ演算式で、（式２）Ｒ_Ｌ２＝（Ｒ_Ｋ１＋Ｒ_Ｋ２−Ｒ_Ｋ１Ｒ_Ｋ２）＋（Ｒ_Ｋ２＋Ｒ_Ｋ３ −Ｒ_Ｋ２Ｒ_Ｋ３）＋Ｒ_Ｉ＋Ｒ_Ｅで表わされる。

【０１０４】式２は、粉体層Ｌ_２上面に対するインク塗
布領域が、バインダ塗布領域Ｋ_１とＫ_２との排他的論理
和領域（第１項で表わされる領域）及び／又はバインダ
塗布領域Ｋ_２とＫ_３の排他的論理和領域（第２項で表わ
される領域）に、マージン領域（第３、４項で表わされ
る領域）を加えたものとして設定されることを意味す
る。

【０１０５】まず粉体層Ｌ_１に対し第１の形状データに
基づいてバインダを塗布する［工程（ａ）］。次に、粉
体層Ｌ_１上に粉体層Ｌ_２を形成し、粉体層Ｌ_２に対し第
２の形状データに基づいてバインダを塗布する［工程
（ｂ）］。続いて、バインダ塗布領域Ｋ_１とバインダ塗
布領域Ｋ_２との排他的論理和領域を第１及び第２の形状
データに基づいて演算するとともに、バインダ塗布領域
Ｋ_２とバインダ塗布領域Ｋ_３との排他的論理和領域を第
２及び第３の形状データに基づいて演算し、これら排他
的論理和領域とマージン領域とに対応した粉体層Ｌ_２上
面部分Ｌ_２ｃにインクを塗布する［工程（ｃ）］。工程
（ｂ）、（ｃ）においては、バインダ塗布領域Ｋ_２は未
硬化である。そして、インクが粉体層Ｌ_２下面まで浸透
した時点でバインダ塗布領域Ｋ_２を硬化させ、最後に、
粉体層Ｌ_２上に粉体層Ｌ_３を形成し、第３の形状データ
に基づいてバインダを粉体層Ｌ_３上に塗布する［工程
（ｄ）］。

【０１０６】（色彩データ作成方法の別の例）色彩デー
タ作成方法の別の例を、図２１に示すように粉体層
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の順に３層を積層する例に基づいて説
明する。以下の説明では、粉体層Ｌ_１、Ｌ _２、Ｌ_３に対
応する前データをそれぞれ前データＤ_１、Ｄ_２、Ｄ_３と
いう。

【０１０７】ある立体に対する隣り合う３つのスライス
データ（前データ）Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ _３（これを基に、上
述のように形状データが作成される。）が、図２１
（ａ）に示すような輪郭線で囲まれた色のついた円を表
わすものとする。上記と同様の方法、すなわち粉体層
Ｌ_２のバインダ塗布領域Ｋ_２の下面部分へのインクの付
着を、粉体層Ｌ_１上面へのインクの付与により行う場
合、前データＤ_２上の円のデータ点Ｐにおける彩色領域
Ｒ_Ｌ２を、色彩データ上において、Ｂｏｏｌｅａｎ演算
式で、（式３）Ｒ_Ｌ２＝Ｒ_１＋Ｒ_Ｉ＋Ｒ_Ｅとする。ここで、Ｒ_１は、データ点Ｐから前データＤ_３
上の輪郭線までの最短位置をデータ点Ｑとしたときの、
前データＤ_２のスライス面への線分ＰＱの射影したデー
タ部分ＰＱ’をＴＲＵＥ、その他の領域をＦＡＬＳＥと
する２値データである。

【０１０８】そして、彩色領域Ｒ_Ｌ２を前データＤ_２上
の円の全てのデータ点に関して求めたものを、色彩デー
タ上の全彩色領域とする。これは、粉体層Ｌ_２に対する
インク塗布領域が、バインダ塗布領域Ｋ_２とバインダ塗
布領域Ｋ_３との排他的論理和領域にマージン領域を加え
たものとして設定されることを意味する。

