JP2015143023A

JP2015143023A - 造形物の製造方法

Info

Publication number: JP2015143023A
Application number: JP2014263431A
Authority: JP
Inventors: 大西　勝; Masaru Onishi; 勝大西
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Current assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2015-08-06
Also published as: US20150183160A1; US9457556B2

Abstract

【課題】造形物を造形しつつ且つその表面に加飾を施すことのできる、造形物の製造方法の提供。
【解決手段】造形物の製造方法の一形態では、異なるインクジェットノズル（Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３）から吐出されるインクを積層することにより、造形３と、該造形された構造体の表面加飾１とを同時におこなうことも可能にしている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、造形物の製造方法に関し、より詳細には、造形物を造形しつつ、該造形物の表面に加飾を施す、造形物の製造方法に関する。

３次元の立体物を造形する手法としては、特許文献１にあるようなシート積層法のほか、溶融物堆積法（ＦＤＭ：Fused Deposition Molding）、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法（ＳＬ：Stereo Lithography）、粉末焼結法（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）などが知られている。

中でも、インクジェット法として、３Ｄプリンターによって紫外線硬化性樹脂を噴射しマスクパターンを積層する方法が多用されている。この方法は、最終製品の外観内観のデザイン・機構等を三次元ＣＡＤによってデータ化した後、コンピュータによって該データをスライスして薄板を重ね合わせるような多層型のマスクパターンデータを作成し、紫外線硬化性樹脂をマスクパターンデータに則してヘッドより噴射して積層することにより立体物を製造する。

また、このような手法を用いて造形した造形物の表面に加飾することも知られている。表面の加飾とは、表面の質感を変えたり、色を付したりすることをいう。

特開２００３−７１５３０号公報（２００３年３月１１日公開）

しかしながら、造形物の表面に模様や色を付ける技術の多くは、造形物を造形した後に、その表面に加飾を施すというものであり、造形物を造形しつつ、その過程で造形中の造形物の表面に加飾を施すという手法は少ない。

また、完成した造形物に対してその表面に加飾を施す手法の場合、造形物が複雑な立体構造を有する場合に、表面に良好に表面加飾を施すことができない場合がある。

すなわち、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、造形物を造形しつつ、且つその表面に加飾を施すことができる新たな、造形物の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る、造形物の製造方法は、第１インクおよび第２インクを吐出して、該第１インクの層の上に該第２インクの層が積層された下部領域を形成する下部領域形成工程と、上記下部領域形成工程の後に、上記第１インクと上記第２インクと第３インクとを吐出順を問わず吐出して、水平方向に関して、該第３インクの層の周囲に該第２インクの層が位置し、且つ、該第２インクの層の周囲に該第１インクの層が位置する中央領域を形成する中央領域形成工程と、上記中央領域形成工程の後に、上記第２インクおよび上記第１インクを吐出して、該第２インクの層の上に該第１インクの層が積層された上部領域を形成する上部領域形成工程と、を含み、上記第３インクによって、立体構造を有する本体部が構成され、上記第２インクによって、上記本体部の表面を覆う遮光層が構成され、且つ、上記第１インクによって、上記遮光層の表面を覆う加飾層が構成された造形物を製造することを特徴としている。

上記の構成によれば、造形物を造形しつつ、且つその表面に加飾を施すことができる、造形物の製造方法を提供することができる。

また、上記の構成によれば、造形（本体部の形成）と加飾（遮光層および加飾層の形成）とを並行しておこなうため、造形物が複雑な立体構造を有する場合であっても、本体部の表面に良好に表面加飾を施すことができる。

また、上記の構成によれば、本体部と加飾層との間に遮光層が設けられていることから、本体部が透明材料のような光を透過する材料からなる場合であっても、例えば加飾層の背面から不都合が光が入るようことがない。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記第１インクおよび上記第２インクをインクジェット法を用いて吐出し、上記下部領域形成工程では、上記第１インクを吐出する第１インクジェットノズルと、上記第２インクを吐出する第２インクジェットノズルと一体的に移動させて、或る領域の上方を、上記第１インクジェットノズルに続いて上記第２インクジェットノズルが通過して、該或る領域に各ノズルからインクを吐出し、上記上部領域形成工程では、別の或る領域の上方を、上記第２インクジェットノズルに続いて上記第１インクジェットノズルが通過して、該別の或る領域に各ノズルからインクを吐出する。

