(57)【要約】【課題】完成品の表面に描画するための平面画像をスキャンすることが可能な３次元印刷装置を提供する。【解決手段】３次元印刷装置は、装置本体とスキャンモジュールとを含む。装置本体には、成形平面が形成される。スキャンモジュールは、装置本体に配置され、成形ノズル組立体と着色ノズル組立体とに電気的に接続される制御モジュールに電気的に接続される。制御モジュールは、所定の描画位置が定義された３次元画像ファイルをプリロードし、スキャンモジュールからスキャン画像データを受信し、３次元画像ファイルに基づいて完成品を形成するように成形ノズル組立体を制御すると同時に、当該完成品を形成する過程において、所定の描画位置及びスキャン画像データに基づいて完成品の一部上に描画するように着色ノズル組立体を制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、スキャンモジュールと、を含み、
前記装置本体には、成形平面が形成され、
前記スキャンモジュールは、前記装置本体に配置され、成形ノズル組立体と着色ノズル組立体とに電気的に接続された制御モジュールに電気的に接続され、
前記制御モジュールは、所定の描画位置が定義された３次元画像ファイルをプリロードし、前記スキャンモジュールからスキャン画像データを受信し、前記３次元画像ファイルに基づいて完成品を形成するように前記成形ノズル組立体を制御すると同時に、当該完成品を形成する過程において、前記所定の描画位置及び前記スキャン画像データに基づいて前記完成品の一部上に描画するように前記着色ノズル組立体を制御することを特徴とする３次元印刷装置。
【請求項２】
前記スキャンモジュールは、
前記成形平面の一方側の縁部に対応して配置された給紙路を有するモジュール本体と、
前記給紙路を選択的に閉じるための開閉機構と、
前記給紙路の内部に対応して配置されたフラットベットスキャナと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元印刷装置。
【請求項３】
前記モジュール本体は、ベースと、当該ベース上に重畳して設けられた可動上カバーと、を含み、
前記開閉機構は、前記ベースと前記可動上カバーとの間に介在して接続されることを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項４】
前記開閉機構は、リバウンドデバイスであることを特徴とする請求項３に記載の３次元印刷装置。
【請求項５】
前記フラットベットスキャナは、前記ベースに配置されることを特徴とする請求項３に記載の３次元印刷装置。
【請求項６】
前記フラットベットスキャナは、前記可動上カバーに配置されることを特徴とする請求項３に記載の３次元印刷装置。
【請求項７】
前記開閉機構は、前記モジュール本体に枢設された可動カバープレートを含むことを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項８】
前記開閉機構は、前記モジュール本体及び前記可動カバープレートにそれぞれ当接する、前記給紙路を閉じるように前記モジュール本体を押し動かすための弾性戻し部材を含むことを特徴とする請求項７に記載の３次元印刷装置。
【請求項９】
前記給紙路の底部の垂直位置は、前記成形平面と面一となるように配置されることを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項１０】
前記給紙路の底部の垂直位置は、前記成形平面より高く配置されることを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項１１】
前記給紙路は、前記成形平面と平行に水平に延びることを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項１２】
前記フラットベットスキャナは、前記給紙路を通過する画像のある用紙をスキャンして前記スキャン画像データを取得するために用いられ、
前記制御モジュールは、前記スキャン画像データに基づいて前記完成品の表面を着色するように前記着色ノズル組立体を制御することを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元印刷装置に関し、特に、手動フラットベットスキャナを有する３次元印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の３次元印刷装置は、カラーの３次元完成品を印刷することが可能である。一般的には、ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）ノズルによって溶融したプラスチックを絞り出し、３Ｄ画像ファイルに基づいて３次元完成品を形成するように積み上げる。