(57)【要約】【課題】３Ｄプリンティング装置及びそのインクジェット着色方法を提供する。【解決手段】３Ｄプリンティング装置は、プラットフォームと、３Ｄプリンティングヘッドと、インクジェットヘッドと、を備え、当該方法は以下のステップを備える。３Ｄオブジェクトを形成するため、少なくとも一つの層オブジェクトの層厚さを取得する。層厚さに従って、インク層のインクと出漁を調整する。インク吐出量は、層厚さと正の相関を有する。３Ｄプリンティングヘッドによって、プラットフォーム上に、層厚さに従って形成材料を溶解してプリントし、少なくとも一つの層オブジェクトを形成する。インクジェットヘッドによって、調整したインク吐出量に従って少なくとの一つの層オブジェクト上にインクを吐出する。【選択図】        図３
2018108725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラットフォームと、３Ｄプリンティングヘッドと、インクジェットヘッドとを備える３Ｄプリンティング装置によるインクジェット着色方法であって、
３Ｄオブジェクトを形成するため、少なくとも一の層オブジェクトの層厚さを取得し、
前記層厚さに従って、インク層のインク吐出量を調整し、前記インク吐出量は、前記層厚さと正の相関を有し、
前記３Ｄプリンティングヘッドによって、前記層厚さに従って前記プラットフォーム上に形成材料を溶解してプリントし、少なくとも一の前記層オブジェクトを形成し、
前記インクジェットヘッドによって、前記インク吐出量に従って少なくとも一の前記層オブジェクトに少なくとも一のインクを塗布し、前記インク層を形成する、
ことを特徴とするインクジェット着色方法。
【請求項２】
前記インクは、異なる色に対応する複数の色を有し、前記層厚さに従って前記インク層の前記インク吐出量を調整する前記ステップは、前記層厚さに従って、前記インク層における各カラーインクのインク吐出量を調整することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット着色方法。
【請求項３】
前記カラーインクの色は、プリンティングの原色に従って、シアン、マゼンタ、黄色及び黒を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット着色方法。
【請求項４】
前記層厚さに従って前記インク層の前記インク吐出量を調整する前記ステップは、
関連性多項式を取得し、
前記層厚さを前記関連性多項式に代入することで、基準厚さに対応する所定の基準値から理想の値に前記インク吐出量を調整する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット着色方法。
【請求項５】
さらに、前記形成材料の材料種に従って、複数のあらかじめ設定された多項式から前記関連性多項式を選択する、ことを特徴とする請求項４に記載のインクジェット着色方法。
【請求項６】
溶解ノズルを備える３Ｄプリンティングヘッドと、
インクノズルを備えるインクジェットヘッドと、
前記３Ｄプリンティングヘッドと前記インクジェットヘッドとの下に配置されるプラットフォームと、
前記３Ｄプリンティングヘッドと前記インクジェットヘッドとに接続され、３Ｄオブジェクトを形成するために少なくとも一の層オブジェクトの層厚さを取得し、前記層厚さに従ってインク層のインク吐出量を調整する制御部であって、前記インク吐出量が前記層厚さと正の相関を有する制御部と、
を備える３Ｄプリンティング装置であって、
前記制御部は、前記３Ｄプリンティングヘッドを制御して、前記層厚さに従って前記プラットフォーム上に形成材料を溶解してプリントし、少なくとも一つの前記層オブジェクトを形成し、前記インクジェットヘッドを制御して、前記インク吐出量に従って少なくとも一つの前記層オブジェクト上に少なくとも一つのインクを塗布し、前記インク層を形成する、
ことを特徴とする３Ｄプリンティング装置。
【請求項７】
