JP6857435B2

JP6857435B2 - ３次元オブジェクトプリンタにおいて色および材料特性オプションを提供するための方法

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Publication number: JP6857435B2
Application number: JP2017219546A
Authority: JP
Inventors: ジェフリー・ジェイ・フォルキンス; バリー・ピー・マンデル
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Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2021-04-14
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Description

本明細書で開示される装置および方法は、３次元オブジェクトの印刷に関し、より詳細には、より少ない総材料でより多くの色および材料特性オプションを提供する方法に関する。

デジタルアディティブ製造とも呼ばれるデジタル３次元オブジェクト製造は、デジタルモデルから実質的にあらゆる形状の３次元立体オブジェクトを作成するプロセスである。３次元オブジェクト印刷は、１つ以上のエジェクタヘッドが材料を堆積して部品を構成するアディティブ法である。材料は、典型的には、制御された方法において離散量で堆積され、集合的に部品を形成する層を形成する。材料の初期層は基板上に堆積され、その後の層は前の層の上に堆積される。基板は、各層を印刷できるように、吐出ヘッドに対して移動可能なプラットフォーム上に支持され、プラットフォームに動作可能に接続されたアクチュエータの動作によって基板が移動するか、またはエジェクタヘッドに動作可能に接続されたアクチュエータの動作によってエジェクタヘッドが移動する。３次元オブジェクト印刷は、切削または穿孔のようなサブトラクティブ法によってワークピースから材料を除去することに主に依存する従来の物体形成技術とは区別される。

従来の３次元オブジェクト印刷システムでは、フルカラーで３次元オブジェクトを印刷するために６つの異なる構築材料が典型的に使用される。多くの３次元オブジェクト印刷システムでは、フルカラーは、シアンの構築材料、黄色の構築材料、マゼンタの構築材料、黒色の構築材料、白色の構築材料および透明な構築材料を必要とする。異なる材料特性（例えば、硬度、弾性、可塑性、破壊またはレオロジー）を有する３次元オブジェクトを印刷するためには、材料特性の各レベルに構築材料の完全なセットが必要である。例えば、３次元オブジェクトをフルカラーで硬度変化を伴って印刷することを可能にする印刷システムは通常、かなり多数の構築材料と、対応して多数のエジェクタまたはエジェクタヘッドとを必要とする。例えば、フルカラーで６つの硬度変化を有する３次元オブジェクトを印刷することを可能にする印刷システムは、６つの異なる各色に６つの異なるレベルの硬度を有する構築材料（すなわち３６の異なる構築材料）を必要とする。その結果、このような印刷システムのコストは非常に高くなり得る。

したがって、必要とされる異なる構築材料の数を実質的に増加させることなく、全色域ならびに可変硬度を提供することができる印刷システムが有益であろう。コストまたはハードウェアの複雑さにおける他の増加なしにこのような印刷システムを実現することも有利であろう。

３次元オブジェクトを製造する方法が開示される。この方法は、硬度識別子を参照して３次元オブジェクトプリンタの複数のエジェクタのうちの第１のエジェクタを選択するステップであって、第１のエジェクタが第１の材料を吐出するように構成されているステップと、色識別子を参照して複数のエジェクタのうちの第２のエジェクタを選択するステップであって、第２のエジェクタが第１の材料の硬度とは異なる硬度を有する第２の材料を吐出するように構成されているステップと、第１の材料をプラテンに向けて吐出して第１の材料でオブジェクトの内側部分を形成するように第１のエジェクタを動作させるステップと、第２の材料をプラテンに向けて吐出して第２の材料でオブジェクトの外層を形成するように第２のエジェクタを動作させるステップであって、オブジェクトの外層がオブジェクトの内側部分の少なくとも一部を取り囲んでいるステップとを含む。

３次元オブジェクトプリンタが開示されている。３次元オブジェクトプリンタは、プラテンと、プラテンに向かって材料を吐出するように構成された複数のエジェクタであって、複数のエジェクタの各エジェクタが異なる材料を吐出するように構成された複数のエジェクタと、複数のエジェクタに動作可能に接続されたコントローラとを含む。コントローラは、硬度識別子を参照して３次元オブジェクトプリンタの複数のエジェクタのうちの第１のエジェクタを選択し、第１のエジェクタは第１の材料を吐出するように構成され、色識別子を参照して複数のエジェクタのうちの第２のエジェクタを選択し、第２のエジェクタは第１の材料の硬度とは異なる硬度を有する第２の材料を吐出するように構成され、第１の材料をプラテンに向けて吐出して第１の材料でオブジェクトの内側部分を形成するように第１のエジェクタを動作させ、また第２の材料をプラテンに向けて吐出して第２の材料でオブジェクトの外層を形成するように第２のエジェクタを動作させ、オブジェクトの外層がオブジェクトの内側部分の少なくとも一部を取り囲んでいるように構成される。

