JP6305760B2 - 立体造形物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、造形物の製造方法に関し、より詳細には、加飾された立体造形物を製造する製造方法に関する。

３次元の立体物を造形する手法としては、特許文献１にあるようなシート積層法のほか、溶融物堆積法（ＦＤＭ：Fused Deposition Molding）、インクジェット法、インクジェットバインダ法、光造形法（ＳＬ：Stereo Lithography）、粉末焼結法（ＳＬＳ：Selective Laser Sintering）などが知られている。

中でも、インクジェット法として、３Ｄプリンターによって紫外線硬化性樹脂を噴射しマスクパターンを積層する方法が多用されている。この方法は、最終製品の外観内観のデザイン・機構等を三次元ＣＡＤによってデータ化した後、コンピュータによって該データをスライスして薄板を重ね合わせるような多層型のマスクパターンデータを作成し、紫外線硬化性樹脂をマスクパターンデータに則してヘッドより噴射して積層することにより立体物を製造する。

また、このような手法を用いて造形した立体物に模様や色を付けることも知られている。

特開２００３−７１５３０号公報（２００３年３月１１日公開）

しかしながら、インクジェット法を用いて造形される立体造形物に模様や色を付ける技術の多くは、立体造形物表面および内面に模様や色を付けるというものである。

ここで、従来周知のインクジェット法による立体造形に関して、本願発明者が造形材料自体をＹＭＣ色で色付けしたところ、所望の色調を実現しようとするとインクジェットで吐出する吐出量が色毎に異なって造形物の表面に不都合に凹凸が生じることを見出した。不都合な凹凸について図５を用いて説明すると、ＹＭＣ各色の吐出量を変えることによって、一例として３色の造形材料インクＡ、Ｂ、Ｃを用いたインクジェット法による立体造形をおこなうと、ＹＭＣ各色の吐出上限を１００％とした場合に、図５（ａ）に示す３色の造形材料インクＡ、Ｂ、Ｃは、面積当たりの総インク量が１８０％、１６０％、２２０％と互いに異なっている。そのため、この３色の造形材料インクＡ、Ｂ、Ｃを同一平面上に吐出して層を形成すると、図５（ｂ）に示すように各色の層の厚さにばらつきが生じる。

本願発明者は、以上の課題を見出し、インクジェット法による立体造形に関して、所望の色調を実現し、且つ、形成した層の厚さが色毎に異ならず、立体造形物に不都合な凹凸を生じさせない手法を想起し、本願発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、造形物の表面に不都合に凹凸を生じさせずに所望の色調を実現することができるインクジェット法を用いた造形物の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る、造形物の製造方法は、吐出対象面の面積当たりのインク層の高さが、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所について、補填インクによって、インク層の高さを補填することを特徴としている。

上記の構成によれば、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所のインク層の高さを、補填インクによって補填することができる。すなわち、補填インクの補填によって、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所のインク層の高さを、上記所定の高さに近づけるか、該所定の高さと等しくすることができる。そのため、例えば色調間で着色インク層の厚さ異なる場合であっても、その厚さの差を解消することができる。したがって、本製造方法によれば、造形物の表面に不都合に凹凸が生じさせずに所望の色調を実現することができる。

また、本発明によれば、インクを吐出して形成する造形物（膜や層とも換言できるもの）の高さ（厚さ）を、所望の色調を実現するために着色インクによって形成する膜（層）の高さ（厚さ）に関係なく設定することができる。すなわち、本発明によれば、造形物の高さ（インク層の厚さ）と、色調とを各々独立して設定することができる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記補填インクに、クリアインクまたは白色インクを用いる。

上記の構成によれば、補填インクがクリアインクまたは白色インクであるため、インク層の色調に補填インクが悪影響を及ぼすことがなく、所望の色調の層を形成することができる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、インクジェット法を用いてインクの吐出をおこなう。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、インクジェットノズルを備えたインクジェットヘッドを用いてインクの吐出をおこない、上記所定の高さは、上記着色インクを構成する各色のインクをそれぞれ吐出するインクジェットノズルから吐出できる最大吐出量を吐出した場合の、吐出対象面の面積当たりの該各色のインク層の高さの総和である。

