利用3d色域映射進(jìn)行彩色三維打印的制作方法
【專利摘要】提供了一種配置為形成彩色三維（3D）物體的分層物體制造（LOM）系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：3D物體色域映射模塊，其配置為限定由多個(gè)表面形成的3D物體并且提供與所限定的3D物體一致的打印機(jī)制，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為對(duì)待打印的多個(gè)介質(zhì)層中的各介質(zhì)層的表面朝向進(jìn)行分析，以適應(yīng)性地修改打印至該層的顏色；以及，打印機(jī)，其配置為根據(jù)所述打印機(jī)制對(duì)所述多個(gè)層中的各個(gè)層的第一表面的至少一部分進(jìn)行彩色打印。還提供了一種用于在3D物體介質(zhì)層中提供透印區(qū)域的彩色3D物體介質(zhì)層打印模塊。還提供了一種3D物體色域映射方法和用在包括所述打印模塊的分層物體制造（LOM）系統(tǒng)中的油墨。
【專利說明】利用3D色域映射進(jìn)行彩色三維打印

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本教導(dǎo)涉及用于快速原型(RP)的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于在L0M系統(tǒng)中打印三維(3D)物體層以形成彩色3D物體的打印模塊和3D物體色域映射方法。本教導(dǎo)還提供了一種用于該L0M系統(tǒng)中的油墨。

【背景技術(shù)】
[0002]快速原型定義為受計(jì)算機(jī)控制的增材制造，因?yàn)槭峭ㄟ^增加材料而不是通過去除或減少材料的常規(guī)加工方法來制造物體。要理解，術(shù)語“快速”是一個(gè)相對(duì)術(shù)語，但是卻是一個(gè)在本領(lǐng)域內(nèi)具有特定含義的術(shù)語，其原因在于，構(gòu)造一個(gè)三維物品成品要耗費(fèi)幾小時(shí)到幾天不等，具體取決于所采用的方法以及模型的大小和復(fù)雜度。已知的在快速原型領(lǐng)域內(nèi)采用的方法有許多種。分層物體制造(L0M)是快速原型(RP)的其中一種形式，涉及將涂有粘合劑的紙、塑料或金屬層壓板依次層疊，然后將它們依次地粘結(jié)在一起并且用刀具或激光切割機(jī)切割成形。
[0003]L0M類似于其他快速原型技術(shù)，通常涉及到使用待制造的物體/零件的三維(3D)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，由此在CAD軟件包內(nèi)生成立體光刻(STL)文件或其他適合格式的文件。對(duì)STL文件進(jìn)行處理，并且，實(shí)際上沿著Z軸在與所采用的基底材料的厚度相匹配的厚度處將該文件切開。這樣便形成了該零件的一系列橫截面，并且，各橫截面在任何特定的高度處均具有簡(jiǎn)單的二維(2D)輪廓?？刹捎梅滦位蚯懈钤O(shè)備來描畫2D輪廓并由此在薄片原料上切割出形狀。在L0M中，可將各個(gè)單獨(dú)薄片彼此上下堆疊和粘結(jié)，以生成3D物體成品。仿形、堆疊和粘結(jié)工藝的順序是可以互換的。
[0004]彩色3D打印包括向在3D打印物品的制造中使用的各個(gè)層數(shù)字化地施加顏色。要求顏色在最終3D打印物品的以下各個(gè)表面上達(dá)到所要求的強(qiáng)度:
前表面:打印介質(zhì)的最上表面；
后表面:打印介質(zhì)的底側(cè)表面；
仿形邊緣:3D物品中已經(jīng)根據(jù)該層的數(shù)字輪廓進(jìn)行切割的介質(zhì)邊緣。
[0005]由于各個(gè)物體層的整個(gè)體積上均對(duì)顏色有所要求，所以理想的情況是，油墨在介質(zhì)層(諸如，紙)的整個(gè)厚度上被其吸收(稱為透墨或透印)。然而，在常規(guī)彩色3D打印中，油墨往往在介質(zhì)的整個(gè)開孔孔隙度上都會(huì)出現(xiàn)滲透，使得圖像擴(kuò)散出油墨與介質(zhì)之間的初始接觸區(qū)域。當(dāng)僅從介質(zhì)的一側(cè)進(jìn)行3D彩色打印時(shí)，這個(gè)問題變得尤為突出。
[0006]例如，如圖la所示，使用常規(guī)3D彩色打印機(jī)將顏色80a噴墨打印到介質(zhì)(諸如，粉末層120)上是取決于僅從一側(cè)進(jìn)行的打印。在油墨吸收的過程中，油墨80a擴(kuò)散到粉末層120的厚度中并且繼續(xù)擴(kuò)散到比原始接觸區(qū)域更寬的區(qū)域中，如圖lb所示。另外，也沒有物理障礙來阻止油墨繼續(xù)擴(kuò)散到目標(biāo)層120之下的先前打印層130中，這樣可能會(huì)導(dǎo)致打印層之間出現(xiàn)互混，如圖lb所示?；セ靺^(qū)域通過附圖標(biāo)記80c標(biāo)出。油墨的擴(kuò)散以及層之間的互混均會(huì)使圖像清晰度下降，即，出現(xiàn)圖像模糊和顏色漫射。圖lc圖示了包括漫射表面和顏色混合區(qū)域80c的物體成品。要理解，該方案雖然在3D環(huán)境內(nèi)提供了顏色，但是卻未提供最佳的解決方案。此外，參考圖ld，僅從介質(zhì)層的一側(cè)進(jìn)行打印時(shí)，打印出彼此足夠靠近的相鄰點(diǎn)來確保沒有介質(zhì)層的區(qū)域出現(xiàn)漏印的情況是很有必要的，尤其是在下層表面上。將這些墨點(diǎn)集中在一起之后，它們隨后在X和Y面內(nèi)的滲色將會(huì)使得墨點(diǎn)發(fā)生聚合并產(chǎn)生混色，通常表現(xiàn)為棕色或黑色。為了避免顏色混合，必須降低打印密度，防止油墨之間互混，而這會(huì)使得表面的墨滴密度低于最佳的墨滴密度，如圖le所示。
[0007]在常規(guī)噴墨打印的另一方面中，用施膠劑或填料對(duì)介質(zhì)進(jìn)行處理，從而通過減小可供油墨尋找到流動(dòng)路徑的孔隙率來使得介質(zhì)在物理上不容易受到油墨從前打印側(cè)遷移到介質(zhì)后側(cè)所帶來的影響。表面施膠劑(施加至介質(zhì)表面)可以是改性淀粉、明膠等水狀膠體、或烷基烯酮二聚體，表面施膠劑為兩親水脂分子，親水端面朝纖維素纖維，而疏水性尾端面向油墨朝外，由此形成了針對(duì)油墨流動(dòng)和滲透的一定程度的斥水性和抗水性。噴墨打印中通常使用的油墨將水用作主要溶劑。
[0008]在彩色3D打印中，理想的情況是，油墨完全地浸透介質(zhì)，從而在三個(gè)維度對(duì)紙進(jìn)行上色。那些適合于在常規(guī)L0M系統(tǒng)中使用的介質(zhì)類型(諸如，紙)自身存在有限制。由于紙是由隨機(jī)粘合的纖維層組成，所以由此斷定，其結(jié)構(gòu)可能具有不同的孔隙率。紙是一種高孔隙率的材料，內(nèi)含有多達(dá)70%的空氣。紙張的孔隙率是紙的吸濕性能的指標(biāo)，或者說是特定紙張接受油墨或水的能力的指標(biāo)。因此，在為L(zhǎng)0M選擇特定類型的紙時(shí)，重要的是要考慮介質(zhì)的孔隙率。
[0009]通常，用來對(duì)紙進(jìn)行桌面噴墨打印的油墨為水基性油墨，其具有粘合劑以及提供顏色的染料或顏料。
[0010]在形成了多個(gè)介質(zhì)物體層之后，執(zhí)行仿形和層粘結(jié)過程。將多個(gè)層粘結(jié)在一起，然后執(zhí)行仿形或除雜過程，該過程包括:從打印的介質(zhì)堆疊中去除不需要的支撐材料，使3D打印物體顯露出來。通常情況下，在除雜過程中，執(zhí)行該任務(wù)的技術(shù)人員在除雜期間去除不需要的層時(shí)必須要觀察計(jì)算機(jī)屏幕上的3D模型物體。
[0011]在彩色3D打印中，各介質(zhì)層都有三個(gè)刻面，即:水平前側(cè)(朝上)、水平后側(cè)(朝下)和仿形(切割)后的垂直壁。3D物體成品的各表面可能具有暴露于光線下的百分比不同的前/后/垂直表面區(qū)域。當(dāng)與3D物體成角度的壁相比時(shí)，前/后表面之間的顏色強(qiáng)度可能會(huì)略有變化。
[0012]這些變化可能取決于壁的刻面性質(zhì)(垂直和水平表面的混合)，并且取決于兩個(gè)影響因素:
1、從介質(zhì)層兩側(cè)打印的油墨可能并沒有均勻地滲透到介質(zhì)層邊緣的中心。這意味著，在由此產(chǎn)生的視覺效果中存在有介質(zhì)層顏色的分量，這通常會(huì)使色彩飽和度降低；
2、介質(zhì)層邊緣形成的臺(tái)階所造成的陰影可能會(huì)使打印色彩變得更暗。然而，這是比較主觀的因素并且可能是依視角以及光源與所考慮表面的角度而定。因此，假定光源和視角對(duì)于該表面來說都是正常的。在這種情況下，陰影不構(gòu)成為影響因素。
[0013]圖1f圖示了相對(duì)于光源朝向的打印介質(zhì)層1200的堆疊。水平的頂表面1200a和底表面1200b呈現(xiàn)給入射光，同時(shí)這些表面無刻面、光強(qiáng)度輪廓均勻。在圖lg中，頂表面1200a朝向來與水平面呈30°，這樣便呈現(xiàn)出了水平壁122 (主要)和垂直壁124 (包括位于臺(tái)階區(qū)域中的頁面邊緣)的混合，該臺(tái)階區(qū)域比平坦的無刻面表面反射更多的光。在圖lh中，頂表面1200a朝向來與水平面呈45°，這可能會(huì)使水平壁122和垂直壁124的混合更加均等并且還使每單位面積內(nèi)出現(xiàn)臺(tái)階的頻率更高。圖li示出了更加陡峭的壁(與水平面呈60° )，這使得垂直壁124比水平壁122多并且也使得刻面增多。在圖lj的最后一個(gè)示例中，表面完全是由垂直刻面組成，這些垂直刻面具有朝向來與其呈90°的光源。在圖lj中，面朝入射光的表面具有與水平表面1200a和1200b不同的形貌并且是多層板結(jié)構(gòu)。
