(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元（３Ｄ）物体上に画像を形成する方法において、
可動台上に配置された第１の材料から形成された前記３Ｄ物体を検出することであって、前記第１の材料は織物を含むことと、
前記３Ｄ物体のまわりにおいて前記可動台上で第２の材料の粉末床を提供することであって、前記第２の材料はプラスチックであることと、
粉末の水準面を提供するために前記粉末床を振動させることと、
レーザ焼結プロセスを利用して前記粉末床の一部を前記３Ｄ物体上に焼結することであって、前記プラスチックは前記焼結から溶融すること及び前記織物の繊維に付着して再形成することにより前記織物と機械的結合を形成することと、
前記３Ｄ物体を移動させることと、
前記提供すること、前記振動させること、前記焼結すること及び前記移動させることを繰り返して前記３Ｄ物体上に前記画像を形成することとを備える、方法。
【請求項２】
前記可動台が円形台を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記振動させることが、余分な粉末を前記円形台のまわりのリング状トレイに分類させる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記提供することが、前記粉末床の下方に前記３Ｄ物体を埋め込むことを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記移動させることが、前記可動台を介して前記３Ｄ物体を上方に所定量移動させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記提供することが、前記３Ｄ物体の底部のまわりの層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記移動させることが、前記可動台を介して前記３Ｄ物体を下方に所定量移動させることを含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、印刷に関し、より具体的には、選択的レーザ焼結を使用して物体上に画像を形成する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元（３Ｄ）プリンタは、よりユビキタスになりつつある。３Ｄプリンタは、典型的には、特定の材料から３次元物体を形成するために使用される。
【０００３】
さらに、３Ｄ物体上への印刷は困難である。３Ｄ物体は、従来の画像形成及び印刷の意味において以前は遭遇しなかった多くの障害をもたらす可能性がある。これらの課題のいくつかは、いくつかの課題を挙げると、大きくて変化するギャップにわたる噴射、物体検出、物体に対する像の位置合わせ及び物体保持を含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
３Ｄ物体についての典型的なインクジェット印刷ベースの解決策はまた、困難を提示し得る。インクジェットプリントヘッドは、インクジェットプリントヘッドの面と物体との間に小さなギャップ（例えば、約１−４ミリメートル（ｍｍ））を必要とすることがある。場合によっては、これは、３Ｄ物体のトポグラフィのために可能でないことがある。例えば、３Ｄ物体は、プリントヘッドが単にアクセスして適切なギャップを維持することができない深いくぼみを有することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願明細書に示される態様によれば、３次元（３Ｄ）物体上に画像を形成する方法、持続性コンピュータ読み取り可能な媒体及び装置が提供される。実施形態の１つの開示された特徴は、可動台上に配置された第１の材料から形成された３Ｄ物体を検出し、３Ｄ物体のまわりにおいて可動台上で第２の材料の粉末床を提供し、粉末の水準面を提供するために粉末床を振動させ、粉末床の一部を３Ｄ物体上に焼結し、３Ｄ物体を移動させ、提供すること、振動させること、焼結すること及び移動させることを繰り返して３Ｄ物体上に画像を形成する方法である。
【０００６】
