JP6582684B2 - 立体物造形装置、立体物造形装置と通信可能な情報処理装置、立体物造形装置の制御方法、立体物造形装置を用いた立体物の生産方法、及び、立体物造形システム - Google Patents

Description

本発明は、立体物造形装置、立体物造形装置と通信可能な情報処理装置、立体物造形装置の制御方法、立体物造形装置を用いた立体物の生産方法、及び、立体物造形システムに関する。

近年、３Ｄプリンター等の立体物造形装置が各種提案されている。立体物造形装置は、ヘッドユニットから吐出させたインク等の液体を硬化させることでドットを形成し、ドットの集合として形成した造形層を積層させることで立体物を造形する処理である、造形処理を実行する。
このような立体物造形装置において、造形される立体物の強度の確保と、立体物の造形に要する液体量の削減との両立を図るために、立体物の内部において、ハニカム構造や網目構造等、立体物の外殻を内側から支える支持構造を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−１３０５２９号公報

ところで、立体物を造形する場合には、立体物の形状、立体物において確保すべき強度、及び、立体物の造形に使用可能な液体量等、立体物の造形において考慮すべき各種要件（以下、「立体物の要件」と称する）を充足するように造形する必要がある。そして、立体物の内部に支持構造を設ける場合においても、立体物の要件が充足されるように立体物を造形する必要がある。このため、立体物の内部に支持構造を設ける場合、立体物造形装置の利用者は、立体物の要件を考慮して支持構造を定めることが求められ、利用者にとって大きな負担となる場合があった。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、立体物の支持構造の決定に係る利用者の負担の軽減を可能とする技術の提供を、解決課題の一つとする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る立体物造形装置は、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、を備え、前記決定部は、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成する対象のボクセルを決定し、前記１または複数の支柱のうち、第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、ことを特徴とする。

この発明によれば、ドットを形成する対象のボクセルを、形成指標値に応じて決定することで、立体物の内部における１または複数の支柱の構造を決定する。換言すれば、各ボクセルへのドット形成率に応じて、立体物の内部の支持構造を決定する。ここで、各ボクセルへのドット形成率は、立体物の造形に使用可能な液体量や、立体物が具備すべき強度等に応じて定められる。よって、立体物の造形に使用可能な液体量や、立体物が具備すべき強度等の立体物の要件を充足するような、立体物の支持構造を定めることが可能となる。
また、この発明によれば、第１方向に長い断面を有する支柱の本数が、第２方向に長い断面を有する支柱の本数よりも多くなるように、立体物の支持構造を定める。すなわち、立体物の内部において、支柱の延在方向の強度が第２方向の強度よりも強く、且つ、第１方向の強度が第２方向の強度よりも強い支持構造を形成可能である。このため、第１方向及び第２方向に対する立体物の姿勢を調整したり、または、第１方向及び第２方向を立体物の形状に応じた向きに調整したりすることにより、立体物の形状に応じた強度を確保するような支持構造の形成が可能となる。
なお、本明細書において、ボクセル（Voxel）とは、一個のドットを形成可能な空間を表すための、仮想的な直方体または仮想的な立方体等の仮想的な立体図形である。
また、本明細書において、ボクセル集合（Voxel-set）とは、複数のボクセルが集まった集合である。立体物の形状を近似するためのボクセル集合に含まれる複数のボクセルは、互いに等しい形状を有することとする。

また、上述した立体物造形装置において、前記立体物の前記第２方向の長さは、前記立体物の前記第１方向の長さ以上である、ことを特徴とすることが好ましい。

第２方向の長さが第１方向の長さ以上の立体物は、仮に、立体物の内部に支持構造を設けない場合、第１方向の強度が第２方向の強度以下となり、第１方向に所望の強度を確保できない可能性が高くなる。
これに対して、本態様では、立体物の内部に、第１方向の強度が第２方向の強度よりも強い支持構造を設ける。このため、立体物の内部に支持構造を設けない場合と比べて、立体物において、第１方向に所望の強度を確保することが容易となる。
なお、この態様に係る立体物造形装置において、前記第１方向及び前記第２方向は、前記立体物の前記第２方向の長さが、前記立体物の前記第１方向の長さ以上になるように定められる、ことを特徴としてもよい。

また、上述した立体物造形装置において、前記立体物の内部に形成される一の支柱は、前記形成指標値が第１の値である場合の断面積が、前記形成指標値が前記第１の値よりも小さい第２の値である場合の断面積よりも大きい、ことを特徴とすることが好ましい。

この態様によれば、ドット形成率が増加する場合に、支柱の断面積が大きくなるように、立体物の支持構造を定めることができる。このため、立体物の造形に使用可能な液体量が変化し、ドット形成率が変化する場合においても、立体物造形装置の利用者の負荷を大きく増加させることなく、ドット形成率に応じた強度の支持構造を定めることが可能となる。

また、上述した立体物造形装置において、前記形成指標値が第１の値である場合に前記立体物の内部に形成される支柱の本数は、前記形成指標値が前記第１の値よりも小さい第２の値である場合に前記立体物に形成される支柱の本数よりも多い、ことを特徴とすることが好ましい。

この態様によれば、ドット形成率が増加する場合に、支柱の本数が多くなるように、立体物の支持構造を定めることができる。このため、立体物の造形に使用可能な液体量が変化し、ドット形成率が変化する場合においても、立体物造形装置の利用者の負荷を大きく増加させることなく、ドット形成率に応じた強度の支持構造を定めることが可能となる。

また、本発明に係る立体物造形装置は、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、を備え、前記決定部は、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、ドットを形成する対象のボクセルを決定し、前記ボクセル集合のうち、前記立体物の内部に位置する第１ボクセルと、前記立体物の内部に位置し前記第１ボクセルとの距離が所定値以下の第２ボクセルと、の両方にドットが形成される確率は、前記ボクセル集合のうち、前記第１ボクセルと、前記立体物の内部に位置し前記第１ボクセルとの距離が所定値よりも離れた第３ボクセルと、の両方にドットが形成される確率よりも高い、ことを特徴とする。

この発明によれば、各ボクセルへのドット形成率に応じて、立体物の内部の支持構造を決定する。よって、立体物の造形に使用可能な液体量や立体物が具備すべき強度等の、立体物の要件を充足するように、立体物の支持構造を定めることが可能となる。
また、この発明によれば、例えば、第１ボクセル及び第２ボクセルの両方に２個のドットを近接して設ける可能性を、第１ボクセル及び第３ボクセルの両方に２個のドットを離散的に設ける可能性よりも高くするため、立体物の内部の支持構造の有する強度を高めることができる。これにより、立体物の強度を高くすることが可能となる。
なお、本発明に係る立体物造形装置は、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、を備え、前記決定部は、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値と、ディザマスクの有する閾値と、の比較結果に応じて、前記ドットを形成するボクセルを決定し、前記ディザマスクの有する閾値は、前記ボクセル集合のうち、前記立体物の内部に位置する第１ボクセルと、前記立体物の内部に位置し前記第１ボクセルとの距離が所定値以下の第２ボクセルと、の両方にドットが形成される確率が、前記ボクセル集合のうち、前記第１ボクセルと、前記立体物の内部に位置し前記第１ボクセルとの距離が所定値よりも離れた第３ボクセルと、の両方にドットが形成される確率よりも高くなるように設定されている、ことを特徴とするものであってもよい。

また、上述した立体物造形装置において、前記決定部は、前記形成指標値と、ディザマスクの有する閾値と、の比較結果に応じて、前記立体物の内部において所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成する対象のボクセルを決定する、ことを特徴とすることが好ましい。

この態様によれば、例えば、形成指標値と、ディザマトリクスの有する複数の閾値の各々と、の比較結果に応じて、立体物の内部の各ボクセルにドットを形成するか否かを決定し、これにより、立体物の支持構造を決定する。このため、立体物に求められる強度の変更や、立体物の造形に使用可能な液体量の変更等に伴い、形成指標値が変化する場合であっても、立体物造形装置の利用者の負荷を大きく増加させることなく、形成指標値に応じた立体物の内部構造を定めることができる。
なお、この態様において、前記ディザマスクの有する閾値は、前記１または複数の支柱のうち、第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数が、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多くなるように設定されている、ことを特徴としてもよい。
また、この態様において、前記ディザマスクの有する閾値は、前記立体物の内部に形成される一の支柱において、前記形成指標値が第１の値である場合の当該一の支柱の断面積が、前記形成指標値が前記第１の値よりも小さい第２の値である場合の当該一の支柱の断面積よりも大きくなるように設定されている、ことを特徴としてもよい。
また、この態様において、前記ディザマスクの有する閾値は、前記形成指標値が第１の値である場合に前記立体物の内部に形成される支柱の本数が、前記形成指標値が前記第１の値よりも小さい第２の値である場合に前記立体物の内部に形成される支柱の本数よりも多くなるように設定されている、ことを特徴としてもよい。

また、本発明に係る立体物造形システムは、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成する対象のボクセルを決定する決定部と、を備え、前記１または複数の支柱のうち、第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、ことを特徴とする。

この発明によれば、各ボクセルへのドット形成率に応じて、立体物の内部の支持構造を決定する。よって、立体物の造形に使用可能な液体量や立体物が具備すべき強度等の、立体物の要件を充足するように、立体物の支持構造を定めることが可能となる。

また、本発明に係る立体物造形装置の制御方法は、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、を備える立体物造形装置の制御方法であって、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御し、前記ドットを形成する対象のボクセルは、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように決定され、前記１または複数の支柱のうち、第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、ことを特徴とする。

この発明によれば、各ボクセルへのドット形成率に応じて、立体物の内部の支持構造を決定する。よって、立体物の造形に使用可能な液体量や立体物が具備すべき強度等の、立体物の要件を充足するように、立体物の支持構造を定めることが可能となる。

また、本発明に係る立体物の生産方法は、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、を備える立体物造形装置を用いた立体物の生産方法であって、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、前記ボクセル集合のうちドットを形成する対象のボクセルを決定し、前記ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルに対してドットが形成されるように前記ヘッドユニットから液体を吐出させることで、ドットの集合体として前記立体物を生産し、前記１または複数の支柱のうち、第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、ことを特徴とする。

この発明によれば、各ボクセルへのドット形成率に応じて、立体物の内部の支持構造を決定する。よって、立体物の造形に使用可能な液体量や立体物が具備すべき強度等の、立体物の要件を充足するように、立体物の支持構造を定めることが可能となる。

また、本発明に係る情報処理装置は、液体を吐出可能なヘッドユニットと、前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように、前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、を備える立体物造形装置と、通信可能な情報処理装置であって、前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成するボクセルを決定する決定部を備え、前記造形制御部は、前記決定部の決定結果に従って前記ヘッドユニットの動作を制御し、前記１または複数の支柱のうち、第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、ことを特徴とする。

この発明によれば、各ボクセルへのドット形成率に応じて、立体物の内部の支持構造を決定する。よって、立体物の造形に使用可能な液体量や立体物が具備すべき強度等の、立体物の要件を充足するように、立体物の支持構造を定めることが可能となる。

本発明に係る立体物造形システム１００の構成を示すブロック図である。 立体物造形装置１の概略的な斜視図である。 記録ヘッド３０の概略的な断面図である。 吐出部Ｄにおける吐出動作を説明するための説明図である。 記録ヘッド３０におけるノズルＮの配置例を示す平面図である。 駆動信号生成部３１の構成を示すブロック図である。 駆動波形信号Ｃomの波形を表すタイミングチャートである。 造形データ生成処理及び造形処理を示すフローチャートである。 立体物造形システム１００による立体物Ｏbjの造形を説明するための図である。 立体物Ｏbjの補完モデルを説明するための説明図である。 立体物Ｏbjの補完モデルを説明するための説明図である。 立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの概略的な斜視図である。 ディザマスクＤZを説明するための説明図である。 ディザマスクＤZを説明するための説明図である。 ディザマスクＤZを説明するための説明図である。 ディザマスクＤZを説明するための説明図である。 対象ボクセル決定処理を示すフローチャートである。 ディザマスクＤZを説明するための説明図である。 変形例１０に係る造形処理を示すフローチャートである。 変形例１０に係る立体物Ｏbjの造形を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

＜＜Ａ．実施形態＞＞
本実施形態では、立体物造形装置として、樹脂エマルジョンを含むレジンインクや、紫外線硬化型インク等の、硬化性インク（「液体」の一例）を吐出し、吐出したインクにより立体物Ｏbjを造形する、インクジェット式の立体物造形装置を例示して説明する。

＜＜１．立体物造形システムの構成＞＞
以下、図１乃至図７を参照しつつ、本実施形態に係る立体物造形装置１を具備する立体物造形システム１００の構成について説明する。

図１は、立体物造形システム１００の構成を示す機能ブロック図である。
図１に示すように、立体物造形システム１００は、インクを吐出し、吐出したインクを用いて形成されるドットにより、ドット１個分の厚みを有する層状の造形体ＬＹ（「造形層」の一例）を形成し、造形体ＬＹを積層することで立体物Ｏbjを造形する造形処理を実行する立体物造形装置１と、立体物造形装置１が造形する立体物Ｏbjを構成する複数の造形体ＬＹの各々の形状及び色彩を示す造形データＳＤを生成する造形データ生成処理を実行するホストコンピューター９（「情報処理装置」の一例）と、を備える。

＜＜１．１．ホストコンピューターについて＞＞
図１に示すように、ホストコンピューター９は、ホストコンピューター９の各部の動作を制御するＣＰＵ（図示省略）と、ディスプレイやキーボードやマウス等を具備する表示操作部９１と、各種情報を記憶する記憶部９４と、を備える。