本方法およびプリンタの前述の態様および他の特徴は、添付図面に関連して以下の記載において説明される。

図１は、多数の材料源を必要とすることなく、プリンタによって形成された３次元オブジェクトに広い色域と硬度を提供することができる、３次元オブジェクトプリンタを示す。図２は、図１のプリンタによって形成された３次元オブジェクトを示す。図３は、３次元オブジェクトプリンタの動作方法を示す。図４は、図３の方法の拡張である３次元オブジェクトプリンタを動作させるさらなる方法を示す。

本明細書に開示された方法およびプリンタの環境、ならびに方法およびプリンタの詳細の一般的な理解のために、図面を参照する。図面において、同様の参照符号は同様の要素を示す。

図１は、３次元オブジェクトプリンタ１００を示す。プリンタ１００は、プラテン１０４と、少なくとも１つのエジェクタヘッド１０８とを備える。エジェクタヘッド１０８は、プラテン１０４の表面１１２に向けて構築材料の液滴を吐出してオブジェクト１１６などの３次元オブジェクトを形成するように構成された、複数のエジェクタを有する。具体的には、エジェクタヘッド１０８は、構築材料の液滴を吐出して３次元オブジェクトを形成するように構成された、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆを有する。いくつかの実施形態では、エジェクタヘッド１０８は、ワックスのような支持材料の液滴を吐出して形成されるオブジェクト１１６のための支持体を形成するように構成された、少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｇを有する。本明細書で使用される場合、「支持体」は、変形を引き起こす構築材料の重力または層流なしに、オブジェクトの一部のための構築材料の層を形成することを可能にする、１つ以上の支持材料の層を意味する。この支持材料は、後に完成部品から除去される。図１に示すエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｇの特定の配置は、単に説明のためのものである。いくつかの実施形態では、エジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｇは、いくつかの行または列に配置されてもよく、１つ以上の別々のエジェクタヘッドに別々に配置されてもよい。エジェクタヘッド１０８は、プラテン１０４に対してプロセス方向Ｐ、プロセス横断方向ＣＰおよび垂直方向Ｖに移動するように構成されている。いくつかの実施形態では、プリンタ１００は、エジェクタヘッド１０８とプラテン１０４の一方または両方を互いに対して動かすように構成された、アクチュエータを含む。

プリンタ１００は、少なくともエジェクタヘッド１０８に動作可能に接続されたコントローラ１２４を含む。コントローラ１２４は、画像データを参照してエジェクタヘッド１０８を動作させて、画像データに対応するプラテンの表面１１２上に３次元オブジェクトを形成するように構成される。いくつかの実施形態では、画像データは、形成されるべきオブジェクトの形状およびサイズを示す３次元モデルを含む。３次元オブジェクトの各層を形成するために、コントローラ１２４は、プリンタ１００のアクチュエータを動作させて、エジェクタヘッド１０８をプロセス方向Ｐに１回以上掃引し、プラテン１０４上に材料の液滴を吐出する。複数回通過する場合、エジェクタヘッド１０８は、各掃引の間にプロセス横断方向ＣＰにシフトする。各層が形成された後、エジェクタヘッド１０８はプラテン１０４から垂直方向Ｖに移動して、次の層の印刷を開始する。

プリンタ１００が３次元オブジェクトをフルカラーで印刷することを可能にするために、プリンタ１００は、エジェクタヘッド１０８に動作可能に接続され、かつ異なる材料をエジェクタヘッド１０８のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｇに供給するように構成された、複数の材料供給部１２８Ａ〜１２８Ｇを含む。示されている例示的な実施形態では、材料供給部１２８Ａは、透明または透き通った構築材料をエジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ａに供給する。材料供給部１２８Ｂは、エジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｂに白色の構築材料を供給する。材料供給部１２８Ｃは、エジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｃに黒色の構築材料を供給する。材料供給部１２８Ｄは、エジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｄにシアンの構築材料を供給する。材料供給部１２８Ｅは、エジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｅに黄色の構築材料を供給する。材料供給部１２８Ｆは、エジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｆにマゼンタの構築材料を供給する。最後に、材料供給部１２８Ｇは、エジェクタヘッド１０８の少なくとも１つのエジェクタ１２０Ｇにワックスのような支持材料を供給する。上述したように、図１に示すエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｇの特定の配置は、単に説明のためのものである。いくつかの実施形態では、材料供給部１２８Ａ〜１２８Ｇの各々は、１つ以上の行または列に配置された複数のエジェクタに供給するように構成される。

