(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
層ごとに３次元対象物を生成する方法であって、前記方法は、
印刷される３次元対象物および支持構造物の断面層を含む画像データを生成する工程と、
異なるインクジェット印刷ヘッドから、前記画像データに従って、一つ以上のモデリング材料、支持材料および前記インクジェット印刷ヘッドの少なくとも２つから以前に排出された再利用可能な廃棄材料を層ごとに選択的に分配する工程であって、前記材料のそれぞれは前記インクジェット印刷ヘッドの異なる一つから分配され、前記再利用可能な廃棄材料は、前記３次元対象物を生成する間に再利用される、前記インクジェット印刷ヘッドから分配された後に回収された支持材料とモデリング材料の混合材料を含む、工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
印刷プラットフォームに堆積された層を少なくとも部分的に凝固するために放射線を適用する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記再利用可能な廃棄材料が、以前に堆積された層から除去される余剰材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記再利用可能な廃棄材料が、パージ操作の間に回収された材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
濾過された材料を再利用可能な廃棄材料容器に送達させる前に前記再利用可能な廃棄材料から固体粒子を濾過し、除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
層ごとに分配する工程が、３次元の層を形成するのと同時に、前記３次元対象物に隣接する別個の廃棄ブロックを形成するように前記再利用可能な廃棄材料を分配する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記再利用可能な廃棄材料が前記３次元対象物の一部を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記再利用可能な廃棄材料が前記支持構造物の一部を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
メンテナンス操作の間に使用される材料を回収する工程と、３次元印刷プロセスにおいて再利用するために前記材料を運搬する工程とをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記モデリング材料および再利用可能な廃棄材料が、室温で液体形態の光硬化性材料である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記一つ以上のモデリング材料および再利用可能な廃棄材料が、室温で固体または半固体形態である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
層ごとに３次元対象物を生成するための印刷システムであって、前記印刷システムは、
少なくとも３つのインクジェット印刷ヘッドであって、モデリング材料を堆積させるための印刷ヘッド、支持材料を堆積させるための印刷ヘッドおよび該インクジェット印刷ヘッドの少なくとも２つから以前に排出された再利用可能な廃棄材料を堆積させるための印刷ヘッド、を含む少なくとも３つのインクジェット印刷ヘッドと、
前記モデリング材料および支持材料を保持する２つ以上の容器と、
前記再利用可能な廃棄材料を保持する再利用可能な廃棄材料容器と、
堆積された層から余剰材料を除去するレベリング装置と、
を含み、
前記再利用可能な廃棄材料は、前記３次元対象物を生成する間に再利用される、前記インクジェット印刷ヘッドから分配された後に回収された支持材料とモデリング材料の混合材料を含む、印刷システム。
【請求項１３】
硬化ユニットをさらに含む、請求項１２に記載の印刷システム。
【請求項１４】
前記３次元対象物の生成を制御するための制御装置をさらに含む、請求項１２に記載の印刷システム。
【請求項１５】