記憶部９４は、ホストコンピューター９の制御プログラム、立体物造形装置１のドライバープログラム、及び、ＣＡＤ（computer aided design）ソフト等のアプリケーションプログラムを記憶している。また、記憶部９４は、ディザマスクＤZを記憶している。ディザマスクＤZは、予め定めた複数の閾値を行列状に配置したものである。詳細は後述するが、ディザマスクＤZは、造形データ生成処理において造形データＳＤの生成に用いられる。
なお、立体物造形装置１のドライバープログラムは、ホストコンピューター９の記憶部９４に記憶され、ホストコンピューター９において実行される、「情報処理装置のプログラム」の一例である。

ホストコンピューター９のＣＰＵは、記憶部９４に記憶されているアプリケーションプログラムを実行することにより、モデルデータ生成部９２として機能する。モデルデータ生成部９２は、立体物造形システム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モデルデータＤatを生成する処理である、モデルデータ生成処理を実行する。

モデルデータＤatとは、立体物造形装置１が造形する立体物Ｏbjを表すためのモデルの形状及び色彩を示すデータである。モデルデータＤatにより示される立体物Ｏbjの色彩とは、立体物Ｏbjに着色された色の種類を意味する他に、立体物Ｏbjに複数の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。

本実施形態では、モデルデータＤatが、立体物Ｏbjのモデルの外部形状を指定する場合を想定する。換言すれば、本実施形態におけるモデルデータＤatは、立体物Ｏbjのモデルの輪郭である外面ＳFの形状を指定する。例えば、立体物Ｏbjが球体である場合、モデルデータＤatは当該球体の輪郭である球面の形状と、当該球面に付すべき色彩と、を指定する。但し、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、モデルデータＤatは、少なくとも立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFの形状を特定可能な情報を含むデータであればよい。例えば、モデルデータＤatは、立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFの形状及び色彩に加えて、立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFより内側の形状や、立体物Ｏbjの材料等を指定するものであってもよい。
なお、モデルデータＤatとしては、例えば、ＡＭＦ（Additive Manufacturing File Format）、または、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）等のデータ形式を例示することができる。

モデルデータ生成部９２は、立体物造形システム１００の利用者が表示操作部９１を操作して入力した情報、または、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの形状のうち、少なくとも一方に基づいて、強度指標値ＳTを生成する。
強度指標値ＳTは、立体物Ｏbjが有すべき強度に応じた値であれば、どのような値であってもよい。
例えば、強度指標値ＳTは、立体物Ｏbjの強度が「強い」場合に「１」、「普通」の場合に「２」、「弱い」の場合に「３」等といった、立体物Ｏbjが有すべき強度のレベルを示す値であってもよい。
また、立体物Ｏbjが有すべき強度は、立体物Ｏbjを構成するインクの種類や、立体物Ｏbjの造形に使用可能なインク量により定められる。そして、立体物Ｏbjの使用するインク量が増加する場合には、立体物Ｏbjの造形に要する時間も長く（造形速度が遅く）なることがある。このため、強度指標値ＳTとしては、例えば、立体物Ｏbjの造形に使用されるインクの種類を示す値、立体物Ｏbjの造形速度または造形時間に応じた値、または、立体物Ｏbjの造形に使用するインク量に応じた値等を採用してもよい。ここで、立体物Ｏbjの造形に使用するインク量に応じた値とは、例えば、立体物Ｏbjの内部におけるインクの充填率や、立体物Ｏbjの体積に対する立体物Ｏbjを構成するインクの体積の割合等である。

ホストコンピューター９のＣＰＵは、記憶部９４に記憶されている立体物造形装置１のドライバープログラムを実行することにより、造形データ生成部９３として機能する。造形データ生成部９３は、造形データ生成処理を実行する。造形データ生成処理とは、モデルデータＤat及び強度指標値ＳTに基づいて、立体物造形装置１が形成する造形体ＬＹの形状及び色彩を指定する造形データＳＤを生成する処理である。

図１に示すように、造形データ生成部９３は決定部９５を含む。換言すれば、ホストコンピューター９のＣＰＵは、立体物造形装置１のドライバープログラムを実行することにより、決定部９５として機能する場合がある。詳細は後述するが、決定部９５は、強度指標値ＳTに基づいて生成されたドット形成指標値ＲFとディザマスクＤZの有する閾値とを比較し、当該比較結果に基づいて造形体ＬＹを構成するドットの配置を決定する対象ボクセル決定処理を実行する。なお、対象ボクセル決定処理は、造形データ生成処理の一部である。
ここで、ドット形成指標値ＲFとは、立体物Ｏbjの内部に形成可能なドット数に対する立体物Ｏbjの内部に実際に形成されるドット数の割合であるドット形成率αに応じた値である。

なお、上述のとおり、本実施形態では、立体物Ｏbjが、Ｑ個の造形体ＬＹを積層させることで造形される場合を想定する（Ｑは、Ｑ≧２を満たす自然数）。以下、立体物造形装置１が造形体ＬＹを形成する処理を積層処理と称する。すなわち、立体物造形装置１が立体物Ｏbjを造形する造形処理は、Ｑ回の積層処理を含む。また、造形処理に含まれるＱ回の積層処理の各々で形成される造形体ＬＹのうち、ｑ回目の積層処理で形成される造形体ＬＹを、造形体ＬＹ[q]と称する。また、造形体ＬＹ[q]の形状及び色彩を指定する造形データＳＤを、造形データＳＤ[q]と称する（ｑは、１≦ｑ≦Ｑを満たす自然数）。
造形データ生成部９３は、決定部９５における対象ボクセル決定処理の結果を受けて、造形データＳＤ[1]〜ＳＤ[Q]を生成する。

＜＜１．２．立体物造形装置について＞＞
次に、図１に加え図２を参照しつつ、立体物造形装置１について説明する。
図２は、立体物造形装置１の構造の概略を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、立体物造形装置１は、筐体４０と、造形台４５と、立体物造形装置１の各部の動作を制御する造形制御部６と、造形台４５に向かってインクを吐出する吐出部Ｄを具備する記録ヘッド３０が設けられたヘッドユニット３と、造形台４５の上に吐出されたインクを硬化させる硬化ユニット６１と、インクを貯蔵する６個のインクカートリッジ４８と、ヘッドユニット３及びインクカートリッジ４８を搭載するキャリッジ４１と、筐体４０に対するヘッドユニット３、造形台４５、及び、硬化ユニット６１の相対位置を変化させるための位置変化機構７と、立体物造形装置１の制御プログラムやその他の各種情報を記憶する記憶部６０と、を備える。
このうち、造形制御部６及び造形データ生成部９３は、立体物造形システム１００の各部の動作を制御するシステム制御部１０１として機能する。

硬化ユニット６１は、造形台４５の上に吐出されたインクを硬化させるための構成要素であり、例えば、紫外線硬化型インクに対して紫外線を照射するための光源や、レジンインクを加熱するための加熱器等を例示することができる。硬化ユニット６１が紫外線の光源である場合、硬化ユニット６１は、例えば造形台４５の上側（＋Ｚ方向）に設けられればよい。以下では、硬化ユニット６１が紫外線の光源である場合を想定し、硬化ユニット６１が造形台４５の＋Ｚ方向に位置する場合を想定して説明する。
なお、本明細書では、方向を説明するために、３軸の直交座標系を導入する。当該座標系は、造形体ＬＹの積層方向が＋Ｚ方向となるようなＺ軸と、後述するガイド７９ｃの延在方向と平行となるようなＸ軸と、後述するガイド７９ｂの延在方向と平行となるようなＹ軸と、を有する。当該座標系の原点は、任意の位置に定めればよい。

６個のインクカートリッジ４８は、立体物Ｏbjを造形するための５種類の造形用インクと、支持部を形成するための支持用インクと、の合計６種類のインクと１対１に対応して設けられたものである。各インクカートリッジ４８には、当該インクカートリッジ４８に対応する種類のインクが貯蔵されている。
立体物Ｏbjを造形するための５種類の造形用インクには、有彩色の色材成分を有する有彩色インクと、無彩色の色材成分を有する無彩色インクと、有彩色インク及び無彩色インクと比較して単位重量または単位体積あたりの色材成分の含有量が少ないクリアー（ＣＬ）インクと、が含まれる。本実施形態では、有彩色インクとして、シアン（ＣＹ）、マゼンタ（ＭＧ）、及び、イエロー（ＹＬ）の３種類のインクを採用する。また、本実施形態では、無彩色インクとして、ホワイト（ＷＴ）のインクを採用する。また、クリアーインクとは、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。以下では、５種類の造形用インクのうち、３種類の有彩色インク及び１種類の無彩色インクを彩色インクと総称する場合がある。

なお、本実施形態では、各インクカートリッジ４８はキャリッジ４１に搭載されているが、各インクカートリッジ４８はキャリッジ４１に搭載される代わりに、立体物造形装置１の別の場所に設けられるものであってもよい。

図１及び図２に示すように、位置変化機構７は、造形台４５を＋Ｚ方向及び−Ｚ方向（以下、＋Ｚ方向及び−Ｚ方向を「Ｚ軸方向」と総称する場合がある）に昇降させるように造形台昇降機構７９ａを駆動するための昇降機構駆動モーター７１と、キャリッジ４１を、ガイド７９ｂに沿って＋Ｙ方向及び−Ｙ方向（以下、＋Ｙ方向及び−Ｙ方向を「Ｙ軸方向」と総称する場合がある）に移動させるためのキャリッジ駆動モーター７２と、キャリッジ４１を、ガイド７９ｃに沿って＋Ｘ方向及び−Ｘ方向（以下、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を「Ｘ軸方向」と総称する場合がある）に移動させるためのキャリッジ駆動モーター７３と、硬化ユニット６１を、ガイド７９ｄに沿ってＸ軸方向に移動させるための硬化ユニット駆動モーター７４と、を備える。また、位置変化機構７は、昇降機構駆動モーター７１を駆動するためのモータードライバー７５と、キャリッジ駆動モーター７２を駆動するためのモータードライバー７６と、キャリッジ駆動モーター７３を駆動するためのモータードライバー７７と、硬化ユニット駆動モーター７４を駆動するためのモータードライバー７８と、を備える。

記憶部６０は、ホストコンピューター９から供給される造形データＳＤを格納する不揮発性半導体メモリーの一種であるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）と、立体物Ｏbjを造形する造形処理等の各種処理を実行する際に必要なデータを一時的に格納し、あるいは造形処理等の各種処理が実行されるように立体物造形装置１の各部を制御するための制御プログラムを一時的に展開するＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御プログラムを格納する不揮発性半導体メモリーの一種であるＰＲＯＭと、を備える。

立体物造形装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等を備える（図示省略）。立体物造形装置１に設けられるＣＰＵやＦＰＧＡ等は、記憶部６０に記憶されている制御プログラムに従って動作することで、立体物造形装置１の各部の動作を制御する造形制御部６として機能する。

造形制御部６は、ホストコンピューター９から造形データＳＤが供給された場合、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、造形台４５上にモデルデータＤatに応じた立体物Ｏbjを造形する造形処理の実行を制御する。
具体的には、造形制御部６は、まず、ホストコンピューター９から供給される造形データＳＤを記憶部６０に格納する。次に、造形制御部６は、造形データＳＤ等の記憶部６０に格納されている各種データに基づいて、ヘッドユニット３の動作を制御して吐出部Ｄを駆動させるための駆動波形信号Ｃom及び波形指定信号ＳＩを含む各種信号を生成する。また、造形制御部６は、造形データＳＤ等の記憶部６０に格納されている各種データに基づいて、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する。
なお、本実施形態において、駆動波形信号Ｃomはアナログの信号である。このため、本実施形態に係る造形制御部６は、立体物造形装置１のＣＰＵ等が制御プログラムに従って動作することで実現される機能ブロックに加え、ＤＡ変換回路（図示省略）を含む。そして、造形制御部６が備えるＣＰＵ等において生成されるデジタルの駆動波形信号を、造形制御部６が備えるＤＡ変換回路によりアナログの駆動波形信号Ｃomに変換したうえで、出力する。

このように、造形制御部６は、モータードライバー７５、７６、及び、７７の制御を介して、造形台４５に対するヘッドユニット３の相対位置を制御する。また、造形制御部６は、モータードライバー７５及び７８の制御を介して、造形台４５に対する硬化ユニット６１の相対位置を制御する。また、造形制御部６は、ヘッドユニット３の制御を介して、吐出部Ｄからのインクの吐出の有無、インクの吐出量、及び、インクの吐出タイミング等を制御する。
これにより、造形制御部６は、ドットサイズ及びドット配置を調整しつつ造形台４５上にドットを形成し、形成されたドットを用いて造形体ＬＹを形成する積層処理の実行を制御する。そして、造形制御部６は、積層処理を繰り返し実行することで、既に形成された造形体ＬＹの上に（＋Ｚ方向に）新たな造形体ＬＹを積層し、これにより、モデルデータＤatに対応する立体物Ｏbjを造形する造形処理の実行を制御する。

図１に示すように、ヘッドユニット３は、Ｍ個の吐出部Ｄを具備する記録ヘッド３０と、吐出部Ｄを駆動するための駆動信号Ｖinを生成する駆動信号生成部３１と、を備える（Ｍは、１以上の自然数）。以下では、記録ヘッド３０に設けられるＭ個の吐出部Ｄの各々を区別するために、順番に、１段、２段、…、Ｍ段と称することがある。また、以下では、記録ヘッド３０に設けられるＭ個の吐出部Ｄのうちｍ段の吐出部Ｄを、吐出部Ｄ[m]と表現する場合がある（ｍは、１≦ｍ≦Ｍを満たす自然数）。また、駆動信号生成部３１が生成する駆動信号Ｖinのうち、吐出部Ｄ[m]を駆動するための駆動信号Ｖinを駆動信号Ｖin[m]と表現する場合がある。なお、駆動信号生成部３１の詳細については、後述する。