実施形態の他の開示された特徴は、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、可動台上に配置された第１の材料から形成された３Ｄ物体を検出し、３Ｄ物体のまわりにおいて可動台上で第２の材料の粉末床を提供し、粉末の水準面を提供するために粉末床を振動させ、粉末床の一部を３Ｄ物体上に焼結し、３Ｄ物体を移動させ、提供すること、振動させること、焼結すること及び移動させることを繰り返して３Ｄ物体上に画像を形成する動作を実行させる命令を含む複数の命令が記憶された持続性コンピュータ読み取り可能な媒体である。
【０００７】
実施形態の他の開示された特徴は、プロセッサと、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、可動台上に配置された第１の材料から形成された３Ｄ物体を検出し、３Ｄ物体のまわりにおいて可動台上で第２の材料の粉末床を提供し、粉末の水準面を提供するために粉末床を振動させ、粉末床の一部を３Ｄ物体上に焼結し、３Ｄ物体を移動させ、提供すること、振動させること、焼結すること及び移動させることを繰り返して３Ｄ物体上に画像を形成する動作を実行させる命令を含む複数の命令が記憶された持続性コンピュータ読み取り可能な媒体とを備える装置である。
【０００８】
本開示の教示は、添付図面と関連して以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解されることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の例示的な装置の断面ブロック図を図示している。
【図２】図２は、本開示の例示的な装置の平面図を図示している。
【図３】図３は、３Ｄ物体上に画像を形成する例示的な方法のプロセスフローブロック図を図示している。
【図４】図４は、３Ｄ物体上に画像を形成する他の例示的な方法のプロセスフローブロック図を図示している。
【図５】図５は、３次元（３Ｄ）物体上に画像を形成する例示的な方法のフローチャートを図示している。
【図６】図６は、本願明細書に記載された機能を実行する際に使用するのに適したコンピュータのハイレベルブロック図を図示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
理解を容易とするために、図面に共通する同一要素を示すために、可能な限り同一の参照符号が使用されている。
【００１１】
本開示は、３次元（３Ｄ）物体上に画像を形成する装置及び方法を広く開示している。上述したように、３Ｄ物体上への印刷は困難である。３Ｄ物体は、従来の画像形成及び印刷の意味において以前は遭遇しなかった多くの障害をもたらす可能性がある。これらの課題のいくつかは、いくつかの課題を挙げると、大きくて変化するギャップにわたる噴射、物体検出、物体に対する像の位置合わせ及び物体保持を含むことができる。
【００１２】
３Ｄ物体についての典型的なインクジェット印刷ベースの解決策はまた、困難を提示し得る。インクジェットプリントヘッドは、インクジェットプリントヘッドの面と物体との間に小さなギャップ（例えば、約１−４ミリメートル（ｍｍ））を必要とすることがある。場合によっては、これは、３Ｄ物体のトポグラフィのために可能でないことがある。例えば、３Ｄ物体は、プリントヘッドが単にアクセスして適切なギャップを維持することができない深いくぼみを有することがある。
【００１３】
本開示の実施形態は、３Ｄ物体上に画像を印刷する（又は材料を添加する）ために選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）プロセスに共通のいくつかの要素を使用する装置を提供する。１つの実施形態において、３Ｄ物体は、装置内に配置されることができ、粉末の小粒子は、画像を印刷又は形成するように３Ｄ物体上に定着されることができる。
【００１４】
図１は、本開示の例示的な装置１００の断面図を図示している。１つの実施形態において、装置１００は、可動台１０４と、壁１０６と、外側トレイ１０８と、高出力レーザ１１２とを含むことができる。１つの実施形態において、可動台１０４は、垂直に上下に（例えば、レーザ１１２に近いか又はレーザ１１２から離れている）移動されることができる水準プラットフォームを有することができる。
【００１５】
１つの実施形態において、３Ｄ物体１０２は、可動台１０４上に配置されることができる。３Ｄ物体１０２は、第１の材料から製造されることができる。３Ｄ物体１０２は、以前のプロセスにおいて製造、生成又は形成されたものであってもよい。換言すれば、３Ｄ物体１０２は、画像が形成されると同時に装置１００を使用して形成されない。
【００１６】
