(57)【要約】【課題】３Ｄソリッドモデルの印刷品質を確保でき、印刷時間をリアルタイムに調整可能な３Ｄプリンタ及びそのリアルタイム印刷方法を提供する。【解決手段】本発明に係る３Ｄプリンタは、造形液を収容するための水タンク、印刷ステージ、照射部、温度センサ及び処理部を含む。印刷開始前に、処理部は温度センサによって初期温度を取得する。印刷時に、処理部は１つの硬化層のスライス情報を取得し、スライス情報に基づいて印刷ステージ及び照射部を動作させて対応のスライスオブジェクトを生成する。次に、処理部は、３Ｄプリンタを待機させるとともに、温度センサによって造形液の現在温度をリアルタイムに取得する。処理部は、初期温度及び現在温度に基づいて造形液の蓄熱現象が消えたか否かを判断し、蓄熱現象が消えたと判断した後に次のスライスオブジェクトの生成動作を行う。【選択図】図５
2019155899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷時間をリアルタイムに調整可能な３Ｄプリンタであって、
温度センサと、
前記温度センサに接続され、印刷開始前に前記温度センサによって初期温度を検出して取得し、印刷時に３Ｄオブジェクトのうちの１つの硬化層のスライス情報を取得する処理部と、
造形液を収容するための水タンクと、
前記水タンクの上方に設置されて前記処理部に電気的に接続され、前記処理部からの制御によって前記造形液内に浸入する印刷ステージと、
前記水タンクの下方に設置されて前記処理部に電気的に接続される照射部と、を含み、
前記処理部は、前記スライス情報に基づいて、前記水タンクの内部に向けて対応の照射を行うように前記照射部を制御し、前記印刷ステージにおいて前記硬化層のスライスオブジェクトを形成し、
前記処理部は、前記スライスオブジェクトを生成した後に前記３Ｄプリンタを待機させ、前記温度センサによって前記造形液の現在温度をリアルタイムに取得し、前記現在温度を前記初期温度と比較して前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断し、前記造形液の温度が前記造形の続行可能な温度まで降下した後に次の硬化層の前記スライスオブジェクトの生成動作を行うことを特徴とする３Ｄプリンタ。
【請求項２】
前記初期温度は、前記３Ｄプリンタの所在位置の環境温度または前記３Ｄプリンタの内部検出温度であることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項３】
前記温度センサは、前記水タンク内に設置されて前記造形液に直接的に接触し、
前記初期温度は、前記造形液の温度であることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項４】
前記処理部に電気的に接続される伝送部をさらに含み、
前記温度センサは、前記３Ｄプリンタの外部に設置される外部温度センサであり、
前記外部温度センサは、前記伝送部を介して前記処理部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項５】
前記造形の続行可能な温度は、前記初期温度であることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項６】
前記処理部には、許容値が予め記録されており、
前記造形の続行可能な温度は、前記初期温度と前記許容値との合計であることを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項７】
前記水タンクの周囲に周設され、前記処理部に電気的に接続される放熱装置をさらに含み、
前記処理部は、前記３Ｄオブジェクトを印刷する場合、前記水タンク内における前記造形液を放熱させるように前記放熱装置を起動することを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項８】
３Ｄプリンタに適する３Ｄプリンタのリアルタイム印刷方法であって、
前記３Ｄプリンタは、造形液を収容するための水タンクと、前記水タンクの上方に設置される印刷ステージと、前記水タンクの下方に設置される照射部と、温度センサと、前記印刷ステージ、前記照射部及び前記温度センサに接続される処理部とを有し、
