JP2022504847A - ３次元印刷方法及び３次元印刷システム - Google Patents

Abstract

【課題】３次元印刷方法及び３次元印刷システムを提供する。
【解決手段】３次元印刷方法は、３次元印刷システムを使用して対象３次元物体を印刷する。３次元印刷方法は、対象３次元物体のモデルデータ（１０２１）に基づいて初期制御データを生成することと、ノズル列位置ずれデータ（１０２６）に基づいて初期制御データをシフトして制御データ（１０２７）を生成することと、制御データに基づいて印刷ヘッド（１０１２）を制御して対象３次元物体を印刷形成することとを含む。３次元印刷方法では、ノズル列の制御データをシフトして、制御データのうち、最初Ｎ行のデータ及び最終Ｎ行のデータに一部のノズル列の制御データが存在しないようにすることにより、成形層の両端に傾斜面が生じることを避け、対象３次元物体の表面の成形精度を向上させることができる。

Description

本願は、２０１８年１１月１４日に中国専利局へ出願された、出願番号が２０１８１１３５３２１４．１、発明の名称が「３次元印刷方法及び３次元印刷システム」の中国特許出願の優先権を主張し、その全体が引用により本願に組み込まれる。

本願の実施例は、３次元インクジェット印刷の分野に関し、特に３次元印刷方法及び３次元印刷システムに関する。

既存の３次元インクジェットプリンタでは、通常、製作プロセス及び装置のコストの制限により、印刷ヘッドのノズル列におけるノズルの解像度が対象３次元物体の印刷解像度よりも低い。印刷ヘッドのノズルの解像度を向上させるために、行方向において互いに平行となる複数のノズル列を設けるとともに、複数のノズル列におけるノズルの位置を列方向においてずらして配置することにより、３次元印刷を行う。これにより、印刷ヘッドにおけるノズルは、列方向における異なる位置にそれぞれにインク滴を堆積させて、印刷ヘッドの列方向における印刷解像度を向上させることができる。

しかし、マルチ材料で印刷する場合、位置がずれて配置された複数のノズル列は、異なる印刷材料をそれぞれに噴出する。よって、１回の主走査において、異なるノズル列におけるノズルにより堆積された異なる材料が、列方向において順次に配列され、１種類の材料について、その列方向における解像度が印刷ヘッドのノズル列の解像度と等しい。１種類の材料の列方向における解像度を向上させるために、マルチパス印刷を行う必要がある。即ち、２回の主走査の間に、列方向において所定の距離だけ移動する。この場合、隣り合う２回の主走査において、同一のノズルが列方向において隣り合う位置にインク滴を堆積するため、１種類の材料の列方向における解像度が向上する。

ところが、１回の走査において、他のノズル列におけるノズルが該当位置にインク滴を既に堆積させているため、その次の走査において堆積されたインク滴が、前回の走査に堆積されたインク滴に重なり、印刷ヘッドにおけるノズル列同士の位置がずれているため、この場合に印刷の解像度を向上させるためにマルチパス印刷を行うと、対象３次元物体の両端面に傾斜面が生じ、対象３次元物体の表面の成形の精度に影響する。

本願は、マルチパス印刷において３次元物体の両端面に傾斜面が生じるという問題を解決するための３次元印刷方法及び３次元印刷システムを提供する。

本願の実施例に係る３次元印刷方法は、３次元印刷システムを使用して対象３次元物体を印刷する３次元印刷方法であって、３次元印刷システムは、コントローラーと、コントローラーに電気的に接続される印刷ヘッド及び印刷台とを備え、印刷ヘッドは、行列に配置された複数のノズルを有し、少なくとも２つのノズル列は、行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置されており、対象３次元物体のモデルデータに基づいて初期制御データを生成することと、ノズル列位置ずれデータに基づいて初期制御データをシフトして制御データを生成することと、制御データに基づいて、印刷ヘッドが３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することとを含み、ノズル列位置ずれデータは、位置がずれるように配置された少なくとも２列のノズルにおけるノズルの位置ずれ方向及び位置ずれ距離であり、Ｎは、印刷ヘッドの列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の列数の整数倍である。

選択的に、対象３次元物体のモデルデータに基づいて初期制御データを生成することは、対象３次元物体のモデルデータに基づいて３次元物体のスライスデータを生成することと、スライスデータ及び予め設定されたパラメータに基づいて初期制御データを生成することとを含む。

選択的に、予め設定されたパラメータは、ノズル印刷材料配置データ及び印刷パラメータであり、印刷パラメータは、印刷ヘッドが対象３次元物体の各位置に対して実行する主走査動作の回数Ｎ、及び／又は対象３次元物体の印刷解像度を含む。

選択的に、制御データに基づいて、印刷ヘッドが３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することは、制御データに基づいて、印刷ヘッド及び印刷台がノズルの配置行方向において相対運動をして主走査動作を実行するように制御することと、次回の主走査動作を実行する前に、印刷ヘッド及び印刷台がノズルの配置列方向において相対運動をするように制御することと、主走査動作を複数回繰り返して実行して、対象３次元物体の成形層を形成することと、印刷ヘッド及び印刷台がノズルに垂直となる面方向において相対運動をするように制御して、複数の成形層を積み重ねて、対象３次元物体を印刷形成することとを含む。

選択的に、各位置に実行するＮ回の主走査動作のうち、隣り合う２つの主走査の間に、コントローラーは、印刷ヘッドがノズルの配置列方向において１つの進行距離に１つのシフト距離を加えた距離、又は１つの進行距離から１つのシフト距離を引いた距離だけ移動するように制御する。

選択的に、シフト距離は、１ノズル間隔分をＮで割った商と等しく、進行距離は、複数のノズル間隔分又はゼロである。

選択的に、進行距離がゼロである場合に、各位置におけるＮ回の主走査動作が実行完了し、コントローラーは、実行完了したＮ回の主走査動作のうち、１回目の主走査動作における印刷ヘッドの位置に対して、印刷ヘッドがノズルの配置列方向において１つの印刷ヘッドの長さ分の距離だけ移動するように制御する。

選択的に、初期制御データのシフト方向は位置ずれ方向と反対であり、初期制御データのシフト距離は位置ずれ距離と等しい。

選択的に、制御データのうち、最初Ｎ行のデータ及び最終Ｎ行のデータには、一部のノズル列の制御データが存在しない。

本願の実施例に係る３次元印刷システムは、コントローラーと、コントローラーに電気的に接続される印刷ヘッド及び印刷台とを備え、印刷ヘッドは、行列に配置された複数のノズルを有し、少なくとも２つのノズル列は、行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置されており、対象３次元物体のモデルデータに基づいて初期制御データを生成するとともに、ノズル列位置ずれデータに基づいて初期制御データをシフトして制御データを生成するための制御データ生成モジュールをさらに備え、ノズル列位置ずれデータは、位置がずれるように配置された少なくとも２列のノズルにおけるノズルの位置ずれ方向及び位置ずれ距離であり、コントローラーは、制御データに基づいて、印刷ヘッドが３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することに使用され、Ｎは、印刷ヘッドの列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の列数の整数倍である。

選択的に、印刷対象の３次元物体のモデルデータに基づいて３次元物体のスライスデータを生成するためのスライスモジュールをさらに備え、制御データ生成モジュールは、さらに、スライスデータ及び予め設定されたパラメータに基づいて初期制御データを生成することに使用され、初期制御データのシフト方向は位置ずれ方向と反対であり、初期制御データのシフト距離は位置ずれ距離と等しい。

選択的に、３軸運動機構をさらに備え、印刷ヘッド及び印刷台それぞれは、３軸運動機構に接続され、３軸運動機構は、第１方向駆動器、第２方向駆動器及び第３方向駆動器を有し、コントローラーは、第１方向駆動器が印刷ヘッド及び印刷台を駆動してノズルの配置行方向において相対運動をさせるように制御し、コントローラーは、第２方向駆動器が印刷ヘッド及び印刷台を駆動してノズルの配置列方向において相対運動をさせるように制御し、コントローラーは、第３方向駆動器が印刷ヘッド及び印刷台を駆動してノズルに垂直となる面方向において相対運動をさせるように制御する。

選択的に、印刷ヘッドは、行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置された複数の主材料ノズル列と、行方向において複数の主材料ノズル列とそれぞれに揃って配置された複数の補助材料ノズル列とを有する。

