JP6859288B2 - カラー3dプリンティング方法及び3dプリンティング機器 - Google Patents

カラー3dプリンティング方法及び3dプリンティング機器 Download PDF

Info

Publication number
JP6859288B2
JP6859288B2 JP2018069052A JP2018069052A JP6859288B2 JP 6859288 B2 JP6859288 B2 JP 6859288B2 JP 2018069052 A JP2018069052 A JP 2018069052A JP 2018069052 A JP2018069052 A JP 2018069052A JP 6859288 B2 JP6859288 B2 JP 6859288B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inkjet
printing
layer
head
polygon mesh
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2018069052A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018187923A (ja
Inventor
況 何
況 何
郁庭 ▲黄▼
郁庭 ▲黄▼
欣達 謝
欣達 謝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XYZ Printing Inc
Original Assignee
XYZ Printing Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XYZ Printing Inc filed Critical XYZ Printing Inc
Publication of JP2018187923A publication Critical patent/JP2018187923A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6859288B2 publication Critical patent/JP6859288B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/112Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using individual droplets, e.g. from jetting heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/002Coloured

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Description

本開示は、プリンティング方法に関し、特に、カラー3Dプリンティング方法及び3Dプリンティング機器に関する。
コンピュータ支援製造(CAM)の発達に伴い、製造産業は、デザインのオリジナルコンセプトを短時間で製造することが可能な3Dプリンティング技術を開発した。3Dプリンティング技術は、実際には、一連のラピッドプロトタイピング(RP)技術の総称である。それらの基本原理は、すべて、積層生産と関連を有する。ラピッドプロトタイピング機器は、X−Y平面でスキャンすることによってワークピースの断面形状を形成し、断続的にZ座標における層の厚さへと置換し、最終的に3Dオブジェクトを形成する。3Dプリンティング技術は、製造された品物の幾何学的な形状を限定せず、より複雑な一部分が形成される場合ほど、RP技術がより顕著となる。さらに、労力と処理時間とを大幅に低減することができる。最小時間範囲において、コンピュータ支援デザイン(CAD)ソフトウェアによってデザインされたデジタル3Dモデルを実現することができる。
例えば、溶融堆積モデリング(FDM)技術は、形成材料をワイヤとし、形成材料を加熱して溶融させて、3Dオブジェクトを形成するための所望の形状/輪郭に応じて形成ステージ上に層毎に積層する。従って、既存のカラーFDM3Dプリンティング方法では、通常では3Dオブジェクトが完成した後に外形が着色される、あるいは、カラー形成材料を用いて3Dオブジェクトが製造される。前者の場合、しかしながら、3Dオブジェクトの外部の表面のみにカラーインクが塗布されるので、カラー特性及びバリエーションが若干劣る。後者の場合は、複数のカラー効果を得るために、異なるカラーのワイヤ材料への交換が繰り返し求められるので、結果、カラー3Dオブジェクトの製造効率が低い。従って、上記の状況をどのように改善するかが関連分野における当業者にとって考慮すべき問題である。
既存のカラーFDM3Dプリンティング方法では、カラー特性及びバリエーションが若干劣る、あるいは、カラー3Dオブジェクトの製造効率が低い場合がある。従って、上記の状況をどのように改善するかが関連分野における当業者にとって考慮すべき問題である。
この点、本開示は、カラー3Dプリンティングの多様性及び審美性を改善可能なカラー3Dプリンティング方法及び3Dプリンティング機器を提供する。
本開示は、3Dモデルに応じた3Dオブジェクトの製造に適用されるカラー3Dプリンティング方法を提供する。3Dオブジェクトは、複数の層オブジェクトを含む。当該方法は、次のステップを含む。3Dモデルにスライス処理を行って、プリンティング経路ファイル及び複数のインクジェットイメージを取得する。プリンティング経路ファイルは、層オブジェクトにそれぞれ対応する複数の層制御データを含む。層制御データのうちの第1の層制御データが読み出され、この第1の層制御データは、複数のプリンティング位置点及び複数のインクジェット位置点を含む。プリンティングヘッドの移動がプリンティング位置点に応じて制御され、プリンティングヘッドが形成材料を吐出するように制御されて、層オブジェクトのうちの第1の層オブジェクトが形成される。インクジェットイメージのうちの第1のインクジェットイメージが読み出される。インクジェットヘッドの平面上の移動がインクジェット位置点に応じて制御され、インクジェットヘッドが第1のインクジェットイメージに応じて第1の層オブジェクトにインクをスプレーするように制御される。
