JP6764825B2

JP6764825B2 - ３ｄ印刷装置

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Publication number: JP6764825B2
Application number: JP2017087219A
Authority: JP
Inventors: 欣達謝
Original assignee: XYZ Printing Inc
Current assignee: XYZ Printing Inc
Priority date: 2017-01-03
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: TWI655079B; US10654258B2; KR20180080072A; US20180186093A1; CN108262942A; JP2018108721A; EP3342582A1; TW201825261A; ES2764743T3; KR102146003B1; EP3342582B1

Description

本発明は、印刷装置に関するものであり、特に、３Ｄ印刷装置に関するものである。

コンピュータ支援製造（computer-aided manufacturing, CAM）の進歩に伴い、製造業において３Ｄ（three-dimensional）印刷技術が発展し、最初の設計概念を迅速に製造できるようになった。３Ｄ印刷技術は、実際に、一連のラピッドプロトタイプ（rapid prototyping, RP）技術の総称であり、その基本原理は、いずれも積層製造、つまり、ラピッドプロトタイピング機械がＸ‐Ｙ平面内にスキャンの形式で加工物の断面形状を形成し、Ｚ座標において断続的に層厚の移動を行って、最終的に３Ｄ物体を形成する構造となっている。３Ｄ印刷技術は、幾何形状を制限せず、複雑な部分はＲＰ技術の卓越性を表すため、労力と加工時間が大幅に節約される。時間節約の要求の下で、３Ｄコンピュータ支援設計（computer-aided design, CAD）ソフトウェアによって設計されたデジタル３Ｄモデルが精密に表現される。

現在、上述したＲＰ法を使用して３Ｄ物体を形成する３Ｄ印刷装置の大部分は、供給機構を使用してノズルに熱溶融成形材料を搬送し、供給材料加熱構造およびノズルの手段で成形材料を加熱および溶融し、プラットフォーム上に層毎に塗布して、３Ｄオブジェクトを形成する。３Ｄ印刷品質を考慮して、押出停止期間に余分な成形材料がノズルから垂れ落ちるのを防ぐため、３Ｄ印刷装置は、フィラメント押出停止期間において、成形材料をノズルから少しだけ引き離す。一方、３Ｄ印刷装置の実用性と３Ｄ印刷した物体の多様性を増やすため、３Ｄ物体を複数の色で印刷することのできる機能も研究開発者の焦点の一つとなっている。２つの異なる色を有する溶融状態の成形材料をノズル内で混合することによって、３Ｄ印刷装置のノズルは、プラットフォーム上に調和色の成形材料を塗布することができる。しかしながら、フィラメント押出停止期間において、同じ量の２つの成形材料を同じノズルから引き離す場合、３Ｄ印刷装置が再度印刷を行って２つの成形材料を再度ノズルに継続して供給した時、ノズルから押し出される調和色の成形材料が予想と異なる。その結果、印刷された３Ｄ物体と実際の予想の間にギャップが生じるため、３Ｄ印刷装置の印刷品質および印刷収率が低下する。

フィラメント押出停止期間において、同じ量の２つの成形材料を同じノズルから引き離す場合、３Ｄ印刷装置が再度印刷を行って２つの成形材料を再度ノズルに継続して供給した時、ノズルから押し出される調和色の成形材料が予想と異なる。その結果、印刷された３Ｄ物体と実際の予想の間にギャップが生じるため、３Ｄ印刷装置の印刷品質および印刷収率が低下する。

以上のように、本発明は、３Ｄ印刷装置を提供し、異なる成形材料の供給比に基づいて、ノズルから成形材料を引き戻す引き戻し量をそれぞれ決定し、それにより、ノズルによって押し出される調和色の成形材料間の一致性を維持する。

本発明は、軸受面を有するプラットフォームと、印刷モジュールと、コントローラとを含む３Ｄ印刷装置を提供する。印刷モジュールは、プラットフォームの上方に配置され、溶融ノズルおよび供給モジュールを含む。溶融ノズルは、第１カラーを有する第１成形材料および第２カラーを有する第２成形材料を溶融するよう構成される。供給モジュールは、フィラメント押出期間に第１成形材料および第２成形材料を溶融ノズルに供給するよう構成される。コントローラは、印刷モジュールに結合される。コントローラは、印刷モジュールのフィラメント押出停止期間において、第１成形材料の第１供給比に基づいて第１引き戻し量を決定し、第２成形材料の第２供給比に基づいて第２引き戻し量を決定する。コントローラは、フィラメント押出停止期間において、溶融ノズルから離れる方向に沿って、第１引き戻し量に基づいて第１成形材料を引き戻すよう供給モジュールを制御し、フィラメント押出停止期間において、溶融ノズルから離れる方向に沿って、第２引き戻し量に基づいて第２成形材料を引き戻すよう供給モジュールを制御する。

