WO2017204094A1 - 造形装置、造形方法、及び造形物 - Google Patents

造形装置、造形方法、及び造形物 Download PDF

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modeling
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modeled object
color
colored
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弘義 大井
邦夫 八角
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株式会社ミマキエンジニアリング
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Definitions

  • the present invention relates to a modeling apparatus, a modeling method, and a modeled object.
  • a modeling apparatus for modeling a modeled object using an inkjet head is known (for example, see JP-A-2015-71282).
  • a modeled object is modeled by the layered modeling method by stacking a plurality of layers of ink formed by the inkjet head.
  • the modeling object colored in various colors can be modeled by using the ink for coloring as a modeling material.
  • the modeled object can be variously decorated by drawing various patterns such as characters and designs on the surface of the modeled object.
  • region for example, white area
  • various colors can be expressed in the same manner as when printing on white paper or the like when printing with an inkjet printer that prints a two-dimensional image.
  • JP-A-2015-147326 in order to solve the problem that ink may be mixed at the interface between the light-reflective region and the colored region and a desired decoration may not be realized, A configuration was proposed in which a transparent region was arranged between the region and the light reflective region and the colored region were separated.
  • an object of the present invention is to provide a modeling method that enables high-definition color modeling.
  • the inventor of the present application paid attention to a point different from the case of printing a two-dimensional image with an inkjet printer when modeling a three-dimensional shaped object with a modeling apparatus. More specifically, when modeling a colored modeled object, for example, it is conceivable to form a colored region around the light-reflective region as described above. In this case, for example, if ink landing deviation occurs during the formation of the colored region, the internal light reflective region may be exposed on the surface.
  • the color of paper or the like may appear on the printing surface.
  • a modeled object having various shapes is modeled, so that it is considered that an impact such as landing deviation is likely to occur compared to the case of printing a two-dimensional image.
  • the side surface of the modeled object may also be colored.
  • a side surface is a surface comprised by the edge part of the some ink layer laminated
  • landing deviation is likely to occur due to the shape of the modeled object, the air flow around the modeled object, and the like, compared to when printing a two-dimensional image. For this reason, it is considered that an impact such as landing deviation is more likely to occur at the time of modeling a modeled object than at the time of printing a two-dimensional image.
  • the inventor of the present application considered preventing the exposure of the color inside the modeled object by forming a colored region having a certain thickness. With this configuration, for example, even when landing deviation occurs, it is possible to appropriately prevent the light-reflective region from being exposed to the surface.
  • the inventor of the present application considered to form a colored region in accordance with the shape of the modeled object by further earnest research. More specifically, it was considered to form the colored region so that the colored region in the normal direction perpendicular to the surface of the modeled object has a constant thickness. Further, through further earnest research, the necessary features in this case have been found and the present invention has been achieved.
  • the present invention is a modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object, and includes a material discharge unit that discharges a material used for modeling the modeled object, and an operation of the material discharge unit.
  • a control unit for controlling, and the material discharge unit discharges at least a coloring material used for coloring the modeled object when modeling the colored modeled object, and models the colored modeled object.
  • the material discharge unit is a layered region along the surface shape of the modeled object to be modeled, and forms at least a colored region which is a region colored with the coloring material, and the control unit The colored region is formed in the material discharge unit so that the colored region in the normal direction of the modeled object that is perpendicular to the surface of the modeled product has a predetermined thickness. To do.
  • the colored region in the molded article can be appropriately formed with an appropriate and sufficient thickness. Moreover, it can prevent appropriately that the color inside a molded article is exposed by landing deviation etc. by this. Further, by setting the thickness of the colored region in the normal direction to a constant thickness, it is possible to appropriately express a desired color. Therefore, if comprised in this way, the colored modeling thing can be modeled more appropriately.
  • the modeling apparatus models a modeled object having at least an internal region and a colored region.
  • the material discharge unit discharges at least a material for forming the internal region and a coloring material.
  • a material for forming the internal region for example, a light reflective color material such as white can be suitably used.
  • the coloring material materials of each color of process colors for performing color expression (for example, full color expression) can be suitably used.
  • an ultraviolet curable ink can be suitably used.
  • the modeling method of the present invention is a method of modeling a modeled object, and the design data of the modeled object having a color region having a certain thickness in the normal direction of the surface from the surface to the inside of the modeled object. And generating a modeled object by laminating modeling materials based on the design data, wherein the thickness of the color region in the normal direction is at least twice the resolution pitch.
  • the thickness of the color region constant, the quality of the color expressed by the subtractive color mixing principle can be made constant.
  • the thickness in the normal direction is twice or more the resolution pitch, two or more kinds of colors can be superimposed in the normal direction, and various colors can be expressed.
  • the thickness of the color region in the normal direction may be not less than 50 ⁇ m and not more than 600 ⁇ m.
  • a plurality of types of ink including at least color ink may be ejected from an inkjet head, and the ink may be cured and modeled after ejection.
  • the inkjet head may eject a photocurable ink, and after ejection, the ink jet head may be cured by light irradiation for modeling.
  • the inkjet head may be formed by discharging the thermoplastic ink at a high temperature and discharging it at a low viscosity, and then curing and modeling at a room temperature after discharging.
  • a design having a light reflection region having a thickness greater than or equal to a certain thickness that reflects the visible light that is transmitted through the color region inside the modeled object. Data may be generated.
  • the light reflection region has a certain thickness or more, the reflectance of light incident from the outside of the modeled object can be increased.
  • a design having a separation region having a certain thickness along the color region between the color region and the light reflection region of the modeled object. Data may be generated.
  • the modeling material used in the step of generating the modeled object has an aspect ratio of 1: 2 or more between the dimension in the stacking direction of the voxel landing on the surface to be stacked and the dimension in the surface scanning direction. It may be a modeling material.
  • the color region is obtained by any one of the error diffusion method, the dither method, and the FM screen method in the surface scanning direction of the laminated surface (slice surface).
  • a halftone may be formed.
  • the error value of the error diffusion method may be diffused, or the mask pattern of the dither method may be moved or changed between adjacent layers.
  • the binding liquid for binding the powder is ejected to the powdered modeling material spread on the surface to be laminated using an inkjet method. You may laminate by. In that case, the color of the ink of this method may be the color of the binding liquid.
  • the color region is defined by setting a direction perpendicular to a triangular mesh surface as the normal direction. May be defined.
  • the modeled object of the present invention has a color region having a thickness that is twice or more the resolution pitch in the normal direction of the surface from the surface of the modeled object to the inside, and a certain thickness beyond the color region. And a light reflection region having
  • the shaped article of the present invention may have a separation region having a certain thickness along the color region between the color region and the light reflection region.
  • the modeling apparatus of the present invention is a modeling apparatus for modeling a modeled object, and the design data of the modeled object having a color region having a certain thickness in the normal direction of the surface from the surface of the modeled object to the inside.
  • a modeling processing unit for generating and modeling the modeling object by ejecting and stacking modeling materials based on the design data, and the thickness of the color region in the normal direction is a resolution. More than twice the pitch.
  • the design data generation unit includes design data having a light reflection region having a thickness greater than or equal to a certain thickness that reflects visible light that is transmitted through the color region, inside the modeled object. It may be generated.
  • the design data generation unit may include design data having a separation region having a certain thickness along the color region between the color region and the light reflection region of the modeled object. It may be generated.
  • the modeling processing unit may eject a modeling material in which an aspect ratio between a stacking direction dimension of a voxel landed on a stacked surface and a surface scanning direction dimension is 1: 2 or more. .
  • a colored shaped object can be shaped more appropriately.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of a configuration of a modeled object 50 modeled by the modeling apparatus 10 together with a support layer 52.
  • FIG. 10 is a flowchart which shows an example of the operation
  • FIG. 1A and 1B show an example of a modeling apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A shows an example of the configuration of the main part of the modeling apparatus 10.
  • the modeling apparatus 10 may have the same or similar structure as a well-known modeling apparatus. More specifically, except for the points described below, the modeling apparatus 10 is the same as a known modeling apparatus that performs modeling by discharging droplets (ink droplets) that are materials used for modeling using an inkjet head. Or you may have the same structure.
  • the modeling apparatus 10 may further include various configurations necessary for modeling or coloring the modeled object 50 other than the illustrated configurations.
  • the modeling apparatus 10 is an apparatus that models the three-dimensional modeled object 50 by the layered modeling method by discharging ink.
  • ejecting ink means ejecting ink droplets (ink droplets).
  • the layered modeling method is a method of modeling the modeled object 50 by stacking a plurality of layers, for example.
  • the modeled object 50 is, for example, a three-dimensional three-dimensional structure.
  • the modeling apparatus 10 includes a head unit 12, a modeling table 14, a scanning drive unit 16, and a control unit 20.
  • the head portion 12 is a portion that discharges droplets that are the material of the modeled object 50, and is formed by stacking each layer constituting the modeled object 50 by discharging and curing ink that is cured according to predetermined conditions.
  • the head part 12 is an example of the material discharge part which discharges the material used for modeling of the molded article 50, and has a some inkjet head and an ultraviolet light source.
  • the ink an ultraviolet curable ink that is cured by irradiation with ultraviolet rays is used.
  • the ink is a liquid ejected from the inkjet head.
  • An inkjet head is an ejection head that ejects liquid (droplets) by an inkjet method.
  • the head unit 12 further forms a support layer 52 around the modeled object 50.
  • the support layer 52 is a laminated structure that supports the modeled object 50 by surrounding the outer periphery of the modeled object 50 being modeled.
  • the support layer 52 is formed as necessary when the model 50 is modeled, and is removed after the modeling is completed. Further, a more specific configuration of the head unit 12 will be described in detail later.
  • the modeling table 14 is a table-like member that supports the modeled object 50 being modeled.
  • the modeled table 14 is disposed at a position facing the inkjet head in the head unit 12 and places the modeled object 50 being modeled on the upper surface.
  • the modeling table 14 has a configuration in which at least the upper surface can move in the stacking direction, and is driven by the scanning drive unit 16 to at least match the progress of modeling of the model 50. Move the top surface.
  • the lamination direction is a direction in which modeling materials are laminated in the additive manufacturing method. More specifically, in this example, the stacking direction is perpendicular to the main scanning direction (Y direction in the drawing) and the sub-scanning direction (X direction in the drawing) preset in the modeling apparatus 10 (see FIG. Middle Z direction).
  • the scanning drive unit 16 is a drive unit that causes the head unit 12 to perform a scanning operation that moves relative to the model 50.
  • moving relative to the model 50 means moving relative to the model table 14 on which the model 50 is placed, so that the model 50 being modeled on the model table 14 is moved. Relative movement.
  • to cause the head unit 12 to perform the scanning operation is to cause the inkjet head in the head unit 12 to perform the scanning operation.
  • the scanning drive unit 16 causes the head unit 12 to perform main scanning operation (Y scanning), sub-scanning operation (X scanning), and stacking direction scanning (Z scanning) as scanning operations.
  • the main scanning operation is an operation of ejecting ink while moving in the main scanning direction (Y direction).
  • the scanning drive unit 16 fixes the position of the modeling table 14 in the main scanning direction and moves the head unit 12 to cause the head unit 12 to perform the main scanning operation.
  • the scan driving unit 16 further drives the ultraviolet light source in the head unit 12. More specifically, the scanning drive unit 16 cures the ink that has landed on the surface to be shaped of the shaped article 50 by turning on the ultraviolet light source during the main scanning operation.
  • the modeled surface of the modeled product 50 is a surface on which the next ink layer is formed by the head unit 12.
  • the sub-scanning operation is an operation that moves relative to the modeling table 14 in the sub-scanning direction (X direction) orthogonal to the main scanning direction.
  • the sub-scanning operation may be an operation of moving relative to the modeling table 14 in the sub-scanning direction by a preset feed amount.
  • the scanning drive unit 16 fixes the position of the head unit 12 in the sub-scanning direction and moves the modeling table 14 between main scanning operations, thereby causing the head unit 12 to perform the sub-scanning operation.
  • the stacking direction scanning is an operation of moving the head unit 12 relative to the modeling table 14 in the stacking direction (Z direction).
  • the scanning drive unit 16 causes the head unit 12 to perform the stacking direction scanning by moving at least one of the head unit 12 or the modeling table 14 in the stacking direction.
  • moving the head unit 12 in the stacking direction means moving the inkjet head in the head unit 12 in the stacking direction.
  • moving the modeling table 14 in the stacking direction means moving at least the position of the upper surface of the modeling table 14.
  • the scanning drive unit 16 changes the distance between the inkjet head and the modeling table 14 in the head unit 12 by causing the head unit 12 to scan in the stacking direction.
  • This distance may be a distance between the nozzle surface on which the nozzle is formed in the inkjet head and the upper surface of the modeling table 14. More specifically, the scanning drive unit 16 moves the modeling table 14 while fixing the position of the head unit 12 in the stacking direction. Thereby, the scanning drive part 16 adjusts the distance between the to-be-modeled surface in the modeling thing 50 in the middle of modeling, and the head part 12.
  • the movement of the head unit 12 may be a relative movement with respect to the modeled object 50. Therefore, in each of the main scanning operation, the sub-scanning operation, and the stacking direction scanning, not only the operation described above but also at least one of the head unit 12 and the modeling table 14 may be moved. You may move both the head part 12 and the modeling stand 14. In the main scanning operation, the modeling table 14 side may be moved. Further, the head unit 12 may be moved in the sub-scanning operation and the stacking direction scanning.
  • the control unit 20 is, for example, a CPU of the modeling apparatus 10, and controls the modeling operation of the modeled object 50 by controlling each unit of the modeling apparatus 10. More specifically, the control unit 20 controls each unit of the modeling apparatus 10 based on the shape information of the modeled object 50 to be modeled, color image information, and the like. Moreover, according to control of the control part 20, the modeling apparatus 10 piles up the material used for modeling in the lamination direction, and models the modeling thing 50 by the lamination modeling method.
  • FIG. 1B shows an example of a detailed configuration of the head unit 12.
  • the head unit 12 includes a plurality of inkjet heads, a plurality of ultraviolet light sources 104, and a flattening roller 106.
  • an inkjet head 102s, an inkjet head 102w, an inkjet head 102y, an inkjet head 102m, an inkjet head 102c, an inkjet head 102k, and an inkjet head 102t (hereinafter referred to as inkjet heads 102s ⁇ ) 102t).
  • the inkjet heads 102s to 102t are examples of ejection heads, and eject ink using an inkjet method. More specifically, in this example, each of the inkjet heads 102s to 102t is an inkjet head that discharges ultraviolet curable ink, and is arranged side by side in the main scanning direction with the same position in the sub scanning direction.
  • each of the inkjet heads 102s to 102t a known inkjet head can be suitably used.
  • each of the inkjet heads 102s to 102t has a nozzle row in which a plurality of nozzles are arranged in the sub-scanning direction on the surface facing the modeling table 14. Accordingly, each of the inkjet heads 102s to 102t ejects ink in a direction toward the modeling table 14. In this example, each of the ink jet heads 102s to 102t ejects ink of different colors.
  • the inkjet head 102 s is an inkjet head that ejects ink that is a material of the support layer 52.
  • a material of the support layer 52 a water-soluble material that can be dissolved in water after the modeling object 50 is modeled can be suitably used. In this case, it is preferable to use a material that has a lower degree of curing with ultraviolet light than the material constituting the model 50 and is easily decomposed. Further, as the material of the support layer 52, a known material for the support layer can be suitably used.
  • the inkjet head 102w is an inkjet head that discharges white (W) ink.
  • white ink is used when a light-reflective region is formed in the shaped article 50. This light-reflective region is formed inside the colored region in the modeled object 50 when modeling the modeled object 50 whose surface is colored.
  • modeling the modeled object 50 with the colored surface may be modeling the modeled object 50 with at least a part of the surface colored.
  • the surface of the modeled object 50 is an area where the color can be visually recognized from the outside of the modeled object 50.
  • the white ink is also used as modeling ink used for forming at least the inside of the modeled object 50.
  • the inkjet head 102w functions as an example of an internal modeling head, and discharges a material that forms an internal region of the modeled object 50.
  • the internal area of the modeled object 50 is an area constituting the inside of the modeled object 50.
  • Each of the inkjet head 102y, the inkjet head 102m, the inkjet head 102c, and the inkjet head 102k (hereinafter referred to as inkjet heads 102y to 102k) is an example of a coloring head that discharges a coloring material for the model 50.
  • the inks for coloring different colors are ejected.
  • the coloring ink is an example of a coloring material used for coloring the modeled object 50 when the modeled model 50 is colored. More specifically, the coloring ink is an ink of each color of process colors used for color expression (for example, full color expression).
  • each of the inkjet heads 102y to 102k ejects ultraviolet curable ink of each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black). Further, in this example, the coloring ink is used together with the clear ink when forming the colored region in the molded article 50.
  • the inkjet head 102t is an inkjet head that discharges clear ink.
  • the clear ink is a clear color ink which is a colorless transparent color (T).
  • the arrangement of the inkjet heads 102s to 102t, the type of the inkjet head included in the head unit 12, and the like are not limited to the illustrated configuration, and may be variously changed. Some of the inkjet heads may be arranged with a position shifted in the sub-scanning direction from other inkjet heads. Further, the head unit 12 may further include a light-colored ink of each color, an inkjet head for colors such as R (red), G (green), B (blue), and orange.
  • the plurality of ultraviolet light sources 104 are configured to cure the ink, and generate ultraviolet rays that cure the ultraviolet curable ink.
  • UVLED ultraviolet LED
  • the ultraviolet light source 104 UVLED (ultraviolet LED) or the like can be suitably used. It is also conceivable to use a metal halide lamp, a mercury lamp, or the like as the ultraviolet light source 104.
  • each of the plurality of ultraviolet light sources 104 is disposed on one end side and the other end side in the main scanning direction of the head unit 12 so as to sandwich the ink jet heads 102s to 102t therebetween.
  • the flattening roller 106 has a configuration for flattening an ink layer formed during modeling of the modeled object 50.
  • the flattening roller 106 is disposed between the inkjet heads 102 s to 102 t and the ultraviolet light source 104.
  • the flattening roller 106 is arranged side by side in the main scanning direction with the position in the sub-scanning direction aligned with respect to the inkjet heads 102s to 102t. Accordingly, the flattening roller 106 is in contact with the surface of the ink layer, for example, during the main scanning operation, and removes a part of the ink before curing, thereby flattening the ink layer.
  • the head unit 12 has only one flattening roller 106.
  • the flattening roller 106 is disposed between the ultraviolet light source 104 on one end side of the head unit 12 and the inkjet heads 102s to 102t.
  • the scanning drive unit 16 causes the head unit 12 to perform a main scanning operation in a direction (one direction) in which the flattening roller 106 is at the rear side of at least the inkjet heads 102s to 102t.
