(57)【要約】【課題】３Ｄプリンタ用の３Ｄプリンティング方法を提供する。【解決手段】３Ｄプリンタは、Ｘ軸に沿って配置されて一体化しているモデルプリンティングヘッド及びカラープリンティングヘッドを備え、モデルプリンティングヘッドは３ＤプリンタのプラットフォームのＸ−Ｙ平面上に形成層をプリントし、カラープリンティングヘッドはＹ軸に沿って形成層の着色ゾーンを着色する。３Ｄプリンティング方法は、形成層の着色ゾーンの情報を提供し、プロセッサによって着色ゾーンの情報に従ってカラープリンティングヘッドによる着色の回数を判別し、プロセッサによってモデルプリンティングヘッドを駆動して形成層の領域の外側に形成材料をプリントする、ことを含む。【選択図】        図２Ｂ
2018199322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄプリンタ用の３Ｄプリンティング方法であって、前記３Ｄプリンタは、モデルプリンティングヘッドと、カラープリンティングヘッドと、プラットフォームとを備え、前記モデルプリンティングヘッドは、前記プラットフォームのＸ−Ｙ平面上に形成材料を用いて少なくとも一の形成層をプリントするよう構成され、前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとはＸ軸に沿って配置されて一体化し、前記カラープリンティングヘッドは、Ｙ軸に沿って前記形成層の着色ゾーンを着色するよう構成され、前記３Ｄプリンティング方法は、
前記形成層の前記着色ゾーンの情報を提供し、
プロセッサによって前記着色ゾーンの前記情報に従って前記プリンティングヘッドによる着色の回数を判別し、
前記カラープリンティングヘッドが少なくとも１回着色を行う場合、前記プロセッサによって前記モデルプリンティングヘッドを駆動して前記プラットフォーム上の前記形成層の輪郭の外側の領域に前記形成材料をプリントする、
ことを含むことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。
【請求項２】
前記モデルプリンティングヘッドが前記形成層をプリントした後、前記モデルプリンティングヘッド内に前記形成材料の残りが存在し、前記プロセッサは前記モデルプリンティングヘッドを駆動して前記領域に前記形成材料の残りをプリントする、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項３】
前記カラープリンティングヘッドが着色を行う度に、前記プロセッサは前記モデルプリンティングヘッドを駆動して前記領域に前記形成材料をプリントする、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項４】
前記着色は｛Ｂｎ｝で示され、ｎは正の整数であり、カラープリンティングヘッドが着色Ｂ２、Ｂ３、Ｂｎを実行する場合、前記プロセッサは前記モデルプリンティングヘッドを駆動して前記領域に前記形成材料をプリントし、
前記Ｘ軸に沿って前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとの間にスペースが存在し、
前記カラープリンティングヘッドが着色Ｂ１を実行する場合、前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドの着色経路とは、前記スペースで維持されて前記形成層を通過せず、
前記カラープリンティングヘッドは、任意の隣接する２つの着色の間でＸ軸に沿って移動され、前記Ｘ軸に沿った前記カラープリンティングヘッドが移動される方向において、前記カラープリンティングヘッドは前記モデルプリンティングヘッドの前に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項５】
前記着色は｛Ｂｎ｝で示され、ｎは正の整数であり、カラープリンティングヘッドが着色Ｂ１、Ｂ２、Ｂｎ−１を実行する場合、前記プロセッサは前記モデルプリンティングヘッドを駆動して前記領域に前記形成材料をプリントし、
前記Ｘ軸に沿って前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとの間にスペースが存在し、前記カラープリンティングヘッドが着色Ｂｎを実行する場合、前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドの着色経路とは、前記スペースで維持されて前記形成層を通過せず、
前記カラープリンティングヘッドは、任意の隣接する２つの着色の間でＸ軸に沿って移動され、前記Ｘ軸に沿った前記カラープリンティングヘッドが移動される方向において、前記モデルプリンティングヘッドは前記カラープリンティングヘッドの前に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項６】
