JP2018176705A - ３ｄプリンタの高速着色方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクノズルヘッドを通じて３Ｄ物体の着色動作を実行すること、又は動作実行時の速度を効果的に向上することができる３Ｄプリンタの高速着色方法を提供する。【解決手段】インクノズルヘッドを備える３Ｄプリンタに応用される高速着色方法であって、画像ファイル及び着色パスを読み取るステップと、一つプリント列の着色起点にまで移動するように制御するステップと、着色アイテムをプリントするよう制御するステップと、反転画像ファイル及び反転着色パスは逆方向着色起点を記録している反転着色パスを読み取るステップと、反転着色パスに基づいてインクノズルヘッドが次のプリント行の逆方向着色起点にまで移動するように制御するステップと、反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいてインクノズルヘッドが移動するとともに着色アイテムをプリントするよう制御するステップと、着色動作が完了する前に上記ステップを繰り返す、ことを含む。【選択図】図４

Description

本発明は３Ｄプリンタに関し、とりわけ３Ｄプリンタの高速着色方法に関する。

３Ｄプリント技術の成熟、そして３Ｄプリンタの小型化と価格低下に鑑みると、近年来３Ｄプリンタが極めて急速に普及しているのは確かである。ところで、造形が完成した３Ｄ造形物が使用者により受け入れられやすくするために、一部製造業者では異なる色彩の３Ｄ造形物を造形可能な３Ｄプリンタをすでに開発している。

関連技術の３Ｄプリンタの概略図である図１を参照されたい。関連技術において、３Ｄプリンタ（以下、プリンタ１とする）は主にプリントテーブル１１と、３Ｄノズルヘッド１２と、インクノズルヘッド１３と、３Ｄノズルヘッド１２、インクノズルヘッド１３を連結するとともに移動を制御する制御バー１４とを備える。一般的には、プリンタ１が造形するとき、３Ｄノズルヘッド１２がプリントテーブル１１上で成形材を吐出するように制御することで、成形材を所望の３Ｄ造形物として積み重ねていく。しかも、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が成形材上にインクを吐出するように制御することで、３Ｄ造形物を着色する。

ただし、従来の二次元プリンタで２Ｄ平面物体をプリントするときと同じように、関連技術においては、プリンタ１が着色動作を実行するときにインクノズルヘッド１３が単一軸方向（例えばＸ軸）に移動するように制御するとともに、一方向のみのプリントを行う。例えば、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が座標（０，０）から座標（１００、０）にまで水平移動すると同時にインクを吐出するように制御するが、インクノズルヘッド１３は座標（１００、０）から座標（０、０）に戻るときにはインクを吐出しないように制御している。

それぞれ関連技術の第一着色動作図から第六着色動作図である図２Ａから図２Ｆを同時に参照されたい。
図２Ａに示すように、一つの３Ｄ物体（図示せず）を着色する、又は２Ｄ平面物体をプリントするとき、プリンタ１はまずインクノズルヘッド１３がプリントテーブル１１上の第一のプリント行の開始位置にまで移動するように制御する。続いて図２Ｂに示すように、プリンタ１はインクノズルヘッド１３がＸ軸に沿って水平移動して、第一のプリント行の終点位置にまで移動するとともに（図２Ｂはプリントテーブル１１の最左側から最右側まで移動するのを例としている）、移動中にインクを吐出して、着色アイテム２の第一部分をプリントするように制御する。

図２Ｃに示すように、着色アイテム２の第一部分のプリントが完了した後、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が第一のプリント行の終点位置から第二のプリント行の開始位置にまで移動するように制御する（図２Ｃはプリントテーブル１１の最右側から最左側まで移動するのを例としている）。しかも、第二のプリント行の開始位置にまで移動する間に、インクノズルヘッド１３はインクを吐出しない。

続いて図２Ｄに示すように、インクノズルヘッド１３が第二のプリント行の開始位置にまで移動した後、プリンタ１は再度インクノズルヘッド１３がＸ軸に沿って水平移動して、第二のプリント行の終点位置にまで移動するとともに、移動中にインクを吐出して、着色アイテム２の第二部分をプリントするように制御する。

続いて図２Ｅ及び図２Ｆに示すように、同様に、着色アイテム２の第二部分のプリントが完了した後、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が第二のプリント行の終点位置から第三のプリント行の開始位置にまで移動するように制御して（インクは吐出しない）、続いて再度インクノズルヘッド１３がＸ軸に沿って水平移動して、第三のプリント行の終点位置にまで移動するとともに、移動中にインクを吐出して、着色アイテム２の第三部分をプリントするように制御する。

上記したように、関連技術において、インクノズルヘッド１３は一方向でしかプリントしない（つまり、いずれか一つのプリント行の開始位置から同一のプリント行の終点位置にまで移動するときにインクを吐出するが、一方、終点位置からから次のプリント行の開始位置にまで移動するときにはインクを吐出しない）、つまりプリンタ１の着色量はインクノズルヘッド１３の移動量の半分に過ぎない。これから分かるように、関連技術で採用する３Ｄプリンタの着色速度にはかなり大きな改善の余地があるのは確かである。