前記インクは、異なる色に対応する複数の色を有し、前記制御部は、前記層厚さに従って、前記インク層における各カラーインクのインク吐出量を調整する、ことを特徴とする請求項６に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項８】
前記カラーインクの色は、プリンティングの原色に従って、シアン、マゼンタ、黄色及び黒を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項９】
前記制御部は、関連性多項式を取得し、前記層厚さを前記関連性多項式に代入することで、基準厚さに対応する所定の基準値から理想の値に前記インク吐出量を調整する、ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記形成材料の材料種に従って、複数のあらかじめ設定された多項式から前記関連性多項式を選択する、ことを特徴とする請求項９に記載の３Ｄプリンティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンティング装置に関し、より具体的には、３Ｄプリンティング装置及びそのインクジェット着色方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）の発達に伴って、製造業において３Ｄプリンティング技術が発達しており、オリジナルのデザインコンセプトが高速に物理的オブジェクトに変換される。３Ｄプリンティング技術は、実際には、高速プロトタイピング（ＲＰ）技術の連続による大まかな表現である。この原理は、ＲＰ機器を用いて、スキャニングを通じてＸＹ面におけるワークピースの断面形状を形成する積層オブジェクト造形であり、Ｚ軸に沿って層オブジェクトの厚さだけシフトし、最終的に３Ｄのオブジェクトを形成する。３Ｄプリンティング技術は、特定の幾何学的形状に限定されるものではなく、コンポーネントが複雑であるほど、ＲＰ技術はより良好に実演することができる。３Ｄプリンティング技術は、マンパワー及び処理時間を飛躍的に低減する。最短時間に関する要求に伴って、３Ｄコンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）ソフトウェアを用いてデザインしたデジタル３Ｄモデルは、実際に触れることが可能な態様で提供される。
【０００３】
熱溶解積層オブジェクト法（ＦＤＭ）を例として、形成材料はワイヤ形状にされており、従って過熱されて溶解した後の形成材料は、望ましい形状／外形に応じて形成中のプラットフォーム上に層オブジェクト毎に積層オブジェクトされ、３Ｄのオブジェクトが形成される。従って、既存のカラーＦＤＭ３Ｄプリンティング方法によれば、３Ｄオブジェクトが完成した後、通常、外側が着色され、あるいは、３Ｄオブジェクトが色つきの形成材料を用いて形成される。前者の場合、カラーインクは３Ｄオブジェクトの外面のみに適用されるので、色の特性及び多様性という点において不十分な場合があった。一方、後者の場合においては、異なる色のワイヤ形成材料を繰り返し変更して用いて複数色の効果を得ていたので、色つきの３Ｄオブジェクトの製造の効率が満足できるものではなかった。従って、近年提供された色つきの３Ｄオブジェクトをプリンティングする方法では、３Ｄオブジェクトを形成するための層オブジェクトは、色つきの層オブジェクトであり、３Ｄオブジェクトの製造プロセスにおいてインクジェット機構が用いられている。しかしながら、各層オブジェクトの厚さが大きい場合、層オブジェクトの全てをカラーインクで着色することが困難であり、着色が不十分な層オブジェクトによって３Ｄオブジェクトの外観に予期していなかったストライプが生じる場合があった。従って、技術者にとって、上述した問題を解決することが、考慮すべき課題の一つとなっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各層オブジェクトの厚さが大きい場合、層オブジェクトの全体をカラーインクで着色することは困難であり、着色が不十分な層オブジェクトによって３Ｄオブジェクトの外観に予期しないストライプが生じる場合があった。従って、技術者にとって、上述した問題を解決することが、考慮すべき課題の一つとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、本発明は、３Ｄプリンティング装置と、この装置によってプリントされる３Ｄオブジェクトであって好適な色特性及び色均一性を有する３Ｄオブジェクトを提供可能なインクジェット着色方法を提供する。
