(57)【要約】【課題】３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法を提供する。【解決手段】３Ｄプリンティング装置は、コントローラ、タンク及びプリンティングプラットフォームを備える。コントローラは、スライスファイルに応じて３Ｄプリンティング動作を行い、スライスファイルのスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別する。プリンティングプラットフォームの搬送面は、タンクの底面に対向する。コントローラが３Ｄプリンティング動作を行う際、スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトがプリンティングプラットフォームの搬送面とタンクの底面との間に形成される。コントローラは、プリンティングプラットフォームを制御してタンクからデフォルトの垂直距離だけ離間させ、タンクを制御して特定の回転角だけ回転させてプリントオブジェクトをタンクの底面から除去する。【選択図】        図１
2019104228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライスファイルに応じて３Ｄプリンティング動作を行い、前記スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別するコントローラと、
前記コントローラに接続されたタンクと、
前記コントローラに接続され、前記タンク上に配置されたプリンティングプラットフォームであって、前記プリンティングプラットフォームの搬送面が前記タンクの底面に対向し、前記コントローラが前記３Ｄプリンティング動作を行う際、前記スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトが、前記プリンティングプラットフォームの搬送面と前記タンクの底面との間に形成されるプリンティングプラットフォームと、
を備え、
前記コントローラは、前記プリンティングプラットフォームを制御して前記タンクからデフォルトの垂直距離だけ離間させ、前記タンクを制御して前記特定の回転角だけ回転させて前記プリントオブジェクトを前記タンクの前記底面から除去する、
ことを特徴とする３Ｄプリンティング装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記少なくとも一のスライスオブジェクトのいずれかの最大面積に応じて前記特定の回転角を判別し、前記特定の回転角は、前記最大面積に比例する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記少なくとも一のスライスオブジェクトの面積の合計に応じて前記特定の回転角を判別し、前記特定の回転角は、前記面積の合計に比例する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項４】
前記スライスファイルのプラットフォーム範囲は、複数のエリアを有し、前記少なくとも一のスライスオブジェクトのいずれかは、前記複数のエリアのうち前記プラットフォーム範囲の中心から最も遠いエリアに位置し、前記コントローラは、前記複数のエリアのうちのいずれかに応じて前記特定の回転角を判別し、前記特定の回転角は、前記複数のエリアのいずれかと前記プラットフォーム範囲の前記中心との間の水平距離に比例する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項５】
前記コントローラは、最大の幅長さを有する、前記少なくとも一のスライスオブジェクトのいずれかに応じて円弧長さを判別し、前記円弧長さに応じて前記特定の回転角を算出し、前記特定の回転角は、前記最大の幅長さに比例する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記タンクを制御して第１の回転方向に前記特定の回転角だけ回転させ、前記コントローラは、さらに、前記タンクを制御して第２の回転方向に前記特定の回転角だけ回転させて前記タンクの前記底面から前記プリントオブジェクトを除去し、前記第１の回転方向は、前記第２の回転方向と反対の方向である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項７】
前記プリントオブジェクトが前記タンクの前記底面から除去されると、前記コントローラは、前記プリンティングプラットフォームを制御して別のデフォルトの垂直距離だけ前記タンクから再度離間させ、前記コントローラは、別のスライスファイルに応じて別の３Ｄプリンティング動作を行う、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項８】
前記コントローラに接続され、前記タンクの下に配置された光源であって、前記タンクに光を照射するよう構成された光源をさらに備え、
前記タンクは、液状のモデリング材料で充填され、前記コントローラが前記３Ｄプリンティング動作を行う際、前記液状のモデリング材料の一部が、前記光源による光の照射によって硬化されて前記プリントオブジェクトが形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項９】