本願に係る３次元印刷方法は、マルチパス印刷において列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の制御データをシフトして、制御データのうちの最初Ｎ行のデータ及び最終Ｎ行のデータに一部のノズル列の制御データが存在しないようにすることにより、成形層の両端に傾斜面が生じることを避けて、対象３次元物体の表面の成形精度を向上させることができる。

本願の実施例に係る発明を説明するために、以下では、実施例又は従来技術についての説明に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下の図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な行為を必要とせずに、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
従来技術の印刷ヘッドの構造模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法のフローチャートである。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法における制御データの生成の模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法における対象３次元物体に対するスライス処理の模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法における層ｓ１の初期制御データの模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法における層ｓ１の制御データの模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて層ｓ１を形成する成形方法の模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて形成された層ｓ１の構造模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて層ｓ１を形成する他の成形方法の模式図である。 本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて層ｓ１を形成するもう１つの成形方法の模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムの構造模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおけるノズル列の具体的な配置の模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された初期制御データの模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された制御データの模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドのノズル列の他の具体的な配置の模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された初期制御データの模式図である。 本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された制御データの模式図である。

本願の実施例の目的、技術方案及び利点を一層明確にさせるために、以下では本願の実施例を示す図面に基づいて本願の実施例における技術方案を明確に詳細に説明する。勿論、説明する実施例は本発明の一部の実施例に過ぎず、全部の実施例ではない。当業者が本願の実施例に基づいて創造的な行為が要らずに得た他の実施例は、全て本発明の技術的範囲に属する。

図１は、従来技術の印刷ヘッドの構造模式図である。図１に示すように、印刷ヘッドは、行列に配置された複数のノズルを有する（同一の列方向において配列されたノズルが１つのノズル列と定義される）。印刷ヘッドは、行方向において４つのノズル列が順次に配置されている。具体的には、印刷ヘッドは第１方向Ｘにおいて順次に配列された４つのノズル列を有し、４つのノズル列は第２方向Ｙにおいて位置がずれるように配置されており、各ノズル列において隣り合うノズルの間の距離がＤであり、任意の１つのノズル列において、隣り合う２つのノズルの間の距離Ｄが他の３つのノズル列におけるノズルによって４等分される。例えば、第２ノズル列、第３ノズル列及び第４ノズル列における１つ目のノズルは、前記第１ノズル列における１つ目のノズル及び２つ目のノズルの間の距離Ｄを４等分する。即ち、第１ノズル列における１つ目のノズルと第３ノズル列における１つ目のノズルとの第２方向Ｙにおける距離がｄであり、第３ノズル列における１つ目のノズルと第２ノズル列における１つ目のノズルとの第２方向Ｙにおける距離がｄであり、第２ノズル列における１つ目のノズルと第４ノズル列における１つ目のノズルとの第２方向Ｙにおける距離がｄであり、前記第４ノズル列における１つ目のノズルと第１ノズル列における２つ目のノズルとの第２方向Ｙにおける距離がｄであり、ｄ＝Ｄ／４である。即ち、第１ノズル列におけるノズルの位置を基準とし、第２、３、４ノズル列それぞれは、第１ノズル列に対して、－Ｙ方向に沿って位置が２ｄ、ｄ及び３ｄ（即ちＤ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４）だけずれる。これにより、１回の主走査において、印刷ヘッドの異なるノズル列におけるノズルが第２方向Ｙにおける異なる位置にそれぞれにインク滴を堆積するため、第２方向Ｙにおける印刷解像度は、印刷ヘッドのノズル列におけるノズルの解像度の４倍となり、即ち、単一材料で印刷する場合、このような印刷ヘッドはその印刷解像度をノズルの解像度の４倍に向上させることができる。

しかし、マルチ材料で印刷する場合には、例えば、位置がずれて配置されたノズル列が異なる印刷材料を噴射するため、１回の主走査において、異なるノズル列におけるノズルによって堆積された異なる材料は列方向において順次に配列されるが、単一の材料としては、列方向における解像度が印刷ヘッドのノズルの解像度と等しい。

単一の材料の列方向における解像度を向上させるために、マルチパス印刷を行う必要がある。即ち、２回の主走査の間に、列方向において所定の距離だけ移動する必要がある。これにより、隣り合う２回の主走査において、同一のノズルが列方向において隣り合う位置にインク滴を堆積するため、単一の材料の列方向における解像度が向上する。

しかし、前回の走査により、他のノズル列におけるノズルが既に該位置にインク滴を堆積したため、その次の走査において堆積されたインク滴が前回の走査において堆積されたインク滴に積み重なり、印刷ヘッドのノズル列の位置がずれているため、印刷の解像度を向上させるためにマルチパス印刷を行った場合、対象３次元物体の両端面に傾斜面が形成され、対象３次元物体の表面の成形精度に影響し、さらに、対象３次元物体の性能にある程度影響する。

３次元物体の表面の成形精度を向上させ、マルチパス印刷において傾斜面が生じることを避けるために、本願は新たな３次元印刷方法を提供する。該３次元印刷方法では、マルチパス印刷において列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の制御データをシフトして、制御データのうちの最初Ｎ行のデータ及び最終Ｎ行のデータに一部のノズル列に係る制御データが存在しないようにすることにより、成形層の両端に傾斜面が生じることを避けることができるとともに、各種類の材料の列方向における印刷の解像度の向上を図ることができる。以下に異なる実施例によって本願に係る方法及びシステムを詳しく説明する。

実施例１
図２は本願の実施例１に係る３次元印刷方法のフローチャートであり、図３は本願の実施例１に係る３次元印刷方法における制御データの生成の模式図である。図２及び図３に示すように、本願の実施例１に係る３次元印刷方法では、３次元印刷システムを使用して対象３次元物体を印刷する。ここで、３次元印刷システムは、コントローラー１０１１と、コントローラー１０１１に電気的に接続される印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３とを備える。印刷ヘッド１０１２は、行列に配置された複数のノズルを有し、少なくとも２つのノズル列がその行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置されている。上記の方法は以下のことを含む。

Ｓ１：対象３次元物体のモデルデータ１０２１に基づいて初期制御データを生成する。

具体的には、以下のことを含む。
対象３次元物体のモデルデータ１０２１に基づいて３次元物体のスライスデータ１０２３を生成し、スライスデータ１０２３及び予め設定されたパラメータに基づいて初期制御データを生成する。

ここで、対象３次元物体のモデルデータ１０２１は、対象３次元物体の形状データ及び属性データを含むことができる。上記予め設定されたパラメータは、ノズル印刷材料配置データ１０２５及び印刷パラメータを含む。印刷パラメータは、印刷ヘッド１０１２が対象３次元物体の各位置に対して実行する主走査動作の回数Ｎ及び／又は前記対象３次元物体の印刷解像度を含む。

図４は、本願の実施例１に係る３次元印刷方法における対象３次元物体に対するスライス処理の模式図である。図４に示すように、３次元物体ｏｂｊの３次元モデルデータ１０２１について、スライスモジュール１０２２によってスライス処理を行うことで、スライスデータ１０２３を得る。スライスデータ１０２３は複数のスライス層ｓ１～ｓｎを含み、各スライス層は複数のボクセルｑを含む。ボクセルｑの大きさは、目標印刷解像度によって決定され、目標印刷解像度が大きければ大きいほど、ボクセルが小さい。本実施例では、カラー印刷を例として説明する。説明の便宜上、本実施例では、対象３次元物体ｏｂｊをカラー立方体とする。通常、フルカラー印刷を実現させるために、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋという４種類の材料で印刷するが、勿論、本発明では、これらに限らず、例えばＲ、Ｇ、Ｂなど、他の色の材料で印刷してもよい。相応的に、ノズル印刷材料配置データ１０２５は、各ノズル列から噴射される材料の種類を指定することに使用される。具体的に、ノズル印刷材料配置データ１０２５は、Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋという４種類の異なる色の材料を第１、２、３、４ノズル列それぞれから噴射させるものであってもよい。勿論、印刷ヘッド１０１２における各ノズル列の材料配置方式は制限されず、他の任意の配置方式であってもよい。

Ｓ２：初期制御データをノズル列位置ずれデータ１０２６に基づいてシフトして制御データ１０２７を生成する。

ここで、ノズル列位置ずれデータ１０２６は、位置がずれるように配置された少なくとも２列のノズルにおけるノズルの位置ずれ方向及び位置ずれ距離である。初期制御データのシフト方向は位置ずれ方向と反対であり、初期制御データのシフト距離は位置ずれ距離と等しい。