前記処理部が印刷開始前に、前記温度センサによって初期温度を取得するステップａ）と、
前記処理部が印刷時に３Ｄオブジェクトのうちの１つの硬化層のスライス情報を取得するステップｂ）と、
前記処理部が前記印刷ステージを前記造形液内に浸入させるとともに、前記スライス情報に基づいて、前記水タンクの内部に向けて対応の照射を行うように前記照射部を制御し、前記印刷ステージにおいて前記硬化層のスライスオブジェクトを形成するステップｃ）と、
前記処理部が前記スライスオブジェクトを生成した後に前記３Ｄプリンタを待機させ、前記温度センサによって前記造形液の現在温度をリアルタイムに取得するステップｄ）と、
前記現在温度を前記初期温度と比較して前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断するステップｅ）と、
前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下する前に、前記処理部がステップｄ）〜ステップｅ）を実行し続けるステップｆ）と、
前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下した後に前記処理部がステップｂ）〜ステップｆ）を再実行して、次の硬化層の前記スライスオブジェクトの生成動作を行うステップｇ）と、を含むことを特徴とするリアルタイム印刷方法。
【請求項９】
前記初期温度は、前記３Ｄプリンタの所在位置の環境温度または前記３Ｄプリンタの内部検出温度であることを特徴とする請求項８に記載のリアルタイム印刷方法。
【請求項１０】
前記温度センサは、前記水タンク内に設置されて前記造形液に直接的に接触し、
前記初期温度は、前記造形液の温度であることを特徴とする請求項８に記載のリアルタイム印刷方法。
【請求項１１】
前記造形の続行可能な温度は、前記初期温度であることを特徴とする請求項８に記載のリアルタイム印刷方法。
【請求項１２】
前記処理部には、許容値が予め記録されており、
前記造形の続行可能な温度は、前記初期温度と前記許容値との合計であることを特徴とする請求項８に記載のリアルタイム印刷方法。
【請求項１３】
前記３Ｄプリンタは、前記水タンクの周囲に周設されて前記処理部に電気的に接続される放熱装置をさらに含み、
前記処理部が前記水タンク内における前記造形液を放熱させるように前記放熱装置を起動するステップａ０）をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のリアルタイム印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンタ及びその印刷方法に関し、特に、印刷時間をリアルタイムに調整可能な３Ｄプリンタ及びそのリアルタイム印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄ印刷技術の成熟化及び３Ｄプリンタの小型化、低コストに伴い、３Ｄプリンタは非常に速い速度で普及している。
【０００３】
現在市販されている様々な３Ｄプリンタは、いずれも層を単位にして印刷を行い、すなわち、一層のスライスオブジェクト全体を一回で印刷し、複数のスライスオブジェクトを重ね合わせて１つの完全な３Ｄソリッドモデルを形成する。
【０００４】
デジタル・ライト・プロセッシング（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ,ＤＬＰ）方式の３Ｄプリンタを例として説明を行う。ＤＬＰ方式の３Ｄプリンタは、１つの硬化層のパターンによって、水タンク内における造形液に向けて対応の照射を行うように照射部を制御し、これにより、光照射で造形液の一部を硬化させて対応するパターンを有するスライスオブジェクトを生成する。なお、３Ｄプリンタは、上記動作を繰り返し行うことで、複数の硬化層のスライスオブジェクトを重ね合わせて３Ｄソリッドモデルを形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
照射部が水タンクの内部に向けて照射を行った後、直接的に照射された造形液がそれで硬化し、一方、他の硬化していない造形液も光照射によって温度上昇することになる。造形液は温度が高いほどその反応速度が速くなる。言い換えれば、３Ｄプリンタは印刷中に適切に一時停止せずに印刷を継続的に行う（すなわち、照射するように照射部を継続的に制御する）と、水タンク内における造形液の温度がますます高くなる（いわゆる蓄熱現象）。このように、後の硬化層の反応速度は前の反応速度と異なるため、印刷された３Ｄモデルの品質が低下してしまう可能性がある（例えば、過硬化（ｏｖｅｒｃｕｒｅｄ）現象が生じてしまう）。
