JP6632165B2 - 3d印刷の彩色 - Google Patents
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Description
1つの態様において、カラー3D物品の印刷方法が、本明細書に記載されており、一部の実施の形態において、その印刷方法が、従来の一部の3D物品の印刷方法に対し、1つ以上の利点を提供することができる。一部の例において、本明細書に記載の印刷方法は、3Dシステムズ社が製造する、Project3Dプリンター等の印刷システムを用いて実施することができる。しかし、別の3D印刷システムも使用可能であり、本明細書に記載の3D彩色方法は、特定の3D印刷システムの使用に限定されるものではない。
別の態様において、3Dプリンター及び/又は3D物品の印刷方法に使用される造形材料が、本明細書に記載されている。かかる造形材料は、一部の例において、マルチジェット3D印刷方法及び/又はシステムの使用に適した、吐出可能な造形材料である。加えて、一部の実施の形態において、造形材料は複合インクを含んでいる。本明細書に記載の複合インクは、一部の例において、硬化性材料を含む光学的に透明又は実質的に透明なキャリアインク、及び複合インクの総重量に基づき、キャリアインクに、約0.01〜5質量%分散された着色剤を含んでいる。一部の実施の形態において、着色剤は、キャリアインクに、約0.01〜3質量%、約0.01〜1質量%、約0.05〜5質量%、約0.05〜3質量%、約0.05〜1質量%、約0.1〜5質量%、約0.1〜3質量%、又は約0.1〜1質量%存在している。
エトキシル化若しくはプロポキシル化グリセロールトリアクリレート、ペンタエリトリトールモノヒドロキシトリアクリレート若しくはメタクリレート、又はトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレートを含んでいる。
2.70〜95℃において、約8cp〜約16cpの吐出粘度
3.吐出温度において少なくとも3日間の熱安定性
粘度はASTM規格D2983に従って(例えば、ブルックフィールドモデルDV−II+粘度計を使用して)測定することができる。加えて、本明細書において参考として、「熱的に安定な」材料は、特定の期間(例えば、3日間)の開始と終了時に、特定の温度(例えば、85℃の吐出温度)で測定したとき、その特定の期間に亘る粘度変化が、約35%以下である。一部の実施の形態において、粘度変化は約30パーセント以下又は約20パーセント以下である。一部の実施の形態において、粘度変化は約10パーセント〜約20パーセント、又は約25パーセント〜約30パーセントである。更に、一部の実施の形態において、粘度変化は粘度の増加である。
別の態様において、3D印刷物品が本明細書に記載されている。本明細書に記載の3D印刷物品は、上記セクションIで説明した方法、及び/又は上記セクションIIで説明した造形材料を用いて形成することができる。例えば、一部の実施の形態において、本明細書に記載の3D印刷物品は、内部領域及び内部領域の上方に、z方向に配置されたカラースキン領域を備えている。カラースキン領域は、物品の表面に対して実質的に垂直な複数のボクセル列によって形成又は画成される。更に、一部の例において、少なくとも1つのボクセル列が、その列の複数のボクセルの色の組み合わせに由来する表面の色を示す。
図5に示すように、本明細書に記載の1つの実施の形態によるカラー3D物品を印刷した。図5において、物品(500)は、複数の不透明な白色ボクセル(511)で形成された連続内部領域(510)、及び内部領域(510)の上方に、z方向(z)に配置されたカラースキン領域(520)を有している。カラースキン領域(520)は、物品(500)の表面(540)に対して実質的に垂直な、ボクセル(531)の複数の列(530)によって画成される。加えて、ボクセル(531)の少なくとも一部の列(530)が、下方に存在する複数のボクセル(531)の色の組み合わせに由来する、表面色(550)を示す。例えば、図5の7番目の列の緑の表面色は、その下方に存在するシアン及び黄色のボクセル(531)の組み合わせに由来する緑の表面色(550)を示す。同様に、6番目の列のダークピンクの表面色(550)は、その下方に存在するマゼンタ及び黒のボクセル(531)の組み合わせに由来している。
