(57)【要約】媒体層を加工して三次元物体の層を画定する加工ステップを含む、複数の媒体層から三次元物体を製造する方法を提供する。加工ステップは、媒体層を切断して層の輪郭を画定する切断ステップと、媒体層を印刷して層の色を定める印刷ステップと、を含む。加工ステップは切断ステップ及び印刷ステップを共通の基準平面で行うことを含み、ビルド位置で複数の媒体層を加工し組立てて物体を形成する。【選択図】図２
2018517592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の媒体層から三次元物体を製造する方法であり、
媒体層を加工して前記三次元物体の層を画定する加工ステップを含み、
前記加工ステップは、
前記媒体層を切断して前記層の輪郭を画定する切断ステップと、
前記媒体層を印刷して前記層の色を定める印刷ステップと、
前記媒体層に接着剤を塗布する接着剤塗布ステップと、を含み、
前記加工ステップは、前記切断ステップ、前記印刷ステップ及び前記接着剤塗布ステップを、共通の基準平面で行うことを含み、
各媒体層をビルド位置で加工し、前記ビルド位置は前記媒体層を加工するための共通の基準平面を画定し、
複数の媒体層を前記ビルド位置で加工し組立てて、前記物体を形成し、
前記方法は更に、透明性トリートメントを媒体層又は前記物体に適用して、処理部分を透明又は部分的に透明にする透明性トリートメント適用ステップを更に含む、三次元物体を製造する方法。
【請求項２】
前記印刷ステップが、前記媒体層の片面を印刷するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記印刷ステップが、インクを前記媒体層の上面に塗布するステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記印刷ステップが、前記媒体層の片側にカラー画像を印刷するステップを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
片面が印刷される媒体層に前記透明性トリートメントを適用して、印刷を他方側から見えるようにした、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記印刷ステップが、前記切断ステップと同じ基準平面で、インクを前記媒体層に塗布することを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記加工ステップが、共通の基準点のセット又は共通の基準点を用いて、前記媒体層を切断及び印刷することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記加工ステップが、前記ビルド位置の場所で構造物に適用される最後の媒体層を、切断し印刷することを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記切断ステップが、外輪郭を切断することを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記切断ステップが、内輪郭を切断することを更に含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
インクを前記媒体層に塗布するステップが、インクを媒体層の選択される部分に塗布するステップを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
インクを前記媒体層に塗布するステップが、インクを第１方向に、すなわち前記媒体層の表面に、塗布するステップを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
インクを塗布して、前記媒体層の面の方向にインクの層を画定する、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
インクを前記媒体層に塗布するステップが、インクを、第１方向に対してほぼ直角である第２方向に塗布するステップを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
インクを前記媒体層に塗布するステップが、インクを前記媒体層の切り口に塗布するステップを含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
インクを塗布して、媒体層の横断面にわたるインクの帯を画定する、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
インクを前記媒体層に塗布するステップが、前記媒体層の特定の部分に塗布されるインクの位置及び量を制御するステップを含む、請求項１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
インクを変更し、並びに／又は媒体を変更し、又は前記印刷ステップ及び色を変更することを更に含む、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記媒体層の吸収性を変更する、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
インクの特性を変更する、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
媒体層の選択される部分又は選択される位置にバリア層を生み出すステップを更に含む、請求項１〜２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
バリア材料又は反射材料の塗布を制御することによってバリア層を生み出す、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
エポキシ材料の塗布を制御することによってバリア層を生み出す、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
インクの層に隣接するバリア層又は反射層を生み出すステップを更に含む、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
インクの塗布を制御して、媒体層の第１長手方向若しくは第１方向及び／又は第２横方向でインクの量及び深さを制御することができる、請求項１〜２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記媒体層が、前記媒体層の表面によって定められる長手断面と、前記媒体層の厚さ又は深さによって定められる横断面とを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
媒体層のインク及びバリア層の相対位置を選択し制御して、必要に応じた色及び外観を持った、最終的な物体を生産する、請求項１〜２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
界面活性剤を媒体層に塗布するステップを更に含む、請求項１〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
界面活性剤で前処理される媒体を提供するステップを更に含む、請求項１〜２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
透明性トリートメントを適用して、前記物体の媒体層の選択される部分を透明にするステップを更に含む、請求項１〜２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記透明性トリートメントの適用を、前記物体に透明性材料を散布し、又は前記物体を透明性材料に浸漬することで行う、請求項１〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
バリア層は前記透明性トリートメントに対するバリアを画定する、請求項１〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記透明性トリートメントは、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成される、請求項１〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
層の外輪郭が、前記層の印刷される部分を画定する、請求項１〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
層の内輪郭が、前記層の印刷される部分を画定する、請求項１〜３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
前記三次元物体が複数の媒体層を含み、媒体層が物体の外層又は外表面を画定し、インクを前記媒体層の表面にわたって塗布する、請求項１〜３５のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
前記三次元物体が複数の媒体層を含み、媒体層が中間層を画定し、前記媒体層の縁部のみが物体の表面を画定し、インクを前記媒体層の外輪郭及び内輪郭に近接する部分に塗布する、請求項１〜３６のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
ロール形状で提供される媒体から各媒体層を切断する、請求項１〜３７のいずれかに記載の方法。
【請求項３９】
媒体層の外輪郭のみをロールから切断する、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
シート形状で提供される媒体から各媒体層を切断する、請求項１〜３９のいずれかに記載の方法。
【請求項４１】
媒体層の外輪郭のみをシートから切断する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
各媒体層の寸法及び形状を、前記物体の形状及び／又は前記輪郭を切断することによって定まる形状によって変える、請求項１〜４１のいずれかに記載の方法。
【請求項４３】
ロール形状で提供される媒体から媒体層を切断するときに、前記媒体を輸送し、廃棄物を除去して、次の媒体層を前記媒体から切断できるようにする、請求項１〜４２のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
選択蒸着積層によって前記三次元物体を形成する、請求項１〜４３のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
物体の個々の媒体層を前記ビルド位置で別々にかつ次々加工する、請求項１〜４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４６】
複数の媒体層をそれぞれ加工して三次元物体を形成する三次元印刷システムであり、
前記三次元印刷システムは、媒体層を加工して前記三次元物体の層を形成するためのビルド位置を定めるビルドモジュールを含み、
前記三次元印刷システムは、
前記ビルド位置で媒体層の輪郭を切断する切断手段と、
前記ビルド位置で媒体層を印刷して物体の層の形状及び色を定める印刷手段と、
前記ビルド位置で媒体層に接着剤を塗布する接着剤塗布手段と、
を備え、
前記ビルド位置で各媒体層が加工され、前記ビルド位置は媒体層を加工するための共通の基準平面を定める、三次元印刷システム。
【請求項４７】
選択蒸着積層によって前記三次元物体を形成する、請求項４６に記載の三次元印刷システム。
【請求項４８】
前記ビルド位置で媒体層をビルドオブジェクトに接着する接着手段を備え、前記接着手段はプレート又はローラを備える、請求項４６又は４７に記載の三次元印刷システム。
【請求項４９】
前記ビルド位置で複数の媒体層を連続して加工して、組立てている前記物体の複数の層を画定する、請求項４６〜４８のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５０】
媒体を、前記媒体から媒体層の前記輪郭を切断するための前記ビルド位置まで輸送する輸送手段を含む、請求項４６〜４９のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５１】
前記切断手段は、媒体層の外輪郭を切断するように構成される、請求項４６〜５０のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５２】
適応的ビルド手段を備え、組立てている前記物体の前記層の寸法及び形状によって、媒体から切断される媒体層の外輪郭を適応的に変える、請求項４６〜５１のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５３】
前記切断手段は、媒体から前記媒体層の内輪郭を切断するように構成される、請求項４６〜５２のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５４】
前記ビルドモジュールは、必要に応じて媒体層の選択される部分でバリア層を生成するバリア適用手段を更に備える、請求項４６〜５３のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５５】
媒体層のバリア層の輪郭、印刷及び／又は生成を制御するコントローラを更に備える、請求項４６〜５４のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５６】
前記印刷手段は、媒体層を第１方向に印刷し、前記媒体層の表面の一部にインクを塗布するように構成される、請求項４６〜５５のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５７】
前記印刷手段は、媒体層を、前記媒体層の表面に対してほぼ直角である第２方向に印刷するように構成される、請求項４６〜５６のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５８】
前記印刷手段は、媒体層の切り口を印刷するように構成される、請求項４６〜５７のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項５９】
前記ビルド位置で各媒体層を次々加工して、前記物体の層の形、形状及び／又は色を定める、請求項４６〜５８のいずれかに記載の三次元印刷システム。
【請求項６０】
複数の媒体層（４０５）をそれぞれ加工することによって製造される三次元物体（４５０）を組立てる方法であり、
各媒体層の加工は、
請求項４６〜５９のいずれかに記載のシステムを提供する提供ステップと、
媒体（４０１）をビルドチャンバ（３１０）のビルド位置のビルドオブジェクトまで輸送する輸送ステップと、
電熱板（３２０）又は加圧ローラ（３３０）を用いて、前記媒体を前記ビルドオブジェクトに押圧して、媒体（４０１）を、接着剤が塗布される前媒体層（Ｎ）に接着する押圧ステップと、
前記媒体において前記媒体層（Ｎ＋１）の輪郭を切断する切断ステップと、
媒体層（Ｎ＋１）に接着剤を塗布する塗布ステップと、
を含み、
前記物体の前記媒体層のそれぞれに対する加工を繰り返し、各媒体層は共通の基準平面で加工される、方法。
【請求項６１】
各媒体層の前記加工は、媒体層（Ｎ＋１）を印刷するステップを更に含む、請求項６０に記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６２】
透明性トリートメント（８５０）を適用して、前記三次元物体の媒体層の選択される部分を透明にするステップを更に含む、請求項６０又は６１に記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６３】
