(57)【要約】ラピッドプロトタイピングによって製造される物体（２００）において所望の見掛けの色を生成する方法は、物体（２００）の表面から内側に入れ子状に重ねられた一連の層（２０１、２０２、２０３、２０４）の色を変更することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラピッドプロトタイピングによって製造される物体（２００）において所望の見掛けの色を生成する方法であって、
前記物体（２００）の表面から内側に入れ子状に重ねられた一連の層（２０１、２０２、２０３、２０４）の色を変更することを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ラピッドプロトタイピングは印刷技術を用いるラピッドプロトタイピングであり、
前記方法はさらに、
前記物体（２００）の断面の最も外側にある第１の層（２０１）に第１の色を印刷することと、
前記物体（２００）の前記断面の第２の層（２０２）に第２の色を印刷することと、
を含み、前記第２の層（２０２）は前記最も外側にある第１の層（２０１）の内側にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の色および前記第２の色は同じ色であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記物体の前記断面の第３の層（２０３）に第３の色を印刷することと、
前記物体の前記断面の第４の層（２０４）に第４の色を印刷することと、
前記物体の前記断面の第５の層に第５の色を印刷することと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の色および前記第２の色は異なる色であり、それぞれ２つ以上の異なる色のインクを用いるハーフトーニングによって印刷されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記一連の層（２０１、２０２、２０３、２０４）のうちの１つあるいは複数の層の深さ（Ｗ）を変更することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ラピッドプロトタイピングシステム（１００）は、ポリマー噴射式システムあるいは溶融堆積ラピッドプロトタイピングシステムであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
印刷工程を用いて、製造されている物体（２００）の一連の断面（２０１、２０２、２０３、２０４）を印刷するラピッドプロトタイピングシステム（１００）内のプリントヘッド（１０３）の機能していないノズルを補償する方法であって、
構成材料上の、前記機能していないノズルがインク滴を吐出することになっている場所において、機能している別のノズルを発射して、前記機能していないノズルによって堆積されることになっていた色とは異なる色のインク滴を堆積することと、
前記プリントヘッド（１０３）を動かすことと、
形成されている前記物体の表面の内側のより深いスポットにおいて、前記場所の下に、前記機能していないノズルによって堆積されることになっていた色とは異なる色を有する前記堆積されたインク滴を補償する色を印刷することと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
電子データから所望の物体（２００）を製造するためのラピッドプロトタイピングシステム（１００）であって、
粉末のベース材料のベッドを保持するための製造チャンバ（１０２）と、
前記製造チャンバ（１０２）内に一連の粉末層を分配し、各粉末層内に結合剤および異なる色のインクを選択的に吐出するためのプリントヘッド（１０３）と、
を備え、
前記物体（２００）のための所望の見掛けの色を生成するために、前記プリントヘッド（１０３）は、単一の粉末層内の前記物体（２００）の表面から内側に入れ子状に重ねられた一連の殻（２０１、２０２、２０３、２０４）の色を変更することを特徴とするラピッドプロトタイピングシステム。
【請求項１０】
電子データから所望の物体（２００）を製造するためのラピッドプロトタイピングシステム（１００）であって、
粉末のベース材料のベッドを保持するための製造チャンバ（１０２）と、
前記製造チャンバ（１０２）内に一連の粉末層を分配し、各粉末層内に結合剤および異なる色のインクを選択的に吐出するためのプリントヘッド（１０３）であって、前記着色されたインクを吐出するための複数のノズルを備えるプリントヘッド（１０３）と、
を備え、