本発明の別の観点では、記憶装置と、プロセッサと、3Dプリンティング装置とを備える3Dプリンティング機器が提供される。プロセッサは、記憶装置に接続され、3Dモデルにスライス処理を行って、プリンティング経路ファイル及び複数のインクジェットイメージを取得するよう構成される。プリンティング経路ファイルは、複数の層オブジェクトにそれぞれ対応する複数の層制御データを備える。3Dプリンティング装置は、プロセッサに接続され、プリンティング機構と、インクジェット機構と、制御部とを備える。プリンティング機構は、プリンティングヘッドを備え、インクジェット機構は、インクジェットヘッドを備える。制御部は、プリンティング機構及びインクジェット機構に接続され、層制御データのうちの第1の層制御データを読み出し、ここで第1の層制御データは複数のプリンティング位置点及び複数のインクジェット位置点を含み、プリンティング位置点に応じてプリンティングヘッドの移動を制御し、プリンティングヘッドを制御して形成材料を吐出させて層オブジェクトのうちの第1の層オブジェクトを形成し、インクジェットイメージのうちの第1のインクジェットイメージを読み出し、インクジェット位置点に応じて平面上のインクジェットヘッドの移動を制御し、第1のインクジェットイメージに応じてインクジェットヘッドを制御して第1の層オブジェクトにインクをスプレーさせる、ように構成される。
以上より、本開示のカラー3Dプリンティング方法及び3Dプリンティング機器は、プリンティングヘッドを用いてステージ上に層オブジェクトを形成し、次に、インクジェットヘッドを用いて層オブジェクトにインクをスプレーし、インク層を形成し得る。その結果、カラー3Dオブジェクトの各層の層オブジェクトは、カラー外観を有し、それによって全体的なカラー特性が改善される。また、各カラーインク層の異なる領域が異なる色を有するので、カラーバリエーションが向上する。
本開示の上述した並びに他の特徴及び利点について、理解をより容易にするため、添付の図面とともにいくつかの実施の形態について以下に詳細に説明する。
本開示の例示的な実施の形態に係る3Dプリンティング機器の概要図である。
本開示の例示的な実施の形態に係る3Dプリンティング装置の概要図である。
本開示の例示的な実施の形態に係るカラー3Dプリンティング方法のフローチャートである。
本開示の例示的な実施の形態に係るカラー3Dプリンティング方法の概要図である。
本開示の例示的な実施の形態に係る水平面上のインクジェット位置を調整することについてのフローチャートである。
本開示の例示的な実施の形態に係る水平面上のインクジェット位置を調整することについての概要図である。
本開示の好ましい実施の形態について、詳細に説明し、これらの例は、添付の図面において示される。可能な限り、同一あるいは類似の部分を参照するため、図面及び以下の詳細な説明において同一の参照符号を用いる。また、本開示の様々な実施の形態は、複数の異なる形態で具現化でき、以下の実施の形態に限定するものではない。むしろ、これらの実施の形態は、本開示を法上の要求を満たすようにするために提供されるものである。
図1は、例示的な実施の形態に係る3Dプリンティング機器の概要図である。図1を参照すると、3Dプリンティング機器100は、記憶装置110と、プロセッサ120と、3Dプリンティング装置130とを備える。プロセッサ120は、記憶装置110及び3Dプリンティング装置130に接続される。本実施の形態では、プロセッサ120は、3Dモデルを構築するために3Dオブジェクトをモデル化するように構成され、3Dモデルは、ポリゴンファイル形式(PLY)あるいはOBJファイル等の3Dファイル形式に対応する。3Dファイル形式における3Dモデルは複数のポリゴンメッシュからなり、各ポリゴンメッシュは複数の頂点を有し、各頂点は異なる座標を有する。本実施の形態では、プロセッサ120は、スライス情報を得るために、3Dモデルイメージ中の3Dモデルに対してスライス処理を実行するように構成され得る。スライス情報は、プリンティング経路ファイル及び複数のインクジェットイメージを含む。スライス情報に応じて、プロセッサ120は、3Dプリンティング装置130が、複数の層オブジェクトを層毎に製造し、これらの層オブジェクトを層毎に着色するように、3Dプリンティング装置130を制御して3Dプリンティング動作を行わせる。
本実施の形態においては、記憶装置110は、データを記憶するよう構成され、バッファメモリ、内部記憶媒体、外部記憶媒体、他の種類の記憶装置あるいはこれらの組み合わせであってよい。例えば、バッファメモリは、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、あるいは他の同様の装置を含んでよい。例えば、内部記憶媒体は、ハードディスクドライブ(HDD)、半導体ディスク、フラッシュ記憶装置、あるいは他の同様の装置を含んでよい。例えば、外部記憶媒体は、外部ハードディスク、USBドライブ、クラウドドライブ、あるいは他の同様の装置を含んでよい。本実施の形態では、記憶装置110は、3Dモデルイメージ、複数のスライスイメージ、3Dイメージモデリングモジュール、イメージ処理モジュール、あるいはイメージ分析モジュール等を記憶し、本開示の例示的な実施の形態の各々に係るスライスイメージ処理を実現する。
本実施の形態では、プロセッサ120は、本開示の例示的な実施の形態の各々に係るイメージ処理及びイメージ分析を実現するように、記憶装置110に格納された複数のモジュールを実施するように構成されてよい。プロセッサ120は、例えば、中央処理装置(CPU)、あるいは他のプログラム可能な汎用/専用マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、プログラマブルコントローラ、アプリケーションスペシフィックインテグレーテッドサーキット(ASIC)、プログラマブルロジックデバイス(PLD)、他の同様の処理装置、あるいはこれらの組み合わせであってよい。
本実施の形態では、3Dプリンティング装置130は、例えば、制御部133と、プリンティング機構131と、インクジェット機構132とを備えてよい。プロセッサ120は、スライス情報に応じて、3Dプリンティング装置130を駆動するために、制御信号を3Dプリンティング装置130の制御部133に供給し得る。3Dプリンティング装置130の制御部133は、3Dプリンティング動作及びインクジェット動作を実行するようにプリンティング機構131及びインクジェット機構132を制御し得る。例えば、3Dプリンティング動作は、形成材料の供給を含み、3Dプリンティング装置130は、硬化した形成材料にインクジェット動作を実行し得る。さらに、3Dプリンティング装置130は、プリンティングヘッドとともに3Dプリンティングを行うのに必要な他の構成要素(例えば、ステージ、供給ライン、インクジェットライン、プリンティングヘッドリンケージ機構等)をさらに含んでよいことは、当業者にとって理解可能なところである。
さらに、図2は本開示の例示的な実施の形態に係る3Dプリンティング装置の概要図である。図2を参照すると、3Dプリンティング装置130は、ステージ134、プリンティングヘッド131aと、インクジェットヘッド132aと、制御部133とを備える。ここで、関連する構成要素及びそれらの移動について説明するため、直交座標系を図中に提供する。ステージ134は、プリンティングにおいて3Dオブジェクト80を搬送するための搬送面S1を備え、ステージ134は、プリンティングヘッド131a及びインクジェットヘッド132aの下に設けられる。
