JP2017226088A - 立体物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元プリンタで造形材を積層して造形する立体物をより効率的に製造する。
【解決手段】実施形態にかかる立体物の製造工程は、立体物造形装置（三次元プリンタ）で造形材を積層して、造形材の積層方向に開口する凹部を有する第１造形部を造形する第１造形工程（ステップＳ１２）と、第１造形部の凹部の開口端を塞ぐ閉塞工程（ステップＳ１５）と、凹部の開口端が塞がれた第１造形部上に立体物造形装置（三次元プリンタ）で造形材を積層して第２造形部を造形する第２造形工程（ステップＳ１６）と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、立体物の製造方法に関する。

従来、三次元プリンタで造形材を積層して造形される立体物において、例えば内蔵物を配置したり、軽量化や材料費の削減を図ったり、モデルの触手感覚を再現するといった種々の目的のために、立体物の内部に空洞を形成する技術が知られている。例えば、特許文献１には、人工臓器の撮影データに基づいて三次元プリンタによって光硬化性の造形樹脂およびサポート樹脂を順次積層して外形体を形成し、外形体からサポート樹脂を除去することで内部に空洞部を有する臓器モデルの型（殻体型）を形成する臓器モデルの製造方法が開示されている。

特開２０１４−２１１７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法では、立体物に内部空洞を設けるために、外形体からサポート材を除去する工程や、当該サポート材を除去するための孔を外形体に形成する工程等が必要であり、立体物を効率的に製造することが困難となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、三次元プリンタで造形材を積層して造形する立体物をより効率的に製造することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる立体物の製造方法は、三次元プリンタで造形材を積層して、前記造形材の積層方向に開口する凹部を有する第１造形部を造形する第１造形工程と、前記第１造形部の前記凹部の開口端を塞ぐ閉塞工程と、前記凹部の前記開口端が塞がれた前記第１造形部上に前記三次元プリンタで前記造形材を積層して第２造形部を造形する第２造形工程と、を含むことを特徴とする。

この立体物の製造方法は、三次元プリンタで造形材を積層して造形された第１造形部に当該造形材の積層方向に開口する凹部を設け、凹部の開口端を閉塞部材で塞ぐことで、第１造形部上に再び三次元プリンタで造形材を積層して第２造形部を造形することができる。この結果、閉塞部材によって開口端が塞がれた凹部を立体物の内部空洞とすることができる。これにより、立体物の内部からサポート材を除去したり、当該サポート材を除去するための孔を立体物に設けたりすることなく、立体物に内部空洞を設けることが可能となる。従って、本発明にかかる立体物の製造方法によれば、三次元プリンタで造形材を積層して造形する立体物をより効率的に製造することができる。

また、前記凹部の前記開口端を塞ぐ部分は、前記第１造形部の最上部における前記凹部以外の部分と平坦に延在することが好ましい。これにより、凹部の開口端が塞がれた第１造形部上に、三次元プリンタで第２造形部を容易に造形することができる。

また、前記閉塞工程は、前記凹部の前記開口端を塞ぐ蓋部材を前記第１造形部上に載置する処理を含むことが好ましい。これにより、第１造形部に蓋部材を載置するだけで、凹部の開口端を容易に塞ぐことができるため、立体物をより効率的に製造することができる。

また、前記第１造形工程は、前記凹部の前記開口端の縁部に前記蓋部材を載置可能な段部を形成する処理を含むことが好ましい。これにより、蓋部材を第１造形部上に容易かつ安定に載置することができるため、立体物をより効率的に製造することができる。

また、前記第１造形部の前記凹部内に内蔵物を配置する内蔵物配置工程をさらに含み、前記内蔵物配置工程は、前記第１造形工程と前記閉塞工程との間に行われることが好ましい。これにより、立体物に内蔵物を容易に配置することができるため、内蔵物を有する立体物をより効率的に製造することができる。

また、前記凹部内の前記内蔵物の周囲に緩衝材を配置する緩衝材配置工程をさらに含み、前記緩衝材配置工程は、前記内蔵物配置工程と前記閉塞工程との間に行われることが好ましい。これにより、内蔵物が立体物の内部で動き回ることを抑制することができるため、内蔵物が立体物の内壁に衝突することで、破損したり音がなったりすることを抑制することができる。

また、前記第１造形部の前記凹部内に内蔵物を配置する内蔵物配置工程をさらに含み、前記内蔵物配置工程は、前記第１造形工程と前記閉塞工程との間に行われ、前記閉塞工程は、前記内蔵物が配置された前記凹部内に前記三次元プリンタで充填材を積層して前記凹部の前記開口端を塞ぐ処理を含むことが好ましい。これにより、充填材が積層されることで凹部の開口端が塞がれた第１造形部上に再び三次元プリンタで造形材を積層して第２造形部を造形することができる。そして、立体物の内部に内蔵物を配置することを前提として第１造形部に凹部を形成する場合には、内蔵物を配置することさえできれば、凹部内の充填材を除去する必要がない。この結果、立体物をより効率的に製造することが可能となる。

また、前記蓋部材は、電子基板であり、前記電子基板は、データが入力される入力部、前記入力部に入力された前記データを記憶する記憶部、および前記記憶部に記憶された前記データが出力される出力部の少なくともいずれか一つを有することが好ましい。これにより、立体物にデータの保存機能を付与したり、入力部や出力部によってデータを様々な方法で利用することで立体物に固有の機能を付与したりすることができる。

また、前記第１造形部の前記凹部内に内蔵物を配置する内蔵物配置工程をさらに含み、前記内蔵物配置工程は、前記第１造形工程と前記閉塞工程との間に行われ、前記内蔵物は、前記記憶部、前記入力部、および前記出力部のいずれかであることが好ましい。これにより、記憶部、入力部、および出力部のいずれかを内蔵した立体物に、固有の機能を容易に付与することができる。

また、前記データは、音データを含み、前記入力部は、マイクであり、前記出力部は、スピーカーであることが好ましい。これにより、音データの録音再生装置としての立体物を容易に製造することができる。

また、前記データは、画像データを含み、前記入力部は、撮像素子であり、前記出力部は、ディスプレイであることが好ましい。これにより、画像データの録画再生装置としての立体物を容易に製造することができる。

また、前記データは、文書データであり、前記入力部および前記出力部は、前記文書データを閲覧および編集可能な演算処理装置であることが好ましい。これにより、文書データを保存可能、かつ、演算処理装置で当該文書データを閲覧および編集可能な立体物を容易に製造することができる。

また、前記電子基板は、前記凹部側の面に部品が設けられることが好ましい。これにより、電子基板の凹部とは反対側の面に造形材を積層する際に、三次元プリンタと電子基板の部品とが接触しないようにすることができるため、電子基板上に造形材を支障なく積層することが可能となる。

また、前記内蔵物は、前記立体物に関連する固有の内蔵物であることが好ましい。

また、前記データは、前記立体物に関連する固有のデータであることが好ましい。

本発明にかかる立体物の製造方法は、三次元プリンタで造形材を積層して造形する立体物をより効率的に製造することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る立体物の製造方法に用いられる立体物造形装置の模式図である。 図２は、図１の立体物造形装置の吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。 図３は、実施形態に係る立体物の製造方法により製造される立体物の一例を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係る立体物の製造方法の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、立体物の三次元データの一例を示す説明図である。 図６は、第１造形工程の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、第１造形工程により第１造形部が造形された立体物を示す説明図である。 図８は、第１造形部の凹部内に内蔵物を配置した状態を示す説明図である。 図９は、蓋部材により凹部の開口端を塞いだ状態の第１造形部を示す説明図である。 図１０は、第２造形工程により第１造形部上に第２造形部が造形された立体物を示す説明図である。 図１１は、内蔵物が配置された凹部内に立体物造形装置で充填材を積層した状態の第一造形部を示す説明図である。 図１２は、図１１に示す凹部の開口端が塞がれた第１造形部上に第２造形部が造形された立体物を示す説明図である。 図１３は、第２実施形態にかかる立体物の製造方法において製造される立体物の一例を示す断面図である。 図１４は、第２実施形態にかかる立体物の製造方法の処理手順を示すフローチャートである。 図１５は、電子回路装置を示すブロック図である。 図１６は、電子回路装置を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかる立体物の製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