[0014]色域描述了可由裝置或圖像格式表示的視覺刺激的范圍或者可由輸入裝置(諸如，攝像機(jī)或者甚至是觀察人)感知的范圍。常用的表示方式是如圖lk中示出的CIE 1931XY色度圖。軸線表示XY顏色空間坐標(biāo)，顏色波長(zhǎng)描繪在色域的軌跡周圍。較大的瓣形色域表示人類視覺感知的程度；還描繪了明顯更小的示例性sRGB裝置色域。由于采用了四種組分油墨與三刺激sRGB空間相對(duì)比，所以，用于彩色打印機(jī)的色域通常更小并且在形狀方面更加不規(guī)則。當(dāng)試圖打印以常見的計(jì)算機(jī)顯示器輸出格式來表示的圖像時(shí)，問題就會(huì)出現(xiàn)。大面積的顯示器色域?qū)τ诖蛴⊙b置來說是不可用的，所以，色域映射的域的作用是將一個(gè)裝置色域的顏色變換為另一個(gè)裝置色域的顏色。一種簡(jiǎn)單的方法是保留兩個(gè)色域共有的所有顏色，然后將輸入色域的所有異常顏色重新映射到輸出色域的最近邊緣處。對(duì)于某些顏色而言，這可確保準(zhǔn)確性，但是，對(duì)于其他顏色而言，這會(huì)將所有異常值沿著輸出色域邊緣映射至小顏色集合。由此產(chǎn)生的較差的視覺效果表明了，一般采用的是顏色準(zhǔn)確性較差的其他方法。
[0015]上述說明與應(yīng)用于2D紙打印機(jī)、彩色顯示器等的傳統(tǒng)2D成像有關(guān)。當(dāng)在顏色方面對(duì)3D制造領(lǐng)域加以考慮時(shí)，出現(xiàn)了針對(duì)以上映射的另一個(gè)維度，即，對(duì)某個(gè)物理取向或某些取向的可能的顏色相關(guān)性。這可能出現(xiàn)在基于分層物體制造(L0M)的使用紙的快速原型中，但是也可能出現(xiàn)在其他3D打印技術(shù)中。在這種情況下，由于油墨可能不會(huì)完全地滲透紙，所以出現(xiàn)了物理取向相關(guān)性。這意味著，對(duì)于在一個(gè)或兩個(gè)紙表面上的飽和顏色來說，可能存在有與油墨相結(jié)合的紙顏色的分量，使得當(dāng)從頁面邊緣觀察時(shí)視覺效果發(fā)生了變化。
[0016]在圖11中，對(duì)于已經(jīng)進(jìn)行了雙面著色的粘結(jié)紙堆疊而言，也存在有這種問題；由于油墨未充分滲透，所以，紙的基色仍然存在于頁面厚度的中間。在所示出的0°視角上，這不是個(gè)問題，因?yàn)閮H有紙的頂表面是可見的；效果與相同顏色的2D印物相同。然而，當(dāng)從側(cè)面觀察或者在90°觀察時(shí)，紙顏色分量便會(huì)從油墨還未滲透的輪廓部分開始發(fā)揮作用。視覺效果將會(huì)是在紙基色與打印的綠色之間的顏色混合:接近于原始打印顏色的去飽和版本的顏色。
[0017]這種去飽和的效果可以是在某個(gè)部分的不同的角度刻面上顏色均勻性的明顯斷
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[0018]因此，在用于快速原型的L0M系統(tǒng)中所采用的彩色3D打印過程存在有很多需要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]這些問題和其他問題通過根據(jù)本教導(dǎo)提供的配置為執(zhí)行彩色3D打印過程的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)來解決。
[0020]因此，本教導(dǎo)提供了一種在權(quán)利要求1中詳細(xì)描述的L0M系統(tǒng)。還提供了一種根據(jù)權(quán)利要求34所述的打印模塊。還提供了一種根據(jù)權(quán)利要求60所述的3D物體色域映射方法。進(jìn)一步提供了一種根據(jù)權(quán)利要求75所述的計(jì)算機(jī)軟件程序。還分別提供了一種根據(jù)權(quán)利要求78和83所述的用于彩色3D打印的油墨和介質(zhì)。更進(jìn)一步提供了一種根據(jù)權(quán)利要求84所述的另一種LOM系統(tǒng)。在從屬權(quán)利要求中提供了優(yōu)勢(shì)特征。
[0021 ] 參考附圖，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中:
圖la是圖示了根據(jù)常規(guī)過程將顏色噴墨打印至石膏層上的截面圖；
圖lb圖示了在常規(guī)過程中來自與上一層相互作用的當(dāng)前打印層的油墨；
圖lc圖示了使用常規(guī)過程得到的物體成品，其示出了漫射表面和顏色混合區(qū)域；
圖1d圖示了僅在介質(zhì)層的一側(cè)上打印的常規(guī)過程；
圖le圖示了僅在介質(zhì)層的一側(cè)上打印色點(diǎn)的常規(guī)過程；
圖1f是具有水平頂表面和底表面、朝向入射光以至于不包括刻面并且具有均勻的光強(qiáng)度輪廓的介質(zhì)層的堆疊的截面圖；
圖lg是具有朝向來與水平面呈30°的頂表面的介質(zhì)層的堆疊的截面圖，該堆疊呈現(xiàn)了水平壁(主要)和垂直壁(包括:位于臺(tái)階區(qū)域中的頁面邊緣)的混合，該臺(tái)階區(qū)域比平坦的無刻面表面反射更多的光；
圖lh是具有朝向來與水平面呈45°的頂表面的介質(zhì)層的堆疊的截面圖，該堆疊使水平壁和垂直壁的混合更加均等并且使得每單位面積內(nèi)的臺(tái)階的出現(xiàn)頻率更高；
圖li是具有朝向來與水平面呈60°的頂表面的介質(zhì)層的堆疊的截面圖，該堆疊使垂直壁比水平壁更多并且使刻面增多；
圖lj是完全由垂直刻面組成的介質(zhì)層的堆疊的截面圖；
圖lk圖示了 CIE 1931 XY色度圖；
圖11圖示了其中的油墨尚未完全浸透這些層的整個(gè)厚度的彩色打印紙的堆疊；
圖2a是根據(jù)本教導(dǎo)實(shí)施例的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)的框圖；
圖2b是根據(jù)本教導(dǎo)另一實(shí)施例的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)的框圖；
圖2c是根據(jù)本教導(dǎo)實(shí)施例的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)的框圖；
圖3圖示了根據(jù)本教導(dǎo)實(shí)施例的打印3D物體介質(zhì)層的前側(cè)圖像的打印模塊；
圖4圖示了打印后側(cè)(即，前面圖像的鏡像)的過程；
圖5圖示了利用打印頭滑架對(duì)進(jìn)行的水平和垂直同時(shí)雙面打?。?br> 圖6圖示了利用頁寬陣列打印頭進(jìn)行的水平和垂直同時(shí)雙面打?。?br> 圖7是用于對(duì)齊前后圖像的對(duì)齊裝置的攝影圖像；
圖8圖不了如后圖像對(duì)齊裝置；
圖9a圖示了以字母“Μ”的形式打印在介質(zhì)層兩側(cè)并且未對(duì)齊的對(duì)齊裝置；
圖9b圖示了以字母“Μ”形式打印在介質(zhì)層兩側(cè)并且完美對(duì)齊的對(duì)齊裝置；
圖10圖示了根據(jù)本教導(dǎo)實(shí)施例的從介質(zhì)層的前側(cè)沉積在介質(zhì)層上的油墨；
圖11圖示了根據(jù)本教導(dǎo)，如何沉積足夠的油墨，以大致滲透介質(zhì)層的一半；
圖12圖示了根據(jù)本教導(dǎo)的實(shí)施例，在與前側(cè)圖像重合的位置處從后側(cè)沉積到介質(zhì)層上的油墨； 圖13圖示了如何將從前側(cè)圖像和后側(cè)圖像吸收的油墨進(jìn)行結(jié)合；
圖14圖示了根據(jù)本教導(dǎo)的在粘結(jié)過程之后的兩個(gè)預(yù)打印層；
圖15圖示了在展示了去除不需要的介質(zhì)的粘結(jié)和除雜過程之后的組合層的邊緣和顏色輪廓；
圖16圖示了在除雜之后待形成的3D物體的平面圖和截面圖；以及圖17圖示了在打印之后和除雜之前的3D物體的平面圖和橫截面圖；
圖18圖示了進(jìn)行部分除雜的物體，其示出了彩色影線；
圖19圖示了根據(jù)本教導(dǎo)的在3D物體色域映射方法中采用的4D變換的示例的視覺表示；
圖20圖示了根據(jù)本教導(dǎo)的在3D物體色域映射方法中的校準(zhǔn)步驟中采用的八邊形測(cè)試件的基本不例；
圖21是在除雜過程中的彩色3D物體的攝影圖像；
圖22是在除雜之后的彩色3D物體的攝影圖像。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下文將對(duì)根據(jù)本教導(dǎo)提供的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)的示例性設(shè)置進(jìn)行描述，以便理解本教導(dǎo)的益處。這些設(shè)置將理解為是可被提供的這類系統(tǒng)的示例，并不旨在將本教導(dǎo)局限為任何一種具體設(shè)置，在不脫離本教導(dǎo)的范圍的情況下，可以對(duì)本文所述的設(shè)置進(jìn)行各種修改。
[0024]在本教導(dǎo)的一個(gè)方面中，提供了一種配置為將多個(gè)單獨(dú)層組裝形成彩色三維(3D)物體的分層物體制造(L0M)系統(tǒng)。在本教導(dǎo)的這些層為介質(zhì)層的背景下，單獨(dú)介質(zhì)層可認(rèn)為是不同的物理元件或?qū)嶓w。這樣，這些單獨(dú)介質(zhì)層可單獨(dú)地挑選和放置或者在系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)輸。在另一配置中，這些層可在(例如)使用石膏材料建立3D物體期間現(xiàn)場(chǎng)形成。這些層可單獨(dú)地進(jìn)行辨認(rèn)，但是直到物體建立之后方可形成。
[0025]該系統(tǒng)可包括打印機(jī)，其配置為對(duì)多個(gè)層中的各個(gè)層的第一表面的至少一部分進(jìn)行彩色打印。在這些層是介質(zhì)層的情況下，該系統(tǒng)可進(jìn)一步包括校對(duì)機(jī)，其配置為將多個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層組裝形成3D物體。各單獨(dú)介質(zhì)層可以單獨(dú)地或獨(dú)立地打印。
[0026]可提供一種用于打印形成3D物體的3D物體介質(zhì)層的打印模塊。本教導(dǎo)還提供了一種L0M系統(tǒng)，其包括打印模塊以及仿形和層粘結(jié)模塊，該仿形和層粘結(jié)模塊用于切割單獨(dú)3D物體介質(zhì)層，并且將單獨(dú)層粘結(jié)在一起，形成3D物體成品。還提供了一種用于對(duì)3D物體介質(zhì)層的所有表面的總顏色強(qiáng)度進(jìn)行歸一化的3D物體色域映射方法。還提供了一種用于彩色3D打印的油墨。本教導(dǎo)還提供了一種用于在各個(gè)層上打印附加信息的彩色3D膠印過程。該信息向仿形和層粘結(jié)模塊提供糾錯(cuò)和構(gòu)建指令，用于對(duì)彩色打印層的堆疊進(jìn)行成型切割。