３Ｄプリンティング装置に適用される３Ｄプリンティング方法であって、前記３Ｄプリンティング装置は、コントローラと、タンクと、プリンティングプラットフォームとを備え、前記３Ｄプリンティング方法は、
前記コントローラによってスライスファイルに応じて３Ｄプリンティング動作を行い、スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別し、
前記コントローラが前記３Ｄプリンティング動作を行う際、前記スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトを、前記プリンティングプラットフォームの搬送面と前記タンクの底面との間に形成し、
前記コントローラによって前記プリンティングプラットフォームを制御して前記タンクからデフォルトの垂直距離だけ離間させ、前記タンクを制御して前記特定の回転角だけ回転させて前記プリントオブジェクトを前記タンクの底面から除去する、
ことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。
【請求項１０】
前記スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別するステップは、
前記コントローラによって前記少なくとも一のスライスオブジェクトのいずれかの最大面積に応じて前記特定の回転角を判別し、前記特定の回転角は、前記最大面積に比例する、
ことを特徴とする請求項９に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１１】
前記スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別するステップは、
前記コントローラによって前記少なくとも一のスライスオブジェクトの面積の合計に応じて前記特定の回転角を判別し、前記特定の回転角は、前記面積の合計に比例する、
ことを特徴とする請求項９に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１２】
前記スライスファイルのプラットフォーム範囲は、複数のエリアを有し、前記少なくとも一のスライスオブジェクトのいずれかは、前記複数のエリアのうち前記プラットフォーム範囲の中心から最も遠いエリアに位置し、前記スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別するステップは、
前記コントローラによって前記複数のエリアのうちのいずれかに応じて前記特定の回転角を判別し、前記特定の回転角は、前記複数のエリアのいずれかと前記プラットフォーム範囲の前記中心との間の水平距離に比例する、
ことを特徴とする請求項９に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１３】
前記スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別するステップは、
前記コントローラによって最大の幅長さを有する、前記少なくとも一のスライスオブジェクトのいずれかに応じて円弧長さを判別し、前記円弧長さに応じて前記特定の回転角を算出し、前記特定の回転角は、前記最大の幅長さに比例する、
ことを特徴とする請求項９に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１４】
前記タンクを制御して前記特定の回転角だけ回転させて前記プリントオブジェクトを前記タンクの底面から除去するステップは、
前記コントローラによって前記タンクを制御して第１の回転方向に前記特定の回転角だけ回転させ、前記コントローラによって前記タンクを制御して第２の回転方向に前記特定の回転角だけ回転させて前記タンクの前記底面から前記プリントオブジェクトを除去し、
前記第１の回転方向は、前記第２の回転方向と反対の方向である、
ことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項１５】
前記プリントオブジェクトが前記タンクの前記底面から除去されると、前記コントローラによって前記プリンティングプラットフォームを制御して別のデフォルトの垂直距離だけ前記タンクから再度離間させ、
前記コントローラによって別のスライスファイルに応じて別の３Ｄプリンティング動作を行う、ことをさらに含む、
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の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、プリンティング技術に関し、特に３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の進歩とともに、付加製造技術（例えば、層毎のモデル構築）を利用して三次元（３Ｄ）物理モデルを構築する多くの方法が提案されている。典型的には、付加的な生産技術は、コンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）等のソフトウェアによって構築される３Ｄモデルのデータを複数の薄い（擬似二次元）断面層に変換することであり、当該断面層が連続的に積層される。ところで、薄い断面層を形成するための技術も多数提案されている。例えば、プリンティング装置のプリンティングモジュールは、通常、３Ｄモデルのデザインデータに応じて構築される空間的ＸＹＺ座標に係るＸＹ平面に沿ってベース上を移動するよう構成され、構築材料を用いて断面形状の形状を正確に形成する。
