JP2013075392A - 立体造形装置、立体造形方法、及び立体造形データ作成プログラム - Google Patents

立体造形装置、立体造形方法、及び立体造形データ作成プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】立体造形物の積層方向の表面をより滑らかに形成することが可能な立体造形装置、立体造形方法、立体造形データ作成プログラムを提供する。
【解決手段】立体造形物７０が作成される場合、各層７０１〜７１２に吐出される造形液の吐出密度が調整されることで、各層７０１〜７１２における立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が調整される。上部層である最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０の造形層を形成する場合の造形液の吐出密度は、上部層の１つ下側の中間層７０９を含む中間層７０４〜７０９の造形層を形成する場合の吐出密度より小さい。第一下部層である最下層７０１、下第二層７０２、及び下第三層７０３の造形層を形成する場合の造形液の吐出密度は、第一下部層の１つ上側の中間層７０４を含む中間層７０４〜７０９の造形層を形成する場合の吐出密度より大きい。
【選択図】図２０

Description

本発明は、立体造形物を造形する立体造形装置、立体造形方法、及び立体造形データ作成プログラムに関する。
従来、立体造形物を造形する立体造形装置が知られている。例えば、立体造形装置は、造形液と混合することで固化する立体造形粉体に対し、インクジェットヘッドを用いて造形液を吐出する。立体造形粉体と造形液とが混合されると、立体造形粉体に含まれる接着剤が溶解し、溶解した接着剤同士が結合して層を形成する。以上の工程が繰り返されて層が重ねられることで、作業者が所望する形状の立体造形物が造形される（例えば、特許文献１参照）。一般的に、上記のような立体造形装置は、一定の厚みで立体造形粉体を積層方向に積層しつつ、一定量の造形液で立体造形粉体を固化させている。
特開２００８−３０２７０１号公報
しかしながら、従来の立体造形装置では、一定の厚みで立体造形粉体を積層し、一定量の造形液で立体造形粉体を固化させているのみであるため、立体造形物の積層方向の表面が滑らかになるように、立体造形物を形成できているとは言い難い側面があった。
本発明の目的は、立体造形物の積層方向の表面をより滑らかに形成することが可能な立体造形装置、立体造形方法、立体造形データ作成プログラムを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る立体造形装置は、造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージに対し、前記ステージのステージ面と平行な方向に相対移動することで前記ステージに載置された立体造形粉体の表面を平坦化して粉体層を形成する平坦化手段と、前記平坦化手段によって形成された前記粉体層に前記造形液を吐出することで、立体造形物の層である造形層を造形する吐出手段と、前記ステージ面と前記平坦化手段との間の、前記ステージ面に垂直な方向の距離を変化させる昇降手段とを備え、前記平坦化手段による前記粉体層の形成と、前記吐出手段による前記粉体層への前記造形液の吐出とを繰り返すことで、前記造形層が積層方向に積層された立体造形物を作成する立体造形装置であって、前記造形層を形成する場合に、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整する調整手段を備えている。
この場合、積層方向における粉体層の位置に応じて、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整することができる。よって、例えば、立体造形物の積層方向の表面に現れる造形層を形成する場合に、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整することができる。立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量は、造形層の表面の滑らかさに関係するので、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整しない場合に比べて、立体造形物の積層方向の表面をより滑らかに形成することができる。
また、前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記吐出手段から前記粉体層に向けて吐出する前記造形液の単位面積当たりの重さである吐出密度を少なくとも調整することで、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整してもよい。
また、前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分下側に前記造形層が存在しない部位である最下層を含んで前記最下層より上側の所定範囲の層である第一下部層を形成する場合の前記吐出密度を、前記第一下部層の１つ上側の前記造形層を形成する場合の前記吐出密度より大きくしてもよい。
また、前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分上側に前記造形層が存在しない部位である最上層を含んで前記最上層より下側の所定範囲の層である上部層を形成する場合の前記吐出密度を、前記上部層の１つ下側の前記造形層を形成する場合の前記吐出密度より小さくしてもよい。
また、前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記吐出密度を調整する場合に、離散的に前記吐出密度を調整してもよい。
また、前記立体造形装置において、前記吐出手段は、前記粉体層の表面に前記造形液の液滴を吐出し、前記調整手段は、前記吐出手段から吐出される前記造形液の液滴の数を増減させることで、前記吐出密度を調整してもよい。
また、前記立体造形装置において、前記吐出手段は、前記粉体層の表面に前記造形液の液滴を吐出し、前記調整手段は、前記吐出手段から吐出される前記造形液の液滴の大きさを増減させることで、前記吐出密度を調整してもよい。
前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記昇降手段によって変化させる前記距離を調整して前記平坦化手段によって形成される前記粉体層の厚みを少なくとも調整することで、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整してもよい。
また、前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分下側に前記造形層が存在しない部位である最下層より上側の所定範囲の層である第二下部層を形成する場合に、前記第二下部層を形成する場合の前記粉体層の厚みを、前記第二下部層の１つ上側の前記粉体層を形成する場合の厚みより小さくしてもよい。
また、前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分上側に前記造形層が存在しない部位である最上層を含んで前記最上層より下側の所定範囲の層である上部層を形成する場合の前記粉体層の厚みを、前記上部層の１つ下側の前記造形層を形成する場合の前記粉体層の厚みより小さくしてもよい。
前記立体造形装置において、前記調整手段は、前記粉体層の厚みを調整する場合に、離散的に前記粉体層の厚みを調整してもよい。
また、本発明の第二の態様に係る立体造形方法は、造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージに対し、前記ステージのステージ面と平行な方向に相対移動することで前記ステージに載置された立体造形粉体の表面を平坦化して粉体層を形成する平坦化手段と、前記平坦化手段によって形成された前記粉体層に前記造形液を吐出することで、立体造形物の層である造形層を造形する吐出手段と、前記ステージ面と前記平坦化手段との間の、前記ステージ面に垂直な方向の距離を変化させる昇降手段とを備え、前記平坦化手段による前記粉体層の形成と、前記吐出手段による前記粉体層への前記造形液の吐出とを繰り返すことで、前記造形層が積層方向に積層された立体造形物を作成する立体造形装置において実行される立体造形方法であって、前記造形層を形成する場合に、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整する調整ステップを備えている。この場合、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整しない場合に比べて、立体造形物の積層方向の表面をより滑らかに形成することができる。
また、本発明の第三の態様に係る立体造形データ作成プログラムは、造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、前記ステージに対し、前記ステージのステージ面と平行な方向に相対移動することで前記ステージに載置された立体造形粉体の表面を平坦化して粉体層を形成する平坦化手段と、前記平坦化手段によって形成された前記粉体層に前記造形液を吐出することで、立体造形物の層である造形層を造形する吐出手段と、前記ステージ面と前記平坦化手段との間の、前記ステージ面に垂直な方向の距離を変化させる昇降手段とを備え、前記平坦化手段による前記粉体層の形成と、前記吐出手段による前記粉体層への前記造形液の吐出とを繰り返すことで、前記造形層が積層方向に積層された立体造形物を作成する立体造形装置を制御するデータを作成するための立体造形データ作成プログラムであって、前記造形層を形成する場合に、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整するように前記立体造形装置が動作するためのデータを作成する調整データ作成ステップを立体造形データ作成装置のコントローラに実行させている。この場合、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整しない場合に比べて、立体造形物の積層方向の表面をより滑らかに形成することができる。
