(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】３Ｄプリンティング装置は、複数のスライスイメージを編集し、編集したスライスイメージに応じて３Ｄプリンティング動作を行うように構成される。３Ｄプリンティング方法は、スライスイメージの複数のスライスオブジェクトを分析し、スライスオブジェクトの個別の輪郭に応じて複数のスライスオブジェクト被覆を描き、このスライスオブジェクト被覆は、それぞれ、スライスオブジェクトの一部を含み、スライスオブジェクト被覆の外側のスライスオブジェクトの他の部分をそれぞれ消去し、スライスイメージのスライスオブジェクト被覆を一体化して３Ｄモデル被覆を取得する、ことを含む。また、３Ｄプリンティング方法が適用される３Ｄプリンティング装置が提供される。【選択図】        図８
2019014223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、水平方向に３Ｄモデルをスライスして複数のスライスイメージを取得し、前記スライスイメージを編集して当該編集されたスライスイメージに応じて３Ｄプリンティング動作を行うように構成され、前記３Ｄプリンティング方法は、
前記スライスイメージの複数のスライスオブジェクトを分析し、前記スライスオブジェクトの各輪郭に応じて複数のスライスオブジェクト被覆を描き、前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、前記スライスオブジェクトの一部から構成され、
前記スライスオブジェクト被覆の外側の前記スライスオブジェクトの他の部分をそれぞれ消去し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆を一体化して３Ｄモデル被覆を取得する、
ことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。
【請求項２】
前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、同一の所定の厚さを有する、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】
さらに、
前記３Ｄモデル被覆の外側３Ｄ輪郭を分析して基準面上の前記外側３Ｄ輪郭の複数の座標位置に対応する複数のスライス数を取得し、
前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ変更する、
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】
前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から前記内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別するステップは、
所定の層数に応じて前記３Ｄモデル被覆のプリンティング領域を判別し、前記３Ｄモデル被覆の前記内側３Ｄ輪郭を変更する、ことを含む、
ことを特徴とする請求項３に記載の３Ｄプリンティング方法。
【請求項５】
前記スライスイメージの前記スライスオブジェクトを分析して前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭に応じて前記スライスオブジェクト被覆を描くステップは、
前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭のそれぞれの外側に沿って複数の参照輪郭をそれぞれ描き、
前記参照輪郭のそれぞれの内側に沿って前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ描く、ことを含む、
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】
前記輪郭は、外層輪郭あるいは中空輪郭である、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７】
さらに、前記スライスオブジェクト被覆で取り囲まれた領域に、支持構造をそれぞれ描く、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】
３Ｄプリンティング部と、
前記３Ｄプリンティング部に接続され、水平方向に３Ｄモデルをスライスして複数のスライスイメージを取得し、前記スライスイメージを編集するように構成され、前記３Ｄプリンティング部を操作して前記編集されたスライスイメージに応じて３Ｄプリンティング動作を行わせる処理部と、
前記処理部に接続され、前記３Ｄモデルおよび複数のモジュールを記憶するように構成された記憶部と、を備え、前記処理部は、前記モジュールを実行して以下の動作を行う、
前記スライスイメージの複数のスライスオブジェクトを分析し、前記スライスオブジェクトの各輪郭に応じて複数のスライスオブジェクト被覆を描き、前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、前記スライスオブジェクトの一部から構成され、