前述のように、本明細書に記載の3D物品の色の均一性及び精度は、所与の列内におけるx及びy方向のボクセルの位置合わせに影響され得る。位置ずれの影響を図6及び7に示す。図6において、3D印刷物品のxy平面における表面(600)が示されている。表面(600)は、8×8アレイの64のピクセル(正方形、610で示す)で規定されている。更に、ピクセル(610)は、(図6において、灰色の特定の陰影として示す)同じ色を有している。従って、ピクセルによる色の変化がないため、表面(600)は均一な色を示す。図6の表面(600)の均一な色は、本明細書に記載の一部の実施の形態に従って、複数のボクセル列によって得られる。ピクセル(610)を表わす正方形は、ボクセル列を表わすこともできることを理解されたい。各々の列は、12のボクセルを含み、表面(600)の所与のピクセル(610)の彩色は、下方の12層のボクセルの組み合わせに由来する。これ等の層を(xy平面で)層1〜12として図6に示す。図6に示すように、各々の列は、(所与の層1〜12において、灰色の正方形で示す)1つの着色ボクセル、及び(所与の層1〜12において、白色の正方形で示す)11の透明又は無着色ボクセルを含んでいる。図6の実施の形態において、各々の列のボクセルは、一連の材料層の印刷中、正確に位置合わせされ、各々の列が正確に1つの着色ボクセル及び正確に11の透明ボクセルを含んでいた。
本明細書に記載の一部の実施の形態による複合インクを以下のようにして調製した。90%を超える透過率の光透過性を有する、本明細書に記載のキャリアインクに、様々な市販の顔料を配した。具体的には、キャリアインクは、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー(15〜25質量%)、非オリゴマー性モノ(メタ)アクリレート(28〜42質量%)、非オリゴマー性ジ(メタ)アクリレート(28〜36質量%)、非オリゴマー性トリ(メタ)アクリレート(8〜12質量%)、安定剤(0.1〜0.2質量%)、及び光開始剤(2〜4質量%)を含んでいる。市販の顔料には、Sun UVDJ354、Sun UVDJ322、Sun UVDJ150、Sun UVDJ350、RJA D3010−FX−Y150、RJA D3410−FX−Y150、及び以下の表Iに示すその他の顔料が含まれる。次に、複合インクを様々な厚さの層に吐出して、それらの色彩特性を測定した。一部の複合インクの彩度値を、層厚の関数として、図8にプロットしてある。所与の着色剤に関し、着色剤の特定の量において、光の最適な吸収が生じる。この最適を超えると、色が暗くなり過ぎる(プロットした線が下方に湾曲開始する時点)。この最適未満では、色が明るくなり過ぎる。
他の実施形態
1. 表面彩色を有する三次元物品を印刷する方法であって、
前記物品の前記表面彩色を表わすデータを受信するステップ、
前記物品の前記表面彩色を表わす前記データを、前記物品のボクセルデータに変換するステップであって、前記ボクセルデータが、前記物品の表面に対して垂直な複数のボクセル列の(a)ロケーション値、(b)色値、及び(c)透明度値を含むステップ、及び
前記ボクセルデータに従って、基体上に1つ以上の造形材料の層を選択的に堆積して、前記物品を形成するステップ、
を含み、
前記複数のボクセル列の少なくとも1つの列が、該列の複数のボクセルの色の組み合わせに由来する表面色を示し、
前記物品の形成に使用される少なくとも1つの造形材料が、複合インクを含み、該複合インクが、硬化材料を含む光学的に透明又は実質的に光学的に透明なキャリアインク、及び前記複合インクの総重量に基づき、前記キャリアインクに0.01〜5質量%分散された着色剤を含み、
前記キャリアインクが、0.01〜10mmの厚さにおいて、350nm及び750nmの間の波長を有する光の少なくとも70%の透過率の光透過性を有し、
0.15mm〜0.30mmの前記複合インクの厚さにおける前記複合インクの彩度が、前記複合インクの着色剤の最大彩度の20%以内である、
ことを特徴とする方法。
2. 前記複数のボクセル列が、前記物品の前記表面に、前記物品の前記表面彩色に対応する外観をもたらし、前記複数のボクセル列の少なくとも1つの列が、異なる色値及び/又は透明度値を有するボクセルを含む、ことを特徴とする、実施形態1記載の方法。
3. 前記列が、半透明ボクセル及び不透明ボクセル、又は着色ボクセル及び無着色ボクセルを含むことを特徴とする、実施形態2記載の方法。
4. 前記複数のボクセル列が、前記物品のカラースキン領域を画成することを特徴とする、実施形態1から3いずれか1項記載の方法。
5. 前記物品の前記カラースキン領域が、少なくとも2つのボクセルの厚さ、又は2〜32ボクセルの厚さを有することを特徴とする、実施形態4記載の方法。
6. 前記物品の前記カラースキン領域が、前記物品の不透明スキン領域、反射スキン領域、又は内部領域の上方に形成されていることを特徴とする、実施形態4記載の方法。
