JP2018153919A - 三次元造形装置、三次元造形プログラム、及び三次元造形データ生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の造形材を用いて三次元造形物を造形する場合に、造形位置がずれることによって、三次元造形物の造形中に側面側から特定の造形材が垂れてしまうことを抑制することができる。【解決手段】三次元造形装置１０は、三次元造形物の造形処理で用いられ、色が異なる複数のモデル材を吐出するモデル材吐出ヘッド１６と、三次元造形物の側面側に向かうに従って、透明色のモデル材が吐出される割合が高くなるように、モデル材吐出ヘッド１６を制御するコントローラ１２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元造形装置、三次元造形プログラム、及び三次元造形データ生成プログラムに関する。

特許文献１には、少なくとも一部が着色された立体物を積層造形法で造形する立体物造形装置であって、インクジェット方式でインク滴を吐出するヘッド部と、予め設定された主走査方向へ移動しつつインク滴を吐出する主走査動作を前記ヘッド部に行わせる主走査駆動部と、前記ヘッド部及び前記主走査駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記ヘッド部は、少なくとも、着色用の複数の色のインクのインク滴と、透明なクリア色のインクのインク滴を吐出し、前記着色用の複数の色は、互いに異なる第１の色と、第２の色とを少なくとも含み、前記制御部は、前記ヘッド部及び前記主走査駆動部の動作を制御することにより、前記立体物における少なくともいずれかの側面の表層部に、前記第１の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第１色領域と、前記第２の色のインク及び前記クリア色のインクにより形成された領域である第２色領域とを形成させ、前記第１領域は、前記表層部において前記側面に沿って形成される領域であり、前記第２領域は、前記第１領域よりも前記立体物の内側において前記側面に沿って形成される領域であることを特徴とする立体物造形装置が開示されている。

特許文献２には、光反射性を有するインクから形成された光反射層と、加飾層と、透明インクから形成された透明層とが設けられており、該加飾層が該光反射層の外側に形成されており、該透明層が該加飾層の外側に形成されていることを特徴とする造形物が開示されている。

特開２０１６−１４７４５７号公報 特開２０１５−１４７３２７号公報

本発明は、複数の造形材を用いて三次元造形物を造形する場合に、造形位置がずれることによって、三次元造形物の造形中に側面側から特定の造形材が垂れることを抑制することができる三次元造形装置、三次元造形プログラム、及び三次元造形データ生成プログラムを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の三次元造形装置は、三次元造形物の造形処理で用いられ、属性が異なる複数の造形材を吐出する複数の吐出ヘッドと、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する制御部と、を備える。

請求項２記載の発明は、前記複数の吐出ヘッドは、着色材を吐出する第１の吐出ヘッドと、透明材を吐出する第２の吐出ヘッドと、を備え、前記制御部は、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、前記透明材が吐出される割合が高くなるように、前記第１の吐出ヘッド及び前記第２の吐出ヘッドを制御する。

請求項３記載の発明は、前記第１の吐出ヘッドを複数の色毎に備え、前記制御部は、前記側面側から内側に向かうに従って、色が目立ちにくい順序で前記複数の色の着色材が吐出されるように、複数の前記第１の吐出ヘッドを制御する。

請求項４記載の発明は、前記複数の吐出ヘッドは、サポート材を吐出するサポート材吐出ヘッドを含み、前記制御部は、前記三次元造形物の側面側にサポート材が吐出されるようにサポート材吐出ヘッドを制御する。

請求項５記載の発明は、前記制御部は、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた硬さの造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する。

請求項６記載の発明は、前記制御部は、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた滴径の造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する。

請求項７記載の発明は、前記制御部は、前記三次元造形物の側面側の形状が垂直形状又はオーバーハング形状の場合に、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する。

請求項８記載の発明の三次元造形プログラムは、コンピュータを、請求項１〜７の何れか１項に記載の三次元造形装置の制御部として機能させるためのプログラムである。

請求項９記載の発明の三次元造形データ生成プログラムは、コンピュータを、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなる三次元造形データを生成する生成部として機能させるためのプログラムである。