目詰まりした印刷ヘッドをパージするためのパージユニットをさらに含み、前記再利用可能な廃棄材料は、前記３次元対象物を生成する間に再利用される、前記パージユニットから回収された材料を含む、請求項１２に記載の印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は付加製造システムにおいて材料を再利用するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元印刷において、構築材料が選択的に１つ以上の印刷ヘッドまたはディスペンサから噴射され、規定した画像データに従って連続層で製造トレイに堆積される。層は、形成される３次元対象物および仕上がった対象物から後で除去される支持機構の断面を含んでもよい。構築材料は、ＵＶ重合性組成物、例えば紫外線（ＵＶ）放射によって、堆積後に重合され、凝固され、調整されるか、または硬化される、例えばフォトポリマーであってもよい。
【０００３】
層を凝固する前に、レベリング装置が層に堆積される材料の余剰部分を除去できる。回収した余剰材料は一般に、印刷プロセスに固有の廃棄物として捨てられる。
【０００４】
印刷プロセスの間に、使用される材料および他のシステムの特徴に応じて、例えば１０分毎に例えば印刷ヘッドの「清浄（パージ）」の定期メンテナンスプロセスを実施することが一般的な実務である。この手順は、印刷ヘッドをフラッシュし（洗い流し）、この方法でノズル詰まりの危険性を減少させることを目的とする。ノズル詰まりは、例えばＵＶ光源の近接および／またはＵＶ光の反射に起因する、印刷ヘッドのノズル開口部内および／または周囲、すなわち開口部プレートに蓄積し得る、例えば細粉蓄積物、凝固した材料の残余物の結果であり得る。印刷ヘッドは、構築材料がノズルに提供され、かつ構築材料がノズルから放出されるパージユニットに移動され、ノズル開口部を詰まらせおよび／または開口部プレートに蓄積する材料要素が、浄化（パージ）目的のために使用される材料と共に除去され得る。浄化（パージ）された材料は回収され、廃棄物とみなされ、レベリング装置から回収された廃棄物とともに捨てられる。
【０００５】
下水処理システムまたは都市の廃棄物除去サービスのような標準的な方法を使用することによって、このような廃棄物を捨てることは、例えば環境的理由のために望ましくない場合があり、法律または規制が同様にそのような廃棄物を捨てることを禁止している場合もある。その代わりに、処分するための廃棄材料は前処理され、および／または完全に硬化され、安全に処分されるべきである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の詳細な説明において、本発明の全体の理解を提供するために複数の特定の詳細を記載する。しかしながら、本発明はそれらの特定の詳細がなくても実施できることは当業者により理解されるだろう。記載した実施形態に対する種々の変更は当業者に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は他の実施形態に適用できる。したがって、本発明は、示し、記載した特定の実施形態に限定されず、本明細書に開示される原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲を含むことが意図される。他の例において、本発明を曖昧にしないように周知の方法、手順、構成要素および回路は詳細に記載されていない。
【０００７】
「層」および「対象物の層」という用語は、３次元（３Ｄ）対象物の断面または薄片を表し得る任意の薄層または薄膜を示すために明細書全体および特許請求の範囲において使用される。層は、３Ｄ対象物を作製、構築または形成するために、「層ごと」の形態で以前に形成され、接着した層に形成され、接着してもよい。
【０００８】
明細書全体および特許請求の範囲に使用される場合、「Ｘ方向」および「Ｙ方向」という用語は、製造トレイ上への分配ヘッドのノズルからの材料の選択的分配中に、分配ヘッド（印刷ヘッド）または印刷アセンブリと、製造トレイとの間の相対運動を示す製造トレイに水平に平行した方向を指す。相対運動は、トレイを静止し続けながら分配ヘッドを移動させることによって、分配ヘッドを静止し続けながら製造トレイを移動させることによって、または印刷ヘッドと製造トレイの両方を互いに対して移動させることによって達成され得る。Ｘ方向は走査方向であってもよく、一方、Ｙ方向はインデックス方向であってもよい。本明細書全体および特許請求の範囲に使用される場合、「Ｚ方向」という用語は、ＸおよびＹ方向の両方に垂直な方向を指す。Ｚ方向は、連続層が形成される垂直方向を示す。
