(57)【要約】【課題】マルチパス液体供給を使用する３Ｄ部品制御の提供。【解決手段】一例によれば、３Ｄプリンタは、供給装置とコントローラとを含む。コントローラは、層内の複数の造形材料から形成されるべき部品の形態を入手し、層内の造形材料の一部から形成される部品の特性を制御するために、入手した形態に基づいて、層上の第１のパス中に層内の造形材料上に液滴を選択的に供給するための供給装置のための第１の供給パターン、及び層上の第２のパス中に層内の造形材料上に液滴を選択的に供給するための供給装置のための第２の供給パターンを決定する。コントローラはさらに、供給装置を制御することにより、第１のパス及び第２のパスの際に、決定された第１及び第２の供給パターンにそれぞれ従って層内の造形材料上に液滴を選択的に供給する。【選択図】図２
2019514742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給装置が造形材料の層を横切って走査されるときに前記造形材料の層上に液滴を選択的に供給するための供給装置と、
前記層内の複数の前記造形材料から形成されるべき部品の形態を入手し；
前記層内の前記造形材料の一部から形成される前記部品の特性を制御するために、前記入手した形態に基づいて、前記層上の第１のパス中に前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給するための前記供給装置のための第１の供給パターン、及び前記層上の第２のパス中に前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給するための前記供給装置のための第２の供給パターンを決定し；
前記供給装置を制御して、前記第１のパス中に前記決定された第１の供給パターンに従って、及び、前記第２のパス中に前記決定された第２の供給パターンに従って、前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給する
コントローラと
を含む、３次元（３Ｄ）プリンタ。
【請求項２】
層加工処理の一部として前記造形材料の層上に融着放射線を印加するための融着放射線発生器をさらに含み、
前記供給装置の前記第２のパスは、前記第１のパスの後、前記層加工処理中に前記融着放射線発生器が前記層上に融着放射線を印加する前と後の何れか一方において行われる、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項３】
前記部品の前記形態は、前記部品の境界と前記層内の他の造形材料で形成されることになる他の部品の境界との間の距離、及び、前記部品の形成中における前記層内の前記造形材料にわたる予測温度のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項４】
第２の供給装置が前記層を横切って走査されるときに前記層内の造形材料上に第２の液滴を選択的に供給するための第２の供給装置をさらに含み、
前記コントローラはさらに、
形成されるべき前記部品の前記形態に基づいて、前記第１のパス中に前記層内の造形材料上に第２の液滴を選択的に供給するための第２の供給装置のための第１の供給パターンを決定し、
前記第２の供給装置を制御して、前記第１のパス中に前記決定された第１の供給パターンに従って、前記層内の造形材料上に第２の液滴を選択的に供給する
請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項５】
前記コントローラはさらに、
形成されるべき前記部品の前記形態に基づいて、前記第２のパス中に前記層内の造形材料上に前記第２の液滴を選択的に供給するための前記第２の供給装置のための第２の供給パターンを決定し、
前記第２の供給装置を制御して、前記第２のパス中に前記決定された第２の供給パターンに従って、前記層内の造形材料上に前記第２の液滴を選択的に供給する
請求項４に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項６】
前記液滴と前記第２液滴は、互いに異なる放射線吸収特性を有する、請求項４に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項７】
前記コントローラはさらに、
前記層内の前記造形材料の検知された温度情報を入手し、
前記入手した温度情報をさらに実施して、前記第１の供給パターン及び前記第２の供給パターンを決定する、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項８】
形成されるべき前記部品の前記特性は、前記部品の機械的特性、前記部品の色特性、前記部品の仕上げ特性、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項９】
造形材料の層内の複数の造形材料から形成されるべき部品の形態を、コントローラによって入手し、
前記形成される部品の特性を制御するために、前記コントローラによって、前記入手した形態に基づいて、前記層上の第１のパス中に前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給する際の供給装置のための第１の供給パターン、及び前記層上の第２のパス中に前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給するための前記供給装置のための第２の供給パターンを決定し；
前記コントローラによって前記供給装置を制御して、前記第１のパス中に前記決定された第１の供給パターンに従って、前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給し；
前記コントローラによって前記供給装置を制御して、前記第２のパス中に前記決定された第２の供給パターンに従って、前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給する
ことを含む方法。
【請求項１０】
前記供給装置を制御することは、前記第１のパスと前記第２のパスの間において前記層上に融着放射線を印加することなく、前記第１のパスと前記第２のパスの間において、前記供給装置を制御して、前記層内の造形材料上に液滴を選択的に供給することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記供給装置を制御することは、前記層上に融着放射線を印加した後、かつ、前記第１のパス中に液滴を選択に供給した後に、前記供給装置を制御して、前記第２のパス中に液滴を選択的に供給することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