本発明では、３Ｄプリンタがインクノズルヘッドを通じて３Ｄ物体の着色動作を実行すること、又は２Ｄ平面物体のプリント動作実行時の速度を効果的に向上することができる３Ｄプリンタの高速着色方法を提供する。

本発明の一つの実施例において、方法は主に、３Ｄプリンタが画像ファイル及び着色パスを読み取るステップと、着色パスに基づいてインクノズルヘッドがそのうちの一つのプリント列の着色起点にまで移動するように制御するステップと、画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッドが移動するとともに着色アイテムをプリントするよう制御するステップと、画像ファイルの水平反転画像を記録している反転画像ファイル及び逆方向着色起点を記録している反転着色パスを読み取るステップと、反転着色パスに基づいてインクノズルヘッドが次のプリント行の逆方向着色起点にまで移動するように制御するステップと、反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいてインクノズルヘッドが移動するとともに着色アイテムをプリントするよう制御するステップと、着色動作が完了する前に上記ステップを繰り返す、ことを含む。

関連技術で採用する技術手法に比べて、本発明の各々の実施例ではインクヘッドの往復移動時のいずれでも着色動作を実行することで、着色速度を高速化している。

関連技術の３Ｄプリンタの概略図である。 関連技術の第一着色動作図である。 関連技術の第二着色動作図である。 関連技術の第三着色動作図である。 関連技術の第四着色動作図である。 関連技術の第五着色動作図である。 関連技術の第六着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例のスライスのフローチャートである。 本発明の第一の具体的な実施例の着色のフローチャートである。 本発明の第一の具体的な実施例の第一着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例の第二着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例の第三着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例の第四着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例の第五着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例の第六着色動作図である。 本発明の第二の具体的な実施例の第一着色動作図である。 本発明の第二の具体的な実施例の第二着色動作図である。 本発明の第二の具体的な実施例の第三着色動作図である。 本発明の第二の具体的な実施例の第四着色動作図である。 本発明の第二の具体的な実施例の第五着色動作図である。 本発明の第二の具体的な実施例の第六着色動作図である。 本発明の第三の具体的な実施例の第一着色動作図である。 本発明の第三の具体的な実施例の第二着色動作図である。 本発明の第三の具体的な実施例の第三着色動作図である。 本発明の第三の具体的な実施例の第四着色動作図である。 本発明の第三の具体的な実施例の第五着色動作図である。 本発明の第三の具体的な実施例の第六着色動作図である。 本発明の第一の具体的な実施例の３Ｄプリンタの概略図である。 本発明の第二の具体的な実施例の着色のフローチャートである。 本発明の第四の具体的な実施例の第一着色動作図である。 本発明の第四の具体的な実施例の第二着色動作図である。

ここに本発明の一つの好ましい実施例について、図面を合わせて、以下のように詳細に説明する。
本発明では３Ｄプリンタの高速着色方法（以下、高速着色方法とする）を開示しており、主に図１に示す３Ｄプリンタ１（以下、プリンタ１とする）に運用される。具体的には、本発明において、プリンタ１はインクノズルヘッド１３がいずれかのプリント行の着色起点から着色終点にまで水平移動するとき、インクノズルヘッド１３がインクを吐出して、着色動作を実行するように同時に制御する。しかも、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が着色終点から着色起点にまで戻るときでも、インクノズルヘッド１３がインクを吐出して、着色動作を実行するように同時に制御する。これにより、本発明は関連技術の３Ｄプリントの着色速度の二倍に達することができる。

言及すべきは、本発明において、インクノズルヘッド１３は着色起点から着色終点にまで水平移動するときに着色するのに用いる情報は、インクノズルヘッド１３が着色終点から着色起点にまで水平移動するときに着色するのに用いる情報とは異なるということである。よって、一つの実施例において、プリンタ１は事前にスライス処理にて二種類の異なる情報を発生させて、これにより順方向プリント（つまり、着色起点から着色終点までプリントする）及び逆方向プリント（つまり、着色終点から着色起点までプリントする）の目的が達成される必要がある。

本発明の第一の具体的な実施例のスライスのフローチャートである図３を参照されたい。図示するように、まずプリンタ１又はプリンタ１に接続されているコンピュータ装置（図示せず）から造形する一つの３Ｄ物体を取り込む（ステップＳ１０）。続いて、プリンタ１又はコンピュータ装置のプロセッサが３Ｄ物体に対してスライス処理を実行して、複数の造形層の物体造形ファイルをそれぞれ生成する（ステップＳ１２）。

一つの実施例において、各々の物体造形ファイルは各々の造形層に対応するスライス物体のプリント情報をそれぞれ記録する。実際の造形時には、プリンタ１は複数の物体造形ファイルに基づいて３Ｄノズルヘッド１２を制御することで、各々の造形層に対応するスライス物体を順次造形するとともに、複数のスライス物体により実体のある３Ｄ造形物を積み重ねて構成することができる。

また、プリンタ１又はコンピュータ装置のプロセッサが更に３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行して、複数の造形層の画像ファイルをそれぞれ生成する（ステップＳ１４）。一つの実施例において、各々の画像ファイルは各々の造形層に対応する着色アイテムの画像をそれぞれ記録する。実際のプリント時には、プリンタ１は複数の画像ファイルに基づいてインクノズルヘッド１３を制御することで、各々の３Ｄノズルヘッド１２が造形した各々のスライス物体上に着色アイテムをプリントして、複数のスライス物体を着色することができる。

