JP2018083408A - 3dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法の提供。
【解決手段】3D噴射ヘッド及び2D噴射ヘッドを同時に備える3Dプリンタで運用され、かつ、3Dカラーモデルに対応する3DファイルをロードするステップS20と、3Dカラーモデルの座標情報及び色情報を読み取るステップS22と、3D経路スライス処理及び2D映像スライス処理をそれぞれ実施し、かつ、複数のプリント層の経路ファイル及び複数のプリント層の映像ファイルをそれぞれ生成するステップS240、S260と、各プリント層の経路ファイルに基づき、各スライスオブジェクトのプリント動作を実施するように3D噴射ヘッドを制御するステップS280と、各プリント層の映像ファイルに基づき、すでにプリントされた各スライスオブジェクト上で着色動作を実施するように2D噴射ヘッドを制御するステップS282とを含む方法。
【選択図】図3

Description

本発明は3Dプリンタに関するものであり、特に3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法に関するものである。
3Dプリント技術の成熟と、3Dプリンタの体積の縮小及び価格の低下に鑑み、近年、3Dプリンタは実に急速に普及している。
一般に常見される3Dプリンタには、主に成形材を噴射するための3D噴射ヘッドが配置されており、それによりプリントプラットホーム上において成形材が積層されて3Dオブジェクトとなる。しかし、大部分の3Dプリンタは単一色のオブジェクトをプリントすることができるだけであり(つまり、3Dオブジェクトの色が使用する成形材の色に等しい)、相当に単調である。
3Dプリントにより生成される3Dオブジェクトの色彩を増加するため、近年、市場に複数種の色彩の3Dオブジェクトをプリント可能な3Dプリンタが出現している。具体的には、当該3Dプリンタが採用しているプリント方法は図1に示されている通りである。
図1は関連技術におけるカラーオブジェクトプリントの流れ図である。まず、3Dプリンタに複数の単色の3Dモデルがロードされ(ステップS10)、かつ、当該複数の3Dモデルの座標情報をそれぞれ読み取る(ステップS12)。次いで、更に読み取った当該それらの座標情報に基づき当該複数の3Dモデルに対してそれぞれスライス処理を実行する(ステップS14)。
具体的には、当該3Dプリンタは単一の3D噴射ヘッドを備えているだけであるため、当該3Dプリンタは単一色の成形材を識別することができるだけである。従って、カラー3Dモデルをプリントする必要がある場合は、当該カラー3Dモデルを複数の単色の3Dモデルに変換し、かつ、それぞれ当該3Dプリンタ中にロードしなければならない。そのため、上記の当該スライス手順の後、当該3Dプリンタは当該複数の3Dモデルにより複数巻の異なる色の成形材を使用して混色し、それにより当該3Dモデルに対応したカラー3Dオブジェクトをプリントすることができる(ステップS16)。
しかし、関連技術に採用されている技術案は、異なる色の成形材により混色するため、プリントコストが相当高く、かつ、プリント可能な色にも限界があり、フルカラープリントの要求を達成することはできない。
本発明では、3Dプリンタによりフルカラーの3Dオブジェクトをプリントすることができる3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法が提供されている。
本発明の1つの実施例において、当該方法は、3D噴射ヘッド及び2D噴射ヘッドを同時に備えた3Dプリンタで運用され、かつ、3Dカラーモデルに対応した3Dファイルをロードするステップと、当該3Dカラーモデルの座標情報及び色情報を読み取るステップと、3D経路スライス処理及び2D映像スライス処理をそれぞれ実行し、かつ、複数のプリント層の経路ファイル及び複数のプリント層の映像ファイルをそれぞれ生成するステップと、各プリント層の当該経路ファイルに基づき、各スライスオブジェクトのプリント動作を実施するように、当該3D噴射ヘッドを制御するステップと、各プリント層の当該映像ファイルに基づき、すでにプリントされた各当該スライスオブジェクト上で着色動作を実施するように、当該2D噴射ヘッドを制御するステップとを含む。
関連技術に採用されている技術案に比べ、本発明の各実施例では、2D噴射ヘッドにより3D噴射ヘッドでプリントした各スライスオブジェクトに着色動作を実施することができるため、プリントコストを効果的に節約し、かつ、フルカラーの3Dオブジェクトをプリントする要求に達することができる。
関連技術におけるカラーオブジェクトプリントの流れ図である。 本発明の1つの実施例における3Dプリンタの概略図である。 本発明の1つの実施例におけるカラーモデルの処理及びプリントの流れ図である。 本発明の1つの実施例における2D映像スライス処理の流れ図である。 本発明の1つの実施例における経路ファイルの概略図である。 本発明の1つの実施例における映像ファイルの概略図である。 本発明の1つの実施例における境界領域ブロックの概略図である。 本発明の1つの実施例における校正値生成の流れ図である。 本発明の1つの実施例における校正の概略図である。 本発明の1つの実施例におけるカラーオブジェクトプリントの流れ図である。 本発明の別の実施例におけるカラーオブジェクトプリントの流れ図である。 本発明の1つの実施例における境界の概略図である。 本発明の1つの実施例における2Dプリントの概略図である。
ここにおいては、本発明の好適な実施例について、図面に基づき、以下の通り詳細に説明する。
本発明では、3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法(以下においては、当該方法と略称する)が開示されており、当該方法は、主に成形材を噴射する噴射ヘッド及びカラーインクを噴射する噴射ヘッドが同時に配置されている3Dプリンタで運用される。
図2を参照すると、それは本発明の1つの実施例における3Dプリンタの概略図である。図2の実施例では3Dプリンタ(以下においては、当該プリンタ1と略称する)が公開されており、当該プリンタ1はプリントプラットホーム2を有し、当該プリントプラットホーム2の上方に成形材を噴射して3Dオブジェクトをプリントするための3D噴射ヘッド3、及び異なる色のインクを噴射して3Dオブジェクトに着色するための2D噴射ヘッド4が配置されている。
