二次元または三次元オブジェクトから三次元オブジェクトおよびテクスチャ加工基板を製作する自動化された方法
複製の長さが1つのスケール係数で変えられ、複製中に生成されたイメージの深さは、第2のスケール係数で変えられる複製が製作される。複製は、三次元の物品、アートワーク、またはその表面にトポグラフィを持つ他の二次元部材(ブラシストロークなど)から、またはその上にトポグラフィのないピクチャが載っている二次基板から製作することができ、複製に適用されるトポグラフィは、ピクチャ中に存在するオブジェクトのコンピュータによる解釈に基づいて製作される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オリジナルのオブジェクトを利用する、三次元オブジェクト、またはテクスチャ加工表面を持つ基板(例えば、トポグラフィまたはその中のレリーフパターンを形成するために圧力および/または真空成形などにより処理された比較的薄いシート)の生産に関するものである。オリジナルオブジェクトは、それ自体、三次元オブジェクトであるか、または、それとは別に、非テクスチャ基板(例えば、写真)であってよい。特に好ましい一実施形態では、この方法は、オリジナルのオブジェクトよりも大きいまたは小さい複製を生産することに関するものであり、複製において、Z次元の複製の深さ、つまり複製のテクスチャは、出発オブジェクトから異なる程度までスケーリングされ、次いでXおよび/またはY次元の出発オブジェクトの長さまたは幅がスケーリングされる。
【背景技術】
【０００２】
原作の安価な複製のためのさまざまな技術が開発されている。例えば、真空成形で使用する金型は、液体シリコーンゴム化合物を原作の表面に塗布し、ゴム化合物を硬化させてゴム金型を生産することにより製作することができる。次いでその後、ゴム金型を使用して、金属製の金型を製作し、次いで、これを使用して複製を作成する。このようなプロセスは、原作の物理的完全性を危険に曝す可能性があるため認可を制限されている。したがって、原作を複製する他の方法は、原作をコピーする芸術的才能を有する人を用いてアートワークを製作し、次いでこれを使用して、真空成形に使用される金型を製作することを含む。したがって、原作を損傷する危険性はない。例えば、米国特許第3,748,202号、米国特許第3,880,686号、米国特許第4,001,062号、米国特許第4,971,743号、および米国特許第5,958,470号を参照されたい。このアプローチの欠点の1つは、原作を損傷する危険性を回避するために、異なるアートワークを複製するたび毎に芸術家を雇わなければならないことである。さらに、複製は、コピーであり、オリジナルではない。さらに、アートワークは、芸術家がコピーを製作するために時間が与えられなければならないため、損傷の危険を冒すことなく短時間のうちに複製することはできない。
【０００３】
また、エンボシングダイを製作し、次いでこれを使用して複製を製作することも知られている。例えば、米国特許第5,182,063号を参照のこと。
【０００４】
オリジナルであろうとコピーであろうと金型が技術作品から製作される場合、オス金型が最初に製作される。オス金型は、その後、メス金型を製作するために使用され、次いで、メス金型は、熱成形プラスチックシートを真空形成するために使用される。メス金型は、オス金型の表面上に、オス金型から硬化し、金型から放されたときに、オス金型中に存在する逆テクスチャを持つメス金型を形成する、好適なキャスタブル材料(castable material)を注ぎ込むことにより作製することができる。このようなキャスタブル材料は、硬化する際に収縮する傾向を持つ。例えば、エポキシ樹脂は、硬化プロセスにおいてかなりの収縮を生じる。したがって、キャスタブル収縮性材料の使用に関連する問題を解消するために、メス金型が製作されるときに発生する収縮を考慮してオス金型を十分に大きくするとよい。したがって、オリジナルのピクチャを撮り、デジタルデータとして格納し、次いで、シート上にプリントするとよい。ピクチャイメージは、ピクチャのオリジナルのサイズから拡大寸法サイズにまで拡大され、長さおよび幅は、メス金型がオリジナルの注ぎ込まれた状態から硬化状態まで収縮する程度に合わせて拡大される。硬化化合物は、プリントされた拡大イメージ内にブラッシングされ、オリジナルのピクチャイメージのブラシストロークを複製し、それによりオス金型を作成する。次いで、メス金型は、キャスタブル収縮性材料をオス金型に注ぎ込み、キャスタブル収縮性材料を硬化させることにより製作される。米国特許第6,444,148号を参照のこと。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このアプローチの欠点の1つは、複製中のテクスチャは、これもまた、オリジナルのコピーであるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、テクスチャ加工基板または三次元オブジェクトであってよい複製の自動生産を行う方法および装置が提示され、既存の二次元イメージ(例えば、非テクスチャピクチャなどの非テクスチャ基板)または三次元オブジェクト(オリジナルの油絵または乗用車など)の電子ファイルを取得すること、およびオリジナルオブジェクトのサイズ(XおよびY次元の長さおよび/または幅)の比が一方の基準でスケーリングされ、Z次元のオブジェクトのテクスチャまたは深さが、異なるスケールでスケーリングされる複製を製作することを含む。
