(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心の周りを回転するよう構成されるテーブルと、
前記テーブルに動作上接続され、前記テーブルを回転するように構成される、第１のアクチュエータと、
前記テーブルの前記中心の直近位置から前記テーブルの周縁部の直近位置に延在するラジアルアームと、
前記ラジアルアームに取り付けられ、前記テーブルが少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、前記テーブルに材料を吐出するよう構成される少なくとも１つのプリントヘッドと、
前記少なくとも１つのプリントヘッドに動作上接続され、前記少なくとも１つのプリントヘッドを前記ラジアルアームに沿って移動させ且つ前記少なくとも１つのプリントヘッドと前記ラジアルアームとの間の角度を変更するように構成される、第２のアクチュエータと、
前記少なくとも１つのプリントヘッド、前記第１のアクチュエータ、および前記第２のアクチュエータに動作可能に接続する制御装置と、
を含む３次元物体プリンタであって、
前記制御装置は、
前記第１のアクチュエータを操作して前記テーブルを回転させ、
前記テーブルが前記少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、前記少なくとも１つのプリントヘッドを操作して前記テーブルに材料を吐出し、
前記第１のアクチュエータの操作を調整することで前記テーブルの角速度を変更するか、あるいは、前記第２のアクチュエータの操作を調整することで、前記ラジアルアームに沿って移動する前記少なくとも１つのプリントヘッドの速度、または前記少なくとも１つのプリントヘッドと前記ラジアルアームとの間の角度を変更して、前記テーブルの前記中心に近い前記回転するテーブルの部分に吐出される前記材料の密度を前記テーブルの周縁部に近い前記回転するテーブルの部分に吐出される前記材料の密度と一定に維持するよう構成される、
３次元物体プリンタ。
【請求項２】
前記制御装置が、前記第２のアクチュエータの操作を調整することで、前記回転するテーブルの前記中心に近い位置と前記回転するテーブルの前記周縁部に近い位置との間で前記少なくとも１つのプリントヘッドが移動するとき、前記テーブルの前記中心からの前記少なくとも１つのプリントヘッドの半径方向の距離と前記テーブルの角速度との積を一定に維持可能な速度で、前記テーブルの前記中心に近い位置と前記テーブルの前記周縁部に近い位置との間で前記ラジアルアームに沿って前記少なくとも１つのプリントヘッドを移動させるようさらに構成される、請求項１に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項３】
前記制御装置が、
前記第１のアクチュエータを操作して所定の角速度で前記テーブルを回転させ、
前記第２のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記周縁部に近い前記位置に向かって移動するとき、前記少なくとも１つのプリントヘッドの速度を落として、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記回転するテーブルの前記周縁部に近い前記位置に向かって移動するときの前記テーブルの前記中心からの前記少なくとも１つのプリントヘッドの前記半径方向の距離と前記テーブルの前記角速度との前記積を一定に維持するようさらに構成される、請求項２に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項４】
前記制御装置が、
前記第１のアクチュエータを操作して所定の角速度で前記テーブルを回転させ、
前記第２のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記中心に近い前記位置に向かって移動するとき、前記少なくとも１つのプリントヘッドの速度を上げて、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記回転するテーブルの前記中心に近い前記位置に向かって移動するときの前記テーブルの前記中心からの前記少なくとも１つのプリントヘッドの前記半径方向の距離と前記テーブルの前記角速度との前記積を一定に維持するようさらに構成される、請求項２に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項５】