[第１実施形態]
図１は、第１実施形態にかかる立体物の製造方法に用いられる立体物造形装置１０を示す模式図である。図１に示す立体物造形装置１０は、積層造形法により立体物５を造形する三次元プリンタである。この場合、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて立体物５を造形する方法である。立体物５とは、例えば、三次元構造物のことである。立体物造形装置１０において実行する立体物造形方法は、例えば、三次元構造物の形状情報とカラー画像情報とから三次元構造物を造形するカラー造形方法であってもよい。

また、以下に説明する点を除き、立体物造形装置１０は、公知の立体物造形装置と同一、または同様の構成を有してよい。また、立体物造形装置１０は、例えば、公知の平面への印刷装置であるインクジェットプリンタの構成の一部を変更した装置であってよい。例えば、立体物造形装置１０は、紫外線硬化型インク（ＵＶインク）を用いるインクジェットプリンタの一部を変更した装置であってよい。

本実施形態に係る立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２と、主走査駆動部１４と、立体物５を載置する載置台である造形台１６と、制御部１８と、を備えている。吐出ユニット１２は、立体物５の材料となる液滴を吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂の液滴等を吐出し、硬化させることにより、立体物５を構成する各層を形成する。より具体的には、吐出ユニット１２は、例えば、制御部１８の指示に応じて液滴を吐出することにより、硬化性樹脂の層を形成する層形成動作と、層形成動作で形成された硬化性樹脂の層を硬化させる硬化動作とを複数回繰り返して行う。吐出ユニット１２は、これらの動作を繰り返し行うことにより、硬化した硬化性樹脂の層を複数層重ねて形成する。

この吐出ユニット１２から吐出する硬化性樹脂としては、例えば、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型樹脂を用いる。この場合、吐出ユニット１２は、立体物５の材料となる液滴として、例えば、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出する。また、硬化動作では、紫外線光源により紫外線を照射することにより、硬化性樹脂の層を硬化させる。この場合、硬化性樹脂の層とは、紫外線硬化型インクのことである。

また、本実施形態に係る立体物造形装置１０では、吐出ユニット１２は、有色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することにより、立体物５の表面或いは内部に対して着色を行い、着色された立体物５を造形する。また、吐出ユニット１２は、立体物５の造形時において、図１に示すように、立体物５の周囲にサポート６を形成する。サポート６は、造形中の立体物５を支えるための積層構造物（サポート層）であり、立体物５の造形完了後に、水等により溶解除去される。

主走査駆動部１４は、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせる駆動部である。なお、本実施形態において、吐出ユニット１２に主走査動作を行わせるとは、例えば、吐出ユニット１２が有するインクジェットヘッドに主走査動作を行わせることである。また、主走査動作とは、例えば、予め設定された主走査方向（図中のＹ方向）へ移動しつつ、インク滴を吐出する動作である。

主走査駆動部１４は、キャリッジ２２及びガイドレール２４を有している。このうち、キャリッジ２２は、造形台１６と対向させて吐出ユニット１２を保持する保持部である。即ち、キャリッジ２２は、吐出ユニット１２から吐出するインク滴の吐出方向が造形台１６へ向かう方向になるように、吐出ユニット１２を保持している、主走査動作時において、キャリッジ２２は、吐出ユニット１２を保持した状態で、ガイドレール２４に沿って移動する。ガイドレール２４は、キャリッジ２２の移動をガイドするレール部材であり、主走査動作時において、制御部１８の指示に応じて、キャリッジ２２を移動させる。

なお、主走査動作時における吐出ユニット１２の移動は、立体物５に対する相対的な移動であってよい。そのため、立体物造形装置１０の構成の変形例においては、例えば、吐出ユニット１２の位置を固定して、造形台１６を移動させることにより、立体物５側を移動させてもよい。

造形台１６は、造形中の立体物５を上面に載置する載置台である。この造形台１６は、上面を上下方向（図中のＺ方向）へ移動させる機能を有しており、制御部１８の指示に応じて、立体物５の造形の進行に合わせて、上面を移動させる。これにより、造形途中の立体物５における被造形面と、吐出ユニット１２との間の距離（ギャップ）を適宜調整することが可能になっている。なお、この場合における立体物５の被造形面とは、吐出ユニット１２による次の層が形成される面のことである。また、吐出ユニット１２に対して造形台１６を上下動させるＺ方向への走査は、吐出ユニット１２側をＺ方向へ移動させることで行ってもよい。

制御部１８は、立体物造形装置１０の各部を制御する装置になっており、各種処理を実行するコントローラとして機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、各種情報を記憶するメモリとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を有している。制御部１８は、造形すべき立体物５の形状情報や、カラー画像情報等に基づいて立体物造形装置１０の各部を制御することにより、立体物５を造形するための動作の制御を行う。

なお、立体物造形装置１０は、立体物５の造形や着色等に必要な各種構成をさらに備えてよい。例えば、立体物造形装置１０は、吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる副走査駆動部等を備えてもよい。この場合、副走査動作とは、例えば、造形中の立体物５に対して相対的に、主走査方向と直交する副走査方向（図中のＸ方向）へ、吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドを移動させる動作である。副走査駆動部は、例えば、副走査方向における長さが吐出ユニット１２におけるインクジェットヘッドの造形幅よりも長い立体物５を造形する場合等に、必要に応じて吐出ユニット１２に副走査動作を行わせる。より具体的には、副走査駆動部は、造形台１６を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよく、または、吐出ユニット１２を保持するキャリッジ２２と共にガイドレール２４を副走査方向へ移動させる駆動部であってもよい。

図２は、吐出ユニットをインク滴の吐出面側から見た説明図である。吐出ユニット１２は、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ（以下、複数の有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋと記載する）、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、サポート材用ヘッド４０、複数の紫外線光源４４、及び平坦化ローラユニット５０を有している。

有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４は、インクジェット方式で硬化性樹脂の液滴を吐出する吐出手段である吐出ヘッドになっている。これらの有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４は、紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっており、副走査方向（Ｘ方向）における位置を揃えて、主走査方向（Ｙ方向）へ並んで配設されている。

有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋは、互いに異なる色の有色のインクのインク滴をそれぞれ吐出するインクジェットヘッドになっている。有色インク用ヘッド３２ｙは、イエローの紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。有色インク用ヘッド３２ｍは、マゼンタの紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。有色インク用ヘッド３２ｃは、シアンの紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。有色インク用ヘッド３２ｋは、ブラックの紫外線硬化型インクのインク滴を吐出することが可能になっている。白インク用ヘッド３６は、白色の紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。

クリアインク用ヘッド３８は、紫外線硬化型のクリアインクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。このクリアインクとは、透明色であるクリア色のインクであり、無色透明のインクになっている。このクリアインクは、紫外線硬化型の樹脂を含み、且つ、着色剤を含まないインクになっている。

造形材用ヘッド３４は、立体物５を形成するための流動性を有する造形材として用いる紫外線硬化型インクのインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。この造形材用ヘッド３４は、所定の色の造形用インク（ＭＯ）のインク滴を吐出することが可能になっている。造形用インクとしては、例えば、白色のインク、またはクリアインク等を用いてもよい。

サポート材用ヘッド４０は、サポート６（図１参照）のサポート材を含むインク滴を吐出するインクジェットヘッドになっている。この場合におけるサポート材としては、立体物５の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を用いることが好ましい。なお、サポート材としては、サポート６用の公知の材料を適宜用いてもよい。また、サポート材用ヘッド４０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、及び造形材用ヘッド３４に対し、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並んで配設される。