形成されるべき前記部品の前記形態に基づいて、前記第１のパス及び前記第２のパスの少なくとも一方において第２の液滴を選択的に供給する際の第２の供給装置のための第１の供給パターンを決定し、前記第２の液滴が、前記液滴に対して異なる放射線吸収特性を有しており；
前記第１のパス及び前記第２のパスのうちの少なくとも一方において、前記第２の供給装置を制御して、前記決定された前記第２の供給装置のための第１の供給パターンに従って、第２の液滴を選択的に供給すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記層内の前記造形材料の温度情報を入手することをさらに含み、
前記第１の供給パターン及び前記第２の供給パターンを決定することは、前記入手した温度情報にさらに基づいて、前記第１の供給パターン及び前記第２の供給パターンを決定することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
機械読み取り可能命令が記憶された非一時的コンピュータ読み取り可能媒体であって、前記機械読み取り可能命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに、
三次元物体の一部を成すように形成されることになる、造形材料の層内の複数の造形材料から形成されるべき部品の形態を入手させ；
前記入手した形態に基づいて、前記層内の前記複数の造形材料から前記部品を形成するために使用される液滴が前記層上の供給装置の複数のパス中に供給されるべきか否かを決定させ；
前記液滴が前記層上の前記供給装置の複数のパス中に供給されるべきであるという決定に応答して、前記部品として形成されるべき前記複数の造形材料の特性を制御するために、前記入手した形態に基づいて、前記造形材料の層上の第１のパス中に液滴を供給する際の前記供給装置のための第１の供給パターン、及び前記造形材料の層上の第２のパス中に液滴を供給する際の前記供給装置のための第２の供給パターンを決定させ；
前記供給装置を制御して、前記第１のパス中に前記決定された第１の供給パターンに従って、及び、前記第２のパス中に前記決定された第２の供給パターンに従って、前記液滴を供給させる
非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１５】
前記機械読み取り可能命令はさらに、前記プロセッサに、
前記三次元物体の前記一部を成すように形成されることになる前記複数の造形材料の性質は、前記部品の境界と他の部品の境界との間の距離、前記部品の形成中における前記複数の造形材料にわたる予測温度、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１４に記載の非一時的コンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
３次元（３Ｄ）印刷では、積層印刷プロセスを使用して、デジタルモデルから３次元立体部品を作成することができる。３Ｄ印刷は、迅速な製品プロトタイピング、モールド生成、モールドマスター生成、及び短期製造に使用されることがある。一部の３Ｄ印刷技術は、材料の連続層の塗布を必要とすることから、積層プロセスと考えられている。これは、材料の除去によって最終的な部品を作成することが多い従来の機械加工プロセスとは異なる。３Ｄ印刷では、造形材料が硬化又は融着されることがあり、材料によっては、これらは、熱アシスト押出、溶融、又は焼結を使用して実施されることがあり、材料によっては、これらは、デジタル光投影技術を使用して実施されることがある。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
本開示の種々の特徴は、下記の図（単数又は複数）に例として限定されることなく示されており、図中、類似の参照符号は、類似の要素を示している。
【０００３】
【図１】３次元部品を生成、構築、または印刷するための例示的３次元（３Ｄ）プリンタを示す略等角図である。
【図２】図１に示した３Ｄプリンタにおいて実施することができる例示的コンピューティング装置を示す略ブロック図である。
【図３】複数のパス中に液滴の供給を制御して、三次元物体の一部を成すように形成されることになる造形材料の層内の造形材料の特性を制御する例示的方法を示す図である。
【図４】複数のパス中に液滴の供給を制御して、三次元物体の一部を成すように形成されることになる造形材料の層内の造形材料の特性を制御する例示的方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
単純化及び例示のために、本発明は、主として、その例を参照して説明される。以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、本開示がそれらの特定の詳細に限定されることなく実施されてよいことは、容易に明らかになるであろう。他の例では、本開示を不必要に不明瞭にしないように、一部の方法及び構造は、詳細には記載されていない。本明細書において、用語「含む」は、含むがそれに限定されないことを意味し、「含んでいる」は、含んでいるがそれに限定されないことを意味し、用語「基づく」は、少なくとも部分的に基づくことを意味している。
【０００５】
本明細書には、３Ｄプリンタ、３Ｄプリンタを実施する方法、及びこれらの方法に対応する命令が記憶されたコンピュータ読み取り可能媒体が開示される。これらの方法において、コントローラは、第１の供給装置が造形材料の層上を複数のパスで移動されるときに第１の供給装置を制御して液滴を供給する際に実施されるべき複数の供給パターンを決定することができる。すなわち、コントローラは、第１のパス中に第１の供給装置を制御するために実施されるべき第１の供給パターン、及び、第２のパス中に第１の供給装置を制御するために実施されるべき第２の供給パターンを決定することができる。また、コントローラは、複数のパス中に第２の供給装置（及び、さらに別の供給装置）を制御するために実施されるべき複数の供給パターンをさらに決定することができる。１つには、第１の供給装置及び第２の供給装置の何れか一方又は両方からの液滴の供給を分割することによって、造影材料から所定の特性を有する部品を形成することができる。
【０００６】