【０１０９】上記と同様の方法、すなわち粉体層Ｌ_２
のバインダ塗布領域Ｋ_２の下面部分へのインクの付着
を、粉体層Ｌ_２上面にインクを付与し該インクを粉体層
Ｌ_２下面まで浸透させることにより行う場合、前データ
Ｄ_２上の円のデータ点Ｐにおける彩色領域Ｒ_Ｌ２を、色
彩データ上において、Ｂｏｏｌｅａｎ演算式で、（式４）Ｒ_Ｌ２＝Ｒ_１＋Ｒ_２＋Ｒ_Ｉ＋Ｒ_Ｅとする。ここで、Ｒ_２は、データ点Ｐから前データＤ_１
上の輪郭線までの最短位置をデータ点Ｔとしたときの、
前データＤ_２のスライス面への線分ＰＴの射影したデー
タ部分ＰＴ’をＴＲＵＥ、その他の領域をＦＡＬＳＥと
する２値データである。但し、データ点ＰからＱ’に向
かうベクトルが輪郭線の外側領域に向かう場合（すなわ
ち、バインダ塗布領域Ｋ_３がＫ_２より外側に突出する場
合）、式４の第１項Ｒ_１において全ての領域をＦＡＬＳ
Ｅとする。同様に、データ点ＰからＲ’に向かうベクト
ルが輪郭線の外側領域に向かう場合（すなわち、バイン
ダ塗布領域Ｋ_１がＫ_２より外側に突出する場合）、式４
の第２項Ｒ_２において全ての領域をＦＡＬＳＥとする。

【０１１０】そして、彩色領域Ｒ_Ｌ２を前データＤ_２上
の円の全ての点に関して求めたものを、色彩データ上の
全彩色領域とする。これは、粉体層Ｌ_２上面に対するイ
ンク塗布領域が、バインダ塗布領域Ｋ_１とＫ_２との排他
的論理和領域及び／又はバインダ塗布領域Ｋ_２とＫ_３の
排他的論理和領域に、マージン領域を加えたものとして
設定されることを意味する。

【０１１１】ところで、上述したように前データ上の輪
郭線は線分の集合であり、三次元画像データを構成する
各ポリゴンが単色の場合は、輪郭線を構成する各線分も
単色である。一方、彩色領域はある程度の幅を持ってい
るので、隣り合う線分にそれぞれ対応する彩色領域が重
なり合う場合がある。そこで、隣り合う彩色領域が異な
る色で彩色される場合には、図２２（ａ），（ｂ）に示
すように、輪郭線の内側に関して線分ｇ１とｇ２のなす
角が０〜１８０°で、輪郭線の内側に対応するバインダ
塗布領域のみに彩色を施す場合（説明の都合上、外側マ
ージン領域は考慮していない。）、前データ上の線分ｇ
１、ｇ２の二等分線ｇ３を求め、色彩データ上で、線分
ｇ１、ｇ２に対応した線分ｇ１’、ｇ２’と、二等分線
ｇ３に対応した線分ｇ３’とを境界として、線分ｇ１、
ｇ２にそれぞれ対応した彩色領域ｓ１、ｓ２を定義す
る。

【０１１２】図２３（ａ）に示すように、輪郭線の内側
に関して線分ｇ１とｇ２のなす角が１８０〜３６０°
で、輪郭線の内側に対応するバインダ塗布領域のみに彩
色を施す場合（説明の都合上、外側マージン領域は考慮
していない。）、前データ上の隣り合う線分ｇ１、ｇ２
それぞれに対し、図２３（ｂ）に示すよう色彩データ上
の彩色データ領域ｓ１、ｓ２が重なり合わない場合があ
る。そこで、前データ上の線分ｇ１、ｇ２の二等分線を
求め、図２３（ｃ）に示すように、色彩データ上で、上
記二等分線に対応した線分ｇ３’を境界とするように、
線分ｇ１、ｇ２にそれぞれ対応した補正した彩色領域ｓ
１’、ｓ２’を定義する。

