JP6560756B2 - 多重構造３ｄ物体の印刷 - Google Patents

Description

３次元（３Ｄ）印刷は、デジタルモデルから３次元物体を形成するために材料の連続する層が配置される積層造形プロセスである。積層造形では、焼結、押し出し成形、及び放射線照射を含むプロセスによって、材料の連続する層を、溶解し、固まらせ、または凝固させることによって結合することができる。そのようなシステムによって製作された物体の品質、外観、強度及び機能性は、使用される積層造形技術のタイプに応じて変わりうる。典型的には、コストがより低いシステムを用いた場合には、品質がより低くかつ強度がより低い物体が製作されうるが、コストがより高いシステムを用いた場合には、品質がより高くかつ強度がより高い物体が製作されうる。

（補充可能性あり）

以下、添付の図面を参照していくつかの例を説明する。
多重構造３Ｄ物体を製造するための３次元（３Ｄ）印刷システムの１例を示す。 図１ａの３Ｄ印刷システムによって形成することができる多重構造３Ｄ物体の１例を示す。 ３Ｄ物体の多重構造を処理するなどの、３Ｄ印刷システムの機能を実行するためのエンジンを備える３Ｄ印刷システムの例示的なコントローラを示す。 ３Ｄ印刷システムによる多重構造３Ｄ物体の製作に関連する例示的な方法を示すフローチャートである。 ３Ｄ印刷システムによる多重構造３Ｄ物体の製作に関連する例示的な方法を示すフローチャートである。 ３Ｄ印刷システムによる多重構造３Ｄ物体の製作に関連する例示的な方法を示すフローチャートである。 多重構造３Ｄ物体を製造するための３Ｄ印刷システムの別の例を示す。 多重構造３Ｄ物体を製造するための３Ｄ印刷システムの別の例を示す。 多重構造３Ｄ物体を製造するための３Ｄ印刷システムの別の例を示す。 多重構造３Ｄ物体を製造するための３Ｄ印刷システムの別の例を示す。 多重構造３Ｄ物体を製造するための３Ｄ印刷システムの別の例を示す。 多重構造３Ｄ物体を製造するための３Ｄ印刷システムの別の例を示す。 図面全体を通じて、同じ参照番号は、類似の（必ずしも同じではない）要素を示している。

３次元（３Ｄ）印刷のいくつかの例では、３Ｄ物体は、光領域処理（lightarea processing）技術を用いて形成される。光領域処理の間、易焼結性材料などの造形材料の層全体が放射線にさらされる。易焼結性の造形材料の選択された領域が溶解（すなわち融合ないし合体）し、その後、凝固または硬化して３Ｄ物体の層になる。いくつかの例では、合体剤（または合体助剤。以下同じ）または融剤（fusing agent）が、該易焼結性材料の該選択された領域に接触するように選択的に加えられる。該融剤は、易焼結性材料の該層に浸透し、及び該易焼結性材料の外面上に広がることができる。該融剤は、放射を吸収して、吸収した放射を熱エネルギーに変換することができ、該熱エネルギーによって、融剤に接触している該易焼結性材料が溶解するかまたは焼結する。これによって、該易焼結性材料が、溶解し、固まり、硬化などして、３Ｄ物体の層が形成される。このプロセスを易焼結性材料の多くの層について繰り返すことによって、それらの層を結合させて、該３Ｄ物体を形成することができる。

３Ｄカラー物体を印刷するときには、一般に、該物体の所望の色と該物体の機械的性質との間にトレードオフがある。それらの層を共に焼結し及び溶解（ないし融合）するために該易焼結性材料により多くの熱エネルギーが加えられるときには、大きな機械的強度及び高い機能性を有するより密度の高い３Ｄ物体を製作することができる。焼結に利用できる熱エネルギーの量は、該融剤が該放射線を吸収する強度に部分的に依存し、該融剤の放射線吸収率は、該融剤の色に部分的に依存する。たとえば、シアンまたはマゼンタまたはイエロー（ＣまたはＭまたはＹ）の色の染料を有する近赤外染料系融剤の吸収強度は、一般に、カーボンブラック系融剤の吸収強度よりも小さい。したがって、該易焼結性材料の溶解のレベルは、３Ｄ印刷されたカラー物体の場合の方が、同様にして製作された３Ｄ印刷された黒色物体の場合よりも小さいものでありえ、その結果、比較するのに適当な黒色物体よりも密度が低くかつ機械的強度が小さくかつ機能性が低いカラー物体が得られることになる。溶解のレベルがより高い（たとえば温度がより高い）場合には、黒色物体に匹敵する機械的強度を有する、密度がより高いカラー物体を製作することができる。しかしながら、カラー物体に対してより高い溶解レベルを使用すると、しばしば、該融剤の元の色から色が変わってしまう。いくつかの例では、この色変化は、重大であり、当初意図していた色ではない３Ｄ物体を生じる結果となりうる。３Ｄ印刷されたカラー物体の所望の色と機械的性質の間のトレードオフを軽減するための努力がなされている。

本明細書に開示されている３次元（３Ｄ）印刷の例は、３Ｄ黒色物体の密度及び機械的強度に匹敵するより高い密度及び改善された機械的強度を有し、色が鮮明な３Ｄカラー機能性物体の製作を可能にする。一般に、３Ｄ印刷プロセスは、多重構造（または多層構造。以下同じ）の３Ｄ物体（以下、多重構造３Ｄ物体という）の製作を可能にし、この場合、それぞれの構造（または層）は、特定の構造的特性及び／又は視覚的特性を得るために独自に処理される。多重構造３Ｄ物体内のそれぞれの構造の独自処理によって、たとえば、高い機械的強度を有する高密度構造、及び、所望の色にぴったりと一致する鮮明な色を有するそれより密度が低い構造を備える３Ｄ物体を製作することができる。特定の例では、多重構造３Ｄ物体は、密度が高くかつ機械的強度が高い内部（の）コア構造を備えることができ、該コア構造は、それより密度が低くかつ高品質の鮮明な色を有する外部（の）シェル構造によって囲まれている。したがって、多重構造３Ｄ物体内のそれぞれの構造を、該それぞれの構造について所望の特性を得るために選択された（互いに）異なる３Ｄ印刷処理パラメータを用いて、処理することができる。

１例では、多重構造３Ｄ物体を印刷する方法は、易焼結性材料の層を形成するステップを含む。該方法は、第１の組の処理パラメータを用いて該易焼結性材料の第１の部分を処理するステップと、第２の組の処理パラメータを用いて該易焼結性材料の第２の部分を処理するステップを含む。これらの処理された第１の部分と第２の部分は、該多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部と第２の構造の一部をそれぞれ形成する。

別の例では、多重構造３Ｄ物体を印刷するためのシステムは、易焼結性材料用の支持体を受けるための支持部材受け部、及び、該支持体上に易焼結性材料の層を供給するための易焼結性材料供給器を受けるための供給器受け部を備える。該システムはまた、易焼結性材料の該層に複数組の処理パラメータを適用するための多重構造処理モジュールを備え、それぞれの組の処理パラメータは、該３Ｄ物体の異なる構造の形成を容易にする。

別の例では、非一時な機械可読記憶媒体が命令を格納しており、該命令は、３Ｄ印刷装置のプロセッサによって実行されると、該３Ｄ印刷装置をして、製作用台（製作ベッド）上に易焼結性材料の第１の層を形成させ、及び、第１の組の処理パラメータを用いて易焼結性材料の該第１の層を処理させる。該命令はさらに、該印刷装置をして、該製作用台上に易焼結性材料の第２の層を形成させ、及び、第２の組の処理パラメータを用いて該第２の層を処理させる。易焼結性材料の処理されたそれらの第１の層と第２の層は、多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部と第２の構造の一部をそれぞれ構成する。

図１ａは、鮮明な色を有し、かつ、黒色部分に匹敵する高い機械的強度を有する高い密度部分を有する多重構造３Ｄカラー物体を製造するための例示的な３Ｄ印刷システム１００を示している。例示的な３Ｄ印刷システム１００は、独自の組の処理パラメータを用いて、多重構造３Ｄ物体内のそれぞれの構造を処理することを可能し、ここで、該独自の組の処理パラメータを用いることによって、（互いに）異なる機械的強度特性及び（互いに）異なる色特性などの（互いに）異なる特性を有する異なる構造を該３Ｄ物体内に生成することができる。

