(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の直交座標系の画素またはベクトルとして第１のメモリ（１８）に保存されている所定の画像データに基づいて、回転軸線（４）を中心として回転可能なステージ（３）上に流動性材料を塗布するための装置（１）であって、
前記装置（１）は、少なくとも１つの印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）を有し、前記少なくとも１つの印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）は、前記流動性材料の材料液滴を吐出するための相互に所定のノズル間隔を置いて配置された複数のノズルを有し、前記ステージに対して垂直方向に所定の間隔を置いて配置されており、
前記装置（１）は、前記少なくとも１つの印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）に対して相対的に前記ステージ（３）を位置決めするため、かつ、前記材料液滴の吐出を制御するための制御装置（８）を有し、
第２のメモリ（１９）が設けられており、前記第２のメモリ（１９）には、特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）が、特定の直交座標系の座標における直交座標格子点として保存されており、
ただし、前記複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’．．Ｒ７’，Ｒ１’’．．Ｒ１３’’）上に配置されており、かつ、第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線（Ａ１，Ａ１’）上に配置されており、さらには、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線（Ａ２，Ａ２’，Ａ３’）上に配置されており、
コンピュータ（１５）が設けられており、前記コンピュータ（１５）を用いて、前記直交座標格子点が、前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較され、
前記ステージに対する前記ノズルの位置が、前記比較の結果一致していることが判明した前記特別な極座標格子点（２０Ａ，２０Ｂ）の位置に対応している場合にのみ、前記ノズルが材料液滴を吐出するように、前記印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）の前記ノズルを制御することができる、
装置（１）。
【請求項２】
前記第１のメモリ（１８）には、少なくとも２つの材料液滴層から製造すべき積層体（２）の第１の層および第２の層に関する画像データが保存されており、
前記第２のメモリ（１９）には、特別な極座標格子点（２０，２０’）を有する第１の集合および第２の集合が保存されており、
前記第１の集合および前記第２の集合では、前記極座標格子点（２０，２０’）が前記特定の極座標格子内にそれぞれ異なるように配置されており、
前記コンピュータ（１５）を用いて、
・前記第１の集合の前記極座標格子点（２０）を前記特定の直交座標系の座標に変換することができ、こうして得られた第１の直交座標格子点を、前記第１の層の前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較することができ、
・前記第２の集合の前記極座標格子点（２０’）を前記特定の直交座標系の座標に変換することができ、こうして得られた第２の直交座標格子点を、前記第２の層の前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較することができる、
請求項１記載の装置（１）。
【請求項３】
特定の直交座標系の画素またはベクトルとして第１のメモリ（１８）に保存されている所定の画像データに基づいて、回転軸線（４）を中心として回転可能なステージ（３）上に流動性材料を塗布するための装置（１）であって、
前記装置（１）は、少なくとも１つの印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）を有し、前記少なくとも１つの印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）は、前記流動性材料の材料液滴を吐出するための相互に所定のノズル間隔を置いて配置された複数のノズルを有し、前記ステージに対して垂直方向に所定の間隔を置いて配置されており、
前記装置（１）は、前記少なくとも１つの印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）に対して相対的に前記ステージ（３）を位置決めするため、かつ、前記材料液滴の吐出を制御するための制御装置（８）を有し、
第２のメモリ（１９）が設けられており、前記第２のメモリ（１９）には、特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）が保存されており、
ただし、前記複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’．．Ｒ７’，Ｒ１’’．．Ｒ１３’’）上に配置されており、かつ、第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線（Ａ１，Ａ１’）上に配置されており、さらには、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線（Ａ２，Ａ２’，Ａ３’）上に配置されており、
コンピュータ（１５）が設けられており、前記コンピュータ（１５）を用いて、前記第１のメモリ（１８）に保存されている前記画素または前記ベクトルを極座標に変換することができ、こうして得られた極座標画像データが、前記第２のメモリ（１９）に保存されている前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）と比較され、
前記ステージに対する前記ノズルの位置が、前記比較の結果一致していることが判明した前記特別な極座標格子点（２０Ａ，２０Ｂ）の位置に対応している場合にのみ、前記ノズルが材料液滴を吐出するように、前記印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）の前記ノズルを制御することができる、
装置（１）。
【請求項４】
前記第１のメモリ（１８）には、少なくとも２つの材料液滴層から製造すべき積層体（２）の第１の層および第２の層に関する画像データが保存されており、
前記第２のメモリ（１９）には、特別な極座標格子点（２０，２０’）を有する第１の集合および第２の集合が保存されており、
前記第１の集合および前記第２の集合では、前記極座標格子点（２０，２０’）が前記特定の極座標格子内にそれぞれ異なるように配置されており、
前記コンピュータ（１５）を用いて、
・前記第１の層に関して前記第１のメモリ（１８）に保存されている前記画素または前記ベクトルを極座標に変換することができ、こうして得られた第１の極座標画像データを、前記第２のメモリ（１９）に保存されている、前記第１の集合の前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）と比較することができ、
・前記第２の層に関して前記第２のメモリ（１９）に保存されている前記画素または前記ベクトルを極座標に変換することができ、こうして得られた第２の極座標画像データを、前記第２のメモリ（１９）に保存されている、前記第２の集合の前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）と比較することができる、
請求項３記載の装置（１）。
【請求項５】
前記ノズルは、少なくとも２つのノズルを通って延在する直線が、前記極座標格子の１つの半直線（Ａ１，Ａ２，Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’）に対して平行に延在するように配置されている、
請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項６】
前記円周間隔は、前記ノズル間隔に対応している、
請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項７】
前記第２のメモリ（１９）に保存されている前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）同士の前記角度間隔は、同一の円周（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’．．Ｒ７’，Ｒ１’’．．Ｒ１３’’）上に隣り合って位置する、前記極座標格子の２つの特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）の間隔が、前記ノズル間隔の少なくとも０．６倍、好ましくは０．８倍、とりわけ１倍に対応するように選択されており、
