JP2019022982A - ３ｄプリンティング装置及び３ｄプリンティング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリンティングプラットフォーム、プリンティングヘッド、センサ及びコントローラを含む３Ｄプリンティング装置を提供する。【解決手段】プリンティングプラットフォームは、搬送面を有する。プリンティングヘッドはプリンティングプラットフォーム上に配置される。センサはプリンティングプラットフォーム上に配置される。コントローラは、プリンティングヘッド及びセンサに接続される。センサは、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータの分析に用いられてプリンティング範囲が取得される。コントローラは、センサを駆動してプリンティングプラットフォームの搬送面上のプリンティング範囲に対応する複数の感知ポイントを感知し、感知ポイントに対応する複数の感知パラメータを取得する。コントローラは、感知パラメータに応じてプリンティングプラットフォームが傾斜しているかを判別する、イエスの場合、コントローラは、プリンティング範囲及び感知パラメータに応じて補償オブジェクトのオブジェクト形状を決定する。【選択図】 図１

Description

本発明は、プリンティング技術に関し、特に、三次元（３Ｄ）プリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法に関する。

コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）の進歩に伴い、製造業の分野では、三次元（３Ｄ）プリンティング技術が開発され、オリジナルのデザインコンセプトが迅速に製造され得る。３Ｄプリンティング技術は、実際には、一連のラピッドプロトタイピング（ＲＰ）技術の一般的な名称であり、その基本的な原理は、プリンティングプラットフォーム上での追加的な製造であり、ＲＰ機器を用いてスライスオブジェクトの複数の層をプリンティングプラットフォーム上にＸＹ平面においてスキャンを介して連続的に形成し、スライスオブジェクトが積層して３Ｄオブジェクトを形成する。

一般に、３Ｄプリンティング装置のプリンティングプラットフォームは傾斜しているか、あるいは表面に不均一現象を有する可能性があるので、プリンティングプラットフォームの搬送面は水平面でない可能性がある。また、プリンティングプラットフォームの搬送面が水平面でない場合、プリントされた３Ｄオブジェクトは実際の予測とは相違し、３Ｄプリンティング装置のプリント品質及びプリンティング歩留まりが低下する可能性がある。しかしながら、既存の３Ｄプリンティング装置は、ユーザの肉眼での確認によって手動で調整されるので、既存の水平校正処理は長い時間を要し、校正の効果は限定されていた。従って、３Ｄプリンティング装置を、自動的にプリンティングプラットフォームの水平の度合いを判別し、自動校正及びその補償動作を行えるようにすることが、最も重要な課題の１つである。

本発明は、３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法に関し、プリンティングプラットフォームの傾斜を自動的に補償し、それによって３Ｄオブジェクトを水平面にプリントし、効果的にプリンティング品質を向上させることに向けられる。

本発明は、プリンティングプラットフォームと、プリンティングヘッドと、センサと、コントローラとを備える３Ｄプリンティング装置を提供する。前記プリンティングプラットフォームは、搬送面を有する。前記プリンティングヘッドは、前記プリンティングプラットフォーム上に配置される。前記センサは、前記プリンティングプラットフォーム上に配置される。前記コントローラは、前記プリンティングヘッド及び前記センサに接続される。前記コントローラは、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータを分析してプリンティング範囲を取得する。コントローラは、前記センサを駆動して前記プリンティングプラットフォームの前記搬送面上の前記プリンティング範囲に対応する複数の感知ポイントを感知して、前記感知ポイントに対応する複数の感知パラメータを取得する。前記コントローラは、前記プリンティングプラットフォームが前記感知パラメータに応じて傾斜しているかを判別する。前記プリンティングプラットフォームが傾斜している場合、コントローラは、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて補償オブジェクトのオブジェクト形状を決定する。

本発明の一つの実施の形態において、前記コントローラは、前記３Ｄオブジェクトのプリントの前に、前記プリンティングヘッドを駆動して、前記プリンティングプラットフォームの前記搬送面上に前記補償オブジェクトを事前にプリントさせる。

本発明の一つの実施の形態において、前記補償オブジェクトは、前記搬送面上に水平面を形成し、前記プリンティングヘッドは、前記水平面上に前記３Ｄオブジェクトをプリントする。

本発明の一つの実施の形態において、前記補償オブジェクトは、サブオブジェクトの複数の層を連続して積層することで形成され、前記コントローラは、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて、前記サブオブジェクトの複数の層のそれぞれのサブオブジェクト形状及びサブオブジェクト高さを算出する。