  • the flattening roller 106 flattens the ink layer during the main scanning operation in this direction.
  • the scan driving unit 16 may cause the head unit 12 to perform bidirectional main scanning operation. In this case, the flattening roller 106 flattens the ink layer only during the main scanning operation in one direction.
  • modeling with methods other than the inkjet modeling method etc. can be considered. Also in this case, if it is a method of forming a colored region on the surface of the modeled object 50, the same effect as the present example described above and below can be obtained. More specifically, when modeling is performed by a method other than the inkjet modeling method, it is conceivable to form the model 50 with a material such as gypsum and to color the surface with a colorant or the like.
  • the outer edge portion is colored as each sheet member. It is also conceivable to use
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the modeled object 50 that is modeled by the modeling apparatus 10, and illustrates an example of a cross section of the modeled object 50 when the modeled object 50 having an elliptical shape (ellipsoidal shape) is modeled.
  • the illustrated cross section is an XY cross section perpendicular to the Z direction.
  • the configurations of the ZX cross section and the ZY cross section of the modeled object 50 perpendicular to the Y direction and the Z direction are the same.
  • the head unit 12 (see FIG. 1A) in the modeling apparatus 10 uses the inkjet heads 102y to 102k (see FIG. 1B) that discharge the coloring ink. Have. Then, by using the inkjet heads 102y to 102k, the modeling apparatus 10 models the modeled object 50 whose surface is colored.
  • the modeling apparatus 10 models the modeled object 50 having a colored surface at least when operating in any one of the preset modeling modes. More specifically, the modeling apparatus 10 models the modeled object 50 whose surface is colored when performing modeling in the surface decoration mode, which is a predetermined modeling mode. Note that the modeling apparatus 10 may be able to further perform modeling in another modeling mode. The modeling apparatus 10 may model the modeled object 50 or the like that is not colored in another modeling mode.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the modeled object 50 modeled by the modeling apparatus 10 together with the support layer 52, and shows an example of the configuration of the modeling apparatus 10 modeled at the time of modeling in the surface decoration mode.
  • the modeling apparatus 10 models the modeled object 50 having the internal region 402, the colored region 404, and the protection region 406.
  • the support layer 52 is formed around the molded article 50 as necessary.
  • the internal region 402 is a region inside the model 50 that forms the shape of the model 50.
  • the head unit 12 forms the internal region 402 using white ink. This also causes the inner region 402 to function as a light reflecting region.
  • the light reflection region is a light reflective region that reflects light incident from the surface side of the modeled object 50 through the protection region 406 and the colored region 404. By forming such a light reflection region inside the coloring region 404, it is possible to appropriately perform coloring by the subtractive color mixing method.
  • the colored region 404 is a region colored with a coloring ink.
  • the colored region 404 is a layered region along the surface shape of the modeled object 50.
  • the head unit 12 forms a colored region 404 around the inner region 402 using coloring ink of each color and clear ink.
  • various colors are expressed by adjusting the discharge amount of the ink for coloring each color to each position.
  • clear ink is used to compensate for the change in the amount of ink for coloring (discharge amount per unit volume) caused by the difference in color. If comprised in this way, each position of the coloring area
  • region 404 can be appropriately colored with a desired color. Thereby, the colored region 404 colored with the color ink can be appropriately formed.
  • a method for forming the colored region 404 will be described in more detail later.
  • the protection area 406 is a transparent area for protecting the outer surface of the model 50.
  • the head unit 12 forms a protective region 406 around the colored region 404 using clear ink. By forming each region as described above, it is possible to appropriately form the modeled object 50 whose surface is colored.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the modeled object 50 modeled by the modeling device 10 together with the support layer 52, and another example of the configuration of the modeling device 10 modeled at the time of modeling in the surface decoration mode. Show.
  • the head unit 12 forms a light reflection region 408 between the internal region 402 and the colored region 404 in distinction from the internal region 402.
  • a separation region 410 is further formed between the light reflection region 408 and the colored region 404.
  • the inner region 402 may be formed of ink other than white ink.
  • the inner region 402 may be formed using any ink other than the material of the support layer 52.
  • modeling object 50 is modeled further using modeling inks (for example, modeling-dedicated ink etc.) other than white ink, and this modeling ink is used.
  • the inner region 402 may be formed.
  • the light reflecting area 408 is formed of light reflecting ink such as white ink. If comprised in this way, the light which injects from the surface side of the molded article 50 through the coloring area
  • the light reflection region 408 is preferably formed so that the thickness in the direction (normal direction) perpendicular to the surface of the model 50 is about 100 ⁇ m or more. If comprised in this way, coloring by the subtractive color mixing method can be performed more appropriately.
  • the separation area 410 is a transparent area formed with clear ink. By forming the separation region 410, ink mixing between the light reflection region 408 and the colored region 404 can be appropriately prevented. Also when comprised in this way, the molded article 50 with which the surface was colored can be formed appropriately.
  • the method of forming the colored region 404 performed in this example will be described in more detail.
  • the method of forming the colored region 404 described below is an example of the method of forming the colored region 404 performed during modeling in the surface decoration mode described with reference to FIGS. 2A and 2B.
  • the modeling apparatus 10 causes each inkjet head in the head unit 12 to eject ink in accordance with the control of the control unit 20 (see FIG. 1A).
  • the inkjet heads 102y to 102k are caused to discharge colored ink
  • the inkjet head 102t is discharged to form the colored region 404 in the head portion 12.
  • the colored region 404 is formed in the head unit 12 so that the thickness in the normal direction at each position of the colored region 404 becomes a predetermined constant thickness.
  • the thickness of the colored region 404 in the normal direction is the thickness of the colored region 404 in the direction perpendicular to the surface of the model 50.
  • the design thickness may be the same. Further, the same thickness may be the same thickness within an error range according to the accuracy of modeling, or a range in which a change in thickness caused by the specification or limitation of modeling operation is allowed.
  • control unit 20 forms the colored region 404 in the head unit 12 so that the thickness in the normal direction at each position of the colored region 404 becomes a reference thickness set in advance.
  • the reference thickness is any thickness selected from the range of 50 to 500 ⁇ m.
  • the reference thickness is preferably any thickness selected from the range of 100 to 400 ⁇ m. More specifically, in this example, the reference thickness is, for example, about 300 ⁇ m.
  • the preferable thickness of the reference for the colored region 404 is 60 ⁇ m or more, more preferably 80 ⁇ m or more. It is. Further, when coloring with higher accuracy is performed, the reference thickness of the colored region 404 is preferably 150 ⁇ m or less.
  • the reference thickness of the colored region 404 is at least twice the thickness of the ink layer for one layer (two or more layers). ) Is preferable.
  • the reference thickness of the colored region 404 is more preferably three times or more (three layers or more) of the thickness of one ink layer.
  • the thickness of the ink layer for one layer is the thickness of the ink layer corresponding to one slice data indicating one cross section of the modeled object 50 to be modeled. The modeling operation performed using the slice data will be described in more detail below.
  • the thickness of the ink layer for one layer is considered to be about 30 ⁇ m.
  • the reference thickness of the colored region 404 is about 300 ⁇ m
  • the reference thickness corresponds to the thickness of about 10 ink layers.
  • the thickness of about 300 ⁇ m is about 5 to 6 ink dots in the in-plane direction. It is considered to correspond to the range where
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of the modeling operation performed in this example.
  • 4A to 4D are diagrams schematically illustrating an example of each operation in the flowchart.
  • the flowchart shown in FIG. 3 is a control device (for example, a host PC or the like) that controls the operation of the modeling apparatus 10 from the outside in addition to the actual modeling operation (stacking operation) performed in the modeling apparatus 10 (see FIG. 1A).
  • the operation of is also shown. More specifically, among the operations shown in FIG. 3, the operations in steps S102 to S108 may be performed by a control device such as a host PC. In this case, the modeling operation in step S110 may be performed by the modeling apparatus 10.
  • this modeling operation is an example of an operation for modeling a model based on 3D model data prepared by the user.
  • the data of the 3D model is three-dimensional data indicating a modeled object to be modeled.
  • the 3D model data general-purpose 3D data that does not depend on the model of the modeling apparatus 10 can be suitably used.
  • FIG. 4A to 4D schematically show the cross-sectional shape of the 3D model at the timing of each operation in the flowchart.
  • region 200 is a part corresponding to the colored area
  • information on the color to be colored on the modeled object is set.
  • a pattern portion 202 shown in the surface color area 200 indicates a portion where a pattern such as a character or a pattern is drawn in the surface color area 200.
  • FIGS. 4A to 4D for convenience of illustration, when modeling a model having a shape different from that shown in FIG. 2A, the bottom surface (bottom surface) and the side surface of the model are colored, and the top surface Shows a 3D model when coloring is not performed.
  • the lower surface is a lower surface in the stacking direction.
  • a side surface is a surface which cross
  • the entire surface of the model including the upper surface of the model may be colored.
  • a normal vector with respect to the surface of the model to be modeled is calculated. More specifically, in this operation, as shown in FIG. 4A, an inverted normal vector is obtained for each surface of the 3D model indicated by the 3D model data (S102).
  • each surface of the 3D model is an outer peripheral surface of the 3D model.
  • obtaining the inversion normal vector for each surface means obtaining the inversion normal vector orthogonal to the outer peripheral surface at each position constituting the outer peripheral surface of the 3D model.
  • the inverted normal vector is a vector (inverted surface normal vector) that is orthogonal to the outer peripheral surface of the 3D model and goes inward of the 3D model, as indicated by an arrow in FIG. 4A.
  • the thickness (width) of the surface color region 200 is adjusted using the obtained inversion normal vector. More specifically, in this operation, as shown in FIG. 4B, the thickness in the reverse surface normal direction that is the direction of the reverse normal vector at each position of the surface color region 200 is constant. The thickness of the surface color region 200 is adjusted. This also generates a surface color region 200 having a constant thickness in the direction of the reverse surface normal (S102).
  • a slice image is generated using the 3D model (S106).
  • generating the slice image means generating slice data that is data obtained by cutting the data of the 3D model into a ring shape at regular intervals.
  • a slice image is an image represented by a layer of ink generated corresponding to slice data. More specifically, in this operation, as shown in FIG. 4C, the 3D model is sliced at intervals of the thickness of the ink layer (ink stacking size) formed in the modeling apparatus 10 as shown in FIG. 4D. Such slice data (slice image) is generated.
  • a portion corresponding to the surface color region 200 before slicing is a portion that becomes a colored region 404 (see FIG. 2A) in which the surface color (surface color) is colored in the modeled object. is there.
  • region 200 is a part used as the internal area
  • conversion to ink information is performed based on the generated slice data (S108).
  • conversion to ink information is to designate ink to be used during modeling in the modeling apparatus 10 for each pixel of slice data.
  • each pixel of the slice data is each pixel of the slice image corresponding to the slice data. More specifically, in this operation, the color information set in the surface color area 200 of the 3D model is used as ink information used in the modeling apparatus 10 by appropriately using an error diffusion method, a systematic dither method, or the like. Convert.
  • step S106 for generating slice data is performed using 3D model data independent of the model of the modeling apparatus 10 or the like.
  • the operation after step S108 for converting into ink information it is preferable to use modeling data in a format that matches the model of the modeling apparatus 10 that executes the stacking operation.
  • a modeling operation (lamination operation) is executed by the modeling apparatus 10 using the slice data converted into the ink information.
  • a modeling operation laminate operation
  • a modeled object having the colored region 404 having a constant thickness in the normal direction is modeled.
  • data obtained by extending the surface color region 200 by a certain thickness inside the 3D model can be appropriately generated as modeling data for controlling the modeling of the modeling apparatus 10.
  • region 404 of appropriate and sufficient thickness can be modeled by making the modeling apparatus 10 model using such modeling data.
  • this makes it possible to appropriately prevent the internal color of the modeled object (for example, light-reflective white color) from being exposed due to landing deviation or the like, and to more appropriately express the surface color of the modeled object.
  • the color of the surface of the modeled object is not limited to a single color, and various color expressions can be performed more appropriately. More specifically, even when a 3D model with gradation and texture is used, good color expression can be appropriately performed on the modeled object. Furthermore, by making the thickness of the colored region 404 constant, a desired color can be expressed more appropriately.
  • the thickness of the portion corresponding to the surface color region 200 in the slice image is usually the thickness of the ink layer in the stacking direction (Z direction),
  • the width in the in-plane direction orthogonal to the stacking direction (the width in the XY plane) is adjusted so as to be equal to a certain thickness or width.
  • the thickness of the colored region 404 in the normal direction is made constant according to the shape of the modeled object, not the thickness and width. Therefore, it can be considered that the various effects as described above are obtained by the features of this example different from the conventional configuration.
  • the expansion of the front color area 200 is an operation performed in step S104 of the flowchart shown in FIG.
  • FIG. 5A to 5C show examples of how to expand the surface color region 200.
  • FIG. FIG. 5A is a diagram showing an example of a method of expanding the surface color region 200, and an example of expanding the surface color region 200 in the same manner as described above with reference to FIGS. 3 and 4A to 4D. Indicates. As described above, in this example, the thickness of the surface color region 200 in the 3D model is adjusted so that the thickness of the colored region 404 (see FIG. 2A) in the normal direction is constant.
  • the thickness of the colored region 404 is not necessarily strictly constant, but a certain allowable range is set according to the required modeling accuracy and the like, and the difference from the preset reference thickness Should be within a preset allowable range.
  • the surface color region 200 may be expanded so that the thickness of the colored region 404 is within the allowable range.
  • making the thickness of the colored region 404 constant may mean making the thickness of the colored region 404 constant except for some exceptional positions. In this case, depending on the shape of the model 50 to be modeled, it may be considered that a part of the colored region 404 has a thickness outside the allowable range.
  • the thickness of the colored region 404 in the normal direction is allowed to deviate from a certain thickness in the vicinity of the region where the lower surface and the side surface intersect. It is conceivable.
  • the corresponding surface color region 200 has a portion corresponding to the lower surface and a portion corresponding to the side surface, as shown in FIG. 5A. Become. In this case, as can be understood from the figure, it is difficult to clearly define the thickness of the surface color region 200 in the vicinity of the boundary between both parts as indicated by the one-dot broken line 502 in the figure. There is. As a result, it may be difficult to set the thickness of the surface collar region 200 to a constant thickness.
  • the control unit 20 allows the head unit to continuously connect the colored region 404 along the lower surface and the colored region 404 along the side surface. 12 (see FIGS. 1A and 1B), a colored region 404 is formed. If comprised in this way, the molded article of various shapes can be modeled more appropriately.
  • the processing for the vicinity of the boundary between the surfaces is not limited to the boundary between the lower surface and the side surface, but is similarly performed for the vicinity of the boundary where a plurality of other surfaces intersect.
  • the processing may be performed in the same manner as described above even in the vicinity of the region where the upper surface and the side surface intersect. That is, when modeling the molded object 50 having a shape in which the upper surface and the side surface intersect, the thickness of the colored region 404 in the normal direction deviates from a certain thickness even in the vicinity of the region where the upper surface and the side surface intersect. May be acceptable. Also in this case, it is conceivable to extend the surface color region 200 so that the surface color region 200 is continuously connected at the boundary portion.
  • the modeling apparatus 10 draws a pattern such as a character or a pattern using a coloring ink of a color different from the surrounding color corresponding to the pattern portion 202 in the surface color region 200.
  • the surrounding color is the surrounding color on the surface of the modeled object.
  • the letters, symbols, and the like are also formed to have the same thickness as the entire colored region 404. For this reason, when the surface color region 200 is expanded, the pattern portion 202 including characters, designs, and the like is also expanded to the same thickness as the surface color region 200.
  • the pattern portion 202 is expanded in the normal direction while maintaining a constant width in the direction orthogonal to the normal direction.
  • the width of each part such as characters and symbols in the direction orthogonal to the normal direction is constant at each position in the normal direction in the colored region 404. If comprised in this way, the character, design, etc. with the thickness which penetrates into the internal side of a molded article can be formed appropriately. In addition, this makes it possible to appropriately model a modeled object including characters, designs, and the like.
  • each part such as a character or a design is the width of each element constituting the character or the design.
  • the width of each part such as a character or a design is simply referred to as the width of the character or the design.
  • the width of characters, symbols, and the like may be changed according to the position in the normal direction. In this case, it is conceivable to change the width of characters, symbols, etc. in order to obtain a specific visual effect. It is also conceivable to perform correction in consideration of the appearance of characters, designs and the like. Moreover, it is preferable to adjust the widths of characters, symbols and the like when expanding the surface color region 200 before generating slice data.
  • FIG. 5B and FIG. 5C are diagrams showing a modification of how to expand the surface color region 200.
  • FIG. FIG. 5B shows an example in which the widths of characters, symbols, and the like are gradually reduced toward the inside of the modeled object.
  • the width of the pattern portion 202 is gradually decreased from the surface side toward the inner side as shown in the drawing.
  • the width on the most surface side of the modeled object is larger than the width on the inner side with respect to the width of characters, symbols and the like in the direction parallel to the surface. .
  • FIG. 5C which can be changed differently from the above shows an example in which the width of a character, a design, etc. is gradually increased toward the inside of a modeled object. .
  • the width of the pattern portion 202 is gradually increased from the surface side toward the inner side as shown in the drawing.
  • variety on the surface side of a modeling object becomes smaller than the width
  • UV ink ultraviolet curable ink
  • the present invention is not limited to this method, and can be applied to a method of forming a modeled object by a lamination method.
  • the present invention can also be applied to a method in which a powder as a material for a model is spread in advance and a binding liquid is ejected using an ink jet method to form a layer.
  • the color of the ink of this method may be the color of the binding liquid.
  • FIG. 6A is a perspective view showing an appearance of a modeled object 310 of the present embodiment.
  • the modeled object 310 of the present embodiment has a substantially cylindrical shape in which the side surface is curved and swells.
  • the surface of the molded object 310 has a color.
  • the shape of the shaped object according to the present invention and the shape of the shaped object manufactured by the manufacturing method according to the present invention are not limited to the shape shown in FIG. 6A, but are a hexahedron, a spherical shape, a hollow structure, and a ring. It can be applied to all shapes such as structure and horseshoe type.
  • FIG. 6B is an AA cross-sectional view of the modeled object 310 shown in FIG. 6A.
  • the modeled object 310 includes a modeled region 311, a light reflecting region 312, a separation region 313, and a color region 314 in order from the inside.
  • the color region 314 is on the outermost surface, but a transparent protective layer may be provided on the upper surface of the color region 314.
  • the color region 314 has a certain thickness.
  • the thickness of the color region 314 is at least twice the resolution pitch when viewed in the normal direction of the surface of the color region 314.
  • FIG. 7A is a diagram showing the shape of one ink droplet of the modeling material that has landed on the surface to be laminated.
