JPH1029245A - 造形装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 三次元空間要素の属性データに基づいて造形
要素を配置・固定して、属性データに対応する造形物を
生成できるようにする。 【解決手段】 変換部５２は三次元セル属性情報記憶部
２３の属性データに基づいて造形要素情報を生成し、造
形要素情報記憶部５３に記憶する。三次元プリンタ５１
は造形要素情報に応じてスタッカ５６、搬送部５７およ
びピッカ５８を制御して造形空間に造形要素をならべて
いき、また塗布部５９を制御して造形要素に接着剤を塗
布して造形要素を接着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、造形物を生成す
る造形装置および方法に関し、とくに三次元空間要素の
属性データに基づいて造形要素を配置・固定して、属性
データに対応する造形物を生成できるようにしたもので
ある。また、この発明は医薬品、食品、電機部品等の材
料を所望の配置で配合して完成品または中間生成物を製
造する配合装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータを用いて三次元造形物を設
計したり、表示したり、印刷したりすることは広く行わ
れている。また、コンピュータまたは数値制御装置を用
いて製品またはその部品を削ったり、切断したり、組み
立てたりすることも行われている。また、コンピュータ
が生成した目標造形物の断面形状データに基づいて光硬
化性樹脂液層を光で走査してその断面形状の液層を硬化
させるという処理を繰り返して目標造形物を生成するこ
とが知られている（特開昭６２−２５１２２７号公
報）。しかしながら三次元造形物を規定する三次元空間
要素のデータから三次元造形物またはその雛形を生成す
ることは行われていなかった。

【０００３】三次元造形物を三次元グラフィックス編集
装置で編集したユーザが、プリンタを用いて２次元的な
画像を出力するのと同じように、三次元造形物のデータ
を受け取って三次元造形物そのものを出力する装置すな
わち三次元のプリンタが存在すれば大変便利である。本
発明者はこのような三次元プリンタを実現すべく鋭意研
究を重ねて本発明をなすに至った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は以上の事情
を考慮してなされたものであり、三次元造形物を規定す
る三次元空間要素の属性データに基づいてその三次元造
形物またはその雛形を生成することができる造形装置お
よび方法を提供することを目的としている。また、この
発明はさらに医薬品、食品、電機部品等の材料を所望の
配置で配合して医薬品、食品、電機部品等の完成品や中
間生成物を製造する配合装置および方法を提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明では、以上の目
的を達成するために、造形装置に、所定の三次元空間を
埋める複数の三次元空間要素の属性を記憶する手段と、
上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
て、１または一塊の三次元空間要素に対応する造形要素
を所定の造形空間に順次に配置する手段と、上記配置さ
れた造形要素の少なくとも一部を固定する手段とを設け
るようにしている。

【０００６】この構成においては、三次元空間要素の属
性に基づいて造形物を生成することができる。

【０００７】また、この構成において、上記固定する手
段は、所定の１の属性または所定の複数の属性のいずれ
かを有する三次元空間要素に対応する造形要素どうしを
接着するようにしてもよい。また、上記三次元空間要素
の属性は光学的な属性としてもよい。また、上記造形要
素は上記属性に対応する光学的な性質を有するようにし
てもよい。また、上記造形要素は上記属性に対応する材
料で形成されるようにしてもよい。さらに、透明の属性
を有する三次元空間要素の少なくとも一部に対応する位
置には上記造形要素を配置しないようにしてもよい。

【０００８】また、この発明によれば、上記目的を達成
するために、造形装置に、所定の三次元空間を埋める複
数の三次元空間要素について属性を生成する手段と、上
記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
て、１または一塊の三次元空間要素に対応する造形要素
を所定の造形空間に順次に配置する手段と、上記配置さ
れた造形要素の少なくとも一部を固定する手段とを設け
るようにしている。

【０００９】また、この発明によれば、上記目的を達成
するために、造形方法において、所定の三次元空間を埋
める複数の三次元空間要素の属性を記憶するステップ
と、上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基
づいて、１または一塊の三次元空間要素に対応する造形
要素を所定の造形空間において順次に配置するステップ
と、上記配置された造形要素の少なくとも一部を固定す
るステップとを実行するようにしている。

【００１０】また、この発明によれば、上記目的を達成
するために、配合装置に、所定の三次元空間を埋める複
数の三次元空間要素の属性を記憶する手段と、上記複数
の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づいて、１ま
たは一塊の三次元空間要素に対応する配合要素を所定の
実空間に順次に配置する手段と、上記配置された配合要
素の少なくとも一部を固定する手段とを設けるようにし
ている。

【００１１】この構成において、上記配合要素は医薬品
の材料や、食品材料や、電機部品の材料とすることがで
きる。

【００１２】また、この発明によれば、上述の目的を達
成するために、配合方法において、所定の三次元空間を
埋める複数の三次元空間要素の属性を記憶するステップ
と、上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基
づいて、１または一塊の三次元空間要素に対応する配合
要素を所定の実空間に順次に配置するステップと、上記
配置された配合要素の少なくとも一部を固定するステッ
プとを実行するようにしている。

【００１３】

【発明の実施の態様】

［実施例の概要］以下この発明の実施例について説明す
る。この実施例においては、三次元グラフィックスシス
テムで生成した三次元グラフィックスに基づいて三次元
造形物を製造する。もちろん素材を選択することによ
り、医薬品、食品、電機部品等を製造することができ
る。

【００１４】図１は、この発明を適用する情報処理環境
を示すものである。この情報処理環境においては、三次
元グラフィックスシステム１０で作成した三次元グラフ
ィックを三次元プリンタ制御システム５０および三次元
プリンタ５１により三次元造形物として出力するように
なっている。図１において、三次元グラフィックスシス
テム１０はコンピュータ１１上で実行されるプログラム
として実現されている。コンピュータ１１はたとえば通
常のパーソナルコンピュータでよい。コンピュータ１１
は、ディスプレイ１２、マウス装置１３、キーボード１
４、その他のハードウェア１５、オペレーティング・シ
ステム１６、ウインドウ管理システム１７、入出力制御
システム１８等からなっている。コンピュータ１１の構
成は種々変更できることはもちろんである。

【００１５】図２は、三次元グラフィックスシステム１
０が扱う三次元グラフィックス空間１００を示す。三次
元グラフィックス空間は複数の正六面体の三次元セル１
０１に満たされている。図２では、説明の便宜上三次元
セルの個数を３２７６８個（＝３２×３２×３２）とし
たが、通常のグラフィックスの用途ではその解像度に応
じて三次元セル１０１の個数を設定することが好まし
い。この実施例では三次元セル１０１の光学的な属性、
例えば、明度、彩度、色相（またはこれに応じたＲＧＢ
信号等）を設定する。初期設定時の属性は空または透明
である。

【００１６】また、この実施例では、三次元セル１０１
を指定するときに、図３に示すように、二次元平面１０
２と奥行き１０３とを用いる。二次元平面１０２はグラ
フィックスが表示されるディスプレイ１２の表示画面に
一致または平行するようにユーザに対して表示されるの
で、ユーザは、画面ポインティング装置例えばマウス装
置１３やキーボード１４のキーを操作して二次元平面１
０２上の位置を、違和感なく、指定することができる。
奥行き１０３に沿う方向の位置はキーボード１０４の上
向きの矢印キー等で移動させ指定することができる。

【００１７】図４は三次元グラフィックスシステム１０
が扱う三次元グラフィックス空間と、三次元プリンタ５
１が扱う三次元造形空間２００との対応関係を示してい
る。三次元グラフィックス空間１００の三次元セルには
三次元造形空間２００の造形要素が対応する。１つの三
次元セルに１塊の造形要素が対応してもよいし、１塊の
三次元セルに１つの造形要素が対応してもよい。その他
種々の対応が可能である。

【００１８】ユーザは、後述するように、マウス装置１
３やキーボード１４を用いて三次元グラフィックスシス
テム１０を対話的に操作して、三次元セル１０１の属性
を変更し、これによって三次元グラフィックスを描画で
きる。