【０００６】
本発明は、３Ｄプリンティング装置によるインクジェット着色方法を提供する。３Ｄプリンティング装置は、プラットフォームと、３Ｄプリンティングヘッドと、インクジェットヘッドと、を備える。当該方法は、以下のステップを備える。３Ｄオブジェクトを形成するため、少なくとも一つの層オブジェクトの層厚さを取得する。層厚さに従ってインク層のインク吐出量を調整する。インク吐出量は、層厚さと正の相関を有する。３Ｄプリンティングヘッドによって、層厚さに従ってプラットフォーム上に形成材料を溶解してプリントし、層オブジェクトを形成する。インクジェットヘッドによって、インク吐出量に従って少なくとも一つの層オブジェクト上に少なくとも一のインクを塗布し、インク層を形成する。
【０００７】
本発明の他の観点によれば、３Ｄプリンティングヘッドと、インクジェットヘッドと、プラットフォームと、制御部とを備える３Ｄプリンティング装置が提供される。３Ｄプリンティングヘッドは、溶解ノズルを備える。インクジェットヘッドは、インクノズルを備える。プラットフォームは、３Ｄプリンティングヘッドと、インクジェットヘッドとの下に配置される。制御部は、３Ｄプリンティングヘッドと、インクジェットヘッドとに接続される。制御部は、３Ｄオブジェクトを形成するために少なくとも一つの層オブジェクトの層厚さを取得し、層厚さに従ってインク層のインク吐出量を調整する。インク吐出量は、層厚さと正の相関を有する。制御部は、３Ｄプリンティングヘッドを制御して、層厚さに従ってプラットフォーム上に形成材料を溶解してプリントし、少なくとも一の層オブジェクトを形成し、インクジェットヘッドを制御して、インク吐出量に従って少なくとも一の層オブジェクト上に少なくとも一のインクを塗布してインク層を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
要約すると、本発明の実施の形態においては、まず、３Ｄプリンティングヘッドによってプラットフォーム上に層オブジェクトが形成される。次に、インクジェットヘッドを用いて、層オブジェクト上にインクを塗布することでインク層を形成する。インクジェットヘッドからスプレーされたインク吐出量は、層オブジェクトの層厚さに従って適宜調整され、インク層のインクが、層オブジェクト全体に理想的に塗布される。この場合、層オブジェクトが不均一に着色されることが防止され、カラー３Ｄプリンティングの品質が効果的に向上する。
【０００９】
本発明の上述ならびに他の特徴や利点についての理解をより容易にするため、添付の図面とともに複数の実施の形態について以下に詳細に説明する。
【００１０】
添付の図面は、本明細書の開示に対する更なる理解の目的で提供されるものであり、本明細書に取り込まれ、その一部を構成する。図面は本発明の実施の形態を示し、以下の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る、３Ｄプリンティング装置の作業計画を閉めず概略ブロック図である。
【００１２】
【図２】本発明の実施の形態に係る、３Ｄプリンティング装置を示す概略図である。
【００１３】
【図３】本発明の実施の形態に係る、３Ｄプリンティング装置によるインクジェット着色方法を示すフローチャートである。
【００１４】
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施の形態に係る、層オブジェクト及びインク層オブジェクトを示す概略図である。
【００１５】
【図５Ａ】本発明の実施の形態に係る、関連性多項式に基づいてインク吐出量を判別する例を示す概略図である。
【００１６】