前記加工は、媒体層にバリア層を生成するステップを更に含む、請求項６０〜６２のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６４】
バリア層は透明性トリートメントに対するバリアを画定する、請求項６３に記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６５】
透明性トリートメントは、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成される、請求項６０〜６２のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６６】
選択蒸着積層によって前記三次元物体を形成する、請求項６０〜６５のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６７】
前記媒体（４０１）はロール形状の媒体を含み、前記切断ステップは、前記媒体から前記媒体層の外輪郭を切断することを含む、請求項６０〜６６のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６８】
前記媒体から切断される各媒体層の前記輪郭は、前記物体の層の輪郭によって異なる、請求項６０〜６７のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項６９】
本方法は適応的ビルドに備え、各媒体層を切断して前記物体の層の輪郭を画定する、請求項６０〜６８のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項７０】
前記媒体から媒体層の前記輪郭が切断された後、前記媒体の残りの廃棄物切片を前記ビルドチャンバから除去し、前記媒体層の新しい部分を、切断するために前記ビルドチャンバまで運搬するときに、媒体層（Ｎ＋１）を印刷する、請求項６０〜６９のいずれかに記載の三次元物体（４５０）を組立てる方法。
【請求項７１】
複数の媒体層を含むカラー三次元物体を形成する方法であり、各媒体層を加工して前記物体の層を画定する加工ステップを含み、前記加工ステップは、
前記層を、前記物体の前の層又は基部層に接着するステップと、
前記層の輪郭を切断するステップと、接着剤を塗布するステップと、を含み、
前記物体が形成されるまで、連続する各層の加工を繰り返し、透明性トリートメントを適用して、前記物体の１つ以上の層の選択される部分を透明にするステップを更に含む、方法。
【請求項７２】
紙材料からなる複数の層を含む、三次元物体を処理して前記物体の１つ以上の層の選択される部分を少なくとも部分的に透明にする方法であり、
前記方法は、透明性トリートメント材料を前記物体の少なくとも選択される部分に塗布するステップを含み、
前記透明性トリートメント材料は、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成され、
前記透明性トリートメント材料が前記媒体層に吸収されるときに、前記媒体層は透明になる、方法。
【請求項７３】
透明性トリートメント材料は屈折率マッチング材料を含む、請求項７１又は７２に記載の方法。
【請求項７４】
透明性トリートメント材料は、乾性油、調理油、ナッツ、柑橘類、医療油等のトリグリセリド系油を含む、請求項７１〜７３のいずれかに記載の方法。
【請求項７５】
透明性トリートメント材料は、アクリル及びポリウレタン等の合成ポリマー系材料を含む、請求項７１〜７４のいずれかに記載の方法。
【請求項７６】
透明性トリートメント材料は、可能な限りセルロースの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い屈折率を有する、請求項７１〜７５のいずれかに記載の方法。
【請求項７７】
透明性トリートメント材料は、透明性及びセルロース繊維の屈折率に近い屈折率を含む、光学的性質を有する、請求項１又は７１〜７６のいずれかに記載の方法。
【請求項７８】
透明性トリートメント材料は、純粋な液体状態の又は乳剤としての、液状シリコーンゴム及び樹脂系、アクリル、ポリウレタン及びエポキシ系の１つ以上を含むポリマー系を含む、請求項１又は７１〜７７のいずれかに記載の方法。
【請求項７９】
透明性トリートメント材料は、湿潤液に分散した、ポリマー系の乳剤を含む、請求項７１〜７７のいずれかに記載の方法。
【請求項８０】
どの浸透深さまで透明性トリートメント材料が前記物体に吸収されるかを制御するステップを更に含む、請求項７１〜７９のいずれかに記載の方法。
【請求項８１】
必要に応じて、浸透深さを制御して、完成したビルドモデル物体の白色地点を維持し、ＣＭＹＫ色を提供する、請求項７１〜８０のいずれかに記載の方法。
【請求項８２】
透明性トリートメント材料は、高分子量の材料を有するとともに屈折率が可能な限りセルロールの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い材料を含む、請求項７１〜８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８３】
透明性トリートメント材料は、アクリル、ポリウレタン及びエポキシ樹脂等の合成ポリマー系材料を含む、請求項７１〜８２のいずれかに記載の方法。
【請求項８４】
前記透明性トリートメント材料はエポキシ樹脂を含み、別に硬化材料又は架橋材料が供給される、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
浸透深さを、紫外線キュアリング解決策又は紫外線系の樹脂等の速硬化性の解決策を使用するステップと硬化するステップとによって制御する、請求項７７〜８４のいずれかに記載の方法。
【請求項８６】
前記硬化するステップは、材料を紫外線ランプのもとで溶剤系の樹脂及び接着剤に対して必要な時間よりも短い時間で乾燥させることができるよう、周囲の溶剤の蒸発を伴わない、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記紫外線系の樹脂が揮発性有機化合物を含まない、請求項８５又は８６に記載の方法。
【請求項８８】
バリア又は境界層を生成して、透明性トリートメント材料の浸透を制限するステップを更に含む、請求項７１〜８７のいずれかに記載の方法。
【請求項８９】
境界層を生成するステップは、反射材料又はバリア材料を塗布するステップを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記反射材料又はバリア材料を各層に塗布する、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
バリア材料がエポキシ樹脂を含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項９２】
バリア材料が架橋剤を更に含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９３】
各媒体層を加工して前記物体の層を画定するステップが、前記媒体層を印刷して前記物体の前記層の色を定めるステップを更に含む、請求項７１〜８９のいずれかに記載の方法。
【請求項９４】
一緒に組立てられて三次元物体を形成するとともに多孔性の材料からなる、複数の媒体層を含む、前記三次元物体を提供するステップと、
透明性トリートメント乳剤を提供するステップと、
透明性トリートメント乳剤を前記物体又は前記物体の一部に塗布して、前記物体又は前記物体の一部を透明にするステップと、
を含む、透明な三次元物体を形成する方法。
【請求項９５】
前記媒体層は紙からなる、請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記媒体層は紙ではない多孔性の材料からなる、請求項９４に記載の方法。
【請求項９７】
前記透明性トリートメント乳剤が、溶浸材として構成される、請求項９４〜９７のいずれかに記載の方法。
【請求項９８】
前記媒体層の多孔性の材料が、前記透明性トリートメント乳剤に対する骨格としての機能を果たし、前記透明性トリートメント乳剤を吸収でき、溶浸材の特性を持つようになるように構成される、請求項９４〜９７のいずれかに記載の方法。
【請求項９９】
前記透明性トリートメント乳剤が、前記物体の１つ以上の媒体層に所定の深さだけ浸透するように配合される、請求項９４〜９８のいずれかに記載の方法。
【請求項１００】
前記物体又は前記物体の媒体層の特性を制御して、前記物体への前記透明性トリートメント乳剤の吸収性を制御する、請求項９４〜９９のいずれかに記載の方法。
【請求項１０１】
前記物体又は前記物体の媒体層の特性を制御して、前記物体への前記透明性トリートメント乳剤の浸透を制御する、請求項９４〜１００のいずれかに記載の方法。
【請求項１０２】
前記透明性トリートメント乳剤を前記物体に散布することで、又は前記物体を前記透明性トリートメント乳剤に浸すことで、前記透明性トリートメント乳剤を塗布する、請求項９４〜１０１のいずれかに記載の方法。
【請求項１０３】
複数の媒体層を含む、少なくとも部分的に透明な三次元物体を形成する方法であり、
各媒体層を加工して前記物体の層を画定する加工ステップを含み、前記加工ステップが、
前記層の輪郭を切断するステップと、
接着剤を塗布するステップと、
前記層を、前記物体の前の層又は基部層に接着する接着ステップと、
を含み、
前記物体が形成されるまで、連続する各層の加工を繰り返し、
前記媒体層は多孔性の材料からなり、
透明性トリートメント乳剤を塗布して、前記物体の１つ以上の層の選択される部分を透明にするステップを更に含む、方法。
【請求項１０４】
前記媒体層は紙からなり、又は前記媒体層は紙ではない多孔性の材料からなり、及び
前記媒体層の多孔性の材料が、前記透明性トリートメント乳剤に対する骨格としての機能を果たし、透明性トリートメント材料の特性を持ち得るように構成される、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０５】
前記透明性トリートメント乳剤が、溶浸材として構成される、請求項１０３又は１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記透明性トリートメント乳剤が、前記物体の１つ以上の媒体層に所定の深さだけ浸透するように配合される、請求項１０３〜１０５のいずれかに記載の方法。
【請求項１０７】
前記物体又は前記物体の媒体層の特性を制御して、前記物体への前記透明性トリートメント乳剤の吸収性を制御し、又は前記物体への前記透明性トリートメント乳剤の浸透を制御する、請求項１０３〜１０６のいずれかに記載の方法。
【請求項１０８】
前記物体又は前記物体の媒体層の特性を制御して、前記物体への前記透明性トリートメント乳剤の浸透を制御する、請求項１０３〜１０７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０９】
前記物体を組立てた後に、前記透明性トリートメント乳剤を前記物体又は前記物体の選択される部分に塗布する、請求項１０３〜１０８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１０】
前記透明性トリートメント乳剤を前記物体に散布塗布することで、又は前記物体を前記透明性トリートメント乳剤に浸すことで、前記透明性トリートメント乳剤を塗布する、請求項１０３〜１０９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１１】
紙材料からなる複数の層を含む、三次元物体を処理して前記物体の１つ以上の層の選択される部分を少なくとも部分的に透明にする方法であり、
前記方法は、前記三次元物体及び透明性トリートメント乳剤を提供するステップと、
前記透明性トリートメント乳剤を前記物体の少なくとも選択される部分に塗布するステップと、を含み、
前記透明性トリートメント乳剤は、前記物体の１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成され、
前記透明性トリートメント乳剤が前記媒体層に吸収されるときに、前記媒体層又は前記媒体層の一部は透明になる、方法。
【請求項１１２】
透明性トリートメント材料は屈折率マッチング材料を含む、請求項９４〜１０１のいずれかに記載の方法。
【請求項１１３】
透明性トリートメント材料は、乾性油、調理油、ナッツ、柑橘類、医療油等のトリグリセリド系油を含む、請求項９４〜１１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１１４】
透明性トリートメント材料は、アクリル及びポリウレタン等の合成ポリマー系材料を含む、請求項９４〜１１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１１５】
透明性トリートメント材料は、可能な限りセルロースの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い屈折率を有する、請求項９４〜１１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１１６】
どの浸透深さまで透明性トリートメント材料が前記物体に吸収されるかを制御するステップを更に含む、請求項９４〜１１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１１７】
必要に応じて、浸透深さを制御して、完成したビルドモデル物体の白色地点を維持し、ＣＭＹＫ色を提供する、請求項９４〜１１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１１８】
バリア又は境界層を生成して、透明性トリートメント材料の浸透を制限するステップを更に含む、請求項９４〜１１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１１９】
境界層を生成するステップは、反射材料又はバリア材料を塗布するステップを含む、請求項１１８に記載の方法。
【請求項１２０】
前記反射材料又はバリア材料を、選択される層又は層の選択される部分に塗布する、請求項１１８又は１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
バリア材料がエポキシ樹脂を含む、請求項１１８〜１２０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２２】
バリア材料が架橋剤を更に含む、請求項１１８〜１２１のいずれかに記載の方法。
【請求項１２３】
各媒体層を加工して前記物体の層を画定するステップが、前記媒体層を印刷して前記物体の前記層の色を定めるステップを更に含む、請求項９４〜１２２のいずれかに記載の方法。
【請求項１２４】
薄膜積層法プロセスで製造された三次元物体であり、層が接着剤によって接着された多孔性の材料からなり、前記物体が、前記多孔性の材料に吸収されて前記物体又は前記物体の一部を透明にし得る、透明性トリートメント材料を使用して処理された、三次元物体。
【請求項１２５】
複数の媒体層から三次元物体を製造する方法であり、
媒体層を加工して前記三次元物体の層を画定する加工ステップを含み、
前記加工ステップは、
前記媒体層を切断して前記層の輪郭を画定する切断ステップと、
前記媒体層を印刷して前記層の色を定める印刷ステップと、を含み、
前記加工ステップは、前記切断ステップ及び前記印刷ステップを、共通の基準平面で行うことを含み、