以下でより詳細に説明するように、コントローラは、部品の形成に関する情報に基づいて、第１の供給装置及び／又は第２の供給装置のための供給パターンを決定することができる。この情報は、部品の形態、部品の形成に使用される造形材料の検出温度などを含み得る。いずれにしても、融着剤のような液滴の供給は、部品の特性を制御するために、複数のパスに分割されることができ、部品の特性は、熱的性能、機械的強度、色、粗さ／仕上げ、それらの組み合わせを含むことができる。
【０００７】
まず図１を参照すると、三次元部品を生成、構築または印刷するための例示的三次元（３Ｄ）プリンタ１００の略等角図が示されている。図１に示した３Ｄプリンタ１００は、他の構成要素をさらに含むことができ、また、本明細書に開示される３Ｄプリンタ１００の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された構成要素の一部は、削除及び／又は変更されてもよいことを理解すべきである。
【０００８】
３Ｄプリンタ１００は、造形領域プラットフォーム１０２と、造形材料１０６を含む造形材料供給器１０４と、リコータ１０８とを含むものとして示されている。造形材料供給器１０４は、リコータ１０８と造形領域プラットフォーム１０２との間に造形材料１０６を配置するための容器または表面である場合がある。造形材料供給器１０４は、例えば、造形材料供給器１０４の上に配置された造形材料源（図示せず）から造形材料１０６を供給することができるホッパまたは表面である場合がある。追加または代替として、造形材料供給器１０４は、貯蔵場所から造形領域プラットフォーム１０２または先に形成された造形材料１０６の層上に塗布すべき位置まで、造形材料１０６を提供し、例えば移動させる機構を含む場合がある。例えば、造形材料供給器１０４は、ホッパーやオーガコンベアなどを含む場合がある。一般的に言えば、三次元物体または部品は、造形材料１０６から生成され、造形材料１０６は、限定はしないが、ポリマー、金属、及びセラミックを含む任意の適当な材料から形成される場合がある。また、造形材料１０６は粉末の形態であってもよい。
【０００９】
リコータ１０８は、造形材料供給器１０４の上を通って、及び造形領域プラットフォーム１０２を横切って、矢印１１０で示されるような方向に例えばｙ軸に沿って移動することにより、造形材料１０６を造形領域プラットフォーム１０２の表面上に層１１４の形で塗布することができる。層１１４は、造形領域プラットフォーム１０２にわたって実質的に均一な厚みに形成される場合がある。一例において、層１１４の厚みは、約９０μｍから約１１０μｍまでの範囲内である場合があるが、もっと薄い層またはもっと厚い層を使用してもよい。例えば、層１１４の厚みは、約２０μｍから約２００μｍまで、又は約５０μｍから約２００μｍまでの範囲内である場合がある。また、リコータ１０８は、造形材料１０６の塗布の後に、造形材料供給器１０４に隣接する位置に戻される場合がある。追加または代替として、造形領域プラットフォーム１０２の反対側に、第２の造形材料供給器（図示せず）が設けられられる場合があり、リコータ１０８は、造形材料１０６の層を形成した後に、第２の造形材料供給器の上に配置される場合がある。リコータ１０８は、ドクターブレード、ローラ、逆回転ローラ、または、造形材料１０６を造形領域プラットフォーム１０２の上に塗布するのに適した任意の他の装置であってよい。
【００１０】
また、３Ｄプリンタ１００は、造形領域プラットフォーム１０２の上にアレイ状に配置された複数の加温装置１２０を含むものとして示されている。加温装置１２０の各々は、例えば造形材料１０６を所定の温度範囲内に維持すべく、塗布された造形材料１０６の層に熱を加えるためのランプまたは他の熱源である場合がある。加温装置１２０は、造形材料１０６の温度を造形材料１０６の選択的融着が容易になる比較的高い温度に維持することができる。すなわち、加温装置１２０は、他の方法で造形材料１０６を融着させることなく、融着放射線を受けたときに融着剤の液滴が提供された造形材料１０６を融着させることが可能となる十分高い温度に造形材料１０６を維持することができる。融着放射線の印加を含む種々プロセスが造形材料１０６に対して実施される際、加温装置１２０は、造形材料１０６を所定の温度範囲内に維持することができるように、非連続的な形で作動される場合がある。
【００１１】
さらに、３Ｄプリンタ１００は、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４を含むものとして示されている。これらの供給装置はいずれも、造形領域プラットフォーム１０２上の層１１４を横切って、例えばｘ軸に沿って矢印１２６で示される両方向に走査されることができる。例えば、第１の供給装置１２２は、第１の供給装置１２２がｘ軸に沿って第１の方向１２６に走査される際に第１の液滴を堆積させることができ、第２の供給装置１２４は、第２の供給装置１２４がｘ軸に沿って反対の第２の方向１２６に走査される際に第２の液滴を堆積させることができる。第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４は、サーマルインクジェットプリントヘッド又は圧電プリントヘッドなどであってよく、造形領域プラットフォーム１０２の幅を拡張する場合がある。第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４はそれぞれ、カリフォルニア州パロアルトのヒューレット・パッカード・カンパニーから入手可能なプリントヘッド（単数又は複数）を含むことができる。図１には、第１の供給装置１２２と第２の供給装置１２４が独立した装置の形でそれぞれ示されているが、第１の供給装置１２２と第２の供給装置１２４は、同じプリントヘッド上に含まれていてもよい。例えば、第１の供給装置１２２は、プリントヘッド上の第１の一組のアクチュエータ及びノズルを含む場合があり、第２の供給装置１２４は、そのプリントヘッド上の第２の一組のアクチュエータ及びノズルを含む場合がある。
【００１２】
第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４が造形領域プラットフォーム１０２の幅を拡張しない他の例では、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４は、ｙ軸に沿ってさらに走査される場合があり、これによって、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４を造形領域プラットフォーム１０２上の領域の大部分にわたって配置することが可能になる。例えば、造形材料１０６の層１１４の種々の所定の領域にそれぞれの液体を堆積させるために、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４は、造形領域プラットフォーム１０２に隣接して第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４を移動させるための可動ＸＹステージまたは移動キャリッジ（いずれも図示せず）に取り付けられる場合がある。