前記Ｙ軸に沿った前記カラープリンティングヘッドの着色方向において、前記形成層は前記領域の前あるいは前記領域は前記形成層の前に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項７】
前記着色ゾーンは前記形成層の少なくとも一部を覆う、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項８】
前記着色ゾーンは前記形成層の複数の異なる部分を覆う、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項９】
さらに、前記プロセッサによって前記カラープリンティングヘッドが駆動されて着色を完了する度に、前記カラープリンティングヘッドを駆動して前記Ｙ軸に沿って反対に移動させて前記領域を通過させ、これによって前記モデルプリンティングヘッドを前記領域の前記形成材料に接触可能にする、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１０】
前記領域は、前記カラープリンティングヘッドの前記着色経路上に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１１】
前記Ｘ軸に沿って前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとの間にスペースが存在し、前記Ｘ軸上の前記着色ゾーンの正投影サイズは、前記スペース以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１２】
前記Ｘ軸に沿って前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとの間にスペースが存在し、前記Ｘ軸上の前記着色ゾーンの正投影サイズは、前記スペース未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１３】
さらに、前記Ｘ軸に沿って前記カラープリンティングヘッドの着色分解能に従って、前記カラープリンティングヘッドの前記着色の回数を判別する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１４】
前記領域は、前記Ｘ−Ｙ平面上の３Ｄオブジェクトの正投影範囲の外側に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１５】
３Ｄプリンタ用の３Ｄプリンティング方法であって、前記３Ｄプリンタは、モデルプリンティングヘッドと、カラープリンティングヘッドと、プラットフォームとを備え、前記モデルプリンティングヘッドは、前記プラットフォームのＸ−Ｙ平面上に形成材料を用いて少なくとも１の形成層をプリントするよう構成され、前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとはＸ軸に沿って配置されて一体化し、前記Ｘ軸に沿って前記モデルプリンティングヘッドと前記カラープリンティングヘッドとの間にスペースが存在し、前記カラープリンティングヘッドは、Ｙ軸に沿って前記形成層の着色ゾーンを着色するよう構成され、前記３Ｄプリンティング方法は、
前記形成層の前記着色ゾーンの情報を提供し、
プロセッサによって前記着色ゾーンの前記情報に従って前記プリンティングヘッドによる前記Ｙ軸に沿った着色経路を判別し、前記着色経路は単一の着色を形成し、
前記プロセッサによって前記着色ゾーンの前記情報に従って前記カラープリンティングヘッドの前記着色｛Ｂｎ｝の回数を判別し、ｎは正の整数であり、
前記プロセッサによって前記Ｘ軸上の前記着色ゾーンの正投影サイズが前記スペース未満か判別し、
前記Ｘ軸上の前記着色ゾーンの正投影サイズが前記スペース未満の場合、前記カラープリンティングヘッドが前記着色ゾーンを着色する場合に前記プロセッサによって前記モデルプリンティングヘッドをプリンティングのために駆動しない、
ことを含むことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は３Ｄプリンティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、技術の発展とともに、三次元（３Ｄ）物理的モデルを構築するための付加製造技術(例えば層毎のモデル構築)を利用する多数の方法が提案されている。概略して、付加製造技術とは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）等のソフトウェアによって形成された３Ｄモデルのデザインのデータを、連続して積層される多数の薄い（疑似二次元の）断面層に転送することである。
【０００３】