前記角度間隔は、完全円または１回転の単位分数に対応するように選択されている、
請求項１から６までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項８】
前記特定の極座標格子の前記別の半直線（Ａ２，Ａ２’，Ａ３’）同士の前記角度間隔は、前記第１の半直線（Ａ１，Ａ１’）同士の前記角度間隔の整数倍に対応している、
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項９】
少なくとも２つの極座標格子点（２０）は、それぞれ異なる体積の材料液滴に対応付けられており、
前記第２のメモリ（１９）には、個々の前記極座標格子点（２０）ごとに、該当する極座標格子点（２０）において吐出すべき材料液滴に関するそれぞれ１つの体積情報が保存されており、
前記装置（１）は、前記材料液滴が、それぞれ前記該当する極座標格子点（２０）に関して前記第２のメモリ（１９）に保存されている前記体積情報に対応している体積で、印刷すべき位置に塗布されるように構成されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の装置（１）。
【請求項１０】
前記極座標格子の第１の円周（Ｒ１’’）上に第１の極座標格子点（２０）が配置されており、前記極座標格子の別の円周（Ｒ３’’）上に別の極座標格子点（２０）が配置されており、
前記別の円周（Ｒ３’’）の直径は、前記第１の円周（Ｒ１’’）の直径よりも小さく、
前記第２のメモリ（１９）に保存されている前記体積情報は、前記別の円周（Ｒ３’’）の前記極座標格子点（２０）に対応付けられた体積の合計が、前記第１の円周（Ｒ１’’）の前記極座標格子点（２０）に対応付けられた体積の合計よりも小さくなるように選択されている、
請求項９記載の装置（１）。
【請求項１１】
特定の直交座標系の画素またはベクトルとして第１のメモリ（１８）に保存されている所定の画像データに基づいて、回転軸線（４）を中心として回転可能なステージ（３）上に流動性材料を塗布するための方法であって、
前記流動性材料の材料液滴を、相互に所定のノズル間隔を置いて配置された複数のノズルを有する印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）を用いて前記ステージ（３）上に塗布し、
特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）を決定し、
ただし、前記複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’．．Ｒ７’，Ｒ１’’．．Ｒ１３’’）上に配置されており、かつ、第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線（Ａ１，Ａ１’）上に配置されており、前記複数の特別な極座標格子点は、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線（Ａ２，Ａ２’，Ａ３’）上に配置されており、
前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）を前記特定の直交座標系の座標に変換し、こうして得られた直交座標格子点を、前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較し、
前記ステージに対する前記ノズルの位置が、前記比較の結果一致していることが判明した前記特別な極座標格子点（２０Ａ，２０Ｂ）の位置に対応している場合にのみ、前記ノズルが材料液滴を吐出するように、前記印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）の前記ノズルを制御する、
方法。
【請求項１２】
材料液滴層を有する上下に積層された少なくとも２つの層を有する積層体（２）を、前記ステージ（３）上に塗布し、
前記特定の極座標格子の特別な極座標格子点（２０，２０’）を有する第１の集合および第２の集合を決定し、このとき、前記第１の集合および前記第２の集合では、前記極座標格子点（２０，２０’）が前記特定の極座標格子内にそれぞれ異なるように配置されるようにし、
・前記材料液滴の第１の層を塗布するために、前記第１の集合の前記特別な極座標格子点（２０）を前記特定の直交座標系の座標に変換し、こうして得られた直交座標格子点を、前記第１の層のために設けられた前記画像データの第１の画素または第１のベクトルと比較し、
・前記材料液滴の第２の層を塗布するために、前記第２の集合の前記特別な極座標格子点（２０）を前記特定の直交座標系の座標に変換し、こうして得られた直交座標格子点を、前記第２の層のために設けられた前記画像データの第２の画素または第２のベクトルと比較する、
請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
特定の直交座標系の画素またはベクトルとして第１のメモリ（１８）に保存されている所定の画像データに基づいて、回転軸線（４）を中心として回転可能なステージ（３）上に流動性材料を塗布するための方法であって、
前記流動性材料の材料液滴を、相互に所定のノズル間隔を置いて配置された複数のノズルを有する印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）を用いて前記ステージ（３）上に塗布し、
特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）を決定し、
ただし、前記複数の特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’．．Ｒ７’，Ｒ１’’．．Ｒ１３’’）上に配置されており、かつ、第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線（Ａ１，Ａ１’）上に配置されており、前記特別な極座標格子点は、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線（Ａ２，Ａ２’，Ａ３’）上に配置されており、
前記特定の直交座標系の前記画素または前記ベクトルを極座標に変換し、こうして得られた極座標画像データを、前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）と比較し、
前記ステージに対する前記ノズルの位置が、前記比較の結果一致していることが判明した前記特別な極座標格子点（２０Ａ，２０Ｂ）の位置に対応している場合にのみ、前記ノズルが材料液滴を吐出するように、前記印刷ヘッド（１３Ａ，１３Ｂ）の前記ノズルを制御する、
方法。
【請求項１４】
材料液滴層を有する上下に積層された少なくとも２つの層を有する積層体（２）を、前記ステージ（３）上に塗布し、
前記特定の極座標格子の特別な極座標格子点（２０，２０’）を有する第１の集合および第２の集合を決定し、このとき、前記第１の集合および前記第２の集合では、前記極座標格子点（２０，２０’）が前記特定の極座標格子内にそれぞれ異なるように配置されるようにし、
・前記材料液滴の第１の層を塗布するために、前記特定の直交座標系の、前記第１の層に対応付けられた画素またはベクトルを極座標に変換し、こうして得られた第１の極座標画像データを、前記第１の集合の前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）と比較し、
・前記材料液滴の第２の層を塗布するために、前記特定の直交座標系の、前記第２の層に対応付けられた画素またはベクトルを極座標に変換し、こうして得られた第２の極座標画像データを、前記第２の集合の前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）と比較する、
請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の集合および前記第２の集合の前記極座標格子点（２０’）を、原点を中心として所定の角度だけ相互に相対的に回転させ、
前記所定の角度は、好ましくは外側の円周上に位置する前記特別な極座標格子点同士の前記角度間隔に対応しているか、または前記角度間隔の整数倍に対応している、
請求項１２または１４記載の方法。
【請求項１６】
前記特別な極座標格子点（２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂ）同士の角度間隔を、同一の円周（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ１’．．Ｒ７’，Ｒ１’’．．Ｒ１３’’）上に隣り合って位置する、前記極座標格子の２つの特別な点の間隔が、前記ノズル間隔の少なくとも分数に、しかしながら好ましくは１倍に対応するように決定し、
前記角度間隔を、完全円の単位分数に対応するように適合する、
請求項１１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