ステップ１４の後、プリンタ１又はコンピュータ装置のプロセッサが更に各々の造形層の画像ファイル及び着色パスに対して反転ルーチンを実行して、各々の着色アイテムの反転画像ファイル及び反転着色パスを生成する（ステップＳ１６）。具体的には、各々の着色アイテムは同一の着色パスを有するとともに、着色パスはインクノズルヘッド１３のプリントテーブル１１上での複数のプリント行の一つの着色起点及び一つの着色終点を記録する。

本実施例において、反転画像ファイルは着色アイテムの水平反転画像を記録しており、そして反転着色パスは複数のプリント行の一つの逆方向着色起点及び一つの逆方向着色終点を記録している。具体的には、反転着色パスは着色起点を逆方向着色終点とするとともに、着色終点を逆方向着色起点とするというものである。

例えば、もし一つのプリント行の着色起点が座標（０、０）に位置し、着色終点が座標（１００、０）に位置する場合、同一プリント行の逆方向着色起点は座標（１００、０）に位置し、一方、逆方向着色終点は座標（０、０）に位置することになる。更に例えば、もし一つのプリント行の着色起点が座標（０、５０）に位置し、着色終点が座標（９０、５０）に位置する場合、同一プリント行の逆方向着色起点は座標（９０、５０）に位置し、一方、逆方向着色終点は座標（０、５０）に位置することになる。

これにより、プリンタ１が、インクノズルヘッド１３が、一つの軸方向（例えばＸ軸）に沿って順方向で水平移動する（例えばプリントテーブル１１の左側から右側に移動する）ように制御するとき、画像ファイル及び着色パスに基づいて着色アイテムをプリントすることができる。プリンタ１が、インクノズルヘッド１３が、同一軸方向に沿って逆方向で水平移動する（例えばプリントテーブル１１の右側から左側に移動する）ように制御するとき、反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいて着色アイテムをプリントすることができる（後述する）。これにより、プリンタ１は本発明の高速着色方法を通じて、関連技術におけるプリント方法の二倍の着色速度を得ることができる。

本発明の第一の具体的な実施例の着色のフローチャートである図４を参照されたい。３Ｄ物体のうちの一つの造形層を造形するとき、プリンタ１はまず物体造形ファイルに基づいて３Ｄノズルヘッド１２が造形層に対応するスライス物体を造形するように制御し、続いて図４に示す各ステップを更に実行することで、インクノズルヘッド１３がスライス物体上に着色アイテムをプリントすることにより、スライス物体を着色するように制御する。

着色動作を実行したいとき、プリンタ１はまず造形層に対応する画像ファイル及び着色パスを読み取る（ステップＳ２０）。上記したように、画像ファイルは主に、造形層に対応する着色アイテムの画像を記録し、一方着色パスはインクノズルヘッド１３のプリントテーブル１１上での複数のプリント行の着色起点及び着色終点を記録する。

本発明において、一つのプリント行の幅は概ねインクノズルヘッド１３のノズル幅に等しい。一つの実施例において、プリンタ１はプリントテーブル１１の上側境界及び下側境界により、複数のプリント行の本数を決定する（例えば三行、五行等）。他の実施例において、プリンタ１は着色アイテムのサイズにより、複数のプリント行の本数を決定する。本発明の下記実施例において、主にいずれも三行のプリント行を例として説明するが、これに限定しない。

ステップＳ２０の後、プリンタ１は所得した着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３を制御することで、インクノズルヘッド１３を複数のプリント行のうちの一本（例えば第一行）の着色起点にまで移動させる（ステップＳ２２）。インクノズルヘッド１３が第一行の着色起点にまで移動した後、プリンタ１は取得した画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色起点から第一行の着色終点にまで水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、着色アイテムをプリントするよう制御する（ステップＳ２４）。具体的には、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が着色アイテムの第一行をプリントするように制御する。

インクノズルヘッド１３が第一行の着色終点にまで移動した後、着色アイテムの第一行はすでにプリントが完了したことを意味していることから、プリンタ１は続いて着色アイテムの第二行をプリントする必要がある。

関連技術においては、もし第二行をプリントしたいのであれば、プリンタ１はインクノズルヘッド１３を第二行の着色起点にまで戻すとともに、インクノズルヘッド１３が第二行の着色起点から着色アイテムの第二行をプリントし始めるように再度制御しなければならない。ただし、関連技術において、インクノズルヘッド１３は第一行の着色終点から第二行の着色起点にまで移動するときにはインクを吐出しないので、一回の移動時間が無駄になってしまう。

本発明において、プリンタ１が隣接するプリント行の着色アイテムをプリントするとき、した反転着色パスを参考してインクノズルヘッド１３の移動を制御する、つまり、次の行の着色起点を逆方向着色終点とし、次の行の着色終点を逆方向着色起点とするとともに、インクノズルヘッド１３が逆方向着色起点（つまり、元の着色終点）から開始して、逆方向着色終点（つまり、元の着色起点）に向けて水平移動することで、次の行の着色アイテムをプリントするように制御する。