詳細には、本実施の形態では、プリンティングヘッド131aは、XY平面及びXY平面の法線方向(Z軸方向)に沿って移動するように配置される。形成材料20aは、供給ラインを経由してプリンティングヘッド131aに供給されて熱により溶かされ、プリンティングヘッド131aによってステージ134の搬送面S1の上に吐出されて層毎にモールドされ、これによって複数の層オブジェクト(図2では、例えば、層オブジェクト80a及び80c)が形成される。この点について、層オブジェクト80a及び80cは、搬送面S1の上に層毎に形成され、互いに積層され、3Dオブジェクト80を形成する。具体的には、形成材料20aは、溶融フィラメントファブリケーション(FFF)及び溶解吐出モデリング等の製造手法に適した熱溶解可能な材料であってよいが、例示的な実施の形態はこれに限定することを意図したものではない。
本実施の形態では、インクジェットヘッド132aは、インクI1を、層毎に、層オブジェクトのそれぞれにスプレーし、複数のインク層(図2では、例としてインク層80b及び80d)を形成する。層オブジェクト80a及び80c上にインク層80b及び80dを形成することは、インクI1によって層オブジェクト80a及び80cの上面をオーバーラップさせて覆うことであり、同時に層オブジェクト80a及び80cの内部を着色することである。従って、インクジェットヘッド132aは、インクカートリッジ132bを備えてよい。インクカートリッジ132bは、インクI1を保持するように構成される。インクジェットヘッド132aは、必要に応じて、層オブジェクト80a及び80cにインクカートリッジ132b内のインクI1をスプレーし、層オブジェクト80a及び80cを着色する。これにより、層オブジェクト80a及び80c上にインク層80b及び80dが形成される。図2は一つのインクカートリッジ132bのみを示すが、例示的な実施の形態は、インクカートリッジ及びインクカラーの量を限定することを意図していない。一つの実施の形態では、インクジェットヘッド132aは、カラー形成の比に応じて層オブジェクト80a及び80c上の異なる色に対応する複数のカラーインクをスプレー可能な2Dカラープリンティング機器用のカラーインクジェットシステムと類似し、インク層80b及び80dを形成する。カラーインクの色は、プリンティングの原色に応じて、シアン、マゼンタ、黄色及び黒を含むが、本開示はこれらに限定されない。一つの実施の形態では、形成材料20aは、透光性の材料、例えば透明なポリ乳酸(PLA)材料あるいは透明なアクリル材料であってよい。形成材料20aが透光性なので、各インク層のカラー性能が、対応する層オブジェクトの色カラー性能として視認できる。
そのような配置においては、本実施の形態では、プリンティングヘッド131aがステージ134上の層オブジェクト80aをプリントした後、インクジェットヘッド132aは、層オブジェクト80aの上面にインク層80bをスプレーし、層オブジェクト80aを着色し得る。次に、プリンティングヘッド131aが別の層オブジェクト80cをステージ134上にプリントした後、インクジェットヘッド132aは、層オブジェクト80cの上面にインク層80dをスプレーし、層オブジェクト80dを着色し得る。このようにして、層オブジェクト80a及び80cは、連続してインク層80b及び80dに亘って積層され、カラー3Dオブジェクト80が形成される。インクジェット範囲及び各インク層のパターンは、スライス情報における複数のインクジェットイメージによって画定される。
ステージ134と、プリンティングヘッド131aと、インクジェットヘッド132aとに接続された制御部133は、プロセッサ120から提供されたスライス情報を取得し、かつ3Dプリンティング装置130の全体的な動作をスライス情報に応じて制御して、3Dオブジェクト80がプリントされるように用いられてよい。例えば、制御部133は、プリンティング経路ファイルに応じてプリンティングヘッド131aの移動経路を制御し、プリンティング経路ファイルは、例えば、G−コード等の制御コードファイルである。制御部133は、例えば、CPU、チップセット、マイクロプロセッサ、内蔵型コントローラ等の演算機能を有する装置であるが、本開示はこれらに限定されない。
図3は、本開示の実施の形態に係るカラー3Dプリンティング方法のフローチャートである。本実施の形態の方法は、図1の3Dプリンティング機器100及び図2の3Dプリンティング装置130に適用してよい。以下、3Dプリンティング機器100及び3Dプリンティング装置130の構成要素とともに、本実施の形態の3Dプリンティング方法のステップの詳細について説明する。
まず、ステップS301では、プリンティング経路ファイル及び複数のインクジェットイメージを取得するため、プロセッサ120が3Dモデルにスライス処理を実行し、このプリンティング経路ファイルは、複数の層オブジェクトのそれぞれに対応する複数の層制御データを含む。プロセッサ120は、プリンティング経路ファイル及び複数のインクジェットイメージを取得するため、ユーザによって予想されるスライス厚さに応じて、互いに平行な複数のスライス平面を生成し、複数のスライス平面を介して3Dモデルにスライス処理を実行する。プリンティング経路ファイル内に各層制御データは、異なる層オブジェクトにそれぞれ対応し、制御部133は、層毎に層オブジェクトの各々を確立するため、各層制御データに応じて3Dプリンティング装置130を制御する。本実施の形態では、プリンティング経路ファイルは、制御部133が読み取り可能なファイル形式である。制御部133は、プリンティング経路ファイルに応じて、プリンティングヘッド131a及びインクジェットヘッド132aの移動経路及び位置を制御してよい。また、プロセッサ120がカラー3Dモデルにスライス処理を実行する場合、層オブジェクトの全てまたは一部に対応するインクジェットイメージが生成され得る。
ステップS302で、制御部133は、層制御データ内の第1の層制御データを読み出し、第1の層制御データは、複数のプリンティング位置点及び複数のインクジェット位置点を記録する。プリンティング経路ファイルは、例えば、異なる層オブジェクトにそれぞれ対応する制御コードセグメントを含むG−コードであり、制御コードセグメントは、層制御データと呼ばれる。複数の層制御データの内の第1の層オブジェクトに対応する第1の層制御データは、複数のプリンティング位置点及び複数のインクジェット位置点の座標を含む。次に、ステップS303で、制御部133は、プリンティング位置点に応じて、層オブジェクト内の第1の層オブジェクトを確立するように、プリンティングヘッド131aの移動を制御して形成材料20aを吐出させる。
