(57)【要約】    【課題】  ３次元自由形状立体の造形技法で作製される物体の色の再現精度を高める。    【解決手段】  自由形状の造形システム２００の作製チャンバ２０２中に第２の材料としての粉末状の構成材料２３４が所定の厚さで敷き詰められる。吐出装置２３３から、着色剤および結合材を含む第１の材料２３２がプログラムされた吐出パターンで吐出されると、構成材料２３４が固化して所望の形状のレイヤが形成される。このプロセスを繰り返してしてレイヤを積層させることにより、所望の形状の物体が作製される。このとき、ｐＨ反応等によって着色剤が沈殿し、製作される物体の表面付近に保持される。吐出装置２３３から吐出される第１の材料２３２は、ＣＭＹＫ等の異なる色の色素を含むものが複数種用意されており、吐出時される第１の材料２３２の色成分比率を変えて任意の色の物体を製作できる。    【選択図】    図４
2005014609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体吐出工程を用いて連続する層からなる物体を形成する、固体の自由形状造形システムによって作成される物体の色品質を改善する方法であって、
着色剤を含む第１の材料を吐出すること、および
前記第１の材料から前記着色剤を沈殿させ、前記着色剤を前記物体の表面付近に保持する反応を引き起こすことを含むことを特徴とする、物体の色品質を改善する方法。
【請求項２】
前記反応を引き起こすことは、第２の材料を供給し、前記第１の材料から前記着色剤を沈殿させることをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項３】
前記第１の材料を吐出することは、結合剤を吐出することを含むことを特徴とする請求項２に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項４】
前記第２の材料を供給することは第２の結合剤を吐出することを含むことを特徴とする請求項３に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項５】
前記第２の材料を供給することは、粉末状の構成材料であって、当該の構成材料の中に前記第１の材料が吐出される、粉末状の構成材料を供給することを含むことを特徴とする請求項３に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項６】
前記第１の材料を吐出することは、固化可能な構成材料を吐出することを含むことを特徴とする請求項２に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項７】
前記第１の材料から前記着色剤を沈殿させるための反応を引き起こすことは、ｐＨ反応を引き起こすことを含むことを特徴とする請求項１に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項８】
前記第１の材料から前記着色剤を沈殿させるための反応を引き起こすことは、陰イオン−陽イオン反応を引き起こすことを含むことを特徴とする請求項１に記載の物体の色品質を改善する方法。
【請求項９】
所望の物体を製造するための、固体の自由形状造形システムであって、
作製チャンバと、
前記作製チャンバ中に、吐出される材料の連続した層を形成し、前記物体を製造するための吐出装置とを備え、
前記吐出される材料は、前記吐出される材料から沈殿して前記物体の表面付近にとどまる着色剤を含むことを特徴とする、３次元自由造形システム。
【請求項１０】
前記吐出される材料は、前記着色剤を含む第１の材料および第２の材料を含み、
前記第１の材料および前記第２の材料は反応して、前記第１の材料から前記着色剤を沈殿させることを特徴とする、請求項９に記載の３次元自由造形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的に３次元自由造形（固体の自由形状造形）に関する。より具体的には、本発明は、３次元自由造形によって製造される物体の着色に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元自由造形は３次元の物体、たとえば、プロタイプ部品、モデルおよび加工工具を製造するための工程である。３次元自由造形は累積的な（層を重ねるようになされる）工程であり、電子データによって記述される物体がベース材料から自動的に、通常は層状に、形成される。
【０００３】
