(57)【要約】【課題】各食品に対して所望の加熱温度で適切な加熱調理工程を実行する、加熱調理装置を提供する。【解決手段】３Ｄフードプリンタの調理室内に配設された加熱調理装置は、この操作に特化した特定のコンピュータプログラム命令を実施するプロセッサにより制御されるレーザ調理装置を備える。このレーザ調理装置は、食品を、その調理温度まで加熱可能な、少なくとも一つのレーザ光を有する、少なくとも一つのレーザシステムを備える。各レーザシステムは、二つ以上のレーザ光を供給し、各レーザ光は調整可能な径のビームスポットで食品の内部へ偏向かつ集中させる。また、加熱調理装置は、プロセッサにより制御され、電磁放射を放出して、調理室内の食品をその調理温度より低温で暖める電磁放射加熱装置を備えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理室内で使用する加熱調理装置において、
食品を、その調理温度まで加熱するよう適合された少なくとも一つのレーザ光を出射するよう構成された少なくとも一つのレーザシステムと、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向かつ集中させる手段とを備え、各レーザシステムは、単一のレーザ及び少なくとも二つのレーザのうち一つを含むレーザ調理装置と、
前記少なくとも一つのレーザ光の偏向パターンと前記食品の材料情報とを含む情報を記憶するメモリと、
焦点、ビームスポット径、周波数、出力及び速度を含むパラメータである、前記レーザ調理装置の前記少なくとも一つのレーザ光の複数の装置パラメータを制御するためのコンピュータプログラム命令を実施するプロセッサと、を備える加熱調理装置。
【請求項２】
単一レーザを有する各レーザシステムは、レーザから出射されたレーザ光を二つ以上のレーザ光に分割する光学要素を備えることを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項３】
前記食品は異なる材料から成り、前記レーザ調理装置は、異なる周波数のレーザ光を出射するよう適合され、前記プロセッサは、調理される材料に応じて、使用される周波数を決定することを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項４】
各レーザシステムは、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向する手段と、前記少なくとも一つのレーザ光のビームスポット径を制御する手段とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項５】
前記コンピュータプログラム命令により、ビームスポット径を調整して前記食品の予め定められた調理温度に達するよう、ビームスポット径を制御する手段を制御することを特徴とする、請求項４に記載の加熱調理装置。
【請求項６】
前記コンピュータプログラム命令により、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向させる手段を制御して、予め定められた前記食品の領域、及び、前記調理室の容積に対して、二次元で、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向させることを特徴とする、請求項４に記載の加熱調理装置。
【請求項７】
電磁放射を放出して、前記調理室内の前記食品を、その調理温度より低温で温める電磁放射加熱装置を更に備え、
前記プロセッサは、また、前記電磁放射加熱装置を制御するコンピュータプログラム命令を実施することを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項８】
前記電磁放射は、赤外線放射であることを特徴とする、請求項７に記載の加熱調理装置。
【請求項９】
前記電磁放射は、マイクロ波放射であることを特徴とする、請求項７に記載の加熱調理装置。
【請求項１０】
調理室と、
前記調理室内で食品をプリントする付加層製造プリンタと、
請求項１に記載の前記加熱調理装置とを備える食品生成装置。
【請求項１１】
電磁放射を放出して、前記調理室内の前記食品を、その調理温度より低温で温める電磁放射加熱装置を更に備え、
前記プロセッサは、また、前記電磁放射加熱装置を制御するコンピュータプログラム命令を実施することを特徴とする、請求項１０に記載の食品生成装置。
【請求項１２】
前記電磁放射は、赤外線放射であることを特徴とする、請求項１１に記載の食品生成装置。
【請求項１３】
前記電磁放射は、マイクロ波放射であることを特徴とする、請求項１１に記載の食品生成装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の前記食品生成装置を使用する食品生成方法で、
生成される食品が、プリントされた食品か、非プリント食品かについて決定するステップと、
前記生成される食品がプリントされた食品の場合、付加層製造工程により前記調理室内の前記食品をプリントするステップと、
前記生成される食品が非プリント食品の場合、前記調理室内の前記食品をスキャンして前記食品の寸法と形状とを決定するとともに、前記レーザ調理装置を使用して、前記食品を調理するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記生成される食品がプリントされた食品の場合、前記食品のプリント中か、前記食品のプリント後のいずれかにおいて、前記調理ステップが実行されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記調理ステップは、
前記プロセッサを使用して、前記メモリに記憶された前記情報に基づき、前記少なくとも一つのレーザ光を制御する前記装置パラメータを計算するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記計算された装置パラメータに基づき、レーザ光の偏向パターンを調整するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記計算された装置パラメータ及び調整されたレーザ光の偏向パターンにより、前記レーザ調理装置を制御するステップとを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の前記食品生成装置を使用する食品生成方法で、