次に、ステップS304で、制御部133は、インクジェットイメージ内の第1のインクジェットイメージを読み出す。さらに、第1の層オブジェクトの第1の層制御データにおける指示に応じて、制御部133は、第1の層オブジェクトに対応する第1のインクジェットイメージを読み出す。ステップS305で、制御部133は、インクジェット位置点に応じて、XY平面上のインクジェットヘッド132aの移動を制御し、第1の層オブジェクト上でインクI1をスプレーするように、第1のインクジェットイメージに応じてインクジェットヘッド132aを制御する。しかしながら、上記では単一の第1の層オブジェクトが例であったが、例示的な実施の形態において、当業者であれば、各層オブジェクトへの上記のステップS302からS305の動作を行うことが推測可能である。
例示的な実施の形態の詳細を説明する。図4は、本開示の実施の形態に係るカラー3Dプリンティング方法の概要図である。図4を参照すると、3DモデルM1にスライス処理を実行し、プリンティング経路ファイルF1及びv個のインクジェットイメージimg_1からimg_vが生成される。vは正の整数である。プリンティング経路ファイルF1は、u個の層制御データd_1からd_uを含み、uは正の整数である。インクジェットイメージimg_1からimg_vは、それぞれ、異なる層制御データd_1からd_uの1つに関連する。例えば、インクジェットイメージimg_1は層制御データd_1に関連し、インクジェットイメージimg_vは、層制御データd_uに関連する。各層制御データd_1からd_uは、インクジェットヘッド位置情報及びプリンティングヘッド位置情報を含む。インクジェットヘッド位置情報は、インクジェットヘッド132aの移動を制御するための複数のインクジェット位置点を含む。プリンティングヘッド位置情報は、プリンティングヘッド131aの移動を制御するための複数のプリンティング位置点を含む。
図4は、第1のインクジェットイメージimg_1と、第1の層制御データd_1とを例にする。層制御データd_1におけるプリンティング位置点に応じて層オブジェクトをプリントした後、制御部133は、第1の層制御データd_1におけるインクジェット位置点の座標を読み出す。第1の層制御データd_1に記録されたインクジェット位置点は、m個のインクジェット開始点S_1、S_2、S_3、・・・S_mと、m個のインクジェット終点E_1、E_2、E_3、・・・E_mを含む。インクジェット開始点S_1、S_2、S_3、・・・S_mは、それぞれ、インクジェット終点E_1、E_2、E_3、・・・E_mに対応する。また、第1の層制御データd_1に記録されたインクジェット位置点は、さらに、インクジェット領域Z1の大きさ及び位置を定めるインクジェット領域開始点及びインクジェット領域終点を含む。この例において、インクジェット開始点S_1は、インクジェット領域開始点であり、インクジェット終点E_mは、インクジェット領域終点であり、インクジェット開始点及びインクジェット終点は、インクジェット領域Z1の対角線の頂点である。これらのインクジェット開始点S_1、S_2、S_3、・・・S_m及びインクジェット終点E_1、E_2、E_3、・・・E_mに応じてインクジェットヘッド132aの移動経路が判別される。
以上に基づいて、制御部133は、インクジェット領域開始点(つまり、インクジェット開始点S_1)を、第1のインクジェットイメージimg_1の開始点ピクセルB_1に対応づけし、インクジェット領域終点(つまり、インクジェット終点E_m)を第1のインクジェットイメージimg_1の終点ピクセルB_eに対応づけしてよく、これによって第1のインクジェットイメージimg_1の各ピクセルに対応するインクジェット順序が判別される。詳細には、第1のインクジェットイメージimg_1は、複数のピクセルからなる。例えば、第1のインクジェットイメージimg_1の第1列ピクセルは、n個のピクセルB_1からB_nを含む。複数のピクセルB_1からB_nのそれぞれは、対応するピクセルカラーデータを有する。制御部133が、インクジェット範囲開始点を開始点ピクセルB_1に対応づけし、インクジェット終点をインクジェット終点ピクセルB_eに対応づけした後、第1のインクジェットイメージimg_1の各ピクセルのインクジェット順序が判別される。第1列ピクセルB_1からB_nを例にすると、第1列ピクセルB_1からB_nのピクセルカラーデータが、連続して左から右に読み出され、順次プリントされる。
さらに、制御部133は、インクジェットヘッド132aを制御して、インクジェット開始点S_1からS_mのうちのインクジェット開始点S_1と、インクジェット終点E_1からE_mのうちのインクジェット終点E_1との間のインクジェット経路P_1に沿って移動させてよい。その間、制御部133は、層オブジェクトにインクをスプレーするように、第1のインクジェットイメージimg_1上の第1のインクジェット経路P_1に対応するピクセルB_1からB_nに応じてインクジェットヘッド132aを制御する。次に、制御部133は、インクジェットヘッド132aを制御して、第1のインクジェット終点E_1から、インクジェット開始点S_1からS_mのうちのインクジェット開始点S_2に移動させ、その間、インクジェットヘッド132aはインクをスプレーすることを停止する。次に、制御部133は、インクジェットヘッド132aを制御して、インクジェット開始点S_2と、インクジェット終点E_1からE_mのうちのインクジェット終点E_2との間の第2のインクジェット経路P_2に沿って移動させる。その間、制御部133は、層オブジェクトにインクをスプレーするように、第1のインクジェットイメージimg_1上の第2のインクジェット経路P_2に対応するピクセルに応じてインクジェットヘッド132aを制御する。上記の動作が繰り返される。最終的に、制御部133は、インクジェットヘッド132aを制御して、インクジェット開始点S_mとインクジェット終点E_mとの間のインクジェット経路P_mに沿って移動させる。その間、制御部133は、層オブジェクトにインクをスプレーするように、第1のインクジェットイメージimg_1上のインクジェット経路P_mに対応する最後の列ピクセルに応じてインクジェットヘッド132aを制御する。このようにして、制御部133は、インクジェットヘッド132aを列で移動させ、第1のインクジェットイメージimg_1上の各ピクセルのピクセルカラーデータに応じて、インク及びインクカラーをスプレーすべきか判別し、これによってインクジェットパターンPat_1のインク層が対応する層オブジェクト上に塗布される。
しかしながら、3Dプリンティングモデルの(図2のステージ134等のステージの面に取り付けられた)底面あるいは3Dプリンティングモデルの中断中の底面がカラー外観を有する場合において、プリンティング及びインクジェットが3Dモデルの実際の高さで実行されると、3Dプリンティング装置は、層オブジェクトをプリントする前にインクをスプレーし得る。これは、インクを空中にまき散らして下の層オブジェクトを汚すことになり、3Dオブジェクトはカラーを失ってしまう。従って、以下の実施の形態は、本開示のインクジェット位置を調整する方法についてさらに説明する。