【００１３】
図示されていないが、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４はそれぞれ、複数のノズルを含み、ノズルを通してそれぞれの液滴が、層１１４の上に噴射されることになる。第１の供給装置１２２は、第１の液体を堆積させることができ、第２の供給装置１２４は、第２の液体を堆積させることができる。第１の液体及び第２の液体は、両方とも融着剤であってもよいし、両方とも表面装飾剤であってもよく、あるいは、一方が融着剤であり、他方が表面装飾剤であってもよい。融着剤は、融着放射線（例えば、光及び／又は熱の形をしている）が印加されたときに、融着放射線を吸収し、融着剤が堆積された造形材料１０６を一つに融着させる液体である場合がある。表面装飾剤は、融着剤と比べて著しく少量の融着放射線しか吸収しない液体である場合がある。一例において、表面装飾剤は、表面装飾剤が堆積された造形材料１０６の融着を防止し、又は著しく低減することができる。他の例において、表面装飾剤は、一緒に融着された造形材料１０６の外側部分への着色を提供するように実施される場合がある。
【００１４】
第１の液体及び第２の液体は、放射線吸収を増強し、又は低減する様々な添加剤、及び／又は触媒をさらに含むことができる。例えば、第１の液体は、放射線吸収剤、すなわち、活性物質、金属ナノ粒子などを含むことができる。第１の液体及び第２の液体は、共溶媒、界面活性剤、殺生物剤、抗コゲーション剤、分散剤、及び／又はそれらの組み合わせの何れかをさらに含む場合がある。
【００１５】
図示していないが、３Ｄプリンタ１００は、互いに異なる放射線吸収特性を有する複数の液体を堆積させることができる種々の他の供給装置、例えばプリントヘッドをさらに含むことができる。一例として、複数の液体は、互いに異なる色を有する場合があり、また、互いに異なる化学組成（例えば、異なる反応物質及び／又は触媒）などを有する場合がある。３Ｄプリンタ１００が複数の液体を堆積することができる例では、３Ｄプリンタ１００は、複数のプリントヘッドを含むことができ、複数のプリントヘッドのそれぞれが、他の液体に対して異なる放射線吸収特性を有する液体を堆積させることができる。
【００１６】
一例によれば、第１の供給装置１２２は、造形材料１０６の層１１４上の第１のパス中に層１１４内の造形材料１０６上に第１の液滴を選択的に供給し、造形材料１０６の層１１４上の第２のパス中に層１１４内の造形材料１０６上に第１の液滴をさらに供給するように制御されることができる。第１の供給装置１２２は、造形材料１０６の層上の第３のパス中に層１１４内の造形材料１０６上に第１の液滴をさらに供給するようにさらに制御されることができ、以下同様である。例えば、第１の供給装置１２２が層１１４内の造形材料１０６の選択された領域上に所定量の第１の液滴を堆積させる例では、第１の供給装置１２２は、第１のパス中に造形材料１０６の選択された領域上に所定量の一部を堆積させ、第２のパス中に造形材料１０６の選択された領域上にその所定量の残りの部分を堆積させるように制御される場合がある。
【００１７】
以下で詳しく説明されるように、層１１４内の造形材料１０６から形成される三次元物体の特性を制御するために、同層１１４内の造形材料１０６上への第１の液滴の付与は、複数のパスに分割されることができる。三次元物体の特性としては、例えば、三次元物体の機械的特性、三次元物体の色特性、三次元物体の仕上げ特性、様々な特性の組み合わせなどが挙げられる。第１のパスは、第１の供給装置１２２をｘ軸に沿って第１の方向１２６に、造形材料１０６の層１１４を横切って移動させることを含む場合があり、第２のパスは、第１の供給装置１２２をｘ軸に沿って反対の第２の方向１２６に、同層１１４を横切って移動させることを含む場合がある。あるいは、第２のパスは、第１の供給装置１２２をｘ軸に沿って第１の方向１２６と同じ方向１２６に、例えば同じ方向の両方に、同層１１４を横切って移動させることを含む場合がある。複数のパス中に第２の液体を堆積させるために、第２の供給装置１２４は、同様の形で制御されることができる。
【００１８】
造形材料１０６の層１１４の選択された種々の領域上への第１の液滴及び／又は第２の液滴の堆積の後、第１の融着放射線発生器１３０及び／又は第２の融着放射線発生器１３２を実施することにより、層１１４内の造形材料１０６上に、融着放射線を印加することができる。具体的には、融着放射線発生器１３０，１３２を作動させ、例えば、矢印１２６で示される方向に沿って層１１４を横切って移動させることにより、造形材料１０６上に融着放射線を光及び／又は熱の形で印加することができる。融着放射線発生器１３０，１３２の例としては、紫外線（ＵＶ）、赤外線（ＩＲ）若しくは近赤外線（近ＩＲ）硬化ランプ、ＩＲ若しくは近ＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）、可視及び近ＩＲ範囲で発光するハロゲンランプ、または、望ましい電磁波長を有するレーザーが挙げられる。融着放射線発生器１３０，１３２のタイプは、少なくとも部分的に、液体に使用される活性物質のタイプによる場合がある。一例によれば、第１の供給装置１２２、第２の供給装置１２４、第１の融着放射線発生器１３０、及び第２の融着放射線発生器１３２は、キャリッジ（図示せず）上に支持される場合があり、キャリッジは、造形領域プラットフォーム１０２の上を矢印１２６で示される方向に走査される場合がある。
【００１９】
第１のパスと第２のパスの間、及びさらに別のパス間において、融着放射生成器１３０，１３２の何れか一方または両方を制御し、融着放射線を印加することができる。追加、または代替として、第１のパス及び第２のパス、及びさらに別のパスが実施された後、融着放射生成器１３０，１３２の何れか一方または両方を制御し、融着放射線を印加してもよい。
【００２０】