【０００６】
また、造形液（例えば、異なる材料や異なるメーカーなど）によって特性が異なり、同じ温度でも、反応速度の違いも異なる可能性がある。このため、３Ｄプリンタに対して一定の待機時間を１つ予め設定しても、異なる造形液によって生成された３Ｄソリッドモデルに大きな品質差があることも可能である。
【０００７】
本発明は、１つのスライスオブジェクトを生成した後、造形液の現在温度に基づいて３Ｄプリンタの必要な待機時間を決定することで、生成される３Ｄソリッドモデルの印刷品質を確保でき、印刷時間をリアルタイムに調整可能な３Ｄプリンタ及びそのリアルタイム印刷方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタは、温度センサと、前記温度センサに接続され、印刷開始前に前記温度センサによって初期温度を検出して取得し、印刷時に３Ｄオブジェクトのうちの１つの硬化層のスライス情報を取得する処理部と、造形液を収容するための水タンクと、前記水タンクの上方に設置されて前記処理部に電気的に接続され、前記処理部からの制御によって前記造形液内に浸入する印刷ステージと、前記水タンクの下方に設置されて前記処理部に電気的に接続される照射部と、を含む。前記処理部は、前記スライス情報に基づいて、前記水タンクの内部に向けて対応の照射を行うように前記照射部を制御し、前記印刷ステージにおいて前記硬化層のスライスオブジェクトを形成する。前記処理部は、前記スライスオブジェクトを生成した後に前記３Ｄプリンタを待機させ、前記温度センサによって前記造形液の現在温度をリアルタイムに取得し、前記現在温度を前記初期温度と比較して前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断し、前記造形液の温度が前記造形の続行可能な温度まで降下した後に次の硬化層の前記スライスオブジェクトの生成動作を行う。
【０００９】
本発明の一実施形態に係るリアルタイム印刷方法は、前記処理部が印刷開始前に、前記温度センサによって初期温度を取得するステップａ）と、前記処理部が印刷時に３Ｄオブジェクトのうちの１つの硬化層のスライス情報を取得するステップｂ）と、前記処理部が前記印刷ステージを前記造形液内に浸入させるとともに、前記スライス情報に基づいて、前記水タンクの内部に向けて対応の照射を行うように前記照射部を制御し、前記印刷ステージにおいて前記硬化層のスライスオブジェクトを形成するステップｃ）と、前記処理部が前記スライスオブジェクトを生成した後に前記３Ｄプリンタを待機させ、前記温度センサによって前記造形液の現在温度をリアルタイムに取得するステップｄ）と、前記現在温度を前記初期温度と比較して前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断するステップｅ）と、前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下する前に、前記処理部がステップｄ）〜ステップｅ）を実行し続けるステップｆ）と、前記造形液の温度が造形の続行可能な温度まで降下した後に前記処理部がステップｂ）〜ステップｆ）を再実行して、次の硬化層の前記スライスオブジェクトの生成動作を行うステップｇ）と、を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、１つの硬化層のスライスオブジェクトを生成した後に３Ｄプリンタを待機させるとともに、造形液の温度をリアルタイムに検出して待機時間を決定する。こうすることで、水タンク内における造形液を一定の温度や反応速度に維持することを確保し、各スライスオブジェクトが硬化時に生じる化学反応を同一または近似にし、その結果、生成された３Ｄソリッドモデルの品質を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の３Ｄプリンタの第１実施形態を示す。
【図２】本発明の３Ｄプリンタのブロック図の第１実施形態を示す。