立体造形装置１の外観斜視図である。 造形台６の斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線矢視方向断面図である。 立体造形装置１の内部構成を右側面から見た図である。 粉体供給部１５および平坦化ローラ１６の近傍の拡大斜視図である。 立体造形装置１の電気的構成を示すブロック図である。 ＰＣ１００の電気的構成を示すブロック図である。 円柱７６の斜視図である。 円柱７６の層を示す側面図である 実験結果を示すテーブル９５である。 実験結果を示すテーブル９６である。 実験結果を示すテーブル９７である。 実験結果を示すテーブル９８である。 吐出密度調整データ１１０のデータ構成を示す図である。 粉体層２００上に造形液の液滴４０を吐出する態様の一例を示す図である。 吐出密度を減少させた場合における、粉体層２００上に造形液の液滴４０を吐出する態様の一例を示す図である。 立体造形データ１１１のデータ構成の一例を示す図である。 ＰＣ１００が実行する第一立体造形データ作成処理のフローチャートである。 ＰＣ１００が実行する吐出データ作成処理のフローチャートである。 立体造形物７０の各層７０１〜７１２の構成を示す側面図である。 立体造形装置１が実行する立体造形処理のフローチャートである。 厚み調整データ１１２のデータ構成を示す図である。 ＰＣ１００が実行する第二立体造形データ作成処理のフローチャートである。 ＰＣ１００が実行する厚みデータ作成処理のフローチャートである。 吐出密度を減少させた場合における、粉体層２００上に造形液の液滴４０を吐出する態様の一例を示す図である。 第二実施形態に係る立体造形物７０の各層７０１〜７１２の構成を示す図である。 立体造形物７２の各層７２１〜７４８の構成を示す側面図である。
以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図１及び図２の紙面左下側、右上側、左側、右側、上側、下側が、それぞれ立体造形装置１の正面側、背面側、左側、右側、上側、下側である。図４の左側、右側、上側、下側、紙面手前側、紙面奥側は、それぞれ、立体造形装置１の正面側、背面側、上側、下側、右側、左側である。図５の左側、右側、上側、下側、紙面右手前側、紙面左奥側は、それぞれ、立体造形装置１の正面側、背面側、上側、下側、右側、左側である。立体造形装置１の右方をＸ座標の正方向、後方をＹ座標の正方向、上方をＺ座標の正方向とする。
図１を参照して、立体造形装置１の概略構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形データ１１１（図１７参照）に従ってヘッド２０等を駆動することで、立体造形物を造形することができる。パーソナルコンピュータ（以下、「ＰＣ」という。）１００は、物体の三次元形状を示す立体データに基づいて立体造形データ１１１を作成し、ネットワーク等を介して立体造形装置１に送信する。立体造形装置１は、ＰＣ１００から受信した立体造形データ１１１に従って立体造形物を造形する。なお、立体造形装置１は、立体データを他のデバイスから取得し、取得した立体データに基づいて自ら立体造形データ１１１を作成することもできる。
図１に示すように、立体造形装置１は、土台２と、造形台６と、粉体供給部１５と、平坦化ローラ１６と、ヘッド２０と、ヘッドクリーニング機構２２と、粉体回収部２３とを主に備える。土台２は、左右方向（Ｘ軸方向）を長手方向とする矩形板状に形成されており、立体造形装置１の全体を支持する。造形台６はステージ１１を備え、ステージ１１上で立体造形物が造形される。粉体供給部１５は、造形台６のステージ１１上に立体造形粉体を供給する。平坦化ローラ１６は、ステージ１１上に載置された立体造形粉体の上面を平坦化し、立体造形粉体の層（以下、「粉体層」という。）を形成する。ヘッド２０は、ステージ１１上に形成された粉体層に造形液を吐出する。ヘッドクリーニング機構２２は、ヘッド２０の吐出口をワイプしまた、密着して造形液を吸引する。粉体回収部２３は、ステージ１１上で固化せずに残存した立体造形物周辺の余分な立体造形粉体（以下、「未硬化粉体」という。）を回収する。以下、各構成について説明する。
造形台６について説明する。図２に示すように、造形台６は、造形台６を支持する基部７と、基部７の上部に支持される枠部９とを備える。基部７の左右の各々には、前後方向（Ｙ軸方向）に貫通する貫通孔８が形成されている。図１に示すように、土台２の略中央には、前後方向に平行に延びる２本のレール３が設けられている。２本のレール３は、土台２の正面側端部に設けられた支持部４と、背面側端部に設けられた支持部（図示せず）とによって、土台２の上面から所定の高さで支持されている。２本のレール３の各々は、造形台６の基部７に形成された２つの貫通孔８の各々を貫通する。さらに、土台２の背面側端部には、造形台６を前後動させるための造形台前後動モータ４１（図６参照）が設けられる。造形台前後動モータ４１が駆動すると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力が造形台６に伝わり、造形台６は２本のレール３に沿って前後方向（Ｙ軸方向）に移動する。つまり、造形台前後動モータ４１が駆動すると、粉体供給部１５、平坦化ローラ１６、およびヘッド２０は、造形台６のステージ１１に対して前後方向（ステージ面と平行な方向）に相対移動する。
図２に示すように、枠部９は、略立方体の箱型形状を成す。枠部９は、上面が開放された平面視矩形状の凹部であるステージ保持部１０を有している。ステージ保持部１０の内側には、立体造形物が造形されるステージ１１が昇降可能に保持される。ステージ１１は、ステージ保持部１０の内周面に接するように平面視矩形状に形成されており、且つ、ステージ１１の上面は水平に保たれている。つまり、枠部９は、ステージ１１の側面に接し、且つステージ１１の昇降範囲の外周を取り囲む。枠部９の右側面には、未硬化粉体をステージ保持部１０内から粉体回収部２３（図１参照）に導くための回収路１２が接続している。ステージ保持部１０の背面側には、上面が開放された平面視矩形の凹部である粉体落下口１３が設けられている。粉体落下口１３には、粉体層を形成する際に平坦化ローラ１６によって集積された余剰粉体が落下する。粉体落下口１３に落下した余剰粉体は、作業者によって、造形台６の上方に位置する粉体供給部１５（図１、図４、および図５参照）内に戻される。しかし、立体造形装置１は、粉体落下口１３に落下した余剰粉体を吸引等によって回収し、粉体供給部１５に自動的に戻してもよい。
図３に示すように、ステージ１１は、上部ステージ５１および下部ステージ５２を備える。上部ステージ５１は矩形板状の部材であり、水平に配置される。上部ステージ５１には、厚み方向に貫通する孔７１（図２参照）が複数設けられている。下部ステージ５２は、上部ステージ５１と略同一形状の板状部材であり、上部ステージ５１の下方において上部ステージ５１と平行に配置される。下部ステージ５２にも、上部ステージ５１と同様に複数の孔（図示せず）が設けられている。しかし、平面視において、上部ステージ５１に設けられた孔７１の位置と、下部ステージ５２に設けられた孔の位置とが重複しないように、上部ステージ５１および下部ステージ５２が形成されている。従って、上部ステージ５１に立体造形粉体が載置されると、孔７１が設けられていない位置では、上部ステージ５１の上面に立体造形粉体が堆積する。孔７１が設けられている位置では、立体造形粉体は孔７１から下部ステージ５２に落下する。しかし、落下地点には下部ステージ５２の孔は形成されていない。よって、上部ステージ５１から落下した立体造形粉体は、下部ステージ５２の上面に堆積する。その結果、ステージ１１上に立体造形粉体が堆積する。
下部ステージ５２の下方には、上部ステージ５１および下部ステージ５２を支持する受け皿５３が設けられている。受け皿５３は、下部ステージ５２の全体の下部を覆うように、平面視略矩形状に形成されている。受け皿５３の右端部近傍における前後方向略中心には、下部ステージ５２から落下した未硬化粉体を回収路１２に導く誘導口５５が形成されている。受け皿５３は、誘導口５５に近づく程高さが低くなるように傾斜している。誘導口５５の鉛直下方には、回収路１２の入口である回収口６５が配置されている。
受け皿５３の中心下部にはボールねじ５７が接続している。ボールねじ５７は、受け皿５３から鉛直下方へ延び、ナット（図示せず）に装着されている。造形台６の下部には、ボールねじ５７を回転させるためのステップモータであるステージ昇降モータ４２（図６参照）が設けられている。ステージ昇降モータ４２が駆動すると、ボールねじ５７が回転して昇降し、ボールねじ５７に接続している受け皿５３が昇降する。その結果、受け皿５３によって支持されているステージ１１が昇降する。なお、造形台６には、ステージ１１を振動させるための加振モータ４６（図６参照）が配置されている。
立体造形装置１は、立体造形物を造形する場合、回収口６５よりも高い位置にステージ１１を位置させる。詳細には、立体造形装置１は、昇降範囲の上部からステージ１１を徐々に下降させながら立体造形物を造形する。立体造形装置１は、立体造形物の造形が完了すると、ステージ１１を昇降範囲の下端まで下降させて、誘導口５５を回収口６５の近傍に近づける。次いで、加振モータ４６の駆動を開始してステージ１１を振動させる。ステージ１１が振動すると、ステージ１１上の未硬化粉体は受け皿５３に落下し、誘導口５５および回収口６５を通じて回収される。
粉体供給部１５について説明する。図４および図５に示すように、粉体供給部１５は、上方へ向けて徐々に前後方向の幅が広がる箱状に形成されており、内部に立体造形粉体を収容する。粉体供給部１５は、造形台６の上方に位置するように、粉体回収部２３（図１参照）の左側面に固定されている。粉体供給部１５の下面には、左右方向を長手方向とする開口である供給口（図示せず）が形成されている。供給口は、ステージ１１上の左右方向（Ｘ軸方向）に線状に延びる全領域に立体造形粉体を供給できるように、ステージ１１の左右方向の幅以上の幅に形成されている。供給口には、供給口を開閉するシャッター（図示せず）が設けられている。立体造形装置１は、粉体供給モータ４４（図６参照）によってシャッターの開閉を制御することで、ステージ１１上に立体造形粉体を供給する。