請求項１、８、９記載の発明によれば、複数の造形材を用いて三次元造形物を造形する場合に、造形位置がずれることによって、三次元造形物の造形中に側面側から特定の造形材が垂れることを抑制することができる、という効果を有する。

請求項２記載の発明によれば、三次元造形物の側面側に向かうに従って、透明材以外の造形材が吐出される割合が高くなるように第１の吐出ヘッド及び第２の吐出ヘッドを制御する場合と比較して、造形位置のずれを目立ちにくくすることができる、という効果を有する。

請求項３記載の発明によれば、側面側から内側に向かうに従って、色が目立ちやすい順序で複数の色の着色材が吐出されるように複数の第１の吐出ヘッドを制御する場合と比較して、造形位置のずれをより目立ちにくくすることができる、という効果を有する。

請求項４記載の発明によれば、三次元造形物の側面側にサポート材を吐出しない場合と比較して、特定の造形材が垂れるのをより抑制することができる、という効果を有する。

請求項５記載の発明によれば、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた硬さ以外の造形材が吐出される割合が高くなるように複数の吐出ヘッドを制御する場合と比較して、造形位置がずれることによって、三次元造形物の造形中に側面側から特定の造形材が垂れることを抑制することができる、という効果を有する。

請求項６記載の発明によれば、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた滴径以外の造形材が吐出される割合が高くなるように複数の吐出ヘッドを制御する場合と比較して、造形位置がずれることによって、三次元造形物の造形中に側面側から特定の造形材が垂れることを抑制することができる、という効果を有する。

請求項７記載の発明によれば、三次元造形物の側面側の形状が垂直形状及びオーバーハング形状ではない場合に、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなるように複数の吐出ヘッドを制御する場合と比較して、予め定めた属性の造形材の消費を抑えることができる、という効果を有する。

三次元造形装置のブロック図である。 三次元造形装置の側面図である。 三次元造形プログラムのフローチャートである。 色情報の設定について説明するための図である。 三次元造形物の側面側の断面における色の配置例及び各色の出現頻度のグラフを示す図である。 変形例に係る三次元造形物の側面側の断面における色の配置例及び各色の出現頻度のグラフを示す図である。 変形例に係る三次元造形物の側面側の断面における色の配置例及び各色の出現頻度のグラフを示す図である。 色出現確率を補正するためのテーブルデータの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の構成について説明する。なお、以下では、シアン色をＣ、マゼンタ色をＭ、黄色をＹ、黒色をＫ、白色をＷ、色の付いていない透明色をＴで表すと共に、各構成部位を色毎に区別する必要がある場合には、符号の末尾に各色に対応する色の符号（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、Ｗ、Ｔ）を付して説明する。また、以下では、各構成部位を色毎に区別せずに総称する場合には、符号の末尾の色の符号を省略して説明する。

図１に示すように、三次元造形装置１０は、コントローラ１２、モデル材収容部１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ、１４Ｋ、１４Ｗ、１４Ｔ、モデル材吐出ヘッド１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｋ、１６Ｗ、１６Ｔ、及びサポート材収容部１８を備える。また、三次元造形装置１０は、サポート材吐出ヘッド２０、ＵＶ（Ultra Violet）光源２２、ＸＹ走査部２４、造形台昇降部２６、クリーニング部２８、記憶部３０、通信部３２、及び残量検知部３４を備える。なお、モデル材吐出ヘッド１６Ｃ、１６Ｍ、１６Ｙ、１６Ｋ、１６Ｗは、第１の吐出ヘッドの一例である。また、モデル材吐出ヘッド１６Ｔは、第２の吐出ヘッドの一例である。

コントローラ１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｅを備える。そして、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＯＭ１２Ｂ、ＲＡＭ１２Ｃ、不揮発性メモリ１２Ｄ、及びＩ／Ｏ１２Ｅがバス１２Ｆを介して各々接続されている。