【図３】本発明の３Ｄプリンタのブロック図の第２実施形態を示す。
【図４】リアルタイム印刷による影響を示す図である。
【図５】本発明のリアルタイム印刷を示すフローチャートの第１実施形態を示す。
【図６】本発明の３Ｄプリンタの第２実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の３Ｄプリンタの第１実施形態を示す。図２は、本発明の３Ｄプリンタのブロック図の第１実施形態を示す。図１及び図２で示される実施形態に係る、印刷時間をリアルタイム（ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ）に調整可能な３Ｄプリンタ（以下、３Ｄプリンタ１と称する）は、デジタル・ライト・プロセッシング（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ,ＤＬＰ）方式の３Ｄプリンタ／ステレオリソグラフィー（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ,ＳＬＡ）方式の３Ｄプリンタを例示するものである。本発明の主な目的としては、３Ｄプリンタの印刷時間をリアルタイムに調整することで、印刷中に固体造形材／液体造形材に蓄熱を生じて生成された３Ｄソリッドモデルの品質に影響を与えることを回避することである。このため、印刷中に熱エネルギーを生じる３Ｄプリンタであれは、本発明の技術案を適用することができる。
【００１４】
説明上の便宜のため、以下、図１及び図２で示されるデジタル・ライト・プロセッシング方式の３Ｄプリンタ／ステレオリソグラフィー方式の３Ｄプリンタを例にして本発明を詳しく説明するが、これらに限定されない。
【００１５】
図１及び図２の実施形態では、３Ｄプリンタ１は、主に、液体の造形材（以下、造形液２と称する）を収容するための水タンク１１と、水タンク１１の上方に設置される印刷ステージ１２と、水タンク１１の下方に設置される照射部１３と、温度センサ１４と、印刷ステージ１２、照射部１３及び温度センサ１４に電気的に接続される処理部１０とを含む。
【００１６】
本発明の１つの技術的特徴としては、印刷開始前に、まず、温度センサ１４によって１つの初期温度を検出し、次に、１つの段階の印刷動作を完成した後に造形液２の現在温度をリアルタイムに検出するとともに、初期温度と現在温度との比較結果に応じて、いつになったら次の段階の印刷動作を行うことができるかを判断することである。
【００１７】
詳細には、ユーザは、外部のコンピュータまたは３Ｄプリンタ１の処理部１０によって１つの３Ｄファイルを読み取り、３Ｄファイルに記録されている３Ｄオブジェクトを開くとともに、３Ｄオブジェクトにスライス処理を行って複数の硬化層（印刷層とも称する）に対応する複数のスライス情報を生成する。上記スライス処理は、３Ｄ印刷技術分野の慣用技術手段であるため、その詳細を省略する。
【００１８】
印刷開始前に、処理部１０は、まず、温度センサ１４によって初期温度を取得する。一実施形態では、温度センサ１４は、水タンク１１内に設置されて造形液２に直接的に接触する。初期温度は、造形液２が照射部１３による照射を受ける前の温度である。
【００１９】
他の実施形態では、初期温度は、３Ｄプリンタ１の所在位置の環境温度または３Ｄプリンタ１の内部検出温度（例えば、３Ｄプリンタ１自身の温度、または内部の部品（例えば、処理部１０、モータなど）の温度）であってもよい。印刷開始前に、造形液２の温度は、環境温度及び３Ｄプリンタ１自身の温度と同一または近似する。このため、処理部１０は、環境温度または内部検出温度をそのまま造形液２の温度としてもよい。
【００２０】
処理部１０は、上記初期温度を取得した後に印刷プログラムの実行を開始する。
【００２１】
印刷時に、処理部１０は、３Ｄオブジェクトの複数の硬化層から１層（例えば、第１層）のスライス情報を取得する。次に、処理部１０は、印刷ステージ１２を造形液２内に浸入させるとともに１つの硬化層の硬化高さに位置させるように、印刷ステージ１２を３Ｄプリンタ１のＺ軸に沿って移動させる。本実施形態では、硬化高さは、硬化層の厚さと同一または近似するが、これに限定されない。
【００２２】