具体的には、ステップＳ２４の後、プリンタ１は反転画像ファイル及び反転着色パスを取得するが（ステップＳ２６）、このうち反転画像ファイルは着色アイテムの水平反転画像を記録しており、そして反転着色パスは各々のプリント行の一つの逆方向着色起点及び一つの逆方向着色終点を記録する。

続いて、プリンタ１は反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が次のプリント行（例えば第二行）の逆方向着色起点にまで移動するように制御する（ステップＳ２８）、言い換えれば、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が次のプリント行の元の着色終点にまで移動するように制御する。具体的には、ステップＳ２８にて、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が前のプリント行の着色終点から次のプリント行の着色終点にまで直接移動するように制御する。このような移動距離はかなり短いため、関連技術と比べて、本発明には移動時間が無駄になるという問題は存在しない。

インクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色起点にまで移動した後、プリンタ１は取得した反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色起点から第二行の逆方向着色終点にまで水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、着色アイテムをプリントするよう制御する（ステップＳ３０）。具体的には、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が着色アイテムの第二行をプリントするように制御する。

それぞれ本発明の第一の具体的な実施例の第一着色動作図から第六着色動作図である図５Ａから図５Ｆを同時に参照されたい。まず図５Ａに示すように、プリンタ１が着色アイテム３の第一行をプリントしたいとき、まず着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色起点５１（例えば座標（０、０）にまで移動するように制御する。続いて図５Ｂに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色終点５２（例えば座標（１００、０））に向けて水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、着色アイテム３の第一行をプリントするよう制御する。

続いて図５Ｃに示すように、着色アイテム３の第一行のプリントが完了した後、プリンタは反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色終点５２から第二行の逆方向着色起点６１（例えば座標（１００、２０）にまで垂直移動するように制御する。続いて図５Ｄに示すように、プリンタ１は反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色終点６２（例えば座標（０、２０））に向けて水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、着色アイテム３の第二行をプリントするよう制御する。

図５Ｃ及び図５Ｄから分かるように、本実施例において、第二行の逆方向着色起点は第二行の着色終点と同一であり、そして第二行の逆方向着色終点は第二行の着色起点と同一である。

続いて図５Ｅに示すように、着色アイテム３の第二行のプリントが完了した後、プリンタは続いて着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色終点６２から第三行の着色起点５１（例えば座標（０、４０）にまで垂直移動するように制御する。続いて図５Ｆに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第三行の着色終点５２（例えば座標（１００、４０））に向けて水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、着色アイテム３の第三行をプリントするよう制御する。

図５Ａから図５Ｆの実施例において、左右が完全に対称となるタイプの着色アイテム３をプリントすることを例としている。この実施例においては、反転画像ファイルを生成しなくとも、プリンタ１は画像ファイルのみで着色アイテム３をプリントするので、何ら問題は発生しない。ただし、プリンタ１が左右非対称の着色アイテムをプリントしたいときには、順方向プリントの実行時に画像ファイルを参考にするとともに、逆方向プリントの実行時に反転画像ファイルを参考にしなければならず、これによって画像エラーの問題は発生することはない。

それぞれ本発明の第二の具体的な実施例の第一着色動作図から第六着色動作図である図６Ａから図６Ｆを参照されたい。本実施例において、プリンタ１がプリントする内容が「ａｂｃｄ」である着色アイテムであることを例として、例示して説明する。

まず図６Ａに示すように、まず、プリンタ１が着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色起点にまで移動するように制御する。続いて図６Ｂに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色終点に向けて水平移動するとともに、同時にインクを吐出して、第一部分の着色アイテム４１をプリントするよう制御する。

図６Ｃに示すように、第一部分の着色アイテム４１のプリントが完了した後、プリンタ１は反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色終点から第二行の逆方向着色起点にまで移動するように制御する。続いて図６Ｄに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色終点に向けて水平移動するとともに、同時にインクを吐出して、第二部分の着色アイテム４２をプリントするよう制御する。

図６Ｅに示すように、第二部分の着色アイテム４２のプリントが完了した後、プリンタ１は着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色終点から第三行の着色起点にまで移動するように制御する。続いて図６Ｆに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第三行の着色終点に向けて水平移動するとともに、同時にインクを吐出して、第三部分の着色アイテム４３をプリントするよう制御する。

図６Ａから図６Ｆに示すように、本実施例において、プロセッサはスライス処理時に、着色アイテムの水平反転画像を記録した反転画像ファイルを生成しないため、プリンタ１が画像ファイル及び着色パスに基づいて移動するとともにインクを吐出するときに、プリントされた着色アイテム４１、４３は正確なものであるが、プリンタ１が画像ファイル及び逆方向着色パスに基づいて移動するとともにインクを吐出するときに、プリントされた着色アイテム４２は逆向きとなり、実際の需要に適さない。これから分かるように、着色アイテムの水平反転画像を記録した反転画像ファイルを生成するというのは、本発明の高速着色方法にとっては必須となる。

それぞれ本発明の第三の具体的な実施例の第一着色動作図から第六着色動作図である図７Ａから図７Ｆを同時に参照されたい。本実施例において、やはりプリンタ１がプリントする内容が「ａｂｃｄ」である着色アイテムであることを例として、例示して説明する。