なお、有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０としては、例えば、公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。これらのインクジェットヘッドは、造形台１６（図１参照）と対向する面に、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。この場合、それぞれのインクジェットヘッドにおけるノズル列は、並び方向が同一で、且つ、互いに平行になる。また、主走査動作時において、ノズルが並ぶ方向と直交する主走査方向へ移動しつつ、Ｚ方向へインク滴をそれぞれ吐出する。

複数の紫外線光源４４は、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線の光源であり、紫外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、メタルハライドランプ、水銀ランプ等が用いられる。複数の紫外線光源４４のそれぞれは、間に有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０を挟むように、吐出ユニット１２における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。本実施形態の立体物造形装置１０では、紫外線光源４４としてＵＶ１とＵＶ２とが設けられており、ＵＶ１は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の一端側に配設されており、ＵＶ２は、主走査方向（Ｙ方向）における吐出ユニット１２の他端側に配設されている。

平坦化ローラユニット５０は、立体物５の造形中に形成される紫外線硬化型インクの層を平坦化するための構成である。平坦化ローラユニット５０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びと、吐出ユニット１２の他端側に配設される紫外線光源４４であるＵＶ２との間に配設される。これにより、平坦化ローラユニット５０は、有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、及びサポート材用ヘッド４０の並びに対して、副走査方向の位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。この平坦化ローラユニット５０は、吐出ユニット１２に対して上下方向に移動可能に吐出ユニット１２に設けられている。平坦化ローラユニット５０は、キャリッジ２２と共に主走査方向（図中のＹ方向）へ移動して流動可能な状態の造形材における余剰造形材を掻き取るための回転自在なローラ部５１と、ローラ部５１により掻き取られた余剰造形材を回収する余剰造形材回収機構５２（図１参照）と、を有している。

次に、立体物造形装置１０を用いた実施形態にかかる立体物の製造方法について説明する。図３は、実施形態にかかる立体物の製造方法において製造される立体物５の一例を示す斜視図である。本実施形態において、立体物５は、図３に示すように、ペットをモデルとして当該ペットの外観を模ったペット型人形である。立体物５は、内蔵物７を収納可能とされている。本実施形態では、一例として、ペットの遺骨を内蔵物７とする。なお、内蔵物７は、遺骨に限られず、例えば、位牌や経文、毛髪等、如何なるものであってもよい。このように、立体物５に関連した固有の内蔵物７を収納することで、立体物５の付加価値を向上させることができる。なお、立体物５は、ペットをモデルとするものでなくてもよく、またペット型人形でなくてもよい。立体物５は、例えば、人物や車、建造物、飲食物等をモデルとする模型等であってもよい。

図４は、第１実施形態にかかる立体物の製造方法の工程を示すフローチャートである。立体物５の製造に際して、まず、ステップＳ１１として、図示しないパーソナルコンピュータ等の外部装置から立体物５の三次元データ５Ｄを立体物造形装置１０の制御部１８に入力する。図５は、立体物５の三次元データ５Ｄの一例を示す。なお、図５においては、三次元データ５Ｄの断面図を示している。立体物５の三次元データ５Ｄは、モデルとなるペットの写真等を予め図示しない外部装置で解析しておき、ペットに似せた外面形状を有するデータとして生成される。

また、立体物５の三次元データ５Ｄは、立体物造形装置１０による造形時に下部に位置する第１造形部５ａと、同造形時に上部に位置する第２造形部５ｂとを区画したデータとして生成される。第１造形部５ａは、図５に実線矢印で示す立体物造形装置１０による造形材の積層方向（Ｚ方向）に開口する凹部５ｃを含む。すなわち、凹部５ｃは、第１造形部５ａと第２造形部５ｂとの境界位置において開口端５ｄを有する。凹部５ｃは、立体物５において内蔵物７を配置するための内部空洞となるものである。また、本実施形態において、凹部５ｃの開口端５ｄは、縁部に沿って形成された段部５ｅを有する。このような立体物５の三次元データ５Ｄは、当該凹部５ｃを形成しながら第１造形部５ａおよび第２造形部５ｂを造形するに際して、立体物５の造形後の強度等を考慮し、凹部５ｃの形成位置や造形材の積層方向、第１造形部５ａおよび第２造形部５ｂの境界位置等が最適な条件となるように図示しない外部装置で演算されて生成される。

次に、ステップＳ１２として、立体物造形装置１０を用いて立体物５の第１造形部５ａを造形する第１造形工程を実行する。図６は、第１造形工程の処理手順を示すフローチャートである。図６に示す処理手順は、立体物造形装置１０の制御部１８により実行される。なお、以下の説明においては、サポート６についての記載を省略するが、サポート６は、立体物造形装置１０により立体物５を造形する際に、造形中の立体物５を外側から支えることが可能となるように造形されればよい。

制御部１８は、まず、ステップＳ１２１として、外部装置から入力した三次元データ５Ｄに基づいて、第１造形部５ａの造形材の積層方向に沿った所定の厚みの層ＬＹ（図７参照）ごとの形状データを生成し、ステップＳ１２２に進む。制御部１８は、立体物５の造形後の強度等を考慮し、層ＬＹの積層数が最適な数に算出する。なお、層ＬＹは、三次元データ５Ｄの生成時に区画されるものであってもよい。

制御部１８は、ステップＳ１２２として、第１造形部５ａの層ＬＹごとの形状データに基づいて、立体物５の層ＬＹごとの印刷パターンを生成し、当該生成した印刷パターンを実現可能な吐出制御量、露光制御量、主走査駆動部１４、造形台１６、平坦化ローラユニット５０等の制御量を生成する吐出パターン生成処理を実行する。

次に、制御部１８は、ステップＳ１２３として、ステップＳ１２２で生成した吐出パターン通りに、吐出ユニット１２、主走査駆動部１４、造形台１６、および平坦化ローラユニット５０を制御する吐出処理を実行する。図７は、第１造形工程により造形される第１造形部５ａを示す説明図である。図示するように、制御部１８は、吐出ユニット１２の各インクジェットヘッドからインク滴を吐出することによって造形材の積層方向（Ｚ方向）に各層ＬＹを形成し、平坦化ローラユニット５０によって各層ＬＹの平坦化を行い、平坦化された各層ＬＹにおいて吐出したインク滴を硬化させる処理を繰り返しながら第１造形部５ａを造形する。

具体的には、吐出ユニット１２の各インクジェットヘッドからインク滴を吐出する際には、制御部１８は、主走査駆動部１４を制御することにより、ガイドレール２４に沿ってキャリッジ２２を主走査方向（Ｙ方向）に移動させることにより、吐出ユニット１２を主走査方向に移動させながら吐出する。また、各インクジェットヘッドは、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有しているため、吐出ユニット１２を移動させながら、生成した吐出パターンで定められている主走査方向の位置で、当該吐出パターンで定められている副走査方向の位置に位置するノズルからインク滴を吐出することにより、主走査方向と副走査方向とにおいて、インク滴を吐出すべき位置にインク滴を吐出する。

吐出ユニット１２では、このようにインクジェットヘッドごとにインク滴を吐出しながら、吐出したインクによって各層ＬＹを形成するが、インクジェットヘッドの各ノズルから吐出されるインク滴の量には１０％程度のばらつきがある。このため、吐出ユニット１２では、各ノズルから吐出するインク滴の量を１０％以上多めにして吐出し、硬化させる前のインクを平坦化ローラユニット５０で掻き取ることにより、１層の厚さを所望の厚さに平坦化する。なお、ローラ部５１によって掻き取られた余剰造形材は、余剰造形材回収機構５２により回収される。

制御部１８は、余剰造形材がローラ部５１で掻き取られて所望の厚さになった造形材に対して、紫外線光源４４によって紫外線を照射することにより造形材を硬化させる。このように１つの層を形成したら、造形台１６が吐出ユニット１２から離れる方向に、１層の厚さ分、造形台１６をＺ方向に移動させ、硬化済みの層に対してＺ方向に重ねるようにして次の層を形成する。立体物造形装置１０は、これらの吐出処理を繰り返すことにより、凹部５ｃや、当該凹部５ｃの開口端５ｄの縁部に形成された段部５ｅを有する第１造形部５ａを造形する。制御部１８は、ステップＳ１２３において第１造形部５ａの造形が完了すると、本処理を終了させ、立体物造形装置１０による立体物５の造形処理を停止させる。