図5は、本開示の実施の形態に係る水平面上のインクジェット位置を調整するフローチャートである。本実施の形態の方法は、図1の3Dプリンティング機器100及び図2の3Dプリンティング装置130に適用可能である。以下、3Dプリンティング機器100及び3Dプリンティング装置130の構成要素とともに、本実施の形態の3Dプリンティング方法のステップの詳細にについて説明する。
ステップS501で、プロセッサ120は、複数のスライス平面を用いて3Dモデルをスライスする。ステップS502では、プロセッサ120は、プリンティング経路ファイルと、複数のインクジェットイメージとを取得する。インクジェットイメージは、第1の層オブジェクトに対応する第1のインクジェットイメージと、第2の層オブジェクトに対応する第2のインクジェットイメージとを含み、第1の層オブジェクトのプリンティング順序は、第2の層オブジェクトのプリンティング順序より後である。換言すると、第1の層オブジェクトは、第2の層オブジェクトに積層される。ステップS503で、プロセッサ120は、3Dモデルの複数のポリゴンメッシュが水平面であるか判別する。3Dモデルは、複数のポリゴンメッシュからなり、それらは、三角形メッシュ、四辺形メッシュ、他の凹面の幾何学的ポリゴンメッシュ、あるいは他の凸面の幾何学的ポリゴンメッシュであってよく、本開示はこれらに限定されない。ポリゴンメッシュは、複数の点と、複数の縁と、一つの面とを含む。本実施の形態では、プロセッサ120は、複数のポリゴンメッシュの面が水平面であるか判別する。ここで、本実施の形態の水平面は、XY平面と平行である。
一つの実施の形態において、プロセッサ120のスライス処理のスライス平面は、互いに隣接する第1のスライス平面及び第2のスライス平面を含む。プロセッサ120は、ポリゴンメッシュ中の第1のポリゴンメッシュの複数の頂点が、第1のスライス平面と第2のスライス平面との間の空間に位置するか判別する。例えば、第1のスライス平面の数学的表現は、Z=aであり、第2のスライス平面の数学的表現は、Z=bである。プロセッサ120は、三角形メッシュの3つの頂点のZ軸座標が、aとbとの間にあるか判別することで、三角形メッシュの3つの頂点が、第1のスライス平面と第2のスライス平面との間の空間に位置するか判別する。三角形メッシュの3つの頂点全てが第1のスライス平面あるいは第2のスライス平面上に位置する場合、三角形メッシュの3つの頂点は、第1のスライス平面と第2のスライス平面との間の空間に位置すると判別される。一つの実施の形態において、層厚さがhである場合、第1のポリゴンメッシュの3つの頂点が、第1のスライス平面(数学的表現は、Z=a−0.5h)と第2のスライス平面(数学的表現は、Z=a+0.5h)との間の空間に位置する場合、プロセッサ120は、第1のポリゴンメッシュが層オブジェクトのa番目の層に属し、水平面であると判別する。次に、第1のポリゴンメッシュの頂点のそれぞれが、第1のスライス平面と第2のスライス平面との間の空間に位置する場合、プロセッサ120は、第1のポリゴンメッシュが水平面であると判別する。第1のポリゴンセルの頂点の全てが第1のスライス平面と第2のスライス平面との間の空間に位置しない場合、プロセッサ120は、第1のポリゴンメッシュが水平面ではないと判別する。
次に、プロセッサ120が複数のポリゴンメッシュが水平面でないと判別(ステップS503で判別)した場合、ステップS504で、プロセッサ120は、主インクジェットイメージを調整しない。ステップS505で、ポリゴンメッシュ中の第1のポリゴンメッシュが水平面である場合、プロセッサ120は、第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが、正の軸方向に対向するかあるいは負の軸方向に対向するかを判別し、第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルは、当該対向面の法線ベクトルであり、当該ベクトル方向は、3Dモデルの外側へ向かう。本実施の形態の水平面の定義がXY平面であるので、正の軸方向は正のZ軸方向であり、負の軸方向は負のZ軸方向である。第1のポリゴンメッシュ面の法線ベクトルが正の軸方向に対向するかあるいは負の軸方向に対向するかを判別することで、プロセッサ120は、水平面である第1のポリゴンメッシュが3Dオブジェクトの密閉上面あるいは密閉底面に対応することを検出することができる。密閉底面は、3Dオブジェクトの最も低い底面及び中断中の底面を含む。
ステップS506で、第1のポリゴンメッシュ面の法線ベクトルが正の軸方向に対向する場合、プロセッサ120は、第2の層オブジェクトに対応する第2のインクジェットイメージにおける第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを保持する。換言すると、第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが正の軸方向に対向する場合、これは、第1のポリゴンメッシュが3Dオブジェクトの密閉上面に対応することを意味する。この意味で、プロセッサ120は、第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを変更せず、第2の層オブジェクトに対応する第2のインクジェットイメージにおける第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを保持する。ステップS507で、第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが負の軸方向に対向する場合、プロセッサ120は、第2のインクジェットイメージからの第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを削除し、第1のインクジェットイメージにインクジェットブロックを加える。換言すると、第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが負の軸方向に対向する場合、これは、第1のポリゴンメッシュが3Dオブジェクトの密閉底面に対応することを意味する。この意味で、プロセッサ120は、第2の層オブジェクトに元々対応する第2のインクジェットイメージからの第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを削除し、先の層オブジェクト(すなわち、第2の層オブジェクト上に積層された第1の層オブジェクト)に対応する第1のインクジェットイメージへと第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを加える。