複数の媒体層をビルド位置で加工し組立てて、前記物体を形成する、三次元物体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、二次元印刷と三次元印刷とを統合して三次元物体を形成するデスクトップ機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラピッドプロトタイピングは、コンピュータ制御の付加製造として定義され、材料の除去又は削減に依拠する従来の機械加工法とは異なり、材料を付加することで物体を製造できる。用語「ラピッド」は、相対的な用語であるが、当業者には明確な意味を有する用語と理解でき、三次元物品の組立ての完成に、使用される方法並びにモデルの寸法及び複雑さによって、数時間から数日かかることがある。ラピッドプロトライピングの一般的な分野において、多数の既知の方法が採用されている。薄膜積層法（ＬＯＭ）は、接着剤を被覆した紙、プラスチック又は金属積層体を連続的に層状にし、その後引き続き接着し、ナイフ又はレーザカッターによって切断して成形することに関する、ラピッドプロトライピング（ＲＰ）の一形態である。
【０００３】
他のラピッドプロトライピング技術と同様に、ＬＯＭは、製造される物体又は部品の三次元（３Ｄ）計算器援用設計（ＣＡＤ）を用いることを従来含む。三次元計算器援用設計から、ＣＡＤパッケージでステレオリソグラフィ又は他の適切なフォーマットファイルが生成される。ＳＴＬファイルが加工されて、Ｚ軸線において、使用される基板材料の厚さに合致する厚さで、事実上仮想的に薄く切られる。これにより、特定の高さにおける部品の一連の断面を生み出し、それぞれの断面は、単純な二次元（２Ｄ）の輪郭を有する。輪郭切抜し又は切断する機器を使用して、二次元輪郭をたどり、結果として形状を原材料の薄いシートに切断できる。ＬＯＭでは、個々の薄いシートを積み重ね接合して、完成した三次元物体を生み出すことができる。複数の媒体物体層を形成した後、輪郭切断及び層接合工程を行う。複数の層を一緒に接合し、その後、印刷される媒体の積み重ねから不要な支持材を取り除いて三次元印刷物体をあらわにするステップを含む、輪郭切断又は除去工程を行う。輪郭切抜、積み重ね及び接合工程の順序を入れ替えることができる。従来の二次元印刷工程を用いて、個々の層を印刷することもできる。層を片面又は両面印刷することができる。また、例えば黒インクで単色印刷することができ、複数の色でカラー印刷することができる。さらに、複色の色紙を使用することができる。
【０００４】
ＬＯＭ製造では、一般に組立てて輪郭切断して所望の最終幾何形状に形成した個々の媒体層の積み重ねから、完成された三次元物体を形成する。製造の組立て段階の前に、個々の媒体層を印刷又は処理することができる。
【０００５】
したがって、完成した三次元印刷物品の形成に備えて、複数の三次元物体媒体層を印刷することができる。三次元印刷物品に対する全積層体を、印刷モジュールにおいてオフラインで予め印刷することができる。その後印刷される積層体を輪郭切抜及び層接合モジュールに載せることができる。輪郭切抜及び層接合モジュールにおいて、印刷される各層を輪郭切抜し接合して、三次元印刷物品の製作を完成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最終的な三次元物体の照合及び組立てに備えて印刷される媒体層の、両面に印刷される画像の位置合わせの点で、問題が発生するおそれがある。三次元プリンタにインプットとして供給される印刷されるシートが、正しい順序ではない場合にも、問題が発生するおそれがある。あるプリンタを使用して、色の付いた部品を製造することができる。例えばあるアプローチでは、色紙を使用することができる。例えば他のアプローチでは、一枚一枚の紙にカラーインクで印刷することができ、又は一枚一枚の紙に画像を印刷することができ、その後、印刷される紙をプリンタの、切断及び接着が行われる場所に積むことができる。
【０００７】
色紙及び／又はカラーインクを使用して画像を印刷することにより、三次元プリンタ機械及び／又は三次元印刷工程が更に複雑になることがあると理解できる。
【０００８】
三次元印刷機械の選択検討には、速度、材料の選択及び色性能、最終製品の品質、印刷の精度が含まれる。
【０００９】
ＳＤＬで紙を使用することによって原材料のコストが下がるが、依然として、必要に応じてカラー物体の品質を向上させる、動作の効率、精度、柔軟性が改善されたプリンタを開発する必要がある。
【００１０】
このように、ラピッドプロトタイピング用三次元印刷工程及びシステムには、対処する必要がある多数の課題が存在する。本願は、カラー物体を製造する方法を改善させることを目的とする。また本明細書は、改善された三次元印刷システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書によれば、複数の媒体層から三次元物体を製造する方法であり、媒体層を加工して三次元物体の層を画定する加工ステップを含み、加工ステップは、媒体層を切断して層の輪郭を画定する切断ステップと、媒体層を印刷して層の色を定める印刷ステップと、を含み、加工ステップは、切断ステップ及び印刷ステップを、共通の基準平面で行うことを含み、複数の媒体層をビルド位置で加工し組立てて、物体を形成する、三次元物体を製造する方法が提供される。
【００１２】
一形態では、印刷ステップが、媒体層の片面を印刷するステップを含む。印刷ステップは、インクを媒体層の上面に塗布するステップを含むことができる。一形態では、印刷ステップが、切断ステップと同じ基準平面で、インクを媒体層に塗布することを含む。
【００１３】
有利には、加工ステップが、共通の基準点のセット若しくは共通の基準点又はデータム点を用いて、媒体層を切断及び印刷することを含む。加工ステップは、ビルド位置の場所で構造物に適用される最後の媒体層を、切断し印刷することを含むことができる。したがって、切断ステップ及び印刷ステップを単一の基準平面で完了することができる。本方法では、各媒体層は、ビルド位置で次々加工され、ビルド位置でビルドチャンバの構造物に付加される。印刷ステップは、輪郭の切断に関連してインクを塗布することを含み得る。輪郭が切断される平面と同じ平面で、インクを媒体層に塗布することができる。本方法は、切断ステップ及び印刷ステップの前に、媒体層を構造物に接着するステップを更に含むことができる。適切な場合には輪郭切抜ステップ、切断ステップ及び接着ステップを含む加工ステップを、１つの基準平面で行うことができる。加工ステップは、接着剤を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。切断ステップ及び印刷ステップと同じ基準平面で、接着剤を媒体層に塗布することができる。切断ステップは、外輪郭を切断することを含むことができる。切断ステップは、内輪郭を切断することを更に含むことができる。
【００１４】
有利には、すべてのシート輪郭動作（すなわち接着剤の塗布、カラー印刷、輪郭切断、シート積層及び廃棄物シートの除去）が、１つの共通基準平面で実施される。これにより、移動する前に次のシートに関する複数の加工を行う、単一シートに関する複数の加工に備える。
【００１５】
インクを媒体層に塗布するステップは、インクを媒体層の選択される部分に塗布するステップを含むことができる。インクを媒体層に塗布するステップは、インクを第１方向に、すなわち媒体層の表面（Ｘ−Ｙ平面又は上を向いた表面）に、塗布するステップを含むことができる。媒体層は、媒体層の表面で画定される長手断面と、媒体層の厚さ又は深さで定められた横断面とを含むことができる。インクの塗布を制御して、媒体層の第１長手方向若しくは第１方向及び／又は第２横方向において、インクの量及び深さを制御することができる。インクを塗布して、媒体層の平面の方向に又は媒体層の平面に平行に、インクの層を画定することができる。インクを媒体層に塗布するステップは、インクを、第１方向に対してほぼ直角である第２方向に塗布するステップを含むことができる。インクを媒体層に塗布するステップは、インクを媒体層の切り口に塗布するステップを含む。インクを塗布して、媒体層の（深さ若しくは厚さ又は深さ若しくは厚さの一部を通る）横断面にわたるインクの帯を画定することができる。インクを媒体層に塗布するステップは、媒体層の特定の又は選択される部分に塗布されるインクの位置及び量を制御するステップを含むことができる。本方法は、インクを変更し、及び／又は媒体を変更して、印刷ステップ又は色を変更するステップを更に含むことができる。一形態では、媒体層の吸収性を変更することができる。他の形態では、インクの特性を変更することができる。実際に、印刷を制御し変更して、色の要求に従った最終的な製品を得ることができる。
【００１６】
一形態では、本方法は、媒体層の選択される部分又は選択される位置にバリア層を生み出すステップを更に含むことができる。バリア材料又は反射材料の塗布を制御することによってバリア層を生み出すことができる。エポキシ材料の塗布を制御することによってバリア層を生み出すことができる。好ましくは、バリア又は反射層は、インクの層に隣接する。媒体層のインク及びバリア層の相対位置を選択し制御して、必要に応じて色及び外観を持った、最終的な物体を生産する。本方法は、界面活性剤を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。本方法は、界面活性剤で前処理される媒体を提供するステップを更に含むことができる。本方法は、透明性トリートメントを適用して、物体の媒体層の選択される部分を透明にするステップを更に含むことができる。透明性トリートメントの適用を、物体に透明性材料を散布し、又は物体を透明性材料に浸漬することで行うことができる。バリア層は、境界層及び結果として生じる境界域を画定する。
【００１７】
一形態では、バリア層は透明性トリートメントに対するバリアを画定する。他の形態では、透明性トリートメントは、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成される。
【００１８】
層の外輪郭は、層の印刷される部分を画定することができる。層の内輪郭は、層の印刷される部分を画定することができる。
【００１９】
本明細書の方法に従って製造される三次元物体は複数の媒体層を含み、インクを媒体層の表面にわたって印刷又は塗布する場合に、媒体層は物体の外層又は外表面を画定することができる。あるいは、媒体層は中間層を画定することができ、インクを媒体層の外輪郭及び内輪郭に近接する部分に塗布又は印刷する場合に、媒体層の縁部のみが物体の表面を画定する。
【００２０】
一形態では、ロール形状で提供される媒体から各媒体層を切断することができる。その場合に、一形態では、媒体層の外輪郭のみを媒体ロールから切断する。他の形態では、媒体層の外輪郭に余裕を加えて媒体ロールから切断することができる。ロール形状で提供される媒体から媒体層を切断するときに、媒体を輸送し、廃棄物、残りの材料又は残りの媒体を除去して、次の媒体層を媒体から切断できるようにする。各媒体層の寸法及び形状を、物体の形状及び／又は輪郭の切断によって画定される形状によって、変えることができる。これにより、廃棄物材料の低減に有利に備える。またこれにより、媒体層を最適として、媒体層の加工の軽減に備える。
【００２１】
代替的形態において、媒体層を、シート形状で供給される媒体から切断し得ることを理解できる。この場合において、好ましい形態では、媒体層の外輪郭をシートから切断し、廃棄材料をビルド位置から輸送する。代替的形態では、外輪郭に余裕を加えて媒体から切断することができる。各媒体層の寸法及び形状を、物体の形状及び／又は輪郭の切断によって画定される形状によって、変えることができる。
【００２２】
好ましくは、選択蒸着積層（ＳＤＬ）によって三次元物体を形成する。
【００２３】
有利には、本明細書の方法は、ビルド位置で別々にかつ次々加工される、物体の個々の媒体層に備える。制御の軽減と、各媒体層の加工に関連する要求物を別々に単一のパスで加工することとを含む利点が存在する。また、一層で必要な加工時間の大部分を削減する。付随して品質及び精度が向上する。
【００２４】
他の態様によれば、複数の媒体層をそれぞれ加工して三次元物体を形成する三次元印刷システムであり、三次元印刷システムは、媒体層を加工して三次元（３Ｄ）物体の層を形成するためのビルド位置を定めるビルドモジュールを含み、三次元印刷システムは、ビルド位置で媒体層の輪郭を切断する切断手段と、ビルド位置で媒体層を印刷して物体の層の形状及び色を定める印刷手段と、ビルド位置で媒体層に接着剤を塗布する接着剤塗布手段と、を備え、ビルド位置で各媒体層が加工され、ビルド位置は媒体層を加工するための共通の基準平面を定める、三次元印刷システムが提供される。
【００２５】
好ましくは、選択蒸着積層（ＳＤＬ）によって三次元物体を形成する。
【００２６】
システムは、ビルド位置で媒体層をビルドオブジェクトに接着する接着手段を更に備えることができ、接着手段はプレート又はローラを備える。システムは、ビルド位置で次々に又は連続して加工され、組立てている物体の複数の層を画定する、複数の媒体層に備える。
【００２７】
システムは、媒体を、媒体から媒体層の輪郭を切断するためのビルド位置まで輸送する輸送手段を含むことができる。
【００２８】
切断手段は、媒体層の外輪郭を切断するように構成される。システムは、適応的ビルド手段を備えることができ、組立てている物体の層の寸法及び形状によって、媒体から切断される媒体層の外輪郭を適応的に変える。切断手段は、媒体から媒体層の内輪郭を切断するように構成され得る。ビルドモジュールは、必要に応じて媒体層の選択される部分でバリア層を生成するバリア層適用手段を更に備えることができる。システムは、媒体層のバリア層の輪郭、印刷及び／又は生成を制御するコントローラを更に備えることができる。印刷手段は、媒体層を第１方向に印刷し、媒体層の表面の一部にインクを塗布するように構成され得る。印刷手段は、媒体層を、媒体層の表面に対してほぼ直角である第２方向に印刷するように構成され得る。印刷手段は、媒体層の切り口を印刷するように構成され得る。表面を第１方向に印刷することができ、次に切り口を第２方向に印刷することができる。システムは、ビルド位置で各媒体層を次々加工して、物体の層の形及び／又は形状及び／又は色を定めるよう構成され得る。
【００２９】
他の態様によれば、複数の媒体層をそれぞれ加工することによって製造される三次元物体を組立てる方法であり、各媒体層の加工は、前述の請求項に記載のシステムを提供する提供ステップと、媒体をビルドチャンバのビルド位置のビルドオブジェクトまで輸送する輸送ステップと、電熱板又は加圧ローラを用いて、媒体をビルドオブジェクトに押圧して、媒体を、接着剤が塗布される前媒体層（Ｎ）に接着する押圧ステップと、媒体において媒体層（Ｎ＋１）の輪郭を切断する切断ステップと、媒体層（Ｎ＋１）に接着剤を塗布する塗布ステップと、を含み、物体の媒体層のそれぞれに対する加工を繰り返し、各媒体層は共通の基準平面で加工される、方法が提供される。
【００３０】
各媒体層の加工は、媒体層（Ｎ＋１）を印刷するステップを更に含むことができる。
【００３１】
本方法は、透明性トリートメント（８５０）を適用して、三次元物体の媒体層の選択される部分を透明にするステップを更に含むことができる。
【００３２】
各媒体層の加工は、媒体層にバリア層を生成するステップを更に含むことができる。バリア層は透明性トリートメントに対するバリアを画定することができる。
【００３３】
他の形態では、透明性トリートメントは、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成され得る。
【００３４】
選択蒸着積層（ＳＤＬ）によって三次元物体を形成する。