1つの実施例において、当該2D噴射ヘッド4は、現有のフラットプリンタに採用されているインク噴射ヘッドであり、かつ、当該2D噴射ヘッド4の後方に異なる色のインクを格納した複数のインクカートリッジが接続されている。1つの実施例においては、当該2D噴射ヘッド4の後方に4つのインクカートリッジが接続されており、当該4つのインクカートリッジは、それぞれシアン(Cyan)、マゼンタ(Magenta)、イエロー(Yellow)及びブラック(Black)のインクを格納している。
図2の実施例において、当該プリンタ1は、熱溶融積層(Fused Deposition Modeling、FDM)式3Dプリンタを例としており、当該3D噴射ヘッド3に採用される成形材は熱可塑性を有する線材である。別の実施例において、当該プリンタ1は、光硬化(Stereolithography Apparatus、SLA)式3Dプリンタであり、当該3D噴射ヘッド3に採用される成形材は光硬化樹脂である。当然、本発明の各実施例で公開されている当該方法は、各種異なる型式の3Dプリンタで実際に運用することができ、上記に限定するものではない。
図2の実施例において、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とは同一の制御ロッド10上に設置されている。具体的には、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とはそれぞれ当該制御ロッド10の一側の対向する両面に設置され、かつ、当該プリンタ1は、当該制御ロッド10を制御することにより当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とをそれぞれ移動させる。その他の実施例において、当該プリンタ1は複数の制御ロッドを設置するとともに、異なる制御ロッドを介して当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とをそれぞれ設置して制御することもできる。
本発明の1つの実施例において、当該方法は、当該プリンタ1により、当該3D噴射ヘッド3が当該プリントプラットホーム2上でカラー3Dオブジェクトの各プリント層をプリントするように制御し、かつ、各プリント層のプリントが完了すると、当該2D噴射ヘッド4がプリントを完了したプリント層に着色するように制御する。
図3を参照すると、それは本発明の1つの実施例におけるカラーモデル処理及びプリントの流れ図である。図3に示されているステップは、主に当該プリンタ1または当該プリンタ1に接続されたコンピュータ機器(図内未表示)中で実行可能であるが、それには限定されない。具体的には、図3に示されているステップは、当該プリンタ1または当該コンピュータ機器のプロセッサにより実行される。
1つの実施例において、当該方法では、まずカラーモデルに対応した3Dファイルをロードし(ステップS20)、具体的に、当該3Dファイルは、使用者が予め編集を完了したOBJファイルまたはPLYファイルであり、かつ、使用者がプリントしようとする当該カラーモデルが記録されている。当該ステップS20では、当該3Dファイルをコンピュータ機器(図内未表示)または当該プリンタ1にロードし、それにより、当該コンピュータ機器または当該プリンタ1は当該カラーモデルの座標情報及び色情報を読み取ることができる(ステップS22)。
1つの実施例において、当該座標情報は、当該カラーモデル上における各点の当該プリンタ1のX軸、Y軸及びZ軸上の座標であり、当該色情報は、当該カラーモデル上における各点の3原色(R、G、B)の色調である。
1つの実施例において、当該方法は、当該カラーモデルの当該座標情報及び当該色情報を取得した後、当該カラーモデルの本体に対して実施する第1スライス処理(ステップS24)及び当該カラーモデルの映像に対して実施する第2スライス処理(ステップS26)を含む2種の異なる型式のスライス処理をそれぞれ実行する。かつ、本実施例において、当該方法は、当該第1スライス処理及び当該第2スライス処理がいずれも実行を完了した後、それぞれ当該第1スライス処理及び当該第2スライス処理により生成されたファイルに基づき、成形材及びインクの噴射を実施するように、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4を制御して(ステップS28)、カラー3Dオブジェクトのプリント動作を完了する。
具体的に、当該方法は、当該それらの座標情報及び当該それらの色情報を取得した後、当該それらの座標情報に基づき3D経路スライス処理(つまり、上記の第1スライス処理)を実行して、複数のプリント層の経路ファイルを生成する(ステップS240)。具体的には、当該カラーモデルが100個のプリント層に分割可能である場合、当該3D経路スライス処理後に100個の当該経路ファイルが生成される。当該100個の経路ファイルは、それぞれ当該100個のプリント層に対応しているとともに、それぞれ各プリント層中に含まれているスライスオブジェクトのプリント経路が描写されている。具体的には、当該カラーモデルは当該複数のスライスオブジェクトが積層されてなる。
1つの実施例において、各当該経路ファイル中に更に層数マークがそれぞれ記録されており、当該層数マークは各当該経路ファイルに対応するプリント層の層数を描写するために用いられる。例を挙げると、第1層の当該経路ファイルにおける当該層数マークは「1」であり、第10層の当該経路ファイルにおける当該層数マークは「10」であり、第100層の当該経路ファイルにおける当該層数マークは「100」であり、以下同様である。プリント過程において、当該プリンタ1は、各当該経路ファイルの当該層数マークにより同一プリント層の着色データを取得して、各プリント層の当該スライスオブジェクトを着色する。
同時に図5Aを参照すると、それは本発明の1つの実施例における経路ファイルの概略図である。図5Aの実施例では3Dのカラーモデル5が開示されており、当該方法は、当該カラーモデル5に対して当該3D経路スライス処理を実行した後に複数の当該プリント層に分割し、かつ、各当該プリント層のためにそれぞれ経路ファイル6を生成することができ、各当該経路ファイル6には、それぞれ対応する当該プリント層における当該スライスオブジェクトのプリント経路が描写されている。1つの実施例において、当該経路ファイル6はGcodeファイルであるが、それには限定されない。