【図５Ｂ】本発明の実施の形態に係る、関連性多項式に基づいてインク吐出量を判別する例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の例示的な実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。図中、同一または同様の部分について、可能な限り同一の参照番号を付す。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態に係る、３Ｄプリンティング装置の作業計画を示す概略ブロック図である。図１を参照し、本実施の形態の３Ｄプリンティング装置１００は、３Ｄ情報に基づいて３Ｄオブジェクトをプリントする用途に用いられる。また、コンピュータホスト２００は、ノート型コンピュータ、タブレットコンピュータ、デスクトップコンピュータ等の演算処理能力を有する装置であるが、コンピュータホスト２００の種類は本実施の形態において限定されるものではない。コンピュータホスト２００は、３Ｄオブジェクトの３Ｄモデルを編集及び処理し、関連する３Ｄモデル情報を３Ｄプリンティング装置１００に送信し、３Ｄプリンティング装置１００が、３Ｄモデル情報に基づいて３Ｄオブジェクトをプリントする。本実施の形態において、３Ｄモデルは、３Ｄデジタルイメージファイルであり、例えばコンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）やアニメーションモデリングソフトウェアを介してコンピュータホスト２００によって構築され、コンピュータホスト２００は、３Ｄモデルに層オブジェクト処理操作を行って複数の層オブジェクトに関連付けされた３Ｄモデル情報を取得し、３Ｄプリンティング装置１００は、層オブジェクトに対応する３Ｄモデル情報に基づいて各層オブジェクトを連続的にプリントし、最終的に、３Ｄオブジェクトが形成される。３Ｄモデル情報は、さらに、各層オブジェクトに対応する色情報を有する。３Ｄプリンティング装置１００は、層オブジェクトに対応する色情報に基づいて、各層オブジェクトを着色し、最終的に、色つきの３Ｄオブジェクトを形成する。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態に係る、３Ｄプリンティング装置を示す概略図である。図２を参照し、３Ｄプリンティング装置１００は、プラットフォーム１１０と、３Ｄプリンティングヘッド１２０と、インクジェットヘッド１４０と、制御部１３０と、を備える。説明の便宜のため、関連するコンポーネント及び作動ステータスに関して適宜座標系を設定する。プラットフォーム１１０は、プリント中に３Ｄオブジェクト８０を搬送する搬送面Ｓ１を有する。プラットフォーム１１０は、３Ｄプリンティングヘッド１２０及びインクジェットヘッド１４０下に配置される。
【００２０】
特に、本実施の形態において、３Ｄプリンティングヘッド１２０は、ＸＹ面ならびにその法線方向（すなわち、Ｚ軸方向）に沿って移動するように構成される。形成材料２０ａは、３Ｄプリンティングヘッド１２０の形成材料供給パイプを介して溶解ノズル１２１に供給され、過熱されて溶解し、溶解ノズル１２１から吐出されて複数の層オブジェクト（図２においては、例えば、層オブジェクト８０ａ、８０ｃとして図示）を層毎にプラットフォーム１１０の搬送面Ｓ１上に形成する。この場合、層オブジェクト８０ａ、８０ｃは、層毎に形成されて搬送面Ｓ１上に積層され、３Ｄオブジェクト８０を形成する。より詳細には、形成材料２０ａは溶解フィラメントファブリケーション（ＦＦＦ）によって製造された熱融解形成材料であり、熔解されて例えば射出成形されるものであるが、これに限定されない。
【００２１】