例えば、図6は、本開示の実施の形態に係る水平面上のインクジェット位置を調整する概要図である。図6を参照すると、3DモデルM2にスライス処理を行なった後、プロセッサ120は、2つの隣接スライス平面の間に、三角形メッシュG1の3つの頂点V1、V2及びV3が設けられていることを検出する。従って、プロセッサ120は、三角形メッシュG1が水平面であると判別する。三角形メッシュG1の頂点V1、V2及びV3の順序は、3Dモデルの内部及び外部空間に応じて事前に定められる。一般に、3Dモデルの各三角形メッシュの面の法線ベクトルは、3Dモデルの外部空間に対向する。従って、プロセッサ120は、ベクトルd12及びベクトルd13を取得し、法線ベクトルVerを取得するため、ベクトルd12及びベクトルd13のクロス積を行ってよい。プロセッサ120は、法線ベクトルVerが負のZ軸方向に対向すると判別するので、プロセッサ120は、三角形メッシュG1のインクジェットブロックのインクジェット位置を調整する。同様に、プロセッサ120は、同様の処理に応じて、三角形メッシュG2が下方向の法線ベクトルを有する水平面であると判別し、上記のように、三角形メッシュG2のインクジェットブロックのインクジェット位置を調整する。
図6に示すように、水平面のインクジェットブロックのインクジェット位置を調整する前に、i番目の層の層オブジェクトL(i)に対応する主インクジェットイメージimg_1は、三角形メッシュG1に対応するインクジェットブロックC1と、三角形メッシュG2に対応するインクジェットブロックC2とを含む。三角形メッシュG1に対応するインクジェットブロックC1と、三角形メッシュG2に対応するインクジェットブロックC2とは、(i+1)番目の層の層オブジェクトL(i+1)に対応する主インクジェットイメージimg_(i+1)に含まれない。図5に示すステップS503からS507に応じて、水平面のインクジェットブロックのインクジェット位置を調整した後、三角形メッシュG1に対応するインクジェットブロックC1及び三角形メッシュG2に対応するインクジェットブロックC2は、i番目の層の層オブジェクトL(i)に対応するインクジェットイメージimg_i’に含まれない。三角形メッシュG1に対応するインクジェットブロックC1及び三角形メッシュG2に対応するインクジェットブロックC2は、(i+1)番目の層の層オブジェクトL(i+1)に対応するインクジェットイメージimg_(i+1)’に含まれる。図6に示す例は、インクジェットブロックC1及びインクジェットブロックC2におけるピクセルが、元々のインクジェットイメージimg_(i+1)上の対応するピクセル位置にある元々のピクセルと完全に置換され、図6に示すように、インクジェットイメージimg_(i+1)’が生成される場合を示したが、本開示はこれに限定されない。別の実施の形態では、インクジェットブロックC1及びインクジェットブロックC2におけるピクセルが、元々のインクジェットイメージimg_(i+1)上の対応するピクセル位置にある元々のピクセルと部分的に置換され、元々のインクジェットイメージimg_(i+1)上の部分ピクセルを保持して、新たなインクジェットイメージが生成される。
例えば、3Dプリンティング装置130が3DモデルM2に応じてカラー3DオブジェクトObj1を確立する間に、制御部133は、層制御データに応じてプリンティングヘッド131aを制御して、層オブジェクトL(i)をプリントし、さらに、複数のインクジェットイメージから層オブジェクトL(i)に対応するインクジェットイメージimg_i’を読み出す。例えば、制御部133はインクジェットイメージimg_i’に応じてインクジェットヘッド132aを制御し、層オブジェクトL(i)にインクをスプレーさせる。要約すると、プリンティングヘッド131aが層オブジェクトL(i)をプリントした後、インクジェットヘッド132aは、インクジェットイメージimg_i’に応じて層オブジェクトL(i)にインクをスプレーする。次に、プリンティングヘッド131aが層オブジェクトL(i)上に積層された層オブジェクトL(i+1)をプリントした後、インクジェットヘッド132aは、インクジェットイメージimg_(i+1)’
に応じて層オブジェクトL(i+1)にインクをスプレーする。インクジェットブロックC1及びC2のインクジェット位置は、層オブジェクトL(i+1)の低い側から層オブジェクトL(i+1)の高い側へと上げられる。インクジェットブロックC1及びC2の各ピクセルに応じてインクジェットヘッド132aによってスプレーされたインク層ink_1は、空中に飛散する代わりに、層オブジェクトL(i+1)に取り付けられる。
まとめると、例示的な実施の形態に係るカラー3Dプリンティング方法及び3Dプリンティング機器は、プリンティングヘッドを用いて形成ステージ上に層オブジェクトを形成し、次に、インクジェットヘッドを用いて直接着色するために層オブジェクト上にインク層を形成する。この繰り返しにより、層オブジェクト及びインク層が連続して互いに積層され、これによってカラー3Dオブジェクトが形成される。この意味で、カラー3Dオブジェクトの各層の構造はカラー外観を有し、全面的なカラー特性は改善される。また、各カラーインク層の異なる領域は、異なるカラーを備えてよく、カラーバリエーションが改善される。さらに、水平面のインクジェットブロックのインクジェット位置を調整することで、密閉底面がインクを保持するための層オブジェクトを確立する前に、インクジェットヘッドが空中にインクを飛散させることを防止することが可能であり、3Dオブジェクトのカラー特性と3Dモデルとの間でのレベル差を生させる。
本開示は、3Dプリンティング装置を提供する。当該装置は、3Dプリンティング機器によってカラー3Dオブジェクトを製造する用途に供され、カラー3Dプリンティングのカラーバリエーションを増やし、高品質なカラー3Dプリンティングを提供する。
上記の実施の形態とともに本開示について説明したが、本開示の技術的範囲から逸脱しない限りにおいて上記の実施の形態に変更を行ってもよい点、当業者にとって明らかである。従って、本開示の技術的範囲は、上記の詳細な説明ではなく、添付の特許請求の範囲によって画定される。
100 3Dプリンティング機器
110 記憶装置
120 プロセッサ
130 3Dプリンティング装置
133 制御部
132a インクジェットヘッド
I1 インク
S1 搬送面
80b、80d インク層
131 プリンティング機構
132 インクジェット機構
20a 形成材料
80、Obj1 3Dオブジェクト
131a プリンティングヘッド
132b インクカートリッジ
134 ステージ
80a、80c 層オブジェクト
M1、M2 3Dモデル
F1 プリンティング経路ファイル
img_1〜img_v インクジェットイメージ
E_1〜E_m インクジェット終点
P_1〜P_m インクジェット経路
G1、G2 三角形メッシュ
d12、d13 ベクトル
C1、C2 インクジェットブロック
img_i、img_i’、imge_(i+1)、img_(i+1)’ インクジェットイメージ
S301〜S305、S501〜S507 ステップ
d_1〜d_u 層制御データ
S_1〜S_m インクジェット始点
B_1〜B_n、B_e ピクセル
Pat_1 インクジェットパターン
V1、V2、V3、V4 頂点
Ver 法線ベクトル
ink_1 インク層