【０００９】
本明細書で使用される場合、「分配ヘッド」、「印刷ヘッド」または「ヘッド」という用語は、交換可能であり、各々、１つ以上のノズル、例えば分配する（すなわち、製造トレイ上または形成される３Ｄ対象物の以前に印刷された層の表面上に層の液体構築材料の液滴を堆積する）ためのノズルのアレイを有する印刷ヘッドを指す。
【００１０】
本明細書で使用される場合、「構築材料」という用語は、３次元（３Ｄ）対象物またはモデルの構築、形成、モデリング、印刷または他の構成に使用されるモデルまたは「モデリング」材料、支持または「支持している」材料、ならびに／あるいはモデリング材料および／または支持材料の任意の適切な組み合わせを含み得ることに留意されたい。構築材料は、モデルを作製するために使用されるモデリング材料、このような材料を修飾するために使用される材料（例えば、染料、充填剤など）、支持材料、または最終対象物に現れるか現れないかに関わらず、対象物の作製に使用される他の材料を含んでもよい。構築材料は、紫外線により重合可能な液体またはゲル材料、例えば凝固するか、または硬化すると固体もしくはゲル状になるフォトポリマー材料であってもよい。モデリングおよび支持材料の例は、それぞれ、Ｏｂｊｅｔ  Ｌｔｄ．、Ｒｅｈｏｖｏｔ、イスラエルの両社により提供されている、Ｏｂｊｅｔ（登録商標）ＦｕｌｌＣｕｒｅ（登録商標）７２０  ＲＧＤ７２０、ＦｕｌｌＣｕｒｅ（登録商標）７０５である。しかしながら、本発明の実施形態は、室温で液化する構築材料に限定されないことは当業者により理解されるべきである。一部の実施形態によれば、構築材料は、室温で固体または半固体であってもよく、堆積のための分配ヘッドに管またはパイプを介して移動できるように液体になるまで加熱されてもよい。
【００１１】
本発明の実施形態は、３次元（３Ｄ）対象物を製造するプロセスにおいて付加製造（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）（ＡＭ）装置によって生成される廃棄物を再利用するためのシステムおよび方法に関する。本発明の実施形態は、選択的堆積モデリング（ＳＤＭ）、固体自由形状製造（ＳＦＦ）または３Ｄ印刷に関する説明を容易にするために記載されているが、本発明はそのようなシステムに限定されず、他のＡＭシステムに利用されてもよいことは理解されるべきである。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、方法は、印刷される３次元対象物および支持構造物の断面層を含む画像データを生成する工程、ならびに画像データに従って、異なる分配ヘッドから構築材料および再利用可能な材料を層ごとに選択的に分配する工程であって、再利用可能な材料は、３次元対象物を生成する間に、再利用される回収された余剰材料を含んでもよい、工程を含んでもよい。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、余剰材料は３次元（３Ｄ）対象物を製造するプロセスにおいて堆積される層から除去される。廃棄物として捨てられる代わりに余剰材料は、後の印刷層に堆積されるように印刷システムに戻される。この余剰（すなわち廃棄）材料は、３Ｄ対象物の一部となるように３次元対象物の断面の境界内または最終製品から後で除去される支持構造物の一部として３Ｄ対象物断面の境界外に堆積され得る。
【００１４】
余剰材料、すなわち堆積層から除去される廃棄材料は、２種以上の組成物、例えば３Ｄ対象物またはモデルを生成するために主に使用される１種以上のモデリング材料組成物と支持構造物を形成するために主に使用される支持材料組成物の混合物を含んでもよい。余剰材料は、非重合化液体成分、ならびに再利用には適切でない場合がある部分的に重合されたまたはゲル状成分および重合された固体粒子を含んでもよい。本発明の実施形態によれば、余剰材料は、再利用可能な液体余剰材料の場合、印刷工程において再利用するための液体余剰材料容器および／またはディスペンサに送達される前に、あるいは重合された材料の場合、処分するための廃棄容器に送達される前に、重合された固体粒子を除去するために濾過される。
【００１５】
