(57)【要約】  ３Ｄ印刷方法及びシステムである。３Ｄ印刷システムは、印刷ヘッド（５）と、駆動コントローラー（３）と、プロセッサ（２）とを備える。３Ｄ印刷方法は、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３とを含む。ここで、前記Ｎは１以上の正整数であり、前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である。該方法及びシステムは比較的に高い印刷効率を実現することができる。
2019521891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、
第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、
前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３と
を含み、前記Ｎは１以上の正整数であり、前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である
ことを特徴とする３Ｄ印刷方法。
【請求項２】
前記第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップは、
前記印刷対象物に対して層形成処理を行って、複数の前記スライス層を得るステップと、
前記第１印刷経路によって複数の前記スライス層のうちの前記第Ｎ個のスライス層を印刷するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項３】
前記印刷対象物に対して層形成処理を行って、複数の前記スライス層を得た後、
複数の前記スライス層に基づいて層印刷データを生成するステップをさらに含み、
前記層印刷データは第１順序及び第２順序を有し、前記層印刷データが前記第１順序で形成した経路は前記第１印刷経路であり、前記層印刷データが前記第２順序で形成した経路は第２印刷経路である
ことを特徴とする請求項２に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項４】
前記第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する前に、
前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップと、
前記第１印刷経路の終点位置を前記第２印刷経路の起点位置とするステップと
をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５】
前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップは、
前記第Ｎ個のスライス層の副走査方向における長さＤを取得するステップと、
印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離ｄを取得するステップと、
前記長さＤ及び前記１回の移動距離ｄに基づいて前記印刷ヘッドの前記第Ｎ個のスライス層での前記副走査方向における移動回数ｎを得るステップと、
前記移動回数ｎに基づいて前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップと
を含み、前記１回の移動距離ｄは、前記印刷ヘッドが前記第Ｎ個のスライス層で主走査方向における１回の印刷ジョブを完成させた都度前記副走査方向において移動する距離である
ことを特徴とする請求項４に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６】
前記移動回数ｎに基づいて前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップにおいて、
前記移動回数ｎが偶数である場合に、前記第１印刷経路の終点位置が前記第１印刷経路の起点と同側に位置すると特定し、
前記移動回数ｎが奇数である場合に、前記第１印刷経路の終点位置が前記第１印刷経路の起点と反対側に位置すると特定する
ことを特徴とする請求項５に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項７】
印刷材料を吐出するための印刷ヘッドと、
印刷データに基づいて前記印刷ヘッドによる印刷を制御するための駆動コントローラーと、
前記印刷データを生成するためのプロセッサと
を備え、
前記印刷データは、
第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、
第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、
前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３と
を含むように構成されており、
前記Ｎは１以上の正整数であり、
前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である
ことを特徴とする３Ｄ印刷システム。
【請求項８】
さらに、前記印刷材料に対して光硬化を行うための光照射ランプを２つ備え、
２つの前記光照射ランプ夫々は前記印刷ヘッドの両側に設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄ印刷システム。
【請求項９】
前記印刷ヘッド及び前記光照射ランプ夫々はレールに摺動可能に設けられている
ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄ印刷システム。
【請求項１０】
印刷台及びリフトをさらに備え、
前記印刷台は、頂部に印刷対象物を載置可能な印刷平面が設けらており、
前記リフトは前記印刷台の底部に位置し、前記印刷台の印刷過程中の高さを変更させるようにしてある
ことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１つに記載の３Ｄ印刷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄ印刷分野に関し、特に３Ｄ印刷方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ印刷は、高速成形技術の一種として、複雑な形状をなすモデルの作成が実現できるため、その研究及び応用がますます幅広くなってくる。