Claims (10)

  1. 3Dモデルに応じて3Dオブジェクトを製造するための3Dプリンティング機器であって、
    記憶装置と、
    前記記憶装置に接続され、前記3Dモデルにスライス処理を行ってプリンティング経路ファイルと複数のインクジェットイメージとを取得するように構成されたプロセッサであって、前記プリンティング経路ファイルが、複数の層オブジェクトにそれぞれ対応する複数の層制御データを含むプロセッサと、
    前記プロセッサに接続された3Dプリンティング装置であって、
    FDMプリンティングヘッドを備えるプリンティング機構と、
    インクジェットヘッドを備えるインクジェット機構と、
    前記プリンティング機構及び前記インクジェット機構に接続され、前記複数の層制御データのうち第1の層制御データであって、複数のプリンティング位置点及び複数のインクジェット位置点を含む第1の層制御データを読み出し、前記プリンティング位置点に応じて前記FDMプリンティングヘッドの移動を制御し、前記FDMプリンティングヘッドを制御して形成材料を吐出させ、前記複数の層オブジェクトのうち第1の層オブジェクトを形成させ、前記複数のインクジェットイメージのうち第1のインクジェットイメージを読み出し、前記複数のインクジェット位置点に応じて平面上においてインクジェットヘッドの移動を制御し、前記インクジェットヘッドを制御して前記第1のインクジェットイメージに応じて前記第1の層オブジェクトにインクをスプレーさせる制御部と、を備える3Dプリンティング装置と、
    を備え、
    前記プロセッサは、前記3Dモデルの複数のポリゴンメッシュが水平面かどうかを判別し、
    前記複数のポリゴンメッシュのうちの第1のポリゴンメッシュが水平面である場合、前記プロセッサは、前記第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが、正の軸方向に対向するかあるいは負の軸方向に対向するか判別し、
    前記第1のポリゴンメッシュの前記法線ベクトルが前記負の軸方向に対向する場合、前記プロセッサは、第2のインクジェットイメージから、前記第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを除去し、当該インクジェットブロックを前記第1のインクジェットイメージに追加し、
    前記制御部は、さらに、第2の層制御データに応じて前記FDMプリンティングヘッドを制御して前記複数の層オブジェクトのうちの第2の層オブジェクトをプリントさせ、前記複数のインクジェットイメージのうちの第2のインクジェットイメージを読み出し、前記第2のインクジェットイメージに応じて前記インクジェットヘッドを制御して前記第2の層オブジェクトにインクをスプレーさせる、ように構成され、
    前記第1の層オブジェクトは、前記第2の層オブジェクト上に積層される、ことを特徴とする3Dプリンティング機器。
  2. 前記複数のインクジェット位置点は、インクジェット範囲開始点及びインクジェット範囲終点を含み、前記インクジェット範囲開始点及び前記インクジェット範囲終点は、インクジェット範囲の対角線上の頂点であり、
    前記制御部は、前記複数のインクジェット位置点のうちの前記インクジェット範囲開始点を前記第1のインクジェットイメージの開始点ピクセルに対応づけし、前記複数のインクジェット位置点のうちの前記インクジェット範囲終点を前記第1のインクジェットイメージの終点ピクセルに対応づけし、これによって前記第1のインクジェットイメージの各ピクセルのインクジェット順序が判別される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の3Dプリンティング機器。
  3. 前記複数のインクジェット位置点は、複数のインクジェット開始点及び複数のインクジェット終点を含み、前記複数のインクジェット開始点は1対1で前記複数のインクジェット終点に対応し、前記インクジェット範囲開始点は前記複数のインクジェット開始点のうちの1つであり、前記インクジェット範囲終点は前記複数のインクジェット終点のうちの1つである、ことを特徴とする請求項2に記載の3Dプリンティング機器。
  4. 前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御して前記複数のインクジェット開始点のうちの第1のインクジェット開始点と前記複数のインクジェット終点のうちの第1のインクジェット終点との間の第1のインクジェット経路に沿って移動させ、その後に前記インクジェットヘッドを制御して前記第1のインクジェットイメージ上の前記第1のインクジェット経路に対応するピクセルに応じて前記第1の層オブジェクトにインクをスプレーさせ、
    前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御して前記第1のインクジェット開始点から前記複数のインクジェット開始点のうち第2のインクジェット開始点に移動させ、
    前記制御部は、前記インクジェットヘッドを制御して前記第2のインクジェット開始点と前記複数のインクジェット終点のうちの第2のインクジェット終点との間の第2のインクジェット経路に沿って移動させ、その後に前記インクジェットヘッドを制御して前記第1のインクジェットイメージ上の前記第2のインクジェット経路に対応するピクセルに応じて前記第1の層オブジェクトにインクをスプレーさせる、
    ことを特徴とする請求項3に記載の3Dプリンティング機器。
  5. 前記プロセッサは、複数のスライス平面を用いて前記3Dモデルをスライスし、前記複数のスライス平面は、互いに隣接する第1のスライス平面及び第2のスライス平面を含み、前記複数のスライス平面は、前記正の軸方向及び前記負の軸方向に対して垂直であり、
    前記プロセッサは、前記第1のポリゴンメッシュの複数の頂点が、前記第1のスライス平面と前記第2のスライス平面との間の空間にあるかどうかを判別し、前記第1のポリゴンメッシュの前記複数の頂点のそれぞれが前記第1のスライス平面と前記第2のスライス平面との間にある場合、前記プロセッサは、前記第1のポリゴンメッシュは、水平面であると判別する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の3Dプリンティング機器。
  6. 前記プロセッサは、前記第1のポリゴンメッシュの前記法線ベクトルが前記正の軸方向に対向する場合、第2のインクジェットイメージにおける前記第1のポリゴンメッシュに対応する前記インクジェットブロックを保持する、ことを特徴とする請求項1に記載の3Dプリンティング機器。
  7. 3Dモデルに応じて3Dオブジェクトを製造可能なカラー3Dプリンティング機器に適用されるカラー3Dプリンティング方法であって、前記カラー3Dプリンティング機器は、FDMプリンティングヘッド及びインクジェットヘッドを備え、前記3Dオブジェクトは、複数の層オブジェクトを備え、前記方法は、
    前記3Dモデルに対してスライス処理を行って、プリンティング経路ファイル及び複数のインクジェットイメージを取得し、
    前記プリンティング経路ファイルに応じて前記FDMプリンティングヘッドの移動を制御し、前記FDMプリンティングヘッドを制御して形成材料を吐出させ、前記複数の層オブジェクトのうち第1の層オブジェクトを形成させ、
    前記プリンティング経路ファイルに応じて前記インクジェットヘッドの移動を制御し、前記複数のインクジェットイメージのうちの第1のインクジェットイメージに応じて前記インクジェットヘッドを制御して前記第1の層オブジェクトにインクをスプレーさせ、
    前記3Dモデルは、前記3Dオブジェクトを画定するための複数のポリゴンメッシュを備え、
    前記3Dモデルに対して前記スライス処理を行って前記プリンティング経路ファイル及び前記複数のインクジェットイメージを取得するステップは、
    前記複数のポリゴンメッシュが水平面であるかどうか判別することを含み、
    前記複数のポリゴンメッシュのうちの第1のポリゴンメッシュが水平面である場合、前記第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが、正の軸方向に対向するかあるいは負の軸方向に対向するか判別し、
    前記第1のポリゴンメッシュの前記法線ベクトルが前記負の軸方向に対向する場合、前記第1のポリゴンメッシュに対応する第2のインクジェットイメージから、前記第1のポリゴンメッシュに対応するインクジェットブロックを除去し、当該インクジェットブロックを前記第1のインクジェットイメージに追加し、
    前記第1のインクジェットイメージは前記第1の層オブジェクトに対応し、前記第2のインクジェットイメージは第2の層オブジェクトに対応し、前記第1の層オブジェクトは、前記第2の層オブジェクト上に積層される、ことを特徴とするカラー3Dプリンティング方法。
  8. 前記プリンティング経路ファイルは、前記複数の層オブジェクトにそれぞれ対応する複数の層制御データを含み、前記層制御データは、それぞれ、前記FDMプリンティングヘッドを制御するための複数のプリンティング位置点と、前記インクジェットヘッドを制御するための複数のインクジェット位置点と、を含む、ことを特徴とする請求項に記載のカラー3Dプリンティング方法。
  9. 前記複数のポリゴンメッシュのうちの第1のポリゴンメッシュが水平面である場合、前記第1のポリゴンメッシュは密閉底面であるかどうかを判別する、ことをさらに含み、前記第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが前記負の軸方向に対向する場合、前記第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルが密閉底面であることを特徴とする請求項に記載のカラー3Dプリンティング方法。
  10. 前記第1のポリゴンメッシュが密閉底面であるか判別することは、前記第1のポリゴンメッシュの法線ベクトルに応じて判別する、ことを含む、ことを特徴とする請求項に記載のカラー3Dプリンティング方法。
JP2018069052A 2017-04-28 2018-03-30 カラー3dプリンティング方法及び3dプリンティング機器 Expired - Fee Related JP6859288B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106114349A TWI674978B (zh) 2017-04-28 2017-04-28 彩色立體列印方法與立體列印設備
TW106114349 2017-04-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018187923A JP2018187923A (ja) 2018-11-29
JP6859288B2 true JP6859288B2 (ja) 2021-04-14