本実施の形態において、インクジェットヘッド１４０は、各層オブジェクトに、層毎にインク４００ａと塗布することに用いられて複数のインク層（図２において、例えばインク層８０ｂ、８０ｄとして図示）を形成するインクジェットノズル１４１を有する。層オブジェクト８０ａ、８０ｃ上にインク層８０ｂ、８０ｄを形成する上述の動作は、各層オブジェクト８０ａ、８０ｃの表面にインク４００ａを重畳し、同時に、各層オブジェクト８０ａ、８０ｃの内部を着色する、とも説明できる。従って、インクジェットヘッド１４０は、インクカートリッジ１４２と、インクジェットノズル１４１とを有する。インクカートリッジ１４２は、インク４００ａによって充填され、インクジェットノズル１４１と連通し、インクジェットノズル１４１は、インクカートリッジ１４２から層オブジェクト８０ａ、８０ｃにインク４００ａをスプレーし、層オブジェクト８０ａ、８０ｃを着色し、これによって層オブジェクト８０ａ、８０ｃ上にインク層８０ｂ、８０ｄを形成する。図２においてはインクカートリッジ１４２のみを図示しているが、インクカートリッジの数及びインクの色の数は、限定されない。一の実施の形態において、インクジェットヘッド１４０は、二次元カラープリンティング装置に用いられるカラーインクジェットシステムと同様のものであり、各色の形成比に応じて層オブジェクト８０ａ、８０ｃ上の異なる色に対応して複数のカラーインクを塗布可能であり、インク層８０ｂ、８０ｄを形成する。カラーインクの色は、プリンティング原色に従ってシアン、マゼンタ、黄色、及び黒を含むが、これに限定されない。
【００２２】
この構成において、３Ｄプリンティングヘッド１２０は、プラットフォーム１１０上に一の層オブジェクト８０ａをプリントした後、本実施の形態のインクジェットヘッド１４０を用いて層オブジェクト８０ａの上面にインク層８０ｂを塗布することで層オブジェクト８０ａを着色する。次に、３Ｄプリンティングヘッド１２０は、プラットフォーム１１０上に他の層オブジェクト８０ｂをプリントした後、インクジェットヘッド１４０を用いて層オブジェクト８０ｃの上面にインク層８０ｄを塗布することで層オブジェクト８０ｃを着色する。このようにして、層オブジェクト８０ａ、８０ｃ及びインク層８０ｂ、８０ｄを交互に積層し、色つきの３Ｄオブジェクト８０を形成する。
【００２３】
制御部１３０は、プラットフォーム１１０、３Ｄプリンティングヘッド１２０及びインクジェットヘッド１４０に接続され、コンピュータホスト２００から提供された３Ｄモデル情報を読み込み、３Ｄモデル情報に従って３Ｄプリンティング装置１００の動作の全体を制御する。例えば、制御部１３０は、３Ｄモデル情報に従って３Ｄプリンティングヘッド１２０の移動路を制御するとともに、３Ｄモデル情報に従って異なる色におけるカラーインクのスプレー比を制御する。制御部１３０は、演算処理能力を有する装置、例えば、セントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）、チップセット、マイクロプロセッサ、内蔵式コントローラ等であるが、これらに限定されない。
【００２４】
本明細書における一の実施の形態において、インクジェットヘッド１４０によるインク吐出量は、層オブジェクトの層厚みに従って判別され、各層オブジェクトの層厚みと正相関を有する。一般に、層厚さが大きくなるほど、インクジェットヘッド１４０によるインク吐出量は増加する。各層オブジェクトに関する３Ｄモデル情報を受信した場合、３Ｄプリンティング装置１００は、コンピュータホスト２００から通知された層厚さに従って、インクジェットヘッド１４０のインク吐出量を判別する。３Ｄプリンティング装置１００は、例えば、ルックアップテーブルを参照したり、基準厚さに基づいてインク吐出量を調整する。
【００２５】
本発明のインクジェット着色方法を説明するための実施の形態を、以下に示す。図３は、本発明の実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置のインクジェット着色方法を示すフローチャートである。本実施の形態の方法は、図２に示す３Ｄプリンティング装置１００に適用可能であり、本実施の形態のインクジェット着色方法のステップの詳細を、３Ｄプリンティング装置１００の各部を参照して以下に詳細に説明する。
【００２６】