上記の構成によれば、上記所定の高さが、上記着色インクを構成する各色のインクをそれぞれ吐出するインクジェットノズルから吐出できる最大吐出量を吐出した場合の、吐出対象面の面積当たりの該各色のインク層の総和であることから、インクジェットヘッドを用いて実現することができる最大の色調幅のなかで所望の色調を実現することができる。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、所定の色調を実現するために必要な上記着色インクのインク層の高さを決定する工程と、上記着色インクを吐出する工程と、上記着色インクのインク層の高さが上記所定の高さを満たすか否かを判定する工程と、上記判定の結果に基づいて着色インクのインク層の高さが上記所定の高さに満たない場合に、補填インクの補填量を算出する工程と、上記補填量の補填インクによって、インク層の高さを補填する工程とを含む。

本発明に係る、造形物の製造方法の一態様は、上記の構成に加えて、上記着色インクを吐出した後に上記補填インクを吐出することによって或る色調の層を形成する。

本発明によれば造形物の表面に不都合に凹凸が生じさせずに所望の色調を実現することができる、造形物の製造方法を提供することができる。

本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法の概念を説明する図である。 本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法に用いる立体造形装置の要部を説明する図である。 本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法を説明する図である。 本発明に係る一実施形態の、造形物の製造方法によって形成される層（立体構造）を模式的に示す図である。 従来技術における問題点を説明する図である。

以下、本発明に係る、造形物の製造方法の一実施形態について説明する。

本実施形態における、造形物の製造方法は、一例として、図１に示す立体造形装置１を用いて実施することができる。

本実施形態における、造形物の製造方法は、吐出対象面の面積当たりのインク層の高さが、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所について、補填インクによって、インク層の高さを補填することを特徴としている。

また、特に本実施形態では、補填インクの補填によって、何れの色調のインク層（着色インクのみの層か、着色インクおよび補填インクの層）もインク層の高さが互いに等しくなる態様を説明する。しかしながら、本発明はインク層の高さを互いに等しくする態様に限定されるものではなく、着色インクのみでは色調間でインク層の高さに差がある場合に、その差を僅かでも小さくすることができればよい。すなわち、補填によって、高さの差が小さくなる態様についても本発明の範囲に含まれる。

なお、本実施形態では、インク層の高さをインク層の厚さと表現することがある。また、本実施形態では、吐出対象面の面積当たりのインク層の高さを、吐出対象面の面積当たりのインクの吐出量（吐出体積）と表現することがある。また、本実施形態において、吐出対象面の面積当たりの吐出量や厚さを、単に、吐出量や厚さと記載することがある。

図１に示す立体造形装置１は、インクジェットヘッド１０と、制御装置２０と、ステージ３０と、紫外線照射装置４０と、位置移動装置５０とを備えている。立体造形装置１は、いわゆる３Ｄプリンターの態様として実現される。

インクジェットヘッド１０には、イエロー（Ｙ）（着色インク）のインクが充填されたイエローインク用ノズル１０（Ｙ）と、マゼンダ（Ｍ）（着色インク）のインクが充填されたマゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）と、シアン（Ｃ）のインクが充填されたシアンインク用ノズル１０（Ｃ）（着色インク）と、クリアインク（ＣＬ）（補填インク）が充填されたクリアインク用ノズル１０（ＣＬ）とが設けられている。なお、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、およびシアン（Ｃ）のインク、並びにクリアインク（ＣＬ）を合せて造形材料インクと称することがある。

イエローインク用ノズル１０（Ｙ）と、マゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）と、シアンインク用ノズル１０（Ｃ）と、クリアインク用ノズル１０（ＣＬ）とは、図１に示すように一直線上に配列して設けられている。それぞれのノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）および１０（ＣＬ）に充填されたインクは、図示しないノズル孔から、後述する制御装置２０の制御によりインクジェット法を用いて、ステージ３０上に載置された基板１００の吐出対象面に向かって吐出する。

位置移動装置５０は、インクジェットヘッド１０に接続され、インクジェットヘッド１０を図１中に示す矢印の方向に沿って移動する。この移動方向は、インクジェットヘッド１０の４つのノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）および１０（ＣＬ）の配列方向と等しい。そのため、インク吐出中のインクジェットヘッド１０が位置移動装置５０の駆動を受けて移動することによって、基板１００のインクジェットヘッド１０直下の特定の領域に、ノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）および１０（ＣＬ）がこの順で通過し、この順でインクを吐出して、この順で塗布膜が積層される。