前記物体（２００）のための所望の見掛けの色を生成するために、前記プリントヘッド（１０３）は、単一の粉末層内の前記物体（２００）の表面から内側に入れ子状に重ねられた一連の殻（２０１、２０２、２０３、２０４）の色を変更し、
前記プリントヘッド（１０３）は、前記機能していないノズルがインク滴を堆積することになっている前記粉末層の場所において、機能している別のノズルを発射して、前記機能していないノズルによって堆積されることになっていた色とは異なる色のインク滴を堆積し、
前記プリントヘッド（１０３）は、形成されている前記物体（２００）の前記表面の内側のより深いスポットにおいて、前記場所の下に、前記機能していないノズルによって堆積されることになっていた色とは異なる色を有する前記堆積されたインク滴を補償する色を印刷することを特徴とするラピッドプロトタイピングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラピッドプロトタイピングに関する。より具体的には、本発明はラピッドプロトタイピングによって製造される物体の着色法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラピッドプロトタイピングは急速に、プロトタイプ部品および加工工具を含む３次元物体を製造するための一般的な工程になりつつある。ラピッドプロトタイピングは、電子データによって記述される或る物体が、ベース材料から自動的に形成される工程である。ラピッドプロトタイピングの主な形態は印刷工程を含む。
【０００３】
ラピッドプロトタイピングが印刷工程を用いるとき、複数の印刷された平坦な層が結合されて、１つの平坦でない３次元物体が形成される。粉末からなるフラットベッド上に結合剤を印刷あるいは吐出することにより、複数の部分が製造される。結合剤が吐出される場所において、粉末が固化し、物体の断面が形成される。この印刷は層毎に実行され、各層が最終的な所望の製造物の異なる断面を表す。隣接して印刷される層が所定のパターンで互いに接着されて、所望の製造物が形成される。
【０００４】
製造チャンバにおいて粉末から所望の物体の各層を選択的に形成することに加えて、そのシステムは物体の各層上に色あるいは色パターンを印刷することができる。たとえば、インクジェット印刷技術を用いて、複数の異なる色に着色されたインクがプリントヘッドのノズルから選択的に吐出され、印刷媒体上で混合されて、フルスペクトルの色を与えることができる。個々の層において、従来の２次元のマルチパス印刷技法およびハーフトーニングアルゴリズムを用いて、印刷不良を見えなくし、広範な所望の色相を達成することができる。
【０００５】
しかしながら、２次元印刷技法から３次元ラピッドプロトタイピングへのこれらの拡張は、第３次元を考慮に入れていないために最適ではない。詳細には、２次元マルチパス印刷技法は、ラピッドプロトタイピングシステムにおいて製造物を製造するのに要する時間を長くする。さらに、２次元のハーフトーニング技法を用いる結果として、３次元において不要な色の粒状感が生じる。
【０００６】
インクジェット技術を用いて、製造されている物体に色を付ける以前のラピッドプロトタイピングシステムでは、製造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、色が付けられてきた。
【発明の開示】
【０００７】
多くの可能な実施形態のうちの１つにおいて、本発明は、物体の表面から内側に入れ子状に重ねられた一連の層の色を変更することによって、ラピッドプロトタイピングによって製造される物体において所望の見掛けの色を生成する方法を提供する。
【０００８】
添付の図面は本発明の種々の実施形態を示しており、本明細書の一部である。以下に記載される説明とともに、図面は本発明を例示し、その原理を説明する。図示される実施形態は本発明の例であり、本発明の範囲を限定しない。
【０００９】
図面全体を通して、同一の参照番号は、必ずしも同じではないが、類似の構成要素を指示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、好ましくは印刷技術を用いるラピッドプロトタイピングシステムによって製造される物体に、フルスペクトルの色相、ならびに広範な彩度および輝度の色を付けるための技術を含む。本発明は、物体が製造される材料の透明度に応じて、物体の表面、および物体の表面下にある着色剤からの反射、および着色剤による吸収によって色が生成されることを認識している。本発明は、製造される物体の表面付近において、種々の色からなる層を入れ子状に重ねることによって、見掛けの色が微調整されることができることも認識している。
【００１１】