複数のパス中の液滴の付与の後、かつ、造形材料１０６の種々の選択された部分を一つに融着するための放射線の印加の後に、造形領域プラットホーム１０２を、矢印１１２で示されるように、例えばｚ軸に沿って降下させることができる。また、造形領域プラットフォーム１０２を横切ってリコータ１０８を移動させることにより、先に形成された層１１４の上に、造形材料１０６の新しい層を形成することができる。さらに、新しい造形材料１０６の層の各自の選択された領域上に、上述のように単一のパス及び／又は複数のパスで、第１の供給装置１２２は、第１の液滴を堆積させることができ、第２の供給装置１２４は、第２の液滴を堆積させることができる。上記のプロセスを三次元物体の種々の部分が所定数の層に形成されるまで繰り返すことにより、三次元物体を製造することができる。
【００２１】
さらに、造形材料の層を横切る液体堆積動作の後、または複数の造形材料の層にわたる複数回の液体堆積動作の後に、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４は、ワイピング機構１３４に隣接して配置される場合がある。ワイピング機構１３４は、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４のノズルを拭くことができ、また、もし３Ｄプリンタ１００に含まれる場合、他の供給装置のノズルも拭くことができる。ワイピング機構１３４は、ワイピング機構１３４のクリーニングウェブ（図示せず）のような表面がノズルの外側表面と接触する位置まで移動される場合がある。供給装置１２２，１２４を所望の性能レベル以上に維持するために、ワイピング機構１３４は、矢印１３６で示されるようにｚ方向に移動されることができ、それによって、第１の供給装置１２２及び第2の供給装置１２４の外側表面と接触することがある造形材料１０６、液体、埃等のようなごみを取り除くことができる。
【００２２】
図１に詳しく示されているように、３Ｄプリンタ１００は、造形領域プラットフォーム１０２、造形材料供給器１０４、リコータ１０８、加温装置１２０、第１の供給装置１２２、第２の供給装置１２４、放射線発生器１３０，１３２、及びワイピング機構１３４の動作を制御することができるコントローラ１４０を含む場合がある。具体的には、例えば、コントローラ１４０は、種々のアクチュエータ（図示せず）を制御することにより、３Ｄプリンタ１００の種々の構成要素の様々な動作を制御することができる。コントローラ１４０は、コンピューティング装置、半導体ベースのマイクロプロセッサ、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は他のハードウェアデバイスである場合がある。図示していないが、コントローラ１４０は、通信ラインを介して３Ｄプリンタ１００の種々の構成要素に接続される場合がある。
【００２３】
また、コントローラ１４０は、データ記憶装置１４２と通信するものとして示されている。データ記憶装置１４２は、３Ｄプリンタ１００によって印刷されるべき三次元物体に関するデータを含む場合がある。例えば、このデータは、三次元物体を形成するために、第１の供給装置１２２が第１の液体を堆積させ、第２の供給装置１２４が第２の液体を堆積させるべき、各造形材料層内の場所を含む場合がある。一例において、コントローラ１４０は、このデータを使用して、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４が第１及び第２の液体の滴をそれぞれ堆積させる造形材料層の各々における場所を制御することができる。
【００２４】
次に、図２を参照すると、例示的コンピューティング装置２００の略ブロック図が示されている。一例によれば、コンピューティング装置２００は、３Ｄプリンタ１００の一部として実施される場合がある。例えば、コンピューティング装置２００は、３Ｄプリンタ１００のコマンドモジュール又は他の制御システムである場合がある。別の例では、コンピューティング装置２００は、３Ｄプリンタ１００とは別個であってもよく、例えば、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サーバコンピュータなどであってもよい。図２に示したコンピューティング装置２００は、他の構成要素をさらに含む場合があり、また、本明細書に開示されたコンピューティング装置２００の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載された構成要素の一部は、除去及び／又は修正される場合がある。
【００２５】
コンピューティング装置２００は、コントローラ１４０及びデータ記憶装置１４２を含むものとして示されており、これらは、図１に関して上で図示説明したコントローラ１４０及びデータ記憶装置１４２と同じであってもよい。したがって、図２に示したコントローラ１４０及びデータ記憶装置１４２は、詳細には説明されないが、３Ｄプリンタ１００に関して上で行ったコントローラ１４０及びデータ記憶装置１４２の説明は、コンピューティング装置２００に関するそれらの構成要素も、説明することを意図している。
【００２６】
また、コンピューティング装置２００は、コントローラ１４０によって実行可能な機械読み取り可能命令２１２〜２２４が記憶されたコンピュータ読み取り可能記憶媒体２１０をさらに含むことができる。より具体的には、コントローラ１４０は、命令２１２〜２２４をフェッチ、デコード、及び実行することにより、印刷されるべき三次元物体に関するデータを入手（２１２）し、層２１４内の造形材料１０６から形成されるべき三次元物体の一部の形態を入手（２１４）し、複数のパスについて複数の供給パターンを決定（２１６）し、供給装置または複数の供給装置を制御（２１８）し、融着放射線発生器または複数の融着放射線発生器を制御（２２０）し、造形領域プラットフォームを制御（２２２）し、リコータを制御（２２４）することができる。命令を読み出して実行することの代りに、又はそれに加えて、コントローラ１４０は、命令２１２〜２２４の機能を実施するための種々の構成要素を含む１以上の電子回路を含む場合がある。いずれにしても、上記のように、コントローラ１４０は、種々の命令信号を通信ラインを介して３Ｄプリンタ１００の種々の構成要素に伝達し、それらの構成要素が本明細書に記載された形で動作するようにすることができる。
【００２７】
