JP2020032592A - 立体物造形装置、立体物造形方法、及び、立体物造形装置の制御プログラム - Google Patents
立体物造形装置、立体物造形方法、及び、立体物造形装置の制御プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する技術を提供する。【解決手段】立体物造形装置は、複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットと、立体物の造形を制御する制御部と、を含む。前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含む。前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含む。前記立体物造形装置は、前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける発生量受付部を含む。前記制御部は、前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する。【選択図】図6
Description
本発明は、立体物造形装置、立体物造形方法、及び、立体物造形装置の制御プログラムに関する。
立体物造形装置として、3Dプリンター、すなわち、三次元プリンターが知られている。紫外線照射により硬化するインクを使用する3Dプリンターは、例えば、紫外線硬化型インクの液滴を吐出して形成したドットを紫外線照射により硬化させて造形層を形成し、該造形層を積層することで立体物を造形する。特許文献1に開示された立体物は、表面から深くなる順に、有彩色インクを含むインクにより形成された有彩色層、ホワイトインクにより形成された白色層、及び、クリアーインクにより形成された透明層を有している。透明層は、クリアーインクよりもコストが高いカラーインクの使用量を少なくするために設けられている。白色層は、背後の色を遮って有彩色層の色を明瞭に表すために設けられている。
立体物によっては透明感が好まれる場合も想定される。そこで、立体物に対してユーザー好みの透明感を表現することができると、好適である。
尚、上述のような課題は、紫外線硬化型インクを使用する3Dプリンターに限らず、可視光照射により硬化する可視光線硬化型インクを使用する立体物造形装置、加熱により硬化する熱硬化型インクを使用する立体物造形装置、熱可塑性の材料を使用する立体物造形装置、等、種々の技術についても同様に存在する。
本発明は、立体物に含まれる複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットと、前記複数のドットによる前記立体物の造形を制御する制御部と、を含む立体物造形装置であって、
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記立体物造形装置は、前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける発生量受付部を含み、
前記制御部は、前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する、態様を有する。
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記立体物造形装置は、前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける発生量受付部を含み、
前記制御部は、前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する、態様を有する。
また、本発明は、立体物に含まれる複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットを用い、前記複数のドットによる前記立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記立体物造形方法は、
前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける第一工程と、
前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を決定し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って決定し、前記光透過領域のドットの配置を決定して、前記立体物を造形する第二工程と、を含む、態様を有する。
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記立体物造形方法は、
前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける第一工程と、
前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を決定し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って決定し、前記光透過領域のドットの配置を決定して、前記立体物を造形する第二工程と、を含む、態様を有する。
さらに、本発明は、立体物に含まれる複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットを含む立体物造形装置であって前記複数のドットによる前記立体物の造形を制御する立体物造形装置の制御プログラムであって、
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記制御プログラムは、
前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける第一機能と、
前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する第二機能と、をコンピューターに実現させる、態様を有する。
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記制御プログラムは、
前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける第一機能と、
前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する第二機能と、をコンピューターに実現させる、態様を有する。
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。
(1)本発明に含まれる技術の概要:
まず、図1〜15に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。「本発明に含まれる技術の概要」において、括弧内は直前の語の補足説明を意味する。
また、本願において、数値範囲「Min〜Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。
まず、図1〜15に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。「本発明に含まれる技術の概要」において、括弧内は直前の語の補足説明を意味する。
また、本願において、数値範囲「Min〜Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。
[態様1]
図1,2,5等に例示するように、本技術の一態様に係る立体物造形装置100は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを吐出するヘッドユニット3と、前記複数のドットDTによる前記立体物Objの造形を制御する制御部U1と、を含む。前記複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、該第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含む。前記立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において前記表面200から深くなる順に、前記複数種の液体LQのドットDTを含む着色層220、前記第一液体LQ1のドットの発生量が制御された制御層230、及び、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる光透過領域240を含む。前記立体物造形装置100は、前記第一液体LQ1のドットの前記発生量の設定を受け付ける発生量受付部U2を含む。前記制御部U1は、前記立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、前記着色層220のドットDTの配置を制御し、前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域240のドットDTの配置を制御する。
図1,2,5等に例示するように、本技術の一態様に係る立体物造形装置100は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを吐出するヘッドユニット3と、前記複数のドットDTによる前記立体物Objの造形を制御する制御部U1と、を含む。前記複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、該第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含む。前記立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において前記表面200から深くなる順に、前記複数種の液体LQのドットDTを含む着色層220、前記第一液体LQ1のドットの発生量が制御された制御層230、及び、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる光透過領域240を含む。前記立体物造形装置100は、前記第一液体LQ1のドットの前記発生量の設定を受け付ける発生量受付部U2を含む。前記制御部U1は、前記立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、前記着色層220のドットDTの配置を制御し、前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域240のドットDTの配置を制御する。
以上より、例えば、有色の第一液体LQ1のドットを発生させないか少なく発生させる設定が受け付けられると、制御層230の第一液体LQ1のドットが発生しないか少なくなり、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなることにより立体物Objの透明感が高まる。一方、有色の第一液体LQ1のドットを多く発生させる設定が受け付けられると、制御層230の第一液体LQ1のドットが多くなり、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなることにより制御層230の手前にある着色層220の色が明瞭に表現される。従って、本態様は、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する装置を提供することができる。
ここで、立体物に含まれるドットは、硬化性樹脂インクといった液体が硬化することにより形成されてもよいし、熱可塑性樹脂インクといった液体が固化することにより形成されてもよい。
有色の第一液体の色は、有彩色でもよいし、無彩色でもよく、具体的には、W(ホワイト)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)、グレー、光沢が金属的であるメタリック、等から選ばれる色でもよい。
第二液体は、第一液体よりも光を透過させる液体であればよく、無色透明のCL(クリアー)に限定されず、W、C、M、Y、K、グレー、メタリック、等から選ばれる色を含んで光を透過させる液体でもよい。
着色層及び制御層は、立体物の表面の法線方向において厚さを有する領域を意味し、立体物の表面の形状に応じた形状となる。従って、着色層及び制御層は、平面形状に限定されず、曲面形状等でもよい。
立体物が表面から深くなる順に着色層、制御層、及び、光透過領域を含むことには、表面と着色層との間に別の層があること、着色層と制御層との間に別の層があること、制御層と光透過領域との間に別の層があること、光透過領域よりも深い位置に光の透過を遮断する領域があること、等が含まれる。