１つの実施形態において、粉末シュート１２０は、壁１０６と可動台１０４との間に形成された体積に粉末１１０を提供することができる。１つの実施形態において、粉末１１０は、３Ｄ物体１０２を覆うことができる。他の実施形態において、粉末１１０は、３Ｄ物体１０２の底部又はベースにおいて第１の層を形成するように分配されることができる。粉末１１０が分配される方法は、後述するように画像が形成される方法に依存することができる。
【００１７】
粉末シュート１２０は任意であってもよいことに留意すべきである。例えば、粉末１１０は、反復中に手動で添加されてもよい。さらに、粉末シュート１２０は、粉末１１０が壁１０６を越えて且つ可動床１０４の上方に分配されることができる限り、壁１０６のまわりのどこにでも配置されることができる。
【００１８】
１つの実施形態において、粉末１１０は、１０−１００ミクロンの平均直径を有する粒子を含むことができる。粉末１１０は、３Ｄ物体１０２の第１の材料への結合（例えば、化学的結合、熱結合など）に適合する任意の種類の材料とすることができる。粉末１１０は、プラスチック、金属、セラミック、ガラス粉末などとすることができる。
【００１９】
１つの実施形態において、３Ｄ物体１０２の第１の材料及び第２の材料は同じとすることができる。例えば、３Ｄ物体１０２は、プラスチック又はポリマーとすることができる。同じ材料は、おそらく３Ｄ物体１０２への結合に適合することができる。
【００２０】
他の実施形態において、３Ｄ物体１０２の第１の材料及び第２の材料は異なっていてもよい。例えば、粉末１１０は、３Ｄ物体１０２の第１の材料とは異なる第２の材料からなる小粒子を含むことができる。レーザ溶接材料適合性チャートが広く利用可能であり、３Ｄ物体１０２の第１の材料に基づいて使用する第２の材料がどの種類かを判定するために使用されることができる。
【００２１】
他の実施形態において、３Ｄ物体１０２の第１の材料は、第２の材料への機械的結合を可能とする種類の材料とすることができる。例えば、第１の材料が織物である場合、第２の材料は、織物の繊維に付着することによって溶融して改質することができる任意の種類のプラスチック又はポリマーとすることができる。
【００２２】
１つの実施形態において、粉末１１０は、粉末１１０として使用される材料の融点直下の温度まで予熱されることができる。粉末１１０の予熱は、高出力レーザ１１２によって印加されるエネルギが画像を形成するように粉末１１０の一部を３Ｄ物体１０２に焼結する際により効率的又は効果的であるのを可能とすることができる。
【００２３】
１つの実施形態において、可動台１０４及び壁１０６は、線１２２によって示されるように任意の機械的手段を介して振動されることができる。例えば、振動は、１つ以上のピストンによって、装置１００を振ることなどによって加えられることができる。振動１２２は、粉末１１０の水準面を提供することができる。余分な粉末１１０は、壁１０６を越えて且つ外側トレイ１０８内に振動することができる。外側トレイ１０８は、空にされることができ、余分な粉末１１０は、リサイクルされることができる。例えば、外側トレイ１０８は、余分な粉末１１０が収集バスケット又はいくつかの他の同様の機構に分類させるのを可能とするように除去される外側トレイ１０８の底部を有することができる。
【００２４】
１つの実施形態において、外側トレイ１０８は、壁１０６及び可動台１０４の形状と同様の形状を有することができる。例えば、外側トレイ１０８は、壁１０６及び可動台１０４と同心とすることができる。
【００２５】
図２は、壁１０６及び可動台１０４に対する外側トレイ１０８を図示する装置１００の平面図を図示している。１つの実施形態において、可動台１０４及び壁１０６が円形である場合、外側トレイ１０８は、壁１０６を囲む同様の円形形状を有することができる。
【００２６】
可動台１０４、壁１０６及び外側トレイ１０８は、図２においては円形であるとして示されているが、可動台１０４、壁１０６及び外側トレイ１０８は、任意の形状とすることができることに留意すべきである。例えば、可動台１０４及び壁１０６は、正方形の形状とすることができ、外側トレイ１０８は、壁１０６を囲む同様の正方形の形状を有することができる。
【００２７】
外側トレイ１０８は、壁１０６にあたって又は接触して配置されることができる。他の実施形態において、外側トレイ１０８は、壁１０６から僅かに離れて配置されてもよい。
【００２８】