図２及び３の両方を参照し、ステップＳ３０１において、制御部１３０は、３Ｄオブジェクト８０を形成するために用いる少なくとも一の層オブジェクト８０ａ、８０ｃの層厚さを取得する。ステップＳ３０２において、制御部１３０は、層厚さに従ってインク層のインク吐出量を調整し、このインク吐出量は、層厚さと正の相関を有する。他の例示的な実施の形態においては、インクジェットヘッド１４０のインクが異なる色に対応する複数のカラーインクを含む場合、制御部１３０は、層厚さに従って、インク層における各カラーインクのインク吐出量を調整する。例えば、制御部１３０は、層厚さに従って、４色、すなわち、シアン、マゼンタ、黄色、及び黒のインクの種類に対応するインク吐出量を判別する。
【００２７】
また、３Ｄオブジェクトを形成するための各層オブジェクトの層厚さは、同一あるいは異なっている。従って、全ての層オブジェクトの層厚さが同一の場合、制御部１３０は、一の層厚さに従って各層オブジェクトのインク吐出量を判別する。全ての層オブジェクトの層厚さが異なる場合、制御部１３０は、１以上の層厚さに従って、各層オブジェクトのインク吐出量を判別する。例えば、図４Ａ及び４Ｂは、本発明の実施の形態に係る、層オブジェクトとインク層とを示す概略図である。図４Ａを参照し、まず、層オブジェクト４０ａ及び４０ｃが同一の層厚さｈ１を有する場合、制御部１３０は、インクジェットヘッド１４０を制御して、厚さｈ１に基づいて判別したインク吐出量に従ってインク４００ａをスプレーし、インク層４０ｂ、４０ｄを形成する。一方、図４Ｂを参照し、層オブジェクト４０ａ、４０ｅが互いに異なる層厚さを有する場合（すなわち、層オブジェクト４０ａの層厚さがｈ１であり、層オブジェクト４０ｅの層厚さがｈ２である場合）、制御部１３０は、インクジェットヘッド１４０を制御して、厚さｈ１に基づいて判別したインク吐出量に従ってインク４００ａをスプレーし、インク層４０ｂを形成するとともに、インクジェットヘッド１４０を制御して、厚さｈ２に基づいて判別したインク吐出量に従ってインク４００ａをスプレーし、インク層４０ｆを形成する。厚さｈ２が厚さｈ１よりも大きい場合、インク層４０ｆを形成するために用いられる単位面積当たりのインク吐出量は、インク層４０ｄを形成するために用いられる単位面積当たりのインク吐出量よりも大きい。
【００２８】
続いて、図３を参照し、ステップＳ３０３において、制御部１３０は、３Ｄプリンティングヘッド１２０を制御し、形成材料２０ａを溶解して層厚さに従ってプラットフォーム１１０上に形成材料２０ａをプリントし、層オブジェクト８０ａ、８０ｃを形成する。ステップＳ３０４において、制御部１３０は、インクジェットヘッド１４０を制御し、調整済みのインク吐出量に従って層オブジェクト８０ａ、８０ｃ上に少なくとも一のインク４００ａを塗布し、インク層８０ｂ、８０ｄを形成する。特に、形成材料２０ａは、例えば、透明あるいは白色の形成材料である。制御部１３０は、層厚さに従って３Ｄプリンティングヘッド１２０のための単位時間当たりの形成材料の吐出量を調整し、層オブジェクト８０ａ、８０ｃの区分化された外形に従ってＸＹ面上の３Ｄプリンティングヘッド１２０の移動路を調整する。従って、層オブジェクト８０ａ、８０ｃは、透明あるいは白色で厚みを有する層であり、硬化してプラットフォーム１１０上に形成される。次に、制御部１３０は、インクジェットヘッド１４０を制御し、調整したインク吐出量に従って層オブジェクト８０ａ、８０ｃにインク４００ａを塗布し、透明あるいは白色であった層オブジェクト８０ａ、８０ｃがインク４００ａの色によって着色され、インク層８０ｂ、８０ｄが形成される。例えば、インクジェットヘッド１４０が圧電インクジェット技術を採用する場合、インクジェットヘッド１４０のインク吐出量は、インクジェットノズル１４１の電気的素子へ印加する電圧を変更することで調整される。従って、本発明の実施の形態において、制御部１３０は、層厚さに従ってインクジェットノズル１４１の電気的素子へ印加する電圧を調整し、インクジェットノズル１４１から吐出されるインクの液滴サイズを調整することでインク吐出量を調整する。
【００２９】