平坦化ローラ１６について説明する。平坦化ローラ１６は、ステージ１１上に供給された立体造形粉体の上面を平坦化して粉体層を形成するために設けられる。図４および図５に示すように、平坦化ローラ１６の回転軸１７は、ステージ１１の上面と平行な状態で、造形台６の移動方向と交差する方向（左右方向）に延びる。回転軸１７は、粉体回収部２３（図１参照）に配置されたローラ回転モータ４３（図６参照）に接続している。ローラ回転モータ４３が駆動すると、平坦化ローラ１６は、図５に示す矢印方向（右側面視反時計回りの方向）に回転する。立体造形装置１は、粉体層を形成する場合、粉体供給部１５のシャッターを開放させた状態で、平坦化ローラ１６を回転させながら造形台６を後方から前方へ（Ｙ軸の負の方向へ）移動させる。その結果、ステージ１１（図２および図３参照）に載置された立体造形粉体の上面は、平坦化ローラ１６によって平坦化される。平坦化ローラ１６の背面側に集積した余剰粉体は、造形台６の背面側に形成された粉体落下口１３に落下する。
図４および図５に示すように、粉体供給部１５の正面には板状のブレード１８が固定されている。ブレード１８は、平坦化ローラ１６に付着した立体造形粉体を除去するために設けられる。ブレード１８は、粉体供給部１５の正面の壁面から前方斜め下方へ延び、平坦化ローラ１６の背面側に隙間無く接触している。図５に示すように、平坦化ローラ１６のうち、ブレード１８が接触する位置Ｐは、回転軸１７の高さＨ以下の高さに調整されている。従って、立体造形粉体は、ブレード１８と平坦化ローラ１６との間に堆積することなく、平坦化ローラ１６の表面から容易に剥がれ落ちる。さらに、ブレード１８の板面は、平坦化ローラ１６の正面側の空間と背面側の空間との間を遮断する。従って、ブレード１８は、平坦化ローラ１６の背面側の立体造形粉体が正面側に飛散することを防止することができる。よって、平坦化ローラ１６によって形成された粉体層の上面は平坦に保たれる。飛散した立体造形粉体がヘッド２０に付着する可能性も低下する。
ヘッド２０について説明する。図示しないが、ヘッド２０は、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、ブラックヘッド、およびクリアヘッドを備える。立体造形装置１の左胴部２５（図１参照）の内部には、シアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液、およびクリア造形液（無色の造形液）の各々を収容した複数のタンクが装着されている。ヘッド２０が備える各色のヘッドの各々は、可撓性を有するチューブ（図示せず）によって、対応する色の造形液を収容したタンクに接続されている。ヘッド２０は、ＣＰＵ３０（図６参照）の制御によって、各色の造形液を粉体層に吐出する。なお、前記ヘッド２０は、造形液用のクリアヘッドと着色用のヘッドを含めばいかなるものであってもよく、例えば、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、クリアヘッドの合計４つのヘッドを備えていてもよい。この場合、印刷用のブラックヘッドをクリアヘッドとして代用することでも実施でき、量産などによる低コスト化が期待できる。
図１に示すように、造形台６の上方、且つ粉体供給部１５の前方には、ヘッド２０の左右方向の移動を案内するためのガイドレール２１が設けられている。ガイドレール２１は、立体造形装置１の左胴部２５の右側面から右方へ真っ直ぐに水平に延び、粉体回収部２３の左側面に接続する。ガイドレール２１は、ヘッド２０を左右方向に貫通しており、ヘッド２０はガイドレール２１に沿って左右に移動できる。立体造形装置１の左胴部２５には、ヘッド２０を移動させるためのヘッド移動モータ４５（図６参照）が設けられている。ヘッド移動モータ４５が駆動すると、キャリッジベルト（図示せず）を介して動力がヘッド２０に伝わり、ヘッド２０が左右方向（Ｘ軸方向）に移動する。
ヘッドクリーニング機構２２は、ヘッド２０の下方のノズル面をワイプ（拭き取り）し、また、密着し、ノズルに各色の造形液が達するまで吸引を行う。また、ヘッドクリーニング機構２２は、造形液の吐出が行われない場合にヘッド２０のノズル面を覆い、造形液が乾燥することを防止する。
粉体回収部２３は、図１に示すように、造形台６と右胴部２６との間に配置される。粉体回収部２３は、造形台６のステージ保持部１０（図２および図３参照）内の未硬化粉体を吸引するための粉体吸引ポンプ４８（図６参照）を備える。粉体吸引ポンプ４８が吸引を開始すると、ステージ保持部１０内の未硬化粉体は、回収路１２（図２、図３、および図５参照）および粉体回収部２３を通じて、粉体供給部１５に戻される。
なお、立体造形装置１の右胴部２６の正面には操作パネル２７が設けられている。操作パネル２７は、各種操作キーと表示部とを有する。作業者は、表示部を見ながら操作キーを操作することで、立体造形装置１に対する操作指示を入力する。
図６を参照して、立体造形装置１の電気的構成について説明する。立体造形装置１は、立体造形装置１の制御を司るＣＰＵ３０を備える。ＣＰＵ３０には、ＲＡＭ３１、ＲＯＭ３２、モータ駆動部３３、ヘッド駆動部３５、ヘッドクリーニング機構２２、粉体吸引ポンプ４８、操作パネル２７、および外部通信Ｉ／Ｆ３７が、バス３９を介して接続されている。
ＲＡＭ３１には、ＰＣ１００から受信した立体造形データ１１１等の各種データが一時的に記憶される。ＲＯＭ３２には、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラム、初期値等が記憶されている。モータ駆動部３３は、造形台前後動モータ４１、ステージ昇降モータ４２、ローラ回転モータ４３、粉体供給モータ４４、ヘッド移動モータ４５、および加振モータ４６の各々の動作を制御する。ヘッド駆動部３５はヘッド２０に接続しており、ヘッド２０の各吐出チャンネルに設けられた圧電素子を駆動する。外部通信Ｉ／Ｆ３７は、立体造形装置１をＰＣ１００等の外部機器に接続する。なお、立体造形装置１は、ＵＳＢインタフェース、インターネット等を介して、他のデバイス（例えば、ＵＳＢメモリ、サーバ等）からデータを取得することも可能である。
図７を参照して、ＰＣ１００の電気的構成について説明する。ＰＣ１００は、ＰＣ１００の制御を司るＣＰＵ８０を備える。ＣＰＵ８０には、ＲＡＭ８１、ＲＯＭ８２、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）８３、表示制御部８４、操作処理部８５、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６、および外部通信Ｉ／Ｆ８７が、バス８９を介して接続されている。
ＲＡＭ８１は、各種情報を一時的に記憶する。ＲＯＭ８２には、ＣＰＵ８０が実行するＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。ＨＤＤ８３は不揮発性の記憶装置であり、立体造形データ作成プログラム、立体データ、立体造形データ１１１（図１７参照）等を記憶している。表示制御部８４は、モニタ９１の表示を制御する。操作処理部８５は、ユーザが操作入力を行うためのキーボード９２およびマウス９３に接続し、操作入力を検知する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６には、記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ９４が挿入される。ＣＤ−ＲＯＭ９４に記憶されているデータは、ＣＤ−ＲＯＭドライブ８６によって読み出される。ＰＣ１００は、ＣＤ−ＲＯＭ９４およびインターネット等を介して、本発明に係る立体造形データ作成プログラム等を取得し、ＨＤＤ８３に記憶させる。外部通信Ｉ／Ｆ８７は、ＰＣ１００を立体造形装置１等の外部機器に接続する。
以下の説明において、立体造形物における造形層のうち１層分下側に造形層が存在しない部位を「最下層」という（図２０の最下層７０１、図２７の最下層７２１，７２６，７３６参照）。また、立体造形物における造形層のうち１層分上側に造形層が存在しない部位を「最上層」という。（図２０の最上層７１２、図２７の最上層７３２，７４３，７４８参照）。なお、説明を分かり易くするため、「最下層」及び「最上層」は、立体造形粉体が固化する前の粉体層と、立体造形粉体が固化した後の造形層との両方の意味を含むものとする。
図８〜図１３を参照して、立体造形物の表面の算術平均粗さＲａ（以下、「粗さＲａ」という。）と吐出密度との関係、及び、粗さＲａと粉体層の厚みとの関係についての実験結果について説明する。粗さＲａは、対象物（立体造形物）の表面からランダムに抜き取った各部分における表面粗さを表すパラメータの一種であり、ＪＩＳ規格により定義されている。粗さＲａは、周知の表面粗さ測定器等によって測定できる。立体造形物の粗さＲａの値が大きいほど、表面が粗く、粗さＲａの値が小さいほど、表面が滑らかである。吐出密度は、ヘッド２０から粉体層に向けて吐出する造形液の単位面積あたりの重さである。吐出密度が大きいほど、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が増加し、吐出密度が小さいほど、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が減少する。
［実験内容］
図８及び図９に示すように、立体造形物として直径４ｃｍ、高さ３ｍｍの円柱７６を造形し、上面７６５（最上層７６３の上側の表面）と下面７６４（最下層７６１の下側の表面）の粗さＲａをそれぞれ測定した。実験に使用した立体造形粉体の材料は、第一粉体と第二粉体の２種類である。第一粉体は、分子量が大きいＰＶＡ（分子量が２４００のポリビニルアルコール）と炭酸カルシウムの混合物である。また、第二粉体は、分子量が小さい（分子量が５００）のＰＶＡと炭酸カルシウムの混合物である。上記第一粉体と第二粉体で円柱７６を造形する場合に、造形液の吐出密度と、層（造形層及び粉体層）の厚みをそれぞれ変化させる。吐出密度を変化させる対象となる層は、最上層７６３と最下層７６１とである。厚みを変化させる対象となる層は、最上層７６３と、最下層７６１の１つ上側の層７６２とである。
最下層７６１の厚みではなく、最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みについて変化させる理由について説明する。最下層７６１の下側には、固化されていない立体造形粉体が存在する場合があり、最下層７６１の粉体層の厚みを調整しても、この固化されていない立体造形粉体と、最下層７６１を形成するために新たに作成した粉体層とが区別できなくなる。そして、ヘッド２０から造形液を吐出すると、造形液は、立体造形粉体を下方に向けて浸透していき、立体造形粉体が固化して最下層７６１の造形層となる。固化されていない立体造形粉体と、最下層７６１を形成するために新たに作成した粉体層とが区別できなくなっているので、最下層７６１の厚みを調整しても、調整した厚み以上に造形液が浸透する場合がある。このため、最下層７６１の厚みが、調整した厚み通りにならない場合がある。