以上のように、本発明の実施形態は、第１成形材料の第１供給比に基づいて第１成形材料の第１引き戻し量を決定し、第２成形材料の第２供給比に基づいて第１成形材料の第２引き戻し量を決定する。３Ｄ印刷装置がフィラメント押出停止期間に操作する時、供給モジュールは、溶融ノズルから離れる方向に沿って、第１引き戻し量に基づいて第１成形材料を引き戻すとともに、溶融ノズルから離れる方向に沿って、第２引き戻し量に基づいて第２成形材料を引き戻す。このように、異なる成形材料の個々の引き戻し量を適切に調整することによって、３Ｄ印刷装置がフィラメント押出期間において再度操作する時、第１成形材料と第２成形材料を混合することによって溶融ノズル内に生成される第３成形材料の色の一致性を維持することができるため、３Ｄ印刷装置が非均等色の３Ｄ印刷物体を印刷するのを防ぐことができる。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。

添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれかつその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
本発明の１つの実施形態に係る３Ｄ印刷装置の作業状況の概略的ブロック図である。本発明の１つの実施形態に係る３Ｄ印刷装置の概略図である。図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の１つの実施形態に係る溶融ノズルおよび供給モジュールの概略図である。本発明の１つの実施形態に係る３Ｄ印刷装置の制御方法の概略図である。図５Ａは、本発明の１つの実施形態に係る引き戻し量決定の概略的例示図である。図５Ｂは、本発明の１つの実施形態に係る引き戻し量決定の概略的例示図である。

以下、添付の図面を例として、本発明の実施形態を詳細に説明する。各図面および関連説明において、同一または類似する構成要素には、同一の参照番号を使用する。

図１は、本発明の１つの実施形態に係る３Ｄ印刷装置の作業状況の概略的ブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の３Ｄ印刷装置１００は、３Ｄモデル情報に基づいて３Ｄ物体を印刷するのに適している。さらに、コンピュータホスト２００は、コンピュータ機能を有する装置、例えば、ノート型パソコン、タブレットＰＣ、またはデスクトップ型パソコン等のコンピュータ装置である。本発明は、コンピュータホスト２００の種類を制限しない。コンピュータホスト２００は、３Ｄ物体の３Ｄモデルを編集および処理して、関連する３Ｄモデル情報を３Ｄ印刷装置１００に送信することができるため、３Ｄ印刷装置１００は、３Ｄモデル情報に基づいて３Ｄ物体を印刷することができる。本実施形態において、３Ｄモデルは、コンピュータ支援設計（computer-aided design, CAD）、アニメーションモデリングソフトウェア等の手段によりコンピュータホスト２００によって作成された３Ｄデジタル画像ファイルであってもよく、コンピュータホスト２００は、３Ｄモデルに対して層状スライス処理を行い、複数の層状物体に関連する３Ｄモデル情報を取得するため、３Ｄ印刷装置１００は、層状物体に対応する３Ｄモデル情報に基づいて、各層状物体を順番に印刷し、最後に、完全な３Ｄ物体を形成することができる。

図２は、本発明の１つの実施形態に係る３Ｄ印刷装置の概略図である。図２を参照すると、３Ｄ印刷装置１００は、プラットフォーム１１０と、印刷モジュール１２０と、コントローラ１３０とを含む。ここで、関連する手段およびその運動状態を説明しやすくするため、直交座標系も提供する。プラットフォーム１１０は、印刷中の３Ｄ物体８０を支えるよう構成された軸受面Ｓ１を含む。印刷モジュール１２０は、プラットフォーム１１０の上方に配置され、溶融ノズル１２１および供給モジュール１２３を含む。本実施形態において、供給モジュール１２３は、フィラメント押出期間において、第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂを溶融ノズル１２１に供給するよう構成され、溶融ノズル１２１は、第１カラーを有する第１成形材料２０ａおよび第２カラーを有する第２成形材料２０ｂを溶融するよう構成される。印刷モジュール１２０は、ＸＹ平面に沿って、およびＸＹ平面の法線方向（Ｚ軸の方向）に沿って移動するよう構成されるため、溶融ノズル１２１は、プラットフォーム１１０の軸受面Ｓ１に第３成形材料２０ｃを塗布する。具体的に説明すると、溶融ノズル１２１は、第１成形材料２０ａと第２成形材料２０ｂを混合することによって生成された第３成形材料２０ｃを押し出すため、第３成形材料２０ｃがプラットフォーム１１０の上で硬化されて３Ｄ物体８０を形成する。