前記スライスオブジェクト被覆の外側の前記スライスオブジェクトの他の部分をそれぞれ消去し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆を一体化して３Ｄモデル被覆を取得する、
ことを特徴とする３Ｄプリンティング装置。
【請求項９】
前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、同一の所定の厚さを有する、ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項１０】
前記処理部は、前記モジュールを実行して以下の動作を行う、
前記３Ｄモデル被覆の外側３Ｄ輪郭を分析して基準面上の前記外側３Ｄ輪郭の複数の座標位置に対応する複数のスライス数を取得し、
前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ変更する、
ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項１１】
前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から前記内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別する動作は、
所定の層数に応じて前記３Ｄモデル被覆のプリンティング領域を判別し、前記３Ｄモデル被覆の前記内側３Ｄ輪郭を変更する、ことを含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項１２】
前記スライスイメージの前記スライスオブジェクトを分析して前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭に応じて前記スライスオブジェクト被覆を描く動作は、
前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭のそれぞれの外側に沿って複数の参照輪郭をそれぞれ描き、
前記参照輪郭のそれぞれの内側に沿って前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ描く、ことを含む、
ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項１３】
前記輪郭は、外層輪郭あるいは中空輪郭である、ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄプリンティング装置。
【請求項１４】
前記処理部は、前記モジュールを実行して、さらに、前記スライスオブジェクト被覆で取り囲まれた領域に、支持構造をそれぞれ描く、ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄプリンティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元（３Ｄ）プリンティング技術に関し、より詳細には、３Ｄプリンティング装置および３Ｄプリンティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）の進歩に伴い、製造業の分野は三次元（３Ｄ）プリンティング技術を発展させ、この技術によれば、オリジナルのデザインコンセプトを迅速に製造できる。３Ｄプリンティング技術は、実際には、連続するラピッドプロトタイピング（ＲＰ）技術の一般的名称であり、その基本原理は、プリンティングプラットフォーム上への付加製造であり、ＲＰ装置を用いてスライスされたオブジェクトの複数の層を、スキャンを通じてプリンティングプラットフォーム上のＸ−Ｙ平面に形成し、スライスされたオブジェクトを積層して３Ｄオブジェクトを形成する。
現在の３Ｄプリンティング技術は、プリンティングの特殊用途、例えば、航空機の部品や人間の骨格向けに適用されてきた。しかしながら、３Ｄモデルを中空化する既存の方法は、３Ｄモデルの複数の三角メッシュの構造関係を判別することで、三次元モデルの中空としてよい領域とそうでない領域とを判別する。しかし、既存の中空化方法は、３Ｄモデルの被覆の内側３Ｄ輪郭が滑らかでない面を有し、被覆の厚さを実質的に調整できない、という問題がある。従って、中空構造の３Ｄモデルをどのようにしてプリントするか、という点が、本技術分野で最も重要な課題の１つであった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、滑らかな３Ｄモデル被覆を取得し、３Ｄモデル被覆に対してプリンティング動作を行って高品質な中空構造の３Ｄオブジェクトをプリントするようにした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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、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を提供する。