[0027]打印模塊可以是與校對(duì)機(jī)物理上分離的處理模塊，該模塊通常構(gòu)成了 L0M設(shè)置的一部分。該示例在我們的共同轉(zhuǎn)讓申請(qǐng)PCT/EP2008/66473中有述。在一個(gè)實(shí)施例中，打印模塊可包括噴墨打印機(jī)，其配備有雙面模塊，從而在介質(zhì)的背面上進(jìn)行打印時(shí)自動(dòng)將介質(zhì)倒轉(zhuǎn)。打印機(jī)可配置為在核對(duì)之前施加顏色。也可在核對(duì)過程中施加顏色。通過使用不同的油墨來施加顏色。校對(duì)機(jī)可包括粘結(jié)模塊，其配置為將多個(gè)介質(zhì)層中的各個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層粘結(jié)在一起。粘結(jié)模塊可配置為使用水基粘合劑。打印機(jī)可配置為在介質(zhì)層的第一和第二表面上進(jìn)行打印。在第一和第二表面上進(jìn)行打印在操作上減少了圖像滲色，并且，無論物體的表面的角度如何，都保持了顏色準(zhǔn)確性。打印機(jī)可配置為向多個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層中的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層的一個(gè)或多個(gè)表面施加多種顏色。校對(duì)機(jī)可包括仿形模塊，其配置為對(duì)多個(gè)介質(zhì)層中的各個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層進(jìn)行仿形處理，以在3D物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的3D形狀。仿形模塊和粘結(jié)模塊可集成在單個(gè)仿形和層粘結(jié)模塊中。
[0028]合適的打印機(jī)可包括具有大容量輸入和輸出托盤且雙面單元作為標(biāo)準(zhǔn)配置的辦公打印機(jī)。打印模塊100也可集成在仿形和層粘結(jié)模塊中，從而在仿形和粘結(jié)過程之前進(jìn)行彩色打印。
[0029]根據(jù)本教導(dǎo)，可對(duì)在打印模塊內(nèi)利用的打印油墨進(jìn)行優(yōu)化，使其能滲透大多數(shù)纖維素介質(zhì)類型。下面將描述這種油墨的示例?，F(xiàn)將詳細(xì)描述彩色打印過程。
[0030]根據(jù)本教導(dǎo)，由單獨(dú)介質(zhì)層的堆疊形成3D物體成品，對(duì)這些單獨(dú)介質(zhì)層進(jìn)行組裝和仿形，從而形成所需的最終幾何形狀。在優(yōu)選設(shè)置中，單獨(dú)介質(zhì)層為基于纖維素的紙張，可在組裝設(shè)置之前對(duì)這些紙張進(jìn)行打印或處理。因此，可對(duì)多個(gè)3D物體介質(zhì)層(諸如，示例性的基于纖維素的紙)進(jìn)行打印，進(jìn)而為形成彩色3D打印物品成品做好準(zhǔn)備。用于彩色3D打印物品的整個(gè)層堆疊可在打印模塊中進(jìn)行離線雙面打印，此后，可將經(jīng)過打印的堆疊加載到仿形和層粘結(jié)模塊中，而在該仿形和層粘結(jié)模塊中，可對(duì)各個(gè)打印層進(jìn)行仿形并將其粘結(jié)在一起完成彩色3D打印物品的制造。
[0031]圖2a是根據(jù)本教導(dǎo)的一個(gè)實(shí)施例的L0M系統(tǒng)500的框圖。參考圖2a，L0M系統(tǒng)500可包括3D彩色打印模塊510、進(jìn)紙機(jī)構(gòu)520以及仿形和層粘結(jié)模塊530。本實(shí)施例中的這些層是介質(zhì)層，此外，這些層是介質(zhì)的一種具體形式(紙)。在將紙經(jīng)由進(jìn)紙機(jī)構(gòu)520進(jìn)給到仿形和層粘結(jié)模塊530中之前，可在3D彩色打印模塊510中對(duì)紙進(jìn)行雙面打印，以產(chǎn)生完整的彩色3D物體。在圖2b中，可將紙經(jīng)由進(jìn)紙機(jī)構(gòu)520進(jìn)給到3D彩色打印模塊510中，然后在仿形和層粘結(jié)模塊530中對(duì)紙進(jìn)行仿形并且將其粘結(jié)在一起，以產(chǎn)生完整的彩色3D物體。仿形和層粘結(jié)模塊530可分別包括分開的仿形和層粘結(jié)模塊。在圖2c中，可將紙經(jīng)由進(jìn)紙機(jī)構(gòu)520進(jìn)給到集成式3D彩色打印、仿形和粘結(jié)模塊540中，該模塊540執(zhí)行打印、仿形和粘結(jié)過程，從而產(chǎn)生完整的彩色3D物體。在圖2c的實(shí)施例中，僅在介質(zhì)的一側(cè)上執(zhí)行打印。
[0032]圖3圖示了根據(jù)本教導(dǎo)實(shí)施例的用于打印3D物體介質(zhì)層的打印模塊100。打印模塊100可配置為向介質(zhì)層的兩側(cè)提供顏色施加。因此，所輸送的顏色將從兩側(cè)開始遷移，這與僅從一側(cè)施加顏色的技術(shù)有所不同。為了實(shí)現(xiàn)這種從兩側(cè)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行的上色，可生成包含了用于3D物體的圖像、輪廓和顏色信息的數(shù)字打印文件。然后，將該數(shù)字打印文件發(fā)送或加載至打印模塊100。針對(duì)最終堆疊的每一層，數(shù)字打印文件可包括一系列前側(cè)后側(cè)圖像對(duì)。打印文件的顏色部分可包括用于所有待打印的介質(zhì)層的前側(cè)和后側(cè)的數(shù)字彩色圖像信息。在數(shù)字文件中，各前表面-后表面-前表面圖像序列可彼此對(duì)齊。數(shù)據(jù)集也可包括可打印到介質(zhì)上的物理前表面-后表面對(duì)齊特征，這些特征使得人類與機(jī)器可讀的對(duì)齊驗(yàn)證試驗(yàn)得以實(shí)行，進(jìn)而確保在打印運(yùn)行過程中保持前后對(duì)齊。
[0033]打印模塊100通常包括具有特定區(qū)域的外殼，并且可加載有足以進(jìn)行打印任務(wù)的介質(zhì)坯料庫存。如上所詳細(xì)描述，介質(zhì)可包括紙。介質(zhì)后邊緣(或尾邊緣)和右側(cè)邊緣可在紙盤中準(zhǔn)確對(duì)齊，以確保能夠再現(xiàn)進(jìn)紙期間的介質(zhì)位置。圖3圖示了根據(jù)本教導(dǎo)實(shí)施例的使用打印模塊100對(duì)前表面圖像進(jìn)行的打印。參考圖3，打印模塊100可配置為對(duì)紙進(jìn)行打印并且可包括打印頭滑架10、四個(gè)顏色頭20、進(jìn)紙輥和進(jìn)紙機(jī)構(gòu)(未示出)、以及用于將介質(zhì)倒轉(zhuǎn)的雙面單元30。這種配置及其修改將是打印機(jī)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟悉的。
[0034]介質(zhì)堆疊可逐層或逐個(gè)紙頁地進(jìn)行打印，而各個(gè)層的第一和第二表面可以同時(shí)地進(jìn)行彩色打印，也可以順序地進(jìn)行彩色打印。各個(gè)層的第一和第二表面可彼此相對(duì)。該層的第一表面可以是該層的前平坦表面，而該層的第二表面可以是后平坦表面?？赏ㄟ^進(jìn)紙輥將介質(zhì)引入打印模塊中，然后將其回卷或通過進(jìn)紙機(jī)構(gòu)將其朝著打印模塊100的前方運(yùn)輸。然后，可將介質(zhì)呈現(xiàn)給往復(fù)運(yùn)動(dòng)的打印頭滑架、沉積一種或多種油墨顏色的固定頁寬打印桿，這些油墨顏色隨后可打印前表面圖像。一旦打印了前表面圖像，進(jìn)紙輥可換向并且將介質(zhì)層拉入雙面單元30中，該雙面單元30使得介質(zhì)向后翻動(dòng)并且將需要打印的后表面呈現(xiàn)給顏色頭20。打印在后表面上的圖像可以是前表面圖像的鏡像。圖4是圖示了對(duì)已經(jīng)打印了前表面的物體介質(zhì)層的后表面圖像進(jìn)行打印的過程的示意圖。
前述示例論述了采用在打印期間掃描介質(zhì)層的整個(gè)寬度的單個(gè)打印頭滑架所進(jìn)行的雙面(雙側(cè)面)打印，之后，采用將介質(zhì)層倒轉(zhuǎn)的雙面單元在介質(zhì)層的底側(cè)上進(jìn)行打印。也可采用其他配置。例如，作為替代方案，可使用頁寬陣列打印頭，而不是掃描打印頭滑架。在本設(shè)置中，將會(huì)理解的是，唯一的移動(dòng)機(jī)構(gòu)是介質(zhì)進(jìn)給輥。另一實(shí)施例省卻了雙面單元并且采用了分別同時(shí)在介質(zhì)層的兩側(cè)上進(jìn)行打印的兩個(gè)掃描滑架或兩個(gè)頁寬陣列打印頭。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于，由于介質(zhì)進(jìn)給機(jī)構(gòu)基本上簡(jiǎn)化為平坦的介質(zhì)進(jìn)給路徑并且兩個(gè)打印頭的移動(dòng)可通過共用相同的位移編碼系統(tǒng)而互相鎖定，所以，消除了在頂部圖像與底部圖像之間的機(jī)械誤配準(zhǔn)誤差。
[0035]如圖5所示，當(dāng)介質(zhì)物體層設(shè)置在打印模塊中的水平或垂直平面中時(shí)，可執(zhí)行打印。在本實(shí)施例中，分別在介質(zhì)層的第一和第二表面處使用上打印頭滑架和下打印頭滑架。圖6圖示了用于水平或垂直同時(shí)雙面打印的頁寬陣列打印頭110。同樣，打印頭可集成在仿形和層粘結(jié)模塊中，并且可作為單個(gè)階段過程在進(jìn)紙過程與仿形和層粘結(jié)過程之間運(yùn)行。
[0036]可對(duì)測(cè)試雙面印物進(jìn)行打印并且通過照射介質(zhì)的后部來檢查其前后圖像的對(duì)齊，從而使后圖像輪廓可被照射并重疊在前表面圖像上。也可在物體介質(zhì)層的兩側(cè)上使用對(duì)齊裝置(諸如，十字準(zhǔn)線)，從而使得操作者能夠判斷需要對(duì)前后圖像進(jìn)行多大程度的調(diào)節(jié)才能確保兩個(gè)圖像正確地對(duì)齊。