一部の実施形態において、印刷ヘッド開口部プレートのメンテナンス中にノズルから排出されるかまたはパージ（浄化）される構築材料はパージユニットに回収される。同様に、このように回収される余剰または廃棄材料の多くは、非重合化液体材料ならびに部分的に重合されたゲル状または重合された固体材料要素を含んでもよく、再利用するための液体余剰材料容器および／またはディスペンサ、あるいは処分するための重合された廃棄材料を回収する廃棄容器に送達される前に同様に濾過される。明細書全体および特許請求の範囲において、「余剰材料」という用語は、堆積された層から回収される材料およびパージ操作において回収される材料の両方を示すために使用される。
【００１６】
本発明の一部の実施形態は、３次元対象物の層を印刷するのと同時に、堆積層から除去される余剰材料および／またはパージの間に排出し、再利用を意図しない材料の少なくとも一部が、層ごとに堆積され、硬化されて、廃棄ブロックを形成できる、付加製造（ＡＭ）システムによって生成される廃棄材料を処分する方法に関する。硬化した廃棄ブロックは次いで、環境的に安全な様式で処分されてもよい。他の実施形態において、余剰材料の実質的に全てがリサイクルされ、構築材料として再利用される。
【００１７】
本発明に関する主題は特に、明細書の結論の部分において指摘され、明確に主張されている。しかしながら、本発明は、対象物、特徴およびそれらの利点と共に、操作の組織化および方法の両方に関して、添付の図面と共に読まれる場合、以下の詳細な説明を参照することにより最適に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施形態に係る例示的な３Ｄ印刷システムの概略図である。
【図２】図２は本発明の実施形態に係る例示的な印刷システムおよび印刷プロセスの概略図である。
【図３】図３は本発明の実施形態に係る３Ｄ対象物を印刷する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面に示した例示要素は簡単かつ明確さのためであり、必ずしも正確にまたは縮尺通りに描かれていないことは理解されるだろう。例えば、要素の一部の寸法は、明確さのために他の要素または１つの機能的ブロックもしくは要素に含まれるいくつかの物理的構成要素と比べて誇張されている場合がある。さらに、適切とみなされる場合、参照番号は、対応するまたは類似要素を示すために図面の中で繰り返され得る。さらに、図面に示したブロックの一部は単一の機能の中に組み合わされてもよい。
【００２０】
ここで、本発明の実施形態に係る例示的な３次元（３Ｄ）印刷システムの概略図である図１を参照する。３次元分配または印刷システム１００は、製造プラットフォームまたはトレイ１１０、１つ以上の印刷ヘッド１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを有する印刷ユニット１２０、および材料供給ユニットまたはシステム１４０を備えてもよい。材料供給ユニット１４０は、２つ以上の主要または新規材料の容器またはカートリッジ１４２、および１つ以上の再利用可能な材料容器１４４を備えてもよい。再利用可能な材料容器１４４は、印刷システムおよび／または材料供給ユニットの一部に含まれ得る、すなわち印刷および／または材料供給システムに対する内部であってもよいか、あるいは別個の形態、例えば印刷および／または材料供給システムに対する外部であってもよい、分配するための余剰材料の回収および供給に専用の容器であってもよい。
【００２１】
システム１００はさらに、位置決めまたは運搬ユニット１５０、レベリング装置１６０、１つ以上の硬化ユニットまたは放射線源１７０、制御装置１８０およびパージユニット１９０を備えてもよい。レベリング装置１６０はローラの形態であってもよい。ローラは、製造トレイの上に、印刷ヘッドの通過の間に堆積される余剰材料を回収することによって、所定の厚さの堆積層に一定にするか、および／または所定の厚さの堆積層を規定する。余剰材料は、例えばブレードまたは他の方法によってローラから除去されてもよく、浴槽（図示せず）に回収されてもよい。このように除去された余剰材料は次いで、管１６２を介してフィルタ１４６に運搬され、そのフィルタ１４６において、余剰材料は濾過されて凝固粒子を除去し、濾過された液体は再利用のために再利用可能な材料容器１４４に移される。凝固した廃棄材料は処分するために廃棄物処分容器１４８に移される。代替としてまたはさらに、フィルタは容器１４４と印刷ユニット１２０との間に配置されてもよい。
【００２２】