本発明の一つの実施の形態において、前記感知パラメータは、複数の高さ値であり、前記コントローラは、傾斜式及び所定のピッチに応じて前記高さ値を算出して、複数の高さ相違を取得する。前記コントローラは、前記傾斜式、前記所定のピッチ及び前記高さ相違に応じて前記サブオブジェクトの複数の層の前記サブオブジェクト形状及び前記サブオブジェクト高さを判別する。

本発明の一つの実施の形態において、前記サブオブジェクトの複数の層のサブオブジェクトの各層の面積は、第１の層サブオブジェクトから最後の層サブオブジェクトに向かって層毎に増加する。

本発明の一つの実施の形態において、前記サブオブジェクトの複数の層の前記最後の層は、部分的に塗布された構成を有する。

本発明の一つの実施の形態において、前記プリンティング範囲は、前記搬送面上に四角形の領域を形成し、前記コントローラの制御の下で前記第１の層スライスデータに応じて前記プリンティングヘッドによってプリントされるスライスオブジェクトの範囲は、前記プリンティング範囲を超えない。

本発明の一つの実施の形態において、前記感知ポイントは、それぞれ、前記四角形の領域の４つの頂点位置に配置される。

本発明は、３Ｄプリンティング装置に適用される３Ｄプリンティング方法を提供する。この３Ｄプリンティング方法は、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータを分析して、プリンティング範囲を取得すること、センサを駆動してプリンティングプラットフォームの搬送面上の前記プリンティング範囲に対応する複数の感知ポイントを感知して、前記感知ポイントに対応する複数の感知パラメータを取得すること、前記感知パラメータに応じて前記プリンティングプラットフォームが傾斜しているかを判別すること、前記プリンティングプラットフォームが傾斜している場合、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて補償オブジェクトのオブジェクト形状を決定すること、を含む。

本発明の一つの実施の形態において、３Ｄプリンティング方法は、さらに、前記３Ｄオブジェクトのプリントの前に、前記プリンティングヘッドを駆動して、前記プリンティングプラットフォームの前記搬送面上に前記補償オブジェクトを事前にプリントさせること、を含む。

本発明の一つの実施の形態において、前記補償オブジェクトは、前記搬送面上に水平面を形成し、３Ｄプリンティング方法は、さらに、前記プリンティングヘッドを駆動して、前記水平面上に前記３Ｄオブジェクトをプリントすること、を含む。

本発明の一つの実施の形態において、前記補償オブジェクトは、サブオブジェクトの複数の層を連続して積層することで形成され、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて前記補償オブジェクトの前記オブジェクト形状を決定することは、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて、前記サブオブジェクトの複数の層のそれぞれのサブオブジェクト形状及びサブオブジェクト高さを算出すること、を含む。

本発明の一つの実施の形態において、前記感知パラメータは、複数の高さ値であり、前記サブオブジェクトの複数の層の前記サブオブジェクト形状及び前記サブオブジェクト高さを算出することは、傾斜式及び所定のピッチに応じて前記高さ値を算出して、複数の高さ相違を取得すること、前記傾斜式、前記所定のピッチ及び前記高さ相違に応じて前記サブオブジェクトの複数の層の前記サブオブジェクト形状及び前記サブオブジェクト高さを判別すること、を含む。

本発明の一つの実施の形態において、前記サブオブジェクトの複数の層のサブオブジェクトの各層の面積は、第１の層サブオブジェクトから最後の層サブオブジェクトに向かって層毎に増加する。

本発明の一つの実施の形態において、前記サブオブジェクトの複数の層の前記最後の層は、部分的に塗布された構成を有する。

本発明の一つの実施の形態において、前記プリンティング範囲は、前記搬送面上に四角形の領域を形成し、前記第１の層スライスデータに応じて前記プリンティングヘッドによってプリントされるスライスオブジェクトの範囲は、前記プリンティング範囲を超えない。

本発明の一つの実施の形態において、前記感知ポイントは、それぞれ、前記四角形の領域の４つの頂点位置に配置される。

以上より、本発明の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、プリンティングプラットフォームが傾斜しているかを自動的に判別することに適用され、プリンティングプラットフォームが傾斜している場合、３Ｄプリンティング装置は、補償オブジェクトを事前にプリントし、補償オブジェクトによって形成された水平面上に３Ｄオブジェクトをプリントする。従って、本発明の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、自動的にプリンティングプラットフォームの傾斜を補償して修正し、良好なプリント品質を得る。