次に、処理部１０は、水タンク１１の内部に向けて対応の照射を行うように照射部１３を制御する。詳細には、照射部１３は、印刷ステージ１２の底部に向けて照射し、照射部１３から発光された光の形状を、スライス情報で示されるスライスオブジェクトの形状に対応させる。これにより、直接的に照射された一部の造形液２を硬化させて印刷ステージ１２に粘着することで、硬化層に対応するスライスオブジェクト（不図示）を印刷ステージ１２において形成する。
【００２３】
１つの硬化層のスライスオブジェクトを印刷した後、処理部１０は、まず、３Ｄプリンタ１を待機させ、すなわち、初期位置まで印刷ステージ１２を移動させるとともに、照射部１３による照射を停止させる。次に、処理部１０は、温度センサ１４によって造形液２の現在温度をリアルタイムにモニタリングし、すなわち、造形液２が照射された後の温度変化を継続的に取得する。
【００２４】
本実施形態では、処理部１０は、温度センサ１４によって造形液２の現在温度を継続的にモニタリングするとともに、以前取得された初期温度及びリアルタイムに取得された現在温度に基づいて、造形液２が光照射を受けて生じる蓄熱現象が消えたか否かを継続的に判断する。言い換えれば、本発明では、処理部１０は、造形液２の現在温度を初期温度と比較して、次の硬化層のスライスオブジェクトの生成動作をいつになったら行うかを判断する。
【００２５】
上記により、造形液２の現在温度と初期温度との比較結果により、蓄熱現象がまだ存在することが示される場合（例えば、初期温度が２０℃、造形液２の現在温度が４０℃の場合、蓄熱現象が存在すると処理部１０が判断する）、処理部１０は、３Ｄプリンタ１を待機させ続けて、造形液２を放熱させるための時間を稼ぎ、これにより、造形液２の現在温度を降下させ続ける。
【００２６】
詳細には、処理部１０は、造形液２の現在温度を初期温度と比較し続けて、造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断する。本発明では、造形の続行可能な温度とは、印刷品質に影響を与えることなく、処理部１０が造形液２に照射するように照射部１３を再制御するための温度である。
【００２７】
一実施形態では、処理部１０は、温度センサ１４によって造形液２の現在温度をリアルタイムに検出し、現在温度が降下し続けて初期温度と同じになった場合、蓄熱現象が消えたと判断する。つまり、本実施形態では、造形の続行可能な温度は、初期温度である。
【００２８】
他の実施形態では、処理部１０には、許容値１０１、例えば、２℃や５℃などが予め記録されてもよい。本実施形態では、造形の続行可能な温度は初期温度と許容値１０１との合計である。処理部１０は、造形液２の現在温度を初期温度と比較して、造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断する（すなわち、造形液２の温度が初期温度と許容値１０１との合計まで降下したか否かを判断し、つまり、造形液２の現在温度と初期温度との温度差が許容値１０１以下であるか否かを判断する）。例えば、許容値１０１が５℃かつ初期温度が２０℃の場合、処理部１０は、温度センサ１４によって造形液２の現在温度をリアルタイムに検出し、さらに、現在温度が２５℃以下であると、造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断する（すなわち、蓄熱現象が消えた）。
【００２９】
上記をまとめると、上記比較結果により蓄熱現象が消えたことが示される場合（すなわち、造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下した場合）、処理部は、３Ｄオブジェクトの次の硬化層（例えば、第２層）のスライス情報を取得するとともに、上記動作を繰り返し行うように印刷ステージ１２、照射部１３及び温度センサ１４を制御する。こうすることで、複数のスライスオブジェクトを重ね合わせて１つの３Ｄソリッドモデルを形成する（不図示）。
【００３０】
図３は、本発明の３Ｄプリンタのブロック図の第２実施形態を示す。図３には、他の３Ｄプリンタ１’が示される。第２実施形態に係る３Ｄプリンタ１’は、処理部１０に電気的に接続される伝送部１５をさらに含むことで、図２で示される３Ｄプリンタ１と異なっている。図３の実施形態では、３Ｄプリンタ１’は、上記温度センサ１４が内蔵されることなく、伝送部１５を介して外部温度センサ３に接続される。
【００３１】