生成される食品が、プリントされた食品か、非プリント食品かについて決定するステップと、
前記生成される食品がプリントされた食品の場合、付加層製造工程により前記調理室内の前記食品をプリントするステップと、
前記生成される食品が非プリント食品の場合、前記調理室内の前記食品をスキャンして前記食品の寸法と形状とを決定するステップと、
前記電磁放射加熱装置を使用して前記食品を温めるステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記温めステップでは、前記プロセッサを使用して、前記メモリに記憶された前記材料情報に基づき、前記電磁放射加熱装置により前記食品を温めるために要求される前記出力を決定することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記レーザ調理装置を使用して、前記食品を調理するステップを更に有することを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光による食品調理装置、そして任意には電磁放射による、調理温度より低温で食品を加熱する装置に関する。また、上記調理加熱装置を利用して、付加製造３Ｄプリント工程を利用して生成された食品を調理し、上記食品を層毎に調理し、任意には、電磁放射により食品を温める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの先願特許及び公開された特許出願では、レーザを調理に使用する様々なシステムについて記載されている。
【０００３】
１９８８年１月８日に公開された、寺久保潔による日本特許の特開昭６３−００３１３１号公報（Ａ２）「レーザ調理器」（特許文献１）には、調理器底部の加熱にレーザ発振器を使用して、レーザ光を調理手段として利用することで、熱効率を向上させることについて記載されている。この装置は、食品をレーザで直接加熱せず、レーザ発振器で調理器底部を加熱する。
【０００４】
２００２年５月２２日に公開された、浅野英樹による日本特許の特開２００２−１４７７６２号公報（Ａ２）「食品調理装置」（特許文献２）は、特定波長（０．８μｍ及び１．５μｍ）のレーザ光を調理室に収容された食品に照射する、半導体レーザ照射ユニットを備える電子レンジについて記載している。
【０００５】
２００８年１１月２０日に公開された、ボリス・ミュニクによる米国特許出願公開第２００８／０２８２９０１号明細書（特許文献３）には、レーザ調理装置の記載がある。ミュニクの文献は、他種のレーザと比べて、より高温に達すると知られているＣＯ2レーザにより食品を直接調理する装置及び方法について記載している。レーザ光を半分に分割するビームスプリッタにレーザ光が向けられ、その後ミラーを使用して、食品のいずれかの側にも光を集中させる。分割された光は、ほとんどの種類のレーザよりもより高温に達するため、大半の食品が一秒未満で調理される。
【０００６】
２０１３年３月１１日に公開された、インダージェット・シンによる米国特許出願公開第２０１３／０３４４２０８号明細書（Ａ１）（特許文献４）には、プラズマ支援レーザによる食品調理方法及び装置について記載されている。上記方法及び装置により、調理のため、食品にレーザエネルギーを印加可能である。上記システムは、食品に近接したレーザ発射により、エネルギーを印加することができる。調理中に食品の内部及び周囲にプラズマを生成するための形状によりエネルギーの印加が制御可能である。食品に対する、制御されたエネルギー印加からのフィードバックにより、エネルギー印加を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本出願の特開昭６３−００３１３１号公報
【特許文献２】日本出願の特開２００２−１４７７６２号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２８２９０１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３／０３４４２０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、各食品に対して所望の加熱温度で適切な加熱調理工程を実行する、加熱調理装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、３Ｄ付加製造プリントにより押し出される食品を調理し、調理された食品を保温することが可能な加熱調理装置を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、３Ｄ付加製造プリント工程により、既にプリントされた食品全体を調理、保温することが可能な加熱調理装置を提供することにある。
【００１１】
また加熱調理装置は、調理室内に直接導入された任意の種類の非プリント食品の調理と保温に使用可能である。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、各食品の所望の加熱温度で、付加製造によりプリントされた食品を加熱調理することができる、３Ｄプリンタ内の加熱調理装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、従来の対流式または電子式オーブンのように、調理に使用される任意の密閉構造を有する調理室内で発熱体の交換が可能な加熱調理装置を提供することにある。
【００１４】
本発明に係る上記及びその他の目的は、コンピュータ及びコンピュータプログラムで制御された、レーザ調理装置及び電磁放射加熱装置を含んでいる加熱調理装置を調理室内に備えていることで達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
より詳細には、本発明に係る装置及び方法では、レーザ調理装置及び電磁放射加熱装置を使用して３Ｄプリンタ内の付加層製造により得られる食品を温め、調理する。この温め及び調理工程は、付加層製造により、食品がプリントされている間、または、食品が既にプリントされた後に実行され、いずれの場合においても、調理工程は、非プリント（既に準備済み）食品（３Ｄプリンタ未使用）に使用されるものと同等である。