図１ａに示されているように、３Ｄ印刷システム１００は、支持部材（支持体ともいう）１０２を備えている。いくつかの例では、支持部材１０２を、支持部材受け部１０３に取り付けることができ、かつ該受け部１０３から取り外すことができる脱着可能な支持部材とすることができる。支持部材１０２は、多重構造３Ｄカラー物体などの３Ｄ物体を形成するための易焼結性材料（図１ａには示されていない）を受けて保持するための製作用台（製作ベッド）として機能する。１例では、支持部材１０２は、約１０ｃｍ×１０ｃｍ〜約１００ｃｍ×１００ｃｍの範囲内の寸法を有するが、支持部材１０２は、形成される３Ｄ物体に応じて、これよりも大きいかまたは小さい寸法を有することができる。

易焼結性材料供給器１０４は、支持部材１０２上に易焼結性材料の層を供給する。いくつかの例では、易焼結性材料供給器１０４を、供給器受け部１０５に取り付けることができ、かつ該受け部１０５から取り外すことができる脱着可能な易焼結性材料供給器１０４とすることができる。適切な易焼結性材料供給器の例には、ワイパーブレード、ローラー、及びこれらの組み合わせが含まれる。図６ａ〜図６ｆを参照してさらに説明するように、いくつかの例では、易焼結性材料供給器１０４は、易焼結性材料を支持部材１０２上に押し出すための供給台（供給ベッド）及び製作ピストンを備えることができる。易焼結性材料を、ホッパーやその他の適切な供給システムから易焼結性材料供給器１０４に供給することができる。図１ａに示されている例示的なシステム１００では、易焼結性材料供給器１０４は、該易焼結性材料の層を堆積（または配置）するために支持部材１０２の長さ方向（Ｙ軸方向）に移動する。

後述するように、易焼結性材料の第１の層が支持部材１０２上に堆積（ないし配置）させられ、その後、易焼結性材料の後続の層が、その前に堆積し（て固化し）た層上に堆積させられる。したがって、易焼結性材料の新しい層を堆積するときに、直前に形成された層の表面と（融剤供給器１０６ａ及び装飾剤供給器１０６ｂとして示されている）剤供給器１０６の下面との間に所定のギャップ（間隙）が維持されるように、支持部材１０２をＺ軸に沿って可動とすることができる。他の例では、かかる所定のギャップを維持するために、支持部材１０２をＺ軸に沿って固定して、剤供給器１０６をＺ軸に沿って可動とすることができる。

剤供給器１０６は、融剤供給器１０６ａ及び装飾剤供給器１０６ｂによって、支持部材１０２に供給された易焼結性材料の層の一部分に選択的に、融剤及び／又は装飾剤（装飾剤：detailing agent。（たとえば表面を滑らかに仕上げるための）仕上げ材）をそれぞれ供給する。たとえば、融剤供給器１０６ａは、支持部材１０２上に供給された易焼結性材料の層の選択された部分に融剤を供給することができ、装飾剤供給器１０６ｂは、易焼結性材料の該層の同じ部分に及び／又は該層の他の部分に装飾剤を供給することができる。剤供給器１０６ａ及び１０６ｂは、それぞれ、融剤の供給源と装飾剤の供給源を備えることができ、または、剤供給器１０６ａと１０６ｂを、それぞれ、融剤の別個の（分離している）供給源と装飾剤の別個の（分離している）供給源に動作可能に接続することができる。

他のタイプの剤供給器が可能であり、それらも本明細書において考慮されているが、図１ａの例示的な３Ｄ印刷システム１００に示されている剤供給器１０６（すなわち１０６ａ、１０６ｂ）は、サーマルインクジェットプリントヘッドや圧電インクジェットプリントヘッドなどの１つまたは複数のプリントヘッドを備えている。プリントヘッド１０６ａ、１０６ｂを、ドロップオンデマンドプリントヘッド、または、コンティニュアスドロッププリントヘッドとすることができる。プリントヘッド１０６ａと１０６ｂを用いて、融剤と装飾剤を（これらの剤が適切な流体の形態であるときに）それぞれ選択的に供給することができる。印刷システム１００の他の例では、単一のプリントヘッド１０６を用いて、融剤と装飾剤の両方を選択的に供給することができる。そのような１つの例では、該単一のプリントヘッド１０６上の第１の組のプリントヘッドノズルが融剤を供給することができ、該単一のプリントヘッド１０６上の第２の組のプリントヘッドノズルが装飾剤を供給することができる。後述するように、融剤と装飾剤の各々は、プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂからそれらの剤を供給できるようにするために、水や（１以上の）共溶媒や（１以上の）界面活性剤などの水性媒体を含んでいる。

それぞれのプリントヘッド１０６は、ノズルの配列（アレイ）を有することができ、それらのプリントヘッドは、それらのノズルを通じて流体の滴を選択的に噴射することができる。１例では、それぞれの滴を約１０ピコリットル（pl）／滴の程度とすることができるが、これより大きいかまたは小さい滴サイズ（たとえば滴径）を使用できることも考慮されている。いくつかの例では、プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂは、可変サイズの滴を供給することができる。１例では、プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂは、約３００ドット／インチ（ＤＰＩ）〜約１２００ＤＰＩの範囲内の分解能で融剤及び装飾剤の滴を供給することができる。他の例では、プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂは、これより高いかまたは低い分解能で融剤及び装飾剤の滴を供給することできる。滴の速さ（速度）を、約５ｍ／秒〜約２４ｍ／秒の範囲内とすることができ、噴射周波数を約１kHz〜約１００kHzの範囲内とすることができる。プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂを印刷システム１００の一体部分とすることができ、または、プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂをユーザーが交換可能なものとすることができる。プリントヘッド１０６ａ及び１０６ｂがユーザーが交換可能なものである場合には、それらのプリントヘッドを、適切な供給器受け部もしくはインターフェースモジュール（不図示）に取り外し可能に挿入可能なものとすることができる。

図１ａに示されているように、剤供給器１０６ａと１０６ｂの各々は、ページワイドアレイ（ページ幅配列）構成をなすように、支持部材１０２の全幅にわたることを可能にする長さを有している。１例では、該ページワイドアレイ構成は、複数のプリントヘッドの適切な配列によって実現される。別の例では、該ページワイドアレイ構成は、ノズルの配列が支持部材１０２の幅にわたることができるようにするための長さを有する該ノズルの配列を有する単一のプリントヘッドによって実現される。印刷システム１００のさらに別の例では、剤供給器１０６ａ及び１０６ｂは、これらが支持部材１０２の全幅にわたらないようにすることを可能にするより短い長さを有することができる。

いくつかの例では、剤供給器１０６ａ及び１０６ｂは、図示のＹ軸に沿った方向に支持部材１０２の全長さ（全長）にわたってこれらの剤供給器を双方向に移動させることを可能にするための可動式キャリッジ（可動台）に取り付けられる。これは、１回のパス（通行）で、支持部材１０２の全幅及び全長さにわたって融剤及び装飾剤を選択的に供給することを可能にする。他の例では、剤供給器１０６ａ及び１０６ｂが定位置に留まっているときに、支持部材１０２は、剤供給器１０６ａ及び１０６ｂに対して移動することができる。

本明細書で使用されている「幅」という用語は、図１ａに示さているＸ軸及びＹ軸に平行な面内の最も短い寸法を一般に意味し、本明細書で使用されている「長さ」という用語は、その面内の最も長い寸法を一般に意味する。しかしながら、他の例では、「幅」という用語は「長さ」という用語と交換可能である。１例として、剤供給器１０６は、これが支持部材１０２の全長さにわたることができるようにする長さを有することができ、一方、可動式キャリッジは、支持部材１０２の幅全体にわたって双方向に移動することができる。

剤供給器１０６ａ及び１０６ｂが、支持部材１０２の全幅にわたることができるようにするだけの長さを有していない例では、剤供給器１０６ａ及び１０６ｂはさらに、図示のＸ軸方向に支持部材１０２の幅全体にわたって双方向に可動である。この構成は、複数回のパス（通行）を使って、支持部材１０２の全幅及び全長さにわたって融剤及び装飾剤を選択的に供給することを可能にする。