上記の構成によれば、各ノズルからインクを吐出して積層構造を形成することができる。

また、本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記下部領域形成工程では、上記第２インクの層の上に上記第３インクの層が積層されるように、上記第３インクも吐出する。

上記の構成によれば、下部領域形成工程において、加飾層、遮光層および本体部を一度に形成することができる。

また、本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記上部領域形成工程では、上記第３インクも吐出して、該第３インクの層の上に上記第２インクの層を積層する。

上記の構成によれば、上部領域形成工程において、加飾層、遮光層および本体部を一度に形成することができる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記造形物における上記第１インクの層の端面の法線の角度が、水平線または上記第１インクを吐出する第１インクジェットノズルが移動する基準線に対して±４５°の角度範囲に含まれる該造形物の領域を、上記中央領域形成工程によって形成する。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記造形物は球体であり、該球体の中心点を中心に、該中心点を通る水平面から上下４５°までの角度範囲に含まれる該造形物の領域を、上記中央領域形成工程によって形成する。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記第１インクとして、着色インクまたは加飾用インクを用いる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記第２インクとして、白色インク、銀色インクまたはメタリックインクを用いる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記下部領域形成工程、上記中央領域形成工程および上記上部領域形成工程のうちの少なくとも１つの工程において、上記造形物の支持体となるサポート材を形成するためのサポート材用インクを吐出する。

本発明によれば、インクジェット法を用いて、造形物を造形しつつ且つその表面に加飾を施すことができる。

本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法によって形成される造形物の部分断面図である。図１に示した造形物の断面図である。図２に示した造形物の一部である下部領域を示した部分断面図である。図３に示したＡ領域に関して、本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法を用いて造形および加飾をおこなっている過程を示した説明図である。図３に示したＡ領域に関して、本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法を用いて造形および加飾をおこなっている過程の変形例を示した説明図である。図３に示したＢ領域に関して、本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法を用いて造形および加飾をおこなっている過程を示した説明図である。図２に示した造形物の一部である中央領域を示した部分断面図である。図７に示したＣ領域に関して、本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法を用いて造形および加飾をおこなっている過程を示した説明図である。図２に示した造形物の一部である上部領域を示した部分断面図である。図９に示したＤ領域に関して、本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法を用いて造形および加飾をおこなっている過程を示した説明図である。本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法によって形成される造形物の他の形状を示す部分断面図である。

以下、本発明に係る、造形物の製造方法の一実施形態について説明するが、先ずは本実施形態の、造形物の製造方法によって造形される造形物の構造を図１を用いて説明し、その次に、本実施形態の、造形物の製造方法を説明する。

図１は、本実施形態の、造形物の製造方法によって造形される造形物の部分断面図を示している。造形物１０は、外形が球形を有している。造形物１０は、本体部３と、該本体部３の表面を覆う遮光層２と、該遮光層２の表面を覆う加飾層１とから構成されている。

本体部３は、後述するように、インクジェット法を用いて造形材料インクを吐出して、その堆積物に紫外線を照射して硬化させることによって形成される。本体部３は、造形物１０の主体であり、造形物１０の立体構造を決定する部分であると言える。すなわち、本実施形態では、主体である本体部３が球形を有しているため、造形物１０が球形を有している。換言すれば、加飾層１および遮光層２は、主体である球形の本体部３の表面にコーティングされているに過ぎない。

本実施形態では、本体部３は透明体である。本体部３を透明体から構成すると、例えばその表面の或る一部分に加飾（色付けや文字を描くなど）を施した場合に、その背面側からその加飾部分の裏面が透けて見えることがある。そして、その加飾部分が該背面側に描いたものと重なって見えて不都合となることがある。そこで、本実施形態では、そのような事態を避けるために、以下に説明するように、本体部３と加飾層１との間に遮光層２を設けている。