一方、最下層７６１の１つ上側の層７６２の造形層を形成するために新たに粉体層を作成する場合、固化された或いは固化される途中の最下層７６１の上側に新たな粉体層が形成される。下側に最下層７６１が存在するので、層７６２の厚みは調整した厚み通りになる。そして、層７６２に対してヘッド２０から造形液を吐出すると、層７６２は、調整した厚み通りの造形層となり、且つ、造形液の一部が最下層７６１に浸透する。最下層７６１に浸透する造形液の量は、層７６２の厚みによって変化する。最下層７６１に浸透する造形液の量が変化すると、最下層７６１の立体造形粉体と造形液との混ざり具合が変わり、最下層７６１の下面の滑らかさが変化する。すなわち、最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みが変化すると、最下層７６１の下面の滑らかさが変化する。以上の理由により、最下層７６１の厚みではなく、最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みを変化させて実験を行った。
［実験結果］
実験結果を、図１０〜図１３の実験結果のデータのテーブル９５〜９８に示す。テーブル９５（図１０参照）は、第一粉体を使用し、造形液の吐出密度と最上層７６３の厚みとを変化させた場合における、上面７６５の粗さＲａの変化を示している。テーブル９６は、第一粉体を使用し、造形液の吐出密度と最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みとを変化させた場合における、下面７６４の粗さＲａの変化を示している。テーブル９７は、第二粉体を使用し、造形液の吐出密度と最上層７６３の厚みとを変化させた場合における、上面７６５の粗さＲａの変化を示している。テーブル９８は、第二粉体を使用し、造形液の吐出密度と最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みとを変化させた場合における、下面７６４の粗さＲａの変化を示している。なお、テーブル９５〜９８に記載の造形液の吐出密度は、円柱７６の全ての造形層を形成する間、一定であるとする。例えば、図１０に示す造形液の吐出密度「１．８６ｍｇ／ｃｍ２」の場合、最下層７６１から最上層７６３の造形層を形成するまでの間、全ての粉体層に対して、一定の吐出密度「１．８６ｍｇ／ｃｍ２」で造形液が吐出されているとする。
テーブル９５（図１０参照）及びテーブル９７（図１２参照）に示すように、第一粉体、第二粉体共に、最上層７６３の厚みが一定の場合に、造形液の吐出密度が小さくなると、粗さＲａは小さくなる（図１０のデータ９１１、データ９１２、及び図１２のデータ９３１参照）。すなわち、造形液の吐出密度が小さくなれば、最上層７６３の上面７６５（図９参照）は滑らかになる。この理由について説明する。吐出密度が小さくなれば、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が減少する。この場合、ヘッド２０から最上層７６３の粉体層に対してより少ない量の造形液が吐出され、吐出された造形液が最上層７６３の上面７６５に落ちる。最上層７６３の上面７６５に造形液が落ちる場合、上面７６５には、造形液の落下によって小さな凸凹ができる虞があるが、ヘッド２０から吐出される造形液の量が少ないので、凸凹ができ難い。このため、造形液の吐出密度が小さくなれば、最上層７６３における上面７６５が滑らかに形成される。
また、テーブル９６（図１１参照）及びテーブル９８（図１３参照）に示すように、第一粉体、第二粉体共に、最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みが一定の場合に、造形液の吐出密度が大きくなると、粗さＲａは小さくなる（図１１のデータ９２１、データ９２２、及び図１３のデータ９４１参照）。すなわち、造形液の吐出密度が大きくなれば、最下層７６１の下面７６４は滑らかになる。最下層７６１の下面７６４が滑らかになる理由について説明する。吐出密度が大きくなると、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなる。立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなると、立体造形粉体が造形液で満たされて、立体造形粉体と造形液とが混ざり易くなる。この場合、固化した立体造形の表面が粗くなり難い。よって、造形液の吐出密度が大きくなれば、最下層７６１における下面７６４が滑らかに形成される。
また、テーブル９５（図１０参照）及びテーブル９７（図１２参照）に示すように、第一粉体、第二粉体共に、造形液の吐出密度が一定の場合に、最上層７６３の厚みが小さくなると、粗さＲａは小さくなる（図１０のデータ９１３〜９１５、図１２のデータ９３２参照）。すなわち、最上層７６３の厚みが小さくなれば、最上層７６３の上面７６５は滑らかになる。最上層７６３の上面７６５が滑らかになる理由について説明する。最上層７６３の厚みを小さくすると、最上層７６３を形成する場合の立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなる。立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなると、立体造形粉体が造形液に満たされて、立体造形粉体と造形液とが混ざり易くなる。この場合、固化した立体造形粉体の表面が粗くなり難い。よって、最上層７６３の厚みが小さくなれば、最上層７６３における上面７６５が滑らかに形成される。
また、テーブル９６（図１１参照）及びテーブル９８（図１３参照）に示すように、第一粉体、第二粉体共に、造形液の吐出密度が一定の場合に、最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みが小さくなれば、粗さＲａは小さくなる（図１１のデータ９２３〜９２５、及び図１３のデータ９４２参照）。すなわち、最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みが小さくなれば、最下層７６１の下面７６４は滑らかになる。最下層７６１の下面７６４が滑らかになる理由について説明する。最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みが小さくなれば、粉体層に造形液が吐き出された場合に、最下層７６１側に浸透する造形液の量が増える。このため、最下層７６１における立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量がより大きくなる。立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなると、立体造形粉体に造形液が満たされて、立体造形粉体と造形液とが混ざり易くなる。この場合、固化した立体造形粉体の表面が粗くなり難い。よって、最下層７６１における下面７６４が滑らかに形成される。
以上の実験結果をまとめると、最上層７６３への造形液の吐出密度が小さい方が、最上層７６３の上面７６５が滑らかになる。最下層７６１への造形液の吐出密度が大きい方が、最下層７６１の下面７６４が滑らかになる。最上層７６３の厚みが小さい方が、最上層７６３の上面７６５が滑らかになる。最下層７６１の１つ上側の層７６２の厚みが小さい方が、最下層７６１の下面７６４が滑らかになる。
図１４を参照して、吐出密度調整データ１１０について説明する。吐出密度調整データ１１０は、前述の実験結果を元に、吐出密度を調整することで、最上層の上面と最下層の下面とが滑らかになるように設定されたデータである。なお、層の厚みを調整する場合については、後述する第二実施形態で説明する。吐出密度調整データ１１０はＰＣ１００のＨＤＤ８３（図７参照）に予め記憶されている。
吐出密度調整データ１１０は、ＰＣ１００のＣＰＵ８０（図７参照）が、立体造形データ１１１を作成する場合に使用される。以下の説明において、最下層を含んで最下層より上側の所定範囲の層を第一下部層という。本実施形態では、この所定範囲の層は、最下層を含んだ３つの層であるとする。第一下部層に含まれる範囲では、吐出密度は同一となる。第一下部層は、最下層、下第二層、及び下第三層を含む。下第二層は、最下層の１つ上側の層である。下第三層は、最下層の２つ上側の層である。また、最上層を含んで最上層より下側の所定範囲の層を上部層という。本実施形態では、この所定範囲の層は、最上層を含んだ３つの層であるとする。上部層に含まれる範囲では、吐出密度は同一となる。上部層は、最上層、上第二層、及び上第三層を含む。上第二層は、最上層の１つ下側の層である。上第三層は、最上層の２つ下側の層である。また、上部層及び第一下部層に含まれない層を中間層という。また、立体造形物が積層される方向である上下方向を積層方向という。
図１４に示すように、吐出密度調整データ１１０には、積層方向の層の位置と、吐出密度とが対応付けられて記憶されている。より詳細には、上部層である最上層、上第二層、及び上第三層には、吐出密度「２ｍｇ／ｃｍ２」が対応付けられている。第一下部層である最下層、下第二層、及び下第三層には、吐出密度「４ｍｇ／ｃｍ２」が対応付けられている。中間層には、吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」が対応付けられている。前述の実験結果に示したように、最上層への造形液の吐出密度が小さい方が上面を滑らかに形成できるので、最上層を含む上部層への造形液の吐出密度「２ｍｇ／ｃｍ２」が、中間層の吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」より小さく設定されている。また、最下層への造形液の吐出密度が大きい方が下面を滑らかに形成できるので、最下層を含む第一下部層への造形液の吐出密度「４ｍｇ／ｃｍ２」が、中間層の吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」より大きく設定されている。
