WO2015178443A1 - 立体物造形装置および立体物造形方法、並びに立体物 - Google Patents

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Abstract

所望のカラー加飾を呈する立体物を提供する。 造形される立体物5は、層5a(4)、5a(5)同士の第2着色領域53bを重畳させ、この第2着色領域53bは、隣接する第1着色領域53aよりも、単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さい。

Description

立体物造形装置および立体物造形方法、並びに立体物
 本発明は、立体物造形装置および立体物造形方法、並びに立体物に関し、より詳細には、インクを堆積させて層を形成し、該層を積層することによって立体造形をおこなう立体物造形装置および立体物造形方法、並びに立体物に関する。
 三次元の立体物を造形する手法としては、特許文献1にあるようなインクジェット法のほか、溶融物堆積法(FDM:Fused Deposition Modeling)、シート積層法、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パターンデータを作成し、紫外線硬化性樹脂を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対して、加飾(模様や色)を施すことも知られている。
特開2001-18297号公報(2001年1月23日公開)
 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、造形用のインク、および加飾用のインク(例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の着色インク)をインクジェット法によって吐出してカラー加飾された立体物を積層方式で造形してみると、カラー加飾に不具合が生じる場合があることがわかった。
 具体的には、積層方向に隣り合う上下の層に関して、各層に形成されているカラー加飾部分同士が重畳すると、重畳部分が所望の色調よりも濃く視認されてしまうという問題が生じる。また、これとは反対に、各層に形成されているカラー加飾部分同士が離間していると、上層のカラー加飾部分と下層のカラー加飾部分との境界に色抜けが生じているように見える場合がある。その結果、地形を縮小したジオラマ等を造形した場合に、等高線状の線となり、画質を損なうことになる。これら、重畳や色抜けの寸法は僅か数ミクロンの幅でも視認される。3Dプリンターは三次元方向の走査の一部が機械的走査で行われており、且つインクジェットでのインク滴の飛翔方向精度からも、数ミクロン以下の位置精度のばらつきに抑えるのは困難である。
 そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、所望のカラー加飾を呈する立体物を造形する立体物造形装置および立体物造形方法、並びに立体物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、本発明に係る立体物造形装置は、着色インクまたは透明インクから形成された層を積層する形成部を備え、上記形成部は、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、該インクによって形成する該重畳領域以外の領域であって該インクによって形成する層同士が重畳しない領域よりも、単位容積あたりの該インクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴としている。
 該インクを、着色インクを含むインクとするならば、仮に、各層の着色部分を重畳させずに積層方向に着色部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色部分を形成する位置を高精度に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、本発明の上記の構成によれば、同じインクによって形成する部分を重畳させるので、立体物の迅速な造形に寄与することができる。
 また、同じインクによって形成する部分を重畳させているので、例えば、上述のような色抜けもない。
 また、本発明の上記の構成によれば、その重畳領域を、上記重畳しない領域よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する。例えば、重畳領域の色調を、重畳して初めて所望の色調が表現できるように調整する。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記重畳領域は、着色インクを含むインクから形成された着色部分同士が重畳する領域であり、上記形成部は、各上記層の上記着色部分として、上記重畳領域と、積層方向に対して垂直方向に該重畳領域と隣接した隣接領域とを形成し、上記形成部は、上記重畳領域を、上記隣接領域よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する。
 上記の構成によれば、積層方式において立体物を造形するにあたって、各層の着色部分を重畳させて形成する。仮に、各層の着色部分を重畳させずに積層方向に着色部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色部分を形成する位置を高精度(慎重)に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、本発明の上記の構成によれば、各層の着色部分の一部同士を重畳させるので、立体物の迅速な造形に寄与することができる。
 また、各層の着色部分の一部同士を重畳させていれば、上下の層に含まれている着色部分の一部同士の間に隙間が生じて色抜けのように見える虞もない。
 また、上記の構成では、重畳領域を隣接領域よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する。例えば、重畳領域の色調を、重畳して初めて所望の色調が表現できるように調整する。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記形成部が、上記重畳領域を、着色インクおよび透明インクを吐出して形成する。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記形成部が、積層された上下2つの上記層の上記重畳領域の単位容積あたりの着色インクの吐出容積同士の合計容積と、1つの上記層の上記隣接領域の同単位容積あたりの着色インクの吐出容積とが等しくなるように、上記重畳領域を形成する。
 上記の構成によれば、重畳領域の色調が、重畳して初めて所望の色調(1つの層の上記隣接領域の色調)となる。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記形成部が、各上記層において、第1の上記重畳領域と、第2の上記重畳領域とを形成し、上記形成部は、積層される2つの上記層について、下に積層される上記層の上記第1の重畳領域を、上に積層される上記層の上記第2の重畳領域に重畳させるか、上に積層される上記層の上記第1の重畳領域に重畳させる。
 上記の構成によれば、着色部分同士が連なって形成される着色層を、積層方向に対して傾斜させて形成することができる。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記形成部は、各上記層において、該層の内部方向に沿った、上記第1の重畳領域の形成幅と、上記第2の重畳領域の形成幅とを等しく形成し、且つ、これら各該形成幅をwとした場合、上記1つの層における、上記着色部分の形成幅を2w以上とする。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記立体物造形装置は、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、各該層の全領域にわたって形成する第2の形成部を更に備え、上記第2の形成部は、上記全領域の単位容積あたりの上記インクの吐出容積を、上記形成部が形成する重畳領域の同単位容積あたりの上記インクの吐出容積と等しく形成する。
 上記の構成によれば、第2の形成部は、上記全領域の色調を、上記重畳領域の色調と併せることにより、上記全領域を、重畳して初めて所望の色調が表現されるように調整している。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがない。
 また、重畳させない場合と比べて、重畳させることによって造形スピードの向上に寄与することができる。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記第2の形成部が、上記層の内部方向に沿った上記全領域の形成幅を、上記積層の方向に沿った該層の厚さ(d)の2倍(2d)とする。
 上記の構成とすれば、上記形成部が形成する重畳領域(第2着色領域53b)と単位容積あたりのインクの吐出容積が等しく構成されている上記全領域を、内部方向に沿った方向から視認した場合であっても、色調に不具合が生じない。すなわち、上記全領域は、上記重畳しない領域よりも単位容積あたりのインクの吐出容積が小さく構成されているが、上記内部方向に沿った厚さが比較的厚く形成されているため、色調が不都合に薄くなるようなことがない。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記立体物造形装置が、少なくとも2つの上記層において、上記着色部分よりも該層の内部側に、透明インクを用いて透明部分を形成する第3の形成部を備え、上記第3の形成部は、上記透明部分を有する上記層の該透明部分の一部に、該層に積層する層の上記透明部分の一部を重畳させる。
 また、本発明に係る立体物造形装置の一形態は、上記の構成に加えて、上記立体物造形装置が、上記透明部分を有する上記層のうちの少なくとも2つの層において、上記透明部分よりも該層の内部側に、白色インクあるいは光反射性を有するインクを用いて光反射部分を形成する第4の形成部を備え、上記第4の形成部は、上記光反射部分を有する上記層の該光反射部分の一部に、該層に積層する層の上記光反射部分の一部を重畳させる。
 上記の構成によれば、白色インクの外部側に着色インクであるY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)のプロセスカラーを使用すれば、減法混色によるフルカラーの画像が形成される。
 また、上記の課題を解決するために、本発明に係る立体物造形方法は、着色インクを含むインクから形成された着色部分を有する層同士を、各々の該着色部分の一部を重畳領域として重畳させて積層する形成工程を含み、上記形成工程は、各上記層の上記着色部分として、上記重畳領域と、積層方向に対して垂直方向に該重畳領域と隣接した隣接領域とを形成し、上記形成工程は、上記重畳領域を、上記隣接領域よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴としている。
 上記の構成によれば、同じインクによって形成する部分を重畳させているので、該インクを、着色インクを含むインクとするならば、仮に、各層の着色部分を重畳させずに積層方向に着色部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色部分を形成する位置を高精度に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、本発明の上記の構成によれば、重畳させるので、立体物の迅速な造形に寄与することができる。
 また、同じインクによって形成する部分を重畳させているので、例えば、上述のような色抜けもない。