また、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、モデル材収容部１４、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材収容部１８、サポート材吐出ヘッド２０、ＵＶ光源２２、及びＸＹ走査部２４が接続されている。さらに、Ｉ／Ｏ１２Ｅには、造形台昇降部２６、クリーニング部２８、記憶部３０、通信部３２、及び残量検知部３４が接続されている。なお、ＣＰＵ１２Ａは、制御部の一例である。

モデル材収容部１４は、三次元造形物を造形するための造形材の一例としてのモデル材を収容する。また、モデル材収容部１４は、各々対応する色のモデル材を収容する。モデル材は、ＵＶ光、すなわち紫外線が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。

モデル材吐出ヘッド１６は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、対応する色のモデル材収容部１４から供給されたモデル材をインクジェット方式により吐出する。

サポート材収容部１８は、三次元造形物を支持又は保護するためのサポート材を収容する。サポート材は、三次元造形物のオーバーハングする部分（張り出し部分）を、三次元造形物の造形が完了するまで支持する用途で用いられ、三次元造形物の造形完了後に除去される。また、サポート材は、例えば三次元造形物が立方体のように垂直に近い面を有する形状の場合に、その面の液だれを防止して保護する用途にも用いられる。また、サポート材は、ＵＶ光の照射により三次元造形物が劣化してしまうことを避けるために、モデル材を覆って保護する用途にも用いられる。サポート材は、モデル材と同様に、ＵＶ光が照射されると硬化する性質を有するＵＶ硬化型樹脂等で構成される。

サポート材吐出ヘッド２０は、ＣＰＵ１２Ａからの指示に従って、サポート材収容部１８から供給されたサポート材をインクジェット方式により吐出する。

モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０は、各々、複数のノズルを含み、各材の液滴を圧力により吐出するピエゾ方式（圧電方式）の吐出ヘッドが適用される。各吐出ヘッドは、インクジェット方式であればこれに限定されず、ポンプによる圧力により、各材を吐出する方式の吐出ヘッドであってもよい。

ＵＶ光源２２は、モデル材吐出ヘッド１６から吐出されたモデル材及びサポート材吐出ヘッド２０から吐出されたサポート材に対してＵＶ光を照射し、硬化させる。ＵＶ光源２２は、モデル材及びサポート材の種類に応じて選択される。ＵＶ光源２２としては、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ディープ紫外線ランプ、マイクロ波を用いて外部から無電極で水銀灯を励起するランプ、紫外線レーザー、キセノンランプ、及びＵＶ−ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源を有する装置が適用される。また、ＵＶ光源２２に代えて電子線照射装置を用いてもよい。電子線照射装置としては、例えば、走査型、カーテン型、及びプラズマ放電型等の電子照射装置が挙げられる。

図２に示すように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２は、ＸＹ走査部２４が備える走査軸２４Ａに取り付けられている。

最もＵＶ光源２２側に配置されたモデル材吐出ヘッド１６（図２の例ではモデル材吐出ヘッド１６Ｔ）とＵＶ光源２２とは、予め定められた距離Ｗを隔てて走査軸２４Ａに取り付けられている。また、サポート材吐出ヘッド２０は、モデル材吐出ヘッド１６に隣接して走査軸２４Ａに取り付けられている。なお、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０の配置順番は図２に示す例に限定されず、他の順番でも構わない。

ＸＹ走査部２４は、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するように、すなわちＸＹ平面上を走査するように走査軸２４Ａを駆動する。

造形台昇降部２６は、図２に示す造形台３６をＺ軸方向に昇降させる。ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材及びサポート材が造形台３６上に吐出され、吐出されたモデル材及びサポート材にＵＶ光が照射されるように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２を制御する。また、ＣＰＵ１２Ａは、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２がＸＹ平面上を走査するようにＸＹ走査部２４を制御すると共に、造形台３６がＺ軸方向に徐々に下がるように造形台昇降部２６を制御する。