＜＜１．３．記録ヘッドについて＞＞
次に、図３乃至図５を参照しつつ、記録ヘッド３０と、記録ヘッド３０に設けられる吐出部Ｄと、について説明する。

図３は、記録ヘッド３０の、概略的な一部断面図の一例である。なお、この図では、図示の都合上、記録ヘッド３０のうち、当該記録ヘッド３０が有するＭ個の吐出部Ｄの中の１個の吐出部Ｄと、当該１個の吐出部Ｄにインク供給口３６０を介して連通するリザーバ３５０と、インクカートリッジ４８からリザーバ３５０にインクを供給するためのインク取入口３７０と、を示している。

図３に示すように、吐出部Ｄは、圧電素子３００と、インクが充填されたキャビティ３２０と、キャビティ３２０に連通するノズルＮと、振動板３１０と、を備える。吐出部Ｄは、圧電素子３００が駆動信号Ｖinにより駆動されることにより、キャビティ３２０内のインクをノズルＮから吐出させる。キャビティ３２０は、キャビティプレート３４０と、ノズルＮが形成されたノズルプレート３３０と、振動板３１０と、により区画される空間である。キャビティ３２０は、インク供給口３６０を介してリザーバ３５０と連通している。リザーバ３５０は、インク取入口３７０を介して１個のインクカートリッジ４８と連通している。

本実施形態では、圧電素子３００として、例えば、図３に示すようなユニモルフ（モノモルフ）型を採用するが、バイモルフ型や積層型など、圧電素子３００を変形させてインク等の液体を吐出させることができるものであればよい。圧電素子３００は、下部電極３０１と、上部電極３０２と、下部電極３０１及び上部電極３０２の間に設けられた圧電体３０３と、を有する。そして、下部電極３０１の電位が所定の基準電位ＶSSに設定され、上部電極３０２に駆動信号Ｖinが供給されることで、下部電極３０１及び上部電極３０２の間に電圧が印加されると、当該印加された電圧に応じて圧電素子３００がＺ軸方向に変位し、その結果、圧電素子３００が振動する。

キャビティプレート３４０の上面開口部には、振動板３１０が設置され、振動板３１０には、下部電極３０１が接合されている。このため、圧電素子３００が駆動信号Ｖinにより振動すると、振動板３１０も振動する。そして、振動板３１０の振動によりキャビティ３２０内の圧力が変化し、キャビティ３２０内に充填されたインクがノズルＮより吐出される。キャビティ３２０内のインクが減少した場合、リザーバ３５０からインクが供給される。また、リザーバ３５０へは、インクカートリッジ４８からインク取入口３７０を介してインクが供給される。

図４は、吐出部Ｄからのインクの吐出動作を説明するための説明図である。
図４に示すように、駆動信号生成部３１は、例えば、Phase-1の状態において、吐出部Ｄが備える圧電素子３００に対して供給される駆動信号Ｖinの電位を変化させることで、当該圧電素子３００に歪を発生させ、当該吐出部Ｄの振動板３１０を＋Ｚ方向へ撓ませる。これにより、図４に示すPhase-2の状態ように、Phase-1の状態と比較して、当該吐出部Ｄのキャビティ３２０の容積が拡大する。次に、駆動信号生成部３１は、例えば、Phase-2の状態において、駆動信号Ｖinの示す電位を変化させることで、振動板３１０を−Ｚ方向に撓ませる。これにより、図４に示すPhase-3の状態に示すように、キャビティ３２０の容積は急激に収縮する。このときキャビティ３２０内に発生する圧縮圧力により、キャビティ３２０を満たすインクの一部が、このキャビティ３２０に連通しているノズルＮからインク滴として吐出される。

図５は、＋Ｚ方向または−Ｚ方向から記録ヘッド３０を平面視した場合の、記録ヘッド３０に設けられたＭ個のノズルＮの配置の一例を説明するための説明図である。

図５に示すように、記録ヘッド３０には、複数のノズルＮからなるノズル列Ｌnが６列設けられている。具体的には、記録ヘッド３０には、ノズル列Ｌn-CY、Ｌn-MG、Ｌn-YL、Ｌn-WT、Ｌn-CL、及び、Ｌn-SP、からなる６列のノズル列Ｌnが設けられている。
ここで、ノズル列Ｌn-CYには、シアンのインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮが属し、ノズル列Ｌn-MGには、マゼンタのインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮが属し、ノズル列Ｌn-YLには、イエローのインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮが属し、ノズル列Ｌn-WTには、ホワイトのインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮが属し、ノズル列Ｌn-CLには、クリアーのインクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮが属し、ノズル列Ｌn-SPには、支持用インクを吐出する吐出部Ｄに設けられたノズルＮが属する。

なお、本実施形態では、図５に示すように、各ノズル列Ｌnを構成する複数のノズルＮが、Ｘ軸方向に一列に整列するように配置される場合を例示しているが、例えば、各ノズル列Ｌnを構成する複数のノズルＮのうち一部のノズルＮ（例えば、偶数番目のノズルＮ）と、その他のノズルＮ（例えば、奇数番目のノズルＮ）とのＹ軸方向の位置が異なる、所謂千鳥状に配列されるものであってもよい。また、各ノズル列Ｌnにおいて、ノズルＮ間の間隔（ピッチ）は、印刷解像度（ｄｐｉ：dot per inch）に応じて適宜設定され得る。

＜＜１．４．駆動信号生成部について＞＞
次に、図６及び図７を参照しつつ、駆動信号生成部３１の構成及び動作について説明する。

図６は、駆動信号生成部３１の構成を示すブロック図である。
図６に示すように、駆動信号生成部３１は、シフトレジスタＳＲ、ラッチ回路ＬＴ、デコーダーＤＣ、及び、トランスミッションゲートＴＧからなる組を、Ｍ個の吐出部Ｄと１対１に対応するように、Ｍ個有する。以下では、これらＭ個の組を構成する各要素を、図において上から順番に、１段、２段、…、Ｍ段と称することがある。

駆動信号生成部３１には、造形制御部６から、クロック信号ＣLK、波形指定信号ＳＩ、ラッチ信号ＬＡＴ、及び、駆動波形信号Ｃomが供給される。

波形指定信号ＳＩは、造形データＳＤに基づいて定められる信号であり、各吐出部Ｄからのインクの吐出の有無を指定するデジタルの信号である。波形指定信号ＳＩは、波形指定信号ＳＩ[1]〜ＳＩ[Ｍ]を含む。このうち、波形指定信号ＳＩ[m]は、吐出部Ｄ[m]からのインクの吐出の有無を規定する。具体的には、波形指定信号ＳＩ[m]は、吐出部Ｄ[m]に対して、１個のドットを形成するために必要な量のインクの吐出を指定する「１」、または、インクの非吐出を指定する「０」のうち、いずれかの値を示す。

図６に示すように、Ｍ個のシフトレジスタＳＲは、互いに縦続接続されている。各シフトレジスタＳＲは、波形指定信号ＳＩ（ＳＩ[1]〜ＳＩ[Ｍ]）のうち、各段に対応する波形指定信号ＳＩ[m]を、一旦保持する。具体的には、例えば、Ｍ個のシフトレジスタＳＲに対して波形指定信号ＳＩがシリアルで供給される場合において、各シフトレジスタＳＲは、供給された波形指定信号ＳＩをクロック信号ＣLKに従って順次後段に転送する。そして、Ｍ個のシフトレジスタＳＲの全てに波形指定信号ＳＩが転送された場合に、各シフトレジスタＳＲは、波形指定信号ＳＩのうち自身に対応する波形指定信号ＳＩ[m]を保持する。

Ｍ個のラッチ回路ＬＴのそれぞれは、例えばラッチ信号ＬＡＴが立ち上がるタイミングで、Ｍ個のシフトレジスタＳＲのそれぞれに保持された各段に対応する波形指定信号ＳＩ[m]を一斉にラッチする。

ところで、立体物造形装置１が造形処理を実行する期間である動作期間は、複数の単位期間Ｔuから構成される。詳細は後述するが、単位期間Ｔuは、ラッチ信号ＬＡＴにより規定される。
造形制御部６は、駆動信号生成部３１に対して、単位期間Ｔuが開始されるよりも前のタイミングで波形指定信号ＳＩを供給する。そして、造形制御部６は、駆動信号生成部３１の各ラッチ回路ＬＴに対して、単位期間Ｔu毎に波形指定信号ＳＩ[m]がラッチされるように、ラッチ信号ＬＡＴを供給する。

ｍ段のデコーダーＤＣは、ｍ段のラッチ回路ＬＴによってラッチされた波形指定信号ＳＩ[m]をデコードし、各単位期間Ｔuにおいて、ハイレベル（Ｈレベル）またはローレベル（Ｌレベル）のいずれかのレベルに設定された選択信号Ｓel[m]を出力する。
具体的には、ｍ段のデコーダーＤＣは、波形指定信号ＳＩ[m]が、インクの吐出を指定する値（本実施形態では、「１」）を示す場合には、Ｈレベルに設定した選択信号Ｓel[m]を出力し、波形指定信号ＳＩ[m]が、インクの非吐出を指定する値（本実施形態では、「０」）を示す場合には、Ｌレベルに設定した選択信号Ｓel[m]を出力する。

ｍ段のトランスミッションゲートＴＧは、選択信号Ｓel[m]がＨレベルのときにオンし、選択信号Ｓel[m]がＬレベルのときにオフする。各トランスミッションゲートＴＧの一端には、駆動波形信号Ｃomが供給される。ｍ段のトランスミッションゲートＴＧの他端は、ｍ段の出力端ＯTNに電気的に接続されている。
選択信号Ｓel[m]がＨレベルとなり、ｍ段のトランスミッションゲートＴＧがオンする場合、ｍ段の出力端ＯTNから吐出部Ｄ[m]に対して、駆動波形信号Ｃomが駆動信号Ｖin[m]として供給される。
なお、本実施形態では、トランスミッションゲートＴＧがオンからオフに切り替わるタイミング、つまり、単位期間Ｔuの開始及び終了のタイミングにおける駆動波形信号Ｃomの電位を基準電位Ｖ0としている。このため、トランスミッションゲートＴＧがオフする場合、吐出部Ｄ[m]の圧電素子３００が有する容量等により、出力端ＯTNの電位は基準電位Ｖ0に維持される。但し、以下では、説明の便宜上、トランスミッションゲートＴＧがオフする場合には、駆動信号Ｖin[m]の電位が基準電位Ｖ0に維持されることとして説明する場合がある。

以上において説明したように、造形制御部６は、吐出部Ｄ[m]に対して単位期間Ｔu毎に駆動信号Ｖin[m]が供給されるように、駆動信号生成部３１を制御する。これにより、吐出部Ｄ[m]は、単位期間Ｔu毎に、波形指定信号ＳＩ[m]の示す値に応じた量のインクを吐出し、造形台４５上にドットを形成することができる。

図７は、各単位期間Ｔuにおいて造形制御部６が駆動信号生成部３１に供給する各種信号を説明するためのタイミングチャートである。
図７に例示するように、ラッチ信号ＬＡＴはパルス波形Ｐls-Lを有し、当該パルス波形Ｐls-Lにより単位期間Ｔuが規定される。また、図示は省略するが、造形制御部６は、単位期間Ｔu毎に、波形指定信号ＳＩをクロック信号ＣLKに同期させて駆動信号生成部３１に対してシリアルで供給する。

図７に例示するように、本実施形態に係る駆動波形信号Ｃomは、各単位期間Ｔuの開始及び終了のタイミングにおいて、基準電位Ｖ0に設定される。そして、本実施形態に係る駆動波形信号Ｃomは、単位期間Ｔuの開始後に基準電位Ｖ0よりも低い電位に変化した後に基準電位Ｖ0よりも高い電位に変化する波形ＰLを有する。波形ＰLは、吐出部Ｄ[m]に対して当該波形ＰLを有する駆動信号Ｖin[m]が供給された場合に、当該吐出部Ｄ[m]から、１個のボクセルＶxを満たすようなサイズのドットを形成するために必要な量のインクが吐出されるように、調整されている。

ここで、ボクセルＶxとは、所定の厚さΔＺを有し、所定形状を有する仮想的な直方体である。本実施形態において、各ボクセルＶxは、６個のインクカートリッジ４８に貯蔵されている６種類のインクのうち何れかのインクと対応付けられている。具体的には、各ボクセルＶxは、６種類のインクのうち何れかインクの色と対応付けられている。また、上述の通り、立体物Ｏbjを構成する各ドットは５種類の造形用インクのうちの何れかのインクから形成され、支持部を構成する各ドットは支持用インクから形成される。そして、立体物Ｏbj及び支持部は、各ボクセルＶxに形成されるドットの集合体として造形される。
このため、立体物Ｏbjの形状及び色彩は、５種類の造形用インクのうちいずれかに対応する色が付されたボクセルＶxを複数用いることで、ボクセルＶxの集合体として近似的に表現することができる。同様に、支持部の形状は、造形用インクに対応する色の付されたボクセルＶxを複数用いることで、近似的に表現することができる。なお、詳細は後述するが、本実施形態に係る造形データＳＤは、造形体ＬＹの形状及び色彩を、ボクセルＶxの集合体として近似的に表現する。
なお、本明細書では、直方体という概念が、立方体という概念を含むこととして説明する。また、以下では、造形体ＬＹ[q]に対応するボクセルＶxを、ボクセルＶx[q]と称する場合がある。

