JP6710506B2

JP6710506B2 - インクジェット造形方法

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Publication number: JP6710506B2
Application number: JP2015163662A
Authority: JP
Inventors: 邦夫八角; 弘義大井; 将也長張
Original assignee: Mimaki Engineering Co Ltd
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Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2020-06-17
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Description

本発明は、インクジェット方式で立体物を製造するインクジェット造形方法に関する。

従来、インクジェット方式でインクジェットヘッドのノズルから吐出したインク滴によって形成した水平方向に延在する層を、鉛直方向に複数重ねることによって、立体物を製造するインクジェット造形方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１５−０７１２８２号公報

しかしながら、本願の発明者は、従来のインクジェット造形方法によって形成した立体物の形状が目標の形状からずれていることを見出し、立体物の形状が目標の形状からずれる原因について研究した。その結果、本願の発明者は、層を形成する場合に、この層（以下「対象層」と言う。）の水平方向における輪郭が、対象層の鉛直方向における下側に隣接する層（以下「直下層」と言う。）の水平方向における輪郭に対して鉛直方向に隣接するように形成するとき、対象層の水平方向における輪郭を形成するためのインク滴が、直下層の上に着弾されずに直下層より鉛直方向の下に落下して着弾されてしまう場合があり、このようなインク滴の着弾位置のずれが立体物の形状のずれを生じさせているということを見出した。

ここで、本願の発明者は、水平方向におけるインク滴の着弾位置の精度に影響を与える原因についても研究し、少なくとも３つの原因を見出した。１つ目の原因は、インクジェットヘッドを水平方向に駆動させる機構によるインクジェットヘッドの位置精度である。水平方向におけるインクジェットヘッドの位置精度が低ければ、水平方向におけるインク滴の着弾位置の精度も低くなる。２つ目の原因は、インクジェットヘッドのノズル毎のインク滴の吐出角度の精度である。インクジェットヘッドのノズル毎のインク滴の吐出角度の精度にばらつきがあれば、何れのノズルからインク滴が吐出されるかによって、水平方向におけるインク滴の着弾位置の精度に影響が出る。３つ目の原因は、インクジェットヘッドが水平方向に移動させられる場合にインクジェットヘッドおよび立体物の間の鉛直方向における間隔の変化によって生じる気流である。このような気流は、インクジェットヘッドから吐出されたインク滴の飛翔に影響を与え、その結果、水平方向におけるインク滴の着弾位置の精度に影響が出る。

本発明は、立体物の形状の精度を従来より向上することができるインクジェット造形方法を提供することを目的とする。

本発明のインクジェット造形方法は、インクジェット方式で吐出したインク滴によって形成した水平方向に延在する層を鉛直方向に複数重ねることによって立体物を製造するインクジェット造形方法であって、前記立体物は、対象物と、前記対象物に隣接して形成されて前記立体物の製造後に除去される被除去用部分とを含んでおり、前記対象物のオーバーハング領域の各層における前記被除去用部分は、その外壁が、鉛直方向における上層側より下層側が常に外方へ配設されていることを特徴とする。

この構成により、本発明のインクジェット造形方法は、対象物のオーバーハング領域の各層における被除去用部分の外壁に関して鉛直方向における上層側より下層側が常に外方へ配設されているので、対象層を形成するためのインク滴の水平方向における着弾位置が目標の位置からずれたとしても、対象層の水平方向における輪郭を形成するためのインク滴が直下層の上に着弾されずに直下層より鉛直方向の下に落下して着弾されてしまうことの発生を抑えることができる。したがって、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。また、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができるので、立体物のうち被除去用部分が除去されて取り出される対象物を高精度に製造することができる。

本発明のインクジェット造形方法は、インクジェット方式で吐出したインク滴によって形成した水平方向に延在する層を鉛直方向に複数重ねることによって立体物を製造するインクジェット造形方法であって、前記立体物は、対象物と、前記対象物に隣接して形成されて前記立体物の製造後に除去される被除去用部分とを含んでおり、何れかの前記層における前記対象物の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において前記被除去用部分に隣接していて、この層の鉛直方向における上側に隣接する前記層における前記対象物に対して鉛直方向に隣接しており、前記被除去用部分の少なくとも一部は、何れかの前記層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成しており、前記インクジェット造形方法は、前記層としての対象層を形成する場合に、前記対象層の全ての部分と、前記対象層の水平方向における輪郭の全てとが、前記対象層の鉛直方向における下側に隣接する前記層としての直下層のうち前記直下層の水平方向における輪郭より内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成することを特徴とする。

この構成により、本発明のインクジェット造形方法は、対象層を形成する場合に、対象層の全ての部分と、対象層の水平方向における輪郭の全てとが、対象層の鉛直方向における下側に隣接する直下層のうち直下層の水平方向における輪郭より内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成するので、対象層を形成するためのインク滴の水平方向における着弾位置が目標の位置からずれたとしても、対象層の水平方向における輪郭を形成するためのインク滴が直下層の上に着弾されずに直下層より鉛直方向の下に落下して着弾されてしまうことの発生を抑えることができる。したがって、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。また、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができるので、立体物のうち被除去用部分が除去されて取り出される対象物を高精度に製造することができる。