図４に示す立体物の製造方法の処理手順についての説明に戻る。第１造形工程が終了すると、ステップＳ１３として、内蔵物７を第１造形部５ａの凹部５ｃに配置する内蔵物配置工程を実行する。図８は、凹部５ｃ内に内蔵物７を配置した状態を示す説明図である。内蔵物配置工程は、第１造形工程で造形した第１造形部５ａを造形台１６上に載置したまま、オペレータの手動またはロボットアーム等によって内蔵物７を凹部５ｃ内に挿入することで行われる。

次に、ステップＳ１４として、凹部５ｃ内の内蔵物７の周囲に緩衝材８を配置する緩衝材配置工程を実行する。緩衝材配置工程は、内蔵物配置工程と同様に、第１造形部５ａを造形台１６上に載置したまま、オペレータの手動またはロボットアーム等によって緩衝材８を凹部５ｃの内蔵物７の周囲に敷き詰めることで行われる（図８参照）。緩衝材８は、例えば、発砲アルミやウレタンフォームといった素材が用いられる。これにより、内蔵物７が凹部５ｃ内で動き回ることを抑制することができるため、内蔵物７が凹部５ｃの内壁に衝突することで、破損したり音がなったりすることを抑制することができる。

次に、ステップＳ１５として、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ閉塞工程を実行する。図９は、閉塞工程により凹部５ｃの開口端５ｄが塞がれた状態の第１造形部５ａを示す説明図である。閉塞工程は、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ蓋部材９をオペレータの手動またはロボットアーム等によって第１造形部５ａの段部５ｅ上に載置することで行われる。蓋部材９は、例えば、造形材やサポート材、造形材と接合性が高い他の材料を用いて予め形成された部材である。図９に示すように、蓋部材９は、凹部５ｃの開口端５ｄの縁部に形成された段部５ｅに嵌り込むように予め形成されている。これにより、凹部５ｃの開口端５ｄを容易に塞ぐことができると共に、蓋部材９を第１造形部５ａ上に安定に載置することができる。また、蓋部材９により、最終的に造形された立体物５を良好に補強することができる。また、本実施形態において、蓋部材９は、造形材の積層方向における段部５ｅの高さと同じ厚みを有している。この結果、図９に示すように、凹部５ｃの開口端４ｄを塞ぐ部分である蓋部材９の凹部５ｃとは反対側の面と、第１造形部５ａの最上部における凹部５ｃ以外の部分とが、造形材の積層方向と直行する方向において平坦に延在することになる。

このよう開口端５ｄに蓋部材９によって凹部５ｃの開口端５ｄを塞いだ後、ステップＳ１６として、第１造形部５ａ上に立体物造形装置１０で造形材を積層して第２造形部５ｂを形成する第２造形工程を実行する。第２造形工程は、制御部１８により実行される。なお、第２造形工程の処理手順は、図６に示す第１造形工程の処理手順と同様であるため、詳細な説明を省略する。図１０は、第２造形部５ｂを造形した立体物５を示す説明図である。第２造形工程では、吐出ユニット１２の各インクジェットヘッドからインク滴を吐出することによって造形材の積層方向（Ｚ方向）に各層ＬＹを形成し、平坦化ローラユニット５０によって各層ＬＹの平坦化を行い、平坦化された各層ＬＹにおいて吐出したインク滴を硬化させる処理を繰り返しながら第２造形部５ｂを造形する。

上述したように、本実施形態において、蓋部材９の凹部５ｃとは反対側の面と第１造形部５ａの最上部における凹部５ｃ以外の部分とは、平坦に延在する。この結果、第２造形工程の初期段階において、第１造形部５ａ上に新たに造形材を積層し、平坦化ローラユニット５０によって積層した造形材を平坦化する際に、蓋部材９の周辺で平坦化ローラユニット５０のローラ部５１の動作が妨げられることを抑制することが可能となる。なお、蓋部材９の凹部５ｃとは反対側の面は、第１造形部５ａの最上部における凹部５ｃ以外の部分よりも凹部５ｃ側に位置してもよい。

第２造形工程が終了すると、立体物５の製造が完了するため、図４に示す処理手順を終了する。このように、図４に示す処理手順では、ステップＳ１５の閉塞工程において、内蔵物７が配置された第１造形部５ａの凹部５ｃの開口端５ｄを蓋部材９で塞ぐことにより、ステップＳ１６の第２造形工程において、凹部５ｃ内に造形材を積層させることなく第１造形部５ａ上に造形材を再び積層して第２造形部５ｂを造形することができる。この結果、凹部５ｃが立体物５の内蔵物７が配置された内部空洞となる。

ここで、本実施形態のような立体物造形装置（三次元プリンタ）を用いて内部空洞を有する立体物を造形するには、例えば、立体物の造形中にサポート材等の造形材とは異なる材料を積層した領域を形成しておき、立体物の造形が完了した後に、立体物の内部から当該造形材とは異なる材料を立体物の外面に形成した開口を介して除去する手法が挙げられる。この手法では、立体物の外面に開口を形成する工程や、立体物の内部から造形材とは異なる材料を除去する工程が必要となる。これらの工程は、立体物造形装置とは異なる装置で行われることが一般的であり、内部空洞を有する立体物を製造するまでの工程が煩雑となってしまう。

本実施形態にかかる立体物の製造方法では、製造中の立体物５を立体物造形装置１０の造形台１６上から他の装置に移動させることなく、内蔵物７を収納させた内部空洞を有する立体物５の製造を完了させることができる。また、造形が完了した立体物５の外面に開口を形成する工程や、立体物の内部から造形材とは異なる材料を除去する工程等を実行することなく、内部空洞を有する立体物５を製造することができる。この結果、内部空洞を有し、当該内部空洞に内蔵物７を収容した立体物５をより効率的に製造することが可能となる。また、立体物５の外面に開口を形成する必要がないため、立体物５の外観を見栄え良くし、立体物５の耐久性を向上させることが可能となる。

以上説明したように、実施形態にかかる立体物の製造方法は、立体物５の内部からサポート材を除去したり、当該サポート材を除去するための孔を立体物５に設けたりすることなく、立体物５に内部空洞を設けることが可能となる。従って、実施形態にかかる立体物の製造方法によれば、立体物造形装置（三次元プリンタ）１０で造形材を積層して造形する立体物５をより効率的に製造することができる。

また、閉塞工程（ステップＳ１５）は、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ蓋部材９を第１造形部５ａ上に載置する処理を含む。これにより、第１造形部５ａに蓋部材９を載置するだけで、凹部５ｃの開口端５ｅを容易に塞ぐことができるため、立体物５をより効率的に製造することができる。なお、蓋部材９は、第１造形部５ａに接着される等、第１造形部５ａに固定されてもよい。また、立体造形装置１０に、蓋部材９を第１造形部５ａの段部５ｅ上に載置させる機能を設けてもよい。なお、蓋部材９の素材としては、金属、樹脂等の板がよく、強度、平面度、接着性、防錆性の観点から、ステンレスの薄板が好ましい。

また、第１造形工程（ステップＳ１２）は、凹部５ｃの開口端５ｄの縁部に蓋部材９を載置可能な段部５ｅを形成する処理を含む。これにより、蓋部材９を第１造形部５ａ上に容易かつ安定に載置することができるため、立体物５をより効率的に製造することができる。なお、蓋部材９を凹部５ｃの開口端５ｄに嵌め込んだり、開口端５ｄに接着して固定したりすることで、蓋部材９を第１造形部５ａに安定に設置することができる場合には、段部５ｅを第１造形部５ａから省略してもよい。

