JP2018001564A - 三次元造形装置及び三次元造形プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材の交換タイミングがずれることを抑制することができる三次元造形装置及び三次元造形プログラムを得る。【解決手段】三次元造形装置１０は、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材を個別に吐出する複数の吐出ヘッドと、着色層及び中実部を含む三次元造形物を造形する場合に、複数の造形材が各々収容される複数の収容部の造形材の残量が平準化されるように、中実部の造形に用いる造形材を選択して吐出ヘッドから吐出させる制御を行うコントローラ１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元造形装置及び三次元造形プログラムに関する。

特許文献１には、所定の条件に応じて硬化する樹脂である硬化性樹脂を用い、積層造形法により立体物を造形する立体物造形装置が開示されている。この立体物造形装置は、前記硬化性樹脂を含み、かつ、互いに異なる色の有色のインクのインク滴をそれぞれインクジェット方式で吐出する複数の有色インク用ヘッドと、前記硬化性樹脂を硬化させる硬化手段と、前記複数の有色インク用ヘッド、及び前記硬化手段の動作を制御する制御部とを備えている。また、この立体物造形装置は、予め用意された画像に基づいて前記立体物の少なくとも表面を着色する場合、前記制御部が、前記立体物の外部から色彩が視認できる領域である前記立体物の外周領域に対し、前記画像に基づいて前記複数の有色インク用ヘッドにインク滴を吐出させる。そして、この立体物造形装置は、前記画像に基づいて前記立体物の表面を着色しない場合、前記制御部が、前記外周領域よりも内側の領域である内部領域に対し、少なくともいずれかの前記有色インク用ヘッドにインク滴を吐出させる。

特許文献２には、造形物と、該造形物表面を着色している着色部分とを有する三次元構造物を、インクを堆積させてなる層を積層して形成する三次元構造物の形成装置が開示されている。この形成装置は、少なくとも一走査する間に前記インクを吐出して一つの前記層を形成する記録ユニットと、前記記録ユニットをメンテナンスするメンテナンスユニットと、前記記録ユニットを制御する制御ユニットとを備えている。そして、この形成装置は、前記制御ユニットが、前記記録ユニットが前記メンテナンスユニットによってメンテナンスを受ける位置から前記層の形成を開始する位置までの間において前記インクを予備的に吐出するように制御する。

特許文献３には、光反射性を有するインクから形成された光反射層と、加飾層との間に、透明インクによって形成された第１の透明層が設けられており、造形物の表層側から内側に向かって、該加飾層と、該第１の透明層と、該光反射層とがこの順で形成されている造形物が開示されている。

特開２０１６−０２６９１５号公報 特開２０１６−０１６５６８号公報 特開２０１５−１４７３２６号公報

三次元造形物を複数の造形材を用いて造形する際に、三次元造形物の中実部に特定の造形材を用いると、特定の造形材の使用量が他の造形材に比べて多くなり、造形材の交換タイミングがずれてしまう場合があった。

本発明は、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材の交換タイミングがずれることを抑制することができる三次元造形装置及び三次元造形プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の三次元造形装置は、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材を個別に吐出する複数の吐出ヘッドと、着色層及び中実部を含む三次元造形物を造形する場合に、前記複数の造形材が各々収容される複数の収容部の造形材の残量が平準化されるように、前記中実部の造形に用いる造形材を選択して前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行う制御部と、を備えている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部が、前記中実部の造形に用いる造形材として、前記複数の造形材が各々収容される複数の収容部の造形材の残量が多い造形材から順に選択して前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行うものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記制御部が、前記中実部の造形に用いる造形材として、前記着色層の造形に用いる造形材の使用量の少ない造形材から順に選択して前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行うものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の発明において、前記制御部が、前記中実部の造形に用いる造形材として、吐出回数の少ないノズルから順に選択して、前記造形材を前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行うものである。

一方、上記目的を達成するために、請求項５に記載の三次元造形プログラムは、コンピュータを、請求項１から請求項４の何れか１項記載の三次元造形装置の制御部として機能させるためのものである。

請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材の交換タイミングがずれることを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、造形材の使用量を予測する場合に比較して、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材の交換タイミングがずれることをより抑制することができる。