 また、本発明の上記の構成によれば、その重畳領域を、上記重畳しない領域よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する。例えば、重畳領域の色調を、重畳して初めて所望の色調が表現できるように調整する。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 また、上記の課題を解決するために、本発明に係る立体物は、着色インクまたは透明インクから形成された層を積層しており、同じインクによって形成する層同士の重畳領域は、該インクによって形成する該重畳領域以外の領域であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない該領域よりも単位容積あたりの該インクの吐出容積が小さい、ことを特徴としている。
 上記の構成によれば、色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 本発明によれば、色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができるという効果を奏する。
(a)は本発明の一形態における立体物の外観を示す図であり、(b)は(a)の切断線A-A´における矢視断面図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置および立体物造形方法において積層される1つの層の平面図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置および立体物造形方法において造形される積層構造の立体物の一部の構成を示す図であり、(a)が上面透視図であり、(b)が側面図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置の主要な構成を示す図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置および立体物造形方法において造形される積層構造の立体物の一部の構成である。 本発明の一実施形態における立体物造形方法を用いて造形される立体物の造形過程を示す断面図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置および立体物造形方法において造形される積層構造の立体物の一部の構成である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置および立体物造形方法において造形される積層構造の立体物の一部の構成である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置および立体物造形方法において造形される積層構造の立体物の一部の構成である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置の主要な構成の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置の主要な構成の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置の主要な構成の変形例を示す図である。 本発明の一実施形態における立体物造形装置の主要な構成の変形例を示す図である。 比較形態を示す図である。
 〔実施形態1〕
 本発明の一実施形態について説明する。
 <1>立体物
 <1-1>全体構成
 図1の(a)は、本実施形態の立体物の外観図であり、図1の(b)は、図1の(a)の切断線A-A´における立体物の矢視断面図である。
 立体物5は、上面、下面、および側面が平面であり、且つ側面から上面にかけて湾曲面であり、また側面から下面にかけて湾曲面である、略円柱形状を有している。なお、立体物5の形状は、図1に示す形状に限定されるものではなく、例えば後述する六面体のほか、球型や中空構造やリング構造や蹄鉄型などあらゆる形状に適用することができる。
 立体物5は、三次元構造物であり、その表層側(外周側)から内側(中心部側)に向かって、第2の透明層4と、着色剤(着色インク)を含むインクによって形成された着色層3と、透明インクによって形成された第1の透明層2(図1の(b))と、白色インクあるいは光反射性を有するインクから形成された光反射層1(図1の(b))と、造形本体部分を構成する造形層Mとがこの順番で形成されている。すなわち、立体物5は、中心部に在る造形層Mを、光反射層1と、第1の透明層2と、着色層3と、第2の透明層4とがこの順でコーティングしている。また、別の解釈をすれば、立体物5は、カラー加飾された立体構造物(着色層3を表層として、着色層3、第1の透明層2、光反射層1および造形層Mからなる構造物)が透明層(第2の透明層4)によって覆われたものであると言える。
 なお、本実施形態では、造形層Mのみを造形本体部分と見なすが、光反射層1と併せて造形本体部分を構成してもよいし、あるいは造形層Mを設けずに光反射層1のみで造形本体部分を構成してもよい。また、造形本体部分には空洞が設けられていてもよい。
 光反射層1と、第1の透明層2と、着色層3と、第2の透明層4と、造形層Mとは、いずれもインクジェット法を用いてインクを堆積することによって形成されている。
 インクは、紫外線硬化型インクを用いることができる。紫外線硬化型インクを用いれば、短時間で硬化できるため、積層させることが容易であり、立体物をより短時間で製造することができるというメリットがある。紫外線硬化型インクは紫外線硬化型化合物を含む。紫外線硬化型化合物としては、紫外線を照射した際に硬化する化合物であれば限定されない。紫外線硬化型化合物としては、例えば、紫外線の照射により重合する硬化型モノマー及び硬化型オリゴマーが挙げられる。硬化型モノマーとしては、例えば、低粘度アクリルモノマー、ビニルエーテル類、オキセタン系モノマーまたは環状脂肪族エポキシモノマー等が挙げられる。硬化型オリゴマーとしては、例えば、アクリル系オリゴマーが挙げられる。また、着色インクが含む着色材料は、無機あるいは有機の顔料や染料が用いられる。透明インクはこれらの着色材料を含まないものである。
 なお、本発明は紫外線硬化型インクに限定されるものではなく、例えば熱可塑性インクを用いることができる。熱可塑性インクを用いれば、吐出された加熱インクが冷却されることによって硬化する。このとき、より短時間で硬化させるために強制的に冷却する手法を用いてもよい。
 図1の(b)に示す立体物5の断面は、図1の(a)に示すXYZ座標系に関して、立体物5の中央位置においてYZ平面に沿った断面を出現させたものである。
 立体物5は、図1の(b)に示すように、複数の層5a(1)、5a(2)、5a(3)、5a(4)、5a(5)…をインクジェット法を用いて積層する積層方式によって立体造形された構造体である。なお、図面には、積層方向に沿った軸をZ軸とする座標系を示している。この座標系において、各層5a(1)、5a(2)、5a(3)、5a(4)、5a(5)…は、それぞれXY平面に沿って広がっている。なお、積層する層の総数は特に制限はない。
 先述のように中心部に在る造形層Mから、表層側に向かって、光反射層1と、第1の透明層2と、着色層3と、第2の透明層4とがこの順で造形層Mをコーティングした立体物5を、図1の(b)のようにZ軸方向に複数の層にスライスしたかたちで得られる層5a(1)、5a(2)、5a(3)、5a(4)、5a(5)…にはそれぞれ、その積層位置に応じて、造形層Mの一部分(以下、造形層の一部分50)、光反射層1の一部分(以下、光反射層の一部分51)、第1の透明層2の一部分(以下、第1の透明層の一部分52)、着色層3の一部分(以下、着色層の一部分53)または第2の透明層4の一部分(以下、第2の透明層の一部分54)が含まれる。
 具体的には、図1の(b)に示すように、複数の層5a(1)…のうち、図1の(b)には示されていない最下位置に在る層と、最上位置に在る層5a(1)を、第2の透明層の一部分54のみからなる層とする。そして、これらの層5aの対向側(内側)にそれぞれ、第2の透明層の一部分54が着色層の一部分53(着色部分)の外周に形成された層(図1の(b)では最上位置の層5a(1)の直下に在る層5a(2)のみを図示)を配置する。さらにその内側に、外周端から中央に向かって第2の透明層の一部分54、着色層の一部分53および第1の透明層の一部分52(透明部分)がこの順で形成された層(図1の(b)では層5a(2)の直下に在る層5a(3)のみを図示)を配置する。さらにその内側に外周端から中央に向かって第2の透明層の一部分54、着色層の一部分53、第1の透明層の一部分52および光反射層1の一部分51(光反射部分)がこの順で形成された層(図1の(b)では層5a(3)の直下に在る層5a(4)のみを図示)を配置する。そして、これらに挟まれる中間領域を、外周端から中央に向かって第2の透明層の一部分54、着色層の一部分53、第1の透明層の一部分52、光反射層の一部分51および造形層の一部分50がこの順で形成された層(図1の(b)では層5a(5)、5a(6)を図示)を配置する。インクジェット法を用いて最下位置に在る層からZ軸方向を上方に向かって最後の最上位置に在る層5a(1)に至るまでを積層方式で形成することができる。なお、これら各種の層の配設数は図1の(b)に示したものに限定されるものではない。また、図1の(a)に示す立体物5を積層方式によって立体造形するものであれば、各層5a(1)…の構成は上述したものに限定されない。
 図1の(b)に示すように複数の層5a(1)、5a(2)、5a(3)、5a(4)、5a(5)…がZ軸方向に積層されていることにより、各層5a(1)、5a(2)、5a(3)、5a(4)、5a(5)…の第2の透明層の一部分54が概ね立体物5の最外周表面方向に連なって、第2の透明層4を形成している。また、着色層の一部分53を含んでいる各層5a(2)、5a(3)、5a(4)、5a(5)…の着色層の一部分53が概ね立体物5の最外周表面方向に連なって、着色層3を形成している。また、第1の透明層の一部分52を含んでいる各層5a(3)、5a(4)、5a(5)…の第1の透明層の一部分52が概ね立体物5の最外周表面方向に連なって、第1の透明層2を形成している。また、光反射層の一部分51を含んでいる各層5a(4)、5a(5)…の光反射層の一部分51が概ね立体物5の最外周表面方向に連なって、光反射層1を形成している。また、造形層の一部分50を含んでいる各層5a(5)、5a(6)…の造形層の一部分50が積層されて造形層Mを形成している。
 先述のように、本実施形態の立体物5は、上面、下面、および側面が平面であり、且つ側面から上面にかけて湾曲面であり、また側面から下面にかけて湾曲面である、略円柱形状を有している。これは立体物5の外形であるとともに、最外周表面方向に沿って配された着色層3の形状でもある(図1(b)には、巨視的に見た着色画像面を破線で示している)。そこで、着色層3を大きく分けると、図1の(b)に示すように、着色層の一部分53同士の位置を少しずつずらして配されている水平面エリアHおよび湾曲面エリアRと、着色層の一部分53同士をZ軸方向に積んでなる垂直面エリアVとに分類することができるが、この水平面エリアHおよび湾曲面エリアRにおいては、着色層の一部分53同士の位置関係によっては、或る方向から立体物を見ると、色調に不具合が生じる虞があるエリアであると言える。
 そこで、この不具合について図14を用いて説明する。
 図14の(a)および(b)は共に、比較形態の立体物の一部の積層状態を示した図である。図14の(a)および(b)には、積層した2つの層500a(1)、500a(2)を示しており、各層500a(1)、500a(2)は、着色層の一部分530(1)、530(2)を、図1の(b)に示した水平面エリアHおよび湾曲面エリアRに模して位置をずらして配し、これら着色層の一部分530(1)、530(2)が連なって着色層300を形成しているものとする。