制御層における第一液体のドットの発生量の概念には、制御層に含まれる第一液体のドットの発生比率、制御層の厚さに応じた第一液体のドットの発生量、等が含まれる。
尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。
有色の第一液体の色は、有彩色でもよいし、無彩色でもよく、具体的には、W(ホワイト)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)、グレー、光沢が金属的であるメタリック、等から選ばれる色でもよい。
第二液体は、第一液体よりも光を透過させる液体であればよく、無色透明のCL(クリアー)に限定されず、W、C、M、Y、K、グレー、メタリック、等から選ばれる色を含んで光を透過させる液体でもよい。
着色層及び制御層は、立体物の表面の法線方向において厚さを有する領域を意味し、立体物の表面の形状に応じた形状となる。従って、着色層及び制御層は、平面形状に限定されず、曲面形状等でもよい。
立体物が表面から深くなる順に着色層、制御層、及び、光透過領域を含むことには、表面と着色層との間に別の層があること、着色層と制御層との間に別の層があること、制御層と光透過領域との間に別の層があること、光透過領域よりも深い位置に光の透過を遮断する領域があること、等が含まれる。
制御層における第一液体のドットの発生量の概念には、制御層に含まれる第一液体のドットの発生比率、制御層の厚さに応じた第一液体のドットの発生量、等が含まれる。
尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。
[態様2]
図6,10等に例示するように、前記制御部U1は、前記制御層230において前記第一液体LQ1のドットと前記第二液体LQ2のドットとの前記発生量の設定に応じた発生比率に従って前記第一液体LQ1及び前記第二液体LQ2のドットの配置を制御してもよい。例えば、制御層230において第二液体LQ2のドットの発生比率が高くなると、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなる。一方、制御層230において第一液体LQ1のドットの発生比率が高くなると、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなる。従って、本態様は、制御層の透明度を変える好適な技術を提供することができる。
図6,10等に例示するように、前記制御部U1は、前記制御層230において前記第一液体LQ1のドットと前記第二液体LQ2のドットとの前記発生量の設定に応じた発生比率に従って前記第一液体LQ1及び前記第二液体LQ2のドットの配置を制御してもよい。例えば、制御層230において第二液体LQ2のドットの発生比率が高くなると、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなる。一方、制御層230において第一液体LQ1のドットの発生比率が高くなると、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなる。従って、本態様は、制御層の透明度を変える好適な技術を提供することができる。
[態様3]
図8,9に例示するように、前記発生量受付部U2は、前記制御層230において前記発生比率に対応する透明度の設定を前記発生量の設定として受け付けてもよい。この態様は、制御層の透明度を変えるさらに好適な技術を提供することができる。
図8,9に例示するように、前記発生量受付部U2は、前記制御層230において前記発生比率に対応する透明度の設定を前記発生量の設定として受け付けてもよい。この態様は、制御層の透明度を変えるさらに好適な技術を提供することができる。
[態様4]
図11,14等に例示するように、前記制御部U1は、前記制御層230において前記発生量の設定に応じた厚さに合わせて前記第一液体LQ1のドットの配置を制御してもよい。例えば、制御層230を厚くして第一液体LQ1のドットの発生量を多くすると、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなる。一方、制御層230を薄くして第一液体LQ1のドットの発生量を少なくすると、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなる。従って、本態様は、制御層の遮蔽率を変える好適な技術を提供することができる。
図11,14等に例示するように、前記制御部U1は、前記制御層230において前記発生量の設定に応じた厚さに合わせて前記第一液体LQ1のドットの配置を制御してもよい。例えば、制御層230を厚くして第一液体LQ1のドットの発生量を多くすると、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなる。一方、制御層230を薄くして第一液体LQ1のドットの発生量を少なくすると、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなる。従って、本態様は、制御層の遮蔽率を変える好適な技術を提供することができる。
[態様5]
図1等に例示するように、前記立体物Objは、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる保護層210を前記立体物Objの表面200と前記着色層220との間に含んでいてもよい。前記制御部U1は、前記モデルデータDatに基づいて前記保護層210のドットDTの配置を制御してもよい。本態様は、保護層210により着色層220が保護されるので、耐久性を向上させた立体物を提供することができる。
図1等に例示するように、前記立体物Objは、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる保護層210を前記立体物Objの表面200と前記着色層220との間に含んでいてもよい。前記制御部U1は、前記モデルデータDatに基づいて前記保護層210のドットDTの配置を制御してもよい。本態様は、保護層210により着色層220が保護されるので、耐久性を向上させた立体物を提供することができる。
[態様6]
図13,14に例示するように、前記立体物造形装置100は、前記着色層220を含む複数の層のうち少なくとも一層の厚さの設定を受け付ける厚さ受付部U3を含んでいてもよい。前記制御部U1は、前記厚さの設定が受け付けられた層について前記厚さの設定に応じた数のドットDTの配置を前記モデルデータDatに基づいて制御してもよい。本態様は、立体物Objを構成する層をユーザー好みの厚さにすることができるので、利便性を向上させる技術を提供することができる。
図13,14に例示するように、前記立体物造形装置100は、前記着色層220を含む複数の層のうち少なくとも一層の厚さの設定を受け付ける厚さ受付部U3を含んでいてもよい。前記制御部U1は、前記厚さの設定が受け付けられた層について前記厚さの設定に応じた数のドットDTの配置を前記モデルデータDatに基づいて制御してもよい。本態様は、立体物Objを構成する層をユーザー好みの厚さにすることができるので、利便性を向上させる技術を提供することができる。
[態様7]
図9に例示するように、前記発生量受付部U2は、前記立体物Objの表面200のうち前記発生量の設定を対応付ける範囲を受け付け、該範囲に対する前記発生量の設定を受け付けてもよい。前記制御部U1は、前記範囲に対して前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御してもよい。本態様は、立体物Objの制御層230をユーザーの好みに応じて部分的に所望の透明度にすることができるので、利便性を向上させる技術を提供することができる。
図9に例示するように、前記発生量受付部U2は、前記立体物Objの表面200のうち前記発生量の設定を対応付ける範囲を受け付け、該範囲に対する前記発生量の設定を受け付けてもよい。前記制御部U1は、前記範囲に対して前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御してもよい。本態様は、立体物Objの制御層230をユーザーの好みに応じて部分的に所望の透明度にすることができるので、利便性を向上させる技術を提供することができる。
[態様8]
図9に例示するように、前記発生量受付部U2は、前記範囲を複数受け付け、受け付けた複数の範囲のそれぞれについて前記発生量の設定を受け付けてもよい。前記制御部U1は、前記複数の範囲のそれぞれに対して前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御してもよい。本態様は、立体物Objの制御層230をユーザーの好みに応じて部分毎に所望の透明度にすることができるので、利便性をさらに向上させる技術を提供することができる。
図9に例示するように、前記発生量受付部U2は、前記範囲を複数受け付け、受け付けた複数の範囲のそれぞれについて前記発生量の設定を受け付けてもよい。前記制御部U1は、前記複数の範囲のそれぞれに対して前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御してもよい。本態様は、立体物Objの制御層230をユーザーの好みに応じて部分毎に所望の透明度にすることができるので、利便性をさらに向上させる技術を提供することができる。
[態様9]
図5に例示するように、前記第一液体LQ1は、有彩色の液体、及び、無彩色の液体を含んでいてもよい。前記第二液体LQ2は、無色の透明液体でもよい。前記制御層230は、前記第一液体LQ1のドットがある場合に前記無彩色の液体のドットを含んでいてもよい。本態様は、外観を向上させた立体物を提供することができる。
図5に例示するように、前記第一液体LQ1は、有彩色の液体、及び、無彩色の液体を含んでいてもよい。前記第二液体LQ2は、無色の透明液体でもよい。前記制御層230は、前記第一液体LQ1のドットがある場合に前記無彩色の液体のドットを含んでいてもよい。本態様は、外観を向上させた立体物を提供することができる。
[態様10]
ここで、前記無彩色の液体は、白色の液体を含んでいてもよい。前記制御層230は、前記第一液体LQ1のドットがある場合に前記白色の液体のドットを含んでいてもよい。本態様は、外観をさらに向上させた立体物を提供することができる。
ここで、前記無彩色の液体は、白色の液体を含んでいてもよい。前記制御層230は、前記第一液体LQ1のドットがある場合に前記白色の液体のドットを含んでいてもよい。本態様は、外観をさらに向上させた立体物を提供することができる。
[態様11]
また、図1,5等に例示するように、本技術の一態様に係る立体物造形方法は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを吐出するヘッドユニット3を用い、前記複数のドットDTによる前記立体物Objを造形する。前記複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、該第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含む。前記立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において前記表面200から深くなる順に、前記複数種の液体LQのドットDTを含む着色層220、前記第一液体LQ1のドットの発生量が制御された制御層230、及び、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる光透過領域240を含む。前記立体物造形方法は、第一工程と第二工程を含む。前記第一工程では、前記第一液体LQ1のドットの前記発生量の設定を受け付ける。前記第二工程では、前記立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、前記着色層220のドットDTの配置を決定し、前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って決定し、前記光透過領域240のドットDTの配置を決定して、前記立体物Objを造形する。
本態様は、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する方法を提供することができる。
