JP2019520239A - カラー層と構造層とを使用して起伏のあるオブジェクトを印刷する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】起伏面を有する３次元カラーオブジェクトを基材上に印刷する。【解決手段】カラーインク層１３２が基材１２２上に印刷され、構造用インク層１３４が、カラーインク層１３２上に印刷され、オブジェクトの３次元形状を構築する。起伏面は、印刷情報における画素列の高さを変化させることによって形成される。画素列の高さは、隣接する列に異なる数の層を印刷することによって、または列内のいくつかの画素が列内の他の画素とは異なる厚さを有する隣接する列に、同じ数の層を印刷することによって変更され得る。【選択図】図３

Description

本発明は、一般に、シャツ、ショートパンツ、ズボン、ジャケット、ハットまたはキャップなどの衣料製品を作るために、または、ランニング、トレーニング、ジョギング、ハイキング、ウォーキング、バレーボール、ハンドボール、テニス、ラクロス、バスケットボールなどのシューズ、および他の同様な履物製品のアッパーを作るための印刷方法に関し、特にバックパックまたはテントなどの他の製品を作るために使用される生地などのベース上に、ＵＶ硬化性グラフィック層を印刷する方法に関するものである。

米国特許出願公開第２０１５／０００２５６７号明細書

本発明に関連する衣料製品は、織物または不織布、またはメッシュ材料で作られていてもよく、または、皮革、合成皮革で、またはプラスチック材料で作られていてもよい。衣料製品には、袖、胴、ズボンの脚、または衣料製品の他の部分に、エンブレムまたはロゴなどのアイテムを付けてもよい。衣料製品には、たとえば、肘、肩、および／または膝に、耐摩耗層、耐水層、または保護層も付けてもよい。

プリンタまたはプロッタは、生地または他の製品上に、アクリル樹脂インク、ポリウレタンインク、ＴＰＵインク、またはシリコンインク、または他のインクの層を堆積するようにプログラムされてもよい。このようなプリンタまたはプロッタは、たとえば印刷ヘッドを、第１の方向に、トラックに沿って移動させ、第１の方向に直交する第２の方向に、トラックを移動させることによって、生地の２次元部分を覆うようにプログラムされてもよい。他のプリンタまたはプロッタは、第１の方向に直交する第２の方向にプリンタプラットフォームを移動させながら、印刷ヘッドを第１の方向に移動させてもよく、印刷ヘッドを静止させたままプラットフォームを両方向に移動させてもよい。

本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明の検討により当業者に明らかであるか、または明らかになるであろう。すべてのそのような追加のシステム、方法、特徴および利点は、この説明および概要の中に含まれ、実施形態の範囲内にあることが意図される。

３次元の着色された起伏のあるオブジェクトを印刷するように構成された印刷システムと、３次元の着色された起伏のあるオブジェクトをその上に印刷することができるさまざまなタイプの製品との実施形態を図示する。 足先領域およびかかと領域に印刷された、３次元の着色された起伏のあるオブジェクトが印刷された履物製品を図示し、起伏のあるオブジェクトは、機能要素である。 図２に図示される履物製品の一部の断面図を図示し、より少ない数のインク層を選択された列に印刷することによって、インクの列の高さを変化させることによって、起伏面が形成されている。 起伏を印刷する方法の実施形態を示すフローチャートである。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、第１のカラー層が基材上に印刷されている。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、第１の構造層が、第１のカラー層上に印刷されている。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、交互するカラーインクと構造用インクとの層が、第１の構造層上に印刷されている。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、カラーインクが、先に印刷された構造用インク上に選択的に印刷されている。 図３に図示されるものと同じ起伏の実施形態を図示するが、印刷されたインク層の部分の厚さを選択的に変化させることによって、インクの列の高さを変化させることによって、起伏面が形成されている。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、第１のカラー層が、基材上に印刷されている。 図４に図示される方法のステップの実施形態を示し、第１の構造層が、第１のカラー層上に印刷され、第１の構造層の厚さが、選択的に変化する。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、第２の構造層が、第１の構造層上に印刷され、第２の構造層の厚さが、選択的に変化する。 図４に図示される方法のステップの実施形態を図示し、第２の構造層上に、カラーインクの層が印刷されている。 すべての層の上に印刷された最終構造層を有する起伏面の実施形態を図示する。 アッパー上に印刷された３次元の着色された起伏のあるオブジェクトを有する履物製品の実施形態を図示し、起伏のあるオブジェクトは、グラフィック要素である。 アッパー上に印刷された３次元の着色された起伏のあるオブジェクトを有する履物製品の別の実施形態を図示し、起伏のあるオブジェクトは、グラフィック要素である。 図１６に図示された履物製品の分解図を図示し、基材、第１の平坦な印刷されたカラー層、構造用インク層からなる起伏部分、および第２の起伏のある印刷されたカラー層を図示する。 履物製品を作る方法の実施形態を示すフローチャートである。 シート上に、アッパーおよび着色された起伏の輪郭を印刷するプリンタの実施形態を図示する。 シートからアッパーの平坦形状を切断する切断ツールの実施形態を図示する。 靴型上にアッパーを形成するステップの実施形態を図示する。 ソールへアッパーを取り付けるステップの実施形態を図示する。 多層色オブジェクトを見る場合、色がどのように知覚されるかの実施形態を図示する。

本発明の実施形態は、以下の図面および説明を参照することにより、より良く理解することができる。図面内の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、むしろ、実施形態の原理を示すにあたり強調されている。さらに、図中において、同様の符号は、異なる図面を通して対応する部分を示す。

明瞭にするために、本明細書の詳細な説明で、特定の実施形態を説明するが、本発明は、本明細書に記載され、特許請求の範囲に記載された特徴の任意の適切な組み合わせを含む製品を製造するための任意の方法に適用される。特に、以下の詳細な説明では、特定の実施形態を説明しているが、他の実施形態を、他の履物製品または衣料製品の製造のために使用してもよいことを理解されたい。

本明細書で使用する場合、「印刷デバイス」、「プリンタ」、「プロッタ」、「３Ｄプリンタ」、「３次元印刷システム」、または「３Ｄ印刷システム」という用語は、複数の層を、生地、履物製品、衣料製品、または他の製品に印刷することができる、たとえばサインおよびグラフィックスのプリンタを含む、任意のタイプのシステムを指す。プリンタは、アクリル樹脂インク、ポリウレタンインク、ＴＰＵインク、またはシリコンインク、または他の適切なインクを含む任意の適切なタイプのＵＶ硬化性インクを使用してもよい。

本明細書における図面および本文に基づく説明は、特定の履物製品または特定の衣料製品に使用された実施形態を対象にしているが、本明細書の説明は、たとえば、ランニング、トレーニング、ジョギング、ハイキング、ウォーキング、バレーボール、ハンドボール、テニス、ラクロス、バスケットボールなどのシューズ、および他の類似の履物製品などの履物製品、または、ショートパンツ、シャツ、ジャージ、ジャケット、ズボン、手袋、リストバンド、ヘッドバンド、アームバンド、ハットまたはキャップなどの衣料製品のみならず、バックパックまたはテントなどの他の製品といった、他の履物製品および／または他の衣料製品にも適用されてもよい。

図１は、単に印刷システム１００ともいう３次元印刷システム１００の実施形態の模式図である。印刷システムのいくつかの実施形態は、印刷システムの異なるデバイス間に１つまたは複数の機能を分散させる手段を含むことができる。図示されるように、印刷システム１００は、印刷デバイス１０２、コンピューティングシステム１０３、およびネットワーク１０９を含んでいる。他の実施形態では、印刷システムは、単一のデバイスまたは構成要素（図示せず）であってもよい。このような印刷システムはさらに、（１）「Gradient Printing a Three-Dimensional Structural Component」と題され、２０１６年５月３１日に出願され共同所有されている米国仮特許出願第６２／３４３，７５７号、および２０１７年５月３１日に出願された関連する米国特許出願第１５／６０９，２０５号と、（２）「Method and Apparatus for Printing Three-Dimensional Structures with Image Information」と題され、２０１６年５月３１日に出願され共同所有されている米国仮特許出願第６２／３４３，６８６号、および２０１７年５月３１日に出願された関連する米国特許出願第１５／６０９，２２０号とに説明されており、これらのすべては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

印刷デバイスのいくつかの実施形態は、カラー印刷を可能にする手段を含むことができる。いくつかの実施形態では、印刷システムは、ＣＭＹＫ印刷を使用してもよい。他の実施形態では、カラー印刷は、別の適切な印刷方法を用いて実施されてもよい。

カラー印刷が、ＣＭＹＫ印刷を使用して実施される実施形態では、カラー印刷を容易にするために、任意の適切なデバイス、プロトコル、規格、および方法が使用されてもよい。本明細書で使用される場合、「ＣＭＹＫ」は、カラー印刷で使用される４つの色素、すなわち、シアン色素の「Ｃ」、マゼンタ色素の「Ｍ」、イエロー色素の「Ｙ」、およびキー色素の「Ｋ」をいう。ある場合には、キー色素は、黒色素であってもよい。ＣＭＹＫ印刷を使用する印刷デバイスの一例は、「Additive Color Printing」と題され２０１５年１月１日に公開された、Millerの特許文献１に開示されており、この出願は参照により本明細書に組み込まれ、以下「カラー印刷」出願という。

いくつかの実施形態では、印刷システム１００は、カラー印刷を容易にするために、カラー印刷出願で開示されたシステム、構成要素、デバイス、および方法の１つまたは複数の特徴を含むことができる。たとえば、印刷デバイスは、１つまたは複数の色素を含む印刷材料の液滴を、ベース上に吐出させることによって画像を印刷するように構成されてもよい。本明細書で使用する場合、液滴は、任意の適切な量の印刷材料をいうことがある。たとえば、液滴は、１ミリリットルの印刷材料であってもよい。他の実施形態では、印刷システムは、他のシステム、構成要素、デバイス、および方法を使用してもよい。

印刷システムが、印刷システムの異なるデバイス間に１つまたは複数の機能を分散させる手段を含む実施形態では、任意の適切な区分を使用してもよい。いくつかの実施形態では、印刷システム１００は、印刷デバイス１０２を制御するための、および／または、印刷デバイス１０２からカラー情報を受信するための手段を含むことができる。これらの手段は、コンピューティングシステム１０３とネットワーク１０９とを含むことができる。