さらに、コントローラ１３０は、プラットフォーム１１０および印刷モジュール１２０に結合され、コンピュータホスト２００によって提供された３Ｄモデル情報を読み出し、３Ｄモデル情報に基づいて３Ｄ印刷装置の操作全体を制御して、３Ｄ物体８０を印刷するよう構成される。例えば、コントローラ１３０は、３Ｄモデル情報に基づいて、印刷モジュール１２０の運動経路を制御することができる。コントローラ１３０は、例えば、コンピュータ機能を有するデバイスであり、例えば、中央処理ユニット、チップセット、マイクロプロセッサ、または埋め込みコントローラである。

さらに、コントローラ１３０は、３Ｄモデル情報に基づいて、プラットフォーム１１０の上方に移動するよう印刷モジュール１２０を制御し、且つフィラメント押出期間において、第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂを溶融ノズル１２１に供給するよう供給モジュール１２３を制御することができる。第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂは、溶解したフィラメント作成に適した熱溶融フィラメントであってもよく、溶融ノズル１２１を使用して加熱されるため、溶融ノズル１２１に運ばれた第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂが溶融されて溶融状態の流体材料を形成する。本実施形態において、第１成形材料２０ａは、第１カラーを有し、第２成形材料２０ｂは、第２カラーを有する。溶融状態の第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂは、溶融ノズル１２１のチャンバ内で混合され、第３カラーを有する第３成形材料２０ｃを生成する。溶融ノズル１２１は、第３カラーを有し、且つ溶融状態の第３成形材料２０ｃを押し出すため、溶融ノズル１２１によって押し出された第３成形材料２０ｃがプラットフォーム１１０の上で硬化されて、３Ｄ物体８０を形成する。

この場合、第３カラーは、溶融ノズル１２１に供給される第１成形材料２０ａの供給量対第２成形材料２０ｂの供給量の比率に基づいて決定される。長さ単位で測定される線状の第１成形材料／第２成形材料を供給する場合を例に挙げると、第１成形材料２０ａの供給量は、例えば、１．２ｃｍ／分であり、第２成形材料２０ｂの供給量は、例えば、０．８ｃｍ／分である。つまり、供給モジュール１２３は、１．２ｃｍ／分の速度で第１成形材料２０ａを溶融ノズル１２１に供給し、０．８ｃｍ／分の速度で第２成形材料２０ｂを溶融ノズル１２１に供給する。