また、第１造形部５ａの凹部５ｃ内に内蔵物７を配置する内蔵物配置工程（ステップＳ１３）をさらに含み、内蔵物配置工程は、第１造形工程（ステップＳ１２）と閉塞工程（ステップＳ１５）との間に行われる。これにより、立体物５に内蔵物７を容易に配置することができるため、立体物５に関連した固有の内蔵物７を収納することで付加価値を高めた立体物５をより効率的に製造することができる。なお、立体物５は、内蔵物７を配置する凹部５ｃの周囲を透明な材料で造形してもよい。例えば、立体物５がトロフィーである場合、当該トロフィーに関わる大会で使用したゴルフボール等を立体物５に内蔵し、内蔵したゴルフボールが見えるように立体物５の凹部５ｃの周囲を透明な材料で造形する等のパターンが考えられる。なお、立体物造形装置１０に、内蔵物７を凹部５ｃに挿入させる機能を設けてもよい。また、内蔵物配置工程は、省略されてもよい。すなわち、実施形態にかかる立体物の製造方法により製造される立体物は、必ずしも内蔵物を収納するものでなくてもよい。この場合でも、実施形態にかかる立体物の製造方法によれば、内部空洞を有する立体物をより効率的に製造することができ、立体物の軽量化や材料費の削減を容易に図ることが可能となる。

また、凹部５ｃ内の内蔵物７の周囲に緩衝材８を配置する緩衝材配置工程（ステップＳ１４）をさらに含み、緩衝材配置工程は、内蔵物配置工程（ステップＳ１３）と閉塞工程（ステップＳ１５）との間に行われる。これにより、内蔵物７が立体物５の内部で動き回ることを抑制することができるため、内蔵物７が立体物５の内壁に衝突することで、破損したり音がなったりすることを抑制することができる。なお、緩衝材８を凹部５ｃの内蔵物７の周囲に配置する機能を設けてもよい。また、緩衝材配置工程は、省略されてもよい。

また、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ部分は、第１造形部５ａの最上部における凹部５ｃ以外の部分と平坦に延在する。これにより、凹部５ｃの開口端５ｄが塞がれた第１造形部５ａ上に、立体物造形装置１０で第２造形部５ｂを容易に造形することができる。なお、第２造形工程において、平坦化ローラユニット５０のローラ部５１の動作を妨げるおそれがなければ、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ部分と第１造形部５ａの最上部における凹部５ｃ以外の部分とを平坦に形成しなくてもよい。

本実施形態において、閉塞工程（ステップＳ１５）では、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ蓋部材９を第１造形部５ａ上に載置するものとしたが、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ処理は、これに限れられない。閉塞工程は、例えば、図４に示す処理手順において、ステップＳ１３の内蔵物配置工程を実行した後に、内蔵物７が配置された凹部５ｃ内に立体物造形装置１０で充填材を積層して凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ処理であってもよい。この場合、第１造形部５ａの凹部５ｃ内に内蔵物７が配置されることが前提となる。充填材は、造形材を用いてもよいし、サポート材を用いてもよいし、造形材と接合性が高い他の材料を用いてもよい。また、この場合、蓋部材９を第１造形部５ａ上に載置する必要がないため、第１造形工程において、凹部５ｃの開口端５ｄの縁部に段部５ｅを形成する必要はない。また、この場合、内蔵物７の周囲において凹部５ｃ内に充填材が充填されるため、ステップＳ１４の緩衝物配置工程は省略される。

図１１は、内蔵物７が配置された凹部５ｃ内に立体物造形装置１０で充填材を積層した状態の第一造形部５ａを示す説明図である。このように立体造形装置１０により凹部５ｃ内に充填材を積層する処理は、制御部１８により実行される。凹部５ｃ内に充填材を積層する処理は、基本的には、図６に示す第１造形工程の処理と同様である。すなわち、制御部１８は、図６に示すステップＳ１２１において、第１造形部５ａの三次元データ５Ｄに基づいて凹部５ｃの層ＬＹごとの形状データを生成し、ステップＳ１２２において、形状データに基づいて図１１に示す層ＬＹごとの吐出パターンを生成し、ステップＳ１２３において、吐出パターン通りに吐出ユニット１２、主走査駆動部１４、造形台１６、および平坦化ローラユニット５０を制御する。なお、本処理において、平坦化ローラユニット５０による平坦化処理は、凹部５ｃ内における最後の層ＬＹでのみ行われればよい。これにより、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ部分と、第１造形部５ａの凹部５ｃ以外の部分とを平坦に延在させることができる。

図１２は、図１１に示す第１造形部５ａ上に第２造形工程を行って第２造形部５ｂを造形した立体物５を示す説明図である。図示するように、閉塞工程において、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ位置まで立体物造形装置１０により凹部５ｃ内に充填材を積層すれば、当該開口端５ｄが塞がれた第１造形部５ａ上に再び立体物造形装置１０で造形材を積層して第２造形部５ｂを造形する第２造形工程を実行することができる。また、閉塞工程において、凹部５ｃの開口端５ｄを塞ぐ部分と第１造形部５ａの凹部５ｃ以外の部分とを平坦に延在させることにより、第２造形工程の初期段階において、第１造形部５ａ上に新たに造形材を積層し、平坦化ローラユニット５０によって積層した造形材を平坦化する際に、平坦化ローラユニット５０のローラ部５１の動作が妨げられることを抑制することが可能となる。そして、立体物５の内部に内蔵物７を配置することを前提として第１造形部５ａに凹部５ｃを形成する場合には、内蔵物７を配置することさえできれば、凹部５ｃ内の充填材を除去する必要がない。この結果、内蔵物７が収納された立体物５をより効率的に製造することが可能となる。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態にかかる立体物の製造方法について説明する。第２実施形態において、立体物を製造するには、第１実施形態と同様の立体物造形装置１０を用いる。図１３は、第２実施形態にかかる立体物の製造方法において製造される立体物６０の一例を示す断面図である。本実施形態において、立体物６０は、第１実施形態と同様に、ペットをモデルとして当該ペットの外観を模ったペット型人形である。なお、立体物６０は、ペットをモデルとするものでなくてもよく、またペット型人形でなくてもよい。立体物６０は、例えば、人物や車、建造物、飲食物等をモデルとする模型等であってもよい。

第１実施形態では、立体物５を第１造形部５ａと第２造形部５ｂとの２回の造形工程に分けて立体物造形装置１０から造形材を積層するものとしたが、第２実施形態では、立体物６０を第１造形部〜第ｎ造形部のｎ回の造形工程に分けて立体物造形装置１０から造形材を積層する。すなわち、立体物６０は、図１３において破線で区切って示すように、ｎ（ｎ＝１、２…Ｎ）個の第ｎ造形部６０ｎごとに、立体物造形装置１０によって造形材が積層される。本実施形態において、Ｎ＝８とする。

図１４は、第２実施形態にかかる立体物の製造方法の工程を示すフローチャートである。立体物６０の製造に際して、まず、ステップＳ２１として、図示しないパーソナルコンピュータ等の外部装置から立体物６０の三次元データを立体物造形装置１０の制御部１８に入力する。

立体物６０の三次元データは、立体物造形装置１０による造形時において下部から上部に向けて順次積層される第１造形部６０１〜第８造形部６０８に区画されたデータとして生成される。第１造形部６０１〜第７造形部６０７は、それぞれ、立体物造形装置１０による造形材の積層方向（Ｚ方向）に開口する凹部を有している。本実施形態においては、第ｎ造形部６０ｎが有する凹部を第ｎ凹部６０ｎｃとする。例えば、第１造形部６０１は、第１凹部６０１ｃを有し、第２造形部６０２は、第２凹部６０２ｃを有する。本実施形態において、第ｎ凹部６０ｎｃは、底面から開口端に向かうにつれて拡張するように形成される。すなわち、第ｎ凹部６０ｎｃの側面は、オーバーハングしないように、底面に対して９０度以上の角度を成して延びる斜面となっている。これにより、第ｎ凹部６０ｎｃの周囲に造形材を積層する際に、造形材が崩れないようにすることが可能となる。なお、各第ｎ凹部６０ｎｃの開口端は、図示しないが、第１実施形態の凹部５ｃと同様に、縁部に沿って形成された段部を有する。