【００１９】［三次元グラフィックスシステム］図５
は、三次元グラフィックスシステム１０を模式的に示す
ものであり、この図において、三次元グラフィックスシ
ステム１０は入力部２１、三次元セル特定部２２、三次
元セル属性情報記憶部２３、描画部２４、画像メモリ２
５、出力制御部２６、出力装置２７等からなっている。
入力部２１は、平面ポインティング部３０、奥行きポイ
ンティング部３１、属性指定部３２、モード指定部３３
およびツール指定部３４からなっている。平面ポインテ
ィング部３０は例えばマウス装置１３であり、図３の二
次元平面１０２の位置を指定するものである。奥行きポ
インティング部３１は例えばキーボード１４の所定のキ
ー、例えば上向きの矢印キーであり、図３の奥行き１０
３に沿った方向の位置を指定するものである。属性指定
部３２は三次元セル１０１の変更後の属性を指定するも
のであり、具体的には、画面上の属性指定用のメニュー
（パレット）やアイコンに対する指定に基づいて属性を
指定する。ツール指定部３４は、鉛筆、ブラシ、スプレ
ー等の描画特性を指定するツールであり、通常の二次元
グラフィックスシステムと同様なものである。ツール指
定部３４の指定により、平面ポインティング部３０およ
び奥行きポインティング部３１で指示された三次元セル
またはその近傍のセルが属性変更対象として特定され
る。ツールが鉛筆の場合、近傍の範囲は小さくなり、ブ
ラシの場合、大きくなる。スプレーの場合、スプレーの
拡散にあわせた近傍処理用マスクが用いられる。属性変
更対象の特定は、ツール指定部３４、平面ポインティン
グ部３０および奥行きポインティング部３１の出力に基
づいて三次元セル特定部２２により実行される。ツール
指定部３４も、具体的には、メニューやアイコンに対す
る指定に基づいて属性を指定する。

【００２０】三次元セル属性情報記憶部２３は、三次元
セル１０１の属性情報を記憶し、またセル特定部２２に
より特定された三次元セル１０１の属性を属性指定部３
２で指定された属性に変更するものである。初期状態に
おいては、すべての属性情報は空、または透明である。
三次元セルの属性情報はどのような形態で保持されてい
てもよい。例えば、属性値の一次元配列として表示され
てもよいし、そのランとして表示されてもよい。

【００２１】また１つのセルが複数の属性を含むように
してもよい。属性としては、色等の光学的な属性のみで
なく、温度、質量その他の属性を採用できる。またセル
の属性としてセルの部分の性質を保持してもよい。例え
ばセルの面、辺、内部の特性をセルの属性とすることが
できる。面に関する属性としては例えば粘着力がある。
これは面と面とをどのくらいの力で切り離せるかを示す
ものである。またグラフィック表示の際に必要に応じて
温度等の属性を光学的な属性例えば輝度は色相情報に変
換して表示することもできる。

【００２２】モード指定部３３はこの実施例の動作モー
ドを設定するものであり、具体的には、メニューやアイ
コンに対する指定に基づいてモードを設定する。この実
施例では、疑似三次元入力モード、三次元ビュー・
モード、回転モード等がある。

【００２３】描画部２４は、三次元セル属性情報記憶部
２３の属性情報に基づいて各三次元セル１０１の描画を
行うものである。描画部２４は三次元描画部３５および
二次元描画部３６からなっている。三次元描画部２４は
例えば三次元セル１０１のグラフィックス画像のデータ
を所定のアルゴリズムで計算して出力するものである。
場合によっては、予め用意された単純化された画像デー
タを用いて描画を行ってもよい。二次元描画部３６は、
三次元グラフィックス空間１００のスライスの状態を二
次元的に表示する画像データを生成するものであり、た
とえば、従来のビットマップ式の二次元グラフィックス
システムのものと同様に構成することができる。

【００２４】画像メモリ２５は描画部２４からの描画デ
ータ（ビットマップデータ）をストアするものであり、
この描画データに基づいて出力制御部２６が出力装置２
７例えばディスプレイやプリンタにグラフィックデータ
を出力する。

【００２５】三次元グラフィックスシステム１０を用い
てグラフィックスを編集する場合について説明する。編
集走査は疑似三次元入力モード等で行う。先の図３は、
疑似三次元入力モードの表示状態を示す。ここで、疑似
と呼んでいるのは、通常の斜視図（斜軸投影図法）と異
なり、対応する三次元空間における二次元平面１０２が
画面と平行に見え、他方、奥行きを投射する投射線が画
面（投影面）に対して斜行しているからである（オブリ
ーク投影図法）。このような見え方は斜視図としては正
確なものではないが、十分に三次元の位置を認識でき
る。また二次元平面１０２がディスプレイ１２の表示画
面と一致または平行して表示されるので、二次元平面１
０２に関する位置をマウス装置１３等でユーザフレンド
リに入力できる。

【００２６】この疑似三次元入力モードでは、三次元描
画部３５に疑似三次元描画の指令が送られて、疑似三次
元表示の描画データが生成される。

【００２７】描画を行うときには、カーソルの形状がツ
ールの形状、例えば鉛筆に変形し、ユーザはこの鉛筆カ
ーソルを見ながら操作を行う。ユーザは例えばマウス装
置１３を移動させて二次元平面１０２に関する鉛筆カー
ソルの位置を変化させ、また例えばキーボード１４の上
矢印キーを押して奥行きの位置を変化させる。両操作を
同時に行える。このようにすると、鉛筆カーソルがあた
かも三次元空間を移動するように画面に表示される。鉛
筆カーソルの軌跡には属性の更新された三次元セルが表
示される。鉛筆カーソルの場合、その位置の三次元セル
の属性が更新される。もちろん設定により近傍の三次元
セルの属性も更新されるようにしてもよい。ブラシの場
合も同様に描画が行われる。ただし１つのカーソルの軌
跡で属性が更新される三次元セルの個数が多くなる。ま
た塗りつぶしを行うこともできる。例えば、閉じた空間
を描画し、この中を指示すればよい。また描画したオブ
ジェクトを移動させてその軌跡に含まれる三次元セル１
０１の属性をそのオブジェクトの属性と同一にしたり、
論理処理をしたりすることができる。

【００２８】なお、図３の左下に一列に並ぶ３２個の駒
は、奥行き位置を表示するものである。図の例では、
「２７」の表示が、２７番目の奥行き（２７番目のスラ
イス）が指定されていることを示す。「２７」の表示の
前の駒は透明または半透明表示される。ツールが現在ポ
インティングしている奥行きがこのような表示によりユ
ーザに表示される。またこの駒をクリック処理（マウス
装置１３のボタンを押してすぐ離す）等することにより
現在処理しようとしている奥行き（スライス）を指定す
ることができる。このようにした後、カーソルを該当す
るスライス領域内部まで移動させると、カーソルが描画
ツール例えば鉛筆ツールのカーソルに変更されて、設定
時の属性で描画が可能となる。設定された属性で描画を
行うかどうかはマウス装置１３のボタン等の操作で切り
替えることができる。

【００２９】また、描画したオブジェクトを、オブジェ
クト単位またはそれに含まれるセル単位で指定して移
動、コピー、削除等を行える。セル単位で指定して移動
させた場合、先に説明したセルの面の粘着力の属性に応
じて隣接セルがともに移動するかどうかが決定される。
所定の方位の面の粘着力のみ強くすればその方位のセル
のみが随伴して移動する。また描画オブジェクト同志が
隣接する場合も（隣接する赤の描画オブジェクトと黄色
の描画オブジェクト。属性として保持する描画オブジェ
クト識別子で描画オブジェクトを区切ってもよい）、例
えば、境界のセル面の粘着力の総和に応じて隣接描画オ
ブジェクトが移動するかどうかを決定するようにでき
る。

【００３０】［三次元プリンタ］図６は三次元プリンタ
制御システム５０および三次元プリンタ５１を示すもの
で、この図において、三次元プリンタ制御システム５０
はデータ変換部５２、造形要素情報記憶部５３、出力検
証部５４、ユーザインタフェース部５５等を有してい
る。また、三次元プリンタ５１はスタッカ５６、搬送部
５７、ピッカ５８、塗布部５９、後処理部６０、および
これらエレメントを制御するエレメント制御部６１等を
有している。

【００３１】三次元プリンタ制御システム５０の変換部
５２は図７に示すようにパレット５２ａと出力形式に応
じた二次変換部５２ｂとを有する。パレット５２ａは、
１または１塊の三次元セルにどのような粒度の造形要素
を対応させ、また三次元セルの属性に応じてどのような
種類（属性）の造形要素を対応させるかを決定するもの
である。たとえば、無彩色の属性を有する三次元セルに
空の造形要素（造形要素なし）を対応させ、有彩色の三
次元セルにその色の材料からなる造形要素を対応させる
ことができる。また三次元セルと造形要素の目盛りが異
なるため複数対１に対応するときには、多数決で造形要
素の種類を決定するようにしてもよい。

【００３２】また三次元セルは光学的な属性以外にも温
度、質量その他種々の属性を保持することができ、これ
ら光学的な属性以外の属性と種々の材料の造形要素とを
対応させて造形を行うようにしてもよい。

