JP2017144708A - 立体物造形装置、立体物造形方法、及び、立体物造形装置の制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部と、形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する制御部と、備える立体物造形装置であって、前記制御部は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する、立体物造形装置。
【選択図】図7
【解決手段】所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部と、形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する制御部と、備える立体物造形装置であって、前記制御部は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する、立体物造形装置。
【選択図】図7
Description
本発明は、立体物造形装置、立体物造形方法、及び、立体物造形装置の制御プログラムに関する。
立体物造形装置として、3D(三次元)プリンターが知られている。紫外線照射により硬化するインクを使用する3Dプリンターは、例えば、紫外線硬化型インクの液滴を吐出して形成したドットを紫外線照射により硬化させて造形層を形成し、該造形層を積層することで立体物を造形する。特許文献1に開示された造形物の製造方法は、イエロー(Y)のインクによって形成された膜の上に、マゼンダ(M)のインクによって形成された膜が積層され、更にその上に、シアン(C)のインクによって形成された膜が積層され、更にその上に、クリアインクによって形成された膜が積層された積層体を製造するものである。
Yのインクによる膜、Mのインクによる膜、Cのインクによる膜、及び、クリアインクによる膜を順に積層すると、水平方向から積層体を見たときに、各膜が筋状に見えてしまう。このようなバンディングは、立体物を見る向きに依存し、立体物の上下から見ると見えない。
また、積層体の上からはクリアインクによる膜を介してCの色が比較的強く見え、積層体の下からはYの色が比較的強く見える。従って、立体物の見た目の色は、立体物を見る向きに依存する。
また、積層体の上からはクリアインクによる膜を介してCの色が比較的強く見え、積層体の下からはYの色が比較的強く見える。従って、立体物の見た目の色は、立体物を見る向きに依存する。
尚、上述のような問題は、紫外線硬化型インクを使用する3Dプリンターに限らず、可視光照射により硬化する可視光線硬化型インクを使用する立体物造形装置、加熱により硬化する熱硬化型インクを使用する立体物造形装置、熱可塑性の材料を使用する立体物造形装置、等、種々の技術についても同様に存在する。
以上を鑑み、本発明の目的の一つは、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術を提供することにある。
以上を鑑み、本発明の目的の一つは、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術を提供することにある。
上記目的の一つを達成するため、本発明は、所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部と、
形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する制御部と、
を備える立体物造形装置であって、
前記制御部は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する、態様を有する。
形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する制御部と、
を備える立体物造形装置であって、
前記制御部は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する、態様を有する。
また、本発明は、所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部を用い、形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物を造形する立体物造形方法であって、
或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物を造形する、態様を有する。
或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物を造形する、態様を有する。
さらに、本発明は、所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部を備え、形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する立体物造形装置の制御プログラムであって、
或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する機能をコンピューターに実現させる、態様を有する。
或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する機能をコンピューターに実現させる、態様を有する。
上述した態様は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術を提供することができる。
さらに、本発明は、立体物造形装置を含む立体物造形システム、立体物造形装置の制御方法、この制御方法を含む立体物造形システムの制御方法、立体物造形システムの制御プログラム、立体物造形装置や立体物造形システムの制御プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な媒体、等に適用可能である。前述の装置は、分散した複数の部分で構成されてもよい。
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。
(1)本技術の概要:
まず、図1〜15に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、図1〜15は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。
まず、図1〜15に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、図1〜15は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。
[態様1]
図1〜4等に例示される立体物造形装置100は、所定色の第一ドットDT1、及び、前記所定色でない第二ドットDT2を含む複数種のドットDTを形成するためのドット形成部(例えばヘッドユニット3)と、形成される1以上のドットDTによる単位造形体B0を複数含む立体物Objの造形を制御する制御部U1と、を備える。前記制御部U1は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に前記特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向(例えば積層方向D1)と交差する交差方向(例えば面方向D2)において前記第一単位造形体B1に隣接する第三単位造形体B3であって前記特定色でない第三単位造形体B3に前記特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objの造形を制御する。
尚、第一ドットDT1の所定色は、図6に示す例ではC(シアン)、M(マゼンタ)、及び、Y(イエロー)である。所定色でない第二ドットDT2は、図6に示す例ではCL(クリアー)のドットである。ここで、CLのドットは、無着色のドットである。特定色は、ドット形成部により形成されるドットの組合せにより表現される色であり、図7に示す例では1個のCのドットで表現される色である。
図1〜4等に例示される立体物造形装置100は、所定色の第一ドットDT1、及び、前記所定色でない第二ドットDT2を含む複数種のドットDTを形成するためのドット形成部(例えばヘッドユニット3)と、形成される1以上のドットDTによる単位造形体B0を複数含む立体物Objの造形を制御する制御部U1と、を備える。前記制御部U1は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に前記特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向(例えば積層方向D1)と交差する交差方向(例えば面方向D2)において前記第一単位造形体B1に隣接する第三単位造形体B3であって前記特定色でない第三単位造形体B3に前記特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objの造形を制御する。
尚、第一ドットDT1の所定色は、図6に示す例ではC(シアン)、M(マゼンタ)、及び、Y(イエロー)である。所定色でない第二ドットDT2は、図6に示す例ではCL(クリアー)のドットである。ここで、CLのドットは、無着色のドットである。特定色は、ドット形成部により形成されるドットの組合せにより表現される色であり、図7に示す例では1個のCのドットで表現される色である。
図15は、比較例に係る立体物Obj9の構造を模式的に示している。この立体物Obj9は、1個のインクドットDTによるボクセルVxを複数、X方向及びY方向へ並べた造形層LYを積層することにより、形成されている。図15には、ドット数比で33%のCと33%のMの混色を表現するため、CLのドット、Mインクのドット、及び、Cインクのドットを繰り返し重ねて立体物Obj9を形成した例を示している。尚、図15には、造形層LYを積層した立体物Objの−Y方向側の面(図6における正面)、及び、+Z方向側の面(上面)にCL,M,Cのいずれのドットが形成されているかをCL,M,Cにて示している。その結果、X方向及びY方向へCLのドットが並べられた造形層、X方向及びY方向へMのドットが並べられた造形層、及び、X方向及びY方向へMのドットが並べられた造形層が順にZ方向へ繰り返されている。
CLのインクによる造形層、Mのインクによる造形層、及び、Cのインクによる造形層を順にZ方向へ繰り返すと、水平方向(X方向やY方向)から立体物Obj9を見たときに、各造形層LYが筋状に見えてしまう。このようなバンディングは、立体物Obj9を見る向きに依存し、立体物Obj9の上下(Z方向)から見ると見えない。また、立体物Obj9の上からはCの色が比較的強く見え、立体物Obj9の下からはCLのドットを介してMの色が比較的強く見える。このため、立体物Obj9の見た目の色は、立体物Obj9を見る向きに依存する。
一方、本技術の上記態様1では、第一単位造形体B1に第二単位造形体B2を重ねた方向(D1)と交差する交差方向(D2)において、特定色の第一単位造形体B1に特定色でない第三単位造形体B3が隣接している。これにより、交差方向に向いた筋、すなわち、見る向きに依存するバンディングの発生が抑制され、どの向きからでもバンディングが見え難くなる。また、特定色の第一単位造形体B1に特定色でない第二単位造形体B2が重ねられ、特定色でない第三単位造形体B3に特定色の第四単位造形体B4が重ねられているので、立体物Objの見た目の色が立体物Objを見る向きに依存し難くなる。従って、本態様は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な立体物造形装置を提供することができる。
ここで、所定色は、有彩色でもよいし、無彩色でもよく、具体的には、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)、ホワイト(W)、グレー、メタリック、等から選ばれる色でもよい。
所定色でない第二ドットは、無着色のドット(例えばクリアーインクのドット等)でもよいし、着色されたドット(例えばWインクのドット等)でもよい。
単位造形体には、ドットが1個のみ形成されてもよいし、複数のドットが形成されてもよい。
特定色は、第一ドットの所定色そのものでもよいし、発色の異なるドットの組合せにより表現される色でもよい。
特定色でない単位造形体は、無着色のドットを含んでもよいし、着色されたドットを含んでもよい。