大略的に、用語「コンピューティングシステム」は、単一コンピュータのコンピューティングリソース、単一コンピュータのコンピューティングリソースの一部、および／または、互いに通信する２つ以上のコンピュータを指す。これらのリソースのいずれかを、１人以上の人間のユーザによって操作することができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１０３は、１つまたは複数のサーバを含んでもよい。いくつかの実施形態では、印刷サーバは、印刷デバイス１０２を制御すること、および／または、印刷デバイス１０２と通信することを主に担当してもよい一方、別個のコンピュータ（たとえば、デスクトップ、ラップトップ、またはタブレット）が、ユーザとの相互作用を容易にしてもよい。コンピューティングシステム１０３はまた、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含む、磁気、光学、磁気光学、および／または、メモリが挙げられるがこれらに限定されない、１つまたは複数の記憶デバイスを含むこともできる。

いくつかの実施形態では、印刷デバイス１０２を制御、および／または、印刷デバイス１０２からカラー情報を受信する手段を容易にするために、任意の適切なハードウェアまたはハードウェアシステムが使用されてもよい。コンピューティングシステムが使用されるいくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１０３は、中央処理装置、表示インタフェース（たとえば、モニタまたはスクリーン）、入力デバイス（たとえば、キーボードおよびマウス）、および、３次元構造構成要素を印刷するためのあらかじめ決定された厚さの組を生成するためのソフトウェアを含んでもよい。本明細書で使用される場合、あらかじめ決定された厚さの組は、あらかじめ決定された厚さの組によって表される形状を有する３次元構造構成要素の形成を容易にするための任意の適切な情報を含んでもよい。あらかじめ決定された厚さの組によって表される形状の例は、円柱、円錐、立方体、球などを含んでもよい。いくつかの事例では、あらかじめ決定された厚さの組は、特定のカスタマーのためにパーソナル化されてもよい。他の実施形態では、他の形態のハードウェアシステムが使用されてもよい。

一般に、任意の適切な情報は、３次元構造構成要素のためのあらかじめ決定された厚さの組を設計するためのソフトウェアの手段を容易にするために使用されてもよい。少なくともいくつかの実施形態では、印刷された構造のあらかじめ決定された厚さの組を設計するためのソフトウェアは、構造の幾何学的形状に関する情報だけではなく、構成要素のさまざまな部分を印刷するために必要な材料に関する情報も含んでもよい。他の実施形態では、異なる情報を使用してもよい。

一般に、設計を、印刷デバイス１０２（または、印刷デバイス１０２と通信する関連する印刷サーバ）によって解釈されることができる情報に変換するために、任意の適切な設計構造を使用してもよい。いくつかの実施形態では、印刷システム１００は、３次元印刷または付加プロセスを使用して形成された１つまたは複数の構成要素を提供するために、以下のように操作されてもよい。コンピューティングシステム１０３は、構造を設計するために使用されてもよい。これは、ＣＡＤソフトウェアのいくつかのタイプ、または他の種類のソフトウェアを使用して達成されてもよい。設計は、その後、印刷デバイス１０２（または、印刷デバイス１０２と通信する関連する印刷サーバ）によって解釈されることができる情報に変換されてもよい。いくつかの実施形態では、設計は、ステレオリソグラフィファイル（ＳＴＬファイル）などの３次元印刷可能ファイルに変換されてもよく、他の場合には、設計を、異なる設計構成要素へ変換してもよい。

印刷システムが、印刷システム１００の異なるデバイス間に１つまたは複数の機能を分散させる手段を含む、いくつかの実施形態では、印刷システム１００のデバイス間の通信を容易にするために、任意の適切なプロトコル、フォーマット、および方法を使用してもよい。いくつかの実施形態では、これらの通信は、ネットワーク１０９を使用して実施される。他の場合には、これらの通信は、印刷システム１００のデバイス間で直接実施されてもよい。

いくつかの実施形態では、ネットワークは、コンピューティングシステム１０３と印刷デバイス１０２との間の情報の交換を容易にする、任意の有線または無線の手段を使用してもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク１０９は、ネットワークインタフェースコントローラ、リピータ、ハブ、ブリッジ、スイッチ、ルータ、モデム、およびファイアウォールなどのさまざまな構成要素をさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、ネットワーク１０９は、印刷システム１００の２つ以上のシステム、デバイス、および／または、構成要素間の無線通信を容易にする無線ネットワークであってもよい。無線ネットワークの例は、無線パーソナルエリアネットワーク（たとえば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）を含む）、無線ローカルエリアネットワーク（ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮ規格を利用するネットワークを含む）、無線メッシュネットワーク、モバイルデバイスネットワーク、および他の種類の無線ネットワークを含むが、これらに限定されない。他の場合には、ネットワーク１０９は、その信号がツイストペアワイヤ、同軸ケーブル、および光ファイバによって容易とされるネットワークを含む有線ネットワークとすることができるであろう。さらに他の場合には、有線および無線のネットワークおよび／または接続の組み合わせを使用することができるであろう。

印刷システムのいくつかの実施形態は、印刷された構造が１つまたは複数の製品上に直接印刷されることを可能にする手段を含むことができる。「製品」という用語は、履物製品（たとえば、靴）と衣料製品（たとえば、シャツ、ズボンなど）との両方を含むことが意図されている。本開示全体を通して使用される場合、「履物製品」および「履物」は、任意の履物と、アッパーを含む履物に関連付けられた任意の材料とを含み、さらに、ベースボールシューズ、バスケットボールシューズ、クロストレーニングシューズ、サイクリングシューズ、フットボールシューズ、テニスシューズ、サッカーシューズ、およびハイキングブーツを含むさまざまな運動用履物のタイプにも適用されてもよい。本明細書で使用される場合、「履物製品」および「履物」という用語はまた、ドレスシューズ、ローファー、サンダル、スリッパ、デッキシューズ、および作業用ブーツを含む、一般に、非運動用、フォーマル、または装飾的であると考えられる履物のタイプも含む。

いくつかの実施形態では、印刷システム１００における製品の使用を容易にするために、任意の適切な材料を使用して、製品を形成してもよい。いくつかの実施形態では、印刷デバイス１０２は、ベースと印刷材料の底部との間に介在する剥離層を必要とせずに、および、完全にまたはほぼ完全に平坦な、印刷するベース面を必要とせずに、布地、天然生地、合成生地、ニット、織布材料、不織布材料、メッシュ、皮革、合成皮革、ポリマー、ゴム、および、発泡体、または、これらの任意の組み合わせなどのようなさまざまな材料の表面上に印刷することが可能であってもよい。

製品の組１１０を含む実施形態を図示する図１を参照して示すように、他の実施形態では、異なる製品が使用されてもよい。図示されているように、製品の組１１０は、履物製品、脛ガード、衣料製品、およびヘルメットなどのスポーツ用具を含む。他の実施形態では、製品の組１１０は、異なっていてもよい。一般に、製品の任意の適切な表面は、印刷された３次元オブジェクトを受けるためのベースまたは基材として使用されてもよい。

開示される実施形態は履物製品のコンテキストで説明するが、さまざまな実施形態はさらに、３次元印刷を含む任意の衣類製品、衣料品、または用具にも同様に適用されてもよい。たとえば、さまざまな実施形態は、ハット、キャップ、シャツ、ジャージ、ジャケット、靴下、ショートパンツ、ズボン、下着、運動補助着、手袋、リスト／アームバンド、袖、ヘッドバンド、任意のニット材料、任意の織布材料、任意の不織布材料、スポーツ用具などへ適用されてもよい。このように、本明細書において使用される場合、「衣料製品」という用語は、任意の履物製品だけではなく、ハット、キャップ、シャツ、ジャージ、ジャケット、靴下、ショートパンツ、ズボン、下着、運動補助着、手袋、リスト／アームバンド、袖、ヘッドバンド、任意のニット材料、任意の織布材料、任意の不織布材料などを含む、任意の衣料または衣類をいうことがある。

印刷システムのいくつかの実施形態は、図１に図示される実施形態などの製品のサイズおよび形状に関わらず、製品に直接印刷することを可能にする手段を含むことができる。他の場合には、３次元構造構成要素が、最初に剥離層上に印刷され、次に製品へ転写される。図１９に図示される実施形態のような他の実施形態では、３次元構造構成要素は、製品の構成要素上に印刷され、次に製品へ組み立てられる。

印刷デバイス１０２は、該技術分野で公知の任意のタイプの印刷デバイスであってもよい。いくつかの実施形態では、印刷デバイス１０２はインクジェットプリンタである。いくつかの実施形態では、印刷デバイス１０２は、図１に図示されるように、３次元製品に直接印刷するための手段を含んでもよく、印刷ヘッド１０４は、印刷プロセスの持続時間中、製品を支持し、適切に配置してもよい印刷プラットフォーム１０６の近くに配置される。印刷ヘッド１０４は、インク源１０８と流体連通している。インク源１０８は、上述した異なるタイプのインクのいずれかまたはすべてを含んでもよい。インク源１０８は、任意の数の異なる色のインクおよび透明な構造用インクを含んでもよい。印刷ヘッド１０４は、インク源１０８から受け取った特定量のインクを吐出してもよいだけでなく、インクを硬化させるための手段をも含んでもよい。そのような手段は、ＵＶランプ、熱源、または乾燥機を含んでもよい。

図２に図示される実施形態のようないくつかの実施形態では、印刷デバイス１０２は、製品の表面に、着色された３次元オブジェクトを印刷して、起伏面を形成するように指示されてもよい。図２に図示される実施形態のようないくつかの実施形態では、これらの起伏面は、主に機能的であってもよい。図１５および図１６に図示され、以下にさらに議論される実施形態のような他の実施形態では、これらの起伏面は、主として美的であってもよい。

いくつかの実施形態では、着色された３次元オブジェクトは、製品の表面上にカラー層を直接印刷し、次に、透明な構造用インクを印刷することによって、３次元形状および起伏を構築し、次に、第２のカラー層を、透明な構造用インク層の上に印刷することによって形成される。カラーインク層の間に構造用インク層を挟むことで、３次元カラー印刷されたオブジェクトの外観を改善してもよい。透明構造層は、ベースに隣接するカラー層を、明瞭に見えるようにする一方、透明構造層の上に印刷されたカラー層は、固有の３次元視覚効果を提供するために、底面カラー層とともに作用してもよい。透明インクを使用して構造および起伏を構築することは、構造全体にわたってカラーインクを使用するよりもコスト効率がよい。

図２に図示される実施形態では、履物製品１２０は、印刷された機能要素である第１の機能要素１２６および第２の機能要素１２８を含む。第１の機能要素１２６は、蹴られたボールの正確な制御が望まれるサッカーなどのスポーツをするときに使用するために、履物製品１２０の足先領域に配置されたボール制御部分である。第２の機能要素１２８は、たとえばヒールカップのための追加のサポート用として、または、耐摩耗面として、履物製品１２０のかかと領域に配置された補強材を含む。第１の機能要素１２６と第２の機能要素１２８との両方は、構造用インクを履物製品１２０上に印刷することによって得られる、起伏面を含む３次元の多層着色されたオブジェクトである。第１の機能要素１２６と第２の機能要素１２８との両方が、同じ手法で形成されてもよいが、簡潔さのために、第１の機能要素１２６のみが、以下でさらに議論される。

