JP2018108726A - ３ｄプリンティング方法及び３ｄプリンティングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄプリンティング方法及び３Ｄプリンティングシステムを提供する。【解決手段】この方法は、３Ｄオブジェクトのモデル情報に従ってプリンティング情報を生成し、３Ｄプリンティング装置を制御して３Ｄプリンティング処理を行い、支持オブジェクトと３Ｄオブジェクトとをプリントし、この指示オブジェクトは、３Ｄオブジェクトを支持する用途に供される。また、プリンティング情報を生成するステップは、モデル情報に従って第１のプリンティング層上の３Ｄオブジェクトの浮遊輪郭を検出し、浮遊輪郭に従って第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報から支持オブジェクトのプリンティング情報を除去することを含む。これにより、支持オブジェクトの除去の困難性が低減する。【選択図】 図７

Description

本発明は、三次元（３Ｄ）プリンティングメカニズムに関し、より具体的には、３Ｄプリンティング方法及び３Ｄプリンティングシステムに関する。

３Ｄプリンティング装置が３Ｄプリンティング処理を実行する際、プリント対象の３Ｄオブジェクトが、その下あるいは横に支持体なく延伸する構造の場合、３Ｄプリンティング装置は、３Ｄオブジェクトをプリンティングしながら延伸構造を支える支持オブジェクトをプリントし、これによって延伸構造がプリンティング処理の間に崩壊することを防止する。一般的に、支持オブジェクトは、延伸構造が支持オブジェクトによって直接的に支持されるように計算されて生成される。従って、延伸構造の下や側面の支持オブジェクトは、通常、上部や側部から圧を受けると充填されてしまうので、除去が困難である。

本発明は、支持オブジェクトを後で分解する際の困難性を低減することが可能な３Ｄプリンティング方法及び３Ｄプリンティングシステムを提供する。

本発明の一の実施の形態においては、記憶装置並びに３Ｄプリンティング装置を備え、前記記憶装置が３Ｄオブジェクトのモデル情報を記憶するように構成された３Ｄプリンティングシステムに適用可能な３Ｄプリンティング方法が提供される。この３Ｄプリンティング方法は、前記３Ｄオブジェクトに従って生成されるプリンティング情報であって、前記３Ｄオブジェクトの第１のプリンティング層に対応するプリンティング情報と、前記３Ｄオブジェクトの第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報とを含むプリンティング情報を生成し、前記第１のプリンティング層は、前記第２のプリンティング層に隣接し、前記プリンティング情報に従って前記３Ｄプリンティング装置を制御して前記第１のプリンティング層と前記第２のプリンティング層とを含む複数のプリンティング層に３Ｄプリンティング処理を行い、支持オブジェクトと前記３Ｄオブジェクトとをプリントし、前記支持オブジェクトは前記３Ｄオブジェクトを支持する用途に供される。また、前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成するステップは、前記モデル情報に従って前記第１のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの浮遊輪郭を検出し、前記浮遊輪郭に従って前記第２のプリンティング層に対応する前記プリント情報から、前記支持オブジェクトのプリンティング情報を除去する、ことを含む。

本発明の一の実施の形態においては、前記複数のプリンティング層は、さらに、第３のプリンティング層を備え、前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成するステップは、さらに、前記モデル情報に従って前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭を取得し、前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭に延伸処理を行って間隔情報を取得する、ことを含み、前記間隔情報は、前記３Ｄオブジェクトと前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトとの間の距離に対応し、前記距離はゼロより大きい。

本発明の一の実施の形態においては、前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成するステップは、さらに、前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記間隔情報とに従って前記３Ｄオブジェクト上の前記支持オブジェクトの輪郭を生成し、前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトの前記輪郭に従って前記プリンティング情報の中から前記第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する、ことを含む。

本発明の別の実施の形態においては、３Ｄオブジェクトのモデル情報を記憶するように構成された記憶装置と、３Ｄプリンティング装置と、前記記憶装置及び前記３Ｄプリンティング装置に接続されたプロセッサと、を備えた３Ｄプリンティングシステムが提供される。前記プロセッサは、前記３Ｄオブジェクトに従って生成されるプリンティング情報であって、前記３Ｄオブジェクトの第１のプリンティング層に対応するプリンティング情報と、前記３Ｄオブジェクトの第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報とを含むプリンティング情報を生成し、前記第１のプリンティング層は、前記第２のプリンティング層に隣接し、前記プリンティング情報に従って前記３Ｄプリンティング装置を制御して前記第１のプリンティング層と前記第２のプリンティング層とを含む複数のプリンティング層に３Ｄプリンティング処理を行い、支持オブジェクトと前記３Ｄオブジェクトとをプリントし、前記支持オブジェクトは前記３Ｄオブジェクトを支持する用途に供される。また、前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成する動作は、前記モデル情報に従って前記第１のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの浮遊輪郭を検出し、前記浮遊輪郭に従って前記第２のプリンティング層に対応する前記プリント情報から、前記支持オブジェクトのプリンティング情報を除去する、ことを含む。

本発明の一の実施の形態においては、前記複数のプリンティング層は、さらに、第３のプリンティング層を備え、前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成する動作は、さらに、前記モデル情報に従って前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭を取得し、前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭に延伸処理を行って間隔情報を取得する、ことを含み、前記間隔情報は、前記３Ｄオブジェクトと前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトとの間の距離に対応し、前記距離はゼロより大きい。