【００１６】
調理室は３Ｄフードプリンタの内部とすることができる。特に、この３Ｄフードプリンタでは、付加製造方法を使用して、一連の指示により定められた工程で、複数の材料を使用して食品をプリントする。この各材料は、それぞれのカプセルに収容され、複数の材料特性と、これに伴う流動特性を有する。あるいは、調理室は、従来の対流式または電子式オーブンのような、調理に使用される任意の密閉構造内に備えることができる。
【００１７】
レーザ調理装置は、少なくとも一つのレーザ光を使用して調理して、食品をその調理温度まで加熱することができる少なくとも一つのレーザシステムを有する。
【００１８】
各レーザシステムは、積層配列内に一つのレーザ又は少なくとも二つのレーザのいずれかを有する。レーザシステムが一つのレーザを有する場合、このレーザシステムは、レーザから出射したレーザ光を二つ以上のレーザ光に分割する光学要素も有する。
【００１９】
各レーザシステムは、少なくとも一つのレーザ光を食品へと偏向させて集中させるミラーシステムを有する。
【００２０】
また、各レーザシステムは、少なくとも一つのレーザ光のビームスポットの径を変更するレンズを有する。
【００２１】
少なくとも一つのレーザシステムが複数のレーザを有する場合は、食品をその調理温度に加熱するためには、上記レーザは、同じ波長でも、異なる波長でも良い。
【００２２】
また、加熱調理装置は、赤外線（「ＩＲ」）及び／又はマイクロ波スペクトルで電磁放射して、例えば、食品の温度を提供温度としたり、調理工程で援助したりするなど、調理室内の食品を調理温度より低い温度まで温める、選択的電磁放射加熱装置を含むことができる。
【００２３】
加熱調理装置は、前記加熱調理装置の操作に特化した特定のコンピュータプログラム命令を実施するプロセッサにより制御される。レーザ光の焦点、レーザ光のビームスポット径、周波数、出力、レーザ光の速度など、異なる装置パラメータは、コンピュータプログラムにより制御可能である。コンピュータプログラムは、カプセルの構成や、カプセルの内容物（食品の材料）に関する情報を使用する。
【発明の効果】
【００２４】
上記の調整により、所望温度で食品の適正な加熱調理工程を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る、調理室内の加熱調理装置の作動要素（レーザシステム及び電磁放射装置）の模式図である。
【図２】調理室内でのレーザシステムによる移動領域を示す説明図である。
【図３】調理室内のレーザシステムの等角側視模式図である。
【図４】図１の加熱調理装置の作動要素と、レーザ調理装置と電磁放射加熱装置とを制御するプログラマブルデータ処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５Ａの構成と図５Ｂの構成の配置を示すブロック図である。
【図５Ａ】メモリに記憶されたコンピュータプログラム命令により実行され、図４に示されるプロセッサで実施されるステップの論理フローの前半を示す図である。
【図５Ｂ】メモリに記憶されたコンピュータプログラム命令により実行され、図４に示されるプロセッサで実施されるステップの論理フローの後半を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面に示された、本発明の好適な実施例の説明においては、明確になるよう、特定の用語が使用される。ただし本発明は、選択された特定の用語に制限されることはなく、各特定要素は、同様の目的を達成させるため、同様の要領で作動する技術的な同等物全てを含むと理解されるべきである。
【００２７】
また、本記載において、以下の定義及び用語が使用される。「食品」とは、栄養維持のため消費される任意の物質である。「ビームスポット」とは、レーザ光が表面に衝突する領域であり、本発明の文脈においては、食品の表面又は食品が置かれるプレートの表面である。「積層レーザ配列」とは、出力増強のため、少なくとも二つのレーザが同相で上下に積層されて接続される配列である。「３Ｄプリント又は付加製造」とは、材料の連続層がコンピュータ制御下に置かれる付加工程により、３Ｄモデル又は他の電子情報源から三次元物体を作成する工程である。
【００２８】
本発明について、その実施形態に基づいて、方法のフローチャート図、装置（システム）、及びコンピュータプログラム製品を参照して部分的に以下に記載する。コンピュータプログラム命令により、フローチャート図の各ブロック及びフローチャート図のブロックの組み合わせを実施することができることが理解される。コンピュータのプロセッサ又は他のプログラマブルデータ処理装置を介して実行する命令が、フローチャートの少なくとも一つのブロックで規定された機能を実施する手段を生成するように、機械を製造するため、汎用コンピュータ、専用コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに対して上記コンピュータプログラム命令を出すことができる。
【００２９】
上記コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置を特定の方法で機能させるよう指示することができる、コンピュータ読取り可能メモリに記憶することもでき、上記コンピュータ読取り可能メモリに記憶された命令により、フローチャートの少なくとも一つのブロックに規定された機能を実施する命令手段を備えた製造品が作成される。
【００３０】
コンピュータ又は他のプログラマブル装置上で実行する命令により、フローチャートの少なくとも一つのブロックに規定される機能を実施するステップが提供されるよう、コンピュータ又は他のプログラマブル装置で実行される一連の作動ステップにより、コンピュータ実施工程が作成され、コンピュータプログラム命令を、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理装置に読み込むこともできる。
【００３１】