また、図1,5等に例示するように、本技術の一態様に係る立体物造形方法は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを吐出するヘッドユニット3を用い、前記複数のドットDTによる前記立体物Objを造形する。前記複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、該第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含む。前記立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において前記表面200から深くなる順に、前記複数種の液体LQのドットDTを含む着色層220、前記第一液体LQ1のドットの発生量が制御された制御層230、及び、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる光透過領域240を含む。前記立体物造形方法は、第一工程と第二工程を含む。前記第一工程では、前記第一液体LQ1のドットの前記発生量の設定を受け付ける。前記第二工程では、前記立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、前記着色層220のドットDTの配置を決定し、前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って決定し、前記光透過領域240のドットDTの配置を決定して、前記立体物Objを造形する。
本態様は、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する方法を提供することができる。
[態様12]
さらに、図1,2,5等に例示するように、本技術の一態様に係る立体物造形装置100の制御プログラム(例えば制御プログラムPR1,PR2)は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを吐出するヘッドユニット3を含む立体物造形装置100であって前記複数のドットDTによる前記立体物Objの造形を制御する立体物造形装置100の制御プログラムである。前記複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、該第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含む。前記立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において前記表面200から深くなる順に、前記複数種の液体LQのドットDTを含む着色層220、前記第一液体LQ1のドットの発生量が制御された制御層230、及び、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる光透過領域240を含む。前記制御プログラムは、発生量受付部U2に対応する第一機能、及び、制御部U1に対応する第二機能をコンピューター(例えばホスト装置9及び造形処理装置1)に実現させる。前記第一機能は、前記第一液体LQ1のドットの前記発生量の設定を受け付ける。前記第二機能は、前記立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、前記着色層220のドットDTの配置を制御し、前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域240のドットDTの配置を制御する。
本態様は、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する装置の制御プログラムを提供することができる。
さらに、図1,2,5等に例示するように、本技術の一態様に係る立体物造形装置100の制御プログラム(例えば制御プログラムPR1,PR2)は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを吐出するヘッドユニット3を含む立体物造形装置100であって前記複数のドットDTによる前記立体物Objの造形を制御する立体物造形装置100の制御プログラムである。前記複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、該第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含む。前記立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において前記表面200から深くなる順に、前記複数種の液体LQのドットDTを含む着色層220、前記第一液体LQ1のドットの発生量が制御された制御層230、及び、前記第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる光透過領域240を含む。前記制御プログラムは、発生量受付部U2に対応する第一機能、及び、制御部U1に対応する第二機能をコンピューター(例えばホスト装置9及び造形処理装置1)に実現させる。前記第一機能は、前記第一液体LQ1のドットの前記発生量の設定を受け付ける。前記第二機能は、前記立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、前記着色層220のドットDTの配置を制御し、前記制御層230のドットDTの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域240のドットDTの配置を制御する。
本態様は、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する装置の制御プログラムを提供することができる。
さらに、本技術は、立体物造形装置を含む複合システム、立体物造形装置の制御方法、前述した複合システムの制御プログラム、立体物造形装置の制御プログラムや複合システムの制御プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な媒体、等に適用可能である。前述の装置は、分散した複数の部分で構成されてもよい。
(2)立体物造形装置の概要:
図1は、本技術の一実施形態に係る立体物造形装置100の各部、及び、立体物Objの概要を模式的に例示している。図1の下部には、立体物Objの垂直断面を模式的に例示している。
図1に示す立体物造形装置100は、ヘッドユニット3、制御部U1、有色の第一液体LQ1のドットの発生量受付部U2、及び、着色層220等の厚さ受付部U3を有している。
図1は、本技術の一実施形態に係る立体物造形装置100の各部、及び、立体物Objの概要を模式的に例示している。図1の下部には、立体物Objの垂直断面を模式的に例示している。
図1に示す立体物造形装置100は、ヘッドユニット3、制御部U1、有色の第一液体LQ1のドットの発生量受付部U2、及び、着色層220等の厚さ受付部U3を有している。
ヘッドユニット3は、立体物Objに含まれる複数のドットDTを形成するための複数種の液体LQを液滴としてノズルNZから吐出する。複数種の液体LQは、有色の第一液体LQ1、及び、第一液体LQ1よりも光を透過させる第二液体LQ2を含んでいる。
有色の第一液体LQ1は、有彩色の液体と無彩色の液体の少なくとも一方を含む。有彩色の液体としては、C、M、Y、等の液体が挙げられる。無彩色の液体としては、K、W、等の液体が挙げられる。ここで、Wの液体は、本技術の白色の液体に相当する。
有色の第一液体LQ1は、有彩色の液体と無彩色の液体の少なくとも一方を含む。有彩色の液体としては、C、M、Y、等の液体が挙げられる。無彩色の液体としては、K、W、等の液体が挙げられる。ここで、Wの液体は、本技術の白色の液体に相当する。
第二液体LQ2の光透過率が有色の第一液体LQ1の光透過率よりも高い場合、第二液体LQ2が第一液体LQ1よりも光を透過させるといえる。ここで、光透過率は、液体への入射光強度に対する液体の透過光強度の比率を意味する。光透過率の逆数を常用対数で表した数値が吸光度であるので、液体の吸光度から光透過率を求めることが可能である。第二液体LQ2としては、色材を含んでいないCL等の液体が挙げられる。ここで、CLの液体は、本技術の無色の透明液体に相当する。
制御部U1は、複数のドットDTによる立体物Objの造形を制御する。立体物Objは、該立体物Objの表面200の法線方向D0において表面200から深くなる順に、少なくとも、着色層220、制御層230、及び、光透過領域240を含む。ここで、着色層220は、第一液体LQ1であるか第二液体LQ2であるかを問わず、複数種の液体LQのドットDTを含み、例えば、C、M、Y、K、W、及び、CLから選ばれる1種類以上の液体のドットにより形成される。制御層230は、第一液体LQ1のドットの発生量300が制御された層である。以下、ドットの発生量をドット発生量とも記載する。ドット発生量を制御する対象の第一液体には、例えば、Wの液体が用いられる。詳しくは後述するが、第一液体のドット発生量300には、図6,7に示すようにWの液体のドットとCLの液体のドットとの発生比率を変えることを前提とした場合のWの液体のドット発生量、図11に示すように制御層230の厚さを変えることを前提とした場合のCLの液体のドット発生量、等が含まれる。以下、Wの液体のドットをWドット、CLの液体のドットをCLドット、のように各色のドットを記載することもある。光透過領域240は、第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる領域であり、例えば、CLドットにより形成されるが、光が透過する範囲内で有色の第一液体LQ1のドットが含まれてもよい。
図1の下部に示されるように、立体物Objの表面200と着色層220との間に保護層210があってもよい。保護層210は、第二液体LQ2のドットを含み光を透過させる層であり、例えば、CLドットにより形成されるが、光が透過する範囲内で有色の第一液体LQ1のドットが含まれてもよい。立体物Objに保護層210があると、保護層210により着色層220が保護されるので、立体物Objの耐久性が向上する。
図1の下部には、保護層210の厚さがΔL0であり、着色層220の厚さがΔL1であり、制御層230の厚さがΔL2であることが示されている。
図1の下部には、保護層210の厚さがΔL0であり、着色層220の厚さがΔL1であり、制御層230の厚さがΔL2であることが示されている。
発生量受付部U2は、有色の第一液体LQ1のドット発生量300の設定を受け付ける。ドット発生量300が少ないほど立体物Objの内部が透けて見えることになる。詳しくは後述するが、図6,7に示すようにWドットとCLドットとの発生比率を変える場合、発生量受付部U2は、制御層230において前述の発生比率に対応する透明度の設定をドット発生量300の設定として受け付ける。この場合、制御部U1は、制御層230において透明度の設定に対応する発生比率に従ってWドットとCLドットとの配置を制御する。また、図11に示すように実質的にWドットで構成される制御層230の厚さを変える場合、発生量受付部U2は、制御層230の厚さに対応するWドットの発生量300の設定を受け付ける。この場合、制御部U1は、制御層230において前述の発生量の設定に応じた厚さに合わせてWドットの配置を制御する。
厚さ受付部U3は、保護層210、着色層220、及び、制御層230から選ばれる1以上の層の厚さの設定を受け付ける。制御部U1は、厚さの設定が受け付けられた層について厚さの設定に応じた数のドットDTの配置をモデルデータDatに基づいて制御する。
制御部U1は、立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、保護層210のドットDTの配置を制御し、着色層220のドットDTの配置を制御し、制御層230のドットDTの配置をドット発生量の設定に従って制御し、光透過領域240のドットDTの配置を制御する。
制御部U1は、立体物Objを表現するモデルデータDatに基づいて、保護層210のドットDTの配置を制御し、着色層220のドットDTの配置を制御し、制御層230のドットDTの配置をドット発生量の設定に従って制御し、光透過領域240のドットDTの配置を制御する。
(3)立体物造形装置の構成例:
図2は、立体物造形装置の構成例として、造形処理装置1とホスト装置9を備える立体物造形装置100の構成を示している。図3は、立体物Objの造形例を模式的に示している。図4は、造形処理装置1の例を模式的に示している。図3,4に示すYは、イエローの意味ではなく、Y方向を表す。X方向及びY方向は造形層LYの面方向の例であり、Z方向は造形層LYの積層方向の例である。図3では、便宜上、造形層LYを各造形層LY[1],LY[2],…に分けて示している。尚、図3,4に示すX,Y,Z方向は、互いに直交するものとするが、互いに交差していれば直交しない場合も本技術に含まれる。図2に示す造形処理装置1は、吐出した液体LQにより形成されるドットDTにより造形層LYを例えば所定の厚さΔZで形成し、この造形層LYを積層することで立体物Objを造形する。本具体例の液体LQは、インクと呼ばれる。造形層LYには、複数のボクセルVxがX方向及びY方向へ並べられている。尚、ボクセル(voxel)は、ボリューム(volume)とピクセル(pixel)とが組み合わせられた造語であり、立体物の表現に用いられる小さな立方体の最小単位を意味する。
図2は、立体物造形装置の構成例として、造形処理装置1とホスト装置9を備える立体物造形装置100の構成を示している。図3は、立体物Objの造形例を模式的に示している。図4は、造形処理装置1の例を模式的に示している。図3,4に示すYは、イエローの意味ではなく、Y方向を表す。X方向及びY方向は造形層LYの面方向の例であり、Z方向は造形層LYの積層方向の例である。図3では、便宜上、造形層LYを各造形層LY[1],LY[2],…に分けて示している。尚、図3,4に示すX,Y,Z方向は、互いに直交するものとするが、互いに交差していれば直交しない場合も本技術に含まれる。図2に示す造形処理装置1は、吐出した液体LQにより形成されるドットDTにより造形層LYを例えば所定の厚さΔZで形成し、この造形層LYを積層することで立体物Objを造形する。本具体例の液体LQは、インクと呼ばれる。造形層LYには、複数のボクセルVxがX方向及びY方向へ並べられている。尚、ボクセル(voxel)は、ボリューム(volume)とピクセル(pixel)とが組み合わせられた造語であり、立体物の表現に用いられる小さな立方体の最小単位を意味する。
ホスト装置9は、表示操作部91、モデルデータ生成部92、造形データ生成部93、及び、記憶部94を備え、CPU9aにより各部の動作が制御される。ここで、CPUは、Central Processing Unitの略称である。表示操作部91は、ディスプレイといった表示装置、及び、キーボードやポインティングデバイスといった操作入力装置を含む。モデルデータ生成部92は、立体物Objを表すモデルの形状及び色彩を示すモデルデータDatを生成する。造形データ生成部93は、ハーフトーン処理部95を有し、モデルデータDatを断面モデルデータODに変換し、立体物Objを造形するための造形層データFDを断面モデルデータODに基づいて生成する。記憶部94は、不揮発性メモリーとRAMを備える。ここで、RAMは、Random Access Memoryの略称である。不揮発性メモリーには、ホスト装置9の制御プログラムPR2、造形処理装置1のドライバープログラム、CADソフトといったアプリケーションプログラム、等が記憶される。ここで、CADは、Computer Aided Designの略称である。不揮発性メモリーには、ROM、フラッシュメモリーといったデータの書き換え可能な不揮発性半導体メモリー、ハードディスクといったデータの書き換え可能な不揮発性磁気メモリー、等を用いることができる。ここで、ROMは、Read Only Memoryの略称である。CPU9aは、不揮発性メモリーに記憶されている情報を適宜、RAMに読み出し、読み出したプログラムを実行することにより各種処理を行う。ホスト装置9には、パーソナルコンピューターといったコンピューター等が含まれる。
立体物Objを表すモデルの形状及び色彩を示すモデルデータDatは、立体物Objの形状及び色彩を指定するためのデータである。尚、立体物Objの色彩には、立体物Objに複数色が付される場合における当該複数色の付され方、すなわち、立体物Objに付される複数色により表される模様、文字、その他の画像も含むこととする。モデルデータDatは、少なくとも立体物Objの外部形状を特定可能な情報を含むものであればよく、立体物Objの外部形状や色彩に加えて立体物Objの内部の形状や材料等を指定するものであってもよい。従って、モデルデータDatは、立体物の表面をポリゴンに分割して表現するポリゴンデータといったサーフェスデータでもよいし、内部情報を含むボリュームデータでもよい。モデルデータDatのデータ形式には、AMF(Additive Manufacturing File Format)、STL(Standard Triangulated Language)、等を用いることができる。
モデルデータ生成部92は、例えば、CADアプリケーションで実現され、立体物造形装置100の利用者が表示操作部91を操作して入力した情報等に基づいて、立体物Objの形状及び色彩を指定するモデルデータDatを生成する。
モデルデータ生成部92は、例えば、CADアプリケーションで実現され、立体物造形装置100の利用者が表示操作部91を操作して入力した情報等に基づいて、立体物Objの形状及び色彩を指定するモデルデータDatを生成する。
本具体例では、造形層LYがQ層形成された立体物Objを造形する方法を説明することにする。ここで、Qは、Q≧2を満たす自然数である。また、造形層LYを形成するQ回の積層処理のうちq回目の積層処理で形成される造形層LYを造形層LY[q]と称し、造形層LY[q]の形状及び色彩を定める造形層データFDを造形層データFD[q]と称する。ここで、qは、1≦q≦Qを満たす自然数である。本具体例のモデルデータDatは表面のみに色彩があるものとして扱われ、内部に色彩がある場合には内部の色彩が使用されないものとする。
造形データ生成部93は、まず、モデルデータDatの示す三次元の形状を厚さΔZ毎にスライスして得られる断面の形状及び色彩を示す断面モデルデータODを生成する。断面モデルデータODは、モデルデータDatの示す三次元の形状をスライスして得られる断面体の形状及び色彩を示すデータである。尚、q番目の断面モデルデータODを断面モデルデータOD[q]と称する。厚さΔZは、液体LQにより形成されるドットDTの高さ方向の大きさに対応している。
ハーフトーン処理部95は、断面モデルデータOD[q]の示す形状及び色彩に対応する造形層LY[q]を形成するために、断面モデルデータOD[q]にハーフトーン処理を行って、各ボクセルVxのドットDTの色を表す造形層データFD[q]を生成する。造形層データFD[q]は、断面モデルデータOD[q]の示す形状及び色彩を格子状の配置のボクセルVxに細分化したデータであり、各ボクセルVxに形成すべきドットDTの色を指定するデータである。ボクセルVxは、仮想の立体であり、本具体例では厚さがΔZで単位体積の直方体であるものとする。むろん、仮想のボクセルの形状は、直方体に限定されない。
立体物Objを造形するためには、立体物Objが中実であることが好ましい。本具体例の造形データ生成部93は、モデルデータDatの指定する形状が中空形状である場合、モデルデータDatの示す形状の中空部分をCLすなわちクリアーの液体で補完して立体物Objが中実となるような造形層データFDを生成するものとする。
造形処理装置1は、造形層データFD[q]に基づいて造形層LY[q]の積層処理を行う。図3には、造形層データFD[1]に基づいて造形層LY[1]を形成し、造形層データFD[2]に基づいて造形層LY[2]を積層する例を示している。造形処理装置1は、造形層LY[q]を順番に積層することにより立体物Objを造形する。
図2,4に示す造形処理装置1は、造形台45、キャリッジ41、ヘッドユニット3、硬化ユニット61、位置変化機構7、記憶部60、処理制御部6、等を備える。造形台45は、造形層LYの積載面を上面に有し、造形台昇降機構79aにより筐体40に対して昇降可能に設置されている。キャリッジ41は、ヘッドユニット3と液体カートリッジ48が搭載され、造形台45の上方に配置されている。ヘッドユニット3は、詳しくは後述するが、造形台45に向かって液体LQを液滴としてを吐出する複数の吐出部Dを有する記録ヘッド30、及び、各吐出部Dへの駆動信号Vinを生成する駆動信号生成部31を備えている。
硬化ユニット61は、造形台45の上に吐出された液体LQによるドットDTを硬化させる。硬化ユニット61には液体LQを硬化させるために適切な波長の光源、または熱源を用いる。例えば液体LQとして紫外線硬化インクを用いるなら硬化ユニット61には液体LQの硬化効率の良い波長をもった紫外線光源で構成する。紫外線光源には、例えば波長395nmを中心波長とした近紫外線のLED光源を用いることができる。液体LQとして可視光硬化型インクを用いるなら硬化ユニット61には可視光光源を用い、熱硬化型インクを用いるなら硬化ユニット61には赤外線ヒーターなどの熱源を用いる。硬化ユニット61は、例えば、造形台45の上側すなわち+Z方向に設置することができる。
位置変化機構7は、駆動モーター71〜74、モータードライバー75〜78、等を備える。昇降機構駆動モーター71は、モータードライバー75で駆動されて造形台昇降機構79aを介して造形台45を+Z方向及び−Z方向へ移動させる。キャリッジ駆動モーター72は、モータードライバー76で駆動されてキャリッジ41をキャリッジガイド79bに沿って+Y方向及び−Y方向へ移動させる。キャリッジガイド駆動モーター73は、モータードライバー77で駆動されてキャリッジガイド79bをガイド79cに沿って+X方向及び−X方向へ移動させる。硬化ユニット駆動モーター74は、モータードライバー78で駆動されて硬化ユニット61をガイド79dに沿って+X方向及び−X方向へ移動させる。
記憶部60には、不揮発性メモリーを用いることができる。不揮発性メモリーには、造形処理装置の制御プログラムPR1等が記憶される。不揮発性メモリーには、ROM、フラッシュメモリーといったデータの書き換え可能な不揮発性半導体メモリー、ハードディスクといったデータの書き換え可能な不揮発性磁気メモリー、等を用いることができる。尚、造形処理装置1の記憶部60に記憶されている制御プログラムPR1、及び、ホスト装置9の記憶部94に記憶されている制御プログラムPR2は、立体物造形装置の制御プログラムの例である。これらの制御プログラムPR1,PR2は、発生量受付部U2に対応する第一機能、制御部U1に対応する第二機能、及び、厚さ受付部U3に対応する第三機能をコンピュータ−、すなわち、ホスト装置9及び造形処理装置1に実現させる。言い換えると、制御プログラムPR1,PR2は、ホスト装置9及び造形処理装置1を、発生量受付部U2、制御部U1、及び、厚さ受付部U3として機能させる。制御プログラムPR1,PR2を記憶したコンピューター読み取り可能な媒体は、コンピューターの内部の記憶装置に限定されず、コンピューターの外部の記録媒体でもよい。
処理制御部6は、CPU6a、ROM6b、及び、RAM6cを備え、制御プログラムPR1等に従って造形処理装置全体の制御処理を行う。RAM6cには、記憶部60から展開された制御プログラムPR1、ホスト装置9からの造形層データFD、等が格納される。CPU6aは、記憶部60に記憶されている情報を適宜、RAM6cに読み出し、読み出したプログラムを実行することにより各種処理を行う。処理制御部6は、ホスト装置9からの造形層データFDに基づいて、ヘッドユニット3及び位置変化機構7の動作を制御することにより、モデルデータDatに応じた立体物Objを造形する。例えば、処理制御部6は、造形層データFDに従って、吐出部Dを駆動させるためのアナログ駆動波形信号Comと波形指定信号SIを含む各種信号を生成し、これら生成した信号をヘッドユニット3へ出力する。また、処理制御部6は、造形層データFDに従って、モータードライバー75〜78の動作を制御するための各種信号を生成し、これら生成した信号を位置変化機構7へ出力する。
図5は、ヘッドユニット3に含まれる記録ヘッド30のノズルNZの配置例を模式的に示している。ノズルNZは、図2に示す吐出部Dの一部である。図5の上部には、記録ヘッド30において複数のノズル列32が走査方向であるY方向へ並べられたノズル面33を示している。図5に示す記録ヘッド30は、移動していない造形台45に対して往方向DS1及び復方向DS2へ移動している最中にドット形成用の液体LQをノズルNZから吐出する双方向記録を行うものとする。むろん、単方向記録を行う記録ヘッドにも、本技術を適用可能である。複数のノズル列32は、Cすなわちシアン、Mすなわちマゼンタ、Yすなわちイエロー、Kすなわちブラック、Wすなわちホワイト、及び、CLすなわちクリアーの液体LQを液滴として吐出するノズル列32C,32M,32Y,32K,32W,32CLを含んでいる。ここで、ノズル列32C,32M,32Y,32K,32W,32CLをノズル列32と総称している。各ノズル列32は、液滴を吐出するノズルNZがX方向へ並んでいる。便宜上、ノズル列32C,32M,32Y,32K,32WのノズルNZから第一液体LQ1が吐出されて第一ドットDT1が形成され、ノズル列32CLのノズルNZから第二液体LQ2が吐出されて第二ドットDT2が形成されるものとする。ここで、第一液体LQ1と第二液体LQ2を液体LQと総称し、第一ドットDT1と第二ドットDT2をドットDTと総称している。