前記３Ｄプリンティング装置は、水平方向に３Ｄモデルをスライスして複数のスライスイメージを取得し、前記スライスイメージを編集して当該編集されたスライスイメージに応じて３Ｄプリンティング動作を行うように構成される。前記３Ｄプリンティング方法は、前記スライスイメージの複数のスライスオブジェクトを分析し、前記スライスオブジェクトの各輪郭に応じて複数のスライスオブジェクト被覆を描き、前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、前記スライスオブジェクトの一部から構成され、前記スライスオブジェクト被覆の外側の前記スライスオブジェクトの他の部分をそれぞれ消去し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆を一体化して３Ｄモデル被覆を取得する、ことを特徴とする。
【０００５】
本発明の一の実施の形態において、前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、同一の所定の厚さを有する。
【０００６】
本発明の一の実施の形態において、さらに、前記３Ｄモデル被覆の外側３Ｄ輪郭を分析して基準面上の前記外側３Ｄ輪郭の複数の座標位置に対応する複数のスライス数を取得し、前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ変更する。
【０００７】
本発明の一の実施の形態において、前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から前記内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別するステップは、所定の層数に応じて前記３Ｄモデル被覆のプリンティング領域を判別し、前記３Ｄモデル被覆の前記内側３Ｄ輪郭を変更する、ことを含む。
【０００８】
本発明の一の実施の形態において、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクトを分析して前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭に応じて前記スライスオブジェクト被覆を描くステップは、前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭のそれぞれの外側に沿って複数の参照輪郭をそれぞれ描き、前記参照輪郭のそれぞれの内側に沿って前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ描く、ことを含む。
【０００９】
本発明の一の実施の形態において、前記輪郭は、外層輪郭あるいは中空輪郭である。
【００１０】
本発明の一の実施の形態において、前記３Ｄプリンティング方法は、さらに、前記スライスオブジェクト被覆で取り囲まれた領域に、支持構造をそれぞれ描く。
【００１１】
本発明は、３Ｄプリンティング部と、処理部と、記憶部とを備える３Ｄプリンティング装置を提供する。前記処理部は、前記３Ｄプリンティング部に接続される。前記処理部は、水平方向に３Ｄモデルをスライスして複数のスライスイメージを取得し、前記スライスイメージを編集するように構成される。前記処理部は、前記３Ｄプリンティング部を操作して前記編集されたスライスイメージに応じて３Ｄプリンティング動作を行わせる。前記記憶部は、前記処理部に接続される。前記記憶部は、前記３Ｄモデルおよび複数のモジュールを記憶するように構成される。前記処理部は、前記モジュールを実行して以下の動作を行う。前記スライスイメージの複数のスライスオブジェクトを分析し、前記スライスオブジェクトの各輪郭に応じて複数のスライスオブジェクト被覆を描き、前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、前記スライスオブジェクトの一部から構成され、前記スライスオブジェクト被覆の外側の前記スライスオブジェクトの他の部分をそれぞれ消去し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆を一体化して３Ｄモデル被覆を取得する。
【００１２】
本発明の一の実施の形態において、前記スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、同一の所定の厚さを有する。
【００１３】
本発明の一の実施の形態において、前記処理部は、前記モジュールを実行して以下の動作を行う。前記３Ｄモデル被覆の外側３Ｄ輪郭を分析して基準面上の前記外側３Ｄ輪郭の複数の座標位置に対応する複数のスライス数を取得し、前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別し、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ変更する。
【００１４】