プログラマブルデータ処理装置は、情報通信用バス、情報処理用バスに接続されたプロセッサ、プロセッサにより実行される情報及び命令を記憶する、バスに接続されたランダムアクセスメモリなどの一般的な構成要素を含む。ランダムアクセスメモリは、プロセッサ、上記プロセッサの静的情報や命令を記憶するバスに接続された読出し専用メモリ、及び情報と命令を記憶するバスに接続されたデータ記憶装置による命令の実行時、一時変数や、他の中間情報を記憶するためにも使用可能である。また上記システムは、ユーザに対して情報を表示するため、ＬＣＤモニタ又はパネルなどの表示装置にバスを介して接続可能である。プログラマブルデータ処理装置は、キーボード及びカーソルコントローラ又はキーパッドを更に有する。
【００３２】
本発明は、図示されたユーザインターフェースや、ここに記載されたユーザインターフェースの順序に制限されないと理解されるべきである。様々な種類やスタイルのユーザインターフェースは、本発明に基づき、制限されることなく使用可能である。
【００３３】
本発明は、一連の指示により定義された工程において、複数の材料を使用して食品をプリントする付加製造方法を利用する３ＤプリンタＰに関連させて以下に説明される。各材料は、それぞれのカプセルに収容され、複数の材料特性と、これに伴う流動特性とを有する。付加製造方法により、レシピによる食品生成時に３Ｄプリンタの作動を以下に説明する際、「材料」が使用される。この３ＤプリンタＰは、複数のカプセルホルダを有する。各ホルダは、材料を収容し、取り外し可能なカプセルが挿入されるよう構成されるとともに、材料パラメータ、これに関連する特性及び指示に基づき、カプセルホルダに挿入されたカプセルに収容された材料の温度を調節する加熱装置を有する。このような３Ｄフードプリンタは、上記国際特許出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０３９１７０号に記載されている。ただし、当業者にとって明確であるように、本発明は、任意のオーブン、即ち食品の加熱及び調理のための加熱室として使用される密閉構造を備える任意の装置でも使用可能である。
【００３４】
材料パラメータは、プリント温度、加熱曲線、押出速度、押出乗数、層堆積間における待機時間、軸速度、最適ノズル径、鉛直精度、水平精度、粘度曲線、密度、凍結温度、溶融温度などであるが、これらに制限されることはない。３ＤプリンタＰによる、材料パラメータに関連した材料の扱い方が定義される。材料の流動特性については、当業者により容易に決めることができる。
【００３５】
本発明に係る加熱調理装置は、調理される食品が配置される調理室と、前記食品を、その調理温度まで加熱する、少なくとも一つのレーザ光を発生するレーザ調理装置と、前記食品の温度を調理温度より低温で温めるための赤外線放射を発生させる赤外線放射加熱装置と、レーザ調理装置と電磁放射加熱装置とを制御する、プログラマブルデータ処理装置とを備える。開示目的において、「加熱すること」、「温めること」、及びこれらの変化形（例えば「加熱」「温め」）は同義語とみなし、互換的に使用可能である。
【００３６】
図１と図２において、調理室９として機能する、３ＤプリンタＰの内部には、付加層製造により生成された食品７が置かれる、平面を有するプレート６が配されている。本発明の一実施形態において、プレート６は赤外線を吸収することができ、赤外線やマイクロ波放射などの電磁放射を反射しない。ただし、加熱調理装置を、意図した通りに機能させるためにはプレート６が上記特徴を有する必要がない点は、当業者により理解されるであろう。
【００３７】
レーザ調理装置は、３ＤプリンタＰの調理室９の内部に配される、少なくとも一つのレーザシステムを有し、各レーザシステムは、少なくとも一つのレーザを有する。本発明によれば、少なくとも一つのレーザシステムにより発生された、少なくとも一つのレーザ光を使用して食品を調理することができ、前記食品を、その調理温度まで加熱することができる。添付の図面において、レーザシステムの構成要素は参照数字１−５によって示され、各レーザ調理システムに対応する参照番号には、それに続いてそれぞれ文字ＡまたはＢが付けられる。少なくとも一つのレーザシステムは、適正な加熱調理工程が確実に実行されるよう、後述のように装置パラメータを管理する、プログラマブルデータ処理装置のコンピュータプログラム命令により制御される。
【００３８】
図４を参照して、３ＤプリンタＰに含まれるプログラマブルデータ処理装置は、特定のコンピュータプログラム命令を実行するプロセッサ３２と、読み書きメモリ（ＲＷＭ）に記憶される加熱調理装置向けの専用コンピュータプログラム命令に基づき、少なくとも一つのレーザシステムを制御するコントローラ３３とを有する。少なくとも一つのレーザシステムを管理する、加熱調理装置のコンピュータプログラム命令に使用されるデータも、ＲＷＭ３７に記憶可能である。エンドユーザは、ユーザインターフェース１５を介してデータや命令を入力できる。プロセッサ３２が３ＤプリンタＰの一部として組み込まれることが好適であるが、ユーザが自分のデバイスを介して加熱調理装置の少なくとも一つのレーザシステムを制御できるよう、ユーザの外部デバイス（例えばコンピュータ又はタブレット）とプロセッサ３２との通信が可能となるよう、３ＤプリンタＰを構成することもできる。
【００３９】
コンピュータプログラム命令は、食品の適切な加熱調理工程が確実に行われるよう、レーザ調理システムの特定の装置パラメータと物理条件を管理する。コンピュータプログラム命令で制御される主要な装置パラメータは、レーザ出力、ビームスポット径、レーザ光の偏向速度、レーザ周波数、食品の正確な領域へのレーザ光照射目標、調理室９内の温度、露出時間及び食品がカプセルから出される（「プリントされる」）速度などがある。少なくとも一つのレーザ光を各層の調理にどのように適用するかに応じて、層毎に食品を調理すると、質感は異なることとなる。従ってコンピュータプログラム命令は、適切な調理工程を決めるため、プリントデザイン、食品の特徴や成分に応じて装置パラメータを適合させる。この結果、重ねられた食品層の質感が均一になる。
【００４０】
特定のレーザシステムにおけるレーザ積層配列の各レーザと同様、各レーザシステムのレーザを同じ種類としても良いし、異なる種類としても良い。また、全てのレーザシステムのレーザ光の波長を同じとしても良いし、異なる波長としても良い。また、適用される出力を同じとしても良いし、異なる出力としても良い。更に、適用される周波数を同じとしても良いし、異なる周波数としても良い。例えば食品を収容する一つのカプセルの材料が、食品を収容する別のカプセルの材料（主に水、オイルなど）とは異なる主要成分を有する場合、異なる材料の調理には、異なる周波数の使用が好適である。異なる材料から成る食品に一つのレーザを使用することができるが、一つ以上のレーザを提供することで、より効率的な調理工程となる。