前記制御装置が、
前記第１のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記中心に近い位置と前記テーブルの前記周縁部に近い位置との間を移動するとき、前記回転するテーブルの前記角速度を調整して、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記中心に近い前記位置と前記回転するテーブルの前記周縁部に近い前記位置との間を移動するときの前記テーブルの前記中心からの前記少なくとも１つのプリントヘッドの半径方向の距離と前記テーブルの前記角速度との積を一定に維持するようさらに構成される、請求項１に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項６】
前記制御装置が、
前記第１のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記周縁部に近い位置から前記テーブルの前記中心に近い位置に向かって移動するとき、前記回転するテーブルの前記角速度を上げて、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記回転するテーブルの前記中心に近い位置に向かって移動するときの前記テーブルの前記中心からの前記少なくとも１つのプリントヘッドの半径方向の距離と前記テーブルの前記角速度との積を一定に維持するようさらに構成される、請求項５に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項７】
前記制御装置が、
前記第１のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記中心に近い位置から前記テーブルの前記周縁部に近い位置に向かって移動するとき、前記回転するテーブルの前記角速度を落として、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記回転するテーブルの前記周縁部に近い位置に向かって移動するときの前記テーブルの前記中心からの前記少なくとも１つのプリントヘッドの半径方向の距離と前記テーブルの前記角速度との積を一定に維持するようさらに構成される、請求項５に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項８】
前記制御装置が、
前記第２のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドを前記ラジアルアームに対して回転させて、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記周縁部に向かって移動するとき、前記少なくとも１つのプリントヘッドと前記ラジアルアームとの間の角度を大きくするようさらに構成される、請求項１に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項９】
前記制御装置が、
前記第２のアクチュエータの操作を調整することで、前記少なくとも１つのプリントヘッドを前記ラジアルアームに対して回転させて、前記少なくとも１つのプリントヘッドが前記テーブルの前記中心に向かって移動するとき、前記少なくとも１つのプリントヘッドと前記ラジアルアームとの間の角度を小さくするようさらに構成される、請求項１に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項１０】
前記制御装置が、
当該３次元物体プリンタで作成する物体に相当する画像データから、前記少なくとも１つのプリントヘッドを動作させるためのデータであって、前記テーブルの前記中心と同心の複数の円筒に対応するデータを生成するようさらに構成される、請求項５に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項１１】
前記制御装置が、
各円筒の外周部の半径方向の位置の値と、前の円筒と現在の円筒との間で外周が変化した値との積を一定に維持できるように、前記少なくとも１つのプリントヘッドを動作させるための前記データを生成するようさらに構成される、請求項１０に記載の３次元物体プリンタ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのプリントヘッドが、前記ラジアルアームに取り付けられた少なくとも２つのプリントヘッドとして構成され、
