JP6876228B2

JP6876228B2 - 三次元造形物作成データ生成装置及び三次元造形物作成データ生成プログラム

Info

Publication number: JP6876228B2
Application number: JP2016172977A
Authority: JP
Inventors: 氷治　直樹; 直樹氷治; 智也高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2016-09-05
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2036-09-05
Also published as: CN107791524A; US20180067477A1; JP2018039126A; CN107791524B

Description

本発明は、三次元造形物作成データ生成装置及び三次元造形物作成データ生成プログラムに関する。

特許文献１には、３次元（３Ｄ）コンピュータベースのモデルから、色を正確に再現した物理的対象物を形成する方法であって、３Ｄコンピュータベースのモデルに関するページ像を形成するステップであって、前記ページ像は、３Ｄコンピュータベースのモデルの断面セグメントに対応し、前記３Ｄコンピュータベースのモデルは、前記物理的対象物を形成するために使用される媒体の色とは異なる画像の色を含むステップと、前記３Ｄコンピュータベースのモデル内の前記画像の色の位置に基づいて、前記画像の色を前記ページ像に組み込むステップであって、前記ページ像は、媒体上に印刷されて、断面印刷物を形成するよう構成され、前記断面印刷物から前記物理的対象物が形成されるステップと、を含む方法が開示されている。

特許文献２には、造形液と混合することで固化する造形粉体に対し、前記造形液を着色したカラー造形液を吐出可能な吐出手段を備え、前記吐出手段が吐出する前記造形液で前記造形粉体を固化した造形層を積層方向に重ねて立体造形物を造形する立体造形装置を制御する制御データを作成する立体造形データ作成装置であって、前記立体造形物の外形形状を表す外形情報、および前記立体造形物の表面の色を特定する色情報を含む立体データを取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記立体データの前記外形情報に基づいて、前記立体造形物を複数の画素の集合体で表した場合に、前記立体造形物の表面部に対応する部位を構成する画素であって前記色情報を含む表面画素を前記集合体から抽出する第一抽出手段と、前記第一抽出手段が抽出した複数の前記表面画素のそれぞれに対し、前記表面画素が含む前記色情報に基づいて、前記造形層の色を構成する複数の構成色を示す構成色情報、および前記構成色それぞれの階調を示す階調情報を決定する決定手段と、前記表面画素のうち処理対象である第一対象画素について、前記決定手段が決定した前記構成色情報が表す前記構成色ごとに、前記決定手段が決定した前記階調情報を量子化し、且つ量子化で生ずる前記階調情報の誤差を、前記表面画素のうち前記第一対象画素に隣接する複数の第一隣接画素の前記階調情報に対して誤差拡散法により拡散する拡散手段と、複数の前記表面画素のそれぞれに対応する位置であって、前記造形層形成前の前記造形粉体に対して前記吐出手段が前記造形液を吐出する吐出位置に対し、前記構成色情報に応じた前記カラー造形液を吐出する吐出情報または前記カラー造形液を吐出しない不吐出情報を、前記拡散手段が量子化した前記階調情報に応じて設定する第一設定手段と、前記第一設定手段が前記吐出位置に対して設定した前記吐出情報および前記不吐出情報を含む前記制御データを作成する作成手段と、を備え、前記拡散手段は、前記第一隣接画素のうち、前記第一対象画素に対して前記積層方向に隣接する第一画素に拡散する前記誤差の割合を、前記第一対象画素に対して前記積層方向とは異なる方向に隣接する第二画素に拡散する前記誤差の割合よりも大きくして拡散することを特徴とする立体造形データ作成装置が開示されている。

特許文献３には、立体モデルの情報に基づいて、シートを前記立体モデルの各断面部分の形状に合わせてカットおよび積層することで３次元造形物を得る製造方法であって、(ａ)前記シートを準備するステップと、(ｂ)前記立体モデルの形状データおよび色データに基づいて、前記立体モデルを所定間隔でスライスして得られる断面の輪郭形状データおよび、前記立体モデルの表面に施された彩色の位置および色に対応させて、前記断面に彩色を施すための彩色領域の画像データを作成するステップと、(ｃ)前記輪郭形状データおよび前記彩色領域の画像データに基づいて、前記シート上に前記彩色領域を規定し、該彩色領域に彩色を施すステップと、を備える３次元造形物の製造方法が開示されている。

