JP2020131503A - 造形方法及び造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から視認される造形物の色に内部層が影響を与えることを防止できる造形方法及び造形装置を提供する。【解決手段】本実施形態の造形方法は、着色されると共に造形物３０の表面を形成するカラー層５０とカラー層５０の下層を形成する反射層５２とを少なくとも含んで構成される造形物３０の造形方法であって、造形物３０の外郭に対する法線方向を基準に反射層５２の厚さを決定する。本構成によれば、反射層５２の厚さをカラー層５０の色を反射するのに十分な厚さとすることで、反射層５２の下に形成される内部層５４を任意の色又は材料としても、外部から視認される造形物３０の色に内部層５４が影響を与えることを防止できる。【選択図】図２

Description

本発明は、造形方法及び造形装置に関する。

近年、インクを吐出して立体物を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）の利用が進んでいる。このような造形装置は、インクの層を複数層重ねる積層造形法により造形を行う。

ここで、大型の造形物は、造形に使用するインク等の材料の量も多量になる。そこで特許文献１には、内部に空洞を有する造形物を造形する方法が開示されている。これにより、造形に使用する材料の減少や造形物の軽量化が可能となる。また、造形物の内部層を任意の色の材料で形成することにより造形物のカスタマイズ性を高めたり、材料の有効利用が可能となる。

特開２００７−７１１５４号公報

しかしながら、造形物の表面を形成する着色層の下層の厚さを適切な厚さとしないと、外部から視認される造形物の色に内部層の色や内部層の空洞化が影響を与える可能性がある。

そこで本発明は、外部から視認される造形物の色に内部層が影響を与えることを防止する造形方法及び造形装置を提供することを目的とする。

本発明の造形方法は、着色されると共に造形物の表面を形成する着色層と前記着色層の下層を形成する反射層とを少なくとも含んで構成される造形物の造形方法であって、前記造形物の外郭に対する法線方向を基準に前記反射層の厚さを決定する。本構成によれば、着色層の色を反射するために、反射層の厚さを造形物の外郭に対する法線方向を基準とした十分な厚さとする。これにより、反射層の下に形成される内部層を任意の色又は材料としても、外部から視認される造形物の色に内部層が影響を与えることを防止できる。

本発明の造形方法は、前記着色層の下層を空洞とする場合、前記着色層と前記反射層とを合わせた厚さを前記造形物の機械的強度を保てる厚さとしてもよい。本構成によれば、造形物の形状を保ちつつ、造形物を構成する材料の量を削減できる。

本発明の造形方法は、前記着色層の下層を空洞とする場合、前記反射層と前記空洞との間に補強層を形成し、前記着色層と前記反射層と前記補強層とを合わせた厚さを前記造形物の機械的強度を保てる厚さとしてもよい。本構成によれば、造形物の形状を保ちつつ、造形物を構成する材料の量を削減できる。

本発明の造形方法は、前記補強層の色を指定できてもよい。本構成によれば、造形物を形成するための材料を有効に利用できる。

本発明の造形方法は、前記反射層の下層に内蔵される内蔵物に応じて、前記反射層の厚さを決定してもよい。例えば発光体を内蔵物とした場合、発光体による発光を造形物の外部から視認できることが望ましい。本構成によれば、内蔵物の作用を生かした造形物を形成できる。

本発明の造形方法は、前記造形物の外郭に対する法線方向を基準に、前記着色層及び前記反射層の厚さを示す厚さデータを生成してもよい。本構成によれば、着色層及び反射層の厚さを適切な厚さにできる。

本発明の造形方法は、前記着色層が前記造形物の外郭を基準として外側に形成されてもよい。本構成によれば、造形物に適した位置に着色層を形成できる。

本発明の造形方法は、前記着色層が前記造形物の外郭を基準として内側に形成されてもよい。本構成によれば、造形物に適した位置に着色層を形成できる。

本発明の造形装置は、着色されると共に造形物の表面を形成する着色層と前記着色層の下層を形成する反射層とを少なくとも含んで構成される造形物の造形装置であって、前記造形物の外郭に対する法線方向を基準に決定された厚さの前記反射層を前記着色層の下層に積層する。本構成によれば、外部から視認される造形物の色に内部層が影響を与えることを防止できる。