図3に戻ると、当該ステップS240の後、当該方法は、次に、生成された当該複数の経路ファイルを経路ファイルデータベース中に記憶する(ステップS242)。1つの実施例において、当該経路ファイルデータベースは、クラウド、当該コンピュータ装置、当該プリンタ1またはその他任意の位置に位置することができるが、それらに限定されない。
1つの実施例において、当該3D経路スライス処理は、当該カラーモデル5の本体に対して実施するオブジェクトスライス処理であり、本技術分野における公知技術に属しているため、ここではこれ以上記述しない。
上記ステップS240及び当該ステップS242を除き、当該方法は、当該それらの座標情報及び当該それらの色情報を取得した後、更に当該座標情報及び当該色情報に基づき2D映像スライス処理(つまり、上記の当該第2スライス処理)を実行して、複数のプリント層の映像ファイルを生成する(ステップS260)。具体的には、当該ステップS260において生成される当該複数のプリント層の数量は、当該ステップS240において生成される複数のプリント層の数量と同一であり、かつ、各プリント層は同一の高さを有する。言い換えると、当該複数の映像ファイルの数量は当該複数の経路ファイルの数量と同一である。
1つの実施例において、各当該映像ファイル中に更に上記の当該層数マークがそれぞれ記録されており、当該層数マークは各当該映像ファイルに対応するプリント層の層数を描写するために用いられる。例を挙げると、第1層の当該映像ファイルにおける当該層数マークは「1」であり、第10層の当該映像ファイルにおける当該層数マークは「10」であり、第100層の当該映像ファイルにおける当該層数マークは「100」であり、以下同様である。プリント過程において、当該プリンタ1は、各当該経路ファイルの当該層数マークにより同一プリント層の当該映像ファイルを取得して、同一プリント層の当該映像ファイルに基づき各プリント層の当該スライスオブジェクトを着色する。
同時に図5Bを参照すると、それは本発明の1つの実施例における映像ファイルの概略図である。図5Bの実施例に示されている通り、当該方法は、当該カラーモデル5に対して当該2D映像スライス処理を実行した後に複数の当該プリント層に分割し、かつ、各当該プリント層のためにそれぞれ映像ファイル7を生成することができ、各当該映像ファイル7には、それぞれ対応する当該プリント層における当該スライスオブジェクトの色情報が描写されている。
1つの実施例において、当該映像ファイル7には、当該スライスオブジェクトのシアン情報(Cyan)が描写されたシアン映像ファイル71、マゼンタ情報(Magenta)が描写されたマゼンタ映像ファイル72、イエロー情報(Yellow)が描写されたイエロー映像ファイル73及びブラック情報(Black)が描写されたブラック映像ファイル74が含まれる。1つの実施例において、当該それらの映像ファイル7は、BMPファイル、JPGファイルまたはRAWファイルであるが、それらに限定されない。
図3に戻ると、当該ステップS260の後、当該方法は、次に、生成された当該複数の映像ファイルを映像ファイルデータベース中に記憶する(ステップS262)。1つの実施例において、当該映像ファイルデータベースは、クラウド、当該コンピュータ装置、当該プリンタ1またはその他任意の位置に位置することができるが、それらに限定されない。
当該3D経路スライス処理及び当該2D映像スライス処理の実行が完了した後、当該プリンタ1は、当該複数の経路ファイルに基づき、各当該プリント層の当該スライスオブジェクトを層ごとにプリントするように、当該3D噴射ヘッド3を制御し(ステップS280)、かつ、各当該経路ファイルの当該層数マークに基づき同一プリント層の当該映像ファイルを取得して、当該複数の映像ファイルに基づき、それぞれ同一プリント層の当該スライスオブジェクトを着色するように、当該2D噴射ヘッド4を制御することができる(ステップS282)。
それにより、当該プリンタ1は、同一プリント層(つまり、同一層高さ)の当該経路ファイル及び当該映像ファイルに基づき、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4を同一のZ軸高さに位置させて、当該プリント層の当該スライスオブジェクトをプリントするとともに、当該スライスオブジェクトに着色するように、それぞれ当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4を制御することができる。
本発明において、当該3D噴射ヘッド3は、単一色の成形材のみを採用して各当該スライスオブジェクトをプリントするが、当該2D噴射ヘッド4は、当該複数の映像ファイルの描写内容に基づき、複数種の異なる色のインクを採用してすでにプリントされた各当該スライスオブジェクトに着色する。それにより、当該プリンタ1は、フルカラーの当該スライスオブジェクトであるとともに、複数のフルカラーの当該スライスオブジェクトを積層してなるフルカラーの3Dオブジェクトをプリントすることができる。
引き続き図4を参照すると、それは本発明の1つの実施例における2D映像スライス処理の流れ図である。図4に示されている実施例は、上記当該ステップS26で実行される当該第2スライス処理について更に説明するために用いられる。
具体的には、当該方法は、前記当該ステップS22において当該それらの座標情報及び当該それらの色情報を取得した後、まず、当該カラーモデル5のサイズに基づき境界領域ブロックを設定し(ステップS2600)、当該境界領域ブロックは方形を呈し、かつ、当該カラーモデル全体をカバーしている。次いで、当該方法は、当該境界領域ブロック上のうちの1つの境界点を選択するとともに、当該2D噴射ヘッド4のプリント原点とする(ステップS2602)。次いで、更に当該プリント原点に基づき、各当該プリント層の当該映像ファイル7中の当該座標情報を調整する(ステップS2604)。
同時に図5Cを参照すると、それは本発明の1つの実施例における境界領域ブロックの概略図である。図5Cの実施例に示されている通り、当該方法は、当該第2スライス処理を実行する際に、当該カラーモデル5のサイズに基づき境界領域ブロック50を生成し、かつ、当該境界領域ブロック50上のうちの任意1つの境界点を当該2D噴射ヘッド4のプリント原点501として選択する。本実施例において、当該方法は、当該境界領域ブロック50中の左上角の点を当該プリント原点501として選択しているが、それに限定されない。