パージユニット１９０は浴槽（図示せず）を備えてもよく、その浴槽から、印刷ヘッド開口部プレートのメンテナンス中に印刷ヘッドから排出された構築材料が管１９２を介してフィルタ１４６に運搬され、余剰材料が濾過されて凝固粒子を除去し、濾過された液体は再利用のために再利用可能な材料容器１４に移され、凝固粒子は処分用の廃棄物処分容器１４８に移される。同じモデリング材料を使用してモデリング材料を印刷するために以前に使用されたノズルについてのパージ操作が実施されてもよい。同様に、同じモデリング材料を使用して支持材料を印刷するために以前に使用されたノズルについてのパージ操作が実施されてもよい。再利用またはリサイクルされる材料を使用して再利用可能な材料を印刷するために以前に使用されたノズルについてのパージ操作がさらに実施されてもよい。上記のパージされた材料は、回収され、濾過され、同じ再利用可能な廃棄物容器１４４または再利用のための別個の再利用可能な材料容器に移されてもよい。
【００２３】
本発明の一実施形態において、パージされた材料は、それらの種類および意図される使用に応じて別々に回収され、濾過されてもよい。例えば、パージされたモデリング材料は、３Ｄ対象物および必要に応じて支持構造物の一部を印刷するために再利用されてもよく、パージされた支持材料は印刷支持構造物において再利用されてもよく、パージされた材料はモデルまたは支持構造物の一部のために再利用されてもよい。
【００２４】
放射線源１７０はＵＶ光源であってもよいが、他の放射線源または赤外線ユニットなどの硬化ユニットを利用する実施形態もまた、本発明の範囲内に含まれることも理解されるべきである。しかしながら、本発明の他の実施形態において、任意の他の適切なスペクトルの光が使用されてもよいことは当業者により理解されるだろう。
【００２５】
各層の堆積後、または１つより多い層の堆積後に硬化が実施されてもよい。図１の例示的な実施形態において、単一の放射線ユニットが例示されているが、本発明は、この関連に限定されず、本発明の実施形態に従って任意の適切な数の放射線ユニットが使用されてもよいことが当業者に理解されるべきである。
【００２６】
印刷ユニット１２０は、１つ以上の分配ユニット（ディスペンサ）、例えばインクジェット印刷ヘッド１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを有する、例えばインクジェットユニットまたはディスペンサであってもよい。各印刷ヘッドは、印刷ヘッドの長手方向軸に沿って１つ以上の列のアレイに配置される複数の分配ノズル１２３を備えてもよい。材料容器１４２は、各印刷ヘッドについて異なる構築材料を印刷ヘッドに供給できる。例えば、モデリング材料は印刷ヘッド１２２ａに供給されてもよく、支持材料は印刷ヘッド１２２ｃに供給されてもよい。本発明の一実施形態において、再利用可能な材料は、別個の印刷ヘッド、例えば印刷ヘッド１２２ｂに供給されてもよい。一部の実施形態において、２つの異なるモデリング材料が堆積されてもよく、それにより、１つのモデリング材料が印刷ヘッド１２２ａに供給されてもよく、別のモデリング材料が印刷ヘッド１２２ｂに供給されてもよく、一方で、支持材料が印刷ヘッド１２２ｃに供給される。このように再利用可能な材料は、第２のモデリング材料の代わりに印刷ヘッド１２２ｂに供給されてもよく、または第２のモデリング材料が印刷ヘッド１２２ｂに供給される場合、さらなる別個の印刷ヘッド（図示せず）に供給されてもよい。
【００２７】
ＸおよびＹ方向の両方において製造トレイ上に印刷されるプロセスにおいて、製造トレイ１１０および／または対象物上での印刷ユニットの移動を可能にするように、印刷ユニット１２０は位置決めユニット１５０に接続されてもよい。代替としてまたはさらに、印刷ユニットと印刷される対象物との間の相対運動を可能にするように、製造トレイは運搬ユニット（図示せず）に接続されてもよい。他の実施形態において、または特定の用途に関して、製造トレイおよび印刷ユニットの両方は固定されていてもよいことが理解されるべきである。印刷ユニット１２０、トレイ１１０またはその両方はＺ方向において動いてもよい。例えば、本発明の一部の実施形態において、印刷ユニット１２０はＺ方向において固定位置にあってもよく、製造トレイまたはプラットフォーム１１０は、印刷ユニット１２０から離れたＺ方向に移動でき、例えば、印刷中に、印刷ヘッドと、印刷される対象物の上層との間の垂直距離が一定のままであることを確保するために、印刷ユニットまたは印刷ヘッドから層の厚さの距離付近まで徐々に低下できる。
【００２８】