前記特定の極座標格子の前記半直線（Ａ１，Ａ２，Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’）同士の前記角度間隔を、前記第１の半直線（Ａ１，Ａ１’）同士の前記角度間隔の整数倍に対応するように決定する、
請求項１１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも２つの極座標格子点（２０）における前記材料液滴を、それぞれ異なる体積を有するように形成する、
請求項１１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記極座標格子の第１の円周（Ｒ１’’）の区分上の第１の極座標格子点（２０）に第１の材料液滴を配置し、前記極座標格子の第２の円周（Ｒ２’’）の区分上の第２の極座標格子点（２０）に第２の材料液滴を配置し、
前記第２の円周（Ｒ２’’）の直径は、前記第１の円周（Ｒ１’’）の直径よりも小さく、前記区分は、それぞれ前記極座標格子の第１の半直径（Ａ１’’）から別の半直径（Ａ３’’）へと延在しており、
前記第２の材料液滴の体積の合計は、前記第１の材料液滴の体積の合計よりも小さい、
請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の直交座標系の画素またはベクトルとして第１のメモリに保存されている所定の画像データに基づいて、回転軸線を中心として回転可能なステージ上に流動性材料を塗布するための装置であって、前記装置は、少なくとも１つの印刷ヘッドを有し、前記少なくとも１つの印刷ヘッドは、前記流動性材料の材料液滴を吐出するための相互に所定のノズル間隔を置いて配置された複数のノズルを有し、前記ステージに対して垂直方向に所定の間隔を置いて配置されており、前記装置は、前記少なくとも１つの印刷ヘッドに対して相対的に前記ステージを位置決めするため、かつ前記材料液滴を吐出するための制御装置を有する、装置に関する。
【０００２】
本発明はさらに、特定の直交座標系の画素またはベクトルとして第１のメモリに保存されている所定の画像データに基づいて、回転軸線を中心として回転可能なステージ上に流動性材料を塗布するための方法であって、前記流動性材料の材料液滴を、相互に所定のノズル間隔を置いて配置された複数のノズルを有する印刷ヘッドを用いて前記ステージ上に塗布する、方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
このような装置またはこのような方法は、例えば米国特許出願公開第２００４／０２６５４１３号明細書（US2004 / 0265413A1）から公知である。
【０００４】
この公知の装置では、印刷ヘッド支持体に２つの印刷ヘッド装置が配置されており、これら２つの印刷ヘッド装置は、キャリッジに取り付けられており、このキャリッジを用いて、これら２つの印刷ヘッド装置を円環形のステージの上方で動径方向にスライドさせることが可能となっている。印刷ヘッド装置を用いて、円環形のステージ上に材料が塗布される。円環の内周に沿った距離は、円環の外周に沿った距離よりも短いので、円環の内周に塗布される材料の密度は、円環の外周に塗布される材料の密度よりも高くなってしまう。
【０００５】
これに対処するために、円環形のステージの角速度が一定である場合であって、かつ印刷ヘッド装置がステージの上方を動径方向に移動する速度が一定である場合に、短い方の底辺が円環の内周の方を向いている台形領域に対してスプレーを実施するように、印刷ヘッド装置のノズルが制御される。この公知の装置の構造は複雑であり、とりわけスライド可能に配置された印刷ヘッド装置のせいで故障しやすくなっている。印刷画像に幾何学的な歪みおよび不均一性が発生する場合がある。非常に多数の小さな印刷ヘッドが設けられているので、スティッチングは事実上不可能である。これに加えて、印刷ヘッド装置をスライドさせるために必要な時間のせいで、印刷速度は比較的緩慢である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置または冒頭に述べた形式の方法を発展させて、確実なワークフローを実現し、印刷画像の高い均一性を実現すると同時に、高速な印刷速度および高い品質を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題の解決策は、請求項１，２，７および８に記載の特徴から得られる。本発明の有利な発展形態は、従属請求項から得られる。
【０００８】
本発明によれば、冒頭に述べた形式の装置において、第２のメモリが設けられており、前記第２のメモリには、特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点が、特定の直交座標系の座標における直交座標格子点として保存されており、ただし、前記複数の特別な極座標格子点は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周上に配置されており、かつ第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線上に配置されており、さらには、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線上に配置されており、コンピュータが設けられており、前記コンピュータを用いて、前記直交座標格子点が、前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較される。
【０００９】
方法に関連して、上記の課題はまた、第２のメモリが設けられており、前記第２のメモリには、特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点が保存されており、ただし、前記複数の特別な極座標格子点は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周上に配置されており、かつ第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線上に配置されており、さらには、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線上に配置されており、コンピュータが設けられており、前記コンピュータを用いて、前記第１のメモリに保存されている前記画素または前記ベクトルを極座標に変換することができ、こうして得られた極座標画像データが、前記第２のメモリに保存されている前記特別な極座標格子点と比較される、ことによっても解決することができる。
【００１０】
「角度間隔」という用語は、１つ円周上に隣り合って配置された複数の特別な極座標格子点を通って延在する複数の半直線に関連しており、すなわち、これらの特別な極座標格子点同士の間では、角度間隔の内部において当該円周上に他の特別な極座標が配置されていないということである。
【００１１】
冒頭に述べた形式の方法に関連して、上記の課題は、特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点を決定し、ただし、前記複数の特別な極座標格子点は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周上に配置されており、かつ第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線上に配置されており、前記複数の特別な極座標格子点は、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線上に配置されており、
・前記特別な極座標格子点を前記特定の直交座標系の座標に変換し、こうして得られた直交座標格子点を、前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較するか、
または
・前記特定の直交座標系の前記画素または前記ベクトルを極座標に変換し、こうして得られた極座標画像データまたは極座標格子点を、前記特別な極座標格子点と比較する、
ことによって解決することができる。
【００１２】
第２のメモリが設けられており、前記第２のメモリには、特定の極座標格子の複数の特別な極座標格子点が保存されており、ただし、前記複数の特別な極座標格子点は、所定の円周間隔を相互に有する複数の円周上に配置されており、かつ第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線上に配置されており、さらには、原点の方向に、前記第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線上に配置されている、ことによって有利には、格子点が直交座標系と同様の形式で配置されている格子が提供される。すなわち、特別な点から形成される格子は、あらゆるところで実質的に均一な面密度を有する。特定の極座標格子の原点に近づくにつれて面密度が増加する特定の極座標格子の点とは対照的に、特定の極座標格子の特別な点の面密度は、極座標格子の原点からの距離にわたって変化しない。