図１５及び図１６を参照して、ヘッド２０から粉体層に吐出する造形液の吐出密度の調整方法について説明する。図１５及び図１６は、平面視矩形状の任意の粉体層２００に、ヘッド２０から造形液の液滴４０を吐出する場合の液滴４０の位置及び大きさの一例を表している。ヘッド２０は、立体造形装置１のＣＰＵ３０（図６参照）の制御によって粉体層２００の表面に造形液の液滴４０を吐出する。ＣＰＵ３０は、ヘッド２０から吐出される造形液の液滴４０の数を増減させることで、吐出密度を調整する。例えば、吐出密度調整データ１１０（図１４参照）において最も吐出密度が大きい「４ｍｇ／ｃｍ２」の場合、図１５に示すように、造形液の液滴４０は、粉体層２００の表面の前後左右に等間隔に並べられて粉体層２００上に吐出される。また、例えば、最も吐出密度が小さい「２ｍｇ／ｃｍ２」の場合、図１６に示すように、吐出密度「４ｍｇ／ｃｍ２」の場合（図１５参照）と比べて、液滴４０が吐出される位置が一箇所毎に間引かれ、液滴４０の数が半分になる。すなわち、造形液の液滴４０の数が減らされることで、吐出密度が調整されている。
図１７を参照して、立体造形データ１１１のデータ構成について説明する。立体造形データ１１１は、立体造形装置１の動作を制御するためのデータである。立体造形装置１は、立体造形データ１１１を取得してＲＡＭ３１に記憶し、記憶したデータに従って各部を動作させる。図１７に示すように、立体造形データ１１１は、積層される複数の層（粉体層および造形層）の各々に対して作成されている。各層のデータには、最初に形成される層からの積層順Ｎが付されている。各層のデータには、吐出データおよび厚みデータが含まれる。
吐出データは、造形台前後動モータ４１、ヘッド移動モータ４５、およびヘッド２０（図６参照）を駆動するためのデータであり、ヘッド２０からの造形液の吐出を制御する。詳細には、吐出データは、座標（Ｘ，Ｙ）の情報と、座標の情報が示すドットに対して各色の造形液を吐出するか否かを示す情報とを含む。図１７では、「１」は吐出、「０」は不吐出、「−」はいずれの造形液も吐出しない（造形範囲外のドットである）ことを示す。
厚みデータは、ステージ昇降モータ４２（図６参照）を駆動するためのデータである。詳細は後述するが、粉体層を形成する場合、立体造形装置１は、厚みデータに従ってステージ１１の下降量を調整することで、粉体層のＺ軸方向の厚みを調整する。つまり、粉体層および造形層の厚みは、厚みデータによって定められる。なお、図１７に示す立体造形データ１１１は、立体造形物を作成するための一例であり、立体造形物の形状や色等によって、データの内容は変化する。
図１８及び図１９を参照して、ＰＣ１００が実行する第一立体造形データ作成処理について説明する。ＰＣ１００のＨＤＤ８３には立体造形データ作成プログラムが記憶されている。ＰＣ１００のＣＰＵ８０は、立体造形データ１１１の作成指示が入力されると、立体造形データ作成プログラムに従って、図１８に示す第一立体造形データ作成処理を実行する。以下の説明では、図２０に示す立体造形物７０を作成する場合を具体例として例示しながら説明する。立体造形物７０は、平面視四角形の角柱状であり、使用される造形液はクリア造形液（無色の造形液）であるとする。なお、説明を分かり易くするために、立体造形物７０の各層７０１〜７１２の厚みを厚く示している。
図１８に示すように、第一立体造形データ作成処理では、まず、ユーザによって指定された物体の三次元形状を示す立体データが取得される（Ｓ１１）。次いで、平坦化方向（つまり、ステージ１１に対する平坦化ローラ１６の相対的な移動方向）が取得される（Ｓ１２）。本実施形態の立体造形装置１では、平坦化が行われる場合、平坦化ローラ１６が固定された状態で、造形台６が前方に移動される。従って、平坦化方向は常に後方である。しかし、立体造形装置１が複数の平坦化方向で平坦化を実行できる場合、ＣＰＵ８０は、実際に立体造形装置１に実行させる平坦化工程の平坦化方向を取得する。次いで、Ｓ１１で取得された立体データに対応する立体造形物を作成するために、立体造形物が複数の層に分割される（Ｓ１３）。具体例では、立体造形物７０が複数の層７０１〜７１２に分割される（図２０参照）。
次いで、Ｓ１３で分割された複数の層のうち、データを作成する層を特定するための積層順Ｎの値が、最初に形成される層を示す「１」とされる（Ｓ１４）。次いで、積層順Ｎの立体造形データ１１１（図１７参照）が作成される（Ｓ１５〜Ｓ１６）。Ｓ１５では、層（粉体層および造形層）の厚みを定めるための厚みデータが作成される。本実施形態では、厚みデータは「３００μｍ」で一定であるとする。Ｓ１６の吐出データ作成処理では、造形液の吐出を制御するための吐出データが作成される。
図１９を参照して、吐出データ作成処理（Ｓ１６）について説明する。吐出データ作成処理では、最下層の下面と最上層の上面とが滑らかな立体造形物が作成できるように、吐出データが作成される。まず、造形しようとするＮ番目の層の積層方向における位置（最上層、上第二層、上第三層、最下層、下第二層、上第三層、及び中間層など）が特定される（Ｓ３１）。次いで、吐出密度調整データ１１０（図１４参照）が参照され、Ｓ３１で特定された層の積層方向における位置に対応する吐出密度が決定される（Ｓ３２）。次いで、Ｓ３２で決定された吐出密度でＮ番目の造形層を作成するための、造形液を吐出する座標（Ｘ，Ｙ）や吐出する色が決定され、吐出データが作成される（Ｓ３３）。
具体例において、積層順Ｎが「１」の場合、積層順Ｎ「１」に対応する層は、層７０１である（図２０参照）。層７０１は、１層分下側に造形層が存在しないので、最下層である。このため、層７０１が最下層であると特定される（Ｓ３１）。吐出密度調整データ１１０（図１４参照）において、最下層の吐出密度は、「４ｍｇ／ｃｍ２」であるので、最下層７０１への吐出密度は、「４ｍｇ／ｃｍ２」と決定される（Ｓ３２）。そして、吐出密度「４ｍｇ／ｃｍ２」で最下層７０１を作成するための、造形液を吐出する座標（Ｘ，Ｙ）（例えば、図１５のように液滴４０を吐出するための座標）と色（立体造形物７０の場合は無色のクリア造形液）とが決定され、吐出データが作成される（Ｓ３３）。Ｓ３３の処理が行われると、処理は第一立体造形データ作成処理（図１８参照）へ戻る。
１つの層の立体造形データの作成（Ｓ１５及びＳ１６）が完了すると、全ての層の立体造形データが完成したか否かが判断される（Ｓ１７）。完成していなければ（Ｓ１７：ＮＯ）、積層順Ｎがインクリメントされて（Ｓ１８）、処理はＳ１５へ戻り、１つ上の層の立体造形データが作成される。これによって、層７０２〜層７１２（図２０参照）についても、最下層７０１と同様に処理が行われる。全ての層の立体造形データが作成され、立体造形データ１１１が完成すると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、作成された立体造形データ１１１が立体造形装置１に出力され（Ｓ１９）、第一立体造形データ作成処理が終了する。Ｓ１９で出力された立体造形データは、立体造形装置１のＳ４２（図２１参照）で立体造形装置１に入力される。
図２１を参照して、立体造形装置１が実行する立体造形処理について説明する。前述したように、立体造形装置１のＲＯＭ３２には、立体造形装置１の動作を制御するための制御プログラムが記憶されている。立体造形装置１のＣＰＵ３０は、造形の開始指示を入力すると、制御プログラムに従って、図２１に示す立体造形処理を実行する。
まず、初期化処理が実行される（Ｓ４１）。初期化処理では、ヘッドクリーニング機構２２によって、ヘッド２０の下面がワイプされ、また、ノズルに造形液が達するまで吸引が行われる。吸引によって、ヘッド２０が造形液を吐出できる状態となる。また、ステージ１１の上面の高さが、造形台６の上端部近傍まで移動され、立体造形を実行する際の土台となる粉体層が形成される。詳細には、ステージ１１の上面の高さが、造形台６の上端部よりも３〜１０ｍｍ程度下方に調整され、立体造形粉体の供給および平坦化が繰り返されることで、３〜１０ｍｍ程度の厚みを有する平坦化された粉体層が土台として形成される。土台となる粉体層を予め形成しておくことで、その上部に積層される粉体層の上面を正確な平坦面とすることができる。また、初期化処理では、ＲＡＭ３１に記憶されているデータが一旦消去される。
ＰＣ１００のＳ１９（図１８参照）で出力された立体造形データ１１１（図１７参照）が入力されたか否かが判断される（Ｓ４２）。立体造形データ１１１が入力されていなければ（Ｓ４２：ＮＯ）、Ｓ４２の判断が繰り返される。立体造形データ１１１が入力されると（Ｓ４２：ＹＥＳ）、複数の層（粉体層および造形層）のうち、処理対象の層を特定するための積層順Ｎの値が、最初に作成する層を示す「１」とされる（Ｓ４３）。
立体造形データ１１１のうちのＮ層目のデータが読み出される（Ｓ４４）。ステージ昇降モータ４２が駆動されて、ステージ１１の上面の高さが、Ｎ層目の厚みデータが示す厚み分（本実施形態では３００μｍ）だけ下降される（Ｓ４５）。ステージ１１に立体造形粉体が供給されて上面が平坦化され、粉体層が形成される（Ｓ４６）。詳細には、粉体供給モータ４４が駆動されて、ステージ１１上への立体造形粉体の供給が開始される。ローラ回転モータ４３が駆動されて、平坦化ローラ１６が回転される。造形台前後動モータ４１が駆動されて、造形台６が前方へ移動される。粉体層が形成されると、造形台前後動モータ４１およびヘッド移動モータ４５が駆動されて、ヘッド２０が成形領域の初期位置に相対移動される。Ｎ層目の吐出データに応じて、ヘッド２０の相対移動および吐出制御が実行されて、ヘッド２０から造形液が吐出される（Ｓ４７）。Ｓ４４〜Ｓ４７の処理によって、Ｎ層目の造形層が形成される。例えば、第一下部層を構成する最下層７０１、下第二層７０２、及び下第三層７０３（図２０参照）の造形層を形成する場合、吐出データに応じて、吐出密度「４ｍｇ／ｃｍ２」で造形液が吐出される（Ｓ４７）、中間層７０４〜７０９の造形層を形成する場合、吐出データに応じて、吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」で造形液が吐出される（Ｓ４７）。上部層を構成する最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０の造形層を形成する場合、吐出データに応じて、吐出密度「２ｍｇ／ｃｍ２」で造形液が吐出される（Ｓ４７）。