具体的に述べると、当該第2スライス処理後に生成される当該それらの映像ファイル7は、各当該プリント層における当該スライスオブジェクトの色情報を描写するために用いられるため、ファイルの容量は当該それらの経路ファイル6のファイル容量よりも大きくなる。
当該それらの映像ファイル7のファイル容量を効果的に縮小するため、本発明の1つの実施例においては、まず当該境界領域ブロック50を設定した後、更に当該境界領域ブロック50における当該カラーモデル5の映像部分をスライス処理し、かつ、生成される当該それらの映像ファイル7のサイズは当該境界領域ブロック50のサイズと同一である(つまり、当該それらの映像ファイル7の長さ及び幅は、当該境界領域ブロック50の長さ及び幅と同一である)。
上記の通り、本実施例では、当該境界領域ブロック50上のうちの1つの境界点を当該2D噴射ヘッド4の当該プリント原点501として採用しており、当該プリントプラットホーム2上に予め設定された位置合わせ点21を当該2D噴射ヘッド4のプリント原点として直接采用していないため、当該それらの映像ファイル7のサイズの大きさを縮小することができ、かつ、当該2D噴射ヘッド4の着色速度を高めることができる。1つの実施例において、当該3D噴射ヘッド3は、当該プリントプラットホーム2上に予め設定された当該位置合わせ点21をプリント原点とする。別の実施例において、当該3D噴射ヘッド3は当該2D噴射ヘッド4と同一の当該プリント原点501を採用することもできるが、それらに限定されない。
図4に戻ると、当該ステップS2604の後、当該方法は、更に、当該映像ファイルにおける当該色情報の3原色の色調を変換して、各当該プリント層におけるシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックに対応した当該シアン映像ファイル71、当該マゼンタ映像ファイル72、当該イエロー映像ファイル73及び当該ブラック映像ファイル74をそれぞれ生成する(ステップS2606)。言い換えると、当該ステップS2606において、当該方法は、当該色情報を3原色(R、G、B)から印刷4色(C、M、Y、K)に変換する。
それにより、前記図3の当該ステップS282において、当該プリンタ1は、各プリント層の当該シアン映像ファイル71、当該マゼンタ映像ファイル72、当該イエロー映像ファイル73及び当該ブラック映像ファイル74に基づき、当該2D噴射ヘッド4の当該4つのインクカートリッジがインクを噴射して、それぞれ各当該スライスオブジェクトを着色するように制御することができる。
当該ステップS2606の後、当該方法は、それぞれ各当該プリント層の当該シアン映像ファイル71、当該マゼンタ映像ファイル72、当該イエロー映像ファイル73及び当該ブラック映像ファイル74を当該映像ファイルデータベースに記憶し(ステップS262)、かつ、次いで当該ステップS28を実行して、各当該スライスオブジェクトのプリント及び着色を実施する。
本実施例において、各プリント層はいずれも対応する4部の当該映像ファイル71〜74を有しているとともに、当該4部の映像ファイル71〜74によりそれぞれ当該プリント層の当該スライスオブジェクトのシアン情報、マゼンタ情報、イエロー情報及びブラック情報が描写されている。
前記文章に記載した通り、1つの実施例において、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4は、それぞれ当該制御ロッド10の一側の対向する両面に設置されるため、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4は空間上における距離の誤差を有することになる。
別の実施例において、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4はプリント時に異なるプリント原点を採用するため、ここでも空間上における距離の誤差を有することになる。上記距離の誤差を補償し、当該3D噴射ヘッド3がプリントした各当該スライスオブジェクトに対して当該2D噴射ヘッド4が正確に着色可能とするため、1つの実施例においては、当該プリンタ1が各当該スライスオブジェクトを実際にプリントする前、または各当該スライスオブジェクトに着色する前に、当該3D噴射ヘッド3または/及び当該2D噴射ヘッド4を校正する必要がある。
図6A及び図6Bを参照すると、それはそれぞれ本発明の1つの実施例における校正値生成の流れ図及び校正の概略図である。本実施例において、当該プリンタ1は、予め算出された校正値に基づき当該3D噴射ヘッド3または/及び当該2D噴射ヘッド4を校正し、かつ、当該校正値は図6Aに示されている流れ図に基づき算出される。
まず、当該プリンタ1は、予め設定された座標群に基づき当該プリントプラットホーム2上に1つまたは複数の校正テンプレートA1をプリントするように、当該3D噴射ヘッド3を制御する(ステップS40)。次いで、当該プリンタ1は、同一の当該予め設定された座標群に基づきすでにプリントが完了した当該校正テンプレートA1に着色するように、当該2D噴射ヘッド4を制御する(ステップS42)。
具体的には、当該ステップS42では、同一の当該予め設定された座標群に基づき当該校正テンプレートA1上に校正色ブロックA2を直接プリントするように、当該2D噴射ヘッド4を制御する。それにより、当該プリンタ1、使用者または管理者は、当該校正テンプレートA1の着色状況(つまり、当該校正テンプレートA1と当該校正色ブロックA2との対応状況)に基づき、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4の空間上における当該距離の誤差を確認することができる(ステップS44)。次いで、当該プリンタ1は、当該距離の誤差に基づき上記当該校正値を生成して記憶することができる(ステップS46)。
例を挙げて述べると、当該3D噴射ヘッド3は、当該予め設定された座標群を採用して方形の当該校正テンプレートA1をプリントすることができ、当該2D噴射ヘッド4は、同一の当該予め設定された座標群を採用して当該校正テンプレートA1と同一の形状及びサイズを有する校正色ブロックA2をプリントすることができる。