図３は、第１の機能要素１２６の断面の実施形態を図示する。この実施形態では、第１の機能要素１２６は、均一な厚さの複数の印刷層から形成される。この実施形態では、第１の機能要素１２６内の複数の印刷層は、第１の層１３２、第２の層１３４、第３の層１３６、および第４の層１３８を含み、各層は、層の厚さの重なりが、第１の機能要素１２６の所望または目標厚さを構築するように、所定の厚さを有する。これらの層は、機能要素１２６の一部が、異なる高さを有し、起伏面１３０を形成できるように印刷される。この実施形態では、起伏面１３０は、第１の低い隆起部分１２３、第１の高い隆起部分１２５、第２の低い隆起部分１２７、および第２の高い隆起部分１２９から形成され、これらは、起伏面１３０を有する３次元オブジェクトを形成するために、互いに隣接して配置される。したがって、起伏面１３０は、この実施形態では波状の形状を有する。デジタル印刷技術は、インクの吐出を正確に制御することができるので、第１の機能要素１２６は、変動する厚さの、異なる領域で形成された任意の形状および任意の起伏面を有していてもよい。

第１の機能要素１２６は、有色要素でもある。３次元オブジェクトの所望の色および形状を達成するために、第１の機能要素１２６は、カラーインク層および構造用インク層を含む。いくつかの実施形態では、構造用インク層は、着色されていてもよい一方、他の実施形態では、構造用インク層は、特定の色がなく、透明、半透明、またはクリアであってもよい。いくつかの実施形態では、カラーインク層および構造用インク層のために、異なるタイプのインクが提供されてもよい一方、他の実施形態では、カラーインク層および構造用インク層は、同じタイプのインクから形成される。いくつかの実施形態では、すべてのカラー層は、同一のカラー情報に基づいて同じ色または色パターンを有していてもよい。他の実施形態では、別個のカラー層はそれぞれ、異なる、固有の、または層特有のカラー情報を使用して、異なる色または色パターンを有していてもよい。いくつかの実施形態では、別個のカラー層の部分は、他のカラー層の部分と同じ色または色パターンを有していてもよい一方、カラー層の他の部分または領域は、異なる色または色パターンを有していてもよい。

図３に図示される実施形態のようないくつかの実施形態では、第１のカラーインク層は、アッパー１２２などの基材またはベースに隣接および当接している層として印刷され、次いで、３次元オブジェクトおよび起伏面を構築するために、第１のカラーインク層の上に、構造用インク層が印刷され、次いで、構造用インク層の上に、第２のカラーインク層が印刷される。カラーインクは、構造用インクと同じタイプのインクであってもよく、これによって、カラーインク画素および層は、透明な構造画素および層のような量および構造を有するようになる。

図３に図示される実施形態では、第１の層１３２はカラーインク層であり、アッパー１２２に隣接および当接して配置される。第２の層１３４は構造層であり、第１の層１３２に隣接および当接して印刷される。第３の層１３６は、第２の層１３４に隣接および当接した、選択された画素位置に印刷された色および構造画素の交互する領域を含む。第４の層１３８は、カラー層であり、第２の層１３４の一部と、第３の層１３６の一部とに、隣接および当接して印刷される。起伏面を形成するために、異なる高さを有する領域を確立するために、透明画素の上にのみカラー画素が印刷されるので、第４の層１３８は不連続である。この実施形態では、第３の層１３６および第４の層１３８の、印刷されたカラー画素は、第１の機能要素１２６の上面または最外表面を形成する。

当業者であれば、機能要素１２６の層の数と、構造層によって確立されるパターンとが、第１の機能要素１２６の目標厚さ、起伏面１３０の意図される形状、使用されるインクのタイプ、および、印刷デバイス１０２の能力に依存して、著しく変動する可能性があることを認識するであろう。たとえば、簡略化のために、図３に図示される実施形態では、４つの層しか提供されていない。他の実施形態では、上述した要因に依存して、層の数は、より少ないかまたはより多い可能性もある。第１の機能要素１２６などの機能要素を構築するために、印刷された層の数が、４より多いこともあり、また、印刷のパターンが、図示されたものより複雑であることもある。

起伏面１３０を有する第１の機能要素１２６は、図４に図示されるような、起伏を印刷する方法１４０のような印刷方法を用いて形成してもよい。方法１４０の第１のステップ１４２では、コンピューティングシステム１０３から起伏情報を受信する印刷デバイス１０２によって、起伏情報が、印刷デバイス１０２へ入力される。起伏情報は、第１の機能要素１２６の全体にわたって、または層毎に提供されてもよい。起伏情報は、ユーザによって提供される画像または他の情報を分析すること、および、画素毎に、または、他の印刷位置に応じて、起伏をどのように構築するのかに基づいて、印刷デバイス１０２がどのようにプログラムされるのかを決定することなどによって、コンピューティングシステム１０３によって展開されてもよい。起伏情報は、第１の機能要素１２６などの３次元オブジェクトの目標厚さを含んでもよい。起伏情報は、３次元オブジェクトの一部または領域の目標厚さを含んでもよい。領域は、全体にわたって同じかまたは同様な厚さを有する３次元オブジェクトの一部であってもよい。たとえば、第１の機能要素１２６は、４つの領域である、第１の低い隆起部分１２３に対応する第１の領域、第１の高い隆起部分１２５に対応する第２の領域、第２の低い隆起部分１２７に対応する第３の領域、および第２の高い隆起部分１２９に対応する第４の領域を有する。これらの領域は、互いに隣接して配置され、これによって、これらの領域は、第１の機能要素１２６の上面である起伏面１３０を、集合的に形成するように配置される。

起伏情報は、３次元オブジェクトおよび／または３次元オブジェクト内の各層の、あらかじめ定義された構造厚さを含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンピューティングシステム１０３は、層の３次元形状、および、あらかじめ定義された厚さに基づいて、層の数を計算してもよい。コンピューティングシステム１０３は、印刷デバイス１０２の能力、および／または、使用されるべきインクのタイプに基づいて、任意の個々の層の厚さを計算してもよい。

第２のステップ１４３において、コンピューティングシステム１０３からカラー情報を受信する印刷デバイス１０２などにより、印刷デバイス１０２にカラー情報が入力される。カラー情報は、全体として、または、層毎に、第１の機能要素１２６のために提供されてもよい。カラー情報は、たとえば、ユーザによって提供される画像または他の情報を分析し、印刷デバイス１０２がどのようにプログラムされてもよいかを、画素単位または他の印刷位置に応じて決定することなどによって、コンピューティングシステム１０３によって展開されてもよい。カラー情報は、３次元オブジェクト内の各カラー層についてのカラー情報を含んでもよい。カラー情報は、ＣＭＹＫプロトコルを使用する場合など、基本色の特定のブレンドを含んでもよい。カラー情報はまた、構造用インクマトリックス内のカラー粒子の濃度としてプログラムされてもよい色強度情報をも含んでもよい。デジタル印刷システムの能力により、このカラー情報は、画素ごとに提供されてもよい。

当業者に明らかなように、第１のステップ１４２および第２のステップ１４３の順序は、交換可能であってもよいし、同時に生じてもよい。

第３のステップ１４４は、第１のカラー層を、アッパー１２２などの基材またはベース上に印刷することを含む。第３のステップ１４４は、ベース材料を印刷デバイス１０２へ導くことを含んでもよい。第３のステップ１４４はまた、第１のカラー層のために提供されたカラー情報を使用して、第１のカラー層を、アッパー１２２などのベース上に印刷することも含んでもよい。

第４のステップ１４５は、透明構造層の組を第１のカラー層上に印刷して、起伏面を有する３次元形状を構築することを含む。印刷デバイスは、コンピューティングシステム１０３から受信した起伏情報を使用して、構造層を印刷する画素毎のパターンで指示される、デジタルプリンタであってもよい。

第５のステップ１４６は、透明構造層の組上に第２のカラー層を印刷することを含む。第５のステップ１４６はまた、第２のカラー層のために提供されたカラー情報を使用して、第２のカラー層を、透明構造層の組上に印刷することも含んでもよい。

方法１４０の実施の形態を、図５〜図８に図示する。この実施形態では、図３に図示される断面図を有する構造が構築される。この実施形態では、印刷された各層または層の一部が、同じ厚さを有する。起伏は、選択された位置のみにおいて印刷することによって構築される。各画素または指定された印刷位置は、インクを有するか、またはインクを有さないとする、受信した起伏情報によって指定されてもよく、各画素または他のタイプの指定された位置において、印刷ヘッド１０４は、インクを吐出し／印刷するか、または、停止し／印刷しないように指定されてもよい。

図５は、第１のカラー層がベース上に印刷される第３のステップ１４４の実施の形態を描写する。印刷デバイスのいくつかの実施形態は、印刷ヘッドがベースを横切って移動することを可能にし、画像、グラフィックス、デザイン、およびテキストなどの形状をベース上に印刷することを容易にする手段を含んでもよい。いくつかの実施形態では、印刷デバイスは、ベースに沿って印刷ヘッドを移動させてもよい。他の実施形態では、印刷デバイスは、印刷ヘッドに対してベースを移動させてもよい。

印刷デバイスが印刷ヘッドを移動させる実施形態では、印刷デバイスは、任意の適切な数の軸に平行な方向に印刷ヘッドを移動させてもよい。いくつかの実施形態では、印刷デバイスは、印刷ヘッドを印刷面に沿って移動させてもよい。図５を参照して示すように、印刷デバイス１０２は、印刷ヘッド１０４を、アッパー１２２に沿って移動させて、アッパー１２２上への印刷を容易にしてもよい。

図６に図示される実施形態では、印刷デバイス１０２は、印刷ヘッド１０４を、キャリッジバー１０７に沿って、アッパー１２２の表面に実質的に平行な方向に平行移動させてもよい。印刷ヘッド１０４は、サーボモータまたは他の駆動機構などの、該技術分野で公知の任意の方法を使用して、キャリッジバー１０７に沿って平行移動されてもよい。他の実施形態では、印刷デバイス１０２は、ベースに対して、印刷ヘッド１０４を異なるように移動させてもよい。いくつかの実施形態では、印刷デバイス１０２は、静止した印刷ヘッドに対して、製品を移動させてもよい。たとえば、印刷プラットフォーム１０６（図１に図示される）は、垂直方向５０、水平方向５４、および第３の直交方向５２のように、図１に図示されるいずれかの方向において、印刷ヘッド１０４に対して移動可能であってもよい。