通常、ノズル列位置ずれデータ１０２６は、前述した基準位置に対する各ノズル列の位置の方向及び距離を含むことができる。図１に示すように、第１ノズル列を基準とすると、第１、２、３、４ノズル列は、それぞれに、基準に対して－Ｙ方向に沿って位置が０、２ｄ、ｄ及び３ｄ（即ち０、Ｄ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４）だけずれている。図１に示すノズル列の数及び各ノズル列におけるノズルの数は、模式的に示されたものに過ぎず、本発明を限定するものではないことを注意されたい。また、前記複数のノズル列の位置ずれ方式は、前述した方式に限らず、第２、３、４ノズル列の位置がそれぞれに第１ノズル列に対してＤ／４、Ｄ／２、３Ｄ／４だけずれてもよい。

図５（ａ）は本願の実施例１に係る３次元印刷方法における層ｓ１の初期制御データの模式図であり、図５（ｂ）は本願の実施例１に係る３次元印刷方法における層ｓ１の制御データの模式図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）は、１つの層ｓ１のスライスデータ１０２３、ノズル印刷材料配置データ１０２５及び印刷パラメータに基づいて生成された初期制御データであり、図５（ｂ）は、前記初期制御データ及びノズル列位置ずれデータ１０２６に基づいて生成された制御データ１０２７であり、各ノズル列について、３列のデータが示されている。具体的に、前記ノズル列位置ずれデータ１０２６は、第１ノズル列Ｃを基準とし、第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍ及び第４ノズル列Ｋの位置がそれぞれに－Ｙ方向に沿ってＤ／２、Ｄ／４及び３Ｄ／４だけずれるため、初期制御データについて、第１ノズル列Ｃの制御データを基準とし、第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍ及び第４ノズル列Ｋの制御データをそれぞれにＹ方向に沿ってＤ／２、Ｄ／４及び３Ｄ／４だけずらすことができる。

本実施例では、具体的に、印刷ヘッド１０１２の任意の３つのノズル列におけるノズルが他の１つのノズル列におけるノズルの間隔Ｄを４等分することで実現される。即ち、１ノズル間隔分の範囲内に、少なくとも４つのインク滴を堆積することができるため、一般的に、４パス印刷によって、印刷ヘッド１０１２におけるノズル列のノズルの解像度の４倍となる印刷解像度が得られ、又は、８パス印刷によって、印刷ヘッド１０１２におけるノズル列のノズルの解像度の８倍となる印刷解像度が得られる。４パス印刷を実行する場合、１ノズル間隔分Ｄの範囲内に４つのボクセルｑを形成することができる。この場合、各ボクセルｑの第２方向Ｙにおける寸法は、各ノズル列において隣り合うノズル間の距離Ｄの１／４、即ちＤ／４である。８パス印刷を実行する場合、１ノズル間隔分Ｄの範囲内に８つのボクセルｑ’を形成することができる。この場合、各ボクセルｑ’の第２方向Ｙにおける寸法は、各ノズル列において隣り合うノズル間の距離Ｄの１／８、即ちＤ／８である。ここで、Ｎパス印刷は、印刷ヘッド１０１２が各位置に対してＮ回の主走査動作を実行することを指す。１つの位置は１ノズル間隔分の範囲を含む。即ち、４パス印刷において、印刷ヘッド１０１２における各ノズルは、１ノズル間隔分の範囲を含む位置に対して４回の主走査動作を実行する。印刷解像度をさらに向上させるために、８パス印刷において、印刷ヘッド１０１２における各ノズルは、１ノズル間隔分の範囲を含む位置に対して８回の主走査動作を実行する。なお、前記４パス印刷及び８パス印刷によって得られる印刷解像度の倍数は、４及び８に限らず、前記パス数よりも小さい印刷解像度の倍数であってもよいことを注意されたい。例えば、４パス印刷において、ノズル列における各ノズルに、１ノズル間隔分の範囲内にインク滴を２つのみ噴射させることで、２つのボクセルを形成して、印刷ヘッド１０１２におけるノズル列のノズルの解像度の２倍となる印刷解像度を得ることができる。具体的に、任意の１つのノズルが１ノズル間隔分の範囲の位置に対して実行する４つの主走査動作のうち、１回目の主走査動作及び３回目の主走査動作のみにおいてインク滴を堆積するか、又は、２回目の主走査動作及び４回目の主走査動作のみにおいてインク滴を堆積すればよい。同じ理由で、他の印刷解像度の倍数を得ることができる。３次元印刷において、同じ動作過程に得られる印刷解像度が大きければ大きいほどよいため、本願では、主に、同じパス数によって得られる印刷解像度が比較的に高い発明を説明し、以下に説明する４パス印刷又は８パス印刷は、印刷ヘッド１０１２におけるノズル列のノズルの解像度の４倍又は８倍の印刷解像度を得ることができる。

従って、４パス印刷において、ノズル列位置ずれデータ１０２６に基づいて初期制御データをシフトすることは、具体的に、前記第１ノズル列Ｃの制御データを基準とし、前記第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍ及び第４ノズル列Ｋのデータを、Ｙ方向に沿ってそれぞれに２ボクセルｑ分、１ボクセルｑ分及び３ボクセルｑ分だけシフトすることを含む。同様に、８パス印刷において、前記初期制御データをシフトすることは、前記第１ノズル列Ｃの制御データを基準とし、前記第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍ及び第４ノズル列Ｋのデータを、Ｙ方向に沿ってそれぞれに４ボクセルｑ’分、２ボクセルｑ’分及び６ボクセルｑ’分だけシフトすることを含む。図５（ａ）及び図５（ｂ）に、４パス印刷のために生成された初期制御データ及び制御データ１０２７が示されている。前記制御データ１０２７のうち、最初４行のデータ及び最終４行のデータには、一部のノズル列の制御データが存在しない。このように、８パス印刷のために生成された制御データ１０２７のうち、最初８行のデータ及び最終８行のデータに、一部のノズル列についての制御データが存在しないと理解される。

初期制御データ及び制御データ１０２７について、格子は１つのボクセルの位置を示し、格子中における数字の「１」又は「０」は、印刷ヘッド１０１２における該当するノズル列の該ボクセル位置についての制御データを示し、数字「１」は該ボクセルの位置で噴射することを示し、数字「０」は該ボクセルの位置で噴射を実行しないことを示し、空の格子は印刷ヘッド１０１２の制御データが該ボクセルの位置に存在しないことを示す。

具体的に、制御データ１０２７の各行のデータは、印刷ヘッド１０１２における１つのノズルグループによる１つの主走査動作中の噴射の制御に使用される。従って、図５（ａ）に示すように、４パス印刷において、各ノズルグループは４行のデータを有し、４行のデータそれぞれは、各主走査動作中の該当するノズルグループによる噴射の制御に使用される。ここで、初期制御データには、同一のボクセルを印刷するための制御データが同一の行にあるが、制御データ１０２７には、同一のボクセルを印刷するための制御データが複数行に分布されている。ここで、ノズルグループは、各ノズル列の同じ位置におけるノズルを含む。例えば、第１ノズル列Ｃ、第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍ及び第４ノズル列Ｋにおける１つ目のノズルは１つのノズルグループである。

図５（ｂ）に示すように、シフトされた制御データ１０２７のうち、１つの層ｓ１の制御データ１０２７の最初４行のデータ及び最終４行のデータには、一部のノズル列の制御データが存在しない。即ち、各層において、該層ｓ１の両端部を形成するための４つの主走査動作において、前記両端の位置に対して印刷を実行するためのノズルグループにおける一部のノズルの制御データは存在しない。言い換えれば、前記４つの主走査において、両端の位置に対して印刷を実行するためのノズルグループにおける一部のノズルは、噴射を実行しない。

Ｓ３：制御データ１０２７に基づいて、印刷ヘッド１０１２が３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成する。ここで、Ｎは、前記印刷ヘッドの列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の列数の整数倍である。

具体的に、制御データに基づいて、印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３がノズルの配置行方向において相対運動をして主走査動作を実行するように制御する。

次の主走査動作を実行する前に、印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３がノズルの配置列方向において相対運動をするように制御する。