図１ａに示されているように、３Ｄ印刷システム１００は、放射線Ｒを放射するための放射源１０８を備えている。放射源１０８を、たとえば、赤外線（ＩＲ）硬化ランプ、近赤外線硬化ランプ、ＵＶ硬化ランプ、可視光硬化ランプ、赤外線（ＩＲ）発光ダイオード（発光ダイオード＝ＬＥＤ）、近赤外線発光ダイオード、ＵＶ発光ダイオード、可視光発光ダイオード、または特定波長のレーザーを含む様々な手段で実施することができる。使用される放射源１０８は、使用される融剤の種類に少なくとも部分的に依存する。放射源１０８を、たとえば、（１以上の）プリントヘッド１０６をも保持するキャリッジ（不図示）に取り付けることができる。該キャリッジは、放射源１０８を支持部材１０２に隣接する位置に移動させることができる。別の例では、放射源１０８は、易焼結性材料の堆積した層、融剤、及び装飾剤にエネルギーを加えて、該易焼結性材料の一部を固化させることができる。１例では、放射源１０８は、支持部材１０２上に堆積した該材料にエネルギーを均一に加えることができる単一のエネルギー源である。別の例では、放射源１０８は、該堆積した材料にエネルギーを均一に加えるための（複数の）エネルギー源の配列を備えている。

いくつかの例では、放射源１０８は、支持部材１０２上に堆積した易焼結性材料の層の全表面に実質的に均一にエネルギーを加えることができる。このタイプの放射源１０８を、非集束エネルギー源と呼ぶことができる。易焼結性材料の層全体を同時にエネルギーにさらすことは、３次元物体を生成する速さを速くするのに役立ちうる。

図１ａに示されているように、例示的な３Ｄ印刷システム１００は、コントローラ１１０を備えている。図１ａに示されている例示的なコントローラ１１０は、多重構造３Ｄ物体内のそれぞれの構造に対して（互いに）異なる処理パラメータを使用して、該多重構造３Ｄ物体を形成するように印刷システム１００を制御するのに適している。易焼結性材料の層内のベースとなる易焼結性材料のそれぞれ異なる部分に、及び／又は易焼結性材料の異なる層に、それぞれ異なる処理パラメータを適用することは、（多重構造３Ｄ物体の）それぞれの構造が（互いに）異なる特性（（互いに）異なる機械的強度や（互いに）異なる色品質など）を有することができる該多重構造３Ｄ物体の製造を可能にする。

コントローラ１１０は、一般に、プロセッサ（ＣＰＵ）１１２及びメモリ（記憶装置）１１４を備えており、さらに、３Ｄ印刷システム１００の様々な構成要素と通信しかつそれらの構成要素を制御するためのファームウェア及びその他の電子回路を備えることができる。メモリ１１４は、揮発性メモリ要素（すなわちＲＡＭ）と不揮発性メモリ要素（すなわち、ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フラッシュメモリなど）の両方を備えることができる。メモリ１１４の構成要素は、３Ｄ印刷システム１００のプロセッサ１１２によって実行可能な機械可読符号化プログラム命令、データ構造、プログラム命令モジュール、ＪＤＦ（ジョブ定義フォーマット）、及びその他のデータ及び／もしくは命令の格納部（記憶手段）を提供する非一時的な機械可読（たとえばコンピューター／プロセッサが読み取ることができる）媒体を構成する。メモリ１１４に格納されている命令の例には、多重構造処理モジュール１１６に関連付けられた命令が含まれ、格納されているデータの例には、供給制御データ１２０が含まれる。モジュール１１６は、３Ｄ印刷システム１００に、図３、図４、図５にそれぞれ関して後述する方法３００、４００、５００の処理などの種々の一般的な機能及び／もしくは特定の機能を実行させるためにプロセッサ１１２によって実行可能なプログラム命令を含むことができる。

メモリ１１４に格納されているプログラム命令、データ構造、モジュールなどを、本明細書に記載されている例などの種々の例を実施するためにプロセッサ１１２が実行することができるインストールパッケージの一部とすることができる。したがって、メモリ１１４を、ＣＤ、ＤＶＤ、もしくはフラッシュドライブなどの可搬媒体、または、サーバー（該サーバーからインストールパッケージをダウンロードしてインストールすることができる）によって保持されているメモリとすることができる。別の例では、メモリ１１４に格納されているプログラム命令、データ構造、モジュールなどを、すでにインストールされている１つまたは複数のアプリケーションの一部とすることができ、この場合、メモリ１１４は、ハードドライブなどの集積メモリを含むことができる。

上記したように、コントローラ１１０は、多重構造３Ｄ物体内のそれぞれ異なる構造を処理するためのそれぞれ異なるパラメータを用いて多重構造３Ｄ物体を形成するように３Ｄ印刷システム１００を制御する。いくつかの例では、コントローラ１１０は、印刷システム１００内の易焼結性材料の供給、融剤及び装飾剤の供給、及び放射の供給を管理して、多重構造３Ｄ物体の製造を容易にするために、メモリ１１４からの供給制御データ１２０及び（たとえば命令モジュール１１６からの）プログラム命令を使用する。

より具体的には、コントローラ１１０は、コンピューターなどのホストシステムから供給制御データ１２０を受け取って、該データ１２０をメモリ１１４に格納する。データ１２０は、たとえば、印刷される多重構造３Ｄ物体を定義ないし画定するオブジェクトファイルまたは印刷ジョブを表す。３Ｄ物体を定義するそのようなファイルは、融剤の印刷流体（たとえばインク）濃度や、易焼結性材料の層の異なる部分への及び／もしくは易焼結性材料の異なる層への融剤及び装飾剤の選択的な供給などの様々な処理の側面を制御するために使用される処理パラメータ１１８を含むことができる。一般に、処理パラメータ１１８は、３Ｄ印刷プロセスの前もしくは該プロセス中に印刷システム１００によってまたは該システム１００内で調節することができる任意のパラメータもしくは任意の組のパラメータを含むことができ、これらのパラメータによって、印刷される３Ｄ物体の種々の特性を変えることが可能である。たとえば、処理パラメータ１１８は、３Ｄ物体を形成するために使用される易焼結性材料の各層の厚さ、易焼結性材料の層の異なる部分へと噴射される融剤の量、易焼結性材料の異なる層へと噴射される融剤の量、融剤に加えられるインクの色、融剤のインク濃度（すなわち、融剤内のインクの量。インク密度ともいう）、易焼結性材料の層の異なる部分に対する放射線照射の継続時間（期間）、易焼結性材料の異なる層に対する放射線照射の持続時間（期間）、及び放射源から加えられる放射強度などを制御するパラメータを含むことができる。したがって、処理パラメータ１１８は、印刷される３Ｄ物体の所望の特性を得るように設計された最適化された処理プロファイルを提供する複数のパラメータまたは複数組のパラメータを含むことができる。

易焼結性材料の異なる層に対する及び／又は易焼結性材料の単一の層内の易焼結性材料の異なる部分に対する異なる処理パラメータ１１８の適用は、多重構造３Ｄ物体の製造を可能にし、この場合、該３Ｄ物体内の異なる構造を、（それらの構造が）異なる部分密度、異なる機械的強度、及び異なる色特性などの（互いに）異なる特性を有するように形成することができる。したがって、データ１２０は、印刷システム１００における多重構造３Ｄ物体用の３Ｄ印刷ジョブを定義する印刷ジョブデータ、コマンド及び／又はコマンドパラメータを含む。コントローラ１１０のプロセッサ１１２は、データ１２０からの印刷ジョブを用いて、印刷システム１００の構成要素（たとえば、支持部材１０２、易焼結性材料供給器１０４、剤供給器１０６、放射源１０８）を制御して、多重構造３Ｄ物体を、より詳細に後述する３Ｄ印刷処理によって一層ずつ形成するための（たとえばモジュール１１６からの）命令を実行する。

図１ｂは、３Ｄ印刷システム１００によって形成することができる多重構造３Ｄ物体１２２の１例を示している。図１ｂは、多重構造３Ｄ物体１２２の透視図（または斜視図）と断面図の両方を示している。図１ｂに示されているように、第１の外側構造１２４は、第２の内側構造１２６すなわちコア構造の周りにシェル（殻）を形成している。この例では、コア１２６は、３Ｄ印刷システム１１０によって、高い密度及び高い機械的強度という特性を有するコアをもたらす高い溶解レベルを提供する処理パラメータ１１８を用いて形成される。より高い溶解レベルを提供する処理パラメータの例は、インク濃度がより高い融剤、及び、溶解中に易焼結性材料内により大きな熱エネルギーを生成するより長い時間にわたる強度がより強い放射線の照射を含むことができる。このようなより高い溶解レベルは、完成した物体の色が融剤の元の色から変化するという現象を引き起こす場合がある。したがって、図１ｂの例示的な多重構造３Ｄ物体１２２では、低減された溶解レベルを提供する異なる処理パラメータ１１８が、シェル構造１２６を形成するために使用される。低減された溶解レベルは、密度及び機械的強度はより低いという特性を有するが、融剤の元の色にぴったりと一致するより鮮明な色を有するシェル構造１２６をもたらす。より低い溶解レベルを提供する処理パラメータの例は、インク濃度がより低い融剤、及び、溶解中に易焼結性材料内により小さな熱エネルギーを生成するより短い時間にわたる強度がより弱い放射線の照射を含むことができる。