次に、ステップＳ２２として、立体物造形装置１０を用いて立体物６０の第ｎ造形部６０ｎを造形する第ｎ造形工程を実行する。第ｎ造形工程の処理手順は、図４に示すステップＳ１２の処理と基本的には同様であるため、詳細な説明を省略する。ステップＳ２２の処理においては、立体物造形装置１０の制御部１８は、何回目の造形工程を行ったかを記憶しておく。制御部１８は、次回にステップＳ２２の工程を実行する際には、第ｎ＋１造形部６０ｎ＋１を造形する。

ステップＳ２２の第ｎ造形工程が完了し、立体物造形装置１０による造形処理が一旦停止されると、ステップＳ２３として、ステップＳ２２で造形した第ｎ造形部６０ｎの第ｎ凹部６０ｎｃの内部に内蔵物の配置が必要か否かを判定する。ステップＳ２３の判定は、内蔵物の配置をオペレータの手動によって行う場合には、オペレータの判断により行えばよく、内蔵物の配置を例えばロボットアーム等によって自動で行う場合には、制御部１８が判定すればよい。

第ｎ凹部６０ｎｃの内部に内蔵物の配置が必要と判断された場合（ステップＳ２３、Ｙｅｓ）、ステップＳ２４として、内蔵物配置工程を実行し、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２４の内蔵物配置工程は、図４の処理手順に示すステップＳ１３の処理と同様である。一方、第ｎ凹部６０ｎｃの内部に内蔵物の配置が必要と判断されなかった場合（ステップＳ２３、Ｎｏ）、ステップＳ２４の内蔵物配置工程を省略してステップＳ２５に進む。図１３に示す立体物６０の製造に際しては、第ｎ凹部６０ｎｃのいずれにも内蔵物を配置しないものとする。なお、ステップＳ２４の内蔵物配置工程の後に、図４のステップＳ１４の緩衝材配置工程を設けてもよい。

次に、ステップＳ２５として、第ｎ凹部６０ｎｃの開口端を塞ぐ閉塞工程を実行する。ステップＳ２５の処理は、図４のステップＳ１５の処理手順と基本的には同様である。すなわち、第ｎ凹部６０ｎｃの開口端を塞ぐ蓋部材９をオペレータの手動、または立体物造形装置１０に設けられたロボットアーム等によって第ｎ造形部６０ｎの段部（図示せず）上に載置する。

ここで、図１３に示すように、第１造形部６０１の第１凹部６０１ｃの開口端を塞ぐ蓋部材９としては、電子基板９１が用いられる。また、第２造形部６０２の第２凹部６０２ｃの開口端を塞ぐ蓋部材９としては、電子基板９２が用いられる。図１３に示すように、電子基板９１は、第１凹部６０１ｃ側の面に部品が設けられ、電子基板９２は、第２凹部６０２ｃ側の面に部品が設けられる。これにより、蓋部材９として機能する電子基板９１の第１凹部６１ｃの反対側の面や電子基板９２の第２凹部６０２ｃの反対側の面に造形材を積層する際に、立体物造形装置１０の各ヘッド（複数の有色インク用ヘッド３２ｙ〜３２ｋ、白インク用ヘッド３６、クリアインク用ヘッド３８、造形材用ヘッド３４、サポート材用ヘッド４０）のインク吐出面が部品に接触しないようにすることができる。この結果、電子基板９１、９２上に造形材を支障なく積層することが可能となる。このように、蓋部材９として用いられる電子基板９１，９２は、片面実装のものが好適である。なお、電子基板９１，９２の部品と立体物造形装置１０の各ヘッドとが接触するおそれがない場合には、電子基板９１の第１凹部６０１ｃとは反対側の面や電子基板９２の第２凹部６０２ｃとは反対側の面に部品が設けられてもよい。電子基板９１、９２の構成および機能については、後述する。

次に、ステップＳ２６として、第Ｎ−１造形部６０Ｎ−１（本実施形態では、第７造形部６０７）までの造形処理が完了したか否かを判定する。当該判定は、制御部１８が行ってもよいし、オペレータの判断により行ってもよい。第Ｎ−１造形部Ｎ−１（第７造形部６０７）までの造形処理が完了していないと判定した場合（ステップＳ２６、Ｎｏ）、再びステップＳ２２以降の処理を実行する。これにより、ステップＳ２２において、第ｎ凹部６０ｎｃの開口端が塞がれた第ｎ造形部６０ｎ上に第ｎ＋１造形部６０ｎ＋１を造形する処理が実行される。

一方、第Ｎ−１造形部６０Ｎ−１（第７造形部６０７）までの造形処理が完了したと判定した場合（ステップＳ２６、Ｙｅｓ）、ステップＳ２７として、第Ｎ造形部６０Ｎ（本実施形態では、第８造形部６０８）を造形する第Ｎ造形工程を実行する。ステップＳ２７の工程は、図４のステップＳ１６に示す処理と同様であるため、説明を省略する。第Ｎ造形部６０Ｎ（第８造形部６０８）の造形が終了すると、立体物６０の製造が完了するため、図１４に示す処理手順を終了する。このように、立体物６０を複数の第ｎ造形部６０ｎに分けて製造することで、立体物６０の内部の任意位置に複数の第ｎ凹部６０ｎｃを形成することができる。この結果、立体物６０のさらなる軽量化を図ることができ、また、任意の第ｎ凹部６０ｎｃ内に内蔵物を配置することができる。

上記処理手順で製造される立体物６０は、上述したように、第１造形部６０１の第１凹部６０１ｃを塞ぐ蓋部材９としての電子基板９１を内蔵する。当該電子基板９１は、電子回路装置１００（図１５参照）の一部を構成するものである。また、立体物６０は、上述したように、第２造形部６０２の第２凹部６０２ｃを塞ぐ蓋部材９としての電子基板９２を内蔵する。当該電子基板９２は、電子回路装置２００（図１６参照）を構成する。すなわち、立体物６０は、電子回路装置１００の一部を内蔵すると共に、電子回路装置２００を内蔵する。以下、電子回路装置１００および電子回路装置２００について、詳細に説明する。図１５は、電子回路装置１００を示すブロック図であり、図１６は、電子回路装置２００を示すブロック図である。

まず、電子回路装置１００について説明する。図１５に示すように、電子回路装置１００は、立体物６０に内蔵された電子基板９１と、当該電子基板９１に外部接続され、データの入力部および出力部として機能する演算処理装置１０１とを含む。演算処理装置１０１は、例えば、パーソナルコンピュータである。演算処理装置１０１は、文書データを記憶すると共に、当該文書データを閲覧および編集可能なものである。

電子基板９１は、図１３に示すように、立体物６０に関連した固有データを記憶する記憶部９１１と、演算処理装置１０１（図１５参照）から当該固有データを入出力可能な入出力端子９１２とを有する。

記憶部９１１は、本実施形態では、電子基板９１に実装されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）である。なお、記憶部９１１は、例えば、電子基板９１に接続されたハードディスクドライブ等、データを記憶可能なものであれば、如何なる記憶媒体であってもよい。記憶部９１１がハードディスクドライブ等の電子基板９１に実装できないものである場合には、ステップＳ２４の内蔵物配置工程において第１凹部６０１ｃ内に配置すると共に、ステップＳ２５の閉塞工程において電子基板９１に接続すればよい。

入出力端子９１２は、例えば、ＵＳＢ接続可能な端子等であり、電子基板９１上において記憶部９１１に接続されている。なお、電子基板９１は、外部からの電力を供給可能な電源端子を有するものであってもよいし、図１４のステップＳ２４の内蔵物配置工程において、第１凹部６０１ｃ内に電子基板９１に電力を供給可能な充電式電池を配置してもよい。さらに、電子基板９１への電源供給や、電子基板９１上の電池の充電機能を兼ね、立体物６０を載置可能なクレードルを別途設け、当該クレードルを介して入出力端子９１２と演算処理装置１０１とを接続してもよい。