【０００７】
テクスチャ加工基板は、その中にトポグラフィまたはレリーフパターンを持つキャリア部材のことを指すのに使われる。基板は、典型的には、長さおよび幅が材料の厚さに比べて比較的大きい一定の広がりの材料(例えば、シート)である。基板の一実施例は、真空またはプレス成形で使用される熱成形プラスチックのシートである。例えば、一実施形態では、複製は、看板、ポスターなどとして使用することができるか、または複製は、ピクチャの複製であってもよい。そのような場合、基板は、基板内に備えられるレリーフパターンを除き本質的に平坦である。つまり、そこに用意されるレリーフパターンを除く、基板の表またはイメージ配置面(つまり、基板の長さおよび幅)は、二次元平面内に広がっている。このような使用の他の実施例としては、基板を時計、製品パッケージング、カレンダー、旗、下げ札、パネルなどの表面として使用することが挙げられる。また、基板は、湾曲しているか、または他の形態をとりうることも理解されるであろう。例えば、基板自体は、ペン、時計本体、マグカップ、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣料品(例えば、Tシャツのフロントパネル)、プレート、帽子などの消費者製品または配布可能物の外面の一部または全部に施されるように構成することが可能である。したがって、このような消費者オブジェクトは、従来の方法により形成され、基板は、本質的にこのようなオブジェクトの装飾表面仕上げをもたらすためにこのような消費者製品の外面の一部または全部に施されることができる。
【０００８】
基板は、長さ、幅、および深さを持つので三次元オブジェクトであることは理解されるであろう。しかし、基板は、その上にイメージが載っている場合があるが、トポグラフィまたはレリーフパターンを持たない場合がある。このような基板の一実施例は、写真である。写真イメージは、二次元である。したがって、このような基板は、非テクスチャ基板である。
【０００９】
三次元オブジェクトは、本明細書では、深さが単に物品を作る材料の厚さだけで表されない物品を指すために使用される。例えば、マグカップまたはカップは、マグカップを作る材料の厚さよりも大きい深さを持つ。本発明の他の実施形態によれば、複製は、三次元オブジェクトの一部または全部として使用することができる。したがって、複製は、ペン、時計本体、マグカップ、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣料品(例えば、Tシャツのフロントパネル)、プレート、帽子など一部または全部を形成することができる。例えば、三次元複製が人の三次元複製であるか、または油絵の複製である場合、三次元複製を持つ基板は、マグカップの円筒面を形成するために使用することが可能であるか、またはそれとは別に、マグカップの円筒本体として使用することが可能である。したがって、人は、その家族の一員の三次元複製またはイメージがマグカップの一部として一体形成されるオリジナルの芸術作品の三次元複製を有するマグカップを取得することが可能である。例えば、マグカップの場合、マグカップは、ブロー成形、射出成形、回転成形、または金型を使用する他の知られている製造プロセスにより製作することができる。トポグラフィは、マグカップが、形成されたときに、選択されたトポグラフィを含むようにマグカップに組み込むことができる。
【００１０】
例えば、オリジナルオブジェクトは、オリジナルの油絵(テクスチャ加工基板)であってよい。XおよびY次元の複製の長さおよび幅は、例えば、オリジナルのサイズの1/4とすることができる。このような場合、ブラシストロークの次元(つまり、Z次元のブラシストロークの深さ)も、1/4でスケーリングされた場合、複製内のトポグラフィまたはレリーフパターンは、より微妙なものとなる。したがって、ブラシストロークは、現実的なものに見えない場合がある。本発明の1つの利点は、オブジェクトの長さおよび幅とは反対にテクスチャ(深さ)に対し異なるスケール係数を使用することにより、観察者から認知できる、また現実的であるテクスチャを複製に持たせることができるという点である。例えば、Z次元に使用されるスケール係数が1の場合、ブラシストロークは、油絵のサイズが変更されたとしてもオリジナルの油絵の実際のブラシストロークと同じトポグラフィを持つ。したがって、ブラシストロークは、現実的なもののように見える。
【００１１】