 ここで、各着色層の一部分530(1)、530(2)は着色層の一部として所望の色調を呈しているものとすると、図14の(a)に示す比較形態の積層体では、層500a(2)に含まれている着色層の一部分530(2)と、層500a(1)に含まれている着色層の一部分530(1)とが一部において重畳しているため、積層体を上方から視認すると、図14の(a)の上側に示しているように、重畳している領域wが所望の色調よりも濃い領域NG1として視認されることになる。
 また、図14の(b)に示す比較形態の積層体では、着色層の一部分530(2)と、層500a(1)とが連なっておらず、両者の間に隙間が形成されている。この場合、積層体を上方から視認すると、着色層300の一部に色抜けNG2が生じたかの様に視認されることになる。
 このような不具合は、インクジェット法によってインクを堆積させて層500a(1)、500a(2)を形成する際に、着色層の一部分530(1)、530(2)同士を精度良く(重畳も隙間もなく連なるように)形成することが容易でないために生じるものである。
 そこで、本実施形態では、上述のような不具合が無く、図1の(b)に示した水平面エリアHおよび湾曲面エリアRについてあらゆる方向から視認しても所望の色調を呈する着色層3(立体物5)を実現する。
 <1-2>水平面エリアHおよび湾曲面エリアRの積層形態
 図1の(b)に示した水平面エリアHおよび湾曲面エリアRについてあらゆる方向から視認しても所望の色調を呈する着色層3(立体物5)を実現するために、本実施形態では、立体物5の水平面エリアHおよび湾曲面エリアRに構成される、着色層の一部分53を含んでいる層5a(2)、5a(3)…のうちの、積層方向に互いの着色層の一部分53の一部同士が位置を少しずつずらして重畳している層に関して、各層の着色層の一部分53について、その重畳している領域を、重畳していない領域、すなわち重畳している領域と積層方向に対して垂直方向に隣接している(着色層の一部分53の)残りの部分(隣接領域)よりも、単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成している。
 以下、この点について、本実施形態の立体物5の一部である図1の(b)に示す層5a(4)および層5a(5)を取り上げて詳述する。
 図2は、層5a(4)のXY平面の構成を示している。
 層5a(4)は、図2に示すように、楕円形状を有しており、その外周側から中心側に向けて、第2の透明層の一部分54と、着色層の一部分53(着色部分)と、第1の透明層の一部分52(透明部分)と、光反射層の一部分51(光反射部分)とがこの順で形成されている。
 着色層の一部分53は、環形を有する第2の透明層の一部分54の内周に沿って形成されている。着色層の一部分53は、環形を有する第1着色領域53a(重畳領域以外の領域、重畳しない領域、隣接領域)と、この第1着色領域53aの内周および外周に沿って形成された環形を有する第2着色領域53b(重畳領域)とを有している。つまり、層5a(4)の中心(中央)側から外周側に向けて、着色層の一部分53は、第2着色領域53bと、第1着色領域53aと、第2着色領域53bとがこの順で形成されている。
 第2着色領域53bは、第1着色領域53aの内周側のものにおいても外周側のものにおいても、層5a(4)の内部方向(径方向)に沿った形成幅(w)は互いに等しい。また、層5a(4)の内部方向(径方向)に沿った着色層の一部分53の形成幅は、2wよりも大きい。
 第1着色領域53aおよび第2着色領域53bは共に、着色インクを含むインクから形成されており、注目すべきは、第2着色領域53bが、第1着色領域53aよりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さく、層5a(4)と層5a(5)とが、互いの着色層の一部分53の第2着色領域53b同士を重畳させて積層しているという特徴を具備している点にある。
 具体的には、第1着色領域53aは、1つの層5a(4)に形成されている第1着色領域53aだけで、上方から見たときに、着色層3(図1)の一部として所望の色調を呈するように構成されている。一方、その第1着色領域53aよりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さい第2着色領域53bは、1つの層5a(4)に形成されている第2着色領域53bだけでは、上方から見たときに、着色層3(図1)の一部として所望の色調を呈するように構成されておらず、重畳によって初めて所望の色調が表現できるように調整されている。
 すなわち、着色層3(図1)の一部として所望の色調を呈するための第1着色領域53aの単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合を100とすると、第2着色領域53bの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合は100未満である。
 図3は、層5a(5)の上に層5a(4)を積層した積層構造の一部を示しており、図3の(a)が上面図であり、図3の(b)が図3の(a)の積層体を切断線B-B´において切断した状態を示す矢視断面図である。なお、説明の便宜上、図3では層5a(4)、5a(5)のXY平面の形状を短冊形状としている。
 図3に示すように、積層した層5a(4)および層5a(5)の各々の着色層の一部分53は、第2着色領域53bにおいて互いに重畳している。一方、各々の着色層の一部分53における、第2着色領域53bに隣接した第1着色領域53aは、積層されている層に含まれる着色層の一部分53の何処とも重畳していない。なお、本実施形態では、下層にあたる層5a(5)は、上層にあたる層5a(4)よりも径が大きく、それに伴って下層5a(5)の着色層の一部分53のほうが、上層5a(4)の着色層の一部分53よりも径が拡がる方向に形成領域がずれている。そのため、下層5a(5)の着色層の一部分53の内周側の第2着色領域53bが、上層5a(4)の着色層の一部分53の外周側の第2着色領域53bと重畳している。
 そして、1つの層5a(4)に関して、第2着色領域53bを、第1着色領域53aよりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積を小さく構成している。
 具体的には、第2着色領域53b同士を重畳させることによって、その重畳している領域において2つの層5a(4)、5a(5)を透してみて、はじめて着色層3(図1)の一部として所望の色調を呈して視認されるように構成している。本実施形態では、第2着色領域53b同士が重畳している領域が、重畳していない第1着色領域53aと等しい色調になるように、単位容積あたりの着色インクの吐出容積が調整されている。
 本実施形態では、1つの層あたりの、第1着色領域53aの単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合(100%)に対して、第2着色領域53bの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合を半分(50%)としている。これにより、重畳している2つの第2着色領域53bにおける着色インクの吐出容積の合計を、1つの第2着色領域53bの容積で除算して得られる単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合が、第1着色領域53aの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合と等しくなっている。
 なお、先述のように図3では下層5a(5)の着色層の一部分53のほうが上層5a(4)の着色層の一部分53よりも径が拡がる方向に形成領域がずれているため、下層5a(5)の着色層の一部分53の外周側の第2着色領域53bは、上層5a(4)の着色層の一部分53とは重畳しないが、下層5a(5)の更に下に積層されている層5a(6)の着色層の一部分53と重畳している。また、上層5a(4)の着色層の一部分53の内周側の第2着色領域53bは、下層5a(5)の着色層の一部分53とは重畳しないが、上層5a(4)の更に上に積層されている層5a(3)の外周側の第2着色領域53bと重畳している。
 なお、第2着色領域53bの単位容積あたりの着色インクの吐出容積は、第1着色領域53aの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積よりも僅かでも小さければよい。例えば、1つの層あたりの、第1着色領域53aの単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合[100]に対して、第2着色領域53bの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合[90]とした態様であってもよい。つまり、単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合が全領域にわたって均一[100]である着色層の一部分同士をその一部分において重畳させた場合(100+100=200)よりも、重畳している領域を上方からみたときの色調の不具合が僅かでも軽減する(90+90=180(<200))ものについては本発明の範囲に含まれる。
 ただし、理想的には、先述のように、重畳している2つの第2着色領域53bにおける着色インクの吐出容積の合計を、1つの層あたりの第2着色領域53bの容積で除算して得られる単位容積あたりの着色インクの吐出容積が、第1着色領域53aの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積と等しい態様が好ましい。
 なお、本実施形態では、第2着色領域53bの単位容積あたりの着色インクの吐出容積を、何れの層5a(4)、5a(5)、5a(6)も等しく第1着色領域53aの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の50%にしている。しかしながら、上下に重なる第2着色領域53bは、単位容積あたりの着色インクの吐出容積が互いに異なっていても良い。例えば、第1着色領域53aの単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合[100]に対して、同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合を[30]とした第2着色領域53bに、同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の割合を[70]とした第2着色領域53bを重畳させてもよい。
 このように、単位容積あたりの着色インクの吐出容積が、第1着色領域53aよりも小さい第2着色領域53b同士を積層している立体物5の水平面エリアHおよび湾曲面エリアRは、着色層3に先述したような色調の不具合が生じず、立体物5の表面をX、Y、Zのあらゆる方向から見ても、着色層3が所望の色調に表現されている。
 なお、立体物5は、表層側から中心側に向かって第2の透明層4、着色層3、第1の透明層2、光反射層1の順となっていることから、着色層3の減法混色によって表現された色調を視認することができる。
 また、図1の(b)には破線の枠囲みs1として、第1の透明層の一部分52がその一部同士において重畳している様子を示している。また、図1の(b)に破線の枠囲みs2として、光反射層の一部分51が上下の層において一部同士を重畳させている様子も示している。このように、着色層だけでなく、他の層についても、一部同士を上下に重畳させることにより、あらゆる方向からみても、色抜けのような色調の不具合が生じない良好な立体物の実現に寄与することができる。