図１３に示すように、本実施形態の第１凹部６０１ｃは、立体物６０の下辺において開口している。これにより、第１凹部６０１ｃの立体物６０の下辺における開口を介して電子基板９１の入出力端子９１２に演算処理装置１０１を接続することができる。この結果、入出力端子９１２を介して、演算処理装置１０１から電子基板９２に電力を供給すると共に、演算処理装置１０１と記憶部９１１との間で固有データをやり取りすることができる。ここで、固有データは、例えば、立体物６０の製造年月日や、モデルとしたペットの名前、誕生日、命日といった立体物６０に関連する文書データである。固有データは、例えば、立体物６０が人物の模型（人形）である場合には、モデルとした人物の経歴データであってもよい。これにより、立体部６０に固有の文書データを保存可能、かつ、演算処理装置１０１で当該文書データを閲覧および編集可能な立体物６０を容易に製造することができる。

次に、電子回路装置２００について説明する。図１６に示すように、電子回路装置２００は、電子基板９２により構成される。電子基板９２は、立体物６０に関連した固有データを記憶する記憶部としての記憶部９２１と、固有データを入力する入力部として機能するマイク９２２と、固有データを出力する出力部として機能するスピーカー９２３と、電子回路装置２００を制御する制御部９２４と、操作指示を与える操作部９２５と、電力を供給する外部電源３００に接続される電源端子９２６とを有する。

記憶部９２１は、本実施形態では、電子基板９１に実装されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であるが、例えば電子基板９１に接続されたハードディスクドライブ等、データを記憶可能なものであれば、如何なる記憶媒体であってもよい。記憶部９２１がハードディスクドライブ等の電子基板９２に実装できないものである場合には、ステップＳ２４の内蔵物配置工程において第２凹部６０２ｃ内に配置すると共に、ステップＳ２５の閉塞工程において電子基板９２に接続すればよい。

マイク９２２は、立体物６０の外部から音を集音する。また、スピーカー９２３は、立体物６０の外部へと音を出力する。すなわち、電子基板９２には、入力部としてのマイク９２２および出力部としてのスピーカー９２３が実装されている。この場合、立体物６０の外部からマイクにより音を良好に入力すると共に、立体物６０の外部に音を良好に出力するために、立体物６０の外面から第２凹部６０２ｃまでを貫通する図示しない孔部を設けることが好ましい。

制御部９２４は、記憶部９２１、マイク９２２、スピーカー９２３、及び操作部９２５と通信可能な演算処理部であり、操作部９２５からの操作指示に基づいて、マイク９２２およびスピーカー９２３の動作を制御する。制御部９２４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、及びＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）を含むが、これらに限定されない。制御部９２４は、操作部９２５から録音の操作指示が入力されている場合、マイク９２２で集音した音の信号を音データに変換して記憶部９２１に記憶させる。また、制御部９２４は、操作部９２５から再生の操作指示が入力されている場合、記憶部９２１に記憶された音データを音の信号に変換し、スピーカー９２３から出力させる。

操作部９２５は、例えば、マイク９２２からの音を録音する録音指示や、録音した音をスピーカー９２３から再生させる再生指示等を指示するためのスイッチ部であり、制御部９２４と接続されている。操作部９２５は、図１３に示すように、第２造形部６０２の外面に露出する。電源端子９２６は、図１３に示すように、立体物６０の外面に露出する。操作部９２５および電源端子９２６は、図１４に示す処理手順において、ステップＳ２２で第２造形部６０２を造形する際に、当該操作部９２５および電源端子９２６を挿通可能な孔部を形成しておき、ステップＳ２５の閉塞工程で電子基板９２により第２凹部６０２ｃの開口端を塞ぐ際に、操作部９２５および電源端子９２６を孔部に挿入することにより、立体物６０の外部に露出される。なお、立体物６０を載置可能なクレードルを別途設け、制御部９２４、操作部９２５を外部電源３００と共にクレードル内部に設けてもよい。さらに、マイク９２２やスピーカー９２３をクレードル内部に設けてもよいし、マイク９２２やスピーカー９２３を電子基板９２に設けておき、記憶部９２１をクレードルに設けてもよい。

これにより、マイク９２２で集音した音を記憶部９２１で音データとして記憶しておき、記憶した音データをスピーカー９２３から再生することができる。すなわち、立体物６０を音データの録音再生装置として利用することが可能となる。ここで、音データは、例えば、モデルとしたペットの鳴き声である。なお、音データは、立体物６０が人物の模型（人形）である場合にはモデルとした人物の肉声、立体物６０が車の模型である場合にはモデルとした車のエンジン音やクラクション音、自動ドアの開閉音、立体物６０が家屋や部屋の模型である場合にはモデルとした家屋や部屋で生活する家族の会話を録音したもの等であってもよい。

このように、立体物６０は、その内部に当該立体物６０に固有の固有データを記憶した記憶部９１１を有する電子回路装置１００の一部、当該立体物６０に固有の固有データを記憶した記憶部９２１を有する電子回路装置２００を内蔵する。これにより、立体物６０に関連した固有の固有データの保存機能を付与したり、入力部や出力部によって固有データを様々な方法で利用することで、立体物に固有の機能を付与したりことができる。この結果、付加価値が高い立体物６０をより効率的に製造することが可能となる。

以上説明したように、第２実施形態にかかる立体物の製造方法によれば、立体物造形装置（三次元プリンタ）１０で造形材を積層して造形する立体物をより効率的に製造することができる。

なお、本実施形態では、第１凹部６０１ｃを塞ぐ蓋部材９として電子基板９１、第２凹部６０２ｃを塞ぐ蓋部材９として電子基板９２を設けるものとしたが、電子基板は、第１凹部６０１ｃ〜第７凹部６０７ｃを塞ぐ蓋部材９のいずれとされてもよい。

また、本実施形態では、固有データを立体物６０のモデルに固有の文書データ、入力部および出力部を文書データの閲覧および編集が可能な演算処理装置１０１とし、かつ、固有データを立体物６０のモデルに固有の音データ、入力部をマイク９２２、出力部をスピーカー９２３としたが、固有データ、入力部および出力部は、これに限られない。

例えば、固有データを立体物６０のモデルが撮影された画像（静止画または動画）データ、あるいは立体物６０のモデルの目線で撮影された画像データとし、入力部を画像（静止画および動画）の撮影が可能な撮像素子とし、出力部をディスプレイとしてもよい。この場合、例えば立体物６０の目線の高さに撮像素子やレンズ等を有する撮影機器を挿入可能な孔部を設けると共に、当該孔部を介して撮像素子と接続可能な位置に電子基板を配置しておき、立体物６０の造形後に、撮像素子やレンズ等を有する撮影機器を当該孔部に挿入しながら撮像素子を電子基板に接続すればよい。なお、図１４の処理手順において、ステップＳ２４の内蔵物配置工程で撮像素子やレンズ等を有する撮影機器を立体物６０の内部に配置すると共に上記孔部に挿通しておき、ステップＳ２５の閉塞工程において電子基板９２に撮像素子を接続してもよい。また、出力部としてのディスプレイと接続可能な出力端子を電子基板に設けておき、当該出力端子を上記操作部９２５や電源端子９２６のように立体物６０の外面に露出させるようにすれば、当該出力端子をディスプレイに接続することができる。これにより、撮像素子で撮影した画像データを電子基板の記憶部に記憶させると共に、記憶した画像データをディスプレイで再生することができる。すなわち、画像データの録画再生装置としての立体物６０を容易に製造することができる。なお、画像データは、立体物６０のモデルが撮影された画像やモデル目線の画像に限られない。例えば、立体物６０がトロフィーや記念盾等である場合には、当該トロフィーや記念盾に関わる大会の様子を撮影した画像や、立体物６０が家屋や部屋の模型である場合には、モデルとした家屋や部屋で生活する家族の様子を撮影したもの等であってもよい。