【００３３】二次変換部５２ｂは出力形式に応じて形態
の変更を行うものである。出力形式には以下のものがあ
る。 水中花型 水中花型は、作業領域全体を、色付きの造形要素と、透
明の造形要素で満たすものである。すなわち、図形要素
に対応する箇所を対応する色の造形要素で満たし、図形
要素のない透明な部分（属性が空または透明の三次元セ
ルの領域）に対応して透明な造形要素を満たす。この結
果、図形要素の対応する色付きの造形要素が、透明な造
形要素で覆われ（一部の色付きの造形要素が直接に外部
に露出することもあり得る）、あたかも水中花のような
形態をとる。 非水中花型 非水中花型は、属性が空または透明の三次元セルの領域
には何等造形要素を配置しないで形成するものである。 補強非水中花型 補強非水中花型は、原則として非水中花型と同様に、属
性が空または透明の三次元セルの領域には何等造形要素
を配置しない。ただし、そのままでは、落下してしまう
造形要素が存在する場合には、それを保持するための透
明な補強用の造形要素を所望の領域に配置するものであ
る。 純粋積み上げ型 純粋積み上げ型は、下方に他の安定した造形要素がな
く、そのままでは落下してしまう造形要素がある場合に
は、それをそのまま落下させて積み上げて構成するもの
である。落下して積み上げられる造形要素に関しては、
元の三次元グラフィックスにおける三次元セルの空間的
な配置は保持されない。 台座の有無 以上のいずれの型についても台座を設けることができ
る。台座には一番下の層の造形要素が固定される。非
水中花型、補強非水中花型および純粋積み上げ型に
おいては、造形要素の複数の塊が分離されて配置される
場合には、それら塊がばらばらになるおそれがある。台
座がある場合には、造形要素の複数の塊が分離して配置
される場合でも、造形要素の複数の塊を一体的に固定で
き、それら塊が別々になってしまうことがない。また、
台座があると、上下に隣接する造形要素同士を固着すれ
ば、側方に隣接する造形要素を固着しなくても、ある程
度安定した造形物を製造できる。したがって、固着処
理、例えば接着処理を簡略化することができる。

【００３４】二次変換部５２ｂは、出力形式に応じて、
空または透明の三次元セル属性を所定の造形要素に対応
させ、また純粋積み上げ型の場合には造形要素の配置を
変更するものである。二次変換部５２ｂは、まず、水中
花型出力形式の場合には空または透明の三次元セル属性
を透明の造形要素に対応させる。透明補強型の場合に
は、補強箇所を検出して対応する箇所に透明の造形要素
を対応させる。純粋積み上げ型の場合には、造形要素の
位置を突き当たるまで下方に移動させるようにする。

【００３５】ユーザインタフェース５５は出力形式の選
択入力等をユーザが行えるようにするものである。図８
は出力形式の選択とそれに応じた出力を実行する流れを
示す。この図において、ユーザインタフェース５５は出
力要求に応じて出力形式の選択を行う。すなわち出力形
式のオプションをユーザに表示し、またユーザの出力形
式選択の入力を受け取る（Ｓ１００、Ｓ１０１）。つぎ
に出力形式の選択に応じて出力検証部５４が出力形式が
そのまま実行可能かどうかを判別する（Ｓ１０２）。可
能であれば、そのまま三次元セルの属性データを造形要
素（空の造形要素も含む）の属性データに変換する（Ｓ
１０７）。出力が不可能であれば、ユーザインタフェー
ス５５は代替出力形式をユーザに選択させ、選択された
代替出力形式の造形物を表す三次元グラフィックを生成
して表示する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。ユーザはグラフ
ィック表示を見て出力実行、代替出力形式の再選択、中
止を選択できる（Ｓ１０５）。再選択の場合にはステッ
プＳ１０３に戻り、中止のときは何もせずに終了し、出
力実行のときにはステップＳ１０７に進み、三次元セル
の属性データを造形要素（空の造形要素も含む）の属性
データに変換する。変換の後には三次元プリンタ５１の
出力操作が行われる。

【００３６】例えば、ユーザが水中花型の出力形式を選
択した場合には、常に出力が可能であるので、空の三次
元セルを透明の造形要素に変換し、それ以外の三次元セ
ルを対応する造形要素に変換し、これに基づいて三次元
プリンタ５１が出力を行う。ユーザが非水中花型の出力
形式を選択した場合には、そのままではうまく出力され
ない場合がある。うまく出力されない場合には再選択が
行われる。補強非水中花型の出力形式が選択された場合
には、造形要素の複数の塊が分離していると、そのまま
ではうまく出力されないので、再選択が行われる。それ
以外の場合には、そのまま出力が行われる。純粋積み上
げ型の出力形式が選択された場合も、造形要素の複数の
塊が分離していると、そのままではうまく出力されない
ので、再選択が行われる。それ以外の場合には、そのま
ま出力が行われる。

【００３７】つぎに三次元プリンタ５１の各部について
説明する。図９はスタッカ５６、搬送部５７、ピッカ５
８および塗布部５９の機構部を説明するものであり、こ
の図において、スタッカ５６には複数列の造形要素供給
部５６ａが設けられている。造形要素供給部５６ａは造
形要素２０１を蓄積し、アクチュエータ５６ｂが駆動さ
れると１つずつ造形要素２０１を搬送部５７上に落下さ
せる。各造形要素供給部５６ａは対応する種類の造形要
素２０１を蓄えており、所望の種類の造形要素２０１を
選択的に搬送部５７上に落下させることができる。搬送
部５７は空気圧の相違を利用して、造形要素２０１をピ
ッカ５８のピッカノズル５８ａの下方位置まで搬送する
（図の右から左へ）。造形要素２０１がピッカノズル５
８ａの下部まで搬送されるとピッカノズル５８ａは圧力
変動を検出して造形要素２０１の存在をを判別し、吸引
動作を開始する。すなわち内部を真空状態として造形要
素２０１をノズル先端に吸着し、造形要素２０１をさら
に搬送する。

【００３８】まずピッカノズル５８ａは（ｂ）に示すよ
うに、塗布部５９まで移動する。この移動により造形要
素２０１は塗布部５９の接着剤塗布領域５９ａに配置さ
れ、塗布ノズル５９ｂにより接着剤を塗布される。接着
剤は例えば２液型のものとする。ピッカノズル５８ａを
回転させることにより、任意の側面に接着剤を塗布する
ことができる。なお接着剤の塗布が不要な出力形式の場
合にはこの処理を省略する。

【００３９】こののちピッカノズル５８ａはワークスペ
ース６３まで移動し、接着剤が塗布された造形要素２０
１を基板６３ａ上に配置していく。基板として台座６２
を用いてもよいし。基板６３ａの上に台座６２を配置し
てもよい。

【００４０】造形要素２０１は以上のようにして並べら
れ、順次に積み上げられていく。すなわち、図１０に示
すように、一番下の層について造形要素２０１が左手前
から順次、…に示すように配置され（ａ〜ｅ）、つ
ぎに下から２番目の層について造形要素２０１が左手前
から順次に並べられ、以下同様に上の層についても造形
要素が並べられていく。なお、造形要素２０１の積み上
げの仕方は出力形式に応じて変更される。

【００４１】このようにして最終的に図１０（ｊ）に示
すような造形物が生成される。この造形物は灰皿であ
る。この例では８×８×８の造形空間を用いたものであ
る。なお、図６の後処理部６０により必要に応じて種々
の後処理が行われる。たとえば、透明包装で堅固に覆わ
れたり、加熱処理されたり、湯煎処理されたりする。

【００４２】図１１は他の造形物を製造する例を示す。
この例は３２×３２×３２の造形空間を用いて灰皿を作
っている。

【００４３】なお接着剤の塗布の有無および塗布量を三
次元セルの面の粘着力の属性に応じて調整するようにし
てもよい。例えば、上下の面の接着力を強くし、左右前
後の面の接着力を弱くすれば上下方向に強度がありその
他の方向では分離が容易な造形物を製造できる。また接
着以外の固着例えば造形要素の凹凸のはめ込みにより固
着する場合、凹凸の有無が面の接着力に対応する。

【００４４】［出力形式］つぎに、出力形式の具体例に
ついて説明する。なお造形要素は立方体や直方体とする
ことができる。以下では特に断らない限り立方体造形要
素のことを単に造形要素と呼ぶ。

【００４５】（ａ）水中花型（非接着型） ・透明造形要素…エポキシ樹脂、アクリル樹脂または硬
質ガラス。 ・カラー造形要素…いわゆるカラーの発色のいいプラモ
デル用プラスティック等。 ・接着剤…無し（隣接する造形要素の面と面の間は接着
固定せず）。 ・出力方法…カラー造形要素も、透明造形要素も、まっ
たく同じように扱い、造形空間に配置していく。造形要
素を積み上げた後、透明な板部材で回りを覆い固定する
ので造形要素同士の接着は不要である。 ・固定方法…下から順番に造形要素を積み上げて、造形
空間を占める立方体を構成し、この立方体をその外側か
ら、無色透明のエポキシ樹脂、アクリル樹脂または硬質
ガラスからなる６枚の正方形板部材で覆い、それら６枚
の正方形板部材同士を立方体の辺に相当する箇所で接着
固定する。すなわち立方体の造形物を立方体の水槽ケー
スに入れたような形態となる。なお板部材の材質を透明
造形要素と同じものにすれば屈折率の変化による見にく
さを解消できる。 ・長所…温度変化を伴わない、純粋な機械的作業のみで
造形を行える。不用になった場合、外側のケースを割れ
ば中の造形要素は再利用できる。