 また、第1の透明層の一部分52同士が重畳している部分の単位容積あたりの透明インクの吐出容積を、第1の透明層の一部分52の互いに重畳していない部分の同単位容積あたりの透明インクの吐出容積よりも小さくしてもよい。これにより、重畳している部分において、色調に不具合が生じることなく、良好な立体物の実現に寄与することができる。
 また、光反射層の一部分51同士が重畳している部分の単位容積あたりの光反射性インクの吐出容積を、光反射層の一部分51の互いに重畳していない部分の同単位容積あたりの光反射性インクの吐出容積よりも小さくしてもよい。これにより、重畳している部分と重畳していない部分とで光反射特性に違いが生じて色調に不具合が生じるということがなく、良好な立体物の実現に寄与することができる。
 なお、本実施形態では、水平面エリアHおよび湾曲面エリアRを構成する全ての層の着色層の一部分53は、いずれも、内部方向(径方向)に沿って、第2着色領域53bと、第1着色領域53aと、第2着色領域53bとがこの順で形成されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第1着色領域53aが無く、第2着色領域53bのみから構成され、第2着色領域53bの一部を上の層の第2着色領域53bと重畳し、残りの部分を下の層の第2着色領域53bと重畳させる態様の層を具備していてもよい。この層の場合には、上の層の第2着色領域53bと重畳する部分と、下の層の第2着色領域53bと重畳する部分とを合わせた、第2着色領域53bの形成幅は、2w(wは先述したように上下の2層において重畳している部分の形成幅)となる。
 <1-3>垂直面エリアVの積層形態
 図1の(b)に示す垂直面エリアVについては、水平面に対して概ね垂直に拡がったエリアであり、この垂直面エリアVを構成する層5a(7)~5a(14)では、着色層の一部分53同士が、そのほぼ全領域において重畳している。そこで、このように着色層の一部分53のほぼ全領域を重畳させる必要がある積層領域については、その着色層の一部分53の全領域の単位容積あたりの着色インクの吐出容積を、先述した第2着色領域53bの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積と等しくしている。
 また、この垂直面エリアVでは、層5a(7)~5a(14)の内部方向(径方向)に沿った着色層の一部分53の形成幅を、各層5a(7)~5a(14)の積層方向に沿った厚さ(d)の2倍(2d)とする。これにより、第2着色領域53bと単位容積あたり着色インクの吐出容積が等しく構成されている層5a(7)~5a(14)の着色層の一部分53を、内部(内側)に沿った方向から視認した場合であっても、色調に不具合が生じない。すなわち、層5a(7)~5a(14)の着色層の一部分53は、第1着色領域53aよりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さく構成されているが、上記内部(内側)に沿った厚さを2倍とすることによって、色調が不都合に薄くなるようなことはない。
 <1-4>その他
 上記では、本発明の特徴的構成に直接的に関係する部分のみを説明した。そこで、図1の(b)に示した立体物5のその他の構成について以下に説明する。
 各層5a(1)…のZ方向の厚さ(高さ)は、造形物に求められる形状の精緻さ、着色層3の解像度や階調数、インクジェットのインク滴のサイズ、着色層3の内側方向に沿った形成幅、積層数等により適宜設定することができる。本実施形態ではインクジェット法を用いて積層するため、その積層方法において実現可能な層5a(1)…のZ方向の厚さを考慮すれば良い。1つの層5a(1)…のZ方向の厚さは主に着色層3の減法混色による多色形成に適切な5μm~200μmの範囲である。また、本実施形態では紫外線硬化型インクをインクジェット法で層形成するため、好ましい範囲は10μm~100μmである。なお、大型の造形物で解像度が要求されない場合は複数層を同じデータで積層してもよく、より大きなインク滴にしても良い。その場合、データ量の減少と造形速度の高速化が見込める。また逆に、着色層3に高解像度や多階調数が要求される場合は、着色層3だけ複数回吐出し、Z方向に複数のインク滴で1つの層を形成してもよい。
 以下に、光反射層1(光反射層の一部分51)と、第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)と、着色層3(着色層の一部分53)と、第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)とについて、それぞれ説明する。
 ●光反射層1(光反射層の一部分51)
 光反射層1(光反射層の一部分51)は、白色インク或いは光反射性を有するインクによって形成された層であり、光反射層1の少なくとも着色層3側の表面において可視光の全領域の光を反射することができる光反射性を有している。
 光反射層1(光反射層の一部分51)は、具体的には、金属粉末を含んだインク、あるいは、白色顔料を含むインクから形成することができるが、白色インクから形成することが好ましい。白色インクから形成することにより、光反射層1において造形物の表層側から入った光を良好に反射し、減法混色による着色を実現することができる。
 光反射層1の厚さは5μm~200μmとすることができる。ここでいう光反射層1の厚さとは、層5aに含まれる光反射層の一部分51の外周端側から内側方向(中心側方向)に沿った幅と同じである。なお、本発明はこの数値範囲に限定されるものではない。
 ●第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)の構成
 第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)は、透明インクから形成される。
 ここで、透明インクとは、単位厚さ当たりの光透過率が50%以上である透明層を形成することができるインクであれば良い。透明層の単位厚さ当たりの光透過率が50%を下回ると、光の透過が不都合に阻止されて、造形物が減法混色による所望の色調を呈することができないため望ましくない。また、好ましくは、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が80%以上となるインクを用い、透明層の単位厚さ当たりの光透過率が90%以上となるインクを用いることがより好ましい。
 光反射層1(光反射層の一部分51)と、着色層3(着色層の一部分53)との間に第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)を配設することにより、着色層3を形成する着色インクと光反射層1を形成するインクとが混じり合うことを回避することができる。仮に、着色層を形成する着色インクが、第1の透明層を形成する透明インクと混じり合っても着色層3の色は失われないので色調に不都合な変化を生じさせることはない。したがって、着色層3において所望の色調(加飾)を呈した造形物を実現することができる。
 第1の透明層2の厚さは、5μm~20μmとすることができる。ここでいう第1の透明層2の厚さとは、層5aに含まれる第1の透明層の一部分52の外周端側から中心側方向に沿った幅と同じである。なお、本発明はこの数値範囲に限定されるものではない。
 ●着色層3(着色層の一部分53)
 着色層3(着色層の一部分53)の形成に用いられるインクは、着色剤を含有する着色インクを含む。
 着色インクとしては、イエロー(Y)、マゼンタ(M)およびシアン(C)、ブラック(K)、各々の淡色のインクが含まれるが、これに限定されるものではなく、赤(R)、緑(G)、青(B)や、オレンジ(Or)等を加えても良い。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。所望の色調を表現するべく、これらの着色インクの一種類または複数種類を用いて良い。
 ところで、着色層3(着色層の一部分53)の第1着色領域53aを形成するために用いられる着色インクの量は、所望の(呈したい)色調によってばらつきがある。そのため、低濃度の明るい色調の場合は着色インクのみでは第1着色領域53aのインク充填密度が所定のインク充填密度を満たすに至らず、Z方向の高さに凹凸が形成される場合や、X、Y方向に沿った途中に着色インクが無い凹みが形成される場合がある。何れの場合も、本実施形態のように積層方式によって形成される造形物には不都合な凹凸を生じることになり、好ましくない。特に、図1の(b)に示す積層構造の真ん中付近の垂直な造形面では、誤差拡散法によるインク形成で、着色層3の一つの断面が縦横各々のインク滴2滴の計4滴の充填密度の場合で、着色インクの数は最大(最高濃度)で4滴、最小(濃度ゼロ、つまり白色)でゼロとなるので、最小の場合は4滴分の隙間の空間を形成してしまう場合があり、造形面からも色調面からも大きく品質を損なう。
 そこで、本実施形態では、着色インクのみでは着色層3(着色層の一部分53)の第1着色領域53aのインク充填密度が所定のインク充填密度を満たさない箇所について、補填インクによって着色層3(着色層の一部分53)の第1着色領域53aのインク充填密度を補填することをおこなう。前記の例で、最大で4滴の場合で、着色インクが1滴の場合に補填インクを3滴、着色インクが3滴の場合に補填インクを1滴、着色インクが無しの場合に補填インクを4滴とする。すなわち、着色層3(着色層の一部分53)の第1着色領域53aを、着色インクと補填インクの合算の密度(インク滴の数)が一定となるように形成する。これにより、上述した凹みの発生を回避して、立体物5の形状をち密に造形することができる。
 着色インクの吐出量、着色インクを構成する各色インクの着弾位置は予めわかっているため、これらを考慮すれば補填インクの補填量と補填位置(着弾位置)を判断することができる。該判断は、インクジェットヘッド装置10または制御装置30(図4)、あるいは他の制御手段においておこなうことができる。
 また、補填インクによりインク充填密度を補填することにより、着色層3の第1着色領域53aで形成される面が平坦になるために光沢感を持たせることができる。
 補填インクは、着色層3(着色層の一部分53)の第1着色領域53aが呈すべき色調に悪影響を与えないインクであればよく、一例としては、第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)および第2の透明層4(第1の透明層の一部分54)において用いる透明インクを採用することができる。
 着色層3の厚さは、例えば10μm~100μmとすることができる。ここでいう着色層3の厚さとは、各層5a(2)…に含まれる着色層の一部分53の外周端側から中心側方向に沿った幅と同じである。
 なお、本実施形態では着色層3に基づいて説明しているが、本発明は着色層に限定されるものではなく、加飾層であれば特に制限はない。
 ●第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)の構成
 第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)は、第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)において説明した透明インクを用いて形成される。なお、第2の透明層4と第1の透明層2とは同一種の透明インクを用いても形成されても良く、異種の透明インクを用いても形成されても良い。
 第2の透明層4の厚さは、例えば10μm以上とすればよく、上限値については、立体物5の外形の大きさに応じて適宜変更することができる。ここでいう第2の透明層4の厚さとは、第2の透明層の一部分54を含む各層5a(1)…の外周端側から内部側方向に沿った第2の透明層の一部分54の幅と同じである。