遮光層２は、図１に示すように、少なくとも加飾層１側の表面において、外部から入射した光Ｌを反射させる機能を有する層である。この機能を実現させる材料であって、後述するようにインクジェット法を用いて吐出して形成することができる材料（インク）であれば、遮光層２の材料として用いることができる。一例としては、白色インク、銀色インクまたはメタリックインクを用いることができる。また、遮光層２は、この機能を実現させることができる程度の厚さを、本体部３の表面において形成すればよく、例えば１０〜１００μｍ程度の厚さとすることができる。

なお、本実施形態では、遮光層２は、球形の本体部３の表面全体を被覆するように設けられている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、遮光層２は、本体部３の表面の一部のみを被覆するものであってもよい。但し、加飾層１が設けられている領域の該加飾層１の本体部３側には設けられていることが好ましい。

加飾層１は、造形物１０の表面を構成する層であり、本体部３の表面を色づけ（絵や文字を描く場合も含む）したい場合には着色層として構成されるほか、表面の光沢を消したりするなどの加飾を施すための層として構成される。加飾層１も、本体部３および遮光層２と同じくインクジェット法を用いて吐出して形成することができる材料（インク）から構成される層である。

従前の技術では、図１のような造形物１０を完成させるためには、何らかの方法によって形成した本体部に対して、スプレー装置などを用いて本体部の表面にコーティング材を塗布してコーティングするという手法をとる。しかしながら、この手法では、本体部が複雑な立体構造（例えば中空構造）を有している場合に、その表面（内面）にコーティングを施すことができない。

そこで、本実施形態では、本体部３、遮光層２および加飾層１を、全てインクジェット法を用いて形成するということを特徴としている。すなわち、本体部の造形と並行して遮光層２および加飾層１を形成して、造形と加飾とを同時に実現する。

すなわち、本実施形態の、造形物の製造方法は、インクジェット法を用いた、造形物の製造方法であって、加飾層インク（第１インク）を吐出した上に、遮光層インク（第２インク）を吐出する下部領域形成工程と、下部領域形成工程の後に、加飾層インク（第１インク）と遮光層インク（第２インク）と本体部インク（第３インク）とを、吐出順を問わず、水平方向に関して、本体部インク（第３インク）の層の周囲に遮光層インク（第２インク）の層が位置し、且つ、該遮光層インク（第２インク）の層の周囲に加飾層インク（第１インク）の層が位置するように、吐出する中央領域形成工程と、中央領域形成工程の後に、遮光層インク（第２インク）を吐出した上に、加飾層インク（第１インク）を吐出する上部領域形成工程と、を含み、上記第３インクによって、立体構造を有する本体部が構成され、上記遮光層インク（第２インク）によって、該本体部の表面を覆う遮光層が構成され、且つ、上記加飾層インク（第１インク）によって、該遮光層の表面を覆う加飾層が構成された造形物を形成する。

なお、本実施形態では、インクジェット法を用いてインクを滴下して堆積することを利用して、堆積を繰り返して造形物１０を造形且つ加飾する態様について説明する。すなわち、本実施形態では、重力方向の下方から上方に向かって造形物１０を造形且つ加飾する態様を説明する。

＜下部領域形成工程＞
上記下部領域形成工程では、図１に示す造形物１０の下部領域を形成するための工程である。

ここで、図２は、図１に示した造形物１０の断面図を示す。本実施形態の、造形物の製造方法では、図２に示す下部領域を、下部領域形成工程によって造形および加飾する。なお、下部領域は、換言すれば造形物の製造方法の最初の工程によって形成される領域を示しており、造形物１０自体の下を表わすものではない。

図２に示す下部領域は、球体の造形物１０の中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから下方に４５°を超える角度範囲に含まれる領域である。図３に、図２に示す下部領域のみを拡大したものを示す。

下部領域は、図３に示すように、重力方向の下方部に加飾層１の一部が位置し、その加飾層１に積層されるかたちで遮光層２の一部が位置し、更にその遮光層２に積層されるかたちで本体部３の一部が位置している。