本発明の一の実施の形態においては、前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成する動作は、さらに、前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記間隔情報とに従って前記３Ｄオブジェクト上の前記支持オブジェクトの輪郭を生成し、前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトの前記輪郭とに従って前記プリンティング情報の中から前記第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する、ことを含む。

本発明の一の実施の形態においては、前記延伸処理の延伸方向は、前記第３のプリンティング層に平行である。

本発明の一の実施の形態においては、前記第２のプリンティング層上の前記浮遊輪郭の突出領域は、前記第２のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭領域に含まれない。

以上のとおり、本発明は、３Ｄオブジェクトを支持する用途に供される支持オブジェクトを、３Ｄプリンティング処理において所定の距離だけ３Ｄオブジェクトから離間し、支持オブジェクトを後で分解する際の困難性を低減するものである。

本発明の上述ならびに他の特徴や利点はより包括的なものであり、添付の図面とともに複数の実施の形態について以下に説明する。

添付の図面は本発明に対する更なる理解のために供され、本明細書の一部を構成する。これらの図面は本発明の実施の形態を示すとともに、以下の説明とともに本発明の原理を説明するものである。

本発明の一の実施の形態に係る３Ｄプリンティングシステムを示す概略図である。

本発明の一の実施の形態に係る３Ｄプリンティング処理を示す概略図である。

本発明の別の実施の形態に係る３Ｄプリンティング処理を示す概略図である。

図４Ａから４Ｃは、本発明の一の実施の形態に係る、第３プリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する概略図である。

図５Ａから５Ｃは、本発明の一の実施の形態に係る、第２プリンティング層に対応するプリンティング情報から支持オブジェクトのプリンティング情報を除く概略図である。

図６Ａは、既存の３Ｄオブジェクト及びその支持オブジェクトを示す概略図である。

図６Ｂから６Ｄは、本発明の複数の実施の形態に係る３Ｄオブジェクト及びその支持オブジェクトを示す概略図である。

本発明の一の実施の形態に係る３Ｄプリンティング方法を示すフローチャートである。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る３Ｄプリンティングシステムを示す概略図である。図１を参照し、３Ｄプリンティングシステム１０は、ホスト１１及び３Ｄプリンティング装置１２を備える。３Ｄプリンティング装置１２は、３Ｄプリンティング処理を行うように構成されている。ホスト１１は、３Ｄプリンティング装置１２に接続され、３Ｄプリンティング装置１２を制御するように構成されている。例えば、ホスト１１は、３Ｄプリンティング装置１２を指示するために制御指示を送出し、３Ｄプリンティング処理を行う。ホスト１１は、データを送信、記憶、並びに処理可能な電子装置、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ、あるいは産業コンピュータである。また、ホスト１１は、単一の装置の態様として３Ｄプリンティング装置１２と一体化されたものであってもよい。

ホスト１１は、記憶装置１１１及びプロセッサ１１２を備える。記憶装置１１１は、データを記憶するように構成され、バッファメモリ、内部記憶媒体、外部記憶媒体、他の種の記憶装置あるいはその組み合わせであってよい。例えば、バッファメモリは、ランダムアクセスメモリ、読出専用メモリ、等を備える。例えば、内部記憶媒体は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートディスク（ＳＳＤ）、フラッシュストレージディスク、等を備える。例えば、外部記憶装置は、外部ハードディスク、ＵＳＢドライブ、クラウドストレージデバイス、等を備える。

プロセッサ１１２は、記憶装置１１１に接続され、記憶装置１１１にアクセスし、３Ｄプリンティング装置１２を制御するために用いる制御指示を生成するように構成されている。また、プロセッサ１１２は、ホスト１１の各部の動作を制御する。例えば、プロセッサ１１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、あるいは汎用もしくは専用の他のプログラミング可能な装置、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＰＳ）、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、他の同様のデバイスあるいはそれらの組み合わせであってよい。

図２は、本発明の一の実施の形態に係る３Ｄプリンティング処理を示す概略図である。図１及び図２の両方を参照し、３Ｄプリンティング装置１２は、プラットフォーム１２１と、プリンティングモジュール１２２と、制御部１２３と、を備える。プラットフォーム１２１及びプリンティングモジュール１２２は。それぞれ、制御部１２３に接続される。プリンティングモジュール１２２は、プリンティングヘッド１２２ａを備える。プリンティングヘッド１２２ａは、プラットフォーム１２１上に配置され、形成材料の引き抜き及び着色を含む３Ｄプリンティング処理を行う。プリンティングモジュール１２２は、さらに、プリンティングヘッド１２２ａと協動して３Ｄプリンティング処理を完成させる他の要素（例えば、供給パイプライン、プリントヘッド連結機構、等）を備えるが、当業者にとって容易に理解されるものであり、これらについての詳細な説明は省略する。

３Ｄプリンティング処理を行う際、プリンティングヘッド１２２ａは、３Ｄオブジェクト２１の最下層から層毎にプリンティングを開始し、プラットフォーム１２１の座面上に３Ｄオブジェクト２１を徐々に形成してゆく。また、３Ｄプリンティング処理において、プリンティングヘッド１２２ａは、プラットフォーム１２１上の変更可能な方向に移動し、溶解した状態の形成材料を供給する。そして、形成材料は層毎にプラットフォーム上１２１で固化され、３Ｄオブジェクト２１が形成される。