再度図１を参照すると、高出力レーザ１１２は、二酸化炭素レーザとすることができる。高出力レーザ１１２は、スキャナ１１４がｘ−ｙ座標系に沿って移動されるのを可能とするｘ−ｙステージ１１８に結合されることができる。１つの実施形態において、スキャナ１１４は、図１において、左右又はページの内外に移動されることができる。スキャナ１１４は、画像を形成するように粉末１１０を受けることになる粉末１１０及び３Ｄ物体１０２の部分を走査するために使用されることができる。１つの実施形態において、高出力レーザ１１２によって放射されるエネルギが粉末１１０の選択部分に向けられるのを可能とするように、プリズム１１６がまたスキャナ１１４に含まれることができる。１つの実施形態において、スキャナ１１４は、３Ｄ物体１０２が可動台１０４上に配置されたことを検出するために使用されることができる。
【００２９】
１つの実施形態において、高出力レーザ１１２は、他の機械的手段を使用して操作又は制御されることができる。例えば、高出力レーザ１１２は、レーザ１１２を任意の方向に向けることができるジンバル上に配置されることができる。
【００３０】
１つの実施形態において、装置１００は、粉末１１０の分配、可動台１０４の移動及び高出力レーザ１１２によって印加されるエネルギを制御することによって３Ｄ物体１０２上に画像を形成する処理を調整又は制御することができるコントローラ１５０を含むことができる。１つの実施形態において、コントローラ１５０は、可動台１０４、粉末シュート１２０、高出力レーザ１１２、スキャナ１１４及びｘ−ｙステージ１１８に結合されたモータ１５２と通信することができる。
【００３１】
１つの実施形態において、コントローラ１５０は、３Ｄ物体１０２と３Ｄ物体１０２上に形成される画像とのマッピングを受信することができる。例えば、マッピングは、ディジタル設計プログラム又はコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアプログラムから受信されることができる。１つの実施形態において、画像は、テキスト、デザイン、ロゴ、グラフィック、写真などとすることができる。
【００３２】
図３及び図４は、画像３５２及び４５２がそれぞれ３Ｄ物体１０２上に形成される方法の２つの異なる例を図示している。図３は、粉末１１０の下方に埋め込まれた３Ｄ物体１０２から始まる方法３００を図示しており、画像３５２は、可動台１０４が高出力レーザ１１２に向かって徐々に高く移動するのにともない上から下へと印刷される。
【００３３】
方法３００は、ブロック３０２において開始する。ブロック３０２において、３Ｄ物体１０２は、壁１０６の上部以下の最も低い位置に配置された可動台１０４上に配置される。粉末１１０は、３Ｄ物体１０２が粉末１１０の下方に埋められるまで可動台１０４上に且つ３Ｄ物体１０２のまわりに分配される。１つの例においては、粉末１１０は、所定の厚さ（例えば、数ミクロン）の層が３Ｄ物体１０２の最も上の部分を覆うまで分配されることができる。上述したように、１つの実施形態において、粉末１１０は、粉末１１０の融点温度よりも僅かに低い温度まで加熱されることができる。
【００３４】
ブロック３０４において、可動台１０４及び／又は壁１０６は、粉末１１０の水準面を提供するように振動されることができる。余分な粉末１１０は、壁１０６を越えて外側トレイ１０８内に振り落とすことができる。振動が壁１０６を越えて余分な粉末１１０を振り落とした後、粉末１１０の上水準面及び壁１０６の上面は、ほぼ同一平面とすることができる。換言すれば、壁１０６の上水準面及び粉末１１０の上水準面は、均一又は同一平面上とすることができる。
【００３５】
ブロック３０６において、スキャナ１１４は、３Ｄ物体１０２上に焼結されることになる粉末１１０の部分を走査することができる。プリズム１１６は、高出力レーザ１１２によって放射されたレーザ又はエネルギがスキャナ１１４によって走査された粉末１１０の部分に向けられることができるように配置されることができる。そして、高出力レーザ１１２は、レーザを放射し、走査された粉末１１０の上層の部分を焼結することができる。
【００３６】
ブロック３０８において、可動台１０４は、所定量だけ上方に移動されることができる。１つの例において、所定量は、焼成された粉末１１０の層の厚さの関数とすることができる（例えば、粉末１１０として使用される材料の密度に応じて１から１００ミクロン）。可動台１０４の移動は、粉末１１０の層の「汀線」の上に３Ｄ物体１０２を上昇させる。その結果、形成された画像３５２の部分は、同様に「汀線」の上に移動されることができる。