まず図７Ａに示すように、まず、プリンタ１が着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色起点にまで移動するように制御する。続いて図７Ｂに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色終点に向けて水平移動するとともに、同時にインクを吐出して、第一部分の着色アイテム４１をプリントするよう制御する。

図７Ｃに示すように、第一部分の着色アイテム４１のプリントが完了した後、プリンタ１は反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第一行の着色終点から第二行の逆方向着色起点にまで移動するように制御する。続いて図７Ｄに示すように、プリンタ１は反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色終点に向けて水平移動するとともに、同時にインクを吐出して、第二部分の着色アイテム４４をプリントするよう制御する。本実施例において、第二部分の着色アイテム４４と図６Ｄ中の第二部分の着色アイテム４２とは逆向きである。

図７Ｅに示すように、第二部分の着色アイテム４４のプリントが完了した後、プリンタ１は着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第二行の逆方向着色終点から第三行の着色起点にまで移動するように制御する。続いて図７Ｆに示すように、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第三行の着色終点に向けて水平移動するとともに、同時にインクを吐出して、第三部分の着色アイテム４３をプリントするよう制御する。

図７Ａから図７Ｆに示すように、本実施例において、プリンタ１が第一部分の着色アイテム４１及び第三部分の着色アイテム４３をプリントするときは、画像ファイル及び着色パスに基づいてプリントするが、第二部分の着色アイテム４４をプリントするときには、反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいてプリントする。よって、本発明では画像エラーが生じないことを前提として、順方向移動、逆方向移動するときにいずれも着色を行うという目的を実現し、ひいては着色を高速化するという技術効果を達成する。

言及すべきは、一つの実施例において、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいて複数のプリント行中の全ての奇数プリント行（図７Ｂに示す第一行及び図７Ｆに示す第三行）をプリントするとともに、反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいて複数のプリント行中の全ての偶数プリント列（例えば図７Ｄに示す第二行）をプリントする、ということである。他の実施例において、プリンタ１は画像ファイル及び着色パスに基づいて複数のプリント行中の全ての偶数プリント行をプリントするとともに、反転画像ファイル及び反転着色パスに基づいて複数のプリント行中の全ての奇数プリント列をプリントする。

本発明において、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が各々のプリント行の着色起点から開始して、各々のプリント行の着色起点に向けて水平移動することで、着色アイテムをプリントするとともに、各々のプリント行の逆方向着色起点及び逆方向着色終点もまた各々のプリント行の着色起点及び着色終点に基づいてそれぞれ生成されるものである。よって、各々のプリント行の着色起点及び着色終点はプリントしたい着色アイテムを完全にカバーしなければならない。

一つの実施例において、プリンタ１はプリントテーブル１１の左側境界及び右側境界により、複数の着色起点及び複数の着色終点を決定する。他の実施例において、３Ｄプリンタ１は着色アイテムのサイズにより、複数の着色起点及び複数の着色終点を決定するが、限定はしない。

図４に戻り、ステップＳ３０の後（つまり、着色アイテムの第二行列のプリントが完了した後）、プリンタ１は着色アイテムのプリントが完了したか否かを判断する（ステップＳ３２）。もし着色アイテムのプリントがすでに完了したのであれば、この造形層のプリント動作を終了する。もし着色アイテムのプリントがまだ完了していない場合、続いてプリンタ１は画像ファイル及び着色パスを読み取って（ステップＳ３４）、続いて着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が次のプリント行（例えば第三行）の着色起点にまで移動するとともに（ステップＳ３６）、更に画像ファイル及び着色パスに基づいてインクノズルヘッド１３が第三行の着色起点から第三行の着色終点にまで水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、着色アイテムをプリントするよう制御する（ステップＳ３８）。具体的には、プリンタ１はインクノズルヘッド１３が着色アイテムの第三行をプリントするように制御する。

同様に、ステップＳ３８の後、プリンタ１は着色アイテムのプリントが完了したか否かを判断する（ステップＳ４０）。もし着色アイテムのプリントがすでに完了したのであれば、この造形層のプリント動作を終了する。もしアイテムのプリントがまだ完了していない場合、プリンタ１は再度ステップＳ２６からステップＳ３０を実行することで、反転画像ファイル及び反転着色パスによりインクノズルヘッド１３が次のプリント行（例えば第四行）の着色動作を行うよう制御する。

同様に、もし第四行が着色アイテムの最終プリント行ではない場合、プリンタ１は再度ステップＳ３４からステップＳ３８を実行することで、画像ファイル及び着色パスによりインクノズルヘッド１３が次のプリント行（例えば第五行）の着色動作を行うよう制御するという具合に、規則性を持つ。

上記実施例において、インクノズルヘッド１３はインクカートリッジを一つのみ備えるとともに、単色のインクのみを吐出可能である場合を例としている。しかしながら、その他実施例において、インクノズルヘッド１３上にはインクカートリッジを複数個設けるとともに、インクノズルヘッド１３は複数種類の異なる色のインクを吐出することで、着色が完了した３Ｄ造形物の色は多彩とすることができる。