制御部１２３は、プロセッサ１１２からの制御指示に従って、プリンティングヘッド１２２ａを、移動して形成材料を吐出するように制御するように構成される。例えば、制御部１２３は、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、プログラマブルコントローラ内蔵式コントローラ、アプリケーションスペシフィックインテグレーテッドサーキット、プログラマブルロジックデバイス、他の同様の処理装置、あるいはそれらの組み合わせであってよい。

本実施の形態において、記憶装置１１１は、３Ｄオブジェクト２１のモデル情報を記憶する。例えば、モデル情報は、３Ｄオブジェクト２１の３Ｄモデルと、３Ｄモデルに対応する複数のイメージファイルとを含む。例えば、プロセッサ１１２は、３Ｄオブジェクト２１の３Ｄモデルの層スライス動作を行ってイメージファイルを取得する。イメージファイルは、情報、例えば、異なるプリンティング層における３Ｄオブジェクト２１の輪郭を表現し、領域を色づけし、着色する目的に供される。プロセッサ１１２は、モデル情報に従ってプリンティング情報を生成する。次に、プロセッサ１１２は、プリンティング情報に従って制御指示を送出し、３Ｄプリンティング装置１２を制御して３Ｄオブジェクト２１に対応する３Ｄプリンティング処理を行う。

図２に示す実施の形態においては、説明の便宜のため、プリントされる３Ｄオブジェクト２１が、本体２１１と延伸部２１２とを有する場合を考える。本体２１１及び延伸部２１２は、互いに結合されている。他の実施の形態においては、３Ｄオブジェクト２１は、本体２１１と延伸部２１２とに区分されていなくてもよい。側面図である図２において、延伸部２１２の下に支持オブジェクト２２がプリントされない場合、延伸部２１２は、その下の支持の欠落による崩壊の高いリスクを有する。また、横方向の支持の欠落によって、３Ｄオブジェクト２１は、容易にねじれたり傾いたりしてしまう。そこで、３Ｄオブジェクト２１に対応する３Ｄプリンティング処理の間、３Ｄプリンティング装置１２は、支持オブジェクト２２と３Ｄオブジェクト２１とをホスト１１からのプリンティング情報に従って自動的にプリントする。そして、プリンティング情報は、支持オブジェクト２２及び３Ｄオブジェクト２１をプリントするよう指示するための情報を含む。換言すると、支持オブジェクト２２は、３Ｄオブジェクト２１に対応する３Ｄプリンティング処理において３Ｄオブジェクト２１に沿ってプリントされ、支持オブジェクト２２は、３Ｄオブジェクト２１をプリントする処理の間に３Ｄオブジェクト２１を支持する目的に供される。

図２に示すように、プリントされた支持オブジェクト２２は、３Ｄオブジェクト２１の少なくとも延伸部２１２を支持する用途に供される。図２に示す実施の形態においては、３Ｄオブジェクト２１は、Ｌ形の形状を有し、支持オブジェクト２２は、４つの支持構造２２１、２２２、２２３及び２２４を備える。しかしながら、ある実施の形態においては、特に詳細に説明しないが、プリンティング情報に従って行われる３Ｄプリンティング処理においてプリントされる３Ｄオブジェクト２１及び支持オブジェクト２２は、ともに、異なる形状、構造及び／または数であってもよい。

図３は、本発明の他の実施の形態に係る３Ｄプリンティング処理を示す概略図である。図３は、主に、プラットフォーム１２１、３Ｄオブジェクト２１、及び支持オブジェクト２２の側面を示す。図３を参照し、プリンティング情報に従って、プリンティング層３０１（１）から３０１（ｎ）に対応するプリンティング処理が順次行われる。プリンティング層３０１（１）から３０１（ｊ−１）に対応するプリンティング処理において、本体２１１の下部及び支持オブジェクト２２が、プラットフォーム１２１上に徐々にプリントされる。次に、プリンティング層３０１（ｊ）から３０１（ｎ）に対応するプリンティング処理において、本体２１１の上部及び延伸部２１２が徐々にプリントされる。

図３に示す実施の形態において、支持オブジェクト２２と本体２１１との間の距離Ｄ１は、ゼロより大きい。例えば、距離Ｄ１は、支持構造２２１と本体２１１との間の距離である。ある実施の形態において、距離Ｄ１は、プラットフォーム１２１の搬送面に平行な水平距離である。別の実施の形態においては、距離Ｄ１は、プラットフォーム１２１の搬送面に対して非平行な非水平距離である。

ある実施の形態において、プロセッサ１１２は、記憶装置１１１内のモデル情報に従って、特定のプリンティング層（第３のプリンティング層とも称する）に関する本体２１１の輪郭を取得する。プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭について延伸処理を行って間隔情報を取得する。間隔情報は、第３の層上の本体２１１と支持オブジェクト２２との間の距離に対応し、その距離はゼロより大きい。図３を例とし、第３の層は、プリンティング層３０１（１）から３０１（ｊ）のうちのいずれかであり、上述の距離は、距離Ｄ１である。