【０００３】
光源を用いて構築材料を硬化させることで３Ｄオブジェクトを形成する技術を例に挙げると、プリンティングモジュールは、タンク内の液状モデリング材料に浸されるように構成され、光源モジュールは、ＸＹ平面上に配置されて構築材料として用いられる液状モデリング材料に光を照射し、プリンティングプラットフォーム上で液状モデリング材料を硬化させる。従って、プリンティングプラットフォームを、Ｚ軸に沿って層毎に移動させることで、液状モデリング材料はこのようにして徐々に硬化されて積層され、３Ｄプリントオブジェクトが形成される。
【０００４】
既存の技術において、プリントオブジェクトの各層を硬化させる場合、プリンティングプラットフォームおよびタンクのうち少なくともいずれかは、回転を必要とし、層上のプリントオブジェクトがタンクから除去され、次の層のプリンティング動作が進行する。しかしながら、典型的には、除去方法は、プリンティングプラットフォームあるいはタンクを前後に１８０度、３６０度あるいはデフォルトの角度回転することで行われ、その結果、プリントオブジェクトの各層が硬化した後に、タンクが同じだけの角度で回転される。従って、従来の除去方法は時間を要し、プリンティングプラットフォームあるいはタンクが回転した後でも、プリントオブジェクトがタンクから除去されない可能性が高い。以上を鑑み、複数の例示的な実施の形態を以下に開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、３Ｄプリンティングを実行するための時間を効果的に節約し、完全にモデリングされたプリントオブジェクトをタンクから分離することが可能な三次元（３Ｄ）プリンティング装置および３Ｄプリンティング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示において、３Ｄプリンティング装置は、コントローラと、タンクと、プリンティングプラットフォームとを備える。前記コントローラは、スライスファイルに応じて３Ｄプリンティング動作を行い、前記スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別する。前記タンクは、前記コントローラに接続される。前記プリンティングプラットフォームは、前記コントローラに接続され、前記タンク上に配置される。前記プリンティングプラットフォームの搬送面が前記タンクの底面に対向する。前記コントローラが前記３Ｄプリンティング動作を行う際、前記スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトが、前記プリンティングプラットフォームの搬送面と前記タンクの底面との間に形成される。前記コントローラは、前記プリンティングプラットフォームを制御して前記タンクからデフォルトの垂直距離だけ離間させ、前記タンクを制御して前記特定の回転角だけ回転させて前記プリントオブジェクトを前記タンクの前記底面から除去する。
【０００７】
本開示において、３Ｄプリンティング方法は３Ｄプリンティング装置に適用される。前記３Ｄプリンティング装置は、コントローラと、タンクと、プリンティングプラットフォームとを備える。前記３Ｄプリンティング方法は、前記コントローラによってスライスファイルに応じて３Ｄプリンティング動作を行い、スライスファイルの少なくとも一のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別して特定の回転角を判別し、前記コントローラが前記３Ｄプリンティング動作を行う際、前記スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトを、前記プリンティングプラットフォームの搬送面と前記タンクの底面との間に形成し、前記コントローラによって前記プリンティングプラットフォームを制御して前記タンクからデフォルトの垂直距離だけ離間させ、前記タンクを制御して前記特定の回転角だけ回転させて前記プリントオブジェクトを前記タンクの底面から除去する、ことを含む。
【発明の効果】
【０００８】
要約すると、本開示の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、スライスファイル内のスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別することで、特定の回転角を判別可能であり、それによって３Ｄプリンティングを実行するための時間を効果的に節約するとともに、完全にモデリングされたプリントオブジェクトをタンクから効果的に分離することが可能である。
【０００９】
以上についての理解をより容易にするため、添付の図面と共に複数の実施の形態について以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施の形態に係る三次元（３Ｄ）プリンティング装置を示す概要図である。
【００１１】
【図２Ａ】本開示の実施の形態に係るプリントオブジェクトの形成を示す概要図である。
【００１２】
【図２Ｂ】本開示の実施の形態に係るタンクの回転を示す概要図である。
