造型装置、造型方法以及造型物与流程

在本申请中，主张2016年5月23日向日本申请的专利申请号2016-102515和2016年12月28日向日本申请的专利申请号2016-255010的权益，这些申请的内容通过引用被引入本申请中。

本发明涉及一种造型装置、造型方法以及造型物。

背景技术：

以往，已知一种利用喷墨头来进行造型物的造型的造型装置(3d打印机)(例如，参照日本特开2015-71282号公报。)。在这样的造型装置中，将利用喷墨头形成的墨层进行多层重叠，由此利用层叠造型法进行造型物的造型。

技术实现要素：

发明要解决的问题

在利用喷墨头进行造型物的造型的情况下，通过将着色用的墨用作造型的材料，能够造型出以各种颜色被着色的造型物。另外，通过在造型物的表面描绘各种文字、图案等图形，还能够对造型物添加各种装饰。另外，在进行通过这样被着色的造型物的造型的情况下，考虑在造型物的内部形成光反射性的区域(例如白色的区域)，在该区域周围形成着色区域。如果像这样构成，则与在利用印刷二维图像的喷墨打印机进行印刷时对白纸等进行印刷的情况相同，能够表现各种颜色。

但是，在进行造型物的着色的情况下，由于与对平面状的纸等进行印刷的情况的条件不同，也可能产生各种问题。因此，以往对造型装置期望更适当地进行被着色的造型物的造型。

本发明的发明人的申请所涉及的日本特开2015-147326号公报是公开了在光反射性的区域的周围形成着色区域的造型方法的文献。在日本特开2015-147326号公报中，为了解决有时在光反射性的区域与着色区域的界面处墨混合而无法实现期望的装饰这样的问题，提出了一种在光反射性的区域与着色区域之间配置透明区域来将光反射性区域与着色区域隔离的结构。

在上述的造型物中，在造型物内部的光反射性区域反射的可见光通过着色区域，基于减色混合的原理能够表现各种颜色。但是，在这样的造型物中，例如为了高清晰地表现1000万种颜色以上的多种颜色，有时仅通过将光反射性区域与着色区域隔离是不够的，发明人在之后的研究和开发中了解到这一情况。

因此，鉴于上述背景，本发明的目的在于提供一种能够进行高清晰的彩色造型的造型方法。

用于解决问题的方案

本申请的发明人着眼于利用造型装置进行各种立体形状的造型物的造型的情况与利用喷墨打印机印刷二维图像的情况的不同之处。更具体地说，在进行被着色的造型物的造型的情况下，例如考虑如上述那样在光反射性的区域的周围形成着色区域。在该情况下，例如若在形成着色区域时发生墨的着落偏移等，则存在内部的光反射性的区域在表面露出的情况。

关于这一点，即使在印刷二维图像的情况下也是，若发生着落偏移，则存在纸等的颜色显现在被印刷面的情况。但是，在进行造型物的造型时，由于要进行各种形状的造型物的造型，因此认为与印刷二维图像的情况相比更容易产生着落偏移等的影响。在进行被着色的造型物的造型的情况下，有时对造型物的侧面也进行着色。而且，在造型物中，侧面是由所层叠的多个墨层的端部构成的面。因此，对造型物的侧面进行着色的动作与印刷二维图像的动作有很大的不同。可认为，在这样的端部处，由于造型物的形状、造型时的周围的空气流动等的影响，与印刷二维图像等时相比更容易发生着落偏移。因此，认为在进行造型物的造型时比印刷二维图像时更容易产生着落偏移等的影响。

对此，本申请的发明人考虑到通过形成具有某种程度的厚度的着色区域来防止造型物的内部的颜色露出。根据这样的结构，例如在发生了着落偏移的情况下，也能够适当地防止光反射性的区域在表面露出等。

但是，在该情况下也是，如果只是简单地形成着色区域，则有时例如由于造型物的形状的影响而无法以期望的颜色进行着色。更具体地说，可认为，由于造型物的形状的影响，应着色为相同颜色的区域之间的从外部能够视觉识别到的颜色差异变大等。

因此，本申请的发明人通过进一步的研究，想到与造型物的形状相应地形成着色区域。更具体地说，想到以使与造型物的表面垂直的法线方向上的着色区域成为固定的厚度的方式形成着色区域。另外，通过进一步的研究，发现了该情况所需的特征，并得到了本发明。

为了解决上述的问题，本发明是进行立体的造型物的造型的造型装置，其特征在于，具备：材料喷出部，其喷出进行所述造型物的造型所使用的材料；以及控制部，其控制所述材料喷出部的动作，其中，在进行被着色的所述造型物的造型的情况下，所述材料喷出部至少喷出进行所述造型物的着色所使用的着色用材料，在进行被着色的所述造型物的造型的情况下，所述材料喷出部至少形成着色区域，该着色区域是沿着要造型的所述造型物的表面形状的层状的区域，且是利用所述着色用的材料着色了的区域，所述控制部使所述材料喷出部以如下方式形成所述着色区域，该方式为：使与所述造型物的表面垂直的方向即所述造型物的法线方向上的所述着色区域成为预先设定的固定的厚度。

如果像这样构成，则能够将造型物中的着色区域适当地形成为适当且足够的厚度。另外，由此能够适当地防止由于着落偏移等而造型物的内部的颜色露出等。另外，通过使着色区域的在法线方向上的厚度为固定的厚度，能够适当地表现期望的颜色。因此，如果像这样构成，能够更适当地进行被着色的造型物的造型。

此外，在该结构中，造型装置进行至少具有内部区域和着色区域的造型物的造型。另外，在该情况下，材料喷出部至少喷出用于形成内部区域的材料和着色用的材料。作为用于形成内部区域的材料，例如能够优选使用白色等具有光反射性的颜色的材料。另外，作为着色用的材料，能够优选使用用于进行彩色表现(例如全彩表现)的工艺色彩的各颜色的材料。另外，作为这些材料，能够优选使用紫外线固化型墨。

另外，作为本发明的结构，还考虑使用具有与上述特征同样的特征的造型方法等。在该情况下，也能够获得与上述效果同样的效果。

本发明的造型方法是用于进行造型物的造型的方法，包括以下步骤：生成具有彩色区域的所述造型物的设计数据，该彩色区域从所述造型物的表面起向内部在所述表面的法线方向上具有固定的厚度；以及基于所述设计数据将造型材料层叠，来生成所述造型物，其中，所述彩色区域的在法线方向上的厚度为分辨率间距的2倍以上。

通过像这样使彩色区域的厚度固定，能够使基于减色混合的原理所表现的颜色的品质固定。另外，通过使法线方向上的厚度具有分辨率间距的2倍以上的厚度，能够沿法线方向重叠两种以上的颜色，从而能够表现多样的颜色。

在本发明的造型方法中，也可以是，所述彩色区域的在法线方向上的厚度为50μm以上且600μm以下。

为了将多种颜色重叠来表现多样的颜色，期望为50μm以上，为了确保彩色区域的可见光透过率且不使彩色的分辨率降低，期望为600μm以下。

在本发明的造型方法中，也可以是，从喷墨头喷出至少包含彩色墨的多种墨，使墨在喷出后固化来进行造型。

在本发明的造型方法中，也可以是，所述喷墨头喷出光固化性墨，在喷出后通过光照射使该光固化性墨固化来进行造型。另外，也可以是，所述喷墨头使热塑性墨成为高温来以低粘度喷出，并在喷出后使热塑性墨成为常温而固化，由此进行造型。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述设计数据的步骤中，生成具有光反射区域的设计数据，该光反射区域处于所述造型物的内部且使透过了所述彩色区域的可见光反射，并且具有固定厚度以上的厚度。

通过像这样使光反射区域具有固定厚度以上的厚度，能够提高从造型物的外部入射的光的反射率。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述设计数据的步骤中，生成在所述造型物的所述彩色区域与所述光反射区域之间具有隔离区域的设计数据，该隔离区域沿着所述彩色区域且具有固定的厚度。

通过像这样在彩色区域与光反射区域之间具有隔离区域，能够防止彩色区域与光反射区域混在一起。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述造型物的步骤中使用的造型材料是使着落到被层叠面上的体素的层叠方向尺寸与面扫描方向尺寸的纵横比成为1：2以上的造型材料。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述设计数据的步骤中，关于所述彩色区域，通过沿层叠面(切片面)的面扫描方向实施误差扩散法、抖动法以及fm加网法中的任一种方法来形成各彩色颜色的半色调。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述设计数据的步骤中，使所述误差扩散法的误差值在相邻的层之间扩散，或者使抖动法的掩模图案在相邻的层之间发生移动或变更。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述造型物的步骤中，利用喷墨法对被层叠面上所铺满的粉末的造型材料喷出用于使所述粉末结合的粘合液，由此进行层叠。在该情况下，将本方式的墨的颜色设为粘合液的颜色即可。

在本发明的造型方法中，也可以是，在生成所述设计数据的步骤中，在基于三角网格文件格式来规定所述造型物的形状的情况下，将与三角形网格垂直的面的方向作为所述法线方向来规定所述彩色区域。