【００３７】
可動台１０４及び／又は壁１０６は、粉末１１０の水準面を提供するために再度振動されることができる。余分な粉末１１０は、壁１０６を越えて外側トレイ１０８内に振り落とすことができる。
【００３８】
ブロック３１０において、スキャナ１１４は、３Ｄ物体１０２上に焼結されることになる粉末１１０の部分を走査することができる。プリズム１１６は、高出力レーザ１１２によって放射されたレーザ又はエネルギがスキャナ１１４によって走査された粉末１１０の部分に向けられることができるように配置されることができる。そして、高出力レーザ１１２は、レーザを放射し、走査された粉末１１０の最上層の部分を焼結することができる。
【００３９】
１つの実施形態において、粉末１１０の分配、粉末１１０の床の振動、３Ｄ物体１０２の焼結及び上方移動は、画像３５２の形成が完了するまで繰り返すことができる。例えば、方法３００は、画像３５２の各層が３Ｄ物体１０２上に形成されるのにともないブロック３０８と３１０の間を循環することができる。
【００４０】
ブロック３１２において、粉末１１０の最終焼結後に、３Ｄ物体１０２は、可動台１０４の最も上の位置まで上昇されることができる。残りの粉末１１０は、外側トレイ１０８内に除去されることができる。いくつかの実施形態において、３Ｄ物体１０２上に形成された画像３５２から未焼結粉末を除去するために追加の洗浄又はすすぎステップが装備されることができる。ブロック３１２において、方法３００は完了することができる。
【００４１】
１つの実施形態において、異なる種類及び／又は色の粉末１１０がブロック３０２において分配されることができる。例えば、画像３５２の異なる部分の色に応じて、対応する色の粉末１１０は、適切な層（例えば、異なる深さの異なる色の粉末１１０）に分配されることができる。他の実施形態において、全体のプロセス３００は、異なる色について繰り返されることができる。例えば、プロセス３００の最初の実行は、１色の画像３５２のベースを形成することとすることができる。そして、異なる色の粉末１１０は、プロセス３００の第２の実行についてブロック３０２において分配されることができ、プロセス３００は繰り返されることができる。そして、第３の異なる色の粉末１１０は、プロセス３００の第３の実行についてブロック３０２において分配されることができるなどである。その結果、画像３５２の異なる着色層がプロセス３００の別個の実行によって形成されることができる。
【００４２】
図４は、３Ｄ物体のベース又は底部のまわりの粉末１１０の所定層から始まる３Ｄ物体１０２から始まる例示的な方法４００を図示している。そして、可動台１０４が高出力レーザ１１２から徐々に低くなるように移動されるのにともない画像４５２が下から上へと印刷される。
【００４３】
方法４００は、ブロック４０２において開始する。ブロック４０２において、３Ｄ物体１０２は、壁１０６の上部の直下の最も高い位置に配置された可動台１０４上に配置される。粉末１１０は、可動台１０４上に且つ３Ｄ物体１０２のまわりに（例えば、図１に示された粉末シュート１２０を介して）分配される。１つの例において、粉末１１０は、所定の厚さ（例えば、数ミクロン）の層が３Ｄ物体１０２のベース又は底部まわりに配置されるまで分配されることができる。上述したように、１つの実施形態において、粉末１１０は、粉末１１０の融点温度よりも僅かに低い温度まで加熱されることができる。
【００４４】
ブロック４０４において、可動台１０４及び／又は壁１０６は、粉末１１０の水準面を提供するように振動されることができる。余分な粉末１１０は、壁１０６を越えて外側トレイ１０８内に振り落とすことができる。
【００４５】
ブロック４０６において、スキャナ１１６は、３Ｄ物体１０２上に焼結されることになる粉末１１０の部分を走査することができる。プリズム１１６は、高出力レーザ１１２によって放射されたレーザ又はエネルギがスキャナ１１４によって走査された粉末１１０の部分に向けられることができるように配置されることができる。そして、高出力レーザ１１２は、レーザを放射し、走査された粉末１１０の最上層の部分を焼結することができる。
【００４６】
ブロック４０８において、可動台１０４は、所定量だけ下方に移動されることができる。１つの例において、所定量は、焼結された粉末１１０の層の厚さの関数とすることができる（例えば、粉末１１０として使用される材料の密度に応じて１から１００ミクロン）。可動台１０４の移動は、粉末１１０の層の「汀線」の下に３Ｄ物体１０２を下降させる。その結果、形成された画像４５２の部分は、同様に追加の粉末１１０が既に形成された画像４５２に焼結されないことを保証する量だけ「汀線」の下に移動されることができる。
【００４７】
可動台１０４が下方に移動した後、追加の粉末１１０は、可動台１０４上に分配されることができる。１つの実施形態において、追加の粉末１１０は、分配された粉末１１０の前層と同じとすることができる。他の実施形態において、追加の粉末１１０は、分配された粉末１１０の前層とは異なる色及び／又は種類の材料とすることができる。
【００４８】
可動台１０４及び／又は壁１０６は、粉末１１０の水準面を提供するために再度振動されることができる。余分な粉末１１０は、壁１０６を越えて外側トレイ１０８内に振り落とすことができる。
【００４９】
ブロック４１０において、スキャナ１１４は、３Ｄ物体１０２上に焼結されることになる粉末１１０の部分を走査することができる。プリズム１１６は、高出力レーザ１１２によって放射されたレーザ又はエネルギがスキャナ１１４によって走査された粉末１１０の部分に向けられることができるように配置されることができる。そして、高出力レーザ１１２は、レーザを放射し、走査された粉末１１０の最上層の部分を焼結することができる。
【００５０】
１つの実施形態において、粉末１１０の分配、粉末１１０の床の振動、３Ｄ物体１０２の焼結及び下方移動は、画像４５２の形成が完了するまで繰り返すことができる。例えば、方法４００は、画像４５２の各層が３Ｄ物体１０２上に形成されるのにともないブロック４０８と４１０の間を循環することができる。
【００５１】
ブロック４１２において、粉末１１０の最終焼結後に、３Ｄ物体１０２は、可動台１０４の最も下の位置において完了することができる。１つの実施形態において、可動台１０４は、外側トレイ１０８内に残りの粉末１１０を除去するように最も上の位置まで上昇されることができる。いくつかの実施形態において、３Ｄ物体１０２上に形成された画像４５２から未焼結粉末を除去するために追加の洗浄又はすすぎステップが装備されることができる。ブロック４１２において、方法４００は完了することができる。
【００５２】
他の実施形態において、全体のプロセス４００は、異なる色について繰り返されることができる。例えば、プロセス４００の最初の実行は、１色の画像４５２のベースを形成することとすることができる。そして、異なる色の粉末１１０は、プロセス４００の第２の実行についてブロック４０２及び４０８において分配されることができ、プロセス４００は繰り返されることができる。そして、第３の異なる色の粉末１１０は、プロセス４００の第３の実行についてブロック４０２及び４０８において分配されることができるなどである。その結果、画像４５２の異なる着色層がプロセス４００の別個の実行によって形成されることができる。図５は、３Ｄ物体上に画像を形成する例示的な方法５００のフローチャートを図示している。１つの実施形態において、方法５００の１つ以上のステップ又は動作は、装置１００（例えば、コントローラ１５０）及び／又は図６に図示され且つ後述するようなコンピュータによって実行されることができる。
【００５３】
ブロック５０２において、方法５００が開始される。ブロック５０４において、方法５００は、第１の材料から形成された３Ｄ物体が可動台上に配置されたことを検出する。例えば、３Ｄ物体は、以前の３Ｄ印刷プロセス又は任意の製造プロセスにおいて第１の材料を使用して予め形成されることができる。第１の材料は、プラスチック、ポリマー、セラミック、ガラス、織物、金属などの任意の種類の材料とすることができる。
【００５４】
１つの実施形態において、３Ｄ物体は、３Ｄ物体の存在が検出されたときにコントローラに信号を送信することができるスキャナ、可動台上のセンサ又は任意の他の種類のセンサによって自動的に検出されることができる。他の実施形態において、オペレータは、３Ｄ物体が可動台上に配置された後に信号を提供することができる（例えば、装置上のボタンの押下、外部コンピュータ上のボタンの押下など）。
【００５５】
ブロック５０６において、本方法は、３Ｄ物体のまわりの可動台上に第２の材料の粉末床を提供する。１つの例において、「３Ｄ物体のまわり」は、３Ｄ物体の全てのまわりであるか又は画像が上から下へと形成されたときに３Ｄ物体を粉末床の下方に埋め込むものとして定義されることができる（例えば、図３を参照）。他の例において、「３Ｄ物体のまわり」は、画像が下から上へと形成されるときに３Ｄ物体の底部又はベースのまわりに粉末層を分配するものとして定義されることができる（例えば、図４を参照）。
