JP2016168827A - 三次元造形装置、三次元造形方法、およびコンピュータープログラム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元造形装置において各液滴の量のばらつきや、硬化処理の際の素材の変形により、物体データが表す形状には含まれていない凹凸が形成されてしまう可能性を低減する装置の提供。
【解決手段】複数の液滴吐出部Ｎｔと、液滴によって構成される構造を支持する支持部１１と、支持部１１に対して液滴吐出部Ｎｔを移動させることができる走査部５２とを備え、物体の断面の形状を表す第１データＤｃに基づいて、液滴吐出部Ｎｔから液滴を吐出して、断面の形状を有する板状部材Ｐｓを形成する処理を繰り返すことにより、複数の板状部材Ｐｓを重ねて形成する造形処理を行う。複数の液滴吐出部Ｎｔに応じてあらかじめ定められた第２データＤＡに基づいて、断面形状の範囲内に液滴を吐出する調整処理を行う三次元造形装置１００，２００。
【選択図】図１

Description

本発明は、三次元の物体を造形する技術に関するものである。

従来、平面上の連続する位置に液滴を吐出して硬化させ、板状の部材を形成して、さらにその上に板状の部材を形成する処理を繰り返すことにより、三次元の物体を造形する技術が存在する（特許文献１）。

特開２００９−１２４１３号公報 特開２０１３−６７１２１号公報

しかし、各液滴の量のばらつきや、硬化処理の際の素材の変形により、物体データが表す形状には含まれていない凹凸を形成されてしまう場合がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、液滴を吐出することによって物体を造形する三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は：それぞれ液滴を吐出することができる複数の液滴吐出部と；前記液滴によって構成される構造を支持する支持部と；前記支持部に対して、前記液滴の吐出方向と交わる第１の方向、ならびに前記液滴の吐出方向および前記第１の方向と交わる第２の方向に、前記複数の液滴吐出部を相対的に移動させることができる走査部と；前記液滴吐出部、前記支持部、および前記走査部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は：物体の断面の形状を表す第１のデータに基づいて、前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する板状の部材を形成する処理を、前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、繰り返すことにより、複数の前記板状の部材を重ねて形成する造形処理を行う造形部と；前記複数の液滴吐出部に応じてあらかじめ定められた第２のデータに基づいて、前記断面の範囲内に液滴を吐出する調整処理を行う調整部と、を備える。
このような態様とすれば、各液滴の量のばらつきや、硬化処理の際の素材の変形により、物体データが表す形状には含まれていない凹凸を形成されてしまう可能性を、調整処理によって低減できる。

（２）上記形態の造形装置において、前記制御部が、さらに：同一の信号に基づいて前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、モデルを形成するモデル形成部と；前記モデルの形状に基づいて、前記第２のデータを形成する調整データ生成部と、を備える、態様とすることもできる。このような態様とすれば、同一の信号に基づいて各液滴吐出部から吐出される液滴によって実際に構成された物の形状に基づいて、第２のデータを形成することができる。このため、各液滴吐出部に起因する形状の誤差を、第２のデータに基づいて適切に補正することができる。なお、第２のデータは、モデルの表面の各部の液滴吐出方向の高さに応じて形成されることが好ましい。

（３）上記形態の造形装置において、前記調整データ生成部が：前記複数の液滴吐出部のそれぞれに対応する前記モデルの複数の部位における前記液滴の吐出方向の高さに基づいて、前記調整処理において、前記高さが最も高い部位を形成した基準吐出部以外の他の液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量を決定し；前記他の各液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量に基づいて前記第２のデータを形成する、態様とすることもできる。このような態様とすれば、調整処理において、基準吐出部から液滴を吐出させない間に他の各液滴吐出部から液滴を吐出させることにより、各液滴吐出部の液滴の量のずれに起因して生じうる形状の誤差を、適切に補正することができる。なお、「前記高さが最も高い部位を形成した基準吐出部以外の他の液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量」は、「前記調整処理において、前記高さが最も高い部位を形成した基準吐出部から液滴から吐出させない間に、他の液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量」とすることができる。

（４）上記形態の造形装置において、前記第２のデータが、前記部位の前記高さが高い順にグループ１〜Ｎｇ（Ｎｇは正の整数）にグループ分けされた前記他の液滴吐出部の情報を含む態様とすることもできる。そして、前記調整部が、前記調整処理において、グループｊ〜Ｎｇ（ｊは１〜Ｎｇの整数）の前記液滴吐出部から、前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる処理を、１〜Ｎｇの各ｊの値について実行する、態様とすることもできる。このような態様とすれば、調整処理において、各グループ単位で順に、液滴吐出部が形成する部位の高さの不足分を形成して補填する態様に比べて、各グループの液滴吐出部が形成する部位の高さの不足分を、効率的に補填することができる。また、上記処理においては、より多くの液滴吐出部から液滴を吐出する処理が先に行われ、処理が進むにつれて、液滴を吐出する液滴吐出部が減少する可能性が高い。このため、調整処理において、先に吐出された液滴によりすでに形成された部位の上に、さらに追加される部位を形成することができる可能性が高い。

（５）上記形態の造形装置において、前記調整部が、前記調整処理において、前記グループｊ〜Ｎｇの前記液滴吐出部から前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる前記処理を、ｊが小さい順に実行する、態様とすることもできる。このような態様とすれば、調整処理において、より広い範囲について液滴が吐出され、徐々に液滴が吐出される範囲が小さくなる。このため、造型処理において形成された部位との結合を強固にすることができる。

（６）上記形態の造形装置において、前記調整部が、前記調整処理において、前記グループｊ〜Ｎｇの前記液滴吐出部から前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる前記処理を、ｊが大きい順に実行する、態様とすることもできる。このような態様とすれば、本来の高さに比べて低い領域から優先的に液滴が吐出されて調整処理が行われる。このため、調整処理で追加的に形成される部位の表面の平坦度を高くすることができる可能性が高い。

（７）上記形態の造形装置において、前記制御部が、前記調整処理が実行されるタイミングを決定する、態様とすることもできる。このような態様とすれば、造形処理の進行とともに調整処理を実行することにより、適正な形状を有する物体を形成することができる。なお、制御部が決定する「前記調整処理が実行されるタイミング」は、「前記造形処理の間に前記調整処理が実行されるタイミング」とすることができる。

（８）上記形態の造形装置において、前記調整処理が、前記板状の部材を形成する前記処理が一定回数行われるたびに実行される、態様とすることもできる。このような態様とすれば、造形処理が開始される前や、すべての造形処理が完了した後に、調整処理がまとめて実行される態様に比べて、断面に垂直な方向の各位置における物体の形状の誤差を小さくすることができる。

（９）上記形態の造形装置において、前記調整部が、少なくとも、前記複数の断面のうち最も大きい断面について前記板状の部材を形成する前記処理が実行されるのに続いて、前記調整処理を実行する、態様とすることもできる。このような態様とすれば、断面に垂直な方向に投影したときの物体の各位置における高さ方向の形状誤差を、適切に補正することができる。

（１０）本発明の他の形態によれば、物体を造形する方法が提供される。この方法は：（ａ）物体の断面の形状を表す第１のデータに基づいて、複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する板状の部材を形成する処理を、前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、繰り返すことにより、複数の前記板状の部材を重ねて形成する工程と；（ｂ）前記複数の液滴吐出部に応じてあらかじめ定められた第２のデータに基づいて、前記断面の範囲内に液滴を吐出する工程と、を備える。