なお、ＣＰＵ１２Ａは、三次元造形物を造形する際には、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２と造形台３６上の三次元造形物４０とが接触しないように、モデル材吐出ヘッド１６、サポート材吐出ヘッド２０、及びＵＶ光源２２から造形台３６上の三次元造形物４０までのＺ軸方向における距離が予め定めた距離ｈ０以上となるように造形台昇降部２６を制御する。

クリーニング部２８は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のノズルに付着した材料を吸引すること等により、ノズルのクリーニングを行う機能を有する。例えば、クリーニング部２８は、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０の走査範囲外の退避領域に設けられ、クリーニングを行う際には、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０を上記退避領域に退避させてからクリーニングを行う。

記憶部３０は、後述する三次元造形プログラム３０Ａ、三次元造形データ３０Ｂ、及びサポート材データ３０Ｃを記憶する。ＣＰＵ１２Ａは、記憶部３０に記憶された三次元造形プログラム３０Ａを読み込んで実行する。なお、ＣＰＵ１２Ａは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）等の記録媒体に記録された三次元造形プログラム３０Ａを、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等で読み込むことにより実行してもよい。また、ＣＰＵ１２Ａは、ネットワークを介して外部装置から三次元造形プログラム３０Ａを読み込んで実行してもよい。

通信部３２は、三次元造形物の三次元モデルデータを出力する外部装置とデータ通信を行うためのインターフェースである。ＣＰＵ１２Ａは、外部装置から送信された三次元モデルデータに基づいて生成した三次元造形データ３０Ｂに従って各構成部位を制御することにより、三次元造形物を造形する。

残量検知部３４は、例えば光学式センサ等を用いて、各モデル材収容部１４に収容されているモデル材の残量を個別に検知する。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る三次元造形装置１０の作用を説明する。ＣＰＵ１２Ａにより三次元造形プログラム３０Ａを実行させることで、図３に示す三次元造形処理が実行される。なお、図３に示す三次元造形処理は、例えば、外部装置から三次元造形物の造形開始の指示が入力された場合に実行される。

図３のステップＳ１００では、三次元造形物の三次元モデルデータを外部装置から受信し、記憶部３０に記憶する。

三次元モデルデータのフォーマットとしては、例えば三次元造形物の形状及び色等を表現するデータのフォーマットであるＯＢＪフォーマットが用いられる。ＯＢＪフォーマットでは、幾何形状のデータを取り扱うＯＢＪファイルと、色情報及びテクスチャ情報等を含む材質データを取り扱うＭＴＬファイルと、が用いられる。この場合、三次元造形物は、一例として三角形のメッシュの集合として表現される。ＯＢＪファイルには、各メッシュについて、メッシュ固有の面番号及び三角形のメッシュの各頂点の座標データ等が対応付けられて定義されている。また、ＭＴＬファイルには、各メッシュに色情報及びテクスチャ（模様）情報等が対応付けられて定義されている。なお、三次元造形物を表現するデータのフォーマットは、ＯＢＪフォーマットに限定されず、他のフォーマットでもよい。

ステップＳ１０２では、三次元モデルデータに基づいてスライスデータを生成する。まず、三次元造形物が造形台３６に接地される接地面（ＸＹ平面）と平行なスライス面を設定する。最初は、例えば三次元造形物の最上層にスライス面を設定する。

そして、ＯＢＪファイルで表される三次元造形物を、設定したスライス面でスライスしたスライスデータを生成する。生成されたスライスデータは、設定したスライス面の輪郭線を表すデータである。

ステップＳ１０４では、サポート材データ３０Ｃを生成し、記憶部３０に記憶する。三次元造形物は、モデル材を造形台３６上に順次積層することで造形されるが、三次元造形物の下方が空間となる部分、所謂オーバーハングしている部分がある場合、このオーバーハング部分を下方より支持する必要がある。このため、現在処理対象である層の直ぐ上に隣接する層のスライスデータに基づいて、オーバーハング部分の下方の空間であるサポート部を特定し、サポート材データ３０Ｃを生成する。例えば図２に示すような三次元造形物４０の場合、オーバーハング部分の下方の空間をサポート部４２として特定し、サポート部４２にサポート材が吐出されることを表すサポート材データ３０Ｃを生成する。