【００１３】
特定の極座標格子、または特別な点から形成された格子は、有利には円環として形成されている回転可能なステージ上にマッピングされる。すなわち、ステージに対して相対的なノズルの位置が特定の極座標格子の特別な点の位置に対応している場合にのみノズルが材料液滴を吐出するように、印刷ヘッドのノズルを制御することができる。このようにして、回転軸線までの距離とは関係なく均一な密度を有する印刷画像を得ることができる。
【００１４】
コンピュータが設けられており、前記コンピュータを用いて、前記第２のメモリに保存されている前記特別な極座標格子点を前記特定の直交座標系の座標に変換することができることによって、前記特別な極座標格子点から形成される格子を、前記特定の直交座標系にマッピングすることができる。これによって有利には、特定の直交座標格子の画素を、変換された特別な極座標格子点と比較することが可能となる。
【００１５】
したがって、材料がどの極座標格子点においてステージ上に塗布されるかを容易に決定することができる。特定の直交座標格子に変換された点が特定の直交座標格子の画素と一致している特別な極座標格子点に対応している極座標格子点においてのみ、材料がステージ上に塗布される。したがって、直交座標系に変換された特別な極座標格子点の座標と一致している座標を有する直交座標格子の画素のみが使用される。これによって、回転可能なステージ上に塗布された画像は、あらゆるところでほぼ同じ材料密度を有することとなる。
【００１６】
特別な極座標格子点を特定の直交座標系の座標に変換する代わりに、第１のメモリに保存されている画素を特定の極座標格子の座標に変換することが可能である。この場合、特別な極座標格子点と画素との比較は、特定の極座標格子において行われる。外側の円環上に位置する極座標格子点を通って延在する、特定の極座標格子の半直線同士は、有利には、外側の円環上に配置された２つの極座標格子点の間隔がノズル間隔に対応している場合に得られる角度間隔、またはこの角度間隔の分数にほぼ対応している角度間隔を有する。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、前記第１のメモリには、少なくとも２つの材料液滴層から製造すべき積層体の第１の層および第２の層に関する画像データが保存されており、前記第２のメモリには、特別な極座標格子点を有する第１の集合および第２の集合が保存されており、前記第１の集合および前記第２の集合では、前記極座標格子点が前記特定の極座標格子内にそれぞれ異なるように配置されており、
前記コンピュータを用いて、
・前記第１の集合の前記極座標格子点を前記特定の直交座標系の座標に変換することができ、こうして得られた第１の直交座標格子点を、前記第１の層の前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較することができ、
・前記第２の集合の前記極座標格子点を前記特定の直交座標系の座標に変換することができ、こうして得られた第２の直交座標格子点を、前記第２の層の前記画像データの前記画素または前記ベクトルと比較することができるか、
または
前記コンピュータを用いて、
・前記第１の層に関して前記第１のメモリに保存されている前記画素または前記ベクトルを極座標に変換することができ、こうして得られた第１の極座標画像データを、前記第２のメモリに保存されている、前記第１の集合の前記特別な極座標格子点と比較することができ、
・前記第２の層に関して前記第２のメモリに保存されている前記画素または前記ベクトルを極座標に変換することができ、こうして得られた第２の極座標画像データを、前記第２のメモリに保存されている、前記第２の集合の前記特別な極座標格子点と比較することができる。
【００１８】
つまり、特別な極座標格子点が配置されている位置は、個々の材料液滴層においてそれぞれ異なるように選択される。このことは、特別な極座標格子点が配置されている特定の極座標格子に基づいて、円周の周方向に相互に隣り合っている特別な極座標格子点同士の間で積層体における空隙または間隙が発生する円周上において、これらの空隙または間隙が、各層が上下に積層されている場合にちょうど重なりなって配置されるのではなく、周方向に相互にずらされているという利点を有する。したがって、ステージ上または積層体上に塗布された材料は、周方向により均一に分布され、ステージの平面に対して法線方向の間隙または空隙において積層体を通過する通路の形成に対して反作用する。特別な極座標格子点を有する複数の異なる集合は、例えば、個々の層のための極座標格子点を、特定の極座標格子の原点を中心として、または回転軸線を中心として、１つまたは複数の角度刻み幅の分だけ相互に相対的に回転させることによって形成することができ、この場合、この角度刻み幅の分だけ、極座標格子点同士が円周の周方向に相互にずらされている。しかしながら、特別な極座標格子点の配置を、原点を通って延在する直線において鏡面対称にすることも考えられる。
【００１９】
有利には、前記ノズルは、少なくとも２つのノズルを通って延在する直線が、前記極座標格子の１つの半直線に対して平行に延在するように配置されており、前記ノズルを通って延在する直線は、好ましくは前記回転軸線または前記回転軸線の延長線と交差する。これによって、極座標格子内に配置されている画素を有する画像を、回転軸線を中心として回転可能なステージ上にノズルによって簡単に塗布することができる。とりわけ、複数の印刷ヘッドを動径方向に相前後して問題なく配置することができるので、材料を塗布すべきステージの面積が簡単に拡大する。したがって、例えば４つの印刷ヘッドを相前後して配置することができ、これによって、１つの印刷ヘッドによって材料を付着させることができる面積の４倍の大きさの円環形の面積に、材料を付着させることが可能となる。
【００２０】
ノズルは、極座標格子の半直線に対して平行に延在するただ１つの直線上に配置することができるか、またはステージに対して垂直方向に同一の間隔を置いて配置された、極座標格子の同一の半直線に対してそれぞれ平行に延在する２つの直線上に配置することができる。後者の場合には、１つの直線上に配置された複数のノズルは、好ましくは他の直線上に配置されたノズルに対して間隙を埋めるようにずらされている。これにより、複数のノズルを緊密に配置することが可能になる。
【００２１】
有利には、前記特定の極座標格子の前記円周間隔は、２つのノズルが前記極座標格子の１つの半直線に対して平行な１つの列に配置されている場合に、当該２つのノズルの間隔に対応している。ノズル間隔は、これらのノズルによって吐出される材料液滴が、均一な密度を有する１つの線を形成するように選択されている。
【００２２】
有利には、前記第２のメモリに保存されている前記特別な極座標格子点同士の前記角度間隔は、同一の円周上に隣り合って位置する、前記極座標格子の２つの特別な点の間隔が、前記ノズル間隔の少なくとも分数に、しかしながら好ましくは１倍に対応するように選択されており、前記角度間隔は、完全円または１回転の単位分数に対応するように選択されている。これによって、ステージ上に塗布される材料の密度を簡単に操作することができる。しかしながら、この間隔は、完全円の単位分数に対応するように選択されるべきであることに留意しなければならない。これによって、回転軸線を中心としてステージが完全に１回転した後、極座標格子点が再び正確に自身の初期位置に位置することとなり、これによって、ステージを別個のステップで初期位置に戻す必要がなくなる。このことは、処理時間に対して非常に有利に作用する。不鮮明さを発生させ得るずれは発生しない。
【００２３】
特に有利には、本発明の１つの実施形態では、前記特定の極座標格子の前記別の半直線同士の前記角度間隔は、前記第１の半直線同士の前記角度間隔の整数倍に対応している。これによって、極座標格子の特別な点を非常に正確に配置することができる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも２つの極座標格子点は、それぞれ異なる体積の材料液滴に対応付けられており、前記第２のメモリには、個々の前記極座標格子点ごとに、該当する極座標格子点において吐出すべき材料液滴に関するそれぞれ１つの体積情報が保存されており、前記装置は、前記材料液滴が、それぞれ前記該当する極座標格子点に関して前記第２のメモリに保存されている前記体積情報に対応している体積で、印刷すべき位置に塗布されるように構成されている。これによって、円周の周方向に相互に隣り合う特別な極座標格子点同士の間に位置する、積層体における空隙または間隙の寸法を縮小することができるか、またはそれどころか空隙または間隙を完全に回避することもできる。複数の異なる体積の材料液滴によって、複数の異なる大きさの材料液滴が形成される。
【００２５】