なお、工程（ｂ）は、工程（ａ）に先だって行われてもよく、工程（ａ）の後に行われてもよい。また、工程（ｂ）は、工程（ａ）の処理中において繰り返される板状の部材を形成する処理の間に行われてもよい。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形方法や三次元造形装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態としての三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。 本実施形態における三次元物体の造形の処理を説明するフローチャートである。 モデルＰｔ０の上面のうち最も高い領域の高さを１００％としたときの各領域の高さを示したグラフである。 調整のために各ノズルが吐出すべき液滴の量の割合を示すグラフである。 ２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８を示す図である。 ステップＳ４５４の処理で使用される２次元データＰａｉを示す図である。 第２実施形態において図２のステップＳ４５４で行われる処理を示す図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての三次元造形装置の概略構成を示す説明図である。三次元造形装置１００は、造形部１０と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、制御部７０と、測定器８０と、を備えている。制御部７０には、コンピューター２００が接続されている。三次元造形装置１００とコンピューター２００とをあわせて広義の「三次元造形装置」として捉えることもできる。

図１には、互いに直行するＸ方向とＹ方向とＺ方向とを示している。Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向であり、Ｘ方向は、水平方向に沿った方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向およびＸ方向に垂直な方向である。

造形部１０は、上面が開口している容器１０ｃを備える構成であって、容器１０ｃの内部において三次元物体を造形するための構成である。造形部１０は、ＸＹ方向に沿った平坦な上面を有する造形ステージ１１と、造形ステージ１１の周囲を囲みＺ方向に立設された枠体１２と、造形ステージ１１をＺ方向に沿って移動させるアクチュエーター１３とを備える。底面を構成する造形ステージ１１と、側面を構成する枠体１２と、によって、容器１０ｃが構成される。ただし、枠体１２は省略してもよい。制御部７０がアクチュエーター１３の動作を制御することによって、造形ステージ１１は、枠体１２内においてＺ方向に移動することができる。容器１０ｃには、三次元物体を構成する材料が供給される。第１実施形態においては、三次元物体の材料として、光硬化性を有する液体（以下、「硬化液」という）が用いられる。

三次元物体を構成するための硬化液は、液体の樹脂材料と重合開始剤との混合物である。液体の樹脂材料は、モノマーと、モノマーが結合したオリゴマーとを主成分とする。樹脂材料のモノマーは比較的低分子量のモノマーが選択されている。樹脂材料の１つのオリゴマーに含まれるモノマーの数は、数分子程度に調整されている。このようにモノマーおよびオリゴマーが調整されているため、硬化液の粘度は、ヘッド部５０から液滴として吐出可能で、かつ、着弾後、硬化エネルギー付与部６０から紫外線を照射されるまでの間、所定の高さを維持できる程度の粘度となる。

重合開始剤は、紫外光が照射されると励起状態となってモノマーあるいはオリゴマーに働きかけて重合を開始させる。硬化液に紫外光が照射されて重合開始剤が励起状態になると、樹脂材料のモノマーが互いに重合してオリゴマーに成長し、またオリゴマー同士もところどころで重合する。その結果、硬化液は、速やかに硬化して固体となる。

本実施形態のヘッド部５０は、いわゆるピエゾ駆動方式の液滴吐出ヘッドである。ヘッド部５０は、ヘッド部５０に接続されたタンク５１から上述した硬化液の供給を受ける。制御部７０は、ピエゾ素子に印加する信号の電圧の波形を制御することによって、ヘッド部５０に設けられたノズルから吐出する一滴あたりの硬化液の量を調整することが可能である。

図１のヘッド部５０に供給される硬化液には、シアン、マゼンタ、またはイエロの色が付されているものと、色が付されていないものとがある。ヘッド部５０は、シアンの色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルＮｃのノズル列と、マゼンタの色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルＮｍのノズル列と、イエロの色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルＮｙのノズル列と、無色の硬化液の液滴を吐出するノズルＮｔのノズル列と、を備える。ノズルＮｃ，Ｎｍ，Ｎｙの数は互いに等しい。ノズルＮｔの数は、ノズルＮｃ，Ｎｍ，Ｎｙの合計数に等しい。

図１のヘッド部５０に供給される硬化液には、さらに、サポート材として機能する硬化液が含まれる。ヘッド部５０は、上述のノズル列に加えて、さらに、サポート材の液滴を吐出するノズルＮｓのノズル列を備える。ノズルＮｓの数は、ノズルＮｃ，Ｎｍ，Ｎｙの合計数に等しい。

サポート材は、上記各色の硬化液を硬化させる硬化エネルギーと同等の硬化エネルギーによって硬化する液体である。サポート材は、硬化後に、水や所定の溶液に晒すことで溶解し、簡単に除去することが可能な材料である。サポート材を、三次元物体の輪郭の外側に吐出すれば、下層よりも上層の断面体が大きい形状の物体を造形する場合に、その面積の大きな部分を、下層のサポート材によって支えることができる。

各ノズル列のノズルは、Ｙ方向に沿って配されている。ノズル列Ｎｃ，Ｎｍ，Ｎｙ，Ｎｔ，Ｎｓは、Ｘ方向に並んで配されている。三次元物体のうち、色が付された１以上の硬化液で形成された部分は、使用された１以上の硬化液の色に応じた色を有する。三次元物体のうち、無色の硬化液で形成された部分は、無色である。

ヘッド部５０は、走査部５２によって、容器１０ｃ（造形ステージ１１）に対して、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。走査部５２によるヘッド部５０の移動を「走査」とも呼ぶ。造形部１０内の造形ステージ１１がＺ方向に移動することによって、ヘッド部５０は、容器１０ｃおよび容器１０ｃ内の三次元物体に対してＺ方向に、相対的に移動可能である。

硬化エネルギー付与部６０は、ヘッド部５０から吐出された硬化液に、硬化液を硬化させるエネルギーを付与するための装置である。本実施形態では、硬化エネルギー付与部６０は、発光装置６１である。発光装置６１からは、硬化液を硬化させるための硬化エネルギーとして、紫外線が照射される。

硬化エネルギー付与部６０は、Ｘ方向についてヘッド部５０と並ぶ位置においてヘッド部５０に対して固定されている。ヘッド部５０が走査部５２によって移動されると、ヘッド部５０とともに硬化エネルギー付与部６０（発光装置６１）も移動する。

測定器８０は、造形ステージ１１上に配された対象物のＺ方向の位置（高さ）を測定することができるセンサである。本実施形態では、測定器８０は、Ｘ方向についてヘッド部５０を挟んで硬化エネルギー付与部６０とは逆の側において、ヘッド部５０に対して固定されている。走査部５２によって、測定器８０も、造形ステージ１１に対してＸ方向およびＹ方向に移動することができる。コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、制御部７０を介して測定器８０を使用して、造形ステージ１１上の各位置における対象物のＺ方向の高さを測定することができる。

制御部７０は、コンピューター２００のＣＰＵ２１０からの指示に従い、アクチュエーター１３と、ヘッド部５０と、硬化エネルギー付与部６０と、測定器８０と、を制御する。制御部７０は、三次元造形装置１００の各部を制御することにより、容器１０ｃ内に三次元物体を造形することができる。制御部７０は、ＣＰＵとメモリーとＲＯＭとを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたコンピュータープログラムをメモリーにロードして実行することによって、後述するようにモデルを印刷する機能や、三次元物体を造形する機能を実現する。なお、制御部７０が有するこれらの機能は、コンピューター２００側に備えられていてもよい。

コンピューター２００は、ＣＰＵ２１０とメモリーとＲＯＭとを備えている。ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭに記憶されたコンピュータープログラムをメモリーにロードして実行することによって、後述する断面データを生成する機能や、測定結果に応じて調整データを生成する機能を実現する。また、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介して、三次元造形装置１００を制御し、動作させる。

図２は、本実施形態における三次元物体の造形の処理を説明するフローチャートである。ステップＳ１０においては、コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、モデルを印刷する。ここでは、モデルは、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向にそれぞれ垂直な面を有する直方体の形状を有する。より具体的には、ＣＰＵ２１０は、コンピューター２００のＲＯＭ内に格納されているモデル用のデータを使用して、制御部７０を介してヘッド部５０の一つのノズル列のピエゾ素子を駆動して、硬化液を容器１０ｃ内に吐出する。その結果、造形ステージ１１上に、硬化液を使用して直方体のモデルＰｔ０が形成される。