【０００３】
従来、３Ｄ印刷の基本原理は、３Ｄ（Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａ）モデルをスライスして１層ずつ加工して積み上げることで３Ｄオブジェクトを作ることである。印刷ヘッドによって完成された１つのスライス層に対する印刷ジョブは、１つの層印刷結果と呼ばれる。印刷ヘッドは、印刷ジョブの開始前に１つの起点位置が設定される。各スライス層が起点位置から印刷され、全てのスライス層の印刷が完了するまで繰り返される。図１ａは従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の１種の模式図である。図１ｂは従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の他の１種の模式図である。図１ａ及び図１ｂを参照すると、印刷ヘッドは、１つの層印刷結果を完成させた後、終点位置から起点位置に戻る必要がある。図２ａは図１ａの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。図２ｂは図１ｂの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。図２ａ及び図２ｂを参照すると、起点位置へ戻る際に印刷ヘッドは、比較的に短い経路を選択して復帰し、戻る際に印刷ジョブを実行しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、３Ｄ印刷では、１層ずつ加工するため、一定の厚さを有する３Ｄオブジェクトについて、複数層重ね合わせた場合、印刷ヘッドが戻る際の移動時間の合計が比較的に長くて、印刷効率に影響する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、比較的に高い印刷効率を実現することができる３Ｄ印刷方法及びシステムを提供する。
【０００６】
本発明の一様態に係る３Ｄ印刷方法は、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３とを含み、前記Ｎは１以上の正整数であり、前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である。
【０００７】
本発明の一様態に係る３Ｄ印刷システムは、印刷材料を吐出するための印刷ヘッドと、印刷データに基づいて前記印刷ヘッドによる印刷を制御するための駆動コントローラーと、前記印刷データを生成するためのプロセッサとを備え、前記印刷データは、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３とを含むように構成されており、前記Ｎは１以上の正整数であり、前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である。
【０００８】
本発明に係る３Ｄ印刷方法及びシステムのうち、３Ｄ印刷方法は、具体的に、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３とを含み、前記Ｎは１以上の正整数であり、前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である。これにより、印刷過程において、隣接した２つの層間で切替える際に、印刷ヘッドは、印刷しない戻り動作をせずに、連続して次の層を直接に印刷するため、印刷効率が比較的に高い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
以下、本発明の実施例又は従来技術を一層明確に説明するために、実施例又は従来技術の説明に必要な図面について簡単に説明する。明らかに、以下の図面の説明は、本発明の一部の実施形態であり、当業者は、創造的行為が要らずに、これらの図面を基に他の図面を得ることが可能である。
【図１ａ】従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の１種の模式図である。
【図１ｂ】従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の他の１種の模式図である。
【図２ａ】図１ａの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。
【図２ｂ】図１ｂの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係る３Ｄ印刷方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１に係る第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１に係る第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷する他のフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る他の３Ｄ印刷方法のフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に係る第１印刷経路の終点位置を特定する際のフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１において印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である。
【図９】印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である
【図１１】本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る３Ｄ印刷システムの構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例の目的、技術方案及び利点を一層明確にさせるために、以下では本発明の実施例を示す図面に基づいて本発明の実施例における技術方案を明確に詳細に説明する。勿論、説明する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。当業者が本発明の実施例に基づいて創造的な行為が要らずに得た他の実施例は、全て本発明の技術的範囲に属する。