前記少なくとも２つのプリントヘッド各々内の複数のインクジェットが、前記ラジアルアームに整列する方向に同じ距離にて互いに離間しており、
前記少なくとも２つのプリントヘッドのうちの一つが、前記テーブルの前記中心により近く位置して前記ラジアルアームに整列し、前記少なくとも２つのプリントヘッドのうちの別の一つが、前記テーブルの前記周縁部により近く位置して前記ラジアルアームに対して斜めに配置されることで、前記中心により近く位置する前記プリントヘッドによって吐出される材料の小滴の密度と一定の密度にて、前記周縁部により近く位置する前記別の一つのプリントヘッド内のインクジェットが前記材料の小滴を吐出できる、請求項１に記載の３次元物体プリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、３次元の物体プリントシステムに関し、より具体的には、回転するテーブルまたは円錐体の上で３次元物体を形成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル３次元製造（デジタル積層造形としても知られている）とは、ほとんど全ての形状のデジタルモデルから３次元の固体物体を作成する処理である。３次元プリンティングとは、１つ以上のプリントヘッドが連続する材料の層を異なる形状で基材の上に吐出する積層処理のことである。３次元プリンティングは、切削または穴あけなどの切削処理により加工品から材料を削除することにそのほとんどを頼っている、従来の物体形成技術とは全く別ものである。
【０００３】
３次元物体プリンティングの一形態では、１つまたは複数のプリントヘッドが取り付けられたラジアルアームから回転するテーブルまたは円錐体に造形材料または支持材料が吐出されて物体が形成される。これらのプリントヘッドは、下方に向けて、一定の角速度ωで回転するテーブルまたは円錐体に材料を吐出する。回転する構造体の外周部はその構造体の内周部よりも長い距離を回転移動するため、外周部は内周部よりも速い速度で移動している。プリントヘッド（複数可）内のインクジェットは、ラジアルアームに沿って距離Δｒの等間隔で配置されており、このラジアルアームに沿って配置されている各インクジェットが質量ｍのインク滴を時間間隔Δｔで発射させるため、各インクジェットにより形成される固体のリングの密度は、ラジアルアームに沿って配置されるインクジェットの位置と相関する。したがって、ΔｔとΔｒは両方ともｒに比べると相対的に小さいと想定できるため、リングの密度は、約ｍ／（ｒωΔｔΔｒ）となる。これらのパラメータからの曲率効果が２次のばらつきとなる。結果として、形成される固体物体の密度は、主にラジアルアームに沿って配置されるインクジェットの位置によりばらつく。
【０００４】
ラジアルアームに沿った全てのインクジェットの密度を一定にする一つの方法として、半径方向の間隔Δｒを均一に保ち、外側のインクジェットを内側のインクジェットよりも速く作動させる方法がある。しかし、インクジェット・プリントヘッドでは、プリントヘッド内の全てのインクジェットの発射サイクルが一定でなくてはならないため、ほとんどのインクジェットプリンタでは、このソリューションは実施されていない。あるいは、画像データにハーフトーン処理を行って、インクジェットにより形成される材料リングの密度を等しくすることにより、異なる半径方向の位置、およびテーブルまたは円錐体の速度差を補償するよう画像処理を設計することが可能である。しかし、この処理では、プリントヘッドの処理能力を著しく消耗し、様々な画像形成アーチファクトが発生してしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェットプリンタを操作して、インクジェットの半径方向の位置のばらつきにより生じる物体材料の密度のばらつきを抑えることが有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