本発明は、外部から視認される造形物の色に内部層が影響を与えることを防止できる。

第１実施形態の３Ｄプリンタシステムの構成を示す概略図である。 第１実施形態の造形物の積層構造を示す模式図である。 第１実施形態の造形物のレイアウト画像と内部層の色の選択画像である。 第１実施形態の内部層の色に応じた造形物の断面を示す模式図である。 第１実施形態の内部層を空洞とする場合の造形方法を示す模式図である。 第１実施形態の造形物内部構造変更処理に関する機能ブロック図である。 第１実施形態の造形操作処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の造形処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態の内部層を空洞とした場合における外郭補強層の設定に関する模式図である。 第２実施形態のスライスデータ生成処理の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態の発光体を内蔵した造形物の断面を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態の造形方法及び造形装置について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、３Ｄプリンタシステム１の構成を示す図である。３Ｄプリンタシステム１は、３Ｄプリンタ１０、制御ＰＣ４０、及びユーザＰＣ４２を備える。

３Ｄプリンタ１０は、吐出ユニット１２、主走査駆動部１４、造形台１６、及び制御部１８を備え、吐出ユニット１２から噴射した紫外線硬化樹脂を、紫外線で固めて積層することで造形物３０を造形するインクジェット方式の造形装置である。

吐出ユニット１２は、造形物３０の材料となる有色および無色のインクやサポート用材料を含むインクを吐出するインクヘッド２０、吐出したインクを硬化させる紫外線光源２２、造形物３０の造形中に形成される硬化性樹脂の積層面を平坦化する平坦化ローラ２４を有している。図１の例では、インクヘッド２０を３つ示しているが、インクヘッド２０の数は、使用するインクの種類の数に応じて、適宜の数とすることができる。

吐出ユニット１２は、例えば、紫外線の照射により硬化する硬化性樹脂のインク滴等を吐出し、硬化させることにより、造形物３０を構成する各層を形成する。具体的には、吐出ユニット１２は、例えば、制御部１８の指示に応じてインク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。これにより、吐出ユニット１２は、硬化した硬化性樹脂の層を複数層重ねて形成する。なお、３Ｄプリンタ１０は、紫外線硬化樹脂を用いたものに限らず、吐出ユニット１２から高温状態で噴射し、常温に冷やして硬化させる熱可塑性の硬化性樹脂を積層する方式であっても良い。

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。ここで、主走査動作とは、例えば、吐出ユニット１２が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３２及びガイドレール３４を有する。キャリッジ３２は、吐出ユニット１２を造形台１６と対向させて保持する保持部である。すなわち、キャリッジ３２は、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を保持する。また、主走査動作時において、キャリッジ３２は吐出ユニット１２を保持した状態でガイドレール３４に沿って移動する。ガイドレール３４は、キャリッジ３２の移動をガイドするレール状部材であり、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３２を移動させる。

なお、主走査動作における吐出ユニット１２の移動は、造形物３０に対する相対的な移動であってよい。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って造形物３０を移動させてもよい。

造形台１６は、造形中の造形物３０を載置する載置台である。造形台１６は、上面を上下方向（図１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、造形物３０の造形の進行に合わせて上面を移動させる。これにより、造形途中の造形物３０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。ここで、造形物３０の被造形面とは、例えば、吐出ユニット１２により次の層が形成される面である。なお、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、例えば吐出ユニット１２の側を移動させることで行われてもよい。

制御部１８は、例えば３Ｄプリンタ１０のＣＰＵであり、造形すべき造形物３０の形状情報や、カラー画像情報等を示したスライスデータに基づいて３Ｄプリンタ１０の各部を制御することにより、造形物３０の造形の動作を制御する。

制御ＰＣ４０は、造形物３０を所定形式で示した３次元データ（以下「３Ｄモデルデータ」という。）をユーザＰＣ４２から受信する。３Ｄモデルデータは、造形物３０の形状及びその表面色等を示すデータであり、例えば、３ＤＣＡＤデータや製造すべき造形物３０を撮影した外観のデータ等に基づいて作成される。制御ＰＣ４０は、ユーザＰＣ４２から受信した３Ｄモデルデータに基づいて、造形物３０の各位置の断面に対応するスライスデータを生成する。そして、制御ＰＣ４０は、各位置に対応するスライスデータを３Ｄプリンタ１０へ送信する。