【００１３】
【図２Ｃ】本開示の実施の形態に係るタンクからのプリントオブジェクトの分離を示す概要図である。
【００１４】
【図３】本開示の実施の形態に係るスライスファイルの分析を示す概要図である。
【００１５】
【図４】本開示の別の実施の形態に係るスライスファイルの分析を示す概要図である。
【００１６】
【図５】本開示のさらに別の実施の形態に係るスライスファイルの分析を示す概要図である。
【００１７】
【図６】本開示の実施の形態に係る３Ｄプリンティング方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の内容についての理解を容易にするため、本開示の好適な実施の形態について詳細に参照し、添付図面においてその例を示す。可能な限り、同一あるいは類似の部分については、図中及び詳細な説明において同一の参照番号を付す。
【００１９】
図１は、本開示の実施の形態に係る三次元（３Ｄ）プリンティング装置を示す概要図である。図１を参照すると、３Ｄプリンティング装置１００は、コントローラ１１０と、タンク１２０と、プリンティングプラットフォーム１３０とを備える。コントローラ１１０は、タンク１２０及びプリンティングプラットフォーム１３０に接続される。本実施の形態において、プリンティングプラットフォーム１３０は、タンク１２０上に配置され、プリンティングプラットフォーム１３０の搬送面は、タンク１２０の底面に対向する。本実施の形態において、コントローラ１１０が３Ｄプリンティング動作を実行する際、スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトが、プリンティングプラットフォーム１３０の搬送面とタンク１２０の底面との間に形成される。なお、コントローラ１１０がスライスファイルに応じて３Ｄプリンティング動作を実行する際、コントローラ１１０は、さらに、スライスファイルにおけるスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別し、特定の回転角を判別する。従って、コントローラ１１０がスライスファイルの３Ｄプリンティング動作を完了した場合、コントローラ１１０は、プリンティングプラットフォーム１３０を制御してタンク１２０から離間する方向にデフォルトの垂直距離だけシフトさせ、タンク１２０を制御して特定の回転角だけ回転させ、それによってタンク１２０の底面からプリントオブジェクトが除去される。
【００２０】
本実施の形態では、コントローラ１１０は、処理チップ、イメージ処理チップ、あるいは例えば中央処理装置（ＣＰＵ）、または他のプログラマブルな汎用もしくは専用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、他の同様の処理回路、または上記の組み合わせを備えてよい。
【００２１】
加えて、本実施の形態では、３Ｄプリンティング装置１００はさらに、他のユニット、例えば、モータユニット、ローラユニット、感知ユニット等で、本開示の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法を実現するのに役立つ周辺ユニットを備えてよい。例えば、モータユニットは、タンク１２０を回転あるいはプリンティングプラットフォーム１３０を移動させるよう構成される。しかしながら、典型的な３Ｄプリンティング装置のベーシックユニットについての従来の知識から、当業者であれば周辺ユニットについての十分な教示、示唆、並びに実装例が得られるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００２２】
図２Ａは、本開示の実施の形態に係るプリントオブジェクトの形成を示す概要図である。図１及び図２Ａを参照すると、３Ｄプリンティング装置１００は、さらに、光照射ユニット１４０を備えてよい。光照射ユニット１４０は、コントローラ１１０に接続される。本実施の形態において、タンク１２０は、透明材料からなり、液状モデリング材料が充填される。光照射ユニット１４０は、タンク１２０の底面Ｓ２に光を照射すると、照射領域における液状モデリング材料が硬化し、プリントオブジェクト２００となりうる。液状モデリング材料は、例えば、感光性樹脂材料であるが、本開示はこれに限定されない。本実施の形態において、コントローラ１１０は、光照射ユニット１４０を制御してスライスファイル内のスライスオブジェクトの形状に応じてタンク１２０の底面Ｓ２の対応部分に光を照射させ、それによってプリントオブジェクト２００がプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面Ｓ１とタンク１２０の底面Ｓ２との間に形成される。
【００２３】
図２Ｂは、本開示の実施の形態に係るタンクの回転を示す概要図である。図１から図２Ｂを参照すると、プリントオブジェクト２００が完全にモデリングされると、コントローラ１１０は、プリンティングプラットフォーム１３０を制御してタンク１２０から離間する方向（正のＺ軸方向）にデフォルトの垂直距離だけシフトさせ、また、コントローラ１１０は、タンク１２０を制御して特定の回転角だけ回転させ、それによってプリントオブジェクト２００がタンク１２０の底面Ｓ２から除去される。本実施の形態において、デフォルトの垂直距離は、例えば、２ｍｍであるが、本開示はこれに限定されない。