一部の実施形態において、印刷ファイル、ビットマップまたは印刷データの他の収集が、例えば３Ｄプリンタシステム１００に接続されたコンピューティングプラットフォームによって、または制御装置１８０によって作成され、および／または提供され、および／またはプログラムされてもよい。印刷ファイルが、例えば、構築される３Ｄ対象物の各層のビットマップに従って、印刷ヘッド１２２ａ〜ｃの１つ以上のノズル１２３の起動および／または起動停止の動作により、構築材料の堆積の命令および構成を決定するために使用されてもよい。
【００２９】
制御装置１８０は、例えば、印刷ユニット１２０、印刷ヘッド１２２ａ〜ｃ、材料供給システム１４０、レベリング装置１６０および他のものなどのシステム１００の種々の構成要素に適切に接続および／または通信され得る。例えば、制御装置１２０は、バルブ、ポンプ、スイッチ、圧縮または膨張装置、位置決めユニット、分配ユニット、レベリング装置、硬化装置、または任意の他のシステム構成要素を制御してもよい。
【００３０】
制御装置１８０は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの任意の適切な組み合わせを使用して実行されてもよい。制御装置１８０は、例えば、プロセッサ１８２、メモリユニット１８４、ソフトウェアコード１８６および入力／出力インターフェース１８８を備えてもよい。他の構成が制御装置または制御ユニットに使用されてもよい。制御機能は複数のユニットにわたって広がってもよく、全ての制御機能がシステム１００内になくてもよい。
【００３１】
制御装置１８０は、パーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータ、またはワークステーションなどのコンピュータデバイス内に含まれてもよく、または制御装置１８０はそれらを含んでもよい（およびそれ故、制御装置１８２の機能の一部または全ては３Ｄプリンタシステム１００の外部であってもよい）。制御装置１８２は他の構造であってもよく、他の適切な構成要素を備えてもよい。例えば、パーソナルコンピュータもしくはワークステーションなどの分離ユニット、またはカートリッジなどの供給源内の処理ユニットが、一部の制御またはデータ記憶能力を与えることができる。プロセッサ１８２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、「コンピュータチップ」、マイクロコントローラなどの従来の装置を備えてもよい。メモリ１８４は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、または他の記憶装置などの従来の装置を備えてもよく、ＣＤ−ＲＯＭまたはハードディスクなどのマスストレージを備えてもよい。
【００３２】
制御装置１８０は、必要な場合、対象物および支持構造物を表すコンピュータオブジェクトデータ（ＣＯＤ）を利用してもよい。データは、モデリング材料、支持材料および再利用可能な材料を含む種々の構築材料の位置を含み得る層のビットマップを含んでもよい。例えば、制御装置はステレオリソグラフィー（ＳＴＬ）フォーマットにおけるコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データである。他のデータ型またはフォーマットが使用されてもよい。一部の実施形態において、制御装置１８０はＣＡＤシステムを備えてもよい。ＣＡＤ制御装置１８０は、このようなデータを、３Ｄ対象物を印刷するための３Ｄプリンタシステム１００内の種々のユニットのための命令に変換できる。制御装置１８０は、ビットマップに従って印刷するために印刷ユニット１２０のためのその中に記憶された命令を有する持続性コンピュータ記憶媒体を備えてもよい。制御装置１８０は印刷装置の内側または外側に配置されてもよい。制御装置１８０は印刷システム１００の外側に配置されてもよく、例えばワイヤを通して、および／またはワイヤレス通信を使用して印刷システム１００と通信してもよい。代替の実施形態において、制御装置１８０はシステム１００に対して部分的に外部にあってもよい。例えば、外部制御または印刷ユニット（例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション、コンピューティングプラットフォーム、または他の処理装置）が印刷システム制御能力の一部または全てを提供してもよい。
【００３３】
ここで、本発明の実施形態に係る例示的な印刷プロセスの概略図である図２を参照する。例示的なシステム２００は、製造トレイ２１０、印刷ユニット２２０、２つの放射線源２７０およびレベリング装置または例えばローラ２６０の形態のプラナライザ（ｐｌａｎａｒｉｚｅｒ）を備えてもよい。２つの放射線源を図２に示しているが、本発明の実施形態はこの関連に限定されず、任意の他の数の放射線源が同様に適用可能である。
【００３４】
図２に示すように、余剰材料は、モデリング材料、支持材料、および再利用材料の混合物であってもよい。支持構造物２０６により支持される３次元対象物２０５は、印刷ユニット２２０から構築材料を層に堆積させ、放射線源２７０により堆積した層を硬化することにより製造トレイ２１０上に形成される。３次元対象物２０５は主に少なくとも１つのモデリング材料を備えてもよいが、支持材料もまた含んでもよい。支持構造物２０６は主に少なくとも１つの支持材料を含んでもよく、所望の機械的特性を提供するために支持構造物内の特定位置においてモデリング材料をさらに含んでもよい。レベリング装置２６０は、硬化前に液体層から余剰材料を回収してもよい。余剰材料は、浴槽２６４により回収されてもよく、管２６２を介してフィルタ２４６に運搬されてもよい。濾過された液体廃棄物は次いで、再利用可能な材料容器２４４に運搬されてもよい。濾過された再利用可能な材料は印刷ユニット２２０に送達される。層構造に基づいて、レベリング装置により回収される余剰材料は、モデリング材料、支持材料、再利用材料またはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。
【００３５】
再利用可能な材料は３Ｄ対象物および支持構造物の両方を構築するために使用されてもよい。したがって、対象物２０５および支持構造物２０６の両方は、再利用またはリサイクルされた材料２０７の予め設計された領域を備えてもよい。これらの領域の位置および形状は、３Ｄ対象物および支持構造物の所望の特徴と適合するように選択される。例えば、３Ｄ対象物に望まれる熱機械特性は、構築材料として再利用され得る再利用廃棄材料の量を一部の制限に課してもよい。一部の実施形態によれば、再利用材料は支持構造物の大きな領域内で使用されてもよい。再利用材料は、連続した大きな相内に不連続の比較的小さな相として堆積されてもよい。あるいは、使用された材料は連続相内に散乱されてもよい。
【００３６】
一部の実施形態によれば、リサイクルに使用できない過剰な未硬化の廃棄材料を処分するために、３Ｄ対象物が廃棄ブロック２１５と同時に形成されてもよい。他の実施形態によれば、廃棄ブロック２１５は３Ｄ対象物２０５の印刷と別々で同時ではなく形成されてもよい。３Ｄ対象物の層と同様に、廃棄ブロック２１５の層は硬化され、それにより、廃棄ブロック２１５の材料は容易かつ安全に処分可能となる。
【００３７】
ここで、本発明の実施形態に係る３Ｄ対象物を印刷する方法のフローチャートである図３を参照する。本発明の実施形態によれば、印刷データが、支持構造物および必要に応じて安全な処分のための廃棄ブロックと共に３次元対象物を形成するために層における構築材料、支持材料およびリサイクルまたは再利用可能な材料を堆積させるために作成されてもよい（ボックス３００）。次いで、各層について、噴射命令が印刷データに基づいて１つ以上の印刷ヘッドに送信され、適切な材料が印刷ヘッドに送達され、１つ以上の材料が、製造トレイまたは以前に形成された層上に液体または半液体層を形成するために堆積されてもよい（ボックス３１０）。次いで、レベリング装置が層から余剰材料を回収してもよい（ボックス３２０）。層は、２つの別個の部分、３Ｄ対象物および／またはその支持構造物に関連した第１の部分ならびに廃棄ブロックに関連した別個の部分を含んでもよい。一部の実施形態において、３Ｄ対象物に関連した部分のみがレベリング装置により平坦化されてもよい。次に、（存在する場合）層の両方の部分は、放射線により硬化されてもよく（ボックス３３０）、回収された余剰材料は、後の層内の構築材料として濾過された廃棄材料を使用する前に重合化部分を除去するためにフィルタに運搬されてもよい（ボックス３４０）。濾過された再利用可能な廃棄物は、回収され、新たな層に堆積させるために（ボックス３１０）、システムに戻されるように運搬される（ボックス３５０）。ボックス３６０により示されるように、印刷ユニットはサービスまたはメンテナンス領域に移動されてもよい。メンテナンスはパージ操作を含んでもよく、その間にパージされた構築材料が、回収され、フィルタに運搬されて（ボックス３４０）、回収し、新たな層内に堆積させるために（ボックス３１０）、システムに運搬される（ボックス３５０）前に、重合化要素を除去してもよい。