第１供給比と第２供給比の合計は、所定のパーセントを満たす。第１供給比と第２供給比の合計が１００％を満たす場合を例に挙げると、溶融ノズル１２１によって押し出された第３成形材料２０ｃの供給量全体は、実質的に、第１成形材料２０ａの供給量と第２成形材料２０ｂの供給量の合計に等しい。ここで、第１成形材料２０ａの供給量対溶融ノズル１２１の供給量全体の比率は、第１供給比を指し、第２成形材料２０ｂの供給量対溶融ノズル１２１の供給量全体の比率は、第２供給比を指す。例えば、第１成形材料２０ａの供給量が１．２ｃｍ／分であり、第２成形材料２０ｂの供給量が０．８ｃｍ／分である場合、第１成形材料２０ａの第１供給比は６０％であり、第２成形材料２０ｂの第２供給比は４０％である。そのため、第３カラーは、第１成形材料２０ａの供給量対第２成形材料２０ｂの供給量の比率に基づいて決定されるため、第３成形材料２０ｃの第３カラーも第１成形材料２０ａの第１供給比および第２成形材料２０ｂの第２供給比に基づいて決定されるとみなすことができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の１つの実施形態に係る溶融ノズルおよび供給モジュールの概略図である。図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、本実施形態において、供給モジュール１２３は、溶融ノズル１２１に接続された材料供給パイプラインＬ１および材料供給パイプラインＬ２と、第１供給ローラ１２３ａと、第２供給ローラ１２３ｄと、受動ローラ１２３ｂと、受動ローラ１２３ｃとを含む。詳しく説明すると、第１供給ローラ１２３ａおよび受動ローラ１２３ｂは、それぞれ材料供給パイプラインＬ１の向かい合う２つの側に提供される。フィラメント押出期間において、第１供給ローラ１２３ａおよび受動ローラ１２３ｂは、合わせて材料供給パイプラインＬ１内の第２成形材料２０ｂを狭持して、搬送方向Ｄ１に沿って前進するよう第２成形材料２０ｂを駆動し、第２供給ローラ１２３ｄおよび受動ローラ１２３ｃは、合わせて材料供給パイプラインＬ２内の第１成形材料２０ａを狭持して、搬送方向Ｄ１に沿って前進するよう第１成形材料２０ａを駆動する。つまり、供給モジュール１２３のモータ（図示せず）は、第１供給ローラ１２３ａおよび第２供給ローラ１２３ｄを第１方向Ｒ１に向かって駆動することによって、第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂを溶融ノズル１２１に供給し、溶融ノズル１２１は、フィラメント押出期間において、第３成形材料２０ｃを押し出す。

１つの実施形態において、コントローラ１３０は、フィラメント押出期間において、第１供給比に基づいて第１供給ローラ１２３ａの回転速度を制御し、第２供給比に基づいて第２供給ローラ１２３ｄの回転速度を制御することができる。

次に図３Ｂを参照すると、本実施形態では、フィラメント押出停止期間において、第１供給ローラ１２３ａおよび受動ローラ１２３ｂは、合わせて材料供給パイプラインＬ１内の第２成形材料２０ｂを狭持して、搬送方向Ｄ２に沿って前進するよう第２成形材料２０ｂを駆動し、第２供給ローラ１２３ｄおよび受動ローラ１２３ｃは、合わせて材料供給パイプラインＬ２内の第１成形材料２０ａを狭持して、搬送方向Ｄ２に沿って前進するよう第１成形材料２０ａを駆動する。つまり、供給モジュール１２３のモータ（図示せず）は、第１供給ローラ１２３ａおよび第２供給ローラ１２３ｄを第２方向Ｒ２に向かって駆動することによって、溶融ノズル１２１から離れる方向に沿って第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂを引き離す。

図２、図３Ａ、および図３Ｂの説明に基づくと、本実施形態において、コントローラ１３０は、印刷モジュール１２０のフィラメント押出停止期間において、第１成形材料２０ａの第１供給比に基づいて第１引き戻し量を決定し、第２成形材料２０ｂの第２供給比に基づいて第２引き戻し量を決定することができる。上述した第１引き戻し量および第２引き戻し量は、長さ単位で表示および測定される。例えば、図３Ｂの説明を続けると、第１引き戻し量が６ｍｍの時、コントローラ１３０は、搬送方向Ｄ２に沿って第１成形材料２０ａを６ｍｍ引き戻すよう供給モジュール１２３を制御する。つまり、第１引き戻し量および第２引き戻し量は、対応する供給比に基づいて、個別に決定される。

このような原理で、フィラメント押出停止期間において、コントローラ１３０は、溶融ノズル１２１から離れる方向に沿って、第１引き戻し量に基づいて第１成形材料２０ａを引き離すことができる。同時に、フィラメント押出停止期間において、コントローラ１３０は、溶融ノズル１２１から離れる方向に沿って、第２引き戻し量に基づいて第２成形材料２０ｂを引き離すことができる。本実施形態において、第１引き戻し量は、第１供給比の増加とともに増加し、第１供給比の減少とともに減少する。同様に、第２引き戻し量は、第２供給比の増加とともに増加し、第２供給比の減少とともに減少する。このように、３Ｄ印刷装置１００は、フィラメント押出停止期間において、第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂを溶融ノズル１２１から引き離すことにより、溶融状態の成形材料が押出停止期間に溶融ノズル１２１からプラットフォーム１１０に垂れ落ちるのを防ぐことができる。