本发明的造型物具有：彩色区域，其从造型物的表面起向内部在所述表面的法线方向上具有分辨率间距的2倍以上的厚度；以及光反射区域，其在比所述彩色区域更靠内侧的内部具有固定厚度以上的厚度。

本发明的造型物也可以在所述彩色区域与所述光反射区域之间具有隔离区域，该隔离区域沿着所述彩色区域且具有固定的厚度。

本发明的造型装置是进行造型物的造型的造型装置，具备：设计数据生成部，其生成具有彩色区域的所述造型物的设计数据，该彩色区域从所述造型物的表面起向内部在所述表面的法线方向上具有固定的厚度；以及造型处理部，其基于所述设计数据喷出造型材料并进行层叠，来生成所述造型物，其中，所述彩色区域的在法线方向上的厚度为分辨率间距的2倍以上。

在本发明的造型装置中，也可以是，所述设计数据生成部生成具有光反射区域的设计数据，该光反射区域处于所述造型物的内部且使透过了所述彩色区域的可见光反射，并且具有固定厚度以上的厚度。

在本发明的造型装置中，也可以是，所述设计数据生成部生成在所述造型物的所述彩色区域与所述光反射区域之间具有隔离区域的设计数据，该隔离区域沿着所述彩色区域且具有固定的厚度。

在本发明的造型装置中，也可以是，所述造型处理部喷出使着落到被层叠面上的体素的层叠方向尺寸与面扫描方向尺寸的纵横比成为1：2以上的造型材料。

发明的效果

根据本发明，能够更适当地进行被着色的造型物的造型。

附图说明

图1a是表示本发明的一个实施方式所涉及的造型装置10的主要部分的结构的一例的图。

图1b是表示本发明的一个实施方式所涉及的造型装置10的头部12的详细结构的一例的图。

图2a是将要利用造型装置10造型的造型物50的结构的一例与支撑层52一起示出的截面图。

图2b是将要利用造型装置10造型的造型物50的结构的另一例与支撑层52一起示出的截面图。

图3是表示在本实施方式中进行的造型动作的一例的流程图。

图4a是示意性地表示图3所示的流程图中的各动作的一例的图。

图4b是示意性地表示图3所示的流程图中的各动作的一例的图。

图4c是示意性地表示图3所示的流程图中的各动作的一例的图。

图4d是示意性地表示图3所示的流程图中的各动作的一例的图。

图5a是表示表面彩色区域200的扩展方式的一例的图。

图5b是表示表面彩色区域200的扩展方式的变形例的图。

图5c是表示表面彩色区域200的扩展方式的变形例的图。

图6a是表示本实施方式的造型物的外观的立体图。

图6b是造型物的截面图。

图7a是表示着落到被层叠面上的造型材料的墨滴的形状的图。

图7b是表示在被层叠面上盖满了墨滴的状态的图。

图7c是示意性地表示被层叠在被层叠面上的体素的图。

图8a是关于圈形状的造型物上的法线方向进行说明的图。

图8b是关于stl文件的情况下的法线方向进行说明的图。

图9是示出了构成切片的体素的颜色和种类的造型物的截面图。

图10是详细地表示造型物的侧面的图，是从横向(x方向)观察造型物的图。

图11是详细地表示造型物的上表面的图，是从横向(x方向)观察造型物的图。

图12是详细地表示造型物的表面为斜面的部分的图，是从横向(x方向)观察造型物的图。

图13a是表示本实施方式的造型装置的结构的图。

图13b是表示造型处理部的结构的图。

图13c是表示头部的详细结构的一例的图。

图14是表示通过本实施方式的造型装置进行造型物的造型的动作的图。

图15a是表示关于具有彩色纹理的造型物的表面求出了法线向量的例子的图。

图15b是表示设计了彩色区域、隔离区域、光反射区域的状态的图。

图15c是表示规定了彩色区域等的造型物的切片数据的图。

图15d是表示规定了彩色区域等的造型物的切片数据的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明所涉及的实施方式。图1a和图1b表示本发明的一个实施方式所涉及的造型装置10的一例。图1a表示造型装置10的主要部分的结构的一例。

此外，除了以下说明的点以外，造型装置10可以与公知的造型装置具有相同或相似的结构。更具体地说，除了以下说明的点以外，造型装置10可以与通过使用喷墨头喷出形成进行造型所使用的材料的液滴(墨滴)来进行造型的公知的造型装置具有相同或相似的结构。另外，除了图示的结构以外，造型装置10还可以具备进行造型物50的造型、着色等所需要的各种结构。

在本例中，造型装置10是利用层叠造型法通过喷出墨来进行立体的造型物50的造型的装置。在该情况下，喷出墨是指喷出墨的液滴(墨滴)。另外，层叠造型法例如是将多个层重叠来进行造型物50的造型的方法。造型物50例如是指立体的三维构造物。另外，在本例中，造型装置10具备头部12、造型台14、扫描驱动部16以及控制部20。

头部12是喷出形成造型物50的材料的液滴的部分，通过喷出根据规定的条件而固化的墨并使该墨固化，来使构成造型物50的各层以重叠的方式形成。另外，在本例中，头部12是喷出进行造型物50的造型所使用的材料的材料喷出部的一例，具有紫外线光源和多个喷墨头。另外，作为墨，使用通过照射紫外线而固化的紫外线固化型墨。在该情况下，墨是指从喷墨头喷出的液体。喷墨头是指以喷射方式喷出液体(液滴)的喷出头。另外，头部12在造型物50的周围还形成支撑层52。在该情况下，支撑层52是指通过包围正在造型的造型物50的外周来对造型物50进行支撑的层叠构造物。在本例中，支撑层52在进行造型物50的造型时根据需要而形成，并在造型完成后被去除。另外，在后面详细地说明头部12的更具体的结构。

造型台14是对正在造型的造型物50进行支撑的台状构件，配设在与头部12中的喷墨头相向的位置，在该造型台14上表面载置正在造型的造型物50。另外，在本例中，造型台14具有至少上表面能够向层叠方向移动的结构，通过扫描驱动部16的驱动，至少使上表面相应于造型物50的造型的进展进行移动。在该情况下，层叠方向是指层叠造型法中造型的材料的层叠方向。另外，更具体地说，在本例中，层叠方向是与造型装置10中预先设定的主扫描方向(图中的y方向)及副扫描方向(图中的x方向)正交的方向(图中的z方向)。

扫描驱动部16是使头部12进行相对于造型物50相对地移动的扫描动作的驱动部。在该情况下，相对于造型物50相对地移动是指，通过相对于载置有造型物50的造型台14相对地移动，来相对于造型台14上正在造型的造型物50相对地移动。另外，使头部12进行扫描动作是指，使头部12中的喷墨头进行扫描动作。

更具体地说，在本例中，作为扫描动作，扫描驱动部16使头部12进行主扫描动作(y扫描)、副扫描动作(x扫描)以及层叠方向扫描(z扫描)。在该情况下，主扫描动作是指向主扫描方向(y方向)移动并喷出墨的动作。扫描驱动部16使主扫描方向上的造型台14的位置固定，使头部12移动，由此使头部12进行主扫描动作。另外，在进行主扫描动作时，扫描驱动部16还进行头部12中的紫外线光源的驱动。更具体地说，在进行主扫描动作时，驱动部16通过使紫外线光源点亮，来使着落到造型物50的被造型面上的墨固化。造型物50的被造型面是指利用头部12形成下一个墨层的面。

另外，副扫描动作是指相对于造型台14沿与主扫描方向正交的副扫描方向(x方向)相对地移动的动作。副扫描动作可以是相对于造型台14向副扫描方向相对地移动预先设定的进给量的动作。在主扫描动作的间隙，扫描驱动部16使副扫描方向上的头部12的位置固定，使造型台14移动，由此使头部12进行副扫描动作。

另外，层叠方向扫描是指使头部12相对于造型台14向层叠方向(z方向)相对地移动的动作。扫描驱动部16通过使头部12和造型台14中的至少一方向层叠方向移动，来使头部12进行层叠方向扫描。在该情况下，使头部12向层叠方向移动是指，使头部12中的喷墨头向层叠方向移动。另外，使造型台14向层叠方向移动是指，使造型台14中的至少上表面的位置移动。扫描驱动部16通过使头部12进行层叠方向扫描，来使头部12中的喷墨头与造型台14之间的距离变化。该距离可以是喷墨头中形成有喷嘴的喷嘴面与造型台14的上表面之间的距离。另外，更具体地说，扫描驱动部16将层叠方向上的头部12的位置固定，使造型台14移动。另外，由此，扫描驱动部16调整造型期间的造型物50的被造型面与头部12之间的距离。