ここでは、モデルＰｔ０の形成に使用するノズル列は、無色の硬化液の液滴を吐出するノズルＮｔのうちの一列とする。モデルの形成においては、各ノズルに対応するピエゾ素子には、同一の基準信号が供給される。基準信号は、理想的に形成されたピエゾ素子およびノズルを仮定した場合に、１３ｎｇの液滴が吐出される駆動信号である。

ステップＳ１０におけるモデルの形成においては、以下のような、いわゆる擬似バンド印刷の一部の処理が行われる。制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、Ｙ方向に配された一つのノズル列の各ノズルから液滴を吐出させる。その際、容器１０ｃ内の各部位を、まず、ヘッド部５０が通過し、その後、硬化エネルギー付与部６０が通過するように、ヘッド部５０および硬化エネルギー付与部６０が走査される。その結果、ヘッド部５０から容器１０ｃ内に吐出された硬化液は、その後、硬化エネルギー付与部６０によって紫外線を照射され、硬化される。

その後、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向への走査開始前の位置に、Ｘ方向に沿ってヘッド部５０を移動させる。そして、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｙ方向にヘッド部５０を走査させる。Ｘ方向への走査の間に行われるＹ方向への走査の大きさは、Ｙ方向に沿って配されているノズルのピッチの１／ｎ（ｎは２以上の整数。ここでは、ｎ＝４とする）である。そして、制御部７０は、再度、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、各ノズルから液滴を吐出させる。

そのようにして、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向への走査と、Ｙ方向への走査とを、ｎ回繰り返すことにより、モデルのうち、１層分の断面に対応する長方形の板状の構造が形成される。その後、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介してアクチュエーター１３を駆動して、造形ステージ１１を、Ｚ方向の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ）に応じた積層ピッチ分、Ｚ方向下向きに降下させる（図１参照）。そして、同様の処理が繰り返される。すなわち、制御部７０は、ヘッド部５０を当初の位置に戻し、造形ステージ１１上にすでに形成された板状の構造Ｐｓの上に新たな板状の構造を形成する（図１参照）。そのような長方形の板状の構造を、Ｍ層（Ｍは正の整数。ここでは、Ｍ＝５５）重ねて形成する。その結果、造形ステージ１１上に直方体のモデルＰｔ０が形成される。

このような印刷によって印刷されたモデルＰｔ０においては、Ｙ方向について一定の範囲（すなわち、ノズルピッチの範囲）については、同一のノズルから吐出された液滴によって形成されている。本実施例では、その範囲はｎ本（ｎ＝４）の液滴吐出位置に相当する。なお、ステップＳ１０の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、モデル形成部２１２として図１に示す。

図２のステップＳ２０では、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介して測定器８０を使用して、ステップＳ１０で形成されたモデルＰｔ０の上面の各位置における高さ（Ｚ方向の位置）を、測定する。より具体的には、走査部５２を使用して、モデルＰｔ０上において、測定器８０をＸ方向およびＹ方向に走査して、モデルＰｔ０の上面の同一のノズルで形成された領域における高さを、そのような領域ごとに測定器８０に測定させる。そして、ＣＰＵ２１０は、各領域の高さの平均値を計算し、モデルＰｔ０の上面のうち最も平均値が高い領域の高さの平均値に対して、Ｙ方向に並ぶ他の各領域の高さの平均値の割合を計算する。各領域は、その領域を形成したノズルと対応づけることができる。

図３は、モデルＰｔ０の上面のうち最も高い領域の高さを１００％としたときの各領域の高さを示したグラフである。図３の横軸は、ｎライン（ｎ＝４）ずつの各領域を記録した１８０個のノズルの位置を液滴吐出位置（「ボクセル位置」ともいう）０〜７２０で示す。図３より、この例では、ボクセル位置４００近傍のモデルＰｔ０の上面が最も高い領域に対して、最も低いボクセル位置８０近傍の領域では、その９２％程度の高さしか達成されていないことがわかる。このように、高さ一定の物体を表す物体データ（三次元データＤｏ）が与えられて造形を行っても、高さについてばらつきが生じるのは、各ノズルから吐出される液滴の量のばらつきや、硬化処理の際の素材の変形によるものと考えられる。なお、ステップＳ２０の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、測定部２１４として図１に示す。

図４は、調整のために各ノズルが吐出すべき液滴の量の割合を示すグラフである。図４の横軸は、図３と同様、ｎライン（ｎ＝４）ずつの各領域を記録した１８０個のノズルの位置をボクセル位置（０〜７２０）で示す。図２のステップＳ３２において、ＣＰＵ２１０は、各ノズルについて、上面が均一な高さを有する直方体を形成できるように、各ノズルが、モデルのデータに応じた液滴の吐出に加えて追加的に吐出すべき液滴の量の割合を決定する。すなわち、ＣＰＵ２１０は、各ノズルについて、モデルのデータに沿った正確な形状の物体を形成できるように、各ノズルが追加して吐出すべき液滴の量の割合を決定する。

図４において、各ノズルが追加で吐出すべき液滴の割合は、モデルの上面の高さが最も高い部位を形成したノズル（本明細書において「基準ノズル」と呼ぶ）の液滴の吐出量を１００％としたときに、各ノズルが吐出すべき液滴の量の割合として表される。図４の例では、モデルのデータに沿った正確な形状の物体を形成できるようにするために、最大８％の液滴を、追加的に吐出する必要があることが分かる（ボクセル位置８０近傍の領域参照）。図４のグラフの形状は、図３のグラフを反転させて得られる形状である。

図２のステップＳ３４では、ＣＰＵ２１０は、各ノズルが吐出すべき液滴の量の割合（図４参照）に基づいて、各ノズルについて、調整データＤＡを生成する。調整データＤＡは、形成すべき物体を表す三次元データＤｏに応じた液滴の吐出に加えて、高さの調整のために、液滴を吐出すべき追加吐出位置（ノズル）および液滴の量を定めるデータである。調整データＤＡは、物体の造形において一体として使用されるノズル群（本実施形態において、ノズル列）に応じて、物体の造形に先立って定められる。第１実施形態では、調整データＤＡは、Ｎｇ個（Ｎｇは、正の整数。ここではＮｇ＝８）の２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８を備える。２次元パターンの数Ｎｇは、後述するステップＳ４５４で調整データＤＡにしたがって設けられる調整用の層の数である。

図５は、２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８を示す図である。２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８は、それぞれ１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％の追加的な液滴の吐出を行わせるノズルの位置を表すデータである。各２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８のノズルの位置に対応するノズルは、モデルＰｔ０の上面の対応する部位の高さが高い順、すなわち、基準ノズルが形成した部位の高さの９８〜９９％、９７〜９８％、・・・、９１〜９２％に、グループ分けされた、基準ノズル以外のノズルである。Ｎｇ個の２次元パターンを含む調整データＤＡは、これらＮｇ個にグループ分けされたノズルの情報を含む。なお、Ｎｇ個の２次元パターンの一つについて、対象を特定せずに言及する場合は、２次元パターンＰａｉと表記する。

２次元パターンＰａｉの縦方向の位置は、ヘッド部５０の一つのノズル列の各ピエゾ素子に対応する。より詳細には、２次元パターンＰａｉの縦方向の位置は、一つのノズル列内の各ピエゾ素子が記録するＸ方向のｎ本（ここでは、ｎ＝４）ずつのボクセルのラインの並びに対応する。これは、図２のステップＳ１０のモデルＰｔ０の形成に際して、１層を形成するために液滴が吐出されたボクセルのラインのＹ方向の位置に対応するものである。図５において、２次元パターンＰａｉの左側に、各ノズルによるボクセルラインの記録位置をボクセル数（０〜７２０）で示す（図３および図４の横軸も参照）。２次元パターンＰａｉは、横方向（Ｘ方向）についても、７２０個分のボクセルに対応するデータを有しているものとする。