Family

ID=61157115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018069052A Expired - Fee Related JP6859288B2 (ja) 2017-04-28 2018-03-30 カラー3dプリンティング方法及び3dプリンティング機器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20180311902A1 (ja)
EP (1) EP3395539B1 (ja)
JP (1) JP6859288B2 (ja)
KR (1) KR102023037B1 (ja)
CN (1) CN108790146B (ja)
ES (1) ES2849962T3 (ja)
TW (1) TWI674978B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024038998A1 (ko) * 2022-08-19 2024-02-22 한국전자기술연구원 열 쏠림 현상 최소화를 위한 공구 경로 패턴 면적에 따른 공구 경로 생성 방법

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106273441B (zh) * 2015-05-22 2018-09-14 三纬国际立体列印科技股份有限公司 打印温度的控制方法及其装置
US10769851B1 (en) * 2018-04-29 2020-09-08 Dustin Kyle Nolen Method for producing a scaled-up solid model of microscopic features of a surface
US11126160B1 (en) * 2018-04-29 2021-09-21 Dustin Kyle Nolen Method for producing a scaled-up solid model of microscopic features of a surface
CN110126275A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 吴振行 一种多彩3d打印方法
CN110126274A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 吴振行 一种多彩喷墨3d打印方法
CN112743040B (zh) * 2019-10-29 2023-09-08 共享智能装备有限公司 3d打印方法、打印机及储存介质
KR102288177B1 (ko) * 2019-11-29 2021-08-10 한국전자기술연구원 샌드 바인더 젯팅 방식 바인더 사용량 감소를 위한 슬라이싱 2d 데이터 기반 패턴 적용 방법
CN114387383B (zh) * 2020-10-16 2025-04-22 深圳市汉森软件股份有限公司 三维模型的打印处理方法、装置、设备及存储介质
JP2023056212A (ja) * 2021-10-07 2023-04-19 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置、補正方法および補正プログラム
CN115195127B (zh) * 2022-06-06 2024-01-05 深圳市纵维立方科技有限公司 彩色3d打印设备及其控制方法、系统、可读存储介质
CN115091751B (zh) * 2022-07-15 2025-07-11 上海轮廓科技有限公司 3d打印机及用于其的方法和装置、3d打印系统和存储介质
CN116175976B (zh) * 2023-04-25 2023-07-18 冀凯河北机电科技有限公司 3d打印数据处理方法、系统、电子设备及存储介质
CN116690993B (zh) * 2023-07-10 2026-01-06 冀凯河北机电科技有限公司 多喷头3d打印图像处理方法、系统、设备及存储介质
CN119871879B (zh) * 2024-12-27 2025-10-03 浙江闪铸集团有限公司 一种3d打印方法、装置及系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2823975T3 (es) * 2010-10-27 2021-05-11 Rize Inc Proceso y aparato para la fabricación de objetos tridimensionales
PL407996A1 (pl) * 2014-04-24 2015-10-26 Tomasz Płuciennik Sposób drukowania przestrzennego obiektu 3D i urządzenie do drukowania przestrzennego obiektu 3D
CN103963303B (zh) * 2014-04-30 2016-05-25 杭州先临三维科技股份有限公司 一种3d打印方法及其系统
NL2013096B1 (nl) * 2014-06-30 2016-07-11 Leapfrog B V Inrichting en werkwijze voor het door middel van 3D-extrusie vormen van een gekleurd werkstuk.
EP2985134A1 (en) * 2014-08-16 2016-02-17 BEEVC - Electronic Systems Lda. Process and apparatus to colour a part manufactured by 3d printing
CN104191616A (zh) * 2014-08-29 2014-12-10 马驰 一种喷墨3d打印设备及打印方法
US20160101617A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 Charles J. Kulas Fused deposition modeling including color applied to a deposited bead
CN104626593B (zh) * 2015-03-13 2017-01-25 江俊逢 3d打印的cnc系统与打印文件的生成方法、打印方法
JP6558751B2 (ja) * 2015-03-26 2019-08-14 学校法人慶應義塾 立体物製造装置、立体物製造方法及びプログラム
JP6514013B2 (ja) * 2015-04-13 2019-05-15 ローランドディー.ジー.株式会社 スライスモデル生成装置および3次元造形システム
CN105710370B (zh) * 2016-03-03 2018-04-20 西安铂力特增材技术股份有限公司 一种用于逐层制造三维物体的扫描方法
CN105710368B (zh) * 2016-03-03 2018-11-23 西安铂力特增材技术股份有限公司 用于逐层制造三维物体的扫描路径规划方法及扫描方法
CN106393662B (zh) * 2016-11-30 2019-11-26 深圳市七号科技有限公司 一种全彩色3d打印的装置和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024038998A1 (ko) * 2022-08-19 2024-02-22 한국전자기술연구원 열 쏠림 현상 최소화를 위한 공구 경로 패턴 면적에 따른 공구 경로 생성 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN108790146A (zh) 2018-11-13
TW201838831A (zh) 2018-11-01
CN108790146B (zh) 2020-08-25
EP3395539A1 (en) 2018-10-31
ES2849962T3 (es) 2021-08-24
KR102023037B1 (ko) 2019-09-19
US20180311902A1 (en) 2018-11-01
TWI674978B (zh) 2019-10-21
EP3395539B1 (en) 2020-11-04
JP2018187923A (ja) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6859288B2 (ja) カラー3dプリンティング方法及び3dプリンティング機器
US9833948B2 (en) 3D printing of colored models on multi-head printers
US10611142B2 (en) Inkjet width adjustment method and three-dimensional printing equipment
JP6783878B2 (ja) インクジェット位置調整方法及び3dプリンティング機器
TWI556946B (zh) 立體列印裝置及其列印頭控制方法
CN111037917B (zh) 一种基于模型拆分与拼接打印的fdm打印方法、系统及介质
JP6740269B2 (ja) カラー3dプリンティング方法および3dプリンティング設備
JP6745781B2 (ja) 三次元プリンティング装置および三次元プリンティング方法
JP2021501071A (ja) 構造体積取得方法及び装置、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体並びにプリンタ
TWI668124B (zh) 立體列印上色方法與立體列印系統
CN114750410A (zh) 用于3d打印的方法、装置、设备、存储介质和程序产品
KR102187822B1 (ko) 3차원 인쇄 방법 및 3차원 인쇄 장치
KR20190024556A (ko) 보호층을 가지는 컬러 3d 실체 모형의 슬라이싱 및 인쇄 방법
JP2017517418A (ja) 高速stlファイル変換を用いる3次元印刷
US20230391013A1 (en) Determining whether using build data will result in generating an object with a generation defect
TWI716703B (zh) 噴墨位置調整方法以及立體列印設備
TWI716704B (zh) 噴墨寬度調整方法以及立體列印設備
US12547149B2 (en) System and method for printing a three-dimensional object using a modified mesh file

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190813

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200114

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201202

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210302

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210325

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6859288

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees