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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-06-28
(54)【発明の名称】拡張３次元印刷のための方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
B29C 64/386 20170101AFI20240621BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240621BHJP
B33Y 50/00 20150101ALI20240621BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240621BHJP
B29C 64/255 20170101ALI20240621BHJP
B29C 64/209 20170101ALI20240621BHJP
B29C 64/241 20170101ALI20240621BHJP
B29C 64/245 20170101ALI20240621BHJP
B29C 64/112 20170101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
B29C64/386
B33Y30/00
B33Y50/00
B33Y10/00
B29C64/255
B29C64/209
B29C64/241
B29C64/245
B29C64/112
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023576126
(86)(22)【出願日】2022-06-15
(85)【翻訳文提出日】2023-12-11
(86)【国際出願番号】 IL2022050641
(87)【国際公開番号】W WO2022264141
(87)【国際公開日】2022-12-22
(31)【優先権主張番号】63/210,515
(32)【優先日】2021-06-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】513131464
【氏名又は名称】ストラタシス リミテッド
【住所又は居所原語表記】１ Ｈｏｌｔｚｍａｎ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ， Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ ２４９６， ７６１２４０１ Ｒｅｈｏｖｏｔ， Ｉｓｒａｅｌ
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ルビン、シュムエル
(72)【発明者】
【氏名】ライン、キリル
(72)【発明者】
【氏名】モーデチャイ、ダン
(72)【発明者】
【氏名】グラスマン、バラク
(72)【発明者】
【氏名】ツーベリ、エリヤフ
【テーマコード（参考）】
4F213
【Ｆターム（参考）】
4F213AP10
4F213AR09
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL55
4F213WL73
4F213WL74
4F213WL85
4F213WW45
(57)【要約】
３次元印刷のためのシステムは、容器から供給された成形材料を使用してオブジェクトを印刷するための３次元印刷装置と、コンピュータとを備える。コンピュータは、装置を操作する作業員の作業時間を受け取り、オブジェクトを記述する３次元印刷データに基づいて、その間に容器が空になると予想される供給期間を計算し、供給期間の終了時間が作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に印刷を開始するための信号を装置に送信するように構成される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
容器から供給された成形材料を使用してオブジェクトを印刷するように構成された３次元印刷装置と、前記３次元印刷装置を操作する作業員の作業時間を受け取り、前記オブジェクトを記述する３次元印刷データに基づいて、その間に前記容器が空になると予想される供給期間を計算し、前記供給期間の終了時間が前記作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に前記印刷を開始するための信号を前記装置に送信するように構成されたコンピュータと
を備える、３次元印刷のためのシステム。
【請求項2】
前記コンピュータが、前記容器内の材料のあらかじめ決められた総量に基づいて前記供給期間を計算するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記コンピュータが、前記容器内の材料の量に関する入力を受け取り、前記入力された量に基づいて前記供給期間を計算するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記コンピュータが、ユーザインターフェースを介して前記入力を受け取るように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記コンピュータが、前記量を示す信号を前記装置から受信するように構成される、請求項３に記載のシステム。
【請求項6】
前記装置が、各々が異なる成形材料を供給する複数の容器を備え、前記コンピュータが、容器ごとに別々に供給期間を計算し、それによって複数の供給期間を提供し、前記供給期間の各々の終了時間が前記作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に前記印刷を開始するための信号を前記装置に送信するように構成される、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
成形材料容器を有する３次元印刷装置を操作する作業員の作業時間を受け取ることと、オブジェクトを記述する３次元印刷データを受信することと、
前記データに基づいて、その間に前記成形材料容器が空になると予想される供給期間を計算することと、
前記供給期間の終了時間が前記作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に前記オブジェクトの印刷を開始するための信号を前記３次元印刷装置に送信することと
を含む、３次元印刷のための方法。
【請求項8】
前記供給期間を前記計算することが、前記容器内の材料のあらかじめ決められた総量に基づく、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記容器内の材料の量に関する入力を受け取ることを含み、前記供給期間を前記計算することが、前記入力された量に基づく、請求項７に記載の方法。
【請求項10】
前記入力を前記受け取ることが、ユーザインターフェースによるものである、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記入力を前記受け取ることが、前記量を示す信号を前記装置から受信することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項12】
前記装置が、各々が異なる成形材料を供給する複数の容器を備え、前記方法が、容器ごとに別々に供給期間を計算することと、それによって複数の供給期間を提供し、前記供給期間の各々の終了時間が前記作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に前記印刷を開始するための信号を前記装置に送信することとを含む、請求項７～請求項１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
少なくとも１つの印刷ノズルと、複数の造形材料容器と、
オブジェクトの形状に応じて造形材料のパターンを分配するように前記印刷ノズルを制御するために、一連の印刷命令バッチを実行するように構成されたコントローラと
を備え、各バッチが、容器のうちの１つに関連付けられるが、前記容器のうちの他のいずれにも関連付けられず、以前に実行されたバッチに関連付けられた容器が空になる前にバッチが実行されない、
３次元印刷のためのシステム。
【請求項14】
前記コントローラが、前記一連の印刷命令バッチが実行される第１の印刷モードと、前記容器のうちの少なくとも１つが、前記容器のうちの別の１つが空になる前に造形材料を供給する第２の印刷モードとの間で選択するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項15】
前記コントローラが、前記造形材料容器が同じ造形材料を含むときに第１のモードを自動的に選択するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記コントローラが、前記造形材料容器が異なる造形材料を含むときに第２のモードを自動的に選択するように構成される、請求項１４及び請求項１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項17】
前記コントローラが、ユーザ入力に基づいて前記第１の印刷モードと前記第２の印刷モードとの間で選択するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項18】
各々が前記容器のうちの単一の容器に別々に接続された複数の別々のノズルアレイを備え、各バッチが、前記コントローラが単一のノズルアレイを動作させるための印刷命令を含む、請求項１３～請求項１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項19】
複数の造形材料容器のうちの容器を選択することと、オブジェクトの形状に対応するパターンで前記選択された容器から造形材料を分配するように少なくとも１つの印刷ノズルを制御するために、印刷命令のバッチを実行することと、
前記選択された容器が空であるとき、前記複数の造形材料容器から他の容器を選択し、前記他の容器に対する印刷命令の前記バッチの前記実行を繰り返すことと
を含む、３次元印刷の方法。
【請求項20】
印刷命令の前記バッチが容器ごとに別々に実行される第１の印刷モードと、前記容器のうちの少なくとも１つが、前記容器のうちの別の１つが空になる前に造形材料を供給する第２の印刷モードとの間で選択することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記造形材料容器が同じ造形材料を含むときに第１のモードを自動的に選択することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
前記造形材料容器が異なる造形材料を含むときに第２のモードを自動的に選択することを含む、請求項２０及び請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項23】
前記第１の印刷モードと前記第２の印刷モードとの間で前記選択することが、ユーザ入力に基づく、請求項２０に記載の方法。
【請求項24】
各々が前記容器のうちの単一の容器に別々に接続された複数の別々のノズルアレイが存在し、各バッチが、単一のノズルアレイを動作させるための印刷命令を含む、請求項１９～請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
垂直軸を中心に回転するように構成された回転トレイと、印刷ヘッドと、
成形材料の前記トレイ層の上に分配するように前記印刷ヘッドを制御することであって、各々の層がオブジェクトのスライスに応じてパターン化される、制御することと、前記層に対応するパターンの一部分の半径方向位置に基づいて少なくとも１つの層に対する前記トレイの一定の回転速度を選択することとを行うように構成されたコントローラと
を備える、３次元印刷のためのシステム。
【請求項26】
前記一部分が、前記パターンのすべてのボクセルの中で前記垂直軸から最も遠いボクセルを含む、請求項２５に記載のシステム。
【請求項27】
前記コントローラが、複数回、異なる層ごとに１回、前記一定の回転速度を再選択するように構成される、請求項２５及び請求項２６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項28】
前記コントローラが、Ｎ個の分配された層ごとに、前記一定の回転速度を再選択するように構成され、Ｎが正の整数である、請求項２７に記載のシステム。
【請求項29】
前記コントローラが、前記半径方向位置における線速度があらかじめ決められた線速度閾値以下であることを保証するために、前記一定の回転速度を選択するように構成される、請求項２５～請求項２８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項30】
前記オブジェクトの形状を記述する３次元データを受信し、前記３次元データに基づいて、前記回転トレイに対応する座標系において定義され、前記オブジェクトのより高い部分が前記オブジェクトのより低い部分よりも前記垂直軸に近くなるように向けられた前記オブジェクトの複数のスライスを記述するスライスデータを生成し、前記スライスデータを前記コントローラに送信するように構成されたコンピュータを備える、請求項２５～請求項２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項31】
成形材料の回転トレイ層上に分配することであって、各層が前記オブジェクトのスライスに応じてパターン化される、分配することと、少なくとも１つの層に対して、前記層に対応するパターンの一部分の半径方向位置に基づいて前記トレイの一定の回転速度を選択することと
を含む、３次元オブジェクトの印刷方法。
【請求項32】
前記一部分が、前記パターンのすべてのボクセルの中で前記回転トレイの垂直回転軸から最も遠いボクセルを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項33】
複数回、異なる層ごとに１回、前記一定の回転速度を再選択することを含む、請求項３１及び請求項３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項34】
Ｎ個の分配された層ごとに、前記一定の回転速度を再選択することを含み、Ｎが正の整数である、請求項３３に記載の方法。
【請求項35】
前記半径方向位置における線速度があらかじめ決められた線速度閾値以下であることを保証するために、前記一定の回転速度を前記選択することが実行される、請求項３１～請求項３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項36】
前記オブジェクトの形状を記述する３次元データを受信することと、前記３次元データに基づいて、前記回転トレイに対応する座標系において定義され、前記オブジェクトのより高い部分が前記オブジェクトのより低い部分よりも前記トレイの回転軸に近くなるように向けられた前記オブジェクトの複数のスライスを記述するスライスデータを生成することと