[0037]為了使雙面膠印的介質(zhì)層在介質(zhì)層堆疊的后續(xù)仿形和粘結(jié)期間逐層地彼此準(zhǔn)確對(duì)齊，在仿形和粘結(jié)模塊530上的傳感器可對(duì)打印介質(zhì)層的上表面或下表面上的打印基線進(jìn)行讀取，并利用該基線的位置信息來使該模塊能夠移動(dòng)并將當(dāng)前介質(zhì)層定位來在位置上與先前打印的介質(zhì)層相重合。
[0038]圖7是可用于對(duì)齊前后圖像的對(duì)齊裝置50的示例的攝影圖像。對(duì)齊裝置可設(shè)計(jì)為當(dāng)兩側(cè)上的圖像重合且沒有出現(xiàn)未對(duì)齊時(shí)進(jìn)行對(duì)齊，以形成十字準(zhǔn)線。在圖8中，右上象限打印在介質(zhì)層的前面，而左下象限打印在介質(zhì)層的后面。參考圖8，前圖像的位置太靠近右側(cè)并且比后圖像高。在各個(gè)裝置50中的垂直線和水平線均未正確對(duì)齊。如圖9a所示，字母“M”已經(jīng)打印在介質(zhì)層的兩側(cè)上并且未對(duì)齊。當(dāng)對(duì)齊裝置處于完美對(duì)齊的狀態(tài)時(shí)，前圖像和后鏡像完美重疊，如圖9b所示。
[0039]上述方法包括:將顏色預(yù)打印(膠印)在3D物體介質(zhì)層的兩側(cè)上。在形成了多個(gè)此類層之后，將這些層粘結(jié)在一起并且對(duì)其進(jìn)行仿形以完成彩色3D打印物體的形成。仿形過程可包括:根據(jù)預(yù)定圖案切割這些層。
[0040]根據(jù)本教導(dǎo)的具體實(shí)施例，采用足以分別大致地滲透介質(zhì)層兩側(cè)的一半厚度的油墨，從介質(zhì)層的兩側(cè)進(jìn)行打印。圖10圖不了沉積到介質(zhì)層120的如表面90上的油墨80?？沙练e足夠的油墨80來大致地滲透一半介質(zhì)層120，如圖11所示。在打印期間，一旦油墨與介質(zhì)接觸，油墨便開始在介質(zhì)的平面中(方向X和Y)由介質(zhì)在三個(gè)維度上進(jìn)行吸收并滲透介質(zhì)的厚度。因而，打印的點(diǎn)像素的大小隨著時(shí)間從初始表面接觸維度增大。通過在介質(zhì)的兩側(cè)上進(jìn)行打印，將點(diǎn)大小的這種擴(kuò)散減小到約為圖像擴(kuò)散的一半的值。希望從一側(cè)透印整個(gè)介質(zhì)厚度層。同樣地，可采用雙面打印同時(shí)將油墨80沉積在介質(zhì)層120的后表面95上，或者，使用雙面單元在將介質(zhì)層120倒轉(zhuǎn)之后將油墨80沉積在介質(zhì)層120的后表面95上，如上所述。圖12中圖示了該步驟。根據(jù)本教導(dǎo)，前后圖像可配置來重合，并創(chuàng)建出透印區(qū)域85。如圖13所示，透印區(qū)域是指介質(zhì)層120所在區(qū)域的整個(gè)厚度包括有油墨。
[0041]參考圖2b，在打印模塊100中已經(jīng)將這類介質(zhì)層的堆疊打印之后，可將堆疊轉(zhuǎn)移至仿形和層粘結(jié)模塊530中。如圖2c所示，可以在已經(jīng)組裝好的單獨(dú)介質(zhì)層的堆疊上進(jìn)行打印。雖然未在圖中示出，但是，也可以單獨(dú)地對(duì)雙面介質(zhì)層進(jìn)行膠印，隨后立即將它們進(jìn)給到仿形和層粘結(jié)模塊530中。
[0042]可將第一層放在仿形和層粘結(jié)模塊530上，并且可利用受計(jì)算機(jī)控制的刀片對(duì)該層進(jìn)行成型切割。相較于單獨(dú)使用噴墨打印所實(shí)現(xiàn)的參差不齊的液體流動(dòng)邊緣，這種切割可提供精確的顏色邊緣清晰度。之后，可將下一層定位并粘結(jié)在前一層的頂部，然后進(jìn)行成型切割。該過程繼續(xù)進(jìn)行，直到所有預(yù)打印層都已經(jīng)在仿形和層粘結(jié)模塊530中粘結(jié)在一起并且進(jìn)行了成型切割為止。圖14圖示了粘結(jié)后的兩個(gè)預(yù)打印層120和130，而圖15圖示了在粘結(jié)和仿形或除雜之后的兩個(gè)層120和130的邊緣和顏色輪廓。仿形過程，或者是除雜過程，包括移除不需要的介質(zhì)層部分。
[0043]上述彩色3D打印過程提供了多種優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)同時(shí)從兩側(cè)打印介質(zhì)層時(shí)，所發(fā)生的圖像擴(kuò)散會(huì)更少，由此提供了更好的圖像特征維度控制。在打印層之間無顏色交互發(fā)生，這確保了所需圖像的逼真度。膠印能夠使實(shí)體(例如，上述打印模塊)在遠(yuǎn)離進(jìn)行層的仿形和層壓的地方進(jìn)行打印。這樣做帶來了眾多優(yōu)點(diǎn)，諸如，在3D層組裝之前進(jìn)行原型制作和顏色調(diào)節(jié)(如下面將描述的)以及在仿形和粘結(jié)中能夠充分利用仿形和層粘結(jié)模塊530。
[0044]本教導(dǎo)還提供了一種3D物體色域映射方法，其對(duì)待打印的表面的朝向進(jìn)行分析，從而適應(yīng)性地打印出其強(qiáng)度使得所有表面的總強(qiáng)度歸一化的顏色。如上面所提及的，可將3D物體的各個(gè)層彩色打印在重合位置處的一側(cè)或兩側(cè)上，從而形成透印區(qū)域。各個(gè)層存在有三個(gè)刻面，即:水平前側(cè)(朝上)、水平后側(cè)(朝下)和成型(切割)后的垂直壁。還將理解的是，3D物體成品的各表面可具有暴露于光線下的百分比不同的前/后/垂直表面。
[0045]為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，根據(jù)本實(shí)施例的方法包括:對(duì)待打印的層的表面朝向進(jìn)行分析，以適應(yīng)性地修改打印至該層的顏色。該方法可配置為:在組裝多個(gè)層時(shí)，使得3D物體的所有表面的總強(qiáng)度歸一化。該過程暗示了要進(jìn)行進(jìn)一步的色域映射，該色域映射包括附加的維度，即:相對(duì)于分層方向的角度。由于色域映射通常已經(jīng)是三維變換，所以，新的操作最多是四維的:三基色(如RGB) +角度。
[0046]圖19中示出了 4D變換的示例的視覺表示。標(biāo)示為附圖標(biāo)記700的XY色度圖的圖形用于表示輸入和輸出色域，這已經(jīng)是讓該圖示變成可能的3D空間的2D可視化。三角形710是原始2D打印機(jī)色域的表示，而三角形720是取決于角度而映射的輸出色域。雖然本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)理解的是，在可能的輸入角度范圍內(nèi)可能存在有輸出色域值的連續(xù)性，但是，仍然在0°、45°和90°處示出了三個(gè)離散的輸出色域圖形。
[0047]例如，對(duì)輸入顏色空間進(jìn)行取值并映射至0°刻面可能意味著可以打印該值的去飽和版本，由此暗示輸出色域會(huì)更?。涣硪环矫?，映射至90°刻面可能意味著可以將完全飽和的顏色打印在紙上，但是，該顏色可隨即通過上述仿形處理進(jìn)行去飽和處理。之后，兩個(gè)輸出均可向觀察者呈現(xiàn)相同的視覺效果。
[0048]該方法可包括:限定由多個(gè)表面形成的3D物體，在3D物體內(nèi)對(duì)多個(gè)表面中的各個(gè)單獨(dú)表面進(jìn)行識(shí)別，以及，針對(duì)多個(gè)表面中所選擇的表面，對(duì)3D物體的所有表面的總顏色強(qiáng)度進(jìn)行歸一化。該方法可應(yīng)用在用于從多個(gè)層形成彩色3D物體的打印模塊中，并且可包括:對(duì)待打印的各個(gè)層的表面朝向進(jìn)行分析，以適應(yīng)性地修改打印至該層的顏色。該方法可配置為:在組裝多個(gè)層時(shí)，對(duì)3D物體的所有表面的總顏色強(qiáng)度進(jìn)行歸一化。
[0049]該方法可包括:確定將在多個(gè)層中的各個(gè)層上使用的油墨。該方法還可包括:為多個(gè)層中的各個(gè)層確定介質(zhì)類型。由此，可以為多個(gè)層中的各個(gè)層確定介質(zhì)和油墨組合。然后，可根據(jù)至少一個(gè)校準(zhǔn)3D物體，基于經(jīng)驗(yàn)為所采用的各種油墨和/或介質(zhì)類型確定映射函數(shù)。該至少一個(gè)校準(zhǔn)3D物體可包括若干3D試件。
[0050]通過采用色度計(jì)來對(duì)若干具有不同壁角度的3D試件進(jìn)行測(cè)量以及通過在0°到90°的壁角度范圍內(nèi)繪制顏色強(qiáng)度與壁角度的關(guān)系曲線，可為所采用的各種油墨和/或介質(zhì)類型確定映射函數(shù)。這種技術(shù)在若干不同的應(yīng)用中都是比較有利的。例如，如果由于上述去飽和的緣故，垂直表面的原始顏色強(qiáng)度測(cè)得是水平表面的原始顏色強(qiáng)度的80%，那么，映射過程可將水平表面的強(qiáng)度降低20%，從而為正交3D形狀形成均勻的顏色強(qiáng)度。
[0051]就常規(guī)2D色域映射來說，映射函數(shù)可能具有可從所測(cè)得的數(shù)據(jù)處獲知的不同的復(fù)雜度------這可能就限定了如何能在軟件中實(shí)現(xiàn)函數(shù)。
[0052]實(shí)際的變換可根據(jù)輸入顏色空間坐標(biāo)和用于各輸出顏色坐標(biāo)的刻面角度來進(jìn)行描述，由下面的等式1-3表示，其中，X值表示輸入顏色空間的維度，而Y值表示輸出空間:
Y1=^ (X11 X2, X3, θ ) Eq.1
Wm Θ)Eq.2
Wm Θ)Eq.3
對(duì)于輸入和輸出均采用RGB顏色空間以及刻面角度Θ的具體示例來說，用于生成紅色輸出的函數(shù)將轉(zhuǎn)化為等式4-6中給出的函數(shù):
RffrO^Gi, Bi, Θ)Eq.4
G =f^RuG1, B1, Θ)Eq.5
B0=LO^GilBi, Θ)Eq.6