此外，如上述也说明过的那样，在主扫描动作、副扫描动作以及层叠方向扫描中，头部12的移动可以是相对于造型物50的相对移动。因此，主扫描动作、副扫描动作以及层叠方向扫描均不限于上述说明的动作，只要使头部12和造型台14中的至少一方移动即可。也可以使头部12和造型台14这双方移动。另外，在主扫描动作中，也可以使造型台14侧移动。另外，在副扫描动作和层叠方向扫描中，也可以使头部12侧移动。

控制部20例如是造型装置10的cpu，通过对造型装置10的各部进行控制来控制造型物50的造型动作。更具体地说，控制部20基于要造型的造型物50的形状信息、彩色图像信息等，对造型装置10的各部进行控制。另外，根据控制部20的控制，造型装置10将造型所使用的材料沿层叠方向进行重叠，利用层叠造型法进行造型物50的造型。

接着，对头部12的更具体的结构进行说明。图1b表示头部12的详细结构的一例。在本例中，头部12具有多个喷墨头、多个紫外线光源104以及展平辊106。另外，如图中所示，作为多个喷墨头，具有喷墨头102s、喷墨头102w、喷墨头102y、喷墨头102m、喷墨头102c、喷墨头102k以及喷墨头102t(以下记载为喷墨头102s～102t)。

喷墨头102s～102t是喷出头的一例，以喷射方式喷出墨。另外，更具体地说，在本例中，各喷墨头102s～102t是喷出紫外线固化型墨的喷墨头，配设为以副扫描方向上的位置对齐的方式在主扫描方向上排列。作为各喷墨头102s～102t的喷墨头，能够优选使用公知的喷墨头。另外，各喷墨头102s～102t在与造型台14相向的面上具有由多个喷嘴在副扫描方向上排列而成的喷嘴列。另外，由此，各喷墨头102s～102t向造型台14的方向喷出墨。另外，在本例中，各喷墨头102s～102t喷出颜色互不相同的墨。

喷墨头102s是喷出用于形成支撑层52的材料的墨的喷墨头。作为支撑层52的材料，能够优选地使用在进行造型物50的造型后能够被水溶解的水溶性的材料。在该情况下，优选使用与构成造型物50的材料相比针对紫外线的固化度弱且容易分解的材料。另外，作为支撑层52的材料，能够优选地使用公知的支撑层用的材料。

喷墨头102w是喷出白色(w)的墨的喷墨头。在本例中，在造型物50中形成光反射性的区域的情况下使用白色的墨。在进行表面被着色的造型物50的造型的情况下，该光反射性的区域形成在造型物50中的着色区域的内侧。在该情况下，进行表面被着色的造型物50的造型可以是进行表面的至少一部分被着色的造型物50的造型。另外，造型物50的表面是指从造型物50的外部能够视觉识别色彩的区域。另外，在本例中，白色的墨也可以用作形成造型物50的至少内部所使用的造型用的墨。在该情况下，喷墨头102w作为内部造型用头的一例发挥功能，喷出用于形成造型物50的内部区域的材料。造型物50的内部区域是指构成造型物50的内部的区域。

喷墨头102y、喷墨头102m、喷墨头102c以及喷墨头102k(以下记载为喷墨头102y～102k)的各喷墨头是喷出造型物50的着色用的材料的着色用头的一例，喷出颜色互不相同的着色用的墨。在该情况下，着色用的墨是在进行着色的造型物50的造型的情况下进行造型物50的着色所使用的着色用的材料的一例。另外，更具体地说，着色用的墨是进行彩色表现(例如全彩表现)所使用的工艺色彩的各颜色的墨。在本例中，各喷墨头102y～102k喷出y(黄色)、m(品红色)、c(青色)、k(黑色)的各颜色的紫外线固化型墨。另外，在本例中，在形成造型物50中的着色区域时，将着色用的墨与透明墨一同使用。

喷墨头102t是喷出透明墨的喷墨头。在该情况下，透明墨是指无色的透明色(t)即透明颜色的墨。

此外，关于喷墨头102s～102t的排列方式、头部12所具有的喷墨头的种类等，不限于图示的结构，也可以进行各种变更。也可以将一部分喷墨头配设为在副扫描方向上的位置与其它的喷墨头的在副扫描方向上的位置错开。另外，头部12还可以具有各颜色的浅色、r(红)g(绿)b(蓝)、橙色等颜色用的喷墨头等。

多个紫外线光源104是用于使墨固化的结构，产生使紫外线固化型墨固化的紫外线。作为紫外线光源104，能够优选使用uvled(紫外led)等。另外，作为紫外线光源104，还考虑使用金属卤化物灯、汞灯等。另外，在本例中，多个紫外线光源104的各个紫外线光源104以隔着喷墨头102s～102t的方式分别配设于头部12的主扫描方向上的一端侧和另一端侧。

展平辊106是用于使在造型物50的造型期间形成的墨层平展的结构。在本例中，展平辊106配设于喷墨头102s～102t与紫外线光源104之间。由此，展平辊106配设为以副扫描方向上的位置与喷墨头102s～102t的在副扫描方向上的位置对齐的方式在主扫描方向上排列。另外，基于此，例如在进行主扫描动作时，展平辊106与墨层的表面接触来将固化前的墨的一部分去除，由此使墨层平展。

另外，更具体地说，在本例中，头部12仅具有一个展平辊106。在该情况下，展平辊106配设于头部12中的一端侧的紫外线光源104与喷墨头102s～102t之间。另外，在该情况下，扫描驱动部16使头部12至少向展平辊106处于喷墨头102s～102t的后方侧的朝向(一个朝向)进行主扫描动作。而且，在向该朝向进行的主扫描动作中，展平辊106使墨层平展。另外，扫描驱动部16也可以使头部12进行双向的主扫描动作。在该情况下，展平辊106仅在向一个朝向进行主扫描动作期间使墨层平展。通过使用如上的结构的头部12，根据本例，能够利用喷墨造型法适当地进行造型物50的造型。

此外，在造型装置10的结构的变形例中，还考虑利用除喷墨造型法以外的方法进行造型等。在该情况下也是，只要是在造型物50的表面形成着色区域的方法，就能够获得与在上文及下文中说明的本例的效果同样的效果。另外，更具体地说，在利用除喷墨造型法以外的方法进行造型的情况下，考虑利用石膏等材料来制作造型物50的形状并利用着色剂等对其表面进行着色等。另外，还考虑以下情况等：在通过将与造型物50的各部的截面形状一致的形状的很多薄片构件(例如纸等)重叠来制作造型物50的形状等的情况下，将外缘部被着色了的构件用作各个薄片构件。

接着，关于利用造型装置10进行造型的造型物50的结构的例子进行说明。图2是表示利用造型装置10进行造型的造型物50的结构例的图，示出进行椭圆形状(椭圆体状)的造型物50的造型的情况下的造型物50的截面的一例。如图中所示，图示的截面为与z方向垂直的x-y截面。另外，在该情况下，与y方向垂直的造型物50的z-x截面、与z方向垂直的z-y截面的结构也为同样的结构。

如上述也说明过的那样，在本例中，造型装置10(参照图1a)中的头部12(参照图1a)具有喷出着色用的墨的喷墨头102y～102k(参照图1b)。而且，造型装置10通过使用喷墨头102y～102k来进行表面被着色的造型物50的造型。

另外，在本例中，造型装置10在以至少预先设定的任一造型模式进行动作时，进行表面被着色的造型物50的造型。更具体地说，造型装置10在以作为规定的造型模式的表面装饰模式进行造型的情况下，进行表面被着色的造型物50的造型。此外，造型装置10还能够在其它的造型模式下执行造型。另外，也可以是，造型装置10以其它的造型模式进行未被着色的造型物50等的造型。

图2a是将利用造型装置10进行造型的造型物50的结构的一例与支撑层52一起示出的截面图，示出在以表面装饰模式进行造型时要进行造型的造型装置10的结构的一例。在本例中，造型装置10在以表面装饰模式进行造型的情况下，进行具有内部区域402、着色区域404以及保护区域406的造型物50的造型。另外，根据需要在造型物50的周围形成支撑层52。

内部区域402是构成造型物50的形状的造型物50的内部的区域。在本例中，头部12使用白色的墨来形成内部区域402。另外，由此使内部区域402还作为光反射区域发挥功能。在该情况下，光反射区域是指使经由保护区域406和着色区域404从造型物50的表面侧入射的光反射的光反射性的区域。通过在着色区域404的内侧形成这样的光反射区域，能够适当地利用减色混合法进行着色。

另外，着色区域404是利用着色用的墨进行着色的区域。另外，如图中所示，在本例中，着色区域404是沿着造型物50的表面形状的层状的区域。头部12使用透明墨和各颜色的着色用的墨来在内部区域402的周围形成着色区域404。在该情况下，通过调整向各位置喷出各颜色的着色用的墨的喷出量，来表现各种颜色。另外，为了补偿由于颜色的不同而产生的着色用的墨的量(每单位体积的喷出量)的变化，而使用透明墨。如果像这样构成，则能够利用期望的颜色适当地对着色区域404的各位置进行着色。另外，由此能够适当地形成利用着色用的墨进行了着色的着色区域404。关于着色区域404的形成方式，在后文中更详细地进行说明。