【００１１】
図３は本発明の実施例１に係る３Ｄ印刷方法のフローチャートである。図３に示すように、本実施例に係る３Ｄ印刷方法は、具体的に以下のステップを含む。
【００１２】
Ｓ１０１：第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷する。Ｎは１以上の正整数である。
【００１３】
Ｓ１０２：第２印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する。ここで、第２印刷経路は第１印刷経路と逆方向の経路である。
【００１４】
Ｓ１０３：ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行する。
【００１５】
ここで、該３Ｄ印刷方法は３Ｄ印刷システムに適用される。印刷前に印刷対象物に対して層形成を行い、スライス層に基づいて１層ずつ印刷する必要がある。印刷対象物の１つのスライス層について、印刷ヘッドは、一定の経路に沿って層全体を印刷することで、１つの層印刷結果を完成させる。例えば、印刷対象物の第Ｎ個のスライス層の印刷を例として、印刷ヘッドは、印刷前に該スライス層の最初の起点位置に位置し、第１印刷経路に沿って移動する。移動過程において、印刷ヘッドは、該当する位置で選択的に印刷材料を吐出して、第Ｎ個のスライス層を印刷して成形させる。一般的に、第１印刷経路は、１つの経路であり、かつ第Ｎ個のスライス層全体をトラバースする。
【００１６】
第Ｎ個のスライス層の印刷が完了した後、印刷ヘッドは最初の起点位置に戻る必要がなく、直接に第１印刷経路の終点から、第２印刷経路に沿って、第Ｎ層に隣接した第Ｎ＋１層のスライス層を印刷する。ここで、第２印刷経路と第１印刷経路とは、各段の方向が正反対であり、即ち、第２印刷経路は第１印刷経路の反対方向に沿って進む逆方向経路であり、第２印刷経路の終点が第１印刷経路の起点と重なる。これにより、印刷ヘッドは、往復運動によって、隣接した２つのスライス層の印刷を完成させる。
【００１７】
隣接した２つのスライス層の印刷が完了した後、類似するステップによって、印刷対象物の他のスライス層に対して、印刷対象物全体の印刷が完了するまで印刷動作を行うことができる。ここで、隣接した２つのスライス層のうち、一層は第１印刷経路によって印刷されるが、他層は第２印刷経路によって印刷される。このように、印刷対象物の３Ｄ印刷をする際に、印刷ヘッドは、１層の印刷が完了した都度、次の１層の印刷を直接に行うことができる。回送動作がないため、従来技術において第１個のスライス層を印刷した後に印刷ヘッドが起点位置に戻って次のスライス層を印刷するステップを省略することができる。これにより、印刷ヘッドの戻りに必要な時間が効果的に節約され、３Ｄ印刷の速度及び印刷効率が高まる。
【００１８】
図４は本発明の実施例１に係る第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するフローチャートである。図４に示すように、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップは、具体的に以下のステップを含むことができる。
【００１９】
Ｓ２０１：印刷対象物に対して層形成処理を行って、複数のスライス層を得る。
【００２０】
印刷対象物が三次元の寸法データを含むため、印刷の便宜上、３Ｄオブジェクトをデータ形式に変換させる必要がある。例えば、まず、スキャンによって、印刷対象物の３Ｄオブジェクト情報を取得し、次いで、３Ｄオブジェクト情報を、例えばＳＴＬ形式、ＰＬＹ形式、ＷＲＬ形式などのスライスソフトにより認識されるデータ形式に変換する。３Ｄオブジェクト情報が層を単位とするため、該３Ｄオブジェクトをスキャンし、データ処理した後、スライスソフトによってスライス層を形成し、層形成処理によって層画像を形成する必要がある。その後、各層画像を解析して各層の印刷情報を取得し、最後に、各層の印刷情報を、層形成印刷を行うための層印刷データに変換する。
【００２１】
Ｓ２０２：第１印刷経路によって複数のスライス層のうちの第Ｎ個のスライス層を印刷する。
【００２２】
印刷対象物の三次元寸法を各層の印刷情報に変換した後、各層の印刷情報に基づいて印刷することができる。具体的には、第１印刷経路によって複数のスライス層のうちの第Ｎ個のスライス層を印刷して、該第Ｎ個のスライス層の印刷動作を完成させる。
【００２３】
図５は本発明の実施例１に係る第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷する他のフローチャートである。図５に示すように、好ましい実施の形態として、異なる経路の印刷を完成させるために、印刷対象物に対して層形成処理を行って複数のスライス層を得た後に、以下のステップを実行することができる。
【００２４】
Ｓ２０３：複数のスライス層に基づいて層印刷データを生成する。層印刷データは第１順序及び第２順序を有し、層印刷データが第１順序で形成した経路は第１印刷経路であり、層印刷データが第２順序で形成した経路は第２印刷経路である。
【００２５】
ここで、各層の印刷時に、各スライス層の層印刷データは一定的であり、即ち、印刷対象物の該層の物理形状に完全に合致している。異なる印刷経路を印刷ヘッドに形成させるために、層印刷データは第１順序及び第２順序を有する。第１順序及び第２順序夫々は異なる印刷経路に対応する。層印刷データが第１順序に従って経路を形成した場合には、印刷ヘッドは第１印刷経路に沿って移動し、印刷を実行することができる。一方で、層印刷データが第２順序に従って経路を形成した場合には、印刷ヘッドは第２印刷経路に沿って移動し、印刷を実行することができる。
【００２６】
なお、図６は本発明の実施例１に係る３Ｄ印刷方法のフローチャートである。図６に示すように、３Ｄ印刷システムの印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層及び第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する際に、印刷ヘッドの位置決めを行うために、第２印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する前に、該方法はさらに以下のステップを含む。
