(57)【要約】      （修正有）【課題】従来技術では造形速度が遅いという欠点があり、プロセスの生産性が向上し、かつ１部品あたりのコストが削減されたハイブリッド部品を提供する。【解決手段】３次元（３−Ｄ）印刷装置は、処理ユニット、ベース１３０、及び印刷ヘッド１４０を備える。処理ユニットは第１デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行うように構成され、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節するための調節信号を受け取るように適合されている。印刷ヘッド１４０は処理ユニットに結合され、処理ユニットによって制御される。第２デジタル３次元モデルが承認された場合、処理ユニットは第２デジタル３次元モデルを保存し、印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、ベース上に造形材料を一層ずつ吐出させる。【選択図】図３
2015039883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行い、調節信号を受け取り、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節する処理ユニットと、
支持面を有するベースと
前記ベースの上方に位置し、前記処理ユニットに結合され、前記処理ユニットによって制御される印刷ヘッドと、
を備え、
前記第２デジタル３次元モデルが承認された場合、前記処理ユニットは、前記第２デジタル３次元モデルを保存し、前記印刷ヘッドを制御して、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を形成すべく前記ベースの前記支持面上に造形材料を一層ずつ吐出させる３次元印刷装置。
【請求項２】
前記処理ユニットに結合され、前記処理ユニットにより制御される３次元表示ユニットをさらに備え、
前記処理ユニットは、前記３次元表示ユニットを制御して、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像を表示させる請求項１に記載の３次元印刷装置。
【請求項３】
前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた前記第１の３次元画像がプレビュー及び承認された場合、前記処理ユニットは、前記印刷ヘッドを制御して、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた前記３次元物体を形成すべく、前記ベースの前記支持面上に前記造形材料を一層ずつ吐出させる請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項４】
前記調節信号に従って前記処理ユニットが前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節した場合、前記処理ユニットは、前記３次元表示ユニットを制御して、プレビュー及び承認又は調節用に、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像を表示させる請求項２または３に記載の３次元印刷装置。
【請求項５】
前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた前記第２の３次元画像がプレビュー及び承認された場合、前記処理ユニットは、前記印刷ヘッドを制御して、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた前記３次元物体を形成すべく、前記ベースの前記支持面上に前記造形材料を一層ずつ吐出させる請求項４に記載の３次元印刷装置。
【請求項６】
前記処理ユニットに結合され、動き感知領域における体の動きを検出し、検出された前記体の動きに従って前記調節信号を発生させる動き感知ユニットをさらに備える請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項７】
前記処理ユニットは、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルの大きさを調節し、前記第２デジタル３次元モデルを発生させる請求項１から６のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項８】
前記調節信号は、３次元実物体に関連付けられたデジタル３次元実物体情報であり、
前記処理ユニットは、前記デジタル３次元実物体情報の読み取り及び処理を行い、前記デジタル３次元実物体情報に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する請求項１から７のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項９】
前記デジタル３次元実物体情報は、前記３次元実物体のデジタル３次元スキャンファイルである請求項８に記載の３次元印刷装置。
【請求項１０】
前記処理ユニットは、前記デジタル３次元実物体情報に従って前記第１デジタル３次元モデルの大きさを調節し、前記第２デジタル３次元モデルを発生させる請求項８または９に記載の３次元印刷装置。
【請求項１１】
前記３次元物体と前記３次元実物体とは構造上適合する請求項８から１０のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項１２】
第１デジタル３次元モデルを読み取る段階と、
調節信号を受け取った場合、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節する段階と、
前記第２デジタル３次元モデルが承認された場合、前記第２デジタル３次元モデルを保存する段階、及び、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を印刷する段階と、