【００４６】（ｂ）水中花型（接着型） ・透明造形要素…エポキシ樹脂、アクリル樹脂または硬
質ガラス。 ・カラー造形要素…いわゆるカラーの発色のいいプラモ
デル用プラスティック等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）。 ・出力方法…カラー造形要素も、透明造形要素も、まっ
たく同じように扱い、造形空間に配置していく。 ・固定方法…下から順番に造形要素を積み上げていく。
積み上げていく際、隣接する造形要素の間に接着剤を塗
布する。 ・長所…温度変化を伴わない、純粋な機械的作業のみで
造形を行える。

【００４７】（ｃ）カラープラスティック純粋積み上げ
（台座有り） ・透明造形要素…無し。 ・カラー造形要素…いわゆるカラーの発色のいいプラモ
デル用プラスティック等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）。 ・出力方法…カラー造形要素を、台座の上に、一番下の
層から積み上げるように配置していく。台座の材質は接
着剤でカラー造形要素と接着でき、強度的に満足の行く
ものであれば、どのようなものでもよい。造形対象の三
次元グラフィックスにおいて透明三次元セルの上に非透
明三次元セルがあるときには非透明三次元セルを下方に
シフトさせ、個々のカラー造形要素が必ずカラー造形要
素または台座により支持されるようにする。三次元セル
を下方にシフトすると元の空間的な配置は保持されな
い。 ・固定方法…まず、下から第１番目の造形要素層が、ロ
ボット的作業により、台座の上に置かれる。この作業に
おいては、個々の造形要素が置かれる直前にその造形要
素の下の面に、エポキシ樹脂接着剤（２液式）が塗布さ
れる。２液の主剤および硬化剤は、塗布される段階で初
めて混ざり合う。個々の造形要素が置かれた直後にその
造形要素の上面から、軽く圧力がかけられ、接着を完全
なものにする。次に下から２番目の造形要素層が同様に
置かれる。以後その工程が繰り返される。 ・長所…台座があるので、横に隣接する造形要素との間
の接着をしなくても台座によって全体的な構造要素の配
置が保たれる。すなわち横に隣接する造形要素との間の
接着をしない場合、接着する場合に比べてプリントアウ
ト時間を短縮できる。

【００４８】（ｄ）カラープラスティック純粋積み上げ
（台座無し） ・透明造形要素…無し。 ・カラー造形要素…いわゆるカラーの発色のいいプラモ
デル用プラスティック等・接着剤…エポキシ樹脂接着剤
（２液式）。 ・出力方法…造形要素を、一番下の層から積み上げるよ
うに配置していく。台座の有無の違いを除いて（ｃ）の
出力方法と同じである。 ・固定方法…出力される造形要素すべてについて、あら
かじめ当該造形要素が、その１つ奥か、１つ左に、隣接
するカラー造形要素を持つかどうかの属性が計算され
る。つぎに、下から第１番目の造形要素層が、ロボット
的作業により、作業空間エリアの床に奥の列の、左から
順番に置かれる。この作業においては、個々の造形要素
が置かれる直前に、その造形要素がさらに奥または左の
造形要素に隣接するのであるならば、その面にエポキシ
樹脂接着剤（２液式）が塗布される。２液の主剤と硬化
剤は、塗布される段階で初めて混ざり合う。つぎに下か
ら第２番目の造形要素層の造形要素がロボット的作業に
より、第１番目の造形要素の上に、奥の列の、左から順
番に置かれる。この作業においては、個々の造形要素が
置かれる直前にその造形要素の下の面に、エポキシ樹脂
接着剤（２液式）が塗布される。またその造形要素がさ
らに奥または左の造形要素に隣接するのであるならば、
その面にもエポキシ樹脂接着剤（２液式）が塗布され
る。２液の主剤と硬化剤は、塗布される段階で初めて混
ざり合う。個々の造形要素が置かれた直後にその立体方
造形要素の上面から、軽く圧力がかけられ、接着を完全
なものにする。つぎに、次に下から第３番目の造形要素
層が同様に置かれる。以後その工程が繰り返される。 ・長所…台座を必要としない。横方向にも接着がなさ
れ、強度が改善される。

【００４９】（ｅ）補強非水中花型（台座有り） ・補強用透明造形要素…エポキシ樹脂、アクリル樹脂ま
たは硬質ガラス。 ・カラー造形要素…いわゆるカラーの発色のいいプラモ
デル用プラスティック等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）。 ・出力方法…三次元グラフィックスデータの段階で、透
明三次元セルを２種に分ける。すなわち造形空間に床面
と天井面を想定し、床面１造形要素分とそれに対応する
天井面１造形要素分とを結ぶ造形要素の線分について、
天井面から最初に出会うカラー造形要素までを埋める透
明造形要素を「透明造形要素Ａ」とする。その線分上に
ある「透明造形要素Ａ」以外の透明造形要素すべてを
「透明造形要素Ｂ」とする。造形要素の線分がカラー造
形要素に出会わない場合すべての「透明造形要素Ａ」と
する。「透明造形要素Ｂ」は、出会ったカラー造形要素
を重力的に支えるという役割があるため、造形要素とし
て出力はされる。ただ、透明であるので見えない。すな
わち、くろこ的な存在である。「透明造形要素Ｂ」は補
強用透明造形要素として出力される。これに対し、「透
明造形要素Ａ」は出力される必要がまったくないので、
出力しない。すなわち「透明造形要素Ａ」は「造形要素
なし」に対応する。

【００５０】なお台座の材質は接着剤でカラー造形要素
または補強用透明造形要素と接着でき、強度的に満足の
行くものならなんでもよい。 ・固定方法…まず、透明造形要素Ａ（造形要素なし）と
透明造形要素Ｂとが計算される。つぎに下から第１番目
の造形要素層のうち、カラー造形要素と透明造形要素Ｂ
とが、ロボット的作業により、台座の上に置かれる。こ
の作業においては、個々の造形要素が置かれる直前にそ
の造形要素の下の面に、エポキシ樹脂接着剤（２液式）
が塗布される。２液の主剤と硬化剤は、塗布される段階
で初めて混ざり合う。個々の造形要素が置かれた直後に
その造形要素の上面から、軽く圧力がかけられ、接着を
完全なものにする。つぎに下から第２番目の造形要素層
が同様に置かれる。以後その工程が繰り返される。 ・長所…横に隣接する造形要素との間の接着をしなくて
も台座によって造形要素の配置が保たれる。横に隣接す
る造形要素との間の接着をしなくてもよいので、造形時
間を短縮できる。また補強用の透明造形要素により、点
在するカラー造形要素や釣り鐘形の物体も造形できる。

【００５１】（ｆ）補強非水中花型（台座無し） ・補強用透明造形要素…エポキシ樹脂、アクリル樹脂ま
たは硬質ガラス。 ・カラー造形要素…いわゆるカラーの発色のいいプラモ
デル用プラスティック等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）。 ・出力方法、固定方法…台座上に出力・固定しない。そ
の他は（ｅ）と同じである。