オリジナルのオブジェクトは、それとは別に、例えば、油絵または人物画の写真(非テクスチャ基板)とすることもできる。しかし、オリジナルの写真の被写体は、テクスチャを含む。したがって、オブジェクトのデジタルピクチャを撮り、コンピュータプログラムを使用して、写真の被写体のトポグラフィ/深さに関する情報を含む、作業ファイルを作成することができる。このようなアルゴリズムの一実施例は、米国特許第6,515,659号に記載されている。他のこのようなコンピュータプログラムは、当業で知られている。したがって、オリジナルのオブジェクトがテクスチャ加工面を持たない場合でも、オリジナルのオブジェクトの被写体に基づくテクスチャ加工面を複製に持たせることができる。
【００１２】
複製は、ポスター、看板などの広告であってよい。このような場合、広告は、好ましくは、数倍に拡大される(例えば、オリジナルのオブジェクトの長さおよび幅の約2倍から約500倍まで)。オリジナルのオブジェクトがテクスチャ加工面を持つ場合、またはコンピュータプログラムを使用してトポグラフィが作成される場合、複製はテクスチャ加工面を持つのが望ましいと考えられるが、そこでは、複製のテクスチャ加工面は、XおよびY次元で使用されるスケールに合わせて異なる倍率でスケーリングされる。例えば、ポスターまたは看板の場合、XおよびY次元で使用されるスケール係数よりも小さいスケール係数を使用するのが望ましいことがある。Z次元に対し同じスケール係数が使用される場合、Z次元における最大長は、オブジェクトが観察者に対し比例しているように見えないか、またはケース内に収まらない(例えば、ポスターがガラス製筐体に収められている場合)か、または複数の要素に露出されている場合に基板が次元的に不安定である(例えば、複製の一部が、重力のせいで、または強風に曝された場合に垂れ下がるか、または変形する場合がある)ような長さとすることができる。
【００１３】
他の実施例は、例えば、雑誌に載せられたテクスチャ加工広告である。このような場合、オリジナルのオブジェクトは、クライアントにより用意された標準印刷広告(例えば、非テクスチャ加工写真)とすることができる。このような場合、前述のように、コンピュータプログラムを使用して、テクスチャ加工複製に対しZ次元を実現することができる。しかし、この場合、オリジナルの写真に含まれる被写体の長さおよび幅に使用されるスケール係数は、オリジナルの写真の被写体の深さに合わせて異なるスケールでスケーリングされることが好ましい。例えば、Z次元におけるテクスチャ加工複製の深さは、XおよびY次元に対し使用されるスケーリングと比較して実質的に低いスケールでスケーリングすることができる。このような場合、広告は、大胆な外観を有し、ユーザの注意を引くが、印刷された刊行物(書籍、雑誌、ジャーナルなど)の中に含めることができる。
【００１４】
三次元複製が単調な複製とすることができることは理解されるであろう。例えば、基板に、オブジェクトのトポグラフィのみを持たせることができる。好ましくは、複製は、さらに、オリジナルのオブジェクトのイメージも配置される。オリジナルのオブジェクトの「イメージ」は、オブジェクトのピクチャを印刷することにより得られるようなオブジェクトの二次元複製と同等のものである。イメージは、オブジェクトを形成する1つまたは複数の要素の二次元データを含み、白黒でよいが、好ましくはカラーである。したがって、好ましい一実施形態では、三次元複製は、オブジェクトのイメージ(スケーリングされたXおよびYデータから得られる)およびオブジェクトのレリーフパターンまたはトポグラフィ(スケーリングされたZデータから導かれる)を含む。特に好ましい一実施形態では、三次元複製は、オブジェクトのイメージのカラー複製を持つ。
【００１５】
三次元複製を製作するために使用される実際の製作方法は、当業で指定される方法でよい。複製は、最初にイメージを基板上にプリントし、次いで基板を処理し(例えば、成形するか、または表面に三次元処理プロセスを施すことにより)トポグラフィを生成することにより製作することができる。例えば、スケーリングされたXYZデータは、金型を製作するために使用され、その後金型を使用して複製を製作する。したがって、スケーリングされたXYデータは、基板上にイメージ、好ましくはカラーイメージを印刷するために使用することができ、基板は、その後、三次元複製を製作する際に使用する金型に挿入される。成形プロセスの一実施例は、米国特許第5,958,470号に開示されている。
【００１６】
それとは別に、例えば、オブジェクトは、ブロー成形またはラピッドプロトタイピング技術(例えば、ロボットを使用し、コンピュータにより与えられる命令に基づき、プラスチック片の加熱を典型的には使用してくっつけることによりオブジェクトを組み立てる)により製作することができ、オブジェクトの二次元において色再現のある透明性を、レーザーステレオリソグラフィなどにより、オブジェクトおよびそれに付けられている非解放可能物の上のトポグラフィと揃えることができる。それとは別に、イメージを、塗装された金型またはダイに対して射出成形することによりオブジェクトに施すことができる。
