(57)【要約】      （修正有）【課題】ボディ材料と支持材料との間に混合界面が形成されないように、支持構造物によって支持される３Ｄオブジェクトを印刷するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】システム１０は、印刷ユニット２０と、ボディ材料及び支持材料を印刷ユニットへ供給する供給システム３０と、を含んでもよい。システムは、更にコントローラ４０を含んでもよく、コントローラは、水平スライスの組を含む３Ｄ断面デジタルデータを生成し、印刷デジタルデータを形成するために同一水平スライスのボディ領域と支持領域との間で水平シフトを行うことによってシフトスライスの組を形成するために３Ｄ断面デジタルデータを操作し、印刷デジタルデータに基づいて印刷ヘッド２２、ボディ材料及び支持材料から、レイヤで堆積するために印刷ユニットを制御し、単一スキャンにおいて、支持領域の液滴とボディ材料の液滴とは異なる距離で進む、ように構成される。【選択図】図１
2019069613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）物体及び前記３Ｄオブジェクトの支持構造物を印刷する方法であって、
水平スライスの組を含む３Ｄ断面デジタルデータを生成するステップであって、スライスの各々は、前記３Ｄオブジェクトの水平断面を表す１以上のボディ領域を含み、少なくとも、前記スライスの一部の各々は、前記ボディ領域に隣接し、かつ前記支持構造物の対応する水平断面を表す１以上の支持領域を更に含む、ステップと、
印刷デジタルデータを形成するために同一水平スライスの前記ボディ領域と前記支持領域との間で水平シフトを行うことによってシフトスライスの組を形成するために前記３Ｄ断面デジタルデータを操作するステップであって、少なくとも、前記シフトスライスの一部の各々は、前記水平スライスの１つのボディ領域を前記水平スライスの別の１つの支持領域と共に含む、ステップと、
前記印刷デジタルデータに基づいて、印刷ヘッド、ボディ材料及び支持材料から、レイヤで堆積するステップであって、同一スキャンにおいて、前記支持領域の液滴と前記ボディ材料の液滴とは異なる距離で進む、ステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記堆積するステップは、前記同一スキャンにおいて異なる水平断面レイヤに関連する前記支持構造物の領域と共に、特定の水平断面に関連する前記３Ｄオブジェクトの領域を形成することを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記３Ｄオブジェクトと前記支持構造物との幾何学的関係に基づいて前記ボディ領域と前記支持領域との間の垂直シフトのサイズを決定するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記幾何学的関係は、前記ボディ領域と前記支持領域と間の界面を表す表面と、水平線との間で形成される角度である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
より大きな角度は、より大きな垂直シフトを要求する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記３Ｄ断面デジタルデータは、垂直カラムの組を更に備え、前記垂直カラムの各々は、前記３Ｄオブジェクトの垂直カラムを表すボディ領域の１以上のスライスを含み、少なくとも、前記垂直カラムの一部の各々は、前記ボディ領域に垂直に隣接し、かつ前記支持構造物の対応する垂直カラムを表す前記支持領域の１以上のスライスを更に含み、
前記３Ｄ断面デジタルデータを操作するステップは、各垂直に隣接するボディ領域と支持領域との間の印刷処理における遅延を各カラムに追加するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記スキャンの少なくとも一部の後、堆積された前記ボディ領域及び堆積された前記支持領域を固化するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
各スライスは、２以上の堆積レイヤを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記３Ｄ断面デジタルデータを操作するステップは、全てのレイヤが堆積した後に前記３Ｄオブジェクト及び前記支持構造物の両方が同一高さになるように、前記スライスの少なくとも一部で空洞を形成するステップを備え、各空洞には支持材料又はボディ材料が滴下されない、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
三次元（３Ｄ）物体及び前記３Ｄオブジェクトの支持構造物を印刷するシステムであって、
前記３Ｄオブジェクトを形成するボディ材料及び前記支持構造物を形成する支持材料を堆積するように構成された１以上の印刷ヘッドを含む印刷ユニットと、
前記ボディ材料及び前記支持材料を前記印刷ユニットへ供給する供給システムと、
コントローラであって、前記コントローラは、
水平スライスの組を含む３Ｄ断面デジタルデータを生成し、スライスの各々は、前記３Ｄオブジェクトの水平断面を表す１以上のボディ領域を含み、少なくとも、前記スライスの一部の各々は、前記ボディ領域に隣接し、かつ前記支持構造物の対応する水平断面を表す１以上の支持領域を更に含み、
印刷デジタルデータを形成するために同一水平スライスの前記ボディ領域と前記支持領域との間で水平シフトを行うことによってシフトスライスの組を形成するために前記３Ｄ断面デジタルデータを操作し、少なくとも、前記シフトスライスの一部の各々は、前記水平スライスの１つのボディ領域を前記水平スライスの別の１つの支持領域と共に含み、
前記印刷デジタルデータに基づいて、前記印刷ヘッド、前記ボディ材料及び前記支持材料から、レイヤで堆積するために前記印刷ユニットを制御し、同一スキャンにおいて、前記支持領域の液滴と前記ボディ材料の液滴とは異なる距離で進む、
ように構成される、コントローラと、
を備えるシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、異なる水平断面レイヤに関連する前記支持構造物の領域と共に、特定の水平断面に関連する前記３Ｄオブジェクトの領域を同時に堆積するために、前記印刷ユニットを制御するように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記３Ｄオブジェクトと前記支持構造物との幾何学的関係に基づいて前記ボディ領域と前記支持領域との間の垂直シフトの高さを決定するように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記幾何学的関係は、前記ボディ領域と前記支持領域との間の界面を表す表面と、水平線との間で形成される角度である、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