本発明のインクジェット造形方法は、インクジェット方式で吐出したインク滴によって形成した水平方向に延在する層を鉛直方向に複数重ねることによって立体物を製造するインクジェット造形方法であって、前記立体物は、対象物と、前記対象物に隣接して形成される透明部分とを含んでおり、前記対象物のオーバーハング領域の各層における前記透明部分は、その外壁が、鉛直方向における上層側より下層側が常に外方へ配設されていることを特徴とする。

この構成により、本発明のインクジェット造形方法は、対象物のオーバーハング領域の各層における透明部分の外壁に関して鉛直方向における上層側より下層側が常に外方へ配設されているので、対象層を形成するためのインク滴の水平方向における着弾位置が目標の位置からずれたとしても、対象層の水平方向における輪郭を形成するためのインク滴が直下層の上に着弾されずに直下層より鉛直方向の下に落下して着弾されてしまうことの発生を抑えることができる。したがって、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。また、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができ、しかも立体物から被除去用部分を除去する必要がないので、形状の精度が高い対象物の製造を容易化することができる。

本発明のインクジェット造形方法は、インクジェット方式で吐出したインク滴によって形成した水平方向に延在する層を鉛直方向に複数重ねることによって立体物を製造するインクジェット造形方法であって、前記立体物は、対象物と、前記対象物に隣接して形成される透明部分とを含んでおり、何れかの前記層における前記対象物の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において前記透明部分に隣接していて、この層の鉛直方向における上側に隣接する前記層における前記対象物に対して鉛直方向に隣接しており、前記透明部分の少なくとも一部は、何れかの前記層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成しており、前記インクジェット造形方法は、前記層としての対象層を形成する場合に、前記対象層の全ての部分と、前記対象層の水平方向における輪郭の全てとが、前記対象層の鉛直方向における下側に隣接する前記層としての直下層のうち前記直下層の水平方向における輪郭より内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成することを特徴とする。

この構成により、本発明のインクジェット造形方法は、対象層を形成する場合に、対象層の全ての部分と、対象層の水平方向における輪郭の全てとが、対象層の鉛直方向における下側に隣接する直下層のうち直下層の水平方向における輪郭より内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成するので、対象層を形成するためのインク滴の水平方向における着弾位置が目標の位置からずれたとしても、対象層の水平方向における輪郭を形成するためのインク滴が直下層の上に着弾されずに直下層より鉛直方向の下に落下して着弾されてしまうことの発生を抑えることができる。したがって、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。また、本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができ、しかも立体物から被除去用部分を除去する必要がないので、形状の精度が高い対象物の製造を容易化することができる。

本発明のインクジェット造形方法において、前記層の水平方向における輪郭を形成する端部と、この層の鉛直方向における上側に隣接する前記層の水平方向における輪郭を形成する端部とによって形成される勾配は、水平方向における距離に対して鉛直方向における距離が１００倍以下であっても良い。

本発明のインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。

本発明の一実施の形態に係るインクジェットプリンターを前方右上側から観察した概略構成図である。図１に示すインクジェットプリンターのブロック図である。（ａ）は、印刷データによって指示されるインクジェット造形方法の一例を示すために図１に示すインクジェットプリンターを正面側から観察した概略構成図である。（ｂ）は、図３（ａ）に示す工程より後の工程でインクジェットプリンターを正面側から観察した概略構成図である。（ｃ）は、図３（ｂ）に示す工程より後の工程でインクジェットプリンターを正面側から観察した概略構成図である。（ｄ）は、図３（ｃ）に示す工程より後の工程でインクジェットプリンターを正面側から観察した概略構成図である。（ａ）は、印刷データに基づいて図１に示すインクジェットプリンターによって造形台上で製造された立体物の正面断面図である。（ｂ）は、造形台から取り上げられた図４（ａ）に示す立体物の斜視図である。（ｃ）は、図４（ｂ）に示す立体物から得られた対象物の斜視図である。（ａ）は、印刷データに基づいて図１に示すインクジェットプリンターによって造形台上で製造された立体物であって、図４に示す例とは異なる例の斜視図である。（ｂ）は、造形台から取り上げられた図５（ａ）に示す立体物の斜視図である。（ｃ）は、図５（ｂ）に示す立体物から得られた対象物の斜視図である。（ａ）は、印刷データに基づいて図１に示すインクジェットプリンターによって造形台上で製造された立体物であって、図４および図５に示す例とは異なる例の斜視図である。（ｂ）は、造形台から取り上げられた図６（ａ）に示す立体物の斜視図である。（ｃ）は、図６（ｂ）に示す立体物から得られた対象物の斜視図である。図４（ａ）に示す立体物の変形例であって、本発明の参考例を示す図である。（ａ）は、印刷データに基づいて図１に示すインクジェットプリンターによって造形台上で製造された立体物であって、図４〜図６に示す例とは異なる例の側面図である。（ｂ）は、造形台から取り上げられた図８（ａ）に示す立体物の側面図である。（ａ）は、印刷データに基づいて図１に示すインクジェットプリンターによって造形台上で製造された立体物であって、図４〜図６および図８に示す例とは異なる例の斜視図である。（ｂ）は、造形台から取り上げられた図９（ａ）に示す立体物の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るインクジェットプリンターの構成について説明する。

図１は、本実施の形態に係るインクジェットプリンター１０を前方右上側から観察した概略構成図である。

図１に示すように、インクジェットプリンター１０は、インクジェット方式で造形される立体物を支持する造形台１１と、造形台１１に対して矢印１０ａで示す重力方向、すなわち、鉛直方向の上方に配置されるキャリッジ１２と、キャリッジ１２に搭載されていて鉛直方向の下側にＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）インクのインク滴を吐出する複数のインクジェットヘッド１３と、キャリッジ１２に搭載されていて鉛直方向の下側に紫外線を照射する紫外線照射装置１４とを備えている。尚、キャリッジ１２には図示せぬ平坦化ローラーが搭載されており、造形台１１上に造形される立体物の造形動作中の鉛直方向の寸法を均一化している。

複数のインクジェットヘッド１３は、それぞれ図示していない別々のインクタンクに接続されていて、インクタンクからインクが供給されるようになっている。インクジェットヘッド１３が吐出するインク滴の径は、例えば４０μｍである。

図２は、インクジェットプリンター１０のブロック図である。

図２に示すように、インクジェットプリンター１０は、矢印１０ａ（図１参照。）で示す鉛直方向に直交する矢印１０ｂ（図１参照。）で示す方向と、鉛直方向および矢印１０ｂで示す方向の両方に直交する矢印１０ｃ（図１参照。）で示す方向とにキャリッジ１２（図１参照。）を移動させるキャリッジ駆動装置２１と、鉛直方向に造形台１１（図１参照。）を移動させる造形台駆動装置２２と、種々の操作が入力されるボタンなどの入力デバイスである操作部２３と、種々の情報を表示するＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）などの表示デバイスである表示部２４と、外部の装置と通信を行う通信デバイスである通信部２５と、各種のデータを記憶しているＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）などの記憶デバイスである記憶部２６と、インクジェットプリンター１０全体を制御する制御部２７とを備えている。

制御部２７は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、プログラムおよび各種のデータを予め記憶しているＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの作業領域として用いられるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）とを備えている。ＣＰＵは、ＲＯＭまたは記憶部２６に記憶されているプログラムを実行するようになっている。

次に、インクジェットプリンター１０の動作について説明する。

インクジェットプリンター１０の制御部２７は、通信部２５を介して入力された印刷データに基づいてキャリッジ駆動装置２１および造形台駆動装置２２を駆動することによって、造形台１１に対するキャリッジ１２の相対位置を変更する。また、制御部２７は、印刷データに基づいてインクジェットヘッド１３および紫外線照射装置１４を駆動することによって、キャリッジ１２に搭載されたインクジェットヘッド１３によって造形台１１側に吐出したインク滴を、キャリッジ１２に搭載された紫外線照射装置１４による紫外線の照射によって硬化させる。すなわち、制御部２７は、印刷データに基づいた立体物を造形台１１上に製造することができる。

次に、印刷データによって指示されるインクジェット造形方法について説明する。

図３（ａ）は、印刷データによって指示されるインクジェット造形方法の一例を示すためにインクジェットプリンター１０を正面側から観察した概略構成図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す工程より後の工程でインクジェットプリンター１０を正面側から観察した概略構成図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す工程より後の工程でインクジェットプリンター１０を正面側から観察した概略構成図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）に示す工程より後の工程でインクジェットプリンター１０を正面側から観察した概略構成図である。

なお、図３においては、インクジェットプリンター１０によって形成される各層を断面で示している。実際には、各層は、矢印１０ａで示す鉛直方向に延在する中心軸４０ａを中心とした回転体である。

図３（ａ）に示すように、インクジェットプリンター１０の制御部２７は、インクジェットヘッド１３によってインクジェット方式で吐出したインク滴によって、水平方向に延在する層５０を形成する。

制御部２７は、図３（ａ）に示すように層５０を形成した後、造形台駆動装置２２を駆動することによって、図３（ｂ）に示すように、造形台１１と、キャリッジ１２との間隔を拡げた後、インクジェットヘッド１３によってインクジェット方式で吐出したインク滴によって、水平方向に延在する層６０を、層５０の上に形成する。すなわち、制御部２７は、矢印１０ａで示す鉛直方向に層５０および層６０を重ねる。

ここで、制御部２７は、層６０を形成する場合に、層６０の全ての部分と、層６０の水平方向における輪郭６０ａの全てとが、層６０の矢印１０ａで示す鉛直方向における下側に隣接する層５０のうち層５０の水平方向における輪郭５０ａより内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成する。

なお、層６０は、水平方向における端に形成された領域６１と、水平方向において領域６１より中央側に形成された領域６２とを備えている。領域６１は、層５０と同一のインクによって形成されている。領域６２は、領域６１とは異なるインクによって形成されている。

制御部２７は、図３（ｂ）に示すように層６０を形成した後、造形台駆動装置２２を駆動することによって、図３（ｃ）に示すように、造形台１１と、キャリッジ１２との間隔を拡げた後、インクジェットヘッド１３によってインクジェット方式で吐出したインク滴によって、水平方向に延在する層７０を、層６０の上に形成する。すなわち、制御部２７は、矢印１０ａで示す鉛直方向に層６０および層７０を重ねる。

ここで、制御部２７は、層７０を形成する場合に、層７０の全ての部分と、層７０の水平方向における輪郭７０ａの全てとが、層７０の矢印１０ａで示す鉛直方向における下側に隣接する層６０のうち層６０の水平方向における輪郭６０ａより内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成する。

なお、層７０は、水平方向における端に形成された領域７１と、水平方向において領域７１より中央側に形成された領域７２とを備えている。水平方向において領域７２より中央側に形成されている領域７３は、空間であり、層７０には含まれない。領域７１は、層５０と、層６０の領域６１との何れとも同一のインクによって形成されている。領域７２は、層６０の領域６２と同一のインクによって形成されている。

領域７２の一部は、領域６２の一部に対して矢印１０ａで示す鉛直方向に隣接している。しかしながら、領域７２の残部は、領域６２の一部に対して鉛直方向に隣接しておらず、領域６１の一部に対して鉛直方向に隣接している。このように、領域７２は、同一のインクによって形成されている領域６２だけでなく、異なるインクによって形成されている領域６１が存在しなければ、正しい位置に配置されることができない。

制御部２７は、図３（ｃ）に示すように層７０を形成した後、造形台駆動装置２２を駆動することによって、図３（ｄ）に示すように、造形台１１と、キャリッジ１２との間隔を拡げた後、インクジェットヘッド１３によってインクジェット方式で吐出したインク滴によって、水平方向に延在する層８０を、層７０の上に形成する。すなわち、制御部２７は、矢印１０ａで示す鉛直方向に層７０および層８０を重ねる。

ここで、制御部２７は、層８０を形成する場合に、層８０の全ての部分と、層８０の水平方向における輪郭８０ａの全てとが、層８０の矢印１０ａで示す鉛直方向における下側に隣接する層７０のうち層７０の水平方向における輪郭７０ａより内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成する。

なお、層８０は、水平方向における端に形成された領域８１と、水平方向において領域８１より中央側に形成された領域８２とを備えている。水平方向において領域８２より中央側に形成されている領域８３は、空間であり、層８０には含まれない。領域８１は、層５０と、層６０の領域６１と、層７０の領域７１との何れとも同一のインクによって形成されている。領域８２は、層６０の領域６２と、層７０の領域７２との何れとも同一のインクによって形成されている。

領域８２の一部は、領域７２の一部に対して矢印１０ａで示す鉛直方向に隣接している。しかしながら、領域８２の残部は、領域７２の一部に対して鉛直方向に隣接しておらず、領域７１の一部に対して鉛直方向に隣接している。このように、領域８２は、同一のインクによって形成されている領域７２だけでなく、異なるインクによって形成されている領域７１が存在しなければ、正しい位置に配置されることができない。

図４（ａ）は、印刷データに基づいてインクジェットプリンター１０によって造形台１１上で製造された立体物１１０の正面断面図である。図４（ｂ）は、造形台１１から取り上げられた立体物１１０の斜視図である。図４（ｃ）は、立体物１１０から得られた対象物１１１の斜視図である。

なお、図４（ａ）においては、インクジェットプリンター１０によって製造された立体物１１０を断面で示している。しかしながら、実際には、立体物１１０は、矢印１０ａで示す鉛直方向に延在する中心軸１１０ａを中心とした回転体である。

図４（ａ）に示す立体物１１０は、図３に示す工程と同様の工程によって製造される。立体物１１０は、対象物１１１と、対象物１１１に隣接して形成されて立体物１１０の製造後に除去される被除去用部分１１２とを含んでいる。被除去用部分１１２は、例えば図３に示す工程であれば、層５０と、層６０の領域６１と、層７０の領域７１と、層８０の領域８１とに対応する部分であって、水などの特定の液体によって除去可能なインクによって形成されている。対象物１１１は、例えば図３に示す工程であれば、層６０の領域６２と、層７０の領域７２と、層８０の領域８２とに対応する部分である。

なお、図４（ｂ）においては、発明の理解の容易のために、被除去用部分１１２を透明な部分として描いている。しかしながら、被除去用部分１１２は、最終的に除去される部分であるので、透明でなくても良いし、何れかの色が付いていても良い。