ある実施の形態において、プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭及び間隔情報に従って、第３のプリンティング層上の支持オブジェクト２２の輪郭を生成する。第３のプリンティング層の本体２１１の輪郭及び第３のプリンティング層上の支持オブジェクト２２の輪郭に従って、プロセッサ１１２は、３Ｄプリンティング装置１２に送出すべきプリンティング情報のうち、第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する。例えば、第３のプリンティング層がプリンティング層３０１（１）の場合、３Ｄプリンティング装置１２は、プリンティング層３０１（１）に対応する３Ｄプリンティング処理において、プリンティング層３０１（１）に対応するプリンティング情報に従って、本体２１１の底部（あるいは基部）と支持オブジェクト２２の底部（あるいは基部）とをプリントする。第３のプリンティング層がプリンティング層３０１（ｉ）である場合、３Ｄプリンティング装置１２は、プリンティング層３０１（ｉ）に対応する３Ｄプリンティング処理において、プリンティング層３０１（ｉ）に対応するプリンティング情報に従って、本体２１１の対応する部分と、支持オブジェクト２２の対応する部分とをプリントする。あるいは、第３のプリンティング層がプリンティング層３０１（ｊ−１）である場合、３Ｄプリンティング装置１２は、プリンティング層３０１（ｊ−１）に対応する３Ｄプリンティング処理において、プリンティング層３０１（ｊ−１）に対応するプリンティング情報に従って、本体２１１の対応する部分と、支持オブジェクト２２の対応する部分（例えば、図３においては、支持オブジェクト２２の上部）とをプリントする。

図４Ａから４Ｃは、本発明の一の実施の形態に係る、第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する概略図である。図３及び４Ａを参照し、３Ｄオブジェクト２１のモデル情報は、イメージファイル４１を含む場合を例にして説明する。イメージファイル４１は、第３のプリンティング層に対応する。例えば、イメージファイル４１は、情報、例えば３Ｄオブジェクト２１（あるいは本体２１１）の輪郭、色つきの領域、及び第３のプリンティング層に対する着色の色を表現する用途に供される。従って、イメージファイル４１に従って、プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の３Ｄオブジェクト２１（あるいは本体２１１）の輪郭４０１（ハッチングで示す）を取得する。

図３及び４Ｂを参照し、一般に、３Ｄオブジェクト２１あるいはその延伸部２１２が３Ｄプリンティング処理の間に崩壊することを防止するため、プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の３Ｄオブジェクト２１（あるいは本体２１１）の輪郭４０１に従って、第３のプリンティング層上に支持オブジェクト２２の輪郭を自動的に生成する。例えば、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭４０１に従って、プロセッサ１１２は、自動的にイメージファイル４２を生成する。イメージファイル４２は、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭と、第３のプリンティング層の支持オブジェクト２２の輪郭４１０とを表現する用途に供される。例えば、輪郭４１０は、支持構造２２１から２２４の輪郭４１１から４１４を含む。図４Ｂを参照し、第３のプリンティング層上の支持オブジェクト２２の輪郭４１０の少なくとも一部が、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭４０１に接触（あるいは堅固に支持）する。従って、支持オブジェクト２２は、イメージファイル４２に従って連続的かつ自動的にプリントされ、本体２１１を堅固に支持する。ある実施の形態において、輪郭４１０は、第３のプリンティング層上の支持オブジェクト２２の所定の輪郭を参照するものである。

図３及び４Ｃを参照し、本実施の形態において、プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の３Ｄオブジェクト２１（あるいは本体２１１）の輪郭４０１に対して延伸処理を行う。例えば、延伸処理の間、プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭４０１を、第３のプリンティング層上の支持オブジェクト２２の所定の輪郭４１０から所定の距離（例えば、距離Ｄ１）だけ分割する。また、プロセッサ１１２は、所定の距離を表現する間隔情報を生成する。次に、プロセッサ１１２は、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭４０１と、間隔情報に従って新たなイメージファイル４３を生成する。例えば、イメージファイル４３は、第３のプリンティング層上の本体２１１の輪郭４０１と、第３のプリンティング層の支持オブジェクト２２の新たな輪郭４２０とを含み、輪郭４０１は、所定の距離（例えば、距離Ｄ１）だけ輪郭４２０から離間される。３Ｄオブジェクト２１をプリントするためのプリンティング情報が送出されると、イメージファイル４３によって表されるプリンティング情報は、第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報となり、３Ｄプリンティング装置１２に送出される。従って、３Ｄプリンティング装置１２は、イメージファイル４３によって表されるプリンティング情報に従って、図３に示すプリンティング層３０１（１）から３０１（ｊ）のいずれかに対応する３Ｄプリンティング処理を行う。

イメージファイル４１から４３は、すべて、第３のプリンティング層上の３Ｄオブジェクト２１（あるいは本体２１１）の輪郭４０１を表現するものであり、従って、延伸処理の延伸方向は、第３のプリンティング層に平行である。また、プロセッサ１１２は、データ処理によって実際の延伸処理を行う。