駆動信号生成部３１は、単位期間Ｔuにおいて、波形指定信号ＳＩ[m]が「１」を示す場合、つまり、選択信号Ｓel[m]がＨレベルを示す場合には、波形ＰLを有する駆動波形信号Ｃomを駆動信号Ｖin[m]として吐出部Ｄ[m]に供給する。これにより、吐出部Ｄ[m]からはインクが吐出され、当該吐出されたインクにより、１個のボクセルＶxを満たすようにドットが形成される。
また、駆動信号生成部３１は、単位期間Ｔuにおいて、波形指定信号ＳＩ[m]が「０」を示す場合、つまり、選択信号Ｓel[m]がＬレベルを示す場合には、基準電位Ｖ0に設定された駆動波形信号Ｃomを駆動信号Ｖin[m]として吐出部Ｄ[m]に供給する。この場合、吐出部Ｄ[m]からはインクは吐出されず、ドットは形成されない（非記録となる）。

＜＜２．造形データ生成処理及び造形処理の概要＞＞
次に、図８及び図９を参照しつつ、立体物造形システム１００が実行する造形データ生成処理及び造形処理の概要ついて説明する。

図８は、造形データ生成処理及び造形処理を実行する場合の、立体物造形システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。図９は、立体物Ｏbjの造形の流れ、具体的には、立体物Ｏbjが造形される場合における、モデルデータＤat及び造形データＳＤ等のデータと、造形体ＬＹ及び立体物Ｏbj等の立体物造形装置１の生成物と、の関係を概略的に説明するための説明図である。

ホストコンピューター９の造形データ生成部９３は、モデルデータ生成部９２が出力するモデルデータＤatを取得すると、図８のステップＳ１００〜Ｓ１３０に示す造形データ生成処理を開始する。

図８に示すように、造形データ生成部９３は、造形データ生成処理が開始されると、モデルデータ生成部９２が出力したモデルデータＤatに基づいて、断面モデルデータＬdatを生成する（Ｓ１００）。
具体的には、造形データ生成部９３は、ステップＳ１００において、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルを所定の厚さΔＺ毎にスライスすることで、図９に例示するPhase-A及びPhase-Cのように、各々が所定の厚さΔＺを有する造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]と１対１に対応する断面モデルデータＬdat[1]〜Ｌdat[Q]を生成する。なお、図９に例示するPhase-Aは、造形体ＬＹ[1]に対応する断面モデルデータＬdat[1]を生成する場合であり、図９に例示するPhase-Cは、造形体ＬＹ[2]に対応する断面モデルデータＬdat[2]を生成する場合である。
ここで、断面モデルデータＬdat[q]とは、造形体ＬＹ[q]を表すモデルの形状及び色彩を示すデータである。なお、本実施形態において、断面モデルデータＬdatは、モデルデータＤatの示す三次元の形状のモデルをスライスした三次元の断面体の形状及び色彩を示すが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、断面モデルデータＬdatは、少なくとも、モデルデータＤatの示す三次元の形状のモデルをスライスしたときの二次元の断面の形状及び色彩を示す情報を含むものであればよい。

ところで、上述のとおり、本実施形態に係るモデルデータＤatは、立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFの形状（輪郭の形状）を指定する。よって、モデルデータＤatの示す形状を忠実に造形した場合、造形される立体物Ｏbjは、厚みを有さない輪郭だけの中空形状となる。しかし、立体物Ｏbjを造形する場合には、立体物Ｏbjの強度を考慮することが必要となる。つまり、立体物Ｏbjを造形する場合には、当該立体物Ｏbjに対して求められる強度が確保されるように、立体物Ｏbjの内側の一部または全部を中実構造とすることが必要となる。このため、本実施形態に係る造形データ生成部９３は、ステップＳ１００において、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルを、外面ＳFより内側の中空部分の少なくとも一部が中実構造となるように補完して、断面モデルデータＬdatを生成する。
以下では、造形データ生成処理のうちモデルデータＤatの示すモデルの中空部分を補完し、当該中空部分の少なくとも一部を中実構造とした断面モデルデータＬdatを生成する処理を、形状補完処理と称する。また、以下では、断面モデルデータＬdatの示す、補完後の立体物Ｏbjのモデル、すなわち、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの中空部分の少なくとも一部が中実構造となるように補完されたモデルを、補完モデルと称する場合がある。なお、形状補完処理についての詳細は後述する。

造形データ生成部９３は、図８に示すように、断面モデルデータＬdat[q]に基づいて、ボクセルデータＶＤ[q]を生成する（Ｓ１１０）。
具体的には、造形データ生成部９３は、ステップＳ１１０において、図９に例示するPhase-B及びPhase-Dのように、断面モデルデータＬdat[q]により表わされる立体物Ｏbjの補完モデルの断面体の形状及び色彩を、ボクセルＶxの単位で格子状に離散化して表現したボクセルデータＶＤを生成する。すなわち、造形データ生成部９３は、断面モデルデータＬdat[q]により表わされる立体物Ｏbjの補完モデルの断面体の形状及び色彩を、ボクセルＶxの集合体として近似的に表わすデータである、ボクセルデータＶＤ[q]を生成する。なお、図９に示すPhase-Bは、断面モデルデータＬdat[1]の示す断面体を近似したボクセルＶxの集合体を表わすボクセルデータＶＤ[1]が生成された場合を例示し、図９に示すPhase-Dは、断面モデルデータＬdat[2]の示す断面体を近似したボクセルＶxの集合体を表わすボクセルデータＶＤ[2]が生成された場合を例示している。

造形データ生成部９３は、図８に示すように、強度指標値ＳTに基づいて、ドット形成指標値ＲFを生成する（Ｓ１２０）。
具体的には、造形データ生成部９３は、ステップＳ１２０において、強度指標値ＳTの示す強度を立体物Ｏbjが確保するために必要となるドット形成率αを算出し、算出結果に応じたドット形成指標値ＲFとして出力する。
例えば、造形データ生成部９３は、強度指標値ＳTが、立体物Ｏbjの造形に使用可能なインク量を示す値である場合には、当該使用可能なインク量と、立体物Ｏbjの体積を満たすために必要なインク量と、に基づいて、ドット形成指標値ＲFを算出すればよい。また、例えば、造形データ生成部９３は、強度指標値ＳTが、立体物Ｏbjの有すべき強度のレベルを示す値である場合には、立体物Ｏbjの形状やサイズに基づいて、当該強度を確保するために必要なインク量を演算し、当該演算結果に基づいてドット形成指標値ＲFを算出すればよい。

次に、造形データ生成部９３は、図８に示すように、ボクセルデータＶＤとドット形成指標値ＲFとに基づいて、造形データＳＤを生成する（Ｓ１３０）。

具体的には、ステップＳ１３０において、まず、造形データ生成部９３のうち決定部９５が、ボクセルデータＶＤ[q]の示すボクセルＶxの集合体の中から、ドット形成指標値ＲFに応じて対象ボクセルＶxTを決定する対象ボクセル決定処理を実行する。ここで、対象ボクセルＶxTとは、ドットが形成されるボクセルＶxである。また、以下では、対象ボクセルＶxT以外のボクセルＶx、すなわち、ドットが形成されないボクセルＶxを、非対象ボクセルＶxHと称する場合がある。なお、対象ボクセル決定処理の詳細については後述する。

次に、造形データ生成部９３は、ステップＳ１３０において、対象ボクセル決定処理における決定結果に応じて、造形データＳＤ[q]を生成する。図９に示すPhase-Eは、ボクセルデータＶＤ[1]に基づいて造形データＳＤ[1]が生成され、造形データＳＤ[1]に応じた造形体ＬＹ[1]が形成される場合を例示し、図９に示すPhase-Fは、ボクセルデータＶＤ[2]に基づいて造形データＳＤ[2]が生成され、造形データＳＤ[2]に応じた造形体ＬＹ[2]が形成される場合を例示している。

上述の通り、造形データＳＤ[q]は、造形体ＬＹ[q]の形状及び色彩を指定するデータである。より詳細には、造形データＳＤ[q]は、ボクセルデータＶＤ[q]の示すボクセルＶxの集合体の中で、ドットを形成すべきボクセルＶxである対象ボクセルＶxTを指定するとともに、各対象ボクセルＶxTにおいて形成すべきドットの色を指定するデータである。なお、本実施形態において、造形データ生成部９３は、対象ボクセルＶxTにおいて形成すべきドットの色を、当該ドットを形成するインクの種類（インクの色）により指定する。
なお、図９のPhase-E及びPhase-Fでは、説明の便宜上、造形データＳＤ[q]を構成する全てのボクセルＶxに対してドットが形成される場合、つまり、造形データＳＤ[q]を構成する複数のボクセルＶxの全てが対象ボクセルＶxTである場合を例示している。

以上において説明したように、造形データ生成部９３は、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の造形データ生成処理を実行することで、モデルデータＤat及び強度指標値ＳTに基づいて造形データＳＤを生成する。

立体物造形システム１００は、造形データ生成処理を実行した後に、図８のステップＳ１４０〜Ｓ１９０に示す造形処理を実行する。
造形処理は、造形制御部６による制御の下で立体物造形装置１が実行する処理であり、ホストコンピューター９が生成した造形データＳＤを、立体物造形装置１が取得して記憶部６０に格納した後に開始される処理である。

図８に示すように、造形制御部６は、造形処理が開始されると、積層処理の実行回数を示す変数ｑに値「１」を設定する（Ｓ１４０）。次に、造形制御部６は、造形データ生成部９３が生成した造形データＳＤ[q]を記憶部６０から取得する（Ｓ１５０）。また、造形制御部６は、造形台４５が、造形体ＬＹ[q]を形成するための位置に移動するように、昇降機構駆動モーター７１を制御する（Ｓ１６０）。なお、造形体ＬＹ[q]を形成するための造形台４５の位置とは、造形データＳＤ[q]の指定するドット形成位置（ボクセルＶx[q]）に対して、ヘッドユニット３から吐出されたインクが着弾可能な位置であれば、どのような位置であってもよい。例えば、造形制御部６は、ステップＳ１６０において、造形体ＬＹ[q]とヘッドユニット３とのＺ軸方向の間隔が一定となるように造形台４５の位置を制御してもよい。この場合、造形制御部６は、例えば、ｑ回目の積層処理において造形体ＬＹ[q]を形成した後、（ｑ＋１）回目の積層処理による造形体ＬＹ[q+1]の形成が開始されるまでの間に、造形台４５を所定の厚さΔＺだけ−Ｚ方向に移動させればよい。

次に、造形制御部６は、造形データＳＤ[q]に応じた造形体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（以下、ヘッドユニット３、位置変化機構７、及び、硬化ユニット６１を「ヘッドユニット３等」と称する）の動作を制御する（Ｓ１７０）。
具体的には、造形制御部６は、ステップＳ１７０において、まず、造形データＳＤ[q]に基づいて波形指定信号ＳＩを生成し、生成した波形指定信号ＳＩにより造形用インクまたは支持用インクを吐出させるようにヘッドユニット３の動作を制御する。また、造形制御部６は、ステップＳ１７０において、吐出されたインクを硬化させてドットを形成するように、硬化ユニット６１の動作を制御する。なお、図９からも明らかなように、造形体ＬＹ[1]は造形台４５上に形成され、造形体ＬＹ[q+1]は造形体ＬＹ[q]の上に形成される。

以上において説明したステップＳ１５０〜Ｓ１７０の処理が、積層処理に該当する。立体物造形装置１は、ステップＳ１５０〜Ｓ１７０に示す積層処理を実行することにより、造形データＳＤ[q]に応じた造形体ＬＹ[q]を形成する。なお、図９では、Phase-Eにおいて、造形データＳＤ[1]に基づく造形体ＬＹ[1]が形成され、Phase-Fにおいて、造形データＳＤ[2]に基づく造形体ＬＹ[2]を形成される場合を例示している。

次に、造形制御部６は、変数ｑが「ｑ＜Ｑ」を充足するか否かを判定する（Ｓ１８０）。そして、造形制御部６は、ステップＳ１８０における判定結果が肯定である場合、変数ｑに「１」を加算した上で、処理をステップＳ１５０に進める（Ｓ１９０）。また、造形制御部６は、ステップＳ１８０における判定結果が否定である場合、すなわち、変数ｑが「ｑ＝Ｑ」に達した場合、造形処理を終了させる。

このように、立体物造形装置１は、図９に例示するPhase-E及びPhase-Fのように、造形データＳＤ[1]〜ＳＤ[Q]に対応する造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]を順番に積層させることで、図９に例示するPhase-Gのように立体物Ｏbjを造形する。

以上において説明したように、立体物造形システム１００は、造形データ生成部９３において、図８のステップＳ１００〜Ｓ１３０に示す造形データ生成処理を実行することで、モデルデータＤat及び強度指標値ＳTに基づいて造形データＳＤ[1]〜ＳＤ[Q]を生成する。そして、立体物造形システム１００は、立体物造形装置１において、造形制御部６の制御の下で、図８のステップＳ１４０〜Ｓ１９０に示す造形処理を実行することで、モデルデータＤatの示すモデルの形状及び色彩を再現するような立体物Ｏbjを造形する。