本発明の上記の及び他の特徴及び利点についての理解を容易にするため、添付の図面と共に複数の例示的な実施の形態について以下に詳細に説明する。

添付の図面は本発明についての更なる理解を提供するために添付され、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は本発明の実施の形態を示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するものである。

図１は、本発明の一つの実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置のブロック概略図である。

図２は、本発明の一つの実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置の概略図である。

図３は、本発明の別の実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置の概略図である。

図４は、本発明の一つの実施の形態に係る第１の層スライスデータの概略図である。

図５は、本発明の一つの実施の形態に係るプリンティングプラットフォーム上の複数の感知ポイントを感知する概略図である。

図６Ａ乃至６Ｆは、本発明の一つの実施の形態に係る補償オブジェクトのサブオブジェクトの複数の層の概略図である。

図７は、本発明の一つの実施の形態に係る補償オブジェクトの概略図である。

図８は、本発明の一つの実施の形態に係る３Ｄプリンティング方法を説明するフローチャートである。

本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明し、それらの例を添付の図面に示す。可能な限りにおいて、同じあるいは同様の部分については図面及び詳細な説明において同一あるいは類似の参照番号を付す。

図１は、本発明の一つの実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置のブロック概要図である。図１を参照すると、３Ｄプリンティング装置１００は、コントローラ１１０と、プリンティングヘッド１２０と、センサ１２１と、プリンティングプラットフォーム１３０とを備える。この実施の形態では、コントローラ１１０は、プリンティングヘッド１２０及びセンサ１２１に接続され、プリンティングヘッド１２０及びセンサ１２１は、プリンティングプラットフォーム１３０上に配置される。この実施の形態においては、センサ１２１は、プリンティングヘッド１２０に配置されてよい。従って、センサ１２１及びプリンティングヘッド１２０が制御されて移動すると、センサ１２１及びプリンティングヘッド１２０は共に移動し、そのためプリンティングヘッド１２０及びセンサ１２１の制御が単純化され、センサ１２１は、プリンティングヘッド１２０の状態を均一に反映し得る。しかしながら、別の実施の形態においては、センサ１２１及びプリンティングヘッド１２０は、構造内に並置されてもよい。あるいは、センサ１２１は独立してプリンティングプラットフォーム１３０上に配置されてもよく、コントローラ１１０に接続されてもよいが、センサ１２１はプリンティングヘッド１２０から分離され、独立して制御されて移動してもよい。

この実施の形態では、コントローラ１１０は、プリンティングヘッド１２０を制御してプリンティング動作を実行し、また、センサ１２１を制御してプリンティングプラットフォーム１３０上の複数の感知ポイントを感知して複数の感知パラメータを取得する。この実施の形態では、センサ１２１は、例えば、赤外線センサまたは超音波センサ等であるが、発明はこれらに限定されない。センサ１２１が複数のそれぞれの感知ポイントの上の垂直位置に移動すると、センサ１２１は、個々に、センサ１２１とプリンティングプラットフォーム１３０上の感知ポイントとの間の距離を感知、あるいは平面に対する感知ポイントの高さ値もしくは高さの差異を感知し、それによってコントローラ１１０は感知パラメータに応じたプリンティングプラットフォーム１３０の傾斜の度合いを判別し得る。

この実施の形態では、コントローラ１１０は、処理チップ、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、あるいは、他のプログラマブル汎用もしくは専用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブルコントローラ、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（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、他の同様な処理回路あるいはそれらの組み合わせであってよい。また、この実施の形態では、コントローラ１１０は、さらに、記憶装置を含むか、外部に接続されていてよい。記憶装置は、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリあるいは不揮発性のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等である。この実施の形態においては、記憶装置は、本発明の実施の形態に係るデータ及びパラメータを記憶するために用いられ、さらに、コントローラ１１０によって読み出されて実行される複数の演算、処理、あるいは分析モジュールを記憶してもよく、それによってコントローラ１１０は、本発明の実施の形態に係る演算、処理、あるいは分析を実行し得る。

図２は、本発明の一つの実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置の概略図である。図２を参照すると、この実施の形態では、座標軸Ｘ、Ｙ及びＺは互いに垂直である。座標軸Ｘ及びＹは、例えば、水平方向の軸方向であり、座標軸Ｚは、例えば、垂直方向の軸方向である。この実施の形態の３Ｄプリンティング装置１００は、座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚによって形成される空間に配置され得る。この実施の形態では、プリンティングプラットフォーム１３０は、搬送面Ｓ１を有する。コントローラ１１０は、プリンティングヘッド１２０を駆動して水平方向または垂直方向に沿って移動させてよい。コントローラ１１０は、プリンティングヘッド１２０を駆動してプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面Ｓ１上に３Ｄプリンティング動作を行い、センサ１２１を制御してプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面Ｓ１上の複数の感知ポイントを感知して複数の感知パラメータを取得する。