所采用的實(shí)際函數(shù)對(duì)于正接受審查的制造技術(shù)以及該技術(shù)是如何隨著角度變化來改變顏色來說是特定的。從最不復(fù)雜到最復(fù)雜，以下方法中的任何一種都可以采用，盡管將會(huì)理解的是，本教導(dǎo)不應(yīng)視為局限于這些示例性設(shè)置:
1、線性關(guān)系:這其實(shí)就是，所有測(cè)定值均處于同一直線上并且通過根據(jù)角度將尺度系數(shù)應(yīng)用至原始數(shù)據(jù)值而得到?？蓪⒐潭ㄋ木S尺度應(yīng)用至可通過等式7-9描述的輸入坐標(biāo)。值[a…P]是得自顏色校準(zhǔn)的常數(shù)。
[0053]Y1=BX^bX2+cX3+d Θ +e Eq.7 Y2=fX1+gX2+hX3+i Θ +jEq.8 Y3=kX1+mX2+nX3+o Θ +p Eq.9
2、多項(xiàng)式:如果關(guān)系比較復(fù)雜以至于不能通過線性變換進(jìn)行描述，但是仍然通過連續(xù)函數(shù)進(jìn)行了表示，那么，可采用多項(xiàng)式變換。為了簡(jiǎn)潔起見，在描述了三階多項(xiàng)式的等式10中僅給出了一個(gè)顏色輸出I?？蓪⑺x擇的多項(xiàng)式函數(shù)應(yīng)用至原始數(shù)據(jù)，得出映射值。值[a…η]也是得自顏色校準(zhǔn)的常數(shù)，但是這些常數(shù)與等式7-9中的常數(shù)無關(guān)。
[0054]Y1=aX1+bX12+cX13+dX2+eX22+fX23+gX3+hX32+iX33+j Θ +k Θ 2+m Θ 3+n Eq.10
必須指出的是，線性變換只是多項(xiàng)式方法的一階實(shí)現(xiàn)。顯然，對(duì)于更高階的多項(xiàng)式而言，這可能就會(huì)變得不實(shí)用。
[0055]3、不規(guī)則:在這種情況下，函數(shù)可能不是平滑函數(shù)或者可能具有大量的拐點(diǎn)。由于多項(xiàng)式近似可能太過于復(fù)雜，所以可能需要使用查找表(LUT)。這可能還需要更多的測(cè)量數(shù)據(jù)來完整地定義該表。在這種情況下，將[1?,?, Θ]中的各個(gè)四元組直接映射到用于[Y1,Y2,Y3]中每一個(gè)的不同的存儲(chǔ)輸出值。這些值可通過校準(zhǔn)推導(dǎo)得出并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。例如，如果各個(gè)值[X1, χ2，χ3，Θ]以及輸出坐標(biāo)是由八位組成，那么維度因子可能會(huì)發(fā)揮作用，由此產(chǎn)生的LUT針對(duì)三個(gè)輸出中的每一個(gè)來說，其大小可能需要是~4.3ΜΒ。實(shí)際上，在校準(zhǔn)階段也不太可能收集到這種程度的數(shù)據(jù)量，所以，一種更加現(xiàn)實(shí)的方法可能就是:將用于LUT的數(shù)量足夠的數(shù)據(jù)點(diǎn)聚集起來，以提供可接受的誤差容限，然后在四維中于這些數(shù)據(jù)點(diǎn)之間進(jìn)行插值來產(chǎn)生所需要的值。插值方案可以是線性插值、樣條插值或任何其他所需的方法。
[0056]回到在LOM設(shè)備中的白紙上進(jìn)行彩色打印的示例，背景顏色可以是近乎白色或接近中性色。在這種情況下就有可能實(shí)施更加簡(jiǎn)單的僅修改飽和值的變換方法。對(duì)于顏色空間(諸如，RGB)，由于飽和調(diào)節(jié)需要對(duì)所有三個(gè)顏色值(即，減少所有R、G和B，以降低顏色飽和度)進(jìn)行修改，所以，該方法并未有著多大優(yōu)勢(shì)。然而，也存在有采用飽和度作為其中一個(gè)坐標(biāo)的顏色空間，例如，HSV (色調(diào)-飽和度-值)和HSL (色調(diào)-飽和度-亮度)。如果采用了這些空間中的其中一個(gè)空間，那么該變換就變成了二維函數(shù)。例如，對(duì)于HSV的情況，H值和V值僅僅是從輸入到輸出圖像的復(fù)制，并且，如等式11所述，僅對(duì)S進(jìn)行了變換。
[0057]S0=g(Si, Θ )Eq.11
如上所述，此處所采用的函數(shù)g可再次以多項(xiàng)式、LUT等來實(shí)現(xiàn)，但是優(yōu)點(diǎn)在于僅進(jìn)行了單次變換并且維度更低。
[0058]如上所述，為了描述3D色域映射函數(shù)的特征，校準(zhǔn)步驟中要求有所采用的3D制造過程。在該過程中，可將一系列樣品顏色打印在其刻面具有不同的角度的測(cè)試件上。在這些測(cè)試件上都沒有采用顏色修改，從而可測(cè)得不同角度對(duì)不同顏色的影響。然后，可采用顏色測(cè)量裝置從各刻面讀取結(jié)果。顏色測(cè)量裝置可以是與發(fā)光體(如D65) —起使用的色度計(jì)，或者，為了獲得準(zhǔn)確性更低的結(jié)果，甚至可以是簡(jiǎn)易的平板掃描儀。圖20中示出了八邊形測(cè)試件的基本示例，盡管可能需要更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但是該示例可提供針對(duì)0°、45°和90°的顏色值。
[0059]在已經(jīng)聚集了足夠的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之后，可能需要進(jìn)行一些初步分析，以選擇出映射函數(shù)。例如，如果僅對(duì)飽和度進(jìn)行修改，那么，可使用如上所述的簡(jiǎn)單二維變換。同樣，也可通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查并且(可能的話)曲線擬合至一個(gè)多項(xiàng)式來選擇出映射函數(shù)；作為替代方案，可將原始數(shù)據(jù)插入LUT中，該LUT稍后可為具體值進(jìn)行插值。在選擇映射函數(shù)時(shí)，所要求的顏色準(zhǔn)確度也可是一個(gè)應(yīng)用依賴型選擇因子。
[0060]已經(jīng)詳細(xì)描述的示例應(yīng)用是基于紙的LOM類型制造的應(yīng)用，其中，對(duì)物理介質(zhì)進(jìn)行仿形處理改變了顏色的可視效果。然而，可將3D色域映射過程應(yīng)用到大多數(shù)用于對(duì)3D制造物體上色的方法中，而在這些方法中，在表面的角度與所施加的顏色之間存在有相關(guān)性。另一個(gè)示例是將物體成品噴涂或噴墨打印到不同的角度表面上。由于墨滴或顏料滴可能會(huì)受到重力影響，例如，向上噴涂到底表面上可能會(huì)比向下噴涂到頂表面上帶來更少的油墨。在這種情況下，也可應(yīng)用色域映射來實(shí)現(xiàn)正常的效果。
[0061]在根據(jù)本教導(dǎo)提供的一個(gè)配置中，3D物體色域映射方法可由集成在根據(jù)本教導(dǎo)的打印模塊中的3D物體色域映射引擎來執(zhí)行。如上面所提及的，可使用軟件方案來實(shí)施3D物體色域映射引擎。在計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行的計(jì)算機(jī)軟件程序可執(zhí)行上述3D物體色域映射方法。該程序可存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的合適計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。3D物體色域映射引擎可配置為與仿形模塊接口連接，從而可操作地識(shí)別3D物體的單獨(dú)邊緣表面，并且選擇性地對(duì)這些邊緣表面實(shí)行顏色施加。仿形模塊配置為對(duì)多個(gè)介質(zhì)層中的各個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層進(jìn)行仿形處理，以在3D物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的3D形狀。
[0062]計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可移除存儲(chǔ)裝置或不可移除存儲(chǔ)裝置，例如，記憶卡、磁盤驅(qū)動(dòng)、磁帶驅(qū)動(dòng)以及在磁性介質(zhì)和光學(xué)介質(zhì)上進(jìn)行記憶存儲(chǔ)和檢索的光學(xué)驅(qū)動(dòng)。存儲(chǔ)介質(zhì)可包括可移除的和不可移除的易失性介質(zhì)和非易失性介質(zhì)，并且可在眾多配置中的任何一個(gè)中提供，例如，RAM、ROM、EEPR0M、閃存、DC-ROM、DVD、或其他光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)、磁帶盒、磁盤、或其他磁性存儲(chǔ)裝置、或任何其他存儲(chǔ)器技術(shù)或可用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且可由處理單元存取的介質(zhì)。上述3D物體色域映射方法可采用任何用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法或技術(shù)(例如，計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序模塊)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置上。存儲(chǔ)裝置可以是上述打印模塊或LOM系統(tǒng)的一部分。
[0063]本教導(dǎo)還提供了介質(zhì)(例如，紙)和針對(duì)3D彩色打印進(jìn)行優(yōu)化的油墨。根據(jù)本教導(dǎo)的實(shí)施例，用于3D彩色打印的介質(zhì)可設(shè)計(jì)為在介質(zhì)主體中有著濃度降低的施膠劑并且在介質(zhì)的兩個(gè)表面上有著濃度降低的施膠劑。
[0064]此外，在制造期間或者制造之后，可將非離子表面活性劑的溶液作為后處理表面噴劑對(duì)介質(zhì)進(jìn)行處理，比如，乙氧基化的2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7- 二醇，其是一種乙氧基化炔二醇，在水中時(shí)濃度介于0.1%到1.0%之間。