図５の２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８において、黒く表されている部分は、後述するステップＳ４５４の調整処理で各２次元パターンにしたがって追加的に液滴を吐出すべきノズルに対応する領域（本明細書において「追加吐出位置」ともいう）である。白く表される位置は、ステップＳ４５４の調整処理において、液滴を吐出しないノズルに対応する領域である。追加吐出位置は、図２のステップＳ３２において決定された、各ノズルの追加的に吐出すべき液滴の割合（図４参照）に応じて定められる。

図５の２次元パターンＰａ１は、形成した部位の高さが最大値に対して９８％より大きく９９％以下であったノズル（Ｐａ１において、白く表示されている位置のノズル。図３のボクセル位置４００の近傍参照）以外のノズルを対象として、追加的な液滴の吐出を行わせるための２次元パターンである。Ｐａ２は、高さが最大値に対して９７％より大きく９８％以下であったノズル（Ｐａ２において、白く表示されている位置のノズル。図３のボクセル位置３００〜４００の近傍参照）以外のノズルを対象として、追加的な液滴の吐出を行わせるための２次元パターンである。

同様に、形成した部位の高さが最大値に対して９１％より大きく９２％以下であったノズル（Ｐａ８において、白く表示されている位置のノズル。図３のボクセル位置３０〜８０，６００〜６７０の近傍参照）以外のノズルを対象として、追加的な液滴の吐出を行わせるための２次元パターンＰａ８までが、ステップＳ３４で決定される。なお、図３〜図５は、説明のための図である。このため、図５に示した２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８は、図３および図４のデータと厳密には整合しない部分を含み得る。

ステップＳ３２，Ｓ３４の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、調整データ生成部２１６として図１に示す。ステップＳ１０〜Ｓ３４の処理は、無色の硬化液の液滴を吐出するノズル列Ｎｔのすべてのノズル列について行われる。各ノズル列について生成された調整データＤＡは、後述するステップＳ４５４において、各ノズル列に対して適用される。

なお、本実施形態においては、モデルＰｔ０の上面の最も高い領域と、最も低い領域との差が８％であったため、それぞれ１％刻みの追加吐出量に対応する８個の２次元パターンＰａ１〜Ｐａ８（図５参照）が生成される。しかし、調整データＤＡが含む２次元パターンＰａｉの数Ｎｇは、生成したモデルの上面の最も高い領域と、最も低い領域との差の割合と、調整処理の詳細さ（本実施形態では１％単位）に応じて定めうる。本実施形態では、１％単位で調整処理を行うこととし、２次元パターンＰａｉの数Ｎｇは、モデルＰｔ０の上面の最も高い領域と、最も低い領域との差の割合について、１％未満を切り捨てた数とする。

図２のステップＳ４０においては、コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、三次元造形装置１００を制御して、三次元の物体を造形する。まず、ステップＳ４２において、ＣＰＵ２１０が、三次元物体の形状を表す三次元データＤｏから、その三次元物体の形状をＺ方向の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ）に従って、Ｚ方向に垂直な面でスライスして得られる複数の板状の構造のＸＹ方向に沿ったデータを生成する。このデータを「断面データ」と呼ぶ。すなわち、各断面データが表す複数の断面は、各断面に垂直な方向（Ｚ方向）に並ぶ断面である。以下でより詳細に説明する。

三次元物体の形状を表す三次元データＤｏは、三次元の物体の形状を表すデータである。三次元データＤｏは、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向について所定の造形解像度（例えば、１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ）を有している。本実施形態においては、三次元データＤｏは、色の情報を有していないものとする。断面データＤｃは、所定の断面（ＸＹ平面）における三次元の物体の形状を表す情報と、三次元の物体の周りに配されるべきサポート材の位置の情報と、を含むデータである。断面データＤｃは、Ｘ方向およびＹ方向について所定の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ）を有している。

断面データＤｃの生成に際しては、ＣＰＵ２１０は、三次元データＤｏに基づいて、三次元データＤｏの解像度（例えば、ＸＹＺの各方向について１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ×１２００ｄｐｉ）から、三次元造形装置１００の性能に応じた解像度（例えば、ＸＹＺの各方向について６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ）に解像度変換を行う。なお、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の解像度に応じて定められた３次元空間内を仕切る直方体または立方体の仮想的な要素を、本明細書において「ボクセル」と呼ぶ。

ステップＳ４２において、断面データＤｃは、Ｘ方向およびＹ方向について所定の造形解像度（例えば、ＸＹの各方向について６００ｄｐｉ×６００ｄｐｉ）にしたがって定められた各要素に対して階調値が格納された二次元のラスターデータによって表される。各要素に格納された階調値は、その要素に対応するＸＹ座標のボクセルに吐出する硬化液の量を表す。本実施形態では、技術の理解を容易にするため、各ボクセルに吐出する硬化液の量は一定であるものとする。

図２のステップＳ４４においては、ＣＰＵ２１０は、三次元データＤｏから生成された断面データＤｃに従って、制御部７０を介してヘッド部５０を駆動して、硬化液（三次元物体を構成する硬化液と、サポート剤とを含む）を容器１０ｃ内に吐出する。

より具体的には、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、断面データＤｃに従って、各ノズル列の各ノズルから硬化液を吐出させる。なお、本実施形態においては、三次元データＤｏは、色の情報を有していないため、無色の硬化液の液滴を吐出するノズルＮｔから三次元の物体を構成するための硬化液を吐出させる。また、三次元の物体の外輪郭に接する所定の領域には、ノズルＮｓからサポート材の硬化液が吐出される。サポート材の硬化液が吐出される所定の領域は、三次元の物体をＺ軸方向に投影したときの外輪郭を含む範囲とすることが好ましい。各硬化液を吐出させる際には、容器１０ｃ内の各部位を、まず、ヘッド部５０が通過し、その後、硬化エネルギー付与部６０が通過するように、制御部７０によってヘッド部５０および硬化エネルギー付与部６０が走査される。なお、ヘッド部５０は、硬化液を吐出する走査と異なる走査においてサポート材を吐出することも可能である。

その後、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｘ方向への走査開始前の位置に、Ｘ方向に沿ってヘッド部５０を移動させる。Ｘ方向への走査が終了すると、制御部７０は、走査部５２を介して、Ｙ方向にヘッド部５０を走査させる。そして、制御部７０は、再度、Ｘ方向についてヘッド部５０を走査させつつ、各ノズルから液滴を吐出させる。そのようにして、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向への走査と、Ｙ方向への走査とを、繰り返すことにより、容器１０ｃ内に、１層分の断面データＤｃに対応する板状の構造Ｐｓが形成される（図１参照）。液滴によって構成される板状の構造Ｐｓは、造形ステージ１１によって支持される。

なお、本実施形態においては、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向の２以上の走査（具体的には４回の走査）と、Ｘ方向の各走査の間に行われるＹ方向の第１の走査と、が繰り返し行われる。そのような処理を、本明細書では、まとめて「単位処理」と呼ぶ。繰り返し行われる単位処理の間に、Ｙ方向の第１の走査よりも走査量が大きいＹ方向の第２の走査が行われる。繰り返し行われる単位処理と、単位処理の間に行われるＹ方向の第２の走査とにより、Ｘ方向およびＹ方向に連続して並ぶ各ボクセルに液滴が供給される。