コンピュータ読み取り可能記憶媒体２１０は、種々の実行可能命令を含み、若しくは記憶する任意の電子的、磁気的、光学的、又は他の物理的記憶装置であってよい。例えば、コンピュータ読み取り可能記憶媒体２１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的に消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、記憶装置、光ディスクなどである場合がある。コンピュータ読み取り可能記憶媒体２１０は、機械読み取り可能な非一時的記憶媒体であってもよく、ここで、「非一時的」という語は、一時的伝搬信号を包含しない。
【００２８】
図３及び図４にそれぞれ示した方法３００及び４００に関して、コンピューティング装置２００を実施することができる様々な方法をさらに詳細に説明する。具体的には、図３及び図４は、三次元物体の一部を成すように形成されることになる、造形材料１０６の層１１４内の造形材料１０６の特性を制御するために、複数のパス中に液滴の供給を制御する例示的方法３００及び４００をそれぞれ示している。方法３００及び４００が一般化された例を表している場合があること、並びに、方法３００及び４００の範囲から逸脱することなく、他の動作が追加され、または、既存の動作が削除され、修正され、若しくは並び替えられてもよいことは、当業者には明らかである。
【００２９】
方法３００及び４００の説明は、例示のために、図１に示した３Ｄプリンタ１００、及び、図２に示したコンピューティング装置２００を参照して行われた。しかしながら、方法３００及び４００の範囲から逸脱することなく、方法３００及び４００の何れか一方又は両方を実施するために、他の構成を有する３Ｄプリンタ及びコンピューティング装置を実施してもよいことは、明らかである。
【００３０】
方法３００及び４００の何れか一方の実行に先立って、または、方法３００及び４００の種々の部分として、コントローラ１４０は、コンピュータ読み取り可能媒体２１０に記憶された命令２１２を実行し、印刷されるべき三次元物体に関するデータを入手することができる。例えば、コントローラ１４０は、データ記憶装置１４２に記憶された印刷されるべき三次元物体に関するデータを入手することができる。コントローラ１４０は、三次元物体を形成するために、形成されるべき造形材料１０６の層１１４の数、及び、造形材料１０６の各層上の第１の液滴及び／又は第２の液滴が堆積されるべき場所を決定することができる。コントローラ１４０は、各層加工処理中に、リコータ１０８、第１の供給装置１２２、第２の供給装置１２４、第１の融着放射線発生器１３０、及び第２の融着放射線発生器１３２の各々を、造形領域プラットフォーム１０２を横切って何時移動させるべきかをさらに決定することができる。ただし、他の例では、３Ｄプリンタ１００の外部にある処理装置（図示せず）が、種々の命令を実行することにより、三次元物体データを入手し、これらの決定を行ってもよい。こうした例では、処理装置は、この情報をコントローラ１４０に伝達し、コントローラ１４０は、方法３００及び４００の何れか一方又は両方を実行する際に、この情報を実施することができる。
【００３１】
まず図３を参照すると、ブロック３０２では、造形材料の層１１４内の複数の造形材料１０６から形成されるべき部品の形態を入手することができる。例えば、コントローラ１４０は、命令２１４を実行することにより、三次元物体の一部を形成することができる部品の形態を入手することができる。コントローラ１４０は、データ記憶装置１４２に記憶されたデータから、及び／又はネットワーク接続（図示せず）を介して外部ソースから、部品の形態を入手することができる。例えば、層１１４に形成されるべき部品の形態は、上述したように三次元物体データを入手する際に決定されている場合がある。追加または代替として、コントローラ１４０は、ユーザによって入力されたデータからこの形態を入手してもよい。いずれにしても、層１１４内の造形材料１０６から形成されるべき部品の形態には、その部品の境界と層１１４内の他の造形材料１０６から形成されるべき他の部品の境界との間の距離に関する情報、その部品の形成中の層１１４内の種々の造形材料１０６にわたる温度、その部品の表面に対するｘ軸およびｙ軸に沿った距離、その部品の表面に対するｚ軸に沿った距離、その部品の表面に対する最大距離、及びそれらの組み合わせなどが含まれる場合がある。一例によれば、形態情報を使用することにより、その部品が比較的大きい部品であるか、比較的小さい特徴すなわち細部であるかを識別することができ、識別された部品の性質に基づいて、部品の扱いを異ならせることができる。例えば、種々の印刷パスにおける液滴の量を、識別された部品の性質に応じて異ならせることができる。
【００３２】
ブロック３０４では、入手した形態に基づいて、層１１４上の第１のパス中に層１１４内の造形材料１０６上に液滴を選択的に供給する際の供給装置１２２のための第１の供給パターン、及び、層１１４上の第２のパス中に層１１４内の造形材料１０６上に液滴を選択的に供給する際の供給装置１２２のための第２の供給パターンを決定することができる。具体的には、例えば、コントローラ１４０は、命令２１６を実行することにより、形成される部品の特性が複数のパスにわたる液滴の供給によって制御される場合の第１の供給パターン及び第２の供給パターンを決定することができる。すなわち、コントローラ１４０は、第１の供給パターン及び第２の供給パターンを決定する結果として、形成される部品に、液滴が単一のパス中に堆積された場合に得ることができる特性とは異なる特性を与えることができる。一例によれば、コントローラ１４０は、第１の供給パターン及び第２の供給パターンが、単一のパス中の液滴の堆積によって形成される部品よりも改善された特性を有する部品が得られる供給パターンとなるように決定する場合がある。
【００３３】
第１および第２の供給パターンは、試験及び／又は試験データの補間によって決定される場合がある。すなわち、種々の形態（並びに造形材料の温度のような種々の他の要素）を有する様々な部品を形成するための複数のパスにわたる種々の供給パターンを試験することにより、種々の供給パターン及び形態の下で、様々な部品の特性を決定することができる。試験から得られた結果は、データ記憶装置１４２に、例えばルックアップテーブルの形で記憶されることができ、コントローラ１４０は、ルックアップテーブルを入手して、ある部品について実施されるべき第１の供給パターン及び第２の供給パターンを、入手したその部品の形態（及び他の情報）及び制御されるべき所望の特性に基づいて決定することができる。第１のパス中の第１の供給パターンの実施及び第２のパス中の第２の供給パターンの実施により制御することができる特性の例としては、例えば熱的性能、機械的強度、色、表面粗さ、仕上げ等が挙げられる。
【００３４】