より大きな角度は、より大きな垂直シフトを要求する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記３Ｄ断面デジタルデータは、垂直カラムの組を更に備え、前記垂直カラムの各々は、前記３Ｄオブジェクトの垂直カラムを表すボディ領域の１以上のスライスを含み、少なくとも、前記垂直カラムの一部の各々は、前記ボディ領域に垂直に隣接し、かつ前記支持領域の対応する垂直カラムを表す支持領域の１以上のスライスを更に含み、
前記３Ｄ断面デジタルデータを操作することは、各垂直に隣接するボディ領域と前記支持領域との間の印刷処理における遅延を各カラムに追加することを更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記印刷ユニットは、１以上の固化装置を更に含み、
前記コントローラは、各スキャン後に、堆積された前記ボディ材料及び堆積された前記支持材料を固化するために前記１以上の固化装置を制御するように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
各スライスは、２以上の堆積レイヤを含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
プリントされた材料を運ぶ製造プラットフォームを更に備える、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
三次元（３Ｄ）印刷又は３Ｄ製作処理では、材料は、１以上の印刷ヘッドから選択的に噴射され、ソフトウェアファイルによって定義される所定の構成に従い、連続したレイヤで製作トレイ上に堆積される。一部の堆積処理は、単一オブジェクト又はモデルを形成するために、異なる材料を堆積することを含む。例えば、オブジェクトは、ボディ構造を堆積するための第１の材料、及びボディ構造の各種区域を支持するための支持構造、負の角度の表面及び突出部、を堆積するための第２の材料を用いて堆積される場合がある。例えば、支持材料は、最終的なオブジェクトを見せるために機械的、化学的又は他の手段により後に除去される。
【背景技術】
【０００２】
従来の堆積方法は、予め決定された構成に従い、支持材料及びボディ材料を同時に堆積することを含む。支持材料及びボディ材料の両方は、液体／液体界面が２つの材料間に形成されるように、同一レイヤにおいて液体又は半液体で堆積される。堆積後、堆積されたレイヤは、（例えば、紫外線（ＵＶ）硬化によって）固化される。ボディ材料及び支持材料の液滴は、混合レイヤを形成し、支持材料が除去されると、マイクロクラックが印刷された部位（つまり、ボディ材料）に残る。表面マイクロクラックは、負荷下での応力増大及び印刷部位の脆さの増大を招く。表面が粗くなると、印刷後のモデルの機械強度が低下する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一部の実施形態は三次元（３Ｄ）物体及び前記３Ｄオブジェクトの支持構造物を否sつするシステム及び方法に関する。前記システムは、前記３Ｄオブジェクトを形成するボディ材料及び前記支持構造を形成する支持材料を堆積するように構成された１以上の印刷ヘッドを含む印刷ユニットと、前記ボディ材料及び前記支持材料を前記印刷ユニットへ供給する供給システムと、を含んでもよい。前記システムは、本発明の一部の実施形態に係る方法を実行するコントローラを更に含んでもよい。
【０００４】
前記コントローラは、水平スライスの組を含む３Ｄ断面デジタルデータを生成し、前記スライスの各々は、前記３Ｄオブジェクトの水平断面を表す１以上のボディ領域を含み、少なくとも、前記スライスの一部の各々は、前記ボディ領域に隣接し、かつ前記支持構造物の対応する水平断面を表す１以上の支持領域を更に含む、ように構成されてもよい。
【０００５】
前記コントローラは、更に、印刷デジタルデータを形成するために同一水平スライスの前記ボディ領域と前記支持領域との間で水平シフトを行うことによってシフトスライスの組を形成するために前記３Ｄ断面デジタルデータを操作し、少なくとも、前記シフトスライスの一部の各々は、前記水平スライスの１つのボディ領域を前記水平スライスの別の１つの支持領域と共に含み、前記印刷デジタルデータに基づいて、印刷ヘッド、ボディ材料及び支持材料から、レイヤで堆積するために前記印刷ユニットを制御し、同一スキャンにおいて、前記支持領域の液滴と前記ボディ材料の液滴とは異なる距離で進む、ように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
発明として見なされる主題は、本明細書の終盤部で具体的に指摘され別個に請求される。しかしながら本発明は、操作の組織化と方法の両方につき、その対象物、特徴、及び利点と共に、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって最もよく理解され得る。
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一部の実施形態に係る印刷システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一部の実施形態に係る３Ｄオブジェクトのための三次元（３Ｄ）オブジェクト及び支持構造物を印刷する方法のフローチャートである。
【図３】図３Ａ‐３Ｂは、本発明の一部の実施形態に係るオブジェクト及び支持構造物の例示的な断面デジタルデータのグラフィック表示である。
【図４】図４は、本発明の一部の実施形態に係るオブジェクト及び支持構造物の例示的な断面デジタルデータのグラフィック表示である。
【図５】図５は、本発明の一部の実施形態に係るオブジェクト及び支持構造物の例示的な断面デジタルデータのグラフィック表示である。
【図６】図６Ａ−６Ｃは、本発明の一部の実施形態に係るオブジェクト及び支持構造物の例示的な断面デジタルデータのグラフィック表示である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一部の実施形態に係る例示的な印刷オブジェクトの画像である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａの例示的な印刷オブジェクトの断面画像であり、本発明の一部の実施形態に係る印刷オブジェクトの表面湾曲と一致するグラフである。
【図８】図８Ａ及び８Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る例示的な印刷オブジェクトである。
【図９】図９は、本発明の一部の実施形態に係る例示的な支持構造の画像である。
【図１０】図１０は、本発明の一部の実施形態に係る例示的な印刷オブジェクトの画像である。
【図１１】図１１Ａ及び１１Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る例示的な印刷オブジェクトである。
【０００８】
説明の単純さと明確さのために、図面に示される要素は必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。例えば、一部の要素の寸法は、明確さのために、その他の要素と比較して誇張され得る。更に、適切と思われる箇所において、対応する、もしくは類似する要素を示すために、複数の図面にわたって参照番号が繰り返し用いられ得る。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明において、多数の具体的な細部が、本発明の網羅的な理解を提供するために記載される。しかしながら、本発明がこれらの具体的な細部がなくても実施可能であることが、当業者によって理解されるだろう。その他の例では、周知の方法、手順、及び部品は、本発明を曖昧にしないために、詳細には記載されていない。