複数回の主走査動作を繰り返して実行することで、対象３次元物体の成形層を形成する。

印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３がノズルに垂直となる面方向において相対運動をするように制御して、複数の成形層を積み重ねて、対象３次元物体を印刷形成する。

好ましくは、各位置で実行するＮ回の主走査動作のうち、隣り合う２回の主走査の間に、コントローラーは、印刷ヘッドがノズルの配置列方向において１つの進行距離に１つのシフト距離を加えた距離、又は１つの進行距離から１つのシフト距離を引いた距離だけ移動するように制御する。シフト距離は１ノズル間隔分をＮで割ることで得られる。

選択的に、前記進行距離は複数のノズル間隔分又はゼロである。

選択的に、前記進行距離がゼロである場合、各位置におけるＮ回の主走査動作の実行が完了し、コントローラーは、実行完了したＮ回の主走査動作のうちの１回目の主走査動作における印刷ヘッドの位置に対して、印刷ヘッドがノズルの配置列方向において１つの印刷ヘッドの長さ分の距離だけ移動するように制御する。

さらに、本願では、４パス印刷を例として３次元物体の成形過程について説明する。１ノズル間隔分を含む位置では、４回の主走査動作によって印刷が完成する。相応的に、制御データ１０２７において、各ノズルグループは４行のデータを有し、各行の前記データそれぞれは、異なる主走査動作において該当するノズルグループにおけるノズルの噴射を制御することに使用される。以下では、図５（ｂ）に示す制御データ１０２７に基づいて３次元印刷の実行の具体的な過程を説明する。一般的に、マルチパス印刷は、小間隔のマルチパス印刷及び大間隔のマルチパス印刷を含む。

先ず、本実施例１では、小間隔の４パス印刷を例として説明する。図６は本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて層ｓ１を形成する成形方法の模式図である。図６には、制御データ１０２７に基づいて１つの層ｓ１を形成する成形過程が示されている。本実施例では、印刷ヘッド１０１２はノズルグループを４つ含み、各ノズルグループの左側の数字は噴射を実行するための制御データの行番号を示し、例えば、１パス印刷において、１つ目のノズルグループは第１行のデータに基づいて噴射を実行し、２つ目のノズルグループは、第５行のデータに基づいて噴射を実行する。層ｓ１の成形過程は以下のことを含む。

第１主走査動作では、印刷ヘッド１０１２は位置１にあり、第１ノズルグループ、第２ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第４ノズルグループそれぞれは印刷領域内に位置し、印刷ヘッド１０１２における第１ノズルグループは、制御データ１０２７のうちの第１行のデータに基づいて印刷を実行し、第１行のデータは、第１ノズル列Ｃ、第２ノズル列Ｙ及び第３ノズル列Ｍに対応した位置に制御データが存在せず、即ち、第１ノズルグループのうちの第１ノズル列Ｃ、第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍにおけるノズルは、該当するボクセルで噴射を実行せず、第４ノズル列Ｋに対応する制御データのみが「１」であり、即ち、第１ノズルグループのうちの第４ノズル列Ｋにおけるノズルは、該当するボクセルで噴射を実行する。相応的に、第２ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第４ノズルは、それぞれに制御データ１０２７のうちの第５行、第９行及び第１３行（即ち、各ノズルグループのうちのノズルが対応する４行の制御データのうちの第１行）のデータに基づいて噴射を実行する。第１３行のデータから分かるように、第４ノズルグループのうちの第４ノズル列Ｋにおけるノズルは、制御データが存在せず、即ち、該当するボクセルで噴射を実行しない。

第２主走査動作では、印刷ヘッド１０１２は、第２方向Ｙにおいて１ボクセルｑの距離（Ｄ／４）をシフトして、位置２に着く。即ち、印刷ヘッドは－Ｙ方向に沿ってＤ／４だけ移動し、この際に、第１ノズルグループのうちの第２ノズル列Ｙにおけるノズルは、１パス印刷過程において第１ノズルグループのうちの第４ノズル列Ｋにおけるノズルが所在した位置に移動し、この時、第１ノズルグループ、第２ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第４ノズルグループが依然として印刷領域内に位置するため、第１ノズルグループのうちの各ノズル列におけるノズルは第２行のデータに基づいて印刷を実行する。前記第２行のデータのうち、第２ノズル列Ｙ及び第４ノズル列Ｋに対応する制御データは「１」であり、第１ノズル列Ｃ及び第３ノズル列Ｍに対応する制御データが存在しない。即ち、第１ノズルグループのうちの第２ノズル列Ｙ及び第４ノズル列Ｋにおけるノズルは、該当するボクセルで噴射を実行するが、第１ノズルグループのうちの第１ノズル列Ｃ及び第３ノズル列Ｍにおけるノズルは、該当するボクセルで噴射を実行しない。相応的に、第２ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第４ノズルは、それぞれに第６行のデータ、第１０行のデータ及び第１４行（即ち、印刷領域に位置する各ノズルグループに対応した４行の制御データのうちの第２行）のデータに基づいて印刷を実行する。第１４行のデータから分かるように、第４ノズルグループのうちの第２ノズル列Ｙ及び第４ノズル列Ｋにおけるノズルは、制御データが存在せず、即ち、該当するボクセルで噴射を実行しない。

その後、印刷ヘッド１０１２は、第２方向Ｙにおいて１つのボクセルの距離（Ｄ／４）を順次にシフトして、位置３及び位置４に着いて、第３主走査動作及び第４主走査動作を実行する。印刷ヘッド１０１２において、印刷領域内に位置する第１ノズルグループ、第２ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第４ノズルグループは、それぞれに制御データ１０２７のうちの第３行、第７行、第１１行及び第１５行（即ち、印刷領域内に位置する各ノズルグループに対応した４行の制御データのうちの第３行）のデータに基づいて第３主走査動作を実行し、印刷領域内に位置する第１ノズルグループ、第２ノズルグループ及び第３ノズルグループは、それぞれに第４行、第８行及び第１２行（即ち、印刷領域に位置する各ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行）のデータに基づいて第４主走査動作を実行する。ここで、第３主走査動作では、第３行のデータには、第１ノズルグループのうちの第１ノズル列Ｃにおけるノズルは、制御データが存在せず、即ち、該当するボクセルで噴射を実行しない。第４主走査動作では、前記印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループは印刷領域を超えており、全てのノズル列におけるノズルは、制御データが存在せず、即ち、噴射を実行しない。

図７は、本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて形成された層ｓ１の構造模式図である。図７に示すように、第１、２、３、４主走査動作中に形成されたパターンが第３方向において積み重ね、層ｓ１が形成されており、前記制御データ１０２７によって形成された層ｓ１の両端に傾斜面が存在せず、且つ各種類の材料の印刷解像度それぞれが、印刷ヘッド１０１２のノズル列におけるノズルの解像度の４倍となる。

また、前述した印刷方法では、印刷ヘッド１０１２の第２方向Ｙにおけるシフト方向が－Ｙ方向であるが、本願の印刷ヘッド１０１２の第２方向Ｙにおけるシフト方向は、Ｙ方向であってもよい。図８は、本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて層ｓ１を形成する他の成形方法の模式図である。図８に示す具体的な成形過程の前述した成形過程との相違は、第１主走査動作において印刷領域内に位置する各ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行のデータに基づいて印刷を実行し、第２主走査動作において印刷領域内に位置する各ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第３行のデータに基づいて印刷を実行し、このように４つの主走査動作を完成させる。このように形成された層ｓ１は、前述した成形過程と同様に、両端に傾斜面がなく、且つ各種類の材料の印刷解像度それぞれは印刷ヘッド１０１２のノズル列におけるノズルの解像度の４倍となる。

注意すべきことは以下の通りである。実際の印刷において、印刷ヘッド１０１２の各ノズル列におけるノズルの数が前述した印刷ヘッド１０１２の各ノズル列におけるノズルの数よりも遥かに多く、実際に印刷した３次元物体ｏｂｊの大きさも前述した３次元物体ｏｂｊの大きさよりも遥かに大きいため、制御データ１０２７における前記データの行数及び列数も、前述した制御データ１０２７における各データの行数及び列数よりも遥かに多いが、３次元物体ｏｂｊの大きさにもかかわらず、ノズル列におけるノズルの数にもかかわらず、前述した４パス印刷において、シフトした後の制御データ１０２７の最初４行及び最終４行のデータ（第４ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行即ち第１６行のデータは、制御データが存在せず、図示しない）には、常に空白があり、即ち制御データが存在しない。具体的に、最初４行のデータのうちの第１行のデータには、第１ノズル列Ｃ、第２ノズル列Ｙ及び第３ノズル列Ｍの制御データが存在せず、最終４行のデータのうちの第１行のデータには、第４ノズル列Ｋの制御データが存在しない。最初４行のデータのうちの第２行のデータには、第１ノズル列Ｃ及び第３ノズル列Ｍの制御データが存在せず、最終４行のデータのうちの第２行のデータには、第２ノズル列Ｙ及び第４ノズル列Ｋの制御データが存在しない。制御データが存在しない他の位置については、説明を省略する。