[0065]當(dāng)介質(zhì)以這種方式構(gòu)成并且用水基和染料著色劑噴墨油墨(或者，水與水中的乙醇的混合物)進(jìn)行打印時(shí)，油墨流體可快速地被介質(zhì)吸收并且快速地滲透介質(zhì)的厚度。
[0066]關(guān)于在彩色3D打印中使用的油墨，本教導(dǎo)提供了一種設(shè)計(jì)為易于接受的并且在介質(zhì)的整個(gè)厚度上易于被介質(zhì)吸收的油墨。這可通過添加可減小油墨表面張力的表面活性劑來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步地確保了油墨能夠滲透大多數(shù)的纖維素介質(zhì)類型。這對(duì)于常規(guī)桌面噴墨打印而言是違背直覺的，在常規(guī)桌面噴墨打印中，理想的情況是:基本上保持顏色僅滲透介質(zhì)的表面，而使得介質(zhì)的主體中無油墨。油墨組成可包括非離子表面活性劑，如乙氧基化的2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7- 二醇，其是一種乙氧基化炔二醇，在油墨中的濃度介于0.1%到1.0%之間。油墨組成中的其余成分可包括:水(75%-85%)、水溶性染料(達(dá)到5%)、如甘油酯等濕潤(rùn)劑(達(dá)到5%)、抗菌劑和乙醇(達(dá)到8%)。常規(guī)2D噴墨油墨的表面張力為34-38dynes/cm ;然而，根據(jù)本教導(dǎo)，對(duì)于3D打印，理想的情況是將油墨的表面張力減小到低于30dynes/cm。本發(fā)明人已經(jīng)示出了通過添加1%的乙氧基化炔二醇來將油墨的表面張力減小到約為26 dynes/cm的值，使得油墨能夠快速地被紙吸收。
[0067]在3D彩色膠印過程期間，可將附加信息打印到各個(gè)層的頁邊空白中，以提供糾錯(cuò)和構(gòu)建指令。各個(gè)打印層可包括可由仿形模塊讀取并且核實(shí)待進(jìn)行仿形處理的該層處于正確的序列中的序列碼。各個(gè)打印層可包括將序列中的介質(zhì)類型告知予仿形模塊的代碼。介質(zhì)是指在3D制造過程中使用的基板，可以是纖維素紙。然而，其他介質(zhì)類型也可采用，并且可包括:聚合物膜、金屬箔、陶瓷粉末浸潰的紙張、金屬粉末浸潰的紙張、聚合物粉末浸潰的紙張、水溶性紙以及由石蠟制成的基板。代碼可通知仿形銑床，特定層要求不同的仿形過程方案(例如，更慢的切割，或者由于厚度更厚或難以切割的介質(zhì)類型而進(jìn)行的更深的切割)。例如，代碼可通知仿形銑床，接下來的三層具有相同的輪廓。并且通知其執(zhí)行多層切割。介質(zhì)也可包括介質(zhì)對(duì)齊標(biāo)記，這些介質(zhì)對(duì)齊標(biāo)記通知仿形銑床如何將各介質(zhì)層相對(duì)于仿形銑床臺(tái)對(duì)齊。
[0068]根據(jù)本教導(dǎo)，在打印的3D物體構(gòu)建中可能存在兩個(gè)材料區(qū)域:
a)粘結(jié)區(qū)域一在該區(qū)域中的介質(zhì)層可牢固地粘結(jié)在一起。成品物體可由這些層構(gòu)成；
b)粘性區(qū)域一在該區(qū)域中的介質(zhì)層可以是臨時(shí)支撐層。這些層可以不牢固地粘結(jié)在一起(粘性)，這樣，當(dāng)從打印介質(zhì)堆疊中去除不需要的支撐材料以使3D打印物體顯露出來時(shí)，這些層可在除雜期間輕易地分開。
[0069]針對(duì)接近粘結(jié)區(qū)域的若干層，可以對(duì)粘性區(qū)域中的材料進(jìn)行彩色編碼。這種彩色編碼可以是紅色交叉影線區(qū)，由于永久粘結(jié)層位于這些彩色影線區(qū)之下，所以，這些彩色影線區(qū)在除雜期間指導(dǎo)除雜技術(shù)人員小心地進(jìn)行除雜。圖16圖示了在除雜之后待形成的3D物體的平面圖和橫截面圖。3D物體可包括多個(gè)彩色3D介質(zhì)層120。圖17圖示了在打印之后且在除雜之前的3D物體的平面圖和橫截面圖。3D物體可包括多個(gè)介質(zhì)物體層，各介質(zhì)物體層包括粘結(jié)區(qū)域127和粘性區(qū)域128。在粘性區(qū)域中的若干層可打印有交叉影線圖案。在3D打印過程中，粘性區(qū)域可與3D打印物體一起打印，從而使得在3D物體的粘結(jié)層之上的若干粘性層可打印有交叉影線圖案，以表明實(shí)體物體就在旁邊。在打印之后，3D物體和粘性廢料(包含交叉影線材料層)可能會(huì)共同存在于一個(gè)粘性和粘結(jié)介質(zhì)層的完整塊中。
[0070]在除雜期間可將未標(biāo)記的粘性層剝離。當(dāng)?shù)竭_(dá)彩色交叉影線區(qū)域時(shí)，除雜技術(shù)人員可以小心進(jìn)行操作，直到到達(dá)實(shí)體物體為止。圖18示出了隨著粘性材料的去除而顯露出來的實(shí)體3D打印金字塔結(jié)構(gòu)。在圖18中，交叉影線區(qū)域由更暗的陰影區(qū)域表示。這些區(qū)域可以小心地去除?？墒褂妙伾a和/或其他標(biāo)記來指示構(gòu)建物體的鄰近區(qū)域。圖19是在除雜過程中的彩色3D物體的示例的攝影圖像，而圖20是在已經(jīng)執(zhí)行了除雜之后的完整彩色3D物體的攝影圖像。顯然，借助著色過程將目標(biāo)3D物體從切割區(qū)域劃開，能夠確保在去除粘性材料期間不會(huì)損壞最終的3D物體。
[0071]本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)理解，上述彩色打印過程可在獨(dú)立于仿形和層粘結(jié)模塊的模塊中執(zhí)行。然而，作為替代方案，打印模塊可集成在仿形和層粘結(jié)模塊中，從而可首先執(zhí)行彩色打印過程，然后再是粘結(jié)和仿形。在本實(shí)施例中，打印過程不是膠印，相反，該打印過程集成在組裝過程中。本教導(dǎo)進(jìn)一步提供了一種包括打印模塊和分離的仿形和層粘結(jié)模塊的LOM系統(tǒng)，其用于切割單獨(dú)3D物體介質(zhì)層并將這些單獨(dú)層粘結(jié)在一起形成3D物體成品。在這種情況下，彩色打印相對(duì)于粘結(jié)和仿形來說就是“膠版”打印。同樣，將會(huì)理解的是，根據(jù)本教導(dǎo)的油墨可用在打印模塊中。進(jìn)一步地，如上所述，3D物體色域映射方法可在根據(jù)本教導(dǎo)的打印模塊或LOM系統(tǒng)中執(zhí)行。
[0072]在本說明書中使用時(shí)，術(shù)語“包括(comprises/comprising)”是指存在所陳述的特征、整體、步驟或部件，但并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、部件或其組合。
[0073]盡管已經(jīng)參考某些示例性設(shè)置對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，將會(huì)理解的是，并不旨在將本發(fā)明的教導(dǎo)局限于這類設(shè)置，因?yàn)?，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以做出修改。這樣，將會(huì)理解的是，本發(fā)明只有在根據(jù)所附權(quán)利要求視為必要時(shí)才受到限制。
【權(quán)利要求】
1.一種配置為形成彩色三維(3D)物體的分層物體制造(LOM)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: a.3D物體色域映射模塊，其配置為限定由多個(gè)表面形成的3D物體并且提供與所限定的3D物體一致的打印機(jī)制，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為對(duì)待打印的多個(gè)介質(zhì)層中的各個(gè)介質(zhì)層的表面朝向進(jìn)行分析，以適應(yīng)性地修改打印至該層的顏色；以及 b.打印機(jī)，其配置為根據(jù)所述打印機(jī)制對(duì)所述多個(gè)層中的各個(gè)層的第一表面的至少一部分進(jìn)行彩色打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括校對(duì)機(jī)，其配置為將所述多個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層組裝，形成所述3D物體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)和校對(duì)機(jī)配置來使得所述打印機(jī)在將單獨(dú)介質(zhì)層與先前打印層進(jìn)行核對(duì)之前對(duì)該層實(shí)行打印。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為在核對(duì)之前施加所述顏色。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為在核對(duì)期間施加所述顏色。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述校對(duì)機(jī)包括粘結(jié)模塊，其配置為粘結(jié)所述多個(gè)介質(zhì)層中的各個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述粘結(jié)模塊配置為使用水基粘合劑。
8.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為打印各個(gè)所述介質(zhì)層的第二表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，在第一和第二表面上進(jìn)行打印在操作上減少了圖像滲色，并且，無論物體的表面的角度如何，都保持了顏色準(zhǔn)確性。
10.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為向所述多層中各個(gè)層的所述第一表面的至少一部分施加多種顏色。