インクとしてのC,M,Yの液体LQは、有彩色インクである。インクとしてのK,Wの液体LQは、無彩色インクである。Wインクは、概ね400〜700nmである可視光の波長領域に属する波長を有する光が照射された場合において、当該照射された光のうち30%以上、好ましくは50%以上の光を反射する無彩色インクである。インクとしてのCLの液体LQは、色材を添加していない造形用インクであり、有彩色インク及び無彩色インクと比較して、色材成分の含有量が少なく透明度の高いインクである。
各ノズル列32のノズルNZの配列は、ノズル面33内においてX方向からずれた方向でもよく、さらに、直線状のみならず、いわゆる千鳥状でもよい。
図2に示す吐出部Dは、ノズルNZに加えて、印加される駆動信号VinによりノズルNZから液滴を吐出させる駆動素子を有している。駆動素子には、ノズルNZに連通する圧力室内の液体LQに圧力を加える圧電素子、熱により圧力室内に気泡を発生させてノズルNZから液滴を吐出させるサーマル素子、等を用いることができる。本実施形態では、ピエゾ素子を圧電素子として駆動素子が構成されている。前記圧力室には、液体カートリッジ48から液体LQが供給される。圧力室内の液体LQは、駆動素子によってノズルNZから造形台45に向かって液滴として吐出され、造形層LYに液滴のドットDTが形成される。記録ヘッド30と造形台45とが相対移動することにより、造形層データFDに対応した造形層LYが形成される。
図2に示す吐出部Dは、ノズルNZに加えて、印加される駆動信号VinによりノズルNZから液滴を吐出させる駆動素子を有している。駆動素子には、ノズルNZに連通する圧力室内の液体LQに圧力を加える圧電素子、熱により圧力室内に気泡を発生させてノズルNZから液滴を吐出させるサーマル素子、等を用いることができる。本実施形態では、ピエゾ素子を圧電素子として駆動素子が構成されている。前記圧力室には、液体カートリッジ48から液体LQが供給される。圧力室内の液体LQは、駆動素子によってノズルNZから造形台45に向かって液滴として吐出され、造形層LYに液滴のドットDTが形成される。記録ヘッド30と造形台45とが相対移動することにより、造形層データFDに対応した造形層LYが形成される。
駆動信号生成部31には、ノズルNZから液滴を吐出させる駆動素子に駆動信号を印加する種々の公知の回路を使用可能である。
(4)立体物造形装置の第一具体例:
図6は、第一具体例として、透明度の設定に応じた制御層230を有する立体物Objの垂直断面を模式的に例示している。図6に示す各垂直断面は、図1のA1部分に対応している。図7は、第一具体例の立体物Objの水平断面を模式的に例示している。第一具体例では、一定の厚さΔL2を有する制御層230において透明度の設定に応じてWドットとCLドットとの発生比率を変えることにより、ユーザー好みの透明感を有する立体物Objを造形することにしている。CLドットの発生比率が大きくなるほど立体物Objの内部が透けて見えることになる。図6,7に示す立体物Objは、保護層210が無く、着色層220が表面200に露出している。尚、立体物Objに含まれる各ドットDTは、液滴が高さ方向であるZ方向よりも面方向であるX方向及びY方向へ広がることから、高さがX方向における長さ及びY方向における長さよりも低くなっている。従って、図6に示すように、厚さΔL1,ΔL2に入るドットDTの数は、面方向よりも高さ方向の方が多くなっている。
尚、ドットの発生比率と光透過率は、直線関係ではないものの相関がある。CLドットの発生比率が大きくなるほど、すなわち、Wドットの発生比率が小さくなるほど、光透過率が上がる。一方、CLドットの発生比率が小さくなるほど、すなわち、Wドットの発生比率が大きくなるほど、光透過率が下がる。従って、透明度と光透過率は、直線関係ではないものの相関があり、透明度が大きくなるほど光透過率が上がり、透明度が小さくなるほど光透過率が下がる。
図6は、第一具体例として、透明度の設定に応じた制御層230を有する立体物Objの垂直断面を模式的に例示している。図6に示す各垂直断面は、図1のA1部分に対応している。図7は、第一具体例の立体物Objの水平断面を模式的に例示している。第一具体例では、一定の厚さΔL2を有する制御層230において透明度の設定に応じてWドットとCLドットとの発生比率を変えることにより、ユーザー好みの透明感を有する立体物Objを造形することにしている。CLドットの発生比率が大きくなるほど立体物Objの内部が透けて見えることになる。図6,7に示す立体物Objは、保護層210が無く、着色層220が表面200に露出している。尚、立体物Objに含まれる各ドットDTは、液滴が高さ方向であるZ方向よりも面方向であるX方向及びY方向へ広がることから、高さがX方向における長さ及びY方向における長さよりも低くなっている。従って、図6に示すように、厚さΔL1,ΔL2に入るドットDTの数は、面方向よりも高さ方向の方が多くなっている。
尚、ドットの発生比率と光透過率は、直線関係ではないものの相関がある。CLドットの発生比率が大きくなるほど、すなわち、Wドットの発生比率が小さくなるほど、光透過率が上がる。一方、CLドットの発生比率が小さくなるほど、すなわち、Wドットの発生比率が大きくなるほど、光透過率が下がる。従って、透明度と光透過率は、直線関係ではないものの相関があり、透明度が大きくなるほど光透過率が上がり、透明度が小さくなるほど光透過率が下がる。
図6,7に示す着色層220は、任意の色、例えば、C、M、Y、K、W、及び、CLから選ばれる色のドットにより形成される。図6,7に示す光透過領域240は、CLドットにより形成される。図6,7に示す制御層230は、WドットとCLドットとが透明度の設定に対応する発生比率で配置されている。本具体例の透明度は、制御層230のドットの全数に対する制御層230のCLドットの数の比率であるものとする。例えば、透明度の設定が0%である場合、制御層230は、100%Wドットにより形成される。透明度0%は、制御層230に対する光の透過が最も少なくなる設定である。透明度の設定が25%である場合、制御層230は、25%のCLドットと75%Wドットとにより形成される。透明度の設定が50%である場合、制御層230は、50%のCLドットと50%Wドットとにより形成される。透明度の設定が75%である場合、制御層230は、75%のCLドットと25%Wドットとにより形成される。透明度の設定が100%である場合、制御層230は、100%CLドットにより形成される。透明度100%は、制御層230に対する光の透過が最も多くなる設定である。
図8は、図2で示したホスト装置9の造形データ生成部93で行われる層構造決定処理を例示している。図9は、図8のステップS102で表示されるUI画面700を例示している。ここで、UIは、ユーザーインターフェイスの略称である。尚、ホスト装置9は、マルチタスクにより複数の処理を並列して実行している。ここで、ステップS102〜S104は、図1で示した発生量受付部U2、並びに、第一液体LQ1のドット発生量の設定を受け付ける第一工程及び第一機能に対応している。以下、「ステップ」の記載を省略する。
造形データ生成部93は、モデルデータ生成部92からモデルデータDatを取得すると、図8に示す層構造決定処理を行う。この処理が開始されると、造形データ生成部93は、S102において、図9に示すUI画面700を表示操作部91に表示させる。UI画面700は、立体物表示欄710とスライダーコントロール欄720を有している。造形データ生成部93は、立体物表示欄710において、モデルデータDatで示されるモデルである仮想的な立体物Objを擬似的な三次元表示となるように表示操作部91の表示装置に表示させる。造形データ生成部93は、表示された仮想的な立体物Objを移動させたり、回転させたり、拡大したり、縮小したりする操作を表示操作部91の操作入力装置により受け付ける。スライダーコントロール欄720は、透明度を感覚的に設定するための操作部であり、スライダーバー721とスライダー722を有している。
UI画面700の表示後、造形データ生成部93は、図8のS104において、制御層230におけるWドットとCLドットとの発生比率に対応する透明度の設定をドット発生量の設定として表示操作部91の操作入力装置により受け付ける。造形データ生成部93は、スライダーコントロール欄720において、スライダーバー721に沿ってスライダー722を移動させる操作を操作入力装置により受け付けることにより、0〜100%の範囲内で透明度の設定を受け付ける。図9に示す立体物表示欄710の立体物Objに示される範囲712,713,714が指定されていない場合、造形データ生成部93は、制御層230の全範囲を対象として透明度の設定を受け付ける。
また、造形データ生成部93は、立体物表示欄710において、立体物Objの表面200のうち透明度の設定を対応付ける範囲を操作入力装置により受け付けることが可能である。図9には、透明度の設定を対応付ける範囲として破線で囲まれた範囲712が指定されていることが示されている。この場合、造形データ生成部93は、受け付けた範囲712を対象として透明度の設定を受け付ける。さらに、造形データ生成部93は、範囲713が指定された場合に範囲713を対象として透明度の設定を受け付け、範囲714が指定された場合に範囲714を対象として透明度の設定を受け付ける。このようにして、造形データ生成部93は、透明度の設定を対応付ける範囲を複数受け付け、受け付けた複数の範囲のそれぞれについて透明度の設定を受け付ける。透明度の設定を対応付ける範囲は、ポリゴン単位でもよい。
造形データ生成部93は、受け付けた透明度の設定を記憶部94に保持する。
造形データ生成部93は、受け付けた透明度の設定を記憶部94に保持する。
S104の処理後、造形データ生成部93は、S106において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、表面200から法線方向D0の内側に向けて厚さΔL1の領域を着色層220のボクセルに設定する。ここで、ボクセルが着色層220に含まれるか否かは、ボクセルの中心が表面200から法線方向内側に向けて厚さΔL1の範囲内に入っているか否かにより判断することができる。
着色層220のボクセルの設定後、造形データ生成部93は、S108において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、着色層220の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の領域を制御層230のボクセルに設定する。ここで、ボクセルが制御層230に含まれるか否かは、ボクセルの中心が制御層230の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の範囲内に入っているか否かにより判断することができる。
制御層230のボクセルの設定後、造形データ生成部93は、S110において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、制御層230よりも内側の領域を光透過領域240のボクセルに設定する。従って、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、着色層220と制御層230のボクセルに設定されなかったボクセルが光透過領域240のボクセルに設定される。
S110の処理後、造形データ生成部93は、層構造決定処理を終了させる。
S110の処理後、造形データ生成部93は、層構造決定処理を終了させる。
図10は、図1,2に示す立体物造形装置100で行われる造形処理を例示している。この処理は、ホスト装置9の造形データ生成部93と造形処理装置1の処理制御部6とが協働して行う。造形データ生成部93は、図8で示した層構造決定処理が終了すると、S202〜S210において造形層データFDを生成する処理を行う。処理制御部6は、ホスト装置9から造形層データFDを取得すると、S212〜S218において硬化するドットDTによる立体物Objの造形を制御する処理を行う。尚、造形処理装置1も、マルチタスクにより複数の処理を並列して実行している。ここで、造形処理を行う造形データ生成部93及び処理制御部6は、図1で示した制御部U1、及び、モデルデータDatに基づいて着色層220と制御層230と光透過領域240のドットDTの配置を制御する第二機能に対応している。また、造形処理を行うホスト装置9及び造形処理装置1は、モデルデータDatに基づいて着色層220と制御層230と光透過領域240のドットDTの配置を決定して立体物Objを造形する第二工程を実施することになる。