本明細書、および添付の特許請求の範囲の全体を通して用いられるような用語「見掛けの色」は、観察者に見えるような物体の色合いのことを指している。本発明の原理によれば、「見掛けの色」に寄与する着色剤は、物体の実際の表面に配置されるか、あるいは物体の表面ではなく、物体の内部に配置されることができる。さらに、形成されている物体は部分的に半透明あるいは透明であり、着色された領域が物体の内部に配置されて、物体が見掛けの色を有することができる。したがって、見掛けの色は、その色合いが物体の表面において見えるにしても、物体の内部に存在するにしても、観察者に見えるような物体の色合いを指している。「見掛けの色」は、その見掛けの色に寄与する特定の着色剤、それらの着色剤が存在する場所およびそれらの着色剤の分布の仕方によって決定されるが、それらとは無関係である可能性もある。本発明の実施形態によって調整される、物体の「見掛けの色」は、色彩的な態様：色相、彩度、明度、および幾何学的態様：光沢、曇りなどを含む。
【００１２】
図１は、印刷技術を用いる１つのラピッドプロトタイピングシステムを示す。図１のラピッドプロトタイピングシステム（１００）では、粉末状材料を用いて、所望の製造物の個々の層が形成される。これを行うために、一定量の粉末が最初に供給チャンバから供給される。その後、好ましくは移動ステージ（１０３）に組み込まれたローラが、製造チャンバ（１０２）の上側に粉末を分配し、それを所望の厚みまで圧縮する。その後、プリントヘッド（１０３）が製造チャンバ（１０２）内の粉末上に２次元のパターンで接着剤あるいは結合剤を堆積する。この２次元のパターンは所望の製造物の断面である。プリントヘッド（１０３）は粉末の層内にインク、トナーあるいは色活性化剤を吐出し、所望の製造物のこの特定の断面に所望の色あるいは色パターンを与えることもできる。
【００１３】
粉末は、接着剤が堆積されたエリアにおいて結合されるようになり、それにより所望の製造物の層が形成される。その工程は繰り返され、粉末の新たな層が製造チャンバ（１０２）内の先行する層の上に加えられる。その後、所望の製造物の次の断面が接着剤あるいは結合剤を印刷し、新たな粉末層になる。接着剤は、所望の製造物の隣接する層、あるいは一連の層を結合するための役割も果たす。
【００１４】
この過程は、製造チャンバ（１０２）の粉末ベッド内に物体全体が形成されるまで続けられる。接着剤によって結合されない余分な粉末がブラッシングによって除去され、ベースすなわち「素地」の物体が残される。ユーザが製造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（１０４）が設けられる。
【００１５】
そのような印刷工程は、短時間で製造し、材料コストが低いという利点を提供する。その工程は、最も高速のラピッドプロトタイピング方法のうちの１つであると考えられ、種々の色を用いて実行されることができる。
【００１６】
ラピッドプロトタイピングシステム（１００）内のプリントヘッド（１０３）は多くの場合に、所望の物体の層内に色を印刷するためのインクジェット技術を含む。インクジェット技術では、プリントヘッドは選択的なパターンでインク滴を吐出して、印刷された画像を生成し、ラピッドプロトタイピングの場合には、それにより製造されている物体を着色する。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「インク」は、製造されている物体を着色するためにプリントヘッドによって吐出される任意の物質を意味するために広範に用いられる。結果として、用語「インク」は、限定はしないが、インク、印刷用流体、トナー、着色剤などを含む。
【００１７】
インクジェット技術を用いて、製造されている物体に色を付けるラピッドプロトタイピングシステムでは、最終的な物体の表面上にあるか、あるいはその表面に隣接することになる、任意の所与の時点で印刷されている断面部分にのみ色を施すことにより、色を付けることができる。この着色法は、その物体を最適に着色するために、色が表面から物体内の或る深さにまで配置されることが好ましい。
【００１８】
色は主に表面の特性なので、製造されている物体内部のかなり深くにまで色が配置される必要はない。着色するのに必要な深さは、物体を製造するために用いられているベース材料によるであろう。半透明な材料の透明度が高くなるほど、物体内のさらに深い場所まで色を配置する必要があり得る。
【００１９】
本発明の原理の下では、或る特定の色の単一の外殻を有するような物体を視認する代わりに、その物体は、概念的には、種々の色からなる一連の入れ子状の殻として視認されることができる。殻０は最も外側にある殻であり、すなわち物体の実際の表面を含む殻になるであろう。殻１は殻０の直ぐ内側にある次の殻になるであろう。このようにして、物体の中心に向かって進んでいくであろう。