制御部１３０は、ルックアップテーブルを用いて、あるいは所定の式に従って、層厚さを判別要素として採用し、インク吐出量を判別する。一の実施の形態において、基準厚さあるいは基準厚さに対応する所定の基準値（所定のインク吐出量）は、あらかじめ判別され、制御部１３０は、所定の基準値及び層厚さと基準厚さとの関係に従って層厚さに対応する理想的なインク吐出量を判別する。例えば、層厚さと基準厚さとの差が第１の閾値より大きい場合、所定の基準値は、調整ギャップを加算あるいは減算することで調整され、調整したインク吐出量を取得する。層厚さと基準厚さとの差が、第１の閾値よりも大きな第２の閾値よりも大きい場合、所定の基準値は、２倍の調整ギャップを加算あるいは減算することで調整され、調整されたインク吐出量を取得する。
【００３０】
一方、特定の式に従って制御部がインク吐出量を判別することについて、以下に説明する。例示的な実施の形態において、まず、制御部は、関連性多項式を取得し、この関連性多項式に層厚さを代入し、インク吐出量を、基準厚さに対応する所定の基準値から理想的な値に調整する。
【００３１】
図５Ａは、本発明の実施の形態に係る、関連性多項式に従ってインク吐出量を判別する例を示す概略図である。インク吐出量を判別する際に用いる関連性多項式は、二次多項式であってよく、以下の式（１）で示される。
【式１】
【００３２】
Ｃ’＝ａ・ｈ２＋ｂｈ＋ｃ、  ａ＞０、ｈ＞０        （１）
ここで、Ｃ’はインク吐出量の理想的な値であり、ｃは０より大きい定数で、ｈは０より大きい層厚さで、ａ及びｂは調整係数である。調整係数ａ及びｂならびに定数ｃは、事前のテストあるいは実験によって得られるものである。例えば、設計者は、複数のテスト層厚さと、それぞれに対応する最適なインク吐出量とをテストによって取得し、テストデータに従って曲線式の近似を求め、最終的に調整係数ａ及びｂならびに定数ｃを得る。このように、式（１）に従って、図５Ａに示す対応関係５１が得られる。図５Ａに示す例では、層オブジェクトの層厚さがＨ１だと仮定した場合、制御部１３０は、式（１）に厚さＨ１を代入し、インク吐出量の理想的な値はＲ２であると判別する。対応関係５１を観察し、本実施の形態においては、層厚さはインク吐出量と正の相関を有する。従って、異なる色のカラーインクのインク吐出量は、式（１）並びに図５Ａに示す対応関係５１に従って判別される。
【００３３】
図５Ｂは、本発明の実施の形態に係る、インク吐出量を関連性多項式に従って判別する例を示す概略図である。本実施の形態において、規準厚さがＨ２であると仮定するが、これに限定されない。インク吐出量を判別するために用いる関連性多項式は、二次多項式であってよく、式（２）で示される。
【式２】
【００３４】
Ｃ’＝ａ・（ｈ−ｈｐ）２＋ｂ（ｈ−ｈｐ）＋ｃ              （２）
ｈ≧ｈｐの場合、ａ＞０。ｈｐ＞ｈ＞０の場合、ａ＜０。
ここで、Ｃ’はインク吐出量の理想的な値であり、ｃは基準厚さのインク吐出量の所定の基準であり、ｈは０より大きい層厚さであり、ｈｐは基準厚さであり、ａ及びｂは調整係数である。式（２）に従って、図５Ｂに示す対応関係５２が得られる。図５Ｂに示す例では、インク吐出量の所定の基準値は、インク吐出量を調整するために用いるベースとなる値であり、インク吐出量の所定の基準値は、Ｒ３であり（すなわち、式（２）の定数ｃはＲ３である）、所定の厚さＨ２である基準厚さに対応する（すなわち、式（２）におけるｈｐはＨ２である）。従って、層オブジェクトの層厚さが基準厚さ、すなわち厚さｈ２と同一であると仮定した場合、制御部１３０は、式（２）に厚さＨ２を代入し、これによってインク吐出量の理想的な値はＲ３であると判別する。すなわち、層オブジェクトの層厚さが基準厚さと等しい場合、インク吐出量の理想的な値は、所定の基準値と等しい。層オブジェクトの層厚さが、基準厚さよりも大きい厚さＨ３であると仮定した場合、制御部１３０は、式（２）に厚さＨ３を代入し、これによってインク吐出量の理想的な値は所定の基準値よりも大きいＲ４であると判別する。層オブジェクトの層厚さが基準厚さよりも小さな厚さＨ４であると仮定した場合、制御部１３０は、厚さＨ４を式（２）に代入し、これによってインク吐出量の理想的な値は所定の基準値よりも小さなＲ５であると判別する。対応関係５２を観察し、本実施の形態において、層厚さはインク吐出量と正の相関を有する。また、異なる色のカラーインクのインク吐出量は、式（２）ならびに図５Ｂに示す対応関係５２に従って判別される。しかしながら、図５Ａ及び５Ｂはあくまでも例を示すものであり、本発明を限定するためのものではない。