造形処理が開始されると、造形データ生成部93は、S202において、モデルデータDatに基づいて断面モデルデータODをC,M,Y,K,W,CLのそれぞれについて生成する。例えば、各断面モデルデータOD[q](q=1,2,…,Q)が造形層LY[q]を表す256階調といった多階調の入力値V1(x,y)を各ボクセルVxに有するものとする。この時点の断面モデルデータODは、立体物Objの表面200となる部分にのみC,M,Y,K,W,CLの階調値を有するものとする。
断面モデルデータODの生成後、造形データ生成部93は、S204において、立体物Objの表面200から厚さΔL1の着色層220のボクセルに表面200のC,M,Y,K,W,CLの階調値を割り当てる。従って、厚さΔL1の着色層220に色の発生量が割り当てられることになる。
また、造形データ生成部93は、S206において、着色層220の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の制御層230のボクセルに対して透明度の設定に応じた発生比率に従ってW,CLの階調値を割り当てる。透明度をRc%で表すと、CLドットの発生比率はRc%であり、Wドットの発生比率は100−Rc%である。そこで、造形データ生成部93は、制御層230の各ボクセルに対して、Wドットの発生比率が100−Rc%となるようにWの階調値を割り当ててCLドットの発生比率がRc%となるようにWの階調値を割り当てる処理を行えばよい。
例えば、断面モデルデータODの各階調値が0〜255の256階調である場合、Wの階調値を255×(100−Rc)とし、CLの階調値を255×Rcとしてもよい。別の例として、制御層230に含まれる複数のボクセルのから100−Rc%のボクセルをなるべく均等になるように選択し、選択したボクセルに対しWの階調値に255を割り当ててCLの階調値に0を割り当て、残りのボクセルに対しWの階調値に0を割り当ててCLの階調値に255を割り当ててもよい。
例えば、断面モデルデータODの各階調値が0〜255の256階調である場合、Wの階調値を255×(100−Rc)とし、CLの階調値を255×Rcとしてもよい。別の例として、制御層230に含まれる複数のボクセルのから100−Rc%のボクセルをなるべく均等になるように選択し、選択したボクセルに対しWの階調値に255を割り当ててCLの階調値に0を割り当て、残りのボクセルに対しWの階調値に0を割り当ててCLの階調値に255を割り当ててもよい。
透明度の設定に範囲が対応付けられている場合、造形データ生成部93は、該当の範囲に対して透明度の設定に応じた発生比率に従ってW,CLの階調値を割り当てる。透明度の設定を受け付けた範囲が複数ある場合、造形データ生成部93は、複数の範囲のそれぞれについて透明度の設定に応じた発生比率に従ってW,CLの階調値を割り当てる。
以上のようにして、厚さΔL2の制御層230にW,CLの発生量が割り当てられることになる。
以上のようにして、厚さΔL2の制御層230にW,CLの発生量が割り当てられることになる。
さらに、造形データ生成部93は、S208において、制御層230よりも内側の光透過領域240のボクセルに対してCLドットの発生比率が100%となるようにCLの最大値を割り当てる。
その後、S210において、造形データ生成部93に含まれるハーフトーン処理部95が断面モデルデータODに対してハーフトーン処理を行う。ハーフトーン処理部95は、C,M,Y,K,W,CLのそれぞれについて、断面モデルデータODの各ボクセルVxの入力値V1(x,y)に対してハーフトーン処理を行うことにより造形層データFDを生成する。例えば、各造形層データFD[q](q=1,2,…,Q)が造形層LY[q]を表す2階調の出力値V2(x,y)を各ボクセルVxに有するものとする。出力値V2(x,y)は、例えば、ドットDTを形成する1であるかドットDTを形成しない0であるかを表す2値データとすることができる。ハーフトーン処理には、ディザ法によるハーフトーン処理、誤差拡散法によるハーフトーン処理、等を用いることができる。S210のハーフトーン処理は、二次元のプリンターにおけるハーフトーン処理とほぼ同様の処理であるため、詳しい説明を省略する。ほぼ同様の処理と説明した理由は、以下の点が異なるからである。
二次元のプリンターでは、液体のドットがピクセルに割り当てられなかったり、複数のドットが同じピクセルに割り当てられたりする場合がある。しかし、三次元の立体物Objを形成する場合、ドットがボクセルに割り当てられないと立体形状に欠損が生じてしまう。また、複数のドットが同じボクセルに割り当てられても、立体形状が崩れてしまう。そこで、ハーフトーン処理部95は、複数のドットが同じボクセルに割り当てられないようにドットの配置を制御し、ドットが割り当てられていないボクセルにCLドットを配置する制御を行うことにしている。
以上より、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、制御層230においてWドットとCLドットとの発生量の設定に応じた発生比率に従ってWドットとCLドットとの配置を制御する。立体物Objの表面200のうちドット発生量の設定を対応付ける範囲が受け付けられた場合、造形データ生成部93は、受け付けられた範囲に対して制御層230のドットの配置をドット発生量の設定に従って制御する。受け付けられた範囲が複数ある場合、造形データ生成部93は、複数の範囲のそれぞれに対して制御層230のドットの配置をドット発生量の設定に従って制御する。また、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、着色層220においてドットの配置を制御する。さらに、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、光透過領域240においてCLドットの配置を制御する。
造形データ生成部93は、造形層データFDを造形処理装置1に送信する。造形処理装置1は、ホスト装置9からの造形層データFDを受信する。この造形層データFDを取得した処理制御部6は、S212において、ドットDTを形成する造形層LY[q]を設定する。S212の処理は、例えば、積層処理の実行回数を示す変数qにS108の処理回数(1,2,…,Q)を設定する処理とすることができる。次に、処理制御部6は、S214において、造形層LY[q]を形成するためのZ方向における位置に造形台45を移動させるように、モータードライバー75に昇降機構駆動モーター71を駆動させる。例えば、図3の造形層LY[1]を形成する場合、処理制御部6は、造形台45を硬化ユニット61に近い所定の近接位置に上昇させる。図3の造形層LY[2]を形成する場合、処理制御部6は、造形台45を前記近接位置よりも厚さΔZ下降させる。
造形台45の移動後、処理制御部6は、S216において、q番目の造形層データFD[q]に基づいて造形層LY[q]が形成されるように、ヘッドユニット3、位置変化機構7、及び、硬化ユニット61の動作を制御する。S216の処理は、例えば、ヘッドユニット3を走査方向であるY方向へ走査させながら液体LQを液滴としてノズルNZから吐出させてヘッドユニット3をX方向へ送ることを繰り返す処理とすることができる。例えば、処理制御部6は、ヘッドユニット3をY方向へ移動させるようにモータードライバー76にキャリッジ駆動モーター72を駆動させる。また、処理制御部6は、ヘッドユニット3とともにキャリッジガイド79bをX方向へ移動させるようにモータードライバー77にキャリッジガイド駆動モーター73を駆動させる。処理制御部6は、造形層データFD[q]に応じて、図5で示したように、C、M、Y、K、又は、Wの第一液体LQ1をノズルNZから吐出させて第一ドットDT1をヘッドユニット3に形成させ、CLの第二液体LQ2をノズルNZから吐出させて第二ドットDT2をヘッドユニット3に形成させる。
上側をヘッドユニット3が通り過ぎたドットDT1,DT2には、硬化ユニット61からの紫外線が上から照射される。これにより、液体LQ1,LQ2に含まれる成分が重合し、ドットDT1,DT2が硬化する。このようにして、硬化するドットDT1,DT2により造形層LY[q]が形成される。
造形層LY[q]の形成後、処理制御部6は、S218において、造形層LY[q]を全て設定した否かを判断する。q<Qである場合、処理制御部6は、S212〜S218の処理を繰り返す。例えば、q=1である場合、次のS212の処理において造形層LY[2]が設定される。q=Qである場合、処理制御部6は、造形処理を終了させる。これにより、立体物Objが造形台45に載置された状態となる。
以上より、処理制御部6は、ヘッドユニット3から吐出された複数のドットDTによる立体物Objの造形を制御する。
例えば、図6,7で示した透明度0%又は25%のようにWドットを発生させないか少なく発生させる設定が受け付けられると、制御層230においてWドットが発生しないか少なくなってCLドットが多くなる。これにより、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなり、立体物Objの透明感が高まる。一方、図6,7で示した透明度75%又は100%のようにWドットを多く発生させる設定が受け付けられると、制御層230においてWドットが多くなってCLドットが発生しないか少なくなる。これにより、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなり、制御層230の手前にある着色層220の色が明瞭に表現される。従って、本具体例は、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形することができる。
(5)立体物造形装置の第二具体例:
図11は、第二具体例として、厚さの設定に応じた制御層230を有する立体物Objの垂直断面を模式的に例示している。図11に示す各垂直断面は、図1のA1部分に対応している。第二具体例では、Wドットを100%発生させる制御層230において設定に応じて厚さを変えることにより、ユーザー好みの透明感を有する立体物Objを造形することにしている。制御層230が薄くなるほど立体物Objの内部が透けて見えることになる。図11に示す立体物Objは、保護層210が表面200に露出して着色層220を覆っている。
図11は、第二具体例として、厚さの設定に応じた制御層230を有する立体物Objの垂直断面を模式的に例示している。図11に示す各垂直断面は、図1のA1部分に対応している。第二具体例では、Wドットを100%発生させる制御層230において設定に応じて厚さを変えることにより、ユーザー好みの透明感を有する立体物Objを造形することにしている。制御層230が薄くなるほど立体物Objの内部が透けて見えることになる。図11に示す立体物Objは、保護層210が表面200に露出して着色層220を覆っている。
図11に示す保護層210及び光透過領域240は、CLドットにより形成される。図11に示す着色層220は、任意の色、例えば、C、M、Y、K、W、及び、CLから選ばれる色のドットにより形成される。図11に示す制御層230は、Wドットにより形成される。例えば、制御層230の厚さの設定が「薄い」である場合、制御層230に対する光の透過が最も多くなる。100%から光透過率を差し引いた値を遮蔽率であると定義すると、「薄い」の設定は制御層230の遮蔽率が最も低くなる設定である。制御層230の厚さの設定が「ふつう」である場合、制御層230に対する光の透過は「薄い」の設定時における光の透過よりも少なくなり、制御層230の遮蔽率は高くなる。制御層230の厚さの設定が「厚いい」である場合、制御層230に対する光の透過が最も少なくなり、制御層230の遮蔽率は最も高くなる。
図12は、図2で示したホスト装置9の造形データ生成部93で行われる層構造決定処理を例示している。図13は、図12のS302で表示されるUI画面800を例示している。