３次元自由造形のいくつかの主な形態は液体吐出工程を含む。液体吐出を用いる３次元自由造形には主に２つのタイプ、すなわち結合剤噴射システムおよびバルク噴射システムがある。
【０００４】
結合剤噴射システムは、粉末状の構成材料で形成されるフラットベッド上に結合剤を吐出することにより物体を作る。各粉末層は乾燥粉末またはスラリーとして定量供給または塗布することができる。結合剤は粉末層内のいかなる場所に選択的に吐出されても、その粉末は結合され、形成されている物体の１つの断面または層になる。
【０００５】
バルク噴射システムは、プラットフォーム上に、固化可能な構成材料（ｓｏｌｉｄｉｆｉａｂｌｅ  ｂｕｉｌｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）および固化可能な支持材料（ｓｏｌｉｄｉｆｉａｂｌｅ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を吐出することにより物体を生成する。支持材料はその性質上から一時的なものであり、物体内にオーバーハング形状を形成可能とするために定量供給され、物体と同じ材料か、または異なる材料であることができる。
【０００６】
いずれの場合でも、立体物形成は一般的には層状に実行され、各層が最終的に望まれる物体の個別の断面を表す。隣接する層は、所望の物体を作り上げるために所定のパターンで互いに接着される。
【０００７】
所望の物体の各層を選択的に形成することに加えて、３次元自由造形システムは、物体の各層上に色または色パターンを与えることができる。たとえば、インクジェット技術を用いて、多数の異なる色のインクを流体吐出装置のノズルから選択的に吐出し、構成材料上で混ぜて、フルスペクトルの色を与えることができる。結合剤噴射システムでは、結合の機能と着色の機能とを合わせ持つように、結合剤を着色することができる。バルク噴射システムでは、構成材料を着色することができる。物体の個々の層上では、従来の２次元マルチパスカラー技法およびハーフトーンアルゴリズムを用いて、完成した物体における欠陥を隠し、広い範囲の所望の色調を達成することができる。
【０００８】
インクジェット技術を用いて作製されている物体に色を加えるいくつかの先行する３次元自由造形システムでは、作製されている物体の各層の全体にわたって所望の色を印刷することにより色が加えられてきた。他の３次元自由造形システムでは、物体の所望の見かけ上の色（外観色）は、物体表面の内側に向かって重ね合わされる連続する層の色を変化させることにより得られる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の３次元自由造形技法の現在も未解決の欠陥の１つは、作製される物体の色の再現性の精度が低いことである。詳細には、物体が作製されるときに着色剤（染料または顔料）がその物体の表面の中に染み込み、それにより、着色剤と観察者との間に存在する空気および構成材料が多くなるので、物体の見かけ上の色が褪せるようになる。さらに、物体の隣接する部分において２つ以上の着色剤が用いられるとき、１つの着色剤が別の着色剤の中に侵入するので滲みが生じ、着色剤間の境界が不明瞭になる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
多数の実現可能な実施形態のうちの１つにおいて、本発明は、吐出される材料に含まれる着色剤を物体の表面付近に保持する反応を引き起こすことにより、３次元自由造形システムによって作成される物体の色品質を改善する方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
好ましい実施形態の以下に記載される詳細な説明では、その一部を構成し、本発明を実施することができる具体的な実施形態を例示する添付の図面が参照される。これに関して、説明されている図面の向きを参照する際に、「上側」、「下側」、「前面」、「背面」、「前方」、「後方」などの方向に関する用語が用いられる。本発明の構成要素は多数の異なる向きに配置することができるので、方向に関する用語は例示のために用いられており、決して制限するものではない。また、用語「小さい」および「大きい」は、互いに対する相対的な大きさを示しており、任意の特定のサイズ、容積、質量あるいは形状を示すものではない。本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態が用いられることができ、構造的および論理的な変更がなされることができることは理解されたい。それゆえ、以下に記載される詳細な説明は、限定する意味に解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