 第2の透明層4は、着色層3の保護層としての機能を有するだけでなく、積層方式を採用している本発明(本実施形態)において、立体物5をち密に製造することを可能にするという優位な効果を奏する。すなわち、仮に着色層3が立体物5の最表層を構成している場合、つまり着色層の一部分53を有する層5aにおいて仮に着色層の一部分53が最も端部に位置している場合には、着色層3(着色層の一部分53)が精度よく形成できない虞がある。しかしながら、本実施形態のように立体物5の最表層に第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)が形成されていることにより、着色層3(着色層の一部分53)が精度よく形成されることから、所望の色調を呈することに寄与できる。
 また、仮に着色層3が立体物5の最表層を構成している場合は、着色層3がむき出しになるので、擦れによる脱色や、紫外線による退色が起き易くなる。しかしながら、本実施形態のように立体物5の最表層に第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)が形成されていることにより、脱色や退色を防止することができる。
 次に、先述した水平面エリアHおよび湾曲面エリアRにおける第1着色領域53aと第2着色領域53bの具体的な態様を、本発明に係る立体物造形装置および立体物造形方法の一形態と併せて説明する。
 <2>立体物造形装置
 図4は、本実施形態の立体物造形装置の主要な構成を示す図である。
 本実施形態の立体物造形装置40は、インクジェットヘッド装置10(形成部、第2の形成部、第3の形成部、第4の形成部)と、紫外線照射装置20と、制御装置30(形成部、第2の形成部、第3の形成部、第4の形成部)とを備えている。
 ●インクジェットヘッド装置10
 図4に示すインクジェットヘッド装置10の下面には、大きく分けて3つのインクジェットヘッド11H~13Hが搭載されている。図4に示すように、第1インクジェットヘッド11Hと、第2インクジェットヘッド12Hおよび第3インクジェットヘッド13Hとは、X方向に沿って配設位置がずれている。また、図4に示すように、第1インクジェットヘッド11Hと、第2インクジェットヘッド12Hと、第3インクジェットヘッド13Hとは、Y方向に沿って配設位置がずれている。つまりインクジェットヘッド11H~13Hは、いわゆるスタガ配列で並んでいる。
 第1インクジェットヘッド11Hには、シアンインクを吐出するシアンインク用ノズル10(C)と、マゼンタインクを吐出するマゼンタインク用ノズル10(M)と、イエローインクを吐出するイエローインク用ノズル10(Y)と、ブラックインクを吐出するブラックインク用ノズル10(K)とが設けられている。なお、各ノズル10(C)、10(M)、10(Y)および10(K)の配列順や数は図4に示すものに限定されない。これらノズルから吐出されるインクは何れも図1の(b)に示す着色層3(着色層の一部分53)を形成するために用いる着色インクである。
 第2インクジェットヘッド12Hには、白色インク(W)を吐出する白色インク用ノズル10(W)が設けられている。この白色インク(W)は、図1の(b)に示す光反射層1(光反射層1の一部分51)を形成するために用いるインクである。
 第3インクジェットヘッド13Hには、透明インク(CL)を吐出する透明インク用ノズル10(CL)が設けられている。この透明インク(CL)は、図1の(b)に示す第1の透明層2(第1の透明層の一部分52)、および図1の(a)および(b)に示す第2の透明層4(第2の透明層の一部分54)を形成するために用いるインクである。
 造形層M(造形層の一部分50)を形成するためのインクについては、その専用のインクを吐出するノズルを先述の他のノズルと併せて設けても良いし、先述の他のノズルから吐出するインクを用いてもよい。
 インクジェットヘッド装置10は、図4に示す下面を形成台の形成面(形成台の形成面Dを図6に図示)あるいは形成済みの層に対向させるように設けられている。また、インクジェットヘッド装置10はX方向に往復移動することができ、その移動中にインクを吐出する。移動は、後述する制御装置30によって制御される。
 なお、移動に関しては、インクジェットヘッド装置10と、形成面Dとの相対位置が所定の方向に変化すればよく、インクジェットヘッド装置10がXYZ座標系において所定の方向に移動してもよいし、形成面DをXYZ座標系において所定の方向に移動させてもよい。
 ●紫外線照射装置20
 紫外線照射装置20は、インクジェットヘッド装置10から吐出される紫外線硬化型インクを硬化させるために紫外線を照射する光源を有する。紫外線照射装置20は、インクジェットヘッド装置10から吐出されたインクに対して紫外線を照射できるように、インクジェットヘッド装置10の近傍に配置される。紫外線照射装置20の紫外線照射は、図示しない制御部によって制御される。
 ●制御装置30
 制御装置30は、パターンデータに基づいて、インクジェットヘッド装置10の特定のノズルからのインクの吐出、その吐出量およびその吐出力を制御する。なお、パターンデータとは、造形対象物である立体物5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多層型にパターン化したデータである。
 吐出は、図示しない電源からのインクジェットヘッド装置10への電圧印加を制御することによっておこない、吐出量および吐出力の制御は、インクジェットヘッド装置10のインクを吐出するノズルへの電圧印加量を制御することによりおこなう。また、制御装置30は、先述のようにインクジェットヘッド装置10の移動も制御する。
 そして、制御装置30がインクジェットヘッド装置10を制御することによって、図1に示す立体物5が積層方式によって造形され、図2および図3に示す第1着色領域53aおよび第2着色領域53bについても、制御装置30がインクジェットヘッド装置10を制御することによって形成される。
 図5は、図3の一具体例であり、立体物5の層5a(4)および層5a(5)のXY平面の構成の一部を示している。なお、図5も図3と同様に、層5a(4)、5a(5)のXY平面の形状を短冊形状として、特徴部分のみを明示している。
 図5では、各層5a(4)、5a(5)において、第1着色領域53aに隣接した第2着色領域53bが、着色インク堆積領域Aと、透明インク堆積領域Bとを有している。
 第2着色領域53bの着色インク堆積領域Aは、第1着色領域53aの着色インクの堆積領域とZ方向には同じ構成である。着色インク堆積領域Aは、図5に示すXY平面においてX方向に複数の三角形を並べた形状に形成されている。また図5では、第1着色領域53aと第2着色領域53bを便宜上同じ濃さで表現しているが、この領域内で着色インクのインク滴を、画像データの濃度に応じた数と、画像データに応じた位置に配置する。
 また、第2着色領域53bの透明インク堆積領域Bは、透明インクのみが堆積した領域であり、図5に示すXY平面においてX方向に複数の三角形を並べて着色インク堆積領域Aと対称的な形状を有している。透明インク堆積領域Bを形成する透明インクは、インクジェットヘッド装置10(図4)の透明インク用ノズル10(CL)から吐出される。
 そして、着色インク堆積領域Aを構成するインク堆積量は、第2着色領域53bを構成するインク堆積量の半分を占めており、透明インク堆積領域Bを構成するインク堆積量が、第2着色領域53bの残りの半分を占めている。すなわち、XY平面において、第2着色領域53bの単位容積あたりの着色インクの吐出容積は、第1着色領域53aの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積の半分となっている。
 制御装置30は、図5に示す形状の着色インク堆積領域Aおよび透明インク堆積領域Bを、インクジェットヘッド装置10からの各種インクの吐出を制御することによって実現している。
 更に制御装置30は、下層5a(5)の着色層の一部分53を形成した後に、下層5a(5)の上に上層5a(4)を積層する際に、下層5a(5)の着色層の一部分53の第2着色領域53bの上に、上層5a(4)の着色層の一部分53の第2着色領域53bを重畳させる。このとき、制御装置30は、下層5a(5)の第2着色領域53bの着色インク堆積領域Aの上に透明インク堆積領域Bを形成し、且つ、下層5a(5)の第2着色領域53bの透明インク堆積領域Bの上に着色インク堆積領域Aを形成する。
 このように、上下の層において、透明インク堆積領域Bと着色インク堆積領域Aとを反転させて形成することによって、重畳している領域wの上下の層を上方から透してみたときの着色インクの濃度が、第1着色領域53aの着色インクの濃度と等しくなる。
 これにより、着色層の一部分53の一部同士を積層方向に重畳させていても、重畳させている領域と、重畳させていない領域との着色インクの濃度に差が生じない。従って、重畳部分が濃く視認されたり、色抜けが生じているように見えることがない。
 図1の(b)に示すように、第2着色領域53bと、第1着色領域53aと、第2着色領域53bとをこの順で層の内部側から外周側に向かって有している層の、層の内部方向(径方向)に沿った着色層の一部分53の形成幅は、重畳している領域の形成幅(w)の2倍より大きく(>2w)している。
 以上のように本実施形態の立体物造形装置40によれば、着色層3の水平面エリアHおよび湾曲面エリアRに先述したような色調の不具合が生じていない優良な立体物5を造形することができる。
 また、本実施形態の立体物造形装置40によれば、立体物5の垂直面エリアVを構成する層5a(7)~5a(14)を形成する際には、その着色層の一部分53同士を、そのほぼ全領域において重畳させる。このように全領域を重畳させる必要がある積層領域については、その着色層の一部分53の全領域の単位容積あたりの着色インクの吐出容積を、先述した第2着色領域53bの同単位容積あたりの着色インクの吐出容積と等しくする。すなわち、立体物5の垂直面エリアVを構成する層5a(7)~5a(14)の着色層の一部分53は、図5に示す形状の着色インク堆積領域Aおよび透明インク堆積領域Bを形成する。
 このように垂直面エリアVの着色層の一部分53を形成することによって、重畳している部分を造形物の内側方向に透してみたときの着色インクの濃度が、第1着色領域53aの着色インクの濃度と等しくなる。
 また、本実施形態の立体物造形装置40は、この垂直面エリアVでは、層5a(7)~5a(14)の内部方向(径方向)に沿った着色層の一部分53の形成幅を、各層5a(7)~5a(14)の積層方向に沿った厚さ(d)の2倍(2d)とする。このように垂直面エリアVの着色層の一部分53を形成することによって、内部方向(径方向)に沿った方向から視認した場合であっても、色調に不具合が生じない。すなわち、層5a(7)~5a(14)の着色層の一部分53は、第1着色領域53aよりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さく構成されているが、上記内部方向(径方向)に沿った厚さを2倍とすることによって、色調が不都合に薄くなるようなことはない。
 なお、制御装置30は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェアによって実現してもよい。後者の場合、制御装置30は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ(またはCPU)で読み取り可能に記録されたROM(Read Only Memory)または記憶装置(これらを「記録媒体」と称する)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などを備えている。そして、コンピュータ(またはCPU)が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