完成品ができ上がった後、着色ノズルを用いて表面色プロファイルに基づいて３次元完成品の表面に顔料をスプレーして着色する。この方法、色ブロックをスプレーするには適用できるが、色の組合せが複雑な画像や写真をスプレーするには適用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既存の画像を３次元完成品表面の平面に描画する必要がある際には、一般的に、完成品及び画像をフラットベットスキャナ及び印刷装置内に置き、その着色ノズルによって印刷する。しかし、着色ノズル内には色の異なるインクカートリッジが複数配置されており、その体積が小さくないため、着色ノズルを３次元完成品の窪みに移動させて着色することがかなり難しい欠点がある。
【０００４】
以上に鑑みて、本発明の発明者は、研究と理論の使用とによって、設計が合理的であり、有効に上記の欠点を改善、解決することができる本発明を得た。本発明は、手動フラットベットスキャナを有する３次元印刷装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る３次元印刷装置は、装置本体とスキャンモジュールとを含む。装置本体には、成形平面が形成される。スキャンモジュールは、装置本体に配置され、成形ノズル組立体と着色ノズル組立体とに電気的に接続される制御モジュールに電気的に接続される。制御モジュールは、所定の描画位置が定義された３次元画像ファイルをプリロードし、スキャンモジュールからスキャン画像データを受信し、３次元画像ファイルに基づいて完成品を形成するように成形ノズル組立体を制御すると同時に、当該完成品を形成する過程において、所定の描画位置及びスキャン画像データに基づいて完成品の一部上に描画するように着色ノズル組立体を制御する。
【０００６】
本発明に係る３次元印刷装置において、スキャンモジュールは、成形平面の一方側の縁部に対応して配置された給紙路を有するモジュール本体と、給紙路を選択的に閉じるための開閉機構と、給紙路の内部に対応して配置されたフラットベットスキャナとを含む。
【０００７】
本発明に係る３次元印刷装置において、モジュール本体は、ベースと、当該ベース上に重畳して設けられた可動上カバーとを含み、開閉機構は、ベースと可動上カバーとの間に介在して接続される。フラットベットスキャナは、ベースに配置されてもよく、可動上カバーに配置されてもよい。
【０００８】
本発明に係る３次元印刷装置において、開閉機構は、モジュール本体に枢設された可動カバープレートを含む。開閉機構は、モジュール本体及び可動カバープレートにそれぞれ当接する、給紙路を閉じるようにモジュール本体を押し動かすための弾性戻し部材を含む。
【０００９】
本発明に係る３次元印刷装置において、給紙路の底部の垂直位置は、成形平面と面一となるように配置されてもよく、成形平面より高く配置されてもよい。給紙路は、成形平面と平行に水平に延びる。
【００１０】
本発明に係る３次元印刷装置において、フラットベットスキャナは、給紙路を通過する画像のある用紙をスキャンしてスキャン画像データを取得するために用いられ、制御モジュールは、スキャン画像データに基づいて完成品の表面を着色するように着色ノズルを制御する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る３次元印刷装置は、フラットベットスキャナを配置することにより、完成品の表面に描画するための平面画像をスキャンすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る３次元印刷装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る３次元印刷装置を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る３次元印刷装置の使用状態を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る３次元印刷装置の使用状態を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る３次元印刷装置の使用状態を示す概略図である。
【図６Ａ】本発明の３次元印刷装置により印刷した完成品の形成ステップを示す概略図である。
【図６Ｂ】本発明の３次元印刷装置により印刷した完成品の形成ステップを示す概略図である。
【図６Ｃ】本発明の３次元印刷装置により印刷した完成品の形成ステップを示す概略図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る３次元印刷装置を示す概略図である。
【図８】本発明の３次元印刷装置の他の配置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る３次元印刷装置は、装置本体１００と、スキャンモジュール２００と、を含む。