【００４１】
各レーザシステムは、レーザ光を偏向させ、少なくとも一つのレーザ光のビームスポット径を各々制御する技術として周知のミラーレンズシステムを有する。図１、２は、二つの光学レンズシステム２、３及びミラーシステム４から成るミラーレンズシステムの例を示す。光学レンズシステム２、３は、レーザ光５を送り、レーザ光の焦点及びビームスポット径の制御のため、これを集中又は分散させる。ビームスポット径は、プリントされた食品の層径又は非プリント食品の表面及び量に適合されなければならない。また、ビームスポット径は、各食品の調理工程の特徴に適合させなければならない。調理工程は、以下に示す異なる装置パラメータにより決まる。上記パラメータは、レーザ光（複数のレーザ光）のスポット径、特定スポットへのレーザ光の集中にかかる時間、レーザシステムに印加されるパワー、レーザのパルス周波数、レーザの電磁波長及びレーザ偏向パターンなどである。スポット径の場合、レーザ光の径が大きくなるほど、レーザの出力のばらつきは大きくなり、したがって、調理される食品の調理温度が低くなる。
【００４２】
レーザ源は複数のエミッタから成り、複数のエミッタからのレーザ光を単一光に収束させるため、レーザ１のすぐ後ろに上記レーザ源が配設される場合、第一光学レンズシステム２のみ必要となる。第二光学レンズシステム３は、ミラーシステム４のすぐ後ろに配設されている。コンピュータプログラム命令は、所望の調理温度に達するため、スポット径を調整する上記二つの光学レンズシステムを制御する命令を含み、食品の厚みと、求められる最終的な結果（例えば、クリスピーな食感、レア、ウェルダンなど）に基づき、調理される食品に応じたコンピュータプログラムにより決定される。光学レンズシステム２、３は、二つ以上のレーザ調理システムが使用されるとき、それらのビームスポット径が同じでも、異なっていても良いように、ビームスポット径とレーザ光５の焦点の調整に使用される。
【００４３】
例示された各ミラーシステム４は、図１、２に示すように、二つの光学レンズシステム２、３の間の光路に配設される（又は、レーザ１と光学レンズシステム３との間にレンズシステムが一つだけ配設されている場合）。ミラーシステム４は、プリント後と同様、プリント時において食品７の正確な領域にビームスポットを案内するため、レーザ光５の二次元の偏向に使用される。光が偏向される領域は、食品の厚みと、求められる最終的な結果に基づき、調理される食品に応じたコンピュータプログラムにより決定される。前記ミラーシステム４は、図２が示すように、プリント面プレート６上の調理室の容積において、レーザ光５を偏向させることができる。レーザ光５のスポット焦点及びサイズは、レンズシステム３により制御される。ビームスポット焦点及び径の制御により、加熱調理の速度及び温度に対する細かい制御を付加することができ、より大きなビームスポットにより、加熱調理工程の速度を増加できる。
【００４４】
コンピュータプログラム命令は、レーザ光の向きを定め、ビームスポットの動きの速度をプリント送り速度に適合させるため、各ミラーシステム４を制御する命令を含む。レーザ光の移動速度により、食品がレーザ光にさらされる時間量、即ちレーザ光による食品の調理速度が決まる。
【００４５】
前記装置が、一つのレーザのみを有するレーザシステムを一つだけ備えている場合には、このレーザシステムには、例えばレーザから出射したレーザ光を二つ以上のレーザ光に分割する、従来のビームスプリッタ（図示せず）のような光学要素も含まれる。このような従来のビームスプリッタは、その全体が参照としてここに援用されている、ミュニク（米国特許出願公開第２００８／０２８２９０１号明細書）に開示されている。
【００４６】
上記装置が二つ以上のレーザシステムを有する場合、加熱調理工程時には、同一又は異なる装置パラメータ及び物理条件を使用して、一括して、又は単独での適用が可能である。
【００４７】
同一又は異なる装置パラメータ及び物理条件において、少なくとも二つのレーザシステムを同時に使用可能としても良いし、一度に一つのレーザシステムのみを適用可能としても良い。レーザシステムが二つ以上ある場合、層プリント工程のパターン及び速度、並びにプリントされる食品材料により、調理工程期間の各時点でどのレーザシステムを使用するかが決まる。
【００４８】
図１、２が示す電磁放射加熱装置８は、例えば、食品温度を、提供される温度とするか、または、調理工程で補助するなど、調理温度より低温で食品が温まるよう、調理室の内部を加熱するために使用される。電磁放射加熱装置８は、例えば赤外線加熱ランプのような電磁放射エミッタである。
【００４９】
電磁放射加熱装置は、食品が既にプリントされている場合と同様、プリント時に食品を温めることができる。あるいは、電磁放射加熱装置は、任意の種類の非プリント食品の温めに使用可能である。レーザ調理装置が使用されていないときに単独で、又はレーザ調理装置と同時に電磁放射加熱装置自身を使用することができる。
【００５０】
３Ｄプリンタの場合、少なくとも一つのレーザシステムを、付加製造を使用してプリント中の食品を調理するため、又は付加製造により既にプリントされた食品を調理するために使用することができる。また、少なくとも一つのレーザシステムは、調理室へと直接導入された非プリント食品を調理するために、食品室で使用可能である。
【００５１】
本発明に係る食品の加熱調理方法について、図５Ａ及び図５Ｂのフローチャートを参照して説明する。この加熱調理方法は、加熱調理工程の演算手順に基づき実施され、この加熱調理工程の演算手順は、読み書きメモリ（ＲＷＭ）３７に記憶されたコンピュータプログラム命令により実行される。そして、加熱調理方法は、調理室９内に存在するプリント及び非プリント食品７の両方に対して実施される。
【００５２】
加熱調理方法のステップの実行ルーチンは、ブロック１００から開始して、食品の加熱調理を含むデータ又はコマンドがプロセッサ３２に入力されるたびに、実施される。
【００５３】
温度制御のサブルーチン１０５は、食品がプリントされるか否かに応じて実施される。
【００５４】