  • the ink droplet has a substantially circular shape when viewed from the upper surface (Z direction), and has a substantially rectangular shape when viewed from the side (X direction or Y direction).
  • the shape when viewed from the side varies depending on the amount of ink droplets and the surface tension. For example, when the material has a large surface tension and the amount of ink droplets is small, the ink droplets have a shape close to a hemisphere.
  • the ink droplets are such that the height dimension is 10-20% larger than the thickness Vz of the layer to be formed, and the portion larger than the thickness Vz is scraped off with a flattening roller. Align.
  • FIG. 7B is a diagram showing a state in which a plurality of ink droplets are filled on the surface to be stacked.
  • Each ink droplet is ejected toward a predesigned target point.
  • the target points are indicated by the intersections of the grids virtually described.
  • the distance between the target points is the resolution pitch
  • the distance between the grid intersections is the resolution pitch.
  • a specific example of the resolution pitch is 42 ⁇ m at 600 dpi, for example. Since the diameter of the ink droplet is larger than the resolution pitch, the ink droplet is completely filled on the surface to be stacked, and a new layer is formed on the surface to be stacked.
  • FIG. 7C is a diagram schematically showing voxels stacked on the surface to be stacked.
  • One voxel has widths Vx and Vy determined by the resolution and a height Vz equal to the thickness of one layer.
  • width Vx width Vy.
  • the aspect ratio between the height Vz and the widths Vx and Vy is 1: 2 to 1: 6. The voxel and resolution have been described above.
  • FIG. 8A and 8B are diagrams for explaining the normal direction.
  • FIG. 8A is a diagram showing a cross section of a donut-shaped shaped article.
  • a normal direction is a direction perpendicular
  • FIG. 8A is shown in two dimensions for convenience, the actual normal vector is three-dimensional, so that depending on the location of the surface, the vector is inclined in the depth direction of the figure.
  • the normal direction is defined with respect to the triangular surface that is a constituent element, as shown in FIG. 8B.
  • the layer has a surface shape with a certain thickness formed by ejecting ink droplets in the surface direction without gaps.
  • the slice data is data of the shape of the modeled object and the two-dimensional surface shape constituting the color image of the surface.
  • a plurality of layers may be formed with one slice data, and one layer may be formed with a plurality of slice data (in the case of reduction from the original data).
  • one slice data constitutes at least two layers.
  • two layers are formed by one scan.
  • one layer may be formed by one scan, and one slice data (consisting of two layers) may be configured by two scans.
  • a plurality of layers can be formed by a single scan based on one slice data. If the ink discharge amount of the inkjet head is increased, it is possible to form a layer having a thickness equal to two layers in one scan.
  • the region is a part of a three-dimensional object or a part of a three-dimensional space having a predetermined thickness in the normal direction of the surface of the three-dimensional object 310.
  • the three-dimensional scanning is a scanning function of the modeling apparatus necessary for forming a modeled object, and is a mechanical or electrical scanning in three directions orthogonal to each other.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the slice surface of the modeled object shown in FIG. 6B, and shows the color and type of ink constituting the slice surface shown in FIG. 6B.
  • the cross section of the modeled object 310 is elliptical, and the outer edges of the color region 314, the separation region 313, the light reflecting region 312, and the modeling region 311 are also elliptical.
  • the support layer 315 described in FIG. 13B is omitted.
  • inks of “C (cyan)”, “M (magenta)”, “Y (yellow)”, “K (black)”, and “T (transparent)” are arranged according to the color to be expressed.
  • M magenta
  • Y yellow
  • K black
  • T transparent
  • the color region 314 performs an appropriate color expression by designing how many colors of ink are used at which position according to the color to be expressed. It should be noted that “T” ink is arranged in the portion of the color area 314 that is to be displayed as “white”, and the light reflection area “W (white)” inside the color area 314 is visible. Yes.
  • the color data is described in the tangential direction of the surface of the modeled object 310.
  • the modeled object 310 is changed as illustrated in FIG.
  • the color color is expressed by performing an error diffusion method, a dither method, an FM screen method, and the like to determine the arrangement of each ink. Yes.
  • 2 ⁇ 2 ⁇ 2 8 voxels can be used as one cell and different color inks can be placed in the cell.
  • ink can be placed only in the cells, there are few colors.
  • the combination of 8 voxels arranged in 3 colors “C”, “M”, and “Y” is limited to 45 colors.
  • the error diffusion method, dither method, and FM screen method of the present embodiment are not limited to cells, so that a larger number of colors can be expressed.
  • the light reflection region 312 is further inside the color region 314 in the normal direction of the surface of the model 310, and is configured by arranging “W” ink.
  • the light reflection region 312 has a thickness of a certain level or more so that visible light incident from the outside is reliably reflected. In order to obtain a uniform color characteristic of the modeled object, it is preferable that the thickness is uniform in the normal direction regardless of the location of the surface of the modeled object 310 as in the color region 314.
  • a separation region 313 made of “T” ink is provided between the light reflection region 312 and the color region 314.
  • the separation region 313 serves to separate the light reflection region 312 and the color region 314 from each other so that the colors of the color ink are not lost due to mixing of the inks in the light reflection region 312 and the color region 314.
  • the separation region 313 also preferably has a uniform thickness in the normal direction, like the color region 314 and the light reflection region 312.
  • the color region 314 has a constant thickness when viewed in the normal direction of the surface, and color expression with a constant quality is made in the entire modeled object 310.
  • the thickness of the color region 314 is at least twice the resolution pitch when viewed in the normal direction. Therefore, visible light that is incident on the surface of the modeled object 310, is reflected by the light reflection region 14, and is emitted is surely transmitted through two or more voxels.
  • Various colors can be expressed by appropriately selecting colors constituting the voxel through which light is transmitted.
  • a configuration having a thickness that is twice or more the resolution pitch in the normal direction will be described in detail.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating in detail a portion where the side surface of the modeled object is vertical, and is a diagram of the modeled object viewed from the lateral direction (X direction).
  • X direction lateral direction
  • FIG. 10 shows that light parallel to the laminated surface is incident from the side surface of the modeled object 310.
  • the color region 314 has a thickness three times the resolution pitch, three voxels are arranged in the normal direction in the color region 314 and are incident on the modeling object 310. Light passes through three voxels.
  • FIG. 11 is a diagram showing in detail the upper surface portion of the modeled object, and is a diagram of the modeled object 310 viewed from the lateral direction (X direction).
  • X direction lateral direction
  • the color region 314 has a thickness three times the resolution pitch, and the aspect ratio of the voxel is 1: 4. Therefore, the color region 314 has a normal direction. Twelve voxels are arranged, and the light incident on the model 310 passes through the twelve voxels.
  • the range of possible values of N is the aspect ratio range.
  • the resolution pitch differs in the three-dimensional direction, if the thickness (dimension) of the color region 314 in the normal direction is constant, the number of resolution pitches within the constant thickness is three-dimensional. It is different in direction.
  • FIG. 12 is a diagram showing in detail a portion where the surface of the modeled object 310 is an inclined surface, and is a diagram of the modeled object 310 viewed from the lateral direction (X direction).
  • X direction lateral direction
  • the number of voxels in the thickness (normal) direction of the color region 314 varies depending on the angle of the surface of the model 310, but the thickness Lc of the color region 314 depends on the angle. Since they do not change as a constant, the same color does not vary with the angle of the surface. That is, if the mixing ratios of the subtractive color inks in the fixed thickness are the same, the appearance of the color does not depend on the number of voxels. For example, cyan (C) 2 on the side surface of FIG.
  • the surface will look the same color.
  • the thickness Lw of the light reflection region 312 and the thickness Ls of the separation region are also constant in terms of reducing color unevenness.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a configuration of the modeling apparatus 320 according to the present embodiment.
  • the modeling apparatus 320 includes a design data generation unit 321 that generates design data, and a modeling processing unit 322 that generates a model 310 by stacking UV ink based on the design data.
  • the design data generation unit 321 uses the appearance data obtained by photographing the modeling object 310 to be manufactured to configure the modeling object 310 having the color region 314 having a certain thickness as described above. It has a function of obtaining ink information of how many colors of ink are arranged at the position. A detailed configuration of the design data generation unit 321 will be described later.
  • FIG. 13B is a diagram illustrating a configuration of the modeling processing unit 322.
  • the modeling processing unit 322 is an apparatus that models the three-dimensional modeled object 310 by the layered modeling method by discharging UV ink.
  • the modeling processing unit 322 includes a head unit 323, a modeling table 324, a scanning drive unit 325, and a control unit 326.
  • the head portion 323 is a portion that discharges droplets that are the material of the modeled object 310, and is formed by overlapping each layer constituting the modeled object 310 by discharging and curing UV ink.
  • the head unit 323 includes a plurality of inkjet heads 330, an ultraviolet light source 331, and a flattening roller 332.
  • the head portion 323 can form a support layer 315 around the modeled object 310.
  • the support layer 315 is, for example, a laminated structure that supports the modeled object 310 by surrounding the outer periphery of the modeled object 310 being modeled.
  • the support layer 315 is formed as necessary during the modeling of the modeled object 310, and is removed after the modeling is completed. A more specific configuration of the head portion 323 will be described in detail later.
  • the modeling table 324 is a table-like member on which the modeled object 310 being modeled is placed, and is disposed at a position facing the inkjet head 330 in the head portion 323.
  • the modeling table 324 has a configuration in which at least the upper surface can move up and down in the stacking direction, and is driven by the scanning driving unit 325 to move at least the upper surface in accordance with the progress of modeling of the model 310.
  • the stacking direction is a main scanning direction (Y direction in the figure) and a direction (Z direction in the figure) orthogonal to the sub-scanning direction (X direction in the figure) set in advance in the modeling processing unit 322. is there.
  • the scanning drive unit 325 is a drive unit that causes the head unit 323 to perform a scanning operation that moves relative to the modeled object 310.
  • the scanning drive unit 325 causes the head unit 323 to perform main scanning operation (Y scanning), sub scanning operation (X scanning), and stacking direction scanning (Z scanning) as scanning operations.
  • the main scanning operation is an operation of ejecting ink from the head unit 323 while moving the head unit 323 in the main scanning direction (Y direction).
  • the scan driving unit 325 further drives the ultraviolet light source 331 in the head unit 323. Specifically, the scan driving unit 325 turns on the ultraviolet light source 331 during the main scanning operation to cure the ink that has landed on the surface to be stacked of the modeled object 310.
  • the layered surface of the modeled object 310 is, for example, a surface on which the next ink layer is formed by the head portion 323.
  • the sub-scanning operation is an operation of moving the head unit 323 relative to the modeling table 324 in the sub-scanning direction (X direction).
  • the sub-scanning operation may be an operation of moving the head unit 323 relative to the modeling table 324 in the sub-scanning direction by a preset feed amount.
  • the scan driving unit 325 fixes the position of the head unit 323 in the sub-scanning direction and moves the modeling table 324 between main scanning operations, thereby causing the head unit 323 to perform the sub-scanning operation.
  • the stacking direction scan is an operation of moving the head portion 323 relative to the modeling table 324 in the stacking direction (Z direction).
  • the scan driving unit 325 causes the head unit 323 to perform the stacking direction scanning by moving at least one of the head unit 323 or the modeling table 324 in the stacking direction.
  • the scanning drive unit 325 moves the modeling table 324 while fixing the position of the head unit 323 in the stacking direction, for example.
  • the distance between the inkjet head 330 and the modeling table 324 in the head portion 323 is changed. This distance may be a distance between the nozzle surface on which the nozzle is formed in the inkjet head 330 and the upper surface of the modeling table 324.
  • the control unit 326 is a CPU of the modeling processing unit 322, for example, and controls the modeling operation of the model 310 by controlling each unit of the modeling processing unit 322.
  • the CPU of the modeling processing unit 322 may also be used as the CPU of the design data generation unit 321.
  • the control unit 326 controls each unit of the modeling processing unit 322 based on the design data generated by the design data generation unit 321. Thereby, the modeling process part 322 superimposes the material used for modeling in a lamination direction, and models the modeling thing 310 by the lamination modeling method.
  • FIG. 13C shows an example of a detailed configuration of the head unit 323.
  • the head unit 323 includes a plurality of inkjet heads 330, a plurality of ultraviolet light sources 331, and a flattening roller 332.
  • the plurality of inkjet heads 330 an inkjet head 330s, an inkjet head 330w, an inkjet head 330y, an inkjet head 330m, an inkjet head 330c, an inkjet head 330k, and an inkjet head 330t (hereinafter referred to as these inkjet heads).
  • the heads are collectively referred to as “inkjet heads 330s to 330t”).
  • Each of the inkjet heads 330s to 330t is an inkjet head that discharges UV ink, and is arranged side by side in the main scanning direction with the same position in the sub scanning direction.
  • each of the inkjet heads 330s to 330t has a nozzle row in which a plurality of nozzles are arranged in the sub-scanning direction on the surface facing the modeling table 324.
  • each of the inkjet heads 330 s to 330 t ejects ink in a direction toward the modeling table 324.
  • the inkjet head 330 s is an inkjet head that ejects ink that is a material of the support layer 315.
  • a material of the support layer 315 a water-soluble material that can be dissolved in water after the modeling object 310 is modeled can be suitably used.
  • the inkjet head 330w is an inkjet head that discharges white (W) ink.
  • White ink is used, for example, when forming a light-reflective region in the modeled object 310.
  • Each of the inkjet head 330y, the inkjet head 330m, the inkjet head 330c, and the inkjet head 330k (hereinafter, these inkjet heads are collectively referred to as “inkjet heads 330y to 330k”) are materials for coloring the model 310
  • the coloring ink is an example of a coloring material used for coloring the modeled object 310 when the modeled model 310 is colored.
  • the coloring ink is an ink of each process color used for color expression (for example, full color expression).
  • each of the inkjet heads 330y to 330k ejects UV ink of each color of Y (yellow), M (magenta), C (cyan), and K (black).
  • the inkjet head 330t is an inkjet head that discharges clear ink.
  • the clear ink is, for example, a clear color ink that is a colorless transparent color (T).
  • the arrangement of the inkjet heads 330s to 330t, the type of the inkjet head included in the head unit 323, and the like are not limited to the illustrated configuration, and may be variously changed. Some of the inkjet heads may be arranged with a position shifted in the sub-scanning direction from other inkjet heads. Moreover, the head part 323 may further include an ink jet head for each color, R (red), G (green), B (blue), orange, or the like.
  • the plurality of ultraviolet light sources 331 generate ultraviolet rays that cure the UV ink.
  • UVLED ultraviolet LED
  • each of the plurality of ultraviolet light sources 331 is disposed on one end side and the other end side in the main scanning direction of the head portion 323 so that the inkjet heads 330s to 330t are sandwiched therebetween.
  • the flattening roller 332 is a structure for flattening the ink layer formed during modeling of the modeled object 310.
  • the flattening roller 332 is disposed between the inkjet head 330 and the ultraviolet light source 331.
  • the flattening roller 332 is in contact with the surface of the ink layer to remove a part of the ink before curing, thereby flattening the ink layer and forming a single layer thickness. To do.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an operation of modeling the modeled object 310 by the modeling apparatus 320 of the present embodiment.
  • Steps S 310 to S 313 are operations of the design data generation unit 321, and step 14 is an operation of the modeling processing unit 322.
  • the operation of the modeling apparatus 320 will be described with reference to FIG. 14, and the function of the design data generation unit 321 will also be described.
  • the design data generation unit 321 of the modeling apparatus 320 generates a vector (surface normal vector) in a direction perpendicular to the surface of the modeled object of the color texture from image data obtained by photographing the appearance of the modeled object to be manufactured.
  • 15A to 15D are diagrams showing examples of design data generated by the operation shown in FIG.
  • FIG. 15A is a diagram illustrating an example in which a normal vector is obtained on the surface of a modeled object having a color texture.
  • the design data generation unit 321 designs the color region 314 having a certain thickness by copying the color data on the surface of the modeled object in the normal direction. Further, the design data generation unit 321 generates a separation region 313 and a light reflection region 312 inside the color region 314 (S311).
  • FIG. 15B is a diagram illustrating a state in which the color region 314, the separation region 313, and the light reflection region 312 are designed.
  • making the thickness of the color region 314 constant may mean making the thickness of the color region 314 constant except for some exceptional positions.
  • a part of the color region 314 has a thickness outside the allowable range. For example, as shown in FIG. 15B, when modeling a shaped object in which the lower surface and the side surface intersect, the thickness of the color region 314 in the normal direction is constant in the vicinity of the region where the lower surface and the side surface intersect. Allow to deviate from thickness.
  • the design data generation unit 321 generates slice data by dividing the modeled object 310 into slice units (S312).
  • FIG. 15C and FIG. 15D are views showing a slice data obtained by dividing a modeled object in which the color region 314 and the like are defined into slice units.
  • the slice data defines which portion is the color region 314 and which portion is the light reflection region 312 in each slice, and which portion of the color region 314 should be what color. is doing.
  • the design data generation unit 321 converts the data of the color area 314 of the slice into the color ink information of the printer using a two-dimensional error diffusion method or the like, and also separates the separation area 313, the light reflection area 312, and the modeling The area 311 and the support layer 315 (not shown) are converted into respective ink information (S313).
  • An example of ink information of one layer is as described with reference to FIG.
  • the modeling processing unit 322 repeatedly performs a process of discharging and stacking UV ink, which is a modeling material, from the inkjet head 330 based on the ink information generated by the design data generating unit 321 to manufacture a modeled object. (S314).
  • the molded object 310, the modeling method, and the modeling apparatus 320 according to the embodiment of the present invention have been described.
  • the modeling method of the present embodiment is a method for modeling a modeled object, and has a color region 314 having a certain thickness in the normal direction of the surface from the surface of the modeled object 310 to the inside.
  • 310 S310 to S313 for generating design data
  • step S314 for generating a model by stacking UV ink based on the design data.
  • the thickness of the color region 314 in the normal direction is: 2 to 4 times the resolution pitch.
  • the thickness of the color region 314 constant, the quality of the color expressed by the subtractive color mixing principle can be made constant. Further, since the thickness in the normal direction has a thickness that is twice or more the resolution pitch, two or more colors can be superimposed in the normal direction. Conventionally, the thickness of the color layer is considered in a range in which an internal modeling area or the like cannot be seen even if a slight landing deviation occurs, and enhances the expression power of subtractive color mixing as in this embodiment. From this point of view, there was no idea to decide on the basis of resolution pitch. With the configuration of the present embodiment, a modeled object that expresses various colors can be modeled.
  • the thickness in the normal direction of the color region 314 may be 50 ⁇ m or more and 600 ⁇ m or less.
  • This numerical range is a numerical range after satisfying the condition that the thickness is at least twice the resolution pitch.