また、固有データを予め作成されたデータとし、入力部を例えばパーソナルコンピュータといった演算処理装置とし、出力部を上記データに応じて動作するモータやＬＥＤ等の発光素子等としてもよい。この場合、モータやＬＥＤ等の発光素子といった出力部は、電子基板９２に実装した状態で、ステップＳ２４の内蔵物配置工程において立体物６０に内蔵すればよい。これにより、予め作成されたデータによって立体物６０にモータによる振動を発生させたり、ＬＥＤ等の発光素子により立体物６０の内部から発光を行わせたりすることができる。

出力部の動作パターンは、種々の設定が考えられる。例えば、立体物６０の少なくとも一部を透明な材料で造形すると共に、ステップＳ２４の内蔵物配置工程において立体物６０に赤外線センサ等の人感センサを内蔵しておき、当該人感センサによって立体物６０の近傍に人が近づいた場合にモータや発光素子を動作させてもよい。また、立体物６０のモデルを灯台とし、固有データをその灯台を識別可能な灯質（光り方）のデータとし、立体物６０に光センサを内蔵しておき、光センサで周囲が暗くなったのを検知して、ＬＥＤ等の発光素子による発光が行われるようにしてもよい。その際、ＬＥＤ等の発光素子による発光を周期的に遮断するシャッター機構を立体物６０の外面に設けると共に、当該シャッター機構を駆動するモータといった駆動源をステップＳ２４の内蔵物配置工程において立体物６０に内蔵させてもよい。また、立体物６０の第１凹部６０１ｃ内に、当該立体物６０を走行させるための駆動機構を設けておき、当該駆動機構を駆動するモータを出力部として設けてもよい。駆動機構は、ステップＳ２４の内蔵物配置工程において第１凹部６０１ｃ内に配置されてもよい。

また、電子基板９１の記憶部９１１および電子基板９２の記憶部９２１と入力部、出力部との接続は、有線接続でなくてもよい。例えば、電子基板９１に入出力端子９１２を設ける代わりに、無線通信が可能な通信部を設けておき、無線通信により入力部および出力部としての演算処理装置１０１と通信することで、記憶部９１１と演算処理装置１０１との間で固有データのやり取りを行ってもよい。この場合、無線通信の規格は、如何なるものであってもよい。さらに、電子基板９１および電子基板９２に充電式電池を実装し、充電用の電源供給を無線にて行ってもよい。

また、電子基板９１、９２の記憶部９２１、９２２に記憶されるデータは、上記固有データ（音データや画像データ、文書データ等）に限られない。記憶部９２１、９２２に記憶されるデータは、立体物６０に個別に付与される識別番号であってもよい。例えば、電子基板９１の記憶部９１１に上記識別番号のみを記憶させておく。また、当該識別番号に対応した立体物６０に固有の上記固有データ（音データや画像データ、文書データ等）を記憶する記憶部や、入力部および出力部を制御する制御部を備えた図示しない外部電子回路（例えば、立体物６０を載置可能なクレードル）を別途用意する。外部電子回路は、入力部から固有データを入力可能、かつ、出力部へと固有データを出力可能なものとする。そして、電子基板９１の入出力端子９１２と外部電子回路とを接続し、識別番号を外部電子回路の制御部に入力することで、識別番号に対応した固有データを出力部へと出力させる。これにより、一つの外部電子回路を用いて、立体物６０ごとに出力部を固有データに応じた様々な用途で利用することができる。この場合、入力部および出力部は、立体物６０に内蔵されるもの、および外部接続されるもののいずれであってもよい。

５ 立体物
５ａ 第１造形部
５ｂ 第２造形部
５ｃ 凹部
５ｄ 開口端
５ｅ 段部
６ サポート
７ 内蔵物
８ 緩衝材
９ 蓋部材
１０ 立体物造形装置
１２ 吐出ユニット
１４ 主走査駆動部
１６ 造形台（載置台）
１８ 制御部
２２ キャリッジ
２４ ガイドレール
３２ｙ、３２ｍ、３２ｃ、３２ｋ 有色インク用ヘッド
３４ 造形材用ヘッド（吐出手段）
３６ 白インク用ヘッド
３８ クリアインク用ヘッド
４０ サポート材用ヘッド
４４ 紫外線光源
５０ 平坦化ローラユニット
５１ ローラ部
５２ 余剰造形材回収機構
６０ 立体物
６０ｎ 第ｎ造形部
６０ｎｃ 第ｎ凹部
９１，９２ 電子基板
９１１，９２１ 記憶部
９１２ 入出力端子
９２２ マイク
９２３ スピーカー
９２４ 制御部
９２５ 操作部
９２６ 電源端子
１００，２００ 電子回路装置
１０１ 演算処理装置
３００ 外部電源

Claims (15)

1. 三次元プリンタで造形材を積層して、前記造形材の積層方向に開口する凹部を有する第１造形部を造形する第１造形工程と、
   前記第１造形部の前記凹部の開口端を塞ぐ閉塞工程と、
   前記凹部の前記開口端が塞がれた前記第１造形部上に前記三次元プリンタで前記造形材を積層して第２造形部を造形する第２造形工程と、
   を含むことを特徴とする立体物の製造方法。
2. 前記凹部の前記開口端を塞ぐ部分は、前記第１造形部の最上部における前記凹部以外の部分と平坦に延在することを特徴とする請求項１に記載の立体物の製造方法。
3. 前記閉塞工程は、前記凹部の前記開口端を塞ぐ蓋部材を前記第１造形部上に載置する処理を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体物の製造方法。
4. 前記第１造形工程は、前記凹部の前記開口端の縁部に前記蓋部材を載置可能な段部を形成する処理を含むことを特徴とする請求項３に記載の立体物の製造方法。
5. 前記第１造形部の前記凹部内に内蔵物を配置する内蔵物配置工程をさらに含み、
   前記内蔵物配置工程は、前記第１造形工程と前記閉塞工程との間に行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
6. 前記凹部内の前記内蔵物の周囲に緩衝材を配置する緩衝材配置工程をさらに含み、
   前記緩衝材配置工程は、前記内蔵物配置工程と前記閉塞工程との間に行われることを特徴とする請求項５に記載の立体物の製造方法。
7. 前記第１造形部の前記凹部内に内蔵物を配置する内蔵物配置工程をさらに含み、
   前記内蔵物配置工程は、前記第１造形工程と前記閉塞工程との間に行われ、
   前記閉塞工程は、前記内蔵物が配置された前記凹部内に前記三次元プリンタで充填材を積層して前記凹部の前記開口端を塞ぐ処理を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体物の製造方法。
8. 前記蓋部材は、電子基板であり、
   前記電子基板は、データが入力される入力部、前記入力部に入力された前記データを記憶する記憶部、および前記記憶部に記憶された前記データが出力される出力部の少なくともいずれか一つを有することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
9. 前記第１造形部の前記凹部内に内蔵物を配置する内蔵物配置工程をさらに含み、
   前記内蔵物配置工程は、前記第１造形工程と前記閉塞工程との間に行われ、
   前記内蔵物は、前記記憶部、前記入力部、および前記出力部のいずれかであることを特徴とする請求項８に記載の立体物の製造方法。
10. 前記データは、音データを含み、
    前記入力部は、マイクであり、
    前記出力部は、スピーカーであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の立体物の製造方法。
11. 前記データは、画像データを含み、
    前記入力部は、撮像素子であり、
    前記出力部は、ディスプレイであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の立体物の製造方法。
12. 前記データは、文書データであり、
    前記入力部および前記出力部は、前記文書データを閲覧および編集可能な演算処理装置であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の立体物の製造方法。
13. 前記電子基板は、前記凹部側の面に部品が設けられることを特徴とする請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
14. 前記内蔵物は、前記立体物に関連する固有の内蔵物であることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。
15. 前記データは、前記立体物に関連する固有のデータであることを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれか一項に記載の立体物の製造方法。

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