【００１０】
本発明の実施形態は、インクジェット印刷システムを用いて３Ｄモデルを印刷することに関する。複雑な形状を印刷するために、支持材料は、モデルの構築中にボディ材料を支持するために所望の区域に堆積される。支持材料及びボディ材料が同一レイヤで共に印刷されるとき、支持材料液滴及びボディ材料液滴を含む混合界面が形成される。印刷レイヤの固化後に、支持材料とボディ材料との間に形成される界面は、粗い。したがって、支持材料を除去し、ボディ構造を見せると、ボディの表面も粗く、マイクロクラックだらけであり、これは、機械的な強度の低下及び機械的な特性の劣化を招く。
【００１１】
一般的なやり方では、単一スキャン中に共に堆積されるボディ材料及び支持材料の液滴は、混合界面を形成し、支持材料を除去すると、マイクロクラックが、印刷後のボディ部位に残される。表面マイクロクラックは、負荷下での微小な応力の増大及び印刷された部位の脆さの増大を招く。一般的なやり方の印刷方法の結果は、劣化した機械的特性及び細かい（例えば、平滑な）表面凹凸を有する。
【００１２】
脆さの課題に加えて、得られる光沢のない表面（つまり、光沢のある表面と反対の粗い表面）の不規則な形態は、以下の問題を生じる：部分歪み、低い正確度、低い寸法安定性、高い水分吸収性、クリープの増大、非均一な見た目及び他の望まれない追加効果。上記の課題の少なくとも一部は、サンディング、ポリッシング及びラッカー塗装のような費用及び時間の掛かる前処理によって解決される。
【００１３】
表面クラックは、ボディ材料液滴と支持材料液滴との間の重複及び／又は混合によって生じる。したがって、支持材料とモデル材料との間の直接接触の防止は、上述された課題を排除する。一部の実施形態において、３Ｄ印刷処理は、修正され、ボディ材料と支持材料との堆積間に遅延が導入される。このような処理は、最終的な印刷部位又はオブジェクトの性能及び見た目を非常に改善する。
【００１４】
別の材料との混合界面なしに堆積されたモデル又は支持材料の自由表面は、平滑であり、より良い機械的特性を有する。時折、レイヤごとに堆積された固体／固体界面及び固体／液体界面は、機械的特性の低い、粗い界面（混合界面）で生じる。
【００１５】
本発明の実施形態は、実質的に（３Ｄオブジェクトを形成する）ボディ材料と（支持構造物を形成する）支持材料との間に混合界面が形成されないように、支持構造物によって支持される３Ｄオブジェクトを印刷するためのシステム及び方法に関する。本発明の実施形態に係る印刷された３Ｄオブジェクトは、マイクロクラックが少なく、より良い機械的特性を有し、より平滑な表面を有する。３Ｄオブジェクト及び支持構造物の３Ｄデジタルデータは、３Ｄオブジェクトの水平断面を表す１以上のボディ領域と、付加的に、ボディ領域に隣接し、かつ支持構造物の対応する水平断面を表す１以上の支持領域と、を含むように生成されてもよい。
【００１６】
３Ｄデジタルデータは、印刷中に支持領域からボディ領域を分離するために、ボディ領域と支持材料との間の垂直シフトを行うことによってシフトスライスの組を形成するように更に操作されてもよい。一部の実施形態において、単一スキャンにおいて、操作された３Ｄデジタルデータに従って３Ｄオブジェクト及び支持構造を印刷するとき、支持材料の液滴とボディ材料の液滴とは、異なる距離で進んでもよい。ボディ材料は、第１の高さの第１の水平スライスを形成するために堆積されてもよく、支持材料は、第２の高さで第２の水平スライスを形成するために堆積されてもよい。一部の実施形態において、第２の高さは、垂直シフトによって第１の高さよりも高くなってもよい。
【００１７】
本発明の一部の実施形態に係る３Ｄオブジェクトを堆積するシステムの概略図を表す図１を参照する。システム１０は、印刷ユニット２０、供給システム３０、コントローラ４０、ユーザインターフェース５０、及び製造プラットフォーム又はトレイ６０を含み得る。コントローラ４０は、システム１０の他の要素すべてを制御するように構成され得る。
【００１８】
印刷ユニット２０は１以上の印刷ヘッド２２、例えば印刷ヘッド１〜ｎと、１以上の固化装置２４、１以上のレベリング装置２６とを含み得る。印刷ヘッド２２は、任意のインクジェット法を用いて材料を堆積させるように構成され得る。印刷ユニット２０は、Ｘ方向とＹ方向に平行に、及び／又はＺ方向に垂直に移動し得る。
【００１９】
印刷ヘッド２２は、例えば一列又は２次元アレイに配置された２以上のノズルの例を含み得る。異なる印刷ヘッド２２は、２以上の材料が、単一堆積スキャンで堆積されるように異なる材料を堆積する。例えば、印刷ヘッド１及び２は、支持材料を印刷するように構成され、印刷ヘッド３及び４は、ボディ材料を印刷するように構成される。印刷ヘッド２２は、供給システム３０から（堆積材料と共に）供給される。
【００２０】
固化装置２４は、堆積された材料を固化させ得る光、熱等を放出するように構成された任意の装置を含み得る。例えば、固化装置２４は、堆積された材料を硬化させるための１以上の紫外線（ＵＶ）ランプを含み得る。レベリング装置２６は、新しく形成されたレイヤ（層）を、レイヤの上を擦過して余分な材料を除去することで平滑化する及び／又は所望の厚さを確立するよう構成された任意の装置を含み得る。例えば、レベリング装置２６はローラーであり得る。レベリング装置２４は、レベリング中に発生した余剰の材料を収集するための廃材収集装置（図示せず）を含み得る。
【００２１】
供給システム３０は、複数のビルド材料を印刷ヘッド２２に提供するように構成される２以上の材料コンテナ又はカートリッジを含み得る。一部の実施形態において、ボディ材料は、印刷ヘッド２２からボディ材料の堆積前に２以上のベース材料を混合することによって形成されてもよい。ベース材料の各々は、供給システム３０に含まれる異なるコンテナで保持されてもよい。２以上のベース材料は、印刷ヘッド２２の供給前に追加コンテナで混合されてもよく、又は印刷ヘッド２２と共に供給され、堆積処理中に共に混合されてもよい。それに代えて、２以上のベース材料の各々は、単一空間で異なる印刷ヘッド２２から堆積され、堆積の後に共に混合されてもよい（例えば、異なるベース材料の複数の液滴は、同一のスポットで堆積されてもよい）。同様の処理は、支持材料が１以上のベース材料を混合することを含むとき、支持構造物を形成する材料について実施されてもよい。２以上のベース材料の混合処理及び供給システム３０から印刷ヘッド２２への材料供給の他の態様は、コントローラ４０によって制御されてもよい。
【００２２】
コントローラ４０は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、チップ又は適切な演算又は計算装置であり得るプロセッサ４２を含んでもよい。コントローラ４０は、メモリ４４、及びストレージユニット４６を更に含みんでもよい。例えば、プロセッサ４２は所望の方向に印刷ユニット２０の移動を制御し得る。メモリ４４は例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）メモリチップ、フラッシュメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、キャッシュメモリ、バッファ、短期記憶メモリユニット、長期記憶メモリユニット、又はその他の適切なメモリユニット又はストレージユニットを含み得る。メモリ４４は、複数の、場合によっては異なるメモリユニットであり得る、又は含み得る。