第１の供給パターンは、層１１４上の第１の供給装置１２２の第１のパス中に第１の供給装置１２２が液滴を供給する層１１４上の種々の場所を規定することができる。同様に、第２の供給パターンは、層１１４上の第１の供給装置１２２の第２のパス中に第１の供給装置１２２が液滴を供給する層１１４上の種々の場所を規定することができる。第２の供給パターンに従って液滴が供給されるべき層１１４上の場所は、第１の供給パターンに従って液滴が供給されるべき層１１４上の場所の少なくとも一部と一致してもよい。いずれにしても、第１の供給パターン及び第２の供給パターンは、第１の供給装置１２２が層１１４上を走査される際に第１の供給装置１２２の選択されたノズルから液滴が発射されるべきタイミングを規定する、印刷データであってもよい。
【００３５】
ブロック３０６では、第１のパス中に、供給装置１２２を制御することにより、決定された第１の供給パターンに従って、層１１４内の造形材料１０６上に液滴を選択的に供給することができる。例えば、コントローラ１４０は、命令２１８を実行することにより、第１のパス中に第１の供給装置１２２を制御して、第１の供給装置１２２が層１１４の上を移動される際に、第１の供給パターンに従って液滴を選択的に供給することができる。第１のパスは、造形材料１０６が層１１４の形に形成された後、第１の供給装置１２２が層１１４の上を移動されることに対応する第１のパスであってもよい。ブロック３０６の後、層１１４内の造形材料１０６は、第１の供給パターンに従って液滴を受け取る場合がある。
【００３６】
ブロック３０８では、第２のパス中に、供給装置１２２を制御することにより、決定された第２の供給パターンに従って、層１１４内の造形材料１０６上に液滴を選択的に供給することができる。例えば、コントローラ１４０は、命令２１８を実行することにより、第２のパス中に第１の供給装置１２２を制御して、第１の供給装置１２２が層１１４の上を移動される際に、第２の供給パターンに従って液滴を選択的に供給することができる。第２のパスは、造形材料１０６が層１１４の形に形成され、第１のパスが実施された後、第１の供給装置１２２が層１１４の上を移動されることに対応するパスであってもよい。ブロック３０８の後、層１１４内の造形材料１０６は、第１の供給パターン及び第２の供給パターンに従って液滴を受け取る場合がある。さらに、造形材料１０６の一部は、第１及び第２のパスのそれぞれの間に、または第１及び第２のパスのうちの一方の間にのみ、液滴を受け取る場合がある。
【００３７】
次に図４を参照すると、ブロック４０２では、コントローラ１４０は、造形材料１０６の層１１４内の造形材料１０６から、部品の形成に関する情報を入手することができる。コントローラ１４０は、図３のブロック３０２に関して上で説明したように、命令２１４を実行することにより、造形材料１０６から形成されるべき部品の形態を入手することができる。さらに、コントローラ１４０は、層１１４内の造形材料１０６の温度情報を入手する場合がある。例えば、温度センサまたは熱センサ（図示せず）は、層１１４内の造形材料１０６の温度を検出することができ、コントローラ１４０は、検出された温度を入手することができる。一例において、層１１４内の種々の場所は、例えば、前の層に印加された熱による熱流出によって、互いに異なる温度を有することがある。
【００３８】
ブロック４０４では、コントローラ１４０は、層１１４内の造形材料１０６上に液滴を供給する際に複数のパスを実施すべきか否かを決定することができる。コントローラ１４０は、造形材料１０６から形成されることになる部品の特性を制御すべきか否かに基づいて、この決定を行う場合がある。例えば、コントローラ１４０は、制御されるべき特性が複数のパスにわたる液滴の供給によって達成可能であるという決定に応答して、供給装置１２２の複数のパスにわたって液滴を供給すべきことを決定する場合がある。例えば、制御されるべき特性は、ユーザ定義特性であってもよく、その中で、コントローラ１４０は、部品の特性を制御するように指示され、又はプログラムされる。
【００３９】
層１１４内の造形材料１０６上に液滴を供給する際に複数のパスを実施すべきであるという決定に応答して、ブロック４０６に示されるように、第１の供給装置１２２のための第１の供給パターンを決定することができる。さらに、ブロック４０６では、第２の供給装置１２４のための第１の供給パターンを決定することもできる。コントローラ１４０は、命令２１６を実行することにより、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４の何れか一方または両方のための第１の供給パターンを決定することができる。
【００４０】
ブロック４０８では、コントローラ１４０は、第１の供給装置１２２及び／又は第２の供給装置１２４が、さらに別のパス中に液滴を供給するか否かをさらに決定することができる。第１の供給装置１２２及び／又は第２の供給装置１２４がさらに別のパス中に液滴を供給するという決定に応答して、コントローラ１４０は、ブロック４０６および４０８を繰り返すことができる。この点に関し、ブロック４０６では、コントローラ１４０は、命令２１６を実行することにより、第１の供給装置１２２のための第２の供給パターン及び／又は第２の供給装置１２４のための第２の供給パターンを決定することができる。また、コントローラ１４０は、実施すべきさらに別のパスがないと決定するまで、ブロック４０６及び４０８を繰り返すことにより、第１の供給装置１２２及び／又は第２の供給装置１２４のためのさらに別の供給パターンを決定することができる。コントローラ１４０は、層１１４上に液滴を選択的に堆積させる際に実施されるべきパスの数及び供給パターンを決定することにより、部品の所定の特性を、制御されるべき部品のその特性とその部品の形成に関する情報との間の相関に基づいて制御することができる。部品の形成に関する情報は、部品の形態、及び、層１１４内の造形材料１０６の検出温度を含む場合がある。上述のように、相関は、複数の印刷パスにわたる部品の形成に関する情報と供給パターンの種々の組合せを使用した試験、及び／又は試験から得られたデータの補間によって決定することができる。
【００４１】