【００１７】
それとは別に、スケーリングされたXYZデータは、複製を直接製作するために使用することができる。例えば、スケーリングされたXYデータは、基板上に(例えば、印刷プロセスにより)イメージ、好ましくはカラーイメージを施すために使用することができ、スケーリングされたZデータは、トポグラフィを直接作成するために使用することができる。例えば、トポグラフィは、Z次元における複数の深さを含む。Z次元における異なる深さは、Z方向の可変機械力を基板の表面に加えることにより基板内に形成することができる。可変機械力は、例えば、ドットマトリックス印刷ヘッド、デイジーホイール印刷ヘッド、Z次元で移動可能なピンのマトリックス、電子変形可能LCD、または当業で知られている他の手段により加えることができる。
【００１８】
金型は、当業で知られている手段により製作することができる。例えば、金型は、機械加工、レーザー切断、CNC機械加工、CNCレーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、および/または鋳造により製作することができる。
【００１９】
したがって、本発明の一実施形態では、オブジェクトの三次元複製を製作する提示される方法は、
(a)オブジェクトの作業イメージを表す電子データを取得し、作業イメージはオブジェクトの三次元表現を含み、オブジェクトの表現はXおよびY次元のそれぞれにおける長さおよびZ次元における複数の深さを持つことと、
(b)電子データを処理して、スケーリングされたXYZデータを取得し、XおよびYの少なくとも一方が第1のスケール係数でスケーリングされ、Zは、第2のスケール係数でスケーリングされ、第2のスケール係数は第1のスケール係数と異なることと、
(c)スケーリングされたXYZデータを使用して、基板上にオブジェクトの製作を製作することとを含む。
【００２０】
一実施形態では、ステップ(c)は、スケーリングされたXYZデータを使用して、金型を製作し、金型を使用して、複製を製作することを含む。
【００２１】
他の実施形態では、ステップ(c)は、スケーリングされたXYZデータを使用して、直接複製を製作することを含む。
【００２２】
他の実施形態では、処理は、
(a)オブジェクトの三次元表現のXおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための第1のスケール係数で電子データを処理して、第1のスケーリングされたデータセットを形成することと、
(b)オブジェクトの三次元表現のZ次元の複数の深さをスケーリングするための第2のスケール係数で第1のスケーリングされたデータセットを処理して、第2のスケーリングされたデータセットを形成することとを含み、
複製は、第2のスケーリングされたデータセットを使用して製作される。
【００２３】
他の実施形態では、ステップ(b)は、
(a)オブジェクトの三次元表現のXおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための第1のスケール係数で電子データを処理して、スケーリングされたXYデータを形成することと、
(b)第1のスケール係数に基づく、第2のスケール係数を表すルールを適用することにより電子データを処理して、スケーリングされたZデータを取得することとを含む。
【００２４】
他の実施形態では、オブジェクトの三次元表現のX次元における長さは、第1のスケール係数で変えられ、オブジェクトの三次元表現のZ次元における複数の深さは、第2のスケール係数で変えられ、三次元表現のY次元における長さは、第3のスケール係数で変えられ、第3のスケール係数は、第1のスケール係数の80から120%である。
【００２５】
他の実施形態では、この方法は、さらに、複製が現実的な外観のテクスチャを持つように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２６】
他の実施形態では、複製は、それぞれ長さを有するXおよびY次元、および複数の深さを有するZ次元を持ち、この方法は、さらに、人が複製を見たときに、XおよびY次元のそれぞれにおける複製の長さおよびZ次元における複製の複数の深さが同じスケール係数でスケーリングされたように見えるように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２７】
他の実施形態では、複製は、テクスチャを持ち、この方法は、さらに、テクスチャが認知可能なように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２８】
他の実施形態では、複製は、視覚的焦点を持ち、その方法は、さらに、複製の視覚的焦点を複製の選択された部分に配置するように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２９】