【０１１３】三次元画像データを構成するポリゴンにテ
クスチャマッピングなどが施されている場合には、ポリ
ゴンは多色であり、したがって前データ上の輪郭線を構
成する各線分も多色である。

【０１１４】この場合、一例として、各線分を複数の区
分に分け、各区分が単色になるようにした上で、図２
２、２３で示した方法を適用する。

【０１１５】他の例としては、図２４（ａ）に示すよう
に、輪郭線の内側に関して線分ｇ１とｇ２のなす角が０
〜１８０°で、各線分が３色で構成され、輪郭線の内側
に対応するバインダ塗布領域のみに彩色を施す場合（説
明の都合上、外側マージン領域は考慮していない。）、
前データ上の線分ｇ１、ｇ２の二等分線ｇ３を求める。
次に、色彩データ上で、線分ｇ１、ｇ２に対応した線分
ｇ１’、ｇ２’と、二等分線ｇ３に対応した線分ｇ３’
とを境界として、線分ｇ１、ｇ２にそれぞれ対応した彩
色領域（図２２のｓ１、ｓ２と同様の領域）を定義す
る。そして、各彩色領域の小彩色領域Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３
を、図２４（ｂ）に示すように内側に向けて縮小するよ
うに設定する。

【０１１６】図２５に示すように、輪郭線の内側に関し
て線分ｇ１とｇ２のなす角が１８０〜３６０°で、輪郭
線の内側に対応するバインダ塗布領域のみに彩色を施す
場合（説明の都合上、外側マージン領域は考慮していな
い。）、前データ上の線分ｇ１、ｇ２の二等分線ｇ３を
求める。次に、色彩データ上で、上記二等分線に対応し
た線分ｇ３’を境界とし、線分ｇ１、ｇ２にそれぞれ対
応した補正した彩色領域（図２３のｓ１’、ｓ２’と同
様の領域）を定義する。そして、各彩色領域に属する小
彩色領域Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を、図２５（ｂ）に示すよう
に内側に向けて拡大するように設定する。

【０１１７】（他の実施形態）上記実施形態における彩
色に関して、上記の方法においては、インクにより彩
色を行うのは必須ではなく、トナーなどで彩色を行って
もよい。

【０１１８】上記実施形態のバインダに関して、紫外線
硬化樹脂のように紫外領域の波長の光に反応して硬化す
るものを使用するのは必須でなく、例えば、可視光硬化
樹脂のように可視領域の波長の光に反応して硬化する液
状のものを使用してもよく、また熱硬化樹脂のように特
定の熱エネルギに反応して硬化する液状のものを使用し
てもよい。また、乾燥によって硬化するものを使用して
もよい。この場合、紫外線照射部などは不要である。

【０１１９】可視光硬化樹脂を使用する場合には、上述
した紫外線照射部の代わりに、可視領域の波長の光を照
射する手段が設けられる。また、熱硬化樹脂を使用する
場合には、上述した紫外線照射部の代わりに、熱エネル
ギを放出するヒータが設けられることになる。

【０１２０】本発明は、粉体材料の層を選択的にバイン
ダで結合し、結合した粉体材料の層を順次積層する造形
装置に限らず、特定のエネルギ（例えば光や熱）に反応
して硬化する材料の層に対し選択的にエネルギを供給し
て該材料層を硬化させ、硬化した材料の層を順次積層す
る造形装置にも適用できる。

【０１２１】本発明はまた、色彩データに基づいて造形
物に彩色する場合に限定されず、例えば質感を出す材料
などの表面処理剤を、色彩データと同様に作成した表面
処理データに基づいて造形物に塗布する場合にも適用で
きる。