前記極座標格子の第１の円周上に第１の極座標格子点が配置されており、前記極座標格子の別の円周上に別の極座標格子点が配置されており、前記別の円周の直径が、前記第１の円周の直径よりも小さく、前記第２のメモリに保存されている前記体積情報が、前記別の円周の前記極座標格子点に対応付けられた体積の合計が、前記第１の円周の前記極座標格子点に対応付けられた体積の合計よりも小さくなるように選択されている、場合には有利である。これらの合計の比は、好ましくは円周の直径の比にほぼ対応している。これによって、特に均一な材料塗布が可能になる。
【００２６】
上述したように本発明によれば、非常に均質な印刷画像を作成することもでき、すなわち本発明は、回転軸線を中心として回転可能なステージ上に印刷画像を印刷する印刷機において使用することができるが、とりわけ材料を層状に塗布することによって３次元のオブジェクトを製造することができる印刷機においても本発明を使用すると、非常に有利である。なぜなら、とりわけこのような印刷機では、印刷テーブルの連続的な回転運動によって実現することができる時間の節約が、非常に顕著に奏されるからである。さらには、本発明を使用した場合には、印刷ヘッドを固定的に取り付けることができ、これによって印刷装置がロバストになり、非常に高いスティッチング精度と高い信頼性とを有するようになる。
【００２７】
さらには、特別な極座標格子点を、印刷装置の形状に基づいて配置すること、すなわち、とりわけ回転軸線を中心にして回転可能なステージと印刷ヘッド装置とに基づいて配置することが非常に有利である。これによって、印刷装置のための特別な極座標格子点の計算を一度だけ実施すればよくなる。したがって、特別な極座標格子点を、第２のメモリに持続的に保存することができる。これによって計算コストが回避され、このことは、印刷速度に対して非常に有利な効果を奏する。
【００２８】
さらには、所与の画像データが、所定の格子間隔を相互に有する複数の座標線を有する特定の極座標格子の画素として、またはベクトルとして存在することができることにも留意すべきである。
【００２９】
本発明のさらなる詳細、特徴、および利点は、図面を参照した個々の実施例についての以下の説明から明らかになる。以下の図面の一部は、極めて概略的に図示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】３次元の造形オブジェクトを層状に製造するための装置の１つの実施例の斜視図であり、この装置は回転台を有し、この回転台上に造形オブジェクトのための複数の材料層が塗布されている。
【図２】さらなる材料層が塗布されて回転台が図１よりも降下された後の、図１と同様の図である。
【図３】特別な極座標格子点によって形成される極座標格子内に配置された像を示す図である。
【図４】対応する印刷画像を示す図である。
【図５】原点に対して同心円状の複数の仮想の円周上と、原点に対して動径方向に延在する複数の仮想の半直線上とに配置されている複数の極座標格子点を有する１つの極座標格子を示す図である。
【図６】図５に図示された極座標格子の特別な極座標格子点を示す図である。
【図７】図６と同様の図であるが、特別な極座標格子点が円形面として図示されており、この円形面は、特別な極座標格子点の印刷時に装置がステージ上に吐出する材料液滴に対応する。
【図８】図７の部分図であり、第１の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図である。
【図９】図７の部分図であり、第２の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、第２の円周の直径は、第１の円周の直径よりも小さい。
【図１０】図７の部分図であり、第３の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、第３の円周の直径は、第２の円周の直径よりも小さい。
【図１１】図７の部分図であり、第４の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、第４の円周の直径は、第３の円周の直径よりも小さい。
【図１２】図７の部分図であり、第５の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、第５の円周の直径は、第４の円周の直径よりも小さい。
【図１３】図７の部分図であり、第６の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、第６の円周の直径は、第５の円周の直径よりも小さい。
【図１４】図７の部分図であり、第７の円周上に配置されている特別な極座標格子点のための、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、第７の円周の直径は、第６の円周の直径よりも小さい。
【図１５】図７と同様の図であるが、特別な極座標格子点が、極座標格子内に図７とは異なるように配置されている図である。
【図１６】２つの印刷された層を有する積層体を示す図であり、下側の層の特別な極座標格子点は、斜線で網掛けされて図示されており、上側の層の特別な極座標格子点は、網掛けされずに図示されている。
【図１７】複数の異なる直径を有する、ステージ上に吐出された材料液滴を示す図であり、これらの材料液滴は、円周、半直線、および黒色または白色の極座標格子点によってマーキングされた特定の極座標格子内に配置されている。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１では、材料を層状に塗布することによって３次元の造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを製造するための、全体として参照符号１が付された装置は、水平平面上に延在する平坦なステージ３を有する。ステージ３上には、それぞれ複数の材料層を有する複数の造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄのための積層体２Ａ’，２Ｂ’，２Ｃ’，２Ｄ’を塗布することができる。
【００３２】
ステージ３は、円環形の回転台として構成されており、この回転台は、垂直方向の回転軸線４を中心として回転可能に、位置固定された保持体５に支持されている。保持体５の裏側には設置面が設けられており、この設置面によって保持体を、例えば卓上または部屋の床上に設置することができる。
【００３３】
ステージ３は、第１の駆動モータ６を有する第１の位置決め装置に駆動接続されている。第１の駆動モータ６によってステージ３を矢印７の方向に回転するように駆動することができ、制御装置８から供給される回転位置目標値信号に基づいてステージ３を位置決めすることができる。この目的のために第１の駆動モータ６は、制御装置８に組み込まれた第１の位置制御器に接続されており、この第１の位置制御器は、ステージ３の回転位置を検出するためのエンコーダ９を有する。位置制御器またはエンコーダ９は、パルス発生器として構成することができる。第１の位置決め装置を用いて、ステージ３を連続的に高回転速度で停止させることなく、３６０°より大きいほぼ任意の角度にわたって、保持体５に対して相対的に回転軸線４を中心として回転させることができる。
【００３４】
ステージ３はさらに、第２の駆動モータ１０を有する第２の位置決め装置に駆動接続されている。第２の駆動モータ１０によってステージ３を保持体５に対して相対的に両矢印１１の方向に上下に変位させることができ、制御装置８から供給される高さ位置目標値信号に基づいてステージ３を位置決めすることができる（図１および図２）。位置決めは、段階的または連続的に実施することができる。この目的のために第２の駆動モータ１０は、制御装置８に組み込まれた第２の位置制御器に接続されており、この第２の位置制御器は、ステージ３の高さ位置を検出するための位置センサ１２を有する。
【００３５】
装置１は、保持体５に位置固定的に配置された２つの印刷ヘッド装置１３Ａ，１３Ｂを有し、これらの印刷ヘッド装置１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ動径方向に相前後して配置された４つの印刷ヘッドからなり、これら４つの印刷ヘッドは、制御可能なバルブが設けられた複数のノズルを有するそれぞれ１つのノズル装置（図面には詳細には図示せず）を有し、これらのノズルから、ポリマー、接着剤、結合剤等のような流動性材料の材料液滴をそれぞれ吐出することができる。個々のノズル装置の各ノズルは、ステージ３の平面に対して平行に延在している１つの列でそれぞれ配置されており、各ノズルのノズル吐出口は、ステージ３の方を向いている。個々のノズル装置の各ノズルが配置されている各列は、それぞれステージ３の回転軸線４に対してほぼ動径方向に延在している。それぞれのノズル装置は、それぞれ流動性材料を貯蔵するためのリザーバ（図面には図示せず）に接続されている。各リザーバには、それぞれ異なる材料を充填することができる。これらのそれぞれ異なる材料は、例えば２成分造形オブジェクトを製造するためにそれぞれ異なる色またはそれぞれ異なる材料特性を有することができる。多色版も可能である。
【００３６】