３次元物体プリンタは、プリンタ内のラジアルアームに沿って配置されるインクジェットから吐出される材料の密度を均一に保つよう構成される。この３次元物体プリンタは、中心の周りを回転するよう構成されるテーブルと、テーブルの中心の直近位置からテーブルの周縁部の直近位置に延在するラジアルアームと、ラジアルアームに取り付けられ、テーブルが少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、テーブルに材料を吐出するよう構成される少なくとも１つのプリントヘッドと、少なくとも１つのプリントヘッドおよびテーブルに動作可能に接続し、このテーブルを回転させ、テーブルが少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、少なくとも１つのプリントヘッドを操作してこのテーブルに材料を吐出し、テーブルの中心の直近位置と回転するテーブルの周縁の直近位置との間を少なくとも１つのプリントヘッドが移動するとき、テーブルの中心から少なくとも１つのプリントヘッドまでの距離とテーブルの角速度との積を一定に維持可能な線速度で、テーブルの中心の直近位置とテーブルの周縁部の直近位置との間でラジアルアームに沿って配置された少なくとも１つのプリントヘッドを移動させるよう構成される制御装置と、を含む。
【０００７】
この３次元物体プリンタの別の実施形態では、プリンタ内のプリントヘッドのインクジェット間の距離を短くすることにより、テーブルの外側部分での密度を維持する。このプリンタは、中心の周りを回転するよう構成されるテーブルと、テーブルの中心の上方位置からテーブルの周縁部の上方位置に延在するラジアルアームと、ラジアルアームに取り付けられ、テーブルが少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、テーブルに材料を吐出するよう構成され、かつインクジェットの線形アレイを有してさらに構成される少なくとも１つのプリントヘッドであって、このインクジェットの線形アレイがテーブルの周縁部に向かって延在するにつれ短くなる距離で、線形アレイ内の少なくともいくつかのインクジェットが互いに間隔を開けて配置される、少なくとも１つのプリントヘッドと、少なくとも１つのプリントヘッドおよびテーブルに動作可能に接続し、テーブルを回転させ、テーブルが少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、少なくとも１つのプリントヘッドを操作してテーブルに材料を吐出するよう構成される制御装置と、を含む。
【０００８】
プリンタ内のラジアルアームに沿って配置されるインクジェットから吐出される材料の均一な密度を保つ、３次元物体プリンタを操作する方法が開発されている。この方法には、制御装置により、テーブルの中心の周りでテーブルを回転させるステップと、制御装置により、テーブルが少なくとも１つのプリントヘッドを通過して回転するとき、少なくとも１つのプリントヘッドを操作してテーブルに材料を吐出するステップと、制御装置により、テーブルの中心の上方位置からテーブルの周縁部の上方位置に延在するラジアルアームに沿って配置される少なくとも１つのプリントヘッドを移動させるステップと、が含まれ、少なくとも１つのプリントヘッドが回転するテーブルの周縁部に移動するとき、この制御装置が、テーブルの中心から少なくとも１つのプリントヘッドまでの距離とテーブルの角速度との積を一定に維持可能な線速度で、ラジアルアームに沿って配置される少なくとも１つのプリントヘッドを移動させる。
【０００９】
添付図面を参照して、ラジアルアームに沿って配置される、プリンタ内のインクジェットから吐出される材料の密度を均一に保つ装置またはプリンタの上述した様態およびその他の特徴を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、回転するテーブルに吐出される材料の、テーブルの中心からテーブルの周縁部までの均一な密度を生成するよう構成されるプリントヘッドを有する３次元物体プリンタの図である。
【図２】図２は、回転するテーブルに吐出される材料の、テーブルの中心からテーブルの周縁部までのほぼ均一な密度を生成するよう構成されるプリントヘッドを有する３次元物体プリンタの別の実施形態の図である。
【図３】図３は、テーブルの中心とテーブルの周縁部との間でプリントヘッドを移動させるよう構成される３次元物体プリンタの別の実施形態の図である。
【図４】図４は、プリントヘッド内のインクジェットが、半径方向の経路に沿って発射・吐出し得る小滴の位置のグラフである。