を含む、請求項３１～請求項３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項37】
３次元印刷システムの印刷ヘッド基板を試験するための集積回路であって、前記集積回路が、前記印刷ヘッド基板の上のソケットと同等であり、それに着脱可能に接続可能なエッジコネクタと、
前記印刷ヘッド基板によって制御される印刷ヘッドが材料を分配していない試験モードに前記印刷ヘッド基板を自動的に切り替え、前記印刷ヘッド基板に試験信号を送信し、前記印刷ヘッド基板から応答信号を受信するように構成された回路と、
前記応答信号に基づいて前記印刷ヘッド基板の状態に関する光信号を生成するための可視指示パネルと
を備える、集積回路。
【請求項38】
前記光信号が、前記基板の故障する可能性がある構成部品に関連付けられた前記ソケットのピン番号を示す、請求項３７に記載の集積回路。
【請求項39】
前記回路が、前記基板上の少なくとも一つのサーミスタに試験信号を送信するように構成される、請求項３７及び請求項３８のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項40】
前記回路が、前記基板上の少なくとも一つの記憶媒体に試験信号を送信するように構成される、請求項３７～請求項３９のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項41】
前記回路が、前記基板上の少なくとも一つの発熱体に試験信号を送信するように構成される、請求項３７～請求項４０のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項42】
ここで、前記回路が、前記基板に電圧源を模倣する試験信号を送信するように構成される、請求項３７～請求項４１のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項43】
ここで、前記回路が、前記基板に分配パルスを模倣する試験信号を送信するように構成される、請求項３７～請求項４２のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項44】
ここで、前記回路が、前記基板にデータ信号を模倣する試験信号を送信するように構成される、請求項３７～請求項４３のいずれか一項に記載の集積回路。
【請求項45】
３次元印刷システム用の廃棄物カートリッジネストであって、前記廃棄物カートリッジネストが、カートリッジが前記ネスト内に前方に押し込まれると、廃棄物カートリッジを前記ネスト内に係止するためのカートリッジ係止部材と、流体コネクタを担持し、前記カートリッジが前記ネスト内に前方に押し込まれると、前記廃棄物カートリッジの入口ポートを前記流体コネクタと密封係合するように構成された入口ポート係合部材とを備える、廃棄物カートリッジネスト。
【請求項46】
成形材料を使用して３次元オブジェクトを印刷するように構成された３次元印刷装置と、請求項４５に記載の廃棄物カートリッジネストと、
前記ネストに係止された廃棄物カートリッジと
を備える、３次元印刷のためのシステム。
【請求項47】
前記廃棄物カートリッジが、前記入口ポートに適合し、前記廃棄物カートリッジが前記ネストに係止されている間に、前記入口ポートから横方向に変位する位置で前記廃棄物カートリッジの本体に一時的に取り付けられたコルクを備える、請求項４６に記載のシステム。
【請求項48】
前記流体コネクタが、前記廃棄物カートリッジが前記ネストを占有するとき、及び前記廃棄物カートリッジが前記ネストから引き離されるときの両方で、前記装置の廃棄物収集デバイスに接続される、請求項４６及び請求項４７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項49】
前記廃棄物収集デバイスが、レベリングシステムの廃棄物収集槽である、請求項４８に記載のシステム。
【請求項50】
前記廃棄物収集デバイスが、サービスステーションシステムの廃棄物収集槽である、請求項４８に記載のシステム。
【請求項51】
請求項４５に記載の廃棄物カートリッジネストを有する３次元印刷システムに廃棄物カートリッジを装填する方法であって、前記廃棄物カートリッジが、コルクで覆われた入口ポートを有し、前記方法が、前記入口ポートから前記コルクを取り外すことと、
前記入口ポートから横方向に変位した位置で前記廃棄物カートリッジの本体に前記コルクを取り付けることと、
前記廃棄物カートリッジを前記ネストに押し込むことと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
【0002】
本出願は、２０２１年６月１５日に出願された米国仮特許出願第６３／２１０，５１５号の優先権の利益を主張し、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0003】
本発明は、そのいくつかの実施形態では、積層造形に関し、より詳細には、限定はしないが、拡張３次元印刷のための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0004】
積層造形（ＡＭ）は、積層形成工程を介してコンピュータデータから直接任意の形状の構造を製造することを可能にする技術である。任意のＡＭシステムの基本動作は、３次元コンピュータモデルを薄い断面にスライスすること、結果を２次元位置データに変換すること、及び層ごとに３次元構造を製造する制御機器にデータを供給することから構成される。
【0005】
積層造形は、３Ｄインクジェット印刷などの３次元（３Ｄ）印刷を含む、製造方法に対する多くの異なる手法を伴う。３Ｄインクジェット印刷は、成形材料の層ごとのインクジェット堆積によって実行される。したがって、成形材料は、支持構造上に層を堆積させるために一組のノズルを有する分配ヘッドから分配される。次いで、層は、レベリングデバイスによって平滑化され、硬化又は固化される。
【0006】
様々な３次元印刷技法が存在し、例えば、米国特許第６，２５９，９６２号、同第６，５６９，３７３号、同第６，６５８，３１４号、同第６，８５０，３３４号、同第７，１８３，３３５号、同第７，２０９，７９７号、同第７，２２５，０４５号、同第７，３００，６１９号、同第７，４７９，５１０号、同第７，５００，８４６号、同第７，９６２，２３７号、同第８，７８４，７２３号、同第９，０３１，６８０号、同第９，７１８，２３８号、及び国際特許公開第２０１６／００９４２６号に開示されており、それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【0007】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷のためのシステムが提供される。システムは、容器から供給された成形材料を使用してオブジェクトを印刷するように構成された３次元印刷装置と、装置を操作する作業員（ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ）の作業時間を受け取り、オブジェクトを記述する３次元印刷データに基づいて、その間に容器が空になると予想される供給期間を計算し、供給期間の終了時間が作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に印刷を開始するための信号を装置に送信するように構成されたコンピュータとを備える。
【0008】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コンピュータは、容器内の材料のあらかじめ決められた総量に基づいて供給期間を計算するように構成される。
【0009】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コンピュータは、容器内の材料の量に関する入力を受け取り、入力された量に基づいて供給期間を計算するように構成される。
【0010】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コンピュータは、ユーザインターフェースを介して入力を受け取るように構成される。
【0011】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コンピュータは、量を示す信号を装置から受信するように構成される。
【0012】
本発明のいくつかの実施形態によれば、装置は、各々が異なる成形材料を供給する複数の容器を備え、コンピュータは、容器ごとに別々に供給期間を計算し、それによって複数の供給期間を提供し、供給期間の各々の終了時間が作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に印刷を開始するための信号を装置に送信するように構成される。
【0013】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷のための方法が提供される。方法は、成形材料容器を有する３次元印刷装置を操作する作業員の作業時間を受け取ることと、オブジェクトを記述する３次元印刷データを受信することと、データに基づいて、その間に容器が空になると予想される供給期間を計算することと、供給期間の終了時間が作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間にオブジェクトの印刷を開始するための信号を装置に送信することとを含む。
【0014】
本発明のいくつかの実施形態によれば、供給期間の計算は、容器内の材料のあらかじめ決められた総量に基づく。
【0015】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、容器内の材料の量に関する入力を受け取ることを含み、供給期間を計算することは入力された量に基づく。
【0016】
本発明のいくつかの実施形態によれば、入力は、ユーザインターフェースによって受け取られる。
【0017】
本発明のいくつかの実施形態によれば、入力は、量を示す信号として装置から受信される。
【0018】
本発明のいくつかの実施形態によれば、装置は、各々が異なる成形材料を供給する複数の容器を備え、方法は、容器ごとに別々に供給期間を計算することと、それによって複数の供給期間を提供することと、供給期間の各々の終了時間が作業時間内であることを保証するように選択された遅延時間に印刷を開始するための信号を装置に送信することとを含む。
【0019】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷のためのシステムが提供される。システムは、少なくとも１つの印刷ノズルと、複数の造形材料容器と、オブジェクトの形状に応じて造形材料のパターンを分配するように印刷ノズルを制御するために、一連の印刷命令バッチを実行するように構成されたコントローラとを備え、各バッチは、容器のうちの１つに関連付けられるが、容器のうちの他のいずれにも関連付けられず、以前に実行されたバッチに関連付けられた容器が空になる前にバッチは実行されない。
【0020】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、一連の印刷命令バッチが実行される第１の印刷モードと、容器のうちの少なくとも１つが、容器のうちの別の１つが空になる前に造形材料を供給する第２の印刷モードとの間で選択するように構成される。
【0021】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、造形材料容器が同じ造形材料を含むときに第１のモードを自動的に選択するように構成される。
【0022】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、造形材料容器が異なる造形材料を含むときに第２のモードを自動的に選択するように構成される。
【0023】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、ユーザ入力に基づいて第１の印刷モードと第２の印刷モードとの間で選択するように構成される。
【0024】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムは、各々が容器のうちの単一の容器に別々に接続された複数の別々のノズルアレイを備え、各バッチは、コントローラが単一のノズルアレイを動作させるための印刷命令を含む。
【0025】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷の方法が提供される。方法は、複数の造形材料容器のうちの容器を選択することと、オブジェクトの形状に対応するパターンで選択された容器から造形材料を分配するように少なくとも１つの印刷ノズルを制御するために、印刷命令のバッチを実行することと、選択された容器が空であるとき、複数の造形材料容器から他の容器を選択し、他の容器に対する印刷命令のバッチの実行を繰り返すこととを含む。
【0026】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、印刷命令のバッチが容器ごとに別々に実行される第１の印刷モードと、容器のうちの少なくとも１つが、容器のうちの別の１つが空になる前に造形材料を供給する第２の印刷モードとの間で選択することを含む。
【0027】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、造形材料容器が同じ造形材料を含むときに第１のモードを自動的に選択することを含む。
【0028】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、造形材料容器が異なる造形材料を含むときに第２のモードを自動的に選択することを含む。
【0029】
本発明のいくつかの実施形態によれば、第１の印刷モードと第２の印刷モードとの間の選択は、ユーザ入力に基づく。
【0030】
本発明のいくつかの実施形態によれば、各々が容器のうちの単一の容器に別々に接続された複数の別々のノズルアレイが存在し、各バッチは、単一のノズルアレイを動作させるための印刷命令を含む。
【0031】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷のためのシステムが提供される。システムは、垂直軸を中心に回転するように構成された回転トレイと、印刷ヘッドと、成形材料のトレイ層上に分配するように印刷ヘッドを制御することであって、各層がオブジェクトのスライスに応じてパターン化される、制御することと、層に対応するパターンの一部分の半径方向位置に基づいて少なくとも１つの層に対するトレイの一定の回転速度を選択することとを行うように構成されたコントローラとを備える。
【0032】
本発明のいくつかの実施形態によれば、部分は、パターンのすべてのボクセルの中で垂直軸から最も遠いボクセルを含む。
【0033】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、複数回、異なる層ごとに１回、一定の回転速度を再選択するように構成される。
【0034】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、Ｎ個の分配された層ごとに、一定の回転速度を再選択するように構成され、Ｎは正の整数である。
【0035】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コントローラは、半径方向位置における線速度があらかじめ決められた線速度閾値以下であることを保証するために、一定の回転速度を選択するように構成される。
【0036】
本発明のいくつかの実施形態によれば、システムは、オブジェクトの形状を記述する３次元データを受信し、３次元データに基づいて、回転トレイに対応する座標系において定義され、オブジェクトのより高い部分がオブジェクトのより低い部分よりも垂直軸に近くなるように向けられたオブジェクトの複数のスライスを記述するスライスデータを生成し、スライスデータをコントローラに送信するように構成されたコンピュータを備える。
【0037】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元オブジェクトの印刷方法が提供される。方法は、成形材料の回転トレイ層上に分配することであって、各層がオブジェクトのスライスに応じてパターン化される、分配することと、少なくとも１つの層に対して、層に対応するパターンの一部分の半径方向位置に基づいてトレイの一定の回転速度を選択することとを含む。
【0038】
本発明のいくつかの実施形態によれば、部分は、パターンのすべてのボクセルの中で回転トレイの垂直回転軸から最も遠いボクセルを含む。
【0039】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、複数回、異なる層ごとに１回、一定の回転速度を再選択することを含む。
【0040】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、Ｎ個の分配された層ごとに、一定の回転速度を再選択することを含み、Ｎは正の整数である。
【0041】
本発明のいくつかの実施形態によれば、一定の回転速度の選択は、半径方向位置における線速度があらかじめ決められた線速度閾値以下であることを保証するように実行される。
【0042】
本発明のいくつかの実施形態によれば、方法は、オブジェクトの形状を記述する３次元データを受信することと、３次元データに基づいて、回転トレイに対応する座標系において定義され、オブジェクトのより高い部分がオブジェクトのより低い部分よりもトレイの回転軸に近くなるように向けられたオブジェクトの複数のスライスを記述するスライスデータを生成することとを含む。
【0043】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷システムの印刷ヘッド基板を試験するための集積回路が提供される。集積回路は、印刷ヘッド基板上のソケットと同等であり、それに着脱可能に接続可能なエッジコネクタと、印刷ヘッド基板によって制御される印刷ヘッドが材料を分配していない試験モードに印刷ヘッド基板を自動的に切り替え、印刷ヘッド基板に試験信号を送信し、印刷ヘッド基板から応答信号を受信するように構成された回路と、応答信号に基づいて印刷ヘッド基板の状態に関する光信号を生成するための可視指示パネルとを備える。
【0044】
本発明のいくつかの実施形態によれば、光信号は、基板の故障する可能性がある構成部品に関連付けられたソケットのピン番号を示す。
【0045】
本発明のいくつかの実施形態によれば、回路は、基板上の少なくとも１つのサーミスタに試験信号を送信するように構成される。
【0046】
本発明のいくつかの実施形態によれば、回路は、基板上の少なくとも１つの記憶媒体に試験信号を送信するように構成される。
【0047】
本発明のいくつかの実施形態によれば、回路は、基板上の少なくとも１つの発熱体に試験信号を送信するように構成される。
【0048】
本発明のいくつかの実施形態によれば、回路は、基板に電圧源を模倣する試験信号を送信するように構成される。
【0049】
本発明のいくつかの実施形態によれば、回路は、基板に分配パルスを模倣する試験信号を送信するように構成される。
【0050】
本発明のいくつかの実施形態によれば、回路は、基板にデータ信号を模倣する試験信号を送信するように構成される。
【0051】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷システムのため廃棄物カートリッジネストが提供される。廃棄物カートリッジネストは、カートリッジがネスト内に前方に押し込まれると、廃棄物カートリッジをネスト内に係止するためのカートリッジ係止部材と、流体コネクタを担持し、カートリッジがネスト内に前方に押し込まれると、廃棄物カートリッジの入口ポートを流体コネクタと密封係合するように構成された入口ポート係合部材とを備える。
【0052】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、３次元印刷のためのシステムが提供される。システムは、成形材料を使用して３次元オブジェクトを印刷するように構成された３次元印刷装置と、上記で描写され、所望により且つ好ましくは以下でさらに詳述される廃棄物カートリッジネストと、ネストに係止された廃棄物カートリッジとを備える。
【0053】
本発明のいくつかの実施形態によれば、廃棄物カートリッジは、入口ポートに適合し、廃棄物カートリッジがネストに係止されている間に、入口ポートから横方向に変位する位置で廃棄物カートリッジの本体に一時的に取り付けられたコルクを備える。
【0054】
本発明のいくつかの実施形態によれば、流体コネクタは、廃棄物カートリッジがネストを占有するとき、及び廃棄物カートリッジがネストから引き離されるときの両方で、装置の廃棄物収集デバイスに接続される。
【0055】
本発明のいくつかの実施形態によれば、廃棄物収集デバイスは、レベリングシステムの廃棄物収集槽である。
【0056】
本発明のいくつかの実施形態によれば、廃棄物収集デバイスは、サービスステーションシステムの廃棄物収集槽である。
【0057】
本発明のいくつかの実施形態の一態様によれば、廃棄物カートリッジがコルクで覆われた入口ポートを有する実施形態において、上記で描写され、所望により且つ好ましくは以下でさらに詳述される廃棄物カートリッジネストを有する３次元印刷システムに廃棄物カートリッジを装填する方法が提供される。方法は、入口ポートからコルクを取り外すことと、入口ポートから横方向に変位した位置で廃棄物カートリッジの本体にコルクを取り付けることと、廃棄物カートリッジをネストに押し込むこととを含む。
【0058】
特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び／又は科学用語は、本発明が関連する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載された方法及び材料と同様又は同等の方法及び材料は、本発明の実施形態の実践又は試験に使用することができるが、例示的な方法及び／又は材料が以下に記載される。矛盾する場合、定義を含む特許明細書が優先される。加えて、材料、方法、及び例は例示にすぎず、必ずしも限定するものではない。
【0059】
本発明の実施形態の方法及び／又はシステムの実施は、選択されたタスクを手動で、自動的に、又はそれらの組合せで実行又は完了することを含むことができる。その上、本発明の方法及び／又はシステムの実施形態の実際の計装及び機器によれば、いくつかの選択されたタスクは、オペレーティングシステムを使用してハードウェア、ソフトウェア若しくはファームウェア、又はそれらの組合せによって実施される可能性がある。
【0060】
例えば、本発明の実施形態による選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップ又は回路として実装される可能性がある。ソフトウェアとして、本発明の実施形態による選択されたタスクは、任意の適切なオペレーティングシステムを使用してコンピュータによって実行される複数のソフトウェア命令として実装することができる。本発明の例示的な実施形態では、本明細書に記載された方法及び／又はシステムの例示的な実施形態による１又は複数のタスクは、複数の命令を実行するためのコンピューティングプラットフォームなどのデータプロセッサによって実行される。所望により、データプロセッサは、命令及び／若しくはデータを記憶するための揮発性メモリ、並びに／又は命令及び／若しくはデータを記憶するための不揮発性ストレージ、例えば、磁気ハードディスク及び／若しくはリムーバブルメディアを含む。所望により、ネットワーク接続も提供される。ディスプレイ及び／又はキーボード若しくはマウスなどのユーザ入力デバイスも、所望により提供される。
【0061】
本発明のいくつかの実施形態は、添付図面を参照して、ほんの一例として記載される。ここで詳細に図面を具体的に参照すると、示された詳細は例としてのものであり、本発明の実施形態の例示的な説明を目的としていることが強調される。この点に関して、図面とともになされた説明は、本発明の実施形態がどのように実践され得るかを当業者に明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【発明を実施するための形態】
【0063】
本発明は、そのいくつかの実施形態では、積層造形に関し、より詳細には、限定はしないが、拡張３次元印刷のための方法及びシステムに関する。
【0064】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載され、且つ／又は図面及び／若しくは実施例に示された構成部品及び／又は方法の構造及び配置の詳細に必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、又は様々な方法で実践若しくは実行することが可能である。
【0065】
本実施形態の方法及びシステムは、オブジェクトの形状に対応する構成されたパターンで複数の層を形成することにより、層ごとにコンピュータオブジェクトデータに基づいて３次元オブジェクトを製造する。層の形成は、所望により且つ好ましくは印刷によるものであり、より好ましくはインクジェット印刷によるものである。コンピュータオブジェクトデータは、限定はしないが、標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）若しくはステレオリソグラフィ輪郭（ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリング言語（ＶＲＭＬ）、積層造形ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、図面交換フォーマット（ＤＸＦ）、ポリゴンファイルフォーマット（ＰＬＹ）、３Ｄ造形フォーマット（３ＭＦ）、オブジェクトファイルフォーマット（ＯＢＪ）、又はコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に適した任意の他のフォーマットを含む、任意の既知のフォーマットであり得る。
【0066】
本明細書で使用される「オブジェクト」という用語は、３次元オブジェクトの全体又はその一部を指す。
【0067】
各層は、２次元表面を走査し、それをパターン化するＡＭ装置によって形成することができる。走査中、装置は、２次元の層又は表面上の複数の目標位置を訪問し、目標位置又は目標位置のグループごとに、目標位置又は目標位置のグループが成形材料配合物によって占有されるべきか否か、及びどのタイプの成形材料配合物がそこに搬送されるべきかを判断する。判断は、表面のコンピュータ画像に従って行われる。
【0068】
本発明の好ましい実施形態では、ＡＭは、３次元印刷、より好ましくは３次元インクジェット印刷を含む。これらの実施形態では、成形材料は、支持構造に層状に成形材料を堆積させるために、ノズルの１又は複数のアレイを有する印刷ヘッドから分配される。したがって、ＡＭ装置は、占有されるべき目標位置に成形材料を分配し、他の目標位置を空のままにする。装置は、通常、ノズルの複数のアレイを含み、それらの各々は、異なる成形材料を分配するように構成することができる。これは、通常、互いに分離された複数の流体チャネルを印刷ヘッドに設けることによって実現され、各チャネルは、別々の入口を介して異なる成形材料を受け取り、それをノズルの異なるアレイに搬送する。
【0069】
したがって、異なる目標位置は、異なる成形材料配合物によって占有され得る。成形材料配合物のタイプは、２つの主要なカテゴリー：造形材料配合物及び支持材料配合物に分類することができる。支持材料配合物は、製造プロセス及び／又は他の目的、例えば、中空若しくは多孔性のオブジェクトを提供する間にオブジェクト又はオブジェクト部分を支持するための支持土台又は支持構造として機能する。支持構造は、例えばさらなる支持強度のために、造形材料配合物をさらに含んでもよい。
【0070】
造形材料配合物は、一般に、積層造形に使用するために配合され、単独で、すなわち、任意の他の物質と混合又は組み合わされる必要なく、３次元オブジェクトを形成することができる組成物である。
【0071】
最終的な３次元オブジェクトは、造形材料配合物、又は造形材料配合物の組合せ、又は造形材料配合物及び支持材料配合物、又は（例えば、硬化後の）それらの修正から作製される。これらの作業はすべて、固体自由形状製作の当業者によく知られている。
【0072】
本発明のいくつかの例示的な実施形態では、オブジェクトは、２つ以上の異なる造形材料配合物を分配することによって製造され、各材料配合物は、ＡＭ装置の（同じか又は異なる印刷ヘッドに属する）ノズルの異なるアレイからのものである。いくつかの実施形態では、異なる造形材料配合物を分配するノズルの２つ以上のそのようなアレイは、両方ともＡＭ装置の同じ印刷ヘッドに配置される。いくつかの実施形態では、異なる造形材料配合物を分配するノズルのアレイは、別々の印刷ヘッドに配置され、例えば、第１の造形材料配合物を分配するノズルの第１のアレイは第１の印刷ヘッドに配置され、第２の造形材料配合物を分配するノズルの第２のアレイは第２の印刷ヘッドに配置される。
【0073】
いくつかの実施形態では、造形材料配合物を分配するノズルのアレイ及び支持材料配合物を分配するノズルのアレイは、両方とも同じ印刷ヘッドに配置される。いくつかの実施形態では、造形材料配合物を分配するノズルのアレイ及び支持材料配合物を分配するノズルのアレイは、別々の印刷ヘッドに配置される。
【0074】
本発明のいくつかの実施形態による、オブジェクト１１２のＡＭに適したシステム１１０の代表的且つ非限定的な例が図１Ａに示されている。システム１１０は、複数の印刷ヘッドを備える分配ユニット１６を有する積層造形装置１１４を備える。各ヘッドは、好ましくは、以下に記載された図２Ａ～図２Ｃに示されたように、通常、オリフィスプレート１２１に取り付けられたノズル１２２の１又は複数のアレイを備え、ノズル１２２を通って液体成形材料配合物１２４が分配される。
【0075】
好ましくは、必須ではないが、装置１１４は３次元印刷装置であり、その場合、印刷ヘッドは印刷ヘッドであり、成形材料配合物はインクジェット技術を介して分配される。一部の用途では、積層造形装置が３次元印刷技法を使用する必要がない場合があるので、これは必ずしもそうであるとは限らない。本発明の様々な例示的な実施形態によって考えられる積層造形装置の代表的な例には、限定はしないが、溶融堆積造形装置及び溶融材料配合物堆積装置が含まれる。
【0076】
各印刷ヘッドは、所望により且つ好ましくは、温度制御ユニット（例えば、温度センサ及び／又は加熱デバイス）並びに材料配合物レベルセンサを所望により含む場合がある１又は複数の成形材料配合物容器を介して供給される。成形材料配合物を分配するために、例えば、圧電インクジェット印刷技法におけるように、印刷ヘッドノズルを介して材料配合物の液滴を選択的に堆積させるために、印刷ヘッドに電圧信号が印加される。別の例には、サーマルインクジェット印刷ヘッドが含まれる。これらのタイプのヘッドには、電圧信号による発熱素子の作動時に、成形材料配合物を加熱してその中に気泡を形成するための、成形材料配合物と熱接触する発熱素子が存在する。気泡は、成形材料配合物中に圧力を発生させ、成形材料配合物の液滴がノズルから放出されるようにする。圧電印刷ヘッド及びサーマル印刷ヘッドは、固体自由形状製作の当業者に知られている。任意のタイプのインクジェット印刷ヘッドの場合、ヘッドの分配速度は、ノズルの数、ノズルのタイプ、及び印加電圧信号速度（周波数）に依存する。
【0077】
所望により、分配ノズル又はノズルアレイの全体の数は、分配ノズルの半分が支持材料配合物を分配するように指定され、分配ノズルの半分が造形材料配合物を分配するように指定されるように選択される、すなわち、造形材料配合物を噴射するノズルの数は、支持体材料配合物を噴射するノズルの数と同じである。図１Ａの代表例では、４つの印刷ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、及び１６ｄが示されている。ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、及び１６ｄの各々は、ノズルアレイを有する。この例では、ヘッド１６ａ及び１６ｂは、造形材料配合物用に指定することができ、ヘッド１６ｃ及び１６ｄは、支持材料配合物用に指定することができる。したがって、ヘッド１６ａは１つの造形材料配合物を分配することができ、ヘッド１６ｂは別の造形材料配合物を分配することができ、ヘッド１６ｃ及び１６ｄは、両方とも支持材料配合物を分配することができる。代替の実施形態では、ヘッド１６ｃ及び１６ｄは、例えば、支持材料配合物を堆積させるための２つのノズルアレイを有する単一のヘッドに組み合わされてもよい。さらなる代替の実施形態では、任意の１又は複数の印刷ヘッドは、２つ以上の材料配合物を堆積させるための２つ以上のノズルアレイ、例えば、２つの異なる造形材料配合物又は造形材料配合物及び支持体材料配合物を堆積させるための２つのノズルアレイを有する場合があり、各配合物は異なるアレイ又はいくつかのノズルを介する。
【0078】
しかし、それは本発明の範囲を限定するものではないこと、及び造形材料配合物印刷ヘッド（造形ヘッド）の数と支持材料配合物印刷ヘッド（支持ヘッド）の数は異なっていてもよいことを理解されたい。一般に、造形材料配合物を分配するノズルのアレイの数、支持材料配合物を分配するノズルのアレイの数、及びそれぞれのアレイにおけるノズルの数は、支持材料配合物の最大分配速度と造形材料配合物の最大分配速度との間のあらかじめ決められた比率ａを提供するように選択される。あらかじめ決められた比率ａの値は、好ましくは、各々の形成された層において、造形材料配合物の高さが支持材料配合物の高さに等しいことを保証するように選択される。ａの典型的な値は、約０．６～約１．５である。
【0079】
本明細書全体にわたって使用される「約」という用語は、±１０％を指す。
【0080】
例えば、ａ＝１の場合、支持材料配合物の全体的な分配速度は、一般に、ノズルのすべてのアレイが動作するときの造形材料配合物の全体的な分配速度と同じである。
【0081】
装置１１４は、例えば、各々がｐ個のノズルのｍ個のアレイを有するＭ個の造形ヘッドと、各々がｑ個のノズルのｓ個のアレイを有するＳ個の支持ヘッドとを、Ｍ×ｍ×ｐ＝Ｓ×ｓ×ｑとなるように備えることができる。Ｍ×ｍ個の造形アレイ及びＳ×ｓ個の支持アレイの各々は、アレイのグループから組み立て及び分解することができる別個の物理的ユニットとして製造することができる。この実施形態では、各々のそのようなアレイは、所望により且つ好ましくは、それ自体の温度制御ユニット及び材料配合物レベルセンサを備え、その動作のために個別に制御された電圧を受け取る。
【0082】
装置１１４は、堆積された材料配合物を硬化させることができる光、熱などを放出するように構成された任意のデバイスを含むことができる凝固デバイス３２４をさらに備えることができる。例えば、凝固デバイス３２４は、使用されている造形材料配合物に応じて、例えば紫外線ランプ若しくは可視ランプも若しくは赤外線ランプ、又は他の電磁放射線源、又は電子ビーム源であり得る、１又は複数の放射線源を備えることができる。本発明のいくつかの実施形態では、凝固デバイス３２４は、造形材料配合物を硬化又は凝固させるのに役立つ。
【0083】
凝固デバイス３２４に加えて、装置１１４は、所望により且つ好ましくは、溶媒蒸発のための追加の放射線源３２８を備える。放射線源３２８は、所望により且つ好ましくは、赤外線放射を発生させる。本発明の様々な例示的な実施形態では、凝固デバイス３２４は、紫外線放射を発生させる放射線源を備え、放射線源３２８は赤外線放射を発生させる。
【0084】
本発明のいくつかの実施形態では、装置１１４は、１又は複数のファンなどの冷却システム１３４を備える。
【0085】
印刷ヘッド及び放射線源は、好ましくは、作業面として機能するトレイ３６０上を往復移動するように好ましくは動作可能なフレーム又はブロック１２８内に取り付けられる。本発明のいくつかの実施形態では、放射線源は、印刷ヘッドのすぐ後に続いて、印刷ヘッドによって分配されたばかりの材料配合物を少なくとも部分的に硬化又は固化させるように、ブロックに取り付けられる。トレイ３６０は水平に配置されている。一般的な慣例によれば、Ｘ－Ｙ平面がトレイ３６０に平行になるように、Ｘ－Ｙ－Ｚデカルト座標系が選択される。トレイ３６０は、好ましくは、垂直に（Ｚ方向に沿って）、通常下方に移動するように構成される。本発明の様々な例示的な実施形態では、装置１１４は、１又は複数のレベリングデバイス３２、例えばローラ３２６をさらに備える。レベリングデバイス３２６は、その上に連続層を形成する前に、新しく形成された層の厚さを真っ直ぐにし、平らにし、且つ／又は確立するように機能する。レベリングデバイス３２は、好ましくは、レベリング中に生成された余分な材料配合物を収集するための廃棄物収集デバイス１３６を備える。廃棄物収集デバイス１３６は、廃棄物タンク又は廃棄物カートリッジに材料配合物を搬送する任意の機構を備える場合がある。
【0086】
使用中、ユニット１６の印刷ヘッドは、本明細書ではＸ方向と呼ばれる走査方向に移動し、トレイ３６０上を通過する過程であらかじめ決められた構成で成形材料配合物を選択的に分配する。成形材料配合物は、通常、１又は複数のタイプの支持材料配合と、１又は複数のタイプの造形材料配合物とを含む。ユニット１６の印刷ヘッドの通過の後に、放射線源１２６による造形材料配合物の硬化が続く。堆積したばかりの層の開始点に戻るヘッドの逆方向の通過において、あらかじめ決められた構成に従って、成形材料配合物の追加の分配が実行される場合がある。印刷ヘッドの順方向及び／又は逆方向の通過において、このように形成された層は、好ましくは印刷ヘッドの順方向及び／又は逆方向の移動の経路をたどるレベリングデバイス３２によって真っ直ぐにされる場合がある。印刷ヘッドがＸ方向に沿ってそれらの開始点に戻ると、それらは、本明細書ではＹ方向と呼ばれるインデックス方向に沿って別の位置に移動し、Ｘ方向に沿った往復移動によって同じ層を構築し続けることができる。あるいは、印刷ヘッドは、順方向の移動と逆方向の移動との間で、又は２つ以上の順方向－逆方向移動の後にＹ方向に移動することができる。単一の層を完成させるために印刷ヘッドによって実行される一連の走査は、本明細書では単一の走査サイクルと呼ばれる。
【0087】
層が完成すると、トレイ３６０は、その後に印刷される層の所望の厚さに応じて、あらかじめ決められたＺレベルまでＺ方向に下げられる。３次元オブジェクト１１２を層状に形成するために、この手順が繰り返される。
【0088】
別の実施形態では、トレイ３６０は、層内で、ユニット１６の印刷ヘッドの順方向の通過と逆方向の通過との間でＺ方向に変位される場合がある。そのようなＺ変位は、レベリングデバイスを一方向に表面と接触させ、他方向の接触を防止するために実行される。
【0089】
本実施形態は、１又は複数の液体材料容器又はカートリッジ４３０を備え、液体材料を印刷ヘッドに供給する液体材料配合物供給システム３３０の使用を考察する。供給システム３３０は、システム１１０などのＡＭシステム内で使用することができ、その場合、各容器内の液体材料は成形材料である。
【0090】
コントローラ２０は、製造装置１１４を制御し、所望により且つ好ましくは、供給システム３３０も制御する。コントローラ２０は、通常、制御動作を実行するように構成された電子回路を含む。コントローラ２０は、好ましくは、コンピュータオブジェクトデータ、例えば標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）フォーマットなどの形態でコンピュータ可読媒体上に表されるＣＡＤ構成に基づく製造命令に関するデジタルデータを送信するデータプロセッサ２４と通信する。通常、コントローラ２０は、各印刷ヘッド又は各ノズルアレイに印加される電圧及びそれぞれの印刷ヘッド又はそれぞれのノズルアレイにおける成形材料配合物の温度を制御する。
【0091】
製造データがコントローラ２０にロードされると、コントローラ２０はユーザの介入なしに動作することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ２０は、例えばデータプロセッサ２４を使用して、又はコントローラ２０と通信するユーザインターフェース１１６を使用して、オペレータから追加の入力を受け取る。ユーザインターフェース１１６は、限定はしないが、キーボード、タッチスクリーンなどの当技術分野で知られている任意のタイプのユーザインターフェースであり得る。例えば、コントローラ２０は、追加の入力として、限定はしないが、色、特性歪み及び／又は転移温度、粘度、電気特性、磁気特性などの、１又は複数の成形材料配合物のタイプ及び／又は属性を受け取ることができる。他の属性及び属性のグループも考えられる。
【0092】
本発明のいくつかの実施形態によるオブジェクトのＡＭに適したシステム１０の別の代表的且つ非限定的な例が図１Ｂ～図１Ｄに示されている。図１Ｂ～図１Ｄは、システム１０の上面図（図１Ｂ）、側面図（図１Ｃ）、及び等角図（図１Ｄ）を示す。
【0093】
本実施形態では、システム１０は、トレイ１２と、各々が１又は複数の分離されたノズルを有するノズルの１又は複数の配列を有する複数のインクジェット印刷ヘッド１６とを備える。３次元印刷に使用される材料は、さらに上述されたように、１又は複数の液体材料容器又はカートリッジ４３０を用いて、成形材料供給システム３３０によってヘッド１６に供給される。トレイ１２は、ディスクの形状を有することができるか、又は環状であり得る。垂直軸を中心に回転させることができる限り、非円形も考えられる。
【0094】
トレイ１２及びヘッド１６は、所望により且つ好ましくは、トレイ１２とヘッド１６との間の相対回転運動を可能にするように取り付けられる。これは、（ｉ）ヘッド１６に対して垂直軸１４を中心に回転するようにトレイ１２を構成すること、（ｉｉ）トレイ１２に対して垂直軸１４を中心に回転するようにヘッド１６を構成すること、又は（ｉｉｉ）垂直軸１４を中心に異なる回転速度（例えば、反対方向の回転）で回転するようにトレイ１２とヘッド１６の両方を構成することによって実現することができる。システム１０のいくつかの実施形態は、構成（ｉ）に特に重点を置いて以下に記載され、トレイは、ヘッド１６に対して垂直軸１４を中心に回転するように構成された回転トレイであるが、本出願は、システム１０用の構成（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）も考察することを理解されたい。本明細書に記載されたシステム１０の実施形態のいずれか１つは、構成（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のいずれかに適用可能であるように調整することができ、本明細書に記載された詳細を提供された当業者は、そのような調整を行う方法を知るであろう。
【0095】
以下の説明では、トレイ１２に平行で軸１４から外側を指す方向は半径方向ｒと呼ばれ、トレイ１２に平行で半径方向ｒに垂直な方向は本明細書では方位角方向φと呼ばれ、トレイ１２に垂直な方向は本明細書では垂直方向ｚと呼ばれる。
【0096】
システム１０における半径方向ｒは、システム１１０におけるインデックス方向ｙを規定し、方位角方向φは、システム１１０における走査方向ｘを規定する。したがって、半径方向は、本明細書ではインデックス方向と互換的に呼ばれ、方位角方向は、本明細書では走査方向と互換的に呼ばれる。
【0097】
本明細書で使用される「半径方向位置」という用語は、軸１４から特定の距離にあるトレイ１２の上又は上方の位置を指す。この用語が印刷ヘッドに関連して使用されるとき、この用語は、軸１４から特定の距離にあるヘッドの位置を指す。この用語がトレイ１２上の点に関連して使用されるとき、この用語は、その半径が軸１４からの特定の距離にあり、その中心が軸１４にある円である点の軌跡に属する任意の点に対応する。
【0098】
本明細書で使用される「方位角位置」という用語は、あらかじめ決められた基準点に対して特定の方位角にあるトレイ１２の上又は上方の位置を指す。したがって、半径方向位置は、基準点に対して特定の方位角を形成する直線である点の軌跡に属する任意の点を指す。
【0099】
本明細書で使用される「垂直位置」という用語は、特定の点で垂直軸１４と交差する平面上の位置を指す。
【0100】