位置決め装置および印刷ヘッドノズルは、材料を層状に塗布することによって造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを製造することが可能となるように、制御装置８によって制御することができる。この目的のために制御装置８は、印刷バッファ１４を有し、この印刷バッファ１４には、印刷装置１３Ａ，１３Ｂを用いてステージ３上に塗布すべき材料層に関する印刷データ、および／またはステージ３上に位置する材料層上に塗布すべき材料層に関する印刷データ、および／またはステージ３上に位置する複数の材料層を有する積層体上に塗布すべき材料層に関する印刷データ、および／またはステージ上または材料層上または積層体上に配置されたオブジェクト上に塗布すべき材料層に関する印刷データ、を保存することができる。
【００３７】
印刷データは、複数の画素を有する１つの画素マトリクスの形態で印刷バッファ１４に保存することができ、したがってこれらの画素は、複数の円周と複数の動径方向の半直線とを有する１つの極座標系に配置されている。これらの円周は、ステージ３の回転軸線４と同心円状に配置されており、それぞれ所定数の画素を有し、これらの画素は、角度格子において回転軸線４に対して相互にずらされている。ステージ３の回転軸線４から遠く離れて位置している行は、回転軸線４の近傍に配置されている行よりも多数の画素を有する。それぞれの印刷ヘッド装置１３Ａ，１３Ｂは、それぞれの円周のためにそれぞれ１つのノズルを有する。
【００３８】
印刷バッファ１４には、それぞれの画素ごとに、それぞれの印刷ヘッド装置１３Ａ，１３Ｂに対するそれぞれ１つの情報を保存することができる。この情報は、該当する印刷ヘッド装置の該当するノズルが、製造すべき材料層の、画素に対応した位置で材料液滴を吐出すべき場合に、第１の値（例えば「１」）を有する。印刷ヘッド装置１３Ａ，１３Ｂのノズルが、材料層の、画素に対応した位置で材料液滴を吐出すべきではない場合には、当該画素に関して印刷バッファ１４に保存されている情報は、第２の値（例えば「０」）を有する。
【００３９】
画素マトリクスを印刷バッファ１４にロードするために、制御装置８は、造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに関する幾何形状データが保存されている例えばＰＣのような上位のコンピュータ１５に接続されている。幾何形状データは、例えばコンピュータ１５上で実行可能なＣＡＤソフトウェアを用いて提供することができる。さらには、幾何形状データを処理してそこから造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの個々の層に関する印刷データを作成するソフトウェアを、コンピュータ１５上で実行することができる。第１のメモリ１８に保存されている、直交座標に存在する造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの幾何形状が、極座標に変換された直交座標によって形成される幾何形状と相違している位置において、歪みができるだけ小さくなるように、ソフトウェアを用いて画素マトリクスが形成される。
【００４０】
このことは、相互に所定の円周間隔を有する複数の円周上に配置されている、極座標格子の特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂを決定することによって実施される。図３では、各極座標格子点２０Ｂは、原点または円周の中心までの間隔が各極座標格子点２０Ａよりも小さいことが見て取れる。各点２０Ａは、第１の角度間隔を相互に有する複数の第１の半直線Ａ１上に配置されている。図３では、見やすくするために１つの第１の半直線Ａ１だけが図示されている。各点２０Ｂは、第１の角度間隔よりも大きい第２の角度間隔を相互に有する複数の第２の半直線Ａ２上に配置されている。すなわち、これらの極座標格子点は、原点の方向に、第１の角度間隔よりも大きい角度間隔を相互に有する複数の別の半直線上に配置されている。極座標格子の原点からの距離が減少するにつれて角度間隔が増大し、これによって、同一の円周上に配置されている極座標格子点同士の間隔が常に同じになるということを実現することができる。
【００４１】
円周同士の間隔は、印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂのノズル同士の角度間隔に対応している。角度間隔は可変であり、特定の円周上に配置されている特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂ同士の間隔が、ノズル同士の間隔にほぼ対応するように選択される。すなわち、回転軸線４に最も近い円周上に配置されている特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂ同士の間隔は、回転軸線４から最も遠い円周上に配置されている特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂ同士の角度間隔よりも大きい。それぞれの円環ごとに、この円周上に配置されている特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂ同士の間隔が、ノズル同士の相互の間隔にほぼ対応するという条件を満たす理想的な角度間隔を計算することができる。特定の円周上にある特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂ同士の間隔が、完全円または１回転の整数分の１に対応しない場合には、角度間隔が完全円または１回転の整数分の１に対応するように端数処理によって角度間隔が調整される。特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂによって形成された極座標格子は、第２のメモリ１９に保存される。
【００４２】
特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂの極座標は、コンピュータ１５を用いて直交座標に変換される。次いで、第１のメモリ１８に保存されている画像データの直交座標が、変換された特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂの直交座標と比較される。変換された特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂの直交座標と一致している直交座標を有する画素が、印刷されるべきである。変換された特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂの直交座標と一致しない直交座標を有する画素は、印刷されるべきではない。これにしたがって、該当する特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂがマーキングされる。こうして得られた印刷データは、コンピュータ１５から印刷バッファにロードすることができる。
【００４３】
図３には、特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂからなる格子が図示されている。この格子は、動径方向に延在する半直線Ａ１，Ａ２と、円環Ｒ１，Ｒ２と、を有する。特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂは、円周Ｒ１，Ｒ２上にそれぞれ相互に所定の間隔を置いて配置されており、この間隔は、ノズル同士の間隔に対応している。特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂ同士は、動径方向において同一の間隔を有する。特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂによって形成される格子上に、図形２１がマッピングされている。図形２１がベクトル形式で存在する場合には、どの極座標が、すなわちどの特別な極座標格子点２０Ａ，２０Ｂが、画像輪郭の内側または外側にあるのかをチェックすることができる。このチェックのために、グラフィックプログラムの標準アルゴリズムにアクセスすることができる。円として図示された材料液滴の中心を形成する、画像輪郭の内側に位置する特別な極座標格子点２０Ｂの全てに、材料液滴が供給される。画像輪郭の外側に位置する特別な極座標格子点２０Ａには全て、材料液滴は供給されない。
【００４４】
図４に図示された画像が、これによって得られる。
【００４５】
制御装置８はさらに、印刷バッファ１４に接続されたマイクロプロセッサ１６を有する。マイクロプロセッサ１６上では、動作プログラムを実行することができ、この動作プログラムにより、材料を層状に塗布することによって造形オブジェクトを製造することが可能となるように、第１および第２の位置決め装置と、印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂのノズルと、を制御することができる。動作プログラムは、制御装置８のメモリ（図面には詳細には図示せず）に保存されている。制御装置８は、データ線路または制御線路を介して印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂおよび位置決め装置に接続されている。