図２のステップＳ４５においては、ＣＰＵ２１０は、調整データＤＡ（図５参照）に基づく調整処理を行う。ステップＳ４５２では、ＣＰＵ２１０は、調整処理を行うか否かを判定する。より具体的には、ＣＰＵ２１０は、ステップＳ４４の処理が、連続して、すなわち、間にステップＳ４５４の処理を挟むことなくＮ回（Ｎは正の整数。ここでは、Ｎ＝１００）行われたか否かを判定する。ステップＳ４４の処理が連続してＮ回行われた場合（ステップＳ４５２：Ｙｅｓ）には、処理は、ステップＳ４５４に進む。ステップＳ４４の処理が連続してＮ回行われていない場合（ステップＳ４５２：Ｎｏ）には、処理は、ステップＳ４６に進む。

ステップＳ４５４では、ＣＰＵ２１０は、直前のステップＳ４４の処理によって形成された板状の構造の上、すなわち、断面データＤｃが表す断面の範囲内に、調整データＤＡ（図５参照）に基づいて、対応するノズルから液滴を吐出させる。ステップＳ４５４においても、各層の形成に際して、ステップＳ４４と同様に、繰り返し行われる単位処理と、単位処理の間に行われるＹ方向の第２の走査とにより、連続する各ボクセルに液滴が供給される。ただし、ステップＳ４５４における調整処理においては、基準ノズル（モデルの上面の高さが最も高い部位を形成したノズル）による液滴の吐出は行われない。以下で、ステップＳ４５４の処理について詳細に説明する。

なお、図２のステップＳ１０においては、ステップＳ４４およびステップＳ４５４で行われる板状の構造の形成において行われる単位処理と同じ処理によって、一つの板状の構造が形成され、それを複数層分、繰り返すことにより、モデルＰｔ０が形成される。そして、図２のステップＳ３４においては、単位処理によって液滴が供給されるボクセルラインについて、２次元データＰａｉ（図５参照）が形成される。このように単位処理と対応させてモデルを形成し、対応する２次元データを形成することにより、以下のような効果が奏される。すなわち、ハードウェアとしてのノズルの配列と対応させてモデルを形成し２次元データを形成する態様に比べて、図２のステップＳ４５４の調整処理におけるデータ処理が容易となる。

図６は、ステップＳ４５４の処理で使用される２次元データＰａｉを示す図である。図６の縦の欄は、２次元データＰａｉを示す。図６の横の欄は、ステップＳ４５４の処理において順に形成される調整層の各層の番号（１〜８）を示している。図６の各欄において１が記載されている場合には、その欄が含まれる列に対応する層（１〜８）の形成において、その欄の行の２次元データが使用されることを示す。ステップＳ４５４では、グループ１〜グループ（Ｎｇ＋１−ｉ）（ｉは１〜Ｎｇの整数）（本実施形態においてＮｇ＝８）から生成された調整用データに基づいて、ノズルから液滴を吐出させて三次元物体の上面における凹凸をならす処理を、ｉが１からＮｇまで繰り返し実行する。以下でその内容を詳細に説明する。

図２のステップＳ４５４では、ＣＰＵ２１０は、すべての２次元データＰａｉ（ここでは、２次元データＰａ１〜Ｐａ８。すなわち、ｉ＝１，Ｎｇ＝８。図６の積層数１の列参照）を組み合わせたデータを用いて、追加吐出位置に相当するノズルから液滴の吐出を行わせる。２次元データＰａｉを組み合わせて調整用データを生成する際、いずれかの２次元データＰａｉにおいて白く表されている部分（インク滴非吐出）は、調整用データにおいて、白（インク滴非吐出）とされる。ここでは、液滴を吐出するノズルは、モデル上面の最も低い領域に対応するノズル、言い換えれば、吐出量が最大値に対して最も少ない区分（吐出量の多い順では最後のＮｇ番目の区分）に属するノズルである。

次に、ＣＰＵ２１０は、調整層のうちの第２層の形成のために、モデル上面の最も低い領域と２番目に低い領域に対応するノズル用の調整用２次元データ（ここでは、２次元データＰａ１〜Ｐａ７の組み合わせ。すなわち、ｉ＝２，Ｎｇ＝８。図６の積層数２の列参照）を用いて、追加吐出位置に相当するノズルから液滴の吐出を行わせる。このとき、液滴を吐出するノズルは、吐出量が最大値に対して１番目と２番目に少ない区分（吐出量の多い順では最後のＮｇ番目の区分とＮｇ−１番目の区分）に属するノズルである。

その後、ＣＰＵ２１０は、調整層のうちの第３層の形成のために、モデル上面の最も低い領域から３番目に低い領域に対応するノズル用の調整用２次元データ（ここでは、２次元データＰａ１〜Ｐａ６の組み合わせ。すなわち、ｉ＝３，Ｎｇ＝８。図６の積層数３の列参照）を用いて、追加吐出位置に相当するノズルから液滴の吐出を行わせる。このとき、液滴を吐出するノズルは、吐出量が最大値に対して１〜３番目に少ない区分（吐出量の多い順では最後のＮｇ番目の区分とＮｇ−１，Ｎｇ−２番目の区分）に属するノズルである。

そのような処理を繰り返し、最後に、ＣＰＵ２１０は、調整層のうちの第Ｎｇ層（第８層）の形成のために、モデル上面の２番目に高い領域に対応するノズル用の調整用２次元データ（ここでは、２次元データＰａ１。すなわち、ｉ＝Ｎｇ，Ｎｇ＝８）のデータを用いて、２次元データＰａ１の追加吐出位置に相当するノズル（吐出量が最大値に対して９９％以下であったノズル）から液滴の吐出を行わせる（図６の積層数８の列参照）。このとき、液滴を吐出するノズルは、吐出量が最大値である基準ノズル以外のノズルである。言い換えれば、本実施形態においては、吐出量が多い順におけるｊ番目の区分〜Ｎｇ番目の区分のノズル（ｊは１〜Ｎｇの整数）から、調整用２次元データに応じて液滴が吐出させる処理が、ｊが大きい順に実行される。

なお、各層の形成においては、造形ステージ１１の降下は行われない。形成される板状の構造Ｐｓとヘッド部５０との間に、上記処理に十分なだけの間隙が存在するように、ヘッド部５０は、設けられている。

このような処理で、最大でＮｇ層（Ｎｇ＝８）分の厚みを有する調整層の形成が行われる。その結果、ステップＳ４４で連続してＮ層（Ｎ＝１００）形成された板状の構造に対して、調整のために各ノズルが吐出すべき割合（図４参照）の液滴が吐出され、Ｎ層分の構造の上面の凹凸（図３参照）が埋め合わされて、構造の上面は、ほぼ平らとなる。

また、図６に示す処理を行うことにより、１〜Ｎｇの各ノズルグループ単位で順に、形成する部位の高さの不足分（１％、２％、・・・、８％）の構造を形成して補填する態様（下記、第２実施形態参照）に比べて、以下のような効果が得られる。すなわち、各部位の高さの不足分を効率的に補填することができる。

また、上記処理においては、よりモデル上面の高さが低い領域に対応するノズル、言い換えれば、吐出量の少ない区分のノズルから液滴を吐出する処理が先に行われ（図５のＰａ１〜Ｐａ８の組合せ、ならびに図６の積層数１の列参照）、処理が進むにつれて、モデル上面の高さが高い領域に対応するノズル、言い換えれば、吐出量の多い区分のノズルから液滴が吐出される（図６の積層数２〜８の列参照）。このため、先に吐出された液滴によりすでに形成された層（部位）の上に、さらに追加される層（部位）を形成することができる。よって、形成途中の調整層が安定した状態を保ちつつ、調整層を形成することができる。

また、本実施形態では、ステップＳ４４において板状の構造が形成される造形処理が一定回数（Ｎ回）行われるたびに、ステップＳ４５４の調整処理が行われる（図２のステップＳ４５２参照）。このため、板状の構造が一つも形成されないうちにあらかじめまとめてステップＳ４５４の調整処理が行われる態様や、板状の構造がすべて形成された後にまとめて調整処理が行われる態様に比べて、造形される物体の高さ方向（Ｚ方向）の各位置において、形状を適切に補正することができる。