所定色でない第二ドットは、無着色のドット(例えばクリアーインクのドット等)でもよいし、着色されたドット(例えばWインクのドット等)でもよい。
単位造形体には、ドットが1個のみ形成されてもよいし、複数のドットが形成されてもよい。
特定色は、第一ドットの所定色そのものでもよいし、発色の異なるドットの組合せにより表現される色でもよい。
特定色でない単位造形体は、無着色のドットを含んでもよいし、着色されたドットを含んでもよい。
[態様2]
図6〜8に例示するように、前記第一ドットDT1は、第一の色の第一色ドットDT11、及び、前記第一の色とは異なる第二の色の第二色ドットDT12を含んでもよい。前記立体物Objを構成するドットの形成予定位置は、前記第一色ドットDT11のための第一形成予定位置L1、及び、前記第二色ドットDT12のための第二形成予定位置L2を含んでもよい。前記制御部U1は、前記第一形成予定位置L1に前記第一色ドットDT11又は前記第二ドットDT2を形成し、前記第二形成予定位置L2に前記第二色ドットDT12又は前記第二ドットDT2を形成するように、立体物Objの造形を制御してもよい。本態様では、第一形成予定位置L1において第一色ドットDT11を形成しない場合には代わりに第二ドットDT2が形成され、第二形成予定位置L2において第二色ドットDT12を形成しない場合には代わりに第二ドットDT2が形成される。従って、本態様は、第一色ドットDT11や第二色ドットDT12が形成されたり形成されなかったりすることによる凹凸が立体物に生じることを抑制することが可能な技術を提供することができる。例えば、複数の単位造形体B0を含む造形層LYを積層した立体物Objを造形する場合、造形層LYの凹凸が抑制され、造形層LYの厚さΔZが略一定に保たれる。
図6〜8に例示するように、前記第一ドットDT1は、第一の色の第一色ドットDT11、及び、前記第一の色とは異なる第二の色の第二色ドットDT12を含んでもよい。前記立体物Objを構成するドットの形成予定位置は、前記第一色ドットDT11のための第一形成予定位置L1、及び、前記第二色ドットDT12のための第二形成予定位置L2を含んでもよい。前記制御部U1は、前記第一形成予定位置L1に前記第一色ドットDT11又は前記第二ドットDT2を形成し、前記第二形成予定位置L2に前記第二色ドットDT12又は前記第二ドットDT2を形成するように、立体物Objの造形を制御してもよい。本態様では、第一形成予定位置L1において第一色ドットDT11を形成しない場合には代わりに第二ドットDT2が形成され、第二形成予定位置L2において第二色ドットDT12を形成しない場合には代わりに第二ドットDT2が形成される。従って、本態様は、第一色ドットDT11や第二色ドットDT12が形成されたり形成されなかったりすることによる凹凸が立体物に生じることを抑制することが可能な技術を提供することができる。例えば、複数の単位造形体B0を含む造形層LYを積層した立体物Objを造形する場合、造形層LYの凹凸が抑制され、造形層LYの厚さΔZが略一定に保たれる。
[態様3]
図6に例示するように、前記複数種のドットDTは、前記立体物Objの内側領域AR1を遮蔽するための遮蔽用ドットDT3を含んでもよい。前記制御部U1は、前記内側領域AR1にあるドットの形成予定位置に前記第二ドットDT2を形成し、前記内側領域AR1の外側にある遮蔽領域AR2のドットの形成予定位置に前記遮蔽用ドットDT3を形成し、前記遮蔽領域AR2の外側にあるドットの形成予定位置に前記第一ドットDT1を含むドットを形成するように、立体物Objの造形を制御してもよい。本態様は、遮蔽用ドットDT3が形成された遮蔽領域AR2で内側領域AR1から背後が遮蔽されるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
尚、遮蔽用ドットを形成しない場合も、本技術に含まれる。また、内側領域に第二ドットを形成しない場合も、本技術に含まれる。
図6に例示するように、前記複数種のドットDTは、前記立体物Objの内側領域AR1を遮蔽するための遮蔽用ドットDT3を含んでもよい。前記制御部U1は、前記内側領域AR1にあるドットの形成予定位置に前記第二ドットDT2を形成し、前記内側領域AR1の外側にある遮蔽領域AR2のドットの形成予定位置に前記遮蔽用ドットDT3を形成し、前記遮蔽領域AR2の外側にあるドットの形成予定位置に前記第一ドットDT1を含むドットを形成するように、立体物Objの造形を制御してもよい。本態様は、遮蔽用ドットDT3が形成された遮蔽領域AR2で内側領域AR1から背後が遮蔽されるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
尚、遮蔽用ドットを形成しない場合も、本技術に含まれる。また、内側領域に第二ドットを形成しない場合も、本技術に含まれる。
[態様4]
図11,12に例示するように、前記制御部U1は、1以上の前記第一ドットDT1及び1以上の前記第二ドットDT2を単位造形体B0に形成する場合、前記第一ドットDT1及び前記第二ドットDT2を第一配置801にした単位造形体B0と、前記第一ドットDT1及び前記第二ドットDT2を前記第一配置801とは異なる第二配置802にした単位造形体B0と、が存在するように立体物Objの造形を制御してもよい。この態様は、同じ色を第一配置801の単位造形体B0と第二配置802の単位造形体B0とで表現することができるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
図11,12に例示するように、前記制御部U1は、1以上の前記第一ドットDT1及び1以上の前記第二ドットDT2を単位造形体B0に形成する場合、前記第一ドットDT1及び前記第二ドットDT2を第一配置801にした単位造形体B0と、前記第一ドットDT1及び前記第二ドットDT2を前記第一配置801とは異なる第二配置802にした単位造形体B0と、が存在するように立体物Objの造形を制御してもよい。この態様は、同じ色を第一配置801の単位造形体B0と第二配置802の単位造形体B0とで表現することができるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
[態様5]
図11〜13等に例示するように、前記複数種のドットDTは、第一サイズ、及び、該第一サイズとは異なる第二サイズを含む複数サイズのドットを含んでもよい。前記制御部U1は、前記第一サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、前記第二サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、が存在するように立体物Objの造形を制御してもよい。本態様は、第一サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、第二サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、で色を表現することができるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
図11〜13等に例示するように、前記複数種のドットDTは、第一サイズ、及び、該第一サイズとは異なる第二サイズを含む複数サイズのドットを含んでもよい。前記制御部U1は、前記第一サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、前記第二サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、が存在するように立体物Objの造形を制御してもよい。本態様は、第一サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、第二サイズのドットを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体B0と、で色を表現することができるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
ここで、第一サイズは、第二サイズよりも大きくてもよいし、第二サイズよりも小さくてもよい。
ドットサイズが3種類以上ある場合、第一サイズは複数種類のドットサイズから選ばれる一つのドットサイズでもよいし、第二サイズは前記複数種類のドットサイズから前記第一サイズを除いたドットサイズから選ばれるドットサイズでもよい。例えば、ドットに、最大サイズの大ドット、最小サイズの小ドット、及び、大ドットよりも小さく小ドットよりも大きい中ドットが含まれるとする。この場合、第一サイズが大ドットのサイズで第二サイズが中ドット又は小ドットのサイズでもよいし、第一サイズが中ドットのサイズで第二サイズが大ドット又は小ドットのサイズでもよいし、第一サイズが小ドットのサイズで第二サイズが大ドット又は中ドットのサイズでもよい。
ドットサイズが3種類以上ある場合、第一サイズは複数種類のドットサイズから選ばれる一つのドットサイズでもよいし、第二サイズは前記複数種類のドットサイズから前記第一サイズを除いたドットサイズから選ばれるドットサイズでもよい。例えば、ドットに、最大サイズの大ドット、最小サイズの小ドット、及び、大ドットよりも小さく小ドットよりも大きい中ドットが含まれるとする。この場合、第一サイズが大ドットのサイズで第二サイズが中ドット又は小ドットのサイズでもよいし、第一サイズが中ドットのサイズで第二サイズが大ドット又は小ドットのサイズでもよいし、第一サイズが小ドットのサイズで第二サイズが大ドット又は中ドットのサイズでもよい。
[態様6]
図2等に例示するように、前記立体物Objは、前記単位造形体B0を複数含む造形層LYが複数、積層されたものでもよい。図14に例示するように、前記制御部U1は、前記造形層LYの中に、前記第一単位造形体B1に前記第二単位造形体B2を重ねた前記第一構造体ST1と、前記第三単位造形体B3に前記第四単位造形体B4を重ねた前記第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように、立体物Objの造形を制御してもよい。この態様は、造形層LYの中において、同じ色を第一構造体ST1と第二構造体ST2とで表現することができるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
図2等に例示するように、前記立体物Objは、前記単位造形体B0を複数含む造形層LYが複数、積層されたものでもよい。図14に例示するように、前記制御部U1は、前記造形層LYの中に、前記第一単位造形体B1に前記第二単位造形体B2を重ねた前記第一構造体ST1と、前記第三単位造形体B3に前記第四単位造形体B4を重ねた前記第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように、立体物Objの造形を制御してもよい。この態様は、造形層LYの中において、同じ色を第一構造体ST1と第二構造体ST2とで表現することができるので、立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
[態様7]
前記第二ドットDT2は、前記第一ドットDT1よりも色材成分が少ないドット(例えばCLのドット)でもよい。この態様は、立体物の外観を向上させる好適な技術を提供することができる。
前記第二ドットDT2は、前記第一ドットDT1よりも色材成分が少ないドット(例えばCLのドット)でもよい。この態様は、立体物の外観を向上させる好適な技術を提供することができる。
[態様8]
前記複数種のドットは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、ホワイト、グレー、及び、メタリックの内の一種類以上の色のドットを含んでもよい。この態様は、立体物の外観を向上させる好適な技術を提供することができる。
前記複数種のドットは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、ホワイト、グレー、及び、メタリックの内の一種類以上の色のドットを含んでもよい。この態様は、立体物の外観を向上させる好適な技術を提供することができる。
[態様9]