【００２０】
視覚的には、物体の実際の色は、入れ子状の殻の色の組み合わせになるであろう。たとえば、その物体の実際の色は、殻０の色に、多少薄くなった殻１の色を加え、それに、さらに薄くなった殻２の色を加え、そして最終的には最も薄くなった殻ｎの色を加えた色になるであろう。殻ｎは最も内側の殻であり、その色は見掛けの色に何らかの影響を与えることができる。
【００２１】
各殻の視覚的な希薄化は、用いられている構成材料によるであろう。或る物体が殻ｎに達する前に有することができる殻の数は、物体を製造するために用いられるベース材料の半透明性による。材料が不透明になるほど、見掛けの色に何らかの影響を及ぼすことができる殻が少なくなるであろう。
【００２２】
殻の色が互いに異なることができるようにすることにより、微妙な色相の移り変わりを達成することができる。さらに、後に説明されるように、印刷不良を最小限に抑えるか、あるいは見えなくすることができる。
【００２３】
本発明の原理の下では、従来の２次元印刷におけるハーフトーンパターンによって生成される色相の変化が、印刷技術を用いるラピッドプロトタイピングにおいて可変の殻の色を用いることにより生成されることができる。種々の殻上にべた色を用いることにより、不要な粒状感を生じることなく、色相の変化を作り出すことができる。
【００２４】
適当な殻の色を選択する実際の実施態様は、構成材料によるところが大きいであろう。半透明な材料上には、より多くの色の殻を用いることができる。構成材料が不透明である場合には、わずかな数の殻のみが実際の見掛けの色に寄与するであろう。さらに、各殻の幅あるいは深さを変更して、さらに多くの見掛けの色の変化を達成することができる。
【００２５】
さらに説明を進めるために、粉末層の平面上の１つの点について考えてみる。その平面内の１つの点の色は、その点の色と、同じ粉末層内の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）。また、その点の色は、上下にある層内の隣接する複数の点の色によっても影響を及ぼされる。任意の所与の点の色が全ての包囲する点の色によって影響を及ぼされるという事実は、ラピッドプロトタイピングの３次元の性質に特有である。
【００２６】
形成されている物体の最終的な表面は曲面として形成されることができることにも留意されたい。したがって、物体内の色の殻がその表面で曲面を成すとき、その表面を通る垂線を描くことができ、また、その垂線は、互いに対して平行でかつ表面に対しても平行である全ての画像形成層すなわち殻を垂直に横切る。
【００２７】
本発明の殻の概念は、視認される表面が粉末層と成す角度に関係なく、個々の表面に適用されることができ、すなわち物体の実際の表面内および表面上にある任意の表面の背後に一連の個々の殻が存在することができるので有利である。この３次元におけるハーフトーニングの概念は「サブトーニング」と呼ばれる場合もある。入れ子状の殻は、粉末からなる一連の構成層の平面内に存在する必要はない。さらに、それらの殻は物体の表面に対して平行でない、或る角度で配置されることもできる。
【００２８】
また、製造された物体内あるいは物体上の任意の点を視認する角度に応じて、視認されている点の背後あるいは真下に、物体の異なる部分が存在することにも留意されたい。したがって、入れ子状の個々の層内のピクセルが、表面を２箇所以上から見たときの色に寄与するので、異なる箇所から見たときの色を合わせるために、個々の層の色の使い方で調整が図られなければならない。
【００２９】
本明細書において、見掛けの「色」を調整することは、色彩的態様：色相、彩度、明度、および幾何学的態様：光沢、曇りなどを調整することを意味する。粉末に基づくラピッドプロトタイピングシステムでは、その粉末は完全に透明ではなく、多少濁っているか、または半透明であり、あるいは不透明である。粉末の散乱量および不透明度が大きくなると、見掛けの色を決定する際の内側の層の実効性が低くなる。
【００３０】
本発明は、表面層から薄片への着色剤堆積アルゴリズムの変換を提供する。３次元ハーフトーニングは、他の層内の着色剤に関する情報、ならびに着色剤および基材の透明度および濁度に関する情報によって、各層内の着色剤の量および位置を最適化する。これは、簡単なノイゲバウアタイプのトラッピングとともに、Ｋ−Ｍ混濁理論を含むであろう。具体的な最適化は、濁度、透明度および空間配置による。粉末あるいは着色剤が金属粒子あるいは真珠箔粒子を含む場合には、他の表面効果を与えることができる。
【００３１】