  • the thickness is desirably 50 ⁇ m or more, and in order to ensure the light transmittance of the color region 314, it is desirably 600 ⁇ m or less.
  • a plurality of types of ink including at least color ink may be ejected from the inkjet head 330, and the ink may be cured and modeled after ejection.
  • the inkjet head 330 may eject UV ink, and after curing, may be cured by light irradiation for modeling. With this configuration, it is possible to cure the UV ink before discharging while suppressing the curing of the UV ink before discharging.
  • the inkjet head 330 may be formed by curing the thermoplastic ink at a high temperature by discharging the thermoplastic ink at a high temperature instead of the UV ink, and by setting the temperature to a normal temperature after the discharge. . With this configuration, stacking can be performed without using the ultraviolet light source 331.
  • step S311 for generating design data the modeling method has a certain thickness or more in the normal direction that reflects the light transmitted through the color region 314 inside the modeled object.
  • the design data having the light reflection area 312 may be generated.
  • the reflectance of light incident from the outside of the modeled object 310 can be increased.
  • step of generating design data separation with a certain thickness along the color region 314 is performed between the color region 314 and the light reflection region 312 of the model 310.
  • Design data having an area 313 may be generated. As described above, by having the separation region 313 between the color region 314 and the light reflection region 312, it is possible to prevent the color region 314 and the light reflection region 312 from being mixed.
  • the modeling material used in step S314 for generating a modeled object is the voxel landing direction (Z direction) size and surface scanning direction (X direction or Y) that land on the surface to be stacked. It may be a modeling material whose ratio to (direction) dimension is 1: 2 or more.
  • step S313 in which design data is generated the color region 314 is obtained by using the error diffusion method, the dither method, the FM screen method, or the like in the surface scanning direction of the laminated surface.
  • a halftone may be formed. With this configuration, appropriate color expression by juxtaposed color mixing can be performed.
  • the mask pattern of the error diffusion method or the dither method may be moved or changed between adjacent layers of the stacked layers in step S313 for generating design data.
  • step S314 for generating the modeled object 310 a binding liquid for binding the powder to the powdered modeling material spread on the layered surface is used.
  • This embodiment can be applied not only to the configuration for discharging the modeling material but also to the configuration for discharging the binding liquid for bonding the modeling material.
  • the color of the ink of this method may be the color of the binding liquid.
  • the steps S310 to S313 for generating design data are performed in a direction normal to the plane of the triangular polygon when the shape of the model 310 is defined by the STL format.
  • a color region 314 may be defined as the direction.
  • the normal direction can be defined using STL data.
  • the modeled object 310 of the present embodiment includes a color region 314 having a thickness of 2 to 4 times the resolution pitch in the normal direction of the surface from the surface of the modeled object 310 to the inside, and the color region 314. And a light reflection region 312 having a certain thickness or more. With this configuration, the quality of the color of the model 310 can be made constant and various colors can be expressed.
  • the modeled object of the present embodiment may have a separation region 313 having a certain thickness along the color region 314 between the color region 314 and the light reflecting region 312 of the modeled object 310. . With this configuration, the color region 314 and the light reflection region 312 can be prevented from being mixed.
  • the modeling apparatus 320 of the present embodiment is a modeling apparatus 320 that models the modeled object 310, and is a color region 314 having a certain thickness in the normal direction of the surface from the surface of the modeled object 310 to the inside.
  • a design data generation unit 321 that generates design data of the modeled object 310 having a shape and a modeling processing unit 322 that discharges and stacks modeling materials based on the design data to generate the modeled object 310, and includes the color region 314.
  • the thickness in the normal direction is 2 to 4 times the resolution pitch.
  • the thickness of the color region 314 is made constant, it is possible to form a molded article 310 having a constant color quality expressed by the subtractive color mixing principle. Further, since the thickness in the normal direction has a thickness that is twice or more the resolution pitch, two or more kinds of colors can be superimposed in the normal direction, and a model 310 that expresses various colors can be modeled. .
  • the design data generation unit 321 is inside the modeled object 310, and has a certain thickness or more that reflects the light transmitted through the color region 314. Design data having 312 may be generated. With this configuration, it is possible to model the modeled object 310 in which the reflectance of light incident from the outside of the modeled object 310 is increased.
  • the design data generation unit 321 separates between the color area 314 and the light reflection area 312 of the model 310 with a certain thickness along the color area 314. Design data having an area 313 may be generated. With this configuration, it is possible to form a model 310 that prevents the color region 314 and the light reflection region 312 from being mixed.
  • the modeling processing unit 322 uses a modeling material in which the ratio between the dimension in the stacking direction of the voxel that lands on the surface to be stacked and the dimension in the surface scanning direction is 1: 2 or more. It may be discharged.
  • the present invention can express various colors with a certain quality, and is useful as a modeling method for modeling by a lamination method.
  • the present invention can be suitably used for a modeling apparatus.

Abstract

立体的な造形物を造形する造形装置（１０）であって、造形物（５０）の造形に用いる材料を吐出する材料吐出部であるヘッド部（１２）と、ヘッド部（１２）の動作を制御する制御部（２０）とを備え、ヘッド部（１２）は、着色用の材料を少なくとも吐出し、着色された造形物（５０）を造形する場合、ヘッド部（１２）は、造形する造形物（５０）の表面形状に沿った層状の領域であり、着色用の材料により着色された領域である着色領域を少なくとも形成し、制御部（２０）は、造形物（５０）の表面と垂直な方向である造形物（５０）の法線方向における着色領域が予め設定された一定の厚さになるように、ヘッド部（１２）に着色領域を形成させる。

Description

造形装置、造形方法、及び造形物 関連出願の相互参照
　本出願では、２０１６年５月２３日に日本国に出願された特許出願番号２０１６－１０２５１５、及び２０１６年１２月２８日に日本国に出願された特許出願番号２０１６－２５５０１０の利益を主張し、当該出願の内容は引用することによりここに組み込まれているものとする。
　本発明は、造形装置、造形方法、及び造形物に関する。
　従来、インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する造形装置（３Ｄプリンタ）が知られている（例えば、特開２０１５－７１２８２号公報参照。）。このような造形装置においては、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねることにより、積層造形法で造形物を造形する。
　インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する場合、造形の材料として着色用のインクを用いることにより、様々な色に着色された造形物を造形できる。また、造形物の表面に様々な文字や図柄等の模様を描くことで、造形物を様々に加飾することもできる。また、このようにして着色された造形物を造形する場合、造形物の内部に光反射性の領域（例えば、白色の領域）を形成し、その周囲に着色領域を形成することが考えられる。このように構成すれば、２次元の画像を印刷するインクジェットプリンタでの印刷時に白い紙等の上に印刷を行う場合と同様にして、様々な色を表現することができる。
　しかし、造形物を着色する場合、平面状の紙等に印刷を行う場合との条件の違い等により、様々な問題が生じるおそれもある。そのため、従来、造形装置において、着色された造形物をより適切に造形することが望まれていた。
　本発明者の出願に係る特開２０１５－１４７３２６号公報は、光反射性の領域の周囲に着色領域を形成する造形方法を開示した文献である。特開２０１５－１４７３２６号公報では、光反射性の領域と着色領域との界面においてインクが混じり合って所望の加飾を実現できない場合があるという課題を解決するため、光反射性の領域と着色領域との間に透明領域を配置し、光反射性領域と着色領域とを分離した構成を提案した。
　上記した造形物では、造形物内部の光反射性領域で反射された可視光が着色領域を通過し、減法混色の原理によって様々な色を表現することができる。しかし、このような造形物において、例えば、１０００万色以上の多くの色を高精細に表現するためには、単に、光反射性領域と着色領域とを分離するだけでは十分でない場合があることが、発明者のその後の研究および開発で明らかになった。
　そこで、本発明は、上記背景に鑑み、高精細なカラー造形を可能にする造形方法を提供することを目的とする。
　本願の発明者は、造形装置で様々な立体的な形状の造形物を造形する場合に、２次元の画像をインクジェットプリンタで印刷する場合と異なる点に着目した。より具体的に、着色された造形物を造形する場合、例えば、上記のように、光反射性の領域の周囲に着色領域を形成することが考えられる。この場合、例えば着色領域の形成時にインクの着弾ずれ等が生じると、内部の光反射性の領域が表面に露出する場合がある。
　この点について、２次元の画像を印刷する場合でも、着弾ずれが生じれば、紙等の色が被印刷面に現れる場合もある。しかし、造形物の造形時には、様々な形状の造形物を造形するため、２次元の画像を印刷する場合と比べ、着弾ずれ等の影響が生じやすいと考えられる。着色された造形物を造形する場合、造形物の側面にも着色を行う場合がある。そして、造形物において、側面は、積層される複数のインクの層の端部により構成される面である。そのため、造形物の側面に対して着色を行う動作は、２次元の画像を印刷する動作と大きく異なっている。このような端部においては、造形物の形状や、造形時の周囲における空気の流れ等の影響により、２次元の画像の印刷時等と比べ、着弾ずれが生じやすいと考えられる。そのため、造形物の造形時には、２次元の画像の印刷時と比べ、着弾ずれ等の影響が生じやすくなると考えられる。
　これに対し、本願の発明者は、ある程度の厚みを有する着色領域を形成することで、造形物の内部の色の露出を防ぐことを考えた。このように構成すれば、例えば、着弾ずれが生じた場合にも、光反射性の領域が表面に露出すること等を適切に防ぐことができる。
　しかし、この場合も、単純に着色領域を形成するのみでは、例えば造形物の形状の影響により、所望の色での着色ができない場合もある。より具体的には、造形物の形状の影響により、同じ色に着色すべき領域の間で、外部から視認される色の差が大きくなること等が考えられる。
　そこで、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、造形物の形状に合わせて着色領域を形成することを考えた。より具体的に、造形物の表面と垂直な法線方向における着色領域が一定の厚さになるように、着色領域を形成することを考えた。また、更なる鋭意研究により、この場合に必要な特徴を見出し、本発明に至った。
　上記の課題を解決するために、本発明は、立体的な造形物を造形する造形装置であって、前記造形物の造形に用いる材料を吐出する材料吐出部と、前記材料吐出部の動作を制御する制御部とを備え、前記材料吐出部は、着色された前記造形物を造形する場合に前記造形物の着色に用いる着色用の材料を少なくとも吐出し、着色された前記造形物を造形する場合、前記材料吐出部は、造形する前記造形物の表面形状に沿った層状の領域であり、前記着色用の材料により着色された領域である着色領域を少なくとも形成し、前記制御部は、前記造形物の表面と垂直な方向である前記造形物の法線方向における前記着色領域が予め設定された一定の厚さになるように、前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする。
　このように構成すれば、造形物における着色領域について、適切かつ十分な厚さで適切に形成できる。また、これにより、着弾ずれ等により造形物の内部の色が露出すること等を適切に防ぐことができる。また、法線方向における着色領域の厚さを一定の厚さにすることにより、所望の色を適切に表現することが可能になる。そのため、このように構成すれば、着色された造形物をより適切に造形できる。
　尚、この構成において、造形装置は、内部領域と着色領域とを少なくとも有する造形物を造形する。また、この場合、材料吐出部は、少なくとも、内部領域を形成する材料と、着色用の材料とを吐出する。内部領域を形成する材料としては、例えば、白色等の光反射性の色の材料を好適に用いることがでる。また、着色用の材料としては、カラー表現（例えばフルカラー表現）を行うためのプロセスカラーの各色の材料を好適に用いることができる。また、これらの材料としては、紫外線硬化型インクを好適に用いることができる。
　また、本発明の構成として、上記と同様の特徴を有する造形方法等を用いることも考えられる。この場合も、上記と同様の効果を得ることができる。
　本発明の造形方法は、造形物を造形する方法であって、前記造形物の表面から内部にかけて、前記表面の法線方向に一定の厚さを有するカラー領域を有する前記造形物の設計データを生成するステップと、前記設計データに基づいて、造形材料を積層して前記造形物を生成するステップとを備え、前記カラー領域の法線方向の厚さは、解像度ピッチの２倍以上である。
　このようにカラー領域の厚さを一定とすることにより、減法混色の原理により表現される色の品質を一定にすることができる。また、法線方向の厚さが解像度ピッチの２倍以上の厚さを有することにより、法線方向に２種類以上の色を重ねることができ、多様な色を表現することができる。
　本発明の造形方法において、前記カラー領域の法線方向の厚さは５０μｍ以上、６００μｍ以下であってもよい。
　複数色を重ねて多様な色を表現するために５０μｍ以上であることが望ましく、カラー領域の可視光透過率を確保するため、またカラーの解像度を低下させないために６００μｍ以下であることが望ましい。
　本発明の造形方法は、インクジェットヘッドから、少なくともカラーインクを含む複数種類のインクを吐出し、吐出後にインクを硬化して造形してもよい。
　本発明の造形方法は、前記インクジェットヘッドは光硬化性インクを吐出し、吐出後に光照射によって硬化して造形してもよい。また、前記インクジェットヘッドは熱可塑性インクを高温にして低粘度で吐出し、吐出後に常温になることで硬化して造形してもよい。
　本発明の造形方法は、前記設計データを生成するステップにおいて、前記造形物の内部にあって、前記カラー領域を透過した可視光を反射する一定以上の厚さを持った光反射領域を有する設計データを生成してもよい。
　このように光反射領域が一定以上の厚さを有することにより、造形物の外部から入射した光の反射率を高めることができる。
　本発明の造形方法は、前記設計データを生成するステップにおいて、前記造形物の前記カラー領域と前記光反射領域の間に、前記カラー領域に沿って一定の厚さを持った分離領域を有する設計データを生成してもよい。
　このようにカラー領域と光反射領域との間に分離領域を有することにより、カラー領域と光反射領域とが混ざり合うことを防止できる。
　本発明の造形方法において、前記造形物を生成するステップにおいて用いられる造形材料は、被積層面に着弾するボクセルの積層方向寸法と面走査方向寸法とのアスペクト比が１：２以上となるような造形材料であってもよい。
　本発明の造形方法は、前記設計データを生成するステップにおいて、前記カラー領域は、積層面（スライス面）の面走査方向への誤差拡散法、ディザ法、ＦＭスクリーン法のいずれかにより各カラー色の中間調を形成してもよい。
　本発明の造形方法は、前記設計データを生成するステップにおいて、隣り合う層間で、前記誤差拡散法の誤差値を拡散、もしくはディザ法のマスクパターンを移動、もしくは変更してもよい。
　本発明の造形方法において、前記造形物を生成するステップは、被積層面に敷き詰めた粉体の造形材料に対して、前記粉体を結合するための結着液をインクジェット法を用いて吐出することによって積層してもよい。その場合は、本方式のインクの色を結着液の色とすればよい。
　本発明の造形方法において、前記設計データを生成するステップは、前記造形物の形状がＳＴＬファイルフォーマットによって規定される場合、三角形メッシュの面に対して垂直な方向を前記法線方向として前記カラー領域を規定してもよい。
　本発明の造形物は、造形物の表面から内部にかけて、前記表面の法線方向に、解像度ピッチの２倍以上の厚さを有するカラー領域と、前記カラー領域のさらに内部にかけて一定以上の厚さを有する光反射領域とを有する。
　本発明の造形物は、前記カラー領域と前記光反射領域の間に、前記カラー領域に沿って一定の厚さを持った分離領域を有してもよい。
　本発明の造形装置は、造形物を造形する造形装置であって、前記造形物の表面から内部にかけて、前記表面の法線方向に一定の厚さを有するカラー領域を有する前記造形物の設計データを生成する設計データ生成部と、前記設計データに基づいて造形材料を吐出して積層し、前記造形物を生成する造形処理部とを備え、前記カラー領域の法線方向の厚さは、解像度ピッチの２倍以上である。
　本発明の造形装置において、前記設計データ生成部は、前記造形物の内部にあって、前記カラー領域を透過した可視光を反射する一定以上の厚さを持った光反射領域を有する設計データを生成してもよい。
　本発明の造形装置において、前記設計データ生成部は、前記造形物の前記カラー領域と前記光反射領域の間に、前記カラー領域に沿って一定の厚さを持った分離領域を有する設計データを生成してもよい。
　本発明の造形装置において、前記造形処理部は、被積層面に着弾するボクセルの積層方向寸法と面走査方向寸法とのアスペクト比が１：２以上となるような造形材料を吐出してもよい。
　本発明によれば、着色された造形物をより適切に造形できる。
本発明の一実施形態に係る造形装置１０の要部の構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る造形装置１０のヘッド部１２の詳細な構成の一例を示す図である。 造形装置１０により造形する造形物５０の構成の一例をサポート層５２と共に示す断面図である。 造形装置１０により造形する造形物５０の構成の他の例をサポート層５２と共に示す断面図である。 本実施の形態において行う造形の動作の一例を示すフローチャートである。 図３に示したフローチャートにおける各動作の一例を模式的に示す図である。 図３に示したフローチャートにおける各動作の一例を模式的に示す図である。 図３に示したフローチャートにおける各動作の一例を模式的に示す図である。 図３に示したフローチャートにおける各動作の一例を模式的に示す図である。 表面カラー領域２００の拡張の仕方の一例を示す図である。 表面カラー領域２００の拡張の仕方の変形例を示す図である。 表面カラー領域２００の拡張の仕方の変形例を示す図である。 本実施の形態の造形物の外観を示す斜視図である。 造形物の断面図である。 被積層面に着弾した造形材料のインク滴の形状を示す図である。 インク滴を被積層面の上に埋め尽くした状態を示す図である。 被積層面上に積層されたボクセルを模式的に示す図である。 ドーナツ形状の造形物での法線方向について説明する図である。 ＳＴＬファイルの場合の法線方向について説明する図である。 スライスを構成するボクセルの色及び種類を示した造形物の断面図である。 造形物の側面を詳細に示す図であり、造形物を横方向（Ｘ方向）から見た図である。 造形物の上面を詳細に示す図であり、造形物を横方向（Ｘ方向）から見た図である。 造形物の表面が斜面になっている部分を詳細に示す図であり、造形物を横方向（Ｘ方向）から見た図である。 本実施の形態の造形装置の構成を示す図である。 造形処理部の構成を示す図である。 ヘッド部の詳細な構成の一例を示す図である。 本実施の形態の造形装置にて、造形物を造形する動作を示す図である。 カラーテクスチャを有する造形物の表面において法線ベクトルを求めた例を示す図である。 カラー領域、分離領域、光反射領域を設計した状態を示す図である。 カラー領域等が規定された造形物のスライスデータを示す図である。 カラー領域等が規定された造形物のスライスデータを示す図である。
　以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る造形装置１０の一例を示す。図１Ａは、造形装置１０の要部の構成の一例を示す。
　尚、以下に説明をする点を除き、造形装置１０は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。より具体的に、以下に説明をする点を除き、造形装置１０は、インクジェットヘッドを用いて造形に用いる材料となる液滴（インク滴）を吐出することで造形を行う公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。また、造形装置１０は、図示した構成以外にも、造形物５０の造形や着色等に必要な各種構成を更に備えてよい。
　本例において、造形装置１０は、インクを吐出することで積層造形法により立体的な造形物５０を造形する装置である。この場合、インクを吐出するとは、インクの液滴（インク滴）を吐出することである。また、積層造形法とは、例えば、複数の層を重ねて造形物５０を造形する方法である。造形物５０とは、例えば、立体的な三次元構造物のことである。また、本例において、造形装置１０は、ヘッド部１２、造形台１４、走査駆動部１６、及び制御部２０を備える。
　ヘッド部１２は、造形物５０の材料となる液滴を吐出する部分であり、所定の条件に応じて硬化するインクを吐出し、硬化させることにより、造形物５０を構成する各層を重ねて形成する。また、本例において、ヘッド部１２は、造形物５０の造形に用いる材料を吐出する材料吐出部の一例であり、複数のインクジェットヘッドと、紫外線光源とを有する。また、インクとしては、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクを用いる。この場合、インクとは、インクジェットヘッドから吐出される液体のことである。インクジェットヘッドとは、インクジェット方式で液体（液滴）を吐出する吐出ヘッドのことである。また、ヘッド部１２は、造形物５０の周囲に、サポート層５２を更に形成する。この場合、サポート層５２とは、造形中の造形物５０の外周を囲むことで造形物５０を支持する積層構造物のことである。本例において、サポート層５２は、造形物５０の造形時において、必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。また、ヘッド部１２のより具体的な構成については、後に詳しく説明をする。
　造形台１４は、造形中の造形物５０を支持する台状部材であり、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドと対向する位置に配設され、造形中の造形物５０を上面に載置する。また、本例において、造形台１４は、少なくとも上面が積層方向へ移動可能な構成を有しており、走査駆動部１６に駆動されることにより、造形物５０の造形の進行に合わせて、少なくとも上面を移動させる。この場合、積層方向とは、積層造形法において造形の材料が積層される方向のことである。また、より具体的に、本例において、積層方向は、造形装置１０において予め設定される主走査方向（図中のＹ方向）及び副走査方向（図中のＸ方向）と直交する方向（図中のＺ方向）である。
　走査駆動部１６は、造形物５０に対して相対的に移動する走査動作をヘッド部１２に行わせる駆動部である。この場合、造形物５０に対して相対的に移動するとは、造形物５０が載っている造形台１４に対して相対的に移動することにより、造形台１４上で造形中の造形物５０に対して相対的に移動することである。また、走査動作をヘッド部１２に行わせるとは、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドに走査動作を行わせることである。
　より具体的に、本例において、走査駆動部１６は、走査動作として、主走査動作（Ｙ走査）、副走査動作（Ｘ走査）、及び積層方向走査（Ｚ走査）をヘッド部１２に行わせる。この場合、主走査動作とは、主走査方向（Ｙ方向）へ移動しつつインクを吐出する動作である。走査駆動部１６は、主走査方向における造形台１４の位置を固定して、ヘッド部１２を移動させることにより、ヘッド部１２に主走査動作を行わせる。また、主走査動作時に、走査駆動部１６は、ヘッド部１２における紫外線光源の駆動を更に行う。より具体的に、走査駆動部１６は、主走査動作時に紫外線光源を点灯させることにより、造形物５０の被造形面に着弾したインクを硬化させる。造形物５０の被造形面とは、ヘッド部１２により次のインクの層が形成される面のことである。
　また、副走査動作とは、主走査方向と直交する副走査方向（Ｘ方向）へ造形台１４に対して相対的に移動する動作である。副走査動作は、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台１４に対して相対的に移動する動作であってよい。走査駆動部１６は、主走査動作の合間に、副走査方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、造形台１４を移動させることにより、ヘッド部１２に副走査動作を行わせる。
　また、積層方向走査とは、積層方向（Ｚ方向）へ造形台１４に対して相対的にヘッド部１２を移動させる動作である。走査駆動部１６は、積層方向へヘッド部１２又は造形台１４の少なくとも一方を移動させることにより、ヘッド部１２に積層方向走査を行わせる。この場合、積層方向へヘッド部１２を移動させるとは、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドを積層方向へ移動させることである。また、積層方向へ造形台１４を移動させるとは、造形台１４における少なくとも上面の位置を移動させることである。走査駆動部１６は、ヘッド部１２に積層方向走査を行わせることにより、ヘッド部１２におけるインクジェットヘッドと造形台１４との間の距離を変化させる。この距離は、インクジェットヘッドにおいてノズルが形成されているノズル面と、造形台１４の上面との間の距離であってよい。また、より具体的に、走査駆動部１６は、積層方向におけるヘッド部１２の位置を固定して、造形台１４を移動させる。また、これにより、走査駆動部１６は、造形途中の造形物５０における被造形面と、ヘッド部１２との間の距離を調整する。
　尚、上記においても説明をしたように、主走査動作、副走査動作、及び積層方向走査において、ヘッド部１２の移動は、造形物５０に対する相対的な移動であってよい。そのため、主走査動作、副走査動作、及び積層方向走査のそれぞれにおいては、上記において説明をした動作に限らず、ヘッド部１２及び造形台１４のうちの少なくとも一方を移動させればよい。ヘッド部１２及び造形台１４の両方を移動させてもよい。また、主走査動作において、造形台１４の側を移動させてもよい。また、副走査動作及び積層方向走査において、ヘッド部１２の側を移動させてもよい。
　制御部２０は、例えば造形装置１０のＣＰＵであり、造形装置１０の各部を制御することにより、造形物５０の造形の動作を制御する。より具体的に、制御部２０は、造形しようとする造形物５０の形状情報や、カラー画像情報等に基づき、造形装置１０の各部を制御する。また、制御部２０の制御に応じて、造形装置１０は、造形に用いる材料を積層方向へ重ね、積層造形法で造形物５０を造形する。
　続いて、ヘッド部１２のより具体的な構成について、説明をする。図１Ｂは、ヘッド部１２の詳細な構成の一例を示す。本例において、ヘッド部１２は、複数のインクジェットヘッド、複数の紫外線光源１０４、及び平坦化ローラ１０６を有する。また、複数のインクジェットヘッドとして、図中に示すように、インクジェットヘッド１０２ｓ、インクジェットヘッド１０２ｗ、インクジェットヘッド１０２ｙ、インクジェットヘッド１０２ｍ、インクジェットヘッド１０２ｃ、インクジェットヘッド１０２ｋ、及びインクジェットヘッド１０２ｔ（以下、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔと記載する）を有する。
　インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔは、吐出ヘッドの一例であり、インクジェット方式でインクを吐出する。また、より具体的に、本例において、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔのそれぞれは、紫外線硬化型インクを吐出するインクジェットヘッドであり、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並んで配設される。インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔのそれぞれとしては、公知のインクジェットヘッドを好適に用いることができる。また、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔのそれぞれは、造形台１４と対向する面に、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。また、これにより、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔのそれぞれは、造形台１４へ向かう方向へインクを吐出する。また、本例において、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔのそれぞれは、互いに異なる色のインクを吐出する。
　インクジェットヘッド１０２ｓは、サポート層５２の材料となるインクを吐出するインクジェットヘッドである。サポート層５２の材料としては、造形物５０の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を好適に用いることができる。この場合、造形物５０を構成する材料よりも紫外線による硬化度が弱く、分解しやすい材料を用いることが好ましい。また、サポート層５２の材料としては、サポート層用の公知の材料を好適に用いることができる。
　インクジェットヘッド１０２ｗは、白色（Ｗ）のインクを吐出するインクジェットヘッドである。本例において、白色のインクは、造形物５０において光反射性の領域を形成する場合に使用される。この光反射性の領域は、表面が着色された造形物５０を造形する場合において、造形物５０における着色領域の内側に形成される。この場合、表面が着色された造形物５０を造形するとは、表面の少なくとも一部が着色された造形物５０を造形することであってよい。また、造形物５０の表面とは、造形物５０の外部から色彩を視認できる領域のことである。また、本例において、白色のインクは、造形物５０における少なくとも内部の形成に使用する造形用のインクとしても用いられる。この場合、インクジェットヘッド１０２ｗは、内部造形用ヘッドの一例として機能し、造形物５０の内部領域を形成する材料を吐出する。造形物５０の内部領域とは、造形物５０の内部を構成する領域のことである。
　インクジェットヘッド１０２ｙ、インクジェットヘッド１０２ｍ、インクジェットヘッド１０２ｃ、及びインクジェットヘッド１０２ｋ（以下、インクジェットヘッド１０２ｙ～１０２ｋと記載する）のそれぞれは、造形物５０の着色用の材料を吐出する着色用ヘッドの一例であり、互いに異なる色の着色用のインクを吐出する。この場合、着色用のインクは、着色された造形物５０を造形する場合に造形物５０の着色に用いる着色用の材料の一例である。また、より具体的に、着色用のインクは、カラー表現（例えばフルカラー表現）に用いるプロセスカラーの各色のインクである。本例において、インクジェットヘッド１０２ｙ～１０２ｋのそれぞれは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の紫外線硬化型インクを吐出する。また、本例において、着色用のインクは、造形物５０における着色領域の形成時に、クリアインクと共に用いられる。
　インクジェットヘッド１０２ｔは、クリアインクを吐出するインクジェットヘッドである。この場合、クリアインクとは、無色の透明色（Ｔ）であるクリア色のインクのことである。
　尚、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔの並び方や、ヘッド部１２が有するインクジェットヘッドの種類等については、図示した構成に限らず、様々に変更してもよい。一部のインクジェットヘッドについて、他のインクジェットヘッドと副走査方向における位置をずらして配設してもよい。また、ヘッド部１２は、各色の淡色や、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）やオレンジ等の色用のインクジェットヘッド等を更に有してもよい。
　複数の紫外線光源１０４は、インクを硬化させるための構成であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。紫外線光源１０４としては、ＵＶＬＥＤ（紫外ＬＥＤ）等を好適に用いることができる。また、紫外線光源１０４として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。また、本例において、複数の紫外線光源１０４のそれぞれは、間にインクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔを挟むように、ヘッド部１２における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。
　平坦化ローラ１０６は、造形物５０の造形中に形成されるインクの層を平坦化するための構成である。本例において、平坦化ローラ１０６は、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔと、紫外線光源１０４との間に配設される。これにより、平坦化ローラ１０６は、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔに対し、副走査方向の位置を揃えて、主走査方向へ並べて配設される。また、これにより、平坦化ローラ１０６は、例えば主走査動作時において、インクの層の表面と接触して、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化する。