【００３５】
形成材料へのインクの浸透の度合いは、形成材料の種類によって異なる。従って、一の実施の形態において、制御部は、さらに、形成材料２０ａの材料種に従って複数のあらかじめ設定された多項式の中から対応関係多項式を選択し、形成材料の材料種及び層厚さの両方に最適なインク吐出量を判別する。上記のあらかじめ設定された多項式は、例えば記録媒体に事前に記録されており、形成材料２０ａの材料種を取得した際、３Ｄプリンティング装置１００は、あらかじめ設定された多項式の中から現在使用している形成材料の種類に対応する関連性多項式を選択する。例えば、形成材料２０ａの材料種がポリ乳酸（ＰＬＡ）の場合、制御部１３０は、それに応じてＰＬＡに対応する関連性多項式を選択する。形成材料２０ａの材料種がアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂の場合、制御部１３０は、それに応じてＡＢＳ樹脂に対応する関連性多項式を選択する。
【００３６】
以上をまとめると、本発明の実施の形態では、３Ｄプリンティングヘッドによって形成プラットフォーム上に層オブジェクトが形成された後、インクジェットヘッドによってインク層が直接的に形成され、層オブジェクトを着色し、この動作が複数回繰り返され、層オブジェクトとインク層とが交互に連続的に積層され、ひいては、色つきの３Ｄオブジェクトが形成される。このように、３Ｄオブジェクトの各層の構造が、色が付いた外観を有し、全体的な色特性が向上し、各カラーインク層の異なる部分が、異なる色を有し、これによって色の多様性が向上する。また、インクジェットヘッドのインク吐出量は、層オブジェクトの層厚さに従って判別され、層オブジェクトの底部にまでインクが完全に及ばない、といった現象を防止することができる。また、インク吐出量は、形成材料の種類及び層厚さの両方にも従って調整される。このように、各層オブジェクトが理想的に着色され、層オブジェクトによって形成されるカラー３Ｄオブジェクトが、均一な演色効果を有するようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、３Ｄプリンティングの色の多様性を向上し、各層オブジェクトを理想的に着色し、層オブジェクトから形成されるカラー３Ｄオブジェクトが均一な演色効果を有するようにする３Ｄプリンティング装置を提供する。
【００３８】
本発明を上述した実施の形態とともに説明したが、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲において、上述した実施の形態に応用を加えることが可能である点は、当業者にとって明らかである。従って、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態ではなく、添付の特許請求の範囲によって定められるものである。
【符号の説明】
【００３９】
２０ａ    形成材料
５１，５２  対応関係
８０      ３Ｄオブジェクト
１００    ３Ｄプリンティング装置
１１０    プラットフォーム
１２１    溶解ノズル
１３０    制御部
１４１    インクジェットノズル
１４２    インクカートリッジ
２００    コンピュータホスト
４００ａ  インク
ｈ１、ｈ２  層厚さ
Ｓ１      搬送面
Ｓ３０１−Ｓ３０４  ステップ
８０ａ、８０ｃ、４０ａ、４０ｃ、４０ｅ  層オブジェクト
８０ｂ、８０ｄ、４０ｂ、４０ｄ、４０ｆ  インク層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【外国語明細書】
2018108725000001.pdf