本発明の一の実施の形態において、前記座標位置に対応する前記スライス数に基づいて、垂直方向において、前記外側３Ｄ輪郭から前記内側３Ｄ輪郭までの前記３Ｄモデル被覆の距離を判別する動作は、所定の層数に応じて前記３Ｄモデル被覆のプリンティング領域を判別し、前記３Ｄモデル被覆の前記内側３Ｄ輪郭を変更する、ことを含む。
【００１５】
本発明の一の実施の形態において、前記スライスイメージの前記スライスオブジェクトを分析して前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭に応じて前記スライスオブジェクト被覆を描く動作は、前記スライスオブジェクトの前記個別の輪郭のそれぞれの外側に沿って複数の参照輪郭をそれぞれ描き、前記参照輪郭のそれぞれの内側に沿って前記スライスオブジェクト被覆をそれぞれ描く、ことを含む。
【００１６】
本発明の一の実施の形態において、前記輪郭は、外層輪郭あるいは中空輪郭である。
【００１７】
本発明の一の実施の形態において、前記処理部は、前記モジュールを実行して、さらに、前記スライスオブジェクト被覆で取り囲まれた領域に、支持構造をそれぞれ描く。
【発明の効果】
【００１８】
以上より、本発明の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、３Ｄモデルを滑らかに中空にして３Ｄモデル被覆を取得し、水平方向及び垂直方向に沿って３Ｄモデル被覆の厚さをそれぞれ変更し、３Ｄモデルの内側３Ｄ輪郭の不均衡を低減することに適用される。従って、本発明の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、高品質な中空効果で３Ｄオブジェクトをプリントすることに適用される。
【００１９】
本発明の上述した、ならびに他の特徴や利点についての理解をより容易にするため、以下に複数の例示的な実施の形態を添付図面とともに詳細に説明する。
【００２０】
添付の図面は本発明の更なる理解のために供され、本明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施の形態を示し、以下の説明とともに、本発明の原理を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る三次元（３Ｄ）プリンティング装置の概略図である。
【００２２】
【図２】本発明の実施の形態に係る、スライスイメージを編集する概略図である。
【００２３】
【図３】本発明の別の実施の形態に係る、スライスイメージを編集する概略図である。
【００２４】
【図４】本発明の実施の形態に係る３Ｄモデルの概略図である。
【００２５】
【図５】図４に示す実施の形態のスライス数行列の概略図である。
【００２６】
【図６】図４に示す実施の形態に係る３Ｄモデルの側面図である。
【００２７】
【図７Ａ】図４に示す実施の形態に係る、スライスイメージを編集する概略図である。
【００２８】
【図７Ｂ】図４に示す実施の形態に係る、別のスライスイメージを編集する概略図である。
【００２９】
【図７Ｃ】図４に示す実施の形態に係る、さらに別のスライスイメージを編集する概略図である。
【００３０】
【図８】本発明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】
【００３１】
本発明の以下の好ましい実施の形態を参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面および以下の説明において同一の参照番号を使用し、それらは同一あるいは類似の構成要件を示す。
【００３２】
図１は、本発明の実施の形態に係る三次元（３Ｄ）プリンティング装置の概略図である。図１を参照すると、３Ｄプリンティング装置１００は、処理部１１０と、３Ｄプリンティング部１２０と、記憶部１３０とを備える。処理部１１０は、３Ｄプリンティング部１２０および記憶部１３０に接続される。本実施の形態では、処理部１１０は、３Ｄプリンティング部１２０を制御して３Ｄプリンティング動作を行わせるように構成される。本実施の形態では、３Ｄプリンティング部１２０は、例えば、プリンティングヘッドと、プリンティングプラットフォームと、駆動部と、を備える。例えば、プリンティングヘッドは、形成材料を溶解し、溶解した形成材料をプリンティングプラットフォーム上に供給して３Ｄプリンティング動作を実行する。さらに、３Ｄプリンティング部１２０は、３Ｄプリンティング動作を実行するために、プリンティングヘッド、プリンティングプラットフォーム、並びに駆動部と連携して用いられる他の構成要件（例えば、制御部、加熱モジュール、材料供給パイプ、プリンティングヘッドのリンケージ機構、等）を備えていてもよく、関連する構成要件への十分な指示及び助言については、この技術分野の通常の知識から得られ、その詳細な説明を繰り返さない。
【００３３】
本実施の形態では、処理部１１０は、例えば、処理チップ、イメージ処理チップまたは中央演算装置（ＣＰＵ）、あるいは他の汎用もしくは専用マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、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）、他の類似の処理回路、もしくはそれらの組み合わせを備える。