【図５】図５は、プリントヘッド内のインクジェットが、小滴を発射して半径方向に配列させ、各連続曲線部に沿って、より多くの小滴が供給される位置のグラフである。
【図６】図６は、プリントヘッドから、回転するテーブルに吐出される材料の密度をばらつかせる要因を示す、従来技術の３次元物体プリンタの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書に開示される装置に関する環境、および装置の詳細の一般的な理解を得るために図面を参照する。これらの図面では、同様の参照符号は、同様の要素を示す。
【００１２】
本明細書で使用される「造形材料」という用語は、１つ以上のプリントヘッドの内の複数のイジェクタから液体の小滴の形態で吐出されて、３次元の物体プリンタ内で形成される物体内の材料の層を形成する材料のことを指す。造形材料の例として、１つ以上のプリントヘッド内のイジェクタから液体の小滴として吐出され、その後、積層の３次元物体プリント処理を通して硬化されて、物体を形成する固体材料になるために液化可能な、熱可塑性ポリマー、ＵＶ硬化性ポリマー、および成形剤が挙げられるがこれらには限定されない。いくつかの３次元物体プリンタの実施形態では、複数の形態の造形材料を用いて、物体を形成する。いくつかの実施形態では、様々な物理的特性または化学的特性を有する異なる造形材料を用いて、単一の物体を形成する。別の実施形態では、このプリンタは、造形材料内に含まれる染料またはその他の着色剤を通して様々な色を組み込んだ単一の種類の造形材料の小滴を吐出するよう構成される。３次元物体プリンタは、様々な色の造形材料の小滴の吐出を制御して、様々な色の物体、および、随意的には、印刷されたテキスト、グラフィック、またはその他の単色パターンおよび多色パターンをその表面に有する物体を形成する。
【００１３】
本明細書で使用される「支持材料」という用語とは、３次元物体のプリント処理中にプリントヘッドから吐出されて、造形材料から形成される物体を安定させることができる別の材料のことを指す。例えば、３次元物体プリンタが、造形材料の層を塗布して物体を形成するとき、プリンタ内の少なくとも１つのプリントヘッドにより支持材料の層も吐出され、この支持材料の層が物体の一部と係合する。この支持材料は、所定の位置でそれ以前に形成されている造形材料の層を支え、十分な造形材料が射出されて一緒に物体を支える前に、新しく形成された特徴が崩れてしまうことを防止し、固化処理が終了する前に完全に固化していない造形材料の部分が所定の位置から流れ出てしまうことを防止する。支持材料の例として、プリント処理中に物体を支持し、プリント処理が終了した後に簡単に物体から取り除くことが可能な、蝋状材料が挙げられるがこれらには限定されない。
【００１４】
本明細書で使用される「処理方向」という用語とは、３次元物体の形成処理中に１つ以上のプリントヘッドを通過するテーブルの移動方向のことを指す。プリント処理中、３次元物体とそれに付随する支持材料はテーブルにより支えられる。いくつかの実施形態では、このテーブルは、３次元の物体のプリント処理中、物体の形成を支持するための、ラジアルアーム上の１つ以上のプリントヘッドに隣接して回転する、あるいは真下で回転する、平面の部材または円錐形の部材である。
【００１５】
本明細書で使用される「クロス処理方向」という用語は、処理方向と直交し、造形材料および支持材料の小滴を吐出して物体を形成するプリントヘッドのうちの少なくともいくつかの配列とほぼ平行な方向のことを指す。２つ以上のプリントヘッド内のイジェクタに対しクロス処理方向で位置合わせを行い、これにより、プリントヘッドのアレイが２次元の平面の領域上で造形材料および支持材料のプリントパターンを形成可能となる。３次元物体のプリント処理中、位置合わせが行われたプリントヘッドから形成される造形材料および支持材料の連続層により３次元物体が形成される。
【００１６】
本明細書で使用される「Ｚ方向」という用語は、３次元物体プリンタ内のプリントヘッドと支持部材の上に形成される物体と支持材料との間を分割する方向のことを指す。３次元物体のプリント処理の開始時では、このＺ方向は、造形材料および支持材料の層を形成するプリントヘッドと支持部材との間を分離する距離のことを指す。プリントヘッド内のイジェクタにより、造形材料および支持材料の各層が形成されるにつれ、プリントヘッドと最上部の層との間のＺ方向の分離は小さくなる。多くの３次元物体プリンタの実施形態では、プリントヘッドとプリントされた材料の最上部の層との間のＺ方向の分離を比較的狭い公差内で維持して、吐出される造形材料および支持材料の小滴の均一な配置と制御を可能にしている。いくつかの実施形態では、プリント動作中に支持部材がプリントヘッドから離れてＺ方向の分離を維持し、他の実施形態では、プリントヘッドが部分的にプリントされた物体および支持部材から離れてＺ方向の分離を維持する。