図２は、インクジェットヘッド１０から吐出されたインクによって塗布膜が積層されて形成された積層体７０（造形物）を構成した状態を示す図である。図２に示すように、イエローインク用ノズル１０（Ｙ）から吐出したイエロー（Ｙ）のインクによって形成された膜７０（Ｙ）の上に、マゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）から吐出したマゼンダ（Ｍ）のインクによって形成された膜７０（Ｍ）が積層され、更にその上に、シアンインク用ノズル１０（Ｃ）から吐出したシアン（Ｃ）のインクによって形成された膜７０（Ｃ）が積層され、更にその上に、クリアインク用ノズル１０（ＣＬ）から吐出したクリアインクによって形成された膜７０（ＣＬ）が積層される。

図２に示す積層体７０は、膜７０（Ｙ）と膜７０（Ｍ）と膜７０（Ｃ）によって構成される着色領域７０（ＹＭＣ）を有しており、着色領域７０（ＹＭＣ）に構成される膜７０（Ｙ）、膜７０（Ｍ）および膜７０（Ｃ）それぞれの膜（層）の厚さが着色領域７０（ＹＭＣ）が呈する色調を決定する。なお、クリアインク用ノズル１０（ＣＬ）から吐出したクリアインクによって形成された膜７０（ＣＬ）は、着色領域７０（ＹＭＣ）に構成されず、膜７０（ＣＬ）は、その膜厚（層厚）に関わらず、着色領域７０（ＹＭＣ）が呈する色調に影響しない。したがって、積層体７０の色調は、膜７０（Ｙ）と膜７０（Ｍ）と膜７０（Ｃ）とが決定していると換言することができる。

積層体７０が呈する色調と、その色調を実現するために必要な着色領域７０（ＹＭＣ）の各膜７０（Ｙ）、７０（Ｍ）、７０（Ｃ）の厚さとの関係は、例えば変換テーブルとして両者を関係付けて後述する制御装置２０に予め格納するなどすれば、所望の色調を実現するのに必要となる各膜７０（Ｙ）、７０（Ｍ）、７０（Ｃ）の厚さを容易に決定することができる。

ここで、積層体７０が呈する所望の色調（或る色調）は、膜７０（Ｙ）、７０（Ｍ）、７０（Ｃ）の膜厚比ではない。すなわち、或る色調を実現するための正規の構成が膜７０（Ｙ）を５０μｍ、膜７０（Ｍ）を５０μｍ、および膜７０（Ｃ）を５０μｍである場合に、その膜厚比が膜７０（Ｙ）：膜７０（Ｍ）：膜７０（Ｃ）＝１：１：１だからといって、膜７０（Ｙ）を２５μｍ、膜７０（Ｍ）を２５μｍ、および膜７０（Ｃ）を２５μｍとしても、該或る色調を実現することが必ずしもできるとは限らない。例えば正規の構成に比べて薄い膜としたり厚い膜とすれば、濃淡が変わるなどして所望の色調を実現することはできない場合がある。

しかしながら、先述した図５に示した構成（従来構成）のように、それぞれ所望する色調の積層体を形成していくと、色調によって積層体の厚さが互いに異なる事態を招き、先述したように表面に不都合な凹凸が生じたり、設計通りの立体造形が実施不可能な状態に陥る虞がある。

そこで、本実施形態では、所望の色調を実現するための正規の、膜７０（Ｙ）、膜７０（Ｍ）および膜７０（Ｃ）の厚さを採用して、所望の色調の着色領域７０（ＹＭＣ）を形成し、且つ、クリアインクによって形成する膜７０（ＣＬ）によって先述の凹凸を補填して、積層体の厚さを色調に関わらず均一にするものである。すなわち、図２に示す着色領域７０（ＹＭＣ）の厚さＱは色調によって変動する可能性がある厚さであるが、クリアインクによって形成する膜７０（ＣＬ）の厚さを調整して、色調に関わらず積層体７０の厚さを所定の厚さＰ（所定の高さ）とする、造形物の製造方法を開示するものである。