この実施の形態において、３Ｄプリンティング動作は、コントローラ１１０がプリンティングヘッド１２０の移動路を３Ｄモデル情報の複数のスライス情報に応じて制御し、プリンティングヘッド１２０を制御してプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面Ｓ１上に少なくとも１つのスライスオブジェクトをプリントすることを意味する。この実施の形態では、３Ｄプリンティング装置１００は、スライスオブジェクトの複数の層を連続してプリントし、プリンティングプラットフォーム１３０の搬送面Ｓ１上にスライスオブジェクトを積層し、３Ｄオブジェクトを形成する。この実施の形態では、３Ｄモデル情報は、３Ｄイメージファイルであってよく、コンピュータ支援デザイン（ＣＡＤ）あるいはアニメーションモデリングソフトウェアを用いてコンピュータホストによって構築されてよい。この実施の形態では、３Ｄイメージファイル内の３Ｄモデルがコンピュータホストにより複数のスライスデータにスライスされ、３Ｄプリンティング装置１００は、スライスデータに応じて連続してスライスオブジェクトをプリントしてよく、当該スライスデータは、例えば、二次元（２Ｄ）イメージファイルである。

図３は、本発明の別の実施の形態に係る３Ｄプリンティング装置の概略図である。図３を参照すると、３Ｄプリンティング装置２００のコントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して水平方向あるいは垂直方向に沿って移動させ、３Ｄプリンティング装置２００は製造後に調整されており、プリンティングヘッド２２０の水平方向に沿った移動経路は、水平面ＨＰに略平行である。コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動してプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’に３Ｄプリンティング動作を行い、センサ２２１を駆動してプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上の複数の感知ポイントを感知し、複数の感知パラメータを取得する。しかしながら、この実施の形態において、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’が水平面ＨＰに対する傾斜角θを有する場合、３Ｄプリンティング装置２００によって搬送面Ｓ１’上に直接プリントされる３Ｄオブジェクトは、傾斜あるいはエラーを含み、これはプリンティング品質に影響を与える。従って、この実施の形態では、コントローラ２１０は、３Ｄオブジェクトをプリントする前にプリンティングヘッド２２０を駆動してプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上に補償オブジェクトを事前プリントさせ、補償オブジェクトは、搬送面Ｓ１上に水平面を形成する。また、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して補償オブジェクトによって形成された水平面上に３Ｄオブジェクトを続いてプリントさせる。

図４は、本発明の一つの実施の形態に係る第１の層スライスデータの概略図である。図３及び図４を参照すると、第１の層スライスデータＳＩは、２Ｄイメージファイルであってよく、イメージファイルは、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスオブジェクトＳＢを含む。この実施の形態において、補償オブジェクトがプリントされる前に、コントローラ２１０は、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータを分析し、プリンティング範囲ＰＲを取得する。つまり、３Ｄプリンティング装置２００は、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスオブジェクトＳＢの輪郭範囲に応じて補償オブジェクトのプリンティング範囲ＰＲを判別する。この実施の形態では、プリンティング範囲ＰＲは、搬送面Ｓ１上の四角形の範囲を形成し、補償オブジェクトのプリンティングが完了した後、コントローラ２１０の制御下で第１の層スライスデータＳＩに応じてプリンティングヘッドによってプリントされたスライスオブジェクトＳＢの範囲は、プリンティング範囲ＰＲを超えない。しかしながら、本発明のプリンティング範囲ＰＲは、図４のものに限定されない。一つの実施の形態において、プリンティング範囲ＰＲの寸法及び形状は、３Ｄオブジェクトの形状に応じて決定される、あるいはユーザによって決定され得る。

図５は、本発明の一つの実施の形態に係るプリンティングプラットフォーム上の複数の感知ポイントを感知する概略図である。図３及び図５を参照すると、この実施の形態では、３Ｄプリンティング装置２００がプリンティング範囲ＰＲを判別した後、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０及びセンサ２２１を駆動してプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲに対応する複数の感知ポイントＤ１−Ｄ４を感知し、感知ポイントＤ１−Ｄ４に対応する複数の感知パラメータを取得する。しかしながら、感知ポイントの数及び感知位置は、図５に示すものに限定されない。一つの実施の形態において、感知ポイントの数及び感知位置は、プリンティング範囲に応じて決定される、あるいは、ユーザによって事前に設定されてもよい。