【００５６】
１つの実施形態において、第２の材料は、第１の材料と同じとすることができる。注目すべきは、同じ材料は、通常、熱接合に適合しているということである。他の実施形態において、第２の材料は、第１の材料とは異なっていてもよい。第２の材料は、第１の材料との熱結合に適合した異なる材料とすることができる。例えば、レーザ溶接材料適合チャートが広く利用可能であり、３Ｄ物体の第１の材料に基づいてどの種類の第２の材料が使用されることができるかを判定するために使用されることができる。
【００５７】
他の実施形態において、３Ｄ物体の第１の材料は、第２の材料への機械的結合を可能とする種類の材料とすることができる。例えば、第１の材料が織物である場合、第２の材料は、織物の繊維に付着することによって溶融して改質することができる任意の種類のプラスチック又はポリマーとすることができる。
【００５８】
ブロック５０８において、方法５００は、粉末の水準面を提供するように粉末床を振動させることができる。例えば、可動台及び／又は可動台のまわりの壁は、機械的手段によって振動させることができる。例えば、１つ以上のピストンが装備されることができ、装置全体は左右などに振られることができる。粉末が振動されるのにともない、余分な粉末は、可動台及び壁を囲む外側トレイ内に除去されることができる。余分な粉末は、壁を越えて且つ外側トレイ内に振り落とすことができる。壁の内部及び可動台上の残りの粉末は、粉末の水平な、均一な又は滑らかな表面を形成するために沈降させることができる。
【００５９】
ブロック５１０において、方法５００は、粉末床の一部を３Ｄ物体上に焼結することができる。例えば、スキャナは、３Ｄ物体上に焼結された粉末の一部を走査することができる。レーザによって放射されたレーザ又はエネルギが走査された粉末の最上層の１つの部分又は複数の部分に向けられることができるようにプリズムが配置されることができる。
【００６０】
ブロック５１２において、方法５００は、３Ｄ物体を移動させることができる。例えば、画像が３Ｄ物体における上から下へと形成される場合、３Ｄ物体は可動台を上昇させることによって移動されることができる。換言すれば、可動台は、所定量だけレーザから上方に向かって移動されることができる。
【００６１】
他の例において、画像が３Ｄ物体における下から上へと形成される場合、３Ｄ物体は、可動台を下降させることによって移動されることができる。換言すれば、可動台は、所定量だけレーザから下方に離れて移動されることができる。上述したように、所定量は、焼結された粉末層の厚さの関数とすることができる（例えば、粉末１１０として使用される材料の密度に応じて１から１００ミクロン）。
【００６２】
ブロック５１４において、方法５００は、画像の形成が完了したかどうかを判定する。換言すれば、方法５００は、ＳＬＳを使用する画像の印刷が完了したかどうかを判定する。画像形成が完了していない場合、方法５００は、ブロック５０６に戻り、ブロック５０６、５０８、５１０及び５１２は、繰り返されることができる。
【００６３】
しかしながら、画像形成が完了した場合、方法５００は、ブロック５１６に進むことができる。ブロック５１６において、方法５００は終了する。
【００６４】
明示的に規定されていないが、上述した方法５００の１つ以上のステップ、機能又は動作は、特定の用途のために必要とされる記憶、表示及び／又は出力ステップを含むことができることに留意すべきである。換言すれば、本方法において記載された任意のデータ、レコード、フィールド及び／又は中間結果は、特定の用途のために必要とされるように他の装置に記憶、表示及び／又は出力することができる。さらにまた、判定動作を記載するか又は判定を含む図５におけるステップ、機能又は動作は、判定動作の双方の分岐が実行されることを必ずしも必要としない。換言すれば、判定動作の分岐の一方は、任意のステップとみなすことができる。
【００６５】