なお、図８は、造形データ生成処理及び造形処理の流れの一例を示すものに過ぎない。例えば、図８では、造形データ生成処理が終了した後に、造形処理を開始するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、造形データ生成処理が終了する前に造形処理を開始してもよい。例えば、造形データ生成処理において造形データＳＤ[q]が生成された場合には、次の造形データＳＤ[q+1]の生成を待つことなく、造形データＳＤ[q]に応じた造形体ＬＹ[q]を形成する造形処理（つまり、ｑ回目の積層処理）を実行してもよい。

ところで、図９に示す例では、２回目の積層処理で形成される造形体ＬＹ[2]を構成するボクセルＶx[2]の−Ｚ方向に、１回目の積層処理で形成される造形体ＬＹ[1]を構成するボクセルＶx[1]が存在する。しかし、立体物Ｏbjの形状によっては、ボクセルＶx[2]の下側にボクセルＶx[1]が存在しない場合がある。この場合、ボクセルＶx[2]にドットを形成しようとしても、当該ドットが、本来形成すべき位置よりも下側に形成されてしまうことがある。よって、「ｑ≧２」である場合であって、ボクセルＶx[q]の下側にボクセルＶx[q-1]が存在しない場合には、ボクセルＶx[q]に対応する位置にドットを形成するために、当該ボクセルＶx[q]の下側の少なくとも一部に、当該ボクセルＶx[q]に形成されるドットを支持するための支持部を設ける必要がある。
そこで、本実施形態では、断面モデルデータＬdatが、立体物Ｏbjの形状を定めるモデルの他に、立体物Ｏbjを造形する際に必要となる支持部の形状を定めるデータを含むこととする。つまり、本実施形態において、造形体ＬＹ[q]には、立体物Ｏbjのうちｑ回目の積層処理で形成すべき部分と、支持部のうちｑ回目の積層処理で形成すべき部分と、の双方が含まれる。換言すれば、造形データＳＤ[q]は、立体物Ｏbjのうち造形体ＬＹ[q]として形成される部分の形状及び色彩をボクセルＶx[q]の集合として表したデータと、支持部のうち造形体ＬＹ[q]として形成される部分の形状をボクセルＶx[q]の集合として表したデータと、を含む。
本実施形態に係る造形データ生成部９３は、ステップＳ１００において、モデルデータＤatに基づいて、ボクセルＶx[q]の形成のために支持部を設ける必要があるか否かを判定する。そして、造形データ生成部９３は、ステップＳ１００において、当該判定の結果が肯定である場合には、立体物Ｏbjの他に支持部が設けられるような断面モデルデータＬdatを生成する。
なお、支持部は、立体物Ｏbjの造形後に除去される。このため、支持部は、立体物Ｏbjの造形後に容易に除去することのできる材料、例えば、水溶性のインク、または、立体物Ｏbjを造形するインクよりも低い融点のインク等で構成されることが好ましい。

＜＜３．形状補完処理＞＞
上述のとおり、造形データ生成部９３は、図８のステップＳ１００において、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの中空部分の一部または全部を補完して、立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFよりも内側の少なくとも一部が中実構造となる立体物Ｏbjの補完モデルを生成し、当該補完モデルの断面体を示す断面モデルデータＬdatを生成する形状補完処理を実行する。
以下では、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照しつつ、立体物Ｏbjの補完モデルの構造と、当該補完モデルを生成する形状補完処理と、について説明する。

図１０Ａは、立体物Ｏbjの補完モデルの斜視図である。図１０Ａでは、図示の都合上、図９とは異なる直方体形状の立体物Ｏbjを造形する場合を想定する。なお、外観上は、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルと、形状補完処理により生成される立体物Ｏbjの補完モデルとは、同一の形状を有する。

図１０Ｂは、図１０Ａに示す立体物Ｏbjの補完モデルを、直線γ−Γを通りＸ軸及びＹ軸に平行な平面で切断したときの断面図である。図１０Ｂに示すように、立体物Ｏbjの補完モデルは、モデルの外面ＳFから内側に厚さΔＬまでの部分である外郭部Ｌ-EXと、外郭部Ｌ-EXよりも内側の部分である内側部Ｌ-IN（「立体物の内部」の一例）と、からなる。このような立体物Ｏbjの補完モデルを生成するために、造形データ生成部９３は形状補完処理を実行する。
具体的には、造形データ生成部９３は、形状補完処理において、図１０Ｂに示すように、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの外面ＳFから内側に厚さΔＬまでの部分を、外郭部Ｌ-EXとして定める。また、造形データ生成部９３は、形状補完処理において、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルのうち、外郭部Ｌ-EXよりも内側の部分を内側部Ｌ-INとして定める。これにより、造形データ生成部９３は、外郭部Ｌ-EXと内側部Ｌ-INとからなる立体物Ｏbjの補完モデルを生成する。そして、造形データ生成部９３は、立体物Ｏbjの補完モデルをスライスすることで、立体物Ｏbjの補完モデルの断面体示す断面モデルデータＬdatを生成する。

なお、立体物Ｏbjは、形状補完処理にて生成される立体物Ｏbjの補完モデルに基づいて形成されたドットの集合体である。つまり、立体物Ｏbjは、補完モデルの外郭部Ｌ-EXに対応する部分と、補完モデルの内側部Ｌ-INに対応する部分と、に区分される。以下では、立体物Ｏbjのうち補完モデルの外郭部Ｌ-EXに対応する部分を、単に、立体物Ｏbjの外郭部Ｌ-EXと称し、立体物Ｏbjのうち補完モデルの内側部Ｌ-INに対応する部分を、単に、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INと称する。

ここで、立体物Ｏbjの外郭部Ｌ-EXは、立体物Ｏbjの外面ＳFを含み、立体物Ｏbjの外形を表すための部分であり、また、立体物Ｏbjに彩色を施すためにも用いるられる部分である。立体物Ｏbjの外郭部Ｌ-EXは、彩色インクを含む造形用インクにより形成される。
なお、本実施形態において、補完モデルのうち立体物Ｏbjの外郭部Ｌ-EXに対応する部分は、対象ボクセルＶxTの集合として近似される。つまり、本実施形態において、補完モデルの外郭部Ｌ-EXを近似するボクセルＶxの集合体は、ドットを形成すべきボクセルＶxである対象ボクセルＶxTのみからなり、非対象ボクセルＶxHを含まないこととする。

立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INは、立体物Ｏbjの強度を確保するための部分である。
立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INは、任意の造形用インクにより形成してもよいが、目立たない色を有すること、及び、硬化した場合に高い強度を確保可能なこと、という２つの要件のうち、一方または双方を満たすインクで形成することが好ましい。ここで、目立たない色のインクとは、例えば、無彩色インクやクリアーインクである。高い強度を確保可能なインクとは、例えば、クリアーインク等の色材成分の少ないインクである。本実施形態では、一例として、内側部Ｌ-INを、クリアーインクにより形成する場合を想定する。

本実施形態において、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INに対応するボクセルＶxの集合体は、対象ボクセルＶxTと、非対象ボクセルＶxHと、を含む。具体的には、決定部９５は、対象ボクセル決定処理を実行することにより、内側部Ｌ-INに含まれる各ボクセルＶxを、対象ボクセルＶxTまたは非対象ボクセルＶxHの何れかに分類する。換言すれば、決定部９５は、対象ボクセル決定処理を実行することにより、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INに対応するボクセルＶxの集合体の中から対象ボクセルＶxTを決定し、これにより、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INのドット配置を決定する。

以下では、ボクセルデータＶＤの示すボクセルＶxのうち、補完モデルの外郭部Ｌ-EXを表わすためのボクセルＶxを、外部ボクセルＶx-EXと称する。特に、断面モデルデータＬdat[q]に対応する外部ボクセルＶx-EXを、符号ｑを付して、外部ボクセルＶx-EX[q]と表現する場合がある。なお、以上の説明からも明らかであるが、本実施形態に係る全ての外部ボクセルＶx-EXは、対象ボクセルＶxTに分類されることになる。
また、以下では、ボクセルデータＶＤの示すボクセルＶxのうち、補完モデルの内側部Ｌ-INを表わすためのボクセルＶxを、内部ボクセルＶx-INと称する。特に、断面モデルデータＬdat[q]に対応する内部ボクセルＶx-INを、符号ｑを付して、内部ボクセルＶx-IN[q]と表現する場合がある。なお、以上の説明からも明らかであるが、本実施形態に係る各内部ボクセルＶx-INは、対象ボクセル決定処理において、対象ボクセルＶxTまたは非対象ボクセルＶxHの何れか一方に分類されることになる。

ところで、本実施形態では、立体物Ｏbjの補完モデルの外郭部Ｌ-EXが、一様な厚さΔＬを有するように定められる場合を例示しているが、これは一例であり、立体物Ｏbjの補完モデルの外郭部Ｌ-EXは、例えば、立体物Ｏbjが自重により崩壊しない程度の最低限の強度を確保可能な厚さを有していればよく、また、外郭部Ｌ-EXの厚さは一様でなくてもよい。

本実施形態では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、積層方向に直交する平面によって立体物Ｏbjを切断したときの切断面において、積層方向と直交する方向であって、且つ、切断面の幅が最も狭くなる方向を、方向Ｗ1OBJ（「第１方向」の一例）と定める。本実施形態では、ホストコンピューター９に設けられたモデルデータ生成部９２が、モデルデータＤatを生成する際に、方向Ｗ1OBJを定めることとする。但し、造形データ生成部９３が、モデルデータＤatに基づいて方向Ｗ1OBJを定めてもよい。また、説明の便宜上、積層方向と直交する方向であって、且つ、方向Ｗ1OBJに交差する方向を、方向Ｗ2OBJ（「第２方向」の一例）と定める。
図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例では、積層方向である＋Ｚ方向に直交するＸＹ平面による立体物Ｏbjの切断面において、辺Ｌ1の延在方向の幅ΔＹが、他の方向における幅、例えば、辺Ｌ2の延在方向の幅ΔＸ等よりも短い。このため、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例では、辺Ｌ1の延在方向を方向Ｗ1OBJと定めている。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例では、一例として、辺Ｌ2の延在方向を方向Ｗ2OBJと定めている。
また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例において、立体物Ｏbjは、辺Ｌ1とＹ軸とが平行となり、且つ、辺Ｌ2とＸ軸とが平行となるような姿勢で配置されている。よって、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す例において、方向Ｗ1OBJは＋Ｙ方向となり、且つ、方向Ｗ2OBJは＋Ｘ方向となる。

なお、本実施形態に係る立体物造形システム１００は、立体物造形装置１が立体物Ｏbjを造形する場合において、立体物造形装置１から見た立体物Ｏbjの姿勢のうち、Ｚ軸周りの回転方向の姿勢を自由に定めることができることとする。すなわち、本実施形態に係る造形データ生成部９３は、造形データＳＤ[1]〜ＳＤ[Q]の示す立体物Ｏbjの姿勢が、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルの姿勢に対して、Ｚ軸回りの回転を施した姿勢となるような、ボクセルデータＶＤ及び造形データＳＤを生成することが可能である。
よって、図１０Ａ及び図１０Ｂでは、方向Ｗ1OBJが＋Ｙ方向となる場合を例示しているが、立体物Ｏbjが、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す姿勢からＺ軸周りに回転させた姿勢となる場合には、当該回転に応じて、方向Ｗ1OBJもＸＹ平面内で回転することになる。

＜＜４．対象ボクセル決定処理＞＞
造形データ生成部９３は、造形データ生成処理のうち図８のステップＳ１３０において、対象ボクセルＶxTを決定する対象ボクセル決定処理を実行する。

上述の通り、外郭部Ｌ-EXを近似するボクセルＶxの集合体は、対象ボクセルＶxTのみを含み、非対象ボクセルＶxHを含まない。換言すれば、外郭部Ｌ-EXにおいて、各ボクセルＶxは対象ボクセルＶxTであり、対象ボクセルＶxTまたは非対象ボクセルＶxHの何れか一方への分類は不要である。このため、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理は、内側部Ｌ-INのみを対象とし、外郭部Ｌ-EXは対象としないこととする。つまり、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理は、内側部Ｌ-INにおける対象ボクセルＶxTを決定する処理、換言すれば、立体物Ｏbjの内部構造を決定する処理である。

図１１は、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理により決定される、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの構造（立体物Ｏbjの内部構造）の一例を示す斜視図である。なお、図１１では、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INのみを透過的に表わしている。

本実施形態に係る対象ボクセル決定処理では、図１１に例示するように、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおいて、Ｚ軸方向（「所定方向」の一例）に延在する１または複数の支柱Ｋが設けられるように対象ボクセルＶxTを決定する。より具体的には、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理では、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INに設けられる支柱Ｋの本数、各支柱Ｋの形状、及び、各支柱Ｋの位置を決定する。図１１では、一例として、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INに８本の支柱Ｋ1〜Ｋ8が設けられる場合を示している。
なお、本実施形態では、支柱Ｋの形成の容易さを鑑み、Ｚ軸方向に延在する支柱Ｋを形成する場合、換言すれば、造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]を積層させる方向に延在する支柱Ｋを形成する場合を想定している。但し、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、支柱Ｋの延在方向となる「所定方向」は、Ｚ軸方向とは異なっていても構わない。

また、詳細は後述するが、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理では、立体物ＯbjをＸＹ平面で切断した場合において、内側部Ｌ-INに形成される１または複数の支柱Ｋのうち、方向Ｗ1OBJにおける長さが、方向Ｗ2OBJにおける長さよりも長い断面を有する支柱Ｋの本数が、方向Ｗ2OBJにおける長さが、方向Ｗ1OBJにおける長さよりも長い断面を有する支柱Ｋの本数よりも多くなるように、立体物Ｏbjの内部構造を決定する。
例えば、図１１では、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおいて、方向Ｗ1OBJに長い断面を有する支柱Ｋが、支柱Ｋ1〜Ｋ8の８本なのに対して、方向Ｗ2OBJに長い断面を有する支柱Ｋが、０本である場合を例示している。