以下に、まず図３に示す下部領域の一部である図３中のＡ領域を取り上げて、下部領域形成工程を説明する。

図４は、図３のＡ領域について、造形および加飾の過程を説明する図である。下部領域形成工程では、重力方向の下方部に位置する加飾層１を形成するための加飾層インクを先ず滴下し、堆積した加飾層インク溜まり（以下、加飾層１と記載する）の上に、遮光層２を形成するための遮光層インクを滴下して遮光層インク溜まり（以下、遮光層２と記載する）を形成する。すなわち、或る滴下領域に関して、加飾層インクを遮光層インクよりも先に滴下する。

このように滴下タイミングを制御することにより、図３のＡ領域に示す、加飾層１の上に遮光層２が形成されている構成を実現することができる。

滴下タイミングの制御は、図４に示す各インクジェットノズルＮ１，Ｎ２から或る領域にインクを滴下するときの滴下タイミングを図示しない制御装置によって制御することにより実現することができる。すなわち、図４では、加飾層１を形成するための加飾層インクを滴下する第１インクジェットノズルＮ１と、遮光層２を形成するための遮光層インクを滴下する第２インクジェットノズルＮ２とを備えたインクジェットヘッドを用いて、第１インクジェットノズルＮ１と第２インクジェットノズルＮ２とを隣り合うように配列させ、或る領域の上方を第１インクジェットノズルＮ１が第２インクジェットノズルＮ２よりも先に通過するようにノズルＮ１、Ｎ２の配列方向に沿って移動させる。これにより、該或る領域には先ず加飾層インクが滴下されて堆積し、その上に遮光層インクが滴下されて堆積してなる造形物を形成することができる。なお、インクジェットノズル自体は、従来周知のものを用いることができるため、ここでの説明は省略する。

或る領域に堆積する加飾層１および遮光層２の堆積量は、各インクジェットノズルＮ１，Ｎ２からの滴下量を調整することによって容易に調整可能である。これも図示しない制御装置によって実現することができる。

すなわち、どのような立体構造の造形物１０（図１）を形成するかが示された例えばＣＡＤデータをインクジェット装置が取得すれば、インクジェット装置は、そのデータから或る一部の領域に関して、どのインクをどれほど堆積させる必要があり、また、どのインクをどの順番で堆積させる必要があるかの情報を得ることができ、これをもとに制御装置がインクジェットノズルＮ１，Ｎ２を制御することができる。

ところで、図４では、加飾層１の上に遮光層２が形成されているところまでを示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示すように遮光層２を形成するための遮光層インクを滴下して堆積させるのに続いて本体部３を形成するための本体部インクを滴下させることも可能である。

要するに、下部領域形成工程の本質は、造形物１０（図１）の最表面に位置する層、その一層内側に在る層、更にその内側に在る層、の順番で、それぞれの層を形成するインクを滴下して積層することによって、造形をおこない、本実施形態では、加飾層１が造形物１０の最表層に構成されていることから、造形と同時に、その造形物の加飾をおこなうことができることにある。

特に、本実施形態では、図４および図５に示すように、ノズルＮ１、Ｎ２（、Ｎ３）が一体となっており、これを図４および図５に示すように配列させて、一体的に図４および図５に矢印で示す方向に移動させている。これにより、或る領域の上方をこれらのノズル列が一回通過することによって、加飾層１と遮光層２（と本体部３）との積層構造を造形することができる。これは、加飾層１と遮光層２（と本体部３）とを積層するためのノズルの移動をそれぞれ独立して制御する必要がある装置を用いる場合に比べて、積層構造を効率的に造形することができるため好ましい。

ところで、図４および図５に示すＡ領域は、下部領域の中でも最も下部に位置する領域である。そこで、次に、図３に示すＢ領域において、下部領域形成工程がどのようにおこわれるかを図６を用いて説明する。

図６は、図３のＢ領域について、造形および加飾の過程を説明する図である。Ｂ領域は、Ａ領域から水平方向に移動した位置にある。Ａ領域は下部領域のなかでも最も下部に位置しており、図４に示すように、造形物１０の外面（加飾層１の表面）がベース面Ｂａｓｅに接している。一方、Ｂ領域では、造形物１０の外面（加飾層１の表面）がベース面Ｂａｓｅから離間している。