他の実施形態では、複製は、消費者製品の三次元表現を含み、視覚的焦点を持ち、この方法は、さらに、複製の視覚的焦点を消費者製品の焦点に配置するように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００３０】
他の実施形態では、第2のスケール係数は、定数である。
【００３１】
他の実施形態では、第2のスケール係数は、作業イメージ内の異なる位置で変化する。
【００３２】
他の実施形態では、オブジェクトは、人であり、第2のスケール係数に対する第1の値は、人の唇および眉毛のうちの少なくとも一方に使用され、第2のスケール係数に対する第2の値は、人の鼻に対し使用される。
【００３３】
他の実施形態では、複製は、オブジェクトよりも大きく、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の0.9から0.1倍の範囲内である。
【００３４】
他の実施形態では、複製は、オブジェクトよりも小さく、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の2から1,500倍の範囲内である。
【００３５】
他の実施形態では、複製は、オブジェクトよりも小さく、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の15から200倍の範囲内である。
【００３６】
他の実施形態では、オブジェクトは、二次元イメージを持ち、この方法は、さらに、二次元イメージから作業イメージを作成することを含む。
【００３７】
他の実施形態では、オブジェクトは、オブジェクトの写真またはスケッチを含み、この方法は、さらに、写真またはスケッチから作業イメージを作成することを含む。
【００３８】
他の実施形態では、オブジェクトは、テクスチャ加工面を持つアートワークを含み、テクスチャ加工面はZ方向に複数の深さを持ち、この方法は、さらに、アートワークから作業イメージを作成することを含む。
【００３９】
他の実施形態では、オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、この方法は、さらに、照明を特定の角度で、および/または特定の方向から、オブジェクトに当てて、結果として生じる影を生成することと、一連のイメージが撮られるときにオブジェクトの照明の角度および/または方向を変更することと、一連のイメージから結果として生じる影を解釈し、Z次元でのオブジェクトの複数の深さのマップを生成することとを含むステップによりオブジェクトから作業イメージを生成することを含む。
【００４０】
他の実施形態では、オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、この方法は、さらに、それぞれのイメージが特定の焦点または被写界深度を持つオブジェクトの一連のイメージを撮ることと、一連のイメージが撮られるときに焦点および/または被写界深度を変更することと、結果として生じる影を一連のイメージから解釈して、Z次元におけるオブジェクトの複数の深さのマップを生成することとを含むステップによりオブジェクトから作業イメージを生成することを含む。
【００４１】
他の実施形態では、オブジェクトは、アイデンティティを持つ特定の要素を含み、この方法は、さらに、基板のXおよびY次元とオブジェクトのXおよびY次元およびオブジェクトの表現のXおよびY次元の少なくとも一方に基づいて第1のスケール係数を決定することと、要素のアイデンティティに基づいて第2のスケール係数を選択することとを含む。
【００４２】
他の実施形態では、要素のアイデンティティは、乗用車、ボトル、人の全身イメージ、人の頭のイメージ、および樹木のうちの1つを含み、この方法は、さらに、要素のうちの少なくとも一部について第1のスケール係数と第2のスケール係数との間に所定の関係を与えること、および複製が製作されるときにこの関係を使用することを含む。
【００４３】
他の実施形態では、オブジェクトは、2つの要素を含み、この方法は、さらに、2つの要素について第1のスケール係数と第2のスケール係数との間に所定の関係を与えることと、複製が製作されるときにそれぞれの関係を使用することを含む。
【００４４】
他の実施形態では、この方法は、さらに、基板を使用して配布可能物を製作することを含み、配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む。
【００４５】
他の実施形態では、基板は、配布可能物の一部として一体形成され、配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む。
【００４６】
他の実施形態では、この方法は、さらに、ブロー成形、射出成形、または回転成形により基板を製作することを含む。
【００４７】
他の実施形態では、この方法は、さらに、複製が配置されている基板の少なくとも一部を取付け基板に与えて配布可能物を製作することを含む。