図１ａを再度参照すると、多重構造処理モジュール１１６は、供給制御データ１２０にしたがって支持部材１０２上への易焼結性材料の層の供給を制御するために実行可能なプログラム命令を含んでいる。さらに、モジュール１１６からの命令は、該易焼結性材料の層の選択された部分への溶剤（該溶剤は、供給制御データ１２０にしたがって３Ｄ物体の断面を「画像化する」すなわち画定する）の供給を制御するために実行可能である。たとえば、コントローラ１１０は、モジュール１１６からの命令を実行することによって、プリントヘッド１０６ａをして、制御データ１２０にしたがって３Ｄ物体の断面を画像化し／画定するために、液状の融剤を易焼結性材料の層の選択された部分に噴射させる（すなわち、吐出させ、配置ないし付着させ、加えさせる）ことができる。３Ｄ物体内の異なるそれぞれの構造の形成を容易にするために、処理パラメータ１１８及びその他の制御データ１２０にしたがって、（易焼結性材料の層のそれぞれ異なる部分間で互いに）異なる量及び異なるインク濃度の融剤を、易焼結性材料の層のそれぞれ異なる部分に加えることができる。いくつかの例では、モジュール１１６からの命令はさらに、該易焼結性材料の層上への装飾剤の供給を制御するために実行される。たとえば、コントローラ１１０は、モジュール１１６からの命令を実行することによって、プリントヘッド１０６ｂをして、供給制御データ１２０にしたがって、易焼結性材料の該層の選択された他の部分に及び／又は該層の同じ部分に液状の装飾剤を噴射させることができる。

コントローラ１１０はさらに、多重構造処理モジュール１１６内の他の命令を実行することによって、融剤（いくつかの場合には、さらに装飾剤）が易焼結性材料上に噴射された後で、該易焼結性材料の各層に対する放射源１０８からの放射線の照射を制御することができる。たとえば、処理パラメータ１１８及びその他の制御データ１２０にしたがって、異なる強度で照射し及び異なる時間にわたって照射するなどの種々のやり方で放射線を照射するように放射源１０８を制御することができる。放射源１０８からの放射線をそのように異なるやり方で照射することによって、３Ｄ物体におけるそれぞれ異なる機械的性質及び視覚的特性を有する異なる構造の形成を容易にすることができる。いくつかの例では、溶解処理が後に続く最初の溶解前処理時などに照射するというように複数の処理において放射線を照射することができる。易焼結性材料の層を横断するように放射源１０８を短時間だけ走査させる（動かす）ことによって、放射線を照射して、該層の「たった今画像化された」領域（すなわち、たった今融剤を受け取った領域）の温度を、周囲の易焼結性材料の温度までもしくはそれよりもわずかに高い温度まで上げることができる。次の溶解処理において、該易焼結性材料の層を横断するように放射源１０８をゆっくりとより長い時間にわたって走査させながら（動かしながら）放射線を加え、これによって、該たった今画像化された領域の温度を、該層の該たった今画像化された領域を完全に溶解するずっと高い温度まで上げることができる。いくつかの例では、そのような放射の走査期間及び放射強度を、易焼結性材料の同じ層において及び／又は易焼結性材料の異なる層間で変えることができる。

上記したように、コントローラ１１０はさらに、３Ｄ印刷システム１００の様々な構成要素と通信しかつそれらの構成要素を制御するためのファームウェア及びその他の電子回路を備えることができる。したがって、３Ｄ印刷システム１００のいくつかの例では、モジュール１１６などの命令モジュールの機能を、３Ｄ印刷システム１００のそれぞれのエンジン（たとえば多重構造処理エンジン）として実施することができ、この場合、それぞれのエンジンは、該エンジンの機能を実施するためのハードウェアとプログラムの任意の組み合わせを含むことができる。したがって、図２に示されているように、３Ｄ印刷システム１００のコントローラ１１０’は、多重構造処理エンジン１１６’を備えることができる。エンジン１１６’は、たとえば、図３、図４、図５に関してそれぞれ後述する方法３００、４００、５００における処理などの指定された機能を実行するためのハードウェアとプログラムの種々の組み合わせを含むことができる。エンジン１１６’のハードウェアは、たとえば、個別の電子部品（または電子的構成要素）、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、プロセッサ、及びメモリを備えることができ、一方、該プログラム命令を、該エンジンのメモリ及び／又はメモリ１１４に格納することができ、及び、該指定された機能を実行するためにプロセッサによって実行することができる。

図３、図４、及び図５は、それぞれ、３Ｄ印刷システム１００などの３Ｄ印刷システムによる多重構造３Ｄカラー機能性物体の製作に関連する例示的な方法３００、４００、及び５００を示すフローチャートである。方法３００〜５００は、図１ａ、図１ｂ、図２、及び（後述する）図６ａ〜図６ｆに関して本明細書で説明されている例に関連付けられており、それらの方法において示されている処理の詳細は、それらの例の関連する説明中に見出すことができる。方法３００〜５００の処理を、図１ａに示されているメモリ１１４などの非一時的な機械可読（たとえばコンピューター／プロセッサが読み取ることができる）媒体に格納されたプログラム命令として具現化することができる。いくつかの例では、方法３００〜５００の処理を、メモリ１１４に格納されているモジュール１１６からの命令などのプログラム命令を読み出して実行する（図１ａに示されている）プロセッサ１１２などのプロセッサによって実施することができる。いくつかの例では、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などのハードウェア及び／又はその他のハードウェア要素（もしくはこれらの組み合わせ）だけを含むか、または、それらのうちの任意のものとプロセッサによって実行可能なプログラム命令とを組み合わせて含む３Ｄ印刷システムのエンジンを用いて、方法３００〜５００の処理を実施することができる。

いくつかの例では、方法３００〜５００は、２以上の実施例を含むことができ、方法３００〜５００の異なる実施例は、図３〜図５のそれぞれのフローチャートに示されている全ての処理を利用しなければならないというわけではない。したがって、方法３００〜５００の処理は、それらのフローチャート内で特定の順番で提示されているが、それらの提示の順番は、それらの処理を実際に実施できる順番に関して限定することも、それらの処理の全てを実施できるか否かに関して限定することも意図するものではない。たとえば、方法４００の１つの実施例は、いくつかの初めの処理を、１以上の後続の処理を実行することなく実行することによって実現されることができ、方法４００の別の実施例は、全ての処理を実行することによって実現されることができる。

ここで、図３のフローチャートを参照すると、多重構造３次元（３Ｄ）物体を印刷する例示的な方法３００は、易焼結性材料の層を形成するブロック３０２から開始する。易焼結性材料の層を形成することは、たとえば、易焼結性材料の層を、３Ｄ印刷システムの支持部材または製作用台上に加え、または配置しもしくは付着させ、または堆積させ、または設け、または構築し、またはその他のやり方で置くことを含むことができる。易焼結性材料を形成する１つの例は、図６ａ〜図６ｆを参照して後述するように、易焼結性材料を該支持部材上に押し出すための供給台（供給ベッド）などの易焼結性材料供給器を使用することを含む。

方法３００は、続いて、ブロック３０４及び３０６にそれぞれ示されているように、第１の組の処理パラメータを用いて該易焼結性材料の第１の部分を処理し、及び、第２の組の処理パラメータを用いて該易焼結性材料の第２の部分を処理することができる。例示的な方法３００では、ブロック３０８に示されているように、これらの処理された第１の部分及び第２の部分は、それぞれ、多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部と第２の構造の一部を形成する。

次に、図４のフローチャートを参照して、多重構造３Ｄ物体を印刷する例示的な方法４００を説明するが、方法４００は、方法３００の処理の一部に追加された処理、または該一部に代わる処理を含む。方法４００は、易焼結性材料の第１の層を形成するブロック４０２から開始する。上記したように、易焼結性材料の層を形成することは、３Ｄ印刷システムの支持部材または製作用台上に易焼結性材料の層を配置（ないし堆積）する（たとえば、易焼結性材料を該支持部材上に押し出すための易焼結性材料供給器を使用するなどの）種々のやり方を含むことができる。