現在、薄い断面層の形成のために多くの技術が開発されている。例えば、上述した断面層のそれぞれの情報に従って、形成材料がプラットフォーム上に噴霧あるいは吐出され、次に薄い断面層を形成するために硬化され、そのような層を積層することで３Ｄオブジェクトが形成される。また、プリンタは、３Ｄオブジェクトの製作中あるいはその後に薄い断面層あるいは３Ｄオブジェクトを着色するためのカラープリンティングヘッドを備える。
【０００４】
以上を鑑み、製造プロセスにおいてオブジェクトのプリンティング及び着色を互いに干渉せずに適切に実行することが、この分野において解決すべき課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は３Ｄプリンティング方法を提供し、この方法によれば、着色の際に形成材料の輪郭領域の外側に形成材料のプリンティングが行われ、これによってモデルプリンティングヘッド内の形成材料がカラープリンティングヘッドの動作中に形成層の品質に影響を与えることを防止する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の３Ｄプリンティング方法は、３Ｄプリンタに適用される。３Ｄプリンタは、モデルプリンティングヘッドと、カラープリンティングヘッドと、プラットフォームとを備える。モデルプリンティングヘッドは、プラットフォームのＸ−Ｙ平面上に形成材料を用いて少なくとも一の形成層をプリントするよう構成される。モデルプリンティングヘッドとカラープリンティングヘッドとはＸ軸に沿って配置されて一体化している。カラープリンティングヘッドは、Ｙ軸に沿って形成層の着色ゾーンを着色する。３Ｄプリンティング方法は、形成層の着色ゾーンの情報を提供し、プロセッサによって着色ゾーンの情報に従ってプリンティングヘッドによる着色の回数を判別し、カラープリンティングヘッドが少なくとも１回着色を行う場合、プロセッサによってモデルプリンティングヘッドを駆動してプラットフォーム上の形成層の輪郭の外側の領域に形成材料をプリントする、ことを含む。
【発明の効果】
【０００７】
以上より、３Ｄプリンタはモデルプリンティングヘッドと、カラープリンティングヘッドとを備え、これらは同期して移動可能であり、Ｘ軸に沿って配置される。３Ｄオブジェクトがプリントされる間、完成した形成材料あるいは３Ｄオブジェクトを着色するため、また、カラープリンティングヘッドの着色の間にモデルプリンティングヘッドが形成層を通過する際に、モデルプリンティングヘッド内の形成材料が形成層に影響を与えることを防止するため、上述したプロセスのように、モデルプリンティングヘッドが形成層の外側のプラットフォーム領域に対して駆動されてカラープリンティングヘッドの着色の間にモデルプリンティングヘッド内に残った形成材料を吐出する。従って、カラープリンティングヘッドが形成層を着色する前に、モデルプリンティングヘッド内の形成材料は、モデルプリンティングヘッドが形成層を通過する前にクリーニングのために上記の動作によって除去される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略図である。
【０００９】
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、３Ｄプリンティング方法を示すフローチャートである。
【００１０】
【図３】３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。
【００１１】
【図４】別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。
【００１２】
【図５】別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。
【００１３】
【図６】別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。
【００１４】
【図７】別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。
【００１５】
【図８】別の実施形態に係る３Ｄプリンティング方法を示す。
【００１６】
【図９】別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本開示の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略図である。図２Ａ及び２Ｂは、それぞれ、３Ｄプリンティング方法を示すフローチャートである。図３は、３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。図１から図３を参照し、本実施形態では、３Ｄプリンタ１００は、フレーム１１０と、プラットフォーム１２０と、プリンティングアセンブリ１３０と、制御モジュール１４０（図３に示す）を備える。ここで、例えば３Ｄプリンタ１００は熱溶解積層方式モデリング（ＦＤＭ）装置であり、例えば、プリンティングアセンブリ１３０のモデルプリンティングヘッド１３１を用いてプラットフォーム１２０上に層毎に形成層２００をプリントし、積層して３Ｄオブジェクトを形成する。プリンティングアセンブリ１３０は、形成層あるいは３Ｄオブジェクトを着色するために、カラープリンティングヘッド１３２、例えばインクジェットヘッドをさらに備える。