另外，保护区域406是用于对造型物50的外表面进行保护的透明的区域。在本例中，头部12使用透明墨来在着色区域404的周围形成保护区域406。通过如以上那样形成各区域，能够适当地形成表面被着色的造型物50。

另外，在造型物50的结构的变形例中，还考虑使造型物50的具体结构与上述结构不同。图2b是将利用造型装置10进行造型的造型物50的结构的另一例与支撑层52一起示出的截面图，示出在以表面装饰模式进行造型时要进行造型的造型装置10的结构的另一例。在该情况下，头部12在内部区域402与着色区域404之间形成与内部区域402相区别的光反射区域408。另外，在光反射区域408与着色区域404之间还形成隔离区域410。

在像这样构成的情况下，也可以利用除白色的墨以外的墨来形成内部区域402。关于内部区域402，考虑使用除支撑层52的材料以外的任意的墨来形成。另外，在造型装置10的结构的变形例中，也可以是还使用除白色的墨以外的造型用的墨(例如，造型专用的墨等)来进行造型物50的造型，使用该造型用的墨来形成内部区域402。

另外，在该情况下，利用白色的墨等光反射性的墨来形成光反射区域408。如果像这样构成，则能够使经由着色区域404等从造型物50的表面侧入射的光适当地反射。另外，由此能够适当地利用减色混合法进行着色。

另外，在该情况下，优选将光反射区域408形成为在与造型物50的表面垂直的方向(法线方向)上的厚度为100μm以上左右。如果像这样构成，则能够更适当地利用减色混合法进行着色。

另外，隔离区域410是由透明墨形成的透明的区域。通过形成隔离区域410，能够适当地防止光反射区域408与着色区域404之间的墨混合。在像这样构成的情况下，也能够适当地形成表面被着色的造型物50。

接着，更详细地说明在本例中形成着色区域404的方式。以下说明的形成着色区域404方式是使用图2a、图2b说明的以表面装饰模式进行造型时形成着色区域404的方式的一例。

在本例中，造型装置10根据控制部20(参照图1a)的控制来使头部12中的各喷墨头喷出墨。另外，在该情况下，通过使喷墨头102y～102k(参照图1b)喷出着色用的墨并使喷墨头102t(参照图1b)喷出透明墨，来使头部12形成着色区域404。另外，在该情况下，使头部12以如下方式形成着色区域404，该方式为：使着色区域404的各位置处的在法线方向上的厚度成为预先设定的固定的厚度。

在该情况下，着色区域404的在法线方向上的厚度是指着色区域404的在与造型物50的表面垂直的方向上的厚度。另外，使着色区域404成为固定的厚度可以是使设计上的厚度成为相同的厚度。另外，成为相同的厚度可以是在与造型的精度相应的误差范围内、容许由于造型动作的规范、限制而产生的厚度变化等的范围内成为相同的厚度。

另外，控制部20使头部12以如下方式形成着色区域404，该方式为：使着色区域404的各位置处的在法线方向上的厚度成为预先设定的基准厚度。该基准厚度为从50μm～500μm的范围中选择出的任意的厚度。另外，该基准厚度优选为从100μm～400μm的范围中选择出的任意的厚度。更具体地说，在本例中，该基准厚度例如为300μm左右。

另外，在基于即使在造型时发生某种程度的着落偏移也不使造型物50的内部的颜色露出的观点进行考虑的情况下，优选着色区域404的基准厚度为60μm以上，更优选为80μm以上。另外，在想要进行更高精度的着色的情况下，优选使着色区域404的基准厚度为150μm以下。

另外，在与利用层叠造型法层叠的墨层的厚度相比较地进行考虑的情况下，优选使着色区域404的基准厚度为一层墨层的厚度的2倍以上(两层以上)。另外，更优选使着色区域404的基准厚度为一层墨层的厚度的3倍以上(三层以上)。在该情况下，一层墨层的厚度是指与表示想要造型的造型物50的一个截面的一个切片数据对应的墨层的厚度。下面，更详细地说明使用切片数据进行的造型动作。

另外，更具体地说，考虑将一层墨层的厚度设为30μm左右。在该情况下，如果着色区域404的基准厚度为300μm左右，则基准厚度相当于十层左右的墨层的厚度。另外，在着眼于与墨层进行层叠的方向(层叠方向)正交的墨层的面内方向的情况下，认为300μm左右的厚度相当于沿面内方向排列5～6个左右的墨点的范围。

另外，在进行以下说明的造型动作期间进行着色区域404的形成。图3以及图4a～图4d表示本例中进行的造型动作的一例。图3是表示本例中进行的造型动作的一例的流程图。图4a～图4d是示意性地表示流程图中的各动作的一例的图。

此外，图3所示的流程图除了示出在造型装置10(参照图1a)中进行的实际的造型动作(层叠动作)以外，还示出从外部对造型装置10的动作进行控制的控制装置(例如主机pc等)的动作。更具体地说，可认为由主机pc等控制装置进行图3所示的动作中的步骤s102～s108的动作。另外，在该情况下，可认为由造型装置10进行步骤s110中的造型动作。

另外，该造型动作是基于由用户准备的3d模型的数据来进行造型物的造型的动作的一例。在该情况下，3d模型的数据是指表示想要造型的造型物的三维数据。作为3d模型的数据，能够优选使用不依赖于造型装置10的类型的通用的3d数据。

另外，在图4a～图4d中示意性地示出了流程图中的各动作的定时下的3d模型的截面形状。另外，在图中，表面彩色区域200是与被造型的造型物中的着色区域对应的部分。在3d模型中，针对表面彩色区域200设定了要对造型物着色的颜色的信息。另外，表面彩色区域200中所示的图形部202示出表面彩色区域200中被描绘文字、图案等图形的部分。

另外，在图4a～图4d中，为了便于图示，关于进行形状与图2a所示的情况不同的造型物的造型的情况，图示了对造型物的下表面(底面)和侧面进行着色且不对上表面进行着色的情况的3d模型。在该情况下，下表面是指层叠方向上的下侧的面。另外，侧面是指以陡直的状态与下侧面相交叉的面。在造型动作的其它例子中，也可以对包含造型物的上表面的造型物的表面整体进行着色。

下面，对流程图中的各动作进行说明。在该造型动作中，首先，计算针对想要造型的造型物的表面的法线向量。另外，更具体地说，如图4a所示，在该动作中，针对根据3d模型的数据示出的3d模型的各面求出翻转法线向量(s102)。

在该情况下，3d模型的各面是指3d模型的外周面。另外，针对各面求出翻转法线向量是指，针对构成3d模型的外周面的各位置，求出在该位置处与外周面正交的翻转法线向量。另外，翻转法线向量是指如图4a中箭头所示的那样与3d模型的外周面正交且朝向3d模型的内侧的向量(翻转后的面法线向量)。

接着，利用所求出的翻转法线向量来进行表面彩色区域200的厚度(宽度)的调整。另外，更具体地说，如图4b所示，在该动作中，调整表面彩色区域200的厚度，以使表面彩色区域200的各位置处的在翻转法线向量的方向即翻转面法线方向上的厚度是固定的。另外，由此生成在翻转面法线方向上具有固定的厚度的表面彩色区域200(s102)。

另外，在生成固定的厚度的表面彩色区域200之后，利用该3d模型进行切片图像的生成(s106)。在该情况下，生成切片图像是指，生成将3d模型的数据以固定间隔切割为圆片状所得到的数据即切片数据。另外，切片图像是指由与切片数据对应地生成的墨层表现的图像。更具体地说，在该动作中，通过如图4c所示那样以造型装置10中形成的墨层的厚度(墨的层叠尺寸)为间隔对3d模型进行切片，来生成如图4d所示那样的切片数据(切片图像)。

此外，在图4d所示的切片数据中，与切片前的表面彩色区域200对应的部分为造型物中成为以表面的颜色(表面彩色)被着色的着色区域404(参照图2a)的部分。另外，与表面彩色区域200的内侧对应的部分为造型物50中成为发挥光反射区域等的功能的内部区域402(参照图2a)的部分。

然后，基于所生成的各切片数据，向墨信息进行变换(s108)。在该情况下，向墨信息变换是指，针对切片数据的各像素指定在造型装置10中进行造型时使用的墨。另外，切片数据的各像素是指与切片数据对应的切片图像的各像素。另外，更具体地说，在该动作中，适当地利用误差扩散法、组织的抖动法等，来将针对3d模型的表面彩色区域200设定的颜色的信息变换为在造型装置10中使用的墨信息。

在此，在本例中，考虑使用与不依赖于造型装置10的类型等的3d模型的数据来进行生成切片数据的步骤s106及之前的动作。另外，在进行向墨信息变换的步骤s108以后的动作中，优选使用与执行层叠动作的造型装置10的类型等相应的形式的造型数据。

另外，之后，使用向墨信息进行变换所得的切片数据，利用造型装置10来执行造型动作(层叠动作)。另外，由此进行具有在法线方向上的厚度固定的着色区域404的造型物的造型。