【００３４】
本実施の形態では、３Ｄプリンティング動作は、３Ｄプリンティング部１２０がプリンティングヘッドの移動経路を３Ｄモデルの複数のスライスイメージに従って制御し、プリンティングヘッドを制御してプリンティングプラットフォームの搬送面上にスライスオブジェクトをプリントすることをいい、このスライスイメージは、例えば、二次元（２Ｄ）イメージファイルである。本実施の形態では、３Ｄプリンティング部１２０は、スライスオブジェクトの複数の層を連続的にプリントし、スライスオブジェクトを積層してプリンティングプラットフォームの搬送面上に三次元オブジェクトを形成する。本実施の形態では、処理部１１０は、３Ｄイメージファイルを読み、編集インターフェイスにおいて３Ｄモデルを示してもよい。また、３Ｄモデルは、例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）あるいはアニメーションモデリングソフトウェア等を用いたコンピュータホストによって形成される。
【００３５】
本実施の形態では、記憶部１３０は、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリあるいは不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）である。記憶部１３０は、本発明の実施の形態に係るモジュールおよびデータを記憶するように構成され、処理部１１０がモジュールおよびデータを読むあるいは実行して、本発明の実施の形態に係るモデル編集動作あるいは三次元プリンティング動作を実行する。また、本発明の実施の形態に係るモジュールは、ソフトウェアあるいはハードウェア回路の態様で実行されるが、本発明はこれらに限定されない。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係る、スライスイメージを編集する概略図である。図１及び図２を参照すると、本実施の形態では、処理部１１０は、３Ｄモデルを水平にスライスし、複数のスライスイメージを取得し、かつスライスイメージを編集するよう構成される。一のスライスイメージを例に挙げると、本実施の形態では、処理部１１０は、初期スライスイメージ２００ａのスライスオブジェクトを分析し、スライスオブジェクトの輪郭２１０に応じたスライスオブジェクト被覆を描く。輪郭２１０によって取り囲まれた領域が、スライスオブジェクト(斜線領域)である。より詳細には、まず、処理部１１０は、スライスオブジェクトの輪郭２１０の外側に沿って参照輪郭２２０を描く。スライスイメージ２００ｂによって示されるように、輪郭２１０および参照輪郭２２０によって取り囲まれた部分は、参照領域である。次に、処理部１１０は、参照領域の内側に沿って別の参照輪郭２３０を描く。スライスイメージ２００ｃによって示されるように、処理部１１０は、輪郭２１０及び参照輪郭２３０で取り囲まれた領域を、スライスオブジェクト被覆に設定し、このスライスオブジェクト被覆は、スライスオブジェクトの一部を含む。次に、処理部１１０は、スライスオブジェクト被覆の外側のスライスオブジェクトの他の部分を削除する。スライスイメージ２００ｄによって示されるように、スライスオブジェクト被覆は、等距離の壁厚を有し得る。つまり、本実施の形態の３Ｄプリンティング装置１００は、滑らかなスライスオブジェクト被覆を取得し得る。本実施形態における前記の外側および内側は、スライスオブジェクトに関連する。本実施の形態では、内側は、スライスオブジェクトの本体を含む側であり、外側は、スライスオブジェクトの本体を含まない別の側である。
【００３７】
また、一の実施の形態においては、処理部１００はさらにスライスオブジェクト被覆を編集する。スライスイメージ２００ｅで示すように、処理部１００はスライスオブジェクトで取り囲まれた領域における支持構造２４０を描画してもよく、３Ｄプリンティング部１２０によってプリントされた３Ｄオブジェクトが十分な支持及び良好な堅牢性を有し得る。しかしながら、本発明の支持構造２４０は、図２のスライスイメージ２００ｅによって示された構成形態に限定されず、支持構造２４０は、異なるプリンティング要求あるいは三次元オブジェクトの種類に応じて決定されてよく、発明によって限定されない。また、本実施の形態のスライスイメージ２００ａから２００ｅは、スライスイメージの編集処理を示すためのみに用いられ、本発明のスライスオブジェクトの形状は図２に示すスライスイメージ２００ａから２００ｅによって示される形状に限定されない。
【００３８】