【００１２】
本明細書は、物体の見かけ上（外観）の色の精度を改善しながら、３次元自由造形システムによって、好ましくは流体吐出技術を用いて、物体を作るための技法を記載する。本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられるような用語「吐出される材料」は、作製されている物体の一部を着色、結合あるいは形成するために、流体吐出ヘッドから吐出される任意の物質を意味するために広義に用いられる。したがって、「吐出される材料」は、限定はしないが、インク、着色剤、トナー、結合剤、構成材料および支持材料を含む。用語「着色剤」は、３次元自由造形システムにおいて物体または構成材料を着色するための任意の材料を意味するために用いられる。「着色剤」は、限定はしないが、インク、印刷用流体、トナー、染料、顔料などを含む。用語「結合剤」は、構成材料を所望の物体に選択的に結合するように吐出される接着剤または任意の他の物質を意味するために用いられる。用語「構成材料」は、３次元自由造形システムが所望の物体を形成するための任意の材料を意味するために用いられ、粉末状の構成材料、または噴射されるポリマーのような噴射される構成材料を含むことができる。用語「粉末」は、機械的手段、噴射手段あるいは他の手段を用いて乾燥またはスラリー状態で散布される、非永続的に結合される粒子の集合体のことを指す。用語「見かけ上の色」は、観測者に見えるような物体の色のことを指す。「見かけ上の色」を生み出すもとになる着色剤は、物体の実際の表面上に配置されることができるか、または物体の内部に配置され、物体の表面には配置されない場合もある。さらに、形成されている物体は部分的に半透明または透明にすることができ、物体の内部に有色の領域が配置され、それが見かけ上の色を生み出すことができる。したがって、「見かけ上の色」は、その色が物体の表面で見えるか、物体の内部に現われるかにかかわらず、観測者に見えるような物体の色のことを指す。「見かけ上の色」は、その見かけ上の色を生み出すもとになる特定の着色剤、それらの着色剤が存在する場所およびそれらの着色剤が如何に分布するかによって決定されるが、それとは無関係である場合もある。本発明の実施形態によって管理される物体の「見かけ上の色」は、色に関する種々の態様、すなわち色相、彩度、明度および表面の幾何的な態様、すなわち光沢、つや消しなどを含む。
【００１３】
ここで図面を、詳細には図１を参照すると、液体吐出技術を利用する１つの３次元自由造形システムが記載される。本発明の実施形態は、図示される３次元自由造形システムに組み込むことができる。図１の３次元自由造形システム２００は結合剤噴射システムに関して示されており、そのシステムでは、接着剤または結合剤物質がバルク粉末構成材料内に吐出され、物体が形成される。しかしながら、別法では、３次元自由造形システムにはバルク噴射システムを用いることができ、固化可能な構成材料を吐出して、物体を形成することもできる。
【００１４】
図１の３次元自由造形システム２００では、バルク粉末物質のような構成材料を用いて、所望の物体の個々の層を形成する。各層を形成するために、ある量の粉末構成材料が供給チャンバから供給される。好ましくは移動ステージ２０３に組み込まれるローラが、作製チャンバ２０２の上側において、その粉末を散布し、所望の厚みまで圧縮する。３次元自由造形システムの種々の実施形態において、粉末構成材料には、上記のように機械的に塗布され、圧縮されるさらさらした粉末を用いることができるか、または別法では、スラリーを噴射することにより塗布され、その後、れんが状態まで乾燥させることができるスラリー状の粉末を用いることができる。
【００１５】
液体吐出装置（たとえば、ドロップ・オン・デマンド液体吐出装置など）を、３次元自由造形システム２００の移動ステージ２０３に収容することができる。別法では、３次元自由造形システム２００は、それぞれが個別に１つあるいは複数の吐出流体を収容する複数の液体吐出装置を含むことができる。３次元自由造形システム２００の移動ステージ２０３は多くの場合に、ドロップ・オン・デマンド液体吐出装置のようなインクジェット技術を含み、それにより材料を吐出し所望の物体の層を形成する。ドロップ・オン・デマンド技術を用いるとき、移動ステージ２０３は、１つまたは複数のドロップ・オン・デマンドプリントヘッドを備え、そのそれぞれは複数のノズルを有し、選択的なパターンで透明または有色の材料の液滴を吐出し、作製中の物体を作ることができる。いくつかの実施形態によっては、プリントヘッドは移動ステージ２０３とは別体にすることもできる。