なお、ステップＳ４５の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、調整部２２０として図１に示す。調整部２２０は、三次元造形装置１００の制御部７０とともにステップＳ４５の処理を実現する。

ステップＳ４６においては、ＣＰＵ２１０は、三次元物体の形状を表す三次元データＤｏに対応するすべての断面データＤｃにしたがって板状の構造Ｐｓを形成したか否かを判定する。三次元物体の形状を表す三次元データＤｏに対応するすべての断面データＤｃにしたがって板状の構造Ｐｓを形成していない場合には（ステップＳ４６：Ｎｏ）、処理は、ステップＳ４８に進む。

ステップＳ４８においては、ＣＰＵ２１０は、制御部７０を介してアクチュエーター１３を駆動して、造形ステージ１１を、Ｚ方向の造形解像度（例えば、６００ｄｐｉ）に応じた積層ピッチ分、Ｚ方向下向きに降下させる（図１参照）。その後、処理はステップＳ４４に戻って、同様の処理が繰り返される。すなわち、制御部７０は、造形ステージ１１上にすでに形成された板状の構造Ｐｓの上に板状の構造Ｐｓを形成する（図１参照）。

一方、図２のステップＳ４６において、三次元物体の形状を表す三次元データＤｏに対応するすべての断面データＤｃにしたがって板状の構造Ｐｓを形成した場合には（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、処理を終了する。なお、ステップＳ４２、Ｓ４４、Ｓ４６、Ｓ４８の処理を実現するコンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部を、造形部２１８として図１に示す。造形部２１８は、三次元造形装置１００の制御部７０とともにステップＳ４２、Ｓ４４、Ｓ４６、Ｓ４８の処理を実現する。

以上で説明した本実施形態によれば、液滴を吐出する液滴吐出部において、液滴の量のばらつきや、硬化処理の際の素材の変形がある場合にも、物体データに含まれない凹凸を形成してしまう可能性が低い造形を行うことができる。

なお、本実施形態における三次元造形装置１００とコンピューター２００とが、［課題を解決するための手段］における「三次元造形装置」に相当する。ノズルＮｔと各ノズルに対応するピエゾ素子が、「液滴吐出部」に相当する。基準ノズルおよび基準ノズルに接続されたピエゾ素子が、「基準吐出部」に相当する。造形ステージ１１が「支持部」に相当する。Ｘ方向が「第１の方向」に相当する。Ｙ方向が「第２の方向」に相当する。コンピューター２００のＣＰＵ２１０と、三次元造形装置１００の制御部７０が、「制御部」に相当する。断面データＤｃが「第１のデータ」に相当する。調整データＤＡが「第２のデータ」に相当する。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態において、コンピューター２００のＣＰＵ２１０および三次元造形装置１００ａの制御部７０による生成される断面データＤｃの生成、および調整データＤＡの生成などのデータ処理は、図２のステップＳ４５４の処理を除いて、第１実施形態の処理と同じ処理である。

図７は、第２実施形態において、図２のステップＳ４５４で行われる処理を示す図である。第２実施形態のステップＳ４５４では、ＣＰＵ２１０は、まず、モデル上面の２番目に高い領域に対応するノズル用の２次元データ（２次元データＰａ８）を用いて、その追加吐出位置に相当するノズル（
吐出量が最大値に対して９８％より大きく９９％以下であったノズル）から液滴の吐出を行わせる（図７の最下段参照）。この２次元データＰａ８を用いた液滴吐出処理は、１層分、行われる（図７の最下段の層数の欄参照）。その結果、基準ノズルがＮ＝１００層の処理において達成する高さの１％分の高さを有する構造が、上記ノズルにより形成される。

次に、ＣＰＵ２１０は、モデル上面の３番目に高い領域に対応するノズル用の２次元データ（２次元データＰａ７）を用いて、その追加吐出位置に相当するノズル（吐出量が最大値に対して９７％より大きく９８％以下であったノズル）から液滴の吐出を行わせる（図７の下から２行目参照）。この２次元データＰａ２を用いた液滴吐出処理は、２層分、行われる（図７の下から２行目の層数の欄参照）。その結果、基準ノズルがＮ＝１００層の処理において達成する高さの２％分の高さを有する構造が、上記ノズルにより形成される。

その後、ＣＰＵ２１０は、モデル上面の４番目に高い領域に対応するノズル用の２次元データ（２次元データＰａ６）を用いて、その追加吐出位置に相当するノズル（吐出量が最大値に対して９６％より大きく９７％以下であったノズル）から液滴の吐出を行わせる（図７の下から３行目参照）。この２次元データＰａ６を用いた液滴吐出処理は、３層分、行われる（図７の下から３行目の層数の欄参照）。その結果、基準ノズルがＮ＝１００層の処理において達成する高さの３％分の高さを有する構造が、上記ノズルにより形成される。

そのような処理を繰り返し、最後に、ＣＰＵ２１０は、モデル上面の最も低い領域に対応するノズル用の２次元データ（ここでは、２次元データＰａ１）のデータを用いて、２次元データＰａ８の追加吐出位置に相当するノズル（吐出量が最大値に対して９１％より大きく９２％以下であったノズル）から液滴の吐出を行わせる（図７の最上段参照）。この２次元データＰａ８を用いた液滴吐出処理は、８層分、行われる。その結果、基準ノズルがＮ＝１００層の処理において達成する高さの８％分の高さを有する構造が、上記ノズルにより形成される。

以上の処理の結果、ステップＳ４５４の調整処理は、合計３６層分の処理として、実行される（図７の層数の欄の最下段参照）。

なお、各層の形成においては、第１実施形態と同様に、単位処理が繰り返し行われる。単位処理においては、間にＹ方向の微小送りを挟んだｎ回（ｎ＝４）のＸ方向の走査が行われる（図７の右から２番目の列参照）。また、各層の形成においては、造形ステージ１１の降下は行われない。形成される粉体層とヘッド部５０との間に、上記処理に十分なだけの間隙が存在するように、ヘッド部５０は、設けられている。

このような処理によっても、最大でＮｇ層（Ｎｇ＝８）分の厚みを有する調整層の形成が行われ得る。その結果、ステップＳ４４で連続してＮ層（Ｎ＝１００）形成された板状の構造に対して、調整のために各ノズルが吐出すべき割合（図４参照）の液滴が吐出され、Ｎ層分の構造の上面の凹凸（図３参照）が埋め合わされて、構造の上面は、ほぼ平らとなる。なお、以上の処理を実現するのは、コンピューター２００のＣＰＵ２１０の機能部としての調整部２２０である（図１参照）。

Ｃ．変形例：
Ｃ１．変形例１：
上記実施形態においては、無色を含む１色の硬化液を吐出するノズルは、Ｙ方向に沿って配された１列のノズルまたはその集合である。しかし、１色の硬化液を吐出するノズルは、Ｙ方向に沿って千鳥状に（ジグザグに）配された態様とすることもできる。すなわち、１色の硬化液を吐出するノズルは、液滴を吐出しつつ行われる操作の方向とは異なる方向について、互いに異なる位置に配された複数のノズルを含む態様とすることができる。

Ｃ２．変形例２：
上記実施形態においては、Ｘ方向およびＹ方向については、造形ステージ１１は移動せず、液滴吐出部としてのノズルおよびピエゾ素子を備えるヘッド部５０が、走査部５２によって移動する。また、Ｚ方向については、ヘッド部５０は移動せず、支持部としての造形ステージ１１がアクチュエーター１３によって移動する。しかし、互いに交わる３方向について、液滴吐出部が移動する態様とすることもできる。そして、互いに交わる３方向について、支持部が移動する態様とすることもできる。また、互いに交わる２方向について、支持部が移動し、それら２方向に交わる１方向に液滴吐出部が移動する態様とすることもできる。