ある実施の形態において、第３のプリンティング層に対応する３Ｄプリンティング処理は、プリントされた支持オブジェクト２２の上部を直接的に延伸部２１２に接するようにするが、これが支持オブジェクト２２の分解を困難とする。従って、ある実施の形態において、プロセッサ１１２は、さらに、記憶装置１１１内のモデル情報に従って、特定のプリンティング層（第１のプリンティング層とも称する）上の延伸部２１２の浮遊輪郭を検出する。プロセッサ１１２は、浮遊輪郭に従って、３Ｄプリンティング装置１２に送出すべきプリンティング情報のうち、第１のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する。従って、プロセッサ１１２は、他のプリンティング層（第２のプリンティング層とも称する）に対応するプリンティング情報から、支持オブジェクト２２のプリンティング情報を除去し、第１のプリンティング層と第２のプリンティング層とが隣接するようにする。

ある実施の形態において、第１のプリンティング層は、延伸部２１２をプリントするためのプリンティング層のうち、支持オブジェクト２２に直接的に接するプリンティング層を言い、浮遊輪郭は、このプリンティング層における延伸部２１２の輪郭を言う。また、第２のプリンティング層は、延伸部２１２をプリンティングするためのプリンティング層のうち、直接的に延伸部２１２に接するプリンティング層を言い、この第２のプリンティング層は、第１のプリンティング層の下に位置する。第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報から支持オブジェクト２２のプリンティング情報を除去することで、プリントされた支持オブジェクト２２の上部が、延伸部２１２に接触しないようにすることができる。

図３を例にし、第１のプリンティング層は、プリンティング層３０１（ｊ＋１）であり、浮遊輪郭は、プリンティング層３０１（ｊ＋１）上の延伸部２１２の輪郭であり、第２のプリンティング層は、プリンティング層３０１（ｊ）である。支持オブジェクト２２のプリンティング情報がプリンティング層３０１（ｊ）に対応するプリンティング情報から除去された後、ホスト１１からのプリンティング情報に従った３Ｄプリンティング装置１２による３Ｄプリンティング処理の間、プリントされた支持オブジェクト２２の上部が延伸部２１２から距離Ｄ２だけ離間するようになり、この距離Ｄ２は、また、ゼロより大きい。例えば、距離Ｄ２は、一以上のプリンティング層（たとえば、プリンティング層３０１（ｊ））の高さとほぼ等しい。

ある実施の形態において、プロセッサ１１２は、特定のプリンティング層上の延伸部２１２の輪郭が、特定のプリンティング層の延伸方向に沿って特定のプリンティング層の下の３Ｄオブジェクト２１の他のプリンティング層の輪郭領域に含まれるか、比較を行い、これによって浮遊輪郭を検出する。特定のプリンティング層の延伸部２１２の輪郭が、特定のプリンティング層の延伸方向に沿って特定のプリンティング層の下の３Ｄオブジェクト２１の他のプリンティング層の輪郭領域に含まれる場合、プロセッサ１１２は、特定のプリンティング層上の延伸部２１２の輪郭が浮遊輪郭ではないと判別する。一方、特定のプリンティング層上の延伸部２１２の輪郭が、特定のプリンティング層の延伸方向に沿って特定のプリンティング層の下の３Ｄオブジェクト２１の他のプリンティング層の輪郭領域に含まれない場合、プロセッサ１１２は、特定のプリンティング層上の延伸部２１２の輪郭が浮遊輪郭であると判別する。

図３を例にし、一例として、プリンティング層３０１（ｊ＋１）上の延伸部２１２の輪郭の、プリンティング層３０１（ｊ）上で突出する突出領域は、プリンティング層３０１（ｊ）上の３Ｄオブジェクト２１（あるいは本体２１１）の輪郭領域に含まれない。従って、プロセッサ１１２は、プリンティング層３０１（ｊ＋１）上の延伸部２１２の輪郭が、浮遊輪郭であると判別する。一方、図３によれば、プリンティング層３０１（ｎ）上の延伸部２１２の輪郭の、プリンティング層３０１（ｎ−１）上の突出部は、プリンティング層３０１（ｎ−１）上の３Ｄオブジェクト２１の輪郭領域に含まれる。従って、プロセッサ１１２は、プリンティング層３０１（ｎ）上の延伸部２１２の輪郭は、浮遊輪郭ではないと判別する。従って、プロセッサ１１２は、浮遊輪郭を含むプリンティング層３０１（ｊ＋１）を、第１のプリンティング層３０１（ｊ）としてマーキングし、プリンティング層３０１（ｊ）を、第２のプリンティング層としてマーキングする。

図５Ａから５Ｃは、本発明の実施の形態に係る、第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報から、支持オブジェクトのプリンティング情報を除去する概略図である。図３及び図５Ａから５Ｃを参照し、３Ｄオブジェクト２１のモデル情報が、イメージファイル５１、５２を含む場合を例にして説明する。イメージファイル５１は、プリンティング情報３０１（ｊ＋１）に対応し、プリンティング層３０１（ｊ＋１）上の３Ｄモデル２１の輪郭５０１を表現する用途に供される。イメージファイル５２は、プリンティング層３０１（ｊ）に対応し、プリンティング層３０１（ｊ）上の３Ｄオブジェクト２１（または本体２１１）の輪郭５０２と、プリンティング層３０１（ｊ）上の支持オブジェクト２２の輪郭５１０とを表現する用途に供される。例えば、輪郭５１０は、プリンティング層３０１（ｊ）上の支持構造２２１から２２４の輪郭５１１から５１４を含む。図５Ｂにおいて、輪郭５１０は、上述した延伸処理によって生成され、従って、輪郭５１０は輪郭５０２に接触しない。しかしながら、別の実施の形態においては、輪郭５１０は、延伸処理の対象とならず、この場合には輪郭５０２に接触する。