次いで、立体造形物の造形が完了したか否かが判断される（Ｓ４８）。完了していなければ（Ｓ４８：ＮＯ）、処理対象の層を特定するための積層順Ｎがインクリメント（「１」が加算）されて、１つ上の層が処理対象の層とされる（Ｓ４９）。処理はＳ４４へ戻り、次の粉体層および造形層が形成される（Ｓ４４〜Ｓ４７）。具体例では、Ｓ４４〜Ｓ４９が繰り返されることで、層７０１〜７１２の造形層が積層方向に積み重ねられ、立体造形物７０が作成される。立体造形物の造形が完了すると（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ステージ１１が下降されて、加振モータ４６および粉体吸引ポンプ４８が駆動され、未硬化粉体が回収される（Ｓ５０）。立体造形処理は終了する。
以上説明したように、本実施形態におけるＰＣ１００及び立体造形装置１が構成される。本実施形態では、ＰＣ１００のＣＰＵ８０によるＳ３１〜Ｓ３３の処理（図１９参照）で、積層方向における層（粉体層及び造形層）７０１〜７１２の位置に応じて、吐出密度が決定され、吐出データが作成される。そして、立体造形装置１のＣＰＵ３０は、吐出密度に対応した吐出データに応じて、層７０１〜７１２に対して造形液を吐出する（Ｓ４７）。言い換えると、積層方向における層７０１〜７１２の位置に応じて、吐出密度が調整される（Ｓ４７）。吐出密度は、造形層を形成する場合の立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量に関係する。そして、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量は、立体造形物を構成する造形層の積層方向の表面の滑らかさに関係する。本実施形態では、吐出密度を調整することで滑らかさに関係する立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整することができるので、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整しない場合に比べて、立体造形物７０の積層方向の表面（本実施形態では最上層７１２の上面及び最下層７０１の下面）をより滑らかに形成することができる。
また、第一下部層の造形層（最下層７０１、下第二層７０２、及び下第三層７０３）を形成する場合の吐出密度「４ｍｇ／ｃｍ２」を、第一下部層の１つ上側の造形層（中間層７０４）を形成する場合の吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」より大きくして、造形液を吐出している（Ｓ４７）。このため、最下層７０１の造形層を形成する場合の立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が、第一下部層の１つ上側の中間層７０４の造形層を形成する場合より大きくなる。前述したように、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなると、立体造形粉体が造形液で満たされて、立体造形粉体と造形液とが混ざり易くなり、立体造形粉体の表面が粗くなりにくい。よって、最下層７０１における下面が滑らかに形成される。よって、立体造形物７０の積層方向下側の表面をより滑らかに形成することができる。より詳細には、第一下部層の１つ上側の造形層（中間層７０４）を形成する場合の吐出密度の条件で最下層７０１を形成する場合に比べて、立体造形物７０の積層方向下側の表面をより滑らかに形成することができる。
また、上部層の造形層（最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０）を形成する場合の吐出密度「２ｍｇ／ｃｍ２」を、上部層の１つ下側の造形層（中間層７０９）を形成する場合の吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」より小さくして、造形液を吐出している（Ｓ４７）。この場合、前述したように、上部層を構成する最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０の造形層を形成する場合に、ヘッド２０から吐出される造形液の量が少ないので、上側の表面に凸凹ができ難い。このため、最上層７１２の上面が滑らかに形成されやすい。よって、立体造形物７０の積層方向上側の表面をより滑らかに形成することができる。より詳細には、上部層の１つ下側の造形層（中間層７０９）を形成する場合の吐出密度の条件で最上層７１２を形成する場合に比べて、立体造形物７０の積層方向上側の表面をより滑らかに形成することができる。
また、本実施形態では、最下層７０１〜下第三層７０３の間の吐出密度は「４ｍｇ／ｃｍ２」、中間層７０４〜７０９の間の吐出密度は「３ｍｇ／ｃｍ２」、上第三層７１０〜最上層７１２の間の吐出密度は「２ｍｇ／ｃｍ２」のように、離散的な値で調整されている（Ｓ４７）。すなわち、例えば最下層７０１から最上層７１２に向けて「０．１ｍｇ／ｃｍ２」の間隔で吐出密度が調整される場合のように、連続的に調整されるのではない。このため、複雑な計算をし、層が変わる毎にヘッドから吐出する造形液の量を少しずつ調整して連続的に吐出密度を調整する場合に比べて、立体造形装置１のＣＰＵ３０の処理の負荷を低減できる。
また、ヘッド２０から吐出される造形液の液滴４０の数を増減させることで、吐出密度を調整している（図１５及び図１６参照）。造形液の液滴の数を増減させるには、ヘッド２０から造形液の液滴４０を吐出するタイミングを変更するだけでよい。よって、簡単な制御で吐出密度を増減させることができる。
第一実施形態の変形例である第二実施形態について説明する。第一実施形態では、造形液の吐出密度を調整して、立体造形物の積層方向の表面を滑らかにしていたが、第二実施形態では、層（粉体層及び造形層）の厚みを調整して、立体造形物の積層方向の表面を滑らかにする。
まず、図２２を参照して、厚み調整データ１１２について説明する。厚み調整データ１１２は、前述の実験結果を元に、粉体層の厚みを調整することで、最上層の上面と最下層の下面とが滑らかになるように設定されたデータである。厚み調整データは、ＰＣ１００のＨＤＤ８３（図７参照）に予め記憶されている。
厚み調整データ１１２は、ＰＣ１００のＣＰＵ８０（図７参照）が、立体造形データ１１１を作成する場合に使用される。以下の説明において、最下層を含まず最下層より上側の所定範囲の層を第二下部層という。本実施形態では、この所定範囲の層は、２つの層であるとする。第二下部層に含まれる範囲では、層（粉体層及び造形層）の厚みは同一となる。第二下部層は、下第二層及び下第三層を含む。また、上部層は、第一実施形態と同様に、最上層、上第二層、及び上第三層を含む。
図２２に示すように厚み調整データ１１２には、積層方向の層の位置と、厚みとが対応付けられて記憶されている。より詳細には、上部層である最上層、上第二層、及び上第三層には、厚み「１５０μｍ」が対応付けられている。最下層には、厚み「１５０μｍ」が対応付けられている。第二下部層である下第二層と下第三層とには、厚み「１５０μｍ」が対応付けられている。中間層には、「３００μｍ」が対応付けられている。最上層の厚みが小さい方が上面を滑らかに形成できるので、最上層を含む上部層の厚み「１５０μｍ」が、中間層の厚み「３００μｍ」より小さく設定されている。また、最下層の１つ上側の層である下第二層の厚みが小さい方が最下層の下面が滑らかになるので、下第二層を含む第二下部層の厚み「１５０μｍ」が中間層の厚み「３００μｍ」より小さく設定されている。
図２３を参照して、第一立体造形データ作成処理（図１８参照）の変形例である第二立体造形データ作成処理について説明する。以下の説明において、第一実施形態の第一立体造形データ作成処理と同様の処理は同じ符号で示し、詳細の説明は省略する。第二立体造形データ作成処理は、第一立体造形データ作成処理と比較して、Ｓ１５の処理がＳ５５の処理に変更され、Ｓ１６の処理がＳ５６の処理に変更されている。Ｓ５５とＳ５６との処理で立体造形データ１１１（図１７参照）の作成が行われる。その他の処理は、第一立体造形データ作成処理と同様である。
図２３に示すようにＳ１１〜Ｓ１４の処理が実行されると、厚みデータ作成処理が実行される（Ｓ５５）。図２４を参照して、厚みデータ作成処理（Ｓ５５）について説明する。厚みデータ作成処理では、立体造形物の最下層の下面と最上層の上面とが滑らかになるように、厚みデータが作成される。まず、造形しようとするＮ番目の層の積層方向における位置（最上層、上第二層、上第三層、最下層、下第二層、上第三層、及び中間層など）が特定される（Ｓ６１）。次いで、厚み調整データ１１２（図２２参照）が参照され、Ｓ６１で特定された層の積層方向における位置に対応する層の厚みが決定される（Ｓ６２）。次いで、Ｓ６２で決定された層の厚みで厚みデータが作成される（Ｓ６３）。
例えば、積層順Ｎが「１」の場合、積層順Ｎ「１」に対応する層は、層７０１（図２０参照）である。層７０１は、１層分下側に造形層が存在しないので、最下層である。このため、層７０１が最下層であると特定される（Ｓ６１）。厚み調整データ１１２（図２２参照）において、最下層の厚みは「１５０μｍ」であるので、最下層７０１の厚みは、「１５０μｍ」と決定される（Ｓ６２）。そして、厚み「１５０μｍ」で最下層７０１を作成するための厚みデータが作成される（Ｓ６３）。Ｓ６３の処理が行われると、処理は第二立体造形データ作成処理（図２３参照）へ戻る。
次いで、図２３に示すように、吐出データが作成される（Ｓ５６）。本実施形態では、吐出密度が一定の「３ｍｇ／ｃｍ２」であるとする。吐出密度「３ｍｇ／ｃｍ２」で、積層順Ｎに対応する造形層を作成するための、造形液を吐出する座標（Ｘ，Ｙ）や吐出する色（立体造形物７０の場合は無色のクリア造形液）が決定され、吐出データが作成される（Ｓ５６）。立体造形データ１１１の作成（Ｓ５５及びＳ５６）が完了すると、処理はＳ１７に進む。Ｓ１７以降の処理は、第一実施形態の場合と同様である。