【００４８】
他の実施形態では、作業イメージは、第1の場所で作成され、コンピュータ可読ファイルに格納され、コンピュータ可読ファイルは、複製が製作される第2の場所に送られる。
【００４９】
他の実施形態では、第2の場所は、第1の場所から物理的に離れており、コンピュータ可読ファイルは、データ送信ネットワークを介して送信される。好ましくは、複製は、その後、顧客に出荷される。
【００５０】
他の実施形態では、複製は、スケーリングされたXYデータを使用して基板のサイズを決め、スケーリングされたZデータを使用して基板を処理し複製を三次元形態で製作することにより製作される。好ましくは、基板のZ次元における複数の深さは、基板に施される可変機械力により作られる。好ましくは、ドットマトリックス印刷ヘッド、デイジーホイール印刷ヘッド、ピンのマトリックス、または電気変形可能LCDを使用して、可変機械力を発生させる。好ましくは、基板の特定の部分に加えられる機械力は、複製のその特定の部分のZ次元における複数の深さに対応する。
【００５１】
他の実施形態では、金型は、機械加工、レーザー切断、CNC機械加工、CNCレーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、および/または鋳造により製作することができる。
【００５２】
他の実施形態では、金型は、ヒーターに関して移動し、金型は、複数のゾーンを持ち、この方法は、さらに、ゾーンの少なくとも一部の温度を独立に調節することを含み、それにより、基板のすべての部分は、金型の中で一般的に一様な加熱を受ける。
【００５３】
他の実施形態では、ゾーンの少なくとも一部は、冷却されるように構成され、この方法は、さらに、ゾーンの少なくとも一部に対し異なる量の冷却を行うことを含む。
【００５４】
他の実施形態では、基板は、多孔質であり、この方法は、さらに、成形工程において非多孔質層を多孔質基板に関連付けることを含む。
【００５５】
他の実施形態では、基板は、フレーム部材を含み、この方法は、フレームを製作することを含む。
【００５６】
他の実施形態では、作業イメージは、フレームのデザインを含み、この方法は、さらに、複製の一部としてフレームを一体形成することを含む。
【００５７】
他の実施形態では、この方法は、さらに、少なくとも1つのテクスチャ材料を基板の少なくとも一部分に施すことを含む。
【００５８】
他の実施形態では、この方法は、さらに、金属箔、金属粒子、布、皮革、研磨された透明ガラス、断片にされた透明ガラス、研磨された着色ガラス、断片にされた着色ガラス、透明シリコーン、着色されたシリコーン、木材粒子と結合剤、および石粒子と結合剤のうちからテクスチャ材料を選択することを含む。
【００５９】
他の実施形態では、作業イメージは、オブジェクトの陰イメージを基板上に作成するために使用される。好ましくは、基板は表面を持ち、基板は、表から見たときに一般的に凹であるように構成される。
【００６０】
他の実施形態では、オブジェクトは、アートワークを含み、この方法は、さらに、
(a)人に塗装器具を使ってアートワークに強調を施してもらうこと、
(b)人の動き、塗装器具の動き、および強調を行うために施される塗料の色のうちの少なくとも1つを表すデジタルデータを取り込むことと、
(c)動きにより生じる強調の少なくとも一部を機械的に複製に施すこととを含む。
【００６１】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取り込まれたデジタルデータを操作して強調の代替えサブセットを含む1つまたは複数のファイルを生成すること、およびこれらのサブセットのうちの少なくとも1つを複製に機械的に施すことを含む。
【００６２】
他の実施形態では、この方法は、さらに、ロボットを使用して、動きにより生じる強調の少なくとも一部を機械的に複製に施すことを含む。
【００６３】
他の実施形態では、スケール係数の1つは、1である。
【００６４】
他の実施形態では、この方法は、さらに、基板を処理して、複製の製作時に基板の剛性を一時的に弱めることを含む。
【００６５】
他の実施形態では、この方法は、さらに、基板の温度を高め、および/または化学的に基板を処理して基板の剛性を弱めることを含む。
【００６６】
他の実施形態では、基板は、薄いシートを含み、この方法は、さらに、オブジェクトのイメージを基板に施すことを含む。
【００６７】
他の実施形態では、スケーリングされたZデータは、基板にレリーフパターンを施すために使用され、この方法は、さらに、基板にレリーフパターンを形成するのに先立ち、スケーリングされたXおよびYデータを使用して、オブジェクトのイメージを基板に施し、それにより三次元複製を製作することを含む。
【００６８】
本発明の他の実施形態によれば、提供される方法は、
(a)イメージ基板の表面にイメージを与えることと、
(b)イメージ基板を取付け基板上に取り付けて複合製品を製作することと、