図1〜4等に例示される立体物造形方法は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に前記特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向(例えば積層方向D1)と交差する方向(例えば面方向D2)において前記第一単位造形体B1に隣接する第三単位造形体B3であって前記特定色でない第三単位造形体B3に前記特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objを造形する。この態様は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な立体物造形方法を提供することができる。
図1〜4等に例示される立体物造形方法は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に前記特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向(例えば積層方向D1)と交差する方向(例えば面方向D2)において前記第一単位造形体B1に隣接する第三単位造形体B3であって前記特定色でない第三単位造形体B3に前記特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objを造形する。この態様は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な立体物造形方法を提供することができる。
[態様10]
図1〜4等に例示される立体物造形装置100の制御プログラムPR0は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に前記特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向(例えば積層方向D1)と交差する方向(例えば面方向D2)において前記第一単位造形体B1に隣接する第三単位造形体B3であって前記特定色でない第三単位造形体B3に前記特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objの造形を制御する機能をコンピューターに実現させる。この態様は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な立体物造形装置の制御プログラムを提供することができる。
図1〜4等に例示される立体物造形装置100の制御プログラムPR0は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に前記特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向(例えば積層方向D1)と交差する方向(例えば面方向D2)において前記第一単位造形体B1に隣接する第三単位造形体B3であって前記特定色でない第三単位造形体B3に前記特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objの造形を制御する機能をコンピューターに実現させる。この態様は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な立体物造形装置の制御プログラムを提供することができる。
(2)立体物造形装置の構成例:
図1は、立体物造形装置の構成例として、造形処理装置1とホスト装置9を備える立体物造形装置100の構成を示している。図2は、立体物Objの造形例を模式的に示している。図3は、造形処理装置1の例を模式的に示している。図2,3に示すYは、イエローの意味ではなく、Y方向を表す。Z方向は、図7等に示す積層方向D1の例であり、第一単位造形体B1に第二単位造形体B2を重ねた方向の例である。X方向及びY方向は、図7等に示す面方向D2の例であり、積層方向D1と交差する方向の例である。尚、図2,3に示すX,Y,Z方向は、互いに直交するものとするが、互いに交差していれば直交しない場合も本技術に含まれる。図1に示す造形処理装置1は、吐出した液体LQにより形成されるドットDTにより造形層LYを例えば所定の厚さΔZで形成し、この造形層LYを積層することで立体物Objを造形する。造形層LYには、図6等に例示するような複数の単位造形体B0がX方向及びY方向へ並べられている。本具体例は、図7に例示するように、積層方向D1のみならず面方向D2のバンディングが抑制されるように、また、見る向きによる色の見えの違いが抑制されるように、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向である積層方向D1と交差する面方向D2において第一単位造形体B1に隣接し特定色でない第三単位造形体B3に特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objを造形するものである。尚、単位造形体B1,B2,B3,B4は、単位造形体B0に含まれる。図1に示すホスト装置9は、立体物Objの各造形層LYの形状及び色彩を定める造形層データFDを生成する。
図1は、立体物造形装置の構成例として、造形処理装置1とホスト装置9を備える立体物造形装置100の構成を示している。図2は、立体物Objの造形例を模式的に示している。図3は、造形処理装置1の例を模式的に示している。図2,3に示すYは、イエローの意味ではなく、Y方向を表す。Z方向は、図7等に示す積層方向D1の例であり、第一単位造形体B1に第二単位造形体B2を重ねた方向の例である。X方向及びY方向は、図7等に示す面方向D2の例であり、積層方向D1と交差する方向の例である。尚、図2,3に示すX,Y,Z方向は、互いに直交するものとするが、互いに交差していれば直交しない場合も本技術に含まれる。図1に示す造形処理装置1は、吐出した液体LQにより形成されるドットDTにより造形層LYを例えば所定の厚さΔZで形成し、この造形層LYを積層することで立体物Objを造形する。造形層LYには、図6等に例示するような複数の単位造形体B0がX方向及びY方向へ並べられている。本具体例は、図7に例示するように、積層方向D1のみならず面方向D2のバンディングが抑制されるように、また、見る向きによる色の見えの違いが抑制されるように、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体B1に特定色でない第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、該重ねた方向である積層方向D1と交差する面方向D2において第一単位造形体B1に隣接し特定色でない第三単位造形体B3に特定色の第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objを造形するものである。尚、単位造形体B1,B2,B3,B4は、単位造形体B0に含まれる。図1に示すホスト装置9は、立体物Objの各造形層LYの形状及び色彩を定める造形層データFDを生成する。
ホスト装置9は、表示操作部91、モデルデータ生成部92、造形データ生成部93、記憶部94、を備え、図示しないCPU(Central Processing Unit)により各部の動作が制御される。表示操作部91は、ディスプレイ、及び、キーボードやポインティングデバイスといった操作入力装置を含む。モデルデータ生成部92は、後述するモデルデータDatを生成する。造形データ生成部93は、ハーフトーン処理部95を有し、モデルデータDatに基づいて造形層データFDを生成する。ハーフトーン処理部95は、立体物Objを表現するボクセル集合に含まれるボクセルVxにおけるドットDTの形成率を表す入力値に基づいて、ドットDTを形成するボクセルを決定する。記憶部94は、不揮発性メモリーとRAM(Random Access Memory)を備える。不揮発性メモリーには、ホスト装置9の制御プログラムPR2、造形処理装置1のドライバープログラム、CAD(Computer Aided Design)ソフトといったアプリケーションプログラム、マスクMA1、等が記憶される。不揮発性メモリーには、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリーといったデータの書き換え可能な不揮発性半導体メモリー、ハードディスクといったデータの書き換え可能な不揮発性磁気メモリー、等を用いることができる。ホスト装置9には、パーソナルコンピューターといったコンピューター等が含まれる。
モデルデータDatは、立体物Objを表すモデルの形状及び色彩を示すデータであり、立体物Objの形状及び色彩を指定するためのデータである。尚、立体物Objの色彩には、立体物Objに複数色が付される場合における当該複数色の付され方、すなわち、立体物Objに付される複数色により表される模様、文字、その他の画像も含むこととする。モデルデータDatは、少なくとも立体物Objの外部形状を特定可能な情報を含むものであればよく、立体物Objの外部形状や色彩に加えて立体物Objの内部の形状や材料等を指定するものであってもよい。モデルデータDatのデータ形式には、AMF(Additive Manufacturing File Format)、STL(Standard Triangulated Language)、等を用いることができる。
モデルデータ生成部92は、例えば、CADアプリケーションで実現され、立体物造形装置100の利用者が表示操作部91を操作して入力した情報等に基づいて、立体物Objの形状及び色彩を指定するモデルデータDatを生成する。
モデルデータ生成部92は、例えば、CADアプリケーションで実現され、立体物造形装置100の利用者が表示操作部91を操作して入力した情報等に基づいて、立体物Objの形状及び色彩を指定するモデルデータDatを生成する。
本具体例では、造形層LYがQ層(QはQ≧2を満たす自然数)形成された立体物Objを造形する方法を説明することにする。また、造形層LYを形成するQ回の積層処理のうちq回目(qは1≦q≦Qを満たす自然数)の積層処理で形成される造形層LYを造形層LY[q]と称し、造形層LY[q]の形状及び色彩を定める造形層データFDを造形層データFD[q]と称する。本具体例のモデルデータDatは、表面のみに色彩があるものとする。
造形データ生成部93は、まず、モデルデータDatの示す三次元の形状を厚さΔZ毎にスライスして得られる断面の形状及び色彩を示す造形層元データODを生成する。図6を参照して説明すると、造形データ生成部93は、例えば、立体物Objの外側領域AR3には、色彩を表現する第一ドットDT1を含むドットDTの形成予定位置に該ドットDTの形成率を表す多階調(例えば256階調)のカラーデータを生成する。また、立体物Objの内側領域AR1には、CL(クリアー)のドット(第二ドットDT2の例)を形成予定位置に形成するための造形用データを生成する。さらに、外側領域AR3と内側領域AR1との間の遮蔽領域AR2には、W(ホワイト)のドット(遮蔽用ドットDT3の例)を形成予定位置に形成するための遮蔽用データを生成する。造形層元データODは、例えば、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、W、CLのそれぞれについて生成される。尚、q番目の造形層元データODを造形層元データOD[q]と称する。その上で、ハーフトーン処理部95は、造形層元データOD[q]の示す形状及び色彩に対応する造形層LY[q]を形成するために、造形層元データOD[q]にハーフトーン処理を行ってボクセル集合に対する複数種のドットDTの配置を決定し、決定結果を造形層データFD[q]として出力する。造形層データFD[q]は、造形層元データOD[q]の示す形状及び色彩を格子状の配置のボクセルVxに細分化することで、各ボクセルVxに形成すべきドットDTを指定する。ボクセルVxは、仮想の立体であり、本具体例では厚さがΔZで単位体積の直方体であるものとする。むろん、仮想のボクセルの形状は、直方体に限定されない。一つのボクセルVxには、1個のみドットが形成されてもよいし、2個以上のドットが形成されてもよい。
尚、立体物Objを造形するためには、立体物Objが中実であることが好ましい。本具体例の造形データ生成部93は、モデルデータDatの指定する形状が中空形状である場合、モデルデータDatの示す形状の中空部分を補完して立体物Objが中実となるような造形層データFDを生成するものとする。また、中空部分を水溶性インク等といった、立体物造形後に容易に除去可能な材料で形成して該材料を除去してもよい。