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

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で生成したスライスデータ及びステップＳ１０４で生成したサポート材データ３０Ｃを、ボクセルデータに変換し、三次元造形データ３０Ｂとして記憶部３０に記憶する。ボクセルデータは、三次元造形物を例えば直方体等の予め定めた形状のボクセルで表したデータである。従って、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で生成したスライスデータで表される輪郭線で囲まれた領域及びステップＳ１０４で生成したサポート材データ３０Ｃで表されるサポート部を複数のボクセルに分割する。

ステップＳ１０８では、ＭＴＬファイルを参照し、ステップＳ１０２で生成されたスライスデータで表される輪郭線の位置、すなわち三次元造形物の側面からＸＹ平面において内側の予め定めた一定範囲に含まれるボクセルに対して色情報を各々設定する。

ステップＳ１１０では、画素毎、すなわちボクセル毎に色情報を色出現確率に変換する。

まず、各画素の色情報（ｒ，ｇ，ｂ）を下記（１）〜（７）式の演算を順次行うことにより（ｃ，ｍ，ｙ，ｋ）に変換する。

ｃ＝１−ｒ ・・・（１）
ｍ＝１−ｇ ・・・（２）
ｙ＝１−ｂ ・・・（３）
ｋ＝ｍｉｎ（ｃ，ｍ，ｙ） ・・・（４）
ｃ＝ｃ−ｋ ・・・（５）
ｍ＝ｍ−ｋ ・・・（６）
ｙ＝ｙ−ｋ ・・・（７）

次に、（ｃ，ｍ，ｙ，ｋ）を色出現確率（ｐ_ｃ，ｐ_ｍ，ｐ_ｙ，ｐ_ｋ，ｐ_ｗ）へ変換する。具体的には、ｐ_ｃ＋ｐ_ｍ＋ｐ_ｙ＋ｐ_ｋ＋ｐ_ｗ＝１となるように、ｐ_ｃ〜ｐ_ｗの各値を次式により算出する。

ｐ_ｗ＝（１−ｘ_ｃ）×（１−ｘ_ｍ）×（１−ｘ_ｙ）×（１−ｘ_ｋ） ・・・（８）
ｐ_ｎ＝（１−ｐ_ｗ）×｛ｘ_ｎ／（ｘ_ｃ＋ｘ_ｍ＋ｘ_ｙ＋ｘ_ｋ）｝ ・・・（９）

ここで、ｃ，ｍ，ｙ，ｋは本実施形態では一例として８ｂｉｔ（０〜２５５）のデータである。そして、ｘ_ｎ＝Ｄ_ｎ／２５５であり、ｎはｃ，ｍ，ｙ，ｋの何れかを表し、Ｄ_ｎはｎの画素値を表す。

次に、透明色の色出現確率ｐ_ｔを次式により算出する。

ｐ_ｔ＝１−ｄ／ｄ_０（０≦ｄ≦ｄ_０） ・・・（１０）
ｐ_ｔ＝０（ｄ＞ｄ_０） ・・・（１１）

ここで、ｄは、三次元造形物の側面から、ＸＹ平面の内側に向かう方向におけるボクセルまでの距離（ボクセルの位置）を表す。また、ｄ_０は、側面からＸＹ平面の内側に向かう方向における着色部の端部までの距離を表す。なお、距離ｄ、ｄ_０は、具体的にはボクセル数で表す。

すなわち、着色部の画素については上記（１０）式により透明色の色出現確率ｐ_ｔを算出し、着色部以外の領域、すなわち中実部の画素については上記（１１）式により透明色の色出現確率ｐ_ｔは０となる。なお、中実部のボクセルについては一例として白色を設定するが、白色以外の色を設定してもよい。