さらに、３次元物体ｏｂｊの第２方向Ｙにおける寸法が前記印刷ヘッド１０１２の第２方向における寸法よりも大きい場合、相応的に、制御データ１０２７の行数が対象３次元物体ｏｂｊの大きさの変化に伴って変化するが、制御データ１０２７の最初４行及び最終４行のデータ（第４ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行即ち第１６行のデータは、制御データが存在せず、図示しない）には、同様に空白があり、即ち、制御データが存在しない。ここで、印刷ヘッド１０１２が１つの領域（印刷ヘッドが第２方向Ｙにおいて覆う領域）に対して４回の主走査を実行し、即ち、前記層ｓ１の１つの領域の印刷が完了した場合、前記印刷ヘッド１０１２は、４回の主走査のうちの１回目の主走査における印刷ヘッド１０１２の位置に対して、第２方向Ｙにおいて１つの印刷ヘッド１０１２の距離だけ進行し、その後、残りの制御データに基づいて、層ｓ１の印刷が完了するまで前記層ｓ１の他の１つの領域を印刷する。前述した通り、最初４行のデータ及び最終４行のデータは、それぞれに異なる領域の成形過程において印刷を実行させる。

制御データ１０２７に基づいて実行する３次元印刷は、前述した印刷方式に限らず、大間隔のマルチパス印刷であってもよい。本実施例では、大間隔の４パス印刷を例として説明する。該印刷方式では、印刷ヘッド１０１２におけるノズルを、第２方向Ｙに沿って４等分し、印刷ヘッド１０１２の第２方向Ｙにおける移動方向の後方側に、ノズル列毎に１つのノズルが予め設けてある。図９は、本願の実施例１に係る３次元印刷方法において制御データに基づいて層ｓ１を形成するもう１つの成形方法の模式図である。図９に示すように、印刷ヘッド１０１２における各格子は、等分した１つ分を示し、印刷ヘッド１０１２の第２方向Ｙにおける移動方向が－Ｙ方向である場合を例とし、同様に、説明の便宜上、各ノズル列において同じ位置のノズルを１つのノズルグループとし、ノズル列毎に予め設けられたノズルを予備ノズルグループとし、１つ分は、複数のノズルグループを含むことができるが、説明の便宜上、本実施例では、１つ分は１つのノズルグループのみを含む。例えば、前記印刷ヘッド１０１２は、－Ｙ方向に沿って順次に予備ノズルグループ、第１ノズルグループ、第２ノズルグループ…である。

具体的に、第１主走査動作では、印刷ヘッド１０１２が位置１にある際に、印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループが印刷領域に入ったため、該第４ノズルグループが印刷領域内に位置する第１ノズルグループとなり、よって、印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループのノズルは、第１行（即ち、印刷領域内に位置する第１ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第１行）のデータに基づいて印刷を実行し、この際に、第４ノズルグループのうちの第１ノズル列Ｃ、第２ノズル列Ｙ及び第３ノズル列Ｍの制御データが存在せず、第４ノズル列Ｋに対応した制御データが「１」であり、即ち、第４ノズルグループのうちの第４ノズル列Ｋにおけるノズルは、該当するボクセルで噴射を実行するが、第４ノズルグループのうちの第１ノズル列Ｃ、第２ノズル列Ｙ及び第３ノズル列Ｍにおけるノズルは、該当するボクセル位置で噴射を実行しない。

第２主走査動作では、印刷ヘッド１０１２が第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って１ノズル間隔分Ｄだけ進行するとともに、１ボクセルｑの距離（Ｄ＋Ｄ／４）だけシフトして、位置２に着き、前記印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループ及び第３ノズルグループが前記印刷領域に入ったため、第３ノズルグループが印刷領域内に位置する第１ノズルグループとなり、第４ノズルグループが印刷領域内に位置する第２ノズルグループとなる。よって、印刷ヘッド１０１２における第３ノズルグループは、第２行（即ち、印刷領域内に位置する第１ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第２行）のデータに基づいて印刷を実行する。ここで、第２行のデータには、第１ノズル列Ｃ及び第３ノズル列Ｍの制御データが存在せず、第２ノズル列Ｙ及び第４ノズル列Ｋの制御データのみが「１」であり、即ち、前記第３ノズルグループの第２ノズル列Ｙ及び第４ノズル列におけるノズルは、該当するボクセルで噴射を実行する。相応的に、印刷ヘッド１０１２の第４ノズルグループは、第６行（即ち、印刷領域内に位置する第２ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第２行）のデータに基づいて印刷を実行する。

第３主走査動作では、印刷ヘッド１０１２がまた第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って１ノズル間隔分Ｄだけ進行するとともに、１ボクセルｑの距離（Ｄ＋Ｄ／４）だけシフトして、位置３に着いて、印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第２ノズルグループが印刷領域に入ったため、第２ノズルグループが印刷領域内に位置する第１ノズルグループとなり、第３ノズルグループが印刷領域内に位置する第２ノズルグループとなり、第４ノズルグループが印刷領域内に位置する第３ノズルグループとなる。よって、印刷ヘッド１０１２の第２ノズルグループは、第３行（即ち、印刷領域内に位置する第１ノズルグループに対応した４行制御データのうちの第３行）のデータに基づいて印刷を実行する。相応的に、印刷ヘッド１０１２における第３ノズルグループは、第７行（即ち、印刷領域内に位置する第２ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第３行）のデータに基づいて印刷を実行する。印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループは、第１１行（即ち、印刷領域内に位置する第３ノズルグループに対応した４行制御データのうちの第３行）のデータに基づいて印刷を実行する。同様に、第３行のデータには、第１ノズル列Ｃの制御データが存在せず、即ち、第１ノズルグループのうちの第１ノズル列Ｃにおけるノズルは、該当するボクセル位置で噴射を実行しない。

第４主走査動作では、印刷ヘッド１０１２がまた第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って１ノズル間隔分Ｄだけ進行するとともに、１ボクセルｑの距離（Ｄ＋Ｄ／４）だけシフトして、位置４に着いて、印刷ヘッド１０１２における各ノズル列の第３ノズルグループ、第２ノズルグループ及び第１ノズルグループが印刷領域に入ったが、第４ノズルグループが印刷領域を超え、即ち、第１ノズルグループが印刷領域内に位置する第１ノズルグループとなり、第２ノズルグループが印刷領域内に位置する第２ノズルグループとなり、第３ノズルグループが印刷領域内に位置する第３ノズルグループとなる。よって、印刷ヘッド１０１２における第１ノズルグループは、第４行（即ち、印刷領域内に位置する第１ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行）のデータに基づいて印刷を実行する。相応的に、印刷ヘッド１０１２における第２ノズルグループは、第８行（即ち、印刷領域内に位置する第２ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行）のデータに基づいて印刷を実行する。印刷ヘッド１０１２における第３ノズルグループは、第１２行（即ち、印刷領域内に位置する第３ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行）のデータに基づいて印刷を実行する。印刷ヘッド１０１２における第４ノズルグループが印刷領域を超えており、印刷領域内に位置する第４ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第４行に制御データが存在しないため、第４ノズルグループの各ノズル列におけるノズルは、該当するボクセル位置で噴射を実行しない。

これにより、印刷領域に位置する第１ノズルグループに対応した４行のデータに基づく印刷が完了し、即ち、第１主走査動作から第４主走査動作まで、前記層ｓ１の第１領域、即ち第１行のボクセルｑが形成される。