Ｂ領域を下部領域形成工程において形成する際には、この離間部分に造形物１０の支持体となるサポート材を形成する。サポート材は、加飾層１を形成するための加飾層インクを滴下する前に、同様にインクジェット法を用いてサポート材を形成するためのサポート材インクを滴下して堆積させる。そして、加飾層インクを、堆積したサポート材インク溜まり（以下、サポート材と記載する）の上に、滴下して堆積させる。遮光インクおよび本体部インクも、Ａ領域のところで説明している方法で滴下し堆積させる。すなわち、Ｂ領域に関しては、サポート材インクを加飾層インクよりも先に滴下して、加飾層インクを滴下した後に遮光層インクを滴下して、遮光層インクを滴下した後に本体部インクを滴下する。これにより、Ｂ領域に示す構成を実現することができる。

これを実現するためには、先述したように各インクの滴下タイミングを制御すればよい。滴下タイミングの制御は、図６に示す各インクジェットノズルＮＳ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３から或る領域にインクを滴下するときの滴下タイミングを図示しない制御装置によって制御すればよい。すなわち、図６では、サポート材インクを滴下するサポート材用インクジェットノズルＮＳと、加飾層インクを滴下する第１インクジェットノズルＮ１と、遮光層インクを滴下する第２インクジェットノズルＮ２と、本体部インクを滴下する第３インクジェットノズルＮ３とを備えたインクジェットヘッドを用いる。そして、サポート材用インクジェットノズルＮＳと第１インクジェットノズルＮ１と第２インクジェットノズルＮ２と第３インクジェットノズルＮ３とを一例に配列させ、或る領域の上方を、サポート材用インクジェットノズルＮＳ、第１インクジェットノズルＮ１、第２インクジェットノズルＮ２、第３インクジェットノズルＮ３の順で通過するようにノズルＮＳ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の配列方向に沿って移動させる。これにより、該或る領域には先ずサポート材インクが滴下されて堆積し、その上に加飾層インクが滴下されて堆積し、その上に遮光層インクが滴下されて堆積し、その上に本体部インクが滴下されて堆積してなる造形物を形成することができる。

また、Ｂ領域では、造形物１０の外面に沿って層の境界が湾曲（曲面）を形成している。これも、先述した堆積量の調整と同様に、滴下量を調整して、サポート材インクの滴下量を徐々に減少させていくことによって形成することができる。

また、本実施形態では、図３に示す下部領域の紙面左端から紙面右端までを、インクジェットヘッド（図４〜図６）を図３の紙面左側から右側に移動させることによって形成する。このとき、１回の移動で下部領域の下端から中央領域との隣接位置までを形成する必要はないが、複数回の移動でこれを形成する場合にそのうちの少なくとも１回の移動において、上述した滴下タイミングを調整して互いに異なる層（サポート材および本体部を含む）が形成される。

なお、図４、図５および図６において、ノズル数が異なっているが、これは説明の便宜上であり、本実施形態では、サポート材Ｓ、加飾層１、遮光層２および本体部３を形成するための４種類のノズルがインクジェットヘッドに設けられており、例えばＡ領域では、サポート材用インクジェットノズルＮＳからはサポート材インクが滴下されないように制御されていればよい。

また、本実施形態では、滴下タイミングを制御するという表現を、或る滴下対象領域に関してどのインクジェットノズルから先にインクを滴下するかを制御するという意味で用いている。したがって、例えば図６は或る瞬間のインクジェットヘッドの位置を示しているが、この瞬間の４つのインクジェットノズルの滴下タイミングを互いに異ならせるという意味ではない。つまり、この瞬間に、４つのインクジェットノズルから同時にインクが滴下（吐出）されてもよい。

下部領域の形成が完了すると、引き続いて図２に示す中央領域の形成をおこなう。

＜中央領域形成工程＞
図２に示す中央領域は、球体の造形物１０の中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方および下方に４５°の角度範囲に含まれる領域である。図７に、図２に示す中央領域のみを拡大したものを示す。

中央領域は、図７に示すように、本体部３を中心にして、その外側（つまり、紙面の左右方向、換言すれば球体の造形物１０の中心点Ｏから外面に向かう方向）に遮光層２の一部が位置し、更にその外側に加飾層１の一部が位置した構造を概ね有している。