したがって、本発明は、３次元の着色剤の色および分布を考慮することによって、３次元の物体の色を調整する。より具体的に述べると、本発明は、層状の３次元ハーフトーニングにおいて複数の層および２成分着色剤供給を利用し、角度依存の色彩効果を調整する。たとえば、レインボー、メタリックあるいはパールエッセンスのような角度に依存する効果を達成するためには、色の層を調整しなければならない。着色剤層に起因する相対スペクトル反射率の角度依存性は、望ましくない変化を引き起こす可能性もある。本発明は、これらの全ての要因を考慮に入れることができる。
【００３２】
図２ａは、印刷技術を用いるラピッドプロトタイピングによって製造される一般的な物体の断面を示す。図２に示される断面は、円柱、環あるいは球の断面と考えることができる。この図示される断面が本発明の原理を説明するためだけのものであることは理解されよう。本発明は任意のタイプあるいは形状の断面を有する物体に適用されることができる。
【００３３】
通常のインクジェット印刷システムでは、３つの色が用いられ、所望のように種々の比率で混合されて、フルスペクトルの色が生成される。用いられる３つの色はイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）およびマゼンタ（Ｍ）である。黒色（Ｋ）のインクの供給源も用いられることがある。これらの色が印刷媒体上で種々の比率で混合されるとき、概ね任意の所望の色を生成することができる。このように基本色を混合して他の色を生成する工程はハーフトーニングと呼ばれることがある。同様の原理を用いて、ラピッドプロトタイピングによって製造されている物体にフルスペクトルの色を印刷することができる。
【００３４】
図２ｂは、本発明の原理に従って、或る断面が取り出され、物体内部に色の殻を層状に形成することを示す、図２ａにおいて製造されている物体を示す。
【００３５】
第１の例では、製造されている製造物は、薄いマゼンタの見掛けの色を有することになる。これは、ハーフトーニングによって、すなわち最も外側の殻（２０１）にマゼンタおよび透明または白色の着色剤を印刷することによって、あるいは白色の構成材料上の一定の間隔をおいた場所にマゼンタインクのみを堆積することによって達成されることができる。
【００３６】
別法では、所望の薄いマゼンタの見掛けの色は、マゼンタの殻を白色の殻と入れ子状に重ねることにより達成されることができる。これは、物体の断面（２００）の最も外側の殻、すなわち殻０（２０１）の中にべたのマゼンタ色を印刷することにより行われる。言い換えると、マゼンタインクのみを用いて、最も外側の殻（２０１）が着色あるいは印刷され、マゼンタインクは全ての可能な印刷位置において堆積されることが好ましい。次に、より薄いマゼンタを生成するために、第２の殻、すなわち殻１（２０２）が１００％白色になされる。これは単に、その物体が彩色していない状態で構成されている白色の粉末を、透明な結合剤を用いることによって残すことを意味するであろう。それは、白色のインクを印刷することも意味することができる。
【００３７】
結果として、形成されている物体の断面（２００）の見掛けの色が薄いマゼンタになる。さらに濃いマゼンタが望ましい場合には、殻１（２０２）がマゼンタインクで印刷あるいは着色されることもできる。結果として、殻１（２０２）が白色のままにされるか、あるいは白色にされた場合よりも、見掛けの色が濃いマゼンタになるであろう。
【００３８】
同じ色からなる２つの入れ子状の殻を形成することは、第１の殻、たとえば殻０（２０１）の幅あるいは深さを単に延長することと機能的に同じであることに留意されたい。上記のように、殻（たとえば２０１〜２０４）の幅（たとえばＷ；図３）あるいは深さを変更することにより、見掛けの色のさらに別の微調整を達成することができる。これが図３に示される。
【００３９】
第２の例では、製造されている製造物が、わずかに青みがかった黒である見掛けの色を有することになる。これは、最も外側にある殻、すなわち殻０（２０１）に黒色のインクを印刷することにより達成され、すなわち殻０（２０１）は１００％黒色である。
【００４０】
殻１（２０２）、すなわち最も外側にある殻の直ぐ内側にある殻は、青色インクを用いて形成あるいは印刷され、すなわち殻１（２０２）は１００％青色である。結果として形成される製造物において、断面（２００）は大部分が黒色の見掛けの色を有するであろう。しかしながら、下層を成す青色の殻（２０２）を多少視認することができるので、結果として、わずかに青みがかった黒色である所望の表面色相が生成されるであろう。
【００４１】