【００２７】
Ｓ１０４：第１印刷経路の終点位置を特定する。
【００２８】
Ｓ１０５：第１印刷経路の終点位置を第２印刷経路の起点位置とする。
【００２９】
上記ステップＳ１０４及びステップＳ１０５では、第１印刷経路及び第２印刷経路が互いに方向が反対した逆方向経路であるため、第１印刷経路の終点位置を取得し、それを直接に第２印刷経路の起点とすることで、その後の印刷を行うことができる。これにより、印刷ヘッドによる移動印刷を連続させることができ、印刷ヘッドの余計な移動を減少させることができる。
【００３０】
具体的に、図７は本発明の実施例１に係る第１印刷経路の終点位置を特定する際のフローチャートである。図７に示すように、第１印刷経路の終点位置を特定する際に、具体的には以下のステップを含むことができる。
【００３１】
Ｓ３０１：第Ｎ個のスライス層の副走査方向における長さＤを取得する。
【００３２】
Ｓ３０２：印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離ｄを取得する。１回の移動距離ｄとは、印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で主走査方向における１つの印刷ジョブを完成させた都度副走査方向において移動する距離をいう。
【００３３】
Ｓ３０３：長さＤ及び１回の移動距離ｄに基づいて、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数ｎを得る。
【００３４】
Ｓ３０４：移動回数ｎに基づいて第１印刷経路の終点位置を特定する。
【００３５】
各スライス層の平面において、印刷ヘッドはＸ軸及びＹ軸という２方向において移動する。ここで、Ｘ軸方向を主走査方向、Ｙ軸を副走査方向とすると、印刷ヘッドが常に主走査方向において印刷し、主走査方向における１つの印刷ジョブを完成させ、スライス層のエッジまで移動した都度、副走査方向において一定の距離を移動し、次の段階の主走査方向の路線に変わる。印刷ヘッドの副走査方向における毎回の移動距離は全て等しい。このように、第１印刷経路の終点位置を特定する際に、第Ｎ個のスライス層の副走査方向即ちＹ軸における長さＤを取得してから、印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離ｄを取得すればよい。印刷ヘッドが副走査方向において常に一方向に移動する。往復しないため、長さＤ及び１回の移動距離ｄに基づいて印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数ｎを得ることができる。具体的には、公式ｎ＝Ｄ／ｄによって計算することができる。
【００３６】
印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数ｎを得れば、ｎに基づいて第１印刷経路の終点位置を特定することができる。一般的に、ｎの偶奇性の相違で、第１印刷経路の終点になる可能な位置は２つある。具体的には、移動回数ｎに基づいて第１印刷経路の終点位置を特定することは、以下のことを含むことができる。
【００３７】
移動回数ｎが偶数である場合には、第１印刷経路の終点位置が第１印刷経路の起点と同側にあると特定する。移動回数ｎが奇数である場合には、第１印刷経路の終点位置が第１印刷経路の起点と異なる側にあると特定する。
【００３８】
第１印刷経路は、第Ｎ個のスライス層のＸ軸方向に沿って往復移動するとともに、第Ｎ個のスライス層のエッジまで移動した後にＹ軸へ移動するように形成されている。従って、移動回数ｎが偶数であれば、第１印刷経路では、Ｘ軸方向に沿って偶数回移動し、Ｘ軸方向において第１印刷経路の起点と同側の位置に戻る。移動回数が奇数であれば、第１印刷経路では、Ｘ軸方向に沿って奇数回移動し、第１印刷経路の終点が起点と異なる側の位置に移動する。
【００３９】
対応的に、第２印刷経路は、起点が第１印刷経路の異なる終点と重なり、第１印刷経路の反対方向に沿って逆方向移動する。第１印刷経路の終点が移動回数の偶奇性によって変化するため、第２印刷経路の起点位置も対応的に変化する。この場合、第Ｎ＋１個のスライス層での第２印刷経路は、常に同一の経路を保持し、但し起点位置が移動回数ｎによって変化する経路と見なしてもよいし、異なる第２印刷経路と見なしてもよい。
【００４０】
図８は本発明の実施例１において印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である。図８に示すように、印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って移動する回数が偶数回である場合を例として、対応的に、第Ｎ個のスライス層で、第１印刷経路の終点は起点と同側に位置する。図９は印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。図８及び図９に示すように、第１印刷経路は図８に示す経路方向を有し、印刷ヘッドは、第１印刷経路に沿って第Ｎ個のスライス層を印刷した後、図９に示す第２印刷経路に沿って印刷ジョブを実行することができる。上記第１印刷経路及び第２印刷経路の動作を繰り返した結果、複数の層印刷結果を得て、積み重ねて３Ｄの印刷対象物を形成することができる。
【００４１】
本実施例では、３Ｄ印刷方法は具体的に以下のステップＳ１０１〜Ｓ１０３を含む。ステップＳ１０１では、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷する。Ｎは１以上の正整数である。ステップＳ１０２では、第２印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する。ここで、第２印刷経路は第１印刷経路と逆方向の経路である。ステップＳ１０３では、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行する。これにより、印刷過程において、隣接した２つの層間で切替える際に、印刷ヘッドは、印刷しない戻り動作をせずに、連続して次の層を直接に印刷するため、印刷効率が比較的に高い。
【００４２】
実施例２