トレイ１２は、３次元印刷用の成形プラットフォームとして機能する。１又は複数のオブジェクトが印刷される作業領域は、必ずしもそうとは限らないが、通常、トレイ１２の領域全体よりも小さい。本発明のいくつかの実施形態では、作業領域は環状である。作業領域は２６に示されている。本発明のいくつかの実施形態では、トレイ１２は、オブジェクトの形成全体を通して同じ方向に連続的に回転し、本発明のいくつかの実施形態では、トレイは、オブジェクトの形成中に（例えば、振動的に）少なくとも１回、回転方向を逆転させる。トレイ１２は、所望により且つ好ましくは、取り外し可能である。トレイ１２を取り外すことは、システム１０のメンテナンスのため、又は必要に応じて、新しいオブジェクトを印刷する前にトレイを交換するためであり得る。本発明のいくつかの実施形態では、システム１０には、１又は複数の異なる交換トレイ（例えば、交換トレイのキット）が設けられ、異なるタイプのオブジェクト（例えば、異なる重み）、異なる動作モード（例えば、異なる回転速度）などに対して２つ以上のトレイが指定される。トレイ１２の交換は、所望に応じて手動又は自動であり得る。自動交換が使用されるとき、システム１０は、ヘッド１６の下のその位置からトレイ１２を取り外し、それを交換トレイ（図示せず）と交換するように構成されたトレイ交換デバイス３６を備える。図１Ｂの代表的な図では、トレイ交換デバイス３６は、トレイ１２を引っ張るように構成された可動アーム４０を有する駆動装置３８として示されているが、他のタイプのトレイ交換デバイスも考えられる。
【0101】
印刷ヘッド１６の例示的な実施形態が図２Ａ～図２Ｃに示されている。これらの実施形態は、システム１１０及びシステム１０を含むがそれらに限定されない、上述されたＡＭシステムのいずれかに使用することができる。
【0102】
図２Ａ～図２Ｂは、１つ（図２Ａ）及び２つ（図２Ｂ）のノズルアレイ２２を有する印刷ヘッド１６を示す。アレイ内のノズルは、好ましくは直線に沿って直線的に位置合わせされる。印刷ヘッド１６は、印刷システムのコントローラによってそこに印加された電圧信号に応答して、液体材料が供給され、ノズルアレイ２２を通して液体材料を分配する。ヘッド１６には、成形材料配合物である液体材料が供給される。
【0103】
特定の印刷ヘッドが２つ以上の線形ノズルアレイを有する実施形態では、ノズルアレイは、所望により且つ好ましくは、互いに平行であり得る。印刷ヘッドがノズルの２つ以上のアレイ（例えば、図２Ｂ）を有するとき、ヘッドのすべてのアレイに同じ建成形材料配合物を供給することができるか、又は同じヘッドの少なくとも２つのアレイに異なる成形材料配合物を供給することができる。
【0104】
システム１１０と同様のシステムが使用されるとき、すべての印刷ヘッド１６は、所望により且つ好ましくは、走査方向に沿ったそれらの位置が互いにオフセットされた状態でインデックス方向に沿って配向される。
【0105】
システム１０と同様のシステムが使用されるとき、すべての印刷ヘッド１６は、所望により且つ好ましくは、それらの方位角位置が互いにオフセットされた状態で放射状に（半径方向と平行に）配向される。したがって、これらの実施形態では、異なる印刷ヘッドのノズルアレイは、互いに平行ではなく、むしろ互いにある角度をなし、その角度はそれぞれのヘッド間の方位角オフセットにほぼ等しい。例えば、１つのヘッドを半径方向に配向し、方位角位置φ１に配置することができ、別のヘッドを半径方向に配向し、方位角位置φ２に配置することができる。この例では、２つのヘッド間の方位角オフセットはφ１－φ２であり、２つのヘッドの線形ノズルアレイ間の角度もφ１－φ２である。
【0106】
いくつかの実施形態では、２つ以上の印刷ヘッドを印刷ヘッドのブロックに組み立てることができ、その場合、ブロックの印刷ヘッドは、通常、互いに平行である。いくつかのインクジェット印刷ヘッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを含むブロックが図２Ｃに示されている。
【0107】
いくつかの実施形態では、システム１０は、トレイ１２が安定化構造体３０とヘッド１６との間にあるように、ヘッド１６の下に配置された安定化構造体３０を備える。安定化構造体３０は、インクジェット印刷ヘッド１６が動作している間に発生する可能性があるトレイ１２の振動を防止又は低減するのに役立つことができる。印刷ヘッド１６が軸１４を中心に回転する構成では、安定化構造体３０はまた、好ましくは、安定化構造体３０が常にヘッド１６の真下にある（トレイ１２がヘッド１６とトレイ１２との間にある）ように回転する。
【0108】
トレイ１２及び／又は印刷ヘッド１６は、所望により且つ好ましくは、トレイ１２と印刷ヘッド１６との間の垂直距離を変化させるように、垂直方向ｚに沿って、垂直軸１４に平行に移動するように構成される。垂直方向に沿ってトレイ１２を移動させることによって垂直距離が変化する構成では、安定化構造体３０も、好ましくはトレイ１２と一緒に垂直方向に移動する。垂直方向に沿ってヘッド１６によって垂直距離が変化する構成では、固定されたトレイ１２の垂直位置を維持している間、安定化構造体３０も固定された垂直位置に維持される。
【0109】
垂直運動は、垂直駆動装置２８によって確立することができる。層が完成すると、その後に印刷される層の所望の厚さに応じて、あらかじめ決められた垂直段だけトレイ１２とヘッド１６との間の垂直距離を増加させることができる（例えば、トレイ１２がヘッド１６に対して下降する）。３次元オブジェクトを層状に形成するために、この手順が繰り返される。
【0110】
インクジェット印刷ヘッド１６の動作、及び所望により且つ好ましくは、システム１０の１又は複数の他の構成部品の動作、例えばトレイ１２の動きも、コントローラ２０によって制御される。コントローラは、電子回路と、回路によって読み取り可能な不揮発性記憶媒体とを有することができ、記憶媒体は、回路によって読み取られると、以下でさらに詳述されるように、回路に制御動作を実行させるプログラム命令を記憶する。
【0111】
コントローラ２０はまた、例えば、標準テッセレーション言語（ＳＴＬ）若しくはステレオリソグラフィ輪郭（ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリング言語（ＶＲＭＬ）、積層造形ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、図面交換フォーマット（ＤＸＦ）、ポリゴンファイルフォーマット（ＰＬＹ）、又はコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に適した任意の他のフォーマットの形態のコンピュータオブジェクトデータに基づいて、製造命令に関するデジタルデータを送信するホストコンピュータ２４と通信する。オブジェクトデータフォーマットは、通常、デカルト座標系に従って構造化される。これらの場合、コンピュータ２４は、好ましくは、コンピュータオブジェクトデータ内の各スライスの座標をデカルト座標系から極座標系に変換するための手順を実行する。コンピュータ２４は、所望により且つ好ましくは、変換された座標系に関する製造命令を送信する。あるいは、コンピュータ２４は、コンピュータオブジェクトデータによって提供された元の座標系に関する製造命令を送信することができ、その場合、座標の変換はコントローラ２０の回路によって実行される。
【0112】
座標の変換は、回転トレイ上の３次元印刷を可能にする。固定トレイを有する非回転システムでは、印刷ヘッドは、通常、直線に沿って固定トレイの上方を往復移動する。そのようなシステムでは、ヘッドの分配速度が均一である限り、印刷解像度はトレイ上の任意の点で同じである。システム１０では、非回転システムとは異なり、ヘッドポイントのすべてのノズルが同時にトレイ１２上で同じ距離をカバーするとは限らない。座標の変換は、所望により且つ好ましくは、異なる半径方向位置で等量の過剰な材料配合を保証するように実行される。本発明のいくつかの実施形態による座標変換の代表的な例が図３Ａ～図３Ｂに提供され、オブジェクトの３つのスライス（各スライスはオブジェクトの異なる層の製造命令に対応する）を示し、図３Ａはデカルト座標系におけるスライスを示し、図３Ｂは座標変換手順をそれぞれのスライスに適用した後の同じスライスを示す。
【0113】
通常、コントローラ２０は、製造命令に基づいて、且つ以下に記載される記憶されたプログラム命令に基づいて、システム１０のそれぞれの構成部品に印加される電圧を制御する。
【0114】
一般に、コントローラ２０は、トレイ１２の回転中に、３次元オブジェクトをトレイ１２上に印刷するなどのために、層内で成形材料配合物の液滴を分配するように印刷ヘッド１６を制御する。
【0115】
システム１０は、所望により且つ好ましくは、使用されている造形材料配合物に応じて、例えば紫外線ランプ若しくは可視ランプも若しくは赤外線ランプ、又は他の電磁放射線源、又は電子ビーム源であり得る、１又は複数の放射線源１８を備える。放射線源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、デジタル光処理（ＤＬＰ）システム、抵抗ランプなどを含むがそれらに限定されない任意のタイプの放射線放出デバイスを含むことができる。放射線源１８は、造形材料配合物を硬化又は固化するのに役立つ。本発明の様々な例示的な実施形態では、放射線源１８の動作は、放射線源１８を起動及び停止させることができ、所望により放射線源１８によって生成される放射線の量を制御することもできるコントローラ２０によって制御される。
【0116】
本発明のいくつかの実施形態では、システム１０は、ローラ３２６又はブレードとして製造することができる１又は複数のレベリングデバイス３２をさらに備える。レベリングデバイス３２は、その上に連続層を形成する前に、新しく形成された層を真っ直ぐにするように機能する。いくつかの実施形態では、レベリングデバイス３２は、その対称軸３４がトレイ１２の表面に対して傾斜し、その表面がトレイの表面に平行になるように配置された円錐ローラの形状を有する。この実施形態は、システム１０の側面図（図１Ｃ）に示されている。
【0117】
円錐ローラは、円錐又は円錐台の形状を有することができる。
【0118】
円錐ローラの開口角度は、好ましくは、その軸３４に沿った任意の位置における円錐の半径と、その位置と軸１４との間の距離との間に一定の比率が存在するように選択される。この実施形態は、ローラが回転する間、ローラの表面上の任意の点ｐが点ｐの真下の点におけるトレイの線速度に比例する（例えば、同じ）線速度を有するので、ローラ３２が層を効率的に平滑化することを可能にする。いくつかの実施形態では、ローラは、高さｈ、軸１４からのその最も近い距離における半径Ｒ１、及び軸１４からのその最も遠い距離における半径Ｒ２を有する円錐台の形状を有し、パラメータｈ、Ｒ１、及びＲ２は、関係Ｒ１／Ｒ２＝（Ｒ－ｈ）／ｈを満たし、Ｒは軸１４からのローラの最も遠い距離である（例えば、Ｒはトレイ１２の半径であり得る）。
【0119】
レベリングデバイス３２の動作は、所望により且つ好ましくは、コントローラ２０によって制御され、コントローラ２０は、レベリングデバイス３２を起動及び停止させることができ、所望により、垂直方向（軸１４に平行）及び／又は半径方向（トレイ１２に平行であり、軸１４に向かって若しくはそれから離れるように向いている）に沿ってその位置を制御することもできる。
【0120】
本発明のいくつかの実施形態では、印刷ヘッド１６は、半径方向ｒに沿ってトレイに対して往復移動するように構成される。これらの実施形態は、ヘッド１６のノズルアレイ２２の長さがトレイ１２上の作業領域２６の半径方向に沿った幅よりも短いときに有用である。半径方向に沿ったヘッド１６の動きは、所望により且つ好ましくは、コントローラ２０によって制御される。
【0121】
いくつかの実施形態は、（同じか又は異なる印刷ヘッドに属する）ノズルの異なるアレイから異なる材料配合物を分配することによるオブジェクトの製造を考察する。これらの実施形態は、とりわけ、所与の数の材料配合物から材料配合物を選択し、選択された材料配合物及びそれらの特性の所望の組合せを定義する能力を提供する。本実施形態によれば、層を有する各材料配合物の堆積の空間位置は、層内の材料配合物の堆積後の空間的組合せを可能にし、それによってそれぞれの位置又は複数の位置で複合材料配合物を形成するために、異なる材料配合物による異なる３次元空間位置の占有を達成するように、又は２つ以上の異なる材料配合物による実質的に同じ３次元位置若しくは隣接する３次元位置の占有を達成するように定義される。
【0122】
造形材料配合物の任意の堆積後の組合せ又は混合が考えられる。例えば、特定の材料配合物が分配されると、それはその元の特性を保つことができる。しかしながら、それが同じか又は近くの場所に分配された別の造形材料配合物又は他の分配された材料配合物と同時に分配されると、分配された材料配合物とは異なる特性又は複数の特性を有する複合材料配合物が形成され得る。
【0123】
本発明のいくつかの実施形態では、システムは、層のうちの少なくとも１つにデジタル材料配合物を分配する。
【0124】
本明細書及び当技術分野で使用される「デジタル材料配合物」という語句は、異なる材料配合物のピクセル又はボクセルが領域にわたって互いにインターレースされるように、ピクセルレベル又はボクセルレベルでの２つ以上の材料配合物の組合せを記述する。そのようなデジタル材料配合物は、材料配合物のタイプの選択並びに／又は２つ以上の材料配合物の比率及び相対空間分布によって影響を受ける新しい特性を表すことができる。
【0125】
本明細書で使用される層の「ボクセル」は、層を記述するビットマップの単一のピクセルに対応する層内の物理的な３次元基本ボリュームを指す。成形材料がそれぞれのピクセルに対応する場所で分配され、平滑化され、固化されると、ボクセルのサイズは、おおよそ、成形材料によって形成された領域のサイズである。
【0126】
したがって、本実施形態は、オブジェクトの異なる部分において、オブジェクトの各部分を特徴付けるために必要な特性に応じて、広範囲の材料配合物の組合せの堆積、及び材料配合物の複数の異なる組合せからなり得るオブジェクトの製造を可能にする。
【0127】
本実施形態に適したＡＭシステムの原理及び動作のさらなる詳細は、米国特許第９，０３１，６８０号に見出され、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【0128】
述べられたように、システム１０及び１１０は、印刷ヘッド１６に成形材料を供給する１又は複数の液体材料容器又はカートリッジ４３０を使用する。容器４３０はシステムに積載可能であり、その結果、オペレータは、容器のうちの１つを取り外し、通常同じタイプの成形材料を含むが、異なるタイプの成形材料も含む場合がある他の容器とそれを交換するように決定することができる。交換は、印刷プロセスを中断しないように、印刷プロセスの終了時又は印刷プロセスが始まる前に行うことができる。したがって、例えば、システムが、印刷プロセスの開始前に、前の印刷プロセスの後に容器内に残っている材料の量が特定のオブジェクトの製造を完了するには不十分であることを識別すると、システムは、容器を完全に充填された新しい容器と交換するようにオペレータに警告することができる。
【0129】
本発明者らは、大型の印刷ジョブでは、完全に充填された容器でもジョブを完了するのに十分ではない場合があり、オペレータが容器を交換することに対応できないとき、例えば夜間又は週末に、容器が交換される必要があり得るため、印刷プロセスを中断することなくオブジェクトを製造することは常に可能ではないので、この解決策は不便であることを見出した。本発明者らはまた、オペレータが将来使用するためにシステムから取り外された部分的に充填された容器を保管する必要があるので、経時的に繰り返される可能性がある状況は不便であることを見出した。
【0130】
本発明者らはまた、印刷プロセスがあまりにも長い時間中断されたとき、中断後に製造されたオブジェクトの部分は、中断前に製造されたそれらの部分と比較して、異なる外観（通常、異なる色相）を有する場合があることを見出した。これは、通常、システムが一晩中又は週末の間に運転されている間に容器が空になり、オペレータが空の容器を交換するために到着し、印刷を継続することができるまで、システムを長時間停止させる必要があるときに起こる。
【0131】
したがって、本発明者らは、中断の継続時間を短縮する技法を考案した。
【0132】
別段の定義がない限り、以下に記載される動作は、多くの組合せ又は実行順序で同時に又は順次実行することができることを理解されたい。具体的には、以下のフローチャート図の順序付けは、限定と見なされるべきではない。例えば、以下の説明又はフローチャート図に特定の順序で現れる２つ以上の動作は、異なる順序（例えば、逆の順序）で又は実質的に同時に実行することができる。さらに、以下に記載されるいくつかの動作はオプションであり、実行されなくてもよい。
【0133】
図４は、本発明の様々な例示的な実施形態による３次元オブジェクトを印刷するのに適した方法のフローチャート図である。方法は、コントローラ（例えば、コントローラ２０）によって操作されるＡＭシステムのコンピュータ（例えば、システム１０又はシステム１１０のデータプロセッサ２４）によって実行することができる。
【0134】
方法は、４００で始まり、所望により且つ好ましくは４０１に進み、そこで印刷システムを操作する作業員の作業時間が受け取られる。作業時間は、通常、ユーザインターフェース、例えば、ユーザインターフェース１１６又はデータプロセッサ２４のユーザインターフェースによって受け取られる。あるいは、作業時間は、コンピュータ可読記憶媒体（図示せず）から読み取られるか、又は通信ネットワークを介してコンピュータに送信されてもよい。
【0135】
方法は４０２に進み、そこでオブジェクトの３次元形状に一括して関連するコンピュータオブジェクトデータが受信される。例えば、コンピュータ（例えば、データプロセッサ２４）は、コンピュータ可読記憶媒体にアクセスし、媒体からデータを取り出すことができる。データプロセッサはまた、例えば、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェア又はコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアによって記憶媒体からデータを取り出す代わりに、又はそれに加えて、データ又はその一部分を生成することもできる。コンピュータオブジェクトデータは、オブジェクトの表面を定義する複数のグラフィック要素（例えば、多角形のメッシュ、不均一有理基底スプラインなど）を含むことができる。本発明のいくつかの実施形態では、グラフィック要素は、例えば、各々が３Ｄオブジェクトの層を記述する複数のボクセルを含む複数のスライスを形成するスライス手順を使用して、オブジェクトの形状を定義するボクセルのグリッドに変換される。あるいは、方法は、スライス動作を実行する必要がない外部ソース、例えばコンピュータ可読媒体からスライスされたコンピュータオブジェクトデータを受信することができる。データはまた、オブジェクトを印刷するために使用される成形材料のタイプに関する情報を含む。データは、前述のコンピュータオブジェクトデータフォーマットのいずれかを含む、当技術分野で知られている任意のデータフォーマットであり得る。
【0136】
コンピュータは、ＡＭシステムのコントローラ（例えば、コントローラ２０）と通信して、コンピュータがコントローラにデータを転送することを可能にする。コンピュータは、印刷プロセスが始まる前にすべてのデータをコントローラに転送するか、又はデータの一部分のみを最初に転送し、印刷プロセス中、例えばコントローラからの要求時に転送を継続するように構成することができる。例えば、コンピュータは、スライスごとに、又は一度に２つ以上のスライスのバッチでデータを送信するように構成することができる。
【0137】
方法は４０３に進み、そこで供給期間Δｔｓが計算される。供給期間Δｔｓは、印刷プロセスで使用される成形材料を含む容器がその間に空になると予想される時間期間として定義される。供給期間Δｔｓは、コンピュータオブジェクトデータに基づいてコンピュータ（例えば、データプロセッサ２４）によって計算することができる。本発明のいくつかの実施形態では、供給期間Δｔｓは、容器内の材料のあらかじめ決められた総量に基づいて計算される。例えば、コンピュータは、容器の総容量を表すあらかじめ定義されたパラメータを使用し、このパラメータ又はその一部をあらかじめ決められた総量として使用することができる。
【0138】
あるいは、コンピュータは、容器内の材料の量に関する入力を受け取り、供給期間Δｔｓを計算するためにこの入力を使用することができる。入力は、ユーザインターフェースを介して受け取ることができるか、又はＡＭシステム装置のコントローラからの信号として受信することができる。コントローラは、量を測定するデバイス（例えば、容器内の液面センサ、又は限定はしないが、容器の重量を測定するロードセルなどの重量測定デバイス）と通信することにより、容器内の材料の量を取得することができる。
【0139】
通常、ＡＭシステムは、異なる成形材料を供給する２つ以上の容器を備える。この場合、供給期間は、所望により且つ好ましくは、容器ごとに別々に計算され、それによって複数の供給期間を提供する。
【0140】
方法は、４０４に進み、そこで、遅延時間にオブジェクトの印刷を開始するための信号がＡＭシステムのコントローラに送信される。遅延時間は、供給期間の終了が作業員の作業時間内であるように選択される。例えば、所与の日の１：００ＡＭに、コンピュータが特定のコンピュータオブジェクトデータに基づいてオブジェクトを印刷する要求を受信したと仮定する。さらに、コンピュータオブジェクトデータ及び容器内の成形材料の量に基づいて、コンピュータが３時間の供給期間Δｔｓを計算し、受信された作業時間が午前９時から午後５時までであると仮定する。コンピュータは、３時間の期間の終了が午前９時から午後５時の間に入ることを保証するために、午前６時以降であるが午後２時以降ではない遅延時間にオブジェクトの印刷を開始するための信号をコントローラに送信することができる。
【0141】
方法が複数の供給期間を計算するとき、方法は、所望により且つ好ましくは、すべての供給期間の終了時間が作業時間内であることを保証するように遅延時間を選択する。上記の例に戻ると、コンピュータがＡＭシステム内の４つの異なる容器について、３時間、４時間、５時間、及び６時間の供給期間Δｔｓを計算すると仮定する。この場合、コンピュータは、３時間の供給期間の終了が午前９時から午後５時の間に入ることを保証するために、午前６時以降であるが、午前１１時以降ではない遅延時間にオブジェクトの印刷を開始するための信号をコントローラに送信することができる。
【0142】
方法は４０５で終了する。
【0143】
従来の３次元印刷システムでは、いくつかの液体容器が、別々の供給導管によって印刷ブロックの異なる区画に接続されている（例えば、上記の９，７１８，２３８を参照）。導管の各々は、材料が印刷ブロックに流れることを可能にする開状態と、液体の流れが防止される閉状態とを有する制御可能なバルブを有する。コントローラは、異なる材料が異なる容器から印刷ブロックの異なる区画に同時に供給されることを保証するようにバルブ及び印刷ブロックを動作させ、複数の異なる成形材料からオブジェクトを製造することを可能にする。したがって、コントローラは、混合命令に基づいて印刷プロセスを実行し、１つの容器及びそれぞれの区画に関連付けられた命令は、他の容器及びそれぞれの別の区画に関連付けられた命令と一緒に実行される。
【0144】
本発明者らは、命令のバッチに従って実行されると印刷プロセスをより効率的にすることができることを見出した、各バッチは容器のうちの１つに関連付けられるが、容器のうちの他のいずれにも関連付けられない。印刷プロセスは、システムの印刷ヘッドの各ノズルアレイがすべての他のノズルとは別に単一の容器に接続されているときに特に効率的であり、その結果、２つのノズルアレイは同じ容器から材料を受け取らず、容器は２つ以上のノズルアレイに材料を供給しない。この場合、方法は、異なるノズルアレイ及びこの容器に材料を供給する容器に対して毎回、印刷命令バッチを順次実行することができる。これは、容器とノズルアレイとの間の分岐流体経路内の流れを制御する必要がないので、動作の単純さの観点から効率を提供する。したがって、本発明の様々な例示的な実施形態では、方法は、容器とノズルアレイとの間の流れを制御するマニホールド又はバルブがなく、容器ごとに、容器とノズルアレイのうちの１つとの間に１対１の非分岐流体連通が存在するシステムによって実行される。
【0145】
本発明のいくつかの実施形態では、方法は、容器（例えば、容器４３０）から容器によって供給された印刷ヘッドのそれぞれのノズルアレイ（例えば、ヘッド１６のアレイ１２２）への成形材料の流れを制御するポンプ４３２を備えるシステム（例えば、システム１０又は１１０）によって実行される。ポンプ４３２は、任意のタイプのポンプであり得る。好ましい実施形態では、ポンプ４３２は蠕動ポンプであるが、他のタイプのポンプも考えられる。
【0146】
したがって、本発明のいくつかの実施形態では、１つの容器から造形材料を分配するように少なくとも１つのノズル（例えば、ノズルアレイ）を制御するために、印刷命令のバッチが実行される。次いで、例えば、容器が空になると、印刷命令の別のバッチが実行されるが、このときは異なるノズル又はノズルアレイに対して、且つ異なる容器に対して実行される。現在実行されている印刷命令のバッチは、通常、他の容器に関連付けられていることを除き、以前に実行された印刷命令のバッチの続きである。これにより、中断することなく、且つ一度に２つ以上の容器からの材料を使用することなく、オブジェクトの連続印刷プロセスが可能になる。
【0147】
図５Ａ～図５Ｃは、本発明のいくつかの実施形態による印刷命令のバッチの概略図である。２つのバッチ５０２、５０４が示されており、各々は、ＡＭシステムの容器のうちの１つ（例えば、容器４３０のうちの１つ）に関連付けられているが、他の容器には関連付けられていない。バッチの数は２より多くてもよいことを理解されたい。
【0148】
各バッチは、印刷命令のセット、バッチ５０２用のセット５０２＿１、５０２＿２、．．．、５０２＿Ｎ、バッチ５０４用のセット５０４＿１、５０４＿２、．．．、５０４＿Ｎなどを含む。図示された実施形態では、異なる容器に関連付けられていることを除き、バッチ５０２、５０４は同一である。しかしながら、いくつかの用途では、バッチが同じ印刷命令を含む必要はない場合があるので、これは必ずしもそうである必要はない。さらに、バッチが同じ数の命令を含む必要はない。
【0149】
現在アクティブなバッチの現在実行されている印刷命令は、ポインタ５０６によって図５Ａ～図５Ｃ内でマークされている。実行はバッチ内及びバッチ間の両方で連続なので、図５Ａ～図５Ｃの各々にはポインタ５０６が１つしか存在しない。
【0150】
図５Ａは印刷プロセスの開始を表し、最初のバッチ５０２の最初の印刷命令５０２＿１が実行される。図５Ｂは、印刷プロセスの開始からしばらく後の状況を表す。ポインタ５０６は、バッチ５０６にさらに沿って命令５０２＿ｉを指す。バッチ５０２に関連付けられた容器内の材料の最後の部分が命令５０２＿ｉの実行中に使用され、その結果、この実行後にバッチ５０２に関連付けられた容器が空になる状況を考える。この場合、各バッチは単一の特定の容器に関連付けられているので、次の（ｉ＋１）命令はバッチ５０２によって実行されない。むしろ、ポインタ５０６は、他の容器に関連付けられたバッチ５０４のｉ＋１命令に移動し（図５Ｃ）、容器のうちの１つは空であるが、実質的に中断することなく印刷プロセスが継続することを可能にする。
【0151】
図５Ａ～図５Ｃを参照して上述された印刷プロセスは、バッチ５０２及び５０４（及び必要に応じて他のバッチ）に個別に関連付けられた容器が同じタイプの成形材料を含むときに特に有用である。そのような状況の代表的な例は、同じ造形材料を含む２つの容器と、支持材料を含む２つの容器とを含むＡＭシステムである。限定と見なされるべきではないこの例のための適切な手順が、図６Ａ～図６Ｃに示されている。この場合、バッチ５０２及び５０４の１つのペアは、造形材料を含む容器と関連付けることができ、バッチ６０２及び６０４の別のペアは、支持材料を含む容器と関連付けることができる。図６Ａは印刷プロセスの開始を表し、バッチ５０２の最初の印刷命令５０２＿１及びバッチ６０２の最初の印刷命令６０２＿１が実行される。図６Ｂは、例えば、バッチ５０２に関連付けられた容器が空になったので、バッチ５０２の代わりに、印刷バッチ５０４の開始後のある時間がアクティブである一方で、例えば、バッチ６０２に関連付けられた容器が依然として十分な量の支持材料を含むので、バッチ６０２が依然としてアクティブである状況を表す。図６Ｃは、例えば、バッチ６０２に関連付けられた容器が空になったので、印刷バッチ５０４の開始後のある時間が依然としてアクティブであり、バッチ６０４が（命令６０２＿ｊの実行後に）アクティブになったばかりである状況を表す。
【0152】
本発明のいくつかの実施形態では、ＡＭシステムのコントローラは２つの印刷モード間の選択を可能にし、第１の印刷モードにおいて、各バッチは容器ごとに別々に実行され、第２の印刷モードにおいて、容器のうちの１又は複数は、造形材料を含む容器のうちの別の１つが空になる前に造形材料を供給する。モード間の選択は、例えばユーザインターフェースを使用してユーザによって行うことができる。あるいは、選択は自動であってもよい。例えば、コントローラが同じ造形材料を含む２つの容器がシステムに装填される状況を識別すると、コントローラは第１のモードを自動的に選択することができる。逆に、コントローラがシステムに装填される２つの容器が同じ造形材料を含まない状況を識別すると、コントローラは第２のモードを自動的に選択することができる。造形材料のタイプの識別は、例えば、容器に取り付けられた識別タグ又はバーコードによって行うことができる。
【0153】
２つの印刷モードのうちの１つが選択された実施形態における３次元印刷方法のフローチャートが図７に示されている。
【0154】
方法は、７００で始まり、７０１に進み、そこで（例えば、方法４００の動作４０２に関して）上記でさらに詳述されたように、オブジェクトの３次元形状に一括して関連するコンピュータオブジェクトデータが受信される。方法は判断７０２に進み、そこで方法が２つの印刷モードの間で選択する。選択は、上記でさらに詳述されたようにユーザによって又は自動的に実行することができる。７０２で第１のモードが選択された場合、方法は７０３に進み、そこで、一連の印刷命令バッチが実行され、造形材料の容器ごとに１つのバッチが実行され、その結果、以前に実行されたバッチに関連付けられた造形材料容器が空になる前にバッチは実行されない。例えば、７０３において、方法は、図５Ａ～図５Ｃに関して上述された手順と同様の手順を実行することができる。７０２で第２のモードが選択された場合、方法は７０４に進み、そこで、同時に造形材料を分配する２つ以上のノズルアレイを操作することにより、２つ以上の造形材料容器が同時に使用される。
【0155】
方法は、オブジェクトの製造が完了すると７０５で終了する。
【0156】
回転ＡＭシステム（例えば、システム１０）が使用されるとき、トレイ１２と印刷ヘッド１６との間の相対回転運動は、ヘッドとトレイとの間の相対線速度が、回転軸１４に近いノズルよりも軸１４から遠いノズルの方が速い状況をもたらすことが諒解される。ここで、トレイ１２（又は、同等にヘッド１６）の回転速度は、通常、オブジェクトの迅速な自由造形を可能にするために十分高くなるように選択されるが、それに対して移動している表面上に着弾する液滴の衝撃による液滴の形状変形の影響を低減するために高すぎない。
【0157】
従来のシステムは、印刷ヘッドの半径方向位置に応じてトレイの回転速度を変化させ、その結果、印刷ヘッドが回転軸に近づくように再配置されると回転速度が増加し、印刷ヘッドが回転軸から離れるように再配置されると回転速度が減少する（例えば、前掲の国際公開第２０１６／００９４２６号を参照）。本発明者らは、トレイと印刷ヘッドとの間の相対回転速度を選択するときにコンピュータオブジェクトデータを考慮することにより、回転ＡＭシステムにおける印刷プロセスを改善できることを見出した。改良された印刷方法の代表例が図８に示されている。
【0158】
方法は、８００で始まり、所望により且つ好ましくは８０１に進み、そこで、上記でさらに詳述されたように、オブジェクトの３次元形状に一括して関連するコンピュータオブジェクトデータが受信される。方法は、所望により且つ好ましくは８０２に進み、そこで、オブジェクトの表面を形成するグラフィック要素を、各々がオブジェクトの層を記述する複数のボクセルを含む複数のスライスに変換するスライス手順を実行することによってスライスデータが生成される。あるいは、方法は、スライス動作８０２を実行する必要がない外部ソース、例えばコンピュータ可読媒体からスライスされたコンピュータオブジェクトデータを受信することができる。
【0159】
８０３において、８０２で定義されたスライスのパターン化されたスライスが選択される。８０２が実行されないとき、パターン化されたスライスは外部ソースから受信される。スライスは、ＡＭの技術分野で知られているように、最下スライスから最上スライスまで順序付けられた方式で、８０３において選択又は受信される。
【0160】
方法は８０４に進み、そこで、パターン化されたスライスを定義するパターンに基づいて、トレイと印刷ヘッドとの間の相対回転運動の回転速度が選択される。回転速度は、好ましくはパターンの一部分、より好ましくはパターンに対応するすべてのボクセルの中で垂直軸から最も遠いボクセルを包含するオブジェクトを有する領域を画定する部分の半径位置に基づいて選択される。例えば、回転速度は、軸と前述の最も遠いボクセルとの間の距離に基づいて選択することができる。
【0161】
通常、回転速度は、パターンの一部分の半径方向位置における線速度があらかじめ決められた線速度閾値以下であることを保証するように選択される。例えば、線速度閾値をｖｔｈで示し、軸とパターンの一部分の半径方向位置との間の距離をｒｅで示すと、方法は、所望により且つ好ましくは、約ω＝ｖｔｈ／ｒｅである回転速度ωを計算する。パターンの一部分がパターンのボクセルの中で最も遠いボクセルであるとき、そのような選択は、パターン内のボクセルが閾値ｖｔｈを超える相対線速度をもたないことを保証する。
【0162】
回転速度が計算されると、コントローラは、計算された回転速度ωに一致するようにトレイとヘッドとの間の相対回転運動の速度を調整し、方法は８０５に進み、そこで、パターン化されたスライスに応じてパターン化された成形材料の層が相対回転運動中にトレイ上に分配される。分配に続いて、上記でさらに詳述されたように、層を真っ直ぐにし、硬化させることができる。
【0163】
本発明の様々な例示的な実施形態では、方法は、トレイとヘッドとの間の相対回転運動が層の形成全体を通して変化しないように、一定の回転速度を選択する。これらの実施形態は、層の形成中に印刷ヘッドが半径方向に沿って移動することができないときに特に有用である。
【0164】
動作８０５は、回転速度を再調整することなく２つ以上の層が形成されるように、同じ（好ましくは一定の）回転速度について繰り返すことができる。あるいは、８０５で層が形成されると、方法は、次のスライスを記述するデータを受信するために８０３にループバックすることができる。少なくとも２つの隣接する層が同じ回転速度で形成され、少なくとも２つの隣接する層が異なる回転速度で形成されるように、層の一部分に対してループバックが実行される実施形態も考えられる。例えば、ループバックはＮ個の層ごとに実行することができ、ここでＮは１より大きい正の整数である。
【0165】
スライスデータが８０２で生成される本発明の実施形態では、方法は、所望により且つ好ましくは、オブジェクトの全体的な印刷時間を短縮するようにデータを生成する。好ましくは、方法は、同じ印刷プロセス中に２つ以上のオブジェクトが印刷されるとき、オブジェクトのより高い部分（又はオブジェクトのグループ）がオブジェクトのより低い部分よりも回転軸に近くなるように、回転トレイの座標系内で配向された複数のスライスを記述するデータを生成する。これらの実施形態は、より高速で形成される層の数を増加させ、したがって全体的な印刷時間を短縮するので、回転速度がω＝ｖｔｈ／ｒｅに従って計算されるときに特に有用である。
【0166】
方法は８０６で終了する。
【0167】
図９Ａ及び図９Ｂは、システムからの廃棄物の収集に関与するＡＭシステム（例えば、システム１０又は１１０）の部分の概略図を提供する。図９Ａは、レベリングデバイス３２及びローラ３２６を含むＡＭシステムの一部分を示す。図９Ｂは、印刷ヘッドの分配面（例えば、オリフィスプレート１２１）を拭き取ること、及び印刷ヘッドの分配面から拭き取られた、又はパージされた液体成形材料を収集することを含むがそれらに限定されないサービス作業を自動的に実行するためのサービスステーションシステム９６０を含むＡＭシステムの一部分を示す。
【0168】
図９Ａを参照すると、本発明の好ましい実施形態では、レベリングシステム３２は、ローラ３２６と、槽９３２、ローラ３２６から槽９３２内に廃棄物を除去するためのブレード９３４（図示せず、図１Ａ参照）、及び複数の管状構造９５０を含む廃棄物収集デバイス１３６とを備える。槽９３２は、好ましくは細長い。好ましくは、槽９３２の長さは、少なくともローラ３２６の長さである。管状構造９５０は、例えば、ポンプシステム９５２によって、槽９３２から廃棄物カートリッジ９０２に成形材料を搬送するための機構として機能し、ポンプシステム９５２は、所望により且つ好ましくは、印刷システムのコントローラ（例えば、コントローラ２０）によって制御され、廃棄物導管９５４によってカートリッジ９０２との流体連通を確立することができる。図９Ａは、廃棄物導管９５４が上方からカートリッジ９０２の上部に到達する実施形態を示しているが、廃棄物導管が下方から到達する実施形態も考えられる（図９Ｆの廃棄物導管９２６を参照）。廃棄物カートリッジ９０２は、所望により且つ好ましくは、廃棄物カートリッジネスト９００に取り付けられる。ポンプシステム９５２は、構造４５０の出口に接続された、例えばマニホールドの形態の複数の入口ポートを有する単一のポンプとして具現化することができる。あるいは、ポンプシステム９７２は、複数の別々のポンプとして具現化することができ、ポンプのうちの２つ以上は別個の管状構造４５０に接続される。
【0169】
本発明の様々な例示的な実施形態では、槽９３２の基部９３６は、複数の分離された凹部領域９４２を含む。これらの実施形態では、管状構造９５０の入口は、凹部領域９４２内に配置される。凹部領域９４２は、液体成形材料が重力によって領域９４２に流入することを可能にする液体コレクタとして機能する。凹部領域９４２は、任意の形状で構成することができる。例えば、基部９３６は、波状形状を有する非平面であり得、この場合、凹部領域９４２は波状形状のトラフである。波状形状は湾曲している必要はない。図９Ａに示された実施形態では、例えば、基部９３６の非平面は、波状形状を形成する複数の傾斜セグメントを含む。凹部領域９４２の他の形状も考えられる。例えば、凹部領域９４２は、垂直壁、又は傾斜壁、又は階段壁、又は湾曲壁を有する井戸の形状を有することができる。
【0170】
図９Ｂを参照すると、サービスステーションシステム９６０は、所望により且つ好ましくは傾斜し、出口ポート９７８が設けられた底部９７６を有する槽９６２を備える。好ましくは、必ずしもそうとは限らないが、槽９６２は、その上部がほぼ水平になるように槽９６２を支持するための高速放出コネクタ９６４を有する。高速放出コネクタ９６４は、例えば、所望に応じてラッチアセンブリ又はスナップ式コネクタを備えることができる。コネクタ９６４がラッチアセンブリであるとき、コネクタ９６４は、所望により且つ好ましくは、下方から槽９６２を支持するように成形された屈曲した金属ワイヤなどであるが、それらに限定されない屈曲した弾性ワイヤを含む。
【0171】
サービスステーションシステム９６０はまた、印刷ヘッドが槽９６２の上方を往復移動する間に、１又は複数の印刷ヘッドの分配面（例えば、ヘッド１６のオリフィスプレート１２１）を拭き取るように構成された拭き取り要素９７０を有するワイパアセンブリ９６６を備える。
【0172】
ワイパ要素９７０は、３次元印刷システムのインデックス方向に対してほぼ垂直に配向することができる。これらの実施形態は、回転システム（例えば、システム１０）が使用されるときに特に有用であり、その場合、ヘッドは半径方向に沿ってサービスステーション９６０の位置に移動し（図１Ｂ参照）、その結果、ほぼ方位角方向に沿って配向されたワイパ要素９７０は、ヘッドがサービスステーションゾーンに入る間にヘッド上の分配面を拭き取る。要素９７０がインデックス方向に対して垂直である実施形態では、ワイパ要素９７０の幅は、所望により且つ好ましくは、少なくとも印刷システムのすべての印刷ヘッドの幅である。これにより、同じワイパ要素９７０が印刷システムのすべてのヘッドを拭き取ることが可能になる。
【0173】
ワイパ要素９７０は、代替として、３次元印刷システムのインデックス方向に対してほぼ平行に配向することができる。これらの実施形態は、直線反転システム（例えば、システム１１０）が使用されるときに特に有用であり、その場合、ヘッドは走査方向に沿ってサービスステーション９６０の位置に移動し、その結果、ほぼインデックス方向に沿って配向されたワイパ要素９７０は、ヘッドがサービスステーションゾーンに入る間にヘッド上の分配面を拭き取る。要素９７０がインデックス方向に対してほぼ平行である実施形態では、ワイパデバイスの幅は、所望により且つ好ましくは、少なくとも印刷ヘッドの長さである。これにより、同じワイパ要素９７０が印刷システムのノズルアレイ全体を拭き取ることが可能になる。
【0174】
サービスステーションシステム９６０の使用中に、印刷システムのコントローラは、槽９６２の上方のサービスステーションシステム９６０の位置に印刷ヘッドを移動させる。槽９６２上でのヘッドの移動中、ワイパ要素９７０は、ヘッドの分配面に係合して、その上に蓄積されている可能性がある余分な成形材料を除去する。余分な材料は、液体廃棄物としてワイパ要素９７０から槽９６２内に滴下する。液体廃棄物は、例えばポンプ（図示せず）を用いて、又は重力によって、出口ポート９７８を通って槽９６２から廃棄物カートリッジ９０２内に除去することができる。カートリッジ９０２とポート９７８との間の流体連通は、サービスステーション廃棄物導管９８０によって確立することができる。図９Ｂは、廃棄物導管９８０が上方からカートリッジ９０２の上部に到達する実施形態を示す。廃棄物導管が下方から到達する実施形態が図９Ｆに示されている（廃棄物導管９２６を参照）。印刷ヘッドが槽９６２の上方にある間、コントローラは、パージ手順を実行するように印刷ヘッドに指示することもできる。例えば、ヘッドのチャネル又はシステム内の他の流体経路から以前の成形材料を除去するために、ヘッドを供給する成形材料容器を変更する前にパージ手順を実行することができる。この場合、槽９６２はまた、パージされた材料を収集し、その後、パージされた材料は出口ポート９７８を介して廃棄物カートリッジ９０２内に排出することができる。
【0175】
本発明のいくつかの実施形態では、ワイパアセンブリ９６６はワイパベース９６８を備え、ワイパ要素９７０はワイパベース９６８に着脱可能に接続される。これらの実施形態の利点は、印刷システムからサービスステーションシステム９６０を取り外す必要なしに、ワイパ要素９７０の容易な交換を可能にすることである。ワイパベース９６８は、槽９６２を貫通し、所望により且つ好ましくは回転可能な軸９７４に取り付けられる。
【0176】
本発明のいくつかの実施形態では、ワイパベース９６８は、シャフト９８８によって軸９７４に取り付けられる。これらの実施形態では、シャフト９８８は、モータ４２４による軸９７４の回転とは別々に、且つそれに対して垂直に回転可能である。シャフト９８８が軸９７４に対して垂直に回転することを可能にする利点は、それがワイパ要素９７０に２つの回転自由度を与え、それによってワイパ要素９７０を印刷ヘッドの分配面と位置合わせする能力を改善し、したがって拭き取り効率も改善することである。シャフト９８８が軸９７４とは別々に回転することを可能にする利点は、それがワイパ要素９７０に自動位置合わせ特性を提供することである。具体的には、ワイパ要素９７０を印刷ヘッドの分配面にわずかに押し付けることにより、ワイパ要素９７０は、シャフト９８８の独立した回転を介して分配面と位置合わせされるようになる。好ましくは、シャフト９８８は水平方向に対して傾斜している。傾斜により、回転軸９７４によって印刷ヘッドの分配面と係合するようにワイパ要素９７０を調整することが可能になる。
【0177】
本発明のいくつかの実施形態では、ワイパベース９６８は、ワイパデバイスによって拭き取られるか又は印刷ヘッドによってパージされた液体成形材料からシャフト９８８と軸９７４との間の接続を遮蔽するための遮蔽構造として成形されるか、又はそれを備える。本発明者らは、遮蔽構造が軸９７４に対するシャフト９８８の回転不良を低減することを見出した。
【0178】