立体物１１０において、何れかの層における対象物１１１の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において被除去用部分１１２に隣接していて、この層の矢印１０ａで示す鉛直方向における上側に隣接する層における対象物１１１に対して鉛直方向に隣接している。例えば、層６０における対象物１１１としての領域６２の水平方向における輪郭６２ａ（図３（ｃ）参照。）は、層６０において被除去用部分１１２としての領域６１に隣接していて、層６０の鉛直方向における上側に隣接する層７０における対象物１１１としての領域７２に対して鉛直方向に隣接している。また、層７０における対象物１１１としての領域７２の水平方向における輪郭７２ａ（図３（ｄ）参照。）の少なくとも一部は、層７０において被除去用部分１１２としての領域７１に隣接していて、層７０の鉛直方向における上側に隣接する層８０における対象物１１１としての領域８２に対して鉛直方向に隣接している。

立体物１１０において、被除去用部分１１２の少なくとも一部は、何れかの層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成している。例えば、被除去用部分１１２の一部である領域６１は、層６０の水平方向における輪郭６０ａを形成している。また、被除去用部分１１２の一部である領域７１は、層７０の水平方向における輪郭７０ａのうち、領域７２側とは反対側の輪郭７０ａを形成している。

印刷データによって指示されるインクジェット造形方法は、上述したように、対象層を形成する場合に、対象層の全ての部分と、対象層の水平方向における輪郭の全てとが、対象層の矢印１０ａで示す鉛直方向における下側に隣接する直下層のうち直下層の水平方向における輪郭より内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成する。したがって、対象物１１１のうち鉛直方向における上側が下側より迫り出したオーバーハング領域の各層における被除去用部分は、その外壁が、鉛直方向における上層側より下層側が常に外方へ配設されている。すなわち、立体物１１０は、鉛直方向に直交する面以外の表面における全ての部分において、鉛直方向に延在することがないし、鉛直方向における上側が下側より迫り出したオーバーハングとなることもない。

図４（ａ）に示すように製造された立体物１１０は、図４（ｂ）に示すように造形台１１から取り上げられた後、水などの特定の液体によって被除去用部分１１２が除去されることによって、図４（ｃ）に示す対象物１１１が取り出される。

なお、インクジェットプリンター１０は、図４に示す立体物１１０に限らず、様々な立体物を製造することが可能である。

例えば、インクジェットプリンター１０は、図５に示す立体物１２０や、図６に示す立体物１３０を製造することが可能である。

図５（ａ）は、印刷データに基づいてインクジェットプリンター１０によって造形台１１上で製造された立体物１２０の斜視図である。図５（ｂ）は、造形台１１から取り上げられた立体物１２０の斜視図である。図５（ｃ）は、立体物１２０から得られた対象物１２１の斜視図である。

図５（ａ）に示す立体物１２０は、対象物１２１と、対象物１２１に隣接して形成されて立体物１２０の製造後に除去される被除去用部分１２２とを含んでいる。対象物１２１は、鉢植えの花の模型である。対象物１２１の基になった３次元データは、実際の鉢植えの花が複数の方向からカメラによって撮影された複数の撮影画像に基づいて生成されても良い。被除去用部分１２２は、矢印１０ａで示す鉛直方向の上側ほど水平面で切断した切断面の円の径が小さくなるドーム型の部分である。

なお、図５においては、発明の理解の容易のために、被除去用部分１２２を透明な部分として描いている。しかしながら、被除去用部分１２２は、最終的に除去される部分であるので、透明でなくても良いし、何れかの色が付いていても良い。また、被除去用部分１２２は、水などの特定の液体によって除去可能なインクによって形成されている。

立体物１２０において、何れかの層における対象物１２１の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において被除去用部分１２２に隣接していて、この層の矢印１０ａで示す鉛直方向における上側に隣接する層における対象物１２１に対して鉛直方向に隣接している。また、立体物１２０において、被除去用部分１２２の少なくとも一部は、何れかの層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成している。また、立体物１２０は、鉛直方向に直交する面以外の表面における全ての部分において、鉛直方向に延在することがないし、鉛直方向における上側が下側より迫り出したオーバーハングとなることもない。

図５（ａ）に示すように製造された立体物１２０は、図５（ｂ）に示すように造形台１１から取り上げられた後、水などの特定の液体によって被除去用部分１２２が除去されることによって、図５（ｃ）に示す対象物１２１が取り出される。

なお、カメラによる対象物の実物の撮影から、立体物の製造、または、立体物からの対象物の取り出しまでの一連のサービスを自動化したインクジェット造形システムが提供されても良い。インクジェット造形システムは、更に、一連のサービスの対価を徴収する機能を備えていても良い。

図６（ａ）は、印刷データに基づいてインクジェットプリンター１０によって造形台１１上で製造された立体物１３０の斜視図である。図６（ｂ）は、造形台１１から取り上げられた立体物１３０の斜視図である。図６（ｃ）は、立体物１３０から得られた対象物１３１の斜視図である。