請求項３に記載の発明によれば、造形材の残量を検知する手段を用いずに、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材の交換タイミングがずれることを抑制することができる。

請求項４に記載の発明によれば、造形材の残量を検知する手段を用いずに、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材の交換タイミングがずれることを抑制することができる。

第１の実施の形態に係る三次元造形装置の構成を示すブロック図である。 各実施の形態に係る三次元造形装置の側面図である。 各実施の形態に係る三次元造形物の一例を示す平面断面図である。 第１の実施の形態に係る三次元造形処理の一例を示すフローチャートである。 各モデル材収容部に収容されているモデル材の残量の平準化を説明するための図である。 第２の実施の形態に係る三次元造形装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係る三次元造形処理の一例を示すフローチャートである。 使用量予測データの一例を示す図である。 三次元造形物の造形に用いるモデル材の使用量の一例を示す図である。 第３の実施の形態に係る三次元造形装置の構成を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係る三次元造形処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の構成について説明する。なお、以下では、シアン色をＣ、マゼンタ色をＭ、黄色をＹ、黒色をＫ、白色をＷ、色の付いていない透明色をＴで表すと共に、各構成部位を色毎に区別する必要がある場合には、符号の末尾に各色に対応する色の符号（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、Ｗ、Ｔ）を付して説明する。また、以下では、各構成部位を色毎に区別せずに総称する場合には、符号の末尾の色の符号を省略して説明する。

図１に示すように、三次元造形装置１０は、コントローラ１２、モデル材収容部１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋ、１４Ｗ、１４Ｔ、モデル材吐出ヘッド１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｋ、１６Ｗ、１６Ｔ、及びサポート材収容部１８を備える。また、三次元造形装置１０は、サポート材吐出ヘッド２０、ＵＶ（Ultra Violet）光源２２、ＸＹ走査部２４、造形台昇降部２６、クリーニング部２８、記憶部３０、通信部３２、及び残量検知部３４を備える。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。

また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、モデル材収容部１４、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材収容部１８、サポート材吐出ヘッド２０、ＵＶ光源２２、及びＸＹ走査部２４が接続されている。さらに、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、造形台昇降部２６、クリーニング部２８、記憶部３０、通信部３２、及び残量検知部３４が接続されている。

モデル材収容部１４は、三次元造形物を造形するためのモデル材を収容する。また、モデル材収容部１４は、各々対応する色のモデル材を収容する。モデル材は、ＵＶ光、すなわち紫外線が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。

モデル材吐出ヘッド１６は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、対応する色のモデル材収容部１４から供給されたモデル材をインクジェット方式により吐出する。

サポート材収容部１８は、三次元造形物を支持又は保護するためのサポート材を収容する。サポート材は、三次元造形物のオーバーハングする部分（張り出し部分）を、三次元造形物の造形が完了するまで支持する用途で用いられ、三次元造形物の造形完了後に除去される。また、サポート材は、例えば三次元造形物が立方体のように垂直に近い面を有する形状の場合に、その面の液だれを防止して保護する用途にも用いられる。また、サポート材は、ＵＶ光の照射により三次元造形物が劣化してしまうことを避けるために、モデル材を覆って保護する用途にも用いられる。サポート材は、モデル材と同様に、ＵＶ光が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。

サポート材吐出ヘッド２０は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、サポート材収容部１８から供給されたサポート材をインクジェット方式により吐出する。

モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０は、各々、複数のノズルを含み、各材の液滴を圧力により吐出するピエゾ方式（圧電方式）の吐出ヘッドが適用される。各吐出ヘッドは、インクジェット方式であればこれに限定されず、ポンプによる圧力により、各材を吐出する方式の吐出ヘッドであってもよい。