さらに、プリンタ１００が硬度変化を伴う３次元オブジェクトを印刷することを可能にするために、材料供給部１２８Ａ〜１２８Ｆは、異なる硬度を有する構築材料を供給する。本明細書で使用される場合、「硬度」という用語は、弾性、可塑性、粘度、粘弾性、強度、脆性／延性および靱性を含むがこれらに限定されない材料に関連する１つ以上の機械的またはレオロジー的特性、ならびに剛性率、降伏強度、応力−歪み曲線、圧縮強度、せん断強度および引張強度を含むがこれらに限定されない材料に関連する１つ以上の定量可能な測定基準を含む。特に、材料供給部１２８Ａ〜１２８Ｆの少なくとも１つは、他の構築材料とは異なる硬度を有する構築材料を供給する。いくつかの実施形態では、材料供給部１２８Ａ〜１２８Ｆによって供給される各構築材料は、異なる硬度を有する。例えば、示されている実施形態では、透明または透き通った構築材料は硬度Ａを有する。白色の構築材料は硬度Ｂを有する。黒色の構築材料は硬度Ｃを有する。シアンの構築材料は硬度Ｄを有する。黄色の構築材料は硬度Ｅを有する。最後にマゼンタの構築材料は硬度Ｆを有する。別の実施形態では、透明または透き通った構築材料は軟質であり、例えば硬度Ａを有し、他の構築材料は硬質であり、例えば硬度Ｂを有する。なお、少なくとも１つの構築材料が他の構築材料とは異なる硬度を有する限り、多くの他の硬度の組合せも可能である。さらに、これらの例で使用したように、硬度Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦは、関連する材料の硬度を規定する材料特性の別個のセットを指す。一実施形態では、硬度Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦは、少なくとも１つの定量化可能な測定基準に従って、ＡからＦに次第に硬くなる。他の実施形態では、硬度Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦは、広範囲の硬度を得ることを可能にする何らかの他の有利な組合せである。

図２は、画像データを参照してプリンタ１００によって形成された、おもちゃの車として図示したオブジェクト２００を示している。オブジェクト２００の３次元モデルまたは同様のデータセットに加えて、画像データは、３次元モデルに関連付けられた色データおよび硬度データをさらに含む。色データは、オブジェクト２００の外面上の複数の位置または領域に関連付けられた複数の色識別子を備える。各色識別子は、特定の色を識別するデータを備え、コントローラが、システムのエジェクタによって吐出された材料から形成されている３次元オブジェクトの一部において、その識別された色を生成することを可能にする。硬度データは、オブジェクト２００の１つ以上の領域に関連付けられた１つ以上の硬度識別子を備える。各硬度識別子は、特定の硬度を識別するデータを備え、コントローラが、システムのエジェクタによって吐出された材料から形成されている３次元オブジェクトの一部において、その識別された硬度を生成することを可能にする。

示されているように、オブジェクト２００は、外層２０８によって取り囲まれた内側部分２０４を含む。プリンタ１００は、画像データの硬度データを参照して内側部分２０４を形成するように構成されている。内側部分２０４を形成するとき、使用する構築材料の特定の色を考慮する必要はない。代わりに、プリンタ１００は、特定の構築材料の硬度を考慮に入れるだけでよい。具体的には、プリンタ１００は、内側部分２０４が硬度データの硬度識別子に対応する硬度を有するように、構築材料の１つまたは構築材料の組合せを使用して内側部分２０４を形成するように構成される。

例えば、一実施形態では、硬度データがオブジェクト２００が硬度Ｃを有するべきことを示す場合、プリンタ１００は、黒色の構築材料が硬度Ｃを有するため、黒色の構築材料でオブジェクト２００の内側部分２０４を形成するように構成される。あるいは、一実施形態では、硬度データがオブジェクト２００が硬度Ｘを有するべきことを示す場合、プリンタ１００は、硬度Ｄを有するシアンの構築材料と硬度Ｂを有する白色の構築材料との混合物など、構築材料の混合物で内側部分２０４を形成するように構成され、これらはおよその硬度Ｘを有する内側部分２０４を形成するように選択される。いくつかの実施形態では、構築材料は、内側部分２０４が硬度データの硬度識別子に対応する全体的な硬度を有するような比率で混合される。内側部分２０４を形成するためにどの構築材料を使用するかを選択する方法を以下により詳細に説明する。

同様に、プリンタ１００は、画像データの色データを参照して外層２０８を形成するように構成される。外層２０８を形成する場合、使用する構築材料の特定の硬度を考慮する必要はない。代わりに、プリンタ１００は、特定の構築材料の色を考慮に入れるだけでよい。具体的には、プリンタ１００は、外層２０８が色データの複数の色識別子に対応する着色を有するように、構築材料の１つまたは構築材料の組合せを使用して外層２０８を形成するように構成される。