【００２３】
メモリ４４は、実行可能コード、例えばアプリケーション、プログラム、プロセス、タスク、又はスクリプト、を含み得る。実行可能コードは、本発明の実施形態に従って装置１０を制御して３Ｄオブジェクトを印刷するためのコード又は命令を含み得る。例えば、メモリ４４は、例えば第１の組の印刷ヘッド２２を用いて、３Ｄオブジェクトの第１の領域を形成し、例えば固化装置２４を用いて、第１の領域に材料を固化するために、支持材料を堆積するコードを含んでもよい。コードは、第１の領域に材料が固化された後、第１の領域のみに水平に隣接する３Ｄオブジェクトの第２の領域にボディ材料を堆積することを更に含んでもよい。
【００２４】
一部の実施形態では、メモリ４４は、水平スライスの組を含む３Ｄ断面デジタルデータを生成するための命令を含んでもよい。命令は、スライスの少なくとも一部が、支持材料によって印刷されるべき支持領域及びボディ材料によって印刷されるべきボディ領域の両方を含むスライスを組み合わせるように、３Ｄデジタルデータに基づいてボディ及び支持材料を堆積することを含んでもよい。３Ｄオブジェクト及び支持構造物の断面スライスに対応する３Ｄデジタルデータは、ストレージユニット４６に格納されてもよい。
【００２５】
ストレージユニット４６は、装置１０によって印刷される３Ｄオブジェクト及び対応する支持構造の設計パラメータを含むファイルを格納してもよい。例えば、３Ｄオブジェクトの設計を含む３Ｄコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ファイルがストレージユニット４６に格納され得る。ファイルは、３Ｄオブジェクト及び支持構造物の対応する領域の異なる領域の大きさ及び位置を含んでもよい。
【００２６】
装置１０はユーザインターフェース５０を更に含み得る。ユーザインターフェース５０は、マウス、キーボード、タッチスクリーン又はタッチパッド、又は任意の適切な入力装置等の入力装置であり得る、又は含み得る。適切な数の入力装置がユーザインターフェース５０に含まれてもよいことが認識されるであろう。ユーザインターフェース５０は、１以上のディスプレイ、スピーカ及び／又は任意の他の適切な出力装置等のような出力装置を更に含んでもよい。任意の適切な数の出力装置がユーザインターフェース５０に含まれ得ることが認識されるであろう。ブロック５０に示されるように、任意の適用可能な入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置がコントローラ４０に接続され得る。例えば、有線又は無線ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）、モデム、プリンター、ファクシミリ機、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）装置又は外付けハードドライブが、ユーザインターフェース５０に含まれ得る。ユーザインターフェース５０は、ユーザがストレージユニット４６へ、本発明の一部の実施形態による型の堆積を制御するための命令をアップロードすること、及び／又は、堆積させる型の設計を含むファイル（例えばｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ（ＣＡＤ）ファイル）をアップロード及び更新することを可能にする。
【００２７】
トレイ６０は、支持に適した、すなわち３Ｄオブジェクトのインクジェット印刷又はその他のアディティブマニュファクチャリングに耐える、任意のトレイであり得る。トレイ６０はＸ−Ｙテーブルに取り付け又は接続され得て、例えばコントローラ４０によって、印刷プロセスの要件に従ってＸ−Ｙ面に移動するよう制御され得る。加えて又はそれに代えて、トレイ６０は、Ｚ方向に移動するように構成されてもよい。
【００２８】
コントローラ４０は、印刷ヘッド２２の各々が、Ｘ−Ｙ面での所定の位置及びＺ方向における所定の高さで印刷材料（例えば、ボディ又は支持材料）の液滴を堆積するように、トレイと印刷ヘッドとの間の相対移動を生じるために印刷ユニット２０及び／又はトレイ６０を制御してもよい。
【００２９】
本発明の一部の実施形態に係る３Ｄオブジェクトのための３Ｄオブジェクト及び支持構造物を印刷する方法のフローチャートである図２を参照する。図２の方法は、システム１０又は他の適切なシステムによって実行されてもよい。水平スライスの組を含む３Ｄ断面デジタルデータは、例えば、コントローラ４０によって、生成されてもよい（ボックス２１０）。このような断面デジタルデータのグラフィック表示は、図３Ａ及び３Ｂに示される。図３Ａ及び３Ｂは、３Ｄオブジェクト３００及び支持構造物３０５の３Ｄデジタルデータにおける切断の図である。３Ｄデジタルデータは、５つの水平スライス３１０−３５０を含んでもよい。当業者によって理解されるべきなのは、図３Ａ−３Ｂに示される５つのスライスは、一例として与えられ、本発明は、任意の数のスライスに限定されないことである。
【００３０】
一部の実施形態において、スライス３１０−３５０の各々は、３Ｄオブジェクト３００の水平断面を表す１以上のボディ領域３１４−３５４を含み、少なくとも、スライスの一部の各々は、ボディ領域３１４−３５４に隣接し、かつ支持構造物３０５の対応する水平断面を表す１以上の支持領域３１２−３５２を更に含んでもよい。例えば、スライス３１０は、支持領域３１２と、ボディ領域３１４と、を含んでもよい。一部の実施形態において、各スライスは、１以上の堆積レイヤ、例えば、２以上の堆積レイヤを含む。
【００３１】
図２に戻り、３Ｄ断面デジタルデータは、一連のシフトスライス３１０ａ−３５０ａ（図３Ｂに示される）を形成するために、同一水平スライスのボディ領域３１４−３５４と支持領域３１２−３５２との間の垂直シフト３６０を実行することによって、例えば、コントローラ４０によって操作されてもよい。シフトスライス３１０ａ−３５０ａは、少なくとも、シフトスライスの一部の各々が、水平スライスの１つのボディ領域を水平スライスの別のものの支持領域と共に含むように、印刷デジタルデータを形成してもよい。例えば、シフトスライス３２０ａは、水平スライス３２０に本来含まれるボディ領域３２４と、水平スライス３３０に本来含まれる支持領域３３２と、を含んでもよい。
【００３２】
一部の実施形態において、本方法は、３Ｄオブジェクト３００と支持構造物３０５との幾何学的関係に基づいてボディ領域３１４‐３５４と支持領域３１２−３５２との間の垂直シフト３６０（「Ｚギャップ」とも呼ばれる）のサイズを決定することを含む。例えば、幾何学的関係は、ボディ領域３１４‐３５４と支持領域３１２−３５２との間の界面を表す表面３７０と水平面との間に形成される角度α（図３Ｂに図示される）であってもよい。一部の実施形態において、隣接するボディ領域と支持領域との角度αは７０°までである。角度αが大きくなると、より大きな垂直シフト３６０を必要とする。別の例では、幾何学的関係は、ボディ領域と支持領域との間の曲率半径を含んでもよい。