【００２４】
具体的には、プリンティングプラットフォーム１３０が、タンク１２０から離間する方向（正のＺ軸方向）にデフォルトの垂直距離だけシフトした後、プリントオブジェクト２００は、タンク１２０の底面Ｓ２に付着したままである可能性が高い。従って、コントローラ１１０は、さらに、タンク１２０を制御してタンク１２０を回転させる。プリンティングプラットフォーム１３０が固定の状態で、タンクを回転させることで、プリントオブジェクト２００にはせん断力が加わり、タンク１２０の底面Ｓ２から除去される。本実施の形態において、せん断力の大きさは、プリントオブジェクト２００がプリンティングプラットフォーム１３０に接する面積、あるいは、プリントオブジェクト２００のプリンティングプラットフォーム１３０上での位置に関連する。換言すると、コントローラ１１０は、タンク１２０を制御して特定の回転角だけ回転させ、それによってプリントオブジェクト２００がタンク１２０の底面Ｓ２から除去される。また、特定の回転角は、例えば、プリントオブジェクト２００がプリンティングプラットフォーム１３０に接する面積、あるいは、プリントオブジェクト２００のプリンティングプラットフォーム１３０上における位置に応じて決定される。本実施の形態においては、正のＸ軸方向、正のＹ軸方向及び正のＺ軸方向は、互いに垂直である。タンク１２０の回転平面は、正のＸ軸方向及び正のＹ軸方向によって形成される平面と平行であり、プリンティングプラットフォーム１３０は、正のＺ軸方向に沿ってシフトされる。
【００２５】
本実施の形態において、コントローラ１１０は、まずプリンティングプラットフォーム１３０を制御してタンク１２０から離間する方向（正のＺ軸方向）にデフォルトの垂直距離（２ｍｍ）だけシフトして、次に、タンク１２０を制御して特定の方向に沿って回転させ、それによってプリントオブジェクト２００をタンク１２０の底面Ｓ２から除去し得るが、本開示はこれに限定されない。一の実施の形態において、コントローラ１１０は、さらに、プリンティングプラットフォーム１３０を制御してタンク１２０から離間する方向（正のＺ軸方向）にデフォルトの垂直距離だけシフトすると同時に、タンク１２０を制御して特定の方向に沿って回転させ、それによってプリントオブジェクト２００をタンク１２０の底面Ｓ２から除去する。
【００２６】
本実施の形態において、コントローラ１１０は、タンク１２０を制御して特定の回転方向において特定の回転角だけ回転させ、それによってプリントオブジェクト２００がタンク１２０の底面Ｓ２から除去される。本実施の形態のコントローラ１１０は、タンク１２０を、特定の回転方向と反対の方向に特定の回転角だけ再度回転させない。本実施の形態において、プリンティングプラットフォーム１３０が固定であるため、どのような角度でタンク１２０を回転させても、プリンティングプラットフォーム１３０上でプリントオブジェクト２００が固定される位置には影響しない。しかしながら、一の実施の形態において、タンク１２０の底面Ｓ２が平面に対して平行でない場合、タンク１２０の回転の後、プリントオブジェクトの次の層がプリンティングプラットフォーム１３０とタンク１２０との間に形成されると、プリントオブジェクトの当該次の層は、傾斜する可能性が高い。従って、特定の条件において、プリンティング精度を得るため、コントローラ１１０がタンク１２０を制御して特定の回転方向に特定の回転角だけ回転させる場合、コントローラ１１０は、さらに、タンク１２０を制御して特定の回転方向と反対の方向に特定の回転角だけ再度回転させてタンク１２０を元の位置に戻すようにしてもよい。
【００２７】
図２Ｃは、本開示の実施の形態に係るタンクからのプリントオブジェクトの分離を示す概要図である。図１から図２Ｃを参照すると、コントローラ１１０は、プリンティングプラットフォーム１３０を制御してタンク１２０から離間する方向（正のＺ軸方向）に別のデフォルトの垂直距離だけシフトさせ、それによってプリントオブジェクト２００とタンク１２０の底面Ｓ２との間にギャップが形成されてプリントオブジェクトの次の層が硬化される。従って、ギャップの高さは、プリントオブジェクトの次の層のためのデフォルトの高さであってもよい。また、本実施の形態において、コントローラ１１０は、スライスファイルの次の層の分析を開始し、スライスファイルの次の層におけるスライスオブジェクトの次の層に対応する別のせん断力の大きさを判別し、別の特定の回転角を判別してよい。換言すると、複数層のプリントオブジェクトをプリントする処理において、プリントオブジェクトの各層が形成された後、新たにモデリングされたプリントオブジェクトをタンク１２０の底面から分離するため、タンク１２０を特定の回転角だけ回転する必要があるが、本実施の形態の３Ｄプリンティング装置１００では、追加でタンク１２０を回転するために、追加の時間をかける必要がない。プリントオブジェクトの各層に対応するタンク１２０の特定の回転角は、対応するスライスファイルの分析結果に応じて個別に判別される。
【００２８】