【００１７】
図６には、プリントヘッドのラジアルアームの構成により密度が不均一になることを実証する、従来技術の３次元物体プリンタ１００が示されている。このプリンタ１００は、回転するテーブル１０２と、インクジェット１０４の線形アレイを形成するラジアルアーム１０８に取り付けられる１つ以上のプリントヘッド１１２と、を含む。プリントヘッド１１２内のインクジェットは、互いに同じ距離の間隔を開けて配置される。制御装置１３０は、アクチュエータ１３４に動作可能に接続して、所定の角速度ωでテーブル１０２を回転させる。図１に示す通り、アーム１０８の外端に近いインクジェット１０４により吐出される材料１１６の小滴は、テーブル１０２の中心のラジアルアームの起点に近いインクジェットにより吐出される材料１１６の小滴よりも長い距離で間隔を開けて配置される。ラジアルアームが長ければ長いほど、ラジアルアーム１０８の全長に沿って配置されるインクジェットにより形成される線の密度の差が大きくなる。したがって、プリンタ１００により形成され得る物体のサイズは、その外周の中心からの物体の材料の密度の差の公差により制限される。
【００１８】
図１に示されるインクジェットプリンタの実施形態は、図６に示される密度のばらつきの問題に対処している。再度説明すると、制御装置１３０がアクチュエータ１３４を操作して、所定の角速度ωでテーブル１０２を回転させる。この実施形態では、ラジアルアーム１０８に取り付けられる１つ以上のプリントヘッド１１２により形成される、インクジェットの線形アレイ内のインクジェット１０４の間の間隔が同じ距離ではない。その代り、ラジアルアームの外端近くのインクジェットは、テーブルの中心近くのインクジェットより近い間隔で配置されている。このインクジェット間の距離のばらつきにより、図４に示す通り、インクジェットからの小滴が半径方向に並んだままになることができる。ある実施形態では、ラジアルアームの内側半分に沿って配置されるインクジェットは３００ｄｐｉに対応する距離で間隔を開けて配置され、ラジアルアームの外側半分に沿って配置されるインクジェットは６００ｄｐｉに対応する距離で間隔を開けて配置される。別の実施形態では、各インクジェットがラジアルアームの内端側に隣接するインクジェットよりも、ラジアルアームの外端側に隣接するインクジェットに近くなるように、各インクジェット間の距離を変化させる。
【００１９】
図２に示される実施形態では、制御装置１３０はアクチュエータ１３４を操作して、所定の角速度ωでテーブル１０２を回転させる。内側のプリントヘッド１２０は、アーム１０８に沿って半径方向に延在するよう配置され、外側のプリントヘッド１２４はアーム１０８に対して特定の角度で傾いて配置される。両方のプリントヘッド内に配置されている、複数のインクジェット１０４は、プリントヘッドの幅を横切るクロス処理方向に同じ距離で間隔を開けて配置される。しかし、プリントヘッド１２４をラジアルアーム１０８に対して傾けることにより、プリントヘッド１２４内に配置されているインクジェットは、プリントヘッド１２４がアーム１０８と揃えて半径方向に並べられる場合よりも、材料の小滴の間隔を互いに狭めて吐出することができる。
【００２０】
図３のプリンタの構成では、プリントヘッド１２０は、ラジアルアーム１０８に取り付けられ、アクチュエータ１３８に動作可能に接続し、このアクチュエータ１３８が、制御装置１３０に動作可能に接続する。これにより、制御装置１３０は、プリントヘッド１２０をテーブル１０２の中心とその周縁部との間でアーム１０８に沿って半径方向に移動させることができる。再度説明すると、制御装置１３０がアクチュエータ１３４を操作して、制御装置１３０により生成される電気信号に対する角速度ωでテーブル１０２を回転させる。下記に説明するが、この制御装置は、（１）プリントヘッド１２０がテーブルの中心とテーブルの外周部との間を移動するとき、テーブルの角速度を変更し、（２）ラジアルアームに沿って移動するプリントヘッドの線速度を変更し、または（３）プリントヘッドがラジアルアームに沿って移動するときにプリントヘッドの傾きを変更するよう構成されている。あるいは、これらの動作のいくつかを組み合わせて実行して、物体の形成が終了するまでに形成される材料のリングの密度を維持し易くするよう制御装置１３０が構成され得る。