【０１２２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、外側か
ら見て完成物に表面処理が施されていない部分がなく、
また外側から見えない部分に表面処理が施されることな
く、所望の表面処理が施された造形物を作成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】三次元造形システムの全体構成を示す図。

【図２】三次元造形装置の外観を示す斜視図。

【図３】三次元造形装置の造形処理を行う主要部を示
す概略断面図。

【図４】粉体供給部の概略断面図。

【図５】ヘッド部の概略断面図。

【図６】三次元造形システムのブロック図。

【図７】断面データの一例を示す図。

【図８】ホストコンピュータの処理を示すフローチャ
ート。

【図９】図８の断面データ作成・送信ステップを示す
フローチャート。

【図１０】三次元造形装置の処理を示すフローチャー
ト。

【図１１】三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。

【図１２】三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。

【図１３】三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。

【図１４】三次元造形装置の造形工程を示す概略断面
図。

【図１５】三次元画像データの一例である球を示す概
略斜視図。

【図１６】（ａ）図１５に示す球をスライスしたデー
タである前データを示す図。（ｂ）図１５（ａ）の輪
郭線の部分拡大図。

【図１７】作成された造形物の部分拡大断面図であっ
て、彩色されている領域を示す図。

【図１８】粉体層３層に対するバインダ領域を示す模
式的な部分拡大断面図。

【図１９】図１８に示す粉体層に対する、バインダ及
びインクの塗布手順の一例を示す工程図。

【図２０】図１８に示す粉体層に対する、バインダ及
びインクの塗布手順の別の例を示す工程図。

【図２１】（ａ）隣り合う３つの粉体層に対応する３
つの前データを示す斜視図であって、色彩データの別の
作成方法を説明するための図。（ｂ）作成された造形物
の部分断面図であって、図２１（ａ）の前データから作
成された形状データに基づいてバインダが塗布された領
域を示す図。

【図２２】前データ上の隣り合う線分が異なる色を有
する場合における彩色領域の設定方法を説明するための
図。

【図２３】前データ上の隣り合う線分が異なる色を有
する場合における彩色領域の設定方法を説明するための
図。

【図２４】前データ上の各線分が複数の色を有する場
合における小彩色領域を設定する方法を説明するための
図。

【図２５】前データ上の各線分が複数の色を有する場
合における小彩色領域を設定する方法を説明するための
図。

【符号の説明】１：三次元造形システム、２：ホストコンピュータ、３
０：粉体供給部、４０：ヘッド部、４１：インクジェッ
トヘッド部、４３ａ〜４３ｄ：インク用タンク、４３
ｅ：紫外線硬化樹脂用タンク、４６：紫外線照射部、４
７：粉体伸展部、５０：造形部、５２：造形ステージ、
１００：三次元造形装置。