当該校正色ブロックA2が当該校正テンプレートA1に完全に正対している場合は、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とが距離の誤差を有さないと判断することができ、当該校正色ブロックA2が当該校正テンプレートA1から右側に0.2mmずれている場合は、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とはX軸上における距離の誤差が+0.2mmであると判断することができ、当該校正色ブロックA2が当該校正テンプレートA1から左側に0.2mmずれている場合は、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とはX軸上における距離の誤差が−0.2mmであると判断することができ、当該校正色ブロックA2が当該校正テンプレートA1から上側に0.2mmずれている場合は、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とはY軸上における距離の誤差が+0.2mmであると判断することができ、当該校正色ブロックA2が当該校正テンプレートA1から下側に0.2mmずれている場合は、当該3D噴射ヘッド3と当該2D噴射ヘッド4とはY軸上における距離の誤差が−0.2mmであると判断することができ、以下、同様である。
図7を参照すると、それは本発明の1つの実施例におけるカラーオブジェクトプリントの流れ図である。図7の実施例では、図3の当該ステップS28において、当該プリンタ1がどのようにしてそれぞれ当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4を制御するのかについて更に説明されている。
本発明の各実施例を介して当該3D経路スライス処理及び当該2D映像スライス処理を完了した後、当該プリンタ1は、各当該スライスオブジェクトの層ごとのプリントを開始するとともに、1つのプリント層の当該スライスオブジェクトのプリントを完了した後、当該スライスオブジェクトに着色することができる。かつ、着色の完了後、更に次のプリント層の当該スライスオブジェクトをプリントし、以下、同様である。
図7の実施例において、当該プリンタ1は、まず1つの当該プリント層の当該経路ファイル6を読み取り(ステップS50)、具体的には、当該プリンタ1は、当該経路ファイルデータベース中から1つの当該プリント層の当該経路ファイル6を読み取る。次いで、当該プリンタ1は、当該経路ファイル6に基づき、当該プリント層の当該スライスオブジェクトをプリントするように、当該3D噴射ヘッド3を制御する(ステップS52)。
ここで提起すべきは、本発明の各実施例においては、当該2D噴射ヘッド4によりすでにプリントされた当該スライスオブジェクト上にインクを直接噴射して、当該スライスオブジェクトに着色するため、当該スライスオブジェクトの表面ができるだけ平準であることを確保しなければならない点である。
1つの実施例において、当該プリンタ1は、1つの当該スライスオブジェクトのプリントが完了するとともに、当該スライスオブジェクトに着色しようとするか、または引き続き次のプリント層の当該スライスオブジェクトをプリントしようとする前に、まず原料供給を停止するように当該3D噴射ヘッド3を制御するとともに、成形材の引き抜き手順を実行することができる(ステップS54)。それにより、すでにプリントされた当該スライスオブジェクトの表面が平準であることが保持され、更に次いで次の動作を実行する。しかし、その他の実施例においては、当該ステップS54を実行しなくてもよい。
次いで、当該プリンタ1は、現在プリントしている当該スライスオブジェクトは着色する必要があるか否かを判断し(ステップS56)、つまり、当該ステップS52においてプリントされた当該スライスオブジェクトに着色する必要があるか否かを判断する。当該スライスオブジェクトが単色であり、かつ、当該スライスオブジェクトの色が当該3D噴射ヘッド3が使用している成形材の色と同一である場合、当該プリンタ1は、現在プリントしている当該スライスオブジェクトは着色する必要がないと判断することができる。
具体的には、1つの実施例において、当該プリンタ1は、当該プリント層の当該経路ファイル6を読み取るとともに、当該経路ファイル6の描写内容により当該スライスオブジェクトに着色する必要があるか否かを判断することができる。別の実施例において、当該プリンタ1は、当該映像ファイルデータベースを直接読み取って、当該映像ファイルデータベース中に同一プリント層の当該映像ファイル7が記憶されているか否かを検索して、現在プリントしている当該スライスオブジェクトに着色する必要があるか否かを判断することもできる。
つまり、当該映像ファイルデータベース中に同一プリント層の当該映像ファイル7があると、当該スライスオブジェクトに着色する必要があると判断され、かつ、当該映像ファイルデータベース中に同一プリント層の当該映像ファイル7がないと、当該スライスオブジェクトに着色する必要はないと判断される。
当該ステップS56において、当該プリント層の当該スライスオブジェクトに着色する必要はないと判断されると、当該プリンタ1は当該2D噴射ヘッド4を制御する必要はなく、次いでステップS66を実行して、引き続き次のプリント層の当該スライスオブジェクトをプリントする必要があるか否かを判断する。
当該ステップS56において、当該プリント層の当該スライスオブジェクトに着色する必要があると判断されると、当該プリンタ1は、更に当該映像ファイルデータベース中から同一プリント層の当該映像ファイル7を読み取る(ステップS58)。1つの実施例において、当該プリンタ1は、当該映像ファイルデータベース中から同一層高さ(例えば第100層)の当該シアン映像ファイル71、当該マゼンタ映像ファイル72、当該イエロー映像ファイル73及び当該ブラック映像ファイル74を読み取る。
1つの実施例において、当該それらの映像ファイル71〜74は、当該2D映像スライス処理を実行した後に生成された映像ファイルである。その他の実施例においては、使用者は外部コンピュータ機器を介して当該2D映像スライス処理で生成された当該それらの映像ファイル71〜74に対して画像補正を施して、当該それらの映像ファイル71〜74の描写内容を使用者の実際の要求に更に合致させることもできる。