立体造形装置１のＣＰＵ３０は、第一実施形態と同様に、立体造形処理（図２１参照）を行う。第二実施形態では、例えば、最下層７０１（図２０参照）の造形層を形成する場合、吐出データが示す厚み「１５０μｍ」分だけステージ１１の上面の高さが下降され（Ｓ４５）、ステージ１１に立体造形粉体が供給されて上面が平坦化され、厚み「１５０μｍ」の粉体層が形成される（Ｓ４６）。同様に、第二下部層を構成する下第二層７０２と下第三層７０３の造形層を形成する場合、吐出データに応じて、厚み「１５０μｍ」の粉体層が形成される（Ｓ４５及びＳ４６）。中間層７０４〜７０９の造形層を形成する場合、吐出データに応じて、厚み「３００μｍ」の粉体層が形成される（Ｓ４５及びＳ４６）。上部層を構成する最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０の造形層を形成する場合、吐出データに応じて、厚み「１５０μｍ」で粉体層が形成される（Ｓ４５及びＳ４６）。粉体層が形成される度に（Ｓ４５及びＳ４６）、造形液が吐出され（Ｓ４７）、造形層が形成される。
第二実施形態で形成された立体造形物７０を図２６に示す。図２６に示すように、下第二層７０２、下第三層７０３、最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０の厚みが中間層７０４〜７０９よりも小さく（１５０μｍ）形成されている。なお、図２６において最下層７０１は、１５０μｍよりやや厚くなっている。これは、最下層７０１の下側に固化されていない立体造形粉体が存在する状態で、最下層７０１の造形層を作成した場合を例示したものである。この場合、最下層７０１の粉体層の厚み「１５０μｍ」を調整しても、固化されていない立体造形粉体（例えば、Ｓ４１の初期化処理で形成された３〜１０ｍｍ程度の平坦化された粉体層の土台）と、最下層７０１を形成するために新たに作成した粉体層とが区別できなくなる。このため、最下層７０１を形成する場合に造形液が「１５０μｍ」より下側まで浸透し、最下層７０１が「１５０μｍ」より厚くなる。
以上のように、第二実施形態における処理が行われる。本実施形態では、ＰＣ１００のＣＰＵ８０によるＳ６１〜Ｓ６３の処理（図２４参照）で、積層方向における層（粉体層及び造形層）７０１〜７１２の位置に応じて、粉体層の厚みが決定され、厚みデータが作成される。そして、立体造形装置１のＣＰＵ３０は、厚みデータに応じて、層７０１〜７１２の粉体層を形成する（Ｓ４５及びＳ４６）。言い換えると、積層方向における層７０１〜７１２の位置に応じて、粉体層の厚みが調整される（Ｓ４５及びＳ４６）。粉体層の厚みは、造形層を形成する場合の立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量に関係する。そして、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量は、立体造形物を構成する造形層の積層方向の表面の滑らかさに関係する。本実施形態では、粉体層の厚みを調整することで滑らかさに関係する立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整することができるので、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量を調整しない場合に比べて、立体造形物７０の積層方向の表面（本実施形態では最上層７１２の上面及び最下層７０１の下面）をより滑らかに形成することができる。
また、第二下部層の造形層（下第二層７０２及び下第三層７０３）を形成する場合の粉体層の厚み「１５０μｍ」を、第二下部層の１つ上側の粉体層（中間層７０４）を形成する場合の厚み「３００μｍ」より小さくして、粉体層を形成している（Ｓ４５及びＳ４６）。この場合、最下層７０１の１つ上側の粉体層（下第二層７０２）の厚みが小さくなる。最下層７０１の１つ上側の粉体層（下第二層７０２）の厚みが小さくなれば、下第二層７０２に造形液が吐出された場合に、最下層７０１側に浸透する造形液が増え、最下層７０１における立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量がより大きくなる。立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が大きくなると、立体造形粉体が造形液で満たされて、立体造形粉体と造形液とが混ざり易くなり、立体造形粉体の表面が粗くなりにくい。よって、最下層７０１の下面をより滑らかに形成することができる。より詳細には、第二下部層の１つ上側の造形層（中間層７０４）を形成する場合の粉体層の厚みの条件で、最下層７０１の１つ上側の造形層（下第二層７０２）を形成する場合より、最下層７０１の下面を滑らかに形成することができる。
また、上部層の造形層（最上層７１２、上第二層７１１、及び上第三層７１０）を形成する場合の粉体層の厚み「１５０μｍ」を、上部層の１つ下側の造形層（中間層７０９）を形成する場合の粉体層の厚み「３００μｍ」より小さくして、粉体層を形成している（Ｓ４５及びＳ４６）。粉体層の厚みが小さくなると、立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が増加する。このため、最上層７１２を形成する場合の立体造形粉体の単位体積当たりの造形液の量が、上部層の１つ下側の造形層（中間層７０９）を形成する場合より大きくなる。この場合、立体造形粉体に造形液が満たされて、最上層７１２における上面が滑らかに形成されやすい。よって、立体造形物７０の積層方向上側の表面をより滑らかに形成することができる。より詳細には、上部層の１つ下側の造形層（中間層７０９）を形成する場合の粉体層の厚みの条件で最上層７１２を形成する場合に比べて、最上層７１２の上面をより滑らかに形成することができる。
また、本実施形態では、最下層７０１〜下第三層７０３の間は「１５０μｍ」、中間層７０４〜７０９の間は「３００μｍ」、上第三層７１０〜最上層７１２の間は「１５０μｍ」のように、粉体層の厚みが離散的な値で調整されている（Ｓ４５及びＳ４６）。すなわち、例えば最上層７１２と最下層７０１とから中間層に向けて「２０μｍ」の間隔で徐々に粉体層の厚みが大きくなる場合のように、連続的に粉体層の厚みが調整されるのではない。このため、複雑な計算をし、層が変わる度にステージ１１の上面の高さを少しずつ調整して連続的に粉体層の厚みを調整する場合に比べて、立体造形装置１のＣＰＵ３０の処理の負荷を低減できる。
上記第一、第二実施形態において、ＰＣ１００が本発明の「立体造形データ作成装置」に相当する。平坦化ローラ１６が本発明の「平坦化手段」に相当する。ヘッド２０が「吐出手段」に相当する。ステージ昇降モータ４２が「昇降手段」に相当する。第一実施形態におけるＳ４７の処理（図２１参照）を行うＣＰＵ３０と、第二実施形態におけるＳ４４及びＳ４５の処理（図２１参照）を行うＣＰＵ３０とが本発明の「調整手段」に相当する。第一実施形態におけるＳ４７の処理（図２１参照）と、第二実施形態におけるＳ４４及びＳ４５の処理（図２１参照）とが本発明の「調整ステップ」に相当する。第一実施形態におけるＳ１５及びＳ１６（図１８参照）で立体造形データを作成する処理と、第二実施形態におけるＳ５５とＳ５６（図２３参照）で立体造形データを作成する処理が、本発明の調整データ作成ステップに相当する。
なお、本発明は上記の第一、第二実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第一実施形態において、中間層の吐出密度が「３ｍｇ／ｃｍ２」で一定であったが、これに限定されない。例えば、中間層の吐出密度が変動してもよい。
また、第一実施形態において、吐出密度が離散的に調整されていたが、これに限定されない。例えば、吐出密度は、最下層から上側の層に向かうほど、「０．１ｍｇ／ｃｍ２」毎の間隔で吐出密度が連続的に減少するように調整されてもよい。
また、第一実施形態において、ＣＰＵ３０は、ヘッド２０から吐出される造形液の液滴４０の数を増減させることで吐出密度を調整していたが、これに限定されない。例えば、ＣＰＵ３０は、ヘッド２０から吐出される造形液の液滴４０の大きさを増減させることで、吐出密度を調整してもよい。例えば、図１５の場合より吐出密度を減少させる場合、図２５に示すように、液滴４０の大きさを小さくする。この場合、ＣＰＵ３０は、ヘッド２０から吐出する液滴４０の大きさで吐出密度を調整することで、リニアに吐出密度を調整できる。
また、第二実施形態において、中間層における粉体層の厚みが「３００μｍ」で一定であったが、これに限定されない。例えば、中間層における粉体層の厚みが変動してもよい。また、粉体層の厚みが離散的に調整されていたが、これに限定されない。例えば、粉体層の厚みは、最上層７１２と最下層７０１とから中間層に向けて、「２０μｍ」の間隔で連続的に増加するように調整されてもよい。また、第二実施形態において、最下層７０１の粉体層の厚みは、下第二層７０２と同じでなくてもよい。
また、第一実施形態では吐出密度のみが調整され、第二実施形態では粉体層の厚みのみが調整されていたが、これに限定されない。例えば、吐出密度と粉体層の厚みとを同時に調整してもよい。
また、立体造形物７０の上側の表面と、下側の表面とが両方滑らかになるようにしていたが、これに限定されない。例えば、立体造形物７０の上側の表面と下側の表面のいずれか一方のみを滑らかにするように処理を行ってもよい。
また、第一実施形態及び第二実施形態で例示した立体造形物７０は、最下層、最上層がそれぞれ１つであったが、作成する立体造形物は、最下層、最上層が１つのものに限られない。例えば、図２７に示すように、複数の最下層と複数の最上層とが存在する立体造形物７２を作成してもよい。この場合でも、立体造形物７０を作成する場合と同様の処理で、最下層７２１，７２６，７３６の下面と、最上層７３２，７４３、７４８の上面を滑らかに形成できる。すなわち、立体造形物７２の積層方向上側の表面と下側の表面を滑らかに形成できる。第一実施形態において立体造形物７２を作成する場合、最下層７２１，７２６，７３６、下第二層７２２，７２７，７３７、下第三層７２３，７２８，７３８の造形層を形成する場合の吐出密度は、「４ｍｇ／ｃｍ２」となる。また、最上層７３２，７４３、７４８、上第二層７３１，７４２，７４７、上第三層７３０，７４１，７４６の造形層を形成する場合の吐出密度は、「２ｍｇ／ｃｍ２」となる。また、中間層７２４，７２５，７２９，７３３，７３４，７３５，７３９，７４０，７４４，７４５の造形層を形成する場合の吐出密度は、「３ｍｇ／ｃｍ２」となる。