図５に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第１の画素位置１６１、第２の画素位置１６２、第３の画素位置１６３、第４の画素位置１６４、第５の画素位置１６５、第６の画素位置１６６、第７の画素位置１６７、および第８の画素位置１６８へ分割されている。これらの画素印刷位置は、行を形成するように配置される。印刷ヘッド１０４は、第１の画素位置１６１から第８の画素位置１６８まで、キャリッジバー１０７に沿って移動される。印刷ヘッド１０４は、第１のステップ１４２および第２のステップ１４３（これらは描写されていない）においてコンピューティングシステム１０３によって提供された起伏およびカラー情報に従って、特定の量のカラーインク滴１５０として、カラーインクを吐出してもよい。この実施形態では、印刷ヘッド１０４は、カラーインクの連続ラインを印刷して、第１の層１３２を形成する。すべての画素印刷位置である、第１の画素位置１６１、第２の画素位置１６２、第３の画素位置１６３、第４の画素位置１６４、第５の画素位置１６５、第６の画素位置１６６、第７の画素位置１６７、および第８の画素位置１６８が、カラーインクを用いて印刷され、第１の層１３２は、各画素印刷位置において均一な厚さを有する。いくつかの実施形態では、第１の層１３２は、アッパー１２２と同じ表面起伏を有していてもよい。他の実施形態では、第１の層１３２は、アッパー１２２とは異なる表面起伏を有していてもよい。

印刷ヘッド１０４は、１回のパスで、すなわちキャリッジバー１０７に沿った印刷ヘッド１０４の移動で、カラーインクのすべてを吐出し硬化させ、第１の層１３２を形成してもよく、または、印刷ヘッド１０４は、複数回のパスで、カラーインクを吐出し硬化させ、第１の層１３２を形成してもよい。

図６は、透明な構造層が、第１のカラー層上に印刷される、第４のステップ１４５の実施の形態を描写する。図６に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第９の画素位置１７１、第１０の画素位置１７２、第１１の画素位置１７３、第１２の画素位置１７４、第１３の画素位置１７５、第１４の画素位置１７６、第１５の画素位置１７７、および第１６の画素位置１７８へ再び分割されている。これらの画素位置は、第１の層１３２の画素印刷位置と整列し、第１の方向において、第１の画素位置１６１は、第９の画素位置１７１に対応し、第２の画素位置１６２は、第１０の画素位置１７２に対応し、第３の画素位置１６３は、第１１の画素位置１７３に対応し、第４の画素位置１６４は、第１２の画素位置１７４に対応し、第５の画素位置１６５は、第１３の画素位置１７５に対応し、第６の画素位置１６６は、第１４の画素位置１７６に対応し、第７の画素位置１６７は、第１５の画素位置１７７に対応し、第８の画素位置１６８は、第１６の画素位置１７８に対応する。しかしながら、第９の画素位置１７１、第１０の画素位置１７２、第１１の画素位置１７３、第１２の画素位置１７４、第１３の画素位置１７５、第１４の画素位置１７６、第１５の画素位置１７７、および第１６の画素位置１７８は、第１の画素位置１６１、第２の画素位置１６２、第３の画素位置１６３、第４の画素位置１６４、第５の画素位置１６５、第６の画素位置１６６、第７の画素位置１６７、および第８の画素位置１６８それぞれの上に積層される。したがって、第９の画素位置１７１、第１０の画素位置１７２、第１１の画素位置１７３、第１２の画素位置１７４、第１３の画素位置１７５、第１４の画素位置１７６、第１５の画素位置１７７、および第１６の画素位置１７８は、固有の位置であり、したがって、デジタル印刷のための固有の起伏印刷情報に対応してもよい。

図６に図示される実施形態では、印刷ヘッド１０４は、キャリッジバー１０７に沿って平行移動され、透明な構造用インクの連続ラインを印刷して、第２の層１３４を形成する。すべての画素印刷位置である、第９の画素位置１７１、第１０の画素位置１７２、第１１の画素位置１７３、第１２の画素位置１７４、第１３の画素位置１７５、第１４の画素位置１７６、第１５の画素位置１７７、および第１６の画素位置１７８は、透明な構造用インクを用いて印刷され、第２の層１３４は、各画素印刷位置において均一な厚さを有する。この実施形態では、第２の層１３４の表面起伏は、第１の層１３２の表面起伏と同じであってもよい。印刷ヘッド１０４は、１回のパスで、すなわち、キャリッジバー１０７に沿った印刷ヘッド１０４の移動で、すべての構造用インクを吐出し硬化させ、第２の層１３４を形成してもよく、または、印刷ヘッド１０４は、複数回のパスで、透明な構造用インクを吐出し硬化させ、第２の層１３４を形成してもよい。

図７は、透明構造層が印刷されて、起伏面を有する３次元オブジェクトを構築するパターンを形成する第４のステップ１４５の続きの実施の形態を示す。図７に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第１７の画素位置１８１、第１８の画素位置１８２、第１９の画素位置１８３、第２０の画素位置１８４、第２１の画素位置１８５、第２２の画素位置１８６、第２３の画素位置１８７、および第２４の画素位置１８８へ再び分割されている。第２の層１３４の画素印刷位置と同様に、第３の層１３６のこれらの画素位置は、第１の層１３２の画素印刷位置と整列し、第１の方向において、第１の画素位置１６１は、第１７の画素位置１８１に対応し、第２の画素位置１６２は、第１８の画素位置１８２に対応し、第３の画素位置１６３は、第１９の画素位置１８３に対応し、第４の画素位置１６４は、第２０の画素位置１８４に対応し、第５の画素位置１６５は、第２１の画素位置１８５に対応し、第６の画素位置１６６は、第２２の画素位置１８６に対応し、第７の画素位置１６７は、第２３の画素位置１８７に対応し、第８の画素位置１６８は、第２４の画素位置１８８に対応する。しかしながら、第１７の画素位置１８１、第１８の画素位置１８２、第１９の画素位置１８３、第２０の画素位置１８４、第２１の画素位置１８５、第２２の画素位置１８６、第２３の画素位置１８７、および第２４の画素位置１８８は、第１の画素位置１６１、第２の画素位置１６２、第３の画素位置１６３、第４の画素位置１６４、第５の画素位置１６５、第６の画素位置１６６、第７の画素位置１６７、および第８の画素位置１６８それぞれの上に、ならびに、第９の画素位置１７１、第１０の画素位置１７２、第１１の画素位置１７３、第１２の画素位置１７４、第１３の画素位置１７５、第１４の画素位置１７６、第１５の画素位置１７７、および第１６の画素位置１７８それぞれの上に積層される。したがって、第１７の画素位置１８１、第１８の画素位置１８２、第１９の画素位置１８３、第２０の画素位置１８４、第２１の画素位置１８５、第２２の画素位置１８６、第２３の画素位置１８７、および第２４の画素位置１８８は固有の位置であり、したがって、デジタル印刷のためにコンピューティングシステム１０３から受信した固有の起伏印刷情報に対応してもよい。

この実施形態では、印刷ヘッド１０４は、インクの連続ラインを印刷して、第３の層１３６を形成するが、第３の層１３６は、有色インクと透明インクとの交互のセグメントを有する。第１７の画素位置１８１、第１８の画素位置１８２、第２１の画素位置１８５、および第２２の画素位置１８６などのいくつかの画素印刷位置は、カラーインクで印刷される。第１９の画素位置１８３、第２０の画素位置１８４、第２３の画素位置１８７、および第２４の画素位置１８８などの他の位置は、透明な構造用インクで印刷される。印刷デバイス１０２は、第１の機能要素１２６の異なる領域に対応するこれらの交互する有色セグメントおよび透明セグメントを印刷するようにプログラムされてもよい。

第１のポイント２０４において、印刷ヘッド１０４は、第１７の画素位置１８１および第１８の画素位置１８２を埋めるために、第１の量の有色インク滴１５３を吐出してもよい。第２のポイント３０４において、印刷ヘッド１０４は、第１９の画素位置１８３および第２０の画素位置１８４を埋めるために、第１の量の透明な構造用インク滴１５４を吐出してもよい。第３のポイント４０４において、印刷ヘッド１０４は、第２１の画素位置１８５および第２２の画素位置１８６を埋めるために、第２の量の有色インク滴１５５を吐出してもよい。最終ポイントにおいて、印刷ヘッド１０４は、第２３の画素位置１８７および第２４の画素位置１８８を埋めるために、第２の量の透明な構造用インク滴１５６を吐出してもよい。

この実施形態では、第３の層１３６は、各画素印刷位置において均一な厚さを有する。印刷ヘッド１０４は、１回のパスで、すなわち、単一方向におけるキャリッジバー１０７に沿った印刷ヘッド１０４の移動によって、インクのすべてを吐出し硬化させ、第３の層１３６を形成してもよく、または、印刷ヘッド１０４が、複数回の印刷ヘッド１０４のパスで、透明な構造用インクを吐出し硬化させ、第３の層１３６を形成してもよい。

図８は、有色インクの第２の層が、構造層および起伏層上に印刷される第５のステップ１４６の実施の形態を描写する。図８に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第２５の画素位置１９１、第２６の画素位置１９２、第２７の画素位置１９３、第２８の画素位置１９４、第２９の画素位置１９５、第３０の画素位置１９６、第３１の画素位置１９７、および第３２の画素位置１９８へ再び分割されている。第２の層１３４および第３の層１３６の画素印刷位置と同様に、これら第４の層の画素印刷位置は、第１の層１３２、第２の層１３４、および第３の層１３６の画素印刷位置と整列する。しかしながら、第２５の画素位置１９１、第２６の画素位置１９２、第２７の画素位置１９３、第２８の画素位置１９４、第２９の画素位置１９５、第３０の画素位置１９６、第３１の画素位置１９７、および第３２の画素位置１９８は、第１の画素位置１６１、第２の画素位置１６２、第３の画素位置１６３、第４の画素位置１６４、第５の画素位置１６５、第６の画素位置１６６、第７の画素位置１６７、および第８の画素位置１６８それぞれの上に、ならびに、第９の画素位置１７１、第１０の画素位置１７２、第１１の画素位置１７３、第１２の画素位置１７４、第１３の画素位置１７５、第１４の画素位置１７６、第１５の画素位置１７７、および第１６の画素位置１７８それぞれの上に、ならびに、第１７の画素位置１８１、第１８の画素位置１８２、第１９の画素位置１８３、第２０の画素位置１８４、第２１の画素位置１８５、第２２の画素位置１８６、第２３の画素位置１８７、および第２４の画素位置１８８それぞれの上に積層される。したがって、第２５の画素位置１９１、第２６の画素位置１９２、第２７の画素位置１９３、第２８の画素位置１９４、第２９の画素位置１９５、第３０の画素位置１９６、第３１の画素位置１９７、および第３２の画素位置１９８は、固有の位置であり、したがって、コンピューティングシステム１０３から受信した固有の起伏およびカラー印刷情報に対応してもよい。