図６（ａ）に示す立体物１３０は、対象物１３１と、対象物１３１に隣接して形成されて立体物１３０の製造後に除去される被除去用部分１３２とを含んでいる。対象物１３１は、人間の全身の模型である。対象物１３１の基になった３次元データは、実際の人間が複数の方向からカメラによって撮影された複数の撮影画像に基づいて生成されても良い。被除去用部分１３２は、矢印１０ａで示す鉛直方向の上側ほど水平面で切断した切断面の円の径が小さくなる円錐台状の部分である。

なお、図６においては、発明の理解の容易のために、被除去用部分１３２を透明な部分として描いている。しかしながら、被除去用部分１３２は、最終的に除去される部分であるので、透明でなくても良いし、何れかの色が付いていても良い。また、被除去用部分１３２は、水などの特定の液体によって除去可能なインクによって形成されている。

立体物１３０において、何れかの層における対象物１３１の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において被除去用部分１３２に隣接していて、この層の矢印１０ａで示す鉛直方向における上側に隣接する層における対象物１３１に対して鉛直方向に隣接している。また、立体物１３０において、被除去用部分１３２の少なくとも一部は、何れかの層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成している。また、立体物１３０は、鉛直方向に直交する面以外の表面における全ての部分において、鉛直方向に延在することがないし、鉛直方向における上側が下側より迫り出したオーバーハングとなることもない。

図６（ａ）に示すように製造された立体物１３０は、図６（ｂ）に示すように造形台１１から取り上げられた後、水などの特定の液体によって被除去用部分１３２が除去されることによって、図６（ｃ）に示す対象物１３１が取り出される。

以上に説明したように、本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、対象層を形成する場合に、対象層の全ての部分と、対象層の水平方向における輪郭の全てとが、対象層の矢印１０ａで示す鉛直方向における下側に隣接する直下層のうち直下層の水平方向における輪郭より内側の部分に対して鉛直方向に隣接するように形成する。すなわち、本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、対象物のオーバーハング領域の各層における被除去用部分の外壁に関して鉛直方向における上層側より下層側が常に外方へ配設される。そのため、本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、対象層を形成するためのインク滴の水平方向における着弾位置が目標の位置からずれたとしても、対象層の水平方向における輪郭を形成するためのインク滴が直下層の上に着弾されずに直下層より鉛直方向の下に落下して着弾されてしまうことの発生を抑えることができる。したがって、本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。

本願の発明者による実験によれば、対象層の水平方向における輪郭を形成する端部と、対象層の矢印１０ａで示す鉛直方向における上側に隣接する直上層の水平方向における輪郭を形成する端部とによって形成される勾配は、水平方向における距離に対して鉛直方向における距離が例えば１００倍以下であると好ましい。

図７は、図４（ａ）に示す立体物の変形例であって、本発明の参考例を示す図である。図４（ａ）に示す立体物１１０を、図７に示すように、矢印１０ａで示す鉛直方向における最下端の面のサイズを変更せずに、水平方向における端面を鉛直方向に延在させる方法によっても、立体物１１０の水平方向における端面から対象物１１１までの距離が十分に確保されるので、立体物１１０の水平方向における端面の形状が多少ずれたとしても、立体物１１０の水平方向における端面の形状のずれが対象物１１１の形状に影響を与えることが抑えられる。しかしながら、図４（ａ）に示す方法は、図７に示す方法と比較して、被除去用部分１１２の体積が小さくなるので、被除去用部分１１２を構成するためのインクの消費量を抑えることができる。また、図４（ａ）に示す方法は、鉛直方向の最上端の面の面積が最下端の面の面積より小さいので、図７に示す方法と比較して、立体物１１０が転倒し難く、立体物１１０の安定性を向上することができる。

本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、立体物の形状の精度を従来より向上することができるので、立体物のうち被除去用部分が除去されて取り出される対象物を高精度に製造することができる。

なお、立体物は、以上において、対象物に隣接して形成されて立体物の製造後に除去される被除去用部分を含んでいる。しかながら、立体物は、対象物に隣接して形成される透明部分を被除去用部分に代えて含んでいても良い。透明部分は、透明なインクによって形成される。

例えば、図５（ｂ）に示す立体物１２０において被除去用部分１２２を透明部分に代えたものは、細かったり、薄かったりして機械的な強度が十分でない部分を有する対象物１２１であっても、対象物１２１の周囲に設けられた透明部分によって対象物１２１を保護することができる。図５（ｂ）に示す立体物１２０において被除去用部分１２２を透明部分に代えたものは、表面に傷や汚れが付いたとしても、表面の傷や汚れが付いた部分を削って表面をなだらかにすることによって容易に修復可能である。

図６（ｂ）に示す立体物１３０において被除去用部分１３２を透明部分に代えたものは、図６（ｃ）に示すような対象物１３１だけでは自立が困難である場合であっても、底面が広い円錐台の透明部分に対象物１２１が含まれているので、自立させて据え置かれることが可能である。図６（ｂ）に示す立体物１３０において被除去用部分１３２を透明部分に代えたものは、表面に傷や汚れが付いたとしても、表面の傷や汚れが付いた部分を削って表面をなだらかにすることによって容易に修復可能である。