図１０は本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である。図１１は本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。図１０及び図１１に示すように、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における長さはＤであり、印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離はｄであり、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数ｎは、ｎ＝Ｄ／ｄである。印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数が偶数回である場合を例として、対応的に、第Ｎ個のスライス層での第１印刷経路の終点は起点と同側に位置する。図１０に示すように、第１印刷経路は図１０に示す経路方向を有し、印刷ヘッドは、第１印刷経路に沿って第Ｎ個のスライス層を印刷した後、図１１に示す第２印刷経路に沿って印刷ジョブを実行することができる。上記第１印刷経路及び第２印刷経路の動作を繰り返した結果、複数の層印刷結果を得て、積み重ねて３Ｄの印刷対象物を形成することができる。
【００４３】
本実施例では、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数は偶数回であるため、第１印刷経路の終点及び起点は異なる側に位置し、これにより、異なる第２印刷経路は形成される。
【００４４】
実施例３
図１２は本発明の実施例３に係る３Ｄ印刷システムの構造模式図である。本実施例に係る３Ｄ印刷システムは、上記実施例１及び２に係る３Ｄ印刷方法を実行することができる。図１２に示すように、本実施例に係る３Ｄ印刷システムは具体的に、印刷材料を吐出するための印刷ヘッド５と、印刷データに基づいて印刷ヘッドによる印刷を制御するための駆動コントローラー３と、印刷データを生成するためのプロセッサ２とを備える。
【００４５】
印刷データは、以下のステップを含むように構成されている。
【００４６】
ステップＳ１０１：第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷する。Ｎは１以上の正整数である。
【００４７】
ステップＳ１０２：第２印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する。ここで、第２印刷経路は第１印刷経路と逆方向の経路である。
【００４８】
ステップＳ１０３：上記ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行する。
【００４９】
ここで、プロセッサ２は処理端末等であってもよい。プロセッサ２は、駆動コントローラー３に電気的に接続されており、駆動コントローラー３へ印刷データを出力するようにしてある。駆動コントローラー３は、印刷ヘッド５が印刷材料を吐出して層印刷結果を完成させるとともに複数の層印刷結果を積み上げて３Ｄ印刷対象物１を形成するように制御する。印刷材料容器４は印刷ヘッド５へ印刷材料を供給するためのものである。ここで、印刷ヘッド５の隣接した２つのスライス層での印刷経路夫々は、互いに逆方向となる第１印刷経路及び第２印刷経路である。上記３Ｄ印刷システムにおけるプロセッサは、ソフトウェア、ハードウェア、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって前述した実施例に係る３Ｄ印刷方法を実行することができる。ここでは重複した説明を省略する。
【００５０】
選択的に、３Ｄ印刷システムはさらに印刷材料に対して光硬化を行うための２つの光照射ランプ９を備える。２つの光照射ランプ９夫々は印刷ヘッド５の両側に設けられている。２つの光照射ランプ９は、同時又は交互に点灯して、印刷材料に対して光を照射して材料を硬化させることができる。ここで、印刷ヘッド５及び光照射ランプ９夫々はレール６に摺動可能に設けられている。
【００５１】
選択的に、光照射ランプ９はＬＥＤランプであってもよい。
【００５２】
なお、３Ｄ印刷システムは印刷台７及びリフト８をさらに備えてもよい。印刷台７は、頂部に印刷対象物を載置可能な印刷平面が設けられている。リフト８は印刷台７の底部に位置し、印刷過程中の印刷台７の高さを変更させるためのものである。これにより、３Ｄ印刷過程において、１層の印刷が完了すると、リフト８は一定の高さを下げて、印刷ヘッド５に新たな１層を印刷させる。
【００５３】
本実施例では、３Ｄ印刷システムは、印刷材料を吐出するための印刷ヘッドと、印刷データに基づいて印刷ヘッドによる印刷を制御するための駆動コントローラーと、印刷データを生成するためのプロセッサとを備え、印刷データは、第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、第２印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、上記ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３とを含むように構成されており、Ｎは１以上の正整数であり、第２印刷経路は第１印刷経路と逆方向の経路である。これにより、印刷過程において、隣接した２つの層間で切替える際に、印刷ヘッドは、印刷しない戻り動作をせずに、連続して次の層を直接に印刷するため、印刷効率が比較的に高い。
【００５４】
当業者であれは、以下のことが理解できる。上記各方法に係る実施例の全部又は一部のステップはプログラム指令に係るハードウェアにより実現される。前述したプログラムはコンピュータにより読み取られる記憶媒体に記憶されてもよい。該プログラムは、上記の各方法に係る実施例のステップを実行する。前述した記憶媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、又は光ディスクなど、プログラムのコードを記憶することが可能な媒体を含む。
【００５５】
なお、前述した実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではない。前述した実施例に基づいて本発明を詳しく説明したが、当業者であれば、前述した各実施例に記載の発明を変更し、又はその一部の技術的特徴を均等に置き換えることができ、これらの変更又は置き換えは、技術の本質を各実施例に係る発明の思想及び範囲から逸脱させることがないと理解できる。