以下、図１１に加え、図１２乃至図１５を参照しつつ、対象ボクセル決定処理について説明する。

図１２は、対象ボクセル決定処理において使用するディザマスクＤZの一例である。
図１２に示される複数のセル（四角形の升目）の各々は、ディザマスクＤZの格納要素を表わす。また、複数のセルの各々に付された数値は、ディザマスクＤZの各格納要素に格納された閾値を表わす。また、本実施形態において、ディザマスクＤZには、当該ディザマスクＤZを使用してドットの配置を決定した場合に、２つのドットが隣り合って形成される確率が最も高くなることが予定される方向Ｗ1DZが定められている。
なお、以下では、図１２に示すように、ディザマスクＤZが、１０行１０列の１００個の格納要素を有し、当該１００個の格納要素に１から１００までの１００個の整数が閾値として格納されている場合を、一例として説明する。また、以下の説明では、ドット形成指標値ＲFが、ドット形成率αを百分率で表わした「０≦ＲF≦１００」を満たす整数である場合を想定する。また、本実施形態では、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、互いに異なるユニークな値となるように定められていることとする。

図１３Ａ乃至図１３Ｃは、ディザマスクＤZの有する複数の閾値と、ボクセルデータＶＤ[q]の示すボクセルＶxの集合体のうち内側部Ｌ-INを構成する複数の内部ボクセルＶx-IN[q]と、の関係を説明するための説明図である。
図１３Ａ乃至図１３Ｃに示される複数のセルの各々は、ディザマスクＤZの各格納要素と、ボクセルデータＶＤ[q]の示す各内部ボクセルＶx-IN[q]と、の両方を表わす。また、複数のセルの各々に付された数値は、ディザマスクＤZの各格納要素に格納された閾値を表わす。また、内部ボクセルＶx-IN[q]のうち、対象ボクセルＶxTとして分類された内部ボクセルＶx-IN[q]を、網掛けの付されたセルとして表わし、非対象ボクセルＶxHとして分類された内部ボクセルＶx-IN[q]を、背景が無地のセルとして表わす。
以下では、説明の便宜上、図１３Ａ乃至図１３Ｃに示すように、ボクセルデータＶＤ[q]の示す複数の内部ボクセルＶx-IN[q]と、ディザマスクＤZの有する複数の格納要素と、をＸＹ平面上で仮想的に重ね合わせることで、内部ボクセルＶx-IN[q]と、Ｚ軸方向から見て当該内部ボクセルＶx-IN[q]に重なる位置の格納要素と、を対応付けることとする。
なお、以下の説明では、造形体ＬＹ[1]〜ＬＹ[Q]の各々の内側部Ｌ-INが、Ｘ軸方向において１０ボクセルＶx分の長さ、Ｙ軸方向において１３ボクセルＶx分の長さの長方形形状を有する場合を想定する。

図１４は、対象ボクセル決定処理を実行する場合の、決定部９５の動作の一例を示すフローチャートである。

決定部９５は、対象ボクセル決定処理が開始されると、まず、図１３Ａ乃至図１３Ｃに示すように、立体物Ｏbjに応じて定められる方向Ｗ1OBJと、ディザマスクＤZに対して定められた方向Ｗ1DZと、が同じ方向となるように、立体物ＯbjとディザマスクＤZとの一方または両方を、Ｚ軸周りに回転させる（Ｓ２００）。
なお、ステップＳ２００において、立体物Ｏbj及びディザマスクＤZの一方または両方をＺ軸回りに回転させた場合、造形データＳＤ[q]におけるボクセルＶxの延在方向と、ディザマスクＤZにおける格納要素の延在方向と、が異なる方向となることがある。例えば、造形データＳＤ[q]の示すボクセルＶxの延在方向が、Ｘ軸と４５度をなす方向であるのに対して、ディザマスクＤZの有する格納要素の延在方向が、Ｘ軸方向となる場合、等が想定される。このような場合、造形データＳＤ[q]の示す各内部ボクセルＶx-INと、ディザマスクＤZの有する各格納要素と、を１対１に対応付ける際の処理負荷が増大する可能性が高くなる。
このため、例えば、ステップＳ１１０で行うボクセルデータＶＤ[q]の生成において、方向Ｗ1OBJと、方向Ｗ1DZとを同じ方向とした場合に、造形データＳＤ[q]におけるボクセルＶxの延在方向と、ディザマスクＤZの有する格納要素の延在方向と、が同一方向となるようなボクセルデータＶＤ[q]を生成してもよい。すなわち、図９に示すボクセルデータＶＤ[q]は、複数のボクセルＶxを、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに整列するような向きでマトリックス状に配置しているが、このような態様に限定されるものではなく、ボクセルデータＶＤ[q]は、複数のボクセルＶxを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とは異なる方向に整列するような向きでマトリックス状に配置してもよい。具体的には、ボクセルデータＶＤ[q]は、複数のボクセルＶxを、方向Ｗ1OBJと方向Ｗ1OBJに直交する方向とに整列するような向きでマトリックス状に配置したデータであることが好ましい。

次に、決定部９５は、変数ｑを値「１」に初期化する（Ｓ２１０）。

次に、決定部９５は、図１３Ａ乃至図１３Ｃに示すように、ボクセルデータＶＤ[q]の示すボクセルＶxの集合体のうち内側部Ｌ-INを構成する複数の内部ボクセルＶx-IN[q]と、ディザマスクＤZの複数の格納要素と、を１対１に対応付ける（Ｓ２２０）。
ところで、図１３Ａ乃至図１３Ｃに例示する場合、すなわち、ディザマスクＤZが１０×１０個の格納要素を有し、ボクセルデータＶＤ[q]の内側部Ｌ-INが１０×１３個の内部ボクセルＶx-INを有する場合のように、ディザマスクＤZのサイズ（格納要素数）が、ボクセルデータＶＤ[q]の内側部Ｌ-INのサイズ（内部ボクセル数）よりも小さい場合がある。このような場合には、同一のディザマスクＤZを複数用意し、当該複数のディザマスクＤZをＸＹ平面上に並べることで、ボクセルデータＶＤ[q]の示す複数の内部ボクセルＶx-INを、複数のディザマスクＤZにより覆う。これにより、ＸＹ平面上に並べられた複数のディザマスクＤZの有する複数の格納要素と、ＸＹ平面上に並べられたボクセルデータＶＤ[q]の示す複数の内部ボクセルＶx-IN[q]と、を１対１に対応付けることができる。
なお、図１３Ａ乃至図１３Ｃでは、ボクセルデータＶＤ[q]の示す複数の内部ボクセルＶx-IN[q]を、２個のディザマスクＤZを用いて覆っている。より詳細には、図１３Ａ乃至図１３Ｃでは、ディザマスクＤZ(1)の１０行１０列の格納要素、及び、ディザマスクＤZ(2)の１０行３列の格納要素からなる、合計１３０個の格納要素と、ボクセルデータＶＤ[q]の１３０個の内部ボクセルＶx-IN[q]と、を１対１に対応付けている場合を例示している。

次に、決定部９５は、ボクセルデータＶＤ[q]の示す複数の内部ボクセルＶx-IN[q]のうち、実行中の対象ボクセル決定処理において未選択の内部ボクセルＶx-IN[q]の中から、一の内部ボクセルＶx-IN[q]を選択する（Ｓ２３０）。

次に、決定部９５は、図８のステップＳ１２０において生成されたドット形成指標値ＲFと、ディザマスクＤZの有する複数の閾値のうちステップＳ２３０において選択された一の内部ボクセルＶx-IN[q]に対応する閾値と、を比較し、ドット形成指標値ＲFが当該閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２４０）。

そして、決定部９５は、ステップＳ２４０における判定結果が肯定である場合、つまり、ドット形成指標値ＲFが一の内部ボクセルＶx-IN[q]に対応する閾値以上である場合には、当該一の内部ボクセルＶx-IN[q]を、ドットを形成すべき対象ボクセルＶxTとして決定する（Ｓ２５０）。
他方、決定部９５は、ステップＳ２４０における判定結果が否定である場合、当該一の内部ボクセルＶx-IN[q]を、ドットの形成されない非対象ボクセルＶxHとして決定する（Ｓ２６０）。

次に、決定部９５は、ボクセルデータＶＤ[q]の示す内側部Ｌ-INの全ての内部ボクセルＶx-IN[q]が、実行中の対象ボクセル決定処理のステップＳ２３０において選択され、各内部ボクセルＶx-IN[q]が、対象ボクセルＶxTまたは非対象ボクセルＶxHの何れかに分類済みであるか否かを判定する（Ｓ２７０）。そして、決定部９５は、ステップＳ２７０における判定結果が否定である場合、処理をステップＳ２３０に進める。また、決定部９５は、ステップＳ２７０における判定結果が肯定である場合、変数ｑが「ｑ＜Ｑ」を充足するか否かを判定する（Ｓ２８０）。
そして、決定部９５は、ステップＳ２８０における判定結果が肯定である場合、変数ｑに「１」を加算した上で、処理をステップＳ２２０に進める（Ｓ２９０）。また、決定部９５は、ステップＳ２８０における判定結果が否定である場合、すなわち、変数ｑが「ｑ＝Ｑ」に達した場合、対象ボクセル決定処理を終了させる。

なお、上述の通り、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理では、内側部Ｌ-INにおいて、Ｚ軸方向に延在する支柱Ｋが形成されるように対象ボクセルＶxTを決定する。このため、内側部Ｌ-INにおいて、Ｚ軸方向に連続するように複数の対象ボクセルＶxTが設けられ、Ｚ軸方向に連続するように複数の非対象ボクセルＶxHが設けられることになる。すなわち、内側部Ｌ-INにおいて、ボクセルデータＶＤ[q]の示す一の内部ボクセルＶx-IN[q]の＋Ｚ方向に、ボクセルデータＶＤ[q+1]の示す他の内部ボクセルＶx-IN[q+1]が存在する場合、一の内部ボクセルＶx-IN[q]が対象ボクセルＶxTであるときは、他の内部ボクセルＶx-IN[q+1]も対象ボクセルＶxTとなり、一の内部ボクセルＶx-IN[q]が非対象ボクセルＶxHであるときは、他の内部ボクセルＶx-IN[q+1]も非対象ボクセルＶxHとなる。
このため、本実施形態では、一の内部ボクセルＶx-IN[q]に対応するディザマスクＤZの格納要素（または閾値）と、他の内部ボクセルＶx-IN[q+1]に対応するディザマスクＤZの格納要素（または閾値）と、が等しくなるように、内部ボクセルＶx-IN[q]とディザマスクＤZの格納要素との対応付けを行う。具体的には、図１４のステップＳ２３０において、ボクセルデータＶＤ[q]を覆う各ディザマスクＤZのＸＹ平面における位置と、ボクセルデータＶＤ[q+1]を覆う各ディザマスクＤZのＸＹ平面における位置と、が等しくなるように、内部ボクセルＶx-IN[q]とディザマスクＤZの格納要素との対応付けを行う。

また、上述のとおり、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INに設けられる支柱Ｋは、Ｚ軸方向に延在する。このため、本実施形態において、決定部９５は、図１４のステップＳ２２０〜Ｓ２７０の処理を少なくとも１回実行すれば、ＸＹ平面上における支柱Ｋの本数、形状、及び、位置の決定が可能である。例えば、図１１に示すように、内側部Ｌ-INをＸＹ平面により切断した内側部Ｌ-INの断面体の形状が、Ｚ軸方向の位置が変化しても同一の場合、一のボクセルデータＶＤに対してのみステップＳ２２０〜Ｓ２７０の処理を実行し、他のボクセルデータＶＤについては一のボクセルデータＶＤにおける処理結果を流用することができる。このため、決定部９５は、図１４のステップＳ２２０〜Ｓ２７０の処理を１回のみ実行するものであってもよい。
なお、Ｚ軸方向の位置に応じて、内側部Ｌ-INの断面体の形状がＺ軸方向の位置の変化に伴って変化する場合、内側部Ｌ-INをＸＹ平面に射影した形状を有するような内部ボクセルＶx-IN[q]の集合体を表わす仮想的なボクセルデータＶＤを生成し、当該仮想的なボクセルデータＶＤに対してステップＳ２２０〜Ｓ２７０の処理を実行し、当該処理結果を各ボクセルデータＶＤについて流用すればよい。