【００４６】
装置１はさらに、凝固装置１７を有する。凝固装置１７は、ステージ３、および／またはステージ３上に位置する材料層、および／またはステージ３上に位置する、印刷ノズル１３Ａ，１３Ｂによって塗布された複数の材料層を有する積層体、を硬化または架橋させるためにＵＶ光源（図面に詳細には図示せず）を有し、このＵＶ光源の放射側は、ステージ３の方を向いている。ＵＶ光源の代わりに、別の凝固源を設けることもできる。凝固装置１７は、保持体３に対して位置固定的に配置されており、凝固装置１７の長手方向は、回転軸線４（図３）に対してほぼ動径方向に方向決めされている。
【００４７】
以下では、造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが装置１によってどのように層状に製造されるかが説明される。
【００４８】
ステージ３は、第２の位置決め装置と位置センサ１２とを用いて、印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂのノズル装置から所定の間隔を置いて位置決めされる。この間隔は、ノズル装置によって第１の材料層のための材料液滴をステージ３上に塗布することが可能となるように選択される。ステージ３はさらに、第１の位置決め装置とエンコーダ９とを用いて、保持体５に対する所定の回転位置へと移動される。コンピュータ１５から印刷バッファ１４に、形成すべき第１の材料層に関する印刷データがロードされる。
【００４９】
ここで、ステージ３は、一定であるが選択可能である所定の角速度で、矢印７の方向に保持体５に対して相対的に回転運動される。その間に、印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂのノズル装置を用いて、それぞれの印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂに対応する材料が塗布されるべきステージ上の位置で、それぞれ材料液滴が吐出され、これによってステージ３上に第１の材料層が形成される。材料液滴の吐出は、印刷バッファ１４に保存されているデータと、エンコーダ９の測定信号と、に基づいて実施される。
【００５０】
ステージ３上に塗布された材料層は、凝固装置１７を用いてＵＶ光の照射、または他のエネルギ源のエネルギの照射によって固化される。第１の材料層が完全に塗布された後、ステージ３は、回転軸線４を中心として所定の角速度でさらに回転される。印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂのノズル装置が、ステージ３の、材料液滴が吐出されるべきではない区分の上方に位置しているときに、既に完成した第１の材料層上に塗布すべき別の材料層に関する印刷データが、コンピュータ１５から印刷バッファ１４にロードされる。
【００５１】
制御装置８が複数の印刷バッファ１４を有するようにし、これらの印刷バッファ１４のうちのそれぞれ１つが、目下製造すべき材料層に関する印刷データを含むようにすることも考えられる。この場合には、この材料層を製造している間に、より後の時点に製造すべき別の材料層に関する印刷データを別の印刷バッファに読み込むことができるので、現在処理中の材料層が完成した直後に、この印刷データを、別の材料を製造するために利用することができる。
【００５２】
第１の材料層が完成するとすぐに、ステージ３は、第２の位置決め装置を用いて第１の材料層の厚さの分だけ降下され、そうすると、このときノズル装置は、第１の材料層の、ステージ３とは反対側の表面に対して所定の間隔を置いて配置されている状態となる。しかしながら、連続的に降下を実施することも可能である。
【００５３】
ステージ３が回転軸線４を中心としてさらに回転されている間に、印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂのノズル装置を用いて、個々の印刷ヘッド１３Ａ，１３Ｂに対応する材料が塗布されるべき第１の材料層上の位置で、別の材料層を塗布するためにそれぞれ材料液滴が吐出される。この場合にも、材料液滴の吐出は、印刷バッファ１４に保存されているデータと、エンコーダ９の測定信号と、に基づいて実施される。
【００５４】
上記のステップは、造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが完成するまで、さらなる材料層を塗布するために同様の方法で繰り返される。その後、造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがステージから取り外され、必要に応じてさらなる造形オブジェクト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを製造するために、ステージが初期位置へと戻される。
【００５５】
以下では、図５〜図１４を参照しながら本発明の第２の実施例について説明される。この実施例では、図１および図２に図示された実施例に対応する装置を用いて、ステージ３上に略矩形の造形オブジェクトが印刷される。造形オブジェクトは、上下に積層された複数の材料層を有する積層体２’としてステージ３上に塗布される。造形オブジェクトの幾何形状は、ベクトル画像データの形態で第１のメモリ１８に保存されている。第１のメモリ１８には、積層体の層ごとに、それぞれ対応するベクトル画像データが保存されている。
【００５６】
図形的表現上の理由から、この実施例では非常に少数の極座標格子点２０が選択されている。図５から見て取れるように、合計７つの円周Ｒ１’．．Ｒ７’が存在しており、これら７つの円周Ｒ１’．．Ｒ７’上には、それぞれ６０個の極座標格子点２０が配置されている。しかしながら実際には、個々の円周Ｒ１’．．Ｒ７’上に配置されている極座標格子点２０の個数は、これよりも格段に多い。例えば、この個数を６４０００個とすることができる。したがって、円周Ｒ１’．．Ｒ７’の個数もまた、７つより多い。このことは、図５に図示された円周Ｒ１’．．Ｒ７’の間に別の円周を配置することによって実現される。相互に隣り合う円周Ｒ１’．．Ｒ７’の直径同士の差は、回転軸線４に対して動径方向に相互に隣り合う印刷ヘッドノズルの中心同士の間隔にそれぞれ対応する。
【００５７】
図５から見て取れるように、全ての円周Ｒ１’．．Ｒ７’上の極座標格子点２０は、それぞれ相互に等間隔を置いて配置されている。すなわち、１つの円周Ｒ１’．．Ｒ７’上で相互に隣り合う極座標格子点２０同士の間の角度間隔は、１つの円周Ｒ１’．．Ｒ７’当たりの極座標格子点が６０個の場合には、それぞれα１＝３６０°／６０＝６°である。
【００５８】
図５からさらに見て取れるように、極座標格子点２０は、６０本の直線形の半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’上に配置されている。これらの半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’は、極座標格子点２０によって形成される平面上において極座標格子の原点から動径方向に外側に向かって延在しており、円周Ｒ１’．．Ｒ７’の周方向において相互に相対的に角度間隔ａ１だけずらされている。原点は、回転可能なステージ３の回転軸線４上に位置している。明らかに見て取れるように、６０本の半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’のそれぞれは、それぞれの円周Ｒ１’．．Ｒ７’と正確に１回ずつ交差しており、すなわち、それぞれの半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’上には７つの交点が形成されており、これらの交点にそれぞれ１つの極座標格子点２０が配置されている。
【００５９】
第２のメモリ１９には、極座標格子の特別な極座標格子点２０を有する第１の集合が保存されており、この第１の集合は、存在する全ての極座標格子点２０のうちの一部だけを含んでいる。このことは、実際には例えば、第２のメモリのうち、第１の集合のために設けられているメモリ位置の個数を、極座標格子点２０の個数より少なくすることによって実現することができるか、または第２のメモリのうち、特別な極座標格子点２０ではない極座標格子点２０に対応しているメモリ位置を、それぞれ「間隙」に対応している論理値、例えば論理値「０」を有する論理値で満たすことによって実現することができる。
【００６０】
図６からは、第１の集合の特別な極座標格子点２０の配置が見て取れる。外側の円周Ｒ１’上に位置する特別な極座標格子点２０の個数は、この円周Ｒ１’上に位置する極座標格子点２０の個数と一致している（図５，図６，および図８参照）。
【００６１】