【００１８】
本実施形態のモデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２とはＸ軸に沿って配置され、同期して移動する。より詳細には、図１及び図３に示すように、プリンティングアセンブリ１３０は、さらに、フレーム１１０に移動可能に取り付けられて制御モジュール１４０に電気的に接続される移動部材１３３を備える。モデルプリンティング１３１とカラープリンティングヘッド１３２とは、それぞれ、移動部材１３３に取り付けられ、従ってフレーム１１０において移動部材１３３と共に移動可能である。ここで、モデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２とは一体的構造を形成するために同一の移動部材１３３に配置される。つまり、モデルプリンティングヘッド１３１及びカラープリンティングヘッド１３２は、一の単一の駆動手段（移動部材１３３のみを駆動)によって同期して移動する（モデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との間には相対的な移動がないものと考えることができる）。
【００１９】
従って、カラープリンティングヘッド１３２が形成層あるいは３Ｄオブジェクトを着色する場合、モデルプリンティングヘッド１３１は、カラープリンティングヘッド１３２と共に形成層あるいは３Ｄオブジェクトを通過する。また、モデルプリンティングヘッド１３１がちょうど形成層あるいは３Ｄオブジェクトのプリンティングを完了した際、形成材料がモデルプリンティングヘッド１３１内に残る場合がある。従って、モデルプリンティングヘッド１３１が、上述した形成層あるいは３Ｄオブジェクトを通過する際、形成材料の残りが滴下するか、あるいは完成した形成層もしくは３Ｄオブジェクト上に落下する場合がある。
【００２０】
本実施形態では、形成材料の残りがプリンティングターゲットの品質に影響を与えることを防止するため、３Ｄプリンティング方法は提供され、この方法によれば、モデルプリンティングヘッドはカラープリンティングヘッドの動作に関連する動作を行うように駆動され、これによって上述した状況が形成層あるいは３Ｄオブジェクトの品質に影響を与えることを防止している。
【００２１】
３Ｄモデルが完成すると直ちに３Ｄプリンティング方法が実行される。すなわち、３Ｄオブジェクトモデルの構造がコンピュータ支援デザインによって完了した後、３Ｄモデルは、制御モジュール１４０のプロセッサによって、３Ｄプリンティング方法に従って層毎に分析され、３Ｄプリンタがプリンティングを行なうための動作コマンドが提供される。もちろん、ここで示さない別の実施形態では、層分析は、対応するコマンドを生成する他のコンピュータ装置によって行なわれ、その後に３Ｄプリンタ１００に取り込まれる。その場合、分析用のプロセッサは他のコンピュータに配置されているものとみなされうる。
【００２２】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、ステップＳ１００において、本実施形態では、まず、３Ｄオブジェクトのモデル情報が提供される。次に、ステップＳ１１０において、３Ｄオブジェクトのモデル情報は形成層の情報を得るために分析される。ここで、形成層は、連続的に積層される多数の薄い（疑似二次元の）断面層にソフトウェアで構築された３Ｄモデルのデザインデータを転送することにより形成される。ステップＳ１２０において、形成層は、プロセッサを介して３Ｄプリンティング方法によって分析される。最終的に、ステップＳ１３０において、３Ｄプリンタ１００がプリンティングを開始するように駆動するため、動作コマンドが分析結果から生成される。また、図２Ｂは、さらに図２ＡのステップＳ１２０におけるプロセスの詳細を示す。つまり、図２Ｂのプロセスは、形成層のいずれかを分析することであり、これによって３Ｄプリンタ１００を後に駆動するためのコマンドが得られる。
【００２３】
本実施形態の３Ｄプリンティング方法は、直交座標Ｘ−Ｙ−Ｚと共に使用され、これによってより詳細に関連部材の構造及び移動を定義して記述する。ここで、プラットフォーム１２０はＸ−Ｙ平面を有し、多数の形成層が、３Ｄオブジェクトを形成するために正のＺ軸方向に積層される。しかしながら、本開示はこれに限定されない。換言すると、この部材は相対的な構造及び移動を有し、これらは他の座標系が適用される場合には異なる手法で記述されるが、部材間の関係は変わらない。
【００２４】