例えば、一実施形態では、複数の色識別子が、オブジェクト２００の一部分が緑色の着色を有するべきことを示す場合、プリンタ１００は、オブジェクト２００の外層２０８のその部分を、シアンの構築材料と黄色の構築材料との混合物で形成するように構成され、結果的にオブジェクト２００は緑色に見える。別の例として、一実施形態では、複数の色識別子が、オブジェクト２００が外面の一定の部分（例えばおもちゃの車のボディに対応する部分）において赤であり、外面の他の部分（例えばおもちゃの車の車輪に対応する部分）において黒色であるべきことを示す場合、プリンタ１００は、外層２０８の赤色部分を黄色の構築材料とマゼンタの構築材料との混合物で形成し、外層２０８の黒色部分を黒色の構築材料で形成するように構成される。いくつかの実施形態では、少なくとも一定の色について、プリンタ１００は、白の構築材料のベース層を形成するように構成され、その後それが色識別子に対応する材料または材料の混合物で覆われる。外層２０８を形成するためにどの構築材料を使用するかを選択する方法を以下により詳細に説明する。

本明細書で説明する方法を使用して、プリンタ１００は、オブジェクト２００などのオブジェクトをフルカラーで硬度変化を伴って形成することが可能になる。内側部分２０４はオブジェクト２００の体積の大部分を構成するため、内側部分２０４の硬度は、本質的に全体としてのオブジェクト２００の硬度を規定する。外層２０８は、内側部分２０４を取り囲む薄い層として形成される。したがって、外層２０８を形成するために使用される構築材料の硬度にかかわらず、外層２０８は柔軟なままであり、オブジェクト２００の全体的な硬度を実質的に変えない。同様に、外層２０８は内側部分２０４を隠すため、外層２０８の着色のみが見え、内側部分２０４の特定の着色は視界から隠されている。

いくつかの実施形態では、オブジェクト２００は、オブジェクト２００のテクスチャを規定する薄いオーバーコート層２１２をさらに含む。特に、いくつかの実施形態では、画像データは、３次元モデルに関連付けられたテクスチャデータをさらに含む。テクスチャデータは、オブジェクト２００の１つ以上の領域に関連付けられた１つ以上のテクスチャ識別子を備える。各テクスチャ識別子は特定のテクスチャを識別するデータを備え、コントローラが、システムのエジェクタによって吐出された材料から形成されている３次元オブジェクトの一部分上にその識別されたテクスチャを生成することを可能にする。本明細書で使用する「テクスチャ」という用語は、表面の特定の品質、例えば粘着性、荒れ、粗さまたはうねりを規定する１つ以上の測定基準または記述子を指す。

いくつかの実施形態では、透明または透き通った構築材料は、残りの構築材料の表面テクスチャとは異なる代替となる表面テクスチャを有する。一実施形態では、透明な構築材料は粘着性のまたは粗い表面テクスチャを有するが、残りの構築材料は滑らかな表面テクスチャを有する。プリンタ１００は、テクスチャデータを参照してオーバーコート層２１２を形成するか否か、および／またはどの程度形成するかを決定するように構成されている。特に、オブジェクト２００が代替となる表面テクスチャの透明な構築材料を有するべきことを示すテクスチャデータに応じて、プリンタ１００は、代替となる表面テクスチャを有する透明な構築材料でオーバーコート層２１２を形成するように構成される。オブジェクト２００が残りの構築材料の表面テクスチャを有するべきことを示すテクスチャデータに応じて、プリンタ１００は、オーバーコート層２１２を形成しないように構成される。いくつかの実施形態では、プリンタ１００は、中間のテクスチャを得るためにオーバーコート層２１２の部分的なコーティングを形成するように構成される。

３次元オブジェクトプリンタを動作させる方法３００を図３に示す。方法の説明において、方法が何らかのタスクまたは機能を実行しているという記述は、コントローラまたは汎用プロセッサが、コントローラまたはプロセッサに動作可能に接続された非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されているプログラムされた命令を実行して、データを処理するかまたはプリンタ内の１つ以上のコンポーネントを動作させてタスクまたは機能を実行することを指す。上記のプリンタ１００のコントローラ１２４は、例えばコントローラまたはプロセッサとすることができる。あるいは、コントローラは、複数のプロセッサおよび関連する回路およびコンポーネントを伴って実装することができ、その各々は、本明細書で説明する１つ以上のタスクまたは機能を形成するように構成される。さらに、本方法のステップは、図示の順序またはステップを説明する順序にかかわらず、任意の実行可能な時系列順に実行されてもよい。