造形データ生成部93は、モデルデータ生成部92からモデルデータDatを取得すると、図12に示す層構造決定処理を行う。この処理が開始されると、造形データ生成部93は、S302において、図13に示すUI画面800を表示操作部91に表示させる。UI画面800は、モデルデータDatで示される仮想的な立体物Objの断面図、及び、選択受付領域811〜813を含む立体物断面表示領域810を有している。選択受付領域811は、保護層210の厚さを「薄い」と「ふつう」と「厚い」のいずれか一つに設定するための操作部である。保護層210が薄くなるほど、着色層220が表面200に近くなるが、着色層220が傷付き易く剥がれ易くなる。選択受付領域812は、図13において「カラー層」と示されている着色層220の厚さを「薄い」と「ふつう」と「厚い」のいずれか一つに設定するための操作部である。着色層220が薄くなるほど、一般にコストが低くなるものの、色再現域が狭くなって発色が低下する。着色層220が厚くなるほど、色再現域が広くなって発色が良くなる。選択受付領域813は、図13において「遮蔽層」と示されている制御層230の厚さを「薄い」と「ふつう」と「厚い」のいずれか一つに設定するための操作部である。制御層230が薄くなるほど遮蔽率が低くなり、制御層230が厚くなるほど遮蔽率が高くなる。
UI画面800の表示後、造形データ生成部93は、図12のS304において、制御層230の厚さの設定をドット発生量の設定として表示操作部91の操作入力装置により受け付ける。造形データ生成部93は、選択受付領域811において、保護層210の厚さΔL0の設定を「薄い」と「ふつう」と「厚い」の設定の中から一つ受け付ける。造形データ生成部93は、選択受付領域812において、着色層220の厚さΔL1の設定を「薄い」と「ふつう」と「厚い」の設定の中から一つ受け付ける。造形データ生成部93は、選択受付領域813において、制御層230の厚さΔL2の設定を「薄い」と「ふつう」と「厚い」の設定の中から一つ受け付ける。造形データ生成部93は、受け付けた厚さの設定を記憶部94に保持する。
本具体例において、S302〜S304において制御層230の厚さΔL2の設定を受け付ける処理は、図1で示した発生量受付部U2、並びに、第一液体LQ1のドット発生量の設定を受け付ける第一工程及び第一機能に対応している。また、S302〜S304において保護層210及び着色層220の厚さΔL0,ΔL1の設定を受け付ける処理は、図1で示した厚さ受付部U3、並びに、保護層210と着色層220の少なくとも一方の厚さの設定を受け付ける第三工程及び第三機能に対応している。
S304の処理後、造形データ生成部93は、S306において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、表面200から法線方向D0の内側に向けて厚さΔL0の領域を保護層210のボクセルに設定する。厚さΔL0は、S304において設定された厚さである。ここで、ボクセルが保護層210に含まれるか否かは、ボクセルの中心が表面200から法線方向内側に向けて厚さΔL0の範囲内に入っているか否かにより判断することができる。保護層210のボクセルの設定後、造形データ生成部93は、S308において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、保護層210の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL1の領域を着色層220のボクセルに設定する。厚さΔL1は、S304において設定された厚さである。ここでも、ボクセルが着色層220に含まれるか否かは、ボクセルの中心が保護層210の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL1の範囲内に入っているか否かにより判断することができる。着色層220のボクセルの設定後、造形データ生成部93は、S310において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、着色層220の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の領域を制御層230のボクセルに設定する。厚さΔL2は、S304において設定された厚さである。ここでも、ボクセルが制御層230に含まれるか否かは、ボクセルの中心が制御層230の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の範囲内に入っているか否かにより判断することができる。
制御層230のボクセルの設定後、造形データ生成部93は、S312において、立体物Objを構成する複数のボクセルVxの内、制御層230よりも内側の領域を光透過領域240のボクセルに設定する。
S312の処理後、造形データ生成部93は、層構造決定処理を終了させる。
S312の処理後、造形データ生成部93は、層構造決定処理を終了させる。
図14は、図12で示した層構造決定処理が行われた場合の造形処理を例示している。この処理は、図10で示した造形処理と比べて、S204〜S208がS402〜S406に置き換わっている。S202,S210〜S218の処理は、図10で示した造形処理と同じであるので、詳しい説明を省略する。
S202において断面モデルデータODが生成されると、ホスト装置9の造形データ生成部93は、S402において、保護層210の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL1の着色層220のボクセルに表面200のC,M,Y,K,W,CLの階調値を割り当てる。厚さΔL1は、図13で示したUI画面800において設定された厚さである。また、造形データ生成部93は、S404において、着色層220の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の制御層230のボクセルにWドットの発生比率が100%となるようにWの最大値を割り当てる。厚さΔL2は、図13で示したUI画面800において設定された厚さである。さらに、造形データ生成部93は、S406において、表面200から法線方向D0の内側に向けた厚さΔL0の保護層210、及び、制御層230よりも内側の光透過領域240のボクセルに対してCLドットの発生比率が100%となるようにCLの最大値を割り当てる。厚さΔL0は、図13で示したUI画面800において設定された厚さである。
S202において断面モデルデータODが生成されると、ホスト装置9の造形データ生成部93は、S402において、保護層210の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL1の着色層220のボクセルに表面200のC,M,Y,K,W,CLの階調値を割り当てる。厚さΔL1は、図13で示したUI画面800において設定された厚さである。また、造形データ生成部93は、S404において、着色層220の内側面から法線方向D0における内側に向けて厚さΔL2の制御層230のボクセルにWドットの発生比率が100%となるようにWの最大値を割り当てる。厚さΔL2は、図13で示したUI画面800において設定された厚さである。さらに、造形データ生成部93は、S406において、表面200から法線方向D0の内側に向けた厚さΔL0の保護層210、及び、制御層230よりも内側の光透過領域240のボクセルに対してCLドットの発生比率が100%となるようにCLの最大値を割り当てる。厚さΔL0は、図13で示したUI画面800において設定された厚さである。
その後のS210において、断面モデルデータODに対してハーフトーン処理が行われる。
以上より、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、制御層230においてドット発生量の設定に応じた厚さΔL2に合わせた数のWドットの配置を制御する。また、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、着色層220においてドット発生量の設定に応じた厚さΔL1に合わせた数のドットの配置を制御する。さらに、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、保護層210においてドット発生量の設定に応じた厚さΔL0に合わせた数のCLドットの配置を制御する。加えて、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、光透過領域240においてCLドットの配置を制御する。
以上より、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、制御層230においてドット発生量の設定に応じた厚さΔL2に合わせた数のWドットの配置を制御する。また、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、着色層220においてドット発生量の設定に応じた厚さΔL1に合わせた数のドットの配置を制御する。さらに、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、保護層210においてドット発生量の設定に応じた厚さΔL0に合わせた数のCLドットの配置を制御する。加えて、造形データ生成部93は、モデルデータDatに基づいて、光透過領域240においてCLドットの配置を制御する。
その後のS212〜S218において、造形層データFDに基づいて立体物Objが造形される。
例えば、制御層230について図11で示した「薄い」の設定が受け付けられると、制御層230においてWドットが少なくなって遮蔽率が低くなる。これにより、制御層230の背後の光透過領域240が見え易くなり、立体物Objの透明感が高まる。一方、制御層230について図11で示した「厚い」の設定が受け付けられると、制御層230においてWドットが多くなって遮蔽率が高くなる。これにより、制御層230の背後の光透過領域240が見え難くなり、制御層230の手前にある着色層220の色が明瞭に表現される。従って、本具体例も、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形することができる。
(6)その他変形例:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、グレー、メタリック、等といった、C、M、Y、K、W、及び、CL以外の液体を使用する立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。むろん、C、M、Y、K、及び、Wの一部の液体を使用しない立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。
上述した具体例では制御層による光の透過を遮蔽するためにWの液体が使用されたが、制御層による光の透過を遮蔽するためにC、M、Y、K、等の液体を用いることも可能であり、C、M、Y、K、W、等から選ばれる2種類以上の液体を用いることも可能である。例えば、制御層に有色の第一液体のドットが複数ある場合にWドットに少しCドットを混ぜると、シアン色を帯びた白色を下地として着色層の色を表現することができる。
上述した具体例では光透過領域及び保護層にCLの第二液体が使用されたが、透明性を有する限り、C、M、Y、K、W、等の色材を若干含む第二液体を光透過領域及び保護層に用いることも可能である。制御層に第二液体を使用する場合、C、M、Y、K、W、等の色材を若干含む第二液体を制御層に用いることも可能である。
また、光透過領域及び保護層には、透明性を有する限り、C、M、Y、K、W、等のドットが含まれてもよい。例えば、多数のCLドットに少数のCドットを混ぜると、シアン色を帯びた透明感を立体物に付与することができる。
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、グレー、メタリック、等といった、C、M、Y、K、W、及び、CL以外の液体を使用する立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。むろん、C、M、Y、K、及び、Wの一部の液体を使用しない立体物造形装置にも、本技術を適用可能である。
上述した具体例では制御層による光の透過を遮蔽するためにWの液体が使用されたが、制御層による光の透過を遮蔽するためにC、M、Y、K、等の液体を用いることも可能であり、C、M、Y、K、W、等から選ばれる2種類以上の液体を用いることも可能である。例えば、制御層に有色の第一液体のドットが複数ある場合にWドットに少しCドットを混ぜると、シアン色を帯びた白色を下地として着色層の色を表現することができる。