図３は、本開示の実施の形態に係るスライスファイルの分析を示す概要図である。図１及び図３を参照すると、スライスファイルは、図３で示す層イメージ３００を含んでよい。本実施の形態において、層イメージ３００は、複数のスライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３を含んでよい。複数のスライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３は、異なる形状及び大きさを有する。一の実施の形態において、プラットフォーム範囲３３０は、プリンティングプラットフォーム１３０の搬送面範囲（例えば、図２Ａに示す搬送面Ｓ１の範囲）に対応する。スライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３は、異なる位置でプラットフォーム範囲３３０に分布される。本実施の形態において、コントローラ１１０は、スライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３のいずれかの最大の面積に応じてタンク１２０の特定の回転角を判別し、タンク１２０の特定の回転角は、層オブジェクト３０１、３０２及び３０３のいずれかの最大の面積に比例する。
【００２９】
具体的には、コントローラ１１０は、層イメージ３００の各スライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３の面積の大きさを分析し、スライスオブジェクト３０１が最大の面積を有すると判別してよい。コントローラ１１０は、さらに、スライスオブジェクト３０１の面積に応じて、対応するせん断力の大きさを判別してよい。スライスオブジェクト３０１の面積に対応するせん断力を計算した後、コントローラ１１０は、タンク１２０に対応する特定の回転角を取得することができる。従って、コントローラ１１０が、層イメージ３００に応じてスライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３に対応する複数のプリントオブジェクトのプリントを完了した後、コントローラ１１０は、取得したタンク１２０に対応する特定の回転角で、タンク１２０を回転し、それによってプリントオブジェクトが効果的にタンク１２０の底面から除去され、また、次の層の３Ｄプリンティング動作を行うことができる。
【００３０】
さらに、せん断力の大きさの計算方法については、プリントオブジェクトの材料特性、タンクの表面材料特性及び一般的な力学計算に応じて、当業者は、十分な教示、示唆及び実装例を得られるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３１】
しかしながら、一の実施の形態において、コントローラ１１０は、スライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３の面積の合計に応じて特定の回転角を判別してもよく、当該特定の回転角は、面積の合計に比例する。具体的には、コントローラ１１０は、層イメージ３００のスライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３の面積の合計の大きさを分析してもよい。コントローラ１１０は、さらに、スライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３の面積の合計に応じて、対応するせん断力の大きさを判別してもよい。スライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３の面積の合計に対応するせん断力の大きさを計算した後、コントローラ１１０は、タンク１２０に対応する特定の回転角を取得することができる。従って、コントローラ１１０が、層イメージ３００に応じてスライスオブジェクト３０１、３０２及び３０３に対応する複数のプリントオブジェクトのプリントを完了した場合、コントローラ１１０は、取得したタンク１２０に対応する特定の回転角でタンク１２０を回転させることによって、タンク１２０の底面から効果的にプリントオブジェクトを除去でき、次の層の３Ｄプリンティング動作を行うことができる。
【００３２】
図４は、本開示の別の実施の形態に係るスライスファイルの分析を示す概要図である。図１及び図４を参照すると、スライスファイルは、図４で示す層イメージ４００を含んでよい。本実施の形態において、層イメージ４００は、複数のスライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３を含んでよい。スライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３は、異なる形状及び大きさを有する。本実施の形態において、プラットフォーム範囲４３０は、プリンティングプラットフォーム１３０の搬送面範囲（例えば、図２Ａに示す搬送面Ｓ１の範囲）に対応する。スライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３は、異なる位置でプラットフォーム範囲４３０に分布される。本実施の形態では、プラットフォーム範囲４３０は、さらに、外側から内側に向かって、複数のエリア４３１、４３２及び４３３に分割されてよい。コントローラ１１０は、エリア４３１、４３２及び４３３のいずれかに応じて特定の回転角を判別し、また、特定の回転角は、エリア４３１、４３２及び４３３のいずれかとプラットフォーム範囲４３０の中心Ｃとの間の水平距離に比例する。
【００３３】