【００３５】
媒体（４０１）はロール形状の媒体を含むことができ、切断ステップは、媒体から媒体層の外輪郭を切断することを含むことができる。媒体から切断される各媒体層の輪郭は、物体の層の輪郭によって異なる。本方法は適応的ビルドに備えることができ、各媒体層を切断して物体の層の輪郭を画定する。
【００３６】
媒体から媒体層の輪郭（又は輪郭に加えて余裕）が切断された後、媒体の残りの廃棄物切片をビルドチャンバから除去し、媒体層の新しい部分を、切断するためにビルドチャンバまで運搬するときに、媒体層（Ｎ＋１）を印刷する。
【００３７】
他の態様では、複数の媒体層を含む三次元物体を製造する方法であり、各媒体層を加工して物体の層を画定する加工ステップを含み、加工ステップは、層を、物体の前の層又は基部層に接着するステップと、層の輪郭を切断するステップと、接着剤を塗布するステップと、を含み、物体が形成されるまで、連続する各層の加工を繰り返し、透明性トリートメントを適用して、物体の１つ以上の層の選択される部分を透明にするステップを更に含む、方法が提供される。
【００３８】
更なる態様では、紙材料からなる複数の媒体層を含む、三次元物体を処理して物体の１つ以上の層の選択される部分を少なくとも部分的に透明にする方法であり、方法は、透明性トリートメント材料を物体の少なくとも選択される部分に塗布するステップを含み、透明性トリートメント材料は、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成され、透明性トリートメント材料が媒体層に吸収されるときに、媒体層は透明になる、方法が提供される。
【００３９】
透明性トリートメント材料は屈折率マッチング材料を含むことができる。透明性トリートメント材料は、乾性油、調理油、ナッツ、柑橘類、医療油等のトリグリセリド系油を含むことができる。透明性トリートメント材料は、アクリル及びポリウレタン等の合成ポリマー系材料を含むことができる。
【００４０】
好ましくは、透明性トリートメント材料は、可能な限りセルロースの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い屈折率を有する。
【００４１】
本方法は、どの浸透深さまで透明性トリートメント材料が物体に吸収されるかを制御するステップを更に含むことができる。必要に応じて、浸透深さを制御して、完成したビルドモデル物体の白色地点を維持し、CMYK色を提供することができる。
【００４２】
本方法は、バリア又は境界層を生成して、透明性トリートメント材料の浸透を制限するステップを更に含むことができる。本方法は、反射材料又はバリア材料を塗布するステップを含む、境界層を生成するステップを更に含むことができる。反射材料又はバリア材料を各層に塗布することができる。
【００４３】
更なる態様では、紙材料からなる複数の媒体層を含む、三次元物体を処理して物体の１つ以上の層の選択される部分を少なくとも部分的に透明にする方法であり、方法は、透明性トリートメント材料を物体の少なくとも選択される部分に塗布するステップを含み、透明性トリートメント材料は、１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成され、透明性トリートメント材料が媒体層に吸収されるときに、媒体層は透明になる、方法が提供される。
【００４４】
透明性トリートメント材料は、好ましくは屈折率が可能な限りセルロールの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い、高分子量の材料を含むことができる。
【００４５】
透明性トリートメント材料は、アクリル、ポリウレタン及びエポキシ樹脂等の合成ポリマー系材料を含むことができる。エポキシの場合には、別に硬化又は架橋材料を必要とする場合がある。
【００４６】
本方法は更に、どの浸透深さまで透明性トリートメント材料が物体に吸収されるかを制御するステップを含むことができる。必要に応じて、浸透深さを制御して、完成したビルドモデル物体の白色地点を維持し、CMYK色を提供することができる。
【００４７】
浸透深さの制御を、速硬化性の解決策（例えば紫外線キュアリング）によって達成することができる。この硬化方法は、周囲の溶剤の蒸発を伴わず、材料を紫外線ランプのもとで、溶剤系の樹脂及び接着剤に対する時間よりも著しく短い時間で乾燥させることができる。紫外線系の樹脂は、硬化時間が短いことに加えて、VOC's（揮発性有機化合物、揮発性有機溶剤）を含まないことで、加工手法を更に容易にする。
【００４８】
本方法は更に、透明性トリートメント材料の浸透を制限するバリア又は境界層を生み出すステップを含むことができる。本方法は更に、反射材料又はバリア材料を塗布することを含む、境界層を生み出すステップを含むことができる。反射又はバリア材料を各層に塗布することができる。
【００４９】
バリア材料はエポキシ樹脂を含むことができる。バリア材料は架橋剤を更に含むことができる。
【００５０】
本方法では、各媒体層を加工して物体の層を画定するステップが、媒体層を印刷して物体の層の色を定めるステップを更に含むことができる。
【００５１】
他の態様によれば、一緒に組立てられて三次元物体を形成するとともに多孔性の材料からなる、複数の媒体層を含む、三次元物体を提供するステップと、透明性トリートメント乳剤を提供するステップと、透明性トリートメント乳剤を物体又は物体の一部に塗布して、物体又は物体の一部を透明にするステップと、を含む、透明な三次元物体を形成する方法が提供される。
【００５２】
媒体層は紙からなり得る。媒体層は紙ではない多孔性の材料からなり得る。透明性トリートメント乳剤は、溶浸材として構成され得る。媒体層の多孔性の材料は、透明性トリートメント乳剤に対する骨格としての機能を果たし、透明性トリートメント乳剤を吸収でき、溶浸材の特性を持つようになるように構成され得る。透明性トリートメント乳剤が、物体の１つ以上の媒体層に所定の深さだけ浸透するように配合され得る。物体又は物体の媒体層の特性を制御して、物体への透明性トリートメント乳剤の吸収性を制御することができる。物体又は物体の媒体層の特性を制御して、物体への透明性トリートメント乳剤の浸透を制御することができる。透明性トリートメント乳剤を物体に散布することで、又は物体を透明性トリートメント乳剤に浸すことで、透明性トリートメント乳剤を塗布することができる。
【００５３】
更なる態様によれば、複数の媒体層を含む、少なくとも部分的に透明な三次元物体を形成する方法であり、各媒体層を加工して物体の層を画定する加工ステップを含み、加工ステップが、層の輪郭を切断するステップと、接着剤を塗布するステップと、層を、物体の前の層又は基部層に接着する接着ステップと、を含み、物体が形成されるまで、連続する各層の加工を繰り返し、媒体層は多孔性の材料からなり、透明性トリートメント乳剤を塗布して、物体の１つ以上の層の選択される部分を透明にするステップを更に含む、方法が提供される。
【００５４】
媒体層は紙からなることができ、又は媒体層は紙ではない多孔性の材料からなり、及び
媒体層の多孔性の材料が、透明性トリートメント乳剤に対する骨格としての機能を果たし、透明性トリートメント材料の特性を持ち得るように構成される。透明性トリートメント乳剤は、溶浸材として構成され得る。透明性トリートメント乳剤が、物体の１つ以上の媒体層に所定の深さだけ浸透するように配合される。物体又は物体の媒体層の特性を制御して、物体への透明性トリートメント乳剤の吸収性を制御し、又は物体への透明性トリートメント乳剤の浸透を制御することができる。
【００５５】
物体又は物体の媒体層の特性を制御して、物体への透明性トリートメント乳剤の浸透を制御することができる。物体を組立てた後に、透明性トリートメント乳剤を物体又は物体の選択される部分に塗布することができる。透明性トリートメント乳剤を物体に散布塗布することで、又は物体を透明性トリートメント乳剤に浸すことで、透明性トリートメント乳剤を塗布することができる。
【００５６】
更なる態様によれば、紙材料からなる複数の層を含む、三次元物体を処理して物体の１つ以上の層の選択される部分を少なくとも部分的に透明にする方法であり、方法は、三次元物体及び透明性トリートメント乳剤を提供するステップと、透明性トリートメント乳剤を物体の少なくとも選択される部分に塗布するステップと、を含み、透明性トリートメント乳剤は、物体の１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透するように構成され、透明性トリートメント乳剤が媒体層に吸収されるときに、媒体層又は媒体層の一部は透明になる、方法が提供される。
【００５７】
上述した態様の透明性トリートメント材料は、屈折率マッチング材料を含むことができる。透明性トリートメント材料は、乾性油、調理油、ナッツ、柑橘類、医療油等のトリグリセリド系油を含み得る。透明性トリートメント材料は、アクリル及びポリウレタン等の合成ポリマー系材料を含み得る。透明性トリートメント材料を、可能な限りセルロースの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い屈折率を有する材料とすることができる。
【００５８】
上述した態様の方法は、どの浸透深さまで透明性トリートメント材料が物体に吸収されるかを制御するステップを更に含み得る。必要に応じて、浸透深さを制御して、完成したビルドモデル物体の白色地点を維持し、CMYK色を提供することができる。上述した態様の方法は、バリア又は境界層を生成して、透明性トリートメント材料の浸透を制限するステップを更に含み得る。境界層を生成するステップは、反射材料又はバリア材料を塗布するステップを含み得る。反射材料又はバリア材料を、選択される層又は層の選択される部分に塗布することができる。バリア材料はエポキシ樹脂を含み得る。バリア材料は架橋剤を更に含み得る。各媒体層を加工して物体の層を画定するステップは、媒体層を印刷して物体の層の色を定めるステップを更に含み得る。
【００５９】
他の態様によれば、薄膜積層法プロセスで製造された三次元物体であり、層が接着剤によって接着された多孔性の材料からなり、物体が多孔性の材料に吸収されて物体又は物体の一部を透明にし得る透明性トリートメント材料を使用して処理された、三次元物体が提供される。三次元物体を、選択蒸着積層プロセスで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１Ａは、本教示の実施形態に従う印刷機器のブロック図である。図１Ｂは、本教示の実施形態に従う方法の可能なステップを表すフローチャートである。第１方法は、ビルド位置で個々の層を加工して三次元物体を形成することに関するものである。第２方法は、紙等の媒体の複数の層からなる、三次元物体の少なくとも一部を透明にする透明性トリートメントに関するものである。
【図２】本明細書の実施形態に従う、固定又は可動の伝熱板を含む三次元印刷機器の側断面図である。
【図３】本明細書の実施形態に従う、ローラを含む三次元印刷機器の側断面図である。
【図４】ビルド物体の多数の媒体層の拡大側断面図であり、特に、本明細書の実施形態に従う、媒体層の境界及び媒体層の縁を表す図である。
【図５】図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄは、ビルド物体の多数の媒体層の拡大側断面図であり、特に、本明細書の実施形態に従い、インク及び／又はバリア若しくは反射材料を、媒体層及び媒体層の縁の１つ以上に、制御可能に塗布する方法の例示的形態を表す図である。図５Ａを参照して、図示する例示的形態では、印刷インク範囲に隣接させて、バリア／反射層を塗布する。図５Ｂは、バリア層／反射層の塗布によって生み出される、後処理ステップ後に透明性溶液が完全に浸透するのを防ぐ「境界域」の図である。図５Ｃを参照して、更なる例示的形態を表す。この例示的形態では、印刷インク範囲を含む範囲にバリア／反射層を塗布する。図５Ｄは、バリア層／反射層の塗布によって生み出される、後処理ステップ後に透明性溶液が完全に浸透するのを防ぐ「境界域」の図である。
【図６】切断される媒体層の拡大側断面図であり、縁の印刷を示し、特に、媒体層の縁の横断面にわたる印刷を示す図である。
【図７】印刷機器の図であり、特に、適応的ビルドを提供する動作に対する構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
添付図面を参照して、本願をこれから説明する。
【００６２】
本教示に従う選択蒸着積層（SDL）を使用するデスクトップ印刷機器の例示的形態を以下説明して、本開示の利点の理解を支援する。かかる形態を、提供され得る機器の種類の例示として理解でき、この例示は、本教示を、本教示の範囲から逸脱することなく本明細書で説明され提供される、変形例としての特定の形態のいずれか１つに限定することを意図するものではない。
【００６３】
本明細書は、カラー印刷又は画像印刷と三次元印刷とを統合するＳＤＬデスクトップ機器を提供する。機器１００は、複数媒体層のそれぞれ印刷し組立てて、三次元（３Ｄ）物体又は部品を形成するように構成される。本教示の文脈において、個々の媒体層を、別個の物理的要素又は物理的エンティティと考えることができる。本開示の文脈において、個々の媒体層を、媒体のロールを含むインプットから引き出し又は得ることができる。
【００６４】
図面、特に最初に図１Ａを参照して、本明細書に従うデスクトップＳＤＬ機器１００を説明する。デスクトップＳＤＬ機器（三次元印刷機器）１００は、複数媒体層のそれぞれを加工し組立てて三次元物体を形成するように構成される、ビルドモジュール３００を備える。ビルドモジュール３００は、ビルドチャンバ３０５及びビルドプレート３１０を含む。ビルドモジュール３００は、接着手段を含む。接着手段は、固定又は可動の、伝熱板３５０又はローラ３５５を備えることができる。ビルドモジュール３００は、複数の媒体層４０５のそれぞれを部品４５０に連続的に接着するように構成される。ビルドモジュール３００はさらに、個々の媒体層の輪郭を切断して物体又は部品の層を画定するように構成される。ビルドモジュールは、輪郭切断手段３２１と接着剤塗布手段３２０とを含む。ビルドモジュール３００は、印刷ヘッド２３０を有する印刷手段２００を更に含む。印刷手段２００は、物体又は部品４５０の層４０５を画定する媒体層を印刷するように構成される。
【００６５】
例示的形態の加工手段３００は、ビルドプレート周囲の空間で移動して動作するように配置されるプリントヘッド、切断／輪郭切抜手段及び接着剤塗布手段を含む。例えばＸ−Ｙフレーム構造体である適切な装着／輸送構造体を設けることができることを理解できる。プリントヘッド及び／又は輪郭切断手段及び／又は接着剤塗布手段を、共通の多機能ヘッド３２２に装着することができる。代替手段を設けることができ、例えばビルドプレートを加工手段に対して移動するように構成できることを理解できる。
【００６６】
本明細書では、ビルドモジュールは、三次元印刷機器のモジュールを表し、当該機器で層状の物体又は部品４５０を加工し組立てて三次元物体を形成する。用語「ビルドモジュール」、「コレータ（照合）モジュール」、「ビルドチャンバ」、「ビルドプレート及びビルドモジュール」、「ＳＤＬビルドモジュール」を様々に用いて、この構成を説明する。同様に、用語「三次元印刷」及び「ＳＤＬ」及び「三次元物体の製造」を用いて、三次元印刷工程を説明する。用語「三次元物体」、「ビルド物体及び部品」を用いて、三次元印刷又はＳＤＬプロセスで形成される物体を説明する。
【００６７】