方法３００が実行されると、方法は、硬度識別子を参照して３次元オブジェクトプリンタの複数のエジェクタのうちの第１の材料を吐出するように構成されている第１のエジェクタを選択することによって開始される（ブロック３０４）。特に、本明細書で詳細に説明される実施形態に関して、コントローラ１２４は、硬度データを含む画像データを受け取るように構成される。上述したように、硬度データは、形成されるオブジェクトの１つ以上の領域に関連付けられた１つ以上の硬度識別子を備える。コントローラ１２４は、硬度データの少なくとも１つの硬度識別子を参照して複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも１つのエジェクタを選択または識別するように構成される。オブジェクトの異なる領域が異なる対応する硬度識別子を有する場合、コントローラ１２４は、それぞれの領域に対応する硬度識別子を参照して、異なる領域ごとに複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも１つのエジェクタを選択するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆの中から、対応する硬度識別子からの所定の範囲または分散に等しいかまたは範囲内の硬度を有する構築材料を吐出するエジェクタを選択するように構成される。例えば、一実施形態では、コントローラ１２４は、エジェクタ１２０Ｂを選択するように構成され、エジェクタ１２０Ｂは、Ｂに等しいかまたはＢについての所定の範囲または分散内の対応する硬度識別子Ｘに応じて、硬度Ｂを有する白色の構築材料を吐出する。上述したように、硬度Ｂは本質的に、白色の構築材料の硬度を規定する１つ以上の材料特性および測定基準のセットに対応する。対応する硬度識別子Ｘは、硬度Ｘを規定する１つ以上の材料特性および測定基準のセットを識別し得る。プリンタ１００はエジェクタ１２０を選択するように構成され、エジェクタ１２０は硬度Ｘに最も近い硬度を有する構築材料を吐出する。

方法３００のいくつかの実施形態では、第１のエジェクタを選択するステップ（ブロック３０４）は、硬度識別子を参照して複数のエジェクタのうちの第１のエジェクタと別のエジェクタとを選択するステップを含み、他のエジェクタは、第１の材料とは異なる別の材料を吐出するように構成されている。具体的には、コントローラ１２４は、硬度データの少なくとも１つの硬度識別子を参照して、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも２つのエジェクタを選択または識別するように構成される。オブジェクトの異なる領域が異なる対応する硬度識別子を有する場合、コントローラ１２４は、それぞれの領域に対応する硬度識別子を参照して、異なる領域ごとに複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも２つのエジェクタを選択するように構成される。より具体的には、コントローラ１２４は、対応する硬度識別子の所定の範囲または分散に等しいかまたは範囲内の硬度を有する利用可能な構築材料のいずれにも応じずに、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうち、混合して対応する硬度識別子に等しい硬度を得ることができる構築材料を吐出することができる、少なくとも２つのエジェクタを選択するように構成される。

いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、対応する硬度識別子よりも柔らかい構築材料を吐出する、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの１つのエジェクタと、対応する硬度識別子よりも硬い構築材料を吐出する、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの別のエジェクタとを選択するように構成される。例えば、一実施形態では、コントローラ１２４は、対応する硬度識別子Ｙよりも柔らかい硬度Ｂと、対応する硬度識別子Ｙよりも硬い硬度Ｅに応じて、硬度Ｂを有する白色の構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｂと、硬度Ｅを有する黄色の構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｅとを選択するように構成される。一実施形態では、選択されたエジェクタは、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうち、対応する硬度識別子に最も近い硬度を有する構築材料を吐出する２つのエジェクタである。例えば、一実施形態では、コントローラ１２４は、対応する硬度識別子Ｙに最も近い硬度Ｃおよび硬度Ｄに応じて、硬度Ｃを有する黒色の構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｃと、硬度Ｄを有するシアンの構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｄとを選択するように構成される。上述したように、硬度は本質的に、それぞれの材料の硬度を規定する１つ以上の材料特性および測定基準のセットに対応する。対応する硬度識別子Ｙは、硬度Ｙを規定する１つ以上の材料特性および測定基準のセットを識別してもよい。プリンタ１００は、エジェクタ１２０を選択するように構成され、エジェクタ１２０は、適切な比率で混合されると硬度Ｙに最も近い硬度を有する構築材料を吐出する。いくつかの実施形態では、特定の硬度を得るために使用される構築材料の特定の組合せは、各構築材料の残りの利用可能な供給量または利用可能な構築材料の各々のコストなどのさらなる考慮事項に依存し得る。

次に、方法３００は、色識別子を参照して複数のエジェクタのうちの第２のエジェクタを選択するステップを続け、第２のエジェクタは、第１の材料の硬度とは異なる硬度を有する第２の材料を吐出するように構成されている（ブロック３０８）。特に、本明細書で詳細に説明される実施形態に関して、コントローラ１２４は、色データをさらに含む画像データを受け取るように構成されている。上述したように、色データは、形成されるべきオブジェクトの外面上の複数の場所または領域に関連付けられた複数の色識別子を備える。コントローラ１２４は、色データの少なくとも１つの色識別子を参照して、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも１つのエジェクタを選択または識別するように構成される。オブジェクトの外面の異なる領域が異なる対応する色識別子を有する場合、コントローラ１２４は、それぞれの地域に対応する色識別子を参照して、異なる領域ごとに複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも１つのエジェクタを選択するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆの中から、対応する色識別子に等しい色を有する構築材料を吐出するエジェクタを選択するように構成される。例えば、一実施形態では、コントローラ１２４は、黄色を示す対応する色識別子に応じて、黄色の構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｅを選択するように構成される。