具体的には、コントローラ１１０は、層イメージ４００において、層イメージ４００のスライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３の位置を分析してもよい。スライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３は、それぞれ、エリア４３１、４３２及び４３３に位置する。また、スライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３のいずれかは、プラットフォーム範囲４３０の中心Ｃから最も遠いエリア４３１、４３２及び４３３のいずれかに位置する。本実施の形態において、コントローラ１１０は、スライスオブジェクト４０１の位置がプラットフォーム範囲４３０の中心Ｃから最も遠いと判別する。従って、コントローラ１１０は、スライスオブジェクト４０１が位置するエリア４３１に応じて、対応する特定の回転角を判別する。プラットフォーム範囲４３０の中心Ｃから遠いほど、特定の回転角が大きくなる。従って、コントローラ１１０が、層イメージ４００に応じてスライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３に対応する複数のプリントオブジェクトのプリントを完了した場合、コントローラ１１０は、取得したタンク１２０に対応する特定の回転角でタンク１２０を回転することができ、それによってタンク１２０の底面からプリントオブジェクトを効果的に除去することができ、また、次の層のための３Ｄプリンティング動作を行うことができる。
【００３４】
しかしながら、一の実施の形態において、コントローラ１１０は、スライスオブジェクト４０１、４０２及び４０３と、プラットフォーム範囲４３０の中心Ｃとの間の水平距離Ｄ１、Ｄ２及びＤ３を直接分析してもよい。また、コントローラ１１０は、ルックアップテーブルを事前に設定し、当該ルックアップテーブルから直接対応する特定の回転角を取得してもよい。
【００３５】
図５は、本開示のさらに別の実施の形態に係るスライスファイルの分析を示す概要図である。図１及び図５を参照すると、スライスファイルは、図５に示す層イメージ５００を含んでよい。本実施の形態において、層イメージ５００は、複数のスライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３を含んでよい。スライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３は、異なる形状及び大きさを有する。本実施の形態において、プラットフォーム範囲５３０は、プリンティングプラットフォーム１３０の搬送面範囲（例えば、図２Ａに示す搬送面Ｓ１の範囲）に対応する。スライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３は、異なる位置でプラットフォーム範囲５３０に分布される。本実施の形態において、コントローラ１１０は、最大の幅距離を有するスライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３のいずれかの対応する円弧長さを判別し、当該円弧長さに応じて特定の回転角を計算する。ここで、特定の回転角は最大の幅距離に比例する。
【００３６】
具体的には、コントローラ１１０は、層イメージ５００の各スライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３の幅距離Ｌ１、Ｌ２及びＬ３を分析し、スライスオブジェクト５０１が最大の幅距離を有すると判別する。コントローラ１１０は、さらに、スライスオブジェクト５０１の幅距離Ｌ１に応じて対応する円弧長さを判別してよい。スライスオブジェクト５０１の幅距離Ｌ１に対応する円弧長さを計算した後、コントローラ１１０は、タンク１２０に対応する特定の回転角を得ることができる。従って、コントローラ１１０が、層イメージ５００に応じてスライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３に対応する複数のプリントオブジェクトのプリントを完了した場合、コントローラ１１０は、取得したタンク１２０に対応する特定の回転角でタンク１２０を回転することができ、それによってタンク１２０の底面からプリントオブジェクトが効果的に除去され、また次の層の３Ｄプリンティング動作が行える。
【００３７】
本実施の形態において、円弧長さは、プリンティングプラットフォーム１３０が回転する際のプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面上のプリントオブジェクトに対応する位置の距離を示す。本実施の形態において、コントローラ１１０は、対応する円弧長さとして、スライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３の最大の幅距離を用いる。換言すると、スライスオブジェクト５０１、５０２及び５０３に対応するプリントオブジェクを、タンク１２０の底面Ｓ２からスムーズに除去できるようにするため、タンク１２０は、少なくとも最大の幅距離に対応する特定の回転角だけ回転される。本実施の形態では、円弧長さと特定の回転角との変換は、下記の式（１）で表すことができる。
【００３８】
【数１】
2019104228.tif 000003