方法４００は、続いて、ブロック４０４に進んで、第１の組の処理パラメータを用いて該易焼結性材料の第１の部分を処理する。ブロック４０４に示されているように、処理された該第１の部分は、多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部を形成し、該第１の構造は、コア構造を囲むシェル構造を構成する。方法４００のいくつかの例では、第１の組の処理パラメータを用いることは、易焼結性材料の該第１の部分に、第１のインク濃度を有する融剤を加えることを含む。

方法４００は、続いて、ブロック４０６に進んで、第２の組の処理パラメータを用いて該易焼結性材料の第２の部分を処理する。ブロック４０６に示されているように、処理された該第２の部分は、多重構造３Ｄ物体の第２の構造の一部を形成し、該第２の構造は、該第１のシェル構造によって囲まれたコア構造を構成する。方法４００のいくつかの例では、第２の組の処理パラメータを用いることは、易焼結性材料の該第２の部分に、第２のインク濃度を有する融剤を加えることを含む。

方法４００は、続いて、ブロック４０８に進んで、易焼結性材料の第２の層を形成する。該方法は、続いて、ブロック４１０に示されているように、該第２の組の処理パラメータを用いて該第２の層を処理する。処理された該第２の層は、該第２の構造の一部を形成することができる。

方法４００は、続いて、易焼結性材料の第３の層を形成するブロック４１２に進むことができる。次に、該第１の組の処理パラメータを用いて該第３の層を処理することができ、処理された該第３の層は、該第１の構造の一部を形成する。

次に、図５のフローチャートを参照すると、多重構造３Ｄ物体を印刷することに関連する例示的な方法５００は、製作用台中に易焼結性材料の第１の層を形成するブロック５０２から開始する。易焼結性材料の層を形成することは、たとえば、易焼結性材料の層を、３Ｄ印刷システムの支持部材または製作用台上に加え、または配置しないし付着させ、または堆積させ、または設け、または構築し、またはその他のやり方で置くことを含むことができる。易焼結性材料を形成する１つの例は、図６ａ〜図６ｆを参照して後述するように、易焼結性材料を該支持部材上に押し出すための供給台（供給ベッド）などの易焼結性材料供給器を使用することを含む。

該方法は、続いて、ブロック５０４に進んで、第１の組の処理パラメータを用いて該第１の層を処理する。処理された該第１の層は、多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部分を構成する。方法５００のいくつかの例では、該第１の層を処理することは、第１のインク濃度を有する融剤を該第１の層に加えることを含む。いくつかの例では、該第１の層を処理することは、第１の強度の放射（または放射線）を該第１の層に照射することを含む。いくつかの例では、該第１の層を処理することは、放射（または放射線）を第１の時間にわたって該第１の層に照射することを含む。

方法５００は、続いて、ブロック５０６に示されているように、製作用台上に易焼結性材料の第２の層を形成する。ブロック５０８に示されているように、該方法は、第２の組の処理パラメータを用いて該第２の層を処理することを含む。処理された該第２の層は、多重構造３Ｄ物体の第２の構造の一部を構成する。方法５００のいくつかの例では、該第２の層を処理することは、第２のインク濃度を有する融剤を該第２の層に加えること、第２の強度の放射（または放射線）を該第２の層に照射すること、及び放射（または放射線）を第２の時間にわたって該第２の層に照射することを含むことができる。

次に、図６ａ〜図６ｆには、図１ａの３Ｄ印刷システム１００’の別の例が示されている。システム１００’は、供給台（供給ベッド）１２２、供給ピストン１２６、ローラー１２８、（接触面１３２を有する）製作用台１３０、及び製作ピストン１３４を備えている。供給ベッド１２２は、易焼結性材料１２４の供給源を備えている。システム１００’の物理的な要素の各々を、図１ａに示されている印刷システム１００のコントローラ１１０などのコントローラ（不図示）に動作可能に接続することができる。非一時的な有形のコンピューター可読記憶媒体に格納されているプログラム命令を実行するプロセッサは、それらの物理的な要素を制御して多重構造３Ｄ物体を生成するために、プリンターのレジスタ及びメモリ（記憶装置）内の物理的（電子的）な量として表されるデータを操作し及び変換する。易焼結性材料１２４の選択的な供給のためのデータや融剤などを、形成される該３Ｄ物体のモデルから得ることができる。

供給ピストン１２６及び製作ピストン１３４を同じタイプのピストンとすることができるが、それらを、（たとえば、図１ａのコントローラ１１０によって）（互いに）反対方向に動くように制御することができる。１例では、３Ｄ物体の第１の層が形成されるときは、所定量の易焼結性材料１２４を供給ベッド１２２内の開口から押し出すように供給ピストン１２６を制御することができ、製作用台１３０の深さを深くするために、製作ピストン１３４が供給ピストン１２６と反対方向に動くように製作ピストン１３４を制御することができる。ローラー１２８が易焼結性材料１２４を接触面１３２上へと製作用台１３０内に押し入れるときに、製作用台１３０の深さが、易焼結性材料１２４の層１３６を台（ベッド）１３０内に形成することができるのに十分なものであることが確保されるように、供給ピストン１２６は前進する。ローラー１２８は、厚さが比較的均一である層１３６を形成するために製作用台１３０中に易焼結性材料１２４を広げることができる。１例では、層１３６の厚さは約９０μｍ〜約１１０μｍの範囲内の値であるが、これより薄いかまたは厚い層を使用することもできる。異なるタイプの粉末を広げるのに好ましいものでありうるブレード、または、ローラーとブレードの組み合わせなどのローラー１２８以外のツールを、易焼結性材料１２４を広げるために使用することができる。

易焼結性材料１２４の層１３６が製作用台１３０内に堆積された後、図６ｂに示されているように、層１３６を加熱することができる（熱にさらすことができる）。加熱を、易焼結性材料１２４の融点よりも低い温度に易焼結性材料１２４を予熱するために実行することができる。そのため、選択される温度は、使用される易焼結性材料１２４に依存することになる。例として、加熱温度を、易焼結性材料の融点よりも低い約５℃〜約５０℃の範囲内の温度とすることができる。１例では、加熱温度は、約５０℃〜約４００℃の範囲内の温度である。別の例では、加熱温度は、約１５０℃〜約１７０℃の範囲内の温度である。易焼結性材料１２４の層１３６の予熱を、製作用台１３０内の易焼結性材料１２４の全てを熱にさらす（加熱する）任意の適切な加熱源を用いて達成することができる。加熱源の例には熱源や光放射源がある。

層１３６を予熱した後に、図６ｃに示されているように、融剤１３８が、層１３６内の易焼結性材料１２４の一部に選択的に加えられる。図６ｃに示されているように、融剤１３８をインクジェットプリントヘッド１０６ａから供給することができる。図６ｃには単一のプリントヘッドが示されているが、製作用台１３０の幅全体にわたる複数のプリントヘッドを使用できることが理解されるべきである。融剤１３８を（１以上の）所望の領域に配置する（ないし堆積させる）ために、製作用台１３０に隣接してプリントヘッド１０６ａを移動させる可動式のＸＹステージまたは並進運動するキャリッジ（これらはいずれも図示されていない）に、プリントヘッド１０６ａを取り付けることができる。

プリントヘッド１０６ａを、形成される多重構造３Ｄ物体の層の断面のパターンにしたがって融剤１３８を配置する（ないし堆積させる）ように、コントローラ１１０によって制御することができる。本明細書で使用されている、形成される物体の層の断面は、接触面１３２に平行な断面を意味する。プリントヘッド１０６ａは、溶解（ないし融合）して３Ｄ物体の第１の層になる、層１３６の（１以上の）それらの部分に融剤１３８を選択的に加える。１例として、第１の層が立方体形状または円柱形状とされる場合には、融剤１３８は、易焼結性材料１２４の層１３６の少なくとも一部分に、（上から見たときに）正方形パターンまたは円形パターンでそれぞれ配置される（ないし堆積させられる）。図６ｃに示されている例では、融剤１３８は、層１３６の部分１４２上ではなく部分１４０上に正方形パターンで配置（ないし堆積）される。

適切な融剤１３８の例は、放射吸収結合剤（すなわち活性物質）を含む水性分散体である。該活性剤を、赤外線吸収体または近赤外線吸収体または可視光吸収体とすることができる。１例として、融剤１３８を、活性物質としてカーボンブラックを含むインクタイプの配合物（ないし調合物）とすることができる。このインクタイプの配合物の１例は、ヒューレット・パッカードカンパニーから入手できるＣＭ９９７Ａとして商業的に知られている。該活性剤として可視光増強剤を含むインクの例は、染料ベースのカラーインク及び顔料ベースのカラーインクである。顔料ベースのインクの例には、ヒューレット・パッカードカンパニーから入手できる、市販のインクＣＭ９９３Ａ及びＣＥ０４２Ａが含まれる。