【００１６】
移動ステージ２０３が粉末構成材料を散布したとき、流体吐出装置は、作製チャンバ２０２において、接着剤または結合剤をその粉末上に２次元のパターンで堆積させる。この２次元パターンは、作製されている所望の物体の断面である。
【００１７】
結合剤が粉末状の構成材料内に吐出されるとき、その粉末は結合剤が堆積されたエリア内で結合され、それにより所望の物体の固体断面層が形成される。その工程は、作製チャンバ２０２において、先行する層（先に形成された層）の上に被着される新たな粉末の層で繰り返される。その後、新たな粉末層内に結合剤を吐出することにより、所望の物体の次の断面を形成することができる。作製されている物体の各断面層を形成することに加えて、接着結合剤は、隣接または連続する層を互いに結合することもできる。
【００１８】
粉末状の構成材料に結合剤を吐出する３次元自由造形システム（すなわち、結合剤噴射システム）に加えて、本明細書に記載される原理は、構成材料および支持材料の全てを流体吐出装置から吐出する３次元自由造形システム（すなわち、バルク噴射システム）にも適用することができる。たとえば、本明細書に記載される技法は、１００％の物体構成材料および／または支持材料を流体吐出装置から供給し、所望の物体または所望の物体の断面を形成する、任意の噴射される固化可能な材料のシステムに適用されることができる。噴射される固化可能または硬化可能な材料は、限定はしないが、プレポリマー、ポリマーおよび蝋（ワックス）を含む。支持材料を用いて、物体のオーバーハング形状を有するエリアなどにおいて、構成材料のための一時的な構造的支持を与えることができる。流体吐出される構成材料および／または支持材料は固化または硬化して、物体の層を形成する。その後、先に形成された層上に構成材料および／または支持材料を吐出することにより、所望の物体の次の断面を形成することができる。作製されている物体の各断面層を形成することに加えて、吐出された構成材料は、隣接または連続する層を互いに結合することもできる。
【００１９】
粉末状の構成材料内に結合剤を吐出するか、固化可能な流体構成材料を吐出するかにかかわらず、その工程は作製チャンバ２０２内で所望の物体が完全に形成されるまで続けられる。吐出された結合剤または吐出された支持材料に結合されない余分な粉末は除去され、作製された物体のみが残る。ユーザが作製工程を制御できるようにするために、ユーザインターフェースすなわちコントロールパネル２０４が設けられる。
【００２０】
結合剤噴射システムおよびバルク噴射システムのいずれにおいても、吐出される結合剤（バインダ）または吐出される構成材料（ｂｕｉｌｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ）は、インク、染料、顔料あるいは他の着色剤で着色され、吐出される結合剤または構成材料に所望の色を与えることができる。着色された結合剤または構成材料を適切に組み合わせることにより、形成されている物体の選択された部分のための任意の所望の色または色パターンを作ることができる。
【００２１】
一般的なインクジェットプリンティングシステムでは、３つの色が用いられ、フルスペクトルの色を生み出すために、所望により種々の割合で混合される。用いられる３つの色は黄（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびマゼンタ（Ｍ）である。他のプリンティングシステムは、紫、オレンジおよび緑をさらに含む６色印刷を用いる。いくつかの事例では、黒（Ｋ）着色剤および／または白（Ｗ）着色剤の供給源も用いられる。これらの色を種々の割合で混合すると、概ね所望の色を生成することができる。基本色を混合して他の色を生成するこの工程は、ハーフトーニングと呼ばれることもある。類似の原理を用いて、３次元自由造形システムにおいてラピッドプロトタイプ作成によって作製されている３次元物体に、フルスペクトルの色を生成することができる。
【００２２】
色は主に表面の特性であるので、作製されている物体の内部の奥深くまで物体の色を反映させる必要はない。着色する必要がある深さは、物体を作製するために用いられているベース材料によるであろう。より光を通しやすい材料は、物体のさらに奥深くまで色を反映させる必要があるかもしれない。粉末を利用する結合剤噴射システムでは、粉末構成材料は一般的には完全には透明でなく、やや濁っているか、半透明か、あるいは不透明である。