これらの先行する例では、２つの最も外側にある殻（２０１、２０２）のみを用いて、所望の見掛けの色を達成してきた。しかしながら、任意の数の殻（２０１〜２０４）を用いて、所望の見掛けの色を微調整することができる。５個程度の殻を用いて、見掛けの色の所望の色相を微調整することが好ましい。
【００４２】
たとえば、殻０（２０１）が青色、殻１（２０２）が青色、殻２（２０３）が青色、殻３（２０４）が白色という構成によって、濃い青色を生成することができる。殻０（２０１）が青色、殻１（２０２）が青色、殻２（２０３）が白色、殻３（２０４）が白色という構成によって、より薄い青色を生成することができる。殻０（２０１）が青色、殻１（２０２）が白色、殻２（２０３）が白色、殻３（２０４）が白色という構成によって、さらに薄い青色を生成することができる。
【００４３】
本発明の別の態様では、プリントヘッド（１０３；図１）上の失われたノズルが、表面の殻上で異なる色のノズルを代用し、その後、その表面の殻上の失われたノズルの周囲の領域において、入れ子状に重ねられた内側の殻の色を調整することによって色相の変化を補償することにより、補償されることができる。
【００４４】
紙のような平坦な媒体上に印刷する通常のインクジェットプリンタでは、インク滴が予想される場所に着地しないときには必ず印刷不良が生じる。そのインク滴は失われたか、あるいは少し離れた場所にずれたかのいずれかであろう。これらの印刷不良を見えなくする、あるいは補償するために数多くの解決策が存在する。多くのそのような解決策はマルチパス印刷を利用しており、それぞれ所望の場所にインク滴を正確に配置しようとして、プリントヘッドが印刷中のエリアを何度も行き来する。
【００４５】
さらに、カラーインクジェット印刷では、通常、プリントヘッドの複数のパスにおいて、異なる色のインク滴が堆積される。異なる色のインクが印刷媒体上で結合して、フルスペクトルの色相が生成される。印刷媒体上の任意の特定の点における色は、その点に堆積される異なる色のインクの比率による。再び、この技法はハーフトーニングと呼ばれることがある。
【００４６】
上記のように、通常３つ以上の色を用いて混合することにより、所望の色合いが生成される。プリントヘッド（１０３；図１）には、或る所与の時点でそのプリントヘッドが印刷する印刷媒体上の点毎に一群のノズルが存在する。この場合、印刷媒体は粉末ベッドであることが好ましい。一群のノズルの中には、使用されているインクの異なる色毎に１つのノズルが存在する。これらのノズルのうちの任意のノズルが「失われている」場合、それはインク滴を吐出しないか、あるいは誤った方向に吐出することによって誤動作していることを意味しており、プリントヘッドは、「失われた」ノズルが対象とする場所において、その色のインクを堆積することができないであろう。
【００４７】
本発明の原理の下では、失われたノズルが正確な色を印刷することができない場所に、異なるノズルを用いて異なる色を堆積することにより、失われたノズルを補償することができる。その後、その正確に印刷されなかったスポットの下あるいは周囲にある後続の殻において、正確に印刷されなかったスポットを、そのスポットのための望ましい色相に近づけるように変化させる色が印刷される。
【００４８】
失われたノズルの代用の実際の実施の態様は、他の色よりもいくつかの色の場合にさらに有効である。また、プリントヘッドが後続の層のパス間でオフセットされる、すなわち動かされるものと仮定される。したがって、失われたノズルは２つの隣接する層あるいは殻の場合に異なる場所に配置されるであろう。
【００４９】
同様の技法を用いて、２次元のマルチパス印刷の失われたノズルが補正される。主な相違は、３次元の印刷の場合、実際の材料層が１つのパスを別のパスから分離することができることである。１つの材料層が複数のパスを分離する場合には、表面上の失われたノズルを補償するために、内側の層は余分な着色剤を有する必要があり得る。余分な着色剤の量は、構成材料の視覚的な希薄化によるであろう。
【００５０】
たとえば、表面上で薄いマゼンタパターンが望まれた場合には、これは、上記のように、１００％マゼンタで着色された外側にある殻と、その下層を成す白色の殻とを形成することにより達成されることができるであろう。しかしながら、プリントヘッド上のマゼンタノズルのうちの１つが失われている場合には、そのノズルは、失われているノズルがマゼンタを堆積するはずであった殻０（２０１）の場所において、透明ノズル、すなわち透明な流体あるいは白色のインクを発射するノズルで置き換えられることができる。その後、次の殻、すなわち殻１（２０２）では、正常に機能する異なるマゼンタノズルが、マゼンタを正確に印刷しなかった殻０（２０１）の場所に位置合わせして配置されるであろう。その後、この異なるマゼンタノズルは、外側にある殻、すなわち殻０（２０１）上の正確に印刷されなかったスポットの下にある殻１（２０２）上のスポット内、そしておそらくそのスポットの周囲にマゼンタインクを堆積し、殻０において失われた着色剤を補償する。