フロントページの続きＦターム(参考） 4F213 AB01 AB12 WA25 WB01 WL02 WL25 WL26 WL67 WL85 WL96

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定材料の層を順次積層するとともに、
各材料層ごとに表面処理を行うことにより表面処理され
た造形物を作成する三次元造形システムにおいて、三次元造形物を表出するための各材料層に対応したＮ個
（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の断面
データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１のデ
ータ作成手段と、Ｎ個の前記材料の層を第１番目の層から第Ｎ番目の層の
順で積層方向に沿って形成する層形成手段と、各材料層における表面処理領域に表面処理剤を付与する
表面処理手段とを備え、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第ｋ番目の形
状データ及び第ｋ番目の表面処理データを有し、前記層形成手段は、前記第ｋ番目の形状データに基づい
て、前記第ｋ番目の材料層を形成し、前記表面処理手段は、前記第ｋ番目の表面処理データに
基づいて、前記第ｋ番目の材料層における表面処理領域
に対して表面処理剤を付与し、三次元造形システムはさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、積層方向に関して隣り合う第ｍ＋１
番目の形状データに対応する第ｍ＋１番目の材料層との
排他的論理和領域を示すデータを作成する第２のデータ
作成手段を備えることを特徴とする三次元造形システ
ム。
【請求項２】前記排他的論理和領域を示すデータに基
づいて、第ｍ番目の表面処理データ又は第ｍ＋１番目の
表面処理データが作成されることを特徴とする請求項１
の三次元造形システム。
【請求項３】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材料
層より外側に突出している場所に関して、前記排他的論
理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ＋１番目の表面
処理データが作成されることを特徴とする請求項２の三
次元造形システム。
【請求項４】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材料
層より外側に突出している場所に関して、前記排他的論
理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処理
データが作成されることを特徴とする請求項２の三次元
造形システム。
【請求項５】第ｍ番目の材料層が第ｍ＋１番目の材料
層より外側に突出している場所に関して、前記排他的論
理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処理
データが作成されることを特徴とする請求項２の三次元
造形システム。
【請求項６】前記第２のデータ作成手段はさらに、第
ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）番目の形状データに対応する第ｍ番目
の材料層と、隣り合う第ｍ−１番目の形状データに対応
する第ｍ−１番目の材料層との排他的論理和領域を示す
別のデータを作成し、前記排他的論理和領域を示すデータ及び／又は前記排他
的論理和領域を示す別のデータに基づいて、第ｍ番目の
表面処理データが作成されることを特徴とする請求項１
の三次元造形システム。
【請求項７】前記表面処理剤が着色剤であることを特
徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の三次元造形シ
ステム。
【請求項８】所定材料の層を順次積層するとともに、
各材料層ごとに表面処理を行うことにより表面処理され
た造形物を作成する三次元造形方法において、三次元造形物を表出するための各材料層に対応したＮ個
（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の断面
データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１のデ
ータ作成工程と、Ｎ個（Ｎ：２以上の自然数）の前記材料の層を第１番目
の層から第Ｎ番目の層の順で積層方向に沿って形成する
層形成工程と、各材料層における表面処理領域に対して表面処理剤を付
与する表面処理工程とを含み、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第ｋ番目の形
状データ及び第ｋ番目の表面処理データを有し、前記層形成工程において、前記第ｋ番目の形状データに
基づいて、前記第ｋ番目の材料層が形成され、前記表面処理工程において、前記第ｋ番目の表面処理デ
ータに基づいて、前記第ｋ番目の材料層における表面処
理領域に表面処理剤が付与され、三次元造形工程はさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、積層方向に関して隣り合う第ｍ＋１
番目の形状データに対応する第ｍ＋１番目の材料層との
排他的論理和領域を示すデータを作成する第２のデータ
作成工程を含むことを特徴とする三次元造形方法。