方法３００のいくつかの実施形態では、第２のエジェクタを選択するステップ（ブロック３０８）は、色識別子を参照して複数のエジェクタのうちの第２のエジェクタと別のエジェクタとを選択するステップを含み、別のエジェクタは、第２の材料とは異なる別の材料を吐出するように構成されている。具体的には、コントローラ１２４は、色データの少なくとも１つの色識別子を参照して、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも２つのエジェクタを選択または識別するように構成される。オブジェクトの外面の異なる領域が異なる対応する色識別子を有する場合、コントローラ１２４は、それぞれの地域に対応する色識別子を参照して、異なる領域ごとに複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも２つのエジェクタを選択するように構成される。より具体的には、コントローラ１２４は、対応する色識別子に等しい色を有する利用可能な構築材料のいずれにも応じずに、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうち、混合して対応する色識別子に等しい色を得ることができる構築材料を吐出することができる、少なくとも２つのエジェクタを選択するように構成される。例えば、一実施形態では、コントローラ１２４は、緑色を示す対応する色識別子に応じて、シアンの構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｄと、黄色の構築材料を吐出するエジェクタ１２０Ｅとを選択するように構成される。

次に、方法３００は、第１のエジェクタを動作させて第１の材料をプラテンに向けて吐出させ、第１の材料でオブジェクトの内側部分を形成するステップを続ける（ブロック３１２）。特に、本明細書で詳細に説明する実施形態に関して、コントローラ１２４は、オブジェクトの内側部分を形成するために選択されたエジェクタを動作させてプラテンに向けて構築材料を吐出させ、オブジェクトの内側部分（例えばオブジェクト２００の内側部分２０４）を形成するように構成される。オブジェクトの異なる領域が異なる対応する硬度識別子を有する場合、コントローラ１２４は、オブジェクトの内側部分の各領域を形成するために選択されたエジェクタを動作させて構築材料をプラテンに向けて吐出させ、オブジェクトの内側部分の各領域を形成するように構成される。上記の実施例に関して、硬度識別子Ｘを参照してエジェクタ１２０Ｂが選択された場合、コントローラ１２４は、エジェクタ１２０Ｂを動作させて白色の構築材料の液滴を吐出させ、硬度Ｘに最も近い硬度Ｂでオブジェクトの内側部分を形成するように構成される。

方法３００のいくつかの実施形態では、第１のエジェクタを動作させるステップ（ブロック３１２）は、第１の材料および別の材料をプラテンに向けて吐出してオブジェクトの内側部分を形成するために第１のエジェクタおよび別のエジェクタを動作させるステップであって、第１の材料と別の材料が混合されて硬度識別子に対応する硬度でオブジェクトの内側部分を形成するステップを含む。上述したように、利用可能な構築材料が、対応する硬度識別子の所定の範囲に等しいかまたは範囲内の硬度を有していない場合、混合して対応する硬度識別子に等しい硬度を得ることができる構築材料を吐出するように複数のエジェクタが選択される。具体的には、コントローラ１２４は、選択されたエジェクタを動作させて構築材料をプラテンに向かって吐出させ、オブジェクトの内側部分が硬度識別子に対応する硬度を有するように、それぞれの構築材料の混合物でオブジェクトの内側部分を形成するように構成される。オブジェクトの異なる領域が異なる対応する硬度識別子を有する場合、コントローラ１２４は、オブジェクトの内側部分の各領域を形成するために選択されたエジェクタを動作させて構築材料をプラテンに向けて吐出させ、オブジェクトの内側部分の各領域がそれぞれの硬度識別子に対応する硬度を有するように、関連する構築材料の混合物でオブジェクトの内側部分の各領域を形成するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、エジェクタを動作させて、硬度識別子に依存する比率で構築材料を混合するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、エジェクタを動作させて、構築材料をハーフトーン方式で混合するように構成される。上記の実施例に関して、硬度識別子Ｙを参照してエジェクタ１２０Ｃおよびエジェクタ１２０Ｄが選択された場合、コントローラ１２４は、エジェクタ１２０Ｃおよびエジェクタ１２０Ｄを動作させて、黒色の構築材料およびシアンの構築材料の液滴を吐出させ、硬度Ｙに最も近い硬度でオブジェクトの内側部分を形成するように構成される。

最後に、方法３００は、第２のエジェクタを動作させて第２の材料をプラテンに向けて吐出させ、第２の材料でオブジェクトの外層を形成するステップを続け、オブジェクトの外層はオブジェクトの内側部分を取り囲んでいる（ブロック３１６）。特に、本明細書で詳細に説明する実施形態に関して、コントローラ１２４は、選択されたエジェクタを動作させてプラテンに向けて構築材料を吐出させ、それぞれの色識別子に対応する着色で（オブジェクト２００の外層２０８のように）オブジェクトの外層を形成するように構成される。オブジェクトの外面の異なる領域が異なる対応する色識別子を有する場合、コントローラ１２４は、オブジェクトの外層の各領域を形成するために選択されたエジェクタを動作させて構築材料をプラテンに向けて吐出させ、オブジェクトの外層の各領域をそれぞれの色識別子に対応する着色で形成するように構成される。上記の実施例に関して、黄色の色識別子を参照してエジェクタ１２０Ｅが選択された場合、コントローラ１２４は、エジェクタ１２０Ｅを動作させて黄色の構築材料の液滴を吐出させ、黄色の着色でオブジェクトの外層を形成するように構成される。