図２Ｂ及び図３を参照すると、本実施形態では、まず、ステップＳ１２１において着色ゾーンが形成層２００に存在するか否か判別される。形成層２００が着色を要すると確認された場合、ステップＳ１２２が実行されて着色ゾーンの情報が提供される。次に、ステップＳ１２３において、プロセッサは、着色ゾーンの情報に従ってＹ軸に沿ったカラープリンティングヘッド１３２の着色経路を判別する。次に、ステップＳ１２４において、プロセッサは、着色ゾーンの情報に従ってカラープリンティングヘッド１３２の着色回数を判別する。その後、ステップＳ１２５において、カラープリンティングヘッド１３２が少なくとも１回着色を実行する場合、モデルプリンティングヘッド１３１が、プラットフォーム１２０上の形成層の輪郭領域の外側の領域に形成材料をプリントするように同時に駆動される。従って、形成材料は形成層の輪郭領域の外側の領域にプリントされ、プリンティングが着色と同時に実行される。従って、モデルプリンティングヘッド１３１に残る形成材料が、まず、非形成層領域に吐出され、モデルプリンティングヘッド１３１内の形成材料の残りが着色の間に形成層上に落下することを防止する。
【００２５】
より詳細には、図２Ｂ及び図３を参照すると、本実施形態において、ステップＳ１２１において形成層２００が着色を要することが確認された後、ステップＳ１２２が実行される際、好ましくは、Ｘ−Ｙ平面上の着色領域の正投影情報と、Ｘ軸に沿ったカラープリンティングヘッド１３２の着色分解能とが提供される。一方、形成層が着色ゾーンを含まない場合、別の形成層のための分析が直ちに行なわれる。
【００２６】
図３を参照し、Ｘ−Ｙ平面上の形成層２００の正投影輪郭を示す。つまり、３Ｄオブジェクトの３Ｄモデル情報が多数の形成層として分析される場合、各形成層は図３に示す輪郭情報を有し、形成層２００のＸ軸上の正投影サイズは、Ｘｍであり、形成層２００のＹ軸上の正投影サイズは、Ｙｍであり、それぞれが、形成層２００がＸ−Ｙ−Ｚ直交座標に対応する場合におけるＸ軸及びＹ軸に沿ったサイズの最大値を示し、これによってＸ−Ｙ平面上に形成層２００の境界ボックスを定義する。
【００２７】
本実施形態においては、形成層２００の全領域が着色ゾーンである。形成層及び着色ゾーンに関する他の実施形態については後述して詳細に説明する。
【００２８】
次に、ステップＳ１２３において、好ましくは、プロセッサは、Ｙ軸上の着色ゾーンの正投影サイズＹｍに従ってＹ軸に沿ったカラープリンティングヘッド１３２の着色経路を判別する。図３に示すように、矢印で示す方向（正のＹ軸方向）に形成層２００を連続的に着色するため、カラープリンティングヘッド１３２を移動部材１３３によって駆動する。より具体的には、ここで、形成層２００の着色ゾーン（本実施形態では、着色ゾーンは形成層２００の全領域を覆う）は、Ｙ軸に沿って複数の帯に分割される。各帯の幅Ｗは、Ｘ軸に沿ったカラープリンティングヘッド１３２の着色分解能、すなわち、カラープリンティングヘッド１３２がＹ軸に沿って毎回移動が可能な着色幅を表わす。従って、ステップＳ１２４において、カラープリンティングヘッド１３２の彩色の回数は、Ｘ軸上の着色ゾーンの正投影サイズ及びカラープリンティングヘッド１３２の着色分解能に従って判別される。図３に示すＢ１、Ｂ２、Ｂ３…Ｂｎ−２、Ｂｎ−１及びＢｎは、カラープリンティングヘッド１３２が形成層２００の着色ゾーンを着色するために要する異なる着色を示す（あるいは、下付き数字は、各下付き数字毎に、カラープリンティングヘッド１３２が幅Ｗ以下の幅で着色帯をプリント可能であることを示し、着色ゾーンは、Ｙ軸及びＸ軸に沿って延伸する複数の着色帯を徐々に連結することで形成されるものと考えることができる）。ここではシーケンス｛Ｂｎ｝として表わされ、ｎは形成層の着色ゾーンのサイズ及び範囲によって変化する正の整数である。
【００２９】
次に、ステップＳ１２５において、上述した情報を確認した後、カラープリンティングヘッド１３２が少なくとも１回の着色を実行する場合、モデルプリンティング１３１が駆動されてプラットフォーム１２０上の形成層２００とは異なる領域に形成材料がプリントされる。図３に示すように、モデルプリンティング１３１とカラープリンティングヘッド１３２とが同一の同じ移動部材１３３上に配置されているので、着色の間にモデルプリンティングヘッド１３１はプリントされた形成層２００を移動部材１３３と共に通過する。例えば、カラープリンティングヘッド１３２により実行される最初の着色（つまり、Ｂ１）において、カラープリンティングヘッド１３２が形成層２００の着色ゾーンに到達する前に、モデルプリンティングヘッド１３１が駆動されてまず領域Ａ１がプリントされる。同様に、カラープリンティングヘッド１３２によって実行される後の着色（つまり、Ｂ１からＢｎ）において、カラープリンティングヘッド１３２が形成層２００の着色ゾーンに到達する前に、モデルプリンティングヘッド１３１が駆動されてまず領域Ａ２からＡｎがプリントされる。すなわち、モデルプリンティングヘッド１３１が形成層２００のプリントを完了した後、形成材料がモデルプリンティングヘッド１３１内に残る場合がある。