図８（ａ）は、印刷データに基づいてインクジェットプリンター１０によって造形台１１上で製造された立体物１４０の側面図である。図８（ｂ）は、造形台１１から取り上げられた立体物１４０の側面図である。

図８（ａ）に示す立体物１４０は、対象物１４１と、対象物１４１に隣接して形成される透明部分１４２とを含んでいる。対象物１４１は、人間の全身の模型である。対象物１４１の基になった３次元データは、実際の人間が複数の方向からカメラによって撮影された複数の撮影画像に基づいて生成されても良い。透明部分１４２は、矢印１０ａで示す鉛直方向の上側ほど水平面で切断した切断面のサイズが小さくなる部分である。透明部分１４２は、貫通穴１４２ａが形成されている。立体物１４０は、例えば携帯電話機のストラップを貫通穴１４２ａに通すなどして、携帯電話機のストラップに取り付けられることができる。

立体物１４０において、何れかの層における対象物１４１の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において透明部分１４２に隣接していて、この層の矢印１０ａで示す鉛直方向における上側に隣接する層における対象物１４１に対して鉛直方向に隣接している。また、立体物１４０において、透明部分１４２の少なくとも一部は、何れかの層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成している。また、立体物１４０は、鉛直方向に直交する面以外の表面における全ての部分において、鉛直方向に延在することがないし、鉛直方向における上側が下側より迫り出したオーバーハングとなることもない。ここで、鉛直方向に直交する面以外の表面には、貫通穴１４２ａを形成する面を含んでいる。

図８（ａ）に示すように製造された立体物１４０は、図８（ｂ）に示すように造形台１１から取り上げられるのみで完成である。立体物１４０は、表面に傷や汚れが付いたとしても、表面の傷や汚れが付いた部分を削って表面をなだらかにすることによって容易に修復可能である。

図９（ａ）は、印刷データに基づいてインクジェットプリンター１０によって造形台１１上で製造された立体物１５０の斜視図である。図９（ｂ）は、造形台１１から取り上げられた立体物１５０の斜視図である。

図９（ａ）に示す立体物１５０は、対象物１５１と、対象物１５１に隣接して形成される透明部分１５２と、透明部分１５２に囲まれていて文字を示す文字エリア１５３と、透明部分１５２に囲まれていて対象物１５１を装飾する装飾画像１５４とを含んでいる。対象物１５１は、人間の上半身の模型である。対象物１５１の基になった３次元データは、実際の人間が複数の方向からカメラによって撮影された複数の撮影画像に基づいて生成されても良い。透明部分１５２は、矢印１０ａで示す鉛直方向の上側ほど水平面で切断した切断面のサイズが小さくなる四角錐台状の部分である。

文字エリア１５３には、例えば、日付、人名、場所名などの文字が入力されることが可能である。装飾画像１５４としては、ハートマークなどの各種のマーク、対象物１５１を囲むための各種のフレーム、半透明な淡色の画像など、種々の画像が採用されることが可能である。

例えば、上述のインクジェット造形システムの場合には、文字エリア１５３に入力される文字や、装飾画像１５４の種類が利用者によって任意に指定されることが可能になっていることが好ましい。

立体物１５０において、何れかの層における対象物１５１の水平方向における輪郭の少なくとも一部は、この層において透明部分１５２に隣接していて、この層の矢印１０ａで示す鉛直方向における上側に隣接する層における対象物１５１に対して鉛直方向に隣接している。また、立体物１５０において、透明部分１５２の少なくとも一部は、何れかの層の水平方向における輪郭の少なくとも一部を形成している。また、立体物１５０は、鉛直方向に直交する面以外の表面における全ての部分において、鉛直方向に延在することがないし、鉛直方向における上側が下側より迫り出したオーバーハングとなることもない。

図９（ａ）に示すように製造された立体物１５０は、図９（ｂ）に示すように造形台１１から取り上げられるのみで完成である。立体物１５０は、表面に傷や汚れが付いたとしても、表面の傷や汚れが付いた部分を削って表面をなだらかにすることによって容易に修復可能である。

本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、透明部分を被除去用部分に代えて立体物に含んでいる場合、立体物から被除去用部分を除去する必要がない。そして、本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、上述したように、立体物の形状の精度を従来より向上することができる。したがって、本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、透明部分を被除去用部分に代えて立体物に含んでいる場合、形状の精度が高い対象物の製造を容易化することができる。

本実施の形態に係るインクジェット造形方法は、透明部分を被除去用部分に代えて立体物に含んでいる場合、立体物から被除去用部分を除去する必要がないので、被除去用部分を立体物に含んでいる場合と比較して、上述のインクジェット造形システムに適している。