第５主走査動作では、印刷ヘッド１０１２がまた第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って１ノズル間隔分Ｄだけ進行するとともに、１ボクセルｑの距離（Ｄ＋Ｄ／４）だけシフトして、位置５に着いて、また印刷を実行する。この際に、印刷ヘッド１０１２における予備ノズルグループ、第１ノズルグループ及び第２ノズルグループが印刷領域に位置し、第３ノズルグループ及び第４ノズルグループが印刷領域を超えているが、印刷領域内に位置する第１ノズルグループに対応した４行のデータに基づく噴射が既に実行されたため、予備ノズルグループが印刷領域内に位置する第２ノズルグループとなり、第１ノズルグループが印刷領域内に位置する第３ノズルグループとなり、第２ノズルグループが印刷領域内に位置する第４ノズルグループとなる。よって、印刷ヘッド１０１２における予備ノズルグループは、第５行（即ち、印刷領域内に位置する第２ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第１行）のデータに基づいて印刷を実行する。相応的に、印刷ヘッド１０１２における第１ノズルグループは、第９行（即ち、印刷領域における第３ノズルグループに対応した第１行）のデータに基づいて印刷を実行する。印刷ヘッド１０１２における第２ノズルグループは、第１３行（即ち、印刷領域における第４ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第１行）のデータに基づいて印刷を実行する。各ノズル列における第３ノズルグループ及び第４ノズルグループが印刷領域を超えているため、第３ノズルグループ及び第４ノズルグループにおけるノズルは、該当するボクセル位置で噴射を実行しない。

これにより、印刷領域に位置する第２ノズルグループに対応した４行のデータに基づく印刷も完了し、第２主走査動作から第５主走査動作まで、前記層ｓ１の第２領域、即ち第２～６行のボクセルが形成される。

その後、印刷ヘッド１０１２は、また第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って１ノズル間隔分Ｄだけ進行するとともに、１ボクセルｑの距離（Ｄ＋Ｄ／４）だけシフトして、位置６に着いて、第６主走査動作を実行する。この際に、印刷ヘッド１０１２における予備ノズルグループ及び第１ノズルグループが印刷領域に位置するが、第２ノズルグループ、第３ノズルグループ及び第４ノズルグループが印刷領域を超えている。印刷領域内に位置する第１ノズルグループ及び第２ノズルグループに対応したデータに基づく噴射が既に実行されたため、予備ノズルグループが印刷領域内に位置する第３ノズルグループとなり、第１ノズルグループが印刷領域内に位置する第４ノズルグループとなる。よって、印刷ヘッド１０１２における予備ノズルグループは、第１０行（即ち、印刷領域内に位置する第３ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第２行）のデータに基づいて印刷を実行する。第１ノズルグループは、第１４行（即ち、印刷領域内に位置する第４ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第２行）のデータに基づいて印刷を実行する。ここで、第１４行のデータには、印刷領域内に位置する第４ノズルグループの第２ノズル列及び第４ノズル列の制御データが存在せず、即ち、印刷ヘッド１０１２における第１ノズルグループの第２ノズル列及び第４ノズル列におけるノズルは、該当するボクセル位置で噴射を実行しない。

これにより、前記印刷領域に位置する第３ノズルグループに対応した４行のデータに基づく印刷も完了する。第３主走査動作から第６主走査動作まで、前記層ｓ１の第３領域、即ち第７～１１行のボクセルが形成される。

その後、印刷ヘッド１０１２は、また第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って１ノズル間隔分Ｄだけ進行するとともに、１ボクセルｑの距離（Ｄ＋Ｄ／４）だけシフトして、第７位置に着いて、第７主走査動作を実行する。この際に、印刷ヘッド１０１２において、予備ノズルグループのみが印刷領域に位置し、他のノズルグループが印刷領域を超えている。印刷領域内に位置する第１ノズルグループ、第２ノズルグループ及び第３ノズルグループに対応したデータに基づく印刷が完了したため、予備ノズルグループが印刷領域内に位置する第４ノズルグループとなる。よって、印刷ヘッド１０１２における予備ノズルグループは、第１５行（即ち、印刷領域内に位置する第４ノズルグループに対応した４行のデータのうちの第３行）のデータに基づいて印刷を実行する。前記第１５行のデータには、第１ノズル列Ｃの制御データのみが「１」であり、即ち、前記印刷ヘッド１０１２における予備ノズルグループにおいて、第１ノズル列Ｃにおけるノズルのみは該位置で噴射を実行するが、第２ノズル列Ｙ、第３ノズル列Ｍ及び第４ノズル列Ｋにおけるノズルは、該当するボクセル位置で噴射を実行しない。

これにより、前記印刷領域に位置する第４ノズルグループに対応した４行のデータに基づく印刷も完了する。第４主走査動作から第７主走査動作まで、前記層ｓ１の第４領域、即ち第１２行のボクセルが形成される。

上記成形過程において、各領域の印刷は４つの主走査動作によって完成される。ここで、隣り合う２つの主走査動作の間に、印刷ヘッド１０１２は、第２方向Ｙにおいて同一の方向に沿って、等分した１つ分の印刷ヘッドの距離だけ進行するとともに、１／４ノズル間隔分だけシフトする。１つ分の印刷ヘッドの距離は、複数のノズル間隔分ｋＤであり、前記ｋは１つ分におけるノズルグループの数である。即ち、印刷ヘッド１０１２の第２方向Ｙにおいて移動する距離はｋＤ＋Ｄ／４である。本実施例では、ｋ＝１、即ち、印刷ヘッド１０１２が第２方向Ｙにおいて移動する距離はＤ＋Ｄ／４である。

相応的に、大間隔の４パス印刷は、印刷ヘッド１０１２が、隣り合う２つの主走査動作の間に、第２方向Ｙにおいて、それぞれに異なる方向に沿って等分した１つ分の印刷ヘッドの距離だけ進行するとともに１／４ノズル間隔分だけシフトし、即ちｋＤ－Ｄ／４だけ移動してもよい。ただし、相応的に、小間隔の４パス印刷と同様に、各ノズルグループに対応した４行のデータは、印刷を実行させる順序が上記順序と逆である。

同様に、３次元物体ｏｂｊの寸法は、同様に印刷ヘッド１０１２の長さよりも大きくてもよく、制御データ１０２７に基づいて上記方法に従って印刷を実行すればよいため、ここでは説明を省略する。

このように形成された層ｓ１は、同様に、両端に傾斜面が存在せず、且つ各種類の材料の印刷解像度は印刷ヘッド１０１２のノズル列におけるノズルの解像度の４倍となる。

実施例２
本願の実施例は、３次元印刷システムをさらに提供する。３次元印刷システムは、コントローラー１０１１と、コントローラー１０１１に電気的に接続される印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３とを備える。印刷ヘッド１０１２は、行列に配置された複数のノズルを有する。少なくとも２つのノズル列は、その行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置されている。

制御データ生成モジュール１０２４を更に備える。制御データ生成モジュール１０２４は、対象３次元物体のモデルデータ１０２１に基づいて初期制御データを生成し、初期制御データをノズル列位置ずれデータ１０２６に基づいてシフトさせて制御データ１０２７を生成することに使用される。ここで、ノズル列位置ずれデータ１０２６は、位置がずれるように配置された少なくとも２列のノズルにおけるノズルの位置ずれ方向及び位置ずれ距離である。

選択的に、制御データ生成モジュール１０２４はハーフトーンモジュールを含んでもよい。ハーフトーンモジュールは、ハーフトーンデータを提供するとともに、スライスデータ１０２３についてハーフトーン処理を実行して初期制御データを生成することに用いられる。

コントローラー１０１１は、制御データ１０２７に基づいて、印刷ヘッド１０１２が３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することに用いられる。ここで、Ｎは前記印刷ヘッドの列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の列数の整数倍である。

本実施例に係る３次元印刷システムでは、初期制御データをノズル列位置ずれデータに基づいてシフトさせて生成した制御データによって、対象３次元物体の形成を制御することにより、成形された層の両端の傾斜面をなくして、対象３次元物体の表面の成形精度を向上させることができる。

選択的に、上記３次元印刷システムは、さらにスライスモジュール１０２２を備える。スライスモジュール１０２２は、対象３次元物体のモデルデータ１０２１に基づいて３次元物体のスライスデータ１０２３を生成することに用いられる。制御データ生成モジュール１０２４は、さらに、スライスデータ１０２３及び予め設定されたパラメータに基づいて初期制御データを生成することに用いられる。