(c)複合製品内に三次元プロファイルを形成することとを含む。
【００６９】
一実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板としてプラスチックを、イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む。
【００７０】
他の実施形態では、この方法は、さらに、イメージ基板として透明プラスチックを選択することを含み、取付け基板は、表面の上に配置される。
【００７１】
他の実施形態では、イメージ基板は、裏面を持ち、この方法は、さらに、複合製品内に三次元プロファイルを形成するのに先立ち、第2の取付け基板をイメージ基板の裏面に取り付けることを含む。
【００７２】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板上に取り付けられた後にイメージ基板に蒸気を当てることと、取付け基板に熱を加えることと、複合製品に圧力を加えて複合製品中に三次元プロファイルを形成することとを含む。
【００７３】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板を赤外線に曝し、取付け基板を熱することを含む。
【００７４】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板の弱くされた部分を用意することを含み、これにより、取付け基板は、壊れることなく弱くされた部分に沿って曲げられる。
【００７５】
他の実施形態では、弱くされた部分は、スコア線を含む。
【００７６】
他の実施形態では、この方法は、さらに、ピクチャまたは芸術的作品をイメージとして与えることを含む。
【００７７】
本発明の他の実施形態によれば、提供される方法は、
(a)多孔質イメージ基板を備えることと、
(b)多孔質イメージ基板に蒸気を当てることと、
(c)成形作業時に非多孔質層を多孔質イメージ基板に関連付け、それにより三次元プロファイルがイメージ基板内に形成されることとを含む。
【００７８】
一実施形態では、この方法は、さらに、イメージ基板内に三次元プロファイルを形成するのに先立ちイメージ基板の表面にイメージを印刷することを含む。
【００７９】
他の実施形態では、この方法は、さらに、三次元プロファイルがイメージ基板内に形成された後に、非多孔質層と多孔質イメージ基板とを分離することを含む。
【００８０】
他の実施形態では、この方法は、さらに、イメージ基板の裏面に形成されたプロファイルの少なくとも一部を満たすことを含む。
【００８１】
他の実施形態では、この方法は、さらに、非多孔質層としてプラスチックを、イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む。
【００８２】
本発明の1つの利点は、オブジェクトの長さおよび幅と別に、Z次元におけるオブジェクトのトポグラフィまたは深さを別々に制御することにより、現実的なオブジェクトの拡大または縮小された複製を製作することができる点である。本発明の他の利点は、異なるスケール係数を使用することにより、広告、配布可能な消費者製品の製作、消費者商品のパッケージング、消費者商品の装飾、アートワーク複製などのさまざまな目的に適した三次元複製を得ることができ、三次元複製はユーザが認知でき、機械的に安定しているトポグラフィを備えるという点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
図1〜3は、三次元レリーフを持つピクチャが、出発ピクチャと異なるスケールで複製される本発明の好ましい一実施形態を例示している。この実施例では、ピクチャは、より小さなスケールで複製される。ピクチャは、交互に拡大することが可能であることが理解されるであろう。
【００８４】
図1に示されているように、「オリジナル」ピクチャまたはオブジェクト10は、長さXおよび幅Yを持つ。オブジェクト10は、基板12上に形成され、これは、乗用車のピクチャ14を含む。基板12は、表面またはイメージ配置面16を持つ。イメージ配置面16は、ピクチャ14に関連するレリーフパターンを除き本質的に平面的(つまり、二次元平面内に広がる)である。特に、図4に示されているように、ピクチャ14は、Z次元において複数の深さを持つ。例えば、直線2-2に沿った最大深さは、Z1により表される。他の部分では、ピクチャ14は、Z1よりも小さい、深さZ2を持つ。
【００８５】
オリジナルのオブジェクトは、まっすぐな側を持つ必要はなく、したがって、オブジェクトの異なる部分で測定した場合に複数の長さおよび幅を持つことができることは理解されるであろう。例えば、オブジェクト10は、卵形の油絵とすることが可能である。XY次元において正確な複製を実現するために、それぞれのX次元に対し使用されるスケール係数は、同じであり、それぞれのY次元に使用されるスケール係数は、同じである。参照を簡単にするため、Xデータは、X軸におけるすべての次元を参照し、Yデータは、Y軸におけるそれぞれの次元を参照し、Zデータは、Z軸におけるそれぞれの次元を参照する。長さのすべての部分が、同じスケール係数でスケーリングされる場合、参照を簡単にするため、最大長さは、単に、「長さ」と呼ぶことができ、スケール係数は、複製の所望の「長さ」に基づいてすることができる。同様に、最大幅は、「幅」と呼ぶことができる。