ＵＶ光源２２は、モデル材吐出ヘッド１６から吐出されたモデル材及びサポート材吐出ヘッド２０から吐出されたサポート材に対してＵＶ光を照射し、硬化させる。ＵＶ光源２２は、モデル材及びサポート材の種類に応じて選択される。ＵＶ光源２２としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、デイープ紫外線ランプ、マイクロ波を用いて外部から無電極で水銀灯を励起するランプ、紫外線レーザー、キセノンランプ、及びＵＶ−ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を有する装置が適用される。また、ＵＶ光源２２に代えて電子線照射装置を用いてもよい。電子線照射装置としては、例えば、走査型、カーテン型、及びプラズマ放電型等の電子照射装置が挙げられる。

図２に示すように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２は、ＸＹ走査部２４が備える走査軸２４Ａに取り付けられている。

最もＵＶ光源２２側に配置されたモデル材吐出ヘッド１６（図２の例ではモデル材吐出ヘッド１６Ｔ）とＵＶ光源２２とは、予め定められた距離Ｗを隔てて走査軸２４Ａに取り付けられている。また、サポート材吐出ヘッド２０は、モデル材吐出ヘッド１６に隣接して走査軸２４Ａに取り付けられている。なお、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０の配置順番は図２に示す例に限定されず、他の順番でも構わない。

ＸＹ走査部２４は、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するように、すなわちＸＹ平面上を走査するように走査軸２４Ａを駆動する。

造形台昇降部２６は、図２に示す造形台３６をＺ軸方向に昇降させる。ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材及びサポート材が造形台３６上に吐出され、吐出されたモデル材及びサポート材にＵＶ光が照射されるように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２を制御する。また、ＣＰＵ１２Ａは、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２がＸＹ平面上を走査するようにＸＹ走査部２４を制御すると共に、造形台３６がＺ軸方向に徐々に下がるように造形台昇降部２６を制御する。

なお、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２と造形台３６上の三次元造形物４０とが接触しないように、造形台昇降部２６を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材吐出ヘッド１６のノズル面、サポート材吐出ヘッド２０のノズル面、及びＵＶ光源２２の開口面から造形台３６上の三次元造形物４０までのＺ軸方向における距離が予め定められた距離ｈ０以上となるように、造形台昇降部２６を制御する。

クリーニング部２８は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のノズルに付着した材料を吸引すること等により、ノズルのクリーニングを行う機能を有する。例えば、クリーニング部２８は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０の走査範囲外の退避領域に設けられ、クリーニングを行う際には、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０を上記退避領域に退避させてからクリーニングを行う。

記憶部３０は、後述する三次元造形プログラム３０Ａ、三次元造形データ３０Ｂ、及びサポート材データ３０Ｃを記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部３０に記憶された三次元造形プログラム３０Ａを読み込んで実行する。なお、ＣＰＵ１２Ａは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）等の記録媒体に記録された三次元造形プログラム３０Ａを、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等で読み込むことにより実行してもよい。

本実施の形態に係る三次元造形データ３０Ｂのフォーマットとしては、例えば三次元形状を表現するデータのフォーマットであるＯＢＪフォーマットが用いられる。ＯＢＪフォーマットでは、幾何形状のデータを取り扱うＯＢＪファイル、及び色情報を含む材質データを取り扱うＭＴＬファイルが用いられる。従って、本実施の形態では、三次元造形物４０は、三角形のポリゴンの集合として表現される。また、三次元造形データ３０Ｂは、ポリゴンの表面に対応する部分に、色情報を有する。なお、三次元形状を表現するデータのフォーマットは、ＯＢＪフォーマットに限定されず、他のフォーマットでもよい。

通信部３２は、三次元造形物の三次元造形データ３０Ｂを出力する外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。ＣＰＵ１２Ａは、外部装置から送信された三次元造形データ３０Ｂに従って各構成部位を制御することにより、三次元造形物を造形する。

残量検知部３４は、例えば光学式センサ等を用いて、各モデル材収容部１４に収容されているモデル材の残量を個別に検知する。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０により、三次元造形データ３０Ｂに基づいて造形される三次元造形物４０について説明する。図３に示すように、本実施の形態に係る三次元造形物４０は、最外層５０、着色層５２、隠蔽層５４、及び中実部５６を含んで構成される。

最外層５０は、三次元造形物４０の最も外側に位置する層であり、着色層５２の表面を保護するための層である。本実施の形態に係る最外層５０は、一例として透明色のモデル材（所謂クリアインク）を用いて造形される。