融剤１３８の水性は、融剤１３８が、易焼結性材料１２４の層１３６中に少なくとも部分的に浸透することを可能にする。易焼結性材料１２４を疎水性とすることができ、融剤１３８における共溶媒及び／又は界面活性剤の存在は、所望のぬれ挙動を得るのを助けることができる。いくつかの例では、単一の融剤１３８を３Ｄ物体の層を形成するために選択的に加えることができ、他の例では、複数の融剤１３８を３Ｄ物体の層を形成するために選択的に加えることができる。

融剤１３８を、（１以上の）所望の部分１４０に選択的に加えた後に、装飾剤１４４を、易焼結性材料１２４の同じ部分（すなわち部分１４０）及び／もしくは（１以上の）異なる部分に選択的に加えることができる。装飾剤１４４の選択的な供給の例が、図６ｄに概略的に示されており、該図において、参照番号１４２は、装飾剤１４４が選択的に加えられる、易焼結性材料１２４のそれらの部分を表している。

装飾剤１４４は、無機塩類、界面活性剤、共溶媒、湿潤剤、バイオサイド（たとえば殺生物剤）、及び水を含む。いくつかの例では、装飾剤１４４はこれらの成分からなり、他の成分を含まない。この特定の成分の組み合わせは、合体ブリード（coalescence bleed）を効果的に低減もしくは防止することがわかっているが、これは、１つには、無機塩類が存在するためである。

装飾剤１４４に使用される無機塩類の熱容量は比較的高いが、熱放射率は比較的低い。これらの特性は、装飾剤１４４が、加えられた放射（及びこれに関連する熱エネルギー）を吸収して、該熱エネルギーの大部分を保持することを可能にする。このため、装飾剤１４４から、該装飾剤が接触している易焼結性材料１２４に伝達される熱エネルギーは、あったとしてもごくわずかである。さらに、無機塩類はまた、易焼結性材料１２４（及び、いくつかの場合には、融剤１３８中の活性物質）の熱伝導率及び／又は融点よりも低い熱伝導率及び／又は高い融点を有している場合がある。無機塩類は、放射及び熱エネルギーを吸収するときに、溶けず、さらに、周囲の易焼結性材料１２４に十分な量の熱を伝達しない。したがって、装飾剤１４４は、易焼結性材料１２４が、融剤１３８と装飾剤１４４の両方に接触しているときに、易焼結性材料１２４の硬化を効果的に低減することができ、及び、易焼結性材料１２４が装飾剤１４４だけと接触しているときに、易焼結性材料１２４の硬化を阻止することができる。

無機塩類は水溶性である。適切な水溶性の無機塩類の例には、ヨウ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、水酸化ナトリウム（sodium hydroxide）、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、水酸化カリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウム、リン酸カリウム、ヨウ化マグネシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、リン酸マグネシウム、及びそれらの組み合わせが含まれる。無機塩類は、装飾剤１４４の総重量に対して約５．０wt％（wt％＝重量百分率）〜約５０wt％の範囲内の量で存在することができる。

装飾剤１４４はまた界面活性剤を含む。界面活性剤の種類及び量を、易焼結性材料１２４の接触線との接触角Θが４５°より小さくなるように選択することができる。４５°より小さい接触角Θは、装飾剤１４４が易焼結性材料１２４を十分に湿らせる（濡らす）のを確実にする。装飾剤１４４の成分を混ぜ合わせ、次に、界面活性剤の量を調節して、所望の接触角を達成することができる。所望の接触角Θを達成するための界面活性剤の適切な量は、装飾剤１４４の総重量に対して約０．１wt％〜約１０wt％の範囲内の量でありうることが分かっている。適切な界面活性剤の例には、テトラエチレングリコール、Liponicエチレングリコール１（liponic ethylene glycol 1：ＬＥＧ−１）、アセチレンジオール化学に基づく自己乳化性の非イオン湿潤剤（たとえば、Air Products and Chemicals,Inc.のSURFYNOL（商標）SEF）、非イオンフッ素系界面活性剤（nonionic fluorosurfactant）（たとえば、ZONYL FSOとして従前から知られているDuPontのCAPSTONE（商標）フッ素系界面活性剤）、及びこれらの組み合わせが含まれる。

上記したように、装飾剤１４４はまた、該共溶媒、該湿潤剤、及び該バイオサイドを含む。該共溶媒は、装飾剤１４４の総重量に対して約１．０wt％〜約２０wt％の範囲内の量で存在し、該湿潤剤は、装飾剤１４４の総重量に対して約０．１wt％〜約１５wt％の範囲内の量で存在し、該バイオサイドは、装飾剤１４４の総重量に対して約０．０１wt％〜約５wt％の範囲内の量で存在する。適切な共溶媒は、2-ヒドロキシエチル-2-ピロリジノン（2-hydroxyethyl-2-pyrollidinone）、2-ピロリジノン（2-pyrollidinone）、1,6-ヘキサンジオール（1,6-hexanediol）、及びそれらの組み合わせを含む。適切な湿潤剤の例には、Di-(2-ヒドロキシエチル)-5（Di-(2-hydroxyethyl)-5）、5-ジメチルヒダントイン（5-dimethylhydantoin）（たとえば、Lonza, Inc.のDANTOCOL（商標）DHF）、プロピレングリコール（propylene glycol）、ヘキシレングリコール（hexylene glycol）、ブチレングリコール（butylene glycol）、グリセリルトリアセタート（glyceryltriacetate）、ビニルアルコール（vinyl alcohol）、ネオアガロビオース（neoagarobiose）、グリセロール（glycerol）、ソルビトール（sorbitol）、キシリトール（xylitol）、マルチトール（maltitol）、ポリデキストロース（polydextrose）、キラヤ（quillaia）、グリセリン（glycerin）、2-メチル-1,3-プロパンジオール（2-methyl-1,3-propanediol）、及びそれらの組み合わせが含まれる。適切なバイオサイドの例には、1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オン（1,2-benzisothiazolin-3-one）（たとえば、Arch Chemicals, Inc.のPROXEL（商標）GXL）の水溶液、第４級アンモニウム化合物（たとえば、Lonza Ltd. Corp.のBARDAC（商標）2250及び2280、BARQUAT（商標）50-65B、及びCARBOQUAT（商標）250-T）、及び、メチルイソチアゾロン（methylisothiazolone）（たとえば、The Dow Chemical Co.のKORDEK（商標）MLX）の水溶液が含まれる。

装飾剤１４４の残りは水である。そのため、水の量は、含まれている無機塩類、界面活性剤、共溶媒、湿潤剤、及びバイオサイドの量に依存して変わりうる。

装飾剤１４４を、融剤１３８と同様のやり方で選択的に加えることができる。１例では、１パスまたは複数パスを用いて、装飾剤１４４を、融剤１３８を加える（供給する）のと同時に加えることができる。別の例では、装飾剤１４４を、融剤１３８を加えた後に加えることができる。図６ｄに示されているように、装飾剤１４４をインクジェットプリントヘッド１０６ｂから供給することができる。図６ｄには１つのプリントヘッドが示されているが、製作用台１３０の幅全体にわたる複数のプリントヘッドを使用できることが理解されるべきである。所望の（１以上の）領域に装飾剤１４４を堆積ないし付着させるために、製作用台１３０に隣接してプリントヘッド１０６ｂを移動させる可動式のＸＹステージまたは並進運動するキャリッジ（これらはいずれも図示されていない）にプリントヘッド１０６ｂを取り付けることができる。（１以上の）部分１４０及び／又は１４２などの所望の（１以上）の部分に装飾剤１４４を堆積ないし付着させるように、プリントヘッド１０６ｂを制御することができる。

１例では、形成される多重構造３Ｄ物体の層の（１以上の）エッジの強調、精細化、平滑化などを行うことが望ましい場合がある。この例では、融剤１３８を、該３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面１３２に平行である）のパターンにしたがって選択的に加えることができ、（システム１００’の垂直断面図である）図６ｄに示されているように、装飾剤１４４を、該断面のエッジ境界１４６の少なくとも一部に沿って選択的に加えることができる。図示の例では、形成される３Ｄ物体の層の形状は直方体形状（または底面が長方形の角柱の形状）であり、接触面１３２に平行な断面のパターンは、エッジ境界１４６を有する正方形もしくは長方形である。エッジ境界１４６内の易焼結性材料１２４は、融剤１３８が選択的に加えられる部分１４０である。エッジ境界１４６と製作用台１３０のエッジとの間に配置された易焼結性材料１２４は、該断面のパターンの外側にあり、したがって、装飾剤１４４が選択的に加えられる部分１４２である。