 <3>立体物造形方法
 以上の構成を具備する本実施形態の立体物造形装置40を用いることにより、水平面エリアHおよび湾曲面エリアRに関して、各上記層の着色層の一部分53として、上記重畳している第2着色領域53bと、これに隣接した第1着色領域53aとが形成される形成工程において、重畳している第2着色領域53bが、第1着色領域53aよりも、単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成される(形成工程)。これにより、水平面エリアHおよび湾曲面エリアRに関して、色調の不具合が生じない立体物5を造形することができる。
 以下に、この水平面エリアHおよび湾曲面エリアRを含む立体物5の全体構成の造形方法を図6を用いて説明する。
 図6は、本実施形態の立体物5の全体構成を造形(製造)する過程を模式的に示した断面図であり、図1の(b)の水平面エリアHおよび湾曲面エリアRに該当する立体物5の下端領域の造形(製造)過程を示している。
 まず、図6の(a)に示すように、最下位置にある層5a(第nの層5a(n)と記載する)を、造形用ステージである形成台の形成面Dに形成する。この第nの層5a(n)の形成(製造)工程では、インクジェット法を用いてインクジェットヘッド装置10から透明インクを所定のタイミングで吐出して、透明インクに紫外線を照射して硬化させることによって、第2の透明層の一部分54のみからなる第nの層5a(n)を形成する。なお、第nの層5a(n)の外周端部には、積層方向に向かうにしたがって層の径が徐々に拡がったオーバーハング部分4hが形成されるが、このオーバーハング部分4hを形成するために、インクジェットヘッド装置10にインクジェットヘッドを追加して、造形物の外側にサポート層を形成してもよい。
 次に、図6の(b)に示すように、第nの層5a(n)の上に第n-1の層5a(n-1)を形成する。この第n-1の層5a(n-1)の形成(製造)工程では、形成済みの第nの層5a(n)の上方をインクジェットヘッド装置10が移動し、所定のタイミングでインクを吐出して、インクを紫外線照射により硬化させることによって、層の径方向において、中心部分に着色層の一部分53を含み、且つ該着色層の一部分53の周囲を囲むように第2の透明層の一部分54を含む第n-1の層5a(n-1)を形成する。このとき、着色層の一部分53に、先述の第1着色領域53aおよび第2着色領域53bを形成する。
 なお、着色層の一部分53と第2の透明層の一部分54とを並行して形成してもよいし、着色層の一部分53および第2の透明層の一部分54の一方を先に形成し、その後で他方を形成してもよい。
 次に、図6の(c)に示すように、第n-1の層5a(n-1)の上に第n-2の層5a(n-2)を形成する。この第n-2の層5a(n-2)の形成(製造)工程では、形成済みの第n-1の層5a(n-1)の上方をインクジェットヘッド装置10が移動し、所定のタイミングでインクを吐出して、インクを紫外線照射により硬化させる。第n-2の層5a(n-2)は、層の径方向における中心部分から端部に向かって、第1の透明層の一部分52と、着色層の一部分53と、第2の透明層の一部分54とをこの順番で含むように形成する。このときも、着色層の一部分53に、先述の第1着色領域53aおよび第2着色領域53bを形成し、この第2着色領域53bが下層である第n-1の層5a(n-1)の第2着色領域53bに重畳するように第2着色領域53bの形成位置を制御する。
 この第n-2の層5a(n-2)の形成(製造)工程では、第1の透明層の一部分52と、着色層の一部分53と、第2の透明層の一部分54とを並行して形成してもよいが、第1の透明層の一部分52および第2の透明層の一部分54を先に形成した後に、着色層の一部分53を形成してもよい。
 次に、図6の(d)に示すように、第n-2の層5a(n-2)の上に第n-3の層5a(n-3)を形成する。この第n-3の層5a(n-3)の形成(製造)工程では、まず、図6の(d)に示すように、形成済みの第n-2の層5a(n-2)の上方をインクジェットヘッド装置10が移動し、所定のタイミングで透明インクを吐出して、この透明インクを紫外線照射により硬化させることによって、第1の透明層の一部分52および第2の透明層の一部分54を形成する。このとき、先述した方法で第2の透明層の一部分54にオーバーハング部分4hを形成する。そして、その後に、図6の(e)に示すように、光反射層の一部分51および着色層の一部分53を形成する。このときも、着色層の一部分53に、先述の第1着色領域53aおよび第2着色領域53bを形成し、この第2着色領域53bが、下層である第n-2の層5a(n-2)の第2着色領域53bに重畳するように第2着色領域53bの形成位置を制御する。
 この第n-3の層5a(n-3)の形成(製造)工程により、層の径方向における中心部分から端部に向かって、光反射層の一部分51と、第1の透明層の一部分52と、着色層の一部分53と、第2の透明層の一部分54とをこの順番で含む第n-3の層5a(n-3)が形成される。
 図6の(d)に示す第n-3の層5a(n-3)の形成(製造)工程では、第1の透明層の一部分52を形成する工程と、第2の透明層の一部分54を形成する工程とをおこなう。そして、その後に、図6の(e)に示すように、第1の透明層の一部分52と第2の透明層の一部分54との間に着色層の一部分53を形成するとともに、光反射層の一部分51を形成する。これにより、第2の透明層の一部分54が、着色層の一部分53を形成する際に、着色層の一部分53を構成するインク溜まりの外堀として機能し、着色層の一部分53を構成するインクが不都合に濡れ拡がる虞がなく、精度良く着色層の一部分53を形成することができる。
 なお、この第n-3の層5a(n-3)の形成(製造)工程では、第1の透明層の一部分52の一部52sを、下層の第n-2の層5a(n-2)の第1の透明層の一部分52に重畳させる。このように上下の層において第1の透明層の一部分52も一部同士を重畳させることにより、色調の不具合をより一層確実に抑制することができる。図1の(b)においても、破線の枠囲みs1として、第1の透明層の一部分52が一部同士において重畳している様子を示している。また、図6には図示していないが、図1の(b)に破線の枠囲みs2として、光反射層の一部分51が上下の層において一部同士を重畳させている様子も示している。このように、着色層3だけでなく、他の層についても、一部同士を上下に重畳させることにより、あらゆる方向からみても色調に不具合が生じない良好な立体物の実現に寄与することができる。
 なお、各層において着色層の一部分53の第1着色領域53aを形成する際、着色インクおよび補填インクからなる着色層形成用インクを、両者のインクの合算量が一定となるように吐出して、紫外線硬化させる。
 このようにZ方向に積層を繰り返すことにより、図1の(b)に示す立体物5の水平面エリアHおよび湾曲面エリアRを製造することができる。
 なお、一層を形成するにあたっては、二次元の画像形成の公知のインターレイス走査をすることによってムラの少ない良好な造形や加飾が得られる。また、各層の形成の度に層の上面を図示せぬローラーで平坦化することで、造形物のZ方向の寸法の安定化、ムラの低減がはかれる。
 なお、垂直面エリアVについては、図1の(b)に示すように着色層の一部分53同士を略全領域において重畳させるために、第2着色領域53bのみから着色層の一部分53を形成すればよい。
 以上のように、本実施形態の立体物造形装置40および、これを用いた立体物造形方法によれば、積層方式において立体物5を造形するにあたって、各層の着色層の一部分を重畳させて形成することができる。仮に、各層の着色層の一部分を重畳させずに積層方向に着色層の一部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色層の一部分を形成する位置を高精度(慎重)に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、本実施形態によれば、各層の着色層の一部分同士を重畳させるので、立体物の迅速な造形に寄与することができる。また、その重畳部分の色調を、重畳によって初めて所望の色調が表現できるように調整しているので、色調に不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 <4>第2着色領域53bの変形例
 <4-1>変形例1
 先述の図5の第2着色領域53bでは、着色インク堆積領域Aと、透明インク堆積領域Bとが、図5に示すXY平面においてX方向に複数の三角形を並べた形状に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。
 図7は、第2着色領域53bの他の態様を示した図であり、図5と同じく層5a(4)および層5a(5)のXY平面の構成の一部を示している。図7に示す態様では、着色インク堆積領域Aと、透明インク堆積領域BとがX軸方向に交互に並んだ縞模様を形成しており、各着色インク堆積領域Aおよび各透明インク堆積領域Bは細長い形状で、Y軸方向に延びている。この細長い形状は、図7に示す破線の丸囲みの拡大図で示したように、ちょうどインクジェットヘッド装置10(図4)のノズルから吐出される複数のインク滴が一列に並んで形成されるサイズである。
 複数のノズルから同一色のインクを吐出できるインクジェットヘッド装置10(図4)を用いた場合には、上記した細長い形状は、インクジェットヘッド装置10をY軸方向に移動させながら、偶数ラインのノズルから着色インク堆積領域Aを形成するためのインクを連続して吐出し、奇数ラインのノズルから透明インク堆積領域Bを形成するための透明インクを連続して吐出することによって形成することができる。この態様は、隣り合う上下の2層にまたがったX方向(ライン)インターレイス方式であると言える。
 この吐出形態は、制御装置30(図4)によるインクジェットヘッド装置10を制御することによっておこなう。
 そして、層5a(4)および層5a(5)において第2着色領域53b同士を重畳させるときには、層5a(4)の着色インク堆積領域Aに層5a(5)の透明インク堆積領域Bを重畳させ、層5a(4)の透明インク堆積領域Bに、層5a(5)の着色インク堆積領域Aを重畳させる。これにより、層5a(4)および層5a(5)を上方から透してみると、層5a(4)の着色インク堆積領域Aと着色インク堆積領域Aとの隙間(透明インク堆積領域B)から、層5a(5)の着色インク堆積領域Aが見える構成となって、第2着色領域53b全体が第1着色領域53aと同じ色調で視認される。
 <4-2>変形例2
 第2着色領域53bの着色インク堆積領域Aおよび透明インク堆積領域Bの更に別の態様を図8に示す。
 図8の態様では、着色インク堆積領域Aと、透明インク堆積領域BとがY軸方向に交互に並んだ縞模様を形成しており、各着色インク堆積領域Aおよび各透明インク堆積領域Bは細長い形状で、X軸方向に延びている。この細長い形状は、図7と同様に、ちょうどインクジェットヘッド装置10(図4)のノズルから吐出される複数のインク滴が一列に並ぶことで形成されるサイズである。この細長い形状は、インクジェットヘッド装置10(図4)をX軸方向に移動させながら連続してインクを吐出することによって形成することができる。この態様は、隣り合う上下の2層にまたがったY方向(ライン)インターレイス方式であると言える。
 また、図7と同様に、図8の態様も、層5a(4)および層5a(5)において第2着色領域53b同士が重畳すると、層5a(4)の着色インク堆積領域Aに層5a(5)の透明インク堆積領域Bが重畳し、層5a(4)の透明インク堆積領域Bに、層5a(5)の着色インク堆積領域Aが重畳するように上下の層で調整されている。これにより、層5a(4)および層5a(5)を上方から透してみると、層5a(4)の着色インク堆積領域Aと着色インク堆積領域Aとの隙間(透明インク堆積領域B)から、層5a(5)の着色インク堆積領域Aが見える構成となって、第2着色領域53b全体が第1着色領域53aと同じ色調で視認される。