運転中、個々の媒体層４０５を機器１００に供給して、物体を形成する。媒体層４０５を、媒体４０１から引き出して、ビルドプレート３１０に輸送する。築き上げている最中の物体４５０を、構造物４４０と呼ぶことができる。媒体層４０５をそれぞれ、層を基礎として、層に付加する（例えば層構造体の拡大図を表す図４参照）。層Ｎ−１の上面に層Ｎを積み、同様に層Ｎ＋１を層Ｎの上面に積む。個々の媒体層を次々加工して、物体４５０の層を形成する。ビルドプレート３１０において、媒体層４０５（Ｎ、Ｎ＋１等）を、個々の層の上で又は層を基礎として、処理又は加工する。
【００６８】
説明される例示的形態では、媒体層４０５を、ロール４００の形態で供給される媒体４０１から引き出す。媒体層をデスクトップ機器１００に供給し、媒体層を印刷し、輪郭で切り抜き、接着することによって、完成したカラー三次元物体又は部品を生み出す。好ましい形態では、三次元物体の個々の媒体層を、ロールのインプットから得ることができる。
【００６９】
加工ステップは、媒体層を加工することを含む。例示的形態では、媒体層は、図示するようにＸ−Ｙ及びＺ次元を有する紙材料からなる。加工ステップは、媒体層を輪郭切断し、媒体層を印刷し、媒体層を接着し、媒体層に接着剤を塗布する。例示的形態では、当該媒体層は、最後に設けられたすなわち一番上の媒体層である。媒体層をビルドモジュールのビルド位置で加工する。様々な加工作業を媒体層の平面で行う。媒体層を加工して物体の層を形成又は画定することを、単一の平面で、又は共通基準点を用いた共通基準平面で行うことが考えられる。媒体層の加工ステップは、バリア層を生成するステップを更に含むことができ、例えばバリア材料又は反射材料を塗布するステップを含むことができる。ビルドモジュール３００は、切断手段と接着剤塗布手段と接着手段とを含む。ビルドモジュールは、バリア層を生成する塗布手段３３０を更に含むことができる。塗布手段３３０は例えば、エポキシ塗布手段又はバリア材料塗布手段又は反射材料塗布手段である。
【００７０】
従来技術のアプローチと比較して、本願のシステム及び方法は、各層の処理を共通の基準平面で行うステップを提供する。このことは、シートを二次元プリンタで印刷し、それぞれのシートを輪郭切断するカッターに供給し、その後、離れた位置で組立てて三次元物体を形成する、従来技術とは対照的である。かかる形態では、各媒体層を提供して３つ又は４つの分離した時点で順番に加工することができる。媒体層が片面又は両面のどちらで印刷されるかによって一度又は二度プリンタに供給し、さらにカッターに供給し、その上でコレータに供給して接合する。
【００７１】
各媒体層をシングルパスで又は共通基準平面で処理するステップを含む、本システム及び方法の形態では、媒体層を処理するために多数の別個の時点で扱い運搬する必要性を軽減し、付随する付加的な加工及び処理の要求を軽減する。従来技術のアプローチが精度の悪化及び位置ずれのおそれがある一方、本システム及び方法の形態はこれらの問題に対処する。
【００７２】
シングルパスで又は共通基準平面で、媒体層を加工して物体の層４０５を画定するステップは、印刷し、輪郭を切り抜き、境界層を生成し、接着剤を塗布することを含むことができる。
【００７３】
例示的形態では、媒体層が加工される共通基準平面は、媒体層又はシ―トの平面である。例示的形態では、加工される媒体層を、加工前に構造物に接着することができる。
【００７４】
図４を参照して、個々の層の表面処理によって、ビルド中に物体４５０の層４０５を加工する。媒体層は、例えば最終物体の外層を形成することができ、この場合には、最終物体で層４０５の表面の比較的大きな割合が露出し得る。あるいは、媒体層は、例えば最終物体の中間層を形成することができ、この場合には、最終物体において切り口又は切り口の横断面を露出させることができる。媒体層４０５の加工ステップを、層が物体の中間層であるか外層であるかによって、制御し変更することができる。図５を参照して、様々な加工ステップのオプションを以下更に詳細に説明する。
【００７５】
ビルドモジュール３００に統合した印刷モジュール２００を設ける。印刷モジュール２００は、ビルド位置で、媒体層の少なくとも一部を印刷するように構成される。印刷モジュール２００を、複数の媒体層の１つ以上のそれぞれに複数色を施すように構成することができる。媒体層を、黒インク２４０のみで単色印刷することができ、又は複数の色２４０でカラー印刷することができ、又は色付けせず、すなわち白色とすることができる。印刷モジュール２００は、媒体４０１から媒体層が切断され又は輪郭切抜された後に、媒体層を印刷するように、更に構成され得る。印刷モジュールは、インクを媒体層に塗布するように構成される従来の二次元プリンタを備えることができる。二次元プリンタを、標準的なインクジェットプリンタとすることができる。印刷モジュール２００は、媒体層４０５の第１面又は第１表面を印刷するように構成され得る。印刷モジュールは、媒体層の他方の表面を印刷するように構成され得る。
【００７６】
媒体層Ｎ又は媒体層４０５に印刷される画像６００を、予め生成される、印刷すべき三次元物体に対する画像、輪郭及び色情報を含むデジタル印刷ファイルに従って印刷することができる。例示的形態における、デジタル印刷ファイルを予め生成するステップを本明細書で簡単に説明するが、代替的な方法が提供され得ることを理解できる。当業者に既知であるように、三次元印刷は、印刷すべき三次元物体を表す、三次元データファイルによって開始する。例えば、三次元プロダクトデザインに対する一般的な業界標準ファイルフォーマット、ＳＴＬはもちろんＯＢＪ及び（カラー三次元印刷用の）ＶＲＭＬを、本教示と共に使用することができるが、適切な代替手段も使用できることが理解できる。その後、色を生成して、データファイルで表されるモデルに適用する。かかるファイルのデータを読み込み、コンピュータモデルをスライシングして媒体層と同等の厚さの印刷可能な層とする。かかるデータファイルの生成は通常、プリンタに接続されるＰＣ又は計算装置で行われるが、これに限定されるものと解釈されるべきではなく、かかる処理を印刷機器１００で行うこともできる。代替的形態では、スライシングをクラウドで、又はモバイル装置で、タブレットで、電話で行うことができることが理解できる。さらに、本教示は上述したファイル生成方法に限定されるものではなく、任意の適切な三次元印刷ファイル生成方法を使用することができる。
【００７７】
印刷ジョブ及びＳＤＬジョブを開始する前に、予め生成されるファイルを提供し、又は印刷機器１００にロードする。図示はしないが、印刷機器１００は、プロセッサ又はコントローラ及び印刷ファイルをロードするメモリを含む。
【００７８】
デジタル印刷ファイルをコントローラ又はプロセッサによってさらに参照し又は読み込む。デジタル印刷ファイルは、各媒体層４０５（例えば図４及び５のＮ、Ｎ＋１）に対する一連の画像６００を含むことができる。全ての媒体層に対する色画像情報もデジタル印刷ファイルに含まれる。
【００７９】
同様に、切断されて物体の層が画定される輪郭の詳細を含む、輪郭ファイルを提供する。層が外縁部又は外縁の輪郭を含むことができることを理解できる。層が１つ以上の内縁の輪郭を更に含み得ることを理解できる。
【００８０】
図１の例示的形態では、印刷モジュール２００及びビルドモジュール３００を、機器１００内の同一場所に設置し、一体的に配置して、ビルドモジュールに輸送される個々の媒体層をビルド位置で完全に処理することができる。ビルドモジュールに輸送される媒体層の輪郭を切り抜き、当該媒体層に印刷して、築き上げている物体の層を画定する。ビルド位置において、個々の媒体層の輪郭を切り抜き、当該媒体層に印刷し、照合し、接着する。ビルドモジュール３００も、切断手段、接着手段及び接着剤塗布手段を含む。
【００８１】
図１−３の例示的形態では、媒体層の加工ステップが、切断、印刷及び接着剤塗布のすべてを、物体の同一基準平面で行うことを含む。構造物に付加され接着される各媒体層を、次々加工する。本明細書の形態において、最後に付加される媒体層は、一番上の媒体層である。能動要素である切断要素、印刷要素及び接着剤塗布要素を、共通の基準平面で動作するように構成する。能動要素を、単一の基準平面で動作するように構成する。単一の又は共通の基準平面で作動するように構成される要素を設けることで、精度が向上するとともに、加工効率及び制御が改善することが理解できる。
【００８２】
例えば、媒体層の印刷及び切断を別々に行った場合には、各ステップで位置を制御する必要があり、媒体層を二度加工するために差し出す（一度目は印刷手段に対し、二度目は切断手段に対して）必要もあるであろう。
【００８３】
例示的形態の輸送手段１６０は、１つ以上の供給ロール及び／又はガイドを更に備えることができる。輸送手段１６０は、紙とともに使用し、スプロケット供給又は輸送用に構成される、１つ以上のスプロケット供給手段又はニップローラを更に備えることができる。スプロケット供給又はニップローラに対して、適切な代替手段を設けることもできることが理解できる。ローラ及びガイドの様々な形態を設けることができるとともに、付加的又は代替的なガイド又はローラを、例示的形態の媒体に輸送する輸送手段１６０と共に設けることができることが理解できる。付加的な駆動ローラ、ピンチローラ、ニップローラ又はガイドを必要に応じて輸送路の選択される位置に設けることができることを理解できる。例示的形態では、ロール４００の媒体４０１は、スプロケット供給機能によって供給するように構成される連続ロール形態の紙を備える。様々な形態のスプロケット供給紙を設けることができることを理解できる。当該紙は例えば、対応する種類のスプロケット供給機能によって輸送されるために構成される１つ以上の余裕を有する紙である。紙又は紙に似ているもののスプロケット供給ロールを使用する場合、供給機構を用いて、媒体の配置及び位置決めを、機器１００を通る輸送路１４０の始点から終点までの至る所で制御し得ることを理解できる。
【００８４】
本明細書の例示的方法を示す流れ図である図１Ｂを参照する。
【００８５】
本明細書は更に、例示的形態でシステム１００における、下記の加工ステップを含む、カラー三次元物体を加工する方法を提供する。
【００８６】
媒体層をそれぞれ加工して、物体の層を画定する。
・媒体層４０５をビルド位置３１０の構造物４５０に輸送する。
・媒体層を処理して、物体の層を形成する。
媒体層の加工には、
・輪郭切断して物体の層４０５又は媒体層Ｎ（図４、５）を形成するステップであり、媒体層を切断して層の外部輪郭及び／又は層の１つ以上の内部輪郭を画定するステップと、
・媒体層４０５（媒体層Ｎ）を印刷するステップと、を含み、媒体層を印刷するステップは、媒体層４０５（媒体層Ｎ）にインクを塗布するステップであり、インクを媒体層の定められた部分に塗布するステップである。
【００８７】
実際問題として、印刷ステップは、輪郭切断ステップに続くことができ又は輪郭切断ステップに関係して定められ得る。輪郭切断ステップは一般に、内部及び／若しくは外部輪郭又は最終物体で露出する部分を画定する。
【００８８】
本明細書の方法及びシステムは、印刷ステップを制御する。
【００８９】
印刷ステップを輪郭切断に続くように定めることができ、輪郭切片の周りに余裕を設けることができる。例えば上を向いた面又は上部表面である、層の第１表面に向けて印刷することができる。切り口等の、層の外部表面を印刷することができる。印刷を制御して、物体の層の最終的なカラーアピアランスを変えることができる。例えば、インクを変更することができる。インクの層内浸透レベルを変えることができる。印刷を制御して、特定の部分を印刷するときに、より多くのインクを媒体層に塗布することができる。印刷を制御して、インクの深さ又は体積を媒体層の一部で変更することができる。紙等の媒体を変更して、インクの層内又は層の一部内への浸透を変えることができる。インクを変更するとともに、又はインクを変更するのに代えて、紙等の媒体を変更して、インクを材料内へ引き込むことができる。紙等の媒体を変更して、層又は層の一部を透明にすることができる。所望の印刷結果をもたらすために、又は上述したようにインクのレベル又は浸透を制御するために、必要に応じてインクを変更することができる。
【００９０】
物体の色は制御可能である。媒体層の印刷位置を制御することで、色を制御することができる。塗布するインクの体積又は深さを制御することで、色を制御することができる。
【００９１】
この方法は更に、媒体層を構造物に接着するステップを含む。
【００９２】
媒体層を構造物に接着するステップは、媒体層を基部（第１媒体層）に接着するステップ、又は媒体層を前の媒体層に接着するステップを含むことができる。
【００９３】
層を構造物に接着する際、加工ステップが続く。加工ステップは以下の事項を含む。
【００９４】
本明細書に従う方法は、単一の基準平面で媒体層を有利に加工する。
【００９５】
単一の基準平面は、媒体層の平面を指す。物体を形成するための加工を、層毎に行う。各媒体層を次々加工して、物体の層を画定する。各層の処理を、完全にビルド位置で行う。
【００９６】
媒体層を構造物に位置付け、その後、共通の平面で切断及び印刷を含む加工を行う。切断工程及び印刷工程では、共通の基準点のセットを用いる。実際上、例示的形態において、媒体層の切断及び印刷を含む加工は、単一の基準平面及び単一の基準点又はデータム点を有することができる。このことは、精度の向上をもたらす。共通の基準平面における切断及び印刷を含む当該加工はまた、加工負荷を軽減する。
【００９７】
媒体層を構造物の定位置に位置付けし配置する。実際には、媒体層を構造物に接着して、物体の層を画定する。物体の媒体層を加工する。
【００９８】
媒体層は、物体の層を加工するための基準平面を事実上画定する。なお、例示的形態において、媒体層は紙からなることができ、この場合には、使用される紙の種類に応じて、媒体層の深さが限定される。本明細書の方法では、一番上の層を差し出して処理する。さらに、一番上の層を差し出して、切断し、印刷し、接着剤を塗布し、接着する。図面を参照して、媒体層の表面をＸ−Ｙ平面で提示し、媒体層の深さをＺ方向で定める。層の深み又は横断面を横切って、切断し輪郭を切り抜く。印刷ステップは、インクを層の平面に、第１方向で塗布することを含み得る。印刷ステップは、第２方向に、例えば制御される浸透深さまで塗布することを含み得る。
【００９９】
従来技術では、媒体層はオフラインで印刷されていた。したがって、印刷される層の位置合わせと、印刷される層それぞれの切断位置及び接合位置とに関して問題があった。
【０１００】
本願の方法は、媒体層を切断して層の輪郭を画定することと、媒体層を印刷して層の色を定めることとを含む、単一の基準平面における媒体層の加工を提供する。加工は、媒体層を物体に接着することを更に含むことができる。
【０１０１】
本明細書の方法では、媒体層を印刷するステップは、媒体層の一面を印刷することを含む。本明細書の方法では、媒体層を印刷するステップは、媒体層の側方の切り口を印刷することを含む。
【０１０２】
さらに、媒体層を印刷するステップは、媒体層を切断して輪郭を画定する基準平面と同じ基準平面で、インクを塗布することを含む。本明細書の方法では、媒体層の加工は、共通基準点のセット又は１つの共通基準点を使用して、媒体層の切断及び印刷を行うことを含み得る。
【０１０３】
例示的形態において、媒体層の加工は、印刷され輪郭切抜される媒体層に接着剤を塗布することを更に含む。
【０１０４】
構造物４５０又はビルドプレート３１０（第１媒体層）はプレート３５０に押し付けられ、又はローラ３５５によって押圧され、媒体４０１を、接着剤が塗布された、前の媒体層４０５又はビルドプレート３１０（第１媒体層）に接合する。
【０１０５】
加工ステップは、物体又は物体の媒体層に、後加工の液体又はトリートメントを吸収できない、層又はバリア層８６５を生み出すステップを更に含むことができる。
【０１０６】