【請求項９】前記排他的論理和領域を示すデータに基
づいて、第ｍ番目の表面処理データ又は第ｍ＋１番目の
表面処理データが作成されることを特徴とする請求項８
の三次元造形方法。
【請求項１０】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ＋１番目の表
面処理データが作成されることを特徴とする請求項９の
三次元造形方法。
【請求項１１】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処
理データが作成されることを特徴とする請求項９の三次
元造形方法。
【請求項１２】第ｍ番目の材料層が第ｍ＋１番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処
理データが作成されることを特徴とする請求項９の三次
元造形方法。
【請求項１３】前記第２のデータ作成工程においてさ
らに、第ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）番目の形状データに対応する
第ｍ番目の材料層と、隣り合う第ｍ−１番目の形状デー
タに対応する第ｍ−１番目の材料層との排他的論理和領
域を示す別のデータを作成し、前記排他的論理和領域を示すデータ及び／又は前記排他
的論理和領域を示す別のデータに基づいて、第ｍ番目の
表面処理データが作成されることを特徴とする請求項８
の三次元造形方法。
【請求項１４】前記表面処理剤が着色剤であることを
特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の三次元造
形方法。
【請求項１５】所定形状の所定材料のＮ個（Ｎ：２以
上の自然数）の層を第１の層から第Ｎの層の順で積層す
るとともに、各材料層ごとに表面処理を行うことにより
表面処理された造形物を作成する三次元造形システムに
用いるデータ処理装置において、三次元造形物を表出するための各材料層に対応したＮ個
（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の断面
データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１のデ
ータ作成手段を備え、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第ｋ番目の形
状データ及び第ｋ番目の表面処理データを有し、前記第ｋ番目の形状データは、前記第ｋ番目の材料層を
形成するために用いられ、前記第ｋ番目の表面処理データは、前記第ｋ番目の材料
層の表面処理を行うために用いられ、データ処理装置はさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、隣り合う第ｍ＋１番目の形状データ
に対応する第ｍ＋１番目の材料層との排他的論理和領域
を示すデータを作成する第２のデータ作成手段を備える
ことを特徴とするデータ処理装置。
【請求項１６】前記排他的論理和領域を示すデータに
基づいて、第ｍ番目の表面処理データ又は第ｍ＋１番目
の表面処理データが作成されることを特徴とする請求項
１５のデータ処理装置。
【請求項１７】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ＋１番目の表
面処理データが作成されることを特徴とする請求項１６
のデータ処理装置。
【請求項１８】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処
理データが作成されることを特徴とする請求項１６のデ
ータ処理装置。
【請求項１９】第ｍ番目の材料層が第ｍ＋１番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処
理データが作成されることを特徴とする請求項１６のデ
ータ処理装置。
【請求項２０】前記第２のデータ作成手段はさらに、
第ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）番目の形状データに対応する第ｍ番
目の材料層と、隣り合う第ｍ−１番目の形状データに対
応する第ｍ−１番目の材料層との排他的論理和領域を示
す別のデータを作成し、前記排他的論理和領域を示すデータ及び／又は前記排他
的論理和領域を示す別のデータに基づいて、第ｍ番目の
表面処理データが作成されることを特徴とする請求項１
５のデータ処理装置。
【請求項２１】前記表面処理剤が着色剤であることを
特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載のデータ
処理装置。
【請求項２２】所定形状の所定材料のＮ個（Ｎ：２以
上の自然数）の層を第１の層から第Ｎの層の順で積層す
るとともに、各材料層ごとに表面処理を行うことにより
表面処理された造形物を作成する三次元造形システムに
用いるデータ処理方法において、三次元造形物を表出するための各材料層に対応したＮ個
（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の断面
データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１のデ
ータ工程を含み、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第ｋ番目の形