11.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，包括仿形模塊，其配置為對(duì)所述多個(gè)介質(zhì)層中的各個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層進(jìn)行仿形處理，以在所述3D物體內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的3D形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為與所述仿形模塊接口連接，以可操作地識(shí)別所述3D物體的單獨(dú)邊緣表面并且選擇性地對(duì)這些邊緣表面實(shí)行顏色施加。
13.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為在所述3D物體內(nèi)對(duì)所述多個(gè)表面中的各個(gè)單獨(dú)表面進(jìn)行識(shí)別。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，配置為:針對(duì)所述多個(gè)表面中所選擇的表面，實(shí)現(xiàn)所述3D物體的所有表面的總顏色強(qiáng)度的歸一化。
15.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為:在組裝所述多個(gè)層時(shí)，對(duì)所述3D物體的所有表面的總顏色強(qiáng)度進(jìn)行歸一化。
16.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)制為所述多個(gè)層中各個(gè)層限定油墨。
17.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為為所述多個(gè)層中各個(gè)層限定介質(zhì)類型，所述系統(tǒng)配置為當(dāng)形成所述3D物體時(shí)使用所限定的介質(zhì)類型。
18.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，配置為為所述多個(gè)層中各個(gè)層限定油墨和介質(zhì)組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述3D物體色域映射模塊配置為通過使用至少一個(gè)校準(zhǔn)3D物體，基于經(jīng)驗(yàn)為所采用的各油墨和/或介質(zhì)類型確定映射函數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，配置為接收表示若干3D試件的測(cè)量值的數(shù)據(jù)，所述測(cè)量值包括反映了使用顏色測(cè)量裝置和發(fā)光體所測(cè)量的不同壁角度的數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述顏色測(cè)量裝置包括色度計(jì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述映射函數(shù)包括線性映射函數(shù)、多項(xiàng)式映射函數(shù)或不規(guī)則映射函數(shù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述映射函數(shù)包括不規(guī)則映射函數(shù)時(shí)，使用查找表(LUT)來確定所述映射函數(shù)。
24.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，配置為在確定所述打印機(jī)制時(shí)在打印機(jī)油墨與所述介質(zhì)層的本色之間實(shí)行混色。
25.—種配置為將多個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層組裝形成彩色三維(3D)物體的分層物體制造(LOM)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: a.打印機(jī)，其配置為對(duì)多個(gè)層中的各個(gè)層的第一表面的至少一部分進(jìn)行彩色打印，并且對(duì)所述介質(zhì)層的第二表面的相應(yīng)部分進(jìn)行彩色打印，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)，從而在可操作地打印所述第二表面時(shí)在所述介質(zhì)層中提供透印區(qū)域；以及 b、一種配置為將所述多個(gè)單獨(dú)介質(zhì)層組裝形成所述3D物體的校對(duì)機(jī)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)和校對(duì)機(jī)配置為使得所述打印機(jī)在將單獨(dú)介質(zhì)層與先前打印層進(jìn)行核對(duì)之前對(duì)該層實(shí)行打印。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為在核對(duì)之前施加所述顏色。
28.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為在核對(duì)期間施加所述顏色。
29.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，包括粘結(jié)模塊，其配置為粘結(jié)所述多個(gè)層中的各個(gè)單獨(dú)層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中，所述粘結(jié)模塊配置為使用水基粘合劑。
31.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為使用足以大致地滲透所述介質(zhì)層的一半厚度的油墨來分別打印所述第一和第二表面。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中，在第一和第二表面上進(jìn)行打印在操作上減少了圖像滲色，并且，無論物體的表面的角度如何，都保持了顏色準(zhǔn)確性。
33.根據(jù)任何一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中，所述打印機(jī)配置為向所述多個(gè)單獨(dú)層中的各個(gè)單獨(dú)層的所述第一表面的至少一部分施加多種顏色。
34.一種用于在3D物體介質(zhì)層中提供透印區(qū)域的彩色3D物體介質(zhì)層打印模塊，所述模塊包括: 打印機(jī)，其配置為對(duì)3D物體介質(zhì)層的第一表面進(jìn)行彩色打印以創(chuàng)建第一圖像，并且對(duì)所述3D物體介質(zhì)層的第二表面進(jìn)行彩色打印以創(chuàng)建第二圖像，所述第二表面與所述第一表面相對(duì)；以及 其中，所述模塊配置為將所述第二表面呈現(xiàn)給所述打印機(jī)，從而使所述第一和第二圖像重合，并且，在可操作地打印所述3D物體介質(zhì)層的第二表面時(shí)，在所述3D物體介質(zhì)層中提供透印區(qū)域。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的模塊，其中，所述打印機(jī)配置為使用足以大致地滲透所述介質(zhì)層的一半厚度的油墨來分別打印所述第一和第二表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的模塊，其中，在第一和第二表面上進(jìn)行打印在操作上減少了圖像滲色，并且，無論物體的表面的角度如何，都保持了顏色準(zhǔn)確性。
37.根據(jù)權(quán)利要求34至36所述的模塊，其中，所述打印機(jī)包括打印頭滑架，其配置為在打印期間掃描物體介質(zhì)層的整個(gè)寬度。
38.根據(jù)權(quán)利要求34至36所述的模塊，其中，所述打印機(jī)包括頁寬陣列打印頭。
39.根據(jù)權(quán)利要求34至38所述的模塊，進(jìn)一步包括雙面模塊，其中，所述雙面模塊在將所述介質(zhì)層呈現(xiàn)給所述打印機(jī)用于打印所述第二表面之前可操作地將所述介質(zhì)層倒轉(zhuǎn)。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的模塊，包括第一和第二打印頭滑架，其配置為同時(shí)在所述物體介質(zhì)層的所述第一和第二表面上打印。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的模塊，包括第一和第二頁寬陣列打印頭，其配置為同時(shí)在所述物體介質(zhì)層的所述第一和第二表面上打印。
42.根據(jù)權(quán)利要求34至41中任一項(xiàng)所述的模塊，配置為使得所述介質(zhì)物體層在水平放置時(shí)進(jìn)行打印。
43.根據(jù)權(quán)利要求34至41中任一項(xiàng)所述的模塊，配置為使得所述介質(zhì)物體層在垂直放置時(shí)進(jìn)行打印。
44.根據(jù)權(quán)利要求34至43中任一項(xiàng)所述的模塊，配置為在所述物體介質(zhì)層的所述第一和第二表面上將圖像對(duì)齊。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的模塊，其中，所述打印機(jī)配置為在所述物體介質(zhì)層的所述第一和第二表面上打印對(duì)齊裝置，所述模塊配置為使用所述對(duì)齊裝置在所述第一和第二表面上的圖像之間提供對(duì)齊。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的模塊，其中，所述打印機(jī)配置為打印對(duì)齊裝置，所述對(duì)齊裝置組合形成十字準(zhǔn)線。
47.根據(jù)權(quán)利要求34至36中任一項(xiàng)所述的模塊，其中，所述打印機(jī)可操作地在所述物體介質(zhì)層上打印附加信息，從而為仿形和層粘結(jié)模塊提供誤差校正和構(gòu)建指令。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的模塊，其中，所述打印機(jī)可操作地在所述物體介質(zhì)層的粘性區(qū)域上打印附加信息，所述物體介質(zhì)層包括粘結(jié)區(qū)域和粘性區(qū)域。