後加工の液体又はトリートメントを吸収できない、境界層又はバリア層を生成することが可能な方法は、以下の一つ以上を含む。
【０１０７】
本方法は、バリア材料８３０を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。
【０１０８】
本方法は、反射材料８２０を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。
【０１０９】
本方法は、エポキシ樹脂８３５を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。
【０１１０】
本方法は、トリートメントが、説明したバリア層、反射層及びエポキシ層に関して吸収され得ない、バリア層８６５を生み出すステップを更に含むことができる。また他の適切な組み合わせ又は代替手段を使用して、バリアを生み出し得ることが理解できる。
【０１１１】
インク２４０、バリア材料８３０及び／又は反射材料８２０及び／又はエポキシ８３５を、必要に応じて媒体層に塗布することができる。
【０１１２】
本方法は、バリア層を生成することに代えて、又はこれと共に、限定される又は所定の深さ又はレベルで物体に浸透するように構成される透明性トリートメントを塗布することを更に含むことができる。この場合には、透明性トリートメントを、物体の外部表面から、所定の１つ以上の所定の深さまでだけ吸収されるように構成し得る。
【０１１３】
例えば、媒体層が、切り口のみが露出する物体（完成した物体）４５０の中間層を画定する場合には、インクを、媒体層の周縁部及び／又は内縁部と平行な帯状に、塗布することができる。インクを、切り口に塗布することもできる。バリア層又は反射層を、インク帯と平行する帯として塗布することができる（例えば図５参照）。例えば、媒体層が物体（完成した物体）の外部層又は外部表面を画定する場合、媒体層の表面にわたってインクを塗布することができる。インクを切り口に塗布することもできる。バリア材料又は反射材料を、最終製品においてインクが塗布される表面に隣接して配置される媒体層に塗布することができる。当該表面は、例えば次の層の下面である（例えば図５参照）。
【０１１４】
本方法は更に、接着剤を媒体層に塗布するステップを含む。
【０１１５】
本方法は、媒体４０１をビルド位置３１０及び次の媒体層４０５（図４及び５の媒体層（Ｎ＋１））に輸送し、接着し、輪郭切抜等を行うステップを更に含む。
【０１１６】
なお、第１媒体層Ｎを、ビルドプレート３１０又は接着剤が塗布された他の基部層に設けることができる。その後の層Ｎ＋１、Ｎ＋２が、第１媒体層Ｎの上に連続的に築き上げられる。
【０１１７】
様々な加工ステップの順序を必要に応じて変えることができることを理解できる。
【０１１８】
本明細書は更に、ビルド物体４５０の後加工ステップに備えることができる。
【０１１９】
本方法は、透明性トリートメントを塗布するステップを更に含むことができる。
【０１２０】
以下更に詳細に説明するように、透明性トリートメント８５０を物体に塗布して所望の最終色彩効果を生み出すことができる。
【０１２１】
透明性トリートメント８５０によって、物体の「バリア又は境界層」８６５内ではない選択される部分を透明にし、物体のバリア層８６５内の選択される部分８６５’は透明ではなく媒体層の色に応じた白色又は他の色のままである。これにより、印刷される領域が、透明ではない選択される部分８６０の背景に対して強調されるため、物体の色の最終的な視覚効果を増強する効果を有する。
【０１２２】
例えば、トリートメントを、物体４５０の媒体層４０５と相互作用するように構成することができる。例示的形態では、半透明又は透明なトリートメント８５０を塗布して、紙を物体の外部表面（又は層の表面）からバリア層８６５又は反射層まで、半透明又は透明として、物体の外観及び色を高める。実際に、物体の表面又は物体の層の表面を、露出した表面又は切り口とすることができる。トリートメントを塗布して、塗布した色／インクのユーザに対する外観を高めることができる。
【０１２３】
加工ステップは、物体又は物体の媒体層の上に、後加工の液体又はトリートメントを吸収できない、層又はバリア層８６５を生成するステップを更に含むことができる。
【０１２４】
後加工の液体又はトリートメントを吸収できない、境界層又はバリア層を生成する可能な方法は、以下の１つ以上を含む。
【０１２５】
本方法は、バリア材料８３０を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。
【０１２６】
本方法は、反射材料８２０を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。
【０１２７】
本方法は、エポキシ樹脂８３５を媒体層に塗布するステップを更に含むことができる。
【０１２８】
本方法は、トリートメントが、説明したバリア層、反射層及びエポキシ樹脂に関して吸収され得ない、バリア層８６５を生み出すステップを更に含むことができる。また他の適切な組み合わせ又は代替手段を使用して、バリアを生み出し得ることが理解できる。
【０１２９】
インク２４０、バリア材料８３０及び／又は反射材料８２０及び／又はエポキシ８３５を、必要に応じて媒体層に塗布することができる。
【０１３０】
本方法は、バリア層を生成することに代えて、又はこれと共に、限定される又は所定の深さ又はレベルで物体に浸透するように構成される透明性トリートメントを塗布することを更に含むことができる。この場合には、透明性トリートメントを、物体の外部表面から、所定の１つ以上の所定の深さまでだけ吸収されるように構成し得る。
【０１３１】
図面特に図２を参照して、本明細書の例示的形態に従うデスクトップカラー三次元印刷機器１００を説明する。
【０１３２】
ビルドモジュール３００は、ビルド位置を定めるビルドプレート３１０を備える。媒体輸送手段１６０によって、媒体４００をビルド物体４５０又はビルドプレート３１０のビルド位置に輸送して、物体の媒体層４０５（例えば層Ｎ、Ｎ＋１）を設ける。
【０１３３】
輸送手段１６０は、必要に応じて、媒体が配置されるまで媒体を輸送する。センサ１７０を設けて、輸送手段１６０に停止するよう指示することができる。図面の好ましい形態では、輸送手段１６０は牽引ユニット１６５を含む。
【０１３４】
前の媒体層（例えばN）の上には、接着剤が堆積している。構造物４５０（又はビルドプレート３１０で媒体層４０５を含む部品４５０）を、可動の又は静止した伝熱板３５０に押し付ける。ビルドオブジェクト又は部品４５０を伝熱板３２０から戻す。
【０１３５】
層Ｎに対して輪郭切断を行う。
【０１３６】
その後、インク２４０及び接着剤３４０を、バリア材料８３０及び／又は反射材料８２０と一緒に層に塗布する。関連する印刷ファイルからの命令に従って、インク２４０を塗布し、又は層を印刷する。
【０１３７】
その後、ビルドプレート３１０を下げ、輸送手段１６０は、媒体４０１に次の位置を示す。廃棄物を巻取ロール１８５又は材料を回収する単純なゴミ箱に輸送することができる。
【０１３８】
連続的工程として、二次元印刷と、ＳＤＬによって、連続的な媒体層Ｎ、Ｎ＋１等を照合し、接着し、輪郭切取し及び印刷することによる、三次元印刷又は三次元ビルド物体の製造とを行うように、機器１００を構成する。媒体層をビルドモジュール３００で加工する。各媒体層表面を必要に応じて加工して、物体の層を画定する。
【０１３９】
機器１００は、媒体をＳＤＬモジュール３００に輸送する、連続的な輸送路１４０を提供し定める。またシステム１００は、供給又は輸送手段１６０の制御をもたらす、制御手段１８０を更に備えることができる。計測手段１７０は、１つ以上のセンサを備えることができ、当該センサは例えば媒体の位置を検出するように構成される光学センサである。センサによって計測されるデータを制御手段に提供又は出力して、媒体の輸送を制御するために使用することができる。
【０１４０】
印刷モジュール２００は、印刷ヘッド２３０を備える。例示的形態では、プリントヘッド２３０は、ビルド位置又はビルドプレートで、一番上の媒体層の上面を印刷するように配置される。プリントヘッドを、層の一部を印刷するように構成することができる。プリントヘッド２３０を、層の他の表面（例えば切り口）を印刷するように構成することができる。印刷ヘッド２３０を、インクジェット印刷ヘッドとすることができる。
【０１４１】
照合又はビルドモジュール３００は、ＳＤＬによって三次元物体を築き上げる。ビルドモジュール３００は、ビルドプレート３１０と、接着剤分注手段３２０と切断手段３２１とを備える。ビルドモジュール３００は、伝熱板３５０又は他の照合若しくは接着手段（例えばローラ３５５）を更に含む。上述したように、ビルドモジュールは、印刷モジュール２００及び印刷ヘッド２３０も備える。モジュール３００のビルドチャンバ内で完全に、物体を加工し、印刷し及び築き上げる。必要に応じて各媒体層を処理して、ビルドチャンバで物体の層を画定する。
【０１４２】
一番上の媒体層を処理する。ビルド位置での加工は、表面加工を含む。
【０１４３】
媒体層を層の輪郭に切断して物体を画定し、媒体層を印刷し、接着し、その他必要に応じて表面処理を行う。
【０１４４】
インク塗布手段２３０を制御可能として、媒体層の選択される位置における印刷の深さの制御を含む、印刷の制御を行うことができる。例示的形態では、一枚の紙の厚さを持った、媒体層の特定の位置で、塗布されるインクの体積及び特性を変えて、ある場所での媒体層の浸透の深さ又は厚さを変えて、媒体層の一部に当該深さ又は厚さで浸透させることができる。
【０１４５】
上述したように、ＳＤＬを用いる方法において、ファイルのデータを読み込み、コンピュータモデルを、媒体層の厚さと同等の厚さの印刷可能な層にスライスする。システムは、層毎に印刷を行う。システムは、印刷を制御して、媒体層の深さ又は厚さにわたり、必要なインクの浸透を行う。上述したように、本方法は、必要に応じて透明性トリートメントも提供して、例えば印刷物に隣接した、媒体層の選択される部分を透明にする。
【０１４６】
以前の形態では、完全な着色仕上げをもたらすために、最大限の媒体層浸透がしばしば必要とされていたが、（カラーの）インクを透明性トリートメントと組み合わせて塗布する本明細書の方法は、より大きな柔軟性、制御オプション及び精度を提供する。
【０１４７】
好ましい例示的形態では、接着剤分注手段３２０及び切断手段３２１を、多機能ヘッド３２２に装着することができる。接着剤分注手段及び切断手段を、ビルドプレート３１０の上の領域に装着して動作させる。同様にプリントヘッド２３０を、ビルドプレート３１０の上の領域に装着して動作させることができる。接着剤分注手段及び切断手段を例えば、ビルドプレート３１０上で必要に応じて移動させるためにＸ−Ｙフレームに装着することができる。プリンタヘッドを同様にＸ−Ｙフレームに装着することができる。印刷ヘッド２３０を、切断及び接着剤分注ヘッドと一緒に、多機能ヘッド３２２に装着することができる。接着剤分注手段、切断手段及び印刷ヘッドを設けてビルドプレートの上で動作させる適切な代替的形態を使用し得ることが理解できる。プリントヘッド、切断又は輪郭切抜ヘッド及び接着剤分注ヘッドを、ビルド周囲の空間で移動し動作するように配置することを説明したが、本発明から逸脱することなく代替案を提供することができ、例えばビルドプレートが様々なヘッドに対して移動するように構成され得る。
【０１４８】
ビルドプレート３１０を、システム内で、上昇させた第１の位置と、下降させた第２の位置との間で移動可能とさせ得る。上述したように、各媒体層４０５を構造物４５０に輸送して新たな媒体層を構造物に押し付ける際に、ビルドプレート３１０及び構造物４４０（又は形成される物体）を、伝熱板３５０まで上昇させることができる。媒体の連続的な層（Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２等）をビルドプレート３５０に加えて物体を築き上げる際に、ビルドプレート３５０を下降させる。
【０１４９】
切断手段３２１及び接着剤分注手段３２１は、物体を切断し形成するとともに、物体の媒体層４０５を形成する媒体４００に接着剤を塗布するように構成される。切断手段３２１は、媒体４０１の断面輪郭を切り抜いて、媒体層４０５を定めるように構成される。切断手段３２１はまた、最終物体４５０の一部を形成しない媒体層４０５の一部（すなわち層の取り除かれる部分）に、一連のクロスハッチ切り口を設けるように構成され得る。第１媒体層Ｎを、ビルドプレート３１０又は接着剤が塗布された他の基部層に設けることができる。続く層Ｎ＋１、Ｎ＋２等を、第１媒体層Ｎの上に、連続的に築き上げる。
【０１５０】
輸送手段１６０は必要に応じて、ロールからビルドモジュール３００まで、媒体層を輸送し、切断し、接着剤を塗布して印刷するために、機器１００を通して媒体４０１を輸送する。
【０１５１】
図３を参照して、本明細書に従う更なる例示的な機器１００を示す。図３の機器１００は図２の機器に類似し、同じ参照番号を該当箇所に付している。様々な類似する構成要素を、繰り返し詳細には説明しない。図３の例示的形態では、連続的な媒体層を接合するために、固定又は可動の伝熱板３５０の代わりにローラ３５５を設けることができる。かかる形態では、新たな層Ｎ＋１が部品４４０上の位置に輸送されるときに、ローラ３５５に新たな層Ｎ＋１の表面上を移動させることで、新たな層Ｎ＋１を、接着剤が塗布された、部品４４０の前の層（Ｎ）の上面に接着させる。
【０１５２】
図４を参照して、物体の多数の媒体層の拡大図を表す。層nは、深さがZ1であり、横断面視する際の幅がYnで表される。層n+2は例えば、深さがZ1であり、横断面視する際の幅がYn+2で表される。図の媒体層は輪郭切抜されており、切り口４１０Ａが示されている。
【０１５３】
ＣＭＹＫ「減色」を用いた、媒体層の選択的印刷を示す。ＣＭＹＫ「減色」は、紙からの白色光を減ずることで機能するため、このように名付けられている。紙に白色地点が無い場合には、色は違って見えるであろう。
【０１５４】
したがって、本明細書はまた、築き上げるとともに、選択され又は定められた媒体層又は媒体層の一部を透明にして、最終製品に対する外観及び色を向上させた後における、物体４５０又は部品の更なる加工を提供する。
【０１５５】
例えば、媒体層の選択される部分を透明性トリートメント材料８５０によって透明にすることができる。透明性トリートメント材料８５０を、後加工ステップで、例えば、物体４５０を浸漬し、又は物体４５０の表面に散布することで、塗布することができる。透明性トリートメント８５０は、モデルの層内に吸収され得、紙の吸収性によってモデル内に吸収され続け得る。
【０１５６】
透明性トリートメント８５０を塗布することによって、モデル又は物体又は部品４５０が完全に透明になった場合には、白色地点は減少するであろう。
【０１５７】
図５を参照して、本明細書の方法は、境界層上に堆積して、透明性トリートメント８５０が層４０５（Ｎ）内に、必要なＺ方向又はＸ方向の深さよりも深く入り込むことを防ぐことができる、反射材料８２０又はバリア材料８３０の層を更に塗布する。反射層８２０又はバリア層８３０の堆積を効果的に制御して、透明性トリートメント８５０がモデル内に吸収されるレベル又は深さを制御することができる。この透明性トリートメント８５０の深さの制御を使用して、必要に応じて、完成したビルドモデル４５０の白色地点を維持し、ＣＭＹＫ色を提供する。
【０１５８】
一形態では、透明性トリートメント８５０は、ポリマー材料及び／又はコロイド状材料及び／又は水中にアクリルポリマーが存在するコロイド懸濁液を含むことができる。
【０１５９】
反射材料８２０又はバリア材料８３０を選択的に塗布して、例えば物体４５０の媒体層４０５の境界又はバリア層８６５を画定することができる。