上述した動作を通じて、カラープリンティングヘッド１３２が着色ゾーンに到達する前に、形成材料の残りが吐出されてモデルプリンティングヘッド１３１を強制的にプリンティング可能にする。形成材料の残りをプリントするための領域Ａ１からＡｎは、プラットフォーム１２０上の形成層の領域とは異なるので、３Ｄオブジェクトの形成プロセス及び品質には影響がない。より具体的には、Ｚ軸に沿ってＸ−Ｙ平面上に多数の形成層を積層することで３Ｄオブジェクトが形成される場合、領域Ａ１からＡｎは、実質的に、Ｘ−Ｙ平面上の３Ｄオブジェクトの正投影輪郭の範囲の外側に位置する。ここではシーケンス｛Ａｎ｝によって表わされ、ｎは正の整数である。
【００３０】
上記に基づいて、ステップＳ１２２からステップＳ１２５が完了した際、一の形成層についての分析も完了し、従ってモデルプリンティングヘッド１３１及びカラープリンティングヘッド１３２への動作コマンドが生成される。従って、ステップＳ１２０において、上記のステップＳ１２１からステップＳ１２５が、３Ｄオブジェクトの形成層がすべて分析されるまで繰り返される。
【００３１】
ここで、本実施形態では、３Ｄオブジェクトの形成層と３Ｄプリンタのヘッドモジュールならびにプラットフォームとの関係が、直交座標Ｘ−Ｙ−Ｚによって定義される。しかしながら、本開示はこれに限定されない。異なる空間座標に従って、関係が適宜調節される。
【００３２】
以下、異なるプリンティングモードについての領域｛Ａｎ｝について説明する。
【００３３】
再度図３を参照し、着色｛Ｂｎ｝が行われる度にモデルプリンティングヘッド１３１を駆動して領域｛Ａｎ｝にプリンティングを行うことに加えて、上述したように、別のモードにおいて、モデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との構造が適宜変更される。
【００３４】
図３に示すように、スペースＭが、Ｘ軸に沿ってモデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との間に存在し、Ｘ軸に沿ってカラープリンティングヘッド１３２が移動されて任意の隣接する２つの着色の間の別の帯へと切り替えられる。従って、カラープリンティングヘッド１３２がＸ軸（正のＸ軸方向）に沿って移動される方向において、モデルプリンティングヘッド１３１は、カラープリンティングヘッド１３２の前に位置する。そのため、カラープリンティングヘッド１３２が着色Ｂｎを実行する場合、モデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との着色経路はスペースＭに維持され、モデルプリンティングヘッド１３１は形成層２００を通過しない（実際、カラープリンティングヘッド１３２が着色Ｂｎ−１から着色Ｂｎに変わる場合、モデルプリンティングヘッド１３１は、形成層２００からすでに離間するように移動されている）。一方、カラープリンティングヘッド１３２が着色Ｂ１からＢｎ−１を実行する場合、モデルプリンティングヘッド１３１は領域Ａ１からＡｎ−１に形成材料をプリントするため駆動される。従って、このモードにおいては、領域Ａｎにおいての形成材料の残りをプリントするプロセスは、例えば、図３において点線で示す領域Ａｎで示すように省略してもよい。
【００３５】
図４は、別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。図４を参照すると、カラープリンティングヘッド１３２がＸ軸に沿って移動する方向（正のＸ軸方向）において、本実施形態でカラープリンティングヘッド１３２がモデルプリンティングヘッド１３１の前に配置されるという点で、本実施形態は先の実施形態と異なる。従って、カラープリンティングヘッド１３２が着色Ｂ１を実行する場合、モデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との着色経路はスペースＭで維持され、モデルプリンティングヘッド１３１は形成層２００を通過しない。換言すると、モデルプリンティングヘッド１３１は、形成層２００から離間したままであり、着色Ｂ１の間に形成層２００を通過しない。従って、図４で点線で示すように、領域Ａ１への最初のプリンティングが省略されてもよい。一方で、モデルプリンティングヘッド１３１は、カラープリンティングヘッド１３２が着色Ｂ２からＢｎを実行する場合のみ、駆動されて領域Ａ２からＡｎに形成材料をプリントする。
【００３６】
もちろん、この構造では、形成材料が領域Ａ１にプリントされるモードが提供可能である。
【００３７】
図５は、別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。本実施形態は、着色プロセスにおいて、このモードで、カラープリンティングヘッド１３２が形成層２００の着色ゾーンから離間するよう移動された後のみ、モデルプリンティングヘッド１３１が駆動されてプリンティングを行う点が先の実施形態と異なる。換言すると、図３及び図４に示す実施形態において、形成層２００は、Ｙ軸に沿ったカラープリンティングヘッド１３２の着色方向（正のＹ軸方向）において領域Ａ１からＡｎの前に位置し、一方で図５に示す実施形態では、Ｙ軸に沿ったカラープリンティングヘッド１３２の着色方向（正のＹ軸方向）において領域Ａ１からＡｎが形成層２００の前に位置する。
【００３８】
また、図４及び図５から明らかなように、カラープリンティングヘッド１３２が正のＸ軸方向においてモデルプリンティングヘッド１３１の前に位置するので、カラープリンティングヘッド１３２が最初の着色(つまり、着色Ｂ１)を行なう際、モデルプリンティングヘッド１３１は形成層２００を通過しない。従って、形成材料のプリントが必要なモードが選択された場合、形成材料をプリントするための領域は、図４に示す領域Ａ１と図５に示す領域Ａ１との間でＹ軸に沿ったプラットフォーム１２０上の任意の位置に配置される。
【００３９】
図６は、別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。本実施形態は、モデルプリンティングヘッド１３１及びカラープリンティングヘッド１３２の正投影が、Ｘ軸上で互いに略オーバーラップする点が先の実施形態と異なり、つまり、領域Ａ１からＡｎは、カラープリンティングヘッド１３２の着色経路上にある。従って、領域Ａ１からＡｎは、着色Ｂ１からＢｎに略位置合わせされる。
【００４０】
図７は、別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。先の実施形態では、形成層の全領域が着色ゾーンであった。しかしながら、本実施形態では、形成層２００ａは、互いに異なる部分２１０、２２０、及び２３０を有し、部分２３０は着色を要しない。換言すると、着色ゾーンは、形成層２００ａの異なる部分２１０及び２２０を覆う。しかしながら、上述したステップＳ１２２からステップＳ１２５で指定した着色ゾーンの分析が、部分２１０及び２２０に個別に行われ、Ｘ軸及びＹ軸上の部分２１０ならびに２２０の正投影サイズ、Ｘａ、Ｙａ、Ｘｂ、及びＹｂが各分析のために提供される。その詳細については以下に繰り返さない。
【００４１】
図３を再度参照すると、本実施形態では、カラープリンティングヘッド１３２は、次のように駆動される。正のＹ軸方向に移動して形成層２００を通過した後、カラープリンティングヘッド１３２は同一の経路に沿って反対に移動し（負のＹ軸方向に移動）、次に正のＸ軸方向に移動して次の帯に変わって正のＹ軸方向に着色を行う。カラープリンティングヘッド１３２が反対に移動した場合、モデルプリンティングヘッド１３１は、また、同一の経路に沿って反対に移動し、従って形成材料を再度プリントするために領域｛Ａｎ｝を通過する。そのため、モデルプリンティングヘッド１３１は、領域｛Ａｎ｝にすでにプリントされた形成材料に再度接触し、プリントされた形成材料でモデルプリンティングヘッド１３１を掃いてクリーニングする。
【００４２】
図８は、別の実施形態に係る３Ｄプリンティング方法を示す。図８を参照すると、本実施形態では、３Ｄプリンティング方法は、さらに、Ｘ軸上の着色ゾーンの正投影サイズがＸ軸上のモデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との間のスペースより小さいか否か判別するステップＳ１２７を備える。図３から図６に示す実施形態において、Ｘ軸上の着色ゾーンの正投影サイズＸｍは、Ｘ軸上のモデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との間のスペースＭより大きい。従って、続くステップは図２Ｂで示す通りである。図９は、別の実施形態に係る３Ｄプリンタの一部を示す概略上面図である。図８及び図９を参照すると、本実施形態では、モデルプリンティングヘッド１３１とカラープリンティングヘッド１３２との間のスペースＭ１は、Ｘ軸上の形成層２００ｃの正投影サイズＸｃよりはるかに大きい。つまり、カラープリンティングヘッド１３２が形成層２００ｃを着色するために駆動されることで、モデルプリンティングヘッド１３１は形成層２００ｃを通過しない。従って、モデルプリンティングヘッド１３１中の形成材料の残りが形成層２００ｃ上に落下する場合がある、といった上述した問題が生じない。従って、図８に示す実施形態においては、適用される対応モードは次のとおりである。モデルプリンティングヘッド１３１は、カラープリンティングヘッド１３２が着色ゾーンを着色する場合は駆動されない。換言すると、これに対応する動作コマンドは、ステップＳ１２０の分析によって生成されない。
【００４３】