　また、より具体的に、本例において、ヘッド部１２は、１個の平坦化ローラ１０６のみを有する。この場合、平坦化ローラ１０６は、ヘッド部１２における一方の端側の紫外線光源１０４と、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔとの間に配設される。また、この場合、走査駆動部１６は、少なくとも、インクジェットヘッド１０２ｓ～１０２ｔよりも平坦化ローラ１０６が後方側になる向き（一方の向き）での主走査動作をヘッド部１２に行わせる。そして、平坦化ローラ１０６は、この向きでの主走査動作中に、インクの層を平坦化する。また、走査駆動部１６は、双方向の主走査動作をヘッド部１２に行わせてもよい。この場合、平坦化ローラ１０６は、一方の向きでの主走査動作中のみに、インクの層を平坦化する。以上のような構成のヘッド部１２を用いることにより、本例によれば、インクジェット造形法で造形物５０を適切に造形できる。
　尚、造形装置１０の構成の変形例においては、インクジェット造形法以外の方法で造形を行うこと等も考えられる。この場合も、造形物５０の表面に着色領域を形成する方法であれば、上記及び以下において説明する本例と同様の効果を得ることができる。また、より具体的に、インクジェット造形法以外の方法で造形を行う場合、石膏等の材料で造形物５０の形状をつくり、その表面に着色剤等で着色を行うこと等が考えられる。また、造形物５０の各部の断面形状に合わせた形状のシート部材（例えば紙等）を多数重ねることで造形物５０の形状をつくる場合等に、それぞれのシート部材として外縁部が着色された部材を用いること等も考えられる。
　続いて、造形装置１０により造形する造形物５０の構成の例について、説明をする。図２は、造形装置１０により造形する造形物５０の構成の例を示す図であり、楕円形状（楕円体状）の造形物５０を造形する場合の造形物５０の断面の一例を示す。図中に示すように、図示した断面は、Ｚ方向と垂直なＸ－Ｙ断面である。また、この場合、Ｙ方向やＺ方向と垂直な造形物５０のＺ－Ｘ断面やＺ－Ｙ断面の構成も、同様の構成になる。
　上記においても説明をしたように、本例において、造形装置１０（図１Ａ参照）におけるヘッド部１２（図１Ａ参照）は、着色用のインクを吐出するインクジェットヘッド１０２ｙ～１０２ｋ（図１Ｂ参照）を有する。そして、インクジェットヘッド１０２ｙ～１０２ｋを用いることにより、造形装置１０は、表面が着色された造形物５０を造形する。
　また、本例において、造形装置１０は、少なくとも予め設定されたいずれかの造形モードでの動作時において、表面が着色された造形物５０を造形する。より具体的に、造形装置１０は、所定の造形モードである表面加飾モードでの造形を行う場合に、表面が着色された造形物５０を造形する。尚、造形装置１０は、他の造形モードでの造形を更に実行可能であってよい。また、造形装置１０は、着色がされない造形物５０等を他の造形モードで造形してもよい。
　図２Ａは、造形装置１０により造形する造形物５０の構成の一例をサポート層５２と共に示す断面図であり、表面加飾モードでの造形時に造形する造形装置１０の構成の一例を示す。本例において、表面加飾モードで造形を行う場合、造形装置１０は、内部領域４０２、着色領域４０４、及び保護領域４０６を有する造形物５０を造形する。また、必要に応じて、造形物５０の周囲にサポート層５２を形成する。
　内部領域４０２は、造形物５０の形状を構成する造形物５０の内部の領域である。本例において、ヘッド部１２は、白色のインクを用いて内部領域４０２を形成する。また、これにより、内部領域４０２を光反射領域としても機能させる。この場合、光反射領域とは、保護領域４０６及び着色領域４０４を介して造形物５０の表面側から入射する光を反射する光反射性の領域のことである。着色領域４０４の内側にこのような光反射領域を形成することにより、減法混色法での着色を適切に行うことができる。
　また、着色領域４０４は、着色用のインクにより着色がされる領域である。また、図中に示すように、本例において、着色領域４０４は、造形物５０の表面形状に沿った層状の領域である。ヘッド部１２は、各色の着色用のインクと、クリアインクとを用いて、内部領域４０２の周囲に着色領域４０４を形成する。この場合、各位置への各色の着色用のインクの吐出量を調整することにより、様々な色を表現する。また、色の違いによって生じる着色用のインクの量（単位体積あたりの吐出量）の変化を補填するために、クリアインクを用いる。このように構成すれば、着色領域４０４の各位置を所望の色で適切に着色できる。また、これにより、着色用のインクにより着色された着色領域４０４を適切に形成できる。着色領域４０４の形成の仕方については、後に更に詳しく説明をする。
　また、保護領域４０６は、造形物５０の外面を保護するための透明な領域である。本例において、ヘッド部１２は、クリアインクを用いて、着色領域４０４の周囲に保護領域４０６を形成する。以上のように各領域を形成することにより、表面が着色された造形物５０を適切に形成できる。
　また、造形物５０の構成の変形例においては、造形物５０の具体的な構成について、上記と異ならせることも考えられる。図２Ｂは、造形装置１０により造形する造形物５０の構成の他の例をサポート層５２と共に示す断面図であり、表面加飾モードでの造形時に造形する造形装置１０の構成の他の例を示す。この場合、ヘッド部１２は、内部領域４０２と区別して、内部領域４０２と着色領域４０４との間に、光反射領域４０８を形成する。また、光反射領域４０８と着色領域４０４との間に、分離領域４１０を更に形成する。
　このように構成した場合、内部領域４０２について、白色のインク以外のインクで形成してもよい。内部領域４０２について、サポート層５２の材料以外の任意のインクを用いて形成することが考えられる。また、造形装置１０の構成の変形例においては、白色のインク以外の造形用のインク（例えば、造形専用のインク等）を更に使用して造形物５０の造形を行い、この造形用のインク用いて内部領域４０２を形成してもよい。
　また、この場合、光反射領域４０８については、白色のインク等の光反射性のインクで形成する。このように構成すれば、着色領域４０４等を介して造形物５０の表面側から入射する光を適切に反射することができる。また、これにより、減法混色法での着色を適切に行うことができる。
　また、この場合、光反射領域４０８については、造形物５０の表面と垂直な方向（法線方向）における厚さが１００μｍ以上程度になるように形成することが好ましい。このように構成すれば、減法混色法での着色をより適切に行うことができる。
　また、分離領域４１０は、クリアインクで形成された透明な領域である。分離領域４１０を形成することにより、光反射領域４０８と着色領域４０４との間でのインクの混じりを適切に防ぐことができる。このように構成した場合も、表面が着色された造形物５０を適切に形成できる。
　続いて、本例において行う着色領域４０４の形成の仕方について、更に詳しく説明をする。以下において説明をする着色領域４０４の形成の仕方は、図２Ａ、図２Ｂを用いて説明をした表面加飾モードでの造形時に行う着色領域４０４の形成の仕方の一例である。
　本例において、造形装置１０は、制御部２０（図１Ａ参照）の制御に応じて、ヘッド部１２における各インクジェットヘッドにインクを吐出させる。また、この場合、インクジェットヘッド１０２ｙ～１０２ｋ（図１Ｂ参照）に着色用のインクを吐出させ、インクジェットヘッド１０２ｔ（図１Ｂ参照）にクリアインクを吐出させることにより、ヘッド部１２に着色領域４０４を形成させる。また、この場合、着色領域４０４の各位置での法線方向における厚さについて、予め設定された一定の厚さになるように、ヘッド部１２に着色領域４０４を形成させる。
　この場合、法線方向における着色領域４０４の厚さとは、造形物５０の表面と垂直な方向における着色領域４０４の厚さのことである。また、着色領域４０４を一定の厚さにするとは、設計上の厚さを同じ厚さにすることであってよい。また、同じ厚さにするとは、造形の精度に応じた誤差範囲や、造形の動作の仕様や制限により生じる厚さの変化等を許容した範囲で、同じ厚さにすることであってよい。
　また、制御部２０は、着色領域４０４の各位置における法線方向の厚さが予め設定された基準の厚さになるように、ヘッド部１２に着色領域４０４を形成される。この基準の厚さは、５０～５００μｍの範囲から選ばれるいずれかの厚さである。また、この基準の厚さは、１００～４００μｍの範囲から選ばれるいずれかの厚さであることが好ましい。より具体的に、本例において、この基準の厚さは、例えば３００μｍ程度である。
　また、造形時にある程度の着弾ずれが生じても造形物５０の内部の色が露出しないようにする観点で考えた場合、着色領域４０４の基準の好ましい厚さは、６０μｍ以上、より好ましくは８０μｍ以上である。また、より高い精度での着色を行おうとする場合、着色領域４０４の基準の厚さについて、１５０μｍ以下にすることが好ましい。
　また、積層造形法により積層するインクの層の厚さとの比較で考えた場合、着色領域４０４の基準の厚さは、１層分のインクの層の厚さの２倍以上（２層分以上）にすることが好ましい。また、着色領域４０４の基準の厚さは、１層分のインクの層の厚さの３倍以上（３層分以上）にすることがより好ましい。この場合、１層分のインクの層の厚さとは、造形しようとする造形物５０の一つの断面を示す一つのスライスデータに対応するインクの層の厚さのことである。スライスデータを用いて行う造形の動作については、以下において更に詳しく説明をする。
　また、より具体的に、１層分のインクの層の厚さは、３０μｍ程度にすることが考えられる。この場合、着色領域４０４の基準の厚さが３００μｍ程度であれば、基準の厚さは、１０層分程度のインクの層に厚さに相当する。また、インクの層が積層される方向（積層方向）と直交するインクの層の面内方向に着目した場合、３００μｍ程度の厚さは、面内方向に５～６個分程度のインクのドットが並ぶ範囲に相当すると考えられる。
　また、着色領域４０４の形成は、以下において説明をする造形の動作の中で行う。図３及び図４Ａ～図４Ｄは、本例において行う造形の動作の一例を示す。図３は、本例において行う造形の動作の一例を示すフローチャートである。図４Ａ～図４Ｄは、フローチャートにおける各動作の一例を模式的に示す図である。
　尚、図３に示したフローチャートは、造形装置１０（図１Ａ参照）において行う実際の造形の動作（積層動作）に加え、造形装置１０の動作を外部から制御する制御装置（例えばホストＰＣ等）の動作も示している。より具体的に、図３に示した動作のうち、ステップＳ１０２～Ｓ１０８の動作は、ホストＰＣ等の制御装置で行うことが考えられる。また、この場合、ステップＳ１１０での造形の動作については、造形装置１０で行うことが考えられる。
　また、この造形の動作は、ユーザにより用意された３Ｄモデルのデータに基づいて造形物を造形する動作の一例である。この場合、３Ｄモデルのデータとは、造形しようとする造形物を示す３次元データのことである。３Ｄモデルのデータとしては、造形装置１０の機種に依存しない汎用の３Ｄデータを好適に用いることができる。
　また、図４Ａ～図４Ｄでは、フローチャートにおける各動作のタイミングでの３Ｄモデルの断面形状について、模式的に示している。また、図中において、表面カラー領域２００は、造形される造形物における着色領域に対応する部分である。３Ｄモデルにおいて、表面カラー領域２００には、造形物に着色すべき色の情報が設定されている。また、表面カラー領域２００中に示した模様部２０２は、表面カラー領域２００において文字や図柄等の模様が描かれる部分を示している。
　また、図４Ａ～図４Ｄにおいては、図示の便宜上、図２Ａに示した場合とは異なる形状の造形物を造形する場合について、造形物の下面（底面）及び側面に対して着色を行い、上面には着色を行わない場合の３Ｄモデルを図示している。この場合、下面とは、積層方向における下側の面のことである。また、側面とは、下面に対して切り立った状態で交差する面のことである。造形の動作の他の例では、造形物の上面も含め、造形物の表面の全体に対して着色を行ってもよい。
　以下、フローチャート中の各動作について、説明をする。この造形の動作においては、先ず、造形しようとする造形物の表面に対する法線ベクトルの算出を行う。また、より具体的に、この動作においては、図４Ａに示すように、３Ｄモデルのデータにより示される３Ｄモデルの各面に対し、反転法線ベクトルを求める（Ｓ１０２）。
　この場合、３Ｄモデルの各面とは、３Ｄモデルの外周面のことである。また、各面に対して反転法線ベクトルを求めるとは、３Ｄモデルの外周面を構成する各位置に対し、その位置において外周面と直交する反転法線ベクトルを求めることである。また、反転法線ベクトルとは、図４Ａに矢印で示すように、３Ｄモデルの外周面と直交し、かつ、３Ｄモデルの内側へ向かうベクトル（反転した面法線ベクトル）のことである。
　続いて、求められた反転法線ベクトルを利用して、表面カラー領域２００の厚さ（幅）の調整を行う。また、より具体的に、この動作においては、図４Ｂに示すように、表面カラー領域２００の各位置での反転法線ベクトルの方向である反転面法線方向における厚さが一定になるように表面カラー領域２００の厚さを調整する。また、これにより、反転面法線方向に一定の厚さの表面カラー領域２００を生成する（Ｓ１０２）。
　また、一定の厚さの表面カラー領域２００を生成した後、その３Ｄモデルを用いて、スライス画像の生成を行う（Ｓ１０６）。この場合、スライス画像を生成するとは、３Ｄモデルのデータを一定の間隔で輪切り状にしたデータであるスライスデータを生成することである。また、スライス画像とは、スライスデータに対応して生成されるインクの層で表現される画像のことである。より具体的に、この動作においては、図４Ｃに示すように、造形装置１０において形成するインクの層の厚さ（インクの積層サイズ）の間隔で３Ｄモデルをスライスすることで、図４Ｄに示すようなスライスデータ（スライス画像）を生成する。
　尚、図４Ｄに示したスライスデータにおいて、スライス前の表面カラー領域２００に対応する部分は、造形物において表面の色（表面カラー）が着色される着色領域４０４（図２Ａ参照）になる部分である。また、表面カラー領域２００の内側に対応する部分は、造形物５０において光反射領域等として機能する内部領域４０２（図２Ａ参照）になる部分である。
　そして、生成された各スライスデータに基づき、インク情報への変換を行う（Ｓ１０８）。この場合、インク情報への変換とは、スライスデータの各画素に対し、造形装置１０において造形時に使用するインクを指定することである。また、スライスデータの各画素とは、スライスデータに対応するスライス画像の各画素のことである。また、より具体的に、この動作においては、誤差拡散法や組織的ディザ法等を適宜用いて、３Ｄモデルの表面カラー領域２００に設定されている色の情報を造形装置１０で用いるインク情報に変換する。
　ここで、本例において、スライスデータを生成するステップＳ１０６までの動作は、造形装置１０の機種等に依存しない３Ｄモデルのデータを用いて行うことが考えられる。また、インク情報への変換を行うステップＳ１０８以降の動作では、積層動作を実行する造形装置１０の機種等に合わせた形式の造形データを用いることが好ましい。
　また、その後、インク情報への変換がされたスライスデータを用いて、造形装置１０で造形の動作（積層動作）を実行する。また、これにより、法線方向における厚さが一定の着色領域４０４を有する造形物を造形する。
　このように構成すれば、造形装置１０の造形を制御する造形データとして、３Ｄモデルの内側に一定の厚み分だけ表面カラー領域２００を拡張させたデータを適切に生成できる。また、このような造形データを用いて造形装置１０に造形を行わせることにより、適切かつ十分な厚さの着色領域４０４を有する造形物５０を造形できる。また、これにより、着弾ずれ等により造形物の内部の色（例えば、光反射性の白色等）が露出することを適切に防ぎ、造形物の表面の色表現をより適切に行うことができる。また、造形物の表面が削れた場合や、表面の研磨を行った場合等にも、内部の色が見えることをより適切に防ぐことができる。そのため、このように構成すれば、着色された造形物をより適切に造形できる。
　また、この場合、立体物の造形時において造形物の表面の着色の仕方を指定するデータ（表面着色データ）の生成において、図３及び図４Ａ～図４Ｄ等を用いて説明をしたように、３Ｄモデルの表面と垂直な法線方向へ表面カラー領域２００を拡張させた後にスライスデータを生成することで、造形後の状態（造形結果）における着色領域４０４の厚さを一定にするスライスデータをより適切に生成できる。また、これにより、造形物における着色領域４０４をより適切に形成できる。
　また、本例によれば、十分な厚さの着色領域４０４を形成することにより、造形物の表面の色について、単色に限らず、様々なカラー表現をより適切に行うことができる。より具体的には、グラデーションやテクスチャが張られた３Ｄモデルを用いる場合でも、造形物において、良好な色表現を適切に行うことができる。更には、着色領域４０４の厚さを一定にすることにより、所望の色をより適切に表現することが可能になる。
　尚、積層造形法で造形物を造形する場合、従来の方法では、スライス画像において表面カラー領域２００に対応する部分の厚さについて、通常、積層方向（Ｚ方向）におけるインクの層の厚さや、積層方向と直交する面内方向における幅（ＸＹ平面内での幅）を一定の厚さや幅に揃えるように調整する。これに対し、本例においては、このような厚さや幅ではなく、造形物の形状に合わせて、法線方向における着色領域４０４の厚さを一定にしている。そのため、上記のような様々な効果については、従来の構成とは異なる本例の特徴により得られていると考えることができる。
　続いて、表面カラー領域２００の拡張の仕方について、更に詳しく説明をする。この場合、表面カラー領域２００の拡張とは、図３に示したフローチャートのステップＳ１０４で行う動作のことである。
　図５Ａ～図５Ｃは、表面カラー領域２００の拡張の仕方の例を示す。図５Ａは、表面カラー領域２００の拡張の仕方の一例を示す図であり、図３及び図４Ａ～図４Ｄを用いて上記において説明をした場合と同様に表面カラー領域２００を拡張する場合の例を示す。上記においても説明をしたように、本例においては、法線方向における着色領域４０４（図２Ａ参照）の厚さが一定になるように、３Ｄモデルにおける表面カラー領域２００の厚さを調整する。
　この場合、着色領域４０４の厚さについては、必ずしも厳密に一定にするのではなく、求められる造形の精度等に応じてある程度の許容範囲を設定して、予め設定された基準の厚さとの差が予め設定された許容範囲内になるようにすればよい。そして、この場合、表面カラー領域２００の拡張についても、この許容範囲内に着色領域４０４の厚さが収まるように拡張すればよい。
　また、着色領域４０４の厚さを一定にするとは、一部の例外的な位置を除いて着色領域４０４の厚さを一定にすることであってよい。この場合、造形しようとする造形物５０の形状によっては、着色領域４０４の一部について、許容範囲外の厚さにすることも考えられる。下面と側面とが交差する形状の造形物５０を造形する場合、下面と側面とが交差する領域の近傍について、法線方向における着色領域４０４の厚さが一定の厚さから外れることを許容すること等が考えられる。
　より具体的に、このような形状の造形物５０を造形する場合、対応する表面カラー領域２００は、図５Ａに示すように、下面に対応する部分と、側面に対応する部分とを有することになる。そして、この場合、図からも理解できるように、図中に一点破線５０２で示したような両部分の境界の近傍については、表面カラー領域２００の厚さを明確に定義することが難しくなる場合がある。また、その結果、表面カラー領域２００の厚さを一定の厚さに設定することが難しくなる場合もある。
　そのため、このような場合には、表面カラー領域２００の厚さよりも表面カラー領域２００の連続性を優先して、境界部分で表面カラー領域２００が連続的につながるように表面カラー領域２００の拡張を行うことが考えられる。このように構成すれば、表面カラー領域２００をより適切に拡張できる。また、この場合、造形装置１０での造形時において、制御部２０（図１Ａ参照）は、下面に沿った着色領域４０４と側面に沿った着色領域４０４とが連続的につながるように、ヘッド部１２（図１Ａ，図１Ｂ参照）に着色領域４０４を形成させる。このように構成すれば、様々な形状の造形物をより適切に造形できる。
　尚、下面と側面との色を異ならせて造形物を造形する場合、一点破線５０２で示した線を境界にして色を分けて、下面及び側面の着色を行うこと等が考えられる。このように構成すれば、様々な色に着色された造形物を適切に造形できる。
　また、このような面の境界の近傍に対する処理は、下面と側面との境界に限らず、他の複数の面が交差する境界の近傍に対しても同様に行うことが考えられる。積層方向における上側の面である上面も着色された造形物５０を造形する場合、上面と側面とが交差する領域の近傍においても、上記と同様にして処理を行ってよい。すなわち、上面と側面とが交差する形状の造形物５０を造形する場合、上面と側面とが交差する領域の近傍についても、法線方向における着色領域４０４の厚さが一定の厚さから外れることを許容してよい。また、この場合も、境界部分で表面カラー領域２００が連続的につながるように表面カラー領域２００の拡張を行うことが考えられる。
　続いて、表面カラー領域２００の拡張時の模様部２０２の扱い方について、様々な例を説明する。造形物の造形時において、造形装置１０は、表面カラー領域２００における模様部２０２に対応して、周囲の色とは違う色の着色用のインクを用いて、文字や図柄等の模様を描く。この場合、周囲の色とは、造形物の表面における周囲の色のことである。そして、本例においては、この文字や図柄等についても、着色領域４０４の全体と同じ厚さに形成する。そのため、表面カラー領域２００の拡張時には、文字や図柄等を含む模様部２０２についても、表面カラー領域２００と同じ厚さに拡張する。
　そして、この場合、図４や図５Ａにおいて図示したように、法線方向と直交する方向における模様部２０２の幅については一定の幅を保ったまま、法線方向へ模様部２０２を拡張することが考えられる。このように構成した場合、着色領域４０４における法線方向の各位置で、法線方向と直交する方向における文字や図柄等の各部の幅は一定になる。このように構成すれば、造形物の内部側に入り込むような厚みのある文字や図柄等を適切に形成できる。また、これにより、文字や図柄等を含む着色がされた造形物を適切に造形できる。