ある実施の形態において、プロセッサ１１２は、イメージファイル５１、５２を比較し、イメージファイル５２における輪郭５０１の突出領域５０３が、輪郭５０２の輪郭領域に含まれるか否か、判別する。図５Ｂに示すように、突出領域５０３は、輪郭５０２の輪郭領域に含まれない。従って、プロセッサ１１２は、輪郭５０１の少なくとも一部を浮遊領域として判別する。次に、プロセッサ１１２は、イメージファイル５２から支持オブジェクト２２に属する輪郭５１０を除去し、プリンティング層３０１（ｊ）に対応する新たなイメージファイル５３（図５Ｃに示す）を生成する。次に、プロセッサ１１２は、イメージファイル５１から５３によって表現されるプリンティング情報を、３Ｄプリンティング装置１２に送出し、３Ｄプリンティング装置１２は、プリンティング情報に従って、プリンティング層３０１（ｊ）及び３０１（ｊ＋１）に対応するプリンティング処理を行う。

換言すると、プリンティング層３０１（ｊ）に対応する３Ｄプリンティング処理が、プリンティング層３０１（ｊ）に対応する元のイメージファイル５２に従って行われた場合、プリントされた支持オブジェクト２２の上部は、延伸部２１２に接触するおそれがあり、場合によっては、延伸部２１２を詰まらせる。しかしながら、プリンティング層３０１（ｊ）に対応する３Ｄプリンティング処理が、プリンティング層３０１（ｊ）に対応する新たなイメージファイル５３に従って行われた場合、プリントされた支持オブジェクト２２の上部は、延伸部２１２に接触せず、支持オブジェクト２２のその後の分解が容易となる。また、プリンティング層の残りの部分、すなわち、３０１（ｊ＋２）から３０１（ｎ）に対応するプリンティング情報は、３Ｄプリンティング装置１２に直接的に送出される。従って、３Ｄプリンティング装置１２は、図３に示すように、３Ｄオブジェクト２１と支持オブジェクト２２とをプリント可能で、３Ｄオブジェクト２１とは、支持オブジェクト２２に接触しない。

ある実施の形態において、浮遊輪郭及び浮遊輪郭を含む第１のプリンティング層が検出された後、プロセッサ１１２は、第１のプリンティング層に対応するイメージファイルに追加すべきでない支持オブジェクトのプリンティング情報を制御する。図３を例にして、ある実施の形態において、プリンティング層３０１（ｊ＋１）が延伸部２１２の浮遊領域を含むと判別した場合、支持オブジェクト２２のプリンティング情報は、プリンティング層３０１（１）から３０１（ｊ−１）に対応するプリンティング情報に追加可能であり、３Ｄプリンティング装置１２に送出され、プリンティング層３０１（ｊ）に対応するプリンティング情報に追加されない。

水平及び垂直面を備える３Ｄオブジェクト２１は、上述した全ての実施の形態の例である。しかしながら、別の実施の形態においては、プリントされる３Ｄオブジェクトは、傾斜面を備え、３Ｄオブジェクトを支持するために用いられる支持オブジェクトは、ある距離だけ傾斜面から離間し、３Ｄオブジェクトは、傾斜面を介して少なくとも支持オブジェクトに支持される。

図６Ａは、従来の３Ｄオブジェクト及びその支持オブジェクトを示す概略図である。図６Ａから６Ｄは、また、プラットフォーム１２１、及びプラットフォーム１２１上にプリントされる３Ｄオブジェクト並びに支持オブジェクトの側面図である。図６Ａに示すように、従来の３Ｄプリンティング機構では、３Ｄオブジェクト６１が支持を必要とする場合、３Ｄオブジェクト６１とともに支持オブジェクト６２がプリントされる。例えば、支持オブジェクト６２は、支持構造６２１から６２３を含む。プリントされた支持オブジェクト６２は、３Ｄオブジェクト６１に接触しないようには特に制御されていない。例えば、支持構造６２１から６２３は、プリンティング層６０１から６０３上の３Ｄオブジェクト６１の接触点Ａ、Ｂ及びＣにそれぞれ接触する。この場合、３Ｄオブジェクト６１のプリンティング処理が完了すると、同時にプリントされた支持オブジェクト６２の分解が困難となる。

図６Ｂから６Ｄは、本発明の複数の実施の形態に係る３Ｄオブジェクト及びその支持オブジェクトを示す概略図である。図６Ｂを参照し、ある実施の形態において、３Ｄオブジェクト６１が支持を必要とする場合、支持オブジェクト６３は、３Ｄオブジェクト６１とともにプリントされる。例えば、支持オブジェクト６３は、支持構造６３１から６３３を含む。図６Ａを参照し、支持構造６３１から６３３は、それぞれ、プリンティング層６０１から６０３上で、所定の距離だけ３Ｄオブジェクト６１の傾斜面から分離され、３Ｄオブジェクト６１が重力によって押圧された後、支持オブジェクト６３は接触点Ａ、Ｂ及びＣを深刻に詰まらせることがない。