方法３００のいくつかの実施形態では、第２のエジェクタを動作させるステップ（ブロック３１６）は、第２の材料および別の材料をプラテンに向けて吐出してオブジェクトの外層を形成するために第２のエジェクタおよび別のエジェクタを動作させるステップであって、第２の材料と別の材料が混合されて色識別子に対応する色でオブジェクトの外層を形成するステップを含む。上述したように、利用可能な構築材料が対応する色識別子に等しい色を有していない場合、混合されて対応する色識別子に等しい色を得ることができる構築材料を吐出するように構成されている複数のエジェクタが選択される。具体的には、コントローラ１２４は、オブジェクトの外層を形成するために選択されたエジェクタを動作させてプラテンに向けて構築材料を吐出させ、オブジェクトの外層が色識別子に対応する着色を有するように、それぞれの構築材料の混合物でオブジェクトの外層を形成するように構成される。オブジェクトの外面の異なる領域が異なる対応する色識別子を有する場合、コントローラ１２４は、オブジェクトの外層の各領域を形成するために選択されたエジェクタを動作させて構築材料をプラテンに向けて吐出させ、オブジェクトの外層が色識別子に対応する着色を有するように、それぞれの構築材料の混合物でオブジェクトの外層の各領域を形成するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、エジェクタを動作させて色識別子に依存する割合で構築材料を混合するように構成される。いくつかの実施形態では、コントローラ１２４は、エジェクタを動作させて構築材料をハーフトーン方式で混合するように構成される。上記の実施例に関して、緑色の色識別子を参照してエジェクタ１２０Ｄおよびエジェクタ１２０Ｅが選択された場合、コントローラ１２４は、エジェクタ１２０Ｄおよびエジェクタ１２０Ｅを動作させてシアンの構築材料と黄色の構築材料の液滴を吐出させ、緑色の着色で外層を形成するように構成される。

３次元オブジェクトプリンタを動作させる方法４００を図４に示す。方法４００は方法３００の拡張であり、透明なオーバーコート層をオブジェクトの外層の上にさらに形成して、オブジェクトの表面のテクスチャを変える。方法４００は、テクスチャ識別子を参照して、複数のエジェクタのうちの第１のエジェクタおよび第３のエジェクタのうちの１つを選択するステップで開始し、第１のエジェクタおよび第３のエジェクタのうちの１つは、第１の材料および第３の材料のうちの１つを吐出するように構成され、第１の材料および第３の材料のうちの１つは透き通っており、第２の材料のテクスチャとは異なるテクスチャを有する（ブロック４０４）。特に、本明細書で詳細に説明する実施形態に関して、コントローラ１２４は、テクスチャデータを含む画像データを受け取るように構成される。上述したように、テクスチャデータは、形成されるべきオブジェクトの外面上の複数の位置または領域に関連付けられた１つ以上のテクスチャ識別子を備える。コントローラ１２４は、テクスチャデータの少なくとも１つのテクスチャ識別子を参照して、複数のエジェクタ１２０Ａ〜１２０Ｆのうちの少なくとも１つのエジェクタを選択または識別するように構成される。

より具体的には、いくつかの実施形態では、プリンタ１００のエジェクタの少なくとも１つは、他の構築材料（例えばエジェクタ１２０Ａ）とは異なる表面テクスチャを有する透明または透き通った構築材料を吐出するように構成される。いくつかの実施形態では、プリンタ１００は、他の構築材料とは異なる表面テクスチャを有する透明または透き通った構築材料を吐出するように構成されたいくつかのエジェクタを含む。一実施形態では、コントローラ１２４は、テクスチャデータを参照してオーバーコート層を形成するか否かを決定するように構成される。形成されるべきオブジェクトが透明な構築材料のうちの１つの代替となる表面テクスチャを有するべきことを示すテクスチャデータに応じて、コントローラ１２４は、代替となる表面テクスチャを有するそれぞれの透明な構築材料を吐出するように構成されたエジェクタを選択するように構成される。例えば、エジェクタ１２０Ａによって吐出された透明な構築材料が粗い表面テクスチャを有し、オブジェクトが粗い表面テクスチャを有するべきことをテクスチャデータが示す場合、コントローラ１２４は、オーバーコート層を形成するためのエジェクタ１２０Ａを選択するように構成される。