ステップＳ１１２では、ボクセル毎に、ステップＳ１１０で算出した色出現確率ｐ_ｎを次式により補正する。

ｐ_ｎ＝ｐ_ｎ×ｄ／ｄ_０（０≦ｄ≦ｄ_０） ・・・（１２）
ｐ_ｎ＝０（ｄ＞ｄ_０） ・・・（１３）

なお、ｎはｃ，ｍ，ｙ，ｋ、ｗの何れかを表し、ｐ_ｔ＋ｐ_ｃ＋ｐ_ｍ＋ｐ_ｙ＋ｐ_ｋ＋ｐ_ｗ＝１である。

ステップＳ１１４では、ボクセル毎に、色出現確率に基づいて色を設定し、三次元造形データ３０Ｂとして記憶部３０に記憶する。本実施形態では、一例として０〜１の一様乱数を発生させ、発生させた一様乱数と色出現確率（ｐ_ｔ，ｐ_ｃ，ｐ_ｍ，ｐ_ｙ，ｐ_ｋ，ｐ_ｗ）とに基づいて、Ｔ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ，Ｗのうち何れかの色をボクセルに設定する。

具体的には、図４に示すように、０〜１の範囲を色出現確率（ｐ_ｔ，ｐ_ｃ，ｐ_ｍ，ｐ_ｙ，ｐ_ｋ，ｐ_ｗ）の大きさに応じて分割する。図４の例では、ｐ_ｔ＝０．１５、ｐ_ｃ＝０．１、ｐ_ｍ＝０．２、ｐ_ｙ＝０．３、ｐ_ｋ＝０．１５、ｐ_ｗ＝０．１の場合について示した。

そして、発生させた一様乱数に対応する色をボクセルに設定する。例えば図４の場合において一様乱数が０．６であった場合は、そのボクセルには黄色が設定される。

ステップＳ１１６では、最後の層、すなわち最下層までスライス面をシフトさせたか否かを判定し、最下層までシフトさせていない場合、すなわち未処理のスライス面が存在する場合はステップＳ１１８へ移行し、最下層までシフトさせた場合はステップＳ１２０へ移行する。

ステップＳ１１８では、スライス面を予め定めた積層ピッチ（距離）ｐ分下層にシフトさせてステップＳ１０２へ移行する。

上記の処理を最下層まで実行することにより、三次元造形物の側面側に向かうに従って、透明色のモデル材が吐出される割合が高くなる三次元造形データ３０Ｂが生成され、記憶部３０に記憶される。なお、ステップＳ１００〜Ｓ１１８の処理は、三次元造形データ生成プログラムの一例である。

図５の上部には、三次元造形物の側面側の断面における色の配置例を示し、図５の下部には、各色の出現頻度のグラフを示した。上記（１０）式で透明色の色出現確率ｐ_ｔを算出した場合、図５に示すように、側面５０から、着色部５２と中実部５４との境界５６に向かうに従って透明色のボクセルＢ_ｔの出現頻度Ｔは低下する。

一方、上記（１２）式で各色の色出現確率ｐ_ｎを算出した場合、図５に示すように、側面５０から境界５６に向かうに従ってｃ，ｍ，ｙ，ｋのボクセルＢ_ｃ、Ｂ_ｍ、Ｂ_ｙ、Ｂ_ｋの出現頻度Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋは上昇する。

透明色のボクセルＢ_ｔを着色部５２に設定しない場合は、各色のモデル材の造形位置、すなわち着弾位置がずれることにより、三次元造形物の造形中に側面側から特定の造形材が垂れてしまうことがあり得る。

これに対し、本実施形態では、三次元造形物の側面５０側に向かうに従って、透明色のモデル材が吐出される割合が高くなるため、透明色以外の各色の造形位置がずれたとしても、側面５０側から透明色以外の各色のモデル材が垂れてしまうのが抑制される。