以下に、図７に示す中央領域の一部である図７中のＣ領域を取り上げて、中央領域形成工程を説明する。

図８は、図７のＣ領域について、造形および加飾の過程を説明する図である。なお、説明の便宜上、サポート材については説明を省略する。

中央領域形成工程では、上述した下部領域形成工程の後に、加飾層インクと遮光層インクと本体部インクとを、水平方向に関して、本体部インク（第３インク）によって形成される本体部３の周囲（外側）に、遮光層インクによって形成される遮光層２が位置し、更に、その遮光層２の周囲（外側）に、加飾層インクによって形成される加飾層１が位置するように、インクを滴下（吐出）する。このとき、どの層から形成するかは問わない。すなわち、中央領域は、異なる種類の層を上下に積層した構造ではない領域であるため、形成順は問わない。

ただし、インクジェットヘッドを一回移動させただけで本体部３、遮光層２および加飾層１（並びにサポート材）を全て形成するためには、インクジェットノズルの配列によっては、各ノズルＮ１、Ｎ２、Ｎ３（および図６に示すノズルＮＳ）からインクを吐出するタイミングは自ずと決まり、これに従って各層が形成される順番も自ずと決まる場合がある。

また、本体部３、遮光層２および加飾層１（並びにサポート材）の形成順は問わないが、図２に示すように、中央領域の下部領域に近い領域、および中央領域の上部領域に近い領域は上下に層が重なっている、あるいは重なりかけているといえる。そのため、中央領域形成工程によって形成する領域は、広くとも、造形物１０における加飾層１の端面（造形物１０の最外表面）の法線の角度が、水平線または加飾層を吐出するインクジェットノズルが移動する基準線に対して±４５°の角度範囲に含まれる領域である。換言すれば、中央領域形成工程によって形成する領域は、広くとも球体の造形物１０の中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方および下方に４５°の角度範囲に含まれる領域であり、好ましくは、球体の造形物１０の中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方および下方に３０°の角度範囲に含まれる領域である。更には、球体の造形物１０の中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方および下方に１５°の角度範囲に含まれる領域を中央領域形成工程によって形成することがより好ましい。中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方および下方に４５°の角度範囲を超える範囲を中央領域形成工程によって形成すると、積層構造を良好に形成することができない虞がある。そのため、中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方および下方に４５°の角度範囲を超える領域は、先述した下部領域形成工程あるいは後述する上部領域形成工程によって形成する。

中央領域の形成が完了すると、引き続いて図２に示す上部領域の形成をおこなう。

＜上部領域形成工程＞
図２に示す上部領域は、球体の造形物１０の中心点Ｏを中心に、該中心点Ｏを通る水平面Ｆから上方に４５°を超える角度範囲に含まれる領域である。図９に、図２に示す上部領域のみを拡大したものを示す。なお、上部領域は、換言すれば造形物の製造方法の最後の工程によって形成される領域を示しており、造形物１０自体の上を表わすものではない。

上部領域は、図９に示すように、重力方向の下方部に本体部３の一部が位置し、その本体部３に積層されるかたちで遮光層２の一部が位置し、更にその遮光層２に積層されるかたちで加飾層１の一部が位置している。

以下に、図９に示す上部領域の一部である図９中のＤ領域を取り上げて、上部領域形成工程を説明する。

図１０は、図９のＤ領域について、造形および加飾の過程を説明する図である。上部領域形成工程では、重力方向の下方部に既に形成されている本体部３の表面３ａに本体部３を更に堆積させるための本体部インクを先ず滴下し、堆積した本体部インク溜まり（以下、本体部３と記載する）の上に、遮光層２を形成するための遮光層インクを滴下して遮光層インク溜まり（以下、遮光層２と記載する）を形成し、その遮光層２の上に、加飾層１を形成するための加飾層インクを滴下して加飾層インク溜まり（以下、加飾層１と記載する）を形成する。