本実施形態では、伝送部１５は、伝送インタフェース（例えば、接続装置）、有線伝送部（接続線）または無線伝送部（例えば、ブルートゥース（登録商標）モジュールやＷｉ−Ｆｉ（登録商標）モジュールなど）であってもよい。ユーザは、外部温度センサ３によって上記初期温度及び現在温度を検出することができる。また、外部温度センサ３は、検出された初期温度及び現在温度を伝送部１５によって３Ｄプリンタ１’の処理部１０に伝送する。こうすることで、３Ｄプリンタ１’のサイズを小さくして製造コストを効果的に削減することができる。
【００３２】
本発明では、１つのスライスオブジェクトを生成した後、造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下するまで（すなわち、初期温度または初期温度と許容値１０１との合計まで回復する）３Ｄプリンタ１を待機させてから、次のスライスオブジェクトの生成動作を行う。こうすることで、各硬化層のスライスオブジェクトを印刷する場合、水タンク１１内における造形液２が同一または近似した温度を有することを確保することができ、その結果、生成された３Ｄソリッドモデルの品質を向上させる。
【００３３】
図４は、リアルタイム印刷による影響を示す図である。
【００３４】
図４の実施形態(ａ)では、３Ｄプリンタは各硬化層のスライスオブジェクトを生成した後、同じ待機時間（なお、照射時間を２秒に固定し、待機時間を８秒に固定する）待機するようになる。
【００３５】
図４の実施形態(ａ)に示すように、第１層のスライスオブジェクトを生成する前に、造形液の初期温度は２０℃である。照射部が水タンクの内部に向けて２秒照射した後、造形液の温度は２０℃から６０℃（過熱）まで上昇する。第１層のスライスオブジェクトを生成した後、３Ｄプリンタは８秒待機し、造形液の温度がこの８秒の待機時間の間に漸次に降下する。しかしながら、造形液の温度が初期温度（すなわち、２０℃）に回復する前に、３Ｄプリンタは第２層のスライスオブジェクトの生成動作を開始する。さらに、３Ｄプリンタは第２層のスライスオブジェクトを生成した後に８秒しか待機しない。このため、水タンク内における造形液は、蓄熱現象が現れ始める。
【００３６】
同様に、８秒の待機時間が経過した後、３Ｄプリンタは第３層のスライスオブジェクトの生成動作を開始する。さらに、３Ｄプリンタは第３層のスライスオブジェクトを生成した後に８秒しか待機しない。本実施形態では、造形液は、ますます高くなる温度で反応速度が速くなり、続けて形成されるスライスオブジェクトに様々な程度の過硬化（ｏｖｅｒｃｕｒｅｄ）現象が現れ始め、これにより、生成された３Ｄソリッドモデルの品質に影響を与える。
【００３７】
図４の実施例（ｂ）では、３Ｄプリンタは、各硬化層のスライスオブジェクトを生成した後、造形液の温度変化をリアルタイムにモニタリングすることで、必要な待機時間（すなわち、次の層の生成動作の続行を決定する時間）を決定する。こうすることで、上記蓄熱問題を効果的に解決することができる。
【００３８】
詳細には、第１層のスライスオブジェクトを生成した後（同様に、２秒の照射を予め設定する）、水タンク内における造形液の初期温度は２０℃から６０℃まで上昇する。３Ｄプリンタは、第１層のスライスオブジェクトを生成した後、水タンク内における造形液の現在温度（図４の実施形態（ｂ）では、６０℃を例示する）をリアルタイムに検出する。さらに、３Ｄプリンタは、造形液の温度が初期温度（すなわち、２０℃）に回復したり造形の続行可能な温度（例えば、初期温度＋ｎ℃の許容値）まで降下したりするまで待機し続けた（図４の実施例（ｂ）では、２０秒待機することを例示する）後、第２層のスライスオブジェクトの生成動作を行う。
【００３９】
第２層のスライスオブジェクトの印刷を完成した後（同様に、２秒の照射を予め設定する）、３Ｄプリンタは、同様に水タンク内における造形液の現在温度をリアルタイムにモニタリングする。さらに、３Ｄプリンタは、造形液の温度が造形の続行可能な温度（すなわち、初期温度（すなわち、２０℃）または初期温度と許容値１０１との合計）まで降下するまで待機し続けた（図４の実施例（ｂ）では、４５秒待機することを例示する）後、第３層のスライスオブジェクトの生成動作を行っている。
【００４０】