特許文献４には、断面体を積み重ねることによって三次元形状を有する立体物を造形する造形装置と、前記立体物に係る三次元データを処理するデータ処理装置とを備える三次元造形システムであって、前記三次元データが、テクスチャマッピングにおいて用いられる、前記立体物の表面の彩色を定義する画像データを含み、前記データ処理装置が、前記三次元データより、前記断面体ごとに彩色を施す彩色領域を指定する領域データを求める領域算出手段と、前記断面体ごとに、前記領域データと、前記画像データとに基づいて彩色を決定する彩色決定手段と、を有することを特徴とする三次元造形システムが開示されている。

特許文献５には、物品の表面に対して垂直方向の複数のボクセルを皮膚の色の領域とする三次元造形物の製造方法が開示されている。

特開２０１３−１１４６７６号公報特開２０１５−４４２９９号公報特開２０００−１７７０１６号公報特開２００３−１４５６３０号公報米国特許出願公開第２０１５／２５８７７号明細書

モデル材をインクジェットにより吐出して三次元造形物を製造する場合、各画素は扁平な形状となる。このため、例えば三次元造形物の表面を同じ色で着色した場合、上面及び下面の色の濃度が、側面の色の濃度と比較して薄くなる場合がある。

本発明は、三次元造形物が同じ色で着色された場合に、面の位置によって色の濃度差が発生するのを抑制することができる三次元造形物作成データ生成装置及び三次元造形物作成データ生成プログラムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の三次元造形物作成データ生成装置は、三次元造形物を表現する複数のメッシュの各々について、前記メッシュを前記三次元造形物の内側に移動させてできる多角柱を、予め定めた方向に沿ったスライス面でスライスした場合の交差領域を着色領域として設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された前記着色領域の色を、前記メッシュの色に設定する色設定手段と、を備え、前記領域設定手段は、前記メッシュの色の濃度が高くなるに従って、前記多角柱の厚みを厚くする。

請求項２記載の発明は、前記メッシュにテクスチャが設定されている場合には、前記テクスチャを前記交差領域に投影する投影手段を更に備える。

請求項３記載の発明の三次元造形物作成データ生成プログラムは、コンピュータに、三次元造形物を表現する複数のメッシュの各々について、前記メッシュを前記三次元造形物の内側に移動させてできる多角柱を、予め定めた方向に沿ったスライス面でスライスした場合の交差領域を着色領域として設定し、設定された前記着色領域の色を、前記メッシュの色に設定し、前記メッシュの色の濃度が高くなるに従って、前記多角柱の厚みを厚くする処理を実行させるための三次元造形物作成データ生成プログラムである。

請求項１、３記載の発明によれば、三次元造形物が同じ色で着色された場合に、面の位置によって色の濃度差が発生するのを抑制することができ、三次元造形物の内側が不必要に着色されるのを抑制することができる、という効果を有する。

請求項２記載の発明によれば、テクスチャを適切に造形することができる、という効果を有する。

三次元造形装置のブロック図である。三次元造形装置の側面図である。三次元造形処理のフローチャートである。三角柱について説明するための図である。テクスチャの投影について説明するための図である。三次元造形物の一例を示す図である。スライス画像の一例について説明するための図である。着色領域について説明するための図である。

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。

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。なお、ＣＰＵ１２Ａは、領域設定手段、色設定手段、及び投影手段の一例である。

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、ディープ紫外線ランプ、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、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。また、ＣＰＵ１２Ａは、ネットワークを介して外部装置から三次元造形プログラム３０Ａを読み込んで実行してもよい。

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、例えば三次元造形物の形状及び色等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ファイルと、色情報及びテクスチャ情報等を含む材質データを取り扱うＭＴＬファイルと、が用いられる。本実施の形態では、三次元造形物４０は、一例として三角形のメッシュの集合として表現される。ＯＢＪファイルには、各メッシュについて、メッシュ固有の面番号及び三角形のメッシュの各頂点の座標データ等が対応付けられて定義されている。また、ＭＴＬファイルには、各メッシュに色情報及びテクスチャ（模様）情報等が対応付けられて定義されている。なお、三次元造形物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３に示す三次元造形処理が実行される。なお、図３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の造形開始の指示が入力された場合に実行される。