　尚、文字や図柄等の各部の幅とは、文字や図柄等を構成する各要素の幅のことである。また、以下においては、説明の便宜上、文字や図柄等の各部の幅について、単に文字や図柄等の幅と記載する。
　また、造形装置１０の構成の変形例においては、文字や図柄等の幅について、法線方向の位置に応じて変化させてもよい。また、この場合、特定の視覚的な効果を得るために文字や図柄等の幅を変化させることが考えられる。また、文字や図柄等の見え方を考慮した補正を行うこと等も考えられる。また、文字や図柄等の幅の調整は、スライスデータを生成する前に、表面カラー領域２００の拡張時等に行うことが好ましい。
　図５Ｂ、図５Ｃは、表面カラー領域２００の拡張の仕方の変形例を示す図である。図５Ｂは、文字や図柄等の幅について、造形物の内部へ向けて徐々に小さくする場合の例を示す。この場合、表面カラー領域２００の拡張時には、模様部２０２の幅について、図中に示すように、表面側から内部側へ向かって徐々に小さくする。このように構成した場合、造形装置１０で造形する造形物において、表面と平行な方向における文字や図柄等の幅について、造形物の最も表面側での幅が内部側での幅よりも大きくなる。この場合も、文字や図柄等を含む着色がされた造形物を適切に造形できる。
　また、この場合、文字や図柄等の端部（エッジ）を強調した状態で文字や図柄等を描くこともできる。そのため、このように構成すれば、文字や図柄等の幅を一定にする場合とは異なる視覚的な効果を得ることができる。
　また、文字や図柄等の幅については、上記と異なるように変化させることも考えられる図５Ｃは、文字や図柄等の幅について、造形物の内部へ向けて徐々に大きくする場合の例を示す。この場合、表面カラー領域２００の拡張時には、模様部２０２の幅について、図中に示すように、表面側から内部側へ向かって徐々に大きくする。このように構成した場合、造形装置１０で造形する造形物において、表面と平行な方向における文字や図柄等の幅について、造形物の最も表面側での幅が内部側での幅よりも小さくなる。この場合も、文字や図柄等を含む着色がされた造形物を適切に造形できる。
　また、この場合、広がった印象を与えるような状態で文字や図柄等を描くこともできる。そのため、このように構成すれば、文字や図柄等の幅を一定にする場合とは異なる視覚的な効果を得ることができる。
　次に、本発明の別の実施の形態の造形装置、造形方法、および造形物について説明する。以下の説明では、インクジェットヘッドから紫外線硬化型インク（以下、「ＵＶインク」という）を吐出し、吐出されたＵＶインクに対して紫外線を照射して硬化させる造形方法を取り上げる。しかし、本発明は、この方式に限らず、積層方式によって造形物を形成する方式に適用することができる。例えば、造形物の材料となる粉体をあらかじめ敷き詰めておき、結着液をインクジェット法を用いて吐出して層を形成する方式にも適用可能である。その場合は、本方式のインクの色を結着液の色とすればよい。
［造形物の構成］
　図６Ａは、本実施の形態の造形物３１０の外観を示した斜視図である。本実施の形態の造形物３１０は、側面が湾曲して膨らんだ略円筒形状を有している。造形物３１０の表面は、色を有している。なお、本発明に係る造形物の形状、並びに本発明に係る製造方法によって製造される造形物の形状は、図６Ａに示す形状に限定されるものではなく、六面体や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。
　図６Ｂは、図６Ａに示す造形物３１０のＡ－Ａ断面図である。造形物３１０は、内側から順に、造形領域３１１、光反射領域３１２、分離領域３１３、カラー領域３１４を有している。図６Ｂに示す例では、カラー領域３１４が最外面にあるが、カラー領域３１４の上面に透明の保護層を有してもよい。
　本実施の形態の造形物３１０は、カラー領域３１４が一定の厚さを有している。カラー領域３１４の厚さは、カラー領域３１４の表面の法線方向についてみると、解像度ピッチの２倍以上である。以下、カラー領域３１４の構成について詳細に説明するが、説明に先立って、本実施の形態で用いるいくつかの用語について説明する。なお、以下の用語の説明は、本実施の形態の造形物の理解に資するためのものであり、本発明を限定するものではない。
　図７Ａは、被積層面に着弾した造形材料の1つのインク滴の形状を示す図である。インク滴は、上面（Ｚ方向）から見ると略円形形状を有しており、横（Ｘ方向またはＹ方向）から見ると略矩形形状を有している。なお、横から見たときの形状は、インク滴の量と表面張力によって異なる。例えば、表面張力が大きい材料であってインク滴の量が少ない場合には、インク滴は半球に近い形状となる。インク滴は、高さ方向の寸法が、形成したい層の厚みＶｚより１０～２０％だけ大きくなるような量であり、厚みＶｚより大きい部分を平坦化ローラで掻き取ることで、層の高さを揃える。
　図７Ｂは、複数のインク滴を被積層面の上に埋め尽くした状態を示す図である。各インク滴は、あらかじめ設計された目標の点に向けて吐出される。図７Ｂにおいては、目標の点を仮想的に記載したグリッドの交点によって示している。目標の点の間隔が解像度ピッチであり、図７Ｂでは、グリッドの交点の間隔が解像度のピッチである。解像度ピッチの具体例は、例えば、６００ｄｐｉで４２μｍである。インク滴の直径は、解像度ピッチよりも大きいため、被積層面上にインク滴が隙間なく埋め尽くされ、被積層面の上に新たな層が形成される。
　図７Ｃは、被積層面上に積層されるボクセルを模式的に示す図である。１つのボクセルは、解像度によって定まる幅Ｖｘ，Ｖｙを有するとともに、１層の厚さに等しい高さＶｚを有している。本実施の形態では、幅Ｖｘ＝幅Ｖｙである。本実施の形態で用いるＵＶインクでは、高さＶｚと幅Ｖｘ，Ｖｙとのアスペクト比は、１：２～１：６である。以上、ボクセルと解像度について説明した。
　図８Ａ及び図８Ｂは、法線方向について説明するための図である。図８Ａは、ドーナッツ形状の造形物の断面を示す図である。法線方向は、造形物の表面の各部分に対して垂直な方向である。尚、図８Ａは便宜上２次元で表しているが、実際の法線ベクトルは３次元であるので、表面の場所によっては、図の奥行き方向に傾いたベクトルとなっている。また、造形物の外観形状がＳＴＬデータで規定される場合には、図８Ｂに示すように、構成要素である三角形の面に対して法線方向が規定される。
　次に、層とスライスデータについて説明する。層は、図７Ｂに示すように、インク滴を面方向に隙間なく吐出して形成される一定の厚さの面形状である。スライスデータは、造形物の形状、表面のカラー画像を構成する２次元面形状のデータである。１つのスライスデータで複数の層を形成してもよく、複数のスライスデータで１つの層を形成（元データから縮小の場合）してもよい。
　造形物の表面に多様な色を表現するには、２種類以上のインクの重なりがあることが望ましい。本実施の形態では、１つのスライスデータを構成するのは少なくとも２層である。複数のカラー色のヘッドを同一走査する場合は、１回の走査で２層が形成される。また１回の走査で１層を形成し、２回の走査で（２層からなる）１つのスライスデータを構成してもよい。
　複数の造形材用のインクジェットヘッドやサポート材用のインクジェットヘッドを持つヘッド部によって走査する場合、１つのスライスデータに基づき１回の走査で複数の層を形成することができる。なお、インクジェットヘッドのインク吐出量を多くすれば、１回の走査で、２層に等しい厚さの層を形成することも可能である。
　領域とは、造形物の一部分、または、造形物３１０の表面の法線方向に所定の厚さを有する３次元空間の部分である。３次元走査は、造形物を形成するために必要な、造形装置の走査機能であって、互いに直交する３方向の機械的或いは電気的な走査である。
　続いて、本実施の形態のカラー領域３１４について説明する。図９は、図６Ｂに示す造形物のスライス面を説明するための図であり、図６Ｂに示すスライス面を構成するインクの色及び種類を示している。図９に示すように、造形物３１０の断面は楕円形状であり、カラー領域３１４、分離領域３１３、光反射領域３１２、造形領域３１１の外縁も楕円形状である。なお、図９では、図１３Ｂで説明するサポート層３１５を省略している。
　カラー領域３１４には、表現したい色に応じて、「Ｃ（シアン）」「Ｍ（マゼンダ）」「Ｙ（イエロー）」「Ｋ（ブラック）」「Ｔ（透明）」のインクが配置されている。例えば、赤のグラデーションの部分では、当該部分の左側では「Ｍ」「Ｙ」が配置されており、右に向かうにしたがって、「Ｔ」が徐々に入り込んで来ている。これにより、左から右に行くにしたがって赤色が徐々に薄くなるグラデーションが表現されている。明るい緑色の部分では、「Ｃ」「Ｙ」「Ｔ」が配置されている。「黒」の部分では、「Ｋ」が配置されている。このようにカラー領域３１４は、表現したい色に応じて、どの位置に何色のインクを使うかを設計して、適切な色表現を行う。なお、カラー領域３１４のうちで「白」に見せたい部分には、「Ｔ」のインクが配置され、カラー領域３１４の内側にある光反射領域の「Ｗ（ホワイト）」が見えるようにされている。
　図９でのカラー領域３１４では、便宜上、造形物３１０の表面の接線方向にカラーデータを変化させて説明しているが、実際は３次元空間で変化するので、図１５Ｄのように造形物３１０の表面から内部へ向かう方向にもカラーデータの変化がある。更に、カラー色の表現は、カラー領域３１４の平面の中で、２次元のインクジェットプリンタと同様に、誤差拡散法やディザ法、ＦＭスクリーン法等による演算を行って、各インクの配置を決めている。
　なお、カラー色の表現は例えば２×２×２の８ボクセルを１つのセルとし、その中で異なる色のインクを配置しても可能であるが、セル内でしかインクを配置できないので少ない色数しか表現できない。具体的に８ボクセルで「Ｃ」「Ｍ」「Ｙ」３色で配置する組合せは４５色に制限される。一方で本実施の形態の誤差拡散法やディザ法、ＦＭスクリーン法はセルのような制限がないので、より多くの色数が表現できる。
　光反射領域３１２は、造形物３１０の表面の法線方向でカラー領域３１４のさらに内側にあって、「Ｗ」のインクが配置されて構成されている。光反射領域３１２は、外部から入射した可視光が確実に反射するように一定以上の厚さを有している。造形物の均一なカラー特性を得るためには、カラー領域３１４と同等に造形物３１０の表面の場所によらず法線方向に均一な厚さであることが好ましい。光反射領域３１２とカラー領域３１４との間には、「Ｔ」のインクで構成される分離領域３１３が設けられている。分離領域３１３は、光反射領域３１２とカラー領域３１４のインクが混ざり合ってカラーインクの色が失われないように両者を分離する役割を果たしている。分離領域３１３も、カラー領域３１４、光反射領域３１２と同様に法線方向に均一な厚さであることが好ましい。
　次に、カラー領域３１４の厚さについて説明する。カラー領域３１４は、表面の法線方向についてみると、一定の厚さを有しており、造形物３１０の全体において、一定の品質の色表現がなされる。カラー領域３１４の厚さは、法線方向についてみると、解像度ピッチの２倍以上の厚さを有している。したがって、造形物３１０の表面に対して入射されて、光反射領域１４で反射して出射される可視光は、必ず、２つ以上のボクセルを透過することになる。光が透過するボクセルを構成する色を適宜選択することにより、多様な色表現が可能になる。ここで、法線方向について解像度ピッチの２倍以上の厚さを有する構成について、詳しく説明する。
　なお、造形物３１０にはあらゆる方向からの光が入射するが、本書では、造形物３１０の表面に対して垂直に入射する可視光を想定して説明している。これは、造形物３１０の表面に対して垂直に入射したときが光反射領域３１２までの距離が最も短く、その分、反射光の強さが強いため、表面の色に対する寄与が大きいからである。
　図１０は、造形物の側面が垂直な部分を詳細に示す図であり、造形物を横方向（Ｘ方向）から見た図である。図１０に示すように、造形物３１０の側面からは積層面と平行な光が入射される。図１０に示す例では、カラー領域３１４が解像度ピッチの３倍の厚さを有しているので、カラー領域３１４には、法線方向に３個のボクセルが配置され、造形物３１０に入射した光は３個のボクセルを通過する。
　図１１は、造形物の上面の部分を詳細に示す図であり、造形物３１０を横方向（Ｘ方向）から見た図である。図１１に示すように、造形物３１０の上面からは積層面と垂直な光が入射される。図１１に示す例では、カラー領域３１４が解像度ピッチの３倍の厚さを有しており、ボクセルのアスペクト（縦横）比が１：４であるので、カラー領域３１４には、法線方向に１２個のボクセルが配置され、造形物３１０に入射した光は、１２個のボクセルを通過する。一般的に、カラー領域３１４の法線方向の厚さが解像度ピッチのＮ倍の厚さ（＝Ｎ個のボクセル）であると表現した場合、Ｎのとり得る値の範囲はアスペクト比の範囲となる。従って上記例では、図１０で解像度ピッチの３倍の厚さ（＝３個のボクセル）であるので、図１１ではアスペクト比でその４倍、つまり解像度ピッチの１２倍の厚さ（＝１２個のボクセル）となる。別な表現をすれば、解像度ピッチは３次元方向で異なるので、カラー領域３１４の法線方向の厚さ（寸法）を一定とすれば、一定の厚さ内での解像度ピッチの数が３次元方向で異なるのである。
　図１２は、造形物３１０の表面が斜面になっている部分を詳細に示す図であり、造形物３１０を横方向（Ｘ方向）から見た図である。図１２に示すように、造形物３１０の斜面からは、斜面に垂直な光が入射する。従って、図１２に示す例では、造形物に入射した光は図１０と図１１の中間的な範囲の、例えば８～９個のボクセルを斜めに通過する。
　図１０～図１２に示すように、カラー領域３１４の厚さが解像度ピッチの３倍である場合、造形物３１０に入射する少なくとも３個以上のボクセルを通過する。したがって、複数のボクセルの色を適宜選択することにより、減法混色による多彩な色を表現できる。一般的に、カラー領域３１４の厚さが解像度ピッチのｎ倍である場合、減法混色でカラーの階調を表現するにはｎ≧２であるのが良い。誤差拡散法やディザ法、ＦＭスクリーン法等の、平面の方向でのカラーインクの配置でより多くの階調を得るには、ｎの値は大きい方が良いが、大き過ぎるとカラー領域３１４の厚さＬｃが大きくなるので、解像度を低下させる。
　図１０～図１２に示すように、カラー領域３１４の厚さ（法線）方向のボクセルの数は、造形物３１０の表面の角度によって変化するが、カラー領域３１４の厚さＬｃは角度によらず一定として変化させないので、同じ色が表面の角度によって異なることはない。すなわち、減法混色の各カラーインクが一定の厚さの中での混合比率が同じであれば、カラーの見え方はボクセルの数に依存せず、例えば、図１０の側面でシアン（Ｃ）２ボクセル、マゼンタ（Ｍ）１ボクセル、透明（Ｔ）３ボクセルで構成したものと、図１１の上面でシアン（Ｃ）８ボクセル、マゼンタ（Ｍ）４ボクセル、透明（Ｔ）１２ボクセルで構成したものの表面は同じ色に見えることになる。同様に光反射領域３１２の厚さＬｗ、分離領域の厚さＬｓも一定の厚さであることが、色ムラを少なくする点で好ましい。
［造形装置の構成］
　次に、上で説明した造形物を製造する造形装置３２０について説明する。図１３Ａは、本実施の形態の造形装置３２０の構成を示す図である。造形装置３２０は、設計データを生成する設計データ生成部３２１と、設計データに基づいてＵＶインクを積層して造形物３１０を生成する造形処理部３２２とを有している。設計データ生成部３２１は、製造すべき造形物３１０を撮影した外観のデータ等から、上記したような一定の厚さを持ったカラー領域３１４を有する造形物３１０を構成するために、各層のどの位置に何色のインクを配置するかのインク情報を求める機能を有している。設計データ生成部３２１の詳しい構成については後述する。
　図１３Ｂは、造形処理部３２２の構成を示す図である。造形処理部３２２は、ＵＶインクを吐出することで積層造形法により立体的な造形物３１０を造形する装置である。造形処理部３２２は、ヘッド部３２３、造形台３２４、走査駆動部３２５、及び制御部３２６を備える。
　ヘッド部３２３は、造形物３１０の材料となる液滴を吐出する部分であり、ＵＶインクを吐出して硬化させることにより、造形物３１０を構成する各層を重ねて形成する。ヘッド部３２３は、複数のインクジェットヘッド３３０と、紫外線光源３３１、平坦化ローラ３３２とを有する。
　また、ヘッド部３２３は、造形物３１０の周囲に、サポート層３１５を形成することができる。サポート層３１５とは、例えば、造形中の造形物３１０の外周を囲むことで造形物３１０を支持する積層構造物のことである。サポート層３１５は、造形物３１０の造形時において、必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。ヘッド部３２３のより具体的な構成については、後に詳しく説明する。
　造形台３２４は、造形中の造形物３１０を載置する台状部材であり、ヘッド部３２３におけるインクジェットヘッド３３０と対向する位置に配設される。また、造形台３２４は、少なくとも上面が積層方向について上下移動可能な構成を有しており、走査駆動部３２５によって駆動されることにより、造形物３１０の造形の進行に合わせて、少なくとも上面を移動させる。本例において、積層方向は、造形処理部３２２において予め設定される主走査方向（図中のＹ方向）及び副走査方向（図中のＸ方向）と直交する方向（図中のＺ方向）である。
　走査駆動部３２５は、ヘッド部３２３に対して、造形物３１０に対して相対的に移動する走査動作を行わせる駆動部である。走査駆動部３２５は、走査動作として、主走査動作（Ｙ走査）、副走査動作（Ｘ走査）、及び積層方向走査（Ｚ走査）をヘッド部３２３に行わせる。ここで、主走査動作とは、ヘッド部３２３を主走査方向（Ｙ方向）へ移動しつつ、ヘッド部３２３からインクを吐出する動作である。また、主走査動作時に、走査駆動部３２５は、ヘッド部３２３における紫外線光源３３１の駆動を更に行う。具体的には、走査駆動部３２５は、主走査動作時に紫外線光源３３１を点灯させることにより、造形物３１０の被積層面に着弾したインクを硬化させる。造形物３１０の被積層面とは、例えば、ヘッド部３２３により次のインクの層が形成される面のことである。
　副走査動作とは、副走査方向（Ｘ方向）に、ヘッド部３２３を、造形台３２４に対して相対的に移動する動作である。副走査動作は、予め設定された送り量だけ、ヘッド部３２３を副走査方向へ造形台３２４に対して相対的に移動する動作であってよい。走査駆動部３２５は、例えば、主走査動作の合間に、副走査方向におけるヘッド部３２３の位置を固定して、造形台３２４を移動させることにより、ヘッド部３２３に副走査動作を行わせる。
　積層方向走査とは、積層方向（Ｚ方向）に、ヘッド部３２３を造形台３２４に対して相対的に移動する動作である。走査駆動部３２５は、例えば、積層方向へヘッド部３２３又は造形台３２４の少なくとも一方を移動させることにより、ヘッド部３２３に積層方向走査を行わせる。本例では、走査駆動部３２５は、例えば、積層方向におけるヘッド部３２３の位置を固定して、造形台３２４を移動させる。これにより、ヘッド部３２３におけるインクジェットヘッド３３０と造形台３２４との間の距離を変化させる。この距離は、インクジェットヘッド３３０においてノズルが形成されているノズル面と、造形台３２４の上面との間の距離であってよい。
　制御部３２６は、例えば造形処理部３２２のＣＰＵであり、造形処理部３２２の各部を制御することにより、造形物３１０の造形の動作を制御する。なお、造形処理部３２２のＣＰＵは、設計データ生成部３２１のＣＰＵと兼用であってもよい。制御部３２６は、設計データ生成部３２１にて生成された設計データに基づいて造形処理部３２２の各部を制御する。これにより、造形処理部３２２は、造形に用いる材料を積層方向へ重ね、積層造形法で造形物３１０を造形する。
　図１３Ｃは、ヘッド部３２３の詳細な構成の一例を示す。本例において、ヘッド部３２３は、複数のインクジェットヘッド３３０、複数の紫外線光源３３１、及び平坦化ローラ３３２を有する。また、複数のインクジェットヘッド３３０として、図中に示すように、インクジェットヘッド３３０ｓ、インクジェットヘッド３３０ｗ、インクジェットヘッド３３０ｙ、インクジェットヘッド３３０ｍ、インクジェットヘッド３３０ｃ、インクジェットヘッド３３０ｋ、及びインクジェットヘッド３３０ｔ（以下、これらのインクジェットヘッドを総称して、「インクジェットヘッド３３０ｓ～３３０ｔ」と記載する）を有する。
　インクジェットヘッド３３０ｓ～３３０ｔのそれぞれは、ＵＶインクを吐出するインクジェットヘッドであり、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並んで配設されている。また、インクジェットヘッド３３０ｓ～３３０ｔのそれぞれは、造形台３２４と対向する面に、複数のノズルが副走査方向へ並ぶノズル列を有する。これにより、インクジェットヘッド３３０ｓ～３３０ｔのそれぞれは、造形台３２４へ向かう方向へインクを吐出する。
　インクジェットヘッド３３０ｓは、サポート層３１５の材料となるインクを吐出するインクジェットヘッドである。サポート層３１５の材料としては、造形物３１０の造形後に水で溶解可能な水溶性の材料を好適に用いることができる。
　インクジェットヘッド３３０ｗは、白色（Ｗ）のインクを吐出するインクジェットヘッドである。白色のインクは、例えば、造形物３１０において光反射性の領域を形成する場合に使用される。インクジェットヘッド３３０ｙ、インクジェットヘッド３３０ｍ、インクジェットヘッド３３０ｃ、及びインクジェットヘッド３３０ｋ（以下、これらのインクジェットヘッドを総称して「インクジェットヘッド３３０ｙ～３３０ｋ」と記載する）のそれぞれは、造形物３１０の着色用の材料を吐出する着色用ヘッドの一例であり、互いに異なる色の着色用のインクを吐出する。この場合、着色用のインクは、着色された造形物３１０を造形する場合に造形物３１０の着色に用いる着色用の材料の一例である。着色用のインクは、カラー表現（例えばフルカラー表現）に用いるプロセスカラーの各色のインクである。本例において、インクジェットヘッド３３０ｙ～３３０ｋのそれぞれは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色のＵＶインクを吐出する。