ブロック４１０では、ブロック４０４またはブロック４０８の「いいえ」条件に続いて、コントローラ１４０は、命令２１８を実行し、第１の供給装置１２２及び／又は第２の供給装置１２４を制御することにより、層１１４上の単一のパスまたは複数のパスにおいて、層１１４内の造形材料１０６上に液滴を選択的に供給することができる。例えば、コントローラ１４０は、複数のパスを実施すべきではないというブロック４０４の決定に応答して、第１の供給装置１２２を制御することにより、層１１４上の第１の供給装置１２２の単一のパス中に、層１１４内の造形材料１０６上に液滴を選択的に供給することができる。一方、コントローラ１４０は、複数のパスを実施すべきであるというブロック４０４の決定に応答して、第１の供給装置１２２を制御することにより、複数のパス中に、層１１４内の造形材料１０６上に第１の液滴を選択的に供給することができる。さらに、コントローラ１４０は、第１の供給装置１２２を制御することにより、複数のパスの各々について決定された供給パターンに従って、第１の液滴を選択的に供給することができる。
【００４２】
また、コントローラ１４０は、第２の供給装置１２４を制御することにより、単一のパスまたは複数のパス中に、層１１４内の造形材料１０６上に第２の液滴を選択的に供給することができる。さらに、コントローラ１４０は、第２の供給装置１２４を制御することにより、複数のパスの各々について決定された供給パターンに従って、第２の液滴を選択的に供給することができる。
【００４３】
一例によれば、第１の供給装置１２２のための第１の供給パターンは、第１のパス中に第１の液滴を第１の場所に選択的に供給させ、第２の供給装置１２４のための第１の供給パターンは、第１のパス中に第２の液滴を第２の場所に選択的に供給させることができる。また、第１の供給装置１２２のための第２の供給パターンは、第２のパス中に第１の液滴を第３の場所に選択的に供給させ、第２の供給装置１２４のための第２の供給パターンは、第２のパス中に第２の液滴を第４の場所に選択的に供給させることができる。１つには、第１の液滴および第２の液滴が供給されるタイミングは、層１１４上の異なる位置について異なっていてもよく、その結果、第１の液滴および第２の液滴を用いて形成された部品は、特定の特性を有するものとなる場合がある。
【００４４】
ブロック４１２では、コントローラ１４０は、命令２２０を実行し、融着放射線生成器１３０，１３２の何れか一方又は両方を制御することにより、層１１４内の造形材料１０６上に融着放射線を提供することができる。融着放射線は、第１の液滴及び第２の液滴の何れか一方又は両方が堆積された造形材料１０６を一つに融着させることができる。融着放射線を、複数のパス中の第１の液滴及び／又は第２の液滴の堆積後に印加されるものとして説明したが、他の例では、融着放射線は、パスとパスの間において印加されてもよく、すなわち、２つのパスの間において同じ層１１４上に複数回にわたって印可されてもよい。融着放射線がパスとパスの間において印可される例では、融着放射線は、造形材料１０６の融着の際にさらに別の制御を適用するために印可される場合があり、そのような制御は、部品が所望の特性を有するように形成されることを助ける場合がある。
【００４５】
ブロック４１４では、コントローラ１４０は、造形材料１０６のさらに別の層が形成されるべきか否かを決定することができる。コントローラ１４０は、例えば、印刷されるべき３Ｄ部品に関する入手した情報に基づいて、この決定を行うことができる。さらに別の層が形成されるべきであるという決定に応答して、ブロック４１６に示されるように、造形材料１０６の次の層を、層１１４の上に塗布することができる。例えば、コントローラ１４０は、命令２２２を実行することにより、造形領域プラットフォーム１０２を制御して下方に移動させることができ、命令２２４を実行することにより、リコータ１０８を制御して、層１１４を横切って別の造形材料１０６をさらに塗布することができる。さらに、ブロック４０２■４１６は、形成されるべき他の層が無くなるまで繰り返されることができ、その時点で、ブロック４１８に示されるように、方法４００は終了することができる。
【００４６】
本明細書では、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４のための第１の供給パターン及び第２の供給パターンを特に参照しているが、本開示の範囲から逸脱することなく、さらに別の供給パターンを決定し、供給装置１２２、１２４の何れか一方又は両方において実施することにより、所望の成形部品特性が達成されてもよいものと理解すべきである。さらに、第１の供給装置１２２及び第２の供給装置１２４を特に参照しているが、本明細書に開示された様々な特徴は、他の供給装置において実施されてもよいものと理解すべきである。
【００４７】
方法３００及び４００において説明した動作の一部又は全部は、ユーティリティ、プログラム、又はサブプログラムとして、任意の所望のコンピュータアクセス可能媒体に含まれる場合がある。また、方法３００及び４００は、アクティブ及び非アクティブの両方を含む様々な形で存在することがあるコンピュータプログラムによって具体化される場合がある。例えば、それらは、ソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード又は他のフォーマットを含む機械読み取り可能命令として存在する場合がある。上記はいずれも、非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体上に具体化されてもよい。非一時的コンピュータ読み取り可能記憶媒体の例としては、コンピュータシステムのＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及び磁気又は光ディスク又はテープが挙げられる。したがって、上で説明した機能を実行することが可能な電子装置はいずれも、上に列挙した機能を実施することができるものと理解すべきである。
【００４８】
本開示の全体を通じて具体的に記載されているが、本開示の代表例は、広範囲の用途にわたって有用性を有し、上記の説明は限定的であると解釈されるべきものではなく、本開示の種々の態様の例示的説明として提供されるものである。本明細書に図示説明されているものは、開示の一例とその変形例の一部である。本明細書で使用される用語、説明、及び図は、例示のためだけに記載されており、限定を意味するものではない。本開示の思想及び範囲内で多くの変形が可能であり、それらは、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等によって定義されることが意図されている。全ての用語は、特に明記しない限り最も広い合理的意味である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2019514742.tif 000007
2019514742.tif 000008