【００３９】
上記の式（１）において、Ｌは円弧長さを表わし、θは回転角を表わし、ｒはプリンティング範囲５３０の中心Ｃと特定の位置との間の水平距離（あるいは回転半径）を表わす。例えば、コントローラ１１０は、円弧長さＬとして幅距離Ｌ１を用い、スライスオブジェクト５０１の中心とプリンティング範囲５３０の中心Ｃとの間の水平距離を、ｒとして用いる。従って、計算の後、コントローラ１１０は、対応する回転角θを取得することができる。
【００４０】
図６は、本開示の実施の形態に係る３Ｄプリンティング方法を示すフローチャートである。図１から図２Ｃ及び図６を参照すると、本実施の形態の３Ｄプリンティング方法は、少なくとも図１から図２Ｃに示す実施の形態の３Ｄプリンティング装置１００に適用されてもよい。ステップＳ６１０において、スライスファイルに応じてコントローラ１１０によって３Ｄプリンティング動作が実行され、スライスファイルのスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさが判別されて特定の回転角が判別される。ステップＳ６２０において、コントローラ１１０が３Ｄプリンティング動作を実行すると、スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクト２００がプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面Ｓ１とタンク１２０の底面Ｓ２との間で形成される。ステップＳ６３０において、プリンティングプラットフォーム１３０がコントローラ１００によって制御されてタンク１２０から離間する方向にデフォルトの垂直距離だけシフトされ、タンク１２０がコントローラ１００によって制御されて判別された特定の回転角だけ回転され、それによってプリントオブジェクト２００がタンク１２０の底面Ｓ２から除去される。従って、本実施の形態の３Ｄプリンティング方法は、完全にモデリングされたプリントオブジェクト２００を、タンク１２０から効果的に除去することができ、プリントオブジェクトの次の層のプリンティング動作を行うことができる。また、本実施の形態の３Ｄプリンティング方法は、複数層のプリントオブジェクトをプリントするための時間を効果的に節約することができる。
【００４１】
要約すると、本開示の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、スライスファイルのスライスオブジェクトに対応するせん断力の大きさを判別可能で、特定の回転角を判別することができ、スライスオブジェクトに対応するプリントオブジェクトが完全にプリントされた後、タンクが特定の回転角だけ回転され、これによって追加の回転時間を要することなくタンクからプリントオブジェクトを実用的に分離できる。従って、本開示の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、３Ｄプリンティングの時間を効果的に節約する効果を発揮し、また、タンクからモデリングされたプリントオブジェクトを効果的に分離する機能を達成する。
【００４２】
本開示の技術的範囲から逸脱しない限りにおいて、様々な変更及び変形を開示の実施の形態に行うことが可能である点、当業者にとって明らかである。以上を鑑み、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等の範囲内であれば変更及び変形も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の実施の形態による、タンクを回転させるための特定の回転角を判別する方法は、３Ｄプリンティング装置に適用可能であり、タンクの底面から効果的にプリントオブジェクトを除去し、高いプリント品質を提供する。
【符号の説明】
【００４４】
１００    ３Ｄプリンティング装置
１１０    コントローラ
１２０    タンク
１３０    プリンティングプラットフォーム
１４０    光照射ユニット
２００    プリントオブジェクト
３００、４００、５００  層イメージ
３３０、４３０、５３０  プラットフォーム範囲
３０１、３０２、３０３、４０１、４０２、４０３、５０１、５０２、５０３  スライスオブジェクト
Ｃ        中心
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  水平距離
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  幅距離
Ｓ１      搬送面
Ｓ２      底面
Ｓ６１０、Ｓ６２０、Ｓ６３０  ステップ
Ｘ        正のＸ軸方向
Ｙ        正のＹ軸方向
Ｚ        正のＺ軸方向
【図１】
2019104228.tif 000004
【図２Ａ】
2019104228.tif 000005
【図２Ｂ】
2019104228.tif 000006
【図２Ｃ】
2019104228.tif 000007
【図３】
2019104228.tif 000008
【図４】
2019104228.tif 000009
【図５】
2019104228.tif 000010
【図６】
2019104228.tif 000011
【外国語明細書】
2019104228000001.pdf