食品がプリントされる場合、ブロック１０５からブロック１１０へと制御が移行する。ブロック１１０において、プリンタＰに組み込まれたプロセッサ３２の読み書きメモリ（ＲＷＭ）３７からレシピ情報が取り出される。このレシピ情報は、プリントされた食品を準備するために、材料がどの順序で使用されるかを含む。ブロック１１０からブロック１１５に制御が移行し、材料に関する情報もＲＷＭ３７から取り出される。ブロック１１５で取り出された材料に関する情報は、加熱調理方法の決定に必要な温度情報を含む。この情報取出しステップは、プリンタＰ内の全ての材料に関して実施される。
【００５５】
食品が非プリント食品の場合、ブロック１０５からブロック１２０へと制御が移行する。ブロック１２０において、材料情報が読み書きメモリ（ＲＷＭ）３７から取り出される。この材料情報は、食品に含まれる主要材料を含む。ブロック１２０からブロック１２５へと制御が移行し、温め及び加熱調理される食品の形状を判定するため、プロセッサ３２により制御された３Ｄスキャナー（図示せず）を使用して食品がスキャンされ、この決定した食品の形状は、調理用のレーザ偏向パターンの決定に使用される。
【００５６】
ブロック１１５又はブロック１２５からブロック１３０へと制御が移行し、ＲＷＭ３７から取り出された情報を使用して、プロセッサ３２によりレーザ偏向パターンが計算される。ブロック１３０で使用される情報は、調理を実行するためにレーザ調理装置が従う偏向パターンを含む。ブロック１３０からブロック１３５−１６０へと制御が移行し、適正な出力、温度、焦点径、パルス周波数、レーザ光の速度及び電磁（ＥＭ）波長を計算するため、プロセッサ３２は、プリンタＰのＲＷＭ３７から取り出された情報を使用する。ブロック１３５−１６０で取得された情報は、ブロック１６５で所望のレーザ偏向パターンの再計算に使用されて、調理が実行される。この情報ステップは、プリンタＰの全ての食品について実行される。
【００５７】
温度制御サブルーチン１７０は、食品を温めるため、電磁放射加熱装置８が必要か否かに応じて実施される。
【００５８】
電磁放射加熱装置８が不要な場合、ブロック１７０からブロック１８５へと制御が移行する。
【００５９】
電磁放射加熱装置８が必要な場合、ブロック１７０からブロック１７５へと制御が移行する。ブロック１７５において、食品の温めに電磁放射加熱装置８が必要とする出力を決めるため、プロセッサ３２は、プリンタＰのＲＷＭ３７から取り出された情報を使用する。次に、ブロック１７５からブロック１８０へと制御が移行し、プロセッサ３２は、食品を温めるため電磁放射加熱装置８を起動させる。
【００６０】
ブロック１７０又はブロック１８０からブロック１８５へと制御が移行し、調理を進めるため、プロセッサ３２によりレーザ光が活性化される。レーザ光は、ブロック１３０−１６５で定められた設定に基づき活性化される。
【００６１】
ブロック１８５からブロック１９０へと制御が移行し、食品を調理するため、ブロック１６５で再計算されたレーザ偏向パターンに従ってレーザ光を移動するよう、プロセッサ３２はコントローラ３３に命令を出す。
【００６２】
制御サブルーチン１９５は、食品を温めるために、電磁放射加熱装置８が起動しているか否かに応じて実施される。
【００６３】
電磁放射加熱装置８が起動していない場合、ブロック１９５からブロック２０５へと制御が移行する。
【００６４】
電磁放射加熱装置８が起動している場合、ブロック１９５からブロック２００へと制御が移行し、プロセッサ３２は、食品がいったん温められた時点で電磁放射加熱装置８を遮断するよう、コントローラ３３に命令を出す。各食品の調理温度、温め温度、及び温度取得のための装置パラメータを含む表が、ＲＷＭ３７に記憶される。調理温度は、出力、時間、周波数、スポット径、波長及びパターンを含む異なる装置パラメータに関連する。この装置パラメータは、各食品の調理工程の特性に依存する。特に、ビームスポット径は、以下の二つの主要な機能を持っている。即ち、（１）プリントされた食品の層の径及び非プリント食品の表面/量に対する適合と、（２）レーザ光の径に伴うレーザ出力の制御による温度制御である。
【００６５】
ブロック１９５又はブロック２００から、ブロック２０５へと制御が移行し、プロセッサ３２は、食品が調理された時点でレーザ光を遮断するよう、コントローラ３３に命令を出す。
【００６６】
制御サブルーチン２１０は、調理工程が終了したか否かに応じて実施される。
【００６７】
調理工程が終了していない場合、ブロック１３５へと制御が移行し、食品の適切な加熱調理工程を完了させるために、レーザ偏向パターンと共に加熱調理工程を制御する装置パラメータが再計算される。
【００６８】
なお、ここに記載されている詳細な説明は、従来のプログラマブルデータ処理装置による処理と操作の記号表現の点で部分的に表現される。プログラマブルデータ処理装置によって実行される処理や操作は、プロセッサによる信号の操作、及び、データパケット内の上記やメモリ記憶装置内の一つ以上の媒体に存在するデータ構造のこれらの信号の維持が含む。一般に「データ構造」は、データ、又は、対象に適用される組織図であり、これにより、特定の操作が、データ構造の編成された部分の間に特定の関係が確立されている、データ又はデータモジュールに基づいて実行されることができるようになる。
【００６９】
「データパケット」は、一つ以上の関連分野を有するデータ構造の一種で、一つの装置又はプログラムモジュールから別の装置又はプログラムモジュールへと送信される情報の単位として全体的に定義されている。従って、操作の記号表現は、教示及び発見を他の当業者に最も効果的に伝えるため、コンピュータプログラミング及びコンピュータ構造分野の当業者によって使用される手段である。
【００７０】
この議論の目的のために、処理は、一般的に、プログラマブルデータ処理装置により実行され、所望の結果へと導く一連のステップであると考えられる。これらのステップは、一般に、物理量の物理的な操作を要求する。通常、必ずしも、必要ではないが、これらの量は、記憶、転送、結合、比較、又はその他の操作が可能な電気、磁気又は光学の信号の形式をとる。当業者にとっては、これらの信号が、ビット、バイト、語、情報、データ、パケット、ノード、数、ポイント、エントリー、オブジェクト、イメージ、ファイルなどを意味することは周知である。ただし、これら及びこれらに類する用語は、コンピュータ操作の適切な物理量に関連し、また、これらの用語は、プログラマブルデータ処理装置の操作時及び操作期間に存在する物理量に適用される従来のラベルに過ぎない点に留意すべきである。