【００５２】（ｇ）水中花−透明造形要素除去型（一
般） ・（充填用）透明造形要素…パラフィン。 ・カラー造形要素…カラーのシリコン樹脂等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）。 ・出力方法…出力段階の工程を１次と２次とに分ける。
１次工程においては、上述の水中花型の場合と同様にカ
ラー造形要素も透明造形要素もまったく同じように扱わ
れる。ただし透明造形要素は造形物以外の空間に一時的
に充填されるのみである。２次工程において透明造形要
素が取り除かれ、実質的な造形物が取り出される。水中
花型の場合と異なり、隣接するカラー造形要素間に接着
剤が塗布され、２次工程に対する備えがなされる。 ・固定方法…次の段階を経て固定される。 ＜１次工程＞ １．あらかじめ出力されるカラー造形要素が、その１つ
下か、１つ奥か、１つ左に、隣接するカラー造形要素を
持つかどうかの属性が計算される。 ２．下から第１番目の造形要素層が、（充填用）透明造
形要素とカラー造形要素の区別なく、ロボット的作業に
より、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置
かれる。この作業においては、個々のカラー造形要素が
置かれる直前に、そのカラー造形要素が奥または左のカ
ラー造形要素に隣接するのであるならば、その面にエポ
キシ樹脂接着剤（２液式）が塗布される。２液の主剤と
硬化剤は、塗布される段階で初めて混ざり合う。 ３．下から第２番目の造形要素層が、（充填用）透明造
形要素とカラー造形要素の区別なく、ロボット的作業に
より、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置
かれる。この作業においては、個々のカラー造形要素が
置かれる直前に、そのカラー造形要素が下または奥また
は左のカラー造形要素に隣接するのであるならば、その
面にエポキシ樹脂接着剤（２液式）が塗布される。２液
の主剤と硬化剤は、塗布される段階で初めて混ざり合
う。 ４．次に下から第３番目の造形要素層が同様に置かれ
る。以後その工程が繰り返される。 ５．所定空間世界を出力し終えた段階で、さらにその外
側の６面から、接着を完全にするべく圧力がかけられ
る。 ＜２次工程＞ ６．カラー造形要素同士の接着が完了したあと、所定空
間世界を作業空間エリアから取り出す。その時、カラー
造形要素で作成された物体部分の外側にある充填用透明
造形要素は、自然とカラー造形要素部分と分離する。 ７．しかし、狭いすき間に入り込んだ充填用透明造形要
素や、口の小さい壷状形態の中の空洞に充填された充填
用透明造形要素は、自然とはカラー造形要素部分と分離
しない。そこで、分離しきれなかった出力物を湯煎する
などの方法で加熱し、パラフィンでできた充填用透明造
形要素を液化して溶け出させ、カラー造形要素部分と完
全な分離を行う。パラフィンが５０〜５５℃で溶け、シ
リコンの耐熱温度が１８０〜２００℃であるので、この
間で湯煎温度を設定する。なおエポキシ樹脂系接着剤は
接着完了後は耐熱性となるので、加熱によりカラー造形
要素同士の接着が剥がれることはない。 ・長所…（ｃ）および（ｄ）純粋積み上げ法において行
った三次元セルの下方シフトのデータ処理をせずに、最
終的に透明造形要素を「無し」とできる。１次工程の最
中に接着剤がはみ出し蝋と蝋の間に侵入したとしても、
パラフィンを溶かして取り除けるのではみ出た接着剤の
除去は容易である。また、充填用造形要素のパラフィン
は、そのままの形あるいはあらたに成形し直すことによ
って、再利用できる。

【００５３】（ｈ）水中花−透明造形要素除去型（実用
金属型） ・（充填用）透明造形要素…軽石（またはパラフィ
ン）。 ・金属造形要素…鉄、亜鉛、アルミニウムの３種が使え
る。 ・接着剤…嫌気性接着剤 ・出力方法…上述（ｇ）と同様である。 ・固定方法…次の段階を経て固定。 ＜１次工程＞ １．下から第１番目の造形要素層が、（充填用）透明造
形要素と金属造形要素の区別なく、ロボット的作業によ
り、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置か
れる。この作業において、造形要素と造形要素の間には
すべてわずかなすき間を確保する。こののち、その上か
ら全面に渡って十分量の嫌気性接着剤が塗布あるいは散
布される。 ２．次に下から第２番目の造形要素層が同様に置かれ、
同様に、その上から全面に渡って十分量の嫌気性接着剤
が塗布あるいは散布される。以後その工程が繰り返され
る。 ３．造形空間すべてについて出力し終えた段階で、さら
に造形要素と造形要素の間のすき間に十分流れ込むだけ
の十分量の嫌気性接着剤が流し込まれる。 ４．余った嫌気性接着剤が排除された後、造形空間に対
し、その外側の６面から、接着を完全にするべく圧力が
かけられる。この段階で造形要素間に保たれていたすき
間は消滅する。 ＜２次工程＞ ５．金属造形要素同士の接着が完了したあと、造形物を
作業空間エリアから取り出す。その時、金属造形要素で
作成された物体部分の外側にある充填用透明造形要素
は、空気を含んだ軽石でできているため接着されておら
ず、自然と金属造形要素部分と分離する。 ・長所…あらかじめ隣接する造形要素の情報の属性を持
たずに済み、接着剤を選択的に塗布する必要がなく、一
様に接着剤を塗布することから工程の簡略化が望める。
接着剤の塗布方法の簡略化は特に実用的には細かい作業
を不用とする事になるため個々の造形要素を小さくする
事を可能にし、おおいに実用性を促進するものである。
パラフィンの皮膜が付着する恐れもなく、固化されない
嫌気性接着剤は洗い流せばよい。（充填用）透明造形要
素の軽石は再利用できる。

【００５４】（ｉ）鋳型法単素材型 ・（鋳型用）透明造形要素…ハンダ等。 ・実質造形要素…パラフィン（１次）／エポキシ樹脂等
（３次）。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）。 ・出力方法…出力段階の工程を１次と２次と３次に分け
る。１次工程では実質造形要素も透明造形要素も水中花
型と同様にまったく同じように扱われる。ただし透明造
形要素は鋳型として用いられる。また隣接する透明造形
要素間もしくは、隣接するすべての造形要素間に接着剤
が塗布され、２次工程に対する備えがなされる。２次工
程では充填部材として用いられた１次実質造形要素（パ
ラフィン）が取り除かれる。３次工程ではその空洞とな
った実質造形要素部分にエポキシ樹脂が注入・硬化さ
れ、さらに（鋳型用）透明造形要素が必要に応じて取り
除かれる。 ・固定方法…次の段階を経て固定。 ＜１次工程＞ １．あらかじめデータが、鋳型法によって作られること
を想定した形をしている必要がある。ユーザの判断にま
かせるが、とくに外側に注入口が開口している必要があ
る。 ２．下から第１番目の造形要素層が、（充填用）透明造
形要素と金属造形要素を区別されずに、ロボット的作業
により、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に
置かれる。 ３．ここから後の工程は、隣接する透明造形要素間のみ
に接着剤が塗布されるか、隣接するすべての造形要素間
に接着剤が塗布されるかにより変わるが、要するに、透
明造形要素同士がしっかり接着されればよい。 ４．全造形要素が出力されたら、所定空間世界をさらに
その外側の６面から、接着を完全にするべく圧力がかけ
られる。 ＜２次工程＞ ５．鋳型用透明造形要素同士の接着が完了したあと、湯
煎にかけるなど加熱して、パラフィンでできた１次実質
造形要素をすべて溶かしだし、排除する。必要に応じて
その実質空間に砂を一旦注入し、よく振り、その後に取
り出すなどして、内壁に付着しているおそれのある接着
剤を除去するための洗浄を行う。 ＜３次工程＞ ６．前段階の工程５によって空洞となった実質部分に注
型用のエポキシ樹脂等を硬化剤とともに注入し、硬化を
待つ。 ７．必要に応じて鋳型を破壊して、硬化した目的の形態
を取り出す。鋳型のみ選択的に破壊することができる。
例えば、鋳型がハンダでできている場合、融点の１８０
℃以上に加温すればよい。 ・長所…まず目的の出力物が単体で取り出せ、接着部分
を持たない。この結果、強度が改善され、複雑な樹状の
物体も比較的安心して作れる。また接着部分を持たない
ことは見た目の美しさにもつながる。鋳型用透明造形要
素同士の接着は、直接の強度と関係ないので、あまりき
ちんとした接着がなされなくても実用に耐える。また、
パラフィン、ハンダは造形要素としてはまた注型し直さ
なければならないが、物質的には再利用可能である。

【００５５】（ｊ）カラーネンド圧着型 ・（充填用）透明造形要素…ウレタンスポンジ。 ・カラー造形要素…完全な立方体ではなく、球と立方体
の間の形態をとっている、インダストリアルクレー（種
々カラー）。 ・接着剤…無し。 ・出力方法…個々の造形要素が最初から完全な立方体に
はなっておらず、隣接するカラー造形要素同士の間にす
き間があるまま並べられる。最後に６方向から加圧され
てカラー造形要素同士がネンドの物理的特性により粘着
する。原理的には水中花−透明造形要素除去型（（ｇ）
および（ｈ））に属し、工程は２次に分かれる。１次工
程ではカラー造形要素も透明造形要素もまったく同じよ
うに扱われ、水中花タイプ型の出力を得る。ただし透明
造形要素は充填部材として用いられるだけである。また
接着剤は塗布されない。２次工程では（充填用）透明造
形要素が取り除かれる。 ・固定方法…次の段階を経て固定される。 ＜１次工程＞ １．所定空間世界が下から順番に単に積み上げられる。 ２．湯煎するなど加温し、インダストリアルクレーでで
きたカラー造形要素が十分柔らかくなってから、その造
形物を６方向から強く加圧する。個々のカラー造形要素
間のすき間に、造形要素が伸展してすき間が無くなるま
で加圧し続ける。 ＜２次工程＞ ３．加圧が完了したのち、常温になるまでさまし、イン
ダストリアルクレーの硬さが元に戻った時点で、造形物
を作業空間エリアから取り出す。その時、自然とウレタ
ンスポンジでできた透明造形要素はカラー造形要素部分
から分離する。なおインダストリアルクレーを使うこと
なく、自然乾燥させたり焼いたりすると硬化する、いわ
ゆる硬化ネンドを用いるようにしてもよい。 ・長所…接着剤を使わないため工程の煩雑性が省ける。
（充填用）透明造形要素のウレタンスポンジは再利用で
きる。