【００２１】
第１の種類の操作では、制御装置１３０は、アクチュエータ１３８を操作することによりプリントヘッドを移動させ、プリントヘッドの位置が変更されると、この制御装置はプリントヘッドの位置を参照して、アクチュエータ１３４を操作して、回転するテーブル１０２の角速度を変更する。このようにテーブル１０２の角速度を変更することにより、プリントヘッド１２０により吐出される材料の密度をほぼ一定に保つことができる。密度を均一に保つ１つの方法は、アーム１０８に沿って配置されるプリントヘッドの半径方向の位置ｒとテーブルの角速度ωとの積を一定に保つことである。したがって、ラジアルアーム１０８に沿って配置されるプリントヘッド１２０の外側への移動に伴って、半径方向の位置の値ｒが増加すると、新しい半径方向の位置の値と、新しい角速度との積をその前の位置での半径方向の位置の値と、その前の角速度との積とほぼ同じにするよう、制御装置はテーブルの角速度を下げる。
【００２２】
本明細書で使用される「一定」という用語を上記に記載した積を参照して説明すると、この積が、周縁部に近い半径の値とテーブルの中心に近い半径の値の比率より大きく、あるプリントヘッドの位置から別の位置の間で変化しないことを意味する。この密度の公差範囲は、半径方向に全長を有するプリントヘッドにより生じる。インクジェットの間隔が同じであり、プリントヘッドが特定の位置で保持されている場合、テーブルの中心に最も近いプリントヘッドの端を通過するテーブルの部分よりも速い速度で、周縁に最も近いプリントヘッドの端を通過するテーブルの部分が移動する。したがって、積が「一定に」保たれるとは、半径方向の距離と角速度との積が、テーブルの周縁部のプリントヘッドの端で吐出される材料の密度が、テーブルの中心に近いプリントヘッドの端で吐出される材料の密度とほぼ一致するようになることを指す。このほぼ一致した密度は、テーブルの中心に近いプリントヘッドの内側部分の半径と、周縁部に近いプリントヘッドの外側部分の半径との比率を超えず、［（外側の半径／内側の半径）＋１］／２で表すことができる。この定義で用いられるように、内側部分とは外側部分より中心に近い部分のことを指す。つまり、「内側」部分は必ずしも中心に近い必要はなく、「外側」部分が周縁部に近い必要もない。その代り、ある部分が他の部分より相対的に中心に近い。したがって、外側の半径と内側の半径との比率を１に近づけることが可能となる。
【００２３】
第２の種類の操作では、制御装置１３０は、プリントヘッド１２０がラジアルアーム１０８に沿って連続して移動するとき、プリントヘッド１２０の速度を変更するよう構成される。この実施形態では、プリントヘッドが、テーブルの中心に近い位置と周縁部に近い位置との間でラジアルアームに沿って移動するとき、制御装置１３０は、アクチュエータ１３８を操作して、ラジアルアーム１０８に沿って移動するプリントヘッド１２０の線速度を変更する。さらに、制御装置１３０は、アクチュエータ１３４も操作して、回転するテーブル１０２の角速度を同じ速度に維持する。このアプローチを実施するために、３次元物体プリンタによりプリントされる物体の画像データを既知の方法で処理して、複数の同心円筒を生成する。各円筒の幅と、円筒の外周部でプリントされるインチ毎のドット数は、テーブルの中心を参照したプリントヘッドの半径方向の位置およびプリンタのアーキテクチャと相関関係にある。この実施形態の変更例では、各円筒の外周部の半径方向の位置の値と、その前の円筒と現在の円筒との間で外周が変化した値との積を一定に維持するよう、少なくとも１つのプリントヘッドを操作するためのデータが生成される。単一のプリントヘッドがテーブルの中心から外縁部までのプリントゾーンにまたがる場合は、プリントヘッドの半径方向の位置の関数として円筒形のリングの幅が線形的に狭まる。テーブル１０２に渡るプリントゾーンをまたがず、外側に移動して材料の小滴を挿入可能な所定の位置に材料を吐出する単一のプリントヘッドを有するプリンタでは、全ての同心リングの平均の幅を用いることにより、プリントヘッドの半径方向の速度に加えて、テーブルの角速度を変更する。図５には、３次元物体プリンタのこの実施形態におけるこの関係を示すグラフが示されている。この図に示される通り、半径方向に並べられたインク滴だけでなく（図４に示される場合）、より多くの小滴が連続する各曲線部に沿って供給される。