当該ステップS58の後、当該プリンタ1は、得られた当該映像ファイル7に基づき、同一プリント層の当該スライスオブジェクトに着色するように、当該2D噴射ヘッド4を制御する(ステップS62)。1つの実施例において、当該プリンタ1は、当該映像ファイル7を読み取った後、まず、当該2D噴射ヘッド4が移動して当該プリント原点501に戻るように制御し、かつ、更に当該プリント原点501から移動を開始して当該スライスオブジェクトに着色するように、当該2D噴射ヘッド4を制御する。かつ、誤操作を防止するため、当該プリンタ1は、当該2D噴射ヘッド4が当該スライスオブジェクトの着色を完了した後、当該プリント層への着色機能をオフすることができる(ステップS64)。
1つの実施例において、当該プリンタ1は、当該2D噴射ヘッド4が着色を実施する前に、まず、前記実施例において予め記憶されている当該校正値を読み取るとともに、当該校正値に基づき当該ステップS58において取得した当該プリント層の当該映像ファイル中の当該座標情報を調整することができる(ステップS60)。かつ、当該ステップS62において、当該プリンタ1は、更に調整後の当該映像ファイル7に基づき、当該2D噴射ヘッド4が着色を実施するように制御する。
例を挙げて述べると、当該映像ファイル7中の位置合わせ点の座標が(100,90,90)であり、当該校正値が「X軸+0.5mm」であれば、調整を施した後、当該位置合わせ点の座標は(100.5,90,90)となる。但し、上記説明は本発明における1つの実施例に過ぎず、それに限定するものではない。例えば、当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4がともに当該プリントプラットホーム2上の当該位置合わせ点21をプリント原点として採用する場合、当該プリンタ1は、当該3D噴射ヘッド3または/及び当該2D噴射ヘッド4を校正しなくてもよく、つまり、当該ステップS60を実行する必要はない。
当該プリント層の当該スライスオブジェクトの着色が完了した後、当該プリンタ1は、当該プリント層が当該カラーモデル5の最終のプリント層であるか否かを判断する(ステップS66)。1つの実施例において、当該プリンタ1は、当該経路ファイルデータベース中にまだ読み取っていない当該経路ファイル6が存在しているか否かを判断することにより、当該プリント層が当該カラーモデル5の最終のプリント層であるか否かを判断する。別の実施例において、当該プリンタ1は、外部から送信されたプリント終了通知を受信したか否かに基づき、当該プリント層が当該カラーモデル5の最終のプリント層であるか否かを判断する。
当該プリント層が当該カラーモデル5の最終のプリント層ではない場合、当該プリンタ1は、当該ステップS50〜当該ステップS64を再度実行して、次のプリント層の当該スライスオブジェクトをプリントするとともに、当該スライスオブジェクトに着色する。逆に、当該プリント層が当該カラーモデル5の最終のプリント層である場合、当該プリンタ1は、今回のプリント動作を終了する。
図8を参照すると、それは本発明の別の実施例におけるカラーオブジェクトプリントの流れ図である。図8の実施例におけるステップS70、S74〜S80、S82〜S86は、図7の実施例におけるステップS50、S52〜S58、S62〜S66と同一または近似しているため、ここではこれ以上記述しない。
図8の実施例と図7の実施例との差異は、当該プリンタ1が、1つのプリント層の当該スライスオブジェクトをプリントする前にまず当該校正値を取得するとともに、ステップS72を実行して当該校正値に基づき当該プリント層の当該経路ファイル6中の当該座標情報を調整した後、更に当該ステップS74を実行し、調整後の当該経路ファイル6に基づき当該3D噴射ヘッド3を制御して当該プリント層の当該スライスオブジェクトをプリントするように、当該3D噴射ヘッド3を制御する点にある。
かつ、本実施例においては、当該プリンタ1が当該校正値により当該3D噴射ヘッド3を校正するため、当該プリンタ1が当該ステップS80において同一プリント層の当該映像ファイル7を読み取った後に、当該2D噴射ヘッド4を校正する必要はなく、当該ステップS82を直接実行して、当該映像ファイル7に基づき、同一プリント層の当該スライスオブジェクトに着色するように、当該2D噴射ヘッド4を制御することができる。
前記文章に記載した通り、本発明では、当該2D噴射ヘッド4により当該3D噴射ヘッド3がプリント下各当該スライスオブジェクトに着色し、かつ、当該2D噴射ヘッド4は現有のフラットプリンタに採用されているインク噴射ヘッドとすることができる。そのため、1つの実施例において、当該プリンタ1は、更に、当該2D噴射ヘッド4に対する操作により、当該プリントプラットホーム2上でフルカラーの2Dプリント動作を実現することができる。
更に、1つの実施例において、当該プリンタ1は、ステッピングモータにより当該3D噴射ヘッド3及び当該2D噴射ヘッド4の移動を制御するため、当該ステッピングモータが運転時に発生するパルス(Pulse)を利用して、現有のフラットプリンタのリニアスケールの検知情報に替えることができる。
図9及び図10を参照すると、それはそれぞれ本発明の1つの実施例における境界概略図及び2Dプリントの概略図である。図9に示されている通り、1つの実施例において、当該プリンタ1は、プリントしようとするサイズの大きさ(つまり用紙サイズの大きさ、例えばA4、B5など)に基づき当該プリントプラットホーム2の少なくとも1つの角に境界標示22を設置することができる。
使用者が当該プリンタ1により当該2Dプリント動作を実施しようとする場合は、用紙を当該プリントプラットホーム2上に配置して当該境界標示22に位置合わせして、当該2D噴射ヘッド4により文字内容または画像内容を当該用紙上にプリントすることができる。
具体的に、当該2Dプリント動作は、前記文章中に記載した着色方式と同一または近似しており、差異は、前記着色方式では当該2D噴射ヘッド4がインクをすでにプリントされた各当該スライスオブジェクト上に噴射するように制御するが、本実施例の当該2Dプリント動作は、当該2D噴射ヘッド4がインクを当該プリントプラットホーム2上に配置された用紙上に噴射するように制御する点にある。