印刷中に、多くの要因は造形液の温度に影響を与える可能性がある。当該要因は、例えば、環境温度や水タンクのサイズ、造形液の量、造形液の種類、照射部のパワーの大きさ、硬化層の厚さなどであってもよい。このため、本発明では、各スライスオブジェクトを生成した後に一定の待機時間待機するように３Ｄプリンタを制御する印刷形態に比べて、造形液の温度変化をリアルタイムに検出して生成動作を一時停止したり続行したりすることで、より優れた印刷品質を得ることができる。
【００４１】
図６は、本発明の３Ｄプリンタの第２実施形態を示す。図６には、他の３Ｄプリンタ１”が示される。本実施形態に係る３Ｄプリンタ１”は、処理部１０に電気的に接続されて水タンク１１の周囲に設置される放熱装置１６をさらに含むことで図１の３Ｄプリンタ１及び図３の３Ｄプリンタ１’と異なっている。図６の実施形態では、放熱装置１６は、水タンク１１の外側に直接的に貼り付けられる放熱フィンを例示する。他の実施形態では、放熱装置１６は、水タンク１１の上方に設置されるファン、水タンク１１の内部あるいは外部に設置される凝縮器またはこれらの装置の組み合わせであってもよいが、これらに限定されない。
【００４２】
上述したように、本発明の技術案により、３Ｄプリンタ１は、１つの硬化層のスライスオブジェクトを生成した後、一定の時間待機しないと（造形液２の温度が降下するまで待機する）、次の硬化層のスライスオブジェクトを生成し続けることができない。放熱装置１６が設置された３Ｄプリンタ１”の場合には、各硬化層を生成するときの造形液２の上昇温度を低減するとともに、各硬化層を生成した後の造形液２の温度の降下速度が速くなり、これにより、造形液２の冷却時間を短縮することができる（すなわち、上記待機時間を短縮する）。本実施形態では、３Ｄプリンタ１”は、印刷を開始する前に、まず、処理部１０によって放熱装置１６を起動し、次に、上記生成動作の実行を開始する。こうすることで、待機時間を短縮するといった上記技術効果を得ることができる。
【００４３】
図５は、本発明のリアルタイム印刷を示すフローチャートの第１実施形態を示す。本発明は、３Ｄプリンタのリアルタイム印刷方法（以下、印刷方法と称する）をさらに開示する。この印刷方法は、印刷中に熱エネルギーを生じる様々な３Ｄプリンタに適用することが可能である。説明上の便宜のため、以下、図１及び図２で示される３Ｄプリンタを例として本発明の印刷方法を説明するが、図１及び図２で示されるデジタル・ライト・プロセッシング方式の３Ｄプリンタ／ステレオリソグラフィー方式の３Ｄプリンタに限定されない。
【００４４】
図５に示すように、印刷を開始する前に、処理部１０は、温度センサ１４によって１つの初期温度を取得する（ステップＳ１０）。
【００４５】
一実施形態では、温度センサ１４は、３Ｄプリンタ自身の温度及び／又は内部部品の温度（すなわち、３Ｄプリンタ１の内部検出温度）を検出するための３Ｄプリンタ１の内部の温度センサであってもよい。印刷開始前に、造形液２の温度は３Ｄプリンタ１及びその内部部品の温度と同一または近似する。このため、処理部１０は、温度センサ１４によって３Ｄプリンタ１自身の温度を造形液２の初期温度として取得することができる。
【００４６】
他の実施形態では、温度センサ１４は、３Ｄプリンタ１の外部に設置され、３Ｄプリンタ１の所在位置の環境温度を検出し、図３で示される伝送部１５によって処理部１０に環境温度を伝送するための温度センサ（例えば、図３で示される外部温度センサ３）であってもよい。印刷開始前に、造形液２の温度及び３Ｄプリンタ１の温度は、環境温度と同一または近似する。このため、処理部１０は、外部の温度センサ１４によって環境温度を造形液２の初期温度として取得することができる。
【００４７】
別の実施形態では、温度センサ１４は、水タンク１１内に設置されて造形液２に直接的に接触することができ、造形液２の温度を直接的に検出する。このため、３Ｄプリンタ１が印刷を開始する前に温度センサ１４で検出された温度は、造形液２の初期温度となる。
【００４８】
上記初期温度を取得した後、３Ｄプリンタ１は、印刷動作を開始する。３Ｄプリンタ１は、上記放熱装置１６（すなわち、図６で示される３Ｄプリンタ１”）を備えるため、生成動作開始前に処理部１０によって放熱装置１６を起動して（ステップＳ１２）、優れた放熱効果を得ることができる。
【００４９】