【０１６０】
反射材料８２０又はバリア材料８３０を、例えばインク２４０又は接着剤３４０の塗布と同時に塗布することができる。あるいは、反射材料８２０又はバリア材料８３０を別々に塗布することができる。反射材料８２０又はバリア材料８３０を、媒体層４０５の選択される部分のみに塗布することができる。反射材料８２０又はバリア材料８３０を、例えば媒体層の印刷される表面とは反対側の表面である、媒体層の表面の領域を覆って塗布することができる。あるいは、反射材料８２０又はバリア材料８３０を、印刷される又は印刷された媒体の表面に塗布して、例えば媒体層４０５の切断される輪郭又は切り口４１０から離れて平行に延びる帯とすることができる。
【０１６１】
例えば、図５を参照して、媒体層Ｎ＋１が物体450の中間層を画定し、媒体層Ｎ＋１が物体の中心に配置されるとともに、層Ｎ＋１の縁部のみがビルド物体において見える場合、一例示的形態では、インク２４０を、深さがΖink1で幅がYink1の帯状に、切断される輪郭の周りに縁４１０Ａまで塗布することができ、さらに、バリア材料８３０又は反射材料８２０を、インク２４０の帯に隣接した、深さがΖbarrier1で幅がYbarrier1の帯状に、層Ｎ＋１の切断される輪郭から一定の距離Yink1だけ離して、塗布することができる。
【０１６２】
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ及び５Ｄを参照して、バリア層又は反射層を塗布する例示的形態を示す。
【０１６３】
例示的な図５Ａ及び５Ｂに示すように、バリア層を、印刷される領域に隣接して塗布することができる。透明性後処理後にインク及びバリア又は反射層が塗布された、後処理の結果である物体を図示する。実際には図示するように、本方法を制御して、透明性溶液が完全に浸透するのを防ぐ「境界域」８６５’を生み出すように、バリア又は反射層８６５を提供する。透明性トリートメント８５０が吸収されるときに、物体の部分８７０が透明になる。
【０１６４】
図５Ｃ及び５Ｄを参照して、本明細書に従う代替的かつ例示的な方法では、当該方法において必要なとき又は選択されるときに、バリア又は反射層をインク層に塗布することができる。
【０１６５】
実際上、白紙をカプセル化して白紙が透明になることを防ぐ、境界域８６５’を生み出す。
【０１６６】
本方法は更に、媒体層４０５の１つ以上に塗布し得る、界面活性剤８４０を提供する。一形態では、界面活性剤８４０を、インク２４０又は接着剤３４０に含めることができる。他の形態では、例えば界面活性剤を媒体４０１の表面に直接散布することによって、界面活性剤８４０を媒体層に直接塗布することができる。更なる事例では、媒体４０１（例えば紙）を界面活性剤８４０で前処理することができる。
【０１６７】
様々な要素（例えばインク２４０、及び反射材料８２０又はバリア材料８３０、及び界面活性剤８４０）の塗布及び配置を制御するとともに、物体４５０の媒体層４０５の透明性トリートメント８５０を制御することで、必要に応じて物体４５０の最終的な外観及び色の見えを制御することができる。
【０１６８】
図５の例示的実施形態では、バリア８３０又は反射材料８２０がインクとは別々に塗布されると説明し図示したが、代替的形態では、インクをバリア又は反射材料と混合できることが理解できる。
【０１６９】
透明性トリートメント８５０は、物体４５０が形成された後に行われる物体の加工を指し得ることが理解できる。
【０１７０】
様々な手段による形態で、例えば本願の出願人と同じ出願人による他の特許出願で説明されるシステムを使用して、透明性トリートメントを層状の物体に塗布し形成し得ることが理解できる。
【０１７１】
物体の個々の層に対する賢明な加工によって、物体の最終的な色が定まる。インク並びに／又はバリア材料及び／若しくは又は反射材料を個々の層の一部に塗布することができる。物体を製造した後、物体を後処理して最終的な色を提供することができる。
【０１７２】
実際には、インク２４０を媒体層に対する第１方向に塗布することができると考えられる。例えば、インクの第１方向への塗布は、媒体層の上側平面に散布されるインクを有効に含むことができる。さらにインクを媒体層に対する第２方向に（すなわち切り口４１０に対して）塗布することができる。インクが媒体層の切断される輪郭における横断面にわたって塗布される。さらに言及したように、媒体層の任意の部分に塗布されるインクの体積を制御して、インクを媒体層の表面の一部に塗布することができ、又は特定の位置においてある深さだけ層に浸透させることができる。
【０１７３】
同様に、各所で言及したように、バリア材料８２０又は反射材料８３０を塗布して境界層ＢＬ８６５を画定することができる。例えばある層が中間層を画定する場合に、境界層８６５を媒体層の横断面部を画定する帯とすることができる。また例えばある層が物体の外層を画定する場合に、境界層を媒体層の主要平面又は表面と平行な層とすることができる。物体の任意の媒体層は外側及び内側の切断輪郭を含むことができ、また反射材料８２０又はバリア材料８３０を例えば当該外側及び内側の切断輪郭から一定の距離又は深さをおいて帯状に塗布することができる。
【０１７４】
簡素化される片面印刷加工は、紙を半透明にしてフルカラー三次元モデルを得る、追加的な後処理ステップを伴う。紙の不透明さは、紙の主要な構成要素間で屈折率が一致しないために起きる、過度の光散乱が原因である。ドライペーパの気孔及び空洞は空気で満たされ、屈折率は１である。気孔の壁はセルロースでできており、セルロールそれ自体は透明であるが約１．５５の屈折率を持つ。この不一致が、個々の光子の経路を無秩序にして、散乱事象の増加をもたらす。屈折率マッチング液を使用する場合、気孔の媒体が、空気の屈折率よりもセルロースの屈折率に近い屈折率を有する液体に置き換わる。これにより、光子の軌道を縮小させ、紙の散乱性を減少させる。
【０１７５】
例示的形態において、透明性トリートメント材料８５０は、トリグリセリド系油（例えば乾性油、調理油、ナッツ、柑橘類、医療油）を含み得る屈折率マッチング材料を含むことができる。また合成ポリマー系材料（例えばアクリル及びポリウレタン）を透明性薬として使用することができる。かかる材料は有利なことに、比較的低コストで、環境に優しく、安全に使用でき、屈折率が可能な限りセルロースの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近い。
【０１７６】
更なる例示的形態では、紙材料の複数の媒体層を含む三次元物体に対する処理して、物体の１つ以上の層の選択される部分を、少なくとも部分的に透明にする方法であり、１つ以上の媒体層で所定の深さまで浸透するように構成される透明性トリートメント材料を、物体の少なくとも選択される部分に塗布するステップを含む方法であり、透明性トリートメント材料が媒体層に吸収されるときに、媒体層が透明になる、方法を提供する。
【０１７７】
透明性トリートメント材料に対する選択肢には、以下のものを含む。
【０１７８】
透明性トリートメント材料は、好ましくは屈折率が可能な限りセルロールの屈折率（５９２ナノメートルで１．５５）に近いであろう、高分子量の材料を含む。
【０１７９】
透明性トリートメント材料は、合成ポリマー系材料（例えばアクリル、ポリウレタン及びエポキシ樹脂）を含むことができる。エポキシの場合には、別に硬化材料又は架橋材料が必要となる場合がある。
【０１８０】
本方法は更に、どの浸透深さまで透明性トリートメント材料が物体に吸収されるかを制御するステップを含むことができる。必要に応じて、浸透深さを制御して、完成したビルドモデル物体の白色地点を維持し、ＣＭＹＫ色を提供することができる。
【０１８１】
浸透深さの制御を、速硬化性の解決策（例えば紫外線キュアリング）によって達成することができる。この硬化方法は、周囲の溶剤の蒸発を伴わず、材料を紫外線ランプのもとで、溶剤系の樹脂及び接着剤に対する時間よりも著しく短い時間で乾燥させることができる。紫外線系の樹脂は、硬化時間が短いことに加えて、VOC's（揮発性有機溶剤）を含まないことで、加工手法を更に容易にする。
【０１８２】
本方法は更に、透明性トリートメント材料の浸透を制限するバリア又は境界層を生み出すステップを含むことができる。本方法は更に、反射材料又はバリア材料を塗布することを含む、境界層を生み出すステップを含むことができる。反射又はバリア材料を各層に塗布することができる。
【０１８３】
図４を参照して、物体の多数の媒体層の拡大図を表す。層ｎは、深さがZ1であり、横断面視する際の幅がYnで表される。層n+2は例えば、深さがZ1であり、横断面視する際の幅がYn+2で表される。図の媒体層は輪郭切抜されており、切り口４１０Ａが示されている。
【０１８４】
ＣＭＹＫ「減色」を用いた、媒体層の選択的印刷を示す。ＣＭＹＫ「減色」は、紙からの白色光を減ずることで機能するため、このように名付けられている。紙の白色点は、モデルの色域を維持するのに必要である。透明性薬が余計な層まで浸透する場合、光をユーザに反射又は散乱する白色基部が不十分になり、色彩強度が減少するとともに三次元モデルが劣化するであろう。このため、モデルの最表面層のみを透明とするように、後加工材料を設計する必要がある。理想的には、印刷される上部層の色と、印刷されていない下部層との間の色との間の色差を最小限に維持するべきである。色差を求めるのに使用されるシステムは、色を数値として表現する国際標準である、国際照明委員会（ＣＩＥ）のL*a*b*表色系である。色の変化又はΔΕの値は、層間の色の変化が肉眼で知覚できないほど十分小さくするべきである。大部分の人々にとって、この事項は一般に、ΔΕの値が４以下であることとみなされる。
【０１８５】
したがって、本明細書はまた、構成して選択され又は定められた媒体層又は媒体層の一部を透明にして、最終製品に対する外観及び色を向上させた後における、物体４５０又は部品の更なる加工を提供する。
【０１８６】
例えば、媒体層の選択される部分を透明性トリートメント材料８５０によって透明にする。透明性トリートメント材料８５０を、後加工ステップで、例えば、物体４５０を浸漬し又は物体４５０の表面に散布することで、塗布することができる。透明性トリートメント８５０は、モデルの層内に吸収され得、紙の吸収性によってモデル内に吸収され続け得る。
【０１８７】
上述したシステム及び方法は、後加工の透明性トリートメント又は液体８５０を吸収できないバリア層８６５を物体上に生み出す形態、又は透明性トリートメント又は液体８５０の材料を、当該材料が１つ以上の媒体層の所定の深さまで浸透する速さで乾燥又は硬化させるように構成する形態を含む。前者のバリアシステムを、紙の表面及び気孔の容積を、例えば反射材料８２０、バリア材料８３０若しくはエポキシ材料８３５又は同じ結果をもたらす（すなわち後処理液体又は透明性トリートメント８５０を通さない）他の適切な材料で処理することによって達成することができる。
【０１８８】
本願で説明した材料は、相の１つの疎水度を、他の相を通さないように変える。
【０１８９】
例示的形態では、エポキシ樹脂８３５等の材料を塗布することで、後者のシステムを達成する。これらのポリマーは、速乾性であり、無毒であり、過大な数の層に浸透する前に固体状の膜を既に形成し始めているような十分な大きさの粘度を有する。これらの材料の他の利点は、当該材料が他の架橋剤（通常アミン試薬）に達することで、乾燥又は架橋時間が大いに増加し得ることである。かかる架橋システムに関する初期成果では、ΔΕの値が３．５であり、この値は十分に目標変動幅内であった。
【０１９０】
透明性トリートメント８５０を塗布することによって、モデル又は物体又は部品４５０が完全に透明になった場合には、白色地点は減少するであろう。
【０１９１】
本方法が必要に応じて透明な物体を製造することを理解できる。本願は、物体の生産、例えば特定の用途に対する透明な物体の生産を含むことができる。
【０１９２】
また、様々なシステムを用いて製造される層状の物体を、透明性後処理を用いて後処理して物体の一部を透明にし得ることを理解できる。
【０１９３】
本明細書において、三次元物体を加工又は処理するステップは、トリートメント材料を物体に塗布することを含む。本明細書において、この材料は、透明性トリートメント液体又は調合物又は材料又は乳剤８５０と呼ばれる。透明性トリートメント乳剤は、透明にするために物体又は物体の一部に塗布する材料である。構成時に、透明性トリートメントを物体に塗布することができる。透明性トリートメントを物体の一部に塗布することができる。透明性トリートメント乳剤又は材料８５０を物体の個々の層又は物体の個々の層の一部に塗布することができる。層又は層の一部への塗布を、例えばバリア材料又はエポキシの塗布と合わせて制御することができる。上述したように、透明性トリートメント材料の物体内への浸透を、トリートメントの調合物を制御することで調整することもできる。
【０１９４】
言及したように、物体の媒体層は、多孔性の材料である。透明性トリートメント８５０を溶浸材として構成する。例示的形態では、媒体層の多孔性材料は、透明性トリートメント材料８５０に対する骨格としての機能を果たし、多孔性材料が溶浸材を吸収できるように構成され得る。
【０１９５】
本明細書は、紙を透明にし、及び／又は紙を部分的に透明にする、処理方法を含む。
【０１９６】
本質的に、明細書の方法のアプローチでは、当該方法によって、紙を透明にし、及び／又は紙を部分的に透明にする。本方法は主として、片面印刷に適用される。本明細書において、片面印刷とは、カラー画像を紙の一方側に印刷し、その後紙の反対側で見せる加工を言う。
【０１９７】
更なる形態において、湿潤液（また本明細書においてベースコートと呼ばれる）、ポリマー系の乳剤及び液状ポリマー（また本明細書においてトップコート又はトリートメントの調合物若しくは透明性トリートメントの調合物と呼ばれる）を使用し、紙又は紙積層体のスタックからできる三次元形状を、トリートメントが塗布される領域が透明又は部分的に透明になるように処理することを含む、他の方法が提供される。
【０１９８】
ベースコートを、任意の無色の液体とすることができ、又は紙を含浸させるのに有利な表面張力を有する何らかの手段によって無色とすることができる。ベースコートの好ましいクラスは、反応性及び非反応性シリコーンオイル系、並びに液状シリコーンゴム（ＬＳＲ）系を含む（一成分系及び二成分系の両方）。これらの任意の適切な組み合わせの混合物を使用することができる。
【０１９９】
トップコートを、透明性及びセルロース繊維の屈折率に近い屈折率を含む、有利な光学的性質を有する任意の材料とすることができる。トップコートに対する適切なポリマー系は、純粋な液体状態の又は乳剤としての、液状シリコーンゴム及び樹脂系、アクリル、ポリウレタン及びエポキシ系を含むがこれらに限定されるものではない。これらのポリマー系の任意の適切な組み合わせの混合物を申し分なく使用することを理解できる。
【０２００】
また本明細書は、紙又は紙積層体のスタックでできている三次元形状を処理して、トリートメントが塗布される領域を透明にするため又は部分的に透明にするための、湿潤液に分散した、ポリマー系の調合物又は乳剤の使用を含む更なる方法を提供する。
【０２０１】
前述した調合物又は乳剤は、（上述したような）任意の湿潤液及びポリマー系、又はこれらの任意の適切な組み合わせの混合物を含むことができる。
【０２０２】
紙は、補助コーティングで処理されてユーザに機械的及び光学的特性を含む選択される機能を与える、セルロース繊維マトリックスのネットワークからなる多孔性の媒体である。一般に、機械的特性は主としてセルロース繊維ネットワークによって制御されるのに対し、補助コーティングは光学的又は美的属性を提供する。特に紙媒体内での光の屈折又は散乱は、補助コーティング及び紙媒体の構造（例えば多孔性）によって影響され又は制御される。紙に印刷されるカラー画像の品質は、後者の光の屈折又は散乱の影響を受ける。