ユーザＰＣ４２は、３Ｄモデルデータを制御ＰＣ４０へ送信する。また、ユーザは、ユーザＰＣ４２は、モニタ４２Ａに表示する設定画像を介して、ユーザによる入力操作に応じて造形物３０の内部層等の色や厚さを設定する。この設定については詳細を後述する。なお、図１に示されるユーザＰＣ４２は、一つであるが、ユーザＰＣ４２は複数でもよい。

図２は本実施形態の造形物３０の積層構造を示す模式図であり、一例として、球体である造形物３０の断面構造を模式的に示している。図２に示されるように、本実施形態の造形物３０は、着色されると共に造形物３０の表面を形成するカラー層５０、カラー層５０の下層を形成する反射層５２、反射層５２の下層を形成する内部層５４で構成される。なお、反射層５２と内部層５４とを総称して造形層ともいう。

カラー層５０は、３Ｄモデルデータによって指定された色を再現する着色層であり、造形物３０の色として視認されることになる。カラー層５０の厚さは例えば０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。

反射層５２は、カラー層５０の色を外部に反射するのに十分な厚さとされる。すなわち、反射層５２が薄すぎると外部から視認される造形物３０の色に内部層５４の色が影響を与える可能性がある。なお、反射層５２の色は一例としてホワイトであるが、これに限らず、カラー層５０の色に応じてホワイト以外とされてもよい。

内部層５４は、ユーザによって任意の色や材料とされる。また、内部層５４は、全体又は一部が空洞とされてもよい。図３は、ユーザＰＣ４２のモニタ４２Ａに表示される３Ｄプリントの設定画像の一例であり、モニタ４２Ａには造形物３０のレイアウト画像６０と共に内部層５４の色を選択するための選択画像６２が表示される。なお、図３における破線で示される部分は、内部層５４の色の選択時の表示状態を示した拡大図である。図３で示されるように、内部層５４の色はホワイトがデフォルトとされているものの、その他の色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等）及び内部層５４を空洞とすることが選択可能となっている。なお、以下の説明では、ユーザが選択した内部層５４の色を指定色という。

また、図３に示す選択画像６２では、一例として、ユーザがカラー層５０の厚さ（以下「カラー層厚」という。）を選択することが可能とされている。例えば、造形物３０の色の濃淡を調整したい場合にユーザはカラー層厚を選択する。より具体的には、濃色とする場合には厚くなるようにユーザはカラー層厚を選択し、淡色とする場合には薄くなるようにユーザはカラー層厚を選択する。

図４は、内部層５４の色に応じた造形物３０の断面を示す模式図であり、（ａ）は内部層５４の色をホワイトとした場合を示し、（ｂ）は内部層５４の色をホワイト以外の色（一例としてマゼンタ）とした場合を示す。

図４（ａ）に示すように、内部層５４の色をホワイトとすると同様にホワイトとされている反射層５２と実質的に区別されない。このように、内部層５４の色と反射層５２の色とが同じ色の場合には反射層５２の厚さ（以下「反射層厚」という。）をユーザが設定することはない。

一方、図４（ｂ）に示すように、内部層５４と反射層５２とが異なる色の場合は、反射層厚が設定される。反射層厚は、カラー層５０の色を反射するのに十分な厚さとされる値が決定されている。なお、反射層厚は、一例として、カラー層５０の色や厚さに応じて予め規定されてもよいし、所定の演算式を用いてカラー層５０の色や厚さに応じて決定されてもよい。

また、図４（ｂ）の例では、ユーザが反射層厚を選択することも可能とされている。例えば、反射層５２を薄く形成すると共に内部層５４に着色し、内部層５４の着色を透かせて外部から視認させたい場合や、反射層５２を薄く形成すると共に内部層５４を空洞にして光源を配設し、外部から光源の明かりを視認させたい場合等にユーザは反射層厚を任意に選択する。

ここで、本実施形態のカラー層５０は、造形物３０の外郭に対する法線方向Ｎ（図２参照）を基準に厚さが決定される。このように法線方向におけるカラー層５０の厚さを一定とすることにより、造形物３０の色を適切に表現することが可能となる。

なお、カラー層５０は、造形物３０の外郭を基準として外側に形成されてもよいし、造形物３０の外郭を基準として内側に形成されてもよい。例えば、造形物３０の大きさが小さく、カラー層厚が相対的に造形物３０の大きさに影響を与えるような場合には、カラー層５０は造形物３０の外郭を基準として内側に形成される。一方、造形物３０の強度をより高めたい場合には、カラー層５０は造形物３０の外郭を基準として外側に形成される。これにより、本実施形態では造形物３０に適した位置にカラー層５０を形成できる。