 <4-3>変形例3
 第2着色領域53bの別の態様を図9に示す。
 図9の態様では、層5a(4)の第2着色領域53bの、着色インクを記録すべき画素数が、第1着色領域53a側の端部を起点として、第1着色領域53aから離れるにつれて小さくなるように勾配がついている。図9には、着色インクを記録すべき画素数と、位置との関係をグラフに示している。ここで、着色インクを記録すべき画素とは、着色インクを配置すべき位置の画素のことであり、この画素に対して着色インク或いは補填インクを画像データに応じて吐出するのである。
 一方、層5a(4)の第2着色領域53bに重畳する層5a(5)の第2着色領域53bでは、勾配が反転している。これにより、層5a(4)および層5a(5)において第2着色領域53b同士が重畳した状態で層5a(4)および層5a(5)を上方から透してみると、この重畳領域が、第1着色領域53aと同じ色調で視認される。
 <5>インクジェットヘッド装置の変形例
 上記の実施形態では図4に示すインクジェットヘッド装置10を用いて立体物5を製造しているが、用いるインクジェットヘッド装置はこれらに限定されるものではなく、図10から図13にそれぞれ示すインクジェットヘッド装置を用いることも可能である。
 図10に示すインクジェットヘッド装置10aの下面には、大きく分けて2つのインクジェットヘッド11H´および12H´が搭載されている。図10に示すように、第1インクジェットヘッド11H´と、第2インクジェットヘッド12H´とは、X方向に沿って配設位置がずれており、且つY方向に沿って配設位置がずれている。
 図11は、インクジェットヘッド装置の変形例を示す図である。図11に示すインクジェットヘッド装置10bの下面には、シアンインク用ノズル10(C)と、マゼンタインク用ノズル10(M)と、イエローインク用ノズル10(Y)と、ブラックインク用ノズル10(K)と、白色インク用ノズル10(W)と、透明インク用ノズル10(CL)とが、この順でX方向に配列して設けられている。
 図12は、インクジェットヘッド装置の更に別の変形例を示す図である。図12に示すインクジェットヘッド装置10cの下面には、白色インク用ノズル10(W)と、透明インク用ノズル10(CL)と、イエローインク用ノズル10(Y)と、マゼンタインク用ノズル10(M)と、シアンインク用ノズル10(C)と、ブラックインク用ノズル10(K)と、透明インク用ノズル10(CL)と、白色インク用ノズル10(W)とが、この順でX方向に配列して設けられている。
 図13は、インクジェットヘッド装置の更に別の変形例を示す図である。図13に示すインクジェットヘッド装置10dは、X軸に沿って往復移動可能なキャリッジ15と、キャリッジ15に搭載された複数のノズル列と、キャリッジ15に搭載された紫外線照射器14a,14bとを備える。キャリッジ15をX方向に移動させて、ノズル列から紫外線硬化型インクを吐出するとともに、紫外線照射器14a,14bから紫外線を照射させる走査をおこなう。複数のノズル列は、図13に示すようにX方向に沿って併設されており、X方向における紙面左側から紙面右側に向けて、シアンインク用ノズル列C、マゼンタインク用ノズル列M、イエローインク用ノズル列Y、ブラックインク用ノズル列K、白色インク用ノズル列W、および透明インク用ノズル列CLがこの順に配列されている。複数のノズル列各々は、キャリッジ15に搭載されているため、キャリッジ15の移動に伴うX方向への移動時に紫外線硬化型インクを吐出することが可能となっている。
 図11、図12および図13では全てのノズルがX方向に配列して設けられているため、一回のX方向への移動で一層の全てのインクを吐出しての層形成も可能である。図13では一回のX方向への移動でインクの吐出と同時に紫外線照射もおこなわれるため、紫外線硬化型インクの場合での一層の硬化も吐出と同じタイミングでおこなうことができる。
 [付記事項]
 本発明の一態様に係る立体物造形装置40は、着色インクまたは透明インクから形成された層を積層する形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)を備え、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、同じインク(着色層の一部分53を形成するためのインク)によって形成する層同士の重畳領域(第2着色領域53b)を、該インクによって形成する該重畳領域(第2着色領域53b)以外の領域(第1着色領域53a)であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりのインクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴としている。
 上記の構成によれば、同じインクによって形成する部分を重畳させているので、該インクを着色インクを含むインクとするならば、仮に、各層の着色部分を重畳させずに積層方向に着色部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色部分を形成する位置を高精度(慎重)に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、上記の構成によれば、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)の一部同士を重畳させるので、立体物5の迅速な造形に寄与することができる。
 また、同じインクによって形成される部分を重畳させているので、例えば、上述の実施形態で説明したように、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)の一部同士が重畳されていることにより、上下の層5a(2)…に含まれている着色部分(着色層の一部分53)の一部同士の間に隙間が生じて色抜けのように見える虞もない。
 また、本発明の上記の構成によれば、その重畳領域(第2着色領域53b)は、上記重畳しない領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成される。例えば、重畳領域(第2着色領域53b)の色調を、重畳して初めて所望の色調が表現できるように調整する。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物5を提供することができる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記重畳領域は、着色インクを含むインクから形成された着色部分(着色層の一部分53)を有する層5a(2)…同士が重畳する領域であり、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、各上記層5a(2)…の上記着色部分(着色層の一部分53)として、上記重畳領域(第2着色領域53b)と、積層方向に対して垂直方向に該重畳領域と隣接した隣接領域(第1着色領域53a)とを形成し、上記形成部は、上記重畳領域(第2着色領域53b)を、上記隣接領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する(水平面エリアH、湾曲面エリアR)。
 上記の構成によれば、積層方式において立体物5を造形するにあたって、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)を重畳させて形成する。仮に、各層の着色部分を重畳させずに積層方向に着色部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色部分を形成する位置を高精度(慎重)に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、本発明の上記の構成によれば、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)の一部同士を重畳させるので、立体物5の迅速な造形に寄与することができる。
 また、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)の一部同士を重畳させていれば、上下の層5a(2)…に含まれている着色部分(着色層の一部分53)の一部同士の間に隙間が生じて色抜けのように見える虞もない。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、重畳領域(第2着色領域53b)を、隣接領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する。例えば、重畳領域(第2着色領域53b)の色調を、重畳して初めて所望の色調が表現できるように調整する。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物5を提供することができる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)が、上記重畳領域(第2着色領域53b)を、着色インクおよび透明インクを吐出して形成する。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)が、積層された上下2つの上記層5a(2)…の上記重畳領域(第2着色領域53b)の単位容積あたりの着色インクの吐出容積同士の合計容積と、1つの上記層5a(2)…の上記隣接領域(第1着色領域53a)の同単位容積あたりの着色インクの吐出容積とが等しくなるように、上記重畳領域(第2着色領域53b)を形成する。
 上記の構成によれば、重畳領域(第2着色領域53b)の色調が、重畳して初めて所望の色調となる(重畳して初めて、1つの層5a(2)…の上記隣接領域(第1着色領域53a)の色調となる)。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)が、各上記層5a(2)…において、第1の上記重畳領域(第2着色領域53b)と、第2の上記重畳領域(第2着色領域53b)とを形成し、上記形成部は、積層される2つの上記層5a(2)…について、下に積層される上記層の上記第1の重畳領域(第2着色領域53b)を、上に積層される上記層の上記第2の重畳領域(第2着色領域53b)に重畳させるか、上に積層される上記層の上記第1の重畳領域(第2着色領域53b)に重畳させる。
 上記の構成によれば、着色部分(着色層の一部分53)同士が連なって形成される着色層3を、積層方向に対して傾斜させて形成することができる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、各上記層において、該層の内部方向(径方向)に沿った、上記第1の重畳領域(第2着色領域53b)の形成幅と、上記第2の重畳領域(第2着色領域53b)の形成幅とを等しく形成し、且つ、これら各該形成幅をwとした場合、上記着色部分(着色層の一部分53)の形成幅を2w以上とする。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、各該層の全領域にわたって形成する第2の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)を更に備え(垂直面エリアV)、上記第2の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、上記全領域(層5a(7)~5a(14)の着色層の一部分53)の単位容積あたりの上記インクの吐出容積を、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)が形成する重畳領域(第2着色領域53b)の同単位容積あたりの上記インク(着色インク)の吐出容積と等しくなるように形成する。