図10を参照すると、当該プリンタ1が当該2D噴射ヘッド4をX軸方向に移動するように制御する場合は、ステッピングモータの運転計算により現有の2Dフラットプリンタのリニアスケールと同一の効果を達成する。当該プリンタ1が当該2D噴射ヘッド4をY軸方向に移動するように制御する場合は、毎回、当該2D噴射ヘッド4がインクカートリッジ幅Wだけ移動するように制御することにより、次の行のプリントを、2D文書のプリントをすべて完了するまで実施する。
本発明の各実施例で実施される当該方法により、単一カラーモデルの3Dファイルを効果的に読み取ることができ、つまりそれぞれ3D噴射ヘッド及び2D噴射ヘッドを制御することができ、かつ、各プリント層のスライスオブジェクトのプリント及び着色をそれぞれ実施して、フルカラーの3Dオブジェクトの技術的効果が得られるため、相当便利である。
以上の記載は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するものではないため、本発明の内容を運用して為された等価な変化は、いずれも同様に本発明の範囲内に含まれることを、併せて表明する。
関連技術
S10〜S16:プリントステップ
本発明
1:プリンタ
10:制御ロッド
2:プリントプラットホーム
21:位置合わせ点
22:境界標示
3:3D噴射ヘッド
4:2D噴射ヘッド
5:3Dカラーモデル
50:境界領域ブロック
501:プリント原点
6:経路ファイル
7:映像ファイル
71:シアン映像ファイル
72:マゼンタ映像ファイル
73:イエロー映像ファイル
74:ブラック映像ファイル
A1:校正テンプレート
A2:校正色ブロック
W:インクカートリッジ幅
S20〜S28、S240〜S242、S260〜S262、S280〜S282:処理及びプリントステップ
S2600〜S2606、S262:2D映像スライスステップ
S40〜S46:校正ステップ
S50〜S66:プリントステップ
S70〜S86:プリントステップ

Claims (17)

  1. 3Dプリンタで運用され、かつ、
    a)プロセッサにカラーモデル(5)に対応する3Dファイルをロードするステップと、
    b)前記プロセッサが、当該カラーモデル(5)の座標情報及び色情報を読み取るステップと、
    c)前記プロセッサが、前記座標情報に基づき3D経路スライス処理を実行して、複数のプリント層の経路ファイル(6)を生成するステップであって、各前記経路ファイル(6)に層数マークがそれぞれ記録される、経路ファイル(6)を生成するステップと、
    d)前記プロセッサが、前記座標情報及び前記色情報に基づき2D映像スライス処理を実行して、複数のプリント層の映像ファイル(7)を生成するステップであって、各前記映像ファイル(7)に前記層数マークがそれぞれ記録される、映像ファイル(7)を生成するステップと、
    e)前記プロセッサが、各前記プリント層の前記経路ファイル(6)に基づき、各前記プリント層のスライスオブジェクトを層ごとにプリントするように、前記3Dプリンタ(1)の3D噴射ヘッド(3)を制御するとともに、各前記経路ファイル(6)の前記層数マークに基づき同一プリント層の前記映像ファイル(7)を取得し、同一プリント層の前記スライスオブジェクトに着色するように、前記3Dプリンタ(1)の2D噴射ヘッド(4)を制御するステップと、を含む、3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  2. 前記座標情報は、前記カラーモデル(5)上の各点の前記3Dプリンタ(1)のX軸、Y軸及びZ軸上における座標を含み、前記色情報は、前記カラーモデル(5)上の各点の3原色の色調である、請求項1に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  3. 前記ステップeは、
    e1)1つの前記プリント層の前記経路ファイル(6)を読み取るステップと、
    e2)前記経路ファイル(6)に基づき、前記プリント層の前記スライスオブジェクトをプリントするように、当該3D噴射ヘッド(3)を制御するステップと、
    e3)前記スライスオブジェクトに着色する必要があるか否かを判断するステップと、
    e4)前記スライスオブジェクトに着色する必要があると判断された場合は、同一プリント層の前記映像ファイル(7)を読み取るステップと、
    e5)前記映像ファイル(7)に基づき、前記スライスオブジェクトに着色するように、前記2D噴射ヘッド(4)を制御するステップと、
    e6)前記プリント層が前記カラーモデル(5)の最終のプリント層でない場合は、前記ステップe1〜前記ステップe5を再度実行して、次のプリント層の前記スライスオブジェクトをプリントするとともに、次のプリント層の前記スライスオブジェクトに着色するステップと、を含む、請求項1に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  4. 前記スライスオブジェクトのプリント完了後に、原料供給を停止するように前記3D噴射ヘッド(3)を制御するとともに、成形材の抜取手順を実施するステップe21を更に含む、請求項3に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  5. 各前記プリント層の前記映像ファイル(7)は、それぞれシアン情報が描写されたシアン映像ファイル(71)、マゼンタ情報が描写されたマゼンタ映像ファイル(72)、イエロー情報が描写されたイエロー映像ファイル(73)及びブラック情報が描写されたブラック映像ファイル(74)を含む、請求項4に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  6. 前記ステップdは、
    d1)前記色情報中の3原色の色調を変換して、各前記プリント層におけるシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックに対応したシアン映像ファイル(71)、マゼンタ映像ファイル(72)、イエロー映像ファイル(73)及びブラック映像ファイル(74)をそれぞれ生成するステップと、