【０２０３】
本明細書は、紙媒体の光の屈折又は散乱を制御又は操作する方法を含む。本方法を使用して、紙に印刷されるカラー画像の色調を制御する。本方法は主として、片面印刷に適用される。本明細書において、片面印刷とは、カラー画像を紙の一方側に印刷し、その後紙の反対側で見せる加工を言う。
【０２０４】
本明細書の方法は、紙の透明性の制御に基づいて、紙に印刷されるカラー画像の色調を変えることを含む。具体的には、紙を透明にして又は部分的に透明にして、紙の片面に印刷されるカラー画像を反対側で等しく見せることができると実証されている。同様に、予め印刷された紙積層体のスタックの断面の色調を、同じ方法によって見せる。
【０２０５】
本方法は、紙又は紙積層体スタックに、光の反射又は散乱特性を変える又は制御する液状材料を含浸させるステップを含む。紙積層体スタックを、選択蒸着積層（ＳＤＬ）及び他の適切な薄膜積層法（ＬＯＭ）技術等の任意の三次元物体作製プロセスを用いて形成することができる。
【０２０６】
含浸を、例えば散布、浸漬、浸漬塗装、ブラッシング、分注又はこれら方法の任意の組み合わせである任意の液体塗布方法を用いて、達成することができる。１つ以上の含浸材料を１回以上塗布して含浸を達成することができる。
【０２０７】
本明細書の一形態（例示的方法Ａ）において、まず紙を湿潤液媒体（ここではベースコートと呼ばれる）に含浸する。その後、湿潤液に分散したポリマーの乳剤でできている第２コート（ここではトップコート又は透明性トリートメントの調合物と呼ばれる）を塗布する。この交互の含浸プロセスを、所望の色調を達成するまで繰り返す。乳剤は、分散媒体として湿潤液を含む一方、他の分散媒体を用いて作られる乳剤を使用できることが容易に理解できる。透明性又は透き通った液状重合体樹脂を、トップコートとして更に使用することができる。
【実施例】
【０２０８】
図１の例示的形態は、単純なブラッシング又は他の適切な方法等を用いて浸透させた、例えば片面印刷される三次元物体である。使用されるベースコートはシリコーンオイルであり、トップコート（トリートメント調合物又は透明性トリートメント調合物）は、キャリア媒体としてのシリコーンオイル又はプロピレングリコールの混合（co-mixture）内に分散される、水系接着剤のエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）グルーの乳剤である。
【０２０９】
更なる例示的方法（例示的方法Ｂ）では、ベースコートステップを省くことができ、湿潤液に分散される透明なポリマーの乳剤を直接用いて含浸を行う。本含浸プロセスを、所望の色調を達成するまで繰り返す。トップコート（トリートメントの調合物又は透明性トリートメントの調合物）が紙ネットワークに浸透することをベースコート湿潤液が更に支援する際に、上述した方法のいずれかを、単独で又は好ましい方法である例示的方法Ａと組み合わせて使用することができる。
【０２１０】
本明細書では、ベースコート及びトップコートが、混合されたトリートメント調合物で提供され、又は両方が別々に提供される。
【０２１１】
＜含浸材料＞
【０２１２】
ベースコートの材料：紙湿潤材料
【０２１３】
紙を湿潤させるのに有利な表面張力を有する、任意の無色の液体又は何らかの手段によって無色とした液体を使用することができる。この液体は、トップコートが塗布されるときには紙の上面の繊維ネットワークに一時的に留まり、やがて紙のかさ高媒体内に吸収されるであろう。また、この液体は変色しないであろう。このデモンストレーションにおける紙湿潤液の好ましいクラスは、反応性及び非反応性シリコーンオイル系、並びに液状シリコーンゴム（ＬＳＲ）系を含む（両方とも一成分系及び二成分系）。あるいは、ベースコートに非イオン界面活性剤（キャリア溶媒に溶けた、液体又は固体）を使用することができ、ベースコートの主要な目的は紙を湿潤させ、トップコートを紙の上面層へ吸収又は吸着されることを促進することである。
【０２１４】
トップコートの材料：紙透明性材料
【０２１５】
トップコート材料の役割は、紙の上層で吸収し、紙の多孔性のネットワークを埋めることである。また、この材料は透明性及びセルロース繊維の屈折率に近い屈折率を含む、有利な光学的性質を有する必要がある。トップコートに対する適切なポリマー系は、純粋な液体状態の又は乳剤としての、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、アクリル及びポリウレタンを含む（がこれらに限定されるものではない）。このデモンストレーションでは、ベースコートの液体溶媒内に分散される、アクリルポリマーの乳剤を使用する。しかしながら、純粋な液体状態のポリマー系も使用できることが容易に理解され得る。さらに、純粋なシステム及び乳剤系のシステムの組み合わせを、交互のコーティングで使用することができる。
【０２１６】
図６を参照して、例示的形態において、媒体層Ｎ＋１等が切断されるときに、刃の剪断作用を受けてバリが生み出されることを示す。
【０２１７】
このバリは、（媒体４０１の）物体の切り口４１０Ａ、４１０Ｂを上方に持ち上げる傾向がある。切り口４１０Ａ、４１０Ｂの当該上方への動きは、インクを噴出して媒体層の切断面４１０Ａに到達させ得る。次のシートが置かれ（図示しない層（n+2））、層N+2で切断される前に、プレスされ又はローラをかけられることでバリを平らにする。
【０２１８】
インクを切り口４１０Ａへ噴出させることで、物体４５０の表面に対する色彩効果を向上させる。
【０２１９】
輪郭を切断した後に印刷することで、インクを切片に有利に浸透できる。
【０２２０】
本明細書に従う例示的形態を示す図７を参照する。なお、システム１００は更に物体４５０を適応的に組み立て得る。ロール形状４００の媒体４０１から、特定の媒体層４０５において物体の層を画定する切断外輪郭に従って、連続的媒体層４０５が効果的に切断される。また各切片４０５は、切り抜き４０５’を画定する。ある媒体層から次の媒体層までで、物体の輪郭によって、媒体層の４０５の寸法は変わり得る。要求される寸法の媒体層のみを、又は要求される寸法に余裕を加えたものを、媒体から切断する必要がある。したがって、本明細書のシステム１００及び方法は、加工要件（例えば、物体の層の外輪郭に対するビルドオブジェクトの比較的外側の部分の除去に関連する）を緩和し、及び材料の廃棄物を減少させる。媒体層が切り離された媒体は廃棄材料４０２を画定し、廃棄材料４０２はビルド位置から輸送される。
【０２２１】
本明細書に従うシステムの適応的ビルド形態によって、以下の利点、すなわち速度の向上、廃棄物の減少、が得られる。また適応的ビルド形態によって、インクを切り口へ直接塗布し、オブジェクトの色を改善する。
【０２２２】
本明細書に従う図７の例示的形態を参照して、本明細書に従う例示的システムの適応的ビルド態様を更に詳細に説明する。
【０２２３】
本明細書の形態は、以下の利点を提供する。
・すべてのシート層の輪郭切抜動作（すなわち接着剤の塗布、カラー印刷、輪郭切断、シート積層及び廃棄物シートの除去）が、１つの共通基準平面で実施される。
・三次元オブジェクト領域と廃棄物領域との間において接着剤を選択的に分注する。
・廃棄物シートを除去する前に、最終的なシート積層を実施する。
・透明性トリートメント材料を使用して、シート又は三次元物体の色を見せる。
・エポキシ、又はある浸透深さを与える、シート透明性材料に対するバリア層を生み出す他の適切な材料を使用する。バリア層及びシート透明性トリートメント材料の両方を、紫外線硬化し、湿気硬化し及び／又は熱硬化し得る。
・エポキシ、又はシート透明性トリートメント材料に対して適切な材料を使用する。これらのシート透明性トリートメント材料を、紫外線硬化し、湿気硬化し及び／又は熱硬化し得る。
・エポキシ、又はシート透明性トリートメント材料にある浸透深さを与えるバリア層を生み出す他の適切な材料を使用する。バリア層及びシート透明化トリートメント材料の両方を、紫外線硬化し、湿気硬化し及び／又は熱硬化し得る。
・エポキシ、又はシート透明性トリートメント材料に対する他の適切な材料の使用。これらのシート透明性トリートメント材料を、紫外線硬化し、湿気硬化し及び／又は熱硬化し得る。
【０２２４】
本明細書の形態は、バリア層を生み出すために及び／又はシート、三次元オブジェクトの透明性トリートメントを実施するために、光硬化性材料を使用することを含む。
【０２２５】
適応的組立を支援する本明細書のシステムの形態は、以下の利点をもたらす。
【０２２６】
紙のシートを使用するときには、たとえ部品が小さくてもシート全体を加工する必要がある。したがって、幅が２０ミリメートルの小さな部品を製造する場合に、Ａ４ページ全体を使用するであろう。シート全体を加工することの欠点には、以下の事項が含まれる。
・廃棄物の増加
・速度の低下
・除去がより困難になる（内部の小さい部品に到達するまで全ブロックを除去する必要がある）
【０２２７】
しかしながら、紙のロールを使用する場合に、出願人は適応的ビルドを用いることができ、このことは、出願人が部品周りの廃棄物だけ（又はまさに部品自体のみ）を加工し、シート全体を加工するものではないことを意味する。このことは、下記を含む多数の利点を有する。
・廃棄材料の減少（いくつかの幾何学的事例では、全廃棄材料を削減できる）
・ビルド速度の上昇（切断し、グルー及び接着剤で接着する必要があるのは適応的部品のみであるため）
・除去する部分が大幅に減少するため（またある場合には除去する部分が存在しないため）、廃棄材料の除去が容易になる。
・また、構造物を通じたビルド経過が、製造される幾何学的形状の変化を反映するため、廃棄物切片の寸法を変えることができる。
【０２２８】
本方法は、以下の事項を含む。
・ロール形状の媒体が、方向Ｙ１に、ビルドチャンバ又はビルドプレートまで輸送される。
・ロール形状の媒体から、組立てられる物体の層を画定する媒体層４０５の外輪郭が、切り抜き４０５’を残して切断される。
・媒体は前方に輸送され、媒体層４０５は構造物に残り、廃棄物は除去される。
【０２２９】
上述した図面の例示的形態のシステムは、ロールのインプットから引き出される個々の媒体層を投入して使用するのに対し、適切な代替的形態では、層をシート形状で又は他の適切な形状で設けることができることが理解できる。
【０２３０】
媒体層の加工は、必要に応じて、接着、印刷、輪郭切抜、透明化トリートメントを含む。
【０２３１】
本明細書の形態は、三次元物体を組立てる加工を有利に改善する。本明細書の形態は更に、印刷の制御を改善するとともに、物体の色の制御を改善する。
【０２３２】
物体の上面及び下面が別々に印刷される場合、三次元印刷する媒体層の第１側面の画像と第２側面の画像との間の位置合わせに関する問題がしばしば起きる。本明細書の形態は、三次元印刷機器を改善する。本機器は、媒体の二次元印刷及び三次元印刷を統合されたプロセスで行うよう有利に構成される。本明細書の例示的形態において、本明細書で説明するように、印刷される媒体、紙が、シート又はロール方式の機器に提供され、紙は、印刷、輪郭切抜及び接着するためにＳＤＬプロセス用のビルドプレートまで輸送される。
【０２３３】
本明細書の形態は、例えば写真又はカラーマップの三次元印刷に有利に使用されるが、これらに限定されるものではない。三次元印刷によって製造される物体は、物体の層の至る所で、指定された正確な色を有する。このアプローチは、高い精度をもたらし、三次元物体の品質が改善される。
【０２３４】
したがって、本特許明細書の成果として、本システムは、三次元印刷において、改善された色を提供する。
【０２３５】
また本明細書は、説明した方法及びシステムによって生み出された三次元物体を提供する。
【０２３６】
説明した方法に従うシステムの動作によって生み出される三次元物体は、接着剤によって接着される媒体の複数層からなる層状の物体を含む。各層を切断して、物体の層の輪郭を画定する。各層を印刷して、物体の層の色を定めることができる。例示的形態において、層は紙でできている。接着剤を、水系接着剤とすることができる。物体は、高い精度の標準で有利に生み出される。各層は、共通の基準平面で加工される。層同士が位置合わせされ、これらの層が高い精度で組立てられる。層表面の片面に、物体の層の一部が印刷される。切り口を印刷することもできる。物体の層の一部は、バリア層を定めるバリア又は反射材料又はエポキシ樹脂を含み得る。物体の層の一部を透明にすることができる。物体の層の一部を、透明性材料の塗布によって透明にすることができる。印刷される透明な部分を有する三次元物体の全体を着色仕上げすることができる。印刷部分に近接して配置される透明部分は、印刷部分と協働して、完成した色の見えをもたらす。透明部分及び印刷部分は、必要に応じて、完成した物体において色の見えをもたらす。
【０２３７】
また本明細書の方法は、透明な物体を提供する。物体は、接着剤によって接着される複数の媒体層を含む。各層を切断して、物体の層の輪郭を画定する。各層を印刷して、物体の層の色を定めることができる。例示的形態において、層は紙でできている。接着剤を、水系接着剤とすることができる。層を透明性トリートメント材料によって処理して、物体を透明にすることができる。
【０２３８】
技術的に、オフセット印刷プロセスにおいて、ある者が印刷ジョブを終えるときに、印刷ジョブ用のシートが前刷りされるまで待つ必要があるために、ラグが含まれるという問題が起きることがある。
【０２３９】
本明細書の形態は、以下の利点を提供する。
・白紙を構造物に貼付した後に、印刷を行う。
このことで、前刷り段階をなくす。
このことで、画像を前刷りする動作時に高精度に配置する必要性をなくす。
このことで、二重の二次元印刷段階の精度を高める必要性をなくす。
・切断した後に印刷を行う。これにより、インクを切片に浸透させる。
・インクを下側で見られるようにするために、以下の選択肢が提供される。
後加工段階においてコーティングを付加することで紙を半透明にする。
・任意に、組立中にバリアコーティングを付加することで、コーティングの浸透を制御する。
・任意に、より多くのインクをシートに付加する。
・任意に、インクを変更するのではなく、インクを材料内に引き込むようにシートを変更する。
・他のシステムで使用するのに適していると考えられるであろう、より薄い紙を含む、様々な厚さの紙で本明細書の機器を動作させることができる。
【０２４０】
本明細書の形態は、効率的なプロセスを提供する。
【０２４１】
単語「備える」又は「備えている」は、本明細書で使用される場合に、言及された構成、整数、ステップ又は構成要素を特定するが、１つ以上の他の構成、整数、ステップ若しくは構成要素又はこれらの群の存在又は付加を妨げるものではない。
【図１Ａ】
2018517592.tif 000003
【図１Ｂ】
2018517592.tif 000004
【図２】
2018517592.tif 000005
【図３】
2018517592.tif 000006
【図４】
2018517592.tif 000007
【図５Ａ】
2018517592.tif 000008
【図５Ｂ】
2018517592.tif 000009
【図５Ｃ】
2018517592.tif 000010
【図５Ｄ】
2018517592.tif 000011
【図６】
2018517592.tif 000012
【図７】
2018517592.tif 000013
【国際調査報告】
2018517592.tif 000014
2018517592.tif 000015
2018517592.tif 000016