この実施の形態において、センサ２２１によって感知された感知パラメータは、複数の高さ値である。コントローラ２１０は、傾斜式及び所定のピッチに基づいて高さ値をそれぞれ算出して複数の高さ相違を取得し、コントローラ２１０は、傾斜式に応じて補償オブジェクトのサブオブジェクトの複数の層の複数のサブオブジェクト形状及び複数のサブオブジェクト高さを判別し得る。具体的には、３Ｄプリンティング装置２００は、プリンティング範囲ＰＲの最も高いポイントの位置を参照ポイントとし、他の位置と参照ポイントとの間の高さ相違を、所定のピッチに応じてプリンティング範囲ＰＲに沿って算出する。従って、３Ｄプリンティング装置２００は、高さ相違の分布状況に応じて補償オブジェクトのサブオブジェクトの量を判別し、さらに、サブオブジェクト形状及びサブオブジェクト高さをデザインし得る。

図６Ａ乃至６Ｆは、本発明の一つの実施の形態に係る補償オブジェクトのサブオブジェクトの複数の層の概略図である。図６Ａ乃至６Ｆを参照すると、この実施の形態では、３Ｄプリンティング装置２００は、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１上にサブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６の複数の層を連続的にプリントし、サブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６は、連続して積層されて補償オブジェクトを形成する。図６Ａ乃至６Ｆにおいて、コントローラ２１０は、１ｃｍ、２ｃｍあるいは５ｃｍの単位ピッチで所定のピッチを設定するが、本発明はこの場合に限定されない。従って、図６Ａ乃至６Ｆにおいて、コントローラ２１０は、複数の高さ相違（例えば、図６Ａのプリンティング範囲ＰＲの各グリッドポイントにマーキングされた０、−１、−２、．．．、−６等の数字）を、プリンティング範囲ＰＲに沿って、所定のピッチ（例えば、図６Ａのプリンティング範囲ＰＲの２つの隣接グリッドポイント間の距離）に基づいてマーキングし、プリンティングヘッド２２０を駆動して高さ相違のばらつき傾向に応じてサブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６を連続してプリントさせる。

より具体的には、図６Ａにおいて、コントローラ２１０は、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにおける高さが相対的に最も低い範囲を判別し、当該範囲は、例えば、「−５」、「−５」、及び「−６」としてマーキングされた高さ相違によって形成される範囲である。この実施の形態では、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して当該範囲にサブオブジェクトＯＢ１をプリントしてよい。

図６Ｂにおいて、サブオブジェクトＯＢ１がプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’にプリントされたので、サブオブジェクトＯＢ１は、プリンティング範囲ＰＲにおける部分的な範囲の高さが補償されている。つまり、コントローラ２１０は、次に、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上の高さが相対的に最も低い範囲を判別し、当該範囲は、例えば、「−４」、「−５」としてマーキングされた高さによって形成される範囲である。この実施の形態では、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して当該範囲にサブオブジェクトＯＢ２をプリントしてよい。

図６Ｃにおいて、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２がプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにプリントされたので、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２は、プリンティング範囲ＰＲにおける部分的な範囲の高さを補償している。つまり、コントローラ２１０は、次に、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにおける高さが相対的に最も低い範囲を判別し、当該範囲は、例えば、「−３」、「−４」としてマーキングされた高さ相違によって形成される。この実施の形態では、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して当該範囲にサブオブジェクトＯＢ３をプリントしてよい。

図６Ｄにおいて、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３がプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにプリントされたので、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３は、プリンティング範囲ＰＲにおける部分的な範囲の高さを補償している。つまり、コントローラ２１０は、次に、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにおける高さが相対的に最も低い範囲を判別し、当該範囲は、例えば、「−２」、「−３」としてマーキングされた高さ相違によって形成される。この実施の形態では、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して当該範囲にサブオブジェクトＯＢ４をプリントしてよい。

図６Ｅにおいて、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３、ＯＢ４がプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにプリントされたので、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３、ＯＢ４は、プリンティング範囲ＰＲにおける部分的な範囲の高さを補償している。つまり、コントローラ２１０は、次に、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにおける高さが相対的に最も低い範囲を判別し、当該範囲は、例えば、「−１」、「−２」としてマーキングされた高さ相違によって形成される。この実施の形態では、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して当該範囲にサブオブジェクトＯＢ５をプリントしてよい。