【００１４】
本発明において、装置本体１００の形式は限定されないが、装置本体１００には、３次元の完成品（図示せず）がその上に成形される成形平面１０１が必ず形成される。本実施形態において、装置本体１００は、昇降キャリア１１０を含むことが好ましい。成形平面１０１は、昇降キャリア１１０の頂部で鉛直に昇降変位可能に形成される。スキャンモジュール２００は、昇降キャリア１１０上に形成されるとともに、成形平面１０１の位置に対応して配置される。その配置の詳細については、後述する。スキャンモジュール２００は、モジュール本体２１０と、開閉機構２２０と、フラットベットスキャナ２３０とを含む。
【００１５】
本実施形態において、スキャンモジュール２００のモジュール本体２１０は、昇降キャリア１１０上に固定配置されたベース２１１と、ベース２１１上に移動可能に重畳して設けられた可動上カバー２１２とを含む。ベース２１１と可動上カバー２１２との間の間隙がモジュール本体２１０を貫通する給紙路２０１を形成する。給紙路２０１は、成形平面１０１と平行に水平に延びている。給紙路２０１は、成形平面１０１の一方側の縁部に対応して配置される。給紙路２０１の一端の開口は、上述した成形平面１０１の一方側の縁部に隣接する。また、給紙路２０１の底部の垂直位置は、成形平面１０１と面一となるように配置されるか、成形平面１０１より高く配置される。開閉機構２２０は、ベース２１１と可動上カバー２１２との間に介在して接続される。開閉機構２２０は、給紙路２０１を選択的に閉じるために用いられる。本実施形態において、開閉機構２２０は、リバウンドデバイス（Ｒｅｂｏｕｎｄ  ｄｅｖｉｃｅ）であってもよい（例えば、プッシュラッチ等）。開閉機構２２０は、収縮または伸張することが可能である。収縮状態の開閉機構２２０が押圧されると伸張することになり、伸張状態の開閉機構２２０が押圧されると収縮することになる。開閉機構２２０の両端は、ベース２１１及び可動上カバー２１２にそれぞれ接続される。降下した可動上カバー２１２を押圧すると、開閉機構２２０は、伸張するように駆動されることにより、ベース２１１から離れるように上昇し、給紙路２０１を開くことができる。一方、上昇した可動上カバー２１２を押圧すると、開閉機構２２０が収縮するように駆動される。これにより、可動上カバー２１２は、ベース２１１に向かって近づくように移動し、給紙路２０１を閉じることができる。また、フラットベットスキャナ２３０は、給紙路２０１の内部に対応して配置される。本実施形態において、フラットベットスキャナ２３０は、ベース２１１に配置されるとともに、給紙路２０１内の画像をスキャンするために給紙路２０１内に向かって配置されるが、これに限定されない。例えば、フラットベットスキャナ２３０は、可動上カバーに配置されるとともに、給紙路２０１内の画像をスキャンするために給紙路２０１内に向かって配置されてもよい。フラットベットスキャナ２３０は、制御モジュール３００（例えば、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ））に電気的に接続される。制御モジュール３００は、成形ノズル組立体３１０と着色ノズル組立体３２０とに電気的に接続される。
【００１６】
成形ノズル組立体３１０及び着色ノズル組立体３２０の構造は、公知技術であるため、本実施形態ではその詳細な説明を省略し、概略のみを説明する。成形ノズル組立体３１０は、成形ノズル３１１と、成形ノズル３１１がその上を移動するレール３３０とを含む。着色ノズル組立体３２０は、着色ノズル３２１と、着色ノズル３２１がその上を移動するレール３３０とを含む。一般的に、成形ノズル３１１及び着色ノズル３２１は、互いに接続され、同一のレール３３０に配置されて同時に移動するものである。成形ノズル３１１は、溶融したプラスチックを成形平面１０１に絞り出して、３次元の完成品２０を形成するように積み上げるために用いられる。着色ノズル３２１は、３次元の完成品２０の表面に顔料をスプレーして着色するために用いられる。制御モジュール３００は、レール３３０において成形ノズル３１１および着色ノズル３２１を所定の成形位置またはスプレー位置まで移動するように制御する。
【００１７】
フラットベットスキャナ２３０を使用しない場合には、給紙路２０１を閉じておくことで、成形ノズル３１１の作業時に生じた埃がフラットベットスキャナ２３０に付くことに起因するフラットベットスキャナ２３０によるスキャン画像の品質低下を防ぐことができる。
【００１８】
図１及び図３〜図５を併せて参照する。給紙路２０１は、使用者が手動で画像のある用紙１０を押し込むために用いられる。フラットベットスキャナ２３０は、給紙路２０１を通過する画像のある用紙１０をスキャンして取得した画像データを制御モジュール３００に送信する。制御モジュール３００は、画像のある用紙１０に基づいて、成形の過程において画像のある用紙１０を３次元の完成品２０の表面に描画するように、３次元の完成品２０の表面を着色する着色ノズル組立体３２０を制御する。