【００３３】
一部の実施形態において、３Ｄ断面デジタルデータは、図５において詳細に図示及び説明される、一連の垂直カラム６６１−６７１を更に含んでもよい。一部の実施形態において、カラム６６１−６７１の各々は、３Ｄオブジェクトの垂直カラムを表すボディ領域６１０の１以上のスライスを含んでもよく、少なくとも、カラム６６１−６７１の各々は、ボディ領域に垂直に隣接し、かつ支持構造物の対応する垂直カラムを表す支持領域６６０の１以上のスライスを更に含んでもよい。一部の実施形態において、３Ｄデジタルデータを操作することは、全ての垂直隣接するボディ領域と支持領域との間ごとの印刷処理において遅延を各カラム６６１−６７１を追加することを更に含む。
【００３４】
図２に戻り、コントローラ４０は、ボディ材料及び支持材料を堆積するために印刷ユニット２０の印刷ヘッド２２を制御してもよい（ボックス２３０）。ボディ材料及び支持材料は、ボックス２２０の動作で形成された印刷デジタルデータに基づいて堆積されてもよい。一部の実施形態において、同一堆積スキャン中に、支持材料の液滴とボディ材料の液滴とは、異なる距離を進む。例えば、同一堆積スキャンにおいて、支持材料の液滴は、支持領域３２２を形成するために堆積され、ボディ材料の液滴は、ボディ領域３１４を形成するために堆積されてもよい。ボディ材料の液滴は、支持材料の液滴よりも印刷ヘッド２２から長い距離を進んでもよい。ボディ材料の液滴は、それらの最終位置に到達するまで、「垂直シフト」３６０と等しい余剰距離を進んでもよい。
【００３５】
一部の実施形態において、本方法は、スキャンの少なくともいくつかの後、堆積されたボディ材料及び堆積された支持材料を固化することを更に含む。例えば、１以上の固化装置２４は、スライスが１より多い堆積レイヤを含むとき、各スキャンの後又はスライス全体の堆積後に、堆積された液滴を固化してもよい。一部の実施形態において、各スキャンは、単一レイヤを堆積することを含んでもよい。一部の実施形態において、追加スライスを堆積する前に、堆積された材料全体が固化され、支持材料とボディ材料との間の混合界面の形成を防いでもよい。
【００３６】
本発明の一部の実施形態に係る印刷シーケンスは、図４の３Ｄ断面デジタルデータのグラフィック表示に従ってよりよく理解される。例示的な３Ｄ断面デジタルデータは、例えば「Ｉ」字形状３Ｄオブジェクトと共に形成する、対応する複数のボディ領域４０１−４０９及び「Ｉ」字形状３Ｄオブジェクト用の支持構造物を共に形成する複数の支持領域４２１−４２７を含む、水平スライスの組を含んでもよい。３Ｄ断面デジタルデータの各領域のサイズ、大きさ及び位置は、コンピュータシミュレーションによって求められ、シミュレーションの結果は、３Ｄオブジェクトを印刷する装置と関連付けられたストレージユニット、例えば、装置１０に含まれるストレージユニット４６、にＣＡＤファイルとして格納されてもよい。
【００３７】
一部の実施形態において、オブジェクト４００は、例えば、図２の方法に係る、本発明の一部の実施形態に従って印刷されてもよい。オブジェクト４００は、レイヤごとに材料の堆積によって３Ｄオブジェクトを製造するように構成される装置、例えば、システム１０、を用いて製造されてもよい。
【００３８】
オブジェクト４００は、支持材料の２以上のレイヤを含んでもよいベース領域４２０上に印刷されてもよい又は含んでもよい。２以上のレイヤは、印刷トレイ（例えば、トレイ６０）に堆積され、「Ｉ」字形状３Ｄオブジェクトを印刷する前に固化されてもよい。
【００３９】
一部の実施形態において、ボディ領域４０１は、固化領域４２０の上部に堆積されてもよい。ボディ領域４０１は、「Ｉ」字形状３Ｄオブジェクトを構築するためにボディ材料の１以上のレイヤを含んでもよい。領域４０１におけるレイヤは、液体状態で堆積されてもよく、例えば、支持領域４２１の堆積前に、固化装置２４によって固化されてもよい。支持領域４２１は、支持材料の１以上のレイヤを含んでもよい。支持領域４２１のレイヤにおける材料は、ボディ材料と支持材料との間の混合界面が可能でないように、ボディ領域４０２の堆積前に固化されてもよい。領域４０２は、領域４２１に水平に隣接してもよい。
【００４０】
一部の実施形態において、支持領域４２２を形成するための支持材料の同一スキャン液滴は、ボディ領域４０２を形成するボディ材料の液滴の堆積と同時に支持材料４２１の上部に堆積されてもよい。領域４２１−４２７の厚さのサイズにおける垂直シフトは、ボディ材料４０２と支持領域４２１との間に形成されてもよい。領域の交互の堆積及び固化処理は、両方が液体状態のとき、又はボディ材料と支持材料との両方の重複が交互に生じるとき、ボディ材料と支持材料との間の界面が可能でない限り、継続してもよい。例えば、領域４０３は、領域４２３と同一スキャンで堆積され、領域４０４は、領域４２４と同一スキャンで堆積され、領域４０５は、領域４２５と同一スキャンで堆積され、領域４０６は、領域４２６と同一スキャンで堆積され、領域４０７は、領域４２７と同一スキャンで堆積されてもよい。最後の２つの領域は、ボディ領域４０８及び４０９であってもよい。
【００４１】
本発明の一部の実施形態に係る３Ｄ断面デジタルデータのグラフィック表示である図５を参照する。３Ｄ断面デジタルデータは、複数の堆積スライスを含む垂直カラムを含んでもよく、各カラムは、各スライスでの単一堆積スポットに関連してもよい。３Ｄデジタルデータについての情報は、特定のスライスで、特定のカラムので場合に、堆積されるべきボディ材料又は支持材料を含んでもよい。各堆積スポット又はポイントは、インクの単一液滴であってもよく、又はインクの１より多い液滴を含んでもよい。例えば、モデル６００は、（ｘ方向に）１１のカラム６６１−６７１に分割されてもよい。カラム６６１−６７１の各々は、ボディ材料スライス及び／又は支持材料スライスを含んでもよい。例えば、カラム６６１は、底部から上部へ、３つの支持スライス６１０と、６つのボディスライス６２０と、３０の支持スライス３６０及び６つのボディスライス６２０を含んでもよい。一部の実施形態において、各スライスは、単一堆積レイヤを含んでもよい。
【００４２】
一部の実施形態において、各カラムについて、支持材料とボディ材料との間の変位ポイントの数及び位置が決定されてもよい。変位ポイントは、印刷された材料が支持材料からボディ材料へ又はその逆に変化するポイントとして定義されてもよい。例えば、カラム６６１は、印刷された材料が支持材料からボディ材料へ又はその逆に変化する、３つの変位ポイント６１５、６２５及び６３５を有する。
【００４３】
３Ｄデジタルデータは、３Ｄモデルを表すベクトルの２Ｄ行列を含んでもよく、各ベクトルは、単一カラムを予め設定する。ベクトルは、第１の材料での第１の変化までに第１の材料に属するスライスの数を底部から上部へカウントすること、その後、第２の変位ポイントまで第２の材料のレイヤの数をカウントすること、を含んでもよい。例えば、カラム６６１を表すベクトルは、以下の形態を有してもよい。
【００４４】
｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００４５】
数の各対での第１の数は、スライスの数を表し、第２の数は、スライスの材料、例えば、支持材料用の０、ボディ材料用の１、を表す。
【００４６】