図６Ｃを参照し、ある実施の形態において、３Ｄオブジェクト６１が支持を必要とする場合、支持オブジェクト６４が３Ｄオブジェクト６１とともにプリントされる。例えば、支持オブジェクト６４は、支持構造６４１から６４３を含む。図６Ａを参照し、一の層（例えば、上層）は、支持構造６４１から６４３のそれぞれに対して減少され、３Ｄオブジェクト６１が重力によって押圧された後、支持オブジェクト６４は接触点Ａ、Ｂ及びＣを深刻に詰まらせることがない。

図６Ｄを参照し、ある実施の形態において、３Ｄオブジェクト６１が支持を必要とする場合、支持オブジェクト６５が、３Ｄオブジェクト６１とともにプリントされる。例えば、支持オブジェクト６５は、支持構造６５１から６５３を含む。図６Ａを参照し、支持構造６５１から６５３は、それぞれ、プリンティング層６０１から６０３上で所定の距離だけ３Ｄオブジェクト６１の傾斜面から離間され、一の層が支持構造６５１から６５３のそれぞれに対して減少される。従って、３Ｄオブジェクト６１が重力によって押圧された後、支持オブジェクト６５が接触点Ａ、Ｂ及びＣを深刻に詰まらせることがないことが、さらに確実となる。

上述した実施の形態において、３Ｄオブジェクトの本体及び延伸部は、説明の便宜上定義したものであり、本発明を限定するものではない。別の実施の形態において、傾斜面を有する３Ｄオブジェクトは、本体及び延伸部を備えているものとして考慮した。また、プリントされた延伸部は、実際には、重力によってその下の支持オブジェクトに接触する。

図７は、本発明の実施の形態に係る、３Ｄプリンティング方法を示すフローチャートである。図７を参照し、ステップＳ７０１において、３Ｄオブジェクトのモデル情報に従ってプリンティング情報が生成される。ステップＳ７０１は、ステップＳ７０１１及びステップＳ７０１２を含む。ステップＳ７０１１において、第１のプリンティング層上の３Ｄオブジェクトの浮遊輪郭がモデル情報に従って検出される。ステップＳ７０１２において、支持オブジェクトのプリンティング情報が、浮遊輪郭に従って第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報から除去される。ステップＳ７０２において、３Ｄプリンティング装置がプリンティング情報に従って制御され、第１のプリンティング層及び第２のプリンティング層を含む複数のプリンティング層に対して３Ｄプリンティング処理が行われる。３Ｄプリンティング処理は、ステップＳ７０２１を含む。ステップＳ７０２１において、支持オブジェクト及び３Ｄオブジェクトがプリントされ、ここで、支持オブジェクトは３Ｄオブジェクトを支持する用途に供される。

しかしながら、図７に示す方法の各ステップは、上記の説明において詳細に説明したものなので、以下での詳細な説明を省略する。図７に示す方法のステップは、複数のプログラムコードあるいは回路によって具現されるもので、特に限定されるものではない。例えば、ある実施の形態において、ホスト１１の記憶装置１１１は、複数のモジュールを記憶し、ホスト１１のプロセッサ１１２は、３Ｄプリンティング方法における対応する処理を行うためのモジュールを実行する。あるいは、ある実施の形態において、ホスト１１のプロセッサ１１２は、３Ｄプリンティング方法において対応する処理を行うように構成された複数の回路を備える。また、図７に示す方法は、上述した実施の形態を利用してもよいし、単独で行われてもよく、特に限定されるものではない。

以上を要約すると、本発明の３Ｄプリンティング方法及び３Ｄプリンティングシステムにおいては、３Ｄオブジェクトのプリンティング層に平行な方向、及び／または、３Ｄオブジェクトのプリンティング層に垂直な方向に基づいて、３Ｄオブジェクトが支持オブジェクトから所定の距離だけ離間される。この場合、３Ｄオブジェクト及びその支持オブジェクトの３Ｄプリンティング処理が完了した後、３Ｄオブジェクト及び支持オブジェクトは、互いに容易に分離することが可能である。

本発明を上述の実施の形態とともに説明したが、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲において、上述した実施の形態に応用を加えることが可能である点は、当業者にとって明らかである。従って、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態によってではなく、特許請求の範囲によって定義されるべきである。

本発明は、支持オブジェクトを後で分解する際の困難性を低減することが可能な３Ｄプリンティング方法及び３Ｄプリンティングシステムを提供する。

１０ ３Ｄプリンティングシステム
１１ ホスト
１１１ 記憶装置
１１２ プロセッサ
１２ ３Ｄプリンティング装置
１２１ プラットフォーム
１２２ プリンティングモジュール
１２２ａ プリンティングヘッド
１２３ 制御部
２１、６１ ３Ｄオブジェクト
２１１ 本体
２１２ 延伸部
２２、６２、６３、６４、６５ 支持オブジェクト
２２１乃至２２４、６２１乃至６２３、６３１乃至６３３、６４１乃至６４３、６５１乃至６５３ 支持構造
３０１（１）乃至３０１（ｎ）、６０１、６０２、６０３ プリンティング層
４１、４２、４３、５１、５２、５３ イメージファイル
４０１、４１０、４１１乃至４１４、４２０、４２１乃至４２４、５０１、５０２、５１０、５１１乃至５１４ 輪郭
５０３ 突出部
Ｓ７０１、Ｓ７０１１、Ｓ７０１２、Ｓ７０２、Ｓ７０２１ ３Ｄプリンティング方法のステップ