【図１ａ】
2019521891.tif 000003
【図１ｂ】
2019521891.tif 000004
【図２ａ】
2019521891.tif 000005
【図２ｂ】
2019521891.tif 000006
【図３】
2019521891.tif 000007
【図４】
2019521891.tif 000008
【図５】
2019521891.tif 000009
【図６】
2019521891.tif 000010
【図７】
2019521891.tif 000011
【図８】
2019521891.tif 000012
【図９】
2019521891.tif 000013
【図１０】
2019521891.tif 000014
【図１１】
2019521891.tif 000015
【図１２】
2019521891.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月25日(2019.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来、３Ｄ印刷の基本原理は、３Ｄ（Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）モデルをスライスして１層ずつ加工して積み上げることで３Ｄオブジェクトを作ることである。印刷ヘッドによって完成された１つのスライス層に対する印刷ジョブは、１つの層印刷結果と呼ばれる。印刷ヘッドは、印刷ジョブの開始前に１つの起点位置が設定される。各スライス層が起点位置から印刷され、全てのスライス層の印刷が完了するまで繰り返される。図１ａは従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の１種の模式図である。図１ｂは従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の他の１種の模式図である。図１ａ及び図１ｂを参照すると、印刷ヘッドは、１つの層印刷結果を完成させた後、終点位置から起点位置に戻る必要がある。図２ａは図１ａの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。図２ｂは図１ｂの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。図２ａ及び図２ｂを参照すると、起点位置へ戻る際に印刷ヘッドは、比較的に短い経路を選択して復帰し、戻る際に印刷ジョブを実行しない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
以下、本発明の実施例又は従来技術を一層明確に説明するために、実施例又は従来技術の説明に必要な図面について簡単に説明する。明らかに、以下の図面の説明は、本発明の一部の実施形態であり、当業者は、創造的行為が要らずに、これらの図面を基に他の図面を得ることが可能である。
【図１ａ】従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の１種の模式図である。
【図１ｂ】従来技術の印刷ヘッドの印刷経路の他の１種の模式図である。
【図２ａ】図１ａの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。
【図２ｂ】図１ｂの印刷ヘッドが１つの層印刷結果を完成させた後に終点位置から起点位置に戻ることを示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係る３Ｄ印刷方法のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１に係る第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するフローチャートである。
【図５】本発明の実施例１に係る第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷する他のフローチャートである。
【図６】本発明の実施例１に係る他の３Ｄ印刷方法のフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に係る第１印刷経路の終点位置を特定する際のフローチャートである。
【図８】本発明の実施例１において印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である。
【図９】印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である
【図１１】本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る３Ｄ印刷システムの構造模式図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
ここで、該３Ｄ印刷方法は３Ｄ印刷システムに適用される。印刷前に印刷対象物に対して層形成を行い、スライス層に基づいて１層ずつ印刷する必要がある。印刷対象物の１つのスライス層について、印刷ヘッドは、一定の経路に沿って層全体を印刷することで、１つの層印刷結果を完成させる。例えば、印刷対象物の第Ｎ個のスライス層の印刷を例として、印刷ヘッドは、印刷前に該スライス層の最初の起点位置に位置し、第１印刷経路に沿って移動する。移動過程において、印刷ヘッドは、該当する位置で選択的に印刷材料を吐出して、第Ｎ個のスライス層を印刷して成形させる。
本発明において、第１印刷経路又は第２印刷経路は、印刷ヘッドがスライス層の印刷ジョブの実行時に移動することにより形成された経路であり、印刷ヘッドが印刷を実行するときのジョブ経路を指すものではない。通常、印刷ヘッドの起点位置から印刷位置まで一定の距離があり、印刷ヘッドが当該距離において静止状態から加速状態に遷移し、さらに等速状態に遷移し、等速状態で材料を吐出する。印刷ヘッドの終点位置についても同様である。従って、本発明では、第１印刷経路又は第２印刷経路とは、起点位置から終点位置まで形成された移動経路をいう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第Ｎ個のスライス層の印刷が完了した後、印刷ヘッドは最初の起点位置に戻る必要がなく、直接に第１印刷経路の終点から、第２印刷経路に沿って、第Ｎ層に隣接した第Ｎ＋１層のスライス層を印刷する。ここで、隣接したスライス層の寸法が同一である場合に、第２印刷経路と第１印刷経路とは、各段の方向が正反対であり、即ち、第２印刷経路は第１印刷経路の反対方向に沿って進む逆方向経路である。隣接したスライス層間の寸法が異なる場合に、第２印刷経路の終点と第１印刷経路の起点とは重ならなくてもよい。これにより、印刷ヘッドは、往復運動によって、隣接した２つのスライス層の印刷を完成させる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