造形処理装置1は、造形層データFD[q]に基づいて造形層LY[q]の積層処理を行う。図2には、造形層データFD[1]に基づいて造形層LY[1]を形成し、造形層データFD[2]に基づいて造形層LY[2]を積層する例を示している。造形処理装置1は、造形層LY[q]を順番に積層することにより立体物Objを造形する。
図1,3に示す造形処理装置1は、造形台45、キャリッジ41、ヘッドユニット(ドット形成部の例)3、硬化ユニット61、位置変化機構7、記憶部60、処理制御部6、等を備える。造形台45は、造形層LYの積載面を上面に有し、造形台昇降機構79aにより筐体40に対して昇降可能に設置されている。キャリッジ41は、ヘッドユニット3とインクカートリッジ(液体カートリッジの例)48が搭載され、造形台45の上方に配置されている。ヘッドユニット3は、詳しくは後述するが、造形台45に向かって液滴(液体LQ)を吐出(噴射)する複数の吐出部Dを有する記録ヘッド30、及び、各吐出部Dへの駆動信号Vinを生成する駆動信号生成部31を備えている。尚、ヘッドユニット3を除く造形処理装置1、及び、ホスト装置9は、制御部U1の例である。
硬化ユニット61は、造形台45の上に吐出された液体LQによるドットDTを硬化させる。硬化ユニット61には液体LQを硬化させるために適切な波長の光源、または熱源を用いる。例えば液体LQとして紫外線硬化インクを用いるなら硬化ユニット61には液体LQの硬化効率の良い波長をもった紫外線光源(例えば波長395nmを中心波長とした近紫外線のLED光源)で構成する。液体LQとして可視光硬化型インクを用いるなら硬化ユニット61には可視光光源を用い、熱硬化型インクを用いるなら硬化ユニット61には赤外線ヒーターなどの熱源を用いる。硬化ユニット61は、例えば、造形台45の上側(+Z方向)に設置することができる。
位置変化機構7は、駆動モーター71〜74、モータードライバー75〜78、等を備える。昇降機構駆動モーター71は、モータードライバー75で駆動されて造形台昇降機構79aを介して造形台45をZ方向(+Z方向及び−Z方向)へ移動させる。キャリッジ駆動モーター72は、モータードライバー76で駆動されてキャリッジ41をキャリッジガイド79bに沿ってY方向(+Y方向及び−Y方向)へ移動させる。キャリッジガイド駆動モーター73は、モータードライバー77で駆動されてキャリッジガイド79bをガイド79cに沿ってX方向(+X方向及び−X方向)へ移動させる。硬化ユニット駆動モーター74は、モータードライバー78で駆動されて硬化ユニット61をガイド79dに沿ってX方向(+X方向及び−X方向)へ移動させる。
記憶部60は、不揮発性メモリーとRAMを備える。不揮発性メモリーには、造形処理装置の制御プログラムPR1等が記憶される。不揮発性メモリーには、ROM、フラッシュメモリーといったデータの書き換え可能な不揮発性半導体メモリー、ハードディスクといったデータの書き換え可能な不揮発性磁気メモリー、等を用いることができる。RAMには、不揮発性メモリーから展開された制御プログラムPR1、ホスト装置9からの造形層データFD、等が格納される。尚、造形処理装置1の記憶部60に記憶されている制御プログラムPR1、及び、ホスト装置9の記憶部94に記憶されている制御プログラムPR2は、制御プログラムPR0の例である。
処理制御部6は、制御プログラムPR1等に従って造形処理装置全体の制御処理を行うCPU等を備えている。処理制御部6は、ホスト装置9からの造形層データFDに基づいて、ヘッドユニット3及び位置変化機構7の動作を制御することにより、モデルデータDatに応じた立体物Objを造形する。例えば、処理制御部6は、造形層データFDに従って、吐出部Dを駆動させるためのアナログ駆動波形信号Comと波形指定信号SIを含む各種信号を生成し、これら生成した信号をヘッドユニット3へ出力する。また、処理制御部6は、造形層データFDに従って、モータードライバー75〜78の動作を制御するための各種信号を生成し、これら生成した信号を位置変化機構7へ出力する。
図4は、ヘッドユニット3に含まれる記録ヘッド30のノズルNZ(図1に示す吐出部Dの一部)の配置例を模式的に示している。図4の上部には、記録ヘッド30において複数のノズル列32がY方向(走査方向DS1)へ並べられたノズル面33を示している。図4に示す記録ヘッド30は、移動していない造形台45に対して走査方向DS1(往方向DS2及び復方向DS3)へ移動している最中にドット形成用の液体LQをノズルNZから吐出する双方向記録を行うものとする。むろん、単方向記録を行う記録ヘッドにも、本技術を適用可能である。複数のノズル列32は、CLの液滴を吐出するノズルNZがX方向へ並んだノズル列32CL、Cの液滴を吐出するノズルNZがX方向へ並んだノズル列32C、Mの液滴を吐出するノズルNZがX方向へ並んだノズル列32M、Yの液滴を吐出するノズルNZがX方向へ並んだノズル列32Y、及び、Wの液滴を吐出するノズルNZがX方向へ並んだノズル列32Wを含んでいる。前述の4色C,M,Y,Wは、本技術の所定色になり得る色である。ノズルNZから吐出された液滴(液体LQ)からは、図4の下部に示すように、ドットDTが形成される。所定色の液滴から形成されるドットは、図6等に例示される第一ドットDT1となる。所定色でない液滴から形成されるドットは、図6等に例示される第二ドットDT2となる。本具体例の第二ドットDT2は、少なくとも、CLの液滴から形成されるドットを含む。
CインクとMインクとYインクは、有彩色インクである。Wインクは、遮蔽用ドットDT3(図6参照)を形成するための液体の例であり、可視光の波長領域(概ね400〜700nm)に属する波長を有する光が照射された場合において、当該照射された光のうち30%以上(好ましくは50%以上)の光を反射する無彩色インクである。Wインクから形成されるドットは、図6に例示するように立体物Objの内側領域AR1を遮蔽するための遮蔽用ドットDT3の例である。尚、第一ドットDT1、第二ドットDT2、及び、遮蔽用ドットDT3を、ドットDTと総称する。CLインクは、色材を添加していない造形用インクであり、有彩色インク及び無彩色インクと比較して、色材成分の含有量が少なく透明度の高いインクである。
本具体例の記録ヘッド30は、ノズルNZから吐出する液滴(液体LQ)の重量を変更可能であり、図4の下部に示すように、大ドットDTL、中ドットDTM、及び、小ドットDTSを形成可能である。これらのドットDTL,DTM,DTSをドットDTと総称している。尚、各ノズルNZからドットDTL,DTM,DTSが形成される液滴を吐出可能であるため、図4は、例えば、CL及びYのノズルNZから大ドットDTLのみ形成されることを示している訳ではない。
各ノズル列32のノズルNZの配列は、ノズル面33内においてX方向からずれた方向でもよく、さらに、直線状のみならず、いわゆる千鳥状でもよい。
図1に示す吐出部Dは、ノズルNZに加えて、印加される駆動信号VinによりノズルNZから液滴を吐出させる駆動素子を有している。駆動素子には、ノズルNZに連通する圧力室内の液体LQに圧力を加える圧電素子、熱により圧力室内に気泡を発生させてノズルNZから液滴を吐出させるサーマル素子、等を用いることができるが、本実施形態ではピエゾ素子を圧電素子として駆動素子を構成する。前記圧力室には、インクカートリッジ48から液体LQが供給される。圧力室内の液体LQは、駆動素子によってノズルNZから造形台45に向かって液滴として吐出され、造形層LYに液滴のドットDTが形成される。記録ヘッド30と造形台45とが相対移動することにより、造形層データFDに対応した造形層LYが形成される。
図1に示す吐出部Dは、ノズルNZに加えて、印加される駆動信号VinによりノズルNZから液滴を吐出させる駆動素子を有している。駆動素子には、ノズルNZに連通する圧力室内の液体LQに圧力を加える圧電素子、熱により圧力室内に気泡を発生させてノズルNZから液滴を吐出させるサーマル素子、等を用いることができるが、本実施形態ではピエゾ素子を圧電素子として駆動素子を構成する。前記圧力室には、インクカートリッジ48から液体LQが供給される。圧力室内の液体LQは、駆動素子によってノズルNZから造形台45に向かって液滴として吐出され、造形層LYに液滴のドットDTが形成される。記録ヘッド30と造形台45とが相対移動することにより、造形層データFDに対応した造形層LYが形成される。
駆動信号生成部31には、ノズルNZから液滴を吐出させる駆動素子に駆動信号を印加する種々の公知の回路を使用可能である。
図5は、大ドット相当の液滴の吐出、中ドット相当の液滴の吐出、小ドット相当の液滴の吐出、又は、液滴の非吐出を駆動信号Vinに基づいて制御する概念の一例を模式的に示している。尚、図5に示す駆動信号Vinの波形PL1,PL2,PL3は、あくまでも模式的なものであり、実際の波形とは限らない。
本例においてノズルNZから大ドット相当の液滴を吐出する場合、駆動信号生成部31は、処理制御部6から入力される駆動波形信号Comに基づいて所定の吐出単位期間Tuに3個の波形PL1,PL2,PL3を駆動信号Vinとして吐出部Dに供給する。これにより、各波形PL1,PL2,PL3に合わせたタイミングでノズルNZから液滴が吐出され合体して大ドットが形成される。
また、ノズルNZから中ドット相当の液滴を吐出する場合、駆動信号生成部31は、処理制御部6から入力される駆動波形信号Comに基づいて上記吐出単位期間Tuに2個の波形PL1,PL2を駆動信号Vinとして吐出部Dに供給する。これにより、各波形PL1,PL2に合わせたタイミングでノズルNZから液滴が吐出され合体して中ドットが形成される。
また、ノズルNZから中ドット相当の液滴を吐出する場合、駆動信号生成部31は、処理制御部6から入力される駆動波形信号Comに基づいて上記吐出単位期間Tuに2個の波形PL1,PL2を駆動信号Vinとして吐出部Dに供給する。これにより、各波形PL1,PL2に合わせたタイミングでノズルNZから液滴が吐出され合体して中ドットが形成される。
さらに、ノズルNZから小ドット相当の液滴を吐出する場合、駆動信号生成部31は、処理制御部6から入力される駆動波形信号Comに基づいて上記吐出単位期間Tuに1個の波形PL1を駆動信号Vinとして吐出部Dに供給する。これにより、波形PL1に合わせたタイミングでノズルNZから液滴が吐出されて小ドットが形成される。
加えて、ノズルNZから液滴を吐出しない場合、駆動信号生成部31は、上記波形PL1,PL2,PL3のいずれも吐出部Dに供給しない、これにより、ノズルNZから液滴が吐出されずドットが形成されない。
加えて、ノズルNZから液滴を吐出しない場合、駆動信号生成部31は、上記波形PL1,PL2,PL3のいずれも吐出部Dに供給しない、これにより、ノズルNZから液滴が吐出されずドットが形成されない。
(3)立体物造形装置の第一具体例:
図6は、第一具体例として、有彩色C,M,Yのインクドットの形成予定位置に全て対応する有彩色C,M,Yの大ドットDTLを形成した立体物Objの構造例を模式的に示している。第一具体例では、全ドットを同じ大ドットDTLで形成することを前提として1個のドットによるボクセルVxを複数、X方向及びY方向へ並べた造形層LYを積層することにより立体物Objを造形する例を説明する。図6の下部には、立体物Objの上から4番目の造形層LYを抜き出して示している。図6には、造形層LYを積層した立体物Objの−Y方向側の面(図6における正面)、及び、+Z方向側の面(上面)にC,M,Y,W,CLのいずれのドットが形成されているかをC,M,Y,W,CLにて示している。図6及び後述する図7,8に示す立体物Objは簡略化した例であり、造形層LYに含まれるボクセルVxの数は9×9個に限定されず、造形層LYの数は9層に限定されない。図6〜8に示す例では、ボクセルVxが単位造形体B0に相当する。
図6は、第一具体例として、有彩色C,M,Yのインクドットの形成予定位置に全て対応する有彩色C,M,Yの大ドットDTLを形成した立体物Objの構造例を模式的に示している。第一具体例では、全ドットを同じ大ドットDTLで形成することを前提として1個のドットによるボクセルVxを複数、X方向及びY方向へ並べた造形層LYを積層することにより立体物Objを造形する例を説明する。図6の下部には、立体物Objの上から4番目の造形層LYを抜き出して示している。図6には、造形層LYを積層した立体物Objの−Y方向側の面(図6における正面)、及び、+Z方向側の面(上面)にC,M,Y,W,CLのいずれのドットが形成されているかをC,M,Y,W,CLにて示している。図6及び後述する図7,8に示す立体物Objは簡略化した例であり、造形層LYに含まれるボクセルVxの数は9×9個に限定されず、造形層LYの数は9層に限定されない。図6〜8に示す例では、ボクセルVxが単位造形体B0に相当する。