【００２３】
さらに別の説明として、物体上の点について考えてみる。物体のある層上の点の色は、その点の色と、物体の同じ層においてその点に隣接する複数の点の色とによって決定される（ハーフトーニング）。その点の色はまた、上下の層において隣接する点の色による影響を受ける。任意の所与の点の色が周囲にある全ての点の色の影響を受けるという事実は、ラピッドプロトタイプ作成の３次元特性に固有のものである。
【００２４】
本発明は、流体吐出過程を用いて作製されている物体の連続する層を形成する３次元自由造形システムによって形成される物体の色品質の改善を提供する。吐出される材料（吐出される結合剤または吐出される構成材料のいずれか）に含まれる着色剤は、作製されている層の表面付近にとどめられ、たとえば、「色褪せ」を減らし、物体内の異なる色の間に鮮明で明確な境界を保持することにより、その層の、それゆえ完成された物体の色の精度が改善されるようになる。
【００２５】
吐出される材料に含まれる着色剤は、物体が形成される際に吐出された材料から着色剤を沈殿（すなわち「クラッシュ」）させることにより、物体の各層の表面付近にとどまるようになされる。任意の特定の理論によることなく、本出願人は、物体が形成される際に着色剤が不溶性になる（そして、それにより吐出された材料から沈殿する）ようにすることにより、着色剤の移動が抑制され、それにより物体内への着色剤の浸透が少なくなり、隣接する異なる色の間の境界の鮮明度および明瞭度が改善されるものと考える。着色剤を溶液からクラッシュすなわち沈殿させるために用いられる「力」には、たとえば、ｐＨ反応または陽イオン−陰イオン反応を用いることができる。
【００２６】
たとえば、ある特定の染料の種類は、特定かつ明確に定義されたｐＨ条件下で不溶性になる。そのような染料の例には、アゾ染料、キサンテン染料、銅フタロシアニン染料のようなカルボキシル化された染料、およびｐＨが下がる際にその可溶性が減少する他の染料がある。提供される具体的な例は、ｐＨが下がる際にその可溶性が減少する染料を用いることに向けられるが、ｐＨが上がる際にその可溶性が減少する染料を用いることもできる。さらに、ｐＨが変化するのに応じて可溶性が変化する他の着色剤も、本発明を実施する際に有用である。
【００２７】
一般的に、陰イオン−陽イオン反応は顔料着色剤で用いられる。顔料溶液では、分散剤を用いて、顔料が懸濁された状態に保持される。分散剤は陰イオン−陽イオン反応に敏感に反応するため、陰イオン−陽イオン反応によって分散剤は顔料の懸濁に関して効果がなくなり、顔料は懸濁しなくなる。別法では、いくつかの分散剤はｐＨ反応に敏感に反応する。
【００２８】
図２を参照すると、本発明の一実施形態では、３次元自由造形システムによって着色剤を含む少なくとも１つの材料が吐出され、物体の１つの断面層が形成される（ステップ２２０）。少なくとも１つの材料が吐出された後に、吐出された材料に含まれる着色剤が、形成されている層の表面付近にとどまるようにするための反応が開始する（ステップ２２２）。
【００２９】
本発明の一実施形態では、図３に示されるように、第２の材料を与え（ステップ２２４）、ステップ２２０の着色剤を含む少なくとも１つの吐出された材料と反応させ、ステップ２２２の反応における少なくとも１つの吐出された材料から着色剤を沈殿させる。
【００３０】
図４に概略的に示されるように、３次元自由造形システム２００が結合剤噴射システムである場合、ステップ２２０の着色剤を含む少なくとも１つの吐出される材料は結合剤２３２である。結合剤２３２は、プリントヘッドのような吐出装置２３３から吐出される。結合剤２３２は、作製チャンバ２０２において粉末構成材料２３４内に吐出され、結合剤２３２が堆積されたエリアを固化または結合し、それにより所望の物体の固体断面層を形成する。吐出された材料に含まれる着色剤を、形成されている層の表面付近に保持するステップ２２２の反応は、着色剤を結合剤２３２から沈殿させる反応である。
【００３１】
本発明による一実施形態では、ステップ２２０の吐出される材料は結合剤２３２であり、ステップ２２４の第２の材料は粉末構成材料２３４である。ステップ２２２の沈殿反応は、吐出される結合剤２３２に含まれる着色剤と粉末構成材料２３４との間で生じる。ステップ２２２の反応にはｐＨ反応を用いることができ、その場合着色剤はｐＨ条件に敏感に反応する。粉末２３４のｐＨは結合剤２３２のｐＨとは大きく異なるため、結合剤２３２が粉末２３４と接触すると、着色剤が沈殿する。たとえば、着色剤の可溶性は、ｐＨが下がる際に減少するため、低いｐＨを有する粉末２３４と接触することにより、着色剤が結合剤２３２から沈殿する。別法では、着色剤の可溶性はｐＨが上がる際に減少するため、高いｐＨを有する粉末２３４と接触することにより、着色剤が結合剤２３２から沈殿する。