【００２４】
第３の種類の操作では、制御装置は、この制御装置がラジアルアーム１０８に沿ってプリントヘッドを移動させるとき、アクチュエータ１３８を操作してプリントヘッド１２０を傾けて、プリントヘッドから吐出される小滴の効果的な間隔を変更するよう構成される。既に図１の実施形態を参照して説明した通り、プリントヘッドをこのように傾けることにより、プリントヘッドがラジアルアームと一直線に並べられるときよりも高い解像度で材料をプリントヘッドから吐出することが可能となる。
【００２５】
ラジアルアームに沿ってプリントヘッドを移動させる３つの種類の操作では、制御装置は、不連続的に、連続的に、あるいは、これら２つの動きを組み合わせて、プリントヘッドを移動させることができる。また、上記に説明した通り、ラジアルアームに沿ってプリントヘッドを移動させる、これら３つの種類の操作を組み合わせて実行するよう、制御装置１３０を構成することもできる。さらに、制御装置を３つの種類の操作中、あるいは、それらの全てを組み合わせて操作中に、テーブルの角速度を変更して、テーブル上の材料の位置に関わらず、吐出される材料の密度を均一に維持し易くするようさらに構成することも可能である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、制御装置１３０は、インターリーブモードで、テーブルおよびプリントヘッドを操作するよう構成され、別の実施形態では、制御装置１３０は、単一パスモードで、テーブルを操作するよう構成される。インターリーブモードでは、制御装置１３０が、アクチュエータ１３８を操作して、テーブルが１回転するとプリントヘッド１２０を少しずつ移動させ、これにより、プリントヘッドはテーブル上の全ての特定の位置を１回超通過することができるようになる。このインターリーブモードにより、プリントヘッド内のインクジェットの間隔を開けるだけで実現可能な解像度よりも高い、テーブル上の材料の小滴の解像度を可能にすることができる。単一パスモードでは、制御装置１３０は、アクチュエータ１３８を操作してプリントヘッド１２０を移動させ、これにより、プリントヘッドはテーブル上に各位置を１度だけしか通過しない。
【００２７】
以上、テーブルの中心の直近位置とテーブルの周縁部の直近位置との間を移動するプリントヘッドを参照して、プリンタの操作を説明してきた。尚、制御装置１３０は、プリントヘッドを両方向に移動するよう構成することができる。通常、制御装置は、プリントヘッドが中心から外側に移動するとき、プリントヘッドの速度および／またはテーブルの角速度を落とし、プリントヘッドがテーブルの中心に向かって内側に移動するとき、プリントヘッドの速度および／またはテーブルの角速度を上げる。したがって、制御装置１３０は、プリントヘッドがテーブルの中心の直近位置と、テーブルの周縁部の直近位置との間を移動するとき、プリントヘッドが移動する方向には関係なく、プリントヘッドを移動させ、かつテーブルの角速度とプリントヘッドの線速度とを制御するよう構成されている。さらに、制御装置は、プリントヘッドの傾きを変えて、プリントヘッドが外側に移動するときに吐出される小滴の解像度を上げ、プリントヘッドが内側に移動するときの解像度を下げることができる。
【００２８】
上記のプリンタ構成により、ラジアルアームの内側端の近くで吐出されるインク滴と周縁部の近くで吐出されるインク滴との間の密度の差が緩和されるが、画像データを処理するその他の技術により、この効果をさらに向上させることも可能である。例えば、ラジアルアーム上のプリントヘッド（複数可）を操作するために用いられる、描画される画像データ（ハーフトーンデータなど）を操作して、ラジアルアームの下の内側部分と外側部分の間のテーブル上の材料の密度の差を緩和することができる。その他の描画される画像データ処理を用いて、上記に記載する構造的な構成の利点を引き出すこともできる。
【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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