上述した具体例では光透過領域及び保護層にCLの第二液体が使用されたが、透明性を有する限り、C、M、Y、K、W、等の色材を若干含む第二液体を光透過領域及び保護層に用いることも可能である。制御層に第二液体を使用する場合、C、M、Y、K、W、等の色材を若干含む第二液体を制御層に用いることも可能である。
また、光透過領域及び保護層には、透明性を有する限り、C、M、Y、K、W、等のドットが含まれてもよい。例えば、多数のCLドットに少数のCドットを混ぜると、シアン色を帯びた透明感を立体物に付与することができる。
上述した具体例では着色層と制御層とが接していたが、着色層と制御層との間には、透明性を有する層といった別の層が配置されてもよい。
上述した具体例では各ボクセルに1個のみドットが形成されたが、一つのボクセルに形成されるドットは、2個以上でもよい。
上述した具体例では各ボクセルに1個のみドットが形成されたが、一つのボクセルに形成されるドットは、2個以上でもよい。
ヘッドユニットから吐出される液体は、熱可塑性樹脂等といった熱可塑性の液体でもよい。この場合、ヘッドユニットは、液体を加熱して溶融状態で吐出してもよい。また、硬化ユニットは、立体物造形装置においてヘッドユニットからの液体によるドットが冷却されて固化する部位でもよい。本技術において、「硬化」は「固化」を含む。また、異なる種類の硬化プロセスを有する液体が複数種の液体に含まれてもよい。
硬化ユニットは、キャリッジに搭載されてもよい。
造形処理装置は、層状に敷き詰められた粉体を硬化性の液体により固めることで造形層を形成し、形成された造形層を積層することで立体物を造形してもよい。
また、立体物造形装置は、液体を吐出してドットを形成するインクジェット方式の装置に限定されず、紫外線硬化型液体樹脂を満たした槽に紫外線レーザーを照射して硬化ドットを形成する光造形方式の装置、粉末材料に高出力のレーザー光を当てて焼結ドットを形成する粉末焼結積層方式の装置、等でもよい。
造形処理装置は、層状に敷き詰められた粉体を硬化性の液体により固めることで造形層を形成し、形成された造形層を積層することで立体物を造形してもよい。
また、立体物造形装置は、液体を吐出してドットを形成するインクジェット方式の装置に限定されず、紫外線硬化型液体樹脂を満たした槽に紫外線レーザーを照射して硬化ドットを形成する光造形方式の装置、粉末材料に高出力のレーザー光を当てて焼結ドットを形成する粉末焼結積層方式の装置、等でもよい。
ハーフトーン処理部を含む造形データ生成部は、ホスト装置に無く、造形処理装置に有ってもよい。モデルデータを生成するモデルデータ生成部も、ホスト装置に無く、造形処理装置に有ってもよい。表示操作部も、ホスト装置に無く、造形処理装置に有ってもよい。
上述した処理は、順番を入れ替える等、適宜、変更可能である。例えば、図8の層構造決定処理において、S110の光透過領域のボクセルを設定する処理は、S106,S108のいずれの処理の前において行うことが可能である。むろん、S108の制御層のボクセルを設定する処理も、S106の着色層のボクセルを設定する処理の前において行うことが可能である。
上述した第二具体例では保護層、着色層、及び、制御層の厚さの設定が受け付けられたが、制御層の厚さの設定が受け付けられる場合、保護層と着色層の少なくとも一方の厚さの設定は受け付けられなくてもよい。
また、上述した第一具体例において、ホスト装置9は、図13で示したUI画面800と同様のUI画面を表示操作部91に表示させて着色層220と制御層230の少なくとも一方の厚さの設定を受け付けてもよい。
さらに、上述した第二具体例において、ホスト装置9は、ドット発生量の設定を対応付ける範囲を複数受け付け、受け付けた複数の範囲のそれぞれについて制御層230の厚さの設定を受け付け、前述の複数の範囲のそれぞれに対して制御層230のドットの配置を厚さの設定に従って制御してもよい。
上述した第二具体例では保護層、着色層、及び、制御層の厚さの設定が受け付けられたが、制御層の厚さの設定が受け付けられる場合、保護層と着色層の少なくとも一方の厚さの設定は受け付けられなくてもよい。
また、上述した第一具体例において、ホスト装置9は、図13で示したUI画面800と同様のUI画面を表示操作部91に表示させて着色層220と制御層230の少なくとも一方の厚さの設定を受け付けてもよい。
さらに、上述した第二具体例において、ホスト装置9は、ドット発生量の設定を対応付ける範囲を複数受け付け、受け付けた複数の範囲のそれぞれについて制御層230の厚さの設定を受け付け、前述の複数の範囲のそれぞれに対して制御層230のドットの配置を厚さの設定に従って制御してもよい。
造形される立体物の表面がX−Y平面、X−Z平面、及び、Y−Z平面のいずれかと平行であれば、立体物の表面の法線方向は、X方向、Y方向、及び、Z方向のいずれかとなる。ただ、造形される立体物には、様々な形状が考えられる。従って、立体物の表面の法線方向がX方向、Y方向、及び、Z方向とは異なる方向となることがある。
図15は、曲面状の表面200を有する立体物Objの断面を模式的に例示している。分かり易く示すため、図15では断面を表すハッチングを省略している。図15では、立体物Objの表面200の法線方向D0がX方向、Y方向、及び、Z方向のいずれにもならない場合であっても、着色層220及び制御層230の厚さがほぼ一定にされている。このため、立体物Objをどこから見てもほぼ一様にユーザー好みの透明感となる。むろん、厚さがほぼ一定の保護層が着色層220を覆ってもよい。
(7)結び:
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、ユーザー好みの透明感を有する立体物を造形する技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術等でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
1…造形処理装置、3…ヘッドユニット、6…処理制御部、7…位置変化機構、9…ホスト装置、30…記録ヘッド、32…ノズル列、40…筐体、41…キャリッジ、45…造形台、60…記憶部、61…硬化ユニット、91…表示操作部、92…モデルデータ生成部、93…造形データ生成部、94…記憶部、95…ハーフトーン処理部、100…立体物造形装置、200…表面、210…保護層、220…着色層、230…制御層、240…光透過領域、300…第一液体のドットの発生量、700,800…UI画面、D…吐出部、D0…法線方向、DT…ドット、Dat…モデルデータ、FD…造形層データ、LQ…液体、LQ1…第一液体、LQ2…第二液体、LY…造形層、NZ…ノズル、Obj…立体物、OD…断面モデルデータ、PR1,PR2…制御プログラム、U1…制御部、U2…発生量受付部、U3…厚さ受付部、Vx…ボクセル。
Claims (12)
- 立体物に含まれる複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットと、前記複数のドットによる前記立体物の造形を制御する制御部と、を含む立体物造形装置であって、
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記立体物造形装置は、前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける発生量受付部を含み、
前記制御部は、前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する、立体物造形装置。 - 前記制御部は、前記制御層において前記第一液体のドットと前記第二液体のドットとの前記発生量の設定に応じた発生比率に従って前記第一液体及び前記第二液体のドットの配置を制御する、請求項1に記載の立体物造形装置。
- 前記発生量受付部は、前記制御層において前記発生比率に対応する透明度の設定を前記発生量の設定として受け付ける、請求項2に記載の立体物造形装置。
- 前記制御部は、前記制御層において前記発生量の設定に応じた厚さに合わせて前記第一液体のドットの配置を制御する、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の立体物造形装置。
- 前記立体物は、前記第二液体のドットを含み光を透過させる保護層を前記立体物の表面と前記着色層との間に含み、
前記制御部は、前記モデルデータに基づいて前記保護層のドットの配置を制御する、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の立体物造形装置。 - 前記立体物造形装置は、前記着色層を含む複数の層のうち少なくとも一層の厚さの設定を受け付ける厚さ受付部を含み、
前記制御部は、前記厚さの設定が受け付けられた層について前記厚さの設定に応じた数のドットの配置を前記モデルデータに基づいて制御する、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の立体物造形装置。 - 前記発生量受付部は、前記立体物の表面のうち前記発生量の設定を対応付ける範囲を受け付け、該範囲に対する前記発生量の設定を受け付け、
前記制御部は、前記範囲に対して前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御する、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の立体物造形装置。 - 前記発生量受付部は、前記範囲を複数受け付け、受け付けた複数の範囲のそれぞれについて前記発生量の設定を受け付け、
前記制御部は、前記複数の範囲のそれぞれに対して前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御する、請求項7に記載の立体物造形装置。 - 前記第一液体は、有彩色の液体、及び、無彩色の液体を含み、
前記第二液体は、無色の透明液体であり、
前記制御層は、前記第一液体のドットがある場合に前記無彩色の液体のドットを含む、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の立体物造形装置。 - 前記無彩色の液体は、白色の液体を含み、
前記制御層は、前記第一液体のドットがある場合に前記白色の液体のドットを含む、請求項9に記載の立体物造形装置。 - 立体物に含まれる複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットを用い、前記複数のドットによる前記立体物を造形する立体物造形方法であって、
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記立体物造形方法は、
前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける第一工程と、
前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を決定し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って決定し、前記光透過領域のドットの配置を決定して、前記立体物を造形する第二工程と、を含む、立体物造形方法。 - 立体物に含まれる複数のドットを形成するための複数種の液体を吐出するヘッドユニットを含む立体物造形装置であって前記複数のドットによる前記立体物の造形を制御する立体物造形装置の制御プログラムであって、
前記複数種の液体は、有色の第一液体、及び、該第一液体よりも光を透過させる第二液体を含み、
前記立体物は、該立体物の表面の法線方向において前記表面から深くなる順に、前記複数種の液体のドットを含む着色層、前記第一液体のドットの発生量が制御された制御層、及び、前記第二液体のドットを含み光を透過させる光透過領域を含み、
前記制御プログラムは、
前記第一液体のドットの前記発生量の設定を受け付ける第一機能と、
前記立体物を表現するモデルデータに基づいて、前記着色層のドットの配置を制御し、前記制御層のドットの配置を前記発生量の設定に従って制御し、前記光透過領域のドットの配置を制御する第二機能と、をコンピューターに実現させる、立体物造形装置の制御プログラム。
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JP2018160043A JP2020032592A (ja) | 2018-08-29 | 2018-08-29 | 立体物造形装置、立体物造形方法、及び、立体物造形装置の制御プログラム |
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