49.根據(jù)權(quán)利要求47或48所述的模塊，其中，所述附加信息包括可由所述仿形和層粘結(jié)模塊讀取的代碼。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的模塊，其中，所述代碼包括核實(shí)待進(jìn)行仿形的層處于正確的序列中的序列碼。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的模塊，其中，所述代碼包括將所述介質(zhì)層的介質(zhì)類型告知予所述仿形和層粘結(jié)模塊的介質(zhì)類型代碼。
52.根據(jù)權(quán)利要求49至51中任一項(xiàng)所述的模塊，其中，所述代碼包括通知所述仿形和層粘結(jié)模塊將要執(zhí)行的切割類型的仿形過程方案。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的模塊，其中，所述仿形過程方案通知所述仿形和層粘結(jié)模塊執(zhí)彳了多層切割。
54.根據(jù)權(quán)利要求47至53中任一項(xiàng)所述的模塊，其中，所述附加信息包括通知所述仿形和層粘結(jié)模塊如何對(duì)齊各介質(zhì)層的介質(zhì)對(duì)齊標(biāo)記。
55.根據(jù)權(quán)利要求34至54中任一項(xiàng)所述的模塊，其中，所述第一表面包括所述介質(zhì)層的前平坦表面，并且，所述第二表面包括所述介質(zhì)層的后平坦表面。
56.根據(jù)權(quán)利要求34至55中任一項(xiàng)所述的模塊，配置為重復(fù)所述過程，以形成多個(gè)3D物體介質(zhì)層。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的模塊，其中，采用含有用于由所述多個(gè)3D物體介質(zhì)層形成的3D物體的圖像信息和顏色信息的打印文件，所述打印機(jī)可操作地打印所述多個(gè)3D物體介質(zhì)層。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的模塊，其中，針對(duì)各個(gè)層，所述打印文件包括一系列前表面-后表面圖像對(duì)。
59.根據(jù)權(quán)利要求34至58中任一項(xiàng)所述的模塊，其集成在根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)中。
60.一種在彩色3D物體制造方法中使用的3D物體色域映射方法，包括:限定由多個(gè)表面形成的3D物體，在所述3D物體內(nèi)對(duì)所述多個(gè)表面中的各個(gè)單獨(dú)表面進(jìn)行識(shí)別，以及，針對(duì)所述多個(gè)表面中所選擇的表面，對(duì)所述3D物體的所有表面的總顏色強(qiáng)度進(jìn)行歸一化。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，所述方法應(yīng)用在用于從多個(gè)層形成彩色3D物體的打印模塊中，所述方法包括:對(duì)待打印的各層的表面朝向進(jìn)行分析，以適應(yīng)性地修改打印至該層的顏色。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，所述方法配置為:在組裝所述多個(gè)層時(shí)，對(duì)所述3D物體的所有表面的總顏色強(qiáng)度進(jìn)行歸一化。
63.根據(jù)權(quán)利要求61或62所述的方法，所述方法包括:為所述多個(gè)層中的各個(gè)層確定油墨。
64.根據(jù)權(quán)利要求61或62所述的方法，所述方法包括:為所述多個(gè)層中的各個(gè)層確定介質(zhì)類型。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，包括:為所述多個(gè)層中的各個(gè)層確定油墨和介質(zhì)組口 ο
66.根據(jù)權(quán)利要求63至65中任一項(xiàng)所述的方法，包括:通過使用至少一個(gè)校準(zhǔn)3D物體，基于經(jīng)驗(yàn)為所采用的各種油墨和/或介質(zhì)類型確定映射函數(shù)。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的方法，包括:使用顏色測(cè)量裝置和發(fā)光體對(duì)具有不同壁角度的若干3D試件進(jìn)行測(cè)量，并且，在0°到90°的壁角度范圍內(nèi)，繪制顏色強(qiáng)度與壁角度的關(guān)系曲線。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中，所述顏色測(cè)量裝置包括色度計(jì)。
69.根據(jù)權(quán)利要求66至68中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述映射函數(shù)包括線性映射函數(shù)、多項(xiàng)式映射函數(shù)或不規(guī)則映射函數(shù)。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的方法，包括:當(dāng)所述映射函數(shù)包括不規(guī)則映射函數(shù)時(shí)，使用查找表(LUT)。
71.根據(jù)權(quán)利要求60至70中任一項(xiàng)所述的方法，其中，適合的打印顏色包括在打印機(jī)油墨與所述介質(zhì)層的本色之間的混色。
72.根據(jù)權(quán)利要求60至71中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法由根據(jù)權(quán)利要求34至59中任一項(xiàng)所述的打印模塊執(zhí)行。
73.根據(jù)權(quán)利要求60至72中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法用在LOM系統(tǒng)中。
74.根據(jù)權(quán)利要求60至72中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法用在噴印或噴墨打印系統(tǒng)中。
75.—種在計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行上時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求60至74中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)軟件程序。
76.根據(jù)權(quán)利要求75所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，所述計(jì)算機(jī)軟件程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。
77.根據(jù)權(quán)利要求75或76所述的計(jì)算機(jī)軟件程序，所述計(jì)算機(jī)軟件程序在根據(jù)權(quán)利要求34至59中任一項(xiàng)所述的打印模塊中實(shí)施。
78.一種用于彩色3D打印的油墨，包括減小所述油墨的表面張力以使得所述油墨能夠被所述打印介質(zhì)吸收的潤(rùn)濕劑。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的油墨，其中，所述潤(rùn)濕劑包括非離子表面活性劑。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的油墨，其中，所述非離子表面活性劑包括乙氧基化炔二醇。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的油墨，其中，所述乙氧基化炔二醇在所述油墨中的濃度介于0.1%到1.0%之間。
82.根據(jù)權(quán)利要求78至81中任一項(xiàng)所述的油墨，包括:濃度介于75%到85%之間的水、濃度達(dá)到5%的水溶性染料、濃度達(dá)到5%的濕潤(rùn)劑、抗菌劑和濃度達(dá)到8%的乙醇。
83.一種用于彩色3D打印的介質(zhì)，包括纖維素紙、聚合物膜、金屬箔、陶瓷粉末浸潰的紙張、金屬粉末浸潰的紙張、聚合物粉末浸潰的紙張、水溶性紙或由石蠟制成的基板中的一種。
84.一種用于快速原型以形成彩色3D物體的分層物體制造(LOM)系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求34至59中任一項(xiàng)所述的打印模塊。
85.根據(jù)從屬于權(quán)利要求47至59中任一項(xiàng)時(shí)的權(quán)利要求84所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)配置為根據(jù)所述附加信息對(duì)3D物體介質(zhì)層的堆疊進(jìn)行仿形和粘結(jié)。
86.根據(jù)權(quán)利要求84或85所述的系統(tǒng)，使用根據(jù)權(quán)利要求78至82中任一項(xiàng)所述的油m
O
87.根據(jù)權(quán)利要求84至86所述的系統(tǒng)，使用根據(jù)權(quán)利要求83所述的介質(zhì)。
88.根據(jù)權(quán)利要求84至86中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至33中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。
89.根據(jù)權(quán)利要求84至86中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求60至74中任一項(xiàng)所述的方法。
90.一種如上文中參考附圖所描述的用于快速原型的分層物體制造(LOM)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK104470704SQ201380038124
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】詹姆斯·特拉弗, 飛利浦·基南, 芬坦·麥科馬克, 康納·麥科馬克 申請(qǐng)人:Mcor科技有限公司