図6に示す立体物Objの内側領域AR1には、造形用のCLインクのドット(第二ドットDT2の例)が形成されている。図6に示す立体物Objの外側領域AR3は、立体物Objの表面の色を表現する有彩色C,M,Yのインクドット(第一ドットDT1の例)が形成されている。外側領域AR3は、図6に示すように立体物Objの表面からボクセル2個分である以外にも、立体物の表面からボクセル1個分でもよいし、立体物の表面からボクセル3個分以上でもよい。内側領域AR1と外側領域AR3との間には、Wインクのドット(遮蔽用ドットDT3の例)で形成された遮蔽領域AR2が配置されている。遮蔽領域AR2の厚さは、図6に示すようにボクセル1個分である以外にも、ボクセル2個分以上でもよい。図6にはX−Y平面に沿った断面しか図示していないが、X−Z平面に沿った断面、及び、Y−Z平面に沿った断面にも、X−Y平面に沿った断面と同様、内側領域AR1、遮蔽領域AR2、及び、外側領域AR3が現れる。遮蔽領域AR2があることにより内側領域AR1から背後が遮蔽されるので、立体物の外観がさらに向上する。
尚、遮蔽領域AR2は、内側領域AR1の全面を覆う以外にも、内側領域AR1の下側を除く等、内側領域AR1の一部のみを覆ってもよい。外側領域AR3は、内側領域AR1の全面を覆う以外にも、内側領域AR1の下側を除く等、内側領域AR1の一部のみを覆ってもよい。
尚、遮蔽領域AR2は、内側領域AR1の全面を覆う以外にも、内側領域AR1の下側を除く等、内側領域AR1の一部のみを覆ってもよい。外側領域AR3は、内側領域AR1の全面を覆う以外にも、内側領域AR1の下側を除く等、内側領域AR1の一部のみを覆ってもよい。
本具体例では、Cのドットの形成予定位置(図6では「C」と表示されたボクセル)には造形層元データODに応じてCインク又はCLインクのドットを選択的に形成し、Mのドットの形成予定位置(図6では「M」と表示されたボクセル)には造形層元データODに応じてMインク又はCLインクのドットを選択的に形成し、Yのドットの形成予定位置(図6では「Y」と表示されたボクセル)には造形層元データODに応じてYインク又はCLインクのドットを選択的に形成することにしている。ここで、所定色C,M,Yのいずれかが本技術における第一の色の例であり、所定色C,M,Yのうち第一の色を除いた色が本技術における第二の色の例である。図6に示す例では、所定色Cを第一の色に当てはめ、所定色Mを第二の色に当てはめている。この場合、Cのドット(第一ドットDT1)が第一色ドットDT11に相当し、Mのドット(第一ドットDT1)が第二色ドットDT12に相当し、Cのドット(第一色ドットDT11)のための形成予定位置が第一形成予定位置L1に相当し、Mのドット(第二色ドットDT12)のための形成予定位置が第二形成予定位置L2に相当する。
むろん、所定色Cを第一の色に当てはめる場合に所定色Yを第二の色に当てはめてもよい。所定色Mを第一の色に当てはめる場合に所定色C又は所定色Yを第二の色に当てはめてもよい。所定色Yを第一の色に当てはめる場合に所定色C又は所定色Mを第二の色に当てはめてもよい。
C,M,Yの第一ドットDT1の形成予定位置に第一ドットDT1、又は、CLの第二ドットDT2を選択的に形成することにより、第一ドットDT1の形成予定位置でありながら第一ドットDT1が形成されない場合にCLの第二ドットDT2が補填される。これにより、第一色ドットDT11及び第二色ドットDT12を含む第一ドットDT1が形成されたり形成されなかったりすることによる凹凸が造形層LYに生じることが抑制され、造形層LYの厚さΔZが略一定に保たれる。
C,M,Yの第一ドットDT1の形成予定位置に第一ドットDT1、又は、CLの第二ドットDT2を選択的に形成することにより、第一ドットDT1の形成予定位置でありながら第一ドットDT1が形成されない場合にCLの第二ドットDT2が補填される。これにより、第一色ドットDT11及び第二色ドットDT12を含む第一ドットDT1が形成されたり形成されなかったりすることによる凹凸が造形層LYに生じることが抑制され、造形層LYの厚さΔZが略一定に保たれる。
分かり易い例として、Cのドットの形成予定位置に全てCインクのドットを形成し、M及びYのドットの形成予定位置に全てCLインクのドットを形成すると、図7に例示するように、ドット数比33%のCのドットを有する立体物Objが形成される。また、Mのドットの形成予定位置に全てMインクのドットを形成し、C及びYのドットの形成予定位置に全てCLインクのドットを形成すると、図8に例示するように、ドット数比33%のMのドットを有する立体物Objが形成される。
図7,8に示す立体物Objは、或る色を表現するために第一構造体ST1と第二構造体ST2とが面方向D2において隣接した複合体CO1,CO2を有する特徴を有する。例えば、図7に示すようにドット数比33%のC(或る色の例)を表現する際には、体積比100%のC(特定色の例)の第一単位造形体B1に体積比100%のCLの第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、面方向D2において第一単位造形体B1に隣接する体積比100%のCLの第三単位造形体B3に体積比100%のCの第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objが造形される。図8に示すようにドット数比33%のM(或る色の例)を表現する際には、体積比100%のM(特定色の例)の第一単位造形体B1に体積比100%のCLの第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、面方向D2において第一単位造形体B1に隣接する体積比100%のCLの第三単位造形体B3に体積比100%のMの第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように立体物Objが造形される。尚、図7,8に示す複合体CO1,CO2は、隣接する2つの造形層LYに跨っている。
(4)立体物造形装置の処理例:
図9は、図1に示す立体物造形装置100で行われる造形処理の例を示している。この処理は、ホスト装置9の造形データ生成部93と造形処理装置1の処理制御部6とが協働して行う。造形データ生成部93は、モデルデータ生成部92から少なくともモデルデータDatを取得すると、ステップS102〜S104の造形層データ生成処理を行う。以下、「ステップ」の記載を省略する。処理制御部6は、ホスト装置9から造形層データFDを取得すると、S108〜S114の造形処理において硬化するドットDTによる立体物Objの造形を制御する。尚、ホスト装置9及び造形処理装置1は、マルチタスクにより複数の処理を並列して実行している。
図9は、図1に示す立体物造形装置100で行われる造形処理の例を示している。この処理は、ホスト装置9の造形データ生成部93と造形処理装置1の処理制御部6とが協働して行う。造形データ生成部93は、モデルデータ生成部92から少なくともモデルデータDatを取得すると、ステップS102〜S104の造形層データ生成処理を行う。以下、「ステップ」の記載を省略する。処理制御部6は、ホスト装置9から造形層データFDを取得すると、S108〜S114の造形処理において硬化するドットDTによる立体物Objの造形を制御する。尚、ホスト装置9及び造形処理装置1は、マルチタスクにより複数の処理を並列して実行している。
また、図10は、記憶部94に記憶され造形データ生成部93で使用されるマスクMA1の構造例を模式的に示している。このマスクMA1は、X方向及びY方向へ3個ずつ並べられた複数の閾値T(x,y)を有する二次元ディザマスクとされている。xはX方向における座標値を示し、yはY方向における座標値を示す。図10に示すマスクMA1の閾値T(x,y)は、25%、50%、75%、及び、6個の100%とされている。入力値V1(x,y)が0〜255の階調値である場合、例えば、閾値100%を階調値255に設定し、閾値50%を階調値128程度に設定すればよい。図10に示すマスクMA1は簡略化した例であり、実際のマスクは閾値の数を増やせばよい。図10に示すC用のマスクMA1cは、Cのドットの形成予定位置にCインク又はCLインクのドットを形成するためのディザマスクである。図10に示すM用のマスクMA1mは、Mのドットの形成予定位置にMインク又はCLインクのドットを形成するためのディザマスクである。図10に示すY用のマスクMA1yは、Yのドットの形成予定位置にYインク又はCLインクのドットを形成するためのディザマスクである。例えば、Cのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1cをCの造形層元データODに適用すると、Cのドットの形成予定位置にCインク又はCLインクのドットが形成され、C以外のドットの形成予定位置にCLインクのドットが形成される。
モデルデータDatを取得した造形データ生成部93は、まず、モデルデータDatに基づいて造形層元データODをC,M,Y,W,CLのそれぞれについて生成する(S102)。例えば、各造形層元データOD[q](q=1,2,…,Q)が造形層LY[q]を表す多階調(例えば256階調)の入力値V1(x,y)を各ボクセルVxに有するものとする。xはX方向における座標値を示し、yはY方向における座標値を示す。造形データ生成部93は、例えば、立体物Objの外側領域AR3には、C,M,Yの第一ドットDT1を含むドットDTを形成予定位置に形成するための多階調の入力値V1(x,y)を生成する。尚、C用のマスクMA1cの閾値100%に対応するボクセルVxは常にCのドットが形成されないので、マスクMA1cに対応する3×3個のボクセルVxの造形層元データOD[q]を平均して該平均値に置き換えてもよい。
また、立体物Objの内側領域AR1には、CLの第二ドットDT2を形成予定位置に形成するための入力値V1(x,y)を生成する。内側領域AR1の入力値V1(x,y)は、例えば、CLの第二ドットDT2を形成するか(例えば階調値255)否か(例えば階調値0)を表す値とすることができる。
さらに、外側領域AR3と内側領域AR1との間の遮蔽領域AR2には、Wの遮蔽用ドットDT3を形成予定位置に形成するための入力値V1(x,y)を生成する。遮蔽領域AR2の入力値V1(x,y)は、例えば、Wの遮蔽用ドットDT3を形成するか(例えば階調値255)否か(例えば階調値0)を表す値とすることができる。
さらに、外側領域AR3と内側領域AR1との間の遮蔽領域AR2には、Wの遮蔽用ドットDT3を形成予定位置に形成するための入力値V1(x,y)を生成する。遮蔽領域AR2の入力値V1(x,y)は、例えば、Wの遮蔽用ドットDT3を形成するか(例えば階調値255)否か(例えば階調値0)を表す値とすることができる。
造形層元データODの生成後、造形データ生成部93は、ハーフトーン処理部95において、造形層元データODの各ボクセルVxの入力値V1(x,y)に対してハーフトーン処理を行うことにより、インクドットDTの形成状態を表す造形層データFDをC,M,Y,W,CLのそれぞれについて生成する(S104)。例えば、各造形層データFD[q](q=1,2,…,Q)が造形層LY[q]を表す2値の出力値V2(x,y)を各ボクセルVxに有するものとする。内側領域AR1及び遮蔽領域AR2については、入力値V1(x,y)が255である場合に出力値V2(x,y)を1(ドット形成を意味する例)とし、入力値V1(x,y)が0である場合に出力値V2(x,y)を0(ドット無しを意味する例)とすることができる。外側領域AR3については、例えば、造形層元データODの各入力値V1(x,y)とマスクMA1とに基づいて、ドットDTの形成状態を表すQ層の造形層データFD[q]を組織的ディザ法によるハーフトーン処理により生成することができる。生成される造形層データFD[q]の出力値V2(x,y)は、例えば、ドットDTを形成する(例えば1)か否(例えば0)かを表す2値データとすることができる。
マスクMA1を用いるハーフトーン処理は、例えば、以下のようにして行うことができる。