7. 前記物品の前記カラースキン領域が、不透明スキン領域の上方に形成され、前記物品の前記不透明スキン領域が、複数の不透明ボクセルで形成されていることを特徴とする、実施形態6記載の方法。
8. 前記物品の前記カラースキン領域が、内部領域の上方に形成され、前記内部領域の色が、黒又は白であることを特徴とする、実施形態6記載の方法。
9. 前記1つ以上の造形材料の層が、前記物品のコンピュータ可読形式の画像に従って堆積されることを特徴とする、実施形態1記載の方法。
10. 隣接する列が、Z方向に異なるボクセルの組合せを有し、前記隣接する列が、同じ表面色を提供することを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
11. 隣接する列が、Z方向に異なるボクセルの組合せを有することを特徴とする、実施形態2に記載の方法。
410、530 列
420、511、531 ボクセル
430 層
440、550 表面色
510 内部領域
520 カラースキン領域
540、600、700 表面
560 基体
610、710 ピクセル
Claims (11)
- 表面彩色を有する三次元物品を印刷する方法であって、
前記物品の前記表面彩色を表わすデータを受信するステップ、
前記物品の前記表面彩色を表わす前記データを、前記物品のボクセルデータに変換するステップであって、前記ボクセルデータが、前記物品の表面に対して垂直な複数のボクセル列の(a)ロケーション値、(b)色値、及び(c)透明度値を含むステップ、及び
前記ボクセルデータに従って、基体上に1つ以上の造形材料の層を選択的に堆積して、前記物品を形成するステップ、
を含み、
前記複数のボクセル列の少なくとも1つの列が、該列の複数のボクセルの色の組み合わせに由来する表面色を示し、
前記物品の形成に使用される少なくとも1つの造形材料が、複合インクを含み、該複合インクが、硬化材料を含む光学的に透明又は実質的に光学的に透明なキャリアインク、及び前記複合インクの総重量に基づき、前記キャリアインクに0.01〜5質量%分散された着色剤を含み、
前記キャリアインクが、0.01〜10mmの厚さにおいて、350nm及び750nmの間の波長を有する光の少なくとも70%の透過率の光透過性を有し、
0.15mm〜0.30mmの前記複合インクの厚さにおける前記複合インクの彩度の変化率が、0.15mm〜0.30mmの厚さにおける前記複合インクの最大彩度の20%以内である、
ことを特徴とする方法。 - 前記複数のボクセル列が、前記物品の前記表面に、前記物品の前記表面彩色に対応する外観をもたらし、前記複数のボクセル列の少なくとも1つの列が、異なる色値及び/又は透明度値を有するボクセルを含む、ことを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記列が、半透明ボクセル及び不透明ボクセル、又は着色ボクセル及び無着色ボクセルを含むことを特徴とする、請求項2記載の方法。
- 前記複数のボクセル列が、前記物品のカラースキン領域を画成することを特徴とする、請求項1から3いずれか1項記載の方法。
- 前記物品の前記カラースキン領域が、少なくとも2つのボクセルの厚さ、又は2〜32ボクセルの厚さを有することを特徴とする、請求項4記載の方法。
- 前記物品の前記カラースキン領域が、前記物品の不透明スキン領域、反射スキン領域、又は内部領域の上方に形成されていることを特徴とする、請求項4記載の方法。
- 前記物品の前記カラースキン領域が、不透明スキン領域の上方に形成され、前記物品の前記不透明スキン領域が、複数の不透明ボクセルで形成されていることを特徴とする、請求項6記載の方法。
- 前記物品の前記カラースキン領域が、内部領域の上方に形成され、前記内部領域の色が、黒又は白であることを特徴とする、請求項6記載の方法。
- 前記1つ以上の造形材料の層が、前記物品のコンピュータ可読形式の画像に従って堆積されることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 隣接する列が、Z方向に異なるボクセルの組合せを有し、前記隣接する列が、同じ表面色を提供することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 隣接する列が、Z方向に異なるボクセルの組合せを有することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
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