次に、本発明の第一の具体的な実施例の３Ｄプリンタの概略図である図８を参照されたい。図８には他のプリンタ２を開示しており、プリンタ２はプリントテーブル２１と、３Ｄノズルヘッドヘッド２２と、インクノズルヘッド２３と、制御バー２４とを備える。本実施例における、プリントテーブル２１、３Ｄノズルヘッド２２、インクノズルヘッド２３及び制御バー２４は図１に示すプリントテーブル１１、３Ｄノズルヘッド１２、インクノズルヘッド１３及び制御バー１４と同一又は類似しているが、主な相違点は、本実施例において、インクノズルヘッド２３は異なる色のインクを貯留する複数のインクカートリッジと、異なる色のインクをそれぞれ吐出するための複数のノズルとを備えるところである。

図８に示すように、本実施例におけるインクノズルヘッド２３は主に、ブラック（ｂｌａｃｋ）インクを貯留する第一インクカートリッジ２３１と、シアン（Ｃｙａｎ）インクを貯留する第二インクカートリッジ２３２と、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）インクを貯留する第三インクカートリッジ２３３と、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）インクを貯留する第四インクカートリッジ２３４とを備える。しかも、インクノズルヘッド２３上には四個のインクカートリッジ２３１〜２３４にそれぞれ対応する第一ノズル２３１０と、第二ノズル２３２０と、第三ノズル２３３０と、第四ノズル２３４０が更に設けられる（図１０Ａに示す）。

本実施例において、複数のノズル２３１０〜２３４０はインクノズルヘッド２３上に水平に配列されるとともに、プリンタ２は主にインクノズルヘッド２３が複数のノズル２３１０〜２３４０の配列方向に沿って水平移動するよう制御する。言い換えるならば、もしプリンタ２が、インクノズルヘッド２３が、Ｘ軸に沿って移動するように制御するのであれば、複数のノズル２３１０〜２３４０の配列方向はＸ軸と平行とならなければならない。もしプリンタ２が、インクノズルヘッド２３が、Ｙ軸に沿って移動するように制御するのであれば、複数のノズル２３１０〜２３４０の配列方向はＹ軸と平行とならなければならない。

本発明の第二の具体的な実施例の着色のフローチャートである図９を参照されたい。図９に示すように、プリンタ２が、３Ｄノズルヘッド２２が、造形するスライス物体を着色したいとき、まず、画像ファイル、着色パス及び初期吐出順序に基づいてインクノズルヘッド２３が移動してインク吐出することで（ここでは順方向プリント）、第ｉ行の着色動作を実行するように制御する（ステップＳ５０）。具体的には、初期吐出順序とはインクノズルヘッド２３が順方向プリントを実行するとき、各々のノズル２３１０〜２３４０の所定のインク吐出順序である。

ステップＳ５０の後、プリンタ２は着色アイテムのプリントが完了済みであるか否かを判断する（ステップＳ５２）。もし着色アイテムのプリントが完了済みであれば、プリンタ２は今回の着色動作を終了する。

もし着色アイテムのプリントがまだ完了していない場合、プリンタ２は続いてｉの数値に１を加えるとともに（ステップＳ５４、つまり次の行の着色動作を準備する）、インクノズルヘッド２３に対して吐出順序の逆方向ルーチンを実行することで、逆方向吐出順序を取得する（ステップＳ５６）。続いて、プリンタ２は反転画像ファイル、反転着色パス及び逆方向吐出順序に基づいてインクノズルヘッド２３が移動してインク吐出することで（ここでは逆方向プリント）、第ｉ行の着色動作を実行するように制御する（ステップＳ５８）。具体的には、逆方向吐出順序とはインクノズルヘッド２３が逆方向プリントを実行するとき、プリンタ２に設定された各々のノズル２３１０〜２３４０のインク吐出順序である。

言及すべきは、ステップＳ５０において、プリンタ２は着色パスに基づいてインクノズルヘッド２３が移動するように制御するとともに、画像ファイル及び初期吐出順序に基づいてインクノズルヘッド２３がインクを吐出するように制御する、ということである。しかも、ステップＳ５８において、プリンタ２は反転着色パスに基づいてインクノズルヘッド２３が移動するように制御するとともに、反転画像ファイル及び逆方向吐出順序に基づいてインクノズルヘッド２３がインクを吐出するように制御する、ということである。

ステップＳ５８の後、プリンタ２は着色アイテムのプリントが完了済みであるか否かを判断する（ステップＳ６０）。もし着色アイテムのプリントが完了済みであれば、プリンタ２は今回の着色動作を終了する。

もし着色アイテムのプリントがまだ完了していない場合、プリンタ２はｉの数値に再度１を加えるとともに（ステップＳ６２、つまり次の行の着色動作を準備する）、インクノズルヘッド２３に対して吐出順序の復元ルーチンを実行することで、初期吐出順序を取得する（ステップＳ６４）。続いて、プリンタ２は再度ステップＳ５０を実行することで、画像ファイル、着色パス及び初期吐出順序に基づいてインクノズルヘッド２３が移動してインク吐出することで（ここでは順方向プリント）、第ｉ行の着色動作を実行するように制御する。そして、プリンタ２は、着色アイテムのプリントが完了するまで、上記ステップを引き続き実行する。