この実施形態では、印刷ヘッド１０４は、不連続なインクのラインを印刷して、第４の層１３８を形成する。第２５の画素位置１９１、第２６の画素位置１９２、第２９の画素位置１９５、および第３０の画素位置１９６などのいくつかの画素印刷位置は、印刷されない。これらの位置では、印刷ヘッド１０４は停止され、インクを吐出しない。第２７の画素位置１９３、第２８の画素位置１９４、第３１の画素位置１９７、および第３２の画素位置１９８などの他の位置は、カラーインクで印刷される。印刷デバイス１０２は、これらの交互するセグメントを印刷するようにプログラムされてもよい。

第１のポイント２０４において、印刷ヘッド１０４は、第１の停止状態１６０に置かれ、インクを吐出せずに第２５の画素位置１９１および第２６の画素位置１９２を空のままにするように指示されてもよい。第２のポイント３０４において、印刷ヘッド１０４は、第２７の画素位置１９３および第２８の画素位置１９４を埋めるために、第３の量の有色インク滴１５７を吐出してもよい。第３のポイント４０４において、印刷ヘッド１０４は、第２の停止状態１６１に置かれ、インクを吐出せずに第２９の画素位置１９５および第３０の画素位置１９６を空のままにするように指示されてもよい。最終ポイントにおいて、印刷ヘッド１０４は、第３１の画素位置１９７および第３２の画素位置１９８を埋めるために、第４の量の有色インク滴１５８を吐出してもよい。

この実施形態では、第４の層１３８の印刷された画素位置は、各画素印刷位置において均一な厚さを有する。空の画素位置は、第３の層１３６のカラーインク印刷部分と、第４の層１３８のカラーインク印刷部分とによって形成されるアッパー面を生成する。アッパー面の起伏が、目標起伏である。印刷ヘッド１０４は、１回のパスで、すなわち、単一方向におけるキャリッジバー１０７に沿った印刷ヘッド１０４の移動によって、インクのすべてを吐出し硬化させ、第４の層１３８を形成してもよく、または、印刷ヘッド１０４は、複数回の印刷ヘッド１０４のパスで、インクを吐出し硬化させ、第４の層１３８を形成してもよい。

図３に図示され、図５〜図８に図示される方法を使用して印刷される実施形態では、すべての層および画素は同じ厚さを有する。起伏面１３０は、隣接する領域における画素の隣接する列の高さを変化させることによって形成される。上述したように、この高さ変化は、印刷されることが可能ないくつかの画素位置が印刷されず空のままであるかまたはインクがないために低い列を形成している一方で、いくつかの隣接する列または低い列から分離した列では可能な画素印刷位置のすべてがインクを用いて印刷されて高い列を形成している場合に生じる。したがって、図３に図示される実施形態では、いくつかの列は、３つの印刷された画素を有し、他の列は、４つの印刷された画素を有し、各画素はほぼ同じサイズである。低い列と高い列とのパターンは、起伏面１３０を形成する。起伏面１３０は、アッパー１２２の表面とは異なる起伏を有するので、第１の機能要素１２６は、隆起した３次元オブジェクトであり、アッパー１２２の残りの部分と区別することができる。

しかしながら、他の実施形態では、わずかに異なる印刷方法を使用して同じ起伏を達成してもよい。交互印刷方法を使用して達成された断面が図９に図示される。図９に図示されるように、起伏面１３０はまた、低い列２３０のような低い列と、高い列２４０のような高い列とのパターンによって形成される。しかしながら、図９に図示されるおのおのおよびすべての列は、４つの印刷された画素を含む。印刷された画素のいくつかは、全厚さを有する一方、印刷された他の画素は、半分の高さであり、すなわち、全厚さの画素の５０％高さを有する。たとえば、低い列２３０は、２つの５０％高さの画素と、２つの全厚さの画素とを含む。高い列２４０は、４つの全厚さの印刷された画素を含む。正味の効果は、図３に図示される実施形態と同じであり、高い列は、低い列よりも２５％高い。デジタル印刷の能力により、システムは、画素内のインクの離散的な量の吐出を正確に制御することができる。これらのインク量は、印刷された画素の厚さに対応する。印刷ヘッド１０４の印刷は、図９に図示される実施形態を印刷する場合にも決して中断されず、この結果、印刷時間が短縮される可能性がある。

図９に図示される断面を達成する印刷の方法が、図１０〜図１３に図示される。これらの図面は、図４に図示される一般的な方法にも従う。

図１０に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第１の画素位置２６１、第２の画素位置２６２、第３の画素位置２６３、第４の画素位置２６４、第５の画素位置２６５、第６の画素位置２６６、第７の画素位置２６７、および第８の画素位置２６８へ分割されている。これらの画素印刷位置は、互いに隣接して配置され、行を形成する。印刷ヘッド１０４は、キャリッジバー１０７に沿って、第１の画素位置２６１から、第８の画素位置２６８まで移動される。印刷ヘッド１０４は、第１のステップ１４２および第２のステップ１４３（これらは描写されていない）において、コンピューティングシステム１０３によって提供される起伏およびカラー情報に従って、指定された第１のカラーインク量２５０としてカラーインクを吐出してもよい。この実施形態では、印刷ヘッド１０４は、カラーインクの連続ラインを印刷して、第１のカラー層２３２を形成する。この実施形態では、カラーインクは、構造用インクであってもよく、その結果、第１のカラー層２３２も構造層となる。すべての画素印刷位置である、第１の画素位置２６１、第２の画素位置２６２、第３の画素位置２６３、第４の画素位置２６４、第５の画素位置２６５、第６の画素位置２６６、第７の画素位置２６７、および第８の画素位置２６８は、同じ量のカラーインクを用いて印刷される。第１のカラー層２３２は、各画素印刷位置において均一な厚さを有する。印刷ヘッド１０４は、１回のパスで、すなわちキャリッジバー１０７に沿った印刷ヘッド１０４の移動で、カラーインクのすべてを吐出し硬化させ、第１のカラー層２３２を形成してもよく、または、印刷ヘッド１０４は、複数回のパスで、カラーインクを吐出し硬化させて、第１のカラー層２３２を形成してもよい。

図１１は、透明な構造層が、第１のカラー層上に印刷される第４のステップ１４５の実施の形態を描写する。図１１に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第９の画素位置２７１、第１０の画素位置２７２、第１１の画素位置２７３、第１２の画素位置２７４、第１３の画素位置２７５、第１４の画素位置２７６、第１５の画素位置２７７、および第１６の画素位置２７８へ再び分割されている。これらの画素位置は、第１のカラー層２３２の画素印刷位置と整列し、第１の方向において、第１の画素位置２６１は、第９の画素位置２７１に対応し、第２の画素位置２６２は、第１０の画素位置２７２に対応し、第３の画素位置２６３は、第１１の画素位置２７３に対応し、第４の画素位置２６４は、第１２の画素位置２７４に対応し、第５の画素位置２６５は、第１３の画素位置２７５に対応し、第６の画素位置２６６は、第１４の画素位置２７６に対応し、第７の画素位置２６７は、第１５の画素位置２７７に対応し、第８の画素位置２６８は、第１６の画素位置２７８に対応する。しかしながら、第９の画素位置２７１、第１０の画素位置２７２、第１１の画素位置２７３、第１２の画素位置２７４、第１３の画素位置２７５、第１４の画素位置２７６、第１５の画素位置２７７、および第１６の画素位置２７８は、第１の画素位置２６１、第２の画素位置２６２、第３の画素位置２６３、第４の画素位置２６４、第５の画素位置２６５、第６の画素位置２６６、第７の画素位置２６７、および第８の画素位置２６８それぞれの上に積層される。したがって、第９の画素位置２７１、第１０の画素位置２７２、第１１の画素位置２７３、第１２の画素位置２７４、第１３の画素位置２７５、第１４の画素位置２７６、第１５の画素位置２７７、および第１６の画素位置２７８は、固有の位置であり、したがって、固有の起伏印刷情報に対応してもよい。

図１１に図示される実施形態では、印刷ヘッド１０４は、キャリッジバー１０７に沿って平行移動されて透明な構造用インクの連続ラインを印刷し、第１の透明層２３４を形成する。すべての画素印刷位置である、第９の画素位置２７１、第１０の画素位置２７２、第１１の画素位置２７３、第１２の画素位置２７４、第１３の画素位置２７５、第１４の画素位置２７６、第１５の画素位置２７７、および第１６の画素位置２７８は、透明な構造用インクを用いて印刷される。しかしながら、第１の透明層２３４は、選択された位置において異なる画素厚さを有する。たとえば、第９の画素位置２７１、第１０の画素位置２７２、第１３の画素位置２７５、および第１４の画素位置２７６は、全厚さの画素である、第１１の画素位置２７３、第１２の画素位置２７４、第１５の画素位置２７７、および第１６の画素位置２７８の厚さの５０％を有する。

いくつかの実施形態では、印刷ヘッド１０４が一定の速度でキャリッジバー１０７上を移動する間に、異なる画素位置において異なる量のインクを吐出するように印刷ヘッド１０４をプログラミングすることによって、画素厚さの変化を達成してもよい。たとえば、選択された画素の厚さを、他の画素と比較して５０％減少させるために、選択された印刷位置において、インクの量を５０％減少させてもよい。

図１１に図示される実施形態では、第１の印刷ポイント５０４において、印刷ヘッド１０４は、第９の画素位置２７１および第１０の画素位置２７２に第１の量の透明インク２５５を吐出する。第１の量の透明インク２５５は、低い高さ２７０を有する第９の画素位置２７１に、低い画素を生成するのに十分である。第２の印刷ポイント６０４において、印刷ヘッド１０４は、第１１の画素位置２７３および第１２の画素位置２７４に第２の量の透明インク２５６を吐出する。第２の量の透明インク２５６は、全厚さ２８０を有する第１１の画素位置２７３に、全厚さの画素を生成するのに十分である。第１の量の透明インク２５５は、第２の量の透明インク２５６の半分であり、低い高さ２７０は、全厚さ２８０の半分である。他の実施形態では、異なる量のインクが、異なる厚さを生成してもよい。

第３の印刷ポイント７０４において、印刷ヘッド１０４は、第１３の画素位置２７５および第１４の画素位置２７６に第３の量の透明インク２５７を吐出する。第３の量の透明インク２５７は、低い高さ２７０を有する第９の画素位置２７１に、低い画素を生成するのに十分である。第２の印刷ポイント６０４において、印刷ヘッド１０４は、第１１の画素位置２７３および第１２の画素位置２７４に第２の量の透明インク２５６を吐出する。第２の量の透明インク２５６は、全厚さ２８０を有する第１１の画素位置２７３に、全厚さの画素を生成するのに十分である。