本実施形態では、図１０に示すように、ノズルＮ１、Ｎ２（、Ｎ３）が一体となっており、これを図１０に示すように配列させて、一体的に図１０に矢印で示す方向に移動させている。これにより、或る領域の上方をこれらのノズル列が一回通過することによって、滴下タイミングが制御されて、図１０のＤ領域に示す、本体部３の上に遮光層２が形成されており、且つ、その遮光層２の上に加飾層１が形成されている構成を実現することができる。滴下タイミングの制御は、下部領域形成工程において説明した制御装置を用いておこなうことができ、堆積量も制御することができる。なお、Ｄ領域においてもサポート材インクを滴下させてもよい。

なお、以上の上部領域形成工程の説明では、インクジェットヘッドの一回の移動で、本体部３、遮光層２および加飾層１の３層を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも２層がインクジェットヘッドの一回の移動によって形成されればよい。

また、以上の上部領域形成工程の説明では、遮光層２および加飾層１だけでなく、本体部３も形成するが、本発明はこれに限定されるものではなく、遮光層２および加飾層１を積層させるだけであってもよい。

なお、各ノズルから吐出されたインクは、図示しない紫外線照射装置が出射する紫外線を照射することによって、硬化される。すなわち、各インクは、紫外線硬化型のインクであるといえる。紫外線照射装置は、例えば、インクジェットヘッドの移動方向の後方に在って、インクジェットヘッドからそれぞれインクが吐出された後に、紫外線を照射する態様とすることができる。

〔変形例１〕
上記実施形態では、造形物１０が図１に示すように球体であるが、本発明はこれに限定されるものではない。図１１は、造形物の変形例である直方体の造形物２０を示す部分断面図である。図１１の直方体の造形物２０も、図１と同様に、本体部３´と、遮光層２´と、加飾層１´とを有し、直方体の本体部３´の表面を、遮光層２´が被覆し、更に遮光層２´の表面を、加飾層１´が被覆している。

このような直方体の造形物２０であっても、上記実施形態にあるように下部領域と中央領域と上部領域とに区別し、それぞれを上記した各工程を用いて形成することにより、造形しつつ表面加飾を実現することができる。

〔変形例２〕
上記実施形態では、インクジェットヘッドを移動させているが、塗布対象とインクジェットヘッドとの相対位置が移動すれば、塗布対象のほうを移動させてもよく、双方を移動させてもいい。

〔変形例３〕
上記実施形態では、本体部３、遮光層２および加飾層１の３層構造の造形物１０を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インクの種類を増やすことによって、４層構造以上の造形物を形成することも可能である。

[付記事項]
上記の課題を解決するために、本発明に係る、造形物の製造方法は、加飾層インクおよび遮光層インクを吐出して、該加飾層の上に該遮光層が積層された下部領域を形成する下部領域形成工程と、上記下部領域形成工程の後に、上記加飾層インクと、上記遮光層インクと、本体部インクとを吐出順を問わず吐出して、水平方向に関して、該本体部の周囲に該遮光層が位置し、且つ、該遮光層の周囲に該加飾層が位置する中央領域を形成する中央領域形成工程と、上記中央領域形成工程の後に、遮光層インクおよび加飾層インクを吐出して、該遮光層の上に該加飾層が積層された上部領域を形成する上部領域形成工程と、を含み、上記本体部インクによって、立体構造を有する本体部が構成され、上記遮光層インクによって、該本体部の表面を覆う遮光層が構成され、且つ、上記加飾層インクによって、該遮光層の表面を覆う加飾層が構成された造形物を形成することを特徴としている。

また、上記の構成によれば、造形と加飾とを並行しておこなうため、造形物が複雑な立体構造を有する場合であっても、本体部の表面に良好に表面加飾を施すことができる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、加飾層インクおよび遮光層インクをインクジェット法を用いて吐出し、下部領域形成工程では、加飾層インクを吐出する第１インクジェットノズルＮ１と、遮光層インクを吐出する第２インクジェットノズルＮ２と一体的に移動させて、或る領域の上方を、第１インクジェットノズルＮ１に続いて第２インクジェットノズルＮ２が通過して、該或る領域に各ノズルからインクを吐出し、上部領域形成工程では、別の或る領域の上方を、第２インクジェットノズルＮ２に続いて第１インクジェットノズルＮ１が通過して、該別の或る領域に各ノズルからインクを吐出する。