拭き取り要素９７０は、好ましくは、実質的に直線状であり、その幅全体にわたって連続する拭き取り端部を有する。好ましくは、拭き取り要素９７０はエラストマーである。拭き取り要素９７０に適したエラストマーは、約７０～約９０のショアＡ硬度を特徴とするエラストマーである。
【0179】
ショア硬度又は単に硬度とも呼ばれるショアＡ硬度は、タイプＡデュロメータスケールによって定義される永久インデンテーションに対する材料の耐性を記述する。ショア硬度は、通常、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従って決定される。
【0180】
本実施形態に適した代表的なタイプのエラストマーは、限定はしないが、エチレンプロピレンジエンなどの合成ゴムを含むがそれに限定されない。
【0181】
本発明のいくつかの実施形態では、拭き取り要素９７０（例えば、エラストマー拭き取り要素）は、限定はしないが、金属平面構造などの弾性非ポリマー平面構造９８２に接続される。構造９８２は、例えばヘッド上の材料の過度の蓄積に起因する一時的な位置ずれの場合に、弾性力が拭き取り要素９７０をヘッドの分配面と再位置合わせすることができるので、上述の自動位置合わせ特性にさらなる自由度を加える。構造９８２はまた、要素が摩耗しようとしているときでも、ヘッド上の要素９７０の十分な圧力を維持するので、拭き取り要素９７０の寿命を延ばす。
【0182】
図９Ｃ～図９Ｆは、廃棄物カートリッジ９０２及び廃棄物カートリッジネスト９００をより詳細に示す。廃棄物カートリッジネスト９００は、カートリッジ９０２がネスト内に前方に押し込まれると、廃棄物カートリッジ９０２をネスト９００に係止するためのカートリッジ係止部材９０４を備える。カートリッジ係止部材９０４は、コイルばね、片持ち梁、傾斜台、ボルト、スナップコネクタなどを含むがそれらに限定されない任意のタイプの部材であり得、所望に応じて、カートリッジの下、及び／又はカートリッジの上、及び／又はその側面のうちの１つ若しくは複数にカートリッジを係合するように取り付けることができる。
【0183】
図９Ｃ～図９Ｅに示された代表的な例では、係止部材は、固定端９０６及び自由端９０８を有し、その負荷状態（図９Ｃ）で曲がり、その弛緩状態（図９Ｄ）で真っ直ぐになるように構成された弾性片持ち梁として具現化されている。片持ち梁９０４は、カートリッジ９０２がネスト内にあるときに梁９０４がカートリッジの下にあるように、ネストの底部に取り付けることができる。片持ち梁９０４には、その自由端９０８にアンカー９１０を設けることができる。カートリッジ９０２をネスト９００に装填するために、アンカー９０８がカートリッジ９０２をネスト９００内にスライドさせることを可能にするように、梁９０４に（例えば、図９Ｃに示されたように下向きに）曲げ荷重が加えられる。次いで、カートリッジ９０２は、ネスト９００内に前方に押し込まれる（図９Ｄ）。カートリッジ９０２がネスト９００内のその最終位置にあるとき、曲げ荷重が解放され、カンチレバー９０４が真っ直ぐになり、アンカー９１０がカートリッジ９０２の逆運動を防止する。曲げ荷重は、カートリッジ９０２自体によって加えることができ、その場合、アンカー９１０は、図９Ｃに示されたように、カートリッジ９０２がネスト内にスライドしている間にカートリッジ９０２と接触する。好ましくは、カートリッジ９０２がネスト９００内のその最終位置にあると、その前壁は垂直方向に対して角度αで傾斜している（図９Ｅ）。αの典型的な値は、約１°～約５°、例えば約２°である。カートリッジ９０２を取り出すために、アンカー９１０に（例えば、下方に）曲げ荷重が加えられ、カートリッジ９０２がネストから引き出される。
【0184】
廃棄物カートリッジネスト９００はまた、流体コネクタ９１４を担持する入口ポート係合部材９１２を備える。カートリッジ９０２がネスト９００内に前方に押し込まれると、係合部材９１２は、コネクタ９１４がカートリッジ９０２の入口ポート９１８と密封係合することを保証する。入口ポート係合部材９１２は、コイルばね、片持ち梁、傾斜台、ボルト、スナップコネクタなどとして具現化することができる。図９Ｃ～図９Ｆに示された代表的な例では、係合部材９１２は、固定端９２０及び自由端９２２を有し、その負荷状態（図９Ｃ）で曲がり、その弛緩状態（図９Ｄ）で真っ直ぐになるように構成された片持ち梁として具現化される。コネクタ９１４は、梁９１２の自由端９２０に取り付けられる。
【0185】
好ましくは、コネクタ９１４は、廃棄物カートリッジ９０２がネスト９００を占有するとき、及び廃棄物カートリッジ９０２がネスト９００から引き離されるときの両方で、廃棄物収集デバイス（例えば、レベリングシステム３２及び／又はサービスステーションシステム９６０、図９Ａ及び図９Ｂを参照）に接続される。コネクタ９１４が２つ以上の廃棄物収集デバイス（例えば、レベリングシステム３２及び／又はサービスステーションシステム９６０の両方）に接続するとき、収集デバイスの各々からの導管（例えば、導管９５４、９８０）は、単一の導管９２６に接続することができ（図９Ｂ）、コネクタ９１４は導管９２６に接続することができる。
【0186】
本発明のいくつかの実施形態では、廃棄物カートリッジ９０２には、入口ポート９１８に適合するコルク９２４が設けられる。廃棄物カートリッジ９０２の搬送中、コルク９２４は入口ポート９１８を密封する。カートリッジ９０２をネスト９００に装填する前に、コルク９２４は、所望により且つ好ましくは、図９Ｅ及び図９Ｆに示されたように、入口ポート９１８から横方向に変位したカートリッジ９０２の本体上の専用の位置に取り付けられる。カートリッジ９０２をネスト９００から取り出した後、コルク９２４は専用の場所から取り外され、ポート９１８上に置かれてカートリッジ９０２内の廃棄材料を密封する。
【0187】
図１０は本発明のいくつかの実施形態による、限定はしないが、ＡＭシステム１０又は１１０などの３次元印刷システムの印刷ヘッド１６の印刷ヘッド基板５５２を試験するための集積回路５５０の概略図である。印刷ヘッド基板５５２は、直接集積回路５５０と電気的に連通しているエッジコネクタ５６０、又は図１０に示されたようにデータケーブル５６１によってヘッド１６と電気的に連通しているエッジコネクタ５６０に適合し、取り外し可能に接続可能なソケット５６２を含む。図示された実施形態では、エッジコネクタ５６０及びソケット５６２は切り離されている。
【0188】
基板５５２は、限定はしないが、成形材料の液滴の分配、及び加熱、温度監視、計時などのうちの少なくとも１つを含む、ヘッド１６の動作に関与するＡＭシステムのコントローラ（例えば、コントローラ２０）からの信号を受信する駆動素子５５４を含む。本発明のいくつかの実施形態では、基板５５４はまた、記憶媒体５５８及びマイクロプロセッサ５５６を備え、ＡＭシステムのコントローラは、マイクロプロセッサ５５６と通信するように構成される。これらの実施形態では、駆動素子５５４のうちの１又は複数は、ＡＭシステムのコントローラから直接ではなく、マイクロプロセッサ５５６から動作信号を受信する。記憶媒体５５８は、パラメータ及び印刷命令を格納し取り出すためにマイクロプロセッサ５５６によって使用される。
【0189】
集積回路５５０は、ヘッド１６のエッジコネクタ５６０と同じタイプのエッジコネクタであり、また参照符号５６０によって図１０に示されたエッジコネクタにより、印刷ヘッド基板５５２のソケット５６２に着脱可能に接続可能である。集積回路５５０を使用する前に、ヘッド１６のエッジコネクタ５６０をソケット５６２から取り外すことによってヘッド１６が基板５５２から引き出され、集積回路５５０のエッジコネクタ５６０がソケット５６２内に押し込まれ、このようにして回路５５０と基板５５２との間の電気通信が確立される。
【0190】
集積回路５５０はまた、印刷ヘッド基板５５２を、印刷ヘッド１６が材料を分配していない試験モードに自動的に切り替え、試験信号を基板５５２に送信し、基板５５２から応答信号を受信するように構成された回路５６４を備える。例えば、回路５６４は、記憶媒体５５８への試験信号、及び／又は基板５５２上の１つ若しくは複数の発熱体５７０への試験信号、及び／又は基板５５２への電圧供給を模倣する試験信号、及び／又は分配パルスを模倣する試験信号、及び／又はデータ信号を模倣する試験信号などを送信することができる。本発明のいくつかの実施形態では、印刷ヘッド基板５５２はまた、１又は複数のサーミスタ５６８を備え、その場合、回路５６４はサーミスタ５６８に試験信号を送信することができる。本発明の様々な例示的な実施形態では、回路５６４は、ユーザの介入なしにすべての試験信号を自動的に送信するように構成される。所望により、回路５５０は、試験を初期化及び／又は再実行するための起動制御装置５７８（例えば、押しボタン）を備える。
【0191】
集積回路５５０は、所望により且つ好ましくは、回路５６４によって受信された応答信号に基づいて、印刷ヘッド基板５５２の状態に関する光信号を生成するための可視指示パネル５７２も備える。指示パネル５７２は、通常、ユーザが、例えばルックアップテーブルなどを使用して基板５５２の状態を識別することができる表示５７４、記号、又はグラフィック要素を表示するように構成されたディスプレイであり得る。パネル５７４は、所望により且つ好ましくは、基板５５４の故障する可能性がある構成部品に関連付けられたソケット５６２のピン番号を示すコードを提供する。本発明のいくつかの実施形態では、パネル５７２は、例えば不合格／合格指示及び／又は電源オン／オフ指示などの追加の指示を提供するための１又は複数のＬＥＤインジケータ５７６を含む。
【0192】
本明細書で使用される「約」という用語は、±１０％を指す。
【0193】
「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有している」という用語、及びそれらの活用形は、「限定はしないが含む」を意味する。
【0194】
「からなる」という用語は、「限定をして含む」を意味する。
【0195】
「本質的に～からなる」という用語は、組成物、方法、又は構造が追加の成分、工程、及び／又は部部品を含んでもよいが、追加の成分、工程、及び／又は部品が特許請求される組成物、方法、又は構造の基本的且つ新規の特徴を実質的に変化させない場合に限ることを意味する。
【0196】
本明細書で使用される単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の参照を含む。例えば、「化合物」又は「少なくとも１つの化合物」という用語は、それらの混合物を含む複数の化合物を含んでもよい。
【0197】
本出願全体を通して、本発明の様々な実施形態は、範囲形式で提示され得る。範囲形式での記述は、単に便宜及び簡潔さのためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。したがって、範囲の記述は、すべての可能な部分範囲並びにその範囲内の個々の数値を具体的に開示していると見なされるべきである。例えば、１～６などの範囲の記述は、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、３～６などの部分範囲、並びにその範囲内の個々の数、例えば１、２、３、４、５、及び６を具体的に開示していると見なされるべきである。これは、範囲の広がりに関係なく適用される。
【0198】
本明細書において数値範囲が示されたときはいつでも、それは示された範囲内の任意の引用された数字（分数又は整数）を含むことを意味する。第１の指示数と第２の指示数との「間の範囲」及び第１の指示数「から」第２の指示数「までの範囲」という語句は、本明細書では互換的に使用され、第１及び第２の指示数並びにそれらの間のすべての分数及び整数を含むことを意味する。
【0199】
明確にするために別々の実施形態の文脈で記載された本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよいことが諒解される。逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で記載された本発明の様々な特徴はまた、別々に、若しくは任意の適切な部分的組合せで、又は本発明の任意の他の記載された実施形態において適切であるように提供されてもよい。様々な実施形態の文脈で記載されたいくつかの特徴は、実施形態がそれらの要素なしでは動作不能でない限り、それらの実施形態の本質的な特徴と見なされるべきではない。
【0200】
上記で描写され、以下の特許請求の範囲のセクションで特許請求される本発明の様々な実施形態及び態様は、以下の実施例において実験的確証を見出す。
【0201】
実施例
【0202】
ここで、上記の説明と一緒に本発明のいくつかの実施形態を非限定的に示す以下の実施例を参照する。
【0203】
印刷ヘッド基板を試験するための例示的な回路
【0204】
印刷ヘッドの印刷ヘッド基板を試験するための集積回路は、本発明のいくつかの実施形態に従って製造された。
【0205】
図１１Ａは、ソケット５６２に取り付けられた直後の集積回路の画像である。指示パネルは、集積回路がソケットに正しく挿入されているという指示を表示する。図１１Ｂは、ソケットに取り付けられた約１秒後の集積回路の画像である。指示パネルは、回路のバージョン番号に関する情報を表示する。図１１Ｃは、ソケットに取り付けられた約２秒後の集積回路の画像である。指示パネルは、試験が実行されていることを示す実行表示（矢印）を表示する。図１１Ｄは、基板が動作可能である場合のテキストの完了後の集積回路の画像である。矢印（ｉ）及び（ｉｉ）は、それぞれ、試験の結果及び電源状態に関するＬＥＤインジケータを示し、矢印（ｉｉｉ）は、必要に応じて、試験を再要求するためのプッシュボタンを示す。図１１Ｅは、試験に合格しなかった場合のテキストの完了後の集積回路の画像である。図１１Ｅにおいて、ディスプレイは、どの構成部品が機能していないかをオペレータが判定することを可能にするフェイルコード［矢印（ｉｖ）］を示す。
【0206】
本発明がその特定の実施形態とともに記載されているが、多くの代替形態、修正形態、及び変形形態が当業者には明白であることは明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨及び広い範囲に入るすべてのそのような代替形態、修正形態、及び変形形態を包含することが意図されている。
【0207】
本明細書内で参照されるすべての刊行物、特許、及び特許出願は、あたかも各個々の刊行物、特許、又は特許出願が参照により本明細書に組み込まれることが言及されるときに具体的且つ個別に言及されたかのように、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれることが本出願人の意図である。加えて、本出願における任意の参照文献の引用又は識別は、そのような参照文献が本発明の先行技術として利用可能であることの承認として解釈されるべきではない。セクションの見出しが使用される限り、それらは必ずしも限定的であると解釈されるべきではない。加えて、本出願の任意の優先権書類は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【国際調査報告】