図示されていない他の実施形態では、選択された画素の高さの変化は、印刷ヘッド１０４が一定の流量でインクを吐出している間に、キャリッジバー１０７上の印刷ヘッド１０４の速度を変えることによって生成されてもよい。選択された位置では、印刷ヘッド１０４は、キャリッジバー１０７上をより高速に移動して、より薄い画素について、それらの選択された位置に、より少ないインクを吐出してもよい。他の指定された位置では、印刷ヘッド１０４は、よりゆっくりと移動し、より厚い画素については、より多くのインクがそれらの位置に吐出されてもよい。

印刷ヘッド１０４は、１回のパス、すなわち、キャリッジバー１０７に沿った印刷ヘッド１０４の移動で、構造用インクのすべてを吐出し硬化させ、第１の透明層２３４を形成してもよく、または、印刷ヘッド１０４は、複数回のパスによって、透明な構造用インクを吐出し硬化させ、第２の層１３４を形成してもよい。

図１２は、透明構造層が印刷されて、起伏面を有する３次元オブジェクトを構築するパターンを形成する第４のステップ１４５の続きの実施の形態を描写する。図１２に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第１７の画素位置２８１、第１８の画素位置２８２、第１９の画素位置２８３、第２０の画素位置２８４、第２１の画素位置２８５、第２２の画素位置２８６、第２３の画素位置２８７、および第２４の画素位置２８８へ再び分割されている。第１の透明層２３４の画素印刷位置と同様に、第２の透明層２３６の画素印刷位置のためのこれらの画素位置は、第１のカラー層２３２の画素印刷位置と整列し、第１の方向において、第１の画素位置２６１は、第１７の画素位置２８１に対応し、第２の画素位置２６２は、第１８の画素位置２８２に対応し、第３の画素位置２６３は、第１９の画素位置２８３に対応し、第４の画素位置２６４は、第２０の画素位置２８４に対応し、第５の画素位置２６５は、第２１の画素位置２８５に対応し、第６の画素位置２６６は、第２２の画素位置２８６に対応し、第７の画素位置２６７は、第２３の画素位置２８７に対応し、第８の画素位置２６８は、第２４の画素位置２８８に対応する。しかしながら、第１７の画素位置２８１、第１８の画素位置２８２、第１９の画素位置２８３、第２０の画素位置２８４、第２１の画素位置２８５、第２２の画素位置２８６、第２３の画素位置２８７、および第２４の画素位置２８８は、第１のカラー層２３２および第１の透明層２３４の画素の上に積層された画素である。したがって、第１７の画素位置２８１、第１８の画素位置２８２、第１９の画素位置２８３、第２０の画素位置２８４、第２１の画素位置２８５、第２２の画素位置２８６、第２３の画素位置２８７、および第２４の画素位置２８８は、固有の位置であり、したがって、コンピューティングシステム１０３から受信した固有の起伏印刷情報に対応してもよい。

この実施形態では、印刷ヘッド１０４はインクを連続的に印刷して第２の透明層２３６を形成する。この実施形態では、第２の透明層２３６の印刷された画素のパターンは、第１の透明層２３４の印刷された画素のパターンと同じである。

図１２に図示される実施形態では、印刷ヘッド１０４は、キャリッジバー１０７に沿って平行移動されて、透明な構造用インクのラインを印刷し、第２の透明層２３６を形成する。すべての画素印刷位置である、第１７の画素位置２８１、第１８の画素位置２８２、第１９の画素位置２８３、第２０の画素位置２８４、第２１の画素位置２８５、第２２の画素位置２８６、第２３の画素位置２８７、および第２４の画素位置２８８は、透明な構造用インクで印刷される。しかしながら、第１の透明層２３４は、コンピューティングシステム１０３から受信した起伏情報の仕様に従って、選択された位置において異なる画素厚さを有する。たとえば、第１７の画素位置２８１、第１８の画素位置２８２、第２１の画素位置２８５、および第２２の画素位置２８６の印刷された画素は、全厚さの画素の５０％の厚さを有する。

図１３は、有色インクの第２の層が、構造層および起伏層上に印刷される、第５のステップ１４６の実施の形態を描写する。図１３に図示される実施形態では、ベースであるアッパー１２２は、８つの画素印刷位置である、第２５の画素位置２９１、第２６の画素位置２９２、第２７の画素位置２９３、第２８の画素位置２９４、第２９の画素位置２９５、第３０の画素位置２９６、第３１の画素位置２９７、および第３２の画素位置２９８へ再び分割されている。これら第４の層の画素印刷位置は、行も形成する。第２の層１３４および第３の層１３６の画素印刷位置と同様に、これら第４の層の画素印刷位置は、第１の層１３２、第２層の１３４、および第３の層１３６と整列し、第１の層１３２、第２層の１３４、および第３の層１３６の画素印刷位置の上に積層される。したがって、第２５の画素位置２９１、第２６の画素位置２９２、第２７の画素位置２９３、第２８の画素位置２９４、第２９の画素位置２９５、第３０の画素位置２９６、第３１の画素位置２９７、および第３２の画素位置２９８は、固有の位置であり、したがって、コンピューティングシステム１０３から受信した固有の起伏およびカラー印刷情報に対応してもよい。

この実施形態では、印刷ヘッド１０４は、インクのラインを印刷して、第２のカラー層２３８を形成する。各印刷位置がインクを受け取る間に、第２５の画素位置１９１、第２６の画素位置１９２、第２９の画素位置１９５、および第３０の画素位置１９６などのいくつかの画素印刷位置が、減少した厚さの画素を有する列の上に印刷される。第２７の画素位置２９３、第２８の画素位置２９４、第３１の画素位置２９７、および第３２の画素位置２９８などの他の位置は、全厚さの画素のみを有する列の上に印刷される。したがって、いくつかの領域では、第２のカラー層２３８が、低い列の上に印刷される一方、他の領域では、第２のカラー層２３８が、高い列の上に印刷される。したがって、印刷ヘッド１０４は、連続的な量のインクを印刷してもよい。先行する第１のポイント２０４において、印刷ヘッド１０４は、第１のカラーインク量２５１を吐出してもよい。先行する第２のポイント３０４において、印刷ヘッド１０４は、第２のカラーインク量２５２を吐出してもよい。先行する第３のポイント４０４において、印刷ヘッド１０４は、第３のカラーインク量２５３を吐出してもよい。現在の印刷ポイントにおいて、印刷ヘッド１０４は、第４のカラーインク量２５４を吐出してもよい。第１のカラーインク量２５１、第２のカラーインク量２５２、第３のカラーインク量２５３、および第４のカラーインク量２５４はすべて同じであり、これによって、第２のカラー層２３８の画素が、アッパー１２２よりも上の異なる距離において印刷される場合であっても、第２のカラー層２３８は、すべての画素において、均一な厚さを有する。この実施形態では、コンピューティングシステム１０３によって提供される３次元オブジェクトの目標表面起伏は、上部カラー層と同じである。

いくつかの実施形態では、すべてのカラー層は、同一のカラー情報に基づいて同じ色または色パターンを有していてもよい。他の実施形態では、別個のカラー層はおのおの異なる、固有の、または層特有のカラー情報を使用して、異なる色または色パターンを有していてもよい。いくつかの実施形態では、別個のカラー層の部分は、他のカラー層の部分と同じ色または色パターンを有していてもよい一方、カラー層の他の部分または領域は、異なる色または色パターンを有していてもよい。

図１４は、アッパー１２２などのベースに印刷された３次元カラーオブジェクトの断面の別の実施形態を図示する。図１４に図示される実施形態は、ほとんどの観点において、図３に図示される実施形態と同様であり、要素の異なる領域は、起伏面を有する３次元要素を確立するために異なる高さである。第１の領域３２３は、４つの印刷された画素から形成された低い列である。第２の領域３２５は、第１の領域３２３に隣接し、５つの印刷された画素から形成された高い列である。第３の領域３２７は、第２の領域３２５に隣接し、４つの印刷された画素から形成された低い列である。第４の領域３２９は、第３の領域３２７に隣接し、５つの印刷された画素から形成された高い列である。

図３に図示される実施形態におけるように、画素は、層状に配置されている。第１の印刷されたカラー層３３２は、アッパー１２２などのベース上に印刷される。第１の印刷されたカラー層３３２は、均一な厚さのカラーインクの連続層である。第１の印刷された透明層３３４は、第１の印刷されたカラー層３３２上に印刷される。第１の印刷された透明層３３４は、均一な厚さの透明インクの連続層である。第１の交互層３３６は、第１の印刷された透明層３３４上に印刷される。第１の交互層３３６は、第１の領域３２３および第３の領域３２７にカラーインクが印刷され、第２の領域３２５および第４の領域３２９に透明インクが印刷されたインクの連続層である。第２の交互層３３８は、第１の交互層３３６上に印刷される。第２の交互層３３８は、第１の領域３２３および第３の領域３２７に透明インクが印刷され、第２の領域３２５および第４の領域３２９にカラーインクが印刷されるインクの連続層である。第１の交互層３３６のカラーインクと透明インクとの交互パターンは、第２の交互層３３８のカラーインクと透明インクとの交互パターンの逆である。最終層３３９は、透明インクの不連続層である。第１の領域３２３および第３の領域３２７は、既に透明層で覆われたカラー層を有するので、最終層３３９は、第２の領域３２５および第４の領域３２９にのみ印刷される。

このようにして、図３に図示される３次元カラーオブジェクトが形成されたのと同様な方式で、３次元カラーオブジェクトが形成される。しかしながら、図３に図示される３次元カラーオブジェクトの上部層は、カラー層である一方、図１４に図示される３次元カラーオブジェクトの上部層は、カラー層を覆う透明層である。この実施形態では、コンピューティングシステム１０３によって提供される３次元オブジェクトの目標表面起伏は、上部透明層と同じである。図１４に図示される実施形態における第２のカラー層は、透明層によって保護されてもよく、または、透明層は、３次元オブジェクトの他のマットな見栄えに光沢を加えてもよい。