以上において説明したように、決定部９５は、対象ボクセル決定処理により、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおける支柱Ｋの本数、形状、位置を、ドット形成指標値ＲFに応じて決定する。
例えば、図１３Ａでは、ドット形成指標値ＲFが「２０」であるため、「２０」以下の閾値に対応する内部ボクセルＶx-IN[q]が、対象ボクセルＶxTとして決定される。このため、図１３Ａに示す例では、ボクセルデータＶＤ[q]に含まれる１３０個の内部ボクセルＶx-IN[q]のうち、２８個の内部ボクセルＶx-IN[q]が、対象ボクセルＶxTとして分類され、当該２８個の対象ボクセルＶxTに対応する位置にドットが形成される。この結果、図１１に示すように、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおいて、８本の支柱Ｋ1〜Ｋ8が形成される。なお、図１３Ａに示す例では、８本の支柱Ｋ1〜Ｋ8は、何れも、方向Ｗ1OBJに長い断面を有する支柱Ｋである。
これに対して、図１３Ｂでは、ドット形成指標値ＲFが、図１３Ａの場合よりも小さい「１０」であるため、ボクセルデータＶＤ[q]に含まれる１３０個の内部ボクセルＶx-IN[q]のうち、対象ボクセルＶxTとして分類される内部ボクセルＶx-IN[q]の個数も、図１３Ａの場合よりも少ない１５個となる。この結果、図１３Ｂでは、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおいて、図１３Ａに示す場合よりも少ない本数の支柱Ｋ1〜Ｋ6が形成され、また、各支柱Ｋも、図１３Ａに示す場合よりも小さい断面積を有することとなる。なお、図１３Ｂに示す例では、６本の支柱Ｋ1〜Ｋ6は、何れも、方向Ｗ1OBJに長い断面を有する支柱Ｋである。
逆に、図１３Ｃでは、ドット形成指標値ＲFが、図１３Ａの場合よりも大きい「３０」であるため、ボクセルデータＶＤ[q]に含まれる１３０個の内部ボクセルＶx-IN[q]のうち、対象ボクセルＶxTとして分類される内部ボクセルＶx-IN[q]の個数も、図１３Ａの場合よりも多い４２個となる。この結果、図１３Ｃでは、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおいて、図１３Ａに示す場合よりも多い本数の支柱Ｋ1〜Ｋ10が形成され、また、各支柱Ｋも、図１３Ａに示す場合よりも大きい断面積を有することとなる。なお、図１３Ｃに示す例では、１０本の支柱Ｋ1〜Ｋ10のうち、支柱Ｋ8以外の９本の支柱Ｋは、方向Ｗ1OBJに長い断面を有する支柱Ｋであるが、支柱Ｋ8は、方向Ｗ2OBJに長い断面を有する支柱Ｋとなっている。

このように、本実施形態において、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、少なくともドット形成指標値ＲFが所定の値以下（例えば、ドット形成指標値ＲFが「３０」以下）であるときに、少なくとも以下の条件（１）が満たされるように設定される。
（１） 内側部Ｌ-INに形成される１または複数の支柱Ｋのうち、方向Ｗ1OBJに長い断面を有する支柱Ｋの本数が、方向Ｗ2OBJに長い断面を有する支柱Ｋの本数よりも多くなること。

対象ボクセル決定処理において、条件（１）を満たすディザマスクＤZを用いることで、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの方向Ｗ1OBJの強度が、方向Ｗ2OBJの強度よりも高くなるように、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの構造を決定することができる。

また、本実施形態において、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INにおいて、少なくともドット形成指標値ＲFが所定の値以下であるときに、ドット形成指標値ＲFが大きくなるに従い、支柱Ｋの本数の増加、または、１以上の支柱Ｋにおける断面積の増大のうち、少なくとも一方が実現されるように設定されている。より具体的には、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、ドット形成指標値ＲFが、所定の値以下である値ＲF1（「第１の値」の一例）である場合と、値ＲF1よりも小さい値ＲF2（「第２の値」の一例）である場合と、を比較した場合において、以下の支柱Ｋに係る条件（２）及び（３）のうち、一方または両方が満たされるように設定されている。
（２） ドット形成指標値ＲFが値ＲF1の場合、値ＲF2の場合と比較して、内側部Ｌ-INに設けられる１または複数の支柱Ｋのうち、少なくとも１本の支柱Ｋにおいて、断面積が大きくなること。
（３） ドット形成指標値ＲFが値ＲF1の場合、値ＲF2の場合と比較して、内側部Ｌ-INに設けられる支柱Ｋの本数が多くなること。

対象ボクセル決定処理において、条件（２）及び（３）の少なくとも一方を満たすディザマスクＤZを用いることで、ドット形成指標値ＲFが所定の値以下である場合において、ドット形成指標値ＲFが大きくなるに従って立体物Ｏbjの強度が高くなるように、
立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの構造を決定することができる。

次に、図１５を参照しつつ、ディザマスクＤZの有する複数の閾値の配列についての、
他の条件（Ａ）〜（Ｅ）について説明する。

図１５は、内側部Ｌ-INにおける２個のボクセルＶxが、共に対象ボクセルＶxTに分類される確率を説明するための説明図である。
図１５に示すように、一のボクセルＶx1と、当該一のボクセルＶx1と方向Ｗ1DZまたは方向Ｗ1DZとは逆方向に隣り合うボクセルＶx2xと、の両方が対象ボクセルＶxTに分類される確率を、確率βとする（Case1-1、Case1-2）。また、一のボクセルＶx1と、当該一のボクセルＶx1に隣り合うボクセルＶxであってボクセルＶx2x以外のボクセルＶx2yと、の両方が対象ボクセルＶxTに分類される確率を、確率γと称する（Case2-1、Case2-2等）。また、一のボクセルＶx1と、当該一のボクセルＶx1に隣り合わないボクセルＶx3と、の両方が対象ボクセルＶxTに分類される確率を、確率εと称する（Case3等）。
ここで、あるボクセルＶxと、他のボクセルＶxとが隣り合うとは、当該２つのボクセルＶxの間の距離が所定値以下であることを意味し、好ましくは、図１５のCase1-1、Case1-2、Case2-1、または、Case2-2に示すように、２つのボクセルＶxが、面、辺、または、点で接していることを意味する。

上述のとおり、決定部９５は、ドット形成指標値ＲFとディザマスクＤZの有する閾値との比較結果に応じて、対象ボクセルＶxTを決定する。このため、仮に、ディザマスクＤZがホワイトノイズ的な性質を有する場合、例えば、ディザマスクＤZの有する複数の閾値の並び方がランダムである場合、内側部Ｌ-INにおける一のボクセルＶxが対象ボクセルＶxTに分類される確率は、ドット形成率「α」となる。よって、ディザマスクＤZがホワイトノイズ的な性質を有する場合には、内側部Ｌ-INにおける任意の２個のボクセルＶxが対象ボクセルＶxTに分類される確率は、「α^２」となる。

これに対して、本実施形態に係るディザマスクＤZは、少なくともドット形成指標値ＲFが所定の値以下であるときに、以下の条件（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすように閾値が定められている場合を想定する。
（Ａ） 確率βと確率εとが、「β＞ε」を満たすこと
（Ｂ） 確率βと確率γとが、「β＞γ」を満たすこと
（Ｃ） 確率γと確率εとが、「γ＞ε」を満たすこと

更に、本実施形態に係るディザマスクＤZの有する閾値は、上記条件（Ａ）〜（Ｃ）に加え、以下の条件（Ｄ）及び（Ｅ）を満たすように定められていてもよい。
（Ｄ） 確率βが、「β＞α^２」を満たすこと
（Ｅ） 確率γが、「γ＞α^２」を満たすこと

本実施形態では、対象ボクセル決定処理において、条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすディザマスクＤZを用いるため、方向Ｗ1OBJ方向に連続してドットを形成することができ、方向Ｗ1OBJの強度の高い内部構造を有する立体物Ｏbjの造形が可能となる。
また、本実施形態では、対象ボクセル決定処理において、条件（Ｃ）〜（Ｅ）を満たすディザマスクＤZを用いるため、内側部Ｌ-INにおいて効率的に支柱Ｋを形成することができ、立体物Ｏbjの強度の確保に寄与しないような細すぎる支柱Ｋの形成を防止することができる。

以上において説明したように、本実施形態に係るディザマスクＤZの有する複数の閾値は、上述した条件（１）〜（３）と、条件（Ａ）〜（Ｅ）とが充足されるように定められる。
但し、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、少なくとも、条件（１）を満たすか、または、条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすか、のうちの一方に該当するように定められていればよい。
例えば、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、少なくとも条件（１）を充足し、好ましくは条件（１）〜（３）の一部または全部を充足するように、定められてもよい。この場合、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、条件（Ａ）〜（Ｅ）を考慮せずに定められてもよいが、条件（１）〜（３）の一部または全部を充足させることで、結果的に条件（Ａ）〜（Ｅ）の一部または全部が充足されてもよい。
また、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、少なくとも条件（Ａ）及び（Ｂ）を充足し、好ましくは条件（Ａ）〜（Ｃ）を充足し、より好ましくは条件（Ａ）〜（Ｅ）を充足するように、定められてもよい。この場合、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、条件（１）〜（３）を考慮せずに定められてもよいが、条件（Ａ）〜（Ｅ）の一部または全部を充足させることで、結果的に条件（１）〜（３）の一部または全部が充足されてもよい。

＜＜５．実施形態の結論＞＞
以上において説明したように、本実施形態では、対象ボクセル決定処理において、ドット形成指標値ＲFに応じて立体物Ｏbjの内部構造を決定する。このため、立体物Ｏbjの内部構造を設計し、または、立体物Ｏbjの内部構造の形状を指示する等、立体物造形システム１００の利用者に対して、立体物Ｏbjの内部構造の形状の決定に係る負荷をかけさせることなく、立体物Ｏbjの内部構造を決定することができる。このため、立体物Ｏbjの造形に係る立体物造形システム１００の利用者の負荷を軽減することができる。

また、本実施形態に係る造形データ生成処理では、立体物Ｏbjの有すべき強度に応じた値である強度指標値ＳTに基づいて、ドット形成指標値ＲFを定める。そして、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理では、ハーフトーニングの技術を立体物の造形技術に適用し、ディザマスクＤZを用いることで、ドット形成指標値ＲFに応じた立体物Ｏbjの内部構造を決定する。
このため、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理は、立体物Ｏbjの形状、立体物Ｏbjに要求される強度、立体物Ｏbjの造形に用いることのできるインク量、立体物Ｏbjの造形に用いることのできるインクの種類、立体物Ｏbjの造形に許容される造形時間、等の、立体物Ｏbjの要件に応じて、立体物Ｏbjの内部構造を一意に決定することが可能となる。換言すれば、立体物Ｏbjの要件が変更された場合であっても、要件の変更に柔軟に対応し、且つ、利用者に過大な負荷をかけることなく、立体物Ｏbjの内部構造を決定できる。

また、本実施形態に係る対象ボクセル決定処理では、条件（１）、または、条件（Ａ）及び（Ｂ）、の少なくとも一方を満たすようなディザマスクＤZを用いるため、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの方向Ｗ1OBJの強度が、方向Ｗ2OBJの強度よりも高くなるように、立体物Ｏbjの内側部Ｌ-INの構造を決定することができる。
このため、立体物Ｏbjにおいて、他の方向に比べて幅が狭く容易に圧壊しうる方向である方向Ｗ1OBJに対する強度を高くすることができ、立体物Ｏbjが全体として有する強度を高く保つことが可能となる。

＜＜Ｂ．変形例＞＞
以上の実施形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。
なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

＜＜変形例１＞＞
上述した実施形態及び変形例において、方向Ｗ1OBJは、立体物Ｏbjの切断面の幅を最も狭くする方向であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、少なくとも、立体物Ｏbjの切断面の方向Ｗ1OBJにおける幅が、立体物Ｏbjの切断面の方向Ｗ2OBJにおける幅よりも狭くなるように、方向Ｗ1OBJを定めればよい。

＜＜変形例２＞＞
上述した実施形態及び変形例では、１つの立体物Ｏbjに対して１つの方向Ｗ1OBJが定められるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、１つの立体物Ｏbjに対して複数の方向Ｗ1OBJを定めてもよい。
具体的には、例えば、立体物Ｏbjが凹凸を有する場合等、複雑な形状を有する場合においては、当該立体物ＯbjのＸＹ平面による切断面の形状が、例えば凹部を有さないように立体物Ｏbjを適当に区分し、区分された立体物Ｏbjの各々に対して、ＸＹ平面による切断面の幅に基づいて、方向Ｗ1OBJを定めてもよい。

＜＜変形例３＞＞
上述した実施形態及び変形例において、方向Ｗ1OBJは、モデルデータ生成部９２または造形データ生成部９３が、立体物Ｏbjの形状に基づいて定めるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形システム１００の利用者が、表示操作部９１等を用いて方向Ｗ1OBJを定めてもよい。この場合、立体物Ｏbjの用途に応じた方向に、強度を持たせることが可能となる。

＜＜変形例４＞＞
上述した実施形態及び変形例において、ディザマスクＤZのサイズとして、１０行１０列の場合を例示しているが、これは一例であり、ディザマスクＤZは少なくとも２行２列以上のサイズを有していればよい。
また、上述した実施形態及び変形例において、ディザマスクＤZの形状は行数及び列数が等しい四角形（正方行列）であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、ディザマスクＤZは、行数と列数が異なる長方形であってもよいし、四角形以外の任意の形状であってもよい。但し、対象ボクセル決定処理において、複数のディザマスクＤZをＸＹ平面において仮想的に重複無く並べることのできる、平面充填可能な形状であることが好ましい。

＜＜変形例５＞＞
上述した実施形態及び変形例では、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は、互いに異なるユニークな値となるように定められるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、２以上の閾値が同一の値であってもよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、ディザマスクＤZの有する各閾値は整数であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、ディザマスクＤZの有する複数の閾値は整数以外の実数を含むものであってもよい。

また、上述した実施形態及び変形例において、ドット形成指標値ＲFの取り得る範囲を、０≦ＲF≦１００とし、ディザマスクＤZの各閾値の取り得る範囲を、１以上１００以下としているが、これは一例である。本発明において、ドット形成指標値ＲFの取り得る範囲と、ディザマスクＤZの有する各閾値の取り得る範囲は、ドット形成指標値ＲFとディザマスクＤZの有する閾値とを比較し、比較結果に応じてドット形成指標値ＲFを二値化するという、所謂ハーフトーニング処理の適用が可能となるような、互いに対応付けられた範囲であればよい。例えば、ドット形成指標値ＲFの取り得る最小値を、ディザマスクＤZの有する最小の閾値に略一致する値、または、当該最小の閾値以上の値とし、ドット形成指標値ＲFの取り得る最大値を、ディザマスクＤZの有する最大の閾値に略一致する値、または、当該最大の閾値以下の値としてもよい。少なくとも、ディザマスクＤZの各閾値の取り得る範囲の一部または全部と、ドット形成指標値ＲFの取り得る範囲の一部または全部と、が重複していればよい。