ここで、初期制御データのシフト方向は位置ずれ方向と反対であり、初期制御データのシフト距離は位置ずれ距離と等しい。

図１０は本願の実施例２に係る３次元印刷システムの構造模式図である。図１０に示すように、３次元印刷システムは、さらに３軸運動機構１０１４を備える。印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３それぞれは３軸運動機構に接続されている。３軸運動機構１０１４は、第１方向駆動器、第２方向駆動器及び第３方向駆動器を有する。コントローラー１０１１は、第１方向駆動器が印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３を駆動してノズルの配置行方向において相対運動をさせるように制御する。コントローラー１０１１は、第２方向駆動器が印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３を駆動してノズルの配置列方向において相対運動をさせるように制御する。コントローラー１０１１は、第３方向駆動器が印刷ヘッド１０１２及び印刷台１０１３を駆動してノズルに垂直となる面方向において相対運動をさせるように制御する。これにより、対象３次元物体が形成される。

選択的に、予め設定されたパラメータは、ノズル印刷材料配置データ１０２５及び印刷パラメータである。

選択的に、印刷パラメータは、印刷ヘッド１０１２が対象３次元物体の各位置に対して実行する主走査動作の回数Ｎ、及び／又は対象３次元物体の印刷解像度を含む。

さらに、本願では、印刷ヘッド１０１２に順次に配列された複数のノズル列は、通常、補助材料、モデル材及び／又はサポート材を噴射するためのノズル列を含んでもよい。例えば、カラー印刷において、通常、透明材ノズル列及び／又は白色材ノズル列がさらに設けられており、印刷コストを節約させるために、モデル材料ノズル列などがさらに設けられてもよい。カンチレバー構造の印刷時には、３次元物体の印刷を支持するサポート構造を必要とするため、サポート材ノズル列を設ける必要がある。補助材料ノズル列及び／又はサポート材ノズル列それぞれは、第１方向Ｘにおいて順次に配列された一又は複数のノズル列を含んでもよい。補助材料ノズル列及び／又はサポート材ノズル列の具体的な配列順序及び第２方向における配置位置それぞれは、実際の必要に応じて設定されればよい。

具体的に、図１１は本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおけるノズル列の具体的な配置の模式図である。図１１に示すように、４つのノズル列Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋが第１方向Ｘにおいて順次に配列され、且つ第２方向Ｙにおいて位置がずれるように配置されており、ノズル列Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋとそれぞれに揃った４つの補助材料ノズル列Ｗ、Ｗ、Ｗ、Ｗ、及びノズル列Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋとそれぞれに揃ったサポート材ノズル列Ｓ、Ｓ、Ｓ、Ｓが、第１方向Ｘにおいて順次配置されている。

具体的に、ノズル列Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ及び４つのノズル列Ｗのうちの任意の４つのノズル列は、同一のピクセルの点に印刷を実行して１つのボクセルを形成することができる。例えば、ノズル列Ｃにおけるノズルの、特定のボクセルに対応する制御データが「０」であり、即ち、ノズル列Ｃにおける該ノズルが前記特定のボクセルでインクの噴射を実行しない場合、ノズル列Ｃと揃って設けられた補助材料ノズル列Ｗにおいて、該ノズルと揃ったノズルは、前記特定のボクセルに対応する制御データが「１」であり、即ち、該特定のボクセルで噴射を実行する。そのため、前記８つのノズル列の制御データ１０２７は、前述したようなデータ処理ステップに記載の方法により得られる。同様に、第１方向Ｘにおいて順次に配列され、且つ前記ノズル列Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋと一対一に揃った４つのノズル列Ｓの制御データは、前述したデータ処理ステップに記載の方法により得られる。ここで、印刷過程を簡単化させるために、前記ノズル列Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ、Ｗ及びＳの制御データ１０２７は、同一の基準に基づいてシフトしてもよい。

具体的に、図１２（ａ）は本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された初期制御データの模式図であり、図１２（ｂ）は本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された制御データの模式図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、前記印刷ヘッド１０１２のノズル列配置データに基づいて生成された初期制御データ及びノズル列位置ずれデータに基づいて生成された制御データ１０２７が、それぞれに図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されている。注意すべきことは以下の通りである。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）の図５（ａ）及び図５（ｂ）との相違は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において印刷ヘッド１０１２におけるノズル列の数が比較的に多いため、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において各ノズル列について１列のデータのみが示されており、同様に、格子が１つのボクセルを示し、格子における数字の「１」が、該当するノズル列が該位置で噴射を実行することを示し、格子における数字の「０」が、該当するノズル列が該位置で噴射を実行しないことを示し、前述した通り、ノズル列Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋの制御データ及び４つの補助材料ノズル列Ｗのデータが相補的であり、即ち、Ｃ、Ｙ、Ｍ、Ｋノズル列の制御データが「１」であれば、それと揃って設けられた補助材料ノズル列の制御データが「０」である。図１０に示すように、ノズル列位置ずれデータ１０２６は、ノズル列Ｃを基準とし、第１方向Ｘに沿って順次に配列された１２つのノズル列の位置が－Ｙ方向に沿って順次に０、Ｄ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４、０、Ｄ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４、０、Ｄ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４だけずれることを含むため、４パス印刷において、前記シフトを経て得た制御データ１０２７は、各ノズル列の制御データがノズル列Ｃの制御データを基準とし、Ｙ方向に沿って位置が順次に０ボクセルｑ分、２ボクセルｑ分、１ボクセルｑ分、３ボクセルｑ分、０ボクセルｑ分、２ボクセルｑ分、１ボクセルｑ分、３ボクセルｑ分、０ボクセルｑ分、２ボクセルｑ分、１ボクセルｑ分、３ボクセルｑ分だけずれている。具体的な成形過程は、前述した実施例１と一致するため、ここでは説明を省略する。

なお、図１３は本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドのノズル列の他の具体的な配置の模式図である。図１３に示すように、３つのノズル列Ｃ、Ｙ、Ｍが第１方向Ｘにおいて順次に配列され、且つ第２方向Ｙにおいて位置がずれるように配置されており、３つの補助材料ノズル列Ｗ、Ｗ、Ｗが第１方向Ｘにおいてノズル列Ｃ、Ｍ、Ｙとそれぞれに揃って設けられており、一又は複数のサポート材通路Ｓがノズル列Ｃ、Ｍ、Ｙと位置がずれるように設けられており、ここで、第１方向Ｘにおいて順次に配列され、且つ第２方向Ｙにおいて位置がずれるように配置されたノズル列Ｃ、Ｍ、Ｙと、３つのノズル列Ｗにおける任意の３つのノズル列とは、同一のピクセルの点に印刷を実行することができるため、６つのノズル列の制御データは、上記データ処理方法により得られる。２つのノズル列Ｓとノズル列Ｃ、Ｍ、Ｙとの位置がずれているため、同様に、上記データ処理方法によりその制御データを得て、各ノズル列の制御データ１０２７を生成することができる。

具体的に、図１４（ａ）は、本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された初期制御データの模式図であり、図１４（ｂ）は、本願の実施例２に係る３次元印刷システムにおける印刷ヘッドの配置に基づいて生成された初期制御データの模式図である。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、ノズル列位置ずれデータ１０２６は、ノズル列Ｃを基準として、第１方向Ｘに沿って順次に配列された８つのノズル列の位置が－Ｙ方向に沿って順次に０、Ｄ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４、０、Ｄ／２、Ｄ／４、３Ｄ／４だけずれることを含むため、４パス印刷において、シフトを経て得た制御データ１０２７は、各ノズル列の制御データがノズル列Ｃの制御データを基準としてＹ方向に沿って位置が順次に０ボクセルｑ分、２ボクセルｑ分、１ボクセルｑ分、３ボクセルｑ分、０ボクセルｑ分、２ボクセルｑ分、１ボクセルｑ分、３ボクセルｑ分だけずれている。具体的な成形過程は、前述した実施例１及び２と一致するため、ここでは説明を省略する。

本願では、マルチパス印刷において第２方向において位置がずれるように配置されたノズル列の制御データをシフトして、制御データのうち、最初Ｎ行のデータ及び最終Ｎ行のデータに一部のノズル列の制御データが存在しないようにすることにより、成形層の両端に傾斜面が生じることを避け、対象３次元物体の表面の成形精度を向上させることができる。

当業者であれは、以下のことが理解できる。上記各方法に係る実施例の全部又は一部のステップはプログラム指令に係るハードウェアにより実現される。前述したプログラムはコンピュータにより読み取られる記憶媒体に記憶されてもよい。該プログラムは、上記の各方法に係る実施例のステップを実行する。前述した記憶媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、又は光ディスクなど、プログラムのコードを記憶することが可能な媒体を含む。