しかしながら、別のモードにおいて、モデルプリンティングヘッド１３１が着色の間に形成層を通過しなくても、プリンティングを行なうためのコマンドが、残留物を除去する結果を得るために作成されてもよい。また、３Ｄオブジェクトが本実施形態の３Ｄプリンティング方法に従って多数の形成層を積層することで形成される場合、着色の間に形成層をプリントするための領域は、Ｘ−Ｙ平面上の３Ｄオブジェクトの正投影輪郭の外側に位置する必要があり、これによって異なる形成層が着色の間に吐出された形成材料に干渉することを防止する。換言すると、プロセッサは、単一の形成層の代わりに、Ｘ−Ｙ平面上に形成される３Ｄオブジェクトの境界ボックスの全体を考慮する必要がある。
【００４４】
例えば、３Ｄオブジェクトがピラミッド形状を有し、Ｘ−Ｙ平面で上下逆さまに配置される場合、先の形成層の面積は次の形成層の面積より小さいことを意味する。従って、形成層及び着色ゾーンを分析する場合、プロセッサは最大面積、すなわち、最後の形成層の面積輪郭を考慮する必要があり、着色の間に形成層をプリントする領域を最後の形成層の領域の外側に配置する必要があり、これによってちょうどプリントされた形成材料の残りが続く形成層のプリントに干渉することを防止する。換言すると、ここに示さない本開示の別の実施形態では、プロセッサは、モデルプリンティングヘッドを駆動してプラットフォーム上の形成層の輪郭の外側に形成材料をプリントさせる。ここで、領域は、３Ｄオブジェクトが層に分割された後、最大の輪郭範囲を有する層の外側の領域である。
【００４５】
また、別の実施形態においては、３Ｄオブジェクトが直立したピラミッド形状を有する場合、先の形成層の面積が次の形成層の面積より大きいことを意味する。従って、形成層及び着色ゾーンを分析する場合、プロセッサは、最大面積、すなわち、最初の形成層の輪郭面積を考慮する必要があり、これによって形成材料の残りを吐出するための領域を最初の形成層の輪郭面積の外側に配置し、同一の層レベルの形成層の範囲の外側にある形成材料の残りを吐出するための領域が次の形成層の着色の間に先の形成層の範囲に収まるようになることを防止する。
【００４６】
以上をまとめると、本開示の上述した実施形態では、３Ｄプリンタのモデルプリンティングヘッド及びカラープリンティングヘッドは、一体化して、同一の移動部材に配置され、同期して移動する。従って、形成層あるいは３Ｄオブジェクトが着色されることで、モデルプリンティングヘッドはプリントされた形成層あるいは３Ｄオブジェクトを通過する。従って、本開示では、駆動モードは着色の間に調節され、モデルプリンティングヘッド内の形成材料の残りが、形成層あるいは３Ｄオブジェクトに影響を与えることを防止する。
【００４７】
より詳細には、本開示の３Ｄプリンティング方法においては、３Ｄオブジェクトの３Ｄモデル情報が多数の形成層へと分析された後、各形成層が着色ゾーンを有するか否か分析される。形成層が着色を要する場合、モデルプリンティングヘッド及びカラープリンティングヘッドの構造状態、カラープリンティングヘッドの着色経路、及びカラープリンティングヘッドの分解能がまず確認され、プラットフォーム上の形成層の外側領域にプリンティングを行うことを判別する。また、プリンティングが着色の間に行われるが、カラープリンティングヘッドが形成層に到達する前に行なわれ、モデルプリンティングヘッド内の形成材料の残りをプリントし、これによって形成材料の残りが形成層あるいは３Ｄオブジェクトの上に落下することを防止する。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本開示は、３Ｄプリンタ用の３Ｄプリンティング方法に関連し、この方法は、モデルプリンティングヘッドを駆動してプラットフォーム上の形成層の輪郭の外側の領域に形成材料をプリントする用途に供される。従って、モデルプリンティングヘッド内の形成材料は、着色の間にモデルプリンティングヘッドが形成層を通過する前にクリーニングのために上述した動作によって除去される。
【符号の説明】
【００４９】
１００  ３Ｄプリンタ
１１０  フレーム
１２０  プラットフォーム
１３０  プリンティングアセンブリ
１３１  モデルプリンティングヘッド
１３２  カラープリンティングヘッド
１３３  移動部材
１４０  コントロールモジュール
２００、２００ａ、２００ｃ  形成層
２１０、２２０、２３０  部分
Ｓ１００〜Ｓ１３０、Ｓ１２１〜Ｓ１２７  ステップ
Ｘ−Ｙ−Ｚ  直交座標
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａｎ、｛Ａｎ｝  領域
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂｎ、｛Ｂｎ｝  着色
Ｍ、Ｍ１  スペース
Ｗ  幅
Ｘｍ、Ｙｍ、Ｘａ、Ｙａ、Ｘｂ、Ｙｂ、Ｘｃ  正投影サイズ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
2018199322000001.pdf