Claims (10)

1. 記憶装置並びに３Ｄプリンティング装置を備え、前記記憶装置が３Ｄオブジェクトのモデル情報を記憶するように構成された３Ｄプリンティングシステムに適用可能な３Ｄプリンティング方法であって、
   前記３Ｄオブジェクトに従って生成されるプリンティング情報であって、前記３Ｄオブジェクトの第１のプリンティング層に対応するプリンティング情報と、前記３Ｄオブジェクトの第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報とを含むプリンティング情報を生成し、前記第１のプリンティング層は、前記第２のプリンティング層に隣接し、
   前記プリンティング情報に従って前記３Ｄプリンティング装置を制御して前記第１のプリンティング層と前記第２のプリンティング層とを含む複数のプリンティング層に３Ｄプリンティング処理を行い、支持オブジェクトと前記３Ｄオブジェクトとをプリントし、前記支持オブジェクトは前記３Ｄオブジェクトを支持する用途に供され、
   前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成するステップは、
   前記モデル情報に従って前記第１のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの浮遊輪郭を検出し、
   前記浮遊輪郭に従って前記第２のプリンティング層に対応する前記プリント情報から、前記支持オブジェクトのプリンティング情報を除去する、ことを含む、
   ことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。
2. 前記複数のプリンティング層は、さらに、第３のプリンティング層を備え、
   前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成するステップは、さらに、
   前記モデル情報に従って前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭を取得し、
   前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭に延伸処理を行って間隔情報を取得する、ことを含み、
   前記間隔情報は、前記３Ｄオブジェクトと前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトとの間の距離に対応し、前記距離はゼロより大きい、
   ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング方法。
3. 前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成するステップは、さらに、
   前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記間隔情報とに従って前記３Ｄオブジェクト上の前記支持オブジェクトの輪郭を生成し、
   前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトの前記輪郭とに従って前記プリンティング情報の中から前記第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する、ことを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の３Ｄプリンティング方法。
4. 前記延伸処理の延伸方向は、前記第３のプリンティング層に平行である、ことを特徴とする請求項２または３に記載の３Ｄプリンティング方法。
5. 前記第２のプリンティング層上の前記浮遊輪郭の突出領域は、前記第２のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭領域に含まれない、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の３Ｄプリンティング方法。
6. ３Ｄオブジェクトのモデル情報を記憶するように構成された記憶装置と、
   ３Ｄプリンティング装置と、
   前記記憶装置及び前記３Ｄプリンティング装置に接続されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサは、
   前記３Ｄオブジェクトに従って生成されるプリンティング情報であって、前記３Ｄオブジェクトの第１のプリンティング層に対応するプリンティング情報と、前記３Ｄオブジェクトの第２のプリンティング層に対応するプリンティング情報とを含むプリンティング情報を生成し、前記第１のプリンティング層は、前記第２のプリンティング層に隣接し、
   前記プリンティング情報に従って前記３Ｄプリンティング装置を制御して前記第１のプリンティング層と前記第２のプリンティング層とを含む複数のプリンティング層に３Ｄプリンティング処理を行い、支持オブジェクトと前記３Ｄオブジェクトとをプリントし、前記支持オブジェクトは前記３Ｄオブジェクトを支持する用途に供され、
   前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成する動作は、
   前記モデル情報に従って前記第１のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの浮遊輪郭を検出し、
   前記浮遊輪郭に従って前記第２のプリンティング層に対応する前記プリント情報から、前記支持オブジェクトのプリンティング情報を除去する、ことを含む、
   ことを特徴とする３Ｄプリンティングシステム。
7. 前記複数のプリンティング層は、さらに、第３のプリンティング層を備え、
   前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成する動作は、さらに、
   前記モデル情報に従って前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭を取得し、
   前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭に延伸処理を行って間隔情報を取得する、ことを含み、
   前記間隔情報は、前記３Ｄオブジェクトと前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトとの間の距離に対応し、前記距離はゼロより大きい、
   ことを特徴とする請求項６に記載の３Ｄプリンティングシステム。
8. 前記３Ｄオブジェクトの前記モデル情報に従って前記プリンティング情報を生成する動作は、さらに、
   前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記間隔情報とに従って前記３Ｄオブジェクト上の前記支持オブジェクトの輪郭を生成し、
   前記第３のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの前記輪郭と、前記第３のプリンティング層上の前記支持オブジェクトの前記輪郭とに従って前記プリンティング情報の中から前記第３のプリンティング層に対応するプリンティング情報を生成する、ことを含む、
   ことを特徴とする請求項７に記載の３Ｄプリンティングシステム。
9. 前記延伸処理の延伸方向は、前記第３のプリンティング層に平行である、ことを特徴とする請求項７または８に記載の３Ｄプリンティングシステム。
10. 前記第２のプリンティング層上の前記浮遊輪郭の突出領域は、前記第２のプリンティング層上の前記３Ｄオブジェクトの輪郭領域に含まれない、ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の３Ｄプリンティングシステム。
    

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