図３は、本発明の別の実施の形態に係る、スライスイメージを編集する概略図である。図１及び図３を参照すると、本実施の形態では、初期スライスイメージ３００ａのスライスオブジェクトが、輪郭を有していてもよい。スライスイメージ３００ａで示すように、スライスオブジェクトは、輪郭３１０および輪郭３４０で取り囲まれた領域である。本実施の形態では、輪郭３１０は、スライスオブジェクトの外側の輪郭であり、輪郭３４０は、スライスオブジェクトの穴の輪郭である。本実施の形態では、処理部１１０は、図２の実施の形態の上記編集方法を、外側の輪郭および穴の輪郭を有するスライスオブジェクトに対して行い、参照輪郭３２０および参照輪郭３３０を取得し得る。スライスイメージ３００ｂで示すように、処理部１１０は、輪郭３１０および参照輪郭３２０で取り囲まれている領域を、スライスオブジェクト被覆として設定し、輪郭３４０および参照輪郭３３０で取り囲まれた領域を、別のスライスオブジェクト被覆として設定してもよい。また、本実施の形態の処理部１１０は、さらに、２つのスライスオブジェクト被覆によって取り囲まれた領域（例えば、参照輪郭３２０と参照輪郭３３０との間の領域）に、支持構造を描き、３Ｄプリンティング装置１２０によってプリントされた３Ｄオブジェクトが、十分な支持と良好な堅牢性を有し得る。
【００３９】
しかしながら、当業者にとって、本実施の形態におけるスライスオブジェクトの分析方法およびスライスイメージの編集方法については、図２に示す実施の形態の説明から十分な指示及び助言を得られるので、その詳細な説明を繰り返さない。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態に係る３Ｄモデルの概略図である。図１および図４を参照すると、本実施の形態では、処理部１１０は、図２に示す実施の形態によって描かれたスライスオブジェクト被覆を有する複数のスライスイメージを一体化し、３Ｄモデル被覆４００を得る。本実施の形態では、３Ｄモデル被覆４００は、例えば、座標軸Ｘ、座標軸Ｙおよび座標軸Ｚによって形成される３Ｄスペース内に位置する。また、３Ｄモデル被覆４００は、座標軸Ｚに沿った基準面Ｓ１から、複数のスライスイメージの複数のスライスオブジェクト被覆を積層することで形成されてもよい。基準面Ｓ１は、座標軸Ｘおよび座標軸Ｙによって形成される平面であり、基準面Ｓ１は、例えば、プリンティングプラットフォームの運搬面である。３Ｄモデル被覆４００は、外側３Ｄ輪郭４１０および内側３Ｄ輪郭４２０を備えてよい。本実施の形態では、処理部１１０は、垂直方向の３Ｄモデル被覆４００の壁厚を変更してもよく、これについては以下図５から図７を参照して説明する。
【００４１】
図５は、図４に示す実施の形態のスライス数行列の概略図である。本実施の形態では、処理部１１０は、３Ｄモデル被覆４００の外側３Ｄ輪郭４１０を分析し、基準面Ｓ１上の外側３Ｄ輪郭４１０の複数の座標位置に対応する複数のスライス数を取得する。図５のスライス数行列で示すように、本実施の形態では、スライス数行列は、例えば、１１×１１行列である。スライス数行列は、座標（０、０）から座標（ｘ、ｙ）にそれぞれ対応する複数のスライス数情報を備えてよい。また、スライス数行列のスライス数情報は、それぞれ、３Ｄモデル被覆４００の外側３Ｄ輪郭４１０の複数の最高点位置のスライス数に相当し得る。
【００４２】
より具体的には、本実施の形態では、３Ｄモデル被覆４００は、例えば、スライスイメージの９９層を積層することで形成され、３Ｄモデル被覆４００の最高点位置は、スライスオブジェクト被覆の９９の層の厚さである。類推によって推定されることであるが、３Ｄモデル被覆４００の他の座標位置に対応する最高点位置は、それぞれ、スライスオブジェクト被覆を異なる数積層することで形成され得る。
【００４３】
図６は、図４に示す実施の形態に係る３Ｄモデルの側面図である。本実施の形態では、処理部１１０は、図５に示すスライス数行列の複数の座標位置に対応する複数のスライス数に基づいて、垂直方向の外側３Ｄ輪郭４１０から内側３Ｄ輪郭４２０までの３Ｄモデル被覆４００の距離を求め、複数のスライスイメージの複数のスライスオブジェクト被覆にそれぞれ変更してよい。スライスイメージ４０１、４０２、４０３を例に挙げると、スライスイメージ４０１、４０２、４０３は、それぞれ、３Ｄモデル被覆４００の異なるスライス位置にある。本実施の形態では、処理部１１０は、所定の距離ｈに応じて３Ｄモデル被覆４００の３Ｄ参照輪郭４３０を求め、スライス数は、所定の距離ｈの１単位として採用される。つまり、垂直方向（座標軸Ｚの方向）に、３Ｄモデル被覆４００が同じ距離ｈを有するように、処理部１１０は、外側３Ｄ輪郭４１０と３Ｄ参照輪郭４３０との間にプリンティング領域として３Ｄモデル被覆を設定し、また３Ｄ参照輪郭４３０と内側３Ｄ輪郭４２０との間に非プリンティング領域として３Ｄモデル被覆を設定してよい。つまり、３Ｄプリンティング装置１２０は、３Ｄ参照輪郭４３０と内側３Ｄ輪郭４２０との間の３Ｄモデル被覆に対して３Ｄプリンティング動作を行わない。
【００４４】
スライスイメージの具体的な編集方法について、図７Ａから図７Ｃを参照すると、図７Ａから図７Ｃは、図４に示す実施の形態に係るスライスイメージの編集の概略図である。また、以下の実施の形態では、所定の距離ｈが、スライスイメージの５つの層の積層されたスライスオブジェクトの厚さであると仮定するが、本発明はこれに限定されない。
【００４５】