なお、上記実施形態では、液滴吐出部としてのノズルおよびピエゾ素子を備えるヘッド部５０と、支持部としての造形ステージ１１とは、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動される。しかし、液滴吐出部と支持部とが相対移動する方向は、直交していなくてもよい。ただし、互いに交わる方向であることが好ましい。

Ｃ３．変形例３：
上記実施形態では、測定器８０は、液滴吐出部としてのノズルおよびピエゾ素子を備えるヘッド部５０に固定され、ヘッド部５０とともに走査部５２によって移動される。しかし、測定器は、液滴吐出部とは別に設けられていてもよい。ただし、支持部に対して液滴吐出部の１以上の移動方向と同じ１以上の方向に移動できるように構成されることが好ましい。また、測定器は、三次元造形装置の一部として設けられていなくてもよい。ただし、モデルを測定して、三次元造形装置の制御部に、モデルの各部の高さ（液滴吐出方向の位置）の情報を提供できるように構成されることが好ましい。

Ｃ４．変形例４：
上記実施形態においては、硬化エネルギー付与部６０としての発光装置６１は、ヘッド部５０に対してＸ方向の一方の側に設けられている。しかし、硬化エネルギー付与部６０としての発光装置６１は、ヘッド部５０に対してＸ方向の両側に設けることもできる。そのような態様において、測定器８０は、硬化エネルギー付与部６０を挟んでヘッド部５０とは逆の側に設けられていてもよいし、ヘッド部５０および硬化エネルギー付与部６０とは、独立に設けられていてもよい。

また、発光装置が、ヘッド部に対してＸ方向の両側に設けられた態様においては、Ｘ方向についての往復両方向の走査で、液滴の吐出と硬化とを行うことができる。その際、Ｘ方向の走査においてヘッドに対して上流側に位置する発光装置は、ＯＦＦとすることができる。また、Ｘ方向の走査においてヘッドに対して上流側に位置する発光装置もＯＮとし、それより前のＸ方向の走査において吐出された液滴をさらに硬化させるために使用されてもよい。

Ｃ５．変形例５：
上記実施形態においては、実際にモデルを形成して、そのモデルの測定値に基づいて調整データを生成している。しかし、調整データは、モデル用のデータを使用したシミュレーションの結果に基づいて、生成することもできる。

Ｃ６．変形例６：
上記実施形態においては、図２のステップＳ１０において、モデルは、擬似バンド印刷内で実施される一部の処理により形成される。しかし、モデルは、他の印刷方法によって形成されてもよい。ただし、モデルは、断面データに従って行われる板状の構造の生成において少なくとも一部で使用される印刷方法と同じ走査方法で、生成されることが好ましい。

Ｃ７．変形例７：
上記実施形態においては、Ｎｇ＝８の例を説明した。すなわち、調整データＤＡは、８個の２次元パターンＰａｉを含んでいる。しかし、調整データＤＡは、８個より少ない数の２次元パターンＰａｉ、たとえば７個や６個の２次元パターンＰａｉで構成されていてもよい。また、調整データＤＡは、８個より多い数の２次元パターンＰａｉ、たとえば９個や１０個の２次元パターンＰａｉで構成されていてもよい。そして、調整データＤＡは、１個の２次元パターンＰａｉで構成されていてもよい。

Ｃ８．変形例８：
上記実施形態においては、単位処理は、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向の４回の走査と、Ｘ方向の各走査の間に行われるＹ方向の第１の走査と、を含む。しかし、単位処理は、たとえば、液滴を吐出しつつ行われるＸ方向の１回の走査で構成されてもよい。そのような態様においては、モデルは、Ｘ方向の１回の走査で構成されることが好ましい。そして、２次元データＰａｉも、Ｘ方向の１回の走査で液滴が吐出されるＹ方向の液滴吐出位置（ボクセルライン）に関する情報を含むものとすることが好ましい。

Ｃ９．変形例９：
上記実施形態においては、ステップＳ４４の板状構造の形成処理が連続してＮ回（Ｎ＝１００）行われると、ステップＳ４５４の調整処理が行われる。しかし、板状構造の形成処理が繰り返される間に、どのタイミングで調整処理が行われるかは、任意に設定しうる。調整処理を行うタイミングは、制御部としてのＣＰＵ２１０が定め得る。コンピューター２００のＣＰＵ２１０は、そのようなタイミングを定めた後、その情報（板状構造の形成処理と調整処理の実施の前後関係を表す情報）を三次元造形装置１００に送信することができる。そして、制御部７０は、受信した調整処理を行うタイミングの情報に基づいて、ステップＳ４５２の判定処理を行うことができる。

たとえば、連続してＮ回（Ｎは２以上の整数）行われる板状構造の形成処理のうち、最も大きい断面が形成される板状構造の形成処理に続いて、調整処理を行う態様とすることができる。そのような態様とすれば、連続して形成されるＮ枚の板状構造のうち、最も大きい断面について、調整処理が行われないまま物体が造形されてしまう事態を防止することができる。

なお、少なくとも、断面データが表す複数の断面のうち最も大きい断面について板状の部材を形成する処理（図２のステップＳ４４参照）が実行されるのに続いて、調整処理（同図、ステップＳ４５４参照）を実行することが好ましい。そのような態様とすれば、形成される物体の最も大きい断面について、調整処理が行われないまま物体が造形されてしまう事態を防止することができる。

なお、「前記複数の断面のうち最も大きい断面について、前記板状の部材を形成する前記処理が実行されるのに続いて、」とは、物体の前記断面のうち最も大きい断面について板状の部材を形成する処理が実行された後、次に板状の部材を形成する処理が実行される前に、という意味である。すなわち、物体の前記断面のうち最も大きい断面について板状の部材を形成する処理が実行された後、調整処理が実行されるのに先立って、板状の部材を形成する処理以外の処理が実行されてもよい。

また、すべての板状構造の形成処理が終了した後に調整処理を行う態様とすることもできる。また、最初の板状構造の形成処理が開始される前に調整処理を行う態様とすることもできる。

Ｃ１０．変形例１０：
上記実施形態においては、吐出量が多い順におけるｊ番目の区分〜Ｎｇ番目の区分のノズル（ｊは１〜Ｎｇの整数）から、調整用２次元データに応じて液滴が吐出させる処理が、ｊが大きい順に実行される。しかし、この処理は、ｊが小さい順に実行されてもよい。

上記処理をｊが小さい順に実行する態様とすれば、調整処理において、まず広い範囲について液滴が吐出され、徐々に液滴が吐出される範囲が小さくなる。このため、調整処理の最初において、造型処理において形成された部位の広い範囲に液滴が吐出される。このため、造型処理において形成された部位と、調整処理において形成された部位との接触面積を大きくすることができル。その結果、両者の結合を強固にすることができる。

一方、上記処理をｊが大きい順に実行する態様とすれば、本来の高さに比べて低い領域から優先的に液滴が吐出されて調整処理が行われる。すなわち、本来の造形物の上面の形状が平坦であると仮定すると、深い谷について優先的に埋めたてが開始されられ、浅い凹部は後で埋められることになる。そして、その結果、調整処理の最後において、広い範囲に液滴が吐出される。このため、調整処理で追加的に形成される部位の表面の平坦度を高くすることができる可能性が高い。

Ｃ１１．変形例１１：
上記実施形態においては、ステップＳ４５４の調整処理において、ステップＳ４４の板状構造の形成処理と同じ液滴を吐出している。しかし、調整処理においては、板状構造の形成処理よりも小さい（量が少ない）液滴を吐出する態様とすることもできる。そのような態様においては、より詳細な高さの調整を行うことができる。

Ｃ１２．変形例１２：
上記実施形態においては、無色の硬化液の液滴を吐出するノズルＮｔのすべてのノズル列について、図２のステップＳ１０〜Ｓ３４，Ｓ４５の処理が行われる。しかし、調整処理およびそのためのデータ生成の処理は、色が付された硬化液の液滴を吐出するノズルについて行われることもできる。また、調整処理およびそのためのデータ生成の処理は、無色の硬化液の液滴を吐出するノズルＮｔの一部のノズルについて行うこともできる。