まず、Q層の造形層元データODの中からハーフトーン処理対象の造形層LY[q]を設定する。ここで、C用の造形層元データOD[q]については、Cのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1cをX方向及びY方向へ並べることにする。M用の造形層元データOD[q]については、Mのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1mをX方向及びY方向へ並べることにする。Y用の造形層元データOD[q]については、Yのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1yをX方向及びY方向へ並べることにする。そのうえで、造形層LY[q]の各ボクセルVxについて、入力値V1(x,y)がマスクMA1の閾値T(x,y)以上であるか否かを判断し、V1(x,y)≧T(x,y)であるボクセルの出力値V2(x,y)を例えば1(第一ドット形成を意味)に設定し、V1(x,y)<T(x,y)であるボクセルの出力値V2(x,y)を例えば0(第一ドット無しを意味)に設定すればよい。閾値T(x,y)が100%(256階調で255)である場合、常に、V2(x,y)=0となる。
まず、Q層の造形層元データODの中からハーフトーン処理対象の造形層LY[q]を設定する。ここで、C用の造形層元データOD[q]については、Cのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1cをX方向及びY方向へ並べることにする。M用の造形層元データOD[q]については、Mのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1mをX方向及びY方向へ並べることにする。Y用の造形層元データOD[q]については、Yのドットの形成予定位置に閾値25%,50%,75%を合わせてマスクMA1yをX方向及びY方向へ並べることにする。そのうえで、造形層LY[q]の各ボクセルVxについて、入力値V1(x,y)がマスクMA1の閾値T(x,y)以上であるか否かを判断し、V1(x,y)≧T(x,y)であるボクセルの出力値V2(x,y)を例えば1(第一ドット形成を意味)に設定し、V1(x,y)<T(x,y)であるボクセルの出力値V2(x,y)を例えば0(第一ドット無しを意味)に設定すればよい。閾値T(x,y)が100%(256階調で255)である場合、常に、V2(x,y)=0となる。
以上の処理は、C,M,Yの色毎に行われ、Q層の造形層LYについて行われる。最後に、Cの出力値V2(x,y)、Mの出力値V2(x,y)、及び、Yの出力値V2(x,y)がいずれも0(第一ドット無し)であるボクセルのCLの出力値V2(x,y)は、1(第一ドット形成)に設定する。
ここで、マスクMA1c,MA1m,MA1yの100%でない閾値の位置は、互いに異なっている。これにより、マスクMA1cの100%でない閾値の位置に対応するボクセルがCのドットの形成予定位置となり、マスクMA1mの100%でない閾値の位置に対応するボクセルがMのドットの形成予定位置となり、マスクMA1yの100%でない閾値の位置に対応するボクセルがYのドットの形成予定位置となる。また、マスクMA1cにおいてCのドットの形成予定位置に対応する閾値が0%よりも大きく100%よりも小さいので、Cのドットの形成予定位置にはC用の造形層元データODに応じてCの第一ドットDT1、又は、CLの第二ドットDT2が形成される。M,Yの場合も、同様である。
ここで、マスクMA1c,MA1m,MA1yの100%でない閾値の位置は、互いに異なっている。これにより、マスクMA1cの100%でない閾値の位置に対応するボクセルがCのドットの形成予定位置となり、マスクMA1mの100%でない閾値の位置に対応するボクセルがMのドットの形成予定位置となり、マスクMA1yの100%でない閾値の位置に対応するボクセルがYのドットの形成予定位置となる。また、マスクMA1cにおいてCのドットの形成予定位置に対応する閾値が0%よりも大きく100%よりも小さいので、Cのドットの形成予定位置にはC用の造形層元データODに応じてCの第一ドットDT1、又は、CLの第二ドットDT2が形成される。M,Yの場合も、同様である。
上述したハーフトーン処理は、図7,8に例示するような複合体CO1,CO2を立体物Objに形成させるような処理である。
図7に示す立体物Objは、ドット数比33%のC(或る色の例)を表現するための複合体CO1,CO2を有している。複合体CO1,CO2は、体積比100%のC(特定色の例)の単位造形体B1,B4、及び、体積比100%のCLの単位造形体B2,B3を有している。ここで、Cの第一単位造形体B1とCLの第三単位造形体B3は、同じ造形層LY(第一造形層LY1とする。)に存在し、面方向D2において隣接している。CLの第二単位造形体B2とCの第四単位造形体B4は、第一造形層LY1と隣接する造形層LY(第二造形層LY2とする。)に存在し、面方向D2において隣接している。すなわち、Cの第一単位造形体B1にCLの第二単位造形体B2が重なった第一構造体ST1と、CLの第三単位造形体B3にCの第四単位造形体B4が重なった第二構造体ST2と、が面方向D2において隣接している。このような複合体CO1,CO2が上述したハーフトーン処理により立体物Objに形成されることになる。
図7に示す立体物Objは、ドット数比33%のC(或る色の例)を表現するための複合体CO1,CO2を有している。複合体CO1,CO2は、体積比100%のC(特定色の例)の単位造形体B1,B4、及び、体積比100%のCLの単位造形体B2,B3を有している。ここで、Cの第一単位造形体B1とCLの第三単位造形体B3は、同じ造形層LY(第一造形層LY1とする。)に存在し、面方向D2において隣接している。CLの第二単位造形体B2とCの第四単位造形体B4は、第一造形層LY1と隣接する造形層LY(第二造形層LY2とする。)に存在し、面方向D2において隣接している。すなわち、Cの第一単位造形体B1にCLの第二単位造形体B2が重なった第一構造体ST1と、CLの第三単位造形体B3にCの第四単位造形体B4が重なった第二構造体ST2と、が面方向D2において隣接している。このような複合体CO1,CO2が上述したハーフトーン処理により立体物Objに形成されることになる。
図8に示す立体物Objは、ドット数比33%のM(或る色の例)を表現するための複合体CO1,CO2を有している。複合体CO1,CO2は、体積比100%のM(特定色の例)の単位造形体B1,B4、及び、体積比100%のCLの単位造形体B2,B3を有している。ここで、Mの第一単位造形体B1にCLの第二単位造形体B2が重なった第一構造体ST1と、CLの第三単位造形体B3にMの第四単位造形体B4が重なった第二構造体ST2と、が面方向D2において隣接している。このような複合体CO1,CO2が上述したハーフトーン処理により立体物Objに形成されることになる。
造形データ生成部93は、造形層データFDを造形処理装置1に送信する。造形処理装置1は、前記造形層データFDを受信する。この造形層データFDを取得した処理制御部6は、まず、ドットDTを形成する造形層LY[q]を設定する(S108)。この処理は、例えば、積層処理の実行回数を示す変数qにS108の処理回数(1,2,…,Q)を設定する処理とすることができる。次に、処理制御部6は、造形層LY[q]を形成するためのZ方向における位置に造形台45を移動させるように、モータードライバー75に昇降機構駆動モーター71を駆動させる(S110)。例えば、図2の造形層LY[1]を形成する場合、処理制御部6は、造形台45を硬化ユニット61に近い所定の近接位置に上昇させる。図2の造形層LY[2]を形成する場合、処理制御部6は、造形台45を前記近接位置よりも厚さΔZ下降させる。
造形台45の移動後、処理制御部6は、q番目の造形層データFD[q]に基づいて造形層LY[q]が形成されるように、ヘッドユニット3、位置変化機構7、及び、硬化ユニット61の動作を制御する(S112)。この処理は、例えば、ヘッドユニット3を走査方向DS1(Y方向)へ走査させながらインク滴(液体LQ)をノズルNZから吐出させてヘッドユニット3をX方向へ送ることを繰り返す処理とすることができる。例えば、処理制御部6は、ヘッドユニット3を走査方向DS1へ移動させるようにモータードライバー76にキャリッジ駆動モーター72を駆動させる。また、処理制御部6は、ヘッドユニット3とともにキャリッジガイド79bをX方向へ移動させるようにモータードライバー77にキャリッジガイド駆動モーター73を駆動させる。ここで、造形層データFD[q]に応じて、外側領域AR3のボクセルVxにはCインク、Mインク、Yインク、又は、CLインクをノズルNZから吐出させて第一ドットDT1、又は、第二ドットDT2を形成させ、遮蔽領域AR2のボクセルVxにはWインクをノズルNZから吐出させて遮蔽用ドットDT3を形成させ、内側領域AR1のボクセルVxにはCLインクをノズルNZから吐出させて第二ドットDT2を形成させる。
上側をヘッドユニット3が通り過ぎたドットDT1,DT2,DT3には、硬化ユニット61からの紫外線(UV)が上から照射される。これにより、インク(液体LQ)に含まれる成分が重合し、ドットDT1,DT2,DT3が硬化する。このようにして、硬化するドットDT1,DT2,DT3により造形層LY[q]が形成される。
造形層LY[q]の形成後、処理制御部6は、造形層LY[q]を全て設定した否かを判断する(S114)。q<Qである場合、処理制御部6は、S108〜S114の処理を繰り返す。例えば、q=1である場合、次のS108の処理において造形層LY[2]が設定される。q=Qである場合、処理制御部6は、造形処理を終了させる。これにより、立体物Objが造形台45に載置された状態となる。
造形される立体物Objには、図7,8に例示するような複合体CO1,CO2が存在している。複合体CO1,CO2では、積層方向D1において、特定色の第一単位造形体B1と特定色でない第二単位造形体B2とが隣接し、特定色でない第三単位造形体B3と特定色の第四単位造形体B4とが隣接している。このため、積層方向D1において、同じ特定色のドットが複合体CO1,CO2により連続しないようにされており、立体物Objのバンディングが抑制される。また、面方向D2においては、特定色の第一単位造形体B1と特定色でない第三単位造形体B3とが隣接し、特定色でない第二単位造形体B2と特定色の第四単位造形体B4とが隣接している。このため、面方向D2においても、同じ特定色のドットが複合体CO1,CO2により連続しないようにされており、立体物Objのバンディングが抑制される。すなわち、図15で示した比較例のようにX方向やY方向に向いた筋、すなわち、見る向きに依存するバンディングの発生が抑制され、どの向きからでもバンディングが見え難くなる。
また、特定色の第一単位造形体B1に特定色でない第二単位造形体B2が重ねられ、特定色でない第三単位造形体B3に特定色の第四単位造形体B4が重ねられているので、図15で示した比較例のように立体物の上からは例えばCの色が比較的強く見えて立体物の下からは別のMの色が比較的強く見えるような見る向きによる色の見えの違いが抑制される。
以上より、本具体例は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術を提供することができる。
以上より、本具体例は、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術を提供することができる。
尚、上述した具体例では第二単位造形体B2と第三単位造形体B3が両方ともCLの第二ドットDT2で形成されていたが、第二単位造形体B2と第三単位造形体B3は特定色でなければ異なるインクのドットで形成されてもよい。例えば、単位造形体B1,B4がCの第一ドットDT1で形成される場合、第二単位造形体B2がMの第一ドットDT1で形成され、第三単位造形体B3がYの第一ドットDT1で形成されてもよい。
(5)立体物造形装置の第二具体例:
図11は、第二具体例として、大ドットDTL、中ドットDTM、及び、小ドットDTSから選ばれる複数サイズのドットを単位造形体B0に形成する場合の造形層LYにおける単位造形体B0とドットとの関係の例を模式的に示している。図11に示す例でも、ボクセルVxが単位造形体B0に相当する。図11に示す造形層LYは簡略化した例であり、造形層LYに含まれるボクセルVxの数は5×5個に限定されない。図11では、y=1におけるボクセルVxをボクセルVx11〜Vx15と示し、y=3におけるボクセルVxをボクセルVx31〜Vx35と示している。これらのボクセルには、ドットDTのサイズとそのインク種も示している。例えば、ボクセルVx12は、CLの大ドットDTLで形成されたことになる。ボクセルVx11は、CLの小ドットDTSの上にCの中ドットDTMが形成されたことになる。ボクセルVx15は、Cの小ドットDTS、CLの小ドットDTS、及び、Cの小ドットDTSが下から順に形成されたことになる。