コントローラ１３０がいかにして供給モジュール１２３を制御するかについてさらに説明するため、以下に、１つの実施形態を参照しながら、本発明について説明する。図４は、本発明の１つの実施形態に係る３Ｄ印刷装置の制御方法の概略図である。本実施形態の方法は、図２の３Ｄ印刷装置１００に適用され、以下に、３Ｄ印刷装置１００の各手段を参照しながら、本実施形態のノズル温度調整方法の詳細ステップについて説明する。

ステップＳ４０１において、３Ｄ印刷装置１００がフィラメント押出期間において操作する時、コントローラ１３０は、第１成形材料２０ａおよび第２成形材料２０ｂを溶融ノズル１２１に供給するよう供給モジュール１２３を制御して、第１成形材料２０ａと第２成形材料２０ｂを混合することによって生成された第３成形材料２０ｃを押し出すよう溶融ノズル１２１を駆動する。ステップＳ４０２において、コントローラ１３０は、第１成形材料２０ａの第１供給比および第２成形材料２０ｂの第２供給比に基づいて、第１引き戻し量および第２引き戻し量を決定する。言及すべきこととして、第１供給比と第２供給比の合計は、所定のパーセントを満たし、第１供給比は、第２供給比と対応関係を有する。つまり、第１供給比対第２供給比の所定の比率も存在する。１つの実施形態において、コントローラ１３０は、所定のパーセントに基づいて、第１供給比および第２供給比を取得する。そのため、１つの実施形態において、コントローラ１３０は、第１供給比対第２供給比の所定のパーセントおよび所定の比率に基づいて、第１引き戻し量および第２引き戻し量を決定してもよい。ステップＳ４０３において、３Ｄ印刷装置１００がフィラメント押出停止期間において操作する時、コントローラ１３０は、溶融ノズル１２１から離れる方向に沿って、第１引き戻し量に基づいて第１成形材料２０ａを引き戻し、溶融ノズル１２１から離れる方向に沿って、第２引き戻し量に基づいて第２成形材料２０ｂを引き戻し、印刷終了位置を離れるよう溶融ノズル１２１を駆動する。

言及すべきこととして、フィラメント押出期間において、溶融ノズル１２１は、溶融状態の第３成形材料２０ｃをプラットフォーム上に押し出して、３Ｄ物体８０を作成し、フィラメント押出停止期間において、溶融ノズル１２１は、溶融状態の第３成形材料２０ｃを押し出すのを停止する。印刷モジュール１２０が印刷終了位置から印刷開始位置に移動する期間は、フィラメント押出停止期間である。さらに詳しく説明すると、図２を参照すると、印刷モジュール１２０が第１層層状切断物体８０ｂの印刷動作を完了した後、印刷モジュール１２０は、まず、Ｚ軸に沿って上がってから、ＸＹ平面に沿って第２層層状切断物体８０ａの印刷開始位置に移動し、その後、第３成形材料２０ｃを押し出して第２層層状切断物体８０ａを印刷する。印刷モジュール１２０が第２層層状切断物体８０ａの印刷を完了した後、印刷モジュール１２０は、まず、ＸＹ平面に沿って第２層層状切断物体８０ｃの印刷開始位置に移動した後、第３成形材料２０ｃを押し出して第２層層状切断物体８０ｃを印刷する。上述したフィラメント押出停止期間は、印刷モジュール１２０が第１層層状切断物体８０ｂの印刷開始位置から第２層層状切断物体８０ａの印刷開始位置に移動する期間であってもよい。あるいは、上述したフィラメント押出停止期間は、印刷モジュール１２０が第２層層状切断物体８０ａの印刷終了位置から第２層層状切断物体８０ｃの印刷終了位置に移動する期間であってもよい。

１つの実施形態において、第１成形材料２０ａの第１供給比が第２成形材料２０ｂの第２供給比と同じ時、コントローラ１３０は、第１成形材料２０ａの第１引き戻し量を第２成形材料２０ｂの第２引き戻し量と同じ値に設定する。第１成形材料２０ａの第１供給比が第２成形材料２０ｂの第２供給比と異なる時、コントローラ１３０は、第１成形材料２０ａの第１引き戻し量が第２成形材料２０ｂの第２引き戻し量と異なると判断する。このように、フィラメント押出停止期間において、本発明の３Ｄ印刷装置１００は、第３成形材料２０ｃが溶融ノズル１２１から溢れ出して、プラットフォーム１１０に垂れ落ちるのを防ぎ、且つ第３成形材料２０ｃの第３カラーの一致性を維持することができる。