 上記の構成によれば、第2の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、上記全領域の色調を、上記重畳領域(第2着色領域53b)の色調と併せることにより、上記全領域を、重畳して初めて所望の色調が表現されるように調整している。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがない。
 また、重畳させない場合と比べて、重畳させることによって造形スピードの向上に寄与することができる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記第2の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)が、上記層5a(7)~5a(14)の内部方向(径方向)に沿った上記全領域(層5a(7)~5a(14)の着色層の一部分53)の形成幅を、上記積層の方向に沿った該層5a(7)~5a(14)の厚さ(d)の2倍(2d)とする。
 上記の構成とすれば、上記形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)が形成する重畳領域(第2着色領域53b)と、単位容積あたりのインク(着色インク)の吐出容積が等しく構成されている上記全領域を、内部方向(径方向)に沿った方向から視認した場合であっても、色調に不具合が生じない。すなわち、上記全領域は、上記重畳しない領域よりも単位容積あたりのインク(着色インク)の吐出容積が小さく構成されているが、上記内部方向(径方向)に沿った厚さが比較的厚く形成されているため、色調が不都合に薄くなるようなことがない。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、少なくとも2つの上記層5a(3)…において、上記着色部分(着色層の一部分53)よりも該層5aの内部側に、透明インクを用いて透明部分(第1の透明層の一部分52)を形成する第3の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)を備え、上記第3の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、上記透明部分(第1の透明層の一部分52)を有する上記層の該透明部分(第1の透明層の一部分52)の一部に、該層に積層する層の上記透明部分(第1の透明層の一部分52)の一部を重畳させる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形装置40は、上記の構成に加えて、上記透明部分(第1の透明層の一部分52)を有する上記層5a(3)…のうちの少なくとも2つの層5aにおいて、上記透明部分(第1の透明層の一部分52)よりも該層の内部側に、光反射性を有するインクを用いて光反射部分(光反射層の一部分51)を形成する第4の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)を備え、上記第4の形成部(インクジェットヘッド装置10および制御装置30)は、上記光反射部分(光反射層の一部分51)を有する上記層5aの該光反射部分(光反射層の一部分51)の一部に、該層5aに積層する層5aの上記光反射部分(光反射層の一部分51)の一部を重畳させる。
 また、本発明の一形態に係る立体物造形方法は、着色インクまたは透明インクから形成された層を積層する形成工程を備え、上記形成工程は、同じインク(着色層の一部分53を形成するためのインク)によって形成する層同士の重畳領域(第2着色領域53b)を、該インクによって形成する該重畳領域(第2着色領域53b)以外の領域(第1着色領域53a)であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりのインクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴としている。
 上記の構成によれば、同じインクによって形成する部分を重畳させているので、該インクを、着色インクを含むインクとするならば、仮に、各層の着色部分を重畳させずに積層方向に着色部分を連ならせて着色層を形成する場合には、各層の着色部分を形成する位置を高精度(慎重)に調整しなければならないため、立体物を迅速に造形することが困難である。しかしながら、本発明の上記の構成によれば、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)の一部同士を重畳させるので、立体物5の迅速な造形に寄与することができる。
 また、同じインクによって形成する部分を重畳させているので、例えば、上述の実施形態で説明したように、各層5a(2)…の着色部分(着色層の一部分53)の一部同士を重畳させていれば、上下の層5a(2)…に含まれている着色部分(着色層の一部分53)の一部同士の間に隙間が生じて色抜けのように見える虞もない。
 また、本発明の上記の構成によれば、その重畳領域(第2着色領域53b)を、上記重畳しない領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成する。例えば、重畳領域(第2着色領域53b)の色調を、重畳して初めて所望の色調が表現できるように調整する。これにより、重畳したことによって色調が不都合に濃くなるような不具合が生じることがなく、迅速且つ色調に不具合が無い良好な立体物5を提供することができる。
 本発明の一形態に係る立体物5は、着色インクまたは透明インクから形成された層を積層しており、同じインク(着色層の一部分53を形成するためのインク)によって形成する層同士の重畳領域(第2着色領域53b)が、該インクによって形成する該重畳領域(第2着色領域53b)以外の領域(第1着色領域53a)であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない該領域(第1着色領域53a)よりも単位容積あたりのインクの吐出容積が小さい、ことを特徴としている。
 上記の構成によれば、色調に不具合が無い良好な立体物を提供することができる。
 本発明は上述した各実施形態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。
 本発明は、立体物を自動造形して販売する立体物自動販売機等の、立体物を造形するあらゆる立体物造形装置に利用することができる。

Claims (13)

  1.  着色インクまたは透明インクから形成された層を積層する形成部を備え、
     上記形成部は、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、該インクによって形成する該重畳領域以外の領域であって該インクによって形成する層同士が重畳しない領域よりも、単位容積あたりの該インクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴とする立体物造形装置。
  2.  上記重畳領域は、着色インクを含むインクから形成された着色部分を有する層同士が重畳する領域であり、
     上記形成部は、各上記層の上記着色部分として、上記重畳領域と、積層方向に対して垂直方向に該重畳領域と隣接した隣接領域とを形成し、
     上記形成部は、上記重畳領域を、上記隣接領域よりも単位容積あたりの着色インクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。
  3.  上記形成部は、上記重畳領域を、着色インクおよび透明インクを吐出して形成することを特徴とする請求項2に記載の立体物造形装置。
  4.  上記形成部は、積層された上下2つの上記層の上記重畳領域の単位容積あたりの着色インクの吐出容積同士の合計容積と、1つの上記層の上記隣接領域の同単位容積あたりの着色インクの吐出容積とが等しくなるように、上記重畳領域を形成することを特徴とする請求項2に記載の立体物造形装置。
  5.  上記形成部は、各上記層において、第1の上記重畳領域と、第2の上記重畳領域とを形成し、
     上記形成部は、積層される2つの上記層について、下に積層される上記層の上記第1の重畳領域を、上に積層される上記層の上記第2の重畳領域に重畳させるか、上に積層される上記層の上記第1の重畳領域に重畳させることを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。
  6.  上記形成部は、各上記層において、第1の上記重畳領域と、第2の上記重畳領域とを形成し、
     上記形成部は、積層される2つの上記層について、下に積層される上記層の上記第1の重畳領域を、上に積層される上記層の上記第2の重畳領域に重畳させるか、上に積層される上記層の上記第1の重畳領域に重畳させることを特徴とする請求項2に記載の立体物造形装置。
  7.  上記形成部は、各上記層において、該層の内部方向に沿った、上記第1の重畳領域の形成幅と、上記第2の重畳領域の形成幅とを等しく形成し、且つ、これら各該形成幅をwとした場合、1つの上記層における、上記着色部分の形成幅を2w以上とすることを特徴とする請求項6に記載の立体物造形装置。
  8.  上記立体物造形装置は、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、各該層の全領域にわたって形成する第2の形成部を更に備え、
     上記第2の形成部は、上記全領域の単位容積あたりの上記インクの吐出容積を、上記形成部が形成する重畳領域の同単位容積あたりの上記インクの吐出容積と等しく形成することを特徴とする請求項1に記載の立体物造形装置。
  9.  上記第2の形成部は、上記層の内部方向に沿った上記全領域の形成幅を、上記積層の方向に沿った該層の厚さ(d)の2倍(2d)とすることを特徴とする請求項8に記載の立体物造形装置。
  10.  上記立体物造形装置は、少なくとも2つの上記層において、上記着色部分よりも該層の内部側に、透明インクを用いて透明部分を形成する第3の形成部を備え、
     上記第3の形成部は、上記透明部分を有する上記層の該透明部分の一部に、該層に積層する層の上記透明部分の一部を重畳させることを特徴とする請求項2に記載の立体物造形装置。
  11.  上記立体物造形装置は、上記透明部分を有する上記層のうちの少なくとも2つの層において、上記透明部分よりも該層の内部側に、白色インクあるいは光反射性を有するインクを用いて光反射部分を形成する第4の形成部を備え、
     上記第4の形成部は、上記光反射部分を有する上記層の該光反射部分の一部に、該層に積層する層の上記光反射部分の一部を重畳させることを特徴とする請求項10に記載の立体物造形装置。
  12.  着色インクまたは透明インクから形成された層を積層する形成工程を含み、
     上記形成工程は、同じインクによって形成する層同士の重畳領域を、該インクによって形成する該重畳領域以外の領域であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない領域よりも単位容積あたりの該インクの吐出容積が小さくなるように形成することを特徴とする立体物造形方法。
  13.  着色インクまたは透明インクから形成された層を積層しており、
     同じインクによって形成する層同士の重畳領域は、該インクによって形成する該重畳領域以外の領域であって、該インクによって形成する層同士が重畳しない該領域よりも単位容積あたりの該インクの吐出容積が小さい、ことを特徴とする立体物。

     
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