＜＜変形例６＞＞
上述した実施形態及び変形例では、強度指標値ＳTはモデルデータ生成部９２により生成されるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、造形データ生成部９３がモデルデータＤatに基づいて強度指標値ＳTを生成してもよいし、立体物造形システム１００の利用者が表示操作部９１を用いて強度指標値ＳTを入力する態様であってもよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、ドット形成指標値ＲFは造形データ生成部９３により生成されるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、モデルデータ生成部９２がモデルデータＤatに基づいてドット形成指標値ＲFを生成してもよいし、立体物造形システム１００の利用者が表示操作部９１を用いてドット形成指標値ＲFを入力する態様であってもよい。

＜＜変形例７＞＞
上述した実施形態及び変形例では、造形データ生成部９３は、ホストコンピューター９に設けられるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、造形データ生成部９３は、立体物造形装置１に設けられていてもよい。つまり、造形データ生成部９３は、立体物造形装置１のＣＰＵが、記憶部６０に記憶されたプログラムを実行することにより実現される機能ブロックであってもよい。この場合、記憶部６０が、ディザマスクＤZを記憶していることが好ましい。
本変形例のように、立体物造形装置１が造形データ生成部９３を具備する場合、立体物造形装置１の外部から供給されるモデルデータＤatに基づいて造形データＳＤを生成し、さらに、生成した造形データＳＤを用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいて立体物Ｏbjを造形することができる。

＜＜変形例８＞＞
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形システム１００はモデルデータ生成部９２を備えるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形システム１００はモデルデータ生成部９２を含まずに構成されてもよい。つまり、立体物造形システム１００は、立体物造形システム１００の外部から供給されるモデルデータＤatに基づいて、立体物Ｏbjを造形するものであってもよい。

＜＜変形例９＞＞
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１は６種類のインクを吐出可能であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形装置１は、少なくとも１種類以上の造形用インクを吐出可能であればよい。

＜＜変形例１０＞＞
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１は、造形用インクを硬化させて形成された造形体ＬＹを積層することで立体物Ｏbjを造形するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、層状に敷き詰められた粉体を硬化性の造形用インクにより固めることで造形体ＬＹを形成し、形成された造形体ＬＹを積層することで立体物Ｏbjを造形するものであってもよい。
この場合、立体物造形装置１は、造形台４５上に粉体を所定の厚さΔＺで敷き詰めて粉体層ＰWを形成する粉体層形成部（図示省略）と、立体物Ｏbjの造形後に、立体物Ｏbjを構成しない余分な粉体を廃棄するための粉体廃棄部（図示省略）と、を備えればよい。なお、以下では、造形体ＬＹ[q]を形成するための粉体層ＰWを、粉体層ＰW[q]と称する。

図１６は、本変形例に係る造形処理を実行する場合の立体物造形システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。図１６に示す本変形例に係る造形処理は、ステップＳ１７０の代わりにステップＳ１７１及びＳ１７２の処理を実行する点と、ステップＳ１８０における判定結果が肯定である場合にステップＳ１８１の処理を実行する点と、を除き、図８に示す実施形態に係る造形処理と同様である。
図１６に示すように、本変形例に係る造形制御部６は、粉体層形成部が粉体層ＰW[q]を形成するように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する（Ｓ１７１）。
また、本変形例に係る造形制御部６は、造形データＳＤ[q]に基づいて、粉体層ＰW[q]にドットを形成し、当該ドットを用いて造形体ＬＹ[q]が形成されるように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する（Ｓ１７２）。具体的には、造形制御部６は、ステップＳ１７２において、まず、造形データＳＤ[q]を用いて波形指定信号ＳＩを生成し、生成した波形指定信号ＳＩにより、粉体層ＰW[q]に対してインクが吐出されるようにヘッドユニット３等の動作を制御する。次に、造形制御部６は、粉体層ＰW[q]に対して吐出されたインクを粉体と共に硬化させるように硬化ユニット６１の動作を制御することで、粉体とインクとからなるドットを形成する。そして、粉体層ＰW[q]に設けられたドットにより、造形体ＬＹ[q]を形成する。
また、本変形例に係る造形制御部６は、立体物Ｏbjが造形された後、立体物Ｏbjを構成しない粉体を廃棄するように粉体廃棄部の動作を制御する（Ｓ１８１）。

図１７は、本変形例に係るモデルデータＤat及び断面モデルデータＬdat[q]と、造形データＳＤ[q]と、粉体層ＰW[q]と、造形体ＬＹ[q]と、の関係を説明するための説明図である。
このうち、図１７に示すPhase-A及びPhase-Bは、図９に示すPhase-A及びPhase-Cと同様、断面モデルデータＬdat[1]及びＬdat[2]の生成を例示している。本変形例においても、モデルデータＤatの示す立体物Ｏbjのモデルをスライスすることで断面モデルデータＬdat[q]を生成し、断面モデルデータＬdat[q]から造形データＳＤ[q]を生成し、そして、造形データＳＤ[q]を用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいて形成されたドットにより造形体ＬＹ[q]を形成する。以下、本変形例に係る造形体ＬＹ[q]の形成について説明する。

図１８に示すPhase-Cのように、造形制御部６は、造形体ＬＹ[1]の形成に先立ち、所定の厚さΔＺの粉体層ＰW[1]を形成するように粉体層形成部の動作を制御する（上述したステップＳ１７１参照）。
次に、造形制御部６は、図１８に示すPhase-Dのように、粉体層ＰW[1]内に造形体ＬＹ[1]が形成されるように、立体物造形装置１の各部の動作を制御する（上述したステップＳ１７２参照）。具体的には、造形制御部６は、まず、造形データＳＤ[1]を用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいてヘッドユニット３等の動作を制御することで、粉体層ＰW[1]にインクを吐出させる。次に、造形制御部６は、粉体層ＰW[1]に形成したインクを硬化させるように、硬化ユニット６１の動作を制御することで、粉体層ＰW[1]にドットを形成し、当該ドットを複数用いて造形体ＬＹ[1]を形成する。
その後、造形制御部６は、図１８に示すPhase-Eのように、粉体層ＰW[1]及び造形体ＬＹ[1]の上に、所定の厚さΔＺの粉体層ＰW[2]を形成するように粉体層形成部を制御する。さらに、造形制御部６は、図１８に示すPhase-Fのように、造形体ＬＹ[2]が形成されるように、ヘッドユニット３等の各部の動作を制御する。
このように、造形制御部６は、造形データＳＤ[q]を用いて生成した波形指定信号ＳＩに基づいて、粉体層ＰW[q]内に造形体ＬＹ[q]を形成する積層処理の実行を制御し、当該造形体ＬＹ[q]を積層させていくことで、立体物Ｏbjを造形する。

＜＜変形例１１＞＞
上述した実施形態及び変形例において、吐出部Ｄから吐出されるインクは、紫外線硬化型インク等の硬化性インクであるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂等からなるインクであってもよい。
この場合、インクは、吐出部Ｄにおいて加熱された状態で吐出されることが好ましい。例えば、本変形例に係る吐出部Ｄは、キャビティ３２０に設けられた発熱体（図示省略）を発熱させることでキャビティ３２０内に気泡を生じさせてキャビティ３２０の内側の圧力を高め、これによりインクを吐出させる、所謂サーマル方式のインクの吐出を実行するものであってもよい。また、この場合、吐出部Ｄから吐出されたインクは外気により冷却されて硬化するため、立体物造形装置１は、硬化ユニット６１を具備しなくてもよい。

＜＜変形例１２＞＞
上述した実施形態及び変形例において、立体物造形装置１は、１つのボクセルＶxを満たすサイズのドットを形成可能であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、立体物造形装置１は複数サイズのドットを形成可能なものであってもよい。例えば、立体物造形装置１は、ボクセルＶxの３分の１のサイズの小ドット、ボクセルＶxの３分の２のサイズの中ドット、及び、ボクセルＶxの全体を満たす大ドットの３種類のサイズのドットを形成可能であってもよい。
また、立体物造形装置１が、複数サイズのドットを形成可能な場合、造形制御部６は、ヘッドユニット３の駆動信号生成部３１に対し、各単位期間Ｔuにおいて、複数の波形を有する駆動波形信号Ｃomを供給する。そして、駆動信号生成部３１は、造形制御部６による制御の下で、吐出部Ｄ[m]から吐出されたインクにより形成すべきドットのサイズに応じて、駆動波形信号Ｃomの有する複数の波形の一部若しくは全部の選択、または、波形の非選択を切り変えることで、駆動信号Ｖin[m]を生成し、生成した駆動信号Ｖin[m]を吐出部Ｄ[m]に供給すればよい。
なお、駆動波形信号Ｃomは、インクの種類毎に異なる波形としてもよい。また、波形指定信号ＳＩ[m]のビット数は、吐出部Ｄから吐出されたインクにより形成されるドットのサイズの種類数に応じて、適宜定めればよい。

１…立体物造形装置、３…ヘッドユニット、６…造形制御部、７…位置変化機構、９…ホストコンピューター、３０…記録ヘッド、３１…駆動信号生成部、４５…造形台、６０…記憶部、６１…硬化ユニット、９２…モデルデータ生成部、９３…造形データ生成部、９５…決定部、１００…立体物造形システム、１０１…システム制御部、Ｄ…吐出部、ＤZ…ディザマスク。

Claims (10)

1. 液体を吐出可能なヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
   造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、
   を備え、
   前記決定部は、
   前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成する対象のボクセルを決定し、
   前記１または複数の支柱のうち、
   第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、
   前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、
   ことを特徴とする立体物造形装置。
2. 前記立体物の前記第２方向の長さは、
   前記立体物の前記第１方向の長さ以上である、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の立体物造形装置。
3. 前記立体物の内部に形成される一の支柱は、
   前記形成指標値が第１の値である場合の断面積が、
   前記形成指標値が前記第１の値よりも小さい第２の値である場合の断面積よりも大きい、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の立体物造形装置。
4. 前記形成指標値が第１の値である場合に前記立体物の内部に形成される支柱の本数は、
   前記形成指標値が前記第１の値よりも小さい第２の値である場合に前記立体物に形成される支柱の本数よりも多い、
   ことを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の立体物造形装置。
5. 液体を吐出可能なヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
   造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうち、決定部がドットを形成する対象として決定したボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、
   を備え、
   前記決定部は、
   前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、ドットを形成する対象のボクセルを決定し、
   前記ボクセル集合のうち、
   前記立体物の内部に位置する第１ボクセルと、
   前記立体物の内部に位置し前記第１ボクセルとの距離が所定値以下の第２ボクセルと、
   の両方にドットが形成される確率は、
   前記ボクセル集合のうち、
   前記第１ボクセルと、
   前記立体物の内部に位置し前記第１ボクセルとの距離が所定値よりも離れた第３ボクセルと、
   の両方にドットが形成される確率よりも高い、
   ことを特徴とする立体物造形装置。
6. 前記決定部は、
   前記形成指標値と、ディザマスクの有する閾値と、の比較結果に応じて、前記立体物の内部において所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成する対象のボクセルを決定する、
   ことを特徴とする、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の立体物造形装置。
7. 液体を吐出可能なヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
   造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、
   前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成する対象のボクセルを決定する決定部と、
   を備え、
   前記１または複数の支柱のうち、
   第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、
   前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、
   ことを特徴とする立体物造形システム。
8. 液体を吐出可能なヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
   を備える立体物造形装置の制御方法であって、
   造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように前記ヘッドユニットの動作を制御し、
   前記ドットを形成する対象のボクセルは、
   前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように決定され、
   前記１または複数の支柱のうち、
   第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、
   前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、
   ことを特徴とする立体物造形装置の制御方法。
9. 液体を吐出可能なヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
   を備える立体物造形装置を用いた立体物の生産方法であって、
   造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、
   前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、前記ボクセル集合のうちドットを形成する対象のボクセルを決定し、
   前記ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルに対してドットが形成されるように前記ヘッドユニットから液体を吐出させることで、ドットの集合体として前記立体物を生産し、
   前記１または複数の支柱のうち、
   第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、
   前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、
   ことを特徴とする立体物の生産方法。
10. 液体を吐出可能なヘッドユニットと、
    前記ヘッドユニットから吐出された液体を硬化させてドットを形成する硬化ユニットと、
    造形すべき立体物の形状をボクセル集合で表し、当該ボクセル集合のうちドットを形成する対象として決定されたボクセルにドットを形成することで、ドットの集合体として前記立体物が造形されるように、前記ヘッドユニットの動作を制御する造形制御部と、
    を備える立体物造形装置と、
    通信可能な情報処理装置であって、
    前記立体物の内部において、ボクセルにドットが形成される確率に基づく値である形成指標値に応じて、所定方向に延在する１または複数の支柱が形成されるように、ドットを形成するボクセルを決定する決定部を備え、
    前記造形制御部は、
    前記決定部の決定結果に従って前記ヘッドユニットの動作を制御し、
    前記１または複数の支柱のうち、
    第１方向の長さが前記第１方向に交差する第２方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数は、
    前記第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも長い断面を有する支柱の本数よりも多い、
    ことを特徴とする情報処理装置。

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