二次元モデル６００のための例示的な行列は、以下のベクトルを含んでもよい：
【００４７】
カラム  ６６１：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００４８】
カラム  ６６２：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００４９】
カラム  ６６３：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００５０】
カラム  ６６４：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００５１】
カラム  ６６５：  ｛３−０，  ４２−１｝
【００５２】
カラム  ６６６：  ｛３−０，  ４２−１｝
【００５３】
カラム  ６６７：  ｛３−０，  ４２−１｝
【００５４】
カラム  ６６８：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００５５】
カラム  ６６９：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００５６】
カラム  ６７０：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００５７】
カラム  ６７１：  ｛３−０，  ６−１，  ３０−０，  ６−１｝
【００５８】
一部の実施形態において、印刷処理における遅延は、各カラムの各変位ポイントでのＮ印刷スライスの堆積遅延として変位ポイントにおいて導入されてもよい。堆積遅延は、第１の材料の堆積完了後、Ｎ堆積スライスに対して、特定ポイントで堆積される材料がないように、各変位ポイントで適用されてもよい。例えば、カラム６６１の堆積シーケンスは、Ｎ＝７のとき、支持材料の３つのレイヤを堆積することを含み、以降の７堆積で堆積する材料がない。印刷ヘッドは、７スキャンに対してカラム６６１において材料を滴下せず、固化装置（例えば、装置２４）のみが、７回堆積された支持材料を加熱又は放射し、支持材料を完全に固化又は硬化することを可能にすることを意味する。遅延の後、ボディ材料の６つのレイヤが堆積され、７レイヤの別の遅延が適用されてもよい。
【００５９】
各スキャンは、所望の場所で材料の堆積、及び各レイヤの固化を含んでもよいことが理解される。そのため、特定の場所（例えば、カラム）での材料堆積が回避されるとき、固化処理のみが、その特定の場所で適用される。例えば、領域６１０において支持材料の始めの３つのレイヤを堆積した後、カラムに堆積されるべき材料がなく、固化装置のみがモデル全体を７回スキャンしてもよい。
【００６０】
数値２によって表される７つのレイヤの遅延を含む、二次元モデル６００についての例示的な行列は、カラム６６１−６７１に対応する以下のベクトルを含んでもよい：
【００６１】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００６２】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００６３】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００６４】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００６５】
｛３−０，  ７−２，  ４２−１｝
【００６６】
｛３−０，  ７−２，  ４２−１｝
【００６７】
｛３−０，  ７−２，  ４２−１｝
【００６８】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００６９】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００７０】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００７１】
｛３−０，  ７−２，  ６−１，  ７−２，  ３０−０，  ７−２，  ６−１｝
【００７２】
一部の実施形態において、求められたスライス及びカラムに応じてレイヤごとにオブジェクトを堆積することは、Ｎレイヤに対して材料を堆積しないことによって各変位ポイントでの遅延を適用することを含んでもよく、ここで各レイヤは単一スキャンで堆積される。例えば、変位ポイント６２５の後に堆積される次の７レイヤは、カラム６６１−６６４で材料を堆積しないことと、カラム６６５−６６７でボディ材料を堆積することと、カラム６６８−６７１で材料を堆積しないことと、各レイヤ後にボディ材料を固化することと、を含んでもよい。ポイント６２５の上の、８番目のレイヤの堆積は、カラム６６１−６６４で支持材料を堆積することと、カラム６６５−６６７でボディ材料を堆積することと、カラム６６８−６７１ｄ再び支持材料を堆積することと、それに続いて、堆積された支持材料を完全に固化するために、更なる材料の堆積のない追加硬化スキャンと、を含んでもよい。カラム６６１−６６４及び６６８−６７１での支持材料は、カラム６６５−６６７でのボディ材料よりも短い７レイヤを滴下され、よって、一部の実施形態において、遅延は、垂直シフトと等しくてもよい。
【００７３】
本発明の一部の実施形態は、ローラレス堆積処理に関連してもよい。一部の実施形態において、材料は、図２−５に対して図示及び説明されるように、少なくとも２つの異なる高さで堆積される。２つの異なる高さで（例えば、垂直シフトで）２つの領域、例えば、領域３２２及び３１４、を共に堆積するとき、レベリング装置、例えばレベリング装置２６を用いることによって、各堆積されたレイヤを平坦化することは困難な場合がある。一部の実施形態において、余剰材料の堆積及びレベリング装置の使用の必要性を回避するために、レイヤに含まれる全てが液滴ではないものが堆積される。例えば、装置１０は、液滴が堆積される場所の８０％のみでボディ材料又は支持材料の液滴を堆積してもよい。堆積されない「空洞」は、レイヤの８０％で堆積された余剰材料からの材料で充填されてもよい。空洞の数及び位置は、余剰材料が実質的に堆積されないような数及び位置であってもよい。
【００７４】
本発明の一部の実施形態に係る例示的なオブジェクト及び支持構造物の断面データのグラフィック表示の図である図６Ａ−６Ｃを参照する。オブジェクト１１１０、１１２０及び１１３０は、レイヤごとに、少なくとも２つの材料（例えば、ボディ材料及び支持材料）を用いて堆積されてもよい。オブジェクト１１１０は、従来の方法を用いて堆積されてもよく、各堆積において第１の材料領域１１１１及び第２の材料領域１１１５の両方が、同一高さで同時に堆積され、各堆積スキャンの後（又はいくつかの堆積スキャンごとに）、レベリング装置は、各隣接する領域１１１１及び１１１５が同一高さを有するように、堆積レイヤを平坦化してもよい。
【００７５】