そして、本実施形態の反射層５２は、造形物３０の外郭に対する法線方向Ｎを基準に厚さが決定される。すなわち、造形物３０の外郭の法線方向Ｎに対して反射層厚にバラツキがあると、外部から視認される造形物３０の色に内部層５４が影響を与える可能性が生じる。そこで、造形物３０の外郭に対する法線方向Ｎを基準に反射層厚を決定することにより、造形物３０の外郭に対して反射層厚は一定となるので、外部から視認される造形物３０の色に内部層５４が影響を与えることを防止できる。

なお、内部層５４を空洞とした場合も図４（ｂ）と同様に、造形物３０の外郭に対する法線方向Ｎを基準に厚さが決定され、反射層厚はカラー層５０の色を反射するのに十分な厚さとされる。

図５は、内部層５４を空洞５４Ａとする場合の造形方法を示す模式図であり、造形物３０の断面を模式的に表している。図５（ａ）に示すように、３Ｄプリンタ１０は、造形物３０の内部が設定された大きさの中空（抜き空間）になるようにカラー層５０及び反射層５２を積層することで空洞５４Ａを形成する。

その後、図５（ｂ）に示すように、３Ｄプリンタ１０は、造形物３０の造形面上に蓋部材５６を載置する。この場合、造形物３０の造形面とは、造形物３０においてその時点で形成されている最上部の層の上面のことである。また、蓋部材５６は、ＸＹ平面において空洞５４Ａの上部を覆うことが可能なサイズとされる。なお、図５（ａ）に示されるように、蓋部材５６を支持するための段差である支持部５２Ａが反射層５２の上部に形成される。

そして、図５（ｃ）に示すように、３Ｄプリンタ１０は、蓋部材５６を含む造形物３０の上部に反射層５２及びカラー層５０をさらに積層することで、造形物３０を完成させる。

なお、このような蓋部材５６を用いて空洞５４Ａが形成される造形物３０の造形方法は、特開２０１７−７１１５４号公報に詳述されている。

図６は、本実施形態の造形物内部構造変更処理に関する機能ブロック図である。本実施形態の３Ｄプリンタシステム１は、積層構造決定部６４及び造形処理部６６を備える。なお、本実施形態の３Ｄプリンタシステム１は、一例として、ユーザＰＣ４２が積層構造決定部６４の機能を有し、制御ＰＣ４０が造形処理部６６の機能を有する。

積層構造決定部６４は、造形物３０（３Ｄモデルデータ）に対するユーザによる反射層５２や内部層５４の色等の選択を受け付け、造形物３０の積層構造を決定する。なお、積層構造決定部６４によって、反射層厚も決定される。

造形処理部６６は、積層構造決定部６４で決定した積層構造及び３Ｄモデルデータに基づいて、造形物３０を示す３Ｄモデルを描画し、造形物３０の各位置の断面に対応するスライスデータを生成して３Ｄプリンタ１０へ送信する。スライスデータは、各スライスにおいて、どの部分がカラー層５０、反射層５２、内部層５４であるかを規定すると共に、各部分の色も規定している。

また、本実施形態のスライスデータは、造形物３０の外郭に対する法線方向を基準に、カラー層５０及び反射層５２の厚さを示す厚さデータを含むデータとして生成される。これにより、３Ｄプリンタは、カラー層５０及び反射層５２の厚さが適切な厚さとなるように造形物３０を造形できる。

次に、図７，８を参照して、本実施形態の造形方法の具体的な処理の流れを説明する。

図７は、ユーザによる造形操作の流れを示したフローチャートであり、ユーザが３Ｄプリンタ１０に造形物３０を造形させる場合に実行される。なお、ステップＳ１００，Ｓ１０２は上述の積層構造決定部６４によって実行され、ステップＳ１０４は上述の造形処理部６６によって実行される。

まず、ステップＳ１００では、ユーザＰＣ４２のモニタ４２Ａにユーザが選択した３Ｄモデルデータをレイアウト表示させる。このレイアウト表示は、例えば図３で示されるような表示である。