一般に、装飾剤１４４は、易焼結性材料１２４の部分１４２の硬化（融合や焼結など）を阻止することができ、一方、融剤１３８は、易焼結性材料１２４の部分１４０の硬化（融合や焼結など）を促進することができる。いくつかの例では、形成される３Ｄ物体の層内の硬化／融合（ないし溶解）／焼結のレベル（度合い）を異ならせることが望ましい場合がある。異なるレベルの硬化／融合（ないし溶解）／焼結は、該３Ｄ物体の内部応力分布、反り、機械的強度性能、及び／又は伸び性能を制御するために望ましい場合がある。かかる例では、融剤１３８を、該３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面１３２に平行である）のパターンにしたがって選択的に加えることができ、装飾剤１４４を、該断面の少なくとも一部内に選択的に加えることができる。このため、装飾剤１４４は、融剤１３８が加えられる易焼結性材料１２４の部分１４０の全てもしくは一部に加えられる。１例として、装飾剤１４４を、易焼結性材料１２４の部分１４０の中心部にまたは該中心部の近くに加える（供給する）ことができ、かつ、易焼結性材料１２４の部分１４０のエッジ境界１４６の近くには加えない（供給しない）ようにすることができる。（装飾剤１４４の）このタイプの供給は、形成される層のエッジを該層の内部よりも機械的に強くすべきときに望ましい場合がある。この例では、装飾剤１４４は、易焼結性材料１２４の部分１４０の中心部における硬化（融合や焼結など）のレベル（度合い）を小さくすることができる。融剤１３８は、装飾剤１４４と共に部分１４０に存在するので、硬化が完全に阻止されるわけではない。装飾剤１４４が、融剤１３８と同じ部分１４０内に加えられるときは、装飾剤１４４を任意の所望のパターンで加えることができることが理解されるべきである。

さらに別の例では、形成される３Ｄ物体の層の（１以上の）エッジの強調、精細化、平滑化などを行うこと、及び、形成される３Ｄ物体の層内の硬化／融合（ないし溶解）／焼結のレベル（度合い）を異ならせることが望ましい場合がある。この例では、融剤１３８を、該３Ｄ物体の層の断面（該断面は接触面１３２に平行である）のパターンにしたがって選択的に加えることができ、装飾剤１４４を、該断面のエッジ境界１４６の少なくとも一部分に沿って／該少なくとも一部分の外側（すなわち部分１４２内）に選択的に加えることができ、かつ、該断面の少なくとも一部分内（すなわち部分１４０内）に選択的に加えることができる。

多重構造３Ｄ物体の層がＺ方向に形成されるときに、ＸＹ面に沿った及び／又はＺ軸に沿った、硬化／融合（ないし溶解）／焼結の均一化もしくは変化を達成することができる。融剤１３８を各層の断面パターン内に加え、かつ、装飾剤１４４を、各層のエッジ境界１４６の外側に同じボクセル密度で加えることによって、実質的に均一な硬化／融合（ないし溶解）／焼結を実現することができる。１例では、各層内に同じボクセル密度で融剤１３８を加え、さらに、それぞれの層の断面全体に（層間で）異なるボクセル密度で装飾剤１４４を加えることによって、それらの層の断面内の硬化／融合（ないし溶解）／焼結の（レベルの）変化を実現することができる。１例として、Ｚ軸に沿って１層毎に硬化／融合（ないし溶解）／焼結のレベルを小さくしていくことが望ましい場合には、それぞれの断面内に堆積ないし付着させる装飾剤１４４のボクセル密度を、最初の層で最も小さくし、その後に形成される層の順に大きくしていくことができる。

融剤１３８と装飾剤１４４を所望の部分１４０及び／又は１４２に選択的に加えた後に、図６ｅに示されているように、易焼結性材料１２４の層１３６全体が、放射源１０８から放射される放射線Ｒにさらされる（暴露される）。いくつかの例では、図１ａ、図１ｂ、及び図２〜図５を参照して述べたように、装飾剤１４４を加えることなく、融剤１３８を加えた後で、易焼結性材料１２４の層を放射線Ｒにさらすことができる。上記したように、さらに、該易焼結性材料の層を、溶解前処理において第１の時間（期間）にわたって放射線にさらし、その後、溶解処理中に第２の時間（期間）にわたって再度放射線にさらすことができる。たとえば、溶解前処理では、（たとえば該易焼結性材料を放射線に速くさらすために）第１の速度で該易焼結性材料を横断するように、放射源１０８（たとえば加熱ランプ）を走査させ、続く溶解処理では、（たとえば該易焼結性材料を放射線にゆっくりとさらすために）第２の速度で該易焼結性材料を横断するように、放射源１０８を走査させることができる。

放射源１０８は、赤外線（ＩＲ）硬化ランプ、近赤外線硬化ランプ、ＵＶ硬化ランプ、可視光硬化ランプ、赤外線発光ダイオード（発光ダイオード＝ＬＥＤ）、近赤外線発光ダイオード、ＵＶ発光ダイオード、可視光線発光ダイオード、または特定波長のレーザー光線などの放射線Ｒを放射することができる。使用される放射源１０８は、使用される融剤１３８の種類に少なくとも部分的に依存する。放射源１０８を、たとえば、（１以上の）プリントヘッド１０６ａ、１０６ｂをも保持するキャリッジに取り付けることができる。該キャリッジは、放射源１０８を製作用台１３０に隣接する位置に移動させることができる。放射源１０８を、融剤１３８及び装飾剤１４４を含む層１３６が放射線Ｒにさらされるように制御することができる。放射線Ｒを加える時間の長さ、すなわち、エネルギー曝露時間（energy exposure time）は、たとえば、放射源１０８の特性と易焼結性材料１２４の特性と融剤１３８の特性とのうちの１以上に依存しうる。

融剤１３８は、放射線Ｒの吸収を高め、吸収された該放射線を熱エネルギーに変換し、及び、融剤１３８に接触している易焼結性材料１２４（すなわち部分１４０内）への熱の伝達を促進する。１例では、融剤１３８は、部分１４０内の易焼結性材料１２４の温度を（１以上の）融点より十分に高くして、易焼結性材料１２４の粒子の硬化（たとえば、焼結、結合、融合など）を可能にする。

装飾剤１４４が、融剤１３８と共に（１以上の）部分１４０の少なくとも一部内に加えられると、異なる硬化レベルを実現することができる。この例では、装飾剤１４４の存在によって、融剤１３８は、易焼結性材料１２４を、その融点よりも低い温度であるが、易焼結性材料１２４の粒子を軟らかくしてそれらの粒子を結合させるのには適した温度に加熱することが可能になる。さらに、融剤１３８は加えられないが、装飾剤１４４は加えられる易焼結性材料１２４の部分１４２はエネルギーを吸収する。しかしながら、装飾剤１４４は、吸収したエネルギーを隣接する易焼結性材料１２４へと放射しない。したがって、これらの例では、（１以上の）部分１４２内の易焼結性材料粒子１２４は、一般に、融点を超えず、したがって、硬化しない。

放射線Ｒへの暴露（放射線Ｒの照射）によって、図６ｆに示されているように、形成されることになる３Ｄ物体１５６の１つの層１４８が形成される。層１５０、１５２、及び１５４（図６ｆ）などの後続の層を生成して、最終的に３Ｄ物体１５６を形成するために、図６ａ〜図６ｆに関して上述した処理を繰り返すことができる。放射エネルギーを加えている間に、融剤１３８が加えられまたは融剤１３８が浸透した易焼結性材料１２４の部分から吸収された熱は、層１４８などの既に固化している層に伝搬することができ、これによって、該層の少なくとも一部がその融点よりも高い温度に加熱される。この効果は、３Ｄ物体１５６の隣接する層間に強い層間結合を生成するのを助ける。図６ｆは、３Ｄ物体１５６の１例を示している。しかしながら、該３Ｄ物体を形成する層（たとえば、層１４８、１５０、１５２、１５４）の形状、サイズ、及び厚さを変えることによって、無数の様々な３Ｄ物体が可能である。