以下、コントローラがいかにして第１引き戻し量および第２引き戻し量をそれぞれ決定するのかについて、さらに説明する。１つの実施形態において、コントローラ１３０は、内挿法および第１参照範囲を使用することにより、第１供給比に基づいて第１引き戻し量を計算することができる。同様に、コントローラ１３０は、内挿法および第１参照範囲を使用することにより、第２供給比に基づいて第２引き戻し量を計算することができ、第１参照範囲は、０と第１参照値の間である。例えば、図５Ａは、本発明の１つの実施形態に係る引き戻し量決定の概略的例示図である。図５Ａを参照すると、第１引き戻し量および第２引き戻し量は、第１参照範囲ｒａｇ１内の値であり、第１参照範囲ｒａｇ１は、０と第１参照値Ｒｅｆ１の間である。第１参照値Ｒｅｆ１は、実際の応用状況に基づいて設定することができ、本発明に限定されない。一般的に、第１参照値Ｒｅｆ１は、成形材料（つまり、第１成形材料または第２成形材料）の供給比が１００％の時に、実験後に得られた理想の引き戻し量である。

引き続き図５Ａを参照すると、コントローラ１３０は、内挿法に基づいて、第１参照範囲ｒａｇ１内で第１引き戻し量および第２引き戻し量を計算するため、成形材料（つまり、第１成形材料または第２成形材料）の引き戻し量および供給比は、図５Ａの線状関係５１として表示することができる。さらに、第１供給比が０％である場合、コントローラ１３０は、第１引き戻し量が第１参照範囲ｒａｇ１内の０であると判断する。第１供給比が１００％である場合、コントローラ１３０は、第１引き戻し量が第１参照範囲内の第１参照値Ｒｅｆ１であると判断する。同様に、第２供給比が０％である場合、コントローラ１３０は、第２引き戻し量が第１参照範囲ｒａｇ１内の０であると判断する。第２供給比が１００％である場合、コントローラ１３０は、第２引き戻し量が第１参照範囲内の第１参照値Ｒｅｆ１であると判断する。また、引き続き図５Ａを参照すると、第１供給比がＸ１％であり、第２供給比が（１００−Ｘ１）％である場合、コントローラ１３０は、線状関係５１、第１供給比、および第２供給比に対応する内挿法に基づいて、第１引き戻し量がＲｅｆ３に等しく、第２引き戻し量がＲｅｆ４に等しいと判断することができる。

また、１つの実施形態において、第１供給比が第２供給比と同じ時、コントローラ１３０は、第１引き戻し量および第２引き戻し量を第２参照値に直接設定することができる。第１供給比が第２供給比と異なる時、コントローラ１３０は、内挿法と第２参照範囲および第３参照範囲のうちの１つを使用することにより、第１供給比に基づいて第１引き戻し量を計算し、内挿法と第２参照範囲および第３参照範囲のうちの別の１つを使用することにより、第２供給比に基づいて第２引き戻し量を計算する。言及すべきこととして、コントローラ１３０は、第１参照値および第２参照値に基づいて、第２参照範囲および第３参照範囲を取得することができる。第１参照値および第２参照値は、実際の応用状況に基づいて設定することができ、本発明に限定されない。一般的に、第１参照値は、成形材料（つまり、第１成形材料または第２成形材料）の供給比が１００％の時に、実験後に得られた理想の引き戻し量であり、第２参照値は、成形材料（つまり、第１成形材料または第２成形材料）の供給比が５０％の時に、実験後に得られた理想の引き戻し量である。

例えば、図５Ｂは、本発明の１つの実施形態に係る引き戻し量決定の概略的例示図である。図５Ｂを参照すると、コントローラ１３０は、第１参照値Ｒｅｆ１および第２参照値Ｒｅｆ２に基づいて、第２参照範囲ｒａｇ２および第３参照範囲ｒａｇ３を取得する。第２参照範囲ｒａｇ２は、０と第２参照値Ｒｅｆ２の間であり、第３参照範囲ｒａｇ３は、第２参照値Ｒｅｆ２と第１参照値Ｒｅｆ１の間であり、第１参照値Ｒｅｆ１は、第２参照値Ｒｅｆ２よりも大きい。