次のステップＳ１０２では、カラー層５０、反射層５２、内部層５４に関する各種設定を行う。より具体的には、カラー層５０及び反射層５２の厚さや、内部層５４の色又は空洞５４Ａの設定等が行われる。ここで、内部層５４の色又は空洞５４Ａの設定はユーザによって選択され、カラー層厚や反射層厚も決定される。そして、ユーザＰＣ４２は、これらの設定が行われた３Ｄモデルデータを３Ｄプリンタ１０の制御部１８へ送信する。

次のステップＳ１０４では、造形処理を実行する。

図８は、ステップ１０４で実行される造形処理の流れを示したフローチャートである。

ステップＳ２００では、制御ＰＣ４０がユーザＰＣ４２から受信した３Ｄモデルデータを読み込む。

次のステップＳ２０２では、３Ｄモデルデータに基づいたスライスデータの生成処理を行う。

次のステップＳ２０４では、生成したスライスデータを３Ｄプリンタへ送信する。

次のステップＳ２０６では、３Ｄモデルデータにより示される造形物３０における全断面のスライスデータの生成及び３Ｄプリンタ１０への送信が完了したか否かを判定し、肯定判定の場合は造形処理を終了し、否定判定の場合はステップＳ２０２へ戻る。なお、制御ＰＣ４０で生成されたスライスデータは３Ｄプリンタ１０の制御部１８へ送信される。そして、制御部１８は受信したスライスデータに基づいて吐出ユニット１２を制御して３Ｄプリンタ１０に造形物３０を造形させる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の造形方法は、カラー層５０の下層を空洞５４Ａとする場合、カラー層５０と反射層５２とを合わせた厚さを造形物３０の機械的強度を保てる厚さとする。これによれば、造形物３０の内部を空洞５４Ａとしても造形物３０の形状を保ちつつ、造形物３０を構成する材料の量を削減できる。

本実施形態では、カラー層５０と反射層５２とを総合して外郭層といい、外郭層の厚さを外郭厚という。そして、本実施形態では外郭層厚は、造形物３０の機械的強度を保つ厚さとされ、造形物３０の大きさ、空洞５４Ａの大きさ、及び造形物３０の重量等に応じて規定され、例えば所定の演算式により算出される。

図９は、内部層５４を空洞５４Ａとした場合における外郭補強層７０の設定に関する模式図である。なお、図９に示される設定は、一例として、ユーザＰＣ４２によって行われる。

図９（ａ）は、外郭厚が１．２ｍｍに規定されているところ、カラー層厚も１．２ｍｍとなっている。すなわち、カラー層厚が機械的強度を保てる厚さとして十分なため、反射層５２は不要とされている。なお、図９（ａ）の例では、カラー層厚が十分に厚いため、反射層厚が０ｍｍでも外部から視認される造形物３０の色に空洞５４Ａとされた内部層５４が影響を与えることはない。

図９（ｂ）では、外郭厚が１．２ｍｍに規定されているところ、カラー層厚は０．２ｍｍとなっている。このため、外郭厚が１．２ｍｍとなるように反射層厚が１．０ｍｍとされる。なお、ユーザによって反射層厚が選択され、カラー層厚と反射層厚との合計値が規定される外郭厚よりも厚くなってもよい。

図９（ｃ）では、外郭厚が２．０ｍｍに規定されているところ、カラー層厚は０．２ｍｍ、反射層厚は１．０ｍｍとなっている。このため、カラー層厚と反射層厚の合計値では外郭厚に達しない。そこで、外郭補強層７０が反射層５２の下層に形成される。このように、図９（ｃ）の例では、反射層５２と空洞５４Ａとの間に外郭補強層７０を形成し、カラー層５０と反射層５２と外郭補強層７０とを合わせた厚さを造形物３０の機械的強度を保てる厚さとする。なお、外郭補強層７０の厚さ（以下「外郭補強層厚」という。）は、後述のように制御ＰＣ４０で算出される。

また、外郭補強層７０の色（指定色）は、ユーザによって選択可能とされる。すなわち、外郭補強層７０も内部層５４と同様に、ユーザが指定色を任意に選択可能であるため、造形物３０を形成するための材料を有効に利用できる。