印刷対象物の三次元寸法を各層の印刷データに変換した後、各層の印刷データに基づいて印刷することができる。具体的には、第１印刷経路によって複数のスライス層のうちの第Ｎ個のスライス層を印刷して、該第Ｎ個のスライス層の印刷動作を完成させる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ここで、各層の印刷時に、各スライス層の層印刷データは一定的であり、即ち、印刷対象物の該層の物理形状に完全に合致している。異なる印刷経路を印刷ヘッドに形成させるために、層印刷データは第１順序及び第２順序を有する。第１順序及び第２順序は互いに逆になり、夫々が異なる印刷経路に対応する。層印刷データが第１順序に従って経路を形成した場合には、印刷ヘッドは第１印刷経路に沿って移動し、印刷を実行することができる。一方で、層印刷データが第２順序に従って経路を形成した場合には、印刷ヘッドは第２印刷経路に沿って移動し、印刷を実行することができる。前述したように、第Ｎ個のスライス層の層印刷データが第１順序で印刷される場合に、隣接した第Ｎ＋１個のスライス層の層印刷データが第２順序で印刷される。即ち、隣接したスライス層の層印刷データは、順序が異なり、かつ互いに逆になる。
前述した第１順序及び第２順序が互いに逆になるとは、層印刷データの記憶方式又は伝送方式が互いに逆になることをいう。具体的には、通常、各層がＭ×Ｋ個の行列配置されたデータ点（即ち画素点）を含み、データ点が有するデータは、１層の層印刷データである。記憶時に、第Ｎ個のスライス層の層印刷データは、データ点の順序でデータが記憶されるが、第Ｎ＋１個のスライス層の層印刷データは、データ点の順序と逆の順序でデータが記憶される。又は、伝送時に、第Ｎ個のスライス層の層印刷データは、データ点の順序でデータが伝送されるが、第Ｎ＋１個のスライス層の層印刷データは、データ点の順序と逆の順序でデータが伝送される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
各スライス層の平面において、印刷ヘッドはＸ軸及びＹ軸という２方向において移動する。ここで、Ｘ軸方向を主走査方向、Ｙ軸を副走査方向とすると、印刷ヘッドが常に主走査方向において印刷し、主走査方向における１つの印刷ジョブを完成させ、スライス層のエッジまで移動した都度、副走査方向において一定の距離を移動し、次の段階の主走査方向の路線に変わる。印刷ヘッドの副走査方向における毎回の移動距離は全て等しい。このように、第１印刷経路の終点位置を特定する際に、第Ｎ個のスライス層の副走査方向即ちＹ軸における長さＤを取得してから、印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離ｄを取得すればよい。印刷ヘッドが副走査方向において常に一方向に移動する。往復しないため、長さＤ及び１回の移動距離ｄに基づいて印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数ｎを得ることができる。具体的には、公式ｎ＝（Ｄ／ｄ）−１によって計算することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
第１印刷経路は、第Ｎ個のスライス層のＸ軸方向に沿って往復移動するとともに、第Ｎ個のスライス層のエッジまで移動した後にＹ軸へ移動するように形成されている。従って、移動回数ｎが奇数であれば、第１印刷経路では、Ｘ軸方向に沿って偶数回移動し、その終点がＸ軸方向において第１印刷経路の起点と同側に位置する。移動回数が偶数であれば、第１印刷経路では、Ｘ軸方向に沿って奇数回移動し、第１印刷経路の終点が起点と異なる側の位置にある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
対応的に、第２印刷経路は、起点が第１印刷経路の終点と重なり、第１印刷経路の反対方向に沿って逆方向移動する。第１印刷経路の終点が移動回数の偶奇性によって変化するため、第２印刷経路の起点位置も対応的に変化する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図８は本発明の実施例１において印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である。図８に示すように、印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って移動する回数が奇数回である場合を例として、対応的に、第Ｎ個のスライス層で、第１印刷経路の終点は起点と同側に位置する。図９は印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って奇数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。図８及び図９に示すように、第１印刷経路は図８に示す経路方向を有し、印刷ヘッドは、第１印刷経路に沿って第Ｎ個のスライス層を印刷した後、図９に示す第２印刷経路に沿って印刷ジョブを実行することができる。上記第１印刷経路及び第２印刷経路の動作を繰り返した結果、複数の層印刷結果を得て、積み重ねて３Ｄの印刷対象物を形成することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
実施例２