図11は、第二具体例として、大ドットDTL、中ドットDTM、及び、小ドットDTSから選ばれる複数サイズのドットを単位造形体B0に形成する場合の造形層LYにおける単位造形体B0とドットとの関係の例を模式的に示している。図11に示す例でも、ボクセルVxが単位造形体B0に相当する。図11に示す造形層LYは簡略化した例であり、造形層LYに含まれるボクセルVxの数は5×5個に限定されない。図11では、y=1におけるボクセルVxをボクセルVx11〜Vx15と示し、y=3におけるボクセルVxをボクセルVx31〜Vx35と示している。これらのボクセルには、ドットDTのサイズとそのインク種も示している。例えば、ボクセルVx12は、CLの大ドットDTLで形成されたことになる。ボクセルVx11は、CLの小ドットDTSの上にCの中ドットDTMが形成されたことになる。ボクセルVx15は、Cの小ドットDTS、CLの小ドットDTS、及び、Cの小ドットDTSが下から順に形成されたことになる。
図1に示す処理制御部6は、各ボクセルVx(単位造形体B0)に、1個の大ドットDTL、1個の中ドットDTMと1個の小ドットDTSの組合せ、又は、3個の小ドットDTSの組合せを形成させて、造形層LYを所定厚さΔZにする。制御部U1は、図12に例示するように、大ドットDTLを配置した単位造形体(図12では単位造形体B2,B3)、中ドットDTMを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体(図12では複合体CO4の単位造形体B1,B4等)、及び、小ドットDTSを含む1以上のドットDTを配置した単位造形体(図12では複合体CO3の単位造形体B1,B4等)が存在するように立体物Objの造形を制御する。尚、大ドットDTL、中ドットDTM、及び、小ドットDTSのいずれか一つが本技術における第一サイズのドットの例であり、これらのドットDTL,DTM,DTSから第一サイズのドットを除いたドットのいずれか一つが本技術における第二サイズの例である。
また、図12に例示するように、制御部U1は、1以上の第一ドットDT1(例えばCのドット)及び1以上の第二ドットDT2(例えばCLのドット)を単位造形体B0に形成する場合、ドットDT1,DT2を第一配置801にした単位造形体B0と、ドットDT1,DT2を第一配置801とは異なる第二配置802にした単位造形体B0と、が存在するように立体物Objの造形を制御する。図12は、或る色(例えば体積比22%のC)を表現する際に体積比67%のC(特定色の例)の単位造形体B1,B4と体積比100%のCLの単位造形体B2,B3とを組み合わせた複合体の例を模式的に示している。
例えば、複合体CO3の第一単位造形体B1は、Cの小ドットDTS、Cの小ドットDTS、及び、CLの小ドットDTSが順に重ねられた第一配置801とされている。同じ複合体CO3の第四単位造形体B4は、Cの小ドットDTS、CLの小ドットDTS、及び、Cの小ドットDTSが順に重ねられた第二配置802とされている。複合体CO4の第一単位造形体B1は、Cの中ドットDTMにCLの小ドットDTSが重ねられた第一配置801とされている。同じ複合体CO4の第四単位造形体B4は、CLの小ドットDTSにCの中ドットDTMが重ねられた第二配置802とされている。複合体CO5の第一単位造形体B1は、Cの中ドットDTMにCLの小ドットDTSが重ねられた第一配置801とされている。同じ複合体CO5の第四単位造形体B4は、CLの小ドットDTS、Cの小ドットDTS、及び、Cの小ドットDTSが順に重ねられた第二配置802とされている。図12の例において、複合体CO3の単位造形体B1,B4、複合体CO4の単位造形体B1,B4、及び、複合体CO5の単位造形体B1,B4は、同じ特定色とされている。
複数サイズのドットを単位造形体B0に形成する場合も、図9で示した造形処理に従って立体物Objを造形することができる。ここで、図9のS104のハーフトーン処理は、例えば、図13に示すフローに従って行うことができる。
図13に示すハーフトーン処理が開始されると、図1に示すハーフトーン処理部95は、各造形層元データOD[q](q=1,2,…,Q)の多階調(例えば256階調)の入力値V1(x,y)を多値化(例えば4値化)する(S202)。ここで、4値化された多値データMD[q](q=1,2,…,Q)のボクセル値をV3(x,y)とすると、ボクセル値V3(x,y)は、例えば、0(第一ドットDT1無し)、1(第一ドットDT1が小ドットDTSの1個分)、2(第一ドットDT1が小ドットDTSの2個分)、又は、3(第一ドットDT1が小ドットDTSの3個分)とすることができる。小ドットDTSの2個分は中ドットDTMの1個分に相当し、小ドットDTSの3個分は大ドットDTLの1個分に相当するものとする。
図13に示すハーフトーン処理が開始されると、図1に示すハーフトーン処理部95は、各造形層元データOD[q](q=1,2,…,Q)の多階調(例えば256階調)の入力値V1(x,y)を多値化(例えば4値化)する(S202)。ここで、4値化された多値データMD[q](q=1,2,…,Q)のボクセル値をV3(x,y)とすると、ボクセル値V3(x,y)は、例えば、0(第一ドットDT1無し)、1(第一ドットDT1が小ドットDTSの1個分)、2(第一ドットDT1が小ドットDTSの2個分)、又は、3(第一ドットDT1が小ドットDTSの3個分)とすることができる。小ドットDTSの2個分は中ドットDTMの1個分に相当し、小ドットDTSの3個分は大ドットDTLの1個分に相当するものとする。
多値データMD[q]の生成後、ハーフトーン処理部95は、多値データMD[q]に基づいて各ボクセルVx(単位造形体B0)のドットをランダムに配置して造形層データFD[q](q=1,2,…,Q)を生成し(S204)、ハーフトーン処理を終了させる。
例えば、体積比33%のC(特定色の例)のボクセルVxにドットを形成する場合、ドットの配置としては、1個のCの小ドットDTS(第一ドットDT1)と2個のCLの小ドットDTS(第二ドットDT2)とを重ねた配置811,812,813、及び、1個のCの小ドットDTS(第一ドットDT1)と1個のCLの中ドットDTM(第二ドットDT2)とを重ねた配置814,815がある。そこで、ハーフトーン処理部95は、ボクセル値V3(x,y)が1であるボクセルVxに対してドット配置811〜815をランダムに割り当てる。
また、体積比67%のC(特定色の例)のボクセルVxにドットを形成する場合、ドットの配置としては、2個のCの小ドットDTS(第一ドットDT1)と1個のCLの小ドットDTS(第二ドットDT2)とを重ねた配置821,822,823、及び、1個のCの中ドットDTM(第一ドットDT1)と1個のCLの小ドットDTS(第二ドットDT2)とを重ねた配置824,825がある。そこで、ハーフトーン処理部95は、ボクセル値V3(x,y)が2であるボクセルVxに対してドット配置821〜825をランダムに割り当てる。
また、体積比67%のC(特定色の例)のボクセルVxにドットを形成する場合、ドットの配置としては、2個のCの小ドットDTS(第一ドットDT1)と1個のCLの小ドットDTS(第二ドットDT2)とを重ねた配置821,822,823、及び、1個のCの中ドットDTM(第一ドットDT1)と1個のCLの小ドットDTS(第二ドットDT2)とを重ねた配置824,825がある。そこで、ハーフトーン処理部95は、ボクセル値V3(x,y)が2であるボクセルVxに対してドット配置821〜825をランダムに割り当てる。
図9のS112の造形層形成処理では、1回の走査方向DS1への主走査で全ドットDTを形成することができないボクセルVxがある場合、該ボクセルVxの全ドットDTを2回以上の主走査で形成すればよい。
以上説明したように、本具体例は、同じ色を複数のドット配置の単位造形体B0で表現することができるので、造形される立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
尚、上述した具体例では第二単位造形体B2と第三単位造形体B3が両方ともCLの大ドットDTLで形成されていたが、第二単位造形体B2と第三単位造形体B3は特定色でなければ異なる配置のドットで形成されてもよい。
また、単位造形体B1,B4の中において、複数種類の所定色の第一ドットDT1が組み合わされてもよい。例えば、第一単位造形体B1をCの小ドットDTS、Mの小ドットDTS、及び、CLの小ドットDTSが順に重ねられた第一配置とし、第四単位造形体B4をCLの小ドットDTS、Mの小ドットDTS、及び、Cの小ドットDTSが順に重ねられた第二配置としてもよい。
また、単位造形体B1,B4の中において、複数種類の所定色の第一ドットDT1が組み合わされてもよい。例えば、第一単位造形体B1をCの小ドットDTS、Mの小ドットDTS、及び、CLの小ドットDTSが順に重ねられた第一配置とし、第四単位造形体B4をCLの小ドットDTS、Mの小ドットDTS、及び、Cの小ドットDTSが順に重ねられた第二配置としてもよい。
(6)立体物造形装置の第三具体例:
図14は、第三具体例として、造形層LYを跨がず、造形層LYの中に複合体CO6を形成する場合の造形層LYにおける単位造形体B0とドットとの関係の例を模式的に示している。図14に示す例では、各ボクセルVxに3個の小ドットDTSを形成することを前提にして、各小ドットDTSの形成予定位置であるサブボクセルVsを単位造形体B0に対応させている。すなわち、各ボクセルVxには、単位造形体B0であるサブボクセルVsが3個存在する。図14に示す造形層LYも簡略化した例であり、造形層LYに含まれるボクセルVxの数は5×5個に限定されない。図14の下部には、ドット数比33%のC(或る色の例)を表現するためにM及びYのドットの形成予定位置にCLのドットを形成する例を示している。
図14は、第三具体例として、造形層LYを跨がず、造形層LYの中に複合体CO6を形成する場合の造形層LYにおける単位造形体B0とドットとの関係の例を模式的に示している。図14に示す例では、各ボクセルVxに3個の小ドットDTSを形成することを前提にして、各小ドットDTSの形成予定位置であるサブボクセルVsを単位造形体B0に対応させている。すなわち、各ボクセルVxには、単位造形体B0であるサブボクセルVsが3個存在する。図14に示す造形層LYも簡略化した例であり、造形層LYに含まれるボクセルVxの数は5×5個に限定されない。図14の下部には、ドット数比33%のC(或る色の例)を表現するためにM及びYのドットの形成予定位置にCLのドットを形成する例を示している。
図14に示す造形層LYは、或る色を表現するために第一構造体ST1と第二構造体ST2とが面方向D2において隣接した複合体CO6を有する特徴を有する。例えば、図14の下部に示すようにドット数比33%のC(或る色の例)を表現する際には、体積比100%のC(特定色の例)の第一単位造形体B1に体積比100%のCLの第二単位造形体B2を重ねた第一構造体ST1と、面方向D2において第一単位造形体B1に隣接する体積比100%のCLの第三単位造形体B3に体積比100%のCの第四単位造形体B4を重ねた第二構造体ST2と、を少なくとも形成するように造形層LYが形成される。
複数の小ドットDTSをボクセルVxに形成する場合も、図9で示した造形処理と同様の造形処理に従って立体物Objを造形することができる。造形層LYをサブボクセルVs単位となるように3つに分けたサブ造形層の単位で造形層元データODを生成し、同じサブ造形層の単位で造形層元データODから造形層データFDを生成すれば、造形層データFDに基づいて立体物Objを造形することができる。図9のS112の造形層形成処理では、1回の走査方向DS1への主走査で全ドットDTを形成することができないボクセルVxがある場合、該ボクセルVxの全ドットDTを2回以上の主走査で形成すればよい。
以上説明したように、本具体例は、造形層LYの中において、同じ色を第一構造体ST1と第二構造体ST2とで表現することができるので、造形される立体物の外観をさらに向上させることが可能な技術を提供することができる。