このようにして設定された各層の厚さや色は、３Ｄモデルデータと共にユーザＰＣ４２から制御ＰＣ４０へ送信される。

図１０は、本実施形態のスライスデータ生成処理（図８のステップ２０２に対応）の流れを示すフローチャートである。スライスデータ生成処理は、造形処理部６６（制御ＰＣ４０）で実行される。

まず、ステップＳ３００では、３Ｄモデルデータにより示される内部層５４が空洞５４Ａであるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップＳ３０２へ移行し、否定判定の場合はステップＳ３１６へ移行する。

ステップＳ３０２では、内部層５４を空洞５４Ａとし、３Ｄモデルデータに基づいた造形物３０を示す描画データを描画する。

次のステップＳ３０４では、描画データに対してカラー層厚分を３Ｄモデルデータで示される色で描画する。

次のステップＳ３０６では、描画データに対して反射層厚分をホワイトで描画する。

次のステップＳ３０８では、カラー層厚と反射層厚の合計値が規定されている外郭厚よりも小さいか否かが判定され、肯定判定の場合はステップＳ３１０へ移行する。一方、否定判定、すなわちカラー層厚と反射層厚の合計値が規定値と同じがそれ以上の場合には、ステップＳ３１４へ移行する。

ステップＳ３１０では、外郭厚からカラー層厚と反射層厚の合計値を減算した値を外郭補強層厚として算出する。

次のステップＳ３１２では、描画データに対して外郭補強層厚分を指定色で描画し、ステップ３１４へ移行する。

ステップＳ３１４では、描画データからスライスデータを生成して出力する。出力されたスライスデータは、３Ｄプリンタ１０へ送信される。

ステップＳ３００で否定判定となった場合に移行するステップＳ３１６では、３Ｄモデルデータにより示される内部層５４がホワイトであるか否かを判定し、肯定判定の場合はステップＳ３１８へ移行し、否定判定の場合はステップＳ３２２へ移行する。

ステップＳ３１８では、描画データに対して内部層厚分をホワイトで描画する。

次のステップＳ３２０では、描画データに対してカラー層厚分を３Ｄモデルデータで示される色で描画し、ステップＳ３１４へ移行する。

ステップＳ３２２では、描画データに対して内部層厚分を指定色で描画する。

次のステップＳ３２４では、描画データに対してカラー層厚分を３Ｄモデルデータで示される色で描画する。

次のステップＳ３２６では、描画データに対して反射層厚分をホワイトで描画し、ステップＳ３１４へ移行する。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は反射層５２の下層に内蔵される内蔵物に応じて、反射層５２の厚さを決定する。これによれば、内蔵物の作用を生かした造形物３０を形成できる。

図１１は、内蔵物の一例として発光体７２を内蔵した造形物３０の断面を示す模式図である。発光体７２は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）装置や蓄光機能を有する物体である。なお、造形物３０は発光体７２を内部に載置するために内部層５４が空洞５４Ａとされている。このように、発光体７２を内蔵物とした場合、発光体７２による発光を造形物３０の外部から視認できることが望ましい。

そこで、図１１の例では、造形物３０の上面３０Ａ及び側面３０Ｂの反射層厚を発光体７２の光が透過する厚さとする。一方、造形物３０の下面３０Ｃの反射層厚は、発光体７２を空洞５４Ａに載置しても造形物３０が破損しないように、機械強度を保てる厚さとされる。なお、反射層厚は、ユーザによって入力される内蔵物の大きさや重量、及びその作用に基づいて、積層構造決定部６４によって決定される。

また、内蔵物は、発光体７２に限らず、造形物３０の重心を低くするための重りとなる重量物とされてもよい。この場合、造形物３０の上面３０Ａ及び側面３０Ｂの反射層厚を、外部から視認される造形物３０の色に空洞５４Ａが影響を与えることを防止する厚さとする。一方、造形物３０の下面３０Ｃの反射層厚は、重量物を空洞５４Ａに載置しても造形物３０が破損しない機械強度を保てる厚さとされる。

（実施形態の効果）
（１）本実施形態の造形方法は、着色されると共に造形物３０の表面を形成するカラー層５０とカラー層５０の下層を形成する反射層５２とを少なくとも含んで構成される造形物３０の造形方法であって、造形物３０の外郭に対する法線方向を基準に反射層５２の厚さを決定する。本構成によれば、カラー層５０の色を反射するために、反射層５２の厚さを造形物３０の外郭に対する法線方向Ｎを基準とした十分な厚さとする。これにより、反射層５２の下に形成される内部層５４を任意の色又は材料としても、外部から視認される造形物３０の色に内部層５４が影響を与えることを防止できる。

本実施形態の造形方法は、カラー層５０の下層を空洞とする場合、カラー層５０と反射層５２とを合わせた厚さを造形物３０の機械的強度を保てる厚さとしてもよい。本構成によれば、造形物３０の形状を保ちつつ、造形物３０を構成する材料の量を削減できる。

本実施形態の造形方法は、カラー層５０の下層を空洞とする場合、反射層５２と空洞との間に補強層を形成し、カラー層５０と反射層５２と外郭補強層７０とを合わせた厚さを造形物３０の機械的強度を保てる厚さとしてもよい。本構成によれば、造形物３０の形状を保ちつつ、造形物３０を構成する材料の量を削減できる。

本実施形態の造形方法は、外郭補強層７０の色を指定できてもよい。本構成によれば、造形物３０を形成するための材料を有効に利用できる。

本実施形態の造形方法は、反射層５２の下層に内蔵される内蔵物に応じて、反射層５２の厚さを決定してもよい。例えば発光体を内蔵物とした場合、発光体による発光を造形物３０の外部から視認できることが望ましい。本構成によれば、内蔵物の作用を生かした造形物３０を形成できる。

本実施形態の造形方法は、造形物３０の外郭に対する法線方向を基準に、カラー層５０及び反射層５２の厚さを示す厚さデータを生成してもよい。本構成によれば、カラー層５０及び反射層５２の厚さを適切な厚さにできる。

本実施形態の造形方法は、カラー層５０が造形物３０の外郭を基準として外側に形成されてもよい。本構成によれば、造形物３０に適した位置にカラー層５０を形成できる。

本実施形態の造形方法は、カラー層５０が造形物３０の外郭を基準として内側に形成されてもよい。本構成によれば、造形物３０に適した位置にカラー層５０を形成できる。

本実施形態の造形装置は、着色されると共に造形物３０の表面を形成するカラー層５０とカラー層５０の下層を形成する反射層５２とを少なくとも含んで構成される造形物３０の造形装置であって、造形物３０の外郭に対する法線方向を基準に決定された厚さの反射層５２をカラー層５０の下層に積層する。本構成によれば、外部から視認される造形物３０の色に内部層５４が影響を与えることを防止できる。

本発明は、積層造形法により造形物を造形する造形方法に関する。

１０ ３Ｄプリンタ（造形装置）
３０ 造形物
５０ カラー層（着色層）
５２ 反射層
７０ 外郭補強層（補強層）
７２ 発光体（内蔵物）

Claims (9)

1. 着色されると共に造形物の表面を形成する着色層と前記着色層の下層を形成する反射層とを少なくとも含んで構成される造形物の造形方法であって、
   前記造形物の外郭に対する法線方向を基準に前記反射層の厚さを決定する造形方法。
2. 前記着色層の下層を空洞とする場合、前記着色層と前記反射層とを合わせた厚さを前記造形物の機械的強度を保てる厚さとする請求項１記載の造形方法。
3. 前記着色層の下層を空洞とする場合、前記反射層と前記空洞との間に補強層を形成し、
   前記着色層と前記反射層と前記補強層とを合わせた厚さを前記造形物の機械的強度を保てる厚さとする請求項１記載の造形方法。
4. 前記補強層の色を指定できる請求項３記載の造形方法。
5. 前記反射層の下層に内蔵される内蔵物に応じて、前記反射層の厚さを決定する請求項１から請求項４の何れか１項記載の造形方法。
6. 前記造形物の外郭に対する法線方向を基準に、前記着色層及び前記反射層の厚さを示す厚さデータを生成する請求項１から請求項５の何れか１項記載の造形方法。
7. 前記着色層は、前記造形物の外郭を基準として外側に形成される請求項１から請求項６の何れか１項記載の造形方法。
8. 前記着色層は、前記造形物の外郭を基準として内側に形成される請求項１から請求項６の何れか１項記載の造形方法。
9. 着色されると共に造形物の表面を形成する着色層と前記着色層の下層を形成する反射層とを少なくとも含んで構成される造形物の造形装置であって、
   前記造形物の外郭に対する法線方向を基準に決定された厚さの前記反射層を前記着色層の下層に積層する造形装置。
   

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