それぞれ本発明の第四の具体的な実施例の第一着色動作図及び第二着色動作図である図１０Ａ及び図１０Ｂを同時に参照されたい。一つの実施例において、プリンタ２はインクノズルヘッド２３の装着が完了した後、各々のノズル２３１０〜２３４０の間のピッチを記録する。具体的には、図１０Ａに示すように、プリンタ２は第一ノズル２３１０と第二ノズル２３２０との間の第一ピッチＨ１と、第二ノズル２３２０と第三ノズル２３３０との間の第二ピッチＨ２と、第三ノズル２３３０と第四ノズル２３４０との間の第三ピッチＨ３とを記録することになる。

しかもプリンタ２は、初期は、複数のノズル２３１０〜２３４０のうち着色終点に最も近いノズル（図１０Ａの実施例においては第四ノズル２３４０となる）をインクノズルヘッド２３の初期位置決め点２０とする。インクノズルヘッド２３が着色起点に位置し、しかもプリンタ２が画像ファイル、着色パス及び初期吐出順序に基づいてインクノズルヘッド２３が順方向プリントを実行するよう制御するとき、つまり初期位置決め点２０を着色順序の開始点とする。

次に図１０Ｂに示すように、した吐出順序の逆方向ルーチンを実行するとき、プリンタ２は主に複数のノズル２３１０〜２３４０における初期位置決め点２０から最も遠いノズル（図１０Ｂの実施例においては第一ノズル２３１０を例としている）を逆方向位置決め点２００とし、しかも、更に逆方向位置決め点２００及び各々のノズル２３１０〜２３４０の間のピッチＨ１、Ｈ２、Ｈ３に基づいて逆方向吐出順序の生成を計算する。

図１０Ａの実施例において、プリンタ２が、インクノズルヘッド２３が、順方向プリントを実行するように制御するとき（例えばプリントテーブル２１の最左側から最右側に水平移動する）、インクノズルヘッド２３は第四ノズル２３４０（イエローインクを吐出する）→第三ノズル２３３０（マゼンタインクを吐出する）→第二ノズル２３２０（シアンインクを吐出する）→第一ノズル２３１０（ブラックインクを吐出する）の順序でインクを吐出する。

反対に、図１０Ｂの実施例において、プリンタ２が、インクノズルヘッド２３が、逆方向プリントを実行するように制御するとき（例えばプリントテーブル２１の最右側から最左側に水平移動する）、インクノズルヘッド２３は第一ノズル２３１０（ブラックインクを吐出する）→第二ノズル２３２０（シアンインクを吐出する）→第三ノズル２３３０（マゼンタインクを吐出する）→第四ノズル２３４０（イエローインクを吐出する）の順序でインクを吐出する。

上記したように、逆方向位置決め点２００及び逆方向吐出順序の計算を通じて、プリンタ２が、インクノズルヘッド２３が、逆方向プリントを行うように制御するとき、各種色のインクの吐出時間と吐出位置にエラーが生じて、ひいては着色アイテムのプリントが失敗するという問題が起こるということはない。

本発明の高速着色方法を通じて、プリンタ上のインクノズルヘッドでの順方向プリント及び逆方向プリントを効果的に制御して、着色速度を向上させることができる。
上記は単に本発明の好ましい具体的な実施例に過ぎず、これによって本発明の保護範囲を限定するものではないから、本発明の内容を運用して行う等価変化は、いずれも同様の理論で本発明の保護範囲内に含まれるということを予め言明しておく。

１、２ ３Ｄプリンタ
１１、２１ プリントテーブル
１２、２２ ３Ｄノズルヘッド
１３、２３ インクノズルヘッド
２３１ 第一インクカートリッジ
２３１０ 第一ノズル
２３２ 第二インクカートリッジ
２３２０ 第二ノズル
２３３ 第三インクカートリッジ
２３３０ 第三ノズル
２３４ 第四インクカートリッジ
２３４０ 第四ノズル
２０ 初期位置決め点
２００ 逆方向位置決め点
１４、２４ 制御バー
２、３ 着色アイテム
４１ 第一部分の着色アイテム
４２、４４ 第二部分の着色アイテム
４３ 第三部分の着色アイテム
５１ 着色起点
５２ 着色終点
６１ 逆方向着色起点
６２ 逆方向着色終点
Ｈ１ 第一ピッチ
Ｈ２ 第二ピッチ
Ｈ３ 第三ピッチ
Ｓ１０〜Ｓ１６ スライスステップ
Ｓ２０〜Ｓ４０ プリントステップ
Ｓ５０〜Ｓ６４ プリントステップ

Claims (15)