図３のステップＳ１００では、三次元造形物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。

ステップＳ１０２では、ＯＢＪファイルを参照し、三次元造形物の形状を定義するメッシュの各々の各々について、メッシュの法線方向に沿って三次元造形物の内側に厚みｄを設定する。すなわち、メッシュを法線方向に沿って三次元造形物の内側に厚みｄ分平行移動させることにより三角柱を形成し、三角柱の６個の頂点の座標データを記憶部３０に記憶する。例えば図４に示すように、メッシュ５０を法線方向Ｈに沿って三次元造形物の内側に厚みｄ分平行移動させることで三角柱５２を形成し、三角柱５２の６個の頂点５２−１〜５２−６の座標データを記憶部３０に記憶する。この処理を全てのメッシュについて行う。

なお、厚みｄは、例えば三次元造形物が同じ色で着色された場合に、メッシュの位置によって色の濃度差が発生しないような厚みに予め設定される。

ステップＳ１０４では、三次元造形物が造形台３６に接地される接地面（ＸＹ平面）と平行なスライス面を設定する。最初は、例えば三次元造形物の最上層にスライス面を設定する。また、後述するステップＳ１２８が否定判定となってステップＳ１０２が実行される際には、予め定めた積層ピッチ（距離）ｐ分下層にシフトさせた面をスライス面として設定する。なお、以下では、設定したスライス面のＺ軸方向における位置をピッチＮｏで表す。例えば、最上層のピッチＮｏを「１」とし、積層ピッチｐ分下層にシフトする毎にピッチＮｏがインクリメントされる。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で算出した三角柱の座標データを参照し、ステップＳ１０４で設定されたスライス面で三次元造形物をスライスした場合に、スライス面と交差する三角柱を抽出する。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で求めた全ての三角柱の座標データに基づいて、三角柱をステップＳ１０２で設定したスライス面でスライスした場合の交差領域をステップＳ１０６で抽出した全ての三角柱の各々について算出する。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で算出した交差領域に色情報を各々設定する。例えば図４の三角柱５２の場合、三角柱５２をスライス面でスライスした場合に、ハッチングで示す交差領域５４が求められる。そして、ＭＴＬファイルを参照して、メッシュ５０に設定された色情報を交差領域５４に設定する（コピーする）。

具体的には、図４の交差領域５４の場合、ステップＳ１０２で設定したスライス面のピッチＮｏと、交差領域５４の４個の頂点５４−１〜５４−４の座標データと、メッシュ５０に設定された色情報と、を対応付けたスライスデータを記憶部３０に記憶する。この処理を、ステップＳ１０４で抽出したメッシュの全てについて実行する。

ステップＳ１１２では、ＭＴＬファイルを参照し、ステップＳ１０４で抽出したメッシュにテクスチャが設定されているか否かを判定し、テクスチャが設定されている場合はステップＳ１１２へ移行し、テクスチャが設定されていない場合はステップＳ１１６へ移行する。

ステップＳ１１４では、ＭＴＬファイルを参照してテクスチャ情報を取得し、取得したテクスチャ情報に基づいて、交差領域にテクスチャを投影する。具体的には、図５に示すように、メッシュ６０にテクスチャ６２が設定されている場合、メッシュ６０の法線方向Ｈに沿って、テクスチャ６２を交差領域６４に向けて投影する。これにより、交差領域６４にテクスチャ６６が投影される。

ステップＳ１１５では、三次元造形物７０の内側の着色領域以外の内部領域に色情報を設定する。本実施形態では、一例として白色を設定する。

ステップＳ１１６では、ステップＳ１１０で記憶部３０に記憶したスライスデータに基づくスライス画像を、公知の手法を用いて量子化し、ＲＧＢのスライス画像データを生成する。