図６Ｆにおいて、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３、ＯＢ４、ＯＢ５がプリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにプリントされたので、サブオブジェクトＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３、ＯＢ４、ＯＢ５は、プリンティング範囲ＰＲにおける部分的な範囲の高さを補償している。つまり、コントローラ２１０は、次に、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上のプリンティング範囲ＰＲにおける高さが相対的最も低い範囲を判別し、当該範囲は、例えば、「０」、「−１」としてマーキングされた高さ相違によって形成される。この実施の形態では、コントローラ２１０は、プリンティングヘッド２２０を駆動して当該範囲にサブオブジェクトＯＢ６をプリントしてよい。この実施の形態では、サブオブジェクトＯＢ６は補償オブジェクトの最後の層サブオブジェクトであり、サブオブジェクトＯＢ６は、図６Ｆに示すように部分的に塗布された構造である。具体的には、３Ｄプリンティング装置２００が補償オブジェクト上に続いて３Ｄオブジェクトをプリントし得るので、３Ｄプリンティング動作の後に補償オブジェクトから３Ｄオブジェクトを容易に分離できるように、サブオブジェクトＯＢ６は部分的に塗布された構造を有するようにされている。しかしながら、サブオブジェクトＯＢ６の部分的に塗布された構造は、図６Ｆに示す種類の構造に限定されない。一つの実施の形態では、サブオブジェクトＯＢ６の部分的に塗布された構造は、３Ｄオブジェクトの形状及びサイズに応じてデザインされる、あるいは、ユーザによってデザインされる。

図６Ａ乃至６Ｆの実施の形態において、３Ｄプリンティング装置２００によってプリントされたサブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６の高さは、同一である。コントローラ２１０は、傾斜式、所定のピッチ及び高さ相違に応じてサブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６の形状及び高さを決定してもよい。また、高さ相違については、関連する技術分野における三角関数に応じて算出され得るので、さらに、その十分な手順や推奨は関連する技術分野の通常の技術知識から得られるので、詳細な説明については省略する。しかしながら、一つの実施の形態では、サブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６は、異なる高さ相違を有していてもよく、本発明はこれに限定されない。

図７は、本発明の実施の形態に係る補償オブジェクトの概略図である。図３から図７を参照すると、この実施の形態では、補償オブジェクトＯＢは、複数のサブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６を連続して積層することで形成されてよく、サブオブジェクトＯＢ１乃至ＯＢ６のサブオブジェクトの各層の面積は、層毎に、第１の層サブオブジェクトＯＢ１から最後の層サブオブジェクトＯＢ６に向かって増加する。この実施の形態では、補償オブジェクトＯＢは、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上に別の搬送面Ｓ２を形成し、搬送面Ｓ２は水平面ＨＰと平行である。つまり、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’は、水平面ではないので、この実施の形態の３Ｄプリンティング装置２００は、３Ｄオブジェクトをプリントする前に、プリンティングプラットフォーム２３０の搬送面Ｓ１’上に、補償オブジェクトを事前プリントし、補償オブジェクトは、搬送面Ｓ１’上に別の搬送面Ｓ２を形成し、当該搬送面Ｓ２は水平面である。従って、コントローラ２１０がプリンティングヘッド２２０を駆動して補償オブジェクトによって形成された搬送面Ｓ２上に３Ｄオブジェクトを続いてプリントする場合、３Ｄオブジェクトは、正しく水平面上にプリントされ得る。

図８は、本発明の一つ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及び図８を参照すると、この実施の形態の３Ｄプリンティング方法は、少なくとも図１の３Ｄプリンティング装置１００に適用される。ステップＳ８１０において、コントローラ１１０は、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータを分析してプリンティング範囲を取得する。ステップＳ８２０において、コントローラ１１０は、センサ１２１を駆動してプリンティングプラットフォーム１３０の搬送面上のプリンティング範囲に対応する複数の感知ポイントを感知し、感知ポイントに対応する複数の感知パラメータを取得する。ステップＳ８３０において、コントローラ１１０は、感知パラメータに応じて、プリンティングプラットフォーム１３０が傾斜しているかを判別する。ステップＳ８４０において、プリンティングプラットフォーム１３０が傾斜している場合、コントローラ１１０は、プリンティング範囲及び感知パラメータに応じて、補償オブジェクトのオブジェクト形状を決定する。補償オブジェクトのいわゆる「オブジェクト形状」は、例えば、上記の実施の形態において、分解されて幾何学的形状、高さ、角度、あるいは測定パラメータ等を含むものであり得るが、補償オブジェクトは、サブオブジェクトの複数の層を積層することで形成され、サブオブジェクトの複数の層は、それぞれ、サブオブジェクト形状及びサブオブジェクト高さを含む。しかしながら、補償オブジェクトの「オブジェクト形状」の用語は、特に強調のために用いられるものではなく、補償オブジェクトを用いてプリンティングプラットフォームの傾斜を補償するものであり、これによって３Ｄオブジェクトが水平面上に正しくプリントされ得る。従って、この実施の形態の３Ｄプリンティング方法は、自動的にプリンティングプラットフォームの傾斜を修正し、水平面上に３Ｄオブジェクトを正しくプリントする。