1. インクノズルヘッドを備える３Ｄプリンタに応用される３Ｄプリンタの高速着色方法であって、
   ａ）前記３Ｄプリンタが、着色アイテムの画像を記録している画像ファイル及び前記インクノズルヘッドのプリントテーブル上での複数のプリント行の着色起点及び着色終点を記録している着色パスを読み取るステップと、
   ｂ）前記着色パスに基づいて前記インクノズルヘッドが前記複数のプリント行のうちの一つの前記着色起点にまで移動するように制御するステップと、
   ｃ）前記画像ファイル及び前記着色パスに基づいて前記インクノズルヘッドが前記プリント列の前記着色終点に向けて水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、前記着色アイテムをプリントするよう制御するステップと、
   ｄ）ステップｃの後、前記３Ｄプリンタが、前記着色アイテムの水平反転画像を記録している反転画像ファイル及び前記複数の着色起点を複数の逆方向着色終点とするとともに、前記複数の着色終点を複数の逆方向着色起点とする反転着色パスを読み取るステップと、
   ｅ）前記反転着色パスに基づいて前記インクノズルヘッドが次の前記プリント行の前記逆方向着色起点にまで移動するように制御するステップと、
   ｆ）前記反転画像ファイル及び前記反転着色パスに基づいて前記インクノズルヘッドが次の前記プリント列の前記逆方向着色終点に向けて水平移動するとともに、対応する位置上でインクを吐出して、前記着色アイテムをプリントするよう制御するステップと、を含む、ことを特徴とする３Ｄプリンタの高速着色方法。
2. ｇ）ステップｆの後、前記着色アイテムのプリントが完了したか否かを判断するステップと、
   ｈ）前記着色アイテムのプリントが完了する前に、ステップａからステップｃを再度実行するステップと、を更に含む、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
3. ｉ）ステップｈの後、前記着色アイテムのプリントが完了したか否かを判断するステップと、
   ｊ）前記着色アイテムのプリントが完了する前に、ステップｄからステップｆを再度実行するステップと、を更に含む、請求項２に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
4. 前記３Ｄプリンタが前記画像ファイル及び前記着色パスに基づいて前記複数のプリント行中の全ての奇数プリント行をプリントするとともに、前記反転画像ファイル及び前記反転着色パスに基づいて前記複数のプリント行中の全ての偶数プリント列をプリントする、請求項３に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
5. 前記３Ｄプリンタが前記画像ファイル及び前記着色パスに基づいて前記複数のプリント行中の全ての偶数プリント行をプリントするとともに、前記反転画像ファイル及び前記反転着色パスに基づいて前記複数のプリント行中の全ての奇数プリント列をプリントする、請求項３に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
6. 前記３Ｄプリンタが前記プリントテーブルの左側境界及び右側境界により、前記複数の着色起点及び前記複数の着色終点を決定する、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
7. 各々の前記プリント行の幅が前記インクノズルヘッドのノズル幅に等しく、しかも前記３Ｄプリンタが前記プリントテーブルの上側境界及び下側境界により前記複数のプリント行の本数を決定する、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
8. 前記３Ｄプリンタが前記着色アイテムのサイズにより、前記複数の着色起点及び前記複数の着色終点を決定する、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
9. 各々の前記プリント行の幅が前記インクノズルヘッドのノズル幅に等しく、しかも前記３Ｄプリンタが前記着色アイテムのサイズにより前記複数のプリント行の本数を決定する、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
10. ステップａの前に、
    ａ０１）３Ｄ物体を取り込むステップと、
    ａ０２）前記３Ｄ物体に対してスライス処理を実行して、複数の造形層の一つの物体造形ファイルをそれぞれ生成するステップと、
    ａ０３）前記３Ｄ物体に対して画像スライス処理を実行して、前記複数の造形層の前記画像ファイルを生成することであり、各々の前記画像ファイルは各々の前記造形層に対応する前記着色アイテムの画像をそれぞれ記録している、ステップと、
    ａ０４）各々の前記造形層の前記画像ファイル及び前記着色パスに対して反転ルーチンを実行して、各々の前記着色アイテムの前記反転画像ファイル及び前記反転着色パスを生成するステップと、を含む、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
11. 前記インクノズルヘッドが異なる色のインクを貯留する複数のインクカートリッジと、異なる色のインクをそれぞれ吐出するための複数のノズルとを備える、請求項１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
12. 前記複数のインクカートリッジがブラック（ｂｌａｃｋ）インクを貯留する第一インクカートリッジと、シアン（Ｃｙａｎ）インクを貯留する第二インクカートリッジと、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）インクを貯留する第三インクカートリッジと、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）インクを貯留する第四インクカートリッジとを備えるとともに、前記複数のノズルの個数が四個である、請求項１１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
13. ステップｃ及びステップｆが、インクノズルヘッドが前記複数のノズルの配列方向に沿って水平移動するように制御する、請求項１１に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
14. ｋ）ステップｃの後、前記３Ｄプリンタが吐出順序の逆方向ルーチンを実行することで、逆方向吐出順序を取得するとともに、ステップｆが前記逆方向吐出順序に基づいて前記インクノズルヘッド上の前記複数のノズルがインクを吐出するように制御することである、ステップと、
    ｌ）ステップｆの後、前記３Ｄプリンタが吐出順序の復元ルーチンを実行することで、初期吐出順序を取得するとともに、ステップｃが前記初期吐出順序に基づいて前記インクノズルヘッド上の前記複数のノズルがインクを吐出するように制御することである、ステップと、を更に含む、請求項１３に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。
15. 前記吐出順序の逆方向ルーチンが前記複数のノズルのうちの前記インクノズルヘッドの初期位置決め点に最も遠いノズルを逆方向位置決め点とするとともに、前記逆方向位置決め点及び各々の前記ノズルの間のピッチに基づいて前記逆方向吐出順序を計算して生成する、請求項１４に記載の３Ｄプリンタの高速着色方法。

Images