各膜の厚さは、図１の各ノズルからの吐出量によって決まるものであるから、本実施形態は、着色領域７０（ＹＭＣ）を形成するための着色インクのみでは所定の吐出量（図２の所定の厚さＰ）に満たない場合、クリアインクを補填することによって、何れの色調の積層体を形成する場合であっても、吐出対象面の面積当たりの造形材料インク（インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）および（ＣＬ）からなる）の吐出量を互いに等しくする。

すなわち、積層体７０を構成する体積と、インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（ＣＬ）の吐出量（吐出体積）とは、次の関係式；
Ｉ_Ｏ＝α_Ｙ＋β_Ｍ＋γ_Ｃ＋δ_ＣＬ
［式中、
Ｉ_Ｏは、吐出対象面の面積当たりの造形材料インクの吐出量（吐出体積）を表わす。
α_Ｙは、吐出対象面の面積当たりのインク（Ｙ）の吐出量（吐出体積）を表わす。
β_Ｍは、吐出対象面の面積当たりのインク（Ｍ）の吐出量（吐出体積）を表わす。
γ_Ｃは、吐出対象面の面積当たりのインク（Ｃ）の吐出量（吐出体積）を表わす。
δ_ＣＬは、吐出対象面の面積当たりのインク（ＣＬ）の吐出体積を表わす。］
で示すことができ、Ｉ_Ｏが一定であるという点が重要である。

各インクの吐出体積を決定するのが制御装置２０である。以下に、制御装置２０による吐出量の制御方法を説明する。

制御装置２０は、図１に示すように、着色インク決定部２１と、判定部２２と、算出部２３と、吐出制御部２４とを有している。

本実施形態では、色調に関わらず積層体７０の厚さを所定の厚さＰとするための「所定の吐出量」は、上記着色インクを構成する各色のインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）をそれぞれのインクジェットノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）から吐出する際の各ノズルが１回に吐出できる最大吐出量（最大限界吐出量）を吐出したときの吐出対象面の面積当たりの各色のインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各層の高さの総和とする。換言すれば、本実施形態では、色調に関わらず積層体７０の厚さを所定の厚さＰとするための「所定の吐出量」は、上記着色インクを構成する各色のインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）をそれぞれのインクジェットノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）から吐出する際の各ノズルが１回に吐出できる最大吐出量（最大限界吐出量）の総和とする。すなわち、以下の関係式；
Ｚ＝ＭＡＸ_{ノズル１０（Ｙ）}＋ＭＡＸ_{ノズル１０（Ｍ）}＋ＭＡＸ_{ノズル１０（Ｃ）}
［式中、
Ｚは造形材料インク（インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）および（ＣＬ）からなる）の吐出量であり、色調に関わらず積層体７０の厚さを所定の厚さＰとするための吐出量を表わす。ＭＡＸ_{ノズル１０（Ｙ）}はイエローインク用ノズル１０（Ｙ）の最大吐出量を表わす。
ＭＡＸ_{ノズル１０（Ｍ）}はマゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）の最大吐出量を表わす。
ＭＡＸ_{ノズル１０（Ｃ）}はシアンインク用ノズル１０（Ｃ）の最大吐出量を表わす。］
として所定の吐出量Ｚは表わされる。

このように所定の吐出量Ｚを、各色のインクをそれぞれ吐出するインクジェットノズルから吐出できる最大吐出量の総和とすることにより、インクジェットヘッドを用いて実現することができる最大の色調幅のなかで所望の色調を実現することができる。

所定の吐出量Ｚの情報は、予め制御装置２０に格納されているか、制御装置２０が外部から取得するか、作業者による入力などによって、制御装置２０が所定の吐出量Ｚを用いて処理することができる状態となっている。

本実施形態の造形物の製造方法は、具体的には、所定の色調を実現するために必要な上記着色インクの吐出量（着色インクのインク層の高さ）を決定する着色インク決定工程と、着色インクを吐出する吐出工程と、該着色インクの吐出量（着色インクのインク層の高さ）が上記所定の吐出量Ｚ（所定の高さ）に満たすか否かを判定する判定工程と、該判定の結果に基づいて着色インクの吐出量が上記所定の吐出量に満たない場合に、その不足量を算出する不足量算出工程（補填インクの補填量を算出する工程）と、該不足量に相当する量（補填量）のクリアインクによって、インク層の高さを補填する補填工程とをおこなう。これら各工程は、制御装置２０における制御を受けておこなわれる。

上記着色インク決定工程は、着色インク決定部２１によっておこなわれ、入力した入力信号に基づいて所定の色調を実現するために必要なインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の吐出量を決定する。なお、入力信号とは、インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の吐出量に関する情報であってもよいし、所望の色調に関する情報であってもよい。入力信号が所望の色調に関する情報である場合には、先述した変換テーブルを用いてインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の吐出量を決定してもよいし、計算式に基づいて算出してもよい。すなわち、着色インク決定部２１でおこなう処理は、従来周知のインクジェットプリンタにおいてインク量を決定するために用いられる機構を採用することができる。

次に、着色インク決定工程によって決定したインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の吐出量を用いて上記判定工程をおこなう。判定工程は、判定部２２によっておこなわれ、着色インク決定工程によって決定したインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和が、上記所定の吐出量Ｚに満たすか否かを判定する。

ここで、図３は、一例として３種類の造形材料インク（インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）および（ＣＬ）からなる）について、インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の吐出量と、上記所定の吐出量Ｚとの関係を模式的に示す図である。図３に示す造形材料インクＡ、Ｂ、Ｃは、それぞれ、インク（Ｙ）、（Ｍ）および（Ｃ）を吐出する各ノズルの最大吐出量を１００としたときの各造形材料インクに構成されるインク（Ｙ）、（Ｍ）および（Ｃ）の吐出量を示している。この場合、上記所定の吐出量Ｚは３００（＝１００＋１００＋１００）である。

判定工程では、判定部２２によって、例えば造形材料インクＡのインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和（１８０＝１００＋６０＋２０）が、所定の吐出量Ｚ（３００）に満たすか否かを判定する。造形材料インクＡの例は満たさないと判定される。判定部２２の判定結果は、図１に示す算出部２３に出力される。

次に、上記不足量算出工程は、算出部２３によっておこなわれ、判定工程の判定の結果に基づいて着色インク（インク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ））の吐出量（総和）が上記所定の吐出量Ｚに満たない場合に、その不足量を算出する。図３に示す造形材料インクＡの場合、算出部２３は、所定の吐出量Ｚである３００から造形材料インクＡのインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和である１８０を減算し、不足量として１２０を算出する。算出結果は、図１に示す吐出制御部２４に出力される。

次に、上記補填工程は、吐出制御部２４によっておこなわれ、算出部２３が算出した不足量に相当する量のクリアインクを補填する。吐出制御部２４は、各インクジェットノズルからインク（Ｙ）を１００、インク（Ｍ）を６０、インク（Ｃ）を２０、吐出するように、各インクジェットノズルを制御する（吐出工程）とともに、算出部２３が算出した不足量である１２０（＝３００−１８０）を、図１に示す、クリアインクが充填されたインクジェットノズル１０（ＣＬ）からクリアインクを吐出するように制御する。

インクジェットヘッド１０のイエローインク用ノズル１０（Ｙ）、マゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）、シアンインク用ノズル１０（Ｃ）、クリアインク用ノズル１０（ＣＬ）の各ノズルは、吐出制御部２４の制御を受けて、インクを吐出する
以上の各工程を経ることにより、造形材料インクＡは、インクジェットヘッド１０（図１）から所定の吐出量Ｚである３００が吐出されることになり、結果的に、インク（Ｙ）、インク（Ｍ）およびインク（Ｃ）からなるインク層の厚さだけでは、所定の高さに満たない不足分のインク層の高さを、クリアインク層によって補填するかたちとなる。図３中に、補填されるクリアインクの補填量をＣＬで示している。

造形材料インクＢについても説明すると、まず、使用するインクジェットヘッドは同じ（同一または同型）であるから所定の吐出量Ｚは３００である。判定部２２では、造形材料インクＢのインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和（１６０＝６０＋２０＋８０）が、所定の吐出量Ｚ（３００）に満たすか否かを判定する。造形材料インクＢの場合も造形材料インクＡの場合と同様、満たさないと判定される。

次に算出部２３は、不足量算出工程として、所定の吐出量Ｚである３００から造形材料インクＢのインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和である１６０を減算し、不足量として１４０を算出して、算出結果を吐出制御部２４に出力する。

次に、吐出制御部２４は、インクジェットノズルからインク（Ｙ）を６０、インク（Ｍ）を２０、インク（Ｃ）を８０、吐出するように、各インクジェットノズルを制御するとともに、算出部２３が算出した不足量である１４０（＝３００−１６０）を、図１に示す、クリアインクが充填されたインクジェットノズル１０（ＣＬ）から吐出されるようにインクジェットノズル１０（ＣＬ）を制御する。これにより、所定の吐出量Ｚに満たない不足量がクリアインクによって補填され、インク層の高さがクリアインクによって補填されるかたちとなる。

結果的に、造形材料インクＢも、インクジェットヘッド１０（図１）から所定の吐出量Ｚである３００が吐出されることになる。

造形材料インクＣについても説明すると、先述のとおり所定の吐出量Ｚは３００である。判定部２２では、造形材料インクＣのインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和（２２０＝４０＋１００＋８０）が、所定の吐出量Ｚ（３００）に満たすか否かを判定する。造形材料インクＣの場合も造形材料インクＡおよびＢの場合と同様、満たさないと判定される。

次に算出部２３は、不足量算出工程として、所定の吐出量Ｚである３００から造形材料インクＣのインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）の各吐出量の総和である２２００を減算し、不足量として８００を算出して、算出結果を吐出制御部２４に出力する。

次に、吐出制御部２４は、インクジェットノズルからインク（Ｙ）を４０、インク（Ｍ）を１００、インク（Ｃ）を８０、吐出するように、各インクジェットノズルを制御するとともに、算出部２３が算出した不足量である８０（＝３００−２２０）を、図１に示す、クリアインクが充填されたインクジェットノズル１０（ＣＬ）から吐出されるクリアインクで補う。これにより、所定の吐出量Ｚに満たない不足量がクリアインクによって補填され、インク層の高さがクリアインクによって補填されるかたちとなる。

結果的に、造形材料インクＣも、インクジェットヘッド１０（図１）から所定の吐出量Ｚである３００が吐出されることになる。

以上から、色調が互いに異なる造形材料インクＡ、ＢおよびＣの何れも、面積当たり、互いに等しい所定の吐出量Ｚが吐出される。そのため、造形材料インクＡ、ＢおよびＣのそれぞれによって形成される積層体７０は、図４に示すように、互いに等しい厚さＰとして実現される。

本実施形態では、図１に示すように、イエローインク用ノズル１０（Ｙ）と、マゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）と、シアンインク用ノズル１０（Ｃ）と、クリアインク用ノズル１０（ＣＬ）とが一直線上に配列して設けられている。そのため、着色インク（インク（Ｙ）、インク（Ｍ）およびインク（Ｃ））を吐出した後に、クリアインクを吐出して、或る色調の厚さＰの積層体７０を形成する。

イエローインク用ノズル１０（Ｙ）と、マゼンダインク用ノズル１０（Ｍ）と、シアンインク用ノズル１０（Ｃ）と、クリアインク用ノズル１０（ＣＬ）からそれぞれインクが吐出されて積層体７０が形成された後は、積層体７０に対して、図１に示す紫外線照射装置４０が出射する紫外線を照射して、積層体７０を硬化させる。すなわち、各インクは、紫外線硬化型のインクであるといえる。

なお、クリアインクは、カラープリント上のオーバーコート、記録媒体のコーティング等として用いられる透明インクを用いることができる。

〔変形例１〕
上記実施形態では、補填インクとしてクリアインクを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、白色インクであってもよい。また、補填インクは、加飾用インクであってもよい。

〔変形例２〕
上記実施形態では、着色インクとして、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類のインクを用いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらに加えてブラック（Ｋ）のインクを用いてもよい。

〔変形例３〕
上記実施形態では、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インクが吐出された上にクリアインクを吐出しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、クリアインクによって形成される補填膜の形成位置は問わない。つまり、例えば、イエロー（Ｙ）の膜とマゼンダ（Ｍ）の膜との間にクリアインクの膜が形成されてもよい。あるいは、クリアインクの膜が他のインクの中で最も早く基板１００に形成されてもよい。

また、図２では、１つの積層体７０に対して補填膜（クリアインクの膜）が一層だけであるが、複数層から形成してもよい。つまり、イエロー（Ｙ）の膜とマゼンダ（Ｍ）の膜との間、および、マゼンダ（Ｍ）の膜とシアン（Ｃ）の膜との間にクリアインクの膜が形成されてもよい。

このような補填膜の形成位置の変形例は、インクジェットヘッド１０に構成される複数のノズルの配列順を変更すれば実現可能である。

〔変形例４〕
上記実施形態では、所定の吐出量Ｚを、インクジェットノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）から吐出する際の各ノズルが１回に吐出できる最大吐出量（最大限界吐出量）の総和としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、所望の色調を実現する上で影響がなければ、適宜設定可能である。例えば、上記実施形態の場合では、所定の吐出量Ｚを３５０としてもよく、この場合、造形材料インクＡ、ＢおよびＣについて上述したクリアインクの量がそれぞれプラス５０となる。

あるいは、所望の色調を実現する上で影響がなければ、インクジェットノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、１０（Ｃ）から吐出する際の各ノズルが１回に吐出できる最大吐出量（最大限界吐出量）の総和よりも小さい値を、所定の吐出量Ｚとしてもよい。

〔変形例５〕
上記実施形態では、インクジェットヘッド１０を位置移動装置５０によって移動させたが、基板１００とインクジェットヘッド１０との相対位置が移動すれば、基板１００を移動させてもよく、基板１００とインクジェットヘッド１０の双方を移動させてもいい。上記実施形態において、基板１００を移動させる場合には、図１中に示す矢印とは反対方向に基板１００が移動すれば、図２に示す積層体７０を形成することができる。

〔変形例６〕
着色剤は、ＹＭＣだけでなく、幅広く選ぶことができる。例えば、ＹＭＣに黒（Ｋ）を加えてもよい。また、黒（Ｋ）のみでモノクロ立体物を造形することも可能である。あるいは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）や、オレンジ（Ｏｒ）を加えても良い。また、メタリックやパールや蛍光体色を使用することも可能である。最終的に、クリアまたは白、あるいは色の淡い特定の色を追加することによって、単位面積当たりの体積を一定にする目的に使用する必要のある着色剤の全てが、補填インクとして適用することができる。

[付記事項]
本発明の一実施形態に係る、造形物の製造方法は、吐出対象面の面積当たりのインク層の高さが、着色インク（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インク）のみでは所定の高さ（所定の吐出量）に満たない箇所について、クリアインク（ＣＬ）を補填することによって、インク層の高さを補填することを特徴としている。

上記の構成によれば、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所のインク層の高さを、補填インクによって補填することができる。すなわち、補填インクの補填によって、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所のインク層の高さを、上記所定の高さに近づけるか、該所定の高さと等しくすることができる。そのため、例えば色調間で着色インク層の厚さ異なる場合であっても、その厚さの差を解消することができる。したがって、本製造方法によれば、造形物の表面に不都合に凹凸が生じさせずに所望の色調を実現することができる。

また、上記の構成によれば、インクを吐出して形成する造形物（膜や層とも換言できるもの）の高さ（厚さ）を、所望の色調を実現するために着色インクによって形成する膜（層）の高さ（厚さ）に関係なく設定することができる。すなわち、本発明によれば、造形物の高さ（インク層の厚さ）と、色調とを各々独立して設定することができる。

本発明の一実施形態に係る、造形物の製造方法は、上記の構成に加えて、補填インクとしてクリアインクまたは白色インクを用いる。補填インクがクリアインクまたは白色インクであるため、インク層の色調に補填インクが悪影響を及ぼすことがなく、所望の色調の層を形成することができる。

本発明の一実施形態に係る、造形物の製造方法は、上記の構成に加えて、インクジェット法を用いてインクの吐出をおこなう。

本発明の一実施形態に係る、造形物の製造方法は、上記の構成に加えて、インクの吐出は、インクジェットノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、ノズル１０（Ｃ）、ノズル１０（ＣＬ）を備えたインクジェットヘッド１０を用いておこない、上記所定の吐出量Ｚは、上記着色インクを構成する各色のインクをそれぞれ吐出するインクジェットノズル１０（Ｙ）、１０（Ｍ）、ノズル１０（Ｃ）から吐出できる最大吐出量の総和（上記実施形態では１００＋１００＋１００＝３００）である。上記の構成によれば、所定の吐出量Ｚが、各色のインク（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）をそれぞれ吐出するインクジェットノズルから吐出できる最大吐出量の総和であることから、インクジェットヘッドを用いて実現することができる最大の色調幅のなかで所望の色調を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る、造形物の製造方法は、上記の構成に加えて、所定の色調を実現するために必要な上記着色インク（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インク）の吐出量を決定する着色インク決定工程と、上記着色インク（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インク）を吐出する吐出工程と、上記着色インク（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インク）の吐出量が上記所定の吐出量Ｚに満たすか否かを判定する判定工程と、該判定の結果に基づいて着色インク（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インク）の吐出量が上記所定の吐出量Ｚに満たない場合に、その不足量を算出して、クリアインク（ＣＬ）の吐出量（補填量）とする不足量算出工程と、算出された補填量のクリアインク（ＣＬ）を吐出することによって上記所定の吐出量Ｚに満たし、インク層の高さを補填する補填工程とを含む。

本発明の一実施形態に係る、造形物の製造方法は、上記の構成に加えて、上記着色インク（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３種類の着色インク）を吐出した後に、クリアインク（ＣＬ）を吐出することによって或る色調の層を形成する。

本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態および変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、実施形態および変形例にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、立体造形物の製造方法、並びにそれを実現するための製造装置に利用することができ、造形材料インク自体に着色して、フルカラーの立体造形を可能にする。

１ 立体造形装置
１０ インクジェットヘッド
１０（Ｙ） イエローインク用ノズル
１０（Ｍ） マゼンダインク用ノズル
１０（Ｃ） シアンインク用ノズル
１０（ＣＬ）クリアインク用ノズル
２０ 制御装置
２１ 着色インク決定部
２２ 判定部
２３ 算出部
２４ 吐出制御部
３０ ステージ
４０ 紫外線照射装置
５０ 位置移動装置
７０ 積層体（造形物）
７０（ＹＭＣ） 着色領域
７０（Ｙ） イエローのインクによって形成された膜
７０（Ｍ） マゼンダのインクによって形成された膜
７０（Ｃ） マゼンダのインクによって形成された膜
７０（ＣＬ） クリアインクによって形成された膜
１００ 基板

Claims (7)

1. 吐出対象面に複数のインク層を形成して立体造形物を製造する立体造形物の製造方法であって、
   上記吐出対象面の面積当たりのインク層の高さが、着色インクのみでは所定の高さに満たない箇所について、補填インクによって、上記インク層同士の高さの差が小さくなるようインク層の高さを補填し、
   上記着色インクは複数種類の着色されたインクであり、且つ上記着色インクの各々の色の着色インクの吐出量により所定の色調が実現されるものであり、
   上記補填インクはクリアインクであることを特徴とする、立体造形物の製造方法。
2. 上記補填インクとして、更に白色インクを用いることを特徴とする請求項１に記載の、立体造形物の製造方法。
3. インクジェット法を用いてインクの吐出をおこなうことを特徴とする請求項１または２に記載の、立体造形物の製造方法。
4. インクジェットノズルを備えたインクジェットヘッドを用いてインクの吐出をおこない、
   上記所定の高さは、上記着色インクを構成する各色のインクをそれぞれ吐出するインクジェットノズルから吐出できる最大吐出量を吐出した場合の、吐出対象面の面積当たりの該各色のインク層の高さの総和であることを特徴とする請求項３に記載の、立体造形物の製造方法。
5. 所定の色調を実現するために必要な上記着色インクのインク層の高さを決定する工程と、
   上記着色インクを吐出する工程と、
   上記着色インクのインク層の高さが上記所定の高さを満たすか否かを判定する工程と、
   上記判定の結果に基づいて着色インクのインク層の高さが上記所定の高さに満たない場合に、補填インクの補填量を算出する工程と、
   上記補填量の補填インクによって、インク層の高さを補填する工程とを含むことを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の、立体造形物の製造方法。
6. 上記着色インクを吐出した後に上記補填インクを吐出することによって或る色調の層を形成することを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の、立体造形物の製造方法。
7. 上記補填インクは、上記インク層間の高さの差をなくするように補填すると共に、全ての上記インク層が上記補填インクにより補填されることを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の、立体造形物の製造方法。

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