    d2)各前記プリント層の前記シアン映像ファイル(71)、前記マゼンタ映像ファイル(72)、前記イエロー映像ファイル(73)及び前記ブラック映像ファイル(74)をそれぞれ記憶するステップと、を含む、請求項4に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  7. 前記2D噴射ヘッド(4)は、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックに対応した4つのインクカートリッジを含み、かつ、前記ステップe5は、それぞれ前記シアン映像ファイル(71)、前記マゼンタ映像ファイル(72)、前記イエロー映像ファイル(73)及び前記ブラック映像ファイル(74)に基づき、前記2D噴射ヘッド(4)の前記4つのインクカートリッジがインクを噴射して前記スライスオブジェクトに着色するように制御する、請求項6に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  8. 前記映像ファイル(7)は、BMPファイル、JPGファイルまたはRAWファイルである、請求項6に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  9. 前記ステップdは、
    d1)前記カラーモデル(5)のサイズに基づき、方形の境界領域ブロック(50)を設定するステップと、
    d2)前記境界領域ブロック(50)のうちの1つの境界点を、前記2D噴射ヘッド(4)のプリント原点(501)とするステップと、
    d3)前記プリント原点(501)に基づき、各前記プリント層の前記映像ファイル(7)中の前記座標情報を調整するステップと、を含む、請求項4に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  10. 前記ステップd2は、前記境界領域ブロック(50)中の左上角の点を前記2D噴射ヘッド(4)の前記プリント原点(501)として選択する、請求項9に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  11. 前記ステップe4の後に、予め記憶されている校正値を読み取るとともに、前記校正値に基づき同一プリント層の前記映像ファイル(7)中における前記座標情報を調整するステップe7を更に含み、かつ、前記ステップe5は、調整後の前記映像ファイル(7)に基づき、前記プリント層の前記スライスオブジェクトに着色するように、前記2D噴射ヘッド(4)を制御する、請求項9に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  12. 前記ステップaの前に、
    a01)予め設定された座標群に基づき校正テンプレート(A1)をプリントするように、前記3D噴射ヘッド(3)を制御するステップと、
    a02)同一の前記予め設定された座標群に基づきすでにプリントされた前記校正テンプレート(A1)に着色するように、前記2D噴射ヘッド(4)を制御するステップと、
    a03)前記校正テンプレート(A1)の着色状況に基づき、前記3D噴射ヘッド(3)と前記2D噴射ヘッド(4)との空間上における距離の誤差を確認するステップと、
    a04)前記距離の誤差に基づき、前記校正値を生成して記憶するステップと、を更に含む、請求項11に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  13. 前記ステップe1の後に、予め記憶されている校正値を読み取るとともに、前記校正値に基づき前記プリント層の前記経路ファイル(6)中における前記座標情報を調整するステップe7を更に含み、かつ、前記ステップe2は、調整後の前記経路ファイル(6)に基づき、前記プリント層の前記スライスオブジェクトをプリントするように、前記3D噴射ヘッド(3)を制御する、請求項9に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  14. 前記ステップaの前に、
    a01)予め設定された座標群に基づき校正テンプレート(A1)をプリントするように、前記3D噴射ヘッド(3)を制御するステップと、
    a02)同一の前記予め設定された座標群に基づきすでにプリントされた前記校正テンプレート(A1)に着色するように、前記2D噴射ヘッド(4)を制御するステップと、
    a03)前記校正テンプレート(A1)の着色状況に基づき、前記3D噴射ヘッド(3)と前記2D噴射ヘッド(4)との空間上における距離の誤差を確認するステップと、
    a04)前記距離の誤差に基づき、前記校正値を生成して記憶するステップと、を更に含む、請求項13に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  15. 前記3Dファイルは、OBJファイルまたはPLYファイルである、請求項1に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  16. 前記3Dプリンタは、プリントプラットホームを含み、かつ、前記カラーオブジェクトプリント方法は、
    f1)前記プリントプラットホームの1つの角に設置される境界標示を提供するステップと、
    f2)前記プリントプラットホームを介して、前記境界標示に位置合わせされている用紙の配置動作を受け入れるステップと、
    f3)前記2D噴射ヘッドが移動しながらインクを噴射して、文字内容または画像内容を前記用紙上にプリントするように制御するステップと、を更に含む、請求項1に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
  17. 前記ステップf3は、
    f31)ステッピングモータにより、前記2D噴射ヘッドがX軸方向に向けて移動しながら、前記用紙上にシアンインク、マゼンタインク、イエローインク及びブラックインクを噴射するように制御するステップと、
    f32)X軸方向のプリント動作が完了した後、前記2D噴射ヘッドがY軸方向に向けて前記2D噴射ヘッドのインクカートリッジの幅だけ移動して、次の行のプリント動作を実施するように制御するステップと、を含む、請求項16に記載の3Dプリンタのカラーオブジェクトプリント方法。
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