本実施の形態では、図７Ａのスライスイメージ４０１は、例えば、３Ｄモデル被覆４００の８８番目のスライスイメージである。本実施の形態では、外側３Ｄ輪郭４１０に対応する輪郭４１０ａで取り囲まれた領域（斜線領域）は、スライスオブジェクト被覆である。処理部１１０は、スライスイメージ４０１中のスライスオブジェクト被覆の各座標位置に対応する領域が、プリンティング領域あるいは非プリンティング領域か判別する。つまり、各座標位置での、スライスイメージ４０１のスライスオブジェクト被覆の一部に対応するスライス数（８８）が、スライス数行列における対応する最高点位置のスライス数から所定の距離ｈまでの領域内にない場合、スライスオブジェクト被覆のこの部分は、非プリンティング領域であると判別される。例えば、座標位置（６、６）における３Ｄモデル被覆４００の最高点位置のスライス数は９９であるが、座標位置（６、６）におけるスライスイメージ４０１のスライスオブジェクト被覆のスライス数は８８である（８８＜９９−５）。従って、処理部１１０は、座標位置（６、６）におけるスライスイメージ４０１のスライスオブジェクト被覆は非プリンティング領域であると判別する。類推によって推定できることであるが、座標位置（５、５）、（６、５）、（７、５）、（５、６）、（７、６）、（５、７）、（６、７）、（７、７）におけるスライスイメージ４０１のスライスオブジェクト被覆もまた非プリンティング領域である（８８＜９７−５）。また、最高点位置における９３以下のスライス数を有するスライスイメージ４０１のスライスオブジェクト被覆の他の座標軸位置は、プリンティング領域である（例えば、８８≧９３−５）。従って、スライスイメージ４０１で示すように、処理部１１０は、輪郭４１０ａから輪郭４３０ａまでで取り囲まれた領域（斜線領域）を、プリンティング領域に設定し、輪郭４３０ａで取り囲まれた領域（非斜線領域）を、非プリンティング領域に設定する。
【００４６】
本実施の形態では、図７Ｂのスライスイメージ４０２は、例えば、３Ｄモデル被覆４００の８３番目の層のスライスイメージである。本実施の形態では、外側３Ｄ輪郭４１０に対応する輪郭４１０ｂおよび内側３Ｄ輪郭４２０に対応する輪郭４２０ｂで取り囲まれていた領域は、スライスオブジェクト被覆である。処理部１１０は、スライスイメージ４０２中のスライスオブジェクト被覆の各座標位置に対応する領域が、プリンティング領域あるいは非プリンティング領域であるか判別する。 つまり、各座標位置での、スライスイメージ４０２のスライスオブジェクト被覆の一部に対応するスライス数（８３）が、スライス数行列における対応する最高点位置に対応するスライス数から所定の距離ｈまでの領域内にない場合、スライスオブジェクト被覆のこの部分は、非プリンティング領域であると判別される。例えば、座標位置（４、４）、（５、４）、（６、４）、（７、４）、（８、４）、（４、５）、（８、５）、（４、６）、（８、６）、（４、７）、（８、７）、（４、８）、（５、８）、（６、８）、（７、８）、（８、８）における３Ｄモデル被覆４００の最高点位置のスライス数が、９０であるが、これらの座標位置におけるスライスイメージ４０２のスライスオブジェクト被覆のスライス数は、８３である（８３＜９０−５）。従って、処理部１１０は、これらの座標位置におけるスライスイメージ４０２のスライスオブジェクト被覆は、非プリンティング領域であると判別する。類推によって推定できることであるが、最高点位置における８８以下のスライス数を有するスライスイメージ４０２のスライスオブジェクト被覆の他の座標軸位置は、プリンティング領域である（例えば、８３≧８８−５）。従って、スライスイメージ４０２で示すように、処理部１１０は、輪郭４１０ｂから輪郭４３０ｂまでで取り囲まれた領域（斜線領域）をプリンティング領域に設定し、輪郭４３０ｂから輪郭４２０ｂで取り囲まれた領域（非斜線領域）を非プリンティング領域に設定する。
【００４７】
本実施の形態では、図７Ｃのスライスイメージ４０３は、例えば、３Ｄモデル被覆４００の７２番目のスライスイメージである。本実施の形態では、外側３Ｄ輪郭４１０に対応する輪郭４１０ｃ及び内側３Ｄ輪郭４２０に対応する輪郭４２０ｃで取り囲まれた領域は、スライスオブジェクト被覆である。処理部１１０は、スライスイメージ４０３中のスライスオブジェクト被覆の各座標位置に対応する領域が、プリンティング領域あるいは非プリンティング領域か判別する。つまり、各座標位置での、スライスイメージ４０３のスライスオブジェクト被覆の一部に対応するスライス数（７２）が、スライス数行列における対応する最高点位置のスライス数から所定の距離ｈまでの領域内にない場合、スライスオブジェクト被覆のこの部分は、非プリンティング領域であると判別される。例えば、座標位置（３、３）、（４、３）、（５、３）、（６、３）、（７、３）、（８、３）、（９、３）、（３、４）、（９、４）、（３、５）、（９、５）、（３、６）、（９、６）、（３、７）、（９、７）、（３、８）、（９、８）、（３、９）、（４、９）、（５、９）、（６、９）、（７、９）、（８、９）、（９、９）における３Ｄモデル被覆４００の最高点位置のスライス数が、８５であるが、これらの座標位置におけるスライスイメージ４０３のスライスオブジェクト被覆のスライス数は、７２である（７２＜８５−５）。従って、処理部１１０は、これらの座標位置におけるスライスイメージ４０３のスライスオブジェクト被覆は、非プリンティング領域であると判別する。類推によって推定できることであるが、最高点位置における７７以下のスライス数を有するスライスイメージ４０３のスライスオブジェクト被覆の他の座標軸位置は、プリンティング領域である（例えば、７２≧７７−５）。従って、スライスイメージ４０３で示すように、処理部１１０は、輪郭４１０ｃから輪郭４３０ｃまでで取り囲まれた領域（斜線領域）を、プリンティング領域に設定し、輪郭４３０ｃから輪郭４２０ｃまでで取り囲まれた領域（非斜線領域）を、非プリンティング領域に設定する。
【００４８】
従って、図６を参照すると、上記の実施の形態に係る３Ｄモデル被覆を編集する方法によれば、処理部１１０は、外側３Ｄ輪郭４１０と３Ｄ参照輪郭４３０との間の３Ｄモデル被覆のプリンティング領域に対して３Ｄプリンティング動作を行ってよく、３Ｄ参照輪郭４３０と内側３Ｄ輪郭４２０との間の３Ｄモデル被覆の非プリンティング層に対して３Ｄプリンティング動作を行わない。
【００４９】
図８は、本発明の実施の形態に係る３Ｄプリンティング方式を示すフローチャートである。図１および図８を参照すると、本実施の形態の３Ｄプリンティング方式は、少なくとも図１の３Ｄプリンティング装置１００に適用される。ステップＳ８１０では、処理部１１０は、複数のスライスイメージの複数のスライスオブジェクトを分析し、スライスオブジェクトの個別の輪郭に応じて複数のスライスオブジェクト被覆を描き、スライスオブジェクト被覆は、それぞれ、スライスオブジェクトの一部を含む。ステップＳ８２０では、処理部１１０は、スライスオブジェクト被覆の外側のスライスオブジェクトの他の部分をそれぞれ削除し、スライスイメージのスライスオブジェクト被覆を一体化して３Ｄモデル被覆を得る。ステップＳ８３０では、処理部１１０は、３Ｄモデル被覆の外側３Ｄ輪郭を分析し、基準面上の外側３Ｄ輪郭の複数の座標位置に対応する複数のスライス数を取得する。ステップＳ８４０では、処理部１１０は、座標位置に対応するスライス数に基づいて、垂直方向において、外側３Ｄ輪郭から内側３Ｄ輪郭までの３Ｄモデル被覆の距離を判別し、スライスイメージのスライスオブジェクト被覆をそれぞれ変更する。従って、本実施の形態の３Ｄプリンティング方式は、滑らかな３Ｄモデル被覆を取得し、編集した３Ｄモデル被覆に対してプリンティング動作を行い、高品質な中空効果で３Ｄオブジェクトをプリントし得る。
【００５０】
また、関連するスライスオブジェクト分析、編集方法、及び関連する装置の特徴については、十分な指示および助言が図１から図７Ｃの実施の形態から得られるので、それらの詳細な説明については、繰り返さない。
【００５１】
要約すると、本発明の３Ｄプリンティング装置および３Ｄプリンティング方法は、水平方向および垂直方向において３Ｄモデル被覆の厚さを正確に変更する用途に適用され、３Ｄモデルの内側３Ｄ輪郭の不均衡を低減する。従って、本発明の３Ｄプリンティング装置および３Ｄプリンティング方法は、滑らかな３Ｄモデル被覆を取得して、高品質の中空効果を有する３Ｄオブジェクトをプリントする用途に適用される。
【００５２】
本発明の範囲あるいは精神から逸脱しない限りにおいて本発明の構成に対して様々な改良および変形が可能である点は、当業者にとって明らかである。従って、特許請求の範囲およびその均等の範囲に含まれる限りにおいて、この発明の改良および変形を、本発明は包含している。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の実施の形態で提供される３Ｄオブジェクトプリンティング装置は、中空特徴を有する３Ｄオブジェクトをプリントし、高品質の中空効果を有する３Ｄオブジェクトをプリントするために適用される。
【符号の説明】
【００５４】
１００    ３Ｄプリンティング装置
１１０    処理部
１２０    ３Ｄプリンティング部
１３０    記憶部
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、２００ｅ、３００ａ、３００ｂ、４０１、４０２、４０３    スライスイメージ
２１０、２２０、２３０、２４０、３１０、３２０、３３０、３４０、４１０、４２０、４３０、４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃ、４２０ｂ、４２０ｃ、４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃ    輪郭
４００    ３Ｄモデル被覆
Ｘ、Ｙ、Ｚ    座標軸
Ｓ１    基準面
ｈ    距離
Ｓ８１０、Ｓ８２０、Ｓ８３０、Ｓ８４０    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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【外国語明細書】
2019014223000001.pdf