JP2018176710A - カラー３ｄ物体の着色輪郭セットバック方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄ造形物の着色輪郭を内側に向けて調整し、造形が完了した３Ｄ造形物に好ましい外観を持たせるカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法の提供。【解決手段】３Ｄ物体を取り込むステップＳ１０と、３Ｄ物体に対してスライス処理を実行して、複数の造形層の物体造形パス情報を生成するステップＳ１２０と、３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行して、元の着色輪郭をそれぞれ記録している複数の造形層のカラープリント情報を生成するステップＳ１４０と、カラープリント情報に対してセットバック処理を実行することで、各々の更新後カラープリント情報が元の着色輪郭からセットバック距離分隔てたセットバック後着色輪郭を記録している更新後カラープリント情報を取得するステップＳ１４２と、２Ｄノズルヘッドが複数の更新後カラープリント情報に基づいて各々の造形層のスライス物体を着色するＳ２０カラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。【選択図】図２

Description

本発明はカラー３Ｄ物体に関し、とりわけカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法に関する。

３Ｄプリント技術の成熟、そして３Ｄプリンタの小型化と価格低下に鑑みると、近年来３Ｄプリンタが極めて急速に普及しているのは確かである。ところで、造形が完成した３Ｄ造形物が使用者により受け入れられやすくするために、一部製造業者ではフルカラー３Ｄ造形物を造形可能な３Ｄプリンタをすでに開発している。

しかしながら、従来の関連技術において３Ｄプリンタはフルカラー３Ｄ造形物の外周に直接吹き付けるものであるため、もしフルカラー３Ｄ造形物の外周が摩耗したり、水分に触れてしまうと、フルカラー３Ｄ造形物の外輪郭上に付着しているインクが損なわれて、ひいてはフルカラー３Ｄ造形物の外観の色に影響してしまう。

本発明では、３Ｄ造形物の着色輪郭を内側に向けて調整することで、造形が完了した３Ｄ造形物により好ましい外観を持たせることができるカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法を提供する。

本発明の一つの実施例において、方法は主に、３Ｄ物体を取り込むステップと、３Ｄ物体に対して物体スライス処理を実行して、複数の造形層の物体造形パス情報を生成するステップと、３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行して、各々のカラープリント情報が元の着色輪郭をそれぞれ記録している複数の造形層のカラープリント情報を生成するステップと、複数のカラープリント情報に対してセットバック処理を実行することで、各々の更新後カラープリント情報が各々の元の着色輪郭からセットバック距離分隔てたセットバック後着色輪郭をそれぞれ記録している複数の更新後カラープリント情報を取得するステップと、を含む。

これにより、３Ｄプリンタが造形するとき、３Ｄノズルヘッドが複数の造形パス情報に基づいて複数の造形層のスライス物体を順次造形するように制御するとともに、２Ｄノズルヘッドが複数の更新後カラープリント情報に基づいて各々の造形層のスライス物体を着色するように制御する。

関連技術で採用する技術手法に比べて、本発明の各々の実施例では３Ｄ造形物の着色輪郭をセットバックすることで、３Ｄ造形物の外輪郭が摩耗したり、水分に触れてしまったときに、３Ｄ造形物の色に影響して３Ｄ造形物の外観が損なわれることを回避している。

本発明の一つの具体的な実施例の３Ｄプリンタの概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例のスライス及び造形のフローチャートである。 本発明の着色輪郭セットバック前の概略図である。 本発明の着色輪郭セットバック後の概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例のセットバック後の着色輪郭概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例の着色範囲概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例のセットバックのフローチャートである。 ３Ｄ物体の概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例の着色輪郭の一部拡大概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例のセットバック方向決定のフローチャートである。 本発明の一つの具体的な実施例のセットバック方向決定の概略図である。 本発明の一つの具体的な実施例の色決定のフローチャートである。 本発明の一つの具体的な実施例の色決定の概略図である。

ここに本発明の一つの好ましい実施例について、図面を合わせて、以下のように詳細に説明する。
本発明では、カラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法（以下、方法とする）を開示しており、方法は主に、成形材射出用のノズル及びカラーインク吹き付け用のノズルが同時に配置されることで、フルカラー３Ｄ造形物を造形することができる３Ｄプリンタに運用される。

本発明の一つの具体的な実施例の３Ｄプリンタの概略図である図１を参照されたい。図１の実施例には３Ｄプリンタ（以下、プリンタ１とする）を開示しており、プリンタ１はプリントテーブル１１と、成形材を射出して３Ｄ造形物を造形するための３Ｄノズルヘッド１２と、異なる色のインクを吹き付けて３Ｄ造形物を着色するための２Ｄノズルヘッド１３とを備える。

本実施例において、２Ｄノズルヘッド１３は従来の平面プリンタにて採用されるインクノズルヘッドとすることができるうえ、２Ｄノズルヘッド１３には異なる色のインクを貯留する複数個のインクカートリッジが設けられる。一つの実施例においては、２Ｄノズルヘッド１３には四個のインクカートリッジを設けることができ、四個のインクカートリッジにはシアン（Ｃｙａｎ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）及びブラック（ｂｌａｃｋ）のインクをそれぞれ貯留する。これにより、２Ｄノズルヘッド１３は四個の色のインクにより３Ｄノズルヘッド１２が造形した３Ｄ造形物を着色して、フルカラー３Ｄ造形物を形成することができる。

図１の実施例において、プリンタ１は熱溶解積層法（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ＦＤＭ）型３Ｄプリンタを例示とするとともに、３Ｄノズルヘッド１２に採用される成形材は熱可塑性のフィラメントである。具体的には、一つの実施例において、３Ｄノズルヘッド１２に採用する成形材は光透過性を有する成形材である。他の実施例において、３Ｄノズルヘッド１２に採用する成形材は半透明又は完全に透明な成形材である。本発明において、成形材が光透過性を有することで、２Ｄノズルヘッド１３が着色動作を実行するときにインクを３Ｄ造形物の外輪郭縁に吹き付けるものでなくとも、使用者は３Ｄ造形物内部に吹き付けたインクの色を肉眼で見ることができる。

図１の実施例において、３Ｄノズルヘッド１２及び２Ｄノズルヘッド１３は同一の制御バー１４上に設けられており、そしてプリンタ１は制御バー１４を制御することで３Ｄノズルヘッド１２及び２Ｄノズルヘッド１３をそれぞれ移動させる。その他実施例において、プリンタ１には複数本の制御バーを設けて、異なる制御バーによって３Ｄノズルヘッド１２及び２Ｄノズルヘッド１３をそれぞれ設置して制御するようにしてもよい。

プリンタ１が造形を実行するとき、主に３Ｄノズルヘッド１２がプリントテーブル１１で３Ｄ造形物の各々の造形層のスライス物体を層毎に造形するように制御するとともに、２Ｄノズルヘッド１３が、造形が完了した各々のスライス物体を着色するように制御する。

本発明の一つの具体的な実施例のスライス及び造形のフローチャートである図２を同時に参照されたい。具体的には、図２には、プリンタ１のプロセッサ又はプリンタ１に接続されているコンピュータ装置（図示せず）のプロセッサにより、造形に必要な情報を生成する複数のスライスステップ、及びプリンタ１が上記情報に基づいて３Ｄ造形物を造形する複数の造形ステップを開示している。下記の説明において、プロセッサにより複数のスライスステップ及び複数の造形ステップを行うものを例として説明しており、プロセッサにはプリンタ１のプロセッサ及び／又はコンピュータ装置のプロセッサが含まれるが、これに限定しない。

図２に示すように、まず、プロセッサが３Ｄ物体を取り込む（ステップＳ１０）。本実施例において、プロセッサは内蔵メモリ、インターネット又は周辺機器から、使用者が予めプログラミングしておいた３Ｄファイルを取得するとともに、３Ｄファイルを開いた後、３Ｄファイル中に記録されている３Ｄ物体を読み取ることができる。

３Ｄ物体の取り込みが完了した後、プロセッサは続いて３Ｄ物体に対して３Ｄ物体処理ルーチン（ステップＳ１２）及び２Ｄ画像処理ルーチン（ステップＳ１４）をそれぞれ実行する。一つの実施例において、プロセッサは３Ｄ物体処理ルーチンを先に実行するか、又は２Ｄ画像処理ルーチンを先に実行することができる。その他の実施例において、プロセッサはマルチプレックス機能により、３Ｄ物体処理ルーチン及び２Ｄ画像処理ルーチンを同時に実行することができる。

以下の段落にて、まず本実施例の３Ｄ物体処理ルーチンについて説明する。
３Ｄ物体処理ルーチンにて、プロセッサは３Ｄ物体に対して物体スライス処理を実行して、複数の造形層の物体造形パス情報を生成する（ステップＳ１２０）。具体的には、プロセッサは３Ｄ物体に対して物体スライス処理を実行した後に複数の造形層及び複数の物体造形パス情報を取得することができるものであって、複数の物体造形パス情報の数は複数の造形層の数と同数である。言い換えるならば、３Ｄ物体の各々の造形層はいずれも対応する一つの物体造形パス情報を有するとともに、各々の物体造形パス情報は少なくとも、対応する造形層の物体輪郭をそれぞれ記述している。プリンタ１が物体輪郭に基づいて３Ｄノズルヘッド１２が造形を行い、適切な充填割合で充填造形を実行するように制御することで、造形層に対応するスライス物体を造形することができる。

続いて、プロセッサは複数の物体造形パス情報を、複数の造形層に対応する複数のパスファイルとしてそれぞれ保存する（ステップＳ１２２）。具体的には、プロセッサは複数のパスファイルをプリンタ１又はコンピュータ装置のメモリユニット内に保存する。一つの実施例において、プロセッサは接続ポートを介して複数のパスファイルを周辺機器内に保存する。他の実施例において、プロセッサはネットワークを通じて複数のパスファイルをクラウドのデータベース内に保存してもよい。

以下の段落にて、続いて本実施例の２Ｄ画像処理ルーチンについて説明する。
２Ｄ画像処理ルーチンにて、プロセッサは３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行して、複数の造形層のカラープリント情報を生成する（ステップＳ１４０）。具体的には、プロセッサは３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行した後に複数の造形層及び複数のカラープリント情報を取得することができるものであって、複数のカラープリント情報の数は複数の造形層の数と同数である。言い換えるならば、３Ｄ物体の各々の造形層はいずれも対応する一つのカラープリント情報を有するとともに、各々のカラープリント情報は少なくとも、対応する造形層の元の着色輪郭をそれぞれ記述している。

一つの実施例において、プロセッサは３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行した後に生成した複数の造形層と物体スライス処理を実行した後に生成した複数の造形層とは同一である。言い換えるならば、３Ｄ物体の各々の造形層は、対応する一つの物体造形パス情報及び一つのカラープリント情報をそれぞれ有する。

ステップＳ１４０の後、プロセッサは更に複数のカラープリント情報に対してセットバック処理を実行することで、複数の更新後カラープリント情報を生成する（ステップＳ１４２）。本実施例において、各々の更新後カラープリント情報は対応する造形層のセットバック後着色輪郭をそれぞれ記述しており、セットバック後着色輪郭と対応する元の着色輪郭との間はセットバック距離で隔たっている（例えば図３Ｂに示すセットバック距離Ｄ）。
ステップＳ１４２の後、プロセッサは上記したメモリユニット、周辺機器又はデータベースを通じて、複数の更新後カラープリント情報を、複数の造形層に対応する複数の画像ファイルとしてそれぞれ保存する（ステップＳ１４４）。

本実施例において、プロセッサは複数の物体造形パス情報をそれぞれ複数のパスファイルとして保存するとともに、複数の更新後カラープリント情報を複数の画像ファイルとしてそれぞれ保存する。これにより、プリンタ１が３Ｄ造形動作を実行するとき、複数のパスファイル及び複数の画像ファイルを直接読み取るとともに、複数のパスファイル及び複数の画像ファイルに基づいて３Ｄノズルヘッド１２及び２Ｄノズルヘッド１３の動作をそれぞれ制御することができる。

他の実施例において、プロセッサは複数のパスファイル及び複数の画像ファイルを保存せずに、上記した３Ｄ物体処理ルーチン及び２Ｄ画像処理ルーチンの後に、複数の物体造形パス情報及び複数の更新後カラープリント情報をプリンタ１のメモリ内に直接一時保存することができる。プリンタ１が３Ｄ造形動作を実行するとき、メモリ内に一時保存されている複数の物体造形パス情報及び複数の更新後カラープリント情報を直接読み取るとともに、複数の物体造形パス情報及び複数の更新後カラープリント情報に基づいて３Ｄノズルヘッド１２及び２Ｄノズルヘッド１３の動作をそれぞれ制御することができる。これにより、複数のパスファイル及び複数の画像ファイルを生成しないことで、保存空間を節約するという効果を達成することができる。

説明の利便性のため、以下の実施例ではプリンタ１は複数のパスファイル及び複数の画像ファイルに基づいて動作を実行するものを例として説明するが、これで本発明の特許請求の範囲を限定するというものではない。

次に、それぞれ本発明の着色輪郭セットバック前の概略図及び本発明の着色輪郭セットバック後の概略図である図３Ａ及び図３Ｂを同時に参照されたい。プリンタ１が動作を実行するとき、まず造形層のパスファイルに基づいて造形層に対応するスライス物体２を造形した後、更に同一の造形層の画像ファイルに基づいてスライス物体２を着色する。

図３Ａに示すように、一般的には、元の着色輪郭３はスライス物体２の外輪郭に密接している（つまり、前述した物体輪郭）。これにより、プリンタ１が着色動作を完了した後、使用者はスライス物体２の外輪郭上に付着しているインクの色を肉眼で見ることができる。
しかしながら、前述したように、プリンタ１の３Ｄノズルヘッド１２は光透過性を有する成形材を使用することができるため、本実施例において、プリンタ１の着色動作はスライス物体２の外輪郭に密接させる必要はなく、スライス物体２の内部に向けてセットバックすることができる。

上記図２のステップＳ１４２において、方法はカラープリント情報に対してセットバック処理を実行することで、更新後カラープリント情報を生成するというものである。図３Ｂに示すように、プリンタ１が更新後カラープリント情報に基づいてプリントするとき、スライス物体２上にてセットバック後着色輪郭４でプリントするというものであり、セットバック後着色輪郭４と元の着色輪郭３との間はセットバック距離Ｄで隔たっている。より具体的には、セットバック後着色輪郭４とスライス物体２の外輪郭縁とはセットバック距離Ｄで隔たっている。

本実施例において、プリンタ１は元の着色輪郭３でのプリントの代わりにセットバック後着色輪郭４でプリントするとともに、セットバック後着色輪郭４はスライス物体２の外輪郭を覆っていない。しかしながら、スライス物体２の光透過性により（つまり、プリンタ１が使用する成形材は光透過性を有する）、プリンタ１の着色完了後に、使用者はスライス物体２内部に付着しているインクの色を肉眼で見ることができる。

本発明の方法では上記した複数の更新後カラープリント情報を、複数の画像ファイルとしてそれぞれ記録しているので、もしプリンタ１が複数の画像ファイルに基づいて２Ｄノズルヘッド１３が着色するように制御するのであれば、インクは造形完了後のフルカラー３Ｄ造形物の外輪郭上に付着することはないので、外輪郭が摩耗したり、水分に触れてしまった後に、フルカラー３Ｄ造形物の外観の色が損なわれるということはない。

再度図２を参照されたい。ステップＳ１２及びステップＳ１４の後、プロセッサは３Ｄ物体のスライスルーチンを完了しており、しかも、プロセッサは３Ｄ物体の各々の造形層の着色輪郭のセットバックルーチンを完了している。よって、ステップＳ１２及びステップＳ１４の後、プリンタ１は上記した複数のパスファイル及び複数の画像ファイルに基づいて造形動作を実行する。

造形動作を実行するとき、プリンタ１はメモリユニット、周辺機器又はデータベースから３Ｄ物件のうちのスライス層（例えば第一層）のパスファイル及び画像ファイルを読み取る（ステップＳ１６）。続いて、プリンタ１は取得したパスファイルに基づいて３Ｄノズルヘッド１２を制御することで、造形層に対応するスライス物体２を造形する（ステップＳ１８）。

スライス物体２の造形が完了した後、プリンタ１は取得した画像ファイルに基づいて２Ｄノズルヘッド１３を制御することで、造形が完了したスライス物体２を着色する（ステップＳ２０）。本発明において、プリンタ１は主にセットバック後着色輪郭４に基づいて造形が完了したスライス物体２を着色するので、インクがスライス物体２の外輪郭上に吹き付けられることはない。

造形層のスライス物体２の造形が完了し且つ着色が完了した後、プリンタ１は３Ｄ物体に対応するフルカラー３Ｄ造形物の造形が完了したか否かを判断する（ステップＳ２２）。つまり、現時点で造形している造形層が３Ｄ物体の最終造形層であるか否かを判断する。
もしフルカラー３Ｄ造形物の造形がまだ完了していない場合（つまり、現時点で造形している造形層が最終造形層でない）、プリンタ１は更に次の造形層のパスファイル及び画像ファイルを取得するとともに（ステップＳ２４）、ステップＳ１８及びステップＳ２０を再度実行することで、フルカラー３Ｄ造形物の造形が完了するまで、次の造形層の造形動作及び着色動作を実行する。

次に、それぞれ本発明の一つの具体的な実施例のセットバック後の着色輪郭概略図及び着色範囲概略図である図４Ａ及び図４Ｂを参照されたい。
前述したように、カラープリント情報が記述するのは属する造形層の元の着色輪郭３であって、そして更新後カラープリント情報が記載するのは属する造形層のセットバック後着色輪郭４である。図４Ａ及び図４Ｂの実施例においては、一つのスライス平面５を例とするとともに、３Ｄ物体で採用する画素６のサイズは最小単位であることで示している。
例えば、３Ｄ物体の解像度が６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）であれば、画素６は各々の辺の長さが０．０４２ｍｍ（１／６００ ｉｎｃｈ ）である正方形になる。

図４Ａに示すように、一つの実施例において、セットバック後着色輪郭４は元の着色輪郭３からセットバック方向にセットバック距離Ｄ分移動して生成されるとともに、セットバック後着色輪郭４と元の着色輪郭３は同一の輪郭及び幅を有する。一つの実施例において、調整後のセットバック後着色輪郭４が３Ｄ物体の外輪郭上を覆わなければ、セットバック距離Ｄは任意値として設定することができる。更には、セットバック距離Ｄはプロセッサが２Ｄ画像処理ルーチンを実行するときに自動的に生成してもよいが、これに限定しない。

他の実施例において、プロセッサが２Ｄ画像処理ルーチンを実行するとき、元の着色輪郭３に対してセットバック処理を複数回実行することで、全体的な一つの面の着色範囲を構成することができる。

具体的には、図４Ｂに示すように、プロセッサはまずセットバック距離Ｄに基づいて元の着色輪郭３に対してセットバック処理を一回実行することで、セットバック後着色輪郭４を生成する。続いて、プロセッサはセットバック後着色輪郭４及び着色幅に基づいて再度セットバック処理を一回又は複数回実行することで、一つ又は複数の内部着色輪郭４１１、４１２を生成するが、内部着色輪郭４１１、４１２の総数はプロセッサが必要とするセットバック回数Ｊに関係する（具体的には、内部着色輪郭４１１、４１２の総数はセットバック回数Ｊから１を差し引いたものとなる）。

一つの実施例において、着色幅はプリンタ１の２Ｄノズルヘッド１３のインク吹き付け幅に等しい。一つの実施例において、プリンタ１が着色動作を実行するとき、２Ｄノズルヘッド１３を制御することでインク吹き付け幅でインクの吹き付け動作を実行するので、元の着色輪郭３、セットバック後着色輪郭４及び複数の内部着色輪郭４１１、４１２の幅はいずれもインク吹き付け幅に等しい。他の実施例において、着色幅は３Ｄ物体で採用する画素のサイズに等しい。

図４Ｂの実施例において、セットバック回数Ｊは三回であり、しかもセットバック後着色輪郭４と一つ又は複数の内部着色輪郭４１１、４１２の総数はセットバック回数Ｊに等しい。具体的には、図４Ｂの実施例において、プロセッサはまず元の着色輪郭３及びセットバック距離Ｄに基づいて第一回のセットバック処理を実行することでセットバック後着色輪郭４を生成し、続いてセットバック後着色輪郭４及び着色幅に基づいて第二回のセットバック処理を実行することで第一内部着色輪郭４１１を生成し、最後に更に第一内部着色輪郭４１１及び着色幅に基づいて第三回のセットバック処理を実行することで第二内部着色輪郭４１２を生成する。全ての内部着色輪郭４１１、４１２は、つまり第一内部着色輪郭４１１と第二内部着色輪郭４１２とを含み、内部着色輪郭の全体４１を構成する。本実施例において、セットバック後着色輪郭４及び一つ又は複数の内部着色輪郭４１１、４１２は着色範囲４２を共同で構成するとともに、プリンタ１のプリント時に、主に着色範囲４２の全てに着色動作を実行する。

具体的には、セットバック回数Ｊはプリンタ１の３Ｄノズルヘッド１２で採用する成形材の光透過率と反比例させることができる。もし成形材が非光透過性であれば、造形が完了した３Ｄ造形物の色を濃いめで且つ目立たせるためには、セットバック回数Ｊは複数回必要となる。反対に、もし成形材が割と光透過性又は透明のものであれば、セットバック回数Ｊは少なめでもよい。

次に、本発明の一つの具体的な実施例のセットバックのフローチャートである図５を参照されたい。図５は図２のステップＳ１４に対してセットバック処理をどのように実行するかをより詳細に説明するものである。説明の利便性のために、以下の段落では、単一のカラープリント情報に対してセットバック処理を実行することを例として説明する。

まず、画像スライス処理を実行した後、プロセッサはこのうちの一つ造形層に対応する一つのカラープリント情報を取得し（ステップＳ３０）、続いて、カラープリント情報が記述する元の着色輪郭３のセットバック方向を判断する（ステップＳ３２）。これにより、プロセッサはセットバック方向及び所定のセットバック距離Ｄに基づいて元の着色輪郭３に対応するセットバック後着色輪郭４を更に生成することができる（ステップＳ３４）前述したように、セットバック距離Ｄは使用者が設定することができる。更には、セットバック距離Ｄはプロセッサが２Ｄ画像処理ルーチンを実行するときに自動的に生成してもよいが、これに限定しない。

続いて、プロセッサがカラープリント情報のセットバック回数Ｊが一回を超えるか否かを判断する（ステップＳ３６）。もしセットバック回数Ｊが一回を超えない場合、セットバック後着色輪郭４を生成した後、プロセッサはセットバック後着色輪郭４で採用するカラー情報を引き続き取得することができ（ステップＳ４０）、しかも引き続きセットバック後着色輪郭４及びカラー情報に基づいて更新後カラープリント情報を生成する（ステップＳ４２）。言い換えるならば、もしセットバック回数Ｊが一回であれば、プリンタ１が着色を要する範囲はセットバック後着色輪郭４がカバーする範囲となる。

もしセットバック回数Ｊが一回を超える場合、セットバック後着色輪郭４を生成した後、プロセッサは更にセットバック後着色輪郭４、セットバック方向及び着色幅に基づいて一つ又は複数の内部着色輪郭４１１、４１２を生成することで、セットバック後着色輪郭４及び全ての内部着色輪郭４１１、４１２により着色範囲４２を構成する（ステップＳ３８）。

本実施例において、セットバック後着色輪郭４と一つ又は複数の内部着色輪郭４１１、４１２の総数はセットバック回数Ｊに等しい。例えば、もしセットバック回数Ｊが二回であれば、プロセッサは一つのセットバック後着色輪郭４及び一つの内部着色輪郭４１１を生成する。もしセットバック回数Ｊが三回であれば、プロセッサは一つのセットバック後着色輪郭４及び二つの内部着色輪郭４１１、４１２（例えば図４Ｂに示す第一内部着色輪郭４１１及び第二内部着色輪郭４１２、合計二つ）を生成するという具合に、規則性を持つ。

しかも、もしセットバック回数Ｊが一回を超える場合、上記したステップＳ４０はプロセッサから着色範囲４２で必要となるカラー情報を取得して、そしてステップＳ４２では着色範囲４２及びカラー情報に基づいて更新後カラープリント情報を生成する。言い換えるならば、もしセットバック回数Ｊが一回を超える場合、プリンタ１が着色を要する範囲は着色範囲４２がカバーする範囲となる。

言及すべきは、一つの実施例において、上記したステップＳ４０は元の着色輪郭３の色を直接コピーすることで、セットバック後着色輪郭４で必要となるカラー情報とするということである。他の実施例において、もしセットバック回数Ｊが一回を超える場合、ステップＳ４０では更にセットバック後着色輪郭４の色をコピーすることで、着色範囲４２で必要となるカラー情報とする（後述する）。

３Ｄ物体の造形中にて、プロセッサは主に３Ｄ物件の外輪郭を複数の三角面の組み合わせに変換するため、ステップＳ３２にて、プロセッサは３Ｄ物体における複数の三角面により複数のセットバック方向を決定することができる。しかも上記したステップＳ４０にて、プロセッサは３Ｄ物体における複数の三角面の色により複数のカラー情報を決定してもよい（後述する）。

３Ｄ物体の概略図である図６を参照されたい。図６の実施例では３Ｄ物体７を開示しており、しかも図６から分かるように、プロセッサにとっては、３Ｄ物体７の輪郭は複数の三角面７１により構成されている。言い換えるならば、３Ｄ物体７の輪郭及び色はいずれも複数の三角面７１に対する設定により決定されるものである。上記した三角面の技術特徴に関しては３Ｄグラフィック及び３Ｄプリント分野における公知の技術であることから、ここでは別途説明しない。

本発明の一つの具体的な実施例の着色輪郭の一部拡大概略図である図７を同時に参照されたい。前述したように、カラープリント情報が記述するのは属する造形層の元の着色輪郭３であって、そして更新後カラープリント情報が記載するのは属する造形層のセットバック後着色輪郭４である。よって、プリンタ１が画像ファイル（更新後カラープリント情報を記録する）が造形層を着色するとき、セットバック後着色輪郭４上にインクを吹き付けるのみである（もし上記したセットバック回数が一回を超える場合、プリンタ１は着色範囲４２内でインクを吹き付ける）。

更には、図７に示すように、仮に元の着色輪郭３を拡大してみると、３Ｄ物体の元の着色輪郭３上の曲線が実際には複数の線部分により構成されていることが分かり、図７の実施例においては第一線部分Ｌ１、第二線部分Ｌ２及び第三線部分Ｌ３を例としている。一つの実施例において、プロセッサが曲線に対応するセットバック後着色輪郭４を生成するとき、主に曲線上の各々の線部分Ｌ１〜Ｌ３に対してセットバック処理を実行して生成する（つまりは、各々の線部分Ｌ１〜Ｌ３は同一の元の着色輪郭３上にあるが、異なる三角形に属する）。

次に、本発明の一つの具体的な実施例のセットバック方向決定のフローチャート及びセットバック方向決定の概略図である図８及び図９を同時に参照されたい。プロセッサがこのうちの一つの造形層の元の着色輪郭３のセットバック方向を決定するとき（例えば図５中のステップＳ３２を実行するとき）、主にまず元の着色輪郭３の３Ｄ物体における属する三角面７１を所得し（ステップＳ５０）、つまり、３Ｄ物体における、元の着色輪郭３はどの三角面に含まれるか、及びその定義を判断する。図９の実施例において、元の着色輪郭３上の第二線部分Ｌ２及び第二線部分Ｌ２が属する三角面７１を例としているが、これに限定しない。

続いて、プロセッサが三角面７１の面の法線ベクトルｎを取得する（ステップＳ５２）。図９の実施例において、面の法線ベクトルｎを、（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）として仮定する。続いて、プロセッサは面の法線ベクトルｎを造形層のスライス平面５に投影することで、三角面７１の投影ベクトルｎｐを取得する（ステップＳ５４）。図９の実施例において、投影ベクトルｎｐは面の法線ベクトルｎをＸＹ平面上に投影して取得されるものであるため、そのｚ軸量は０であり、そして投影ベクトルは、（ｎｘ、ｎｙ、０）となるが、言い換えるならば、プロセッサは面の法線ベクトルｎのｚ軸量を０に固定することで、投影ベクトルｎｐ（つまり投影ベクトルｎｐのｚ軸量は０となる）を取得することができる。

ステップＳ５４の後、プロセッサは投影ベクトルｎｐの逆方向ベクトルｎｄの方向を元の着色輪郭３（ここでは第二線部分Ｌ２を例としている）のセットバック方向とする（ステップＳ５６）。言い換えるならば、セットバック方向は元の着色輪郭３に垂直であるとともに、元の着色輪郭３の投影ベクトルｎｐと反対向きとなる。

言及すべきは、３Ｄ物体は複数の造形層のスライス物体から構成され、各々のスライス物体上元の着色輪郭３はいずれも上記ステップＳ５０からステップＳ５６を実行することで、各々の元の着色輪郭３のセットバック方向を探し出す必要があるということである。更に、一つの造形層における元の着色輪郭３は複数の線部分から構成される（つまり、それぞれ異なる三角面に属する）可能性があるため、異なる線部分にて異なるセットバック方向があり得る。

次に、本発明の一つの具体的な実施例の色決定のフローチャート及び色決定の概略図である図１０及び図１１を同時に参照されたい。プロセッサがセットバック後着色輪郭４で必要となるカラー情報を決定するとき（例えば図５におけるステップＳ４０）、主にまずセットバック後着色輪郭４における各々のセットバック後着色点の、各々の元の着色輪郭３における対応する各々の元の着色点の位置を取得する（ステップＳ６０）。例えば図１１に示すように、プロセッサがセットバック後着色輪郭４における一つのセットバック後着色点４０のカラー情報を決定するとき、まずセットバック後着色点４０の元の着色輪郭３上の対応する一つの元の着色点３０の位置を取得しなければならない。

続いて、プロセッサは複数の元の着色点３０の３Ｄ物体における属する三角面７１を取得する（ステップＳ６２）。続いて、プロセッサが三角面７１で採用する色を取得する（ステップＳ６４）。本実施例において、各々のセットバック後着色点４０の色は対応する各々の元の着色点３０の色と同色であり、そして各々の元の着色点３０の色は属する三角面７１の色により決定されるので、ステップＳ６４の後、プロセッサは三角面７１が採用する色を直接、各々のセットバック後着色点４０のカラー情報とすることができる（ステップＳ６６）。

もし上記したセットバック回数Ｊが一回を超える場合、プロセッサが少なくとも一つの内部着色輪郭４１１、４１２を生成するとともに（具体的には、内部着色輪郭４１１、４１２の総数はセットバック回数Ｊから１を差し引いたものとなる）、セットバック後着色輪郭４及び全ての内部着色輪郭４１１、４１２から着色範囲４２を構成する。したがって、本実施例において、プロセッサは着色範囲４２が存在するとき、直接、セットバック後着色輪郭４の色を着色範囲４２で必要となるカラー情報とする（ステップＳ６８）。

本発明の各々の実施例に開示する方法を通じて、効果的に、カラーインクの吹き付け位置を各々のスライス物体の外輪郭を内側に各々のスライス物体の内部に移動することで、従来の３Ｄプリント技術における、造形が完了した３Ｄ造形物の外輪郭が摩耗したり、水分に触れてしまった後に、３Ｄ造形物の外観の色に影響するという欠点を克服する。

上記は単に本発明の好ましい具体的な実施例に過ぎず、これによって本発明の保護範囲を限定するものではないから、本発明の内容を運用して行う等価変化は、いずれも同様の理論で本発明の保護範囲内に含まれるということを予め言明しておく。

１ ３Ｄプリンタ
１１ プリントテーブル
１２ ３Ｄノズルヘッド
１３ ２Ｄノズルヘッド
１４ 制御バー
２ スライス物体
３ 元の着色輪郭
３０ 元の着色点
４ セットバック後着色輪郭
４０ セットバック後着色点
４１ 内部着色輪郭の全体
４１１ （第一）内部着色輪郭
４１２ （第二）内部着色輪郭
４２ 着色範囲
５ スライス平面
６ 画素
７ ３Ｄ物体
７１ 三角面
Ｄ セットバック距離
Ｌ１ 第一線部分
Ｌ２ 第二線部分
Ｌ３ 第三線部分
Ｊ セットバック回数
ｎ 面の法線ベクトル
ｎｐ 投影ベクトル
ｎｄ 逆方向ベクトル
Ｓ１０〜Ｓ２４、Ｓ１２０〜Ｓ１２２、Ｓ１４０〜Ｓ１４４ スライス及び造形ステップ
Ｓ３０〜Ｓ４２ セットバックステップ
Ｓ５０〜Ｓ５６ 方向決定ステップ
Ｓ６０〜Ｓ６８ 色決定ステップ

Claims (16)

1. ａ）プロセッサが３Ｄ物体を取り込むステップと、
   ｂ）前記３Ｄ物体に対して物体スライス処理を実行して、複数の造形層の物体造形パス情報を生成するステップと、
   ｃ）前記３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行して、各々の前記カラープリント情報が各々の前記造形層の一つの元の着色輪郭をそれぞれ記述している前記複数の造形層のカラープリント情報を生成するステップと、
   ｄ）前記複数のカラープリント情報に対してセットバック処理を実行することで、各々の更新後カラープリント情報が各々の前記造形層のセットバック後着色輪郭をそれぞれ記述しており、しかも各々の前記セットバック後着色輪郭は対応する各々の前記元の着色輪郭からセットバック距離で隔たっている複数の更新後カラープリント情報を生成するステップと、
   ｅ）メモリユニットにより前記複数の物体造形パス情報を複数のパスファイルとして保存するとともに、前記複数の更新後カラープリント情報を複数の画像ファイルとするステップと、を含む、カラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
2. 各々の前記セットバック後着色輪郭が、対応する各々の元の着色輪郭からそれぞれセットバック方向にセットバック距離分移動して形成されているものである、請求項１に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
3. 前記ステップｄが、
   ｄ１）一つの前記カラープリント情報を取得するステップと、
   ｄ２）前記元の着色輪郭のセットバック方向を判断するステップと、
   ｄ３）前記元の着色輪郭、前記セットバック方向及び前記セットバック距離に基づいて、前記セットバック後着色輪郭を生成するステップと、
   ｄ４）前記セットバック後着色輪郭で必要となるカラー情報を取得するステップと、
   ｄ５）前記セットバック後着色輪郭及び前記カラー情報に基づいて、前記複数の更新後カラープリント情報を生成するステップと、を含む、請求項１に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
4. ｄ６）ステップｄ３の後、セットバック回数が一回を超えるか否かを判断するステップと、
   ｄ７）前記セットバック回数が一回を超えない場合、ステップｄ４及びステップｄ５を実行するステップと、
   ｄ８）前記セットバック回数が一回を超える場合、前記セットバック後着色輪郭、前記セットバック方向及び着色幅に基づいて少なくとも一つの内部着色輪郭を生成することであり、前記セットバック後着色輪郭と全ての前記内部着色輪郭とで着色範囲を構成するとともに、前記セットバック後着色輪郭と全ての前記内部着色輪郭の合計数が前記セットバック回数に等しい、ステップと、
   ｄ９）前記着色範囲で必要となるカラー情報を取得するステップと、
   ｄ１０）前記着色範囲及び前記カラー情報に基づいて、一つの前記更新後カラープリント情報を生成するステップと、を更に含む、請求項３に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
5. 前記着色幅が３Ｄプリンタの２Ｄノズルヘッドのインク吹き付け幅と等しい、請求項４に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
6. 前記着色幅が前記３Ｄ物体で採用する画素のサイズと等しい、請求項４に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
7. 前記複数のパスファイル及び前記複数の画像ファイルが３Ｄプリンタに適用されるものであり、前記３Ｄプリンタの３Ｄノズルヘッドでは光透過性を有する成形材で３Ｄ造形を実行する、請求項１に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
8. 前記３Ｄノズルヘッドが完全に透明又は半透明の成形材を採用する、請求項７に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
9. 前記ステップｄ２が、
   ｄ２１）一つの前記元の着色輪郭の前記３Ｄ物体中に属する三角面を取得するステップと、
   ｄ２２）前記三角面の法線ベクトルを取得するステップと、
   ｄ２３）前記面の法線ベクトルを前記３Ｄ物体のスライス平面に投影することで、前記三角面の投影ベクトルを取得するステップと、
   ｄ２４）前記投影ベクトルの逆方向ベクトルの方向を、前記元の着色輪郭の前記セットバック方向とするステップと、を含む、請求項３に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
10. 前記投影ベクトルのｚ軸量が０である、請求項９に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
11. 前記ステップｄ４が前記元の着色輪郭の色をコピーすることで、対応する前記セットバック後着色輪郭で必要となる前記カラー情報とするものであり、前記ステップｄ９が前記セットバック後着色輪郭の色をコピーすることで、前記着色範囲で必要となる前記カラー情報とするものである、請求項４に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
12. 前記ステップｄ４が、
    ｄ４１）一つの前記セットバック後着色輪郭における各々のセットバック後着色点の、前記元の着色輪郭における対応する各々の元の着色点の位置を取得するステップと、
    ｄ４２）前記複数の元の着色輪郭の前記３Ｄ物体中に属する三角面を取得するステップと、
    ｄ４３）前記三角面で採用する色を取得するステップと、
    ｄ４４）前記三角面で採用する色を前記セットバック後着色輪郭における各々の前記セットバック後着色点の前記カラー情報とするステップと、を含む、請求項３に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
13. 前記ステップｄ４が、
    ｄ４１）一つの前記セットバック後着色輪郭における各々のセットバック後着色点の、前記元の着色輪郭における対応する元の着色点を取得するステップと、
    ｄ４２）前記複数の元の着色輪郭の前記３Ｄ物体中に属する三角面を取得するステップと、
    ｄ４３）前記三角面で採用する色を取得するステップと、
    ｄ４４）前記三角面で採用する色を前記セットバック後着色輪郭における各々の前記セットバック後着色点の前記カラー情報とするステップと、を含み、
    前記ステップｄ９は前記セットバック後着色輪郭の色をコピーすることで、前記着色範囲で必要となるカラー情報とするものである、請求項４に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
14. ｆ）前記３Ｄ物体の一つの造形層の前記パスファイル及び前記画像ファイルを取得するステップと、
    ｇ）前記パスファイルに基づいて、３Ｄプリンタの３Ｄノズルヘッドが前記造形層に対応するスライス層物体を造形するように制御するステップと、
    ｈ）前記画像ファイルに基づいて、前記３Ｄプリンタの２Ｄノズルヘッドが造形済みの前記スライス物体を着色するように制御するステップと、
    ｉ）前記造形層が前記３Ｄ物体の最終造形層であるか否かを判断する。
    ｊ）前記造形層が前記最終造形層ではないとき、前記３Ｄ物体の次の造形層の前記パスファイル及び前記画像ファイルを取得するとともに、前記ステップｇから前記ステップｉを再度実行するステップと、
    ｋ）前記造形層が前記最終造形層であるときに造形動作を終了するステップと、を更に含む、請求項１に記載の３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
15. 前記３Ｄプリンタが熱溶解積層法（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ，ＦＤＭ）型３Ｄプリンタである、請求項１４に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。
16. 前記複数のパスファイル及び前記複数の画像ファイルが３Ｄプリンタに適用されるものであり、前記３Ｄプリンタの３Ｄノズルヘッドでは光透過性を有する成形材で３Ｄ造形を実行するとともに、前記セットバック回数と前記成形材の光透過性とが反比例する、請求項４に記載のカラー３Ｄ物体の着色輪郭セットバック方法。

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