また、本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、下部領域形成工程では、遮光層インクを吐出した後に、更に、該遮光層インクの層の上に本体部インクを吐出する。

また、本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上部領域形成工程では、本体部インクを吐出して該本体部インクの層を形成し、該本体部インクの上に、第２インクを吐出する。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、造形物は球体であり、該球体の中心点を中心に、該中心点を通る水平面Ｆから上下４５°までの角度範囲に含まれる該造形物の領域を、中央領域形成工程によって形成する。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、加飾層インクとして、着色インクまたは加飾用インクを用いる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、遮光層インクとして、白色インク、銀色インクまたはメタリックインクを用いる。

本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態および変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、実施形態および変形例にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、立体造形装置に利用することができ、造形と加飾とを並行しておこなうことができ、効率的に造形物を形成することを可能にする。

１、１´ 加飾層
２、２´ 遮光層
３、３´ 本体部
３ａ表面
１０、２０造形物
Ｎ１第１インクジェットノズル
Ｎ２第２インクジェットノズル
Ｎ３第３インクジェットノズル
ＮＳサポート材用インクジェットノズル
Ｏ中心点
Ｓサポート材

Claims

第１インクおよび第２インクを吐出して、該第１インクの層の上に該第２インクの層が積層された下部領域を形成する下部領域形成工程と、
上記下部領域形成工程の後に、上記第１インクと上記第２インクと第３インクとを吐出順を問わず吐出して、水平方向に関して、該第３インクの層の周囲に該第２インクの層が位置し、且つ、該第２インクの層の周囲に該第１インクの層が位置する中央領域を形成する中央領域形成工程と、
上記中央領域形成工程の後に、上記第２インクおよび上記第１インクを吐出して、該第２インクの層の上に該第１インクの層が積層された上部領域を形成する上部領域形成工程と、を含み、
上記第３インクによって、立体構造を有する本体部が構成され、
上記第２インクによって、上記本体部の表面を覆う遮光層が構成され、且つ、
上記第１インクによって、上記遮光層の表面を覆う加飾層が構成された造形物を製造することを特徴とする、造形物の製造方法。
上記第１インクおよび上記第２インクをインクジェット法を用いて吐出し、
上記下部領域形成工程では、上記第１インクを吐出する第１インクジェットノズルと、上記第２インクを吐出する第２インクジェットノズルと一体的に移動させて、或る領域の上方を、上記第１インクジェットノズルに続いて上記第２インクジェットノズルが通過して、該或る領域に各ノズルからインクを吐出し、
上記上部領域形成工程では、別の或る領域の上方を、上記第２インクジェットノズルに続いて上記第１インクジェットノズルが通過して、該別の或る領域に各ノズルからインクを吐出することを特徴とする請求項１に記載の、造形物の製造方法。
上記下部領域形成工程では、上記第２インクの層の上に上記第３インクの層が積層されるように、上記第３インクも吐出することを特徴とする請求項１または２に記載の、造形物の製造方法。
上記上部領域形成工程では、上記第３インクも吐出して、該第３インクの層の上に上記第２インクの層を積層することを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の、造形物の製造方法。
上記造形物における上記第１インクの層の端面の法線の角度が、水平線または上記第１インクを吐出する第１インクジェットノズルが移動する基準線に対して±４５°の角度範囲に含まれる該造形物の領域を、上記中央領域形成工程によって形成することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の、造形物の製造方法。
上記造形物は球体であり、該球体の中心点を中心に、該中心点を通る水平面から上下４５°までの角度範囲に含まれる該造形物の領域を、上記中央領域形成工程によって形成することを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の、造形物の製造方法。
上記第１インクとして、着色インクまたは加飾用インクを用いることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の、造形物の製造方法。
上記第２インクとして、白色インク、銀色インクまたはメタリックインクを用いることを特徴とする請求項１から７までの何れか１項に記載の、造形物の製造方法。
上記下部領域形成工程、上記中央領域形成工程および上記上部領域形成工程のうちの少なくとも１つの工程において、上記造形物の支持体となるサポート材を形成するためのサポート材用インクを吐出することを特徴とする請求項１から８までの何れか１項に記載の、造形物の製造方法。