外側の円周Ｒ１’の内側に配置されている別の円周Ｒ２’．．Ｒ７’上に位置する第１の集合の特別な極座標格子点２０の個数は、この第１の集合の外側の円周Ｒ１’の特別な極座標格子点２０の個数に、この別の円周Ｒ２’．．Ｒ７’の直径と、外側の円周Ｒ１’の直径と、からなる商を乗じたものにそれぞれ対応する。この場合には、この算術演算の結果を、場合によって整数値に丸めるべきである。なぜなら、円周Ｒ１’．．Ｒ７’上には整数個の極座標格子点２０しか配置することができないからである。したがって、円周Ｒ１’．．Ｒ７’上に位置する特別な極座標格子点２０の個数は、外側の円周Ｒ１’から内側の円周Ｒ７’に向かって、それぞれ円周Ｒ１’．．Ｒ７’から円周Ｒ１’．．Ｒ７’へと減少することとなる（図９〜図１４参照）。
【００６２】
図６〜図１４から見て取れるように、第１の集合の特別な極座標格子点２０は、それぞれ円周Ｒ１’．．Ｒ７’に沿ってできるだけ等間隔を置いて分布されている。しかしながら、第１の集合の特別な極座標格子点２０は、全ての円周Ｒ１’．．Ｒ７’において同じ角度格子内に配置されているので、大抵の円周Ｒ２’．．Ｒ５’，Ｒ７’の場合、円周Ｒ１’．．Ｒ７’上で周方向に相互に隣り合う全ての特別な極座標格子点２０において角度間隔を同じ大きさに選択できるとは限らない。したがって、図９〜図１３に図示された円周Ｒ２’．．Ｒ６’上に位置する特別な極座標格子点２０同士の間の角度間隔の場合には、α１＝６°またはα２＝１２°のいずれかとなる。図１４に図示された内側の円周Ｒ７’上に位置する特別な極座標格子点２０の場合には、角度間隔は、α２＝１２°とα３＝１８°との間にある。つまり、これらの円周Ｒ２’．．Ｒ５’，Ｒ７’の場合、角度間隔の変動は、外側の円周上に位置する特別な極座標格子点２０の角度間隔α１に対応している。図９および図１３に図示された円周Ｒ１’，Ｒ６’の場合にのみ、特別な極座標格子点２０同士の角度間隔は一定である。
【００６３】
つまり、要約すると、図９に図示された外側の円周Ｒ１’上に位置する第１の集合の特別な極座標格子点２０は、第１の角度間隔α１を相互に有する複数の第１の半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’上に配置されている。図９、図１０、図１１、図１２、および図１３に図示された、外側の円環と内側の円環との間に位置する円環上にそれぞれ位置する少なくとも２つの特別な極座標格子点２０は、第１の角度間隔α１より大きい第２の角度間隔α２を相互に有する複数の第２の半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’上にそれぞれ配置されている。図１４に図示された内側の円環上に位置する第１の集合の少なくとも２つの特別な極座標格子点２０は、第２の角度間隔α２より大きい第３の角度間隔α３を相互に有する複数の第３の半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’上に配置されている。
【００６４】
コンピュータ１５を用いて、第１の層に関して第１のメモリ１８に保存されているベクトル画像データが極座標に変換される。図７には、極座標に変換された画像ベクトル２１’が図示されており、これらの画像ベクトル２１’は、塗布すべき層の輪郭に対応している。画像ベクトル２１’によって形成された閉鎖された多角形チェインは、第２のメモリ１９に保存されている第１の集合の特別な極座標格子点２０と比較される。このために、まず始めに半直線Ａ１’，Ａ２’，Ａ３’のうち、画像ベクトル２１’によって画定された多角形チェインの内部に位置している部分２２が決定される。図７では、これらが破線で図示されている。その後、これらの半直線部分２２上に位置しており、ひいては画像ベクトル２１’によって画定された領域の内部に位置している、特別な極座標格子点２０が決定される。これらの特別な極座標格子点２０に対して、それぞれ対応する位置の印刷ヘッドを用いて、ステージ３上に、またはステージ３上に前もって塗布された材料層上に、材料液滴が吐出される。該当する極座標格子点２０は、図７に斜線で網掛けされて図示されている。画像ベクトル２１’によって画定された領域の外側に位置する特別な極座標格子点２０に対しては、材料液滴は吐出されない。図７では、これらの極座標格子点２０は斜線で網掛けされていない。印刷ヘッド装置１３Ａ，１３Ｂを用いてステージ３上に、またはステージ３上に前もって塗布された１つまたは複数の材料層上に材料液滴が吐出される直径は、図７〜図１６に図示された極座標格子点２０の円の直径に対応している。
【００６５】
積層体２’の第１の層がステージ３上に完全に塗布された後、ステージ３は、相応の方法で第２の層を塗布するために、層の厚さの分だけ印刷ヘッド１３Ａに対して相対的に降下される。第２の層を塗布するために、特別な極座標格子点２０を有する図７に図示された第１の集合の代わりに、特別な極座標格子点２０’を有する図１５に図示された第２の集合が使用される。図７と図１５との比較から明らかとなるように、第１の集合の特別な極座標格子点２０は、極座標格子の原点を中心として、または回転軸線４を中心として、反時計回りに角度α１だけ回転させることによって移行させることができる。これにより、極座標格子が極座標格子点２０または「間隙」を有していない位置が、個々の層において円周Ｒ１’．．Ｒ７’の周方向に相互にずらされていることが実現される。図１６から見て取れるように、これによって、積層体２’における均一な材料分布がもたらされ、この場合、第２の層の材料液滴が第１の層の間隙を覆っており、第１の層の材料液滴が第２の層の間隙を覆っている。
【００６６】
さらには、図５〜図１６に示された実施例における画像データは、特定の直交座標系における画素の形式またはビットマップの形式でも存在することができることにも留意すべきである。この場合、ビットマップの画素は、コンピュータを用いて極座標に変換され、こうして得られた極座標画像データが、第２のメモリ１９に保存されている特別な極座標格子点２０，２０’，２０Ａ，２０Ｂと比較される。一致している場合には、対応する位置の印刷ヘッドを用いて、ステージ３上に、またはステージ３上に前もって塗布された材料層上に、材料液滴が吐出される。該当する極座標格子点２０は、図７に斜線で網掛けされて図示されている。比較の結果、極座標格子点２０と一致しないことが判明した場合には、材料液滴は吐出されない。
【００６７】
図１７に図示された第３の実施例では、複数の異なる直径を有する材料液滴が、ステージ３上に、またはステージ３上に前もって塗布された１つまたは複数の材料層上に塗布される。図１７では、材料液滴の直径は、図示された極座標格子点２０の円の直径に対応している。材料液滴の複数の異なる直径は、印刷ヘッドの全ての印刷ヘッドノズルが同じ直径を有するようにし、大きな材料液滴を塗布すべき位置において、該当する位置に対応する印刷ヘッドノズルを用いて、形成すべき材料液滴の体積に対応する個数の補助液滴を吐出し、これらの補助液滴が、ステージに、またはステージ上に既に塗布された材料層に衝突する前に、相互に溶け合って大きな材料液滴となることによって形成される。実際には、印刷すべき位置に吐出される補助液滴の個数は、例えば１〜１０個とすることができる。
【００６８】
第２のメモリ１９には、個々の極座標格子点２０ごとに、それぞれ１つの体積情報が保存されている。装置１は、印刷すべき位置における材料液滴が、それぞれ該当する極座標格子点２０に関して第２のメモリ１９に保存されている体積情報に対応している体積で形成されるように構成されている。
【００６９】
図１７から見て取れるように、第１の半直線Ａ１’’上に配置された５つの材料液滴の第１の列は、材料液滴の体積が外側の端部（図１７の上方）から第１の列の内側の端部に向かって減少するように、ステージ３上に、またはステージ３上に塗布された材料層上に塗布される。
【００７０】
さらには、第２の半直線Ａ２’’上に配置された４つの材料液滴の第２の列は、ステージ３上、またはステージ３上に塗布された材料層上に塗布された材料液滴の体積が外側の端部（図１７の上方）から第２の列の内側の端部に向かって増加するように形成される。第２の半直線Ａ２’’は、円周Ｒ１’’．．Ｒ１３’’の周方向に、第１の半直線Ａ１’’に直接的に隣り合っている。図１７から明らかに見てとれるように、これらの列によって形成されるパターンが、円周Ｒ１’’．．Ｒ１３’’の周方向に繰り返されており、すなわち、第１の列と第２の列とが周方向に交互に並んでいる。
【００７１】
極座標格子の第１の半直線Ａ１’’から別の半直線Ａ３’’へと延在する、極座標格子の第１の円周Ｒ１’’の区分上に、４つの材料液滴２０が吐出される。第１の円周Ｒ１’’の直径よりも小さい直径を有する別の円周Ｒ３’’の区分上に、別の４つの材料液滴２０が吐出される。この区分も同様に、第１の半直線Ａ１’’から別の半直線Ａ３’’へと延在している。第２の材料液滴２０の体積の合計は、第１の材料液滴２０の体積の合計よりも小さくなっている。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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