オブジェクト１１２０は、図２に開示される堆積方法を用いて堆積されてもよい。前記方法は、第１の材料から第１の底部領域１１１１を堆積することと、各レイヤを平坦化及び硬化することと、その後、同一スキャンにおいて、第２の材料から第１の領域１１２５を堆積し、第２の材料から第２の領域１１１を堆積することと、を含んでもよい。領域１１２５において第２の領域が第１の領域１１１１の下に堆積されるので、レベリング装置は、堆積された第２の材料を平坦化することができない。液滴が堆積されたとき、液滴は、液滴の直径よりも大きな面積を平らにし、かつ占有し、近傍の堆積した液滴は、互いに重複し、表面に亘っていくつかの区域で余剰材料を形成する。この余剰材料は、各区域の制御された高さを維持するために除去されるべきである。余剰材料が除去されないとき、当該区域の高さは、制御されることができない。したがって、堆積シーケンスが、レベリング装置によって領域１１２５における余剰材料を除去せずに継続する場合、各領域１１２５は、余剰材料がレベリング装置によって除去された各領域１１１１よりも多くの堆積材料を含み、領域１１１１よりも高くなり、オブジェクト１１２０の非均一な最終高さを生じる。
【００７６】
一部の実施形態において、この課題を解決するために、領域１１２５を形成する各レイヤにおいて堆積されることが期待される第２の材料の少なくとも一部は、堆積されず、空洞（材料が堆積されない場所）が「堆積される」。空洞の量は、平坦化が必要なく、かつ第２の材料から堆積される領域の少なくとも一部の高さが、第１の材料を用いて堆積される領域の高さと実質的に同様であるように算出されてもよい。
【００７７】
空洞を用いて堆積されない材料の量は、レベリング装置によって除去される余剰材料の量と実質的に等しい。例えば、単一スキャンにおいて堆積される材料の１５％をレベリング装置が除去した場合、材料の８５％のみが、平坦化処理中に、（Ｚギャップにより）レベリング装置が直接接触しない領域に堆積される。すなわち、単一スキャンで滴下されると思われる第２の材料の液滴の１５％は、空洞である。
【００７８】
図６Ｃに示されるオブジェクト１１３０は、２つの異なる材料から堆積される２つの部位を含んでもよい。オブジェクト１１３０は、図２に開示される方法を用いて堆積されてもよい。オブジェクト１１３０の左部分は、第１の材料の液滴の滴下によって堆積される領域１１１１を含んでもよく、右部分は、第２の材料の液滴の滴下によって堆積される領域１１３５及び１１２５を含んでもよい。領域１１１１のいずれかの堆積に続いて、レベリング装置は、堆積された材料を平坦化してもよい。第２の材料の第１の領域１１３５は、少なくとも１つの領域１１１１の堆積後に堆積されてもよく、したがって、レベリング装置によって平坦化されることができない。最終領域１１３５について領域１１１１と同一高さとなるために、対応する隣接領域１１１１と比べて領域１１３５に堆積される材料を少なくする。
【００７９】
一部の実施形態において、領域１１３５での所定数の印刷スポットにおいて液滴が配置されず、空洞が形成される。空洞は、堆積される近傍液滴からの材料で充填されてもよい。堆積される材料の量は、平坦化処理後に領域１１１１に残された材料の量に比例してもよい。例えば、領域１１１１に堆積された第１の材料の８０％が平坦化処理後に残された場合、第２の材料の元の量の８０％のみが領域１１３５に堆積されてもよい。
【００８０】
一部の実施形態において、余剰材料を低減する代替のアプローチは、領域１１２５のような領域で図示及び説明されるように取られてもよい。領域１１２５では、全ての材料が堆積されてもよい（つまり、空洞は印刷命令に導入されない）。印刷方法は、第２の材料の堆積された全ての領域の全体高さが、（領域１１１１を含む）第１の材料の堆積された全ての領域の全体高さを超えないように、低減された量の材料で所定数の領域（例えば、領域１１３５）及び完全な量の材料で追加所定数の領域（例えば、領域１１２５）を堆積するための命令を含んでもよい。堆積される第２の材料の最後のレイヤは、レベリング装置を用いて平坦化されてもよい。
【００８１】
一部の実施形態において、空洞又は堆積されるべき液滴がない場所は、印刷オブジェクトの表面に亘って所定の面積に配置される。全ての液滴が堆積され、かつレベリング装置が堆積された液滴を平坦化しないとき、その結果は、例えば、図７Ａに示されるように、堆積されたオブジェクト又は領域の非均一な高さとなる。図７Ａは、本発明の一部の実施形態に係る例示的な印刷オブジェクトである。余剰材料の量は、堆積された領域の側部及び中央部に形成されてもよい。レベリング装置が堆積された材料を平坦化するとき、側部及び中央部の余剰材料は、除去されてもよい。レベリング装置を用いないとき（例えば、図２の方法を適用するとき）にこのような非均一を防ぐために、図７Ａの印刷領域の側部及び中央部のように、より多くの余剰材料が堆積されるときに空洞が導入されてもよい。
【００８２】
一部の実施形態において、空洞は、図７Ｂに示されるような、予期される余剰堆積に続くプロファイルに従って配置されてもよい。図７Ｂは、図７Ａの例示的な印刷オブジェクトの断面であり、かつ印刷オブジェクトの表面湾曲に一致する例示的なプロファイルのグラフ（グレイライン）である。式（１）は、断面のプロファイルに従うグラフの関数である：
【００８３】
【数１】
2019069613.tif 000003
【００８４】
ここで、ｘはスキャン方向において印刷領域のエッジからの距離であり、Ｙはｘの関数としてのプロファイルであり、Ａ１、Ａ２、Ｌ１、Ｌ２、ｎ１、ｎ２及びｘ２は、既知の定数である。印刷命令に導入されるべき空洞の量は、式（１）の関数のような関数に従ってもよい。
【００８５】
一部の実施形態において、角度α（図３Ｂに示される）が７０°、例えば、８０°から９０°、を超えるとき、堆積された支持材料レイヤと堆積されたボディ材料レイヤとの接触がなされないことを更に確実にするために、支持材料で堆積された領域とモデル材料で堆積された領域との間にギャップが形成されてもよい。ギャップは、水平ギャップ又は角度ギャップであってもよい。一部の実施形態において、所定の数のレイヤ又は所定の高さの堆積材料をギャップと共に堆積した後、ギャップは、堆積されたレイヤの少なくする一部が、前に堆積されたレイヤを超えて延び、負の角度を形成するように、追加支持材料又は追加モデル材料の堆積によって閉じられてもよい。
【００８６】
既知の方法に係るオブジェクト印刷を示す図８Ａ及び本発明の一部の実施形態に係る３Ｄオブジェクトを示す図８Ｂを参照する。図８Ａに示されるように、ボディ部分と支持部分との間にはギャップがない。オブジェクト７００は、ベース部位７０２と、略垂直部位７０４と、上部位７０８と、を含んでもよい。部位７０２、７０４及び７０８は、第１の材料、例えば、ボディ材料を含んでもよい。部位７０４は、垂直である必要はなく、角度のある、例えば、ベース部位７０２に対して１−３０°の、少なくとも１つの壁を含んでもよい。オブジェクト７００は、第２の材料、例えば、支持材料を含む部位７０６を更に含んでもよい。一部の実施形態において、部位７０２、７０４及び７０８は、支持材料を含んでもよく、部位７０６は、モデル材料を含んでもよい。
【００８７】
部位７０４及び７０６は、部位間にギャップが形成されないようにレイヤごとに同時に印刷されてもよい。一部の実施形態において、第１の材料及び第２の材料の両方が単一レイヤで同時に堆積されて、混合界面を形成するので、部位７０４と部位７０６と間の界面の質は、低いものであってもよい。このような混合インターフェースを防ぐために、ギャップは、部位間に形成されてもよい。ギャップが支持材料とボディ材料との間に形成されるように印刷されたオブジェクトの一例は、図８Ｂで与えられる。