如果像这样构成，则能够适当地生成用于使表面彩色区域200向3d模型的内侧扩展与固定的厚度相应的量的数据，来作为用于对造型装置10的造型进行控制的造型数据。另外，通过使造型装置10使用这样的造型数据进行造型，能够进行具有适当且足够的厚度的着色区域404的造型物50的造型。另外，由此能够适当地防止由于着落偏移等而使造型物的内部的颜色(例如，光反射性的白色等)露出，能够更适当地进行造型物的表面的颜色表现。另外，即使在造型物的表面被切削的情况下、进行了表面的研磨等情况下，也能够更适当地防止内部的颜色被看到。因此，如果像这样构成，则能够更适当地进行被着色的造型物的造型。

另外，在该情况下，在进行立体物造型时生成用于指定造型物的表面的着色方式的数据(表面着色数据)时，如使用图3以及图4a～图4d等说明的那样，在使表面彩色区域200向与3d模型的表面垂直的法线方向扩展之后生成切片数据，由此能够更适当地生成使造型后的状态(造型结果)下的着色区域404的厚度为固定的切片数据。另外，由此能够更适当地形成造型物中的着色区域404。

另外，根据本例，通过形成足够厚度的着色区域404，能够使造型物的表面的颜色不限于单色，能够更适当地进行各种彩色表现。更具体地说，即使在使用布满灰度变化、纹理的3d模型的情况下，也能够在造型物中适当地进行良好的颜色表现。并且，通过使着色区域404的厚度为固定，能够更适当地表现期望的颜色。

此外，在利用层叠造型法进行造型物的造型的情况下，在以往的方法中，关于切片图像中与表面彩色区域200对应的部分的厚度，通常进行调整以使将层叠方向(z方向)上的墨层的厚度、与层叠方向正交的面内方向上的宽度(xy平面内的宽度)设为固定的厚度、宽度。与此相对地，在本例中，并非设为这样的厚度、宽度，而是与造型物的形状相应地将着色区域404的在法线方向上的厚度设为固定。因此，能够认为根据与以往的结构不同的本例的特征获得了上述那样的各种效果。

接着，更详细地说明表面彩色区域200的扩展方式。在该情况下，表面彩色区域200的扩展是指在图3所示的流程图的步骤s104中进行的动作。

图5a～图5c示出表面彩色区域200的扩展方式的例子。图5a是表示表面彩色区域200的扩展方式的一例的图，示出与使用图3以及图4a～图4d在上述说明过的情况同样地使表面彩色区域200扩展的情况下的例子。如上述也所说明的那样，在本例中，调整3d模型的表面彩色区域200的厚度，以使着色区域404(参照图2a)的在法线方向上的厚度为固定。

在该情况下，不一定严格地将着色区域404的厚度设为固定，只要根据所要求的造型精度等来设定某种程度的容许范围且使着色区域404的厚度与预先设定的基准厚度之差处于预先设定的容许范围内即可。而且，在该情况下，关于表面彩色区域200的扩展也是，只要以着色区域404的厚度收敛于该容许范围内的方式进行扩展即可。

另外，就将着色区域404的厚度设为固定而言，可以是使除了一部分特殊的位置以外的着色区域404的厚度为固定。在该情况下，还考虑根据想要造型的造型物50的形状将着色区域404的一部分设为容许范围外的厚度。在进行下表面与侧面相交叉的形状的造型物50的造型的情况下，关于下表面与侧面相交叉的区域附近，考虑容许着色区域404的在法线方向上的厚度偏离固定的厚度等。

更具体地说，在进行这种形状的造型物50的造型的情况下，如图5a所示，对应的表面彩色区域200具有与下表面对应的部分以及与侧面对应的部分。而且，在该情况下，如从图中也能够理解的那样，关于图中用单点划线502所示的两个部分的边界附近，有时难以明确地定义表面彩色区域200的厚度。另外，其结果，有时也难以将表面彩色区域200的厚度设定为固定的厚度。

因此，在这样的情况下，相对于表面彩色区域200的厚度优先考虑表面彩色区域200的连续性，以使表面彩色区域200在边界部分连续地连接的方式进行表面彩色区域200的扩展。如果像这样构成，则能够更适当地对表面彩色区域200进行扩展。另外，在该情况下，在利用造型装置10进行造型时，控制部20(参照图1a)使头部12(参照图1a、图1b)以沿着下表面的着色区域404与沿着侧面的着色区域404连续地连接的方式形成着色区域404。如果像这样构成，则能够更适当地进行各种形状的造型物的造型。

此外，在进行下表面与侧面的颜色不同的造型物的造型的情况下，考虑以单点划线502所示的线为边界对颜色进行划分来进行下表面和侧面的着色等。如果像这样构成，则能够适当地进行以各种颜色被着色的造型物的造型。

另外，这种针对面的边界附近的处理不限于下表面与侧面的边界，考虑针对其它的多个面相交叉的边界的附近也同样地进行这种处理。在进行层叠方向上的上侧的面即上表面也被着色的造型物50的造型的情况下，也可以在上表面与侧面相交叉的区域的附近进行与上述处理同样的处理。即，在进行上表面与侧面相交叉的形状的造型物50的造型的情况下，也可以是，关于上表面与侧面相交叉的区域的附近，容许着色区域404的在法线方向上的厚度偏离固定的厚度。另外，在该情况下也考虑以使表面彩色区域200在边界部分连续地连接的方式进行表面彩色区域200的扩展。

接着，关于表面彩色区域200扩展时的图形部202的处理方式，对各种例子进行说明。在进行造型物的造型时，造型装置10与表面彩色区域200中的图形部202对应地使用颜色与周围的颜色不同的着色用的墨来描绘文字、图案等图形。在该情况下，周围的颜色是指造型物的表面上的周围的颜色。而且，在本例中，将该文字、图案等也形成为与着色区域404整体相同的厚度。因此，在表面彩色区域200扩展时，使包含文字、图案等的图形部202也扩展为与表面彩色区域200相同的厚度。

而且，在该情况下，考虑如图4、图5a中图示的那样使图形部202以图形部202的在与法线方向正交的方向上的宽度保持固定的宽度不变的方式向法线方向扩展。在像这样构成的情况下，在着色区域404中的法线方向上的各位置处，文字、图案等各部分的在与法线方向正交的方向上的宽度为固定。如果像这样构成，则能够适当地形成具有进入到造型物的内部侧那样的厚度的文字、图案等。另外，由此能够适当地进行包含文字、图案等的被着色的造型物的造型。

此外，文字、图案等的各部分的宽度是指构成文字、图案等的各要素的宽度。另外，以下为了便于说明，将文字、图案等的各部分的宽度简单地记载为文字、图案等的宽度。

另外，在造型装置10的结构的变形例中，也可以使文字、图案等的宽度根据在法线方向上的位置而变化。另外，在该情况下，能够考虑使文字、图案等的宽度变化以获得特定的视觉效果。另外，还能够考虑进行将文字、图案等的外观考虑在内的校正等。另外，优选的是，在生成切片数据之前进行表面彩色区域200的扩展等时进行文字、图案等的宽度的调整。

图5b、图5c是表示表面彩色区域200的扩展方式的变形例的图。图5b表示文字、图案等的宽度随着去向造型物的内部而逐渐变小的情况的例子。在该情况下，在表面彩色区域200扩展时，如图中所示那样，随着从表面侧朝向内部侧而图形部202的宽度逐渐变小。在像这样构成的情况下，在利用造型装置10进行造型的造型物中，关于文字、图案等的在与表面平行的方向上的宽度，造型物的最靠表面侧的宽度大于内部侧的宽度。在该情况下，也能够适当地进行包含文字、图案等的被着色的造型物的造型。

另外，在该情况下，也能够以强调文字、图案等的端部(边缘)的状态描绘文字、图案等。因此，如果像这样构成，则能够获得与使文字、图案等的宽度为固定的情况不同的视觉效果。

另外，在也能够考虑使文字、图案等的宽度以与上述方式不同的方式变化的图5c中，示出文字、图案等的宽度随着去向造型物的内部而逐渐变大的情况的例子。在该情况下，在表面彩色区域200扩展时，如图中所示，随着从表面侧朝向内部侧而图形部202的宽度逐渐变大。在像这样构成的情况下，在利用造型装置10进行造型的造型物中，关于文字、图案等的在与表面平行的方向上的宽度，造型物的最靠表面侧的宽度小于内部侧的宽度。在该情况下，也能够适当地进行包含文字、图案等的被着色的造型物的造型。

另外，在该情况下也能够将文字、图案等以赋予延展的印象那样的状态描绘出。因此，如果像这样构成，则能够获得与使文字、图案等的宽度为固定的情况不同的视觉效果。

接着，对本发明的其它实施方式的造型装置、造型方法以及造型物进行说明。在以下的说明中，采用从喷墨头喷出紫外线固化型墨(以下称为“uv墨”)并对喷出的uv墨照射紫外线来使其固化的造型方法。但是，本发明不限于该方式，能够应用于通过层叠方式来形成造型物的方式。例如，也能够应用于预先铺满形成造型物的材料的粉末并利用喷墨法喷出粘合液来形成层的方式。在该情况下，将本方式的墨的颜色设为粘合液的颜色即可。