【００５６】（ｋ）モノクロ直線剛体造形要素型（接着
液２方向塗布型） ・（充填用）透明造形要素…パラフィン。 ・モノクロ造形要素／直線剛体造形要素…金属等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）等。 ・出力方法（直線剛体造形要素使用強化型タイプ）…こ
の方法のかなめは造形要素に点概念を使うことでなく直
線概念を使う事にある。すなわち立方体造形要素１個を
１×１×１と表すとして、あらかじめ１×１×１のみで
なく１×１×２、１×１×３、．．． １×１×ｎの直
線（直方体）剛体造形要素を用意しておくか、あるいは
１×１断面の長い剛体造形要素棒をたとえば針金を巻く
ような形であらかじめ用意しておき、必要に応じて適当
長さをレーザー切断して「直線剛体造形要素」をその場
で作って造形に用いる。この剛体の方向を一層一層９０
度回転する事により、ベニヤ合板同様の原理で簡単に強
度を得る。なお原理的には水中花−透明造形要素除去型
に属し、工程は２次に分かれる。すなわち１次工程では
カラー造形要素も透明造形要素もまったく同じように扱
われ、水中花型と同様に造形する。２次工程では（充填
用）透明造形要素が取り除かれる。モノクロであり、単
素材である。直線剛体造形要素に２方向から接着液を塗
布する。 ・固定方法…次の段階を経て固定する。 ＜１次工程＞ １．まずプリントアウトする軸方向を決める。ユーザが
決めてもよいが、なるべく長い直線剛体を多く使用して
全体の造形要素個数を減らした方が強度が増すため、事
前にどの方向からのプリントが最強強度が得られるかと
いう効率的な軸方向をコンピュータもしくはプリンタで
計算し、その結果を参考にしてプリントを行うようにす
る。また、物体内部の状態はあまり実用上重要でないの
で、外側が完全にモノクロ造形要素で密閉された内部の
透明造形要素は、あらかじめ埋めてしまうとよい。その
方がこの直線剛体造形要素の長所がより引き出せる。 ２．また、あらかじめデータが、直線剛体造形要素に即
したデータの持ち方に変更されていなければならない。 ３．下から第１番目の造形要素層が、ロボット的作業に
より、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置
かれる。その際透明造形要素は単に順番に置かれるだけ
だが、モノクロ造形要素は隣接する個数分だけの、直線
剛体造形要素として置かれる。その直線剛体造形要素は
あらかじめその長さに切断されているものを持ってきて
もよいし、あるいはその場その場でレーザー切断して作
ってもよい。この作業において、モノクロ直線剛体造形
要素は、並べられる直前に、必ず奥と下の面のみに、接
着剤が塗布されてから置かれるものとする。なお作業エ
リアを支える床面は、パラフィンで作られた取り替え可
能な台とする。モノクロ直線剛体造形要素は並べられた
直後に、軽く上手前方向から斜めに圧力がかけられ、接
着剤による接着を強固にする。 ４．第１層がすべて置かれた後、次に同様にして第２層
が置かれる。ただし第２層では左の列の、奥から順番に
置かれることである。これによって第１層の方向と第２
層の方向は９０度ずれることとなる。以降、第３層、第
４層、…と同様の工程が繰り返される。 ＜２次工程＞ ５．モノクロ直線剛体造形要素同士の接着が完了したあ
と、造形物を作業空間エリアから取り出す。その時、モ
ノクロ造形要直線剛体造形要素で作成された物体部分の
外側にあるパラフィンの充填用透明造形要素は接着剤が
塗布されていない部分もあるため、自然とモノクロ物体
部分と分離するところもある。 ６．しかし接着剤によってモノクロ物体とくっついてい
るところもあり、また、狭いすき間に入り込んだ充填用
透明造形要素や、口の小さい壷状形態の中の空洞に充填
された充填用透明造形要素は、自然とはモノクロ物体部
分と分離しない。したがって湯煎などの方法により、こ
の出力物を加熱する。するとパラフィン製の充填用透明
造形要素が溶けだし、きれいに除去される。 ・長所…直線剛体造形要素の使用により著しく強度アッ
プが期待できる。また接着剤の接着がそれほど完全でな
くても強度が保てる。また直線剛体造形要素をその場そ
の場でレーザー切断するやり方を使えば、個々の造形要
素サイズを小さくし、所定空間世界を大きくすることが
容易となる。

【００５７】（ｌ）モノクロ直線剛体造形要素型（接着
液１方向塗布または散布型） ・（充填用）透明造形要素…パラフィン。 ・モノクロ造形要素／直線剛体造形要素…金属等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）等。 ・出力方法…基本的に（ｋ）と同じである。ただ、本方
法では接着液を１方向から塗布または散布する。したが
って、直線剛体造形要素の設定に留意する。すなわちデ
ータ上での立方体造形要素１個を１×１×１と表すので
あれば、それは本方法のプリンタレベルでのデータの持
ち方が０．５×１×１の２個分となることである。そし
て直線剛体造形要素に関しても、０．５×１×２、０．
５×１×３、．．． ０．５×１×ｎの直線剛体造形要
素を用意しておくか、あるいは０．５×１断面の長い造
形要素棒をたとえば針金を巻くような形であらかじめ用
意しておき、必要に応じて適当長さをレーザー切断して
「直線剛体造形要素」をその場で作って状況に対処す
る。本方法では接着液の塗布の簡略化を図り、１層（厳
密には長さ的には０．５層）並べる毎に上からまとめて
塗布または散布する。 ・固定方法…次の段階を経て固定する。 ＜１次工程＞ １．まずプリントアウトする軸方向を決める。これは
（ｋ）と同じである。 ２．あらかじめデータが、直線剛体造形要素に即したデ
ータの持ち方に変更されていなければならない。その
際、オリジナルデータの造形要素１個が１×１×１と表
されるとすると、プリンタレベルでのデータの持ち方は
０．５×１×１の２個分となる。 ３．下から第１番目の造形要素層とは、厳密には長さ的
には０．５層分の造形要素層ということになる。その第
１層（＝０〜０．５層分）が、ロボット的作業により、
作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置かれ
る。その際透明造形要素は単に順番に置かれるだけだ
が、モノクロ造形要素は隣接する個数分だけの、直線剛
体造形要素として置かれる。その直線剛体造形要素はあ
らかじめその長さに切断されているものを持ってきても
よいし、あるいはその場その場でレーザー切断して作っ
てもよい。 ４．第１層（＝０．５層分）がすべて置かれた後、上か
らその面全体に接着液が塗布または散布される。 ５．次に第２層（＝０．５〜１．０層分）のモノクロ造
形要素／直線剛体造形要素がその上から置かれる。その
方向性は左の列の、奥から順番に置かれることとなる。
これによって第１層（＝０〜０．５層分）の方向と第２
層（＝０．５〜１．０層分）の方向は９０度ずれること
となる。またオリジナルデータに即して考えた場合、面
が隣接するモノクロ造形要素（１×１×１）同士が、接
着されていないという状態は、この時点で回避できる。 ６．同様に、第３層（＝１．０〜１．５層分）以降の工
程を繰り返す。 ７．所定空間世界を出力し終える。 ＜２次工程＞ ８．モノクロ造形要素／直線剛体造形要素同士の接着が
完了したあと、所定空間世界を作業空間エリアから取り
出し、湯煎などの方法により、この出力物を加熱する。
するとパラフィン製の充填用透明造形要素が溶けだし、
きれいに除去されてしまう。 ・長所…具体例ｋ同様、直線剛体造形要素の使用により
著しく強度アップが期待できる。直線剛体造形要素をそ
の場その場でレーザー切断するやり方を使えば、個々の
造形要素サイズを小さくし、所定空間世界を大きくする
ことが容易となる。さらにＪと違っていちいち個々のモ
ノクロ造形要素／直線剛体造形要素を、並べる直前に塗
布する必要が無くなったため、接着剤塗布に関連する細
かい作業をしなくてよくなるため、より個々の造形要素
サイズを小さくし、所定空間世界を大きくすることが容
易となる。