を備える３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１３】
プレビュー及び承認又は調節用に、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像を表示する段階と、
前記第１の３次元画像がプレビュー及び承認された場合、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた前記３次元物体を印刷する段階とをさらに備える請求項１２に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１４】
前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する段階の後に、プレビュー及び承認又は調節用に、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像を表示する段階をさらに備える請求項１２または１３に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１５】
動き感知領域における体の動きを検出する段階、及び、検出された前記体の動きに従って前記調節信号を発生させる段階をさらに備える請求項１２から１４のいずれか１項に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１６】
前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する段階は、前記第２デジタル３次元モデルを発生させるために、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルの大きさを調節する段階をさらに有する請求項１２から１５のいずれか１項に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１７】
３次元実物体をスキャンして前記調節信号を発生させる段階と、
前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する段階とをさらに備え、
前記調節信号は前記３次元実物体に関連付けられたデジタル３次元実物体情報である請求項１２から１６のいずれか１項に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は印刷装置、及びこれに関するプレビュー及び印刷方法に関する。より具体的には、３次元（３−Ｄ）印刷装置、及びこれに関するプレビュー及び印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）の進歩と共に、製造業者は、オリジナルの設計思想を急速に具現化するための３次元（３−Ｄ）印刷技術を開発してきた。３次元印刷技術は、一連のラピッドプロトタイピング（ＲＰ）技術の総称を意味するものであり、その基本原理は積層造形である。ここでは、ＲＰ機を使用してＸ−Ｙ平面にある加工対象物の断面形状をスキャンにより形成し、１層の厚さ分だけＺ座標に断続的にシフトさせ、最終的に３次元物体を形成する。３次元印刷技術は、幾何学的な形状によらずに適用可能であり、ＲＰ技術は、特に複雑な部品に対して優れた生産物を製造する。これにより、労力と処理時間を大きく省ける。モデルの幾何形状にユーザが触れ、実際に感じることができるように、あるいは、部品の組立能力や実行可能な機能を試験することすらできるように、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを用いて設計されたデジタル３次元モデルの物体を、より短い時間で３次元印刷技術は提供することが可能である。
【０００３】
しかしながら上記のＲＰ技術を利用することによって３次元物体を製造する既存の３次元印刷装置においては、コンピュータソフトウェアによって製造されたデジタル３次元モデルが読み取られた直後に、３次元印刷処理が直ちに実行される。結果として得られた３次元物体が期待を下回る場合には単に廃棄されるだけであり、続く印刷のためにデジタル３次元モデルを修正する必要がある。その結果、既存の３次元印刷装置は、使用及び運転の観点から不便であり、造形材料を無駄にしがちで、製造コストが上昇しかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、３次元（３−Ｄ）印刷装置、及び３次元プレビュー及び３次元印刷方法に向けられ、３次元印刷が実際に実行される前に３次元物体の印刷結果を予め検査又は調節するために、印刷されるべき３次元物体を３次元的にプレビューできるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、処理ユニット、ベース、及び印刷ヘッドを含んだ３次元印刷装置を提供する。処理ユニットは第１デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行うように構成される。さらに、処理ユニットは、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節するための調節信号を受け取るように適合されている。ベースは支持面を有する。印刷ヘッドはベースの上方に位置し、処理ユニットに結合され、処理ユニットによって制御される。第２デジタル３次元モデルが承認された場合、処理ユニットは、第２デジタル３次元モデルを保存し、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を形成すべく、印刷ヘッドを制御して、ベースの支持面上に造形材料を一層ずつ吐出させる。
【０００６】
本発明の実施例における３次元プレビュー及び３次元印刷方法は、以下のステップを含む。第１デジタル３次元モデルを読み取る。調節信号を受け取った後、調節信号に従って、第１デジタル３次元モデルが第２デジタル３次元モデルに調節される。第２デジタル３次元モデルが承認された場合、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体が印刷される。
【発明の効果】
【０００７】
ユーザによってデジタル３次元モデルが構築された後、３次元印刷装置は、ユーザに３次元印刷装置の処理ユニットを利用させて、デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行うことができる。デジタル３次元モデルは、ユーザの要求を満たすように繰り返し調節されてよい。印刷動作をユーザが承認した後、処理ユニットは印刷ヘッドを制御して、調節されたデジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を形成すべく、ベース上に造形材料を一層ずつ吐出させる。これにより、造形材料を無駄にせずにユーザの好みや要求を満足させる３次元物体が印刷されるであろう。その結果、３次元印刷装置は、使用及び運転の観点から便利さ及び有用性によって特徴付けられ、造形材料の無駄が防止されるであろうし、製造コストも削減されるであろう。
【０００８】
発明をさらに詳細に記載するために、いくつかの実施例と、これに伴う図面を以下に詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面は、発明の理解を深めるように含まれるものであり、本明細書に組み込まれ、その一部分を構成する。図面は、記載事項と共に発明の実施例を例示するものであり、発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１０】
【図１】本発明の実施例に従った３次元印刷装置の動作環境を例示する概略図である。
【００１１】
【図２Ａ】本発明の実施例に従った３次元印刷装置の一部分を例示する概略ブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の実施例に従った３次元印刷装置の一部分を例示する概略ブロック図である。
【００１２】
【図３】本発明の実施例に従った３次元印刷装置のいくつかの構成要件を例示する概略図である。
【００１３】
【図４】本発明の実施例に従った３次元印刷装置のいくつかの構成要件を用いた状況を例示する概略図である。
【００１４】
【図５】本発明の実施例に従った第１の３次元画像と実物体との間の関係を例示する概略図である。
【００１５】
【図６】本発明の実施例に従った、第２の３次元画像、実物体、及び３次元物体の間の関係を例示する概略図である。
【００１６】
【図７】本発明の実施例に従った３次元プレビュー及び３次元印刷方法を例示する概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下において実施例とこれに伴う図面を提供することにより、上述の、並びにその他の詳細な記載、特徴、及び効果をより一層理解できるように記載されていることは理解されるべきである。以下の実施例においては、"上"、"下"、"前"、"後"、"左"、及び"右"のように方向を示すために使用される用語は、単に、添付の図面中における方向について言及するのみである。従って、方向を示す用語は、発明を限定するためというよりは、むしろ説明のために使用されるものである。さらに、以下の実施例においては、同一の又は同様な参照番号は、同一の又は同様な要素を表す。
【００１８】
図１は、本発明の実施例に従った３次元印刷装置の動作環境を例示する概略図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施例に従った３次元印刷装置を例示する概略ブロック図である。図３は、本発明の実施例に従った３次元印刷装置のいくつかの構成要件を例示する概略図である。図１及び図３を参照すると、本実施例における３次元印刷装置１００は、処理ユニット１１０、ベース１３０、及び印刷ヘッド１４０を含む。処理ユニット１１０は、印刷ヘッド１４０に結合され、これを制御する。本実施例における処理ユニット１１０は、デジタル３次元モデルを読み取る役割を果たしてよい。ここで、デジタル３次元モデルは、例えばコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）又はアニメーションモデリングソフトウェアを用いてコンピュータホスト２００により構築されたデジタル３次元画像ファイルであってよい。３次元印刷装置１００は、デジタル３次元モデルに従って３次元物体１０を印刷するように適合されている。
【００１９】
上述に加えて、印刷ヘッド１４０によって供給される造形材料を支持するための支持面１３２をベース１３０が有する。印刷ヘッド１４０はベース１３０の上方に位置し、処理ユニット１１０によって制御され、造形材料の複数の層を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出する。造形材料の複数の層は、互いの上に積層されて３次元物体１０を形成する。本実施例に従うと、印刷ヘッド１４０によって支持面１３２上に層ごとに吐出される造形材料は、構築材、構築材を支持する支持材、及び、構築材と支持材との間に位置する離型材を含んでよい。特に、支持面１３２上に吐出される造形材料は、３次元物体１０の構築材のみでなく、３次元物体を支持する支持材と、構築材と支持材との間に位置する離型材をも含む。支持面１３２上に吐出される造形材料が硬化された後、３次元物体１０を得るために、続いて支持材及び離型材が除去されてよい。
【００２０】
本実施例における３次元印刷装置１００は、印刷ヘッド１４０に結合された少なくとも１つの材料供給ライン１５０をさらに含んでよい。材料供給ライン１５０は、熱溶解性の造形材料から成る固体状態のスプールであってよい。造形材料の複数の層を形成すべく、溶解状態にある造形材料が印刷ヘッド１４０から押し出され、支持面１３２上に一層ずつ積層されるように、固体状態のスプールは加熱ユニットによって加熱されてよい。造形材料の複数の層は、続いて硬化及び乾燥されて３次元物体１０を形成する。本発明の他の実施例においては、材料供給ライン１５０は、液体又はゲル様の造形材料を印刷ヘッド１４０へと搬送及び伝送するパイプであってもよい。その後、液体又はゲル様の造形材料が印刷ヘッド１４０から押し出され、支持面１３２上で成形され、次いで、造形材料が硬化及び乾燥されて３次元物体１０を形成する。
【００２１】
本実施例において処理ユニット１１０は、第１デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行うように構成される。第１デジタル３次元モデルが承認された場合、処理ユニット１１０は印刷ヘッド１４０を制御して、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。しかしながら、第１デジタル３次元モデルを調節することをユーザが意図した場合、媒体を用いて調節信号が発生され、次いで処理ユニット１１０によって受け取られてよい。そうすることで、処理ユニット１１０は、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節する。調節された第２デジタル３次元モデルがユーザによって承認された場合には、処理ユニット１１０は、第２デジタル３次元モデルを保存し、印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。ここで記載される第１デジタル３次元モデルは、例えばＣＡＤ又はアニメーションモデリングソフトウェアを用いてコンピュータホスト２００により構成されていてよいことに注意されたい。処理ユニット１１０は初期の第１デジタル３次元モデルを読み取り、３次元表示ユニット１２０を制御して、プレビュー及び承認又は調節用に、初期の第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像２０を表示させる。しかしながら本発明の他の実施例においては、第１デジタル３次元モデルは、コンピュータホスト２００によって構成された初期のデジタル３次元モデルではなく、任意の調節されたデジタル３次元モデルであってもよい。もちろん、プレビュー及び承認又は調節の回数は発明において限定されるものではない。また、複数回の調節及び承認を行った後に、処理ユニット１１０が印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させることが可能である。
【００２２】
図４は、本発明の実施例に従った３次元印刷装置のいくつかの構成要件を用いた状況を例示する概略図である。図２Ａ及び２Ｂから図４を参照すると、本実施例における３次元印刷装置は、処理ユニット１１０に結合される３次元表示ユニット１２０をさらに含んでよい。３次元表示ユニット１２０は、ユーザによるプレビュー及び承認又はさらなる調節が行えるように、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像２０を表示するように、処理ユニット１１０によって制御される。第１の３次元画像２０がユーザによってプレビュー及び承認された場合、処理ユニット１１０は印刷ヘッド１４０を制御して、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。しかしながら、プレビュー後に第１デジタル３次元モデルを調節することをユーザが意図した場合、媒体を用いて調節信号が発生され、次いで処理ユニット１１０によって受け取られてよい。そうすることで処理ユニット１１０は、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節し、また、３次元表示ユニット１２０を制御して、ユーザによるプレビュー及び承認又は調節用に、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像３０を表示させる。第２の３次元画像３０がユーザによってプレビュー及び承認された場合には、処理ユニット１１０は印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。ここで記載される第１デジタル３次元モデルは、例えばＣＡＤ又はアニメーションモデリングソフトウェアを用いてコンピュータホスト２００により構成されていてよいことに注意されたい。処理ユニット１１０は初期の第１デジタル３次元モデルを読み取り、３次元表示ユニット１２０を制御して、プレビュー及び承認又は調節用に、初期の第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像２０を表示させる。しかしながら本発明の他の実施例においては、第１デジタル３次元モデルは、コンピュータホスト２００によって構成された初期のデジタル３次元モデルではなく、任意の調節されたデジタル３次元モデルであってもよい。もちろん、プレビュー及び承認又は調節の回数は発明において限定されるものではない。また、複数回の調節及び承認を行った後に、処理ユニット１１０が印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させることが可能である。
【００２３】
上述の媒体は、例えば、処理ユニット１００に結合され、動き感知領域１６２中のユーザの体の動きを検出し、検出された体の動きに応じて調節信号を発生する３次元印刷装置１００の動き感知ユニット１６０である。これにより、調節信号に従って、処理ユニット１１０がデジタル３次元モデルを調節することができる。特に、動き感知ユニット１６０は、ユーザの手のジェスチャーの変化を検出することにより調節信号を発生してよい。処理ユニット１１０は、例えば、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルの大きさを調節して、第１デジタル３次元モデルとは大きさが異なる第２デジタル３次元モデルを発生させてよい。次いで処理ユニット１１０は３次元表示ユニット１２０を制御して、ユーザによるプレビュー及び承認又は調節用に、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像３０を表示させる。すなわち、デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元画像をプレビューすることを通じて、ユーザが、例えばジェスチャーの変化を用いてデジタル３次元モデルの大きさを調節することができる。もちろん、調節されるべきデジタル３次元モデルの所望の特性パラメータ（例えば、色、形状等）を入力インターフェースを介してユーザが入力し、処理ユニット１１０に所望の特性パラメータを読み取らせ、これに従ってデジタル３次元モデルを調節させることも可能である。当業者であれば、本実施例及び付随する図面が単に説明のためであり、デジタル３次元モデルを調節する方法及び様式が発明において限定されるものでないことを理解すべきである。
【００２４】
さらに、デジタル３次元モデルの印刷結果をユーザが実質的にプレビューできるように、３次元物体１０が形成されるべき支持面１３２上の所定の位置において３次元画像が表示されてよい。特に、処理ユニット１１０がデジタル３次元モデルを読み取った後に、デジタル３次元モデルの空間データが、支持面１３２上の対応するＸ−Ｙ−Ｚ座標に変換されてよく、３次元物体１０が形成されるべき支持面１３２上の所定の位置が設定される。支持面１３２上においてデジタル３次元モデルの印刷結果をユーザが感じることができるように、次いで処理ユニット１１０は３次元表示ユニット１２０を制御して、デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元画像を所定の位置において表示させる。
【００２５】
図５は、本発明の実施例に従った第１の３次元画像と実物体との間の関係を例示する概略図である。図６は、本発明の実施例に従った、第２の３次元画像、実物体、及び３次元物体の間の関係を例示する概略図である。図５及び図６を参照すると、本実施例において３次元印刷装置１００は、３次元実物体に従って３次元物体を印刷することができる。例えば、３次元実物体は開口４２を有するウォーターボトル４０であり、開口４２に適合する蓋を印刷することをユーザが意図している。ここでユーザは、まず、蓋の第１デジタル３次元モデルをコンピュータホスト２００を用いて構築する。処理ユニット１１０は、第１デジタル３次元モデルを読み取り、３次元表示ユニット１２０を制御して、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像２０、つまり蓋の第１の３次元画像を表示させる。本実施例においてユーザは、例えば、ベース１３０上にウォーターボトル４０を置いてよい。そして処理ユニット１１０は、３次元表示ユニット１２０を制御して、ウォーターボトル４０の開口４２が位置する場所において蓋の３次元画像を表示させることができる。これにより、ユーザは第１デジタル３次元モデルの印刷結果を感じることができ、開口４２の形状、及び開口４２と蓋の第１の３次元画像２０との間の適合関係に従って、第１デジタル３次元モデルを調節すべきか否かを決定することができる。この時、蓋の第１の３次元画像２０がユーザによってプレビュー及び承認された場合、処理ユニット１１０は印刷ヘッド１４０を制御して、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元の蓋１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。
【００２６】
プレビュー後、例えば蓋の第１の３次元画像２０の大きさを小さくするように、蓋の第１の３次元画像２０を調節することをユーザが意図した場合には、動き感知ユニット１６０又はその他の任意の入力媒体によって調節信号が発生されてよい。動き感知ユニット１６０は、動き感知領域１６２におけるユーザの体の動きを検出してよく、これにより、調節信号に従って処理ユニット１１０がデジタル３次元モデルを調節することができるように、検出された体の動きに従って調節信号を発生してよい。特に、動き感知ユニット１６０は、例えばユーザのジェスチャーを検出することにより調節信号を発生してよい。この時、処理ユニット１１０が調節信号を受け取り、これに従って、第１デジタル３次元モデルよりも大きさの小さい第２デジタル３次元モデルへと第１デジタル３次元モデルを調節する。これに加えて、処理ユニット１１０は、ユーザによるプレビュー及び承認又はさらなる調節用に、３次元表示ユニット１２０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像（つまり、図６に示されるように、小さな大きさを有する第２の３次元画像３０）を表示させる。蓋の第２の３次元画像３０がユーザによってプレビュー及び承認された場合、処理ユニット１１０は印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０（つまり、図６に示されるように、開口４２に構造的に適合する蓋）を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。ユーザは３次元印刷装置１００を用いて、実物体に適合する３次元物体１０を実物体に基づいて印刷することができる。よって、３次元印刷装置の有用性が増大するであろう。
【００２７】
本発明の他の実施例においては、処理ユニット１１０は、例えば３次元スキャンユニット１７０にさらに結合されてよい。３次元スキャンユニット１７０は、３次元実物体をスキャンし、これにより３次元実物体に関連付けられたデジタル３次元実物体情報４０を発生するように構成される。本実施例においては、デジタル３次元実物体情報４０が調節信号である。例えば、３次元実物体は開口を有するウォーターボトルであり、開口に適合する蓋を印刷することをユーザが意図している。ウォーターボトルに関連付けられたデジタル３次元実物体情報４０を発生させるために、ユーザはまず、３次元スキャンユニット１７０によってウォーターボトルに対して３次元スキャンを実行してよい。ここでは、デジタル３次元実物体情報４０はウォーターボトルのデジタル３次元スキャンファイルである。例えばユーザは、処理ユニット１１０が第１デジタル３次元モデルを読み取ることができるように、コンピュータホスト２００を用いて蓋の第１デジタル３次元モデルを構築してよい。次いでユーザは、デジタル３次元実物体情報４０に従って、第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節してよい。特に、モデリングソフトウェアを利用することによって、ユーザは、蓋に関連付けられた第１デジタル３次元モデルを、ウォーターボトルの開口に関連付けられたデジタル３次元実物体情報４０に適合させてよい。開口４２と蓋との噛み合わせに従って、第１デジタル３次元モデルがさらに調節が必要か否かを決定することができる。この時、蓋に関連付けられた第１デジタル３次元モデルが承認された場合、処理ユニット１１０は印刷ヘッド１４０を制御して、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元の蓋１０を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。
【００２８】
蓋に関連付けられた第１デジタル３次元モデルを調節することをユーザが意図した場合、モデリングソフトウェア又はその他の任意の適切なコンピュータソフトウェアを用いて、デジタル３次元実物体情報４０に関連付けられた開口４２と、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた蓋との噛み合わせに従って、ユーザは、（第１デジタル３次元モデルよりもその大きさが小さい）第２デジタル３次元モデルへと第１デジタル３次元モデルを調節してよい。ここで、第２デジタル３次元モデルが承認された場合、処理ユニット１１０は第２デジタル３次元モデルを保存し、印刷ヘッド１４０を制御して、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体１０（つまり、図６に示されるように、開口４２に構造的に適合する蓋）を形成すべく、支持面１３２上に造形材料を一層ずつ吐出させる。ユーザは３次元印刷装置１００を用いて、実物体に適合する３次元物体１０を実物体に基づいて印刷することができる。よって、３次元印刷装置の有用性が増大するであろう。
【００２９】
図７は、本発明の実施例に従った３次元プレビュー及び３次元印刷方法を例示する概略ブロック図である。上述の記載から導出される３次元プレビュー及び３次元印刷方法が３次元印刷装置１００に対して応用できる。図７を参照すると、３次元プレビュー及び３次元印刷方法は、以下のステップを含む。ステップＳ１１０において、デジタル３次元モデルが読み取られる。本実施例においては、第１デジタル３次元モデルは、コンピュータホストによって確立された初期のデジタル３次元モデルであってよい。３次元印刷装置１００の処理ユニット１１０は、第１デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行うように適合されている。もちろん、発明はそのことに限定されるものではない。本発明の他の実施例においては、第１デジタル３次元モデルは、コンピュータホストによって構成された初期のデジタル３次元モデルではなく、任意の調節されたデジタル３次元モデルであってもよい。本発明の実施例においては、ユーザによるプレビュー及び承認又は調節用に、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像を表示する３次元表示ユニット１２０を３次元印刷装置１００がさらに含んでよい。ステップＳ１２０において、デジタル３次元モデルが承認されるか否かが決定される。特に、ユーザは、第１デジタル３次元モデルを調節するため又は承認するために、媒体を用いて調節信号又は承認信号を発生させてよい。媒体は、入力インターフェース又は動き感知ユニット１６０であってよい。本発明の実施例においては、３次元表示ユニット１２０が第１の３次元画像を表示した後、動き感知ユニット１６０が、動き感知領域におけるユーザの体の動きを検出してよく、次いで、検出された体の動きに従って調節信号又は承認信号を発生してよい。媒体はまたモデリングソフトウェアであってもよい。ユーザは、３次元実物体をスキャンすることによってデジタル３次元実物体情報を取得してよく、また、デジタル３次元実物体情報に従って、モデリングソフトウェアによって第１デジタル３次元モデルを調節してよい。３次元印刷装置は、その処理ユニットを用いて調節信号又は承認信号を受け取ってよい。
【００３０】
第１デジタル３次元モデルが承認された場合、ステップＳ１３０において、３次元物体が印刷される。特に、第１デジタル３次元モデルがユーザによってプレビュー及び承認され、ユーザが媒体を用いて承認信号を発生させた場合、第１デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体が印刷される。
【００３１】
本発明の実施例においては、ユーザが第１デジタル３次元モデルを承認せずに媒体を用いて調節信号を発生させた場合、ステップＳ１４０において３次元印刷装置は、調節信号に従ってデジタル３次元モデルを調節する。特に調節信号を受け取った後で処理ユニットは、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節する。例えば処理ユニットは、調節信号に従って第１デジタル３次元モデルの大きさを調節し、第１デジタル３次元モデルとは大きさの異なる第２デジタル３次元モデルを発生させてよい。本発明の実施例においては、次に、ユーザによるプレビュー及び承認又は調節用に、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像を３次元表示ユニット１２０が表示してよい。ユーザによるプレビューの後、ユーザは媒体を用いて３次元印刷装置に対して再び調節信号を発生してもよいし、あるいは承認信号を発生してもよい。この場合はつまり、ステップＳ１３０が再び実行される。
【００３２】
第２デジタル３次元モデルが承認された場合、ステップＳ１３０において３次元物体が印刷される。つまり、第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体が印刷される。ユーザが第２デジタル３次元モデルをプレビュー及び承認せずに、媒体を用いて調節信号を再び発生させた場合、３次元印刷装置は、ステップＳ１４０を再び実行してよい。承認信号が受け取られるまで調節が続けられ、プレビュー及び承認されたデジタル３次元モデルに従って、プレビュー及び承認されたデジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体が印刷される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
ここに記載される３次元印刷装置においては、ユーザによってデジタル３次元モデルが構築された後、処理ユニットがデジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行うことができるように、処理ユニットは３次元表示ユニット及び印刷ヘッドに結合され、これらを制御する。デジタル３次元モデルは、ユーザの期待を満たすように繰り返し調節されてよい。印刷動作をユーザが承認した後、処理ユニットは印刷ヘッドを制御して、調節されたデジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を形成すべく、ベース上に造形材料を一層ずつ吐出させる。これにより、ユーザの好みや要求を満足させる３次元物体が印刷され、造形材料が無駄になることを防ぐことができるであろう。さらに３次元印刷装置は、実物体に従って、実物体に適合する３次元物体を印刷することができる。つまり、実物体と３次元画像との間の関係に基づいて、実物体に適合する３次元物体を印刷するように、ユーザはデジタル３次元モデルを調節することができる。その結果、３次元印刷装置は、使用及び運転の観点から便利さ及び有用性によって特徴付けられ、造形材料の使用が節約され、製造コストも削減されるであろう。
【００３４】
上述の実施例を参照して発明を記載したが、当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく記載される実施例に対して変更を実施できることは明らかであろう。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されるものであり、上述の詳細な記載によって定義されるものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ３次元物体、  ２０  第１の３次元画像、  ３０  第２の３次元画像、  ４０  ウォーターボトル（デジタル３次元実物体情報）、  ４２  開口、  １００  ３次元印刷装置、  １１０  処理ユニット、  １２０  ３次元表示ユニット、  １３０  ベース、  １３２  支持面、  １４０  印刷ヘッド、  １５０  材料供給ライン、  １６０  動き感知ユニット、  １６２  動き感知領域、  １７０  ３次元スキャンユニット、  ２００  コンピュータホスト
【図１】
2015039883.tif 000003
【図２Ａ】
2015039883.tif 000004
【図２Ｂ】
2015039883.tif 000005
【図３】
2015039883.tif 000006
【図４】
2015039883.tif 000007
【図５】
2015039883.tif 000008
【図６】
2015039883.tif 000009
【図７】
2015039883.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月5日(2015.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元実物体をスキャンして調節信号を発生させる３次元スキャンユニットと、
第１デジタル３次元モデルの読み取り及び処理を行い、前記調節信号を受け取り、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節する処理ユニットと、
支持面を有するベースと
前記ベースの上方に位置し、前記処理ユニットに結合され、前記処理ユニットによって制御される印刷ヘッドと、
を備え、
前記第２デジタル３次元モデルが承認された場合、前記処理ユニットは、前記第２デジタル３次元モデルを保存し、前記印刷ヘッドを制御して、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を形成すべく前記ベースの前記支持面上に造形材料を一層ずつ吐出させ、
前記調節信号は、前記３次元実物体に関連付けられたデジタル３次元実物体情報であり、
前記処理ユニットは、前記デジタル３次元実物体情報の読み取り及び処理を行い、前記デジタル３次元実物体情報に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する
３次元印刷装置。
【請求項２】
前記処理ユニットに結合され、前記処理ユニットにより制御される３次元表示ユニットをさらに備え、
前記処理ユニットは、前記３次元表示ユニットを制御して、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像を表示させる請求項１に記載の３次元印刷装置。
【請求項３】
前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた前記第１の３次元画像がプレビュー及び承認された場合、前記処理ユニットは、前記印刷ヘッドを制御して、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた前記３次元物体を形成すべく、前記ベースの前記支持面上に前記造形材料を一層ずつ吐出させる請求項２に記載の３次元印刷装置。
【請求項４】
前記調節信号に従って前記処理ユニットが前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節した場合、前記処理ユニットは、前記３次元表示ユニットを制御して、プレビュー及び承認又は調節用に、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像を表示させる請求項２または３に記載の３次元印刷装置。
【請求項５】
前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた前記第２の３次元画像がプレビュー及び承認された場合、前記処理ユニットは、前記印刷ヘッドを制御して、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた前記３次元物体を形成すべく、前記ベースの前記支持面上に前記造形材料を一層ずつ吐出させる請求項４に記載の３次元印刷装置。
【請求項６】
前記処理ユニットに結合され、動き感知領域における体の動きを検出し、検出された前記体の動きに従って前記調節信号を発生させる動き感知ユニットをさらに備える請求項１から５のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項７】
前記処理ユニットは、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルの大きさを調節し、前記第２デジタル３次元モデルを発生させる請求項１から６のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項８】
前記デジタル３次元実物体情報は、前記３次元実物体のデジタル３次元スキャンファイルである請求項１から７のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項９】
前記処理ユニットは、前記デジタル３次元実物体情報に従って前記第１デジタル３次元モデルの大きさを調節し、前記第２デジタル３次元モデルを発生させる請求項１から８のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項１０】
前記３次元物体と前記３次元実物体とは構造上適合する請求項１から９のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項１１】
前記３次元物体と前記３次元実物体とは異なるものである請求項１から１０のいずれか１項に記載の３次元印刷装置。
【請求項１２】
第１デジタル３次元モデルを読み取る段階と、
３次元実物体をスキャンして調節信号を発生させる段階と、
前記調節信号を受け取った場合、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを第２デジタル３次元モデルへと調節する段階と、
前記第２デジタル３次元モデルが承認された場合、前記第２デジタル３次元モデルを保存する段階、及び、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた３次元物体を印刷する段階と、
を備え、
前記調節信号は前記３次元実物体に関連付けられたデジタル３次元実物体情報である
３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１３】
プレビュー及び承認又は調節用に、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた第１の３次元画像を表示する段階と、
前記第１の３次元画像がプレビュー及び承認された場合、前記第１デジタル３次元モデルに関連付けられた前記３次元物体を印刷する段階とをさらに備える請求項１２に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１４】
前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する段階の後に、プレビュー及び承認又は調節用に、前記第２デジタル３次元モデルに関連付けられた第２の３次元画像を表示する段階をさらに備える請求項１２または１３に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１５】
動き感知領域における体の動きを検出する段階、及び、検出された前記体の動きに従って前記調節信号を発生させる段階をさらに備える請求項１２から１４のいずれか１項に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１６】
前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルを前記第２デジタル３次元モデルへと調節する段階は、前記第２デジタル３次元モデルを発生させるために、前記調節信号に従って前記第１デジタル３次元モデルの大きさを調節する段階をさらに有する請求項１２から１５のいずれか１項に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【請求項１７】
前記３次元物体と前記３次元実物体とは異なるものである請求項１２から１６のいずれか１項に記載の３次元プレビュー及び３次元印刷方法。
【外国語明細書】
2015039883000001.pdf