引き続き図５Ｂを参照すると、コントローラ１３０は、内挿法に基づいて、第２参照範囲ｒａｇ２内で第１引き戻し量および第２引き戻し量を計算するため、成形材料（つまり、第１成形材料または第２成形材料）の引き戻し量および供給比は、図５Ｂの線状関係５２および線状関係５３として表示することができる。第１供給比が０％である場合、コントローラ１３０は、第１引き戻し量が第１参照範囲ｒａｇ２内の０であると判断する。第１供給比が５０％である場合、コントローラ１３０は、第１引き戻し量が第２参照範囲ｒａｇ２と第３参照範囲ｒａｇ３を区別するために使用される第２参照値Ｒｅｆ２であると判断する。第１供給比が１００％である場合、コントローラ１３０は、第１引き戻し量が第３参照範囲ｒａｇ３内の第１参照値Ｒｅｆ１であると判断する。

また、引き続き図５Ｂを参照すると、第１供給比がＸ２％であり、第２供給比が（１００−Ｘ２）％である場合、コントローラ１３０は、内挿法および第２参照範囲ｒａｇ２を使用することによって、第１供給比に基づいて、第１引き戻し量がＲｅｆ６に等しいと計算することができる。また、コントローラ１３０は、内挿法および第３参照範囲ｒａｇ３を使用することによって、第２供給比に基づいて、第２引き戻し量がＲｅｆ５に等しいと計算することができる。コントローラ１３０が受信した最適設定を、第１参照値Ｒｅｆ１が１２ｍｍに等しく、第２参照値Ｒｅｆ２が８ｍｍに等しいものと仮定した場合、コントローラ１３０は、内挿法により、下記の表（１）に基づいて、第１引き戻し量および第２引き戻し量を決定することができる。しかしながら、表（１）は単なる実施形態であり、本発明を限定する意図はない。

以上のように、本発明の実施形態は、第１成形材料の第１供給比に基づいて、第１成形材料の第１引き戻し量を決定し、第２成形材料の第２供給比に基づいて、第１成形材料の第２引き戻し量を決定する。印刷モジュールが次の印刷開始点に移動する期間において、供給モジュールは、溶融ノズルから離れる方向に沿って、第１引き戻し量に基づいて第１成形材料を引き戻し、溶融ノズルから離れる方向に沿って、第２引き戻し量に基づいて第２成形材料を引き戻す。このように、本発明の３Ｄ印刷装置は、溶融状態の成形材料が溶融ノズルから溢れ出してプラットフォームに垂れ落ちるのを防ぎ、且つ複数の成形材料を混合することによって生成される調和色の一致性を維持することができるため、３Ｄ印刷装置が非均等色の３Ｄ印刷物体を印刷するのを防ぐことができる。

本発明は、溶融状態の成形材料が溶融ノズルから溢れ出してプラットフォームに垂れ落ちるのを防ぎ、且つ複数の成形材料を混合することによって生成される調和色の一致性を維持することのできる３Ｄ印刷装置を提供する。

以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。

２０ａ第１成形材料
２０ｂ第２成形材料
２０ｃ第３成形材料
５１、５２、５３線状関係
８０３Ｄ物体
８０ａ、８０ｃ第２層層状切断物体
８０ｂ第１層層状切断物体
１００３Ｄ印刷装置
１１０プラットフォーム
１２０印刷モジュール
１２１溶融ノズル
１２３供給モジュール
１２３ａ第１供給ローラ
１２３ｂ、１２３ｃ受動ローラ
１２３ｄ第２供給ローラ
１３０コントローラ
２００コンピュータホスト
Ｄ１、Ｄ２搬送方向
Ｌ１、Ｌ２材料供給パイプライン
Ｒ１、Ｒ２方向
ｒａｇ１第１参照範囲
ｒａｇ２第２参照範囲
ｒａｇ３第３参照範囲
Ｓ１軸受面
Ｓ４０１〜Ｓ４０３ステップ