また、第二実施形態において立体造形物を作成する場合、最下層７２１，７２６，７３６、下第二層７２２，７２７，７３７、下第三層７２３，７２８，７３８、最上層７３２，７４３、７４８、上第二層７３１，７４２，７４７、上第三層７３０，７４１，７４６の造形層を形成する場合の粉体層の厚みは、「１５０μｍ」となる。中間層７２４，７２５，７２９，７３３，７３４，７３５，７３９，７４０，７４４，７４５の造形層を形成する場合の粉体層の厚みは、「３００μｍ」となる。
なお、図２７の立体造形物において、最下層７２１，７２６，７３６、最上層７３２，７４３、７４８の紙面左側の層の部位には、最下層７２１，７２６，７３６、最上層７３２，７４３、７４８と同じ厚み、同じ吐出密度で、造形層を形成すればよい。すなわち、最下層７２１，７２６，７３６、最上層７３２，７４３、７４８の紙面左側の層の部位も、最下層、最上層とみなしてもよい。また、例えば、最下層７２１，７２６，７３６、最上層７３２，７４３、７４８の紙面左側の層の部位の吐出密度を、最下層７２１，７２６，７３６、最上層７３２，７４３、７４８とは異なる吐出密度にして造形層を形成してもよい。
また、第一実施形態及び第二実施形態において、上部層、第一下部層、及び第二下部層のそれぞれの範囲は限定されない。上部層は、少なくとも最上層を含めばよい。第一下部層は、少なくとも最下層を含めばよい。第二下部層は、少なくとも最下層の１つ上側の層（下第二層）を含めばよい。そして、第一実施形態では、最上層を含む上部層の１つ下側の層より、上部層への吐出密度を小さくすればよい。この場合でも、上部層の１つ下側の層と同じ吐出密度で上部層の造形層を作成する場合より、最上層の上面が滑らかになる。同様に、第一実施形態では、最下層を含む第一下部層の１つ上側の層より、第一下部層への吐出密度を大きくすればよい。第二実施形態では、最上層を含む上部層の１つ下側の層より、上部層の粉体層の厚みを小さくすればよい。また、下第二層を含む第二下部層の１つ上側の層より、第二下部層の粉体層の厚みを小さくすればよい。
また、立体造形物７０で使用される造形液はクリア造形液であったが、例えば、立体造形物７０に色が付されている場合には、シアン造形液、マゼンタ造形液、イエロー造形液、ブラック造形液等を使用してもよい。
また、第一、第二実施形態で示した吐出密度の値や、造形層の厚みの値は、本実施形態の値に限定されない。
また、第一、第二実施形態では、ＰＣ１００が立体データに基づいて立体造形データ１１１を作成し、作成した立体造形データ１１１を立体造形装置１に出力する。しかし、立体造形装置１は、第一立体造形データ作成処理（図１８参照）及び第二立体造形処理（図２３参照）を自ら実行してもよい。この場合、立体造形装置１が本発明の「立体造形データ作成装置」に相当する。また、第一立体造形データ作成処理及び第二立体造形データ作成処理は、メーカが保有するサーバ等で実行してもよいことは言うまでもない。この場合、サーバが本発明の「立体造形データ作成装置」に相当する。
１ 立体造形装置
１１ ステージ
１６ 平坦化ローラ
３０，８０ ＣＰＵ
４０ 液滴
４２ ステージ昇降モータ
７０，７２ 立体造形物
１００ ＰＣ
１１０ 吐出密度調整データ
１１１ 立体造形データ
１１２ 厚み調整データ
７０１，７２１，７２６，７３６ 最下層
７１２，７３２，７４３，７４８ 最上層

Claims (13)

  1. 造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、
    前記ステージに対し、前記ステージのステージ面と平行な方向に相対移動することで前記ステージに載置された立体造形粉体の表面を平坦化して粉体層を形成する平坦化手段と、
    前記平坦化手段によって形成された前記粉体層に前記造形液を吐出することで、立体造形物の層である造形層を造形する吐出手段と、
    前記ステージ面と前記平坦化手段との間の、前記ステージ面に垂直な方向の距離を変化させる昇降手段とを備え、
    前記平坦化手段による前記粉体層の形成と、前記吐出手段による前記粉体層への前記造形液の吐出とを繰り返すことで、前記造形層が積層方向に積層された立体造形物を作成する立体造形装置であって、
    前記造形層を形成する場合に、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする立体造形装置。
  2. 前記調整手段は、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記吐出手段から前記粉体層に向けて吐出する前記造形液の単位面積当たりの重さである吐出密度を少なくとも調整することで、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整することを特徴とする請求項１に記載の立体造形装置。
  3. 前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分下側に前記造形層が存在しない部位である最下層を含んで前記最下層より上側の所定範囲の層である第一下部層を形成する場合の前記吐出密度を、前記第一下部層の１つ上側の前記造形層を形成する場合の前記吐出密度より大きくすることを特徴とする請求項２に記載の立体造形装置。
  4. 前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分上側に前記造形層が存在しない部位である最上層を含んで前記最上層より下側の所定範囲の層である上部層を形成する場合の前記吐出密度を、前記上部層の１つ下側の前記造形層を形成する場合の前記吐出密度より小さくすることを特徴とする請求項２又は３に記載の立体造形装置。
  5. 前記調整手段は、前記吐出密度を調整する場合に、離散的に前記吐出密度を調整することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の立体造形装置。
  6. 前記吐出手段は、前記粉体層の表面に前記造形液の液滴を吐出し、
    前記調整手段は、前記吐出手段から吐出される前記造形液の液滴の数を増減させることで、前記吐出密度を調整することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の立体造形装置。
  7. 前記吐出手段は、前記粉体層の表面に前記造形液の液滴を吐出し、
    前記調整手段は、前記吐出手段から吐出される前記造形液の液滴の大きさを増減させることで、前記吐出密度を調整することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の立体造形装置。
  8. 前記調整手段は、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記昇降手段によって変化させる前記距離を調整して前記平坦化手段によって形成される前記粉体層の厚みを少なくとも調整することで、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の立体造形装置。
  9. 前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分下側に前記造形層が存在しない部位である最下層より上側の所定範囲の層である第二下部層を形成する場合に、前記第二下部層を形成する場合の前記粉体層の厚みを、前記第二下部層の１つ上側の前記粉体層を形成する場合の厚みより小さくすることを特徴とする請求項８に記載の立体造形装置。
  10. 前記調整手段は、前記立体造形物における前記造形層のうち１層分上側に前記造形層が存在しない部位である最上層を含んで前記最上層より下側の所定範囲の層である上部層を形成する場合の前記粉体層の厚みを、前記上部層の１つ下側の前記造形層を形成する場合の前記粉体層の厚みより小さくすることを特徴とする請求項８又は９に記載の立体造形装置。
  11. 前記調整手段は、前記粉体層の厚みを調整する場合に、離散的に前記粉体層の厚みを調整することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の立体造形装置。
  12. 造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、
    前記ステージに対し、前記ステージのステージ面と平行な方向に相対移動することで前記ステージに載置された立体造形粉体の表面を平坦化して粉体層を形成する平坦化手段と、
    前記平坦化手段によって形成された前記粉体層に前記造形液を吐出することで、立体造形物の層である造形層を造形する吐出手段と、
    前記ステージ面と前記平坦化手段との間の、前記ステージ面に垂直な方向の距離を変化させる昇降手段とを備え、
    前記平坦化手段による前記粉体層の形成と、前記吐出手段による前記粉体層への前記造形液の吐出とを繰り返すことで、前記造形層が積層方向に積層された立体造形物を作成する立体造形装置において実行される立体造形方法であって、
    前記造形層を形成する場合に、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整する調整ステップを備えたことを特徴とする立体造形方法。
  13. 造形液と混合することで固化する立体造形粉体が載置されるステージと、
    前記ステージに対し、前記ステージのステージ面と平行な方向に相対移動することで前記ステージに載置された立体造形粉体の表面を平坦化して粉体層を形成する平坦化手段と、
    前記平坦化手段によって形成された前記粉体層に前記造形液を吐出することで、立体造形物の層である造形層を造形する吐出手段と、
    前記ステージ面と前記平坦化手段との間の、前記ステージ面に垂直な方向の距離を変化させる昇降手段とを備え、
    前記平坦化手段による前記粉体層の形成と、前記吐出手段による前記粉体層への前記造形液の吐出とを繰り返すことで、前記造形層が積層方向に積層された立体造形物を作成する立体造形装置を制御するデータを作成するための立体造形データ作成プログラムであって、
    前記造形層を形成する場合に、前記積層方向における前記粉体層の位置に応じて、前記粉体層のうち前記造形層を形成する部位における前記立体造形粉体の単位体積当たりの前記造形液の量を調整するように前記立体造形装置が動作するためのデータを作成する調整データ作成ステップを立体造形データ作成装置のコントローラに実行させるための指示を含む立体造形データ作成プログラム。
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