[造型物的结构]

图6a是表示本实施方式的造型物310的外观的立体图。本实施方式的造型物310具有侧面弯曲而鼓起的大致圆筒形状。造型物310的表面具有颜色。此外，本发明所涉及的造型物的形状以及利用本发明所涉及的制造方法制造的造型物的形状并不限定于图6a所示的形状，能够应用于六面体、球型、中空构造、环构造、马蹄型等任何形状。

图6b是图6a所示的造型物310的a-a截面图。造型物310具有从内侧向外侧依序配置的造型区域311、光反射区域312、隔离区域313以及彩色区域314。在图6b所示的例子中，彩色区域314处于最外面，但是也可以在彩色区域314的上表面具有透明的保护层。

本实施方式的造型物310的彩色区域314具有固定的厚度。当从彩色区域314的表面的法线方向观察时，彩色区域314的厚度为分辨率间距的2倍以上。下面，详细地说明彩色区域314的结构，但是在进行说明之前先说明本实施方式中使用的几个术语。此外，以下对术语的说明是为了有助于理解本实施方式的造型物，而非用于限定本发明。

图7a是示出着落到被层叠面上的造型材料的一个墨滴的形状的图。当从墨滴的上表面(z方向)观察时，墨滴具有大致圆形形状，当从墨滴的侧面(x方向或y方向)观察时，墨滴具有大致矩形形状。此外，从侧面观察时的形状根据墨滴的量和表面张力而不同。例如，在表面张力大的材料且墨滴的量少的情况下，墨滴成为接近于半球的形状。墨滴是高度方向上的尺寸比想要形成的层的厚度vz大10％～20％那样的量，通过展平辊将大于厚度vz的部分刮掉，来使层的高度一致。

图7b是表示在被层叠面上盖满了多个墨滴的状态的图。各墨滴朝向预先设计的目标的点被喷出。在图7b中，用虚拟地记载的网格的交点来表示目标点。目标点的间隔为分辨率间距，在图7b中，网格的交点的间隔为分辨率下的间距。关于分辨率间距的具体例，例如在600dpi时为42μm。墨滴的直径大于分辨率间距，因此在被层叠面上无间隙地盖满了墨滴，在被层叠面上形成新的层。

图7c是示意性地表示层叠在被层叠面上的体素的图。一个体素具有由分辨率决定的宽度vx、vy，并且具有与一层的厚度相等的高度vz。在本实施方式中，宽度vx＝宽度vy。关于本实施方式中使用的uv墨，高度vz与宽度vx、vy的纵横比为1：2～1：6。以上说明了体素和分辨率。

图8a和图8b是用于说明法线方向的图。图8a是表示圈形状的造型物的截面的图。法线方向是与造型物的表面的各部分垂直的方向。此外，在图8a中，为了方便而以二维方式表示法线向量，但是实际的法线向量是三维的，因此成为根据表面的位置的不同而向图的深远方向倾斜的向量。另外，在根据stl(三角网格)数据来规定造型物的外观形状的情况下，如图8b所示那样针对作为构成要素的三角形的面规定法线方向。

接着，说明层和切片数据。层为如图7b所示那样将墨滴以在面方向上无间隙的方式喷出而形成的厚度固定的面形状。切片数据为构成造型物的形状、表面的彩色图像的二维面形状的数据。可以由一个切片数据形成多个层，也可以由多个切片数据形成一个层(相对于元数据缩小的情况)。

为了在造型物的表面中表现各种颜色，期望存在两种以上的墨的重叠。在本实施方式中，构成一个切片数据的层至少为两层。在使多个彩色颜色的喷头进行同一扫描的情况下，通过一次扫描形成两层。另外，也可以通过一次扫描形成一层，通过两次扫描形成(由两层构成的)一个切片数据。

在利用具有多个造型材料用的喷墨头、支撑材料用的喷墨头的头部进行扫描的情况下，能够基于一个切片数据通过一次扫描形成多个层。此外，如果使喷墨头的墨喷出量增多，则也能够通过一次扫描形成与两层相等的厚度的层。

所谓区域，是指造型物的一部分或者在造型物310的表面的法线方向上具有规定的厚度的三维空间的部分。三维扫描是形成造型物所需的、造型装置的扫描功能，是相互正交的三个方向上的机械扫描或电子扫描。

接下来，说明本实施方式的彩色区域3进行。图9是用于说明图6b所示的造型物的切片面的图，示出了构成图6b所示的切片面的墨的颜色和种类。如图9所示，造型物310的截面为椭圆形状，彩色区域314、隔离区域313、光反射区域312以及造型区域311的外缘也为椭圆形状。此外，在图9中，省略了图13b中说明的支撑层315。

在彩色区域314中，根据想要表现的颜色配置有“c(青色)”、“m(品红色)”、“y(黄色)”、“k(黑色)”、“t(透明)”的墨。例如，关于红色的灰度变化的部分，在该部分的左侧配置有“m”、“y”，随着去向右侧而逐渐加入“t”。由此，表现出随着从左去向右而红色逐渐变淡的灰度变化。在亮绿色的部分中，配置有“c”、“y”、“t”。在“黑色”的部分中，配置有“k”。这样，关于彩色区域314，通过根据想要表现的颜色来设计在哪个位置使用哪种颜色的墨，来进行适当的颜色表现。此外，在彩色区域314中的希望呈现为“白色”的部分配置“t”的墨，使得能够看到处于彩色区域314的内侧的光反射区域的“w(白色)”。

关于图9中的彩色区域314，为了方便而使彩色数据在造型物310的表面的切线方向上变化来进行说明，但是实际是在三维空间中变化，因此如图15d那样，在从造型物310的表面朝向内部的方向上也存在彩色数据的变化。并且，关于彩色颜色的表现，在彩色区域314的平面中，与二维的喷墨打印机同样地利用误差扩散法、抖动法、fm加网法等进行运算来决定各墨的配置。

此外，关于彩色颜色的表现，例如将2×2×2的八个体素设为一个单元，在该一个单元中也能够配置不同颜色的墨，但是由于只能够在单元内配置墨，因此只能表现较少的颜色数。具体地说，在八个体素内以“c”、“m”、“y”三种颜色进行配置的组合被限制为45种颜色。另一方面，本实施方式的误差扩散法、抖动法、fm加网法不存在如单元那样的限制，因此能够表现更多的颜色数。

光反射区域312在造型物310的表面的法线方向上处于比彩色区域314更靠内侧的位置，构成为配置“w”的墨。光反射区域312具有固定厚度以上的厚度，以使从外部入射的可见光可靠地反射。为了获得造型物的均匀的彩色特性，优选的是，与彩色区域314同样地不依赖于在造型物310的表面上的位置而在法线方向上具有均匀的厚度。在光反射区域312与彩色区域314之间设置有由“t”的墨构成的隔离区域313。隔离区域313发挥着将光反射区域312与彩色区域314隔离以避免两者的墨混在一起而失去彩色墨的颜色的作用。优选的是，隔离区域313也与彩色区域314、光反射区域312同样地在法线方向上具有均匀的厚度。

接着，说明彩色区域314的厚度。当从表面的法线方向观察时，彩色区域314具有固定的厚度，在造型物310的整体进行固定品质的颜色表现。当从法线方向观察时，彩色区域314的厚度具有分辨率间距的2倍以上的厚度。因而，入射到造型物310的表面且由光反射区域14反射而射出的可见光必定透过两个以上的体素。通过适当地选择构成光所透过的体素的颜色，能够进行各种颜色表现。在此，详细地说明在法线方向上具有分辨率间距的2倍以上的厚度的结构。

此外，向造型物310入射来自各个方向的光，但是在本说明书中假定向造型物310的表面垂直地入射的可见光进行了说明。这是因为，在向造型物310的表面垂直地入射时，距光反射区域312的距离最短，相应地，反射光的强度强，因此对于表面的颜色的贡献大。

图10是详细地表示造型物的侧面为垂直的部分的图，是从横向(x方向)观察造型物的图。如图10所示，从造型物310的侧面入射与层叠面平行的光。在图10所示的例子中，彩色区域314具有分辨率间距的3倍的厚度，因此在彩色区域314内沿法线方向配置三个体素，入射到造型物310的光通过三个体素。