詳細には、処理部１０は、印刷開始時に印刷する３Ｄオブジェクトのうちの１つの硬化層（例えば、第１層）のスライス情報を取得する（ステップＳ１４）。次に、処理部１０は、スライス情報に基づいて印刷ステージ１２及び照射部１３を応動させ、硬化層に対応するスライスオブジェクトを生成する（ステップＳ１６）。
【００５０】
詳細には、ステップＳ１６では、処理部１０は、主に３Ｄプリンタ１のＺ軸に沿って印刷ステージ１２を垂直に移動させて造形液２内に浸入させるとともに、１つの硬化層の硬化高さに位置させる。また、処理部１０は、上記スライス情報に基づいて、水タンク１１の内部に向けて対応の照射を行うように照射部１３を制御し、これにより、硬化層のスライスオブジェクトを印刷ステージ１２において形成する。
【００５１】
上記スライスオブジェクトを生成した後、処理部１０はプリンタ１を待機させる（ステップＳ１８）とともに、温度センサ１４によって造形液２の現在温度をリアルタイムに検出する（ステップＳ２０）。また、処理部１０は、ステップＳ１０で取得した初期温度をリアルタイムに検出された現在温度と比較して、造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下したか否かを判断する（ステップＳ２２）。言い換えれば、ステップＳ２２では、処理部１０は、初期温度を現在温度と比較することで、造形液２の蓄熱現象が消えたか否かを判断する。
【００５２】
一実施形態では、処理部１０は、温度センサ１４によって造形液２の現在温度をリアルタイムにモニタリングし、造形の続行可能な温度を初期温度とする。すなわち、現在温度が硬化し続けて初期温度になると、処理部１０は造形液２の蓄熱現象が消えたと判断してもよい。
【００５３】
他の実施形態では、処理部１０は、１つの許容値１０１を予め記録してもよい。許容値１０１は、ユーザの許容される温度差であり、造形の続行可能な温度は初期温度と許容値１０１との合計である。ステップＳ２２では、処理部１０は、温度センサ１４によって造形液２の現在温度をリアルタイムにモニタリングし、現在温度を初期温度と比較し、現在温度が初期温度と許容値１０１との合計（すなわち、造形の続行可能な温度は初期温度）と同じである場合、造形液２の蓄熱現象が消えたと判断する。
【００５４】
処理部１０は、ステップＳ２２で造形液２の温度が造形の続行可能な温度まで降下した（すなわち、造形液２の蓄熱現象が消えた）と判断した場合、３Ｄオブジェクトに対応する３Ｄソリッドモデルを生成したか否かをさらに判断し（ステップＳ２４）、すなわち、３Ｄオブジェクトの全ての硬化層の処理を完成したか否かを判断する。３Ｄソリッドモデルを完成していない場合、処理部１０は、ステップＳ１４〜ステップＳ２２を再実行し、次の硬化層（例えば、第２層）のスライス情報を取得し、次の硬化層のスライスオブジェクトの生成動作を行うように印刷ステージ１２及び照射部１３を制御し、スライスオブジェクトを生成した後に、蓄熱現象が消えるまで温度センサ１４によって造形液２の温度をリアルタイムに検出する。
【００５５】
処理部１０は、３Ｄソリッドモデルを生成したと判断した場合、本発明の印刷方法を終了する。
【００５６】
本発明に係る３Ｄプリンタ１及び対応のリアルタイム印刷方法によれば、様々な造形液が印刷中に生じる蓄熱現象を効果的に消去することができ、生成される３Ｄソリッドモデルの品質を確保する。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施形態を挙げて説明したが、これは本発明の実施形態の一例に過ぎない。説明した実施形態は、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されたい。当業者であれば本発明の概念又は技術的思想を含む各種の変動や交換は、本発明の保護を求める範囲内に属するものである。
【符号の説明】
【００５８】
１、１’、１” ３Ｄプリンタ
１０ 処理部
１０１ 許容値
１１ 水タンク
１２ 印刷ステージ
１３ 照射部
１４ 温度センサ
１５ 伝送部
２ 造形液
３ 外部温度センサ
Ｓ１０〜Ｓ２４ 印刷ステップ
【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６】
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