上述した実施形態は、製品上に印刷された３次元カラーオブジェクトとして、機能要素を図示および議論する。図１５は、１つの３次元カラーオブジェクトが主として美的であり、別の３次元カラーオブジェクトが主として機能的である別の実施形態を図示する。図１５は、運動靴として図示されているが、該技術分野で公知の任意のタイプの履物製品であってもよい第２の履物製品４２０を図示する。第２の履物製品４２０は、ソール４２４に取り付けられたアッパー４２２を含む。アッパー４２２は、３次元のカラーの美的なオブジェクトであるグラフィック要素４２６を含む。この詳細な説明を通じて、および、特許請求の範囲において使用される「グラフィック」という用語は、写真、ロゴ、テキスト、イラスト、線、形状、さまざまな種類の画像、および、これらの要素の任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない、あらゆる視覚的デザイン要素をいう。さらに、グラフィックという用語は、限定することは意図されておらず、任意の数の連続的または不連続的な視覚的特徴を組み込むことができるであろう。たとえば、一実施形態では、グラフィックは、履物製品の小さな領域に加えられるロゴを備えてもよい。別の実施形態では、グラフィックは、衣類製品の１つまたは複数の領域にわたって加えられる大きな色の領域を備えてもよい。

この実施形態では、アッパー４２２はまた、３次元機能要素である、ひも穴補強部４２８を含む。両タイプの３次元カラーオブジェクトは、上述した方法のいずれかを使用して印刷されてもよい。さらに、両タイプの３次元カラーオブジェクトは、異なる時間において、または同時に印刷されてもよい。上述した印刷方法は、起伏面を有する機能的および美的な３次元カラーオブジェクトの任意の組み合わせへ適合させてもよい。

図１６および図１７は、３次元オブジェクトを製品上に印刷する場合に生成されてもよい３次元効果のタイプの例を図示する。図１６は、製品５２０のアッパー５２２の足先領域内に配置された起伏面を有する３次元カラーオブジェクト５２６を有する履物製品５２０を図示する。アッパー５２２は、ソール５２４に関連付けられてもよい。アッパー５２２およびソール５２４は、アッパーおよび／またはソールとして使用するために該技術分野で公知の任意の材料で作られてもよい。この実施形態では、３次元カラーオブジェクト５２６は顔である。

３次元的な見た目感を顔に与えるために、３次元カラーオブジェクト５２６は、上述した任意の方法に従って、アッパー５２２上に印刷されてもよく、アッパー５２２は、オブジェクトが印刷されるベースである。図１７は、３次元カラーオブジェクト５２６の分解図であり、３次元カラーオブジェクト５２６のさまざまな層の配置および相互作用を示す。

第１のカラー層５３２は、アッパー５２２上に印刷される。第１のカラー層５３２は、顔のカラー画像である。この実施形態では、第１のカラー層５３２は、均一な厚さを有する平坦な層である。第１のカラー層５３２は、アッパー５２２と同じ起伏を有していてもよい。

透明構造層の組が印刷され、３次元オブジェクトのさまざまな部分が形成され、第１の構造部分５３４、第２の構造部分５３５、および第３の構造部分５３６が、第１のカラー層５３２上に印刷される。透明構造層の組は、顔の基本的な曲率に対応するようなサイズおよび形状とされる。たとえば、第１の構造部分５３４は、一般に、顔を持ち上げ、第２の構造部分５３５は、額、頬および唇を画定し、第３の構造部分５３６は、鼻に形状を提供する。実際の顔の起伏を模倣するために、第１の構造部分５３４、第２の構造部分５３５、および第３の構造部分５３６が組み合わさって、起伏面を形成する。第１の構造部分５３４は、アッパー５２２の上方に、最も低い第１の高さまで高くなる。第２の構造部分５３５は、アッパー５２２の上方に、第２の高さまで高くなる。第３の構造部分５３６は、アッパー５２２の上方に、最も高い第３の高さまで高くなる。

第２のカラー層５３６は、透明構造層の組の上に印刷され、顔の画像を完成させる。いくつかの実施形態では、第２のカラー層５３６は、色の強度を増加させるための、第１のカラー層５３２のカラー情報の複製であってもよい。他の実施形態では、第２のカラー層５３６で使用されるカラー情報は、第１のカラー層５３２のカラー情報とは異なってもよく、これによって、２つのカラー層がともに作用して、所望の色効果を生成する。

上述した実施形態では、製造された製品が印刷される。上記の印刷デバイス１０２は、靴、衣料製品、またはスポーツ用具などの製造品が入るような寸法、形状、および構成とされる。図１８〜図２２に図示される実施形態のような他の実施形態では、製品の構成要素は、製品が組み立てられる前に印刷されてもよい。この方法について議論するために、履物製品が例として使用される。

図１８は、印刷された構成要素を有する製品を製造する方法１８００の実施形態のフローチャートを図示する。第１の方法ステップ１８０１において、構成要素が印刷される。図１９は、履物製品の第１の方法ステップ１８０１の実施の形態を図示する。履物製品については、皮革、ニット、および／または、織物または不織布材料などのアッパー材料のシート１８１５は、第１の起伏オブジェクト１８２６および第２の起伏オブジェクト１８２８などの３次元カラーオブジェクトで印刷される。アッパーの輪郭１８１７も、シート１８１５上に印刷される。この実施形態では、印刷デバイスは、製造された製品が入るサイズおよび形状とされる必要がないため、印刷デバイス１８０５は、フラットプリンタであってもよい。シート１８１５の使用は、ベースであるシート１８１５が平坦であり、印刷ヘッドとベースとの間の距離が一定であるので、印刷プロセスを単純化することができる。特定の画素をどこに印刷するかを決定するためのあらゆる計算を単純化することができる。それに加えて、実際の印刷プロセスは、印刷ヘッドの移動を、単一平面に制限することによって、単純化されてもよい。製造された製品を印刷する場合、印刷ヘッドは、製品の曲率の変化に対応するために、水平面内で、印刷層へ移動するだけでなく、垂直面内で、移動する必要もある可能性がある。

第２の製造ステップ１８０２では、印刷されたアッパーパターンが、シートから切断される。図２０は、切断ツール１８２１を使用してシート１８１５から切断される、印刷されたアッパー１８２２を図示する。切断ツール１８２１は、ハサミ、回転切断ツール、およびダイカットツールなどのブレードのある、またはレーザカッタおよびウォータージェットなどのブレードのないツール、自動切断ツール、または該技術分野で公知の任意の他の切断ツールであってもよい。切断ツール１８２１は、輪郭１８１７によって確立されたパターンに従って、未形成の印刷されたアッパー１８２２から、不要な材料を除去する。

第３の製造ステップ１８０３では、印刷されたアッパー１８２２が、成形されて形成される。図２１は、靴型２１００が、印刷されたアッパー１８２２を成形するために使用される、第３の製造ステップ１８０３の実施形態を図示する。靴型２１００は、該技術分野で公知の任意のタイプの靴型であってよく、印刷されたアッパー１８２２は、該技術分野で公知の任意の方法を使用して靴型２１００上に形成されてもよい。

第４の製造ステップ１８０４では、形成され印刷されたアッパー１８２２が、図２２に図示されるように、ソール１８２４に取り付けられる。印刷されたアッパー１８２２は、たとえば、接着剤、溶接、ボンディング、熱接着、および縫製を用いて、該技術分野で公知の任意の方法を使用してソール１８２４に取り付けられてもよい。

上述した起伏面を有するカラーオブジェクトを印刷した結果生じる可能性のある他の３次元効果に加えて、上述した多層印刷技術は、色混合をも許容してもよい。いくつかの実施形態では、印刷デバイスにおいて受信した第１のカラー層情報は、完成した印刷されたオブジェクトの観察者によって知覚される色が、いずれかの層に印刷された色とは異なるように、第２のカラー層について印刷デバイスにおいて受信される異なるカラー情報を含んでもよい。他の実施形態では、印刷デバイスにおいて受信した第１のカラー層情報は、完成した印刷されたオブジェクトの観察者によって知覚される色が、いずれかの層に印刷された色よりもより強くなるように、第２のカラー層について印刷デバイスにおいて受信されるカラー情報と同じであってもよい。多層印刷を使用したそのような色混合は、参照によってすでに本明細書に組み込まれている特許文献１に説明されている。図２３は、上記図３および図９において図示されたオブジェクトのような、複数の透明構造層を挟むカラー層を用いて、特に多層製品へ適用可能な色混合の実施形態を図示する。いくつかの実施形態では、所望の色強度は、カラー情報として、コンピュータシステム１０３（図１に図示される）などのコンピュータシステムによって計算されるか、またはコンピュータシステムに入力される。その色強度を達成するために、システムは、両カラー層の色を光学的にブレンドし、所望の色強度に凝集するように強度を高めるように反射するので、所望の色強度で両カラー層を印刷する必要はない。

たとえば、図２３は、ベース２３２２上に印刷された多層３次元カラーオブジェクト２３２６を図示する。ベース２３２２は、上述した任意のタイプの製品であってもよい。オブジェクト２３２６は、この実施形態では、ベース２３２２に隣接して配置される第１のカラー層２３３２、第１のカラー層２３３２に隣接して配置される透明構造層２３３４、および透明構造層２３３４に隣接して配置される第２のカラー層２３３８を有する３層オブジェクトである。第２のカラー層２３３８は、オブジェクト２３２６の最上層または最外層である。これらカラー層および構造層は、上述した任意の方法を使用して印刷されてもよい。これらカラー層および構造層は、上述した任意のタイプのインクで作られてもよい。

この実施形態では、第２のカラー層２３３８の色は、第１のカラー層２３３２の色よりも弱いが、第２のカラー層２３３８は、第１のカラー層２３３２と同じ色である。この色強度差を達成するために、第２のカラー層２３３８は、第１のカラー層２３３２のインク中のカラー粒子の数よりも少ないカラー粒子をインク中に提供してもよい。図２３に図示される実施形態では、第２のカラー層２３３８は、第１のカラー層２３３２の色強度の５０％の色強度を有する。たとえば、第２のカラー層２３３８には、第１のカラー層２３３２が提供されるカラー粒子の半分が提供されてもよい。

さらに、第１のカラー層２３３２の色の強度は、カラー情報で指定された、意図されたオブジェクト色の半分のみであってもよい。たとえば、オブジェクト２３２６の、意図されたオブジェクト色が１００％強度の赤である場合、第１のカラー層２３３２は、５０％の強度を有していてもよい。第２のカラー層２３３８が、第１のカラー層２３３２の半分である強度を有している場合、第２のカラー層２３３８は、意図された色のわずか２５％である強度を有する。観察者２３５０は、いずれのカラー層も、１００％の意図された色強度を有さず、印刷された強度が、１００％未満の彩度であっても、光混合によって、意図された１００％の強度を知覚する場合がある。