方法４００は、第１のエジェクタおよび第３のエジェクタのうちの１つを動作させて、第１の材料および第３の材料のうちの１つをプラテンに向けて吐出させ、オブジェクトの外層の上に層を形成するステップを続ける（ブロック４０８）。特に、本明細書に詳細に記載した実施形態に関して、コントローラ１２４は、オーバーコート層を形成するために選択されたエジェクタを動作させて透明な構築材料をプラテンに向けて吐出させ、それぞれのテクスチャ識別子に対応するテクスチャでオブジェクトのオーバーコート層を（オブジェクト２００のオーバーコート層２１２のように）形成するように構成される。

Claims

３次元オブジェクトプリンタであって、
プラテンと、
前記プラテンに向けて材料を吐出するように構成された複数のエジェクタであって、前
記複数のエジェクタの各エジェクタが異なる材料を吐出するように構成された複数のエジェクタと、
前記複数のエジェクタに動作可能に接続されたコントローラであって、
前記プラテン上に形成される前記オブジェクトの画像データを受信し、
前記オブジェクトの第１の領域に関連する画像データにおける硬度識別子を参照して前記３次元オブジェクトプリンタの前記複数のエジェクタのうちの第１のエジェクタを選択し、前記第１のエジェクタは第１の材料を吐出するように構成され、
前記オブジェクトの第２の領域に関連する画像データにおける色識別子を参照して前記複数のエジェクタのうちの第２のエジェクタを選択し、前記第２のエジェクタは前記第１の材料の硬度とは異なる硬度を有する第２の材料を吐出するように構成され、
前記第１の領域に対応する前記画像データを使用して第１のエジェクタを動作させ、前記第１の材料を前記プラテンに向けて吐出して、前記第１の材料で前記オブジェクトの前記第１の領域の少なくとも一部を形成し、
前記第２の領域に対応する前記画像データを使用して前記第２のエジェクタを動作させ、前記第２の材料を前記プラテンに向けて吐出して、前記第２の材料で前記オブジェクトの前記第２の領域の少なくとも一部を形成し、前記オブジェクトの前記第２の領域の一部が前記第１の材料で形成された前記第１の領域の一部を覆う前記第２の材料で形成されるように構成されるコントローラと
を備える、３次元オブジェクトプリンタ。
前記コントローラは、
前記硬度識別子の所定の範囲内にある前記第１の材料の硬度に応じて前記第１のエジェクタを選択する
ようにさらに構成されている、請求項１に記載のプリンタ。
前記コントローラは、
前記硬度識別子を参照して前記複数のエジェクタのうちの前記第１のエジェクタと別のエジェクタとを選択するようにさらに構成され、前記別のエジェクタが前記第１の材料の硬度とは異なる硬度を有する別の材料を吐出する
ように構成されている、請求項１に記載のプリンタ。
前記コントローラは、
前記硬度識別子よりも小さい前記第１の材料の硬度と、前記硬度識別子よりも大きい前記別の材料の硬度とに応じて、前記第１のエジェクタと前記別のエジェクタとを選択する
ようにさらに構成されている、請求項３に記載のプリンタ。
前記コントローラは、
前記第１のエジェクタ及び前記別のエジェクタを動作させ、前記プラテンに向かって、前記第１の材料及び前記別の材料を吐出し、前記オブジェクトの第１の領域の一部を形成し、前記第１の材料と前記別の材料を混合し、前記硬度識別子に応じた硬度で前記オブジェクトの前記第１の領域の一部を形成する、
ようにさらに構成されている、請求項４に記載のプリンタ。
前記コントローラは、
前記色識別子を参照して前記複数のエジェクタのうちの前記第２のエジェクタと別のエジェクタとを選択し、前記別のエジェクタは前記第２の材料の色とは異なる色を有する別の材料を吐出し、前記第２の材料および前記別の材料の色は前記色識別子に対応する色と異なる、
ようにさらに構成されている、請求項１に記載のプリンタ。
前記コントローラは、
前記第２のエジェクタと前記別のエジェクタを動作させ、前記プラテンに向かって、前記第２の材料と前記別の材料を吐出し、前記オブジェクトの前記第２の領域の一部を形成し、前記第２の材料と前記別の材料を混合して、前記色識別子に対応する色で、前記オブジェクトの前記第２の領域の一部を形成する、
ようにさらに構成されている、請求項６に記載のプリンタ。
前記コントローラは、
前記オブジェクトの前記第２の領域を覆う前記オブジェクトの別の領域に関連するテクスチャ識別子を参照して、前記複数のエジェクタのうちの前記第１のエジェクタと第３のエジェクタを選択し、前記第１のエジェクタと前記第３のエジェクタの１つが、前記第１の材料と前記第３の材料の１つを吐出し、前記第１の材料と前記第３の材料の１つは透明であり、前記第２の材料のテクスチャと異なるテクスチャを有するように構成され、
前記第１のエジェクタと前記第３のエジェクタを動作させ、前記プラテンに向かって、前記第１の材料と前記第３の材料を吐出し、前記オブジェクトの前記第２の領域の一部の上に別の領域の一部を形成するように構成されている、請求項１に記載のプリンタ。