着色層５２は、最外層５０と後述する隠蔽層５４との間に位置する層であり、三次元造形物４０の外部から視認される層である。本実施の形態に係る着色層５２は、三次元造形データ３０Ｂに基づいて、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、Ｗ、Ｔのうちの単色のモデル材、又は複数色を組み合わせたモデル材を用いて造形される。なお、着色層５２が最外層５０であってもよい。

隠蔽層５４は、着色層５２と後述する中実部５６との間に位置する層である。本実施の形態に係る隠蔽層５４は、一例として白色のモデル材を用いて造形される。これにより、着色層５２に着色された色について、減法混色による色表現が実現される結果、三次元造形物４０の外部から、三次元造形物４０が適切な色彩で視認される。

中実部５６は、隠蔽層５４の内側（すなわち、最も内側）に位置する領域であり、三次元造形物４０の外部から視認されない領域である。本実施の形態に係る中実部５６は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、Ｗ、Ｔのうちの単色のモデル材、又は複数色を組み合わせたモデル材を用いて造形される（詳細は後述）。

次に、図４を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の作用を説明する。ＣＰＵ１２Ａにより三次元造形プログラム３０Ａを実行させることで、図４に示す三次元造形処理が実行される。なお、図４に示す三次元造形処理は、例えば、外部装置から三次元造形物４０の造形開始の指示が入力された場合に実行される。

図４のステップ１００で、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物４０の三次元造形データ３０Ｂを外部装置から受信し、記憶部３０に記憶する。

次のステップ１０２で、ＣＰＵ１２Ａは、残量検知部３４に各モデル材収容部１４に収容されているモデル材の残量を検知させ、残量検知部３４により検知された各モデル材収容部１４に収容されているモデル材の残量を各々取得する。

次のステップ１０４で、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１００で受信された三次元造形データ３０Ｂ、及びステップ１０２で取得されたモデル材の残量に基づいて、三次元造形物４０の積層データ（所謂スライスデータ）を生成する。具体的には、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物４０が造形台３６に接地される接地面（ＸＹ平面）と平行なスライス平面を予め定められた積層ピッチ毎に高さ方向（Ｚ軸方向）にシフトさせながら、スライス平面と交わるポリゴンとの交点を求めることにより、三次元造形物４０のスライス平面における断面画像を表すスライスデータを生成する。このようなスライスデータを、三次元造形物４０の高さまで予め定められた積層ピッチ毎にスライスした断面画像毎に生成する。

このスライスデータを生成する際、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータの最外層５０に対応する領域の画素には、透明色に対応する画素値を設定する。また、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータの着色層５２に対応する領域の画素には、三次元造形データ３０Ｂに含まれる色情報に応じた画素値を設定する。また、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータの隠蔽層５４に対応する領域の画素には、白色に対応する画素値を設定する。

そして、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータの中実部５６については、ステップ１０２で取得されたモデル材の残量が多い色のモデル材から順に使用されるように、中実部５６の造形に用いるモデル材を選択する。具体的には、各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素には、一例として図５に示すように、以下に示す画素値を設定する。すなわち、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素には、ステップ１０２で取得されたモデル材の残量を用いて、中実部５６の造形後に、各モデル材収容部１４の各モデル材の残量が平準化されるように、画素値を設定する。なお、図５の上段は、ステップ１０２で取得したタイミングでの各モデル材収容部１４のモデル材の残量を示し、下段は、中実部５６の造形後の各モデル材収容部１４のモデル材の想定される残量を示している。

具体的には、例えば、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータから中実部５６の造形に必要なモデル材の総量を算出し、ステップ１０２で取得されたモデル材の残量が平準化されるように、中実部５６の造形に用いる各色のモデル材の量を算出する。そして、ＣＰＵ１２Ａは、算出した各色のモデル材の量が使用されるように、各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素に画素値を設定する。