图11是详细地示出造型物的上表面的部分的图，是从横向(x方向)观察造型物310的图。如图11所示，从造型物310的上表面入射与层叠面垂直的光。在图11所示的例子中，彩色区域314具有分辨率间距的3倍的厚度，体素的纵横(aspect)比为1：4，因此在彩色区域314内沿法线方向配置12个体素，入射到造型物310的光通过12个体素。一般来说，在以彩色区域314的在法线方向上的厚度为分辨率间距的n倍的厚度(＝n个体素)的形式表现的情况下，n所能取得的值的范围为纵横比的范围。因而，在上述例子中，由于在图10中彩色区域314的在法线方向上的厚度为分辨率间距的3倍的厚度(＝3个体素)，因此在图11中，纵横比为图10中的纵横比的4倍，也就是说为分辨率间距的12倍的厚度(＝12个体素)。换言之，由于分辨率间距在三维方向上不同，因此如果将彩色区域314的在法线方向上的厚度(尺寸)设为固定，则固定的厚度内的分辨率间距的数量在三维方向上不同。

图12是详细地示出造型物310的表面为斜面的部分的图，是从横向(x方向)观察造型物310的图。如图12所示，从造型物310的斜面入射与斜面垂直的光。因而，在图12所示的例子中，入射到造型物的光倾斜地通过图10与图11的中间的范围的例如八个～9个体素。

如图10～图12所示，在彩色区域314的厚度为分辨率间距的3倍的情况下，入射到造型物310的光至少通过3个以上的体素。因而，通过适当地选择多个体素的颜色，能够利用减色混合来表现多彩的颜色。一般来说，在彩色区域314的厚度为分辨率间距的n倍的情况下，为了利用减色混合表现彩色的色调，优选为n≥2。为了通过误差扩散法、抖动法、fm加网法等的平面方向上的彩色墨的配置来获得更多的色调，n的值大比较好，但是如果n的值过大，则彩色区域314的厚度lc变大，因此使分辨率降低。

如图10～图12所示，彩色区域314的在厚度(法线)方向上的体素的数量根据造型物310的表面的角度而变化，但使彩色区域314的厚度lc不依据角度发生变化而为固定，因此相同的颜色不会根据表面的角度的不同而不同。即，如果减色混合的各彩色墨在固定的厚度中的混合比率相同，则色彩的呈现不依赖于体素的数量，例如，图10的侧面中由两个青色(c)体素、一个品红色(m)体素以及三个透明(t)体素构成的表面与图11的上表面中由八个青色(c)体素、四个品红色(m)体素以及12个透明(t)体素构成的表面呈现相同的颜色。同样地，从减少颜色不均这一点出发，优选的是光反射区域312的厚度lw、隔离区域的厚度ls也为固定的厚度。

[造型装置的结构]

接着，对制造上面所说明的造型物的造型装置320进行说明。图13a是表示本实施方式的造型装置320的结构的图。造型装置320具有：设计数据生成部321，其生成设计数据；以及造型处理部322，其基于设计数据将uv墨层叠来生成造型物310。设计数据生成部321具有如下的功能：根据拍摄要制造的造型物310所得到的外观数据等，求出要在各层的哪个位置配置哪种颜色的墨的墨信息，以构成上述那样的包含具有固定的厚度的彩色区域314的造型物310。在后文中记述设计数据生成部321的详细结构。

图13b是表示造型处理部322的结构的图。造型处理部322是通过喷出uv墨利用层叠造型法来进行立体的造型物310的造型的装置。造型处理部322具备头部323、造型台324、扫描驱动部325以及控制部326。

头部323是喷出用于形成造型物310的材料的液滴的部分，喷出uv墨并使其固化，由此将构成造型物310的各层以重叠的方式形成。头部323具有多个喷墨头330、紫外线光源331以及展平辊332。

另外，头部323能够在造型物310的周围形成支撑层315。支撑层315例如是指通过包围正在造型的造型物310的外周来对造型物310进行支撑的层叠构造物。支撑层315在进行造型物310的造型时根据需要而形成，在造型完成后被去除。在后文中详细地说明头部323的更具体的结构。

造型台324是用于载置正在造型的造型物310的台状构件，配设在与头部323中的喷墨头330相向的位置。另外，造型台324具有至少上表面能够沿层叠方向进行上下移动的结构，通过被扫描驱动部325驱动，至少使上表面相应于造型物310的造型的进展进行移动。在本例中，层叠方向是与造型处理部322中预先设定的主扫描方向(图中的y方向)及副扫描方向(图中的x方向)正交的方向(图中的z方向)。

扫描驱动部325是使头部323进行相对于造型物310相对地移动的扫描动作的驱动部。作为扫描动作，扫描驱动部325使头部323进行主扫描动作(y扫描)、副扫描动作(x扫描)以及层叠方向扫描(z扫描)。在此，主扫描动作是指使头部323向主扫描方向(y方向)移动并从头部323喷出墨的动作。另外，在进行主扫描动作时，扫描驱动部325还进行头部323中的紫外线光源331的驱动。具体地说，在进行主扫描动作时，扫描驱动部325通过使紫外线光源331点亮，来使着落到造型物310的被层叠面上的墨固化。造型物310的被层叠面例如是指利用头部323形成下一个墨层的面。

副扫描动作是指使头部323相对于造型台324沿副扫描方向(x方向)相对地移动的动作。副扫描动作可以是使头部323相对于造型台324向副扫描方向相对地移动预先设定的进给量的动作。例如在主扫描动作的间隙，扫描驱动部325使副扫描方向上的头部323的位置固定，使造型台324移动，由此使头部323进行副扫描动作。

层叠方向扫描是指使头部323相对于造型台324向层叠方向(z方向)相对地移动的动作。扫描驱动部325例如通过使头部323和造型台324中的至少一方向层叠方向移动，来使头部323进行层叠方向扫描。在本例中，扫描驱动部325例如使层叠方向上的头部323的位置固定，使造型台324移动。由此，使头部323中的喷墨头330与造型台324之间的距离变化。该距离可以是喷墨头330中形成有喷嘴的喷嘴面与造型台324的上表面之间的距离。

控制部326例如是造型处理部322的cpu，通过对造型处理部322的各部进行控制来控制造型物310的造型动作。此外，造型处理部322的cpu也可以兼用作设计数据生成部321的cpu。控制部326基于由设计数据生成部321生成的设计数据，来对造型处理部322的各部进行控制。由此，造型处理部322将进行造型所使用的材料沿层叠方向重叠，利用层叠造型法进行造型物310的造型。

图13c表示头部323的详细结构的一例。在本例中，头部323具有多个喷墨头330、多个紫外线光源331以及展平辊332。另外，如图中所示，作为多个喷墨头330，具有喷墨头330s、喷墨头330w、喷墨头330y、喷墨头330m、喷墨头330c、喷墨头330k以及喷墨头330t(以下将这些喷墨头统称为“喷墨头330s～330t”)。

各喷墨头330s～330t是喷出uv墨的喷墨头，配设为以副扫描方向上的位置对齐的方式在主扫描方向上排列。另外，各喷墨头330s～330t在与造型台324相向的面上具有由多个喷嘴在副扫描方向上排列而成的喷嘴列。由此，各喷墨头330s～330t向造型台324的方向喷出墨。

喷墨头330s是喷出用于形成支撑层315的材料的墨的喷墨头。作为支撑层315的材料，能够优选地使用在进行造型物310的造型后能够被水溶解的水溶性的材料。

喷墨头330w是喷出白色(w)的墨的喷墨头。例如在造型物310中形成光反射性的区域的情况下使用白色的墨。喷墨头330y、喷墨头330m、喷墨头330c以及喷墨头330k(以下将这些喷墨头统称为“喷墨头330y～330k”)的各喷墨头是喷出造型物310的着色用的材料的着色用头的一例，喷出颜色互不相同的着色用的墨。在该情况下，着色用的墨是在进行着色的造型物310的造型的情况下进行造型物310的着色所使用的着色用的材料的一例。着色用的墨是进行彩色表现(例如全彩表现)所使用的工艺色彩的各颜色的墨。在本例中，各喷墨头330y～330k喷出y(黄色)、m(品红色)、c(青色)、k(黑色)的各颜色的uv墨。

喷墨头330t是喷出透明墨的喷墨头。在该情况下，透明墨例如是指无色的透明色(t)即透明颜色的墨。

此外，关于喷墨头330s～330t的排列方式、头部323所具有的喷墨头的种类等，不限于图示的结构，也可以进行各种变更。也可以将一部分的喷墨头配设为在副扫描方向上的位置与其它的喷墨头的在副扫描方向上的位置错开。另外，头部323还可以具有各颜色的浅色、r(红)g(绿)b(蓝)、橙色等颜色用的喷墨头等。

多个紫外线光源331产生使uv墨固化的紫外线。作为紫外线光源331，能够优选使用uvled(紫外led)等。另外，作为紫外线光源331，还考虑使用金属卤化物灯、汞灯等。另外，在本例中，多个紫外线光源331的各个紫外线光源331以隔着喷墨头330s～330t的方式分别配设于头部323的主扫描方向上的一端侧和另一端侧。

展平辊332是用于使在造型物310的造型期间形成的墨层平展的结构。在本例中，展平辊332配设于喷墨头330与紫外线光源331之间。例如在进行主扫描动作时，展平辊332与墨层的表面接触来将固化前的墨的一部分去除，由此使墨层平展且形成一层的厚度。