【００３２】
所望の沈殿反応は、約２．５単位のｐＨの差で見られることができる。ｐＨの差がさらに大きくなると、結果として、着色剤の沈殿をさらに、かつ概ね完全に制御できるようになる。ｐＨの差の上限は、着色剤の沈殿すなわち「クラッシュアウト」の有効性によって支配されるのはなく、むしろ吐出される材料の材料適合性および材料供給システムによって支配される。言い換えると、ｐＨが高すぎても低すぎても、吐出される材料は吐出装置２３３のプリントヘッドに損傷を与えるであろう。したがって、ｐＨの差の上限は約７（たとえば、約３の酸性ｐＨおよび約１０のアルカリ性ｐＨ）の範囲内にある。しかしながら、当業者は、将来の材料供給および吐出装置が、より極端な流体（たとえば、非常に高いまたは非常に低いｐＨ値を有する流体）に対して、さらに高い耐性を有する可能性があることが理解されよう。
【００３３】
ｐＨ反応ではなく、ステップ２２２の沈殿反応には、結合剤２３２に含まれる着色剤と粉末２３４との間の陽イオン−陰イオン反応を用いることもできる。たとえば、着色剤は陰イオンにすることができ、粉末構成材料２３４は陽イオン成分を有することができる。陰イオン着色剤は、陽イオン粉末２３４と接触する際に結合剤２３２から沈殿する。逆に、着色剤を陽イオンにし、粉末構成材料２３４が陰イオン成分を有することもできる。
【００３４】
種々の色の着色剤（すなわち、黄、シアン、マゼンタ、紫、オレンジ、緑、黒、白など）を有するか、または着色剤を含まない複数の結合剤２３２が与えられ、フルスペクトルの色を再現することができる。種々の各結合剤２３２に含まれる着色剤は、粉末構成材料２３４とのｐＨまたは陽イオン−陰イオンのいずれかの反応に個別に反応し、複数の着色剤が複数の結合剤２３２から沈殿する。別法では、種々の結合剤２３２に含まれる着色剤は、ｐＨあるいは陽イオン−陰イオンのいずれかの反応で他の結合剤２３２と反応し、着色剤が沈殿する。
【００３５】
図５に概略的に示されるような、本発明による別の実施形態では、少なくとも１つの第１の材料２４２および第２の材料２４４が、吐出装置２４６によって３次元自由造形システム２００の作製チャンバ２０２内に吐出され、物体の断面層を形成する。すなわち、ステップ２２０の着色剤を含む材料およびステップ２２４の第２の材料を含む材料はいずれも吐出される材料である。
【００３６】
一実施形態では、第１の材料２４２は着色剤を含み、第２の材料２４４は着色剤を含まない（すなわち、第２の材料２４４は透明である）。別法では、第１の材料２４２および第２の材料２４４はいずれも着色剤を含む。第１の材料２４２および第２の材料２４４は、第１および第２の吐出される材料２４２、２４４が接触および／または混合すると、ある反応によって吐出される材料から着色剤が沈殿できるように配合される。
【００３７】
ステップ２２０の沈殿反応は、一実施形態では、第１の吐出される材料２４２と第２の吐出される材料２４４との間のｐＨ反応によって引き起こされる。着色剤はｐＨ条件に敏感に反応する。吐出される材料２４２、２４４のｐＨは互いから大きく異なり、そのために、それらの材料が接触し、混合すると、吐出される材料２４２、２４４から着色剤が沈殿できる。たとえば、着色剤の可溶性は、ｐＨが下がる際に減少し、そのため低いｐＨ材料との接触または混合によって、着色剤が沈殿する。別法では、着色剤の可溶性は、ｐＨが上がる際に減少し、高いｐＨ材料との接触あるいは混合によって、着色剤が沈殿する。
【００３８】
別の実施形態では、ステップ２２０の沈殿反応は、第１の吐出される材料２４２と第２の吐出される材料２４４との間の陽イオン−陰イオン反応によって引き起こされる。第１の材料２４２は陰イオンである着色剤を有し、一方、第２の材料２４４は陽イオン成分を有する。第１の材料２４２および第２の材料２４４が接触し、混合すると、着色剤が、第１の材料２４２から沈殿する。逆に、第１の吐出される材料２４２に含まれる着色剤を陽イオンにし、第２の材料２４４が陰イオン成分を有することもできる。
【００３９】