Ｃ１３．変形例１３：
本発明は、インクを硬化させることによって造形を行うインクジェット方式の３次元プリンタに適用することもでき、粉体積層方式など、少なくとも一部が粒子で構成された層に液体を打ち込むことで該当部分を硬化させて造形を行う３次元プリンタに適用することもできる。

Ｃ１４．その他：
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…造形部
１０ｃ…容器
１１…造形ステージ
１２…枠体
１３…アクチュエーター
５０…ヘッド部
５１…タンク
５２…走査部
６０…硬化エネルギー付与部
６１…発光装置
７０…制御部
８０…高さ測定器
１００…三次元造形装置
１００ａ…三次元造形装置
２００…コンピューター
２１０…ＣＰＵ
２１２…モデル形成部
２１４…測定部
２１６…調整データ生成部
２１８…造形部
２２０…調整部
ＤＡ…調整データ
Ｄｃ…断面データ
Ｄｏ…三次元データ
Ｎｃ…シアンの液滴を吐出するノズル
Ｎｍ…マゼンタの液滴を吐出するノズル
Ｎｔ…無色の液滴を吐出するノズル
Ｎｙ…イエロの液滴を吐出するノズル
Ｐｓ…板状の構造
Ｐｔ０…ステップＳ１０で形成されるモデル

Claims (19)

1. 液滴を吐出することによって物体を造形する三次元造形装置であって、
   それぞれ液滴を吐出することができる複数の液滴吐出部と、
   前記液滴によって構成される構造を支持する支持部と、
   前記支持部に対して、前記液滴の吐出方向と交わる第１の方向、ならびに前記液滴の吐出方向および前記第１の方向と交わる第２の方向に、前記複数の液滴吐出部を相対的に移動させることができる走査部と、
   前記液滴吐出部、前記支持部、および前記走査部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   物体の断面の形状を表す第１のデータに基づいて、前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する板状の部材を形成する処理を、前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、繰り返すことにより、複数の前記板状の部材を重ねて形成する造形処理を行う造形部と、
   前記複数の液滴吐出部に応じてあらかじめ定められた第２のデータに基づいて、前記断面の範囲内に液滴を吐出する調整処理を行う調整部と、を備える、造形装置。
2. 請求項１記載の造形装置であって、
   前記制御部は、さらに、
   同一の信号に基づいて前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、モデルを形成するモデル形成部と、
   前記モデルの形状に基づいて、前記第２のデータを形成する調整データ生成部と、を備える、造形装置。
3. 請求項２記載の造形装置であって、
   前記調整データ生成部は、
   前記複数の液滴吐出部のそれぞれに対応する前記モデルの複数の部位における前記液滴の吐出方向の高さに基づいて、前記調整処理において、前記高さが最も高い部位を形成した基準吐出部以外の他の液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量を決定し、
   前記他の各液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量に基づいて前記第２のデータを形成する、造形装置。
4. 請求項３記載の造形装置であって、
   前記第２のデータは、前記部位の前記高さが高い順にグループ１〜Ｎｇ（Ｎｇは正の整数）にグループ分けされた前記他の液滴吐出部の情報を含み、
   前記調整部は、前記調整処理において、グループｊ〜Ｎｇ（ｊは１〜Ｎｇの整数）の前記液滴吐出部から、前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる処理を、１〜Ｎｇの各ｊの値について実行する、造形装置。
5. 請求項４記載の造形装置であって、
   前記調整部は、前記調整処理において、前記グループｊ〜Ｎｇの前記液滴吐出部から前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる前記処理を、ｊが小さい順に実行する、造形装置。
6. 請求項４記載の造形装置であって、
   前記調整部は、前記調整処理において、前記グループｊ〜Ｎｇの前記液滴吐出部から前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる前記処理を、ｊが大きい順に実行する、造形装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の造形装置であって、
   前記制御部は、前記調整処理が実行されるタイミングを決定する、造形装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の造形装置であって、
   前記調整処理は、前記板状の部材を形成する前記処理が一定回数行われるたびに実行される、造形装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の造形装置であって、
   前記調整部は、少なくとも、前記複数の断面のうち最も大きい断面について前記板状の部材を形成する前記処理が実行されるのに続いて、前記調整処理を実行する、造形装置。
10. 物体を造形する方法であって、
    （ａ）物体の断面の形状を表す第１のデータに基づいて、複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する板状の部材を形成する処理を、前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、繰り返すことにより、複数の前記板状の部材を重ねて形成する工程と、
    （ｂ）前記複数の液滴吐出部に応じてあらかじめ定められた第２のデータに基づいて、前記断面の範囲内に液滴を吐出する工程と、を備える、造形方法。
11. 請求項１０記載の方法であって、さらに、
    （ｃ）同一の信号に基づいて前記複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、モデルを形成する工程と、
    （ｄ）前記モデルの形状に基づいて、前記第２のデータを形成する工程と、を備える、造形方法。
12. 請求項１１記載の方法であって、
    前記工程（ｄ）は、
    （ｄ１）前記複数の液滴吐出部のそれぞれに対応する前記モデルの複数の部位における前記液滴の吐出方向の高さに基づいて、前記工程（ｂ）において、前記高さが最も高い部位を形成した基準吐出部以外の他の液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量を決定する工程と、
    （ｄ２）前記他の各液滴吐出部から吐出させるべき液滴の量に基づいて前記第２のデータを形成する工程と、を含む、造形方法。
13. 請求項１２記載の方法であって、
    前記第２のデータは、前記部位の前記高さが高い順にグループ１〜Ｎｇ（Ｎｇは正の整数）にグループ分けされた前記他の液滴吐出部の情報を含み、
    前記工程（ｂ）は、グループｊ〜Ｎｇ（ｊは１〜Ｎｇの整数）の前記液滴吐出部から、前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる処理を、１〜Ｎｇの各ｊの値について実行する工程である、方法。
14. 請求項１３記載の方法であって、
    前記工程（ｂ）は、前記グループｊ〜Ｎｇの前記液滴吐出部から前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる前記処理を、ｊが小さい順に実行する工程である、方法。
15. 請求項１３記載の方法であって、
    前記工程（ｂ）は、前記グループｊ〜Ｎｇの前記液滴吐出部から前記第２のデータに応じて液滴を吐出させる前記処理を、ｊが大きい順に実行する工程である、方法。
16. 請求項１０から１５のいずれか１項に記載の方法であって、さらに、
    （ｅ）前記工程（ｂ）が実行されるべきタイミングを決定する工程を含む、造形方法。
17. 請求項１０から１６のいずれか１項に記載の方法であって、
    前記工程（ｂ）は、前記板状の部材を形成する前記処理が一定回数行われるたびに実行される、造形方法。
18. 請求項１０から１７のいずれか１項に記載の方法であって、
    前記工程（ｂ）は、少なくとも、前記複数の断面のうち最も大きい断面について前記板状の部材を形成する前記処理が実行されるのに続いて、実行される、造形方法。
19. コンピューターを使用して三次元造形装置を制御して液滴を吐出させることによって物体を造形させるためのコンピュータープログラムであって、
    物体の断面の形状を表す第１のデータに基づいて、複数の液滴吐出部から液滴を吐出することにより、前記断面の形状を有する板状の部材を形成する処理を、前記物体の複数の断面であって前記断面に垂直な方向に並ぶ異なる断面について、繰り返すことにより、複数の前記板状の部材を重ねて形成する機能と、
    前記複数の液滴吐出部に応じてあらかじめ定められた第２のデータに基づいて、前記断面の範囲内に液滴を吐出する機能と、
    をコンピューターに実現させるための、コンピュータープログラム。

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