図６は、本願明細書において記載される機能を実行するために専用の装置に変換されることができるコンピュータのハイレベルブロック図を示している。図６に示されるように、コンピュータ６００は、１つ以上のハードウェアプロセッサ要素６０２（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ又はマルチコアプロセッサ）と、例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などのメモリ６０４と、３Ｄ物体上に画像を形成するモジュール６０５と、様々な入力／出力装置６０６（例えば、これらに限定されるものではないが、テープドライブ、フロッピードライブ、ハードディスクドライブ又はコンパクトディスクドライブを含む記憶装置、受信機、送信機、スピーカ、ディスプレイ、音声合成装置、出力ポート、入力ポート及びユーザ入力装置（キーボード、キーパッド、マウス、マイクロホンなど））とを備える。１つのみのプロセッサ要素が示されているが、コンピュータは、複数のプロセッサ要素を使用することができることに留意すべきである。さらにまた、図には１台のコンピュータしか示されていないが、上述した方法が特定の例示的な例のために分散又は並列に実行される場合、すなわち、上述した方法のステップ又は方法全体が複数の又は並列コンピュータにわたって実行される場合、この図のコンピュータは、それらの複数のコンピュータのそれぞれを表すように意図される。さらにまた、１つ以上のハードウェアプロセッサは、仮想化又は共有コンピューティング環境をサポートするのに利用されることができる。仮想化されたコンピューティング環境は、コンピュータ、サーバ又は他のコンピューティングデバイスを表す１つ以上の仮想マシンをサポートすることができる。そのような仮想化された仮想マシンにおいて、ハードウェアプロセッサなどのハードウェアコンポーネント及びコンピュータ読み取り可能な記憶装置は、仮想化されるか又は論理的に表現されることができる。
【００６６】
本開示は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）又はハードウェア装置上に装備されたステートマシンを使用して、ソフトウェア及び／又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせにおいて実装されることができ、コンピュータ、又は、例えば上述した方法に関連するコンピュータ読み取り可能な命令などの任意の他のハードウェア均等物が、上記開示された方法のステップ、機能及び／又は動作を実行するためのハードウェアプロセッサを構成するために使用されることができることに留意すべきである。１つの実施形態において、３Ｄ物体上に画像を形成する本モジュール又はプロセス６０５（例えば、コンピュータ実行可能な命令を含むソフトウェアプログラム）についての命令及びデータは、メモリ６０４にロードされることができ、例示的な方法３００、４００及び５００に関連して上述したようなステップ、機能又は動作を実行するようにハードウェアプロセッサ要素６０２によって実行されることができる。さらにまた、ハードウェアプロセッサが「動作」を実行するための命令を実行するとき、これは、直接動作を実行する、及び／又は、動作を実行するために他のハードウェア装置又は構成要素（例えば、コプロセッサなど）を容易とし、誘導し又は協働するハードウェアプロセッサを含むことができる。
【００６７】
上述した方法に関するコンピュータ読み取り可能な命令又はソフトウェア命令を実行するプロセッサは、プログラミングされたプロセッサ又は特殊なプロセッサとして知覚され得る。そのため、本開示の３Ｄ物体上に画像を形成する本モジュール６０５（関連するデータ構造を含む）は、例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＲＯＭメモリ、ＲＡＭメモリ、磁気又は光学ドライブ、デバイス又はディスケットなど、有形又は物理的（広義には持続的）読み取り可能な記憶装置又は媒体に記憶されることができる。より具体的には、コンピュータ読み取り可能な記憶装置は、コンピュータ又はアプリケーションサーバなどのプロセッサ又はコンピューティングデバイスによってアクセスされるべきデータ及び／又は命令などの情報を記憶する能力を提供する任意の物理的装置を含むことができる。
【図１】
0006755204.tif 000002
【図２】
0006755204.tif 000003
【図３】
0006755204.tif 000004
【図４】
0006755204.tif 000005
【図５】
0006755204.tif 000006
【図６】
0006755204.tif 000007