次のステップ１０６で、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１０４で生成された各スライスデータに基づいて、三次元造形物４０の支持が必要なサポート部４２を特定する。三次元造形物４０は、モデル材を造形台３６上に順次積層することで造形されるが、三次元造形物４０の下方が空間となる部分、所謂オーバーハングしている部分がある場合、このオーバーハング部分を下方より支持する必要がある。このため、ＣＰＵ１２Ａは、各層のスライスデータに基づいて、オーバーハング部分の下方の空間であるサポート部４２を特定する。

具体的には、ＣＰＵ１２Ａは、例えば最上層から順に、隣接する２つの層のスライスデータを参照する。そして、ＣＰＵ１２Ａは、隣接する２つの層のうち上の層において三次元造形物４０が存在する領域又はサポート材が必要と判定された領域を第１の領域とする。さらに、ＣＰＵ１２Ａは、隣接する２つの層のうち下の層において三次元造形物４０が存在しない領域のうち、第１の領域に相当する領域である第２の領域（ＸＹ平面で第１の領域と同じ領域）については、上の層の第１の領域を支えるために、サポート材が必要な領域と特定する。ＣＰＵ１２Ａは、この特定を最上層から最下層まで順次行う。

そして、ＣＰＵ１２Ａは、特定したサポート部４２のサポート材データ３０Ｃを生成する。なお、サポート材データ３０Ｃを生成は、スライスデータを生成しながら行ってもよい。

次のステップ１０８で、ＣＰＵ１２Ａは、ＵＶ光源２２を制御して、ＵＶ光の照射を開始させる。

次のステップ１１０で、ＣＰＵ１２Ａは、造形処理を実行する。すなわち、ＣＰＵ１２Ａは、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０がＸＹ平面を走査するようにＸＹ走査部２４を制御し、かつ造形台３６がＺ軸方向へ徐々に下がるように造形台昇降部２６を制御する。この制御と共に、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１０４で生成されたスライスデータに従ってモデル材が吐出されるようにモデル材吐出ヘッド１６を制御し、かつ、ステップ１０６で生成されたサポート材データ３０Ｃに従ってサポート材が吐出されるようにサポート材吐出ヘッド２０を制御する。

ステップ１１０の造形処理が終了すると処理はステップ１１２に移行する。ステップ１１２で、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１０８で開始されたＵＶ光の照射を停止させる処理や、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のクリーニング処理等の予め定められた後処理を行う。なお、このクリーニング処理は、例えば、予め定められた期間が経過する毎や、モデル材及びサポート材の少なくとも一方が予め定められた量を消費する毎等のクリーニング処理を実行するタイミングとして予め定められたタイミングに行えばよい。ステップ１１２の処理が終了すると、本三次元造形処理が終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、各モデル材収容部１４のモデル材の残量が平準化される。従って、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材（本実施の形態では、各色のモデル材）の交換タイミングがずれることが抑制される。

［第２の実施の形態］
まず、図６を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の構成について説明する。なお、図６における図１と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

図６に示すように、本実施の形態に係る三次元造形装置１０では、残量検知部３４が設けられていない点が、上記第１の実施の形態とは異なっている。また、本実施の形態に係る記憶部３０は、後述する使用量予測データ３０Ｄをさらに記憶する。

次に、図７を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の作用を説明する。なお、図７における図４と同一の処理を実行するステップについては図４と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。

図７のステップ１０４Ａで、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１００で受信された三次元造形データ３０Ｂに基づいて、三次元造形物４０のスライスデータを生成する。このスライスデータを生成する際、本実施の形態では、ＣＰＵ１２Ａは、各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素については、画素値を設定しない。なお、各スライスデータの中実部５６に対応する領域以外の領域の画素については、上記第１の実施の形態と同様であるため、ここでの説明を省略する。

次のステップ１０４Ｂで、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１０４Ａで生成されたスライスデータを用いて、着色層５２で使用される各色のモデル材の使用量を予測する。そして、ＣＰＵ１２Ａは、予測したモデル材の使用量を示す使用量予測データ３０Ｄを生成して、記憶部３０に記憶する。一例として図８に示すように、本実施の形態に係る使用量予測データ３０Ｄでは、着色層５２について、各スライス（層）で使用される各色のモデル材の使用量、及び全てのスライス（すなわち、三次元造形物４０全体）で使用される各色のモデル材の使用量の合計値が記憶される。