ここで、例えば、造形対象の三次元造形物が、図６に示すように人物の顔の三次元造形物７０であった場合において、三次元造形物７０をスライス面７２でスライスした場合、図７に示すようなスライス画像７４が得られる。この場合、三次元造形物７０とスライス面７２との交差領域が、ハッチングで示す着色領域７６として設定されるが、三次元造形物７０の内側の着色領域７６以外の内部領域７８については、白色が設定される。例えばＲＧＢ各８ビットで量子化した場合には、内部領域７８内の各画素の画素値をＲ＝Ｇ＝Ｂ＝２５５に設定する。また、物質が存在しない三次元造形物７０の外側の外側領域８０の各画素には、透過（Ａｌｐａ）値を設定する。

ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で量子化したＲＧＢのスライス画像データをＣＭＹＫのスライス画像データに公知の手法を用いて変換する。

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１８で生成したＣＭＹＫのスライス画像データに対して、公知の手法を用いてガンマ補正処理を実行する。

ステップＳ１２２では、ステップＳ１２０でガンマ補正されたＣＭＹＫのスライス画像データに対して、公知の手法を用いてハーフトーン処理を実行する。

ステップＳ１２４では、サポート材データ３０Ｃを生成する。三次元造形物は、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、現在処理対象である層の直ぐ上に隣接する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を特定し、サポート材データ３０Ｃを生成する。例えば図２に示すような三次元造形物４０の場合、オーバーハング部分の下方の空間をサポート部４２として特定し、サポート部４２にサポート材が吐出されることを表すサポート材データ３０Ｃを生成する。

具体的には、現在処理対象である層の直ぐ上に隣接する層において三次元造形物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、すなわちモデル材又はサポート材が存在する領域とＸＹ平面上で同じ領域を、上の層の材料が存在する領域を支えるためにサポート材が必要なサポート部と特定する。そして、特定したサポート部にサポート材が吐出されることを表すサポート材データ３０Ｃを生成する。

ステップＳ１２６では、ステップＳ１１８で生成したＣＭＹＫのスライス画像データに基づいて、各色の色分解画像をＴＩＦＦ（Tagged Image File Format）形式で生成する。なお、画像の形式は、ＴＩＦＦ形式以外の形式でもよい。

ステップＳ１２８では、最下層までスライス面をシフトさせたか否かを判定し、最下層までシフトさせた場合はステップＳ１３０へ移行し、最下層までシフトさせていない場合、すなわち未処理のスライス面が存在する場合はステップＳ１０２へ移行し、スライス面を積層ピッチｐ分下層にシフトさせて上記と同様の処理を実行する。

ここで、着色領域の範囲の具体例について図８を参照して説明する。図８に示すように、三次元造形物９０をスライス面Ｓ１でスライスした場合、メッシュＭ１をメッシュＭ１の法線方向に厚みｄ分平行移動させてできる三角柱Ｔ１と、スライス面Ｓ１と、が交差する交差領域Ｋ１がメッシュＭ１の色で着色された着色領域となる。

また、三次元造形物９０をスライス面Ｓ２でスライスした場合、メッシュＭ２をメッシュＭ２の法線方向に厚みｄ分平行移動させてできる三角柱Ｔ２と、スライス面Ｓ２と、が交差する交差領域Ｋ２がメッシュＭ２の色で着色された着色領域となる。また、スライス面Ｓ２は、三角柱Ｔ１とも交差するので、三角柱Ｔ１とスライス面Ｓ２との交差領域Ｋ２１もメッシュＭ１の色で着色された着色領域となる。

以上より、三角柱Ｔ１をスライス面Ｓ１〜Ｓ５でスライスした場合における交差領域Ｋ１、Ｋ２１、Ｋ３１、Ｋ４１、Ｋ５１については、メッシュＭ１の色で着色された着色領域となる。また、三角柱Ｔ２をスライス面Ｓ２〜Ｓ５でスライスした場合における交差領域Ｋ２、Ｋ３２、Ｋ４２、Ｋ５２については、メッシュＭ２の色で着色された着色領域となる。