图14是表示通过本实施方式的造型装置320来进行造型物310的造型的动作的图。步骤s310～步骤s313是设计数据生成部321的动作，步骤314是造型处理部322的动作。参照图14来说明造型装置320的动作，并且说明设计数据生成部321的功能。

造型装置320的设计数据生成部321首先根据拍摄要制造的造型物的外观所得到的图像数据等，求出与彩色纹理的造型物的表面垂直的方向上的向量(面法线向量)(s310)。图15a～图15d是表示通过图14所示的动作生成的设计数据的例子的图。图15a是表示关于具有彩色纹理的造型物的表面求出法线向量的例子的图。

接着，设计数据生成部321沿法线方向复制造型物表面的彩色数据，来设计具有固定的厚度的彩色区域314。另外，设计数据生成部321在彩色区域314的内侧生成隔离区域313和光反射区域312(s311)。图15b是表示设计彩色区域314、隔离区域313以及光反射区域312之后的状态的图。

此外，就将彩色区域314的厚度设为固定而言，可以是使除了一部分特殊的位置以外的彩色区域314的厚度为固定。还考虑根据想要造型的造型物的形状将彩色区域314的一部分设为容许范围外的厚度。例如图15b所示，在进行下表面与侧面相交叉的形状的造型物的造型的情况下，关于下表面与侧面相交叉的区域附近，考虑容许彩色区域314的在法线方向上的厚度偏离固定的厚度。

接着，设计数据生成部321将造型物310以切片为单位进行分割，来生成切片数据(s312)。图15c和图15d是将被规定了彩色区域314等的造型物以切片为单位进行分割而得到了切片数据时的图。切片数据规定了各切片中哪部分为彩色区域314，哪部分为光反射区域312，并且规定了将彩色区域314的哪部分设为哪种颜色。

设计数据生成部321关于各切片利用二维的误差扩散法等来将切片的彩色区域314的数据变换为打印机的彩色墨信息，并且将隔离区域313、光反射区域312、造型区域311以及未图示的支撑层315变换为各个墨信息(s313)。一个层的墨信息的例子如使用图9说明的那样。

接着，造型处理部322基于由设计数据生成部321生成的墨信息，重复进行从喷墨头330喷出作为造型材料的uv墨并进行层叠的处理，来制造造型物(s314)。以上说明了本发明的实施方式的造型物310、造型方法以及造型装置320。

(实施方式的效果)

(1)本实施方式的造型方法是用于进行造型物的造型的方法，包括以下步骤：步骤(s310～s313)，生成具有彩色区域314的造型物310的设计数据，该彩色区域314从造型物310的表面起向内部在表面的法线方向上具有固定的厚度；以及步骤s314，基于设计数据将uv墨层叠来生成造型物，其中，彩色区域314的在法线方向上的厚度为分辨率间距的2倍～4倍。

通过像这样将彩色区域314的厚度设为固定，能够将基于减色混合的原理所表现的颜色的品质设为固定。另外，通过使法线方向上的厚度具有分辨率间距的2倍以上的厚度，能够沿法线方向重叠两种以上的颜色。以往，考虑将彩色层的厚度设在使得即使产生一些着落偏移也看不到内部的造型区域等那样的范围内，不存在如本实施方式那样从提高减色混合的表现力的观点出发将分辨率间距决定为基准的思想。根据本实施方式的结构，能够进行表现出多样的颜色的造型物的造型。

(2)在本实施方式的造型方法中，也可以是，彩色区域314的在法线方向上的厚度为50μm以上且600μm以下。此外，该数值范围是满足了厚度为分辨率间距的2倍以上的条件的基础上的数值范围。为了将多种颜色重叠来表现各种颜色，期望为50μm以上，为了确保彩色区域314的光透过率，期望为600μm以下。

(3)在本实施方式的造型方法中，也可以是，从喷墨头330喷出至少包含彩色墨的多种墨，使墨在喷出后固化来进行造型。

(4)在本实施方式的造型方法中，也可以是，喷墨头330喷出uv墨，在喷出后通过光照射使该uv墨固化来进行造型。根据该结构，能够抑制uv墨在喷出前固化，能够使uv墨在喷出后固化。

(5)在本实施方式的造型方法中，也可以是，取代uv墨，喷墨头330使热塑性墨成为高温来以低粘度喷出，在喷出后使该热塑性墨成为常温而固化，来进行造型。根据该结构，能够不使用紫外线光源331进行层叠。

(6)在本实施方式的造型方法中，也可以是，在生成设计数据的步骤s311中，生成具有光反射区域312的设计数据，该光反射区域312处于造型物的内部且使透过了彩色区域314的光反射，并且在法线方向上具有固定厚度以上的厚度。通过像这样使光反射区域312具有固定厚度以上的厚度，能够提高从造型物310的外部入射的光的反射率。

(7)在本实施方式的造型方法中，也可以是，在生成设计数据的步骤中，生成在造型物310的彩色区域314与光反射区域312之间具有隔离区域313的设计数据，该隔离区域313沿着彩色区域314且具有固定的厚度。通过像这样在彩色区域314与光反射区域312之间具有隔离区域313，能够防止彩色区域314与光反射区域312相互混合。

(8)在本实施方式的造型方法中，也可以是，在生成造型物的步骤s314中使用的造型材料是使着落到被层叠面上的体素的层叠方向(z方向)尺寸与面扫描方向(x方向或y方向)尺寸之比为1：2以上的造型材料。

(9)在本实施方式的造型方法中，也可以是，在生成设计数据的步骤s313中，关于彩色区域314，通过沿层叠面的面扫描方向实施误差扩散法、抖动法、fm加网法等来形成各彩色颜色的半色调。根据该结构，能够利用并置混色进行适当的颜色表现。

(10)在本实施方式的造型方法中，也可以是，在生成设计数据的步骤s313中，使误差扩散法或抖动法的掩模图案在被层叠的层的相邻层之间发生移动或变更。

(11)在本实施方式的造型方法中，也可以是，取代生成造型物310的步骤s314，而通过利用喷墨法对被层叠面上所铺满的粉末的造型材料喷出用于使粉末结合的粘合液来进行层叠。本实施方式不限于喷出造型材料的结构，也能够应用于喷出用于使造型材料结合的粘合液的结构。在该情况下，将本方式的墨的颜色设为粘合液的颜色即可。

(12)在本实施方式的造型方法中，也可以是，在生成设计数据的步骤s310～s313中，在基于stl格式来规定造型物310的形状的情况下，将与三角形的面垂直的方向作为法线方向来规定彩色区域314。根据该结构，能够利用stl数据来规定法线方向。

(13)本实施方式的造型物310具有：彩色区域314，其从造型物310的表面起向内部在表面的法线方向上具有分辨率间距的2倍～4倍的厚度；以及光反射区域312，其在彩色区域314的内侧具有固定厚度以上的厚度。根据该结构，能够使造型物310的颜色的品质固定，并且能够表现多样的颜色。

(14)本实施方式的造型物也可以在造型物310的彩色区域314与光反射区域312之间具有隔离区域313，该隔离区域313沿着彩色区域314且具有固定的厚度。根据该结构，能够防止彩色区域314与光反射区域312相互混合。

(15)本实施方式的造型装置320是进行造型物310的造型的造型装置320，具备：设计数据生成部321，其生成具有彩色区域314的造型物310的设计数据，该彩色区域314从造型物310的表面起向内部在表面的法线方向上具有固定的厚度；以及造型处理部322，其基于设计数据喷出造型材料并进行层叠，来生成造型物310，其中，彩色区域314的在法线方向上的厚度为分辨率间距的2倍～4倍。

通过像这样将彩色区域314的厚度设为固定，能够进行基于减色混合的原理所表现的颜色品质固定的造型物310的造型。另外，通过使法线方向上的厚度具有分辨率间距的2倍以上的厚度，能够沿法线方向重叠两种以上的颜色，从而能够进行表现出多样的颜色的造型物310的造型。

(16)在本实施方式的造型装置320中，也可以是，设计数据生成部321生成具有光反射区域312的设计数据，该光反射区域312处于造型物310的内部且使透过了彩色区域314的光反射，并且具有固定厚度以上的厚度。根据该结构，能够进行提高了从造型物310的外部入射的光的反射率的造型物310的造型。

(17)在本实施方式的造型装置320中，也可以是，设计数据生成部321生成在造型物310的彩色区域314与光反射区域312之间具有隔离区域313的设计数据，该隔离区域313沿着彩色区域314且具有固定的厚度。根据该结构，能够进行防止了彩色区域314与光反射区域312相互混合的造型物310的造型。

(18)在本实施方式的造型装置320中，也可以是，造型处理部322喷出使着落到被层叠面上的体素的层叠方向尺寸与面扫描方向尺寸之比为1：2以上的造型材料。

产业上的可利用性

本发明作为能够将多样的颜色以固定的品质表现且利用层叠方式进行造型的造型方法等是有用的。

本发明能够适当利用于造型装置。