ステップ１２０では、ＵＶ光源２２を制御して、ＵＶ光の照射を開始させる。

ステップ１２２では、造形処理を実行する。すなわち、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０がＸＹ平面を走査するようにＸＹ走査部２４を制御し、かつ造形台３６がＺ軸方向へ徐々に下がるように造形台昇降部２６を制御する。この制御と共に、ステップＳ１１４で生成された三次元造形データ３０Ｂに従って、各色のモデル材が吐出されるようにモデル材吐出ヘッド１６を制御すると共に、サポート材が吐出されるようにサポート材吐出ヘッド２０を制御する。

ステップ１２４では、ステップ１２０で開始されたＵＶ光の照射を停止させる処理や、モデル材吐出ヘッド１６及びサポート材吐出ヘッド２０のクリーニング処理等の予め定められた後処理を行う。なお、このクリーニング処理は、例えば、予め定められた期間が経過する毎や、モデル材及びサポート材の少なくとも一方が予め定められた量を消費する毎等のクリーニング処理を実行するタイミングとして予め定められたタイミングに行えばよい。ステップ１２４の処理が終了すると、三次元造形処理が終了する。

このように、本実施形態では、三次元造形物の側面側に向かうに従って、透明色のモデル材が吐出される割合を高くすると共に、透明色以外の色のモデル材が吐出される割合を低くする。このため、透明色以外の各色の造形位置がずれたとしても、側面側から透明色以外の各色のモデル材が垂れてしまうのが抑制される。

なお、本実施形態では、図５に示すように、透明色以外のＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの出現頻度が同じような特性の場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、側面側から内側に向かうに従って、色が目立ちにくい順序で透明色以外の色のモデル材が吐出されるようにしてもよい。具体的には図６に示すように、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋのうち最も目立ちにくいＹの側面側における出現頻度が、Ｙ以外の色の出現頻度よりも高くなるように、上記（１２）式を設定してもよい。これにより、目立ちにくい黄色が側面側に多く配置されることとなり、造形位置のずれがより認識しにくくなる。

また、図７に示すように、着色部５２の側面側にサポート材を吐出してサポート部４２を形成するようにしてもよい。これにより、側面側から各色のモデル材が垂れてしまうのが更に抑制される。

また、本実施形態では、図４のステップＳ１１２において、上記（１０）式、（１２）式により着色部５２における各色の色出現確率を補正したが、図８に示すテーブルデータＴＢＬを用いて各色の色出現確率を補正してもよい。図８に示すテーブルデータＴＢＬは、側面から内側に向かう方向の距離ｄ（単位はボクセル数）と、色出現確率ｐ_ｔ〜ｐ_ｗとの対応関係を表すデータである。なお、図８のテーブルデータＴＢＬは、距離ｄ_０が５（ボクセル）の場合の例である。

例えば、距離ｄが２の場合、色出現確率ｐ_ｙは０．９ｐ_ｙである。これは、色出現確率ｐ_ｙを０．９ｐ_ｙで置き換えることを意味する。このテーブルデータＴＢＬでは、距離ｄが２の場合にＹの濃度が最大となるように設定されている。

そして、ステップＳ１１４では、０から色出現確率（ｐ_ｔ，ｐ_ｃ，ｐ_ｍ，ｐ_ｙ，ｐ_ｋ，ｐ_ｗ）の和を最大値とする一様乱数を用いて、Ｔ，Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ，Ｗのうち何れかの色をボクセルに設定すればよい。

また、本実施形態では、三次元造形物の側面側に向かうに従って、透明色のモデル材が吐出される割合を高くすると共に、透明色以外の色のモデル材が吐出される割合を低くする場合について説明したが、色以外の属性、例えばモデル材の硬さ、滴径について本発明を適用してもよい。

例えば、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた硬さの造形材が吐出される割合を高くすると共に、予め定めた硬さよりも柔らかいモデル材が吐出される割合を低くするようにしてもよい。例えば三次元造形物の側面側に向かうに従って、使用する造形剤材の中で最も硬い造形材の割合を高くすると、表面が硬い三次元造形物となる。また、三次元造形物の側面側に向かうに従って、使用する造形剤材の中で最も柔らかい造形材の割合を高くすると、表面が柔らかい三次元造形物となる。