【００５８】（ｍ）カラー直線剛体造形要素型（接着液
３方向塗布型） ・（充填用）透明造形要素…パラフィン。 ・カラー造形要素／直線剛体造形要素…シリコン等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）等。 ・出力方法…（ｋ）とほぼ同様である。相違を述べる。
単純物体では内部構造にユーザーは用がないため、物体
のすべての表面の造形要素のデータは一切保持したま
ま、表面に接していない物体内部のカラー情報はプリン
トしやすいように改変される。具体的に、今、物体内部
の１列が赤、黄、緑、青の４個だったとしよう。表面は
左端の赤、右端の青、そして中の黄と緑は左右のみなら
ず奥にも手前にも上にも下にも他の造形要素と接し、す
なわち完全な「内部」だったとする。その時ユーザから
はそこのデータが黄である必要も緑である必要もない。
そうした場合、黄と緑のデータはそれぞれ赤と青に置き
換えられ、赤、赤、青、青となる。そうすれば１×１×
２の赤直線剛体造形要素と１×１×２の青直線剛体造形
要素を切り出せばよいということになる。これは剛体直
線長が４個分、すなわち偶数個の場合だが、たとえば５
個という奇数個の場合、例外的に１×１×２．５ずつ切
り出してもよいし、１×１×３と１×１×２にする方法
もある。後者の場合どちらに３を、どちらに２を持って
くるかは規則性を持たせてもいいし、あるいは造形要素
の残り状況を見ながらより均等に造形要素が減るように
仕向けてもいい。

【００５９】（ｋ）では単一素材でモノクロだったが、
ここでは複数素材を用いる。本方法ではカラー造形要素
／直線剛体造形要素に３方向から接着液を塗布しなけれ
ばならない。 ・固定方法…次の段階を経て固定する。 ＜１次工程＞ １．まずプリントアウトする軸方向を決める。（ｋ）と
ほぼ同じである。 ２．あらかじめデータが、直線剛体造形要素に即したデ
ータの持ち方に変更されていなければならない。（ｋ）
とほぼ同様である。 ３．下から第１番目の造形要素層が、ロボット的作業に
より、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置
かれる。その際透明造形要素は単に順番に置かれるだけ
だが、カラー造形要素は、同じ色のまま隣接する個数分
だけの、直線剛体造形要素として置かれる。その直線剛
体造形要素はあらかじめその長さに切断されているもの
を持ってきてもよいし、あるいはその場その場でレーザ
ー切断して作ってもよい。カラー造形要素／直線剛体造
形要素が並べられる直前に、必ずその奥と下と右の面の
みに、接着剤が塗布される。なお作業エリアを支える床
面は、パラフィンで作られた取り替え可能な台とする。
直線剛体造形要素は並べられた直後に、軽く上手前右方
向から斜めに圧力がかけられ、接着剤による接着を強固
にする。 ４．第１層がすべて置かれた後、次に同様にして第２層
が置かれるわけだが、第２層では左の列の、奥から順番
に置かれることである。これによって第１層の方向と第
２層の方向は９０度ずれることとなる。以降、第３層、
第４層、…と同様の工程が繰り返される。 ５．所定空間世界を出力し終える。 ＜２次工程＞ ６．カラー造形要素／直線剛体造形要素同士の接着が完
了したあと、造形物を作業空間エリアから取り出す。そ
の時、カラー造形要素／直線剛体造形要素で作成された
物体部分の外側にあるパラフィンの充填用透明造形要素
は接着剤が塗布されていない部分もあるため、自然とカ
ラー物体部分と分離するところもある。 ７．しかし接着剤によってカラー物体とくっついている
ところもあり、また、狭いすき間に入り込んだ充填用透
明造形要素や、口の小さい壷状形態の中の空洞に充填さ
れた充填用透明造形要素は、自然とはカラー物体部分と
分離しない。したがって湯煎などの方法により、この出
力物を加熱する。するとパラフィン製の充填用透明造形
要素が溶けだし、きれいに除去される。 ・長所…（ｋ）と違いカラーの造形物を作ることができ
る。

【００６０】（ｎ）内部カラー直線剛体造形要素型（接
着液３方向塗布型） ・（充填用）透明造形要素…パラフィン。 ・表面カラー造形要素…シリコン等。 ・内部直線剛体造形要素…金属、シリコン等。 ・接着剤…エポキシ樹脂接着剤（２液式）等。 ・出力方法…（ｍ）とは別の方法により（ｋ）をカラー
化を実現する。内部はモノクロとし、表面のみカラーと
する。本方法ではカラー造形要素／直線剛体造形要素に
３方向から接着液を塗布する。 ・固定方法…次の段階を経て固定する。 ＜１次工程＞ １．まずプリントアウトする軸方向を決める。（ｋ）と
同様である。 ２．また、あらかじめデータが、直線剛体造形要素に即
したデータの持ち方に変更されていなければならない。
表面のみカラーで、中身はモノクロとなる。 ３．下から第１番目の造形要素層が、ロボット的作業に
より、作業空間エリアの床に奥の列の、左から順番に置
かれる。その際透明造形要素と、表面カラー造形要素は
単に順番に置かれるだけだが、内部直線剛体造形要素
は、隣接する個数分だけの、直線剛体造形要素として置
かれる。その直線剛体造形要素はあらかじめその長さに
切断されているものを持ってきてもよいし、あるいはそ
の場その場でレーザー切断して作ってもよい。表面カラ
ー造形要素と内部直線剛体造形要素については、並べら
れる直前に必ず奥と下と右の面のみに接着剤が塗布され
る。なお作業エリアを支える床面は、パラフィンで作ら
れた取り替え可能な台とする。（右が明らかにパラフィ
ンであるという場合には、右面への接着剤塗布をとりや
めてもいい。）表面カラー造形要素と内部直線剛体造形
要素が並べられた直後に、軽く上手前右方向から斜めに
圧力がかけられ、接着剤による接着を強固にする。 ４．第１層がすべて置かれた後、次に同様にして第２層
が置かれるわけだが、第２層では左の列の、奥から順番
に置かれることである。これによって第１層の方向と第
２層の方向は９０度ずれることとなる。以降、第３層、
第４層、…と同様の工程が繰り返される。 ５．所定空間世界を出力し終える。 ＜２次工程＞ ６．表面カラー造形要素／内部直線剛体造形要素同士の
接着が完了したあと、造形物を作業空間エリアから取り
出す。その時、表面カラー造形要素／内部直線剛体造形
要素で作成された物体部分の外側にあるパラフィンの充
填用透明造形要素は接着剤が塗布されていない部分もあ
るため、自然とカラー物体部分と分離するところもあ
る。 ７．しかし接着剤によってカラー物体とくっついている
ところもあり、また、狭いすき間に入り込んだ充填用透
明造形要素や、口の小さい壷状形態の中の空洞に充填さ
れた充填用透明造形要素は、自然とはカラー物体部分と
分離しない。したがって湯煎などの方法により、この出
力物を加熱する。するとパラフィン製の充填用透明造形
要素が溶けだし、きれいに除去される。 ・長所…（ｋ）と違いカラーの造形物を作ることができ
る。

【００６１】（ｏ）作業エリア分散型 ・（ｇ）、（ｈ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）の
具体例において作業エリア分散して時間を短縮する。 ・固定方法…下から１層ずつ順々に積み上げるのではな
く、同時に各スライスを別々の作業エリアで作成し、そ
れらを後から同じ作業エリアに持ってきて積み上げ組み
立てる。 ・長所…時間が大変節約できる。造形要素出口が立体的
なロボット的挙動をしなくて済む。

【００６２】（ｐ）展開型（その１） 三次元グラフィックス（ｎ×ｎ×ｎ）をｎ×ｎ２の２次
元グラフィックスに展開したのち２次元に造形要素を配
置し、この後、２次元の造形要素を畳み込んで三次元の
造形物を形成する。畳み込む場合ロールケーキを巻き上
げるように内側の芯から畳み込むなどのバリエーション
がある。

【００６３】（ｑ）展開型（その２） 三次元グラフィックス（ｎ×ｎ×ｎ）を１×ｎ３の一次
元グラフィックスに展開した後、一次元総計要素を配置
し、この後、一次元の総計要素を畳み込んで三次元の造
形物を形成する。畳み込む場合、真中の中点から順次畳
み込む等のバリエーションがある。

【００６４】［変形例］なおこの発明は上述の実施例に
限定されるものではなく種々変更が可能である。例え
ば、各三次元セルの属性情報は直接ユーザがポインティ
ングデバイス等を用いて指定できるようにしたが、グラ
フィックス要素を指定して所定のアルゴリズムでグラフ
ィックス表示を得るようにする場合でも、アルゴリズム
の計算結果を利用して三次元セルの属性データを間接的
に生成するようにし、この三次元セルの属性データを用
いて造形要素を選択配置するようにしてもよい。また温
度、流速、音波等のデータを三次元セルの属性として表
示する場合にもこの発明を適用して対応する造詣物を製
造できる。また三次元セルの属性情報自体はどのような
ものでもよく、可視光、赤外線、Ｘ線の属性でもよい。
例えばＭＲＩ（磁気共鳴装置）やＣＴ（コンピュータト
モグラフィ）スキャナにおける電磁波、音波のデータを
三次元セルの属性とすることもできる。

【００６５】また、造形要素の特性（種類）も三次元セ
ルの属性と同様に種々採用できる。造形要素の特性は、
潜在的なものでもよい。すなわち、所定の処理によっ
て、または所定の環境の下で、初めて顕在化する性質を
有するものでもよい。例えば、加熱、冷却、磁化、消
磁、化学処理、特定の光の照射等により、その性質ある
いは相が変化して、最終的な造形物が製造されるように
したり、造形物としての特徴が顕在化するようにしても
よい。

【００６６】例えば、パラフィンを例に挙げてすでに説
明したけれども、より一般的には、透明の属性に対応す
る造形要素を、加熱や、化学処理等により、固相から液
相または気相に相変化する材料で構成し、加熱や化学処
理によりその材料が流れ出して最終的な造形物を残すよ
うにすることができる。また、透明の属性に対応する造
形要素を、そのような相変化する材料で構成するのでな
く、一時的に固化またはパックされた粒状物の塊から構
成し、加熱や、化学処理で粒状物がバラバラになり、造
形空間から取り出され、最終的な造形物が製造されるよ
うにしてもよい。

【００６７】また、環境の変化や、照射光の違いにより
顕在化する属性の造形要素を用いて、特定の環境等の下
で、初めて特有の特徴が現れる造形物を製造することも
できる。例えば、光の波長が異なる環境では異なった視
覚的な印象を与える造形物とすることが可能である。

【００６８】また造形要素の固定は接着だけに限らな
い。例えば、造形要素に凹部および凸部を設け、はめ込
んで固定するようにしてもよい。また造形要素の少なく
とも一部の表面に微細な突起を複数植設し、一方の造形
要素の突起と他方の造形要素の突起とが摩擦力によりま
たは相互に絡むことにより固着を実現するようにでき
る。また接着する場合でも、ホットメルトを用いるよう
にしてもよい。

【００６９】さらに、造形要素の少なくとも一部を軟磁
性体から構成し、硬磁性体（磁石）基板上に積み上げて
いくようにしてもよい。この場合、磁力により安定して
積み上げることができる。もちろん接着剤による接着や
ホットメルトによる接着を併せて用いてもよい。また造
形要素の外部をプラスチック材料で構成し、熱溶着する
ようにしてもよい。また磁石の変わりに電磁石を用い、
造形要素を固定し、その後、電磁石による残留磁化をゼ
ロにして容易に造形要素をバラバラにできるようにし、
再利用に適するようにしてもよい。

【００７０】また造形物には、種々の用途の物品が含ま
れる。例えば、医薬品をこの発明で製造することができ
る。従来、薬品Ａおよび薬品Ｂから混合薬を作る場合、
薬品Ａの細かい粉末と薬品Ｂの細かい粉末とを撹拌機を
使って混合していた。この手法は、撹拌により壊れやす
い性質の薬品を用いる場合や、粉末を大きくしたい場合
や、配分を正確にしたい場合には不向きであった。真ん
中と外側で成分が異なる錠剤を正確に作ることは困難で
あった。この発明によれば、異なる薬品で造形要素を構
成し、正確に薬品同士の配合を制御できる。

【００７１】また、この発明を電気部品の製造にも適用
できる。導電率の異なる異種の物質を正確に三次元的に
並べて所定の特性曲線を実現するようにできる。例えば
三次元的な構造制御により新たなコンデンサを製造する
ことができる。

【００７２】また、この発明を食品に適用することがで
きる。従来、ピーナッツやチョコレート等の歯触りや味
の異なる食材を組み合わせて新たな味覚を得ることが行
われていた。しかし、撹拌、混合、並べ方は非常に不正
確であった。この発明によれば、高精度の並べ方により
新たな味覚を提供できる。例えば、サイコロ状の正六面
体のドロップ飴の六面全部の味が全部違ったり、中から
正四面体の堅いハッカドロップが出てきたりする商品を
作ることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、、三次元空間要素の属性データに基づいて対応する
三次元造形物またはその雛形を生成することができる。
また医薬品、食品、電機部品等の材料を所望の配置で配
合して医薬品、食品、電機部品等の完成品や中間生成物
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例を全体として示すブロック
図である。

【図２】 上述実施例で用いる三次元グラフィックス空
間を示す図である。

【図３】 上述実施例で用いる三次元グラフィックスシ
ステムにおける編集操作を説明する図である。

【図４】 上述実施例の三次元グラフィックス空間と造
形空間との関係を説明する図である。

【図５】 上述実施例で用いる三次元グラフィックスシ
ステムの構成例を示すブロック図である。

【図６】 上述実施例の三次元プリンタおよび三次元プ
リンタ制御システムを示すブロック図である。

【図７】 図６の変換部５２の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】 上述三次元プリンタ制御システムの動作を説
明するフローチャートである。

【図９】 上述三次元プリンタの構成例を説明する図で
ある。

【図１０】 上述三次元プリンタの動作を説明する図で
ある。

【図１１】 上述三次元プリンタの動作を説明する図で
ある。

【符号の説明】

１０ 三次元グラフィックスシステム ２３ 三次元セル属性情報記憶部 ５０ 三次元プリンタ制御システム ５１ 三次元プリンタ ５２ 変換部 ５３ 造形要素情報記憶部 ５６ スタッカ ５７ 搬送部 ５８ ピッカ ５９ 塗布部 ６０ 後処理部 ６１ エレメント制御部

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の三次元空間を埋める複数の三次元
   空間要素の属性を記憶する手段と、 上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
   て、１または一塊の三次元空間要素に対応する造形要素
   を所定の造形空間に順次に配置する手段と、 上記配置された造形要素の少なくとも一部を固定する手
   段とを有することを特徴とする造形装置。
2. 【請求項２】 上記固定する手段は、所定の１の属性ま
   たは所定の複数の属性のいずれかを有する三次元空間要
   素に対応する造形要素どうしを接着する請求項１記載の
   造形装置。
3. 【請求項３】 上記三次元空間要素の属性は光学的な属
   性とする請求項１または２記載の造形装置。
4. 【請求項４】 上記造形要素は上記属性に対応する光学
   的な性質を有する請求項３記載の造形装置。
5. 【請求項５】 上記造形要素は上記属性に対応する材料
   で形成される請求項３記載の造形装置。
6. 【請求項６】 透明の属性を有する三次元空間要素の少
   なくとも一部に対応する位置には上記造形要素を配置し
   ない請求項３記載の造形装置。
7. 【請求項７】 所定の三次元空間を埋める複数の三次元
   空間要素について属性を生成する手段と、 上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
   て、１または一塊の三次元空間要素に対応する造形要素
   を所定の造形空間に順次に配置する手段と、 上記配置された造形要素の少なくとも一部を固定する手
   段とを有することを特徴とする造形装置。
8. 【請求項８】 所定の三次元空間を埋める複数の三次元
   空間要素の属性を記憶するステップと、 上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
   て、１または一塊の三次元空間要素に対応する造形要素
   を所定の造形空間において順次に配置するステップと、 上記配置された造形要素の少なくとも一部を固定するス
   テップとを有することを特徴とする造形方法。
9. 【請求項９】 所定の三次元空間を埋める複数の三次元
   空間要素の属性を記憶する手段と、 上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
   て、１または一塊の三次元空間要素に対応する配合要素
   を所定の実空間に順次に配置する手段と、 上記配置された配合要素の少なくとも一部を固定する手
   段とを有することを特徴とする配合装置。
10. 【請求項１０】 上記配合要素は医薬品の材料とする請
    求項９記載の配合装置。
11. 【請求項１１】 上記配合要素は食品材料とする請求項
    ９記載の配合装置。
12. 【請求項１２】 上記配合要素は電機部品の材料とする
    請求項９記載の配合装置。
13. 【請求項１３】 所定の三次元空間を埋める複数の三次
    元空間要素の属性を記憶するステップと、 上記複数の三次元空間要素の位置と上記属性とに基づい
    て、１または一塊の三次元空間要素に対応する配合要素
    を所定の実空間に順次に配置するステップと、 上記配置された配合要素の少なくとも一部を固定するス
    テップとを有することを特徴とする配合方法。