なお、メッシュＭ３をメッシュＭ３の法線方向に厚みｄ分平行移動させてできる三角柱Ｔ３をスライス面Ｓ２〜Ｓ５でスライスした場合の交差領域、メッシュＭ４をメッシュＭ４の法線方向に厚みｄ分平行移動させてできる三角柱Ｔ４をスライス面Ｓ３〜Ｓ５でスライスした場合の交差領域、メッシュＭ５をメッシュＭ５の法線方向に厚みｄ分平行移動させてできる三角柱Ｔ５をスライス面Ｓ４、Ｓ５でスライスした場合の交差領域についても上記と同様である。

このように三次元造形物９０の内側に着色領域を設けることにより、三次元造形物を同じ色で着色した場合に、面の位置によって濃度が異なるのが抑制される。

ステップ１３０では、ＵＶ光源２２を制御して、ＵＶ光の照射を開始させる。

ステップ１３２では、造形処理を実行する。すなわち、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、ステップＳ１２６で生成した各色のＴＩＦＦ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１３４では、ステップ１３０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、三次元造形処理が終了する。

このように、本実施形態では、メッシュを法線方向に厚みを持たせた三角柱とスライス面とが交差する交差領域をメッシュの色で着色する。これにより、メッシュの法線方向の内側に向けて、予め定めた厚みでメッシュの色で着色された三次元造形物が作成されるため、三次元造形物が同じ色で着色された場合に、面の位置によって色の濃度差が発生するのが抑制される。

なお、本実施形態では、メッシュに厚みを持たせて三角柱を形成する際の厚みｄを一定の値とした場合について説明したが、メッシュに設定された色情報の濃度に応じて厚みｄを設定してもよい。例えば、メッシュの色情報の濃度が高くなるに従って、厚みｄを厚くするようにしてもよい。これにより、三次元造形物の内側が不必要に着色されてしまうのが抑制される。

また、メッシュにテクスチャが設定されている場合には、設定されているテクスチャが精細な場合には、厚みｄは薄めに設定することが好ましい。

また、本実施形態では、三次元造形物の内側の着色領域の更に内側を白色に設定する場合について説明したが、他の色に設定してもよい。また、他の色にする場合は、白色に設定する場合と比較して厚みｄを厚めに設定することが好ましい。

また、本実施形態では、メッシュの形状が三角形の場合について説明したが、これに限らず四角形以上の多角形としてもよい。

また、本実施形態では、インクジェット方式の三次元造形装置について説明したが、これに限らず、熱溶融方式の三次元造形装置にも本発明を適用してもよい。

また、上記各実施形態では、モデル材吐出ヘッド１６等がＸＹ平面上を走査しながら造形台３４がＺ軸方向に徐々に下降する場合について説明したが、造形台３４を固定とし、モデル材吐出ヘッド１６等がＸＹ平面上を走査しながらＺ軸方向に徐々に上昇するようにしてもよい。また、両者がＺ軸方向に離間するように移動してもよい。

また、上記各実施形態で説明した三次元造形装置１０の構成（図１参照）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。

１０三次元造形装置
１２コントローラ
１４モデル材収容部
１６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
２２ＵＶ光源
２４ＸＹ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
３２通信部
３６造形台
４０、７０、９０三次元造形物

Claims

三次元造形物を表現する複数のメッシュの各々について、前記メッシュを前記三次元造形物の内側に移動させてできる多角柱を、予め定めた方向に沿ったスライス面でスライスした場合の交差領域を着色領域として設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段により設定された前記着色領域の色を、前記メッシュの色に設定する色設定手段と、
を備え、
前記領域設定手段は、前記メッシュの色の濃度が高くなるに従って、前記多角柱の厚みを厚くする
三次元造形物作成データ生成装置。
前記メッシュにテクスチャが設定されている場合には、前記テクスチャを前記交差領域に投影する投影手段
を更に備えた請求項１記載の三次元造形物作成データ生成装置。
コンピュータに、
三次元造形物を表現する複数のメッシュの各々について、前記メッシュを前記三次元造形物の内側に移動させてできる多角柱を、予め定めた方向に沿ったスライス面でスライスした場合の交差領域を着色領域として設定し、
設定された前記着色領域の色を、前記メッシュの色に設定し、
前記メッシュの色の濃度が高くなるに従って、前記多角柱の厚みを厚くする
処理を実行させるための三次元造形物作成データ生成プログラム。