また、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた滴径の造形材が吐出される割合を高くすると共に、予め定めた滴径よりも大きい滴径のモデル材が吐出される割合を低くするようにしてもよい。例えば三次元造形物の側面側に向かうに従って、使用する造形剤材の中で最も小さい滴径のモデル材を吐出する割合を高くすると、表面が滑らかになる。

また、三次元造形物の側面側の形状が垂直形状又はオーバーハング形状の場合に、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性のモデル材が吐出される割合が高くなるようにしてもよい。

また、三次元造形物の側面側の形状が垂直形状及びオーバーハング形状でない場合は、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性のモデル材が吐出される割合が高くなるようにしなくてもよい。これにより、予め定めた属性のモデル材の消費が抑えられる。

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

また、上記各実施形態では、モデル材吐出ヘッド１６等がＸＹ平面上を走査しながら造形台３６がＺ軸方向に徐々に下降する場合について説明したが、造形台３６を固定とし、モデル材吐出ヘッド１６等がＸＹ平面上を走査しながらＺ軸方向に徐々に上昇するようにしてもよい。また、両者がＺ軸方向に離間するように移動してもよい。

また、上記各実施形態で説明した三次元造形装置１０の構成（図１参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 三次元造形装置
１２ コントローラ
１４ モデル材収容部
１６ モデル材吐出ヘッド
１８ サポート材収容部
２０ サポート材吐出ヘッド
２２ 光源
２４ 走査部
２６ 造形台昇降部
２８ クリーニング部
３０ 記憶部
３０Ａ 三次元造形プログラム
３０Ｂ 三次元造形データ
３０Ｃ サポート材データ
３２ 通信部
３４ 残量検知部
３６ 造形台
４０ 三次元造形物
４２ サポート部
５０ 側面
５２ 着色部
５４ 中実部

Claims (9)

1. 三次元造形物の造形処理で用いられ、属性が異なる複数の造形材を吐出する複数の吐出ヘッドと、
   前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する制御部と、
   を備えた三次元造形装置。
2. 前記複数の吐出ヘッドは、着色材を吐出する第１の吐出ヘッドと、透明材を吐出する第２の吐出ヘッドと、を備え、
   前記制御部は、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、前記透明材が吐出される割合が高くなるように、前記第１の吐出ヘッド及び前記第２の吐出ヘッドを制御する
   請求項１記載の三次元造形装置。
3. 前記第１の吐出ヘッドを複数の色毎に備え、
   前記制御部は、前記側面側から内側に向かうに従って、色が目立ちにくい順序で前記複数の色の着色材が吐出されるように、複数の前記第１の吐出ヘッドを制御する
   請求項２記載の三次元造形装置。
4. 前記複数の吐出ヘッドは、サポート材を吐出するサポート材吐出ヘッドを含み、
   前記制御部は、前記三次元造形物の側面側にサポート材が吐出されるようにサポート材吐出ヘッドを制御する
   請求項１〜３の何れか１項に記載の三次元造形装置。
5. 前記制御部は、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた硬さの造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する
   請求項１記載の三次元造形装置。
6. 前記制御部は、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた滴径の造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する
   請求項１記載の三次元造形装置。
7. 前記制御部は、前記三次元造形物の側面側の形状が垂直形状又はオーバーハング形状の場合に、前記三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなるように、前記複数の吐出ヘッドを制御する
   請求項１〜６の何れか１項に記載の三次元造形装置。
8. コンピュータを、請求項１〜７の何れか１項に記載の三次元造形装置の制御部として機能させるための三次元造形プログラム。
9. コンピュータを、三次元造形物の側面側に向かうに従って、予め定めた属性の造形材が吐出される割合が高くなる三次元造形データを生成する生成部として機能させるための三次元造形データ生成プログラム。