観察者２３５０がオブジェクト２３２６を見る場合、観察者２３５０は、オブジェクト２３２６から反射した光を知覚している。太陽または人工光源などの光源２３６０は、オブジェクト２３２６に向かって進み、観察者２３５０へ反射する入射光線２３６２を生成する。入射光線２３６２は、第２のカラー層２３３８を通過してオブジェクト２３２６に入る。第２のカラー層２３３８は、２５％の色強度を有する。入射光線２３６２は、第２のカラー層２３３８の色強度の一部を、さらにオブジェクト２３２６内へ伝搬する。いくつかの実施形態では、伝搬された色強度の一部は、第２のカラー層２３３８の色強度の約１２．５％または半分であってもよい。光線２３６２は、透明層２３３４を通過して第１のカラー層２３３２に入る。第１のカラー層２３３２は、５０％の色強度を有する。光線２３６２は、第１のカラー層の色強度の一部、および、第２のカラー層２３３８の色強度の事前に取得された部分を、ベース２３２２に伝搬する。いくつかの実施形態では、第１のカラー層２３３２の色強度の伝搬された部分は、第１のカラー層の色強度の約２５％または半分である。光線２３６２は、ベース２３２２から観察者２３５０に向けて反射される。光線２３６２が、第１のカラー層２３３２および第２のカラー層２３３８を通過して戻ると、視覚可能な追加の色である第１のカラー層２３３２の５０％の色強度、および、第２のカラー層２３３８の２５％の色強度が、反射された光線２３６２へ加えられる。光線２３６２が観察者２３５０に到達したときに、反射された光線２３６２の、伝搬され反射された色強度の凝集色強度は、第１のカラー層２３３２または第２のカラー層２３３８のいずれかの色強度よりも大きい。いくつかの実施形態では、凝集色強度は、意図された１００％色強度である。

このタイプの、凝集され反射された色混合は、コストの節約を提供してもよい。なぜなら、視覚可能な同じ色を有する単一層のオブジェクトが印刷される場合よりも、多層のオブジェクトを印刷する際に使用されるであろうカラー粒子が少ないためである。それに加えて、このタイプの色混合は、視覚可能な色が、単一層のカラーオブジェクトの視覚可能な色よりも深く見えることがあるので、心地よい美的効果をもたらす可能性がある。

他の視覚効果もまた、図２３に図示されるようなカラー層構造を使用して可能である。たとえば、オブジェクト２３２６は、異なる角度から見たときに異なるように見えることがある。いくつかの実施形態では、第１のカラー層２３３２の色は、第２のカラー層２３３８とは異なってもよい。正面から見ると、観察者は、上記で議論したように、第１のカラー層２３３２と第２のカラー層２３３８との複合色を知覚してもよい。そのような実施形態では、第１のカラー層２３３２の色は、第１のカラー層２３３２と第２のカラー層２３３８との複合色によって隠されてもよく、または曖昧にされてもよい。しかしながら、側面からのように、異なる角度から見ると、オブジェクト２３２６の美的外観は異なる可能性がある。側面から見ると、第１のカラー層２３３２の厚さが知覚され、したがって、第１のカラー層２３３２の色が見え、オブジェクト２３２６に、異なる外観を与えてもよい。オブジェクト２３２６は、上記で開示された技術および方法のいずれかを使用して印刷してもよく、第１のカラー層２３３２の厚さが十分に視覚可能となるように、第１のカラー層２３３２の色は、オブジェクト２３２６を印刷するなどによって、側面からのような、特定の選択された角度から見てもよい。

別の実施形態では、第２のカラー層２３３８は、不透明であってもよい。正面または特定の角度から見ると、観察者は、第２のカラー層２３３８のみを知覚し、第１のカラー層２３３２の色は、不透明な第２のカラー層２３３８によって覆い隠されてもよい。第１のカラー層２３３２の厚さは、側面からのように、他の角度から見たときに視覚可能となってもよい。いくつかの実施形態では、第１のカラー層２３３２は、厚さにわたって均一な色を有するので、第１のカラー層２３３２の色は、不透明な第２のカラー層２３３８によって覆い隠されなくなる。オブジェクト２３２６は、上記で開示された技術および方法のいずれかを使用して印刷してもよく、第１のカラー層２３３２の厚さが、十分に視覚可能となるように、第１のカラー層２３３２の色は、オブジェクト２３２６を印刷するなどによって、側面からのような、特定の選択された角度から見られてもよい。

さまざまな実施形態を説明してきたが、その説明は限定ではなく例示を意図しており、実施形態の範囲内にある、より多くの実施形態および実施態様が可能であることは当業者には明らかであろう。特に制限されない限り、任意の実施形態の任意の特徴は、任意の他の実施形態における任意の他の特徴もしくは要素と組み合わせて使用されても、またはそれらの代わりとしてもよい。したがって、実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその均等物に鑑みる場合を除き制限されるべきではない。また、さまざまな修正および変更が、添付の特許請求の範囲内でなされてもよい。

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１６年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／３４３，７６６号の優先権の利益を主張する。

Claims (23)

1. 印刷システムを使用して３次元オブジェクトをベース上に印刷する方法であって、
   前記印刷システムにおいて、
   前記３次元オブジェクトの領域の目標厚さと、印刷層のためのあらかじめ定義された構造層厚さと、各カラー層についてのカラー層情報と、を受信することと、
   前記印刷システムにおいて前記ベースを用意することと、
   前記あらかじめ定義された構造層厚さに基づいて、前記領域の前記目標厚さを達成するために印刷されるべき構造層の数を計算することと、
   第１のカラー層についての前記受信したカラー層情報を使用して、前記ベース上に前記第１のカラー層を印刷することと、
   前記第１のカラー層上に、構造層の組を印刷することであって、前記領域内の前記構造層の組における層の数が、前記計算された構造層の数に等しく、前記構造層の組における各層は、前記あらかじめ定義された構造層の厚さを有する、前記印刷することと、
   第２のカラー層についての前記受信したカラー層情報を使用して、前記構造層の組上に前記第２のカラー層を印刷することと、を含む、方法。
2. 前記第２のカラー層上に１つまたは複数の透明層を印刷することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記１つまたは複数の透明層の各層は、前記あらかじめ定義された構造層の厚さに等しい厚さを有する、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記構造層の組が、透明である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記領域に隣接する別の領域内の前記構造層の組が、前記領域の前記目標厚さとは異なる別の目標厚さを達成するように印刷される、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記第１のカラー層は、前記第１のカラー層の厚さが、特定の視野角で視認可能となるように印刷される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の方法。
7. 印刷システムを使用して３次元オブジェクトをベース上に印刷する方法であって、
   前記印刷システムにおいて、
   前記３次元オブジェクトの領域の目標厚さと、
   印刷されるべきあらかじめ定義された構造層の数と、
   各カラー層についてのカラー層情報と、を受信することと、
   前記印刷システムにおいて前記ベースを用意することと、
   前記目標厚さと、前記あらかじめ定義された構造層の数とを使用して、前記領域の前記目標厚さを達成するために印刷されるべき、印刷される層の構造層厚さを計算することと、
   第１のカラー層についての前記受信したカラー層情報を使用して、前記ベース上に前記第１のカラー層を印刷することと、
   前記第１のカラー層上に構造層の組を印刷することであって、前記構造層の組における層の数が、前記あらかじめ定義された構造層の数に等しく、前記領域内における前記構造層の組における各層は、前記計算された構造層の厚さを有する、前記印刷することと、
   第２のカラー層についての前記受信したカラー層情報を使用して、前記構造層の組上に前記第２のカラー層を印刷することと、を含む、方法。
8. 前記第１のカラー層、前記構造層の組、および前記第２のカラー層の組み合わせが、前記目標厚さと等しい厚さを有する、請求項７に記載の方法。
9. 前記第２のカラー層上に１つまたは複数の透明層を印刷することをさらに含む、請求項７または請求項８に記載の方法。
10. 前記第１のカラー層、前記構造層の組、前記第２のカラー層、および前記１つまたは複数の透明層の組み合わせが、前記目標厚さに等しい厚さを有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記構造層の組の組み合わされた厚さよりも小さい厚さを有する前記１つまたは複数の透明層の組み合わせが、印刷される、請求項９に記載の方法。
12. 前記構造層の組が透明である、請求項７〜請求項１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記領域に隣接する別の領域内の前記構造層の組が、前記領域の前記目標厚さとは異なる別の目標厚さを達成するように印刷される、請求項７〜請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記第２のカラー層は不透明であり、前記第１のカラー層の厚さが、特定の視野角で視覚可能となるように、前記第１のカラー層が印刷される、請求項７〜請求項１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 印刷システムを使用して３次元オブジェクトをベース上に印刷する方法であって、
    前記印刷システムにおいて、
    前記３次元オブジェクトの第１の領域の第１の目標厚さと、
    前記３次元オブジェクトの第２の領域の第２の目標厚さと、
    カラー層情報と、を受信することと、
    前記印刷システムにおいて前記ベースを用意することと、
    前記カラー層情報を使用して、前記ベース上に第１のカラー層を印刷することと、
    前記第１のカラー層上に構造層の組を印刷することであって、前記第１の領域内の前記構造層の組が、前記第１の領域の前記第１の目標厚さを達成するように印刷され、前記第２の領域内の前記構造層の組が、前記第２の領域の前記第２の目標厚さを達成するように印刷される、前記印刷することと、
    前記カラー層情報を使用して、前記構造層の組上に第２のカラー層を印刷することと、
    前記第２のカラー層上へ透明層を印刷することと、を含む、方法。
16. 前記印刷システムにおいて前記３次元オブジェクトの第３の領域の第３の目標厚さを受信することと、
    前記第３の領域の前記第３の目標厚さを達成するために、前記第３の領域内に前記構造層の組を印刷することと、をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第１の領域、前記第２の領域、および前記第３の領域内の前記構造層の組が、表面起伏を有するアッパー面を集合的に形成するように配置されるように、前記第１の領域が前記第２の領域に隣接し、前記第２の領域が前記第３の領域に隣接する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記表面起伏は、前記第１の領域の前記第１の目標厚さ、前記第２の領域の前記第２の目標厚さ、および前記第３の領域の前記第３の目標厚さに対応する目標表面起伏である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記第２のカラー層は、前記目標表面起伏と同一の表面起伏を有する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記透明層は、前記目標表面起伏と同一の表面起伏を有する、請求項１７に記載の方法。
21. 前記第１のカラー層は、前記目標表面起伏とは異なる表面起伏を有する、請求項１７に記載の方法。
22. 前記ベースは、前記目標表面起伏とは異なる表面起伏を有する、請求項１７に記載の方法。
23. 前記ベースは、第１のカラー層の色および第２のカラー層の色とは異なる基本色を有し、前記３次元オブジェクトは、前記３次元オブジェクトが特定の視野角から見られる場合に、前記基本色が視覚可能であるように、前記ベース上に印刷される、請求項１５〜請求項２２のいずれか１項に記載の方法。

Images