状データ及び第ｋ番目の表面処理データを有し、前記第ｋ番目の形状データは、前記第ｋ番目の材料層を
形成するために用いられ、前記第ｋ番目の表面処理データは、前記第ｋ番目の材料
層の表面処理を行うために用いられ、データ処理方法はさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、積層方向に関して隣り合う第ｍ＋１
番目の形状データに対応する第ｍ＋１番目の材料層との
排他的論理和領域を示すデータを作成する第２のデータ
作成工程を含むことを特徴とするデータ処理方法。
【請求項２３】前記排他的論理和領域を示すデータに
基づいて、第ｍ番目の表面処理データ又は第ｍ＋１番目
の表面処理データが作成されることを特徴とする請求項
２２のデータ処理方法。
【請求項２４】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ＋１番目の表
面処理データが作成されることを特徴とする請求項２３
のデータ処理方法。
【請求項２５】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処
理データが作成されることを特徴とする請求項２３のデ
ータ処理方法。
【請求項２６】第ｍ番目の材料層が第ｍ＋１番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、第ｍ番目の表面処
理データが作成されることを特徴とする請求項２３のデ
ータ処理方法。
【請求項２７】前記第２のデータ作成工程においてさ
らに、第ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）番目の形状データに対応する
第ｍ番目の材料層と、隣り合う第ｍ−１番目の形状デー
タに対応する第ｍ−１番目の材料層との排他的論理和領
域を示す別のデータを作成し、前記排他的論理和領域を示すデータ及び／又は前記排他
的論理和領域を示す別のデータに基づいて、前記第１の
データ作成工程において第ｍ番目の表面処理データが作
成されることを特徴とする請求項２２のデータ処理方
法。
【請求項２８】前記表面処理剤が着色剤であることを
特徴とする請求項２２〜２７のいずれかに記載のデータ
処理方法。
【請求項２９】所定形状の所定材料のＮ個（Ｎ：２以
上の自然数）の層を第１の層から第Ｎの層の順で積層す
るとともに、各材料層ごとに表面処理を行うことにより
表面処理された造形物を作成する三次元造形システムに
用いるデータ処理用プログラムにおいて、三次元造形システムは、三次元造形物を表出するための各材料層に対応したＮ個
（Ｎ：２以上の自然数）の断面データ（第１番目の断面
データ乃至第Ｎ番目の断面データ）を作成する第１のデ
ータ作成手段を備え、第ｋ（１≦ｋ≦Ｎ）番目の断面データは、第ｋ番目の形
状データ及び第ｋ番目の表面処理データを有し、前記第ｋ番目の形状データは、前記第ｋ番目の材料層を
形成するために用いられ、前記第ｋ番目の表面処理データは、前記第ｋ番目の材料
層の表面処理を行うために用いられ、三次元造形システムはさらに、第ｍ（１≦ｍ≦Ｎ−１）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、積層方向に関して隣り合う第ｍ＋１
番目の形状データに対応する第ｍ＋１番目の材料層との
排他的論理和領域を示すデータを作成する第２のデータ
作成手段を備え、データ処理用プログラムは、前記第１のデータ作成手段に、造形物の三次元データを
所定ピッチでスライスしたＮ個の形状データを作成さ
せ、前記第２のデータ作成手段に、前記排他的論理和領域を
示すデータを作成させ、前記排他的論理和領域を示すデータに基づいて、前記第
１の作成手段に、第ｍ番目の表面処理データ又は第ｍ＋
１番目の表面処理データを作成させることを特徴とする
データ処理用プログラム。
【請求項３０】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、前記第１のデータ
作成手段に第ｍ＋１番目の表面処理データを作成させる
ことを特徴とする請求項２９のデータ処理用プログラ
ム。
【請求項３１】第ｍ＋１番目の材料層が第ｍ番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、前記第１のデータ
作成手段に第ｍ番目の表面処理データを作成させること
を特徴とする請求項２９のデータ処理用プログラム。
【請求項３２】第ｍ番目の材料層が第ｍ＋１番目の材
料層より外側に突出している場所に関して、前記排他的
論理和領域を示すデータに基づいて、前記第１のデータ
作成手段に第ｍ番目の表面処理データを作成させること
を特徴とする請求項２９のデータ処理用プログラム。
【請求項３３】前記第２のデータ作成手段に、さら
に、第ｍ（２≦ｍ≦Ｎ）番目の形状データに対応する第
ｍ番目の材料層と、隣り合う第ｍ−１番目の形状データ
に対応する第ｍ−１番目の材料層との排他的論理和領域
を示す別のデータを作成させ、前記排他的論理和領域を示すデータ及び／又は前記排他
的論理和領域を示す別のデータに基づいて、前記第１の
データ作成手段に、第ｍ番目の表面処理データを作成さ
せることを特徴とする請求項２９のデータ処理用プログ
ラム。
【請求項３４】前記表面処理剤が着色剤であることを
特徴とする請求項２９〜３３のいずれかに記載の三次元
造形システム。
【請求項３５】請求項２９〜３４のいずれかに記載の
データ処理用プログラムが記録された記録媒体。