【００３８】
本発明の実施形態はこれに関して限定されないが、例えば、「処理」、「コンピューティング」、「計算」、「決定」、「規定」、「分析」、「照合」などの用語を利用する説明は、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ内の物理（例えば電子）量として表されるデータを、印刷機械または要素、部分、モジュールまたは印刷機械のユニットによって操作および／または処理を実施するために命令を保存できるコンピュータのレジスタおよび／またはメモリまたは他の情報記憶媒体内の物理量として表されるものと同様の他のデータに
操作および／または変換できる印刷機械に含まれ得る、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、または他の電子コンピューティングデバイスの操作および／または処理を示し得る。
【００３９】
本発明の一部の実施形態は、プロセッサベースのシステムにより実行するためにソフトウェアに実装されてもよい。例えば、本発明の実施形態は、コードに実装されてもよく、命令を実施するためにシステムをプログラムするように使用され得る命令が記憶されるコンピュータ記憶媒体に記憶されてもよい。コンピュータ記憶媒体としては、限定されないが、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、書換可能コンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、および光磁気ディスクを含む任意の種類のディスク、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）などのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、電気的消去可能プログラマブルリードオンメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、磁気カードまたは光カードなどの半導体デバイス、あるいはプログラマブル記憶装置を含む、記憶電子命令に適切な任意の種類の媒体が挙げられ得る。
【００４０】
このようなシステムは、限定されないが、複数の中央処理装置（ＣＰＵ）または任意の他の適切な多目的もしくは特有のプロセッサもしくは制御装置、複数の入力ユニット、複数の出力ユニット、複数のメモリユニット、および複数の記憶ユニットなどのコンポーネントを備えてもよい。そのようなシステムはさらに、他の適切なハードウェアコンポーネントおよび／またはソフトウェアコンポーネントを備えてもよい。
【００４１】
本発明の実施形態はこれに関して限定されないが、本明細書で使用する場合、「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」および「複数（ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は、例えば、「複数」または「２つ以上」を含み得る。「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」または「複数（ａ  ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は、２つ以上のコンポーネント、デバイス、要素、ユニット、パラメータなどを示すために明細書全体にわたって使用され得る。例えば、「複数の印刷ヘッド」は２つ以上の印刷ヘッドを備えてもよい。
【００４２】
本発明の特定の特徴が本明細書に例示され、記載されているが、多くの改変、置換、変更、および等価物が当業者に想起され得る。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神の範囲内の全てのこのような改変および変更を含むことを意図することが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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