【００８８】
オブジェクト７２０は、ベース部位７２２と、少なくとも１つの略垂直壁７２５を有する部位７２４と、を含んでもよい。一部の実施形態において、壁７２５は、ベース部位７２２の上面に対して、例えば１−３０°の角度を有してもよい。オブジェクト７２０は、上部位７２８を更に含んでもよい。部位７２２、７２４及び７２８は、第１の材料、例えば、モデル材料を含んでもよい。オブジェクト７２０は、少なくとも１つの略水平壁７２７を有する部位７２６と、部位７２６の上に堆積される部位７３６と、を更に含んでもよい。一部の実施形態において、壁７２７は、ベース部位７２２の上面に対して、例えば、１−３０°の角度を有してもよい。部位７２４及び７２６は、ギャップ７３０が壁７２５と壁７２７との間に形成されるようにレイヤごとに印刷又は堆積されてもよい。ギャップは、少なくとも１００μｍ、例えば、２００μｍ−５００μｍ、の幅を有してもよい。表面品質上のギャップの幅の影響の例は、以下に説明される図１０の画像に示される。部位７３６は部位７２６の上部に堆積され、負の角度７３７で第２の材料を堆積することによってギャップ７３０が次第に閉じられる。負の角度７３７は、少なくとも１°、例えば、５°から２５°の角度であってもよい。
【００８９】
本発明の一部の実施形態に係る、様々な負の角度で印刷された支持材料からなるオブジェクトの画像を示す図９を参照する。それぞれが略垂直部位及び負の角度を有する部位を有する８つの対が示される。８つの対は、ギャップが２つの部位間に形成され、負の角度を有する部位が堆積されたとき、対が閉じる可能性があるように、堆積された。各対に対して、負の角度は、各画像の下に記載されている。１２．５°までで見ることができるのは、ギャップは、固まった構造物によって良好に閉じられている。２５°を超える負の角度を有する部を堆積することは、ギャップが開いたままで、部位の部分的な破損を生じた。
【００９０】
オブジェクト７００及び７２０は、図１のシステム１０のようなインクジェット印刷システムを用いて印刷又は堆積されてもよい。オブジェクト７２０は、少なくとも２つの異なる材料、例えば、ボディ材料及び支持材料を基板に堆積することによって印刷されてもよい。第１の部位、例えば、部位７２４、は、第１の材料からレイヤごとに堆積され、第２の部位、例えば、部位７２６、は、第２の材料からレイヤごとに堆積されて、ギャップ（例えば、ギャップ７３０）は、第１の部位の表面（例えば、壁７２５）と第２の部位の表面（例えば、壁７２７）に形成されてもよい。一部の実施形態において、第１の部位及び第２の部位のレイヤは、同時に堆積されて、第１の部位のレイヤ及び第２の部位のレイヤの両方の単一堆積スキャンは、略同一高さで堆積される。ギャップは、２００μｍよりも大きくてもよい。
【００９１】
第１及び第２の部位の所定の数のレイヤの後、堆積されたレイヤの少なくとも一部が、第２の部位の表面を超えて延び、（第１の部位の表面（例えば、壁７２５）に向かって）第３の部位に負の角度を形成するように、第２の部位（例えば、部位７２６）の上に第２の材料から第３の部位（例えば、部位７３６）をレイヤごとに印刷することによってギャップが閉じられてもよい。負の角度は、１°を超える、例えば、５°を超えてもよい。一部の実施形態において、第１の部位は、少なくとも、ギャップが閉じるまで、第３の部位の堆積と同時にレイヤごとに更に堆積されてもよい。
【００９２】
一部の実施形態において、負の角度のサイズは、堆積中の第２の材料の粘度に基づいて決定されてもよい。第２の材料の粘度が大きくなると、負の角度の大きさが大きくなる。一部の実施形態において、負の角度のサイズは、第２の材料の液滴の表面張力に基づいて決定されてもよい。表面張力が大きくなると、負の角度が大きくなる。一部の実施形態において、負の角度のサイズは、堆積中の第２の材料の液滴の速度に基づいて決定されてもよい。
【００９３】
一部の実施形態において、第２及び第３の部位（例えば、部位７２６及び７３６）は、最終的なモデルを形成するオブジェクトから除去されてもよい。
【００９４】
ギャップが支持材料とボディ材料との間に形成されるように支持材料及びボディ材料の実験的な堆積の結果は、図１０に表される。図１０は、本発明の一部の実施形態に係る例示的な印刷オブジェクトの画像を含む。オブジェクト９１０−９６０は、内部バーを形成するためにボディ材料を用いて印刷され、各バーの垂直壁をカバーするために支持材料を用いて印刷された。オブジェクト９１０は、例えば、図８Ａに示されるように、ギャップが支持材料とモデル材料との間に形成されないように印刷された。オブジェクト９２０及び９３０は、オブジェクト９２０及び９３０の支持材料とボディ材料との間に、それぞれ、８０μｍ及び１６０μｍの狭いギャップで印刷された。オブジェクト９１０−９３０では、支持材料を除去することが不可能であり、スムースで、光沢のある、高品質なボディバーの表面を有する。オブジェクト９４０、９５０及び９６０は、それぞれ、２５０μｍ、３５０μｍ及び４３０μｍのギャップが、オブジェクトのボディ部位と支持部位との間に形成されるように、印刷された。見ることができるように、スムースで、光沢のある、高品質な表面のボディ材料バーが得られた。
【００９５】
一部の実施形態において、負の角度を有するオブジェクトの第３の部位を完了した後、バッファゾーンを形成するために追加の材料が堆積されてもよい。図１１Ａ及び１１Ｂは、本発明の一部の実施形態に係る２つの例示的な印刷オブジェクトを示す。オブジェクト１０１０及び１０２０は、それぞれ、ボディ部位１０１２及び１０２２、ギャップ１０１５及び１０２５、並びに支持部位１０１７及び１０２７を含んでもよい。ギャップ１０１５及び１０２５は、本発明の実施形態に係る負の角度を有してもよい。ギャップ１０１５及び１０２５は、ボディ部位と支持部位との間の接触においてバッファゾーンを印刷することによって閉じられてもよい。オブジェクト１０１０は、真っ直ぐなバッファゾーン１０１３を含んでもよく、オブジェクト１０２０は、角度のあるバッファゾーン１０２３を含んでもよい。バッファゾーン１０１３及び１０２３は、例としてのみ与えられる。本発明に係るバッファゾーンは、所望の形状を有してもよい。
【００９６】
本明細書において本発明の特定の特徴が図示及び記載されてきたが、数々の変形、置換、変更、及び等価物が、当業者によって想到されるだろう。したがって、添付の請求の範囲は、このような変形及び変更を、本発明の真の意図に含まれるものとして包含するよう意図されることが理解される。
【図１】
2019069613.tif 000004
【図２】
2019069613.tif 000005
【図３】
2019069613.tif 000006
【図４】
2019069613.tif 000007
【図５】
2019069613.tif 000008
【図６】
2019069613.tif 000009
【図７Ａ】
2019069613.tif 000010
【図７Ｂ】
2019069613.tif 000011
【図８】
2019069613.tif 000012
【図９】
2019069613.tif 000013
【図１０】
2019069613.tif 000014
【図１１】
2019069613.tif 000015
【外国語明細書】
2019069613000001.pdf