【００１９】
図１及び図５〜図６Ｃを併せて参照する。例えば、３次元の完成品２０の窪んだ表面領域２１上で画像を描画する際には、まず、制御モジュール３００内に表面領域２１に対応する所定の描画位置が定義された３次元画像ファイルをプリロードする。制御モジュール３００は、フラットベットスキャナ２３０から上述した表面領域２１に描画しようとする画像のある用紙１０のスキャン画像データを受信し、３次元画像ファイルとスキャン画像データとを連動する。ここで、制御モジュール３００は、印刷の過程における任意の時点でスキャン画像データを受信することが可能である。図６Ａに示すように、制御モジュール３００は、３次元画像ファイルに基づいてレイヤを印刷し、表面領域２１が位置するレイヤまで積層した後に一旦印刷を中止し、表面領域２１が露出した半製品を形成するように成形ノズル組立体３１０を制御する。そして、図６Ｂに示すように、制御モジュール３００は、スキャン画像データに基づいて表面領域２１上で画像を描画するように着色ノズル組立体３２０を制御する。さらに、図６Ｃに示すように、制御モジュール３００は、画像が描画された後に、表面領域２１の周縁の突出部分及び３次元の完成品２０の残り部分を形成するために、レイヤを印刷して積層するように成形ノズル組立体３１０を引き続き制御する。
【００２０】
図７を参照する。本発明の第２実施形態に係る３次元印刷装置の説明において、第１実施形態と類似の構成については、簡略化のために説明を省略する。本実施形態と第１実施形態との相違点は、モジュール本体２１０が一体型であり、モジュール本体２１０に給紙路２０１が開設されることにある。給紙路２０１の配置位置は、上述した第１実施形態と同じであるため、その説明を省略する。開閉機構２２０は、モジュール本体２１０に枢設された可動カバープレート２２１を少なくとも含む。可動カバープレート２２１の上縁部がモジュール本体２１０に軸着されることで、重力によって可動カバープレート２２１を下に向けて回動させて給紙路２０１を閉じることができる。また、開閉機構２２０は、弾性戻し部材２２２をさらに含んでもよい。本実施形態において、弾性戻し部材２２２は、両端がモジュール本体２１０及び可動カバープレート２２１にそれぞれ当接するスプリングであることが好ましい。そのため、可動カバープレート２２１は、下縁部がモジュール本体２１０に軸着されるように設けられてもよい。この場合には、弾性戻し部材２２２により可動カバープレート２２１を上に向けて回動させて給紙路２０１を閉じるように押し動かすことができる。フラットベットスキャナ２３０を使用しない場合には、給紙路２０１を閉じておくことで、埃がフラットベットスキャナ２３０に付くことに起因するフラットベットスキャナ２３０によるスキャン画像の品質低下を防ぐことができる。一方、画像のある用紙１０が給紙路２０１を通過すると、可動カバープレート２２１を押し上げることができる。
【００２１】
本発明の３次元印刷装置は、成形平面１０１に対応するフラットベットスキャナ２３０が配置されることにより、完成品２０の表面に描画するための平面画像をスキャンすることができる。
【００２２】
なお、本発明は、上記好適な実施形態に限定されるものではない。図８に示すように、スキャンモジュール２００は、昇降キャリア１１０上に配置されずに、昇降キャリア１１０に対応して装置本体１００上に配置されてもよい。成形平面１０１は、スキャンするために、鉛直に昇降可能な昇降キャリア１１０によりスキャンモジュール２００に揃うように移動することができる。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明にあっては種々の変形が可能であって、かかる変形は、特許請求の範囲内に含まれる変形である限り本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  画像のある用紙
２０  完成品
１００  装置本体
１０１  成形平面
１１０  昇降キャリア
２００  スキャンモジュール
２０１  給紙路
２１０  モジュール本体
２１１  ベース
２１２  可動上カバー
２２０  開閉機構
２２１  可動カバープレート
２２２  弾性戻し部材
２３０  フラットベットスキャナ
３００  制御モジュール
３１０  成形ノズル組立体
３１１  成形ノズル
３２０  着色ノズル組立体
３２１  着色ノズル
３３０  レール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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