次のステップ１０４Ｃで、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１０４Ａで生成された各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素の画素値を、ステップ１０４Ｂで生成された使用量予測データ３０Ｄを用いて、以下に示すように設定することで各スライスデータを更新する。すなわち、ＣＰＵ１２Ａは、使用量予測データ３０Ｄを用いて、着色層５２の使用量の少ない色の造形材から順に使用されるように、各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素の画素値を設定する。

以降の処理は、ステップ１０４Ｃで更新されたスライスデータを用いて、上記第１の実施の形態と同様に行われる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、一例として図９に示すように、三次元造形物４０を造形する際に、三次元造形物４０の造形処理で用いる各色のモデル材の使用量が平準化される。この結果、各モデル材収容部１４のモデル材の残量が平準化されるため、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材（本実施の形態では、各色のモデル材）の交換タイミングがずれることが抑制される。

［第３の実施の形態］
まず、図１０を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の構成について説明する。なお、図１０における図６と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１０に示すように、本実施の形態に係る三次元造形装置１０では、記憶部３０に、使用量予測データ３０Ｄに代えて、後述する吐出回数データ３０Ｅが記憶される点が、上記第２の実施の形態とは異なっている。

本実施の形態に係る吐出回数データ３０Ｅには、各モデル材吐出ヘッド１６のノズル毎に、過去にモデル材を吐出した吐出回数が記憶される。

次に、図１１を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の作用を説明する。なお、図１１における図７と同一の処理を実行するステップについては図７と同一のステップ番号を付して、その説明を省略する。

図１１のステップ１０４Ｄで、ＣＰＵ１２Ａは、記憶部３０に記憶された吐出回数データ３０Ｅを読み出す。次のステップ１０４Ｅで、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１０４Ａで生成されたスライスデータの中実部５６に対応する領域の画素の画素値を、ステップ１０４Ｄで読み出された吐出回数データ３０Ｅを用いて、以下に示すように設定することで各スライスデータを更新する。

すなわち、ＣＰＵ１２Ａは、吐出回数データ３０Ｅを用いて、過去のモデル材の吐出回数の少ないノズルから順に使用されるように、各スライスデータの中実部５６に対応する領域の画素の画素値を設定する

ステップ１１０で、ステップ１０４Ｅで更新されたスライスデータを用いて、上記第１の実施の形態と同様に造形処理が行われた後、処理はステップ１１１に移行する。ステップ１１１で、ＣＰＵ１２Ａは、ステップ１１０の造形処理での各モデル材吐出ヘッド１６の各ノズルのモデル材の吐出回数を、吐出回数データ３０Ｅの対応するノズル毎の吐出回数に加算することで吐出回数データ３０Ｅを更新する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、三次元造形物４０を造形する際に、三次元造形物４０の造形処理での各モデル材吐出ヘッド１６からのモデル材の吐出回数が平準化される。すなわち、本実施の形態では、各モデル材吐出ヘッド１６が色毎に設けられているため、各色のモデル材の使用量が平準化される。この結果、各モデル材収容部１４のモデル材の残量が平準化されるため、三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材における各造形材（本実施の形態では、各色のモデル材）の交換タイミングがずれることが抑制される。

また、本実施の形態によれば、吐出回数の少ないノズルから順に使用される。従って、三次元造形物４０の非造形時にメンテナンスのためにノズルからモデル材を吐出させること（所謂ダミージェット）を行う回数が低減される。

なお、本第３の実施の形態において、例えば、モデル材吐出ヘッド１６の各々が備えるノズルが１つであっても同様の手法が適用可能である。

また、上記各実施の形態を組み合わせてもよい。例えば、上記第１及び第２の実施の形態を組み合わせた場合、上記第１の実施の形態と同様に、残量検知部３４により検知された各モデル材収容部１４に収容されているモデル材の残量を各々取得する。また、上記第２の実施の形態と同様に、着色層５２の造形で使用される各色のモデル材の使用量を予測する。そして、取得したモデル材の残量、及び予測したモデル材の使用量を用いて、三次元造形物４０の造形後に各モデル材収容部１４のモデル材の残量が平準化されるように、中実部５６の造形に用いるモデル材の色を選択する形態が例示される。