【００７１】
プログラマブルデータ処理装置での操作は、発行、送信、変更、追加、無効化、決定、比較、報告など、人間のオペレータによって実施される手動操作にしばしば関連する用語が使用される場合が多い点は理解されるべきである。ここに記載されている操作は、プログラマブルデータ処理装置を操作する人間のオペレータやユーザによる様々な入力に関連して実行される機械の操作である。
【００７２】
また、ハードウェアとして、様々な種類のプログラマブルデータ処理装置が、ここに記載されている技術に従って構成されたプログラムモジュールで使用可能である点は理解されるべきである。読出し専用メモリなどの不揮発性メモリに記憶されたハードワイヤードロジック又はプログラムにより、ここに記載された方法のステップを実行する、特定の装置を構成することが有益であることが示される。
【００７３】
また、プログラムとして、好適な実施形態において、本発明のステップは、機械で実行可能な命令として具体化されている。この命令は、本発明のステップを実施するための命令でプログラムされている、汎用または専用のプロセッサを引き起こすために、使用できる。あるいは、本発明のステップは、ステップを実行するハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェアコンポネントにより、又はプログラムされたコンピュータコンポネントとカスタムハードウェアコンポネントとの任意の組み合わせにより、実行されてもよい。
【００７４】
本明細書の図面及び説明に基づくプログラム又はプログラムモジュールで、上記システムを簡便に実施することができる。上記様々な手順を実行するために、特別なプログラミング言語は、上記され、かつ、添付の図面に示された操作、ステップ及び手順は、当業者が本発明を実施できるように十分に開示されていること考えられているため、必要とされていない。
【００７５】
更に、本発明の実施に使用可能な様々なプログラマブルデータ処理装置、コンピュータ言語及びオペレーティングシステムが存在する。従って、上記の多くの異なるシステム全てに適用可能な詳細なコンピュータプログラムは提供されない。
【００７６】
そして、本発明を実行するためのプログラミングは、当業者であるプログラマーが、ここに記載の内容を理解した後に、過度な実験作業をすることなく、実施することができる。
【００７７】
また、本発明に係る方法は、コンピュータプログラム製品として提供可能であり、このコンピュータプログラム製品は、本発明に係る処理を実行するためのプログラマブルデータ処理装置（あるいは他の電子装置）のプログラムに使用可能な命令が記憶された機械読取り可能媒体を含む。この機械読取り可能媒体は、フロッピーディスク、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ及び光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁石又は光学カード、もしくは電子命令の記憶に適した他の種類の媒体/機械読取り可能媒体を含むが、これらに制限されることはない。
【００７８】
また、コンピュータの実装は、プロセッサ、メモリ、記憶装置、入力装置及び表示装置を備える、少なくとも一台の従来のプログラマブルデータ処理装置を任意に含む。プログラマブルデータ処理装置により任意のブロック又はブロックの組み合わせが実施される場合、従来の手段で任意に実施される。コンピュータ実装の当業者は、従来のアルゴリズム、コンポネント及び装置を使用して、ここに記載の本発明の要求事項及び設計を実施することができる。ただし本発明は、任意の新規かつ従来にない実施手段も含む。
【００７９】
上記の教示に照らして当業者によって認識されるように、本発明の上記の実施形態の修正及び変更をすることができる。例えば、温め又は調理される食品７の表面の各スポットの温度を測定するために、赤外線センサを含めることもでき、その結果、装置の細やかな制御やフィードバックループを達成することができる。３Ｄスキャナーの一部である内部カメラは、追加の制御特性として使用可能な調理工程に関する情報を提供するために、機械視点ために活用することができる。また、レーザシステムで生成された熱は、調理室を約４５−５０℃に保温するために使用することができる。これにより、（消費エネルギーの削減による）調理工程と食品保温の両方を支援する。したがって、添付された特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲において、本発明は、具体的に記載された以外の方法で実施することができることは理解されるべきである。
【００８０】
なお、本出願は、出願日２０１４年９月２９日に提出された米国仮出願６２／０５７０６１に基づき優先権を主張し、そのすべての内容は参照により本出願に援用したものとする。また、本出願は、出願日２０１４年５月２２日に提出された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０３９１７０に関連し、そのすべての内容は参照により本出願に援用したものとする。
【００８１】
また、本特許文書の開示内容の一部には、著作権が保護される資料が含まれる。著作権者は、特許商標庁での特許申請又は記録のため、第三者による特許文書又は特許開示の複製について異議を唱えることはないが、全ての著作権を保有するものである。
【符号の説明】
【００８２】
８  電磁放射加熱装置
３２  プロセッサ
３３  コントローラ
３４  レーザシステム
３５  レーザシステム
３７  読み書きメモリ
【図１】
2017532520.tif 000003
【図２】
2017532520.tif 000004
【図３】
2017532520.tif 000005
【図４】
2017532520.tif 000006
【図５】
2017532520.tif 000007