図１０は本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第１印刷経路の経路方向の模式図である。図１１は本発明の実施例２に係る印刷ヘッドが第Ｎ個のスライス層で副走査方向に沿って偶数回移動する場合の第２印刷経路の経路方向の模式図である。図１０及び図１１に示すように、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における長さはＤであり、印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離はｄであり、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数ｎは、ｎ＝（Ｄ／ｄ）−１である。印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数が偶数回である場合を例として、対応的に、第Ｎ個のスライス層での第１印刷経路の終点は起点と異なる側に位置する。図１０に示すように、第１印刷経路は図１０に示す経路方向を有し、印刷ヘッドは、第１印刷経路に沿って第Ｎ個のスライス層を印刷した後、図１１に示す第２印刷経路に沿って印刷ジョブを実行することができる。上記第１印刷経路及び第２印刷経路の動作を繰り返した結果、複数の層印刷結果を得て、積み重ねて３Ｄの印刷対象物を形成することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本実施例では、印刷ヘッドの第Ｎ個のスライス層での副走査方向における移動回数は偶数回であるため、第１印刷経路の終点及び起点は異なる側に位置し、これにより、移動回数が奇数回である場合と異なる第２印刷経路は形成される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップＳ１０１と、
第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷するステップＳ１０２と、
前記ステップＳ１０１乃至前記ステップＳ１０２を印刷完了まで繰り返して実行するステップＳ１０３と
を含み、前記Ｎは１以上の正整数であり、前記第２印刷経路は前記第１印刷経路と逆方向の経路である
ことを特徴とする３Ｄ印刷方法。
【請求項２】
前記第１印刷経路によって印刷対象物の第Ｎ個のスライス層を印刷するステップは、
前記印刷対象物に対して層形成処理を行って、複数の前記スライス層を得るステップと、
前記第１印刷経路によって複数の前記スライス層のうちの前記第Ｎ個のスライス層を印刷するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項３】
前記印刷対象物に対して層形成処理を行って、複数の前記スライス層を得た後、
複数の前記スライス層に基づいて層印刷データを生成するステップをさらに含み、
前記層印刷データは第１順序及び第２順序を有し、前記層印刷データが前記第１順序で形成した経路は前記第１印刷経路であり、前記層印刷データが前記第２順序で形成した経路は第２印刷経路である
ことを特徴とする請求項２に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項４】
前記第１順序及び第２順序は互いに逆になる
ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５】
前記層印刷データは、記憶時に互いに逆になる順序で記憶される第１順序及び第２順序を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６】
前記層印刷データは、伝送時に互いに逆になる順序で伝送される第１順序及び第２順序を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項７】
前記第２印刷経路によって前記印刷対象物の第Ｎ＋１個のスライス層を印刷する前に、
前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップと、
前記第１印刷経路の終点位置を前記第２印刷経路の起点位置とするステップと
をさらに含む
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項８】
前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップは、
前記第Ｎ個のスライス層の副走査方向における長さＤを取得するステップと、
印刷ヘッドの副走査方向における１回の移動距離ｄを取得するステップと、
前記長さＤ及び前記１回の移動距離ｄに基づいて前記印刷ヘッドの前記第Ｎ個のスライス層での前記副走査方向における移動回数ｎを得るステップと、
前記移動回数ｎに基づいて前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップと
を含み、前記１回の移動距離ｄは、前記印刷ヘッドが前記第Ｎ個のスライス層で主走査方向における１回の印刷ジョブを完成させた都度前記副走査方向において移動する距離である
ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項９】
前記移動回数ｎに基づいて前記第１印刷経路の終点位置を特定するステップにおいて、
前記移動回数ｎが奇数である場合に、前記第１印刷経路の終点位置が前記第１印刷経路の起点と同側に位置すると特定し、
前記移動回数ｎが偶数である場合に、前記第１印刷経路の終点位置が前記第１印刷経路の起点と反対側に位置すると特定する
ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項１０】
前記第１印刷経路の終点位置と第２印刷経路の起点位置とは重なり、
第２印刷経路の終点位置と第１印刷経路の起点位置とは重なり、又は重ならない。
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項１１】
印刷材料を吐出するための印刷ヘッドと、
前記印刷データを生成するためのプロセッサと、
印刷データに基づいて前記印刷ヘッドによる印刷を制御するための駆動コントローラーと
を備えることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の３Ｄ印刷方法を適用する３Ｄ印刷システム。
【国際調査報告】
2019521891.tif 000017
2019521891.tif 000018
2019521891.tif 000019
2019521891.tif 000020
2019521891.tif 000021
2019521891.tif 000022