また、図１から図７の実施の形態から、この実施の形態の３Ｄプリンティング装置１００についての関連する具現の詳細や関連する装置の特徴について、十分な説明や推奨が得られるので、詳細については省略する。

要約すると、本発明の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、プリンティングプラットフォームが傾斜しているかを自動的に判別することに適用され、プリンティングプラットフォームが傾斜している場合、３Ｄプリンティング装置は、補償オブジェクトを形成するために少なくとも１つの層サブオブジェクトを事前プリントし、それによって補償オブジェクトによって形成された水平面上に３Ｄオブジェクトがプリントされる。また、サブオブジェクトの最後の層サブオブジェクトは、部分的に塗布された構成としてデザインされ、それによって３Ｄオブジェクトを補償オブジェクトから分離することが容易となる。従って、本発明の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、プリンティングプラットフォームの傾斜を自動的に補償及び修正し、良好なプリント品質を得る。

本発明の構成に対して、本発明の技術的範囲から逸脱しない限りにおいて様々な応用及び変更が可能である点、当業者にとって明らかである。以上を鑑み、本発明は、特許請求の範囲及びその均等の範囲内における本発明の応用及び変更も包含するものである。

本開示の３Ｄプリンティング装置及び３Ｄプリンティング方法は、様々なプリントオブジェクトをプリントするプリンティング装置及びそのプリンティング方法に適用可能である。

１００、２００ ３Ｄプリンティング装置
１１０、２１０ コントローラ
１２０、２２０ プリンティングヘッド
１２１、２２１ センサ
１３０、２３０ プリンティングプラットフォーム
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 感知ポイント
Ｓ１、Ｓ１’Ｓ２ 搬送面
Ｓ８１０、Ｓ８２０、Ｓ８３０、Ｓ８４０ ステップ
ＳＢ スライスオブジェクト
ＳＩ 層スライスデータ
ＨＰ 水平面
ＯＢ 補償オブジェクト
ＯＢ１、ＯＢ２、ＯＢ３、ＯＢ４、ＯＢ５、ＯＢ６ サブオブジェクト
ＰＲ プリンティング範囲
Ｘ、Ｙ、Ｚ 座標軸
θ 角度

Claims (18)

1. 搬送面を有するプリンティングプラットフォームと、
   前記プリンティングプラットフォーム上に配置されるプリンティングヘッドと、
   前記プリンティングプラットフォーム上に配置されるセンサと、
   前記プリンティングヘッド及び前記センサに接続され、３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータを分析してプリンティング範囲を取得し、前記センサを駆動して前記プリンティングプラットフォームの前記搬送面上の前記プリンティング範囲に対応する複数の感知ポイントを感知して前記感知ポイントに対応する複数の感知パラメータを取得するよう構成されるコントローラと、
   を備え、
   前記コントローラは、前記感知パラメータに応じて前記プリンティングプラットフォームが傾斜しているかを判別し、前記プリンティングプラットフォームが傾斜している場合、前記コントローラは、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて補償オブジェクトのオブジェクト形状を決定する、
   ことを特徴とする３Ｄプリンティング装置。
2. 前記コントローラは、前記３Ｄオブジェクトのプリントの前に、前記プリンティングヘッドを駆動して、前記プリンティングプラットフォームの前記搬送面上に前記補償オブジェクトを事前プリントさせる、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
3. 前記補償オブジェクトは、前記搬送面上に水平面を形成し、前記プリンティングヘッドは、前記水平面上に前記３Ｄオブジェクトをプリントする、ことを特徴とする請求項２に記載の３Ｄプリンティング装置。
4. 前記補償オブジェクトは、サブオブジェクトの複数の層を連続して積層することで形成され、前記コントローラは、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて、前記サブオブジェクトの複数の層のそれぞれのサブオブジェクト形状及びサブオブジェクト高さを算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
5. 前記感知パラメータは、複数の高さ値であり、前記コントローラは、傾斜式及び所定のピッチに応じて前記高さ値を算出して複数の高さ相違を取得し、
   前記コントローラは、前記傾斜式、前記所定のピッチ及び前記高さ相違に応じて前記サブオブジェクトの複数の層の前記サブオブジェクト形状及び前記サブオブジェクト高さを判別する、ことを特徴とする請求項４に記載の３Ｄプリンティング装置。
6. 前記サブオブジェクトの複数の層のサブオブジェクトの各層の面積は、第１の層サブオブジェクトから最後の層サブオブジェクトに向かって層毎に増加する、ことを特徴とする請求項４に記載の３Ｄプリンティング装置。
7. 前記サブオブジェクトの複数の層の前記最後の層は、部分的に塗布された構成を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の３Ｄプリンティング装置。
8. 前記プリンティング範囲は、前記搬送面上に四角形の領域を形成し、前記コントローラの制御の下で前記第１の層スライスデータに応じて前記プリンティングヘッドによってプリントされるスライスオブジェクトの範囲は、前記プリンティング範囲を超えない、ことを特徴とする請求項１に記載の３Ｄプリンティング装置。
9. 前記感知ポイントは、それぞれ、前記四角形の領域の４つの頂点位置に配置される、ことを特徴とする請求項８に記載の３Ｄプリンティング装置。
10. ３Ｄプリンティング装置に適用される３Ｄプリンティング方法であって、
    ３Ｄオブジェクトの第１の層スライスデータを分析してプリンティング範囲を取得し、
    センサを駆動してプリンティングプラットフォームの搬送面上の前記プリンティング範囲に対応する複数の感知ポイントを感知して前記感知ポイントに対応する複数の感知パラメータを取得し、
    前記感知パラメータに応じて前記プリンティングプラットフォームが傾斜しているかを判別し、
    前記プリンティングプラットフォームが傾斜している場合、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて補償オブジェクトのオブジェクト形状を決定する、
    ことを含む、ことを特徴とする３Ｄプリンティング方法。
11. 前記３Ｄオブジェクトのプリントの前に、前記プリンティングヘッドを駆動して、前記プリンティングプラットフォームの前記搬送面上に前記補償オブジェクトを事前プリントさせる、ことをさらに含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の３Ｄプリンティング方法。
12. 前記補償オブジェクトは、前記搬送面上に水平面を形成し、さらに、
    前記プリンティングヘッドを駆動して前記水平面上に前記３Ｄオブジェクトをプリントする、
    ことを含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の３Ｄプリンティング方法。
13. 前記補償オブジェクトは、サブオブジェクトの複数の層を連続して積層することで形成され、前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて前記補償オブジェクトの前記オブジェクト形状を決定することは、
    前記プリンティング範囲及び前記感知パラメータに応じて、前記サブオブジェクトの複数の層のそれぞれのサブオブジェクト形状及びサブオブジェクト高さを算出する、
    ことを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の３Ｄプリンティング方法。
14. 前記感知パラメータは、複数の高さ値であり、前記サブオブジェクトの複数の層の前記サブオブジェクト形状及び前記サブオブジェクト高さを算出することは、
    傾斜式及び所定のピッチに応じて前記高さ値を算出して複数の高さ相違を取得し、
    前記傾斜式、前記所定のピッチ及び前記高さ相違に応じて前記サブオブジェクトの複数の層の前記サブオブジェクト形状及び前記サブオブジェクト高さを判別する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の３Ｄプリンティング方法。
15. 前記サブオブジェクトの複数の層のサブオブジェクトの各層の面積は、第１の層サブオブジェクトから最後の層サブオブジェクトに向かって層毎に増加する、ことを特徴とする請求項１３に記載の３Ｄプリンティング方法。
16. 前記サブオブジェクトの複数の層の前記最後の層は、部分的に塗布された構成を有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の３Ｄプリンティング方法。
17. 前記プリンティング範囲は、前記搬送面上に四角形の領域を形成し、前記第１の層スライスデータに応じて前記プリンティングヘッドによってプリントされるスライスオブジェクトの範囲は、前記プリンティング範囲を超えない、ことを特徴とする請求項１０に記載の３Ｄプリンティング方法。
18. 前記感知ポイントは、それぞれ、前記四角形の領域の４つの頂点位置に配置される、ことを特徴とする請求項１７に記載の３Ｄプリンティング方法。

Images