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2017532520.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月3日(2016.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理室内で使用する加熱調理装置において、
食品を、その調理温度まで加熱するよう適合された少なくとも一つのレーザ光を発生するよう構成された少なくとも一つのレーザシステムと、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向かつ集中させる手段とを備え、各レーザシステムは、単一のレーザ及び少なくとも二つのレーザのうちいずれか一つを含むレーザ調理装置と、
前記少なくとも一つのレーザ光の偏向パターンと前記食品の材料情報とを含む情報を記憶するメモリと、
電磁放射を放出して、前記調理室内の前記食品を、その調理温度より低温で温める電磁放射加熱装置と、
焦点、ビームスポット径、周波数、出力及び速度を含むパラメータである、前記レーザ調理装置の前記少なくとも一つのレーザ光の複数の装置パラメータを制御するためのコンピュータプログラム命令を実施し、かつ、前記電磁放射加熱装置を制御するコンピュータプログラム命令を実施するプロセッサと、を備える加熱調理装置。
【請求項２】
単一レーザを有する各レーザシステムは、レーザから出射されたレーザ光を二つ以上のレーザ光に分割する光学要素を備えることを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項３】
前記食品は異なる材料から成り、前記レーザ調理装置は、異なる周波数のレーザ光を発生するよう適合され、前記プロセッサは、調理される材料に応じて、使用される周波数を決定することを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項４】
各レーザシステムは、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向する手段と、前記少なくとも一つのレーザ光のビームスポット径を制御する手段とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項５】
前記コンピュータプログラム命令により、ビームスポット径を調整して前記食品の予め定められた調理温度に達するよう、ビームスポット径を制御する手段を制御することを特徴とする、請求項４に記載の加熱調理装置。
【請求項６】
前記コンピュータプログラム命令により、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向させる手段を制御して、予め定められた前記食品の領域、及び、前記調理室の容積に対して、二次元で、前記少なくとも一つのレーザ光を偏向させることを特徴とする、請求項４に記載の加熱調理装置。
【請求項７】
前記電磁放射は、赤外線放射であることを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項８】
前記電磁放射は、マイクロ波放射であることを特徴とする、請求項１に記載の加熱調理装置。
【請求項９】
調理室と、
前記調理室内で食品をプリントする付加層製造プリンタと、
請求項１に記載の前記加熱調理装置とを備える食品生成装置。
【請求項１０】
前記電磁放射は、赤外線放射であることを特徴とする、請求項９に記載の食品生成装置。
【請求項１１】
前記電磁放射は、マイクロ波放射であることを特徴とする、請求項９に記載の食品生成装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の前記食品生成装置を使用する食品生成方法で、
生成される食品が、プリントされた食品か、非プリント食品かについて決定するステップと、
前記生成される食品がプリントされた食品の場合、付加層製造工程により前記調理室内の前記食品をプリントするステップと、
前記生成される食品が非プリント食品の場合、前記調理室内の前記食品をスキャンして前記食品の寸法と形状とを決定するとともに、前記レーザ調理装置を使用して、前記食品を調理するステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記生成される食品がプリントされた食品の場合、前記食品のプリント中か、前記食品のプリント後のいずれかにおいて、前記調理ステップが実行されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記調理ステップは、
前記プロセッサを使用して、前記メモリに記憶された前記情報に基づき、前記少なくとも一つのレーザ光を制御する前記装置パラメータを計算するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記計算された装置パラメータに基づき、レーザ光の偏向パターンを調整するステップと、
前記プロセッサを使用して、前記計算された装置パラメータ及び調整されたレーザ光の偏向パターンにより、前記レーザ調理装置を制御するステップとを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の前記食品生成装置を使用する食品生成方法で、
生成される食品が、プリントされた食品か、非プリント食品かについて決定するステップと、
前記生成される食品がプリントされた食品の場合、付加層製造工程により前記調理室内の前記食品をプリントするステップと、
前記生成される食品が非プリント食品の場合、前記調理室内の前記食品をスキャンして前記食品の寸法と形状とを決定するステップと、
前記電磁放射加熱装置を使用して前記食品を温めるステップとを備えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記温めステップでは、前記プロセッサを使用して、前記メモリに記憶された前記材料情報に基づき、前記電磁放射加熱装置により前記食品を温めるために要求される前記出力を決定することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザ調理装置を使用して、前記食品を調理するステップを更に有することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2017532520.tif 000010