なお、本願の説明において、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などで指示された方位又は位置関係は図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、本発明の説明の便宜上及び説明の簡素化の観点から記載されたものであるが、その対象となる装置又は要素は必ず特定の方位において、特定の方位から特定の構成で操作されなければならないことを指示又は示唆するものではなく、よって本発明を限定するものと理解されるべきではない。また、用語「第１」、「第２」などは説明目的で使用されるものであり、相対的な重要性を指示もしくは示唆する又はその対象となる技術特徴の数量を暗黙的に指示するものと理解されるべきではない。本発明の説明において、特に明確で具体的な限定をしていなければ、「複数」は２つ以上を意味する。

本願において、特に明確に規定又は限定されていなければ、用語「取付け」、「連結」、「接続」は広い意味を有するものとして理解さるべきである。例えば、固定して接続されていてもよいし、取り外し可能に接続されていてもよいし、又は一体として接続されていてもよい。機械的に接続されていてもよいし、電気的に接続されていてもよい。直接連結されていてもよいし、中間の媒介を介して間接的に連結されていてもよいし、又は２つの要素は内部で連通するもしくは２つの要素相互の作用関係に対して使用されてもよい。当業者であれば、状況に応じて本発明における上記の用語の意味を具体的に理解することができる。

なお、前述した実施例は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を制限するものではない。前述した実施例に基づいて本発明を詳しく説明したが、当業者であれば、前述した各実施例に記載の発明を変更し、又はその一部の技術的特徴を均等に置き換えることができ、これらの変更又は置き換えは、技術の本質を各実施例に係る発明の思想及び範囲から逸脱させることがないと理解できる。

１０１１ コントローラー
１０１２ 印刷ヘッド
１０１３ 印刷台
１０１４ ３軸運動機構
１０２１ 対象３次元物体のモデルデータ
１０２２ スライスモジュール
１０２３ スライスデータ
１０２４ 制御データ生成モジュール
１０２５ ノズル印刷材料配置データ
１０２６ ノズル列位置ずれデータ
１０２７ 制御データ
ｏｂｊ ３次元物体

Claims (13)

1. ３次元印刷システムを使用して対象３次元物体を印刷する３次元印刷方法であって、
   前記３次元印刷システムは、コントローラーと、前記コントローラーに電気的に接続される印刷ヘッド及び印刷台とを備え、前記印刷ヘッドは、行列に配置された複数のノズルを有し、少なくとも２つのノズル列は、行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置されており、
   対象３次元物体のモデルデータに基づいて初期制御データを生成することと、
   ノズル列位置ずれデータに基づいて前記初期制御データをシフトして制御データを生成することと、
   前記制御データに基づいて、前記印刷ヘッドが前記３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することと
   を含み、
   前記ノズル列位置ずれデータは、位置がずれるように配置された少なくとも２列の前記ノズルにおける前記ノズルの位置ずれ方向及び位置ずれ距離であり、
   前記Ｎは、前記印刷ヘッドの列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の列数の整数倍である
   ことを特徴とする３次元印刷方法。
2. 前記対象３次元物体のモデルデータに基づいて初期制御データを生成することは、
   前記対象３次元物体のモデルデータに基づいて３次元物体のスライスデータを生成することと、
   前記スライスデータ及び予め設定されたパラメータに基づいて初期制御データを生成することと
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の３次元印刷方法。
3. 前記予め設定されたパラメータは、ノズル印刷材料配置データ及び印刷パラメータであり、
   前記印刷パラメータは、前記印刷ヘッドが前記対象３次元物体の各位置に対して実行する主走査動作の回数Ｎ、及び／又は前記対象３次元物体の印刷解像度を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の３次元印刷方法。
4. 前記制御データに基づいて、前記印刷ヘッドが前記３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することは、
   前記制御データに基づいて、前記印刷ヘッド及び前記印刷台が前記ノズルの配置行方向において相対運動をして主走査動作を実行するように制御することと、
   次回の前記主走査動作を実行する前に、前記印刷ヘッド及び前記印刷台が前記ノズルの配置列方向において相対運動をするように制御することと、
   前記主走査動作を複数回繰り返して実行して、対象３次元物体の成形層を形成することと、
   前記印刷ヘッド及び前記印刷台が前記ノズルに垂直となる面方向において相対運動をするように制御して、複数の前記成形層を積み重ねて、前記対象３次元物体を印刷形成することとを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元印刷方法。
5. 前記各位置に実行するＮ回の前記主走査動作のうち、隣り合う２つの前記主走査の間に、前記コントローラーは、前記印刷ヘッドが前記ノズルの配置列方向において１つの進行距離に１つのシフト距離を加えた距離、又は１つの進行距離から１つのシフト距離を引いた距離だけ移動するように制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元印刷方法。
6. 前記シフト距離は、１ノズル間隔分をＮで割った商と等しく、前記進行距離は、複数のノズル間隔分又はゼロである
   ことを特徴とする請求項５に記載の３次元印刷方法。
7. 前記進行距離がゼロである場合に、前記各位置におけるＮ回の主走査動作が実行完了し、前記コントローラーは、実行完了した前記Ｎ回の主走査動作のうち、１回目の主走査動作における印刷ヘッドの位置に対して、前記印刷ヘッドが前記ノズルの配置列方向において１つの印刷ヘッドの長さ分の距離だけ移動するように制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の３次元印刷方法。
8. 前記初期制御データのシフト方向は前記位置ずれ方向と反対であり、前記初期制御データのシフト距離は前記位置ずれ距離と等しい
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元印刷方法。
9. 前記制御データのうち、最初Ｎ行のデータ及び最終Ｎ行のデータには、一部のノズル列の制御データが存在しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の３次元印刷方法。
10. コントローラーと、前記コントローラーに電気的に接続される印刷ヘッド及び印刷台とを備え、
    前記印刷ヘッドは、行列に配置された複数のノズルを有し、少なくとも２つのノズル列は、行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置されており、
    対象３次元物体のモデルデータに基づいて初期制御データを生成するとともに、ノズル列位置ずれデータに基づいて前記初期制御データをシフトして制御データを生成するための制御データ生成モジュールをさらに備え、
    前記ノズル列位置ずれデータは、位置がずれるように配置された少なくとも２列の前記ノズルにおける前記ノズルの位置ずれ方向及び位置ずれ距離であり、
    前記コントローラーは、前記制御データに基づいて、前記印刷ヘッドが前記３次元物体の各位置に対してＮ回の主走査動作を実行するように制御して、対象３次元物体を印刷形成することに使用され、
    前記Ｎは、前記印刷ヘッドの列方向において位置がずれるように配置されたノズル列の列数の整数倍である
    ことを特徴とする３次元印刷システム。
11. 印刷対象の３次元物体のモデルデータに基づいて３次元物体のスライスデータを生成するためのスライスモジュールをさらに備え、
    前記制御データ生成モジュールは、さらに、前記スライスデータ及び予め設定されたパラメータに基づいて初期制御データを生成することに使用され、
    前記初期制御データのシフト方向は前記位置ずれ方向と反対であり、前記初期制御データのシフト距離は前記位置ずれ距離と等しい
    ことを特徴とする請求項１０に記載の３次元印刷システム。
12. ３軸運動機構をさらに備え、
    前記印刷ヘッド及び前記印刷台それぞれは、前記３軸運動機構に接続され、前記３軸運動機構は、第１方向駆動器、第２方向駆動器及び第３方向駆動器を有し、
    前記コントローラーは、前記第１方向駆動器が前記印刷ヘッド及び前記印刷台を駆動して前記ノズルの配置行方向において相対運動をさせるように制御し、
    前記コントローラーは、前記第２方向駆動器が前記印刷ヘッド及び前記印刷台を駆動して前記ノズルの配置列方向において相対運動をさせるように制御し、
    前記コントローラーは、前記第３方向駆動器が前記印刷ヘッド及び前記印刷台を駆動して前記ノズルに垂直となる面方向において相対運動をさせるように制御する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の３次元印刷システム。
13. 前記印刷ヘッドは、
    行方向において順次に配列され、且つ列方向において位置がずれるように配置された複数の主材料ノズル列と、
    行方向において前記複数の主材料ノズル列とそれぞれに揃って配置された複数の補助材料ノズル列と
    を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の３次元印刷システム。

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