【００８６】
図1は、さらに、三次元ピクチャ22が基板20のイメージ配置面24上に形成されている基板20上に形成される、三次元複製18も示す。もう一度、三次元複製18は、最大高Z1'を持つ(図3参照)。他の場所では、ピクチャ22は、Z1'よりも小さい、最大高Z2'を持つ。したがって、オリジナルのオブジェクト12と三次元複製18は両方とも、レリーフパターンを持ち、それに応じて、三次元である。複製を製作する際に、オブジェクト10の長さと幅の両方が縮小されることは理解されるであろう。したがって、長さXが縮小され、長さX'が得られる。同様に、幅Yが縮小され、幅Y'が得られる。したがって、長さは、比X':Xに基づいて第1のスケール係数により縮小される。特に好ましい一実施形態では、幅Yは、同じスケール係数により変えられる、つまり、比Y':Yは、比X':Xと同じである。したがって、複製18の長さと幅の比は、オブジェクト10の長さと幅の比に比例する。オブジェクト10は、Z次元における複数の深さを持ち、Z1およびZ2を含む。Z次元における複数の深さは、第2のスケール係数により変えられ、図3にされているトポグラフィまたはレリーフパターン35が得られ、これはZ1'およびZ2'を含む。本発明の一実施形態によれば、第2のスケール係数は、第1のスケール係数と異なる。したがって、複製のトポグラフィは、複製18のサイズ設定と別に制御される。
【００８７】
図1に例示されている実施形態では、複製18は、オブジェクト10よりも小さい。したがって、スケール係数X':Xは、1未満である。好ましくは、複製18がオブジェクト10よりも小さい場合、第2のスケール係数、つまりスケール係数Z':Zは、第1のスケール係数の2から500倍であり、好ましくは、第1のスケール係数の15から200倍である。例えば、図3の実施例では、Xが3で、X'が1であった場合、スケール係数X':Xは、1/3となる、つまり、複製の長さは、オリジナル10の長さの1/3である。このような場合、Z次元におけるレリーフの深さが、同じスケール係数により変えられた場合、レリーフは、実質的に人の目につかない。したがって、第1のスケール係数よりも小さい値だけ第2のスケール係数を変えることが好ましい。したがって、レリーフは、長さと比例して縮小される。例えば、オブジェクト10は、オリジナルの油絵である場合、特定の一実施形態において、第2のスケール係数は本質的に1であることが好ましい。このような場合、イメージ配置面24上のレリーフは、複製18の長さおよび幅が縮小されるにもかかわらずオブジェクト10上で使用されるオリジナルのブラシストロークと同じ深さを持つ。
【００８８】
他の実施形態では、複製18は、実際には、拡大であってよい。このような場合、スケール係数X':Xは、1よりも大きい。このような場合、表面24のトポグラフィのスケーリングの程度は低いのが好ましい場合がある。例えば、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の0.99〜0.01倍とすることができる。したがって、複製18が、10倍のサイズに拡大された場合(ポスターの場合など)、表面24のトポグラフィの深さを、例えば、オリジナルのトポグラフィの2倍だけ変えることの望ましいと思われる(つまり、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の0.4倍である)。好ましくは、このスケール係数は、表面トポグラフィが、オリジナルとの視覚的および触覚的類似性を維持するように選択され、より好ましくは、表面トポグラフィは、最大10倍まで、最も好ましく最大3倍まで拡大される。
【００８９】
第2のスケール係数は、好ましくは、表面24上のテクスチャが人に認知されうるように調整される。これは、特に、複製18がサイズ縮小される場合にそうである。さらに、複製18が拡大であるか、またはオリジナル10よりもサイズが小さい場合に、第2のスケール係数は、好ましくは、複製18が現実的らしく見えるテクスチャを持つように選択されることも理解されるであろう。したがって、第1のスケール係数が増やされた場合、第2のスケール係数は、好ましくは、テクスチャの深さが同じ量だけ比例する形で増えず、それよりも低い割合で増えるように選択される。同様に、複製18がサイズ縮小される場合(つまり、第1のスケール係数は、1未満である)、複製18のテクスチャの深さは、それよりも低い割合で縮小されるか、または他の実施形態では、同じに保たれる(つまり、第2のスケール係数は、1である)。
【００９０】
第2のスケール係数が第1のスケール係数と同じ量だけ変