図５の３次元自由造形システムが結合剤噴射システムである場合、少なくとも第１の吐出される材料２４２は結合剤であり、その結合剤が堆積されたエリア内の粉末構成材料を固化または結合する。別法では、第２の吐出される材料２４４を結合剤または別の材料にし、第１の吐出される材料２４２の着色剤との沈殿反応を引き起こさせる。第１の吐出される材料２４２の結合剤が第２の材料２４４と接触するか、または混合されるとき、上記のようなｐＨまたは陽イオン−陰イオン反応のいずれかによって、着色剤が第１の吐出される材料２４２から沈殿できるようになる。結合剤噴射システムは、複数の結合剤を有し、そのそれぞれが異なる色の着色剤（すなわち、黄、シアン、マゼンタ、紫、オレンジ、緑、黒、白など）を有するか、または着色剤を含まないものにして、フルスペクトルの色が再現され得る。
【００４０】
図５の３次元自由造形システムがバルク噴射システムである場合、少なくとも第１の吐出される材料２４２は、着色剤を含む固化可能または硬化可能な構成材料である。別法では、第２の吐出される材料２４４を固化可能または硬化可能な構成材料、あるいは別の材料にし、第１の吐出される構成材料２４２の着色剤との沈殿反応を引き起こさせる。第１の吐出される構成材料２４２が第２の吐出される構成材料２４４と接触するか、または混合するとき、上記のようなｐＨあるいは陽イオン−陰イオン反応のいずれかによって、着色剤が第１の吐出される材料２４２から沈殿できるようになる。
【００４１】
一実施形態では、第２の吐出される材料２４４は固化可能または硬化可能な支持材料である。この実施形態では、支持材料は、作製されている物体の外側表面の周囲、すなわち外殻部に堆積され、所望の沈殿反応が物体の表面において生じるようにしなければならない。物体の見かけ上の色は主に表面特性にすることができるので、沈殿反応は作製されている物体の内部において生じる必要はない。
【００４２】
別の実施形態では、第２の吐出される材料２４４は、第１の吐出される材料２４２とは異なる着色剤を有するか、または着色剤を含まない構成材料である。複数の固化可能または硬化可能な構成材料を与え、そのそれぞれが異なる色の着色剤（すなわち、黄、シアン、マゼンタ、紫、オレンジ、緑、黒、白など）を有するか、または着色剤を含まないものにすることにより、フルスペクトルの色が再現され得る。たとえば、黒の固化可能な構成材料と３つの原色の固化可能な構成材料との間、または白の固化可能な構成材料と３つの原色の固化可能な構成材料との間で沈殿反応が生じ得る。これは、暗色と明色との間の色の移り変わりの「明瞭性」を保持するであろう。
【００４３】
好ましい実施形態を説明するために、本明細書において特定の実施形態が図示および記載されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、同じ目的を果たすように考慮された多種多様な代替および／または同等の実施態様が図示および記載された特定の実施形態の代わりに用いられることができることは、当業者には理解されよう。化学、機械、電気機械、電気およびコンピュータ分野の熟練者であれば、本発明が多種多様な実施形態において実装されることができることは容易に理解されよう。本特許出願は、本明細書に説明される好ましい実施形態の任意の改変または変形を網羅することが意図されている。それゆえ、本発明が特許請求の範囲およびそれと同等のものによってのみ制限されることが明らかに意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態を実現するために用いられることができる３次元自由造形システムを説明する斜視図である。
【図２】物体の改善された着色を生み出すための本発明による１つの方法を示す流れ図である。
【図３】物体の改善された着色を生み出すための本発明による別の方法を示す流れ図である。
【図４】本発明による３次元自由造形システムの一実施の形態を示す概略図である。
【図５】本発明による３次元自由造形システムの別の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
２００  ３次元自由造形システム
２０２  作製チャンバ
２０３  移動ステージ
２０４  コントロールパネル
２３３  吐出装置
２３２  結合剤
２３３  吐出装置
２４２  第１の吐出される材料
２４４  第２の吐出される材料
【図１】
2005014609.tif 000003
【図２】
2005014609.tif 000004
【図３】
2005014609.tif 000005
【図４】
2005014609.tif 000006
【図５】
2005014609.tif 000007