(7)その他変形例:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、Cインク、Mインク、Yインク、Wインク、及び、CLインク以外の液体を使用する立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。例えば、K(ブラック)インク、グレーインク、メタリックインク(光沢が金属的であるインク)、等も使用可能である。むろん、Cインク、Mインク、Yインク、Kインク、Wインク、グレーインク、メタリックインク、CLインクの一部を使用しない立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。ドット形成部により形成される複数種のドットは、C、M、Y、K、W、グレー、及び、メタリックの内の一種類以上の色のドットを含んでもよい。
所定色でない第二ドットは、CLのドット以外にも、Wのドット等でもよい。例えば、第二ドットが遮蔽用ドットと同じWのドットである場合、CLインク、及び、CLインク用のノズルが不要となり、遮蔽領域AR2を形成する必要が無くなる。
ヘッドユニットから吐出される液体は、熱可塑性樹脂等といった熱可塑性の液体でもよい。この場合、ヘッドユニットは、液体を加熱して溶融状態で吐出してもよい。また、硬化ユニットは、立体物造形装置においてヘッドユニットからの液体によるドットが冷却されて固化する部位でもよい。本技術において、「硬化」は「固化」を含む。また、造形用インクと支持用インクとで異なった種類の硬化・固化プロセスを有する液体を用いても良い(例えば、造形用インクに紫外線硬化型樹脂を用いて支持用インクに熱可塑性樹脂を用いる等。)。
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、Cインク、Mインク、Yインク、Wインク、及び、CLインク以外の液体を使用する立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。例えば、K(ブラック)インク、グレーインク、メタリックインク(光沢が金属的であるインク)、等も使用可能である。むろん、Cインク、Mインク、Yインク、Kインク、Wインク、グレーインク、メタリックインク、CLインクの一部を使用しない立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。ドット形成部により形成される複数種のドットは、C、M、Y、K、W、グレー、及び、メタリックの内の一種類以上の色のドットを含んでもよい。
所定色でない第二ドットは、CLのドット以外にも、Wのドット等でもよい。例えば、第二ドットが遮蔽用ドットと同じWのドットである場合、CLインク、及び、CLインク用のノズルが不要となり、遮蔽領域AR2を形成する必要が無くなる。
ヘッドユニットから吐出される液体は、熱可塑性樹脂等といった熱可塑性の液体でもよい。この場合、ヘッドユニットは、液体を加熱して溶融状態で吐出してもよい。また、硬化ユニットは、立体物造形装置においてヘッドユニットからの液体によるドットが冷却されて固化する部位でもよい。本技術において、「硬化」は「固化」を含む。また、造形用インクと支持用インクとで異なった種類の硬化・固化プロセスを有する液体を用いても良い(例えば、造形用インクに紫外線硬化型樹脂を用いて支持用インクに熱可塑性樹脂を用いる等。)。
硬化ユニットは、キャリッジに搭載されてもよい。
造形処理装置は、層状に敷き詰められた粉体を硬化性の液体により固めることで造形層を形成し、形成された造形層を積層することで立体物を造形してもよい。
また、立体物造形装置は、液体を吐出してドットを形成するインクジェット方式の装置に限定されず、紫外線硬化型液体樹脂を満たした槽に紫外線レーザーを照射して硬化ドットを形成する光造形方式の装置、粉末材料に高出力のレーザー光を当てて焼結ドットを形成する粉末焼結積層方式の装置、等でもよい。
造形処理装置は、層状に敷き詰められた粉体を硬化性の液体により固めることで造形層を形成し、形成された造形層を積層することで立体物を造形してもよい。
また、立体物造形装置は、液体を吐出してドットを形成するインクジェット方式の装置に限定されず、紫外線硬化型液体樹脂を満たした槽に紫外線レーザーを照射して硬化ドットを形成する光造形方式の装置、粉末材料に高出力のレーザー光を当てて焼結ドットを形成する粉末焼結積層方式の装置、等でもよい。
ハーフトーン処理部を含む造形データ生成部は、ホスト装置に無く、造形処理装置に有ってもよい。モデルデータを生成するモデルデータ生成部も、ホスト装置に無く、造形処理装置に有ってもよい。表示操作部も、ホスト装置に無く、造形処理装置に有ってもよい。
ドットサイズの種類は、大中小の3種類以外にも、2種類でもよいし、4種類以上でもよい。
上述した第二具体例では、一つの単位造形体を、1個の大ドット、1個の中ドットと1個の小ドット、又は、3個の小ドットで形成したが、これに限定されない。例えば、一つの単位造形体を、1個の大ドット、2個の中ドット、1個の中ドットと2個の小ドット、又は、4個の小ドットで形成してもよい。
上述した第二具体例では、一つの単位造形体を、1個の大ドット、1個の中ドットと1個の小ドット、又は、3個の小ドットで形成したが、これに限定されない。例えば、一つの単位造形体を、1個の大ドット、2個の中ドット、1個の中ドットと2個の小ドット、又は、4個の小ドットで形成してもよい。
(8)結び:
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、造形される立体物の外観を向上させることが可能な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
1…造形処理装置、3…ヘッドユニット(ドット形成部の例)、6…処理制御部、7…位置変化機構、9…ホスト装置、30…記録ヘッド、31…駆動信号生成部、32…ノズル列、33…ノズル面、45…造形台、48…インクカートリッジ(液体カートリッジの例)、60…記憶部、61…硬化ユニット、93…造形データ生成部、94…記憶部、95…ハーフトーン処理部、100…立体物造形装置、801…第一配置、802…第二配置、AR1…内側領域、AR2…遮蔽領域、AR3…外側領域、B0…単位造形体、B1…第一単位造形体、B2…第二単位造形体、B3…第三単位造形体、B4…第四単位造形体、CO1〜CO6…複合体、D1…積層方向、D2…面方向、DT…ドット、DT1…第一ドット、DT2…第二ドット、DT3…遮蔽用ドット、DT11…第一色ドット、DT12…第二色ドット、DTL…大ドット、DTM…中ドット、DTS…小ドット、Dat…モデルデータ、FD…造形層データ、L1…第一形成予定位置、L2…第二形成予定位置、LY…造形層、LY1…第一造形層、LY2…第二造形層、NZ…ノズル、Obj…立体物、OD…造形層元データ、PR0,PR1,PR2…制御プログラム、ST1…第一構造体、ST2…第二構造体、U1…制御部、Vx…ボクセル、Vs…サブボクセル。
Claims (10)
- 所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部と、
形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する制御部と、
を備える立体物造形装置であって、
前記制御部は、或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する、立体物造形装置。 - 前記第一ドットは、第一の色の第一色ドット、及び、前記第一の色とは異なる第二の色の第二色ドットを含み、
前記立体物を構成するドットの形成予定位置は、前記第一色ドットのための第一形成予定位置、及び、前記第二色ドットのための第二形成予定位置を含み、
前記制御部は、前記第一形成予定位置に前記第一色ドット又は前記第二ドットを形成し、前記第二形成予定位置に前記第二色ドット又は前記第二ドットを形成するように、立体物の造形を制御する、請求項1に記載の立体物造形装置。 - 前記複数種のドットは、前記立体物の内側領域を遮蔽するための遮蔽用ドットを含み、
前記制御部は、前記内側領域にあるドットの形成予定位置に前記第二ドットを形成し、前記内側領域の外側にある遮蔽領域のドットの形成予定位置に前記遮蔽用ドットを形成し、前記遮蔽領域の外側にあるドットの形成予定位置に前記第一ドットを含むドットを形成するように、立体物の造形を制御する、請求項1又は請求項2に記載の立体物造形装置。 - 前記制御部は、1以上の前記第一ドット及び1以上の前記第二ドットを単位造形体に形成する場合、前記第一ドット及び前記第二ドットを第一配置にした単位造形体と、前記第一ドット及び前記第二ドットを前記第一配置とは異なる第二配置にした単位造形体と、が存在するように立体物の造形を制御する、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の立体物造形装置。
- 前記複数種のドットは、第一サイズ、及び、該第一サイズとは異なる第二サイズを含む複数サイズのドットを含み、
前記制御部は、前記第一サイズのドットを含む1以上のドットを配置した単位造形体と、前記第二サイズのドットを含む1以上のドットを配置した単位造形体と、が存在するように立体物の造形を制御する、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の立体物造形装置。 - 前記立体物は、前記単位造形体を複数含む造形層が複数、積層され、
前記制御部は、前記造形層の中に、前記第一単位造形体に前記第二単位造形体を重ねた前記第一構造体と、前記第三単位造形体に前記第四単位造形体を重ねた前記第二構造体と、を少なくとも形成するように、立体物の造形を制御する、請求項2記載の立体物造形装置。 - 前記第二ドットは、前記第一ドットよりも色材成分が少ないドットである、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の立体物造形装置。
- 前記複数種のドットは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、ホワイト、グレー、及び、メタリックの内の一種類以上の色のドットを含む、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の立体物造形装置。
- 所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部を用い、形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物を造形する立体物造形方法であって、
或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物を造形する、立体物造形方法。 - 所定色の第一ドット、及び、前記所定色でない第二ドットを含む複数種のドットを形成するためのドット形成部を備え、形成される1以上のドットによる単位造形体を複数含む立体物の造形を制御する立体物造形装置の制御プログラムであって、
或る色を表現する際に、特定色の第一単位造形体に前記特定色でない第二単位造形体を重ねた第一構造体と、該重ねた方向と交差する方向において前記第一単位造形体に隣接する第三単位造形体であって前記特定色でない第三単位造形体に前記特定色の第四単位造形体を重ねた第二構造体と、を少なくとも形成するように立体物の造形を制御する機能をコンピューターに実現させる、立体物造形装置の制御プログラム。
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JP2003341048A (ja) * | 2002-03-18 | 2003-12-03 | Seiko Epson Corp | ヘッドの駆動装置及び駆動方法並びに描画装置、デバイス、電子機器 |
JP2009298023A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Roland Dg Corp | 光造形方法、光造形装置および同光造形装置に適用される光造形用コンピュータプログラム |
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-
2016
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