　インクジェットヘッド３３０ｔは、クリアインクを吐出するインクジェットヘッドである。この場合、クリアインクとは、例えば、無色の透明色（Ｔ）であるクリア色のインクのことである。
　なお、インクジェットヘッド３３０ｓ～３３０ｔの並び方や、ヘッド部３２３が有するインクジェットヘッドの種類等については、図示した構成に限らず、様々に変更してもよい。一部のインクジェットヘッドについて、他のインクジェットヘッドと副走査方向における位置をずらして配設してもよい。また、ヘッド部３２３は、各色の淡色や、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）やオレンジ等の色用のインクジェットヘッド等をさらに有してもよい。
　複数の紫外線光源３３１は、ＵＶインクを硬化させる紫外線を発生する。紫外線光源３３１としては、ＵＶＬＥＤ（紫外ＬＥＤ）等を好適に用いることができる。また、紫外線光源３３１として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。また、本例において、複数の紫外線光源３３１のそれぞれは、間にインクジェットヘッド３３０ｓ～３３０ｔを挟むように、ヘッド部３２３における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。
　平坦化ローラ３３２は、造形物３１０の造形中に形成されるインクの層を平坦化するための構成である。本例において、平坦化ローラ３３２は、インクジェットヘッド３３０と、紫外線光源３３１との間に配設される。平坦化ローラ３３２は、例えば主走査動作時に、インクの層の表面と接触して、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化するとともに１層の厚さを形成する。
　図１４は、本実施の形態の造形装置３２０にて、造形物３１０を造形する動作を示す図である。ステップＳ３１０～ステップＳ３１３までが設計データ生成部３２１の動作であり、ステップ１４が造形処理部３２２の動作である。図１４を参照して造形装置３２０の動作について説明すると共に、設計データ生成部３２１の機能についても説明する。
　造形装置３２０の設計データ生成部３２１は、まず、製造すべき造形物の外観を撮影した画像データ等から、カラーテクスチャの造形物の表面に対して垂直な方向のベクトル（面法線ベクトル）を求める（Ｓ３１０）。図１５Ａ～図１５Ｄは、図１４に示す動作により生成される設計データの例を示す図である。図１５Ａは、カラーテクスチャを有する造形物の表面において法線ベクトルを求めた例を示す図である。
　次に、設計データ生成部３２１は、造形物表面のカラーデータを法線方向にコピーして、一定の厚さを持ったカラー領域３１４を設計する。また、設計データ生成部３２１は、カラー領域３１４の内側に分離領域３１３および光反射領域３１２を生成する（Ｓ３１１）。図１５Ｂは、カラー領域３１４、分離領域３１３、光反射領域３１２を設計した状態を示す図である。
　なお、カラー領域３１４の厚さを一定にするとは、一部の例外的な位置を除いてカラー領域３１４の厚さを一定にすることであってよい。造形しようとする造形物の形状によっては、カラー領域３１４の一部について、許容範囲外の厚さにすることも考えられる。例えば、図１５Ｂに示すように、下面と側面とが交差する形状の造形物を造形する場合、下面と側面とが交差する領域の近傍について、法線方向におけるカラー領域３１４の厚さが一定の厚さから外れることを許容する。
　続いて、設計データ生成部３２１は、造形物３１０をスライス単位に分割して、スライスデータを生成する（Ｓ３１２）。図１５Ｃ及び図１５Ｄは、カラー領域３１４等が規定された造形物をスライス単位に分割してスライスデータを得たところを示す図である。スライスデータは、各スライスにおいて、どの部分がカラー領域３１４でどの部分が光反射領域３１２であるかを規定しているとともに、カラー領域３１４については、どの部分を何色にすればよいかを規定している。
　設計データ生成部３２１は、各スライスについて、２次元の誤差拡散法等を用いて、スライスのカラー領域３１４のデータをプリンタのカラーインク情報に変換し、また分離領域３１３、光反射領域３１２、造形領域３１１、図示せぬサポート層３１５を各々のインク情報に変換する（Ｓ３１３）。一つの層のインク情報の例は、図９を用いて説明したとおりである。
　次に、造形処理部３２２は、設計データ生成部３２１にて生成されたインク情報に基づいて、インクジェットヘッド３３０から造形材料であるＵＶインクを吐出して積層する処理を繰り返し行い、造形物を製造する（Ｓ３１４）。以上、本発明の実施の形態の造形物３１０、造形方法、及び造形装置３２０について説明した。
（実施の形態の効果）
（１）本実施の形態の造形方法は、造形物を造形する方法であって、造形物３１０の表面から内部にかけて、表面の法線方向に一定の厚さを有するカラー領域３１４を有する造形物３１０の設計データを生成するステップ（Ｓ３１０～Ｓ３１３）と、設計データに基づいて、ＵＶインクを積層して造形物を生成するステップＳ３１４とを備え、カラー領域３１４の法線方向の厚さは、解像度ピッチの２倍～４倍である。
　このようにカラー領域３１４の厚さを一定とすることにより、減法混色の原理により表現される色の品質を一定にすることができる。また、法線方向の厚さが解像度ピッチの２倍以上の厚さを有することにより、法線方向に２種類以上の色を重ねることができる。従来は、カラー層の厚さは、多少の着弾ずれが生じても内部の造形領域等が見えないような範囲で考えられており、本実施の形態のように、減法混色の表現力を高めるという観点に立って、解像度ピッチを基準に決めるという思想は存在しなかった。本実施の形態の構成により、多様な色を表現した造形物を造形することができる。
（２）本実施の形態の造形方法において、カラー領域３１４の法線方向の厚さは５０μｍ以上、６００μｍ以下であってもよい。なお、この数値範囲は、厚さが解像度ピッチの２倍以上という条件を満たした上での数値範囲である。複数色を重ねて多様な色を表現するために５０μｍ以上であることが望ましく、カラー領域３１４の光透過率を確保するために６００μｍ以下であることが望ましい。
（３）本実施の形態の造形方法は、インクジェットヘッド３３０から、少なくともカラーインクを含む複数種類のインクを吐出し、吐出後にインクを硬化して造形してもよい。
（４）本実施の形態の造形方法は、インクジェットヘッド３３０はＵＶインクを吐出し、吐出後に光照射によって硬化して造形してもよい。この構成により、吐出前のＵＶインクの硬化を抑制しつつ、ＵＶインク吐出後に硬化させることができる。
（５）本実施の形態の造形方法は、インクジェットヘッド３３０はＵＶインクに代えて、熱可塑性インクを高温にして低粘度で吐出し、吐出後に常温になることで硬化して造形してもよい。この構成により、紫外線光源３３１を用いないで積層を行うことができる。
（６）本実施の形態の造形方法は、設計データを生成するステップＳ３１１において、造形物の内部にあって、カラー領域３１４を透過した光を反射する法線方向に一定以上の厚さを持った光反射領域３１２を有する設計データを生成してもよい。このように光反射領域３１２が一定以上の厚さを有することにより、造形物３１０の外部から入射した光の反射率を高めることができる。
（７）本実施の形態の造形方法は、設計データを生成するステップにおいて、造形物３１０のカラー領域３１４と光反射領域３１２の間に、カラー領域３１４に沿って一定の厚さを持った分離領域３１３を有する設計データを生成してもよい。このようにカラー領域３１４と光反射領域３１２との間に分離領域３１３を有することにより、カラー領域３１４と光反射領域３１２とが混ざり合うことを防止できる。
（８）本実施の形態の造形方法において、造形物を生成するステップＳ３１４において用いられる造形材料は、被積層面に着弾するボクセルの積層方向（Ｚ方向）寸法と面走査方向（Ｘ方向またはＹ方向）寸法との比が１：２以上となるような造形材料であってもよい。
（９）本実施の形態の造形方法は、設計データを生成するステップＳ３１３において、カラー領域３１４は、積層面の面走査方向への誤差拡散法、ディザ法、ＦＭスクリーン法等により各カラー色の中間調を形成してもよい。この構成により、並置混色による適切な色表現を行える。
（１０）本実施の形態の造形方法は、設計データを生成するステップＳ３１３において、積層された層の隣り合う層間で、誤差拡散法、もしくはディザ法のマスクパターンを移動、もしくは変更してもよい。
（１１）本実施の形態の造形方法において、造形物３１０を生成するステップＳ３１４に代えて、被積層面に敷き詰めた粉体の造形材料に対して、粉体を結合するための結着液をインクジェット法を用いて吐出することによって積層してもよい。本実施の形態は、造形材料を吐出する構成に限らず、造形材料を結合する結着液を吐出する構成にも適用できる。その場合は、本方式のインクの色を結着液の色とすればよい。
（１２）本実施の形態の造形方法において、設計データを生成するステップＳ３１０～Ｓ３１３は、造形物３１０の形状がＳＴＬフォーマットによって規定される場合、三角形ポリゴンの面に対して垂直な方向を法線方向としてカラー領域３１４を規定してもよい。この構成により、ＳＴＬデータを利用して法線方向を規定できる。
（１３）本実施の形態の造形物３１０は、造形物３１０の表面から内部にかけて、表面の法線方向に、解像度ピッチの２倍～４倍の厚さを有するカラー領域３１４と、カラー領域３１４の内側に一定以上の厚さを有する光反射領域３１２とを有する。この構成により、造形物３１０の色の品質を一定にすることができると共に、多様な色を表現することができる。
（１４）本実施の形態の造形物は、造形物３１０のカラー領域３１４と光反射領域３１２の間に、カラー領域３１４に沿って一定の厚さを持った分離領域３１３を有してもよい。この構成により、カラー領域３１４と光反射領域３１２とが混ざり合うことを防止できる。
（１５）本実施の形態の造形装置３２０は、造形物３１０を造形する造形装置３２０であって、造形物３１０の表面から内部にかけて、表面の法線方向に一定の厚さを有するカラー領域３１４を有する造形物３１０の設計データを生成する設計データ生成部３２１と、設計データに基づいて造形材料を吐出して積層し、造形物３１０を生成する造形処理部３２２とを備え、カラー領域３１４の法線方向の厚さは、解像度ピッチの２倍～４倍である。
　このようにカラー領域３１４の厚さを一定とすることにより、減法混色の原理により表現される色の品質が一定の造形物３１０を造形できる。また、法線方向の厚さが解像度ピッチの２倍以上の厚さを有することにより、法線方向に２種類以上の色を重ねることができ、多様な色を表現した造形物３１０を造形できる。
（１６）本実施の形態の造形装置３２０において、設計データ生成部３２１は、造形物３１０の内部にあって、カラー領域３１４を透過した光を反射する一定以上の厚さを持った光反射領域３１２を有する設計データを生成してもよい。この構成により、造形物３１０の外部から入射した光の反射率を高めた造形物３１０を造形することができる。
（１７）本実施の形態の造形装置３２０において、設計データ生成部３２１は、造形物３１０のカラー領域３１４と光反射領域３１２の間に、カラー領域３１４に沿って一定の厚さを持った分離領域３１３を有する設計データを生成してもよい。この構成により、カラー領域３１４と光反射領域３１２とが混ざり合うことを防止した造形物３１０を造形できる。
（１８）本実施の形態の造形装置３２０において、造形処理部３２２は、被積層面に着弾するボクセルの積層方向寸法と面走査方向寸法との比が１：２以上となるような造形材料を吐出してもよい。
　本発明は、多様な色を一定の品質で表現することができ、積層方式で造形を行う造形方法等として有用である。
　本発明は、造形装置に好適に利用できる。

 

Claims (27)

  1. 立体的な造形物を造形する造形装置であって、
    　前記造形物の造形に用いる材料を吐出する材料吐出部と、
    　前記材料吐出部の動作を制御する制御部と、を備え、
    　前記材料吐出部は、着色された前記造形物を造形する場合に前記造形物の着色に用いる着色用の材料を少なくとも吐出し、
    　着色された前記造形物を造形する場合、前記材料吐出部は、造形する前記造形物の表面形状に沿った層状の領域であり、前記着色用の材料により着色された領域である着色領域を少なくとも形成し、
    　前記制御部は、前記造形物の表面と垂直な方向である前記造形物の法線方向における前記着色領域が予め設定された一定の厚さになるように、前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする造形装置。
  2. 　着色された前記造形物を造形する場合、少なくとも、内部を構成する内部領域と、前記内部領域の外側を囲む前記着色領域とを有する前記造形物を造形し、
    　前記材料吐出部は、
    　前記内部領域を形成する材料を吐出する吐出ヘッドである内部造形用ヘッドと、
    　前記着色用の材料を吐出する吐出ヘッドである着色用ヘッドとを有し、
    　前記制御部は、少なくとも前記着色用ヘッドに前記着色用の材料を吐出させることにより、前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
  3. 　前記内部造形用ヘッド及び前記着色用ヘッドは、インクジェット方式でインクを吐出するインクジェットヘッドであり、
    　前記内部領域を形成する材料、及び前記着色用の材料は、紫外線の照射により硬化する紫外線硬化型インクであることを特徴とする請求項２に記載の造形装置。
  4. 　前記造形に用いる材料を予め設定された積層方向へ重ねることで前記造形物を造形し、
    　前記造形物は、前記積層方向における下側の面である下面と、前記下面と交差する側面とを少なくとも有し、
    　前記制御部は、前記下面と前記側面とが交差する領域の近傍について、前記法線方向における前記着色領域の厚さが前記一定の厚さから外れるのを許容して、前記下面に沿った前記着色領域と前記側面に沿った前記着色領域とが連続的につながるように、前記材料吐出部に着色領域を形成させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の造形装置。
  5. 　前記造形物の表面において周囲の色とは違う色の前記着色用の材料で描かれた文字又は図柄を含むように着色がされた前記造形物を造形可能であり、
    　前記文字又は図柄を含むように着色がされた前記造形物を造形する場合、前記着色領域における前記法線方向の各位置で、前記造形物の表面と平行な方向における前記文字又は図柄の各部の幅が一定になるように、前記制御部は前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の造形装置。
  6. 　前記造形物の表面の面内において周囲の色とは違う色の前記着色用の材料で描かれた文字又は図柄を含むように着色がされた前記造形物を造形可能であり、
    　前記文字又は図柄を含むように着色がされた前記造形物を造形する場合、前記造形物の表面と平行な方向における前記文字又は図柄の各部の幅について、前記造形物の最も表面側での前記幅が前記造形物の最も内部側での幅よりも大きくなるように、前記制御部は前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の造形装置。
  7. 　前記造形物の表面の面内において周囲の色とは違う色の前記着色用の材料で描かれた文字又は図柄を含むように着色がされた前記造形物を造形可能であり、
    　前記文字又は図柄を含むように着色がされた前記造形物を造形する場合、前記造形物の表面と平行な方向における前記文字又は図柄の各部の幅について、前記造形物の最も表面側での前記幅が前記造形物の最も内部側での幅よりも小さくなるように、前記制御部は前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の造形装置。
  8. 　前記制御部は、前記造形物の法線方向における前記着色領域の厚さについて、予め設定された基準の厚さとの差が予め設定された許容範囲内になるように、前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の造形装置。
  9. 　立体的な造形物を造形する造形方法であって、
    　前記造形物の造形に用いる材料を吐出する材料吐出部の動作の制御において、
    　前記材料吐出部に、着色された前記造形物を造形する場合に前記造形物の着色に用いる着色用の材料を少なくとも吐出させ、
    　着色された前記造形物を造形する場合、前記材料吐出部に、造形する前記造形物の表面形状に沿った層状の領域であり、前記着色用の材料により着色された領域である着色領域を少なくとも形成させ、
    　前記造形物の表面と垂直な方向である前記造形物の法線方向における前記着色領域が予め設定された一定の厚さになるように、前記材料吐出部に前記着色領域を形成させることを特徴とする造形方法。
  10. 　造形物を造形する方法であって、
    　前記造形物の表面から内部にかけて、前記表面の法線方向に一定の厚さを有するカラー領域を有する前記造形物の設計データを生成するステップと、
    　前記設計データに基づいて、造形材料を積層して前記造形物を生成するステップと、
    　を備え、
    　前記カラー領域の法線方向の厚さは、解像度ピッチの２倍以上であることを特徴とする造形方法。
  11. 　前記カラー領域の法線方向の厚さは５０μｍ以上、６００μｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の造形方法。
  12. 　インクジェットヘッドから、少なくともカラーインクを含む複数種類のインクを吐出し、吐出後にインクを硬化して造形することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の造形方法。
  13. 　前記インクジェットヘッドは光硬化性インクを吐出し、吐出後に光照射によって硬化して造形することを特徴とする請求項１２に記載の造形方法。
  14. 　前記インクジェットヘッドは、高温で軟化し、常温となることで硬化する熱可塑性インクを吐出することを特徴とする請求項１２に記載の造形方法。
  15. 　前記設計データを生成するステップにおいて、前記造形物の内部にあって、前記カラー領域を透過した光を反射する前記法線方向に一定以上の厚さを持った光反射領域を有する設計データを生成することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の造形方法。
  16. 　前記設計データを生成するステップにおいて、前記造形物の前記カラー領域と前記光反射領域の間に、前記カラー領域に沿って一定の厚さを持った分離領域を有する設計データを生成することを特徴とする請求項１５に記載の造形方法。
  17. 　前記造形物を生成するステップにおいて用いられる造形材料は、被積層面に着弾するボクセルの積層方向寸法と面走査方向寸法との比が１：２以上となるような造形材料であることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の造形方法。
  18. 　前記設計データを生成するステップにおいて、前記カラー領域は、積層面の面走査方向への誤差拡散法、ディザ法、ＦＭスクリーン法のいずれかにより各カラー色の中間調を形成することを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれかに記載の造形方法。
  19. 　前記設計データを生成するステップにおいて、隣り合う層間で、前記誤差拡散法、もしくはディザ法のマスクパターンを移動、もしくは変更することを特徴とする請求項１８に記載の造形方法。
  20. 　前記造形物を生成するステップは、被積層面に敷き詰めた粉体の造形材料に対して、前記粉体を結合するための結着液を吐出することによって積層することを特徴とする請求項１０に記載の造形方法。
  21. 　前記設計データを生成するステップは、前記造形物の形状がＳＴＬフォーマットによって規定される場合、三角形ポリゴンの面に対して垂直な方向を前記法線方向として前記カラー領域を規定することを特徴とする請求項１０乃至２０のいずれかに記載の造形方法。
  22. 　造形物の表面から内部にかけて、前記表面の法線方向に、解像度ピッチの２倍以上で一定の厚さを有するカラー領域と、
    　前記カラー領域の内側に一定以上の厚さを有する光反射領域と、
    　を有する造形物。
  23. 　前記カラー領域と前記光反射領域の間に、前記カラー領域に沿って一定の厚さを持った分離領域を有することを特徴とする請求項２２に記載の造形物。
  24. 　造形物を造形する造形装置であって、
    　前記造形物の表面から内部にかけて、前記表面の法線方向に一定の厚さを有するカラー領域を有する前記造形物の設計データを生成する設計データ生成部と、
    　前記設計データに基づいて造形材料を吐出して積層し、前記造形物を生成する造形処理部と、
    　を備え、
    　前記カラー領域の法線方向の厚さは、解像度ピッチの２倍以上であることを特徴とする造形装置。
  25. 　前記設計データ生成部は、前記造形物の内部にあって、前記カラー領域を透過した光を反射する一定以上の厚さを持った光反射領域を有する設計データを生成することを特徴とする請求項２４に記載の造形装置。
  26. 　前記設計データ生成部は、前記造形物の前記カラー領域と前記光反射領域の間に、前記カラー領域に沿って一定の厚さを持った分離領域を有する設計データを生成することを特徴とする請求項２５に記載の造形装置。
  27. 　前記造形処理部は、被積層面に着弾するボクセルの積層方向寸法と面走査方向寸法との比が１：２以上となるような造形材料を吐出することを特徴とする請求項２４乃至２６のいずれかに記載の造形装置。

     
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