Claims

第１カラーを有する第１成形材料および第２カラーを有する第２成形材料を溶融するよう構成された溶融ノズルと、
フィラメント押出期間において、前記第１成形材料および前記第２成形材料を前記溶融ノズルに供給するよう構成された供給モジュールと、
を含む印刷モジュールと、
前記印刷モジュールに結合され、前記印刷モジュールのフィラメント押出停止期間において、前記第１成形材料の第１供給比に基づいて第１引き戻し量を決定し、前記第２成形材料の第２供給比に基づいて第２引き戻し量を決定するとともに、前記フィラメント押出停止期間において、前記溶融ノズルから離れる方向に沿って、前記第１引き戻し量に基づいて前記第１成形材料を引き戻すよう前記供給モジュールを制御し、前記フィラメント押出停止期間において、前記溶融ノズルから離れる方向に沿って、前記第２引き戻し量に基づいて前記第２成形材料を引き戻すよう前記供給モジュールを制御するよう構成されたコントローラと、
を含み、
前記第１供給比と前記第２供給比の比率が所定の比率を満たし、
前記第１供給比は、前記第１成形材料の供給量対前記溶融ノズルの供給量全体の比率であり、前記第２供給比は、前記第２成形材料の供給量対前記溶融ノズルの供給量全体の比率である３Ｄ印刷装置。
前記溶融ノズルが、前記第１成形材料と前記第２成形材料を混合することによって生成された第３成形材料を押し出すため、前記第３成形材料がプラットフォームの上で硬化されて３Ｄ物体を形成し、前記第３成形材料が、第３カラーを有し、前記第３カラーが、前記第１供給比および前記第２供給比に基づいて決定される請求項１に記載の３Ｄ印刷装置。
前記供給モジュールが、第１供給ローラおよび第２供給ローラを含み、前記供給モジュールが、前記第１供給ローラおよび前記第２供給ローラを駆動することにより、前記第１成形材料および前記第２成形材料を前記溶融ノズルに供給し、前記供給モジュールが、前記第１供給ローラおよび前記第２供給ローラを第２方向に向かって駆動することにより、前記溶融ノズルから離れる方向に沿って前記第１成形材料および前記第２成形材料を引き戻す請求項１または２に記載の３Ｄ印刷装置。
前記コントローラが、前記第１供給比に基づいて前記第１供給ローラの回転速度を制御し、前記第２供給比に基づいて前記第２供給ローラの回転速度を制御する請求項３に記載の３Ｄ印刷装置。
前記第１供給比が前記第２供給比と同じ場合、前記第１引き戻し量が前記第２引き戻し量と同じであり、前記第１供給比が前記第２供給比と異なる場合、前記第１引き戻し量が前記第２引き戻し量と異なる請求項１、２、または３に記載の３Ｄ印刷装置。
前記コントローラが、内挿法および第１参照範囲を使用することにより、前記第１供給比に基づいて前記第１引き戻し量を計算し、前記コントローラが、前記内挿法および前記第１参照範囲を使用することにより、前記第２供給比に基づいて前記第２引き戻し量を計算し、前記第１参照範囲が、０と第１参照値の間である請求項５に記載の３Ｄ印刷装置。
前記第１供給比が０％である場合、前記第１引き戻し量が前記第１参照範囲内の０であり、前記第１供給比が１００％である場合、前記第１引き戻し量が前記第１参照範囲内の前記第１参照値である請求項６に記載の３Ｄ印刷装置。
前記コントローラが、第１参照値および第２参照値に基づいて、第２参照範囲および第３参照範囲を取得し、前記第２参照範囲が、０と前記第２参照値の間であり、前記第３参照範囲が、前記第２参照値と前記第１参照値の間であり、前記第１参照値が、前記第２参照値よりも大きく、
前記第１供給比が前記第２供給比と同じ場合、前記コントローラが、前記第１引き戻し量および前記第２引き戻し量を前記第２参照値に直接設定し、
前記第１供給比が前記第２供給比と異なる場合、前記コントローラが、内挿法と前記第２参照範囲および前記第３参照範囲のうちの１つを使用することにより、前記第１供給比に基づいて前記第１引き戻し量を計算し、前記内挿法と前記第２参照範囲および前記第３参照範囲のうちの別の１つを使用することにより、前記第２供給比に基づいて前記第２引き戻し量を計算する請求項５に記載の３Ｄ印刷装置。
前記第１供給比が０％である場合、前記第１引き戻し量が、前記第２参照範囲内の０であり、前記第１供給比が５０％である場合、前記第１引き戻し量が、前記第２参照範囲と前記第３参照範囲を区別するために使用される前記第２参照値であり、前記第１供給比が１００％である場合、前記第１引き戻し量が、前記第３参照範囲内の前記第１参照値である請求項８に記載の３Ｄ印刷装置。