また、例えば、上記第２及び第３の実施の形態を組み合わせた場合、上記第２の実施の形態と同様に、着色層５２の造形で使用される各色のモデル材の使用量を予測する。また、吐出回数データ３０Ｅから過去の各色のモデル材の使用量を予測し、予測した各色のモデル材の使用量を用いて、各モデル材収容部１４に収容されているモデル材の残量を各々予測する。そして、予測した各色のモデル材の使用量及び各モデル材収容部１４のモデル材の残量を用いて、三次元造形物４０の造形後に各モデル材収容部１４のモデル材の残量が平準化されるように、中実部５６の造形に用いるモデル材の色を選択する形態が例示される。

また、例えば、上記各実施の形態の手法を選択可能とし、何れの手法を用いるかをユーザに選択させる形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、各色のモデル材の残量が平準化されるように、中実部５６の造形に用いるモデル材を選択する場合について説明したが、これに限定されない。各色のモデル材に加えて、サポート材も含めて三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材（すなわち、モデル材及びサポート材）の残量が平準化されるように、中実部５６の造形に用いる造形材を選択する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態において、スライスデータに従って、各モデル材吐出ヘッド１６から吐出させるモデル材の液滴のサイズを変えてもよい。この場合、例えば、液滴のサイズを大滴、中滴、及び小滴の３段階に変える形態が例示される。また、この場合、上記第３の実施の形態において、吐出回数データ３０Ｅに過去のモデル材の吐出回数に加えて、吐出した液滴のサイズを記憶する。そして、この場合、吐出回数データ３０Ｅの吐出回数及び液滴のサイズから、過去の各色のモデル材の使用量を予測する形態としてもよい。

また、上記各実施の形態では、三次元造形処理を、プログラムを実行することにより、コンピュータを利用してソフトウェア構成により実現する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、三次元造形処理を、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成の組み合わせによって実現する形態としてもよい。

その他、上記各実施の形態で説明した三次元造形装置１０の構成（図１、図６、及び図１０参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

また、上記各実施の形態で説明した三次元造形処理の流れ（図４、図７、及び図１１参照）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 三次元造形装置
１２ コントローラ
１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋ、１４Ｗ、１４Ｔ モデル材収容部
１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｋ、１６Ｗ、１６Ｔ モデル材吐出ヘッド
１８ サポート材収容部
２０ サポート材吐出ヘッド
２２ ＵＶ光源
２４ ＸＹ走査部
２６ 造形台昇降部
２８ クリーニング部
３０ 記憶部
３０Ａ 三次元造形プログラム
３０Ｂ 三次元造形データ
３０Ｃ サポート材データ
３０Ｄ 使用量予測データ
３０Ｅ 吐出回数データ
３２ 通信部
３４ 残量検知部
３６ 造形台
４０ 三次元造形物
５０ 最外層
５２ 着色層
５４ 隠蔽層
５６ 中実部

Claims (5)

1. 三次元造形物の造形処理で用いる複数の造形材を個別に吐出する複数の吐出ヘッドと、
   着色層及び中実部を含む三次元造形物を造形する場合に、前記複数の造形材が各々収容される複数の収容部の造形材の残量が平準化されるように、前記中実部の造形に用いる造形材を選択して前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行う制御部と、
   を備えた三次元造形装置。
2. 前記制御部は、前記中実部の造形に用いる造形材として、前記複数の造形材が各々収容される複数の収容部の造形材の残量が多い造形材から順に選択して前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行う
   請求項１に記載の三次元造形装置。
3. 前記制御部は、前記中実部の造形に用いる造形材として、前記着色層の造形に用いる造形材の使用量の少ない造形材から順に選択して前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行う
   請求項１又は請求項２に記載の三次元造形装置。
4. 前記制御部は、前記中実部の造形に用いる造形材として、吐出回数の少ないノズルから順に選択して、前記造形材を前記吐出ヘッドから吐出させる制御を行う
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の三次元造形装置。
5. コンピュータを、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の三次元造形装置の制御部として機能させるための三次元造形プログラム。

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