【００５１】
別の例では、その表面において赤色が望まれており、マゼンタノズルが失われている場合には、失われたマゼンタノズルの代わりに、イエローノズルを用いることができる。その後、１つあるいは複数の内側にある殻において、イエロースポットの下でマゼンタが用いられ、補償するであろう。
【００５２】
本発明のさらに別の態様では、複数の殻にわたって色を分布させることによって、着色不良をランダムに見えなくすることができる。たとえば、その表面において薄いマゼンタ色が望まれる場合には、先に記載されたように、その表面上にハーフトーンパターンによって、あるいは同じく先に記載されたように、それぞれ一様にマゼンタおよび白色である殻を入れ子状に重ねることによって、薄いマゼンタ色を生成することができる。さらに、薄いマゼンタは、殻０（２０１）上に１つのハーフトーンパターンを印刷し、殻１（２０２）上に異なるハーフトーンパターンを印刷することによって生成することもできる。
【００５３】
可変の殻着色法は、低密度のハーフトーンパターンを用いることなく、色相の変化を生成するための有用な技法である。したがって、ハーフトーンの粒状感およびノズル不良を最小限に抑えながら、見掛けの色を生成するための有用な技法である。また、可変の殻着色法は、薄い見掛けの色が望ましいときに最も有効である。見掛けの色が薄い場合、ノズル不良およびハーフトーンの粒状感が最も目立ち、不快である。
【００５４】
これまでの説明は本発明を例示し、説明するためだけに提供されてきた。本発明を包括的に述べることや、本発明を開示されるのと全く同じ形態に限定することは意図していない。上記の教示に鑑みて、数多くの変更および変形が可能である。
【００５５】
たとえば、これまで、本発明は粉末に基づくラピッドプロトタイピングシステムにおいて実施されるものとして説明されてきた。しかしながら、本発明の原理は、粉末に基づくラピッドプロトタイピングシステム以外にも適用することができる。詳細には、いくつかのラピッドプロトタイピングシステムはインクジェットヘッドを用いて、フォトポリマーを吐出する。したがって、これらのインクジェットシステムは、結合剤だけを吐出するのではなく、プロトタイプあるいは所望の製造物を作製するために用いられる材料の１００％を吐出する。しかしながら、そのようなシステムが所望の製造物および色を作り出すための材料を堆積している場合であっても、粉末および結合剤のシステムにおいてこれまでに説明されたのと全く同じようにして、物体の色合いを達成することができる。実際には、ポリマー噴射式のラピッドプロトタイピングシステムは多くの場合に、透明度の高い半透明の構成材料を使用し、数百の有色層あるいは殻を用いて、所望の見掛けの色を達成することができる。
【００５６】
ポリマー噴射式のラピッドプロトタイピングシステムに加えて、本発明の原理は、半透明のポリマーが構成材料として用いられるときの溶融堆積ラピッドプロトタイピングシステムに組み込まれることができる。
【００５７】
本発明の原理およびその実用的な応用形態を最もわかりやすく説明するために、好ましい実施形態が選択され、説明された。これまでの説明は、当業者が、考慮される個々の用途に相応しいように種々の実施形態において、かつ種々の変更形態で本発明を最も有効に利用できるようにすることが意図されている。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ことが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】印刷工程を用いて所望の製造物を製造し、本発明の一実施形態を実施することができるラピッドプロトタイピングシステムを示す図である。
【図２ａ】本発明の原理に従って所望の見掛けの色を達成するために製造されている物体内にある、異なる色を有する可能性がある複数の入れ子状の殻を示す図である。
【図２ｂ】本発明の原理に従って、１つの断面が取り出され、物体の内部に色の殻を層状に形成することを示す、図２ａにおいて製造されている物体を示す図である。
【図３】図２に示される入れ子状の殻を示し、殻がそれぞれ可変の幅あるいは深さを有することができることを示す拡大図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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