図６ｆに示されているように、層１４８、１５０、１５２、及び１５４が形成されているので、供給ピストン１２６は、供給台（供給ベッド）１２２の開口部のより近くまで押し上げられ、供給台１２２内の易焼結性材料１２４の供給量が（たとえば、図６ａにおける供給量に比べて）減少する。易焼結性材料１２４の後続の（１以上の）層、選択的に加えられた融剤１３８、及び選択的に加えられた装飾剤１４４を収容するために、製作ピストン１３４は、製作用台１３０の開口部からさらに離れる方向に押し下げられる。それぞれの層１４８、１５０、１５２、及び１５４が形成された後に、易焼結性材料１２４の少なくとも一部が硬化していないままとなるので、３Ｄ物体１５６の少なくとも一部は、製作用台１３０において、硬化していない易焼結性材料１２４及び装飾剤１４４によって囲まれる。３Ｄ物体１５６が完成すると、該３Ｄ物体を製作用台１３０から取り出すことができ、及び、硬化していない易焼結性材料１２４と装飾剤１４４とを互いに分離することができる。１例では、水処理（たとえば、装飾剤の分解やろ過など）を用いて、易焼結性材料１２４から装飾剤１４４を除去することができる。硬化していない易焼結性材料１２４を洗浄して、その後、再使用することができる。

Claims (15)

1. 多重構造３次元（３Ｄ）物体を印刷する方法であって、
   易焼結性材料の層を形成するステップと、
   第１の組の処理パラメータを用いて前記易焼結性材料の第１の部分を処理するステップと、
   第２の組の処理パラメータを用いて前記易焼結性材料の第２の部分を処理するステップ
   を含み、
   第１の組の処理パラメータを用いる前記ステップは、第１の融剤を易焼結性材料の前記第１の部分に加えるステップと、該第１の融剤が加えられた該第１の部分を硬化させるために、易焼結性材料の前記層にエネルギーを加えるステップとを含み、
   第２の組の処理パラメータを用いる前記ステップは、第２の融剤を易焼結性材料の前記第２の部分に加えるステップと、該第２の融剤が加えられた該第２の部分を硬化させるために、易焼結性材料の前記層にエネルギーを加えるステップとを含み、
   前記処理された第１の部分と第２の部分は、多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部と第２の構造の一部をそれぞれ形成することからなる、方法。
2. 前記第２の構造はコア構造を構成し、前記第１の構造は、前記コア構造を囲むシェル構造を構成し、前記シェル構造の強度及び色が、前記コア構造の強度及び色とそれぞれ異なるように、前記第１の組の処理パラメータ及び前記第２の組の処理パラメータが選択される、請求項１の方法。
3. 易焼結性材料の前記層が、易焼結性材料の第１の層を含み、
   易焼結性材料の第２の層を形成するステップと、
   前記第２の組の処理パラメータを用いて前記第２の層を処理するステップであって、該処理された第２の層は、前記第２の構造の一部を形成することからなる、ステップ
   をさらに含む、請求項１または２の方法。
4. 易焼結性材料の第３の層を形成するステップと、
   前記第１の組の処理パラメータを用いて前記第３の層を処理するステップであって、該処理された第３の層は、前記第１の構造の一部を形成することからなる、ステップ
   をさらに含む、請求項３の方法。
5. 第１の組の処理パラメータを用いる前記ステップが、第１のインク濃度を有する前記第１の融剤を易焼結性材料の前記第１の部分に加えるステップを含み、
   第２の組の処理パラメータを用いる前記ステップが、第２のインク濃度を有する前記第２の融剤を易焼結性材料の前記第２の部分に加えるステップを含む
   ことからなる、請求項１〜４のいずれかの方法。
6. 多重構造３次元（３Ｄ）物体を印刷するためのシステムであって、
   易焼結性材料用の支持体を受ける支持部材受け部と、
   前記支持体上に易焼結性材料の層を供給するための易焼結性材料供給器を受ける供給器受け部と、
   異なる組の処理パラメータを、易焼結性材料の前記層の異なる部分にそれぞれ加えるための多重構造処理モジュールであって、それぞれの組の処理パラメータは、前記３Ｄ物体の異なる構造の形成を容易にすることからなる、多重構造処理モジュール
   を備え、
   前記層の異なる部分が第１の部分及び第２の部分を含み、
   前記異なる組の処理パラメータが第１の組の処理パラメータ及び第２の組の処理パラメータを含み、
   前記多重構造処理モジュールは、前記第１の組の処理パラメータを用いて前記第１の部分を処理することと、前記第２の組の処理パラメータを用いて前記第２の部分を処理することを実行するための命令を含み、
   前記第１の部分を処理することは、第１の融剤を該第１の部分に加えることと、該第１の融剤が加えられた該第１の部分を硬化させるために、易焼結性材料の前記層にエネルギーを加えることとを含み、
   前記第２の部分を処理することは、第２の融剤を該第２の部分に加えることと、該第２の融剤が加えられた該第２の部分を硬化させるために、易焼結性材料の前記層にエネルギーを加えることとを含み、
   前記処理された第１の部分と第２の部分は、前記３Ｄ物体の第１の構造の一部と第２の構造の一部をそれぞれ形成し、前記第１の構造の強度及び色が前記第２の構造の強度及び色とそれぞれ異なるように、前記第１の組の処理パラメータ及び前記第２の組の処理パラメータが選択されることからなる、システム。
7. 前記易焼結性材料供給器は、前記支持体上に易焼結性材料の複数の層を供給することができ、前記多重構造処理モジュールは、前記３Ｄ物体の前記第１の構造を形成するために、第１の組の処理パラメータをいくつかの層に適用することができ、かつ、前記３Ｄ物体の前記第２の構造を形成するために、第２の組の処理パラメータを他の層に適用することができることからなる、請求項６のシステム。
8. 前記処理パラメータは、インク濃度レベル、インクの色、放射線暴露時間、放射線強度、及びこれらの組み合わせからなるグループから選択される、請求項６または７のシステム。
9. 易焼結性材料の前記層の一部に融剤を選択的に加えるための融剤供給器をさらに備え、前記多重構造処理モジュールは、易焼結性材料の前記層に対応する３Ｄ物体の断面の画像パターンにしたがって前記融剤を配置するように前記融剤供給器を制御することができることからなる、請求項６のシステム。
10. 易焼結性材料の前記層の一部に装飾剤を選択的に加えるための装飾剤供給器をさらに備え、前記多重構造処理モジュールは、易焼結性材料の前記層の詳細パターンにしたがって前記装飾剤を配置するように前記装飾剤供給器を制御することができることからなる、請求項９のシステム。
11. 前記融剤供給器は、プリントヘッドの第１のノズルアレイを含み、前記装飾剤供給器は、前記プリントヘッドの第２のノズルアレイを含む、請求項１０のシステム。
12. 命令を格納している非一時的な機械可読記憶媒体であって、該命令は、３次元（３Ｄ）印刷装置のプロセッサによって実行されると、該３Ｄ印刷装置に、
    製作用台上に易焼結性材料の第１の層を形成するステップと、
    第１の組の処理パラメータを用いて前記第１の層を処理するステップと、
    前記製作用台上に易焼結性材料の第２の層を形成するステップと、
    第２の組の処理パラメータを用いて前記第２の層を処理するステップ
    を実行させ、
    処理された前記第１の層及び第２の層は、多重構造３Ｄ物体の第１の構造の一部と第２の構造の一部をそれぞれ構成し、
    前記第１の層を処理する前記ステップは、第１の融剤を該第１の層に加えることと、該第１の融剤が加えられた該第１の層を硬化させるために、該第１の層にエネルギーを加えることとを含み、
    前記第２の層を処理する前記ステップは、第２の融剤を該第２の層に加えることと、該第２の融剤が加えられた該第２の層を硬化させるために、該第２の層にエネルギーを加えることとを含み、
    前記第１の構造の強度及び色が前記第２の構造の強度及び色とそれぞれ異なるように、前記第１の組の処理パラメータ及び前記第２の組の処理パラメータが選択されることからなる、機械可読記憶媒体。
13. 前記第１の層を処理する前記ステップは、第１のインク濃度を有する前記第１の融剤を前記第１の層に加えることを含み、前記第２の層を処理する前記ステップは、第２のインク濃度を有する前記第２の融剤を前記第２の層に加えることを含む、請求項１２の機械可読記憶媒体。
14. 前記第１の層を処理する前記ステップは、第１の時間の間、前記第１の層に放射線を加えることを含み、前記第２の層を処理する前記ステップは、第２の時間の間、前記第２の層に放射線を加えることを含む、請求項１２または１３の機械可読記憶媒体。
15. 前記第１の層を処理する前記ステップは、第１の強度の放射線を前記第１の層に加えることを含み、前記第２の層を処理する前記ステップは、第２の強度の放射線を前記第２の層に加えることを含む、請求項１２または１３の機械可読記憶媒体。

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