なお、インクジェットプリンター１０は、造形台駆動装置２２によって造形台１１を矢印１０ａで示す鉛直方向に移動させるのではなく、キャリッジ駆動装置２１によってキャリッジ１２を鉛直方向に移動させることによって、鉛直方向における造形台１１に対するキャリッジ１２の相対位置を変更しても良い。同様に、インクジェットプリンター１０は、キャリッジ駆動装置２１によってキャリッジ１２を矢印１０ｂで示す方向に移動させるのではなく、造形台駆動装置２２によって造形台１１を矢印１０ｂで示す鉛直方向に移動させることによって、矢印１０ｂで示す方向における造形台１１に対するキャリッジ１２の相対位置を変更しても良い。また、インクジェットプリンター１０は、キャリッジ駆動装置２１によってキャリッジ１２を矢印１０ｃで示す方向に移動させるのではなく、造形台駆動装置２２によって造形台１１を矢印１０ｃで示す鉛直方向に移動させることによって、矢印１０ｃで示す方向における造形台１１に対するキャリッジ１２の相対位置を変更しても良い。

１０ａ矢印（鉛直方向を示す矢印）
５０層
５０ａ輪郭（層の水平方向における輪郭）
６０層
６０ａ輪郭（層の水平方向における輪郭）
６１領域（層における被除去用部分）
６２領域（層における対象物）
６２ａ輪郭（対象物の水平方向における輪郭）
７０層
７０ａ輪郭（層の水平方向における輪郭）
７１領域（層における被除去用部分）
７２領域（層における対象物）
７２ａ輪郭（対象物の水平方向における輪郭）
８０層
８０ａ輪郭（層の水平方向における輪郭）
８１領域（層における被除去用部分）
８２領域（層における対象物）
１１０立体物
１１１対象物
１１２被除去用部分
１２０立体物
１２１対象物
１２２被除去用部分
１３０立体物
１３１対象物
１３２被除去用部分
１４０立体物
１４１対象物
１４２透明部分
１５０立体物
１５１対象物
１５２透明部分

Claims

造形層を鉛直方向に複数重ねることによって、対象物と被除去用部分とが一体に形成された立体物を造形する造形方法であって、
少なくとも１つの前記造形層は、造形後に前記対象物となる対象物領域と、造形後に前記被除去用部分となる被除去用部分領域とを含んで形成され、
鉛直方向の上下に重なる前記造形層について、前記対象物領域と、前記立体物が設けられない空間部分との間に前記被除去用部分領域が配置されるように造形すると共に、前記被除去用部分領域の前記空間部分との境界外縁を、上方の前記造形層の前記被除去用部分領域より下方の前記造形層の前記被除去用部分領域のほうが前記空間部分側に張り出される外方となるように造形し、
前記対象物領域および前記被除去用部分領域を含んで形成される前記造形層を造形するにおいて、前記対象物領域と前記被除去用部分領域とを、インクジェット方式で吐出したインク滴により同時に形成することを特徴とするインクジェット造形方法。
造形層を鉛直方向に複数重ねることによって立体物を造形する造形方法であって、
前記造形層は、インクジェット方式で吐出したインク滴により形成されるものであり、
少なくとも１つの前記造形層は、異なる複数種類のインクを用いて形成されるもので、
前記複数種類のインクは、造形後に透明部分となる透明インクと、造形後に不透明部分となる不透明インクとを含み、
前記不透明部分は、前記透明部分を造形するための３次元データとは別の３次元データに基づいて造形される対象物であり、
前記立体物が設けられない空間部分と接する最外層の全てが、前記透明インクにより形成された前記透明部分となるよう前記造形層を形成すると共に、
前記造形層を、鉛直方向の上下に重なる前記造形層の全てにおいて、上方の前記造形層の水平方向における外輪郭が、下方の前記造形層の外輪郭の内側に配置されるように造形し、
前記透明部分を透過して前記対象物が視認されるよう造形することを特徴とするインクジェット造形方法。
造形層を鉛直方向に複数重ねることによって立体物を造形する造形方法であって、
前記造形層は、インクジェット方式で吐出したインク滴により形成されるものであり、
少なくとも１つの前記造形層は、異なる複数種類のインクを用いて形成されるもので、
前記複数種類のインクは、造形後に透明部分となる透明インクと、造形後に不透明部分となる不透明インクとを含み、
前記立体物が設けられない空間部分と接する最外層の全てが、前記透明インクにより形成された前記透明部分となるよう前記造形層を形成すると共に、
前記造形層を、鉛直方向の上下に重なる前記造形層の全てにおいて、上方の前記造形層の水平方向における外輪郭が、下方の前記造形層の外輪郭の内側に配置されるとともに、鉛直方向の上下に重なる少なくとも一部の前記造形層において、上方の前記造形層の前記不透明部分の水平方向における外輪郭の少なくとも一部が、下方の前記造形層の前記不透明部分の外輪郭の外側に配置されるように造形し、
前記透明部分を透過して前記不透明部分が視認されるよう造形することを特徴とするインクジェット造形方法。
前記立体物において、前記造形層の水平方向における輪郭を形成する端部と、この造形層の鉛直方向における上側に隣接する前記造形層の水平方向における輪郭を形成する端部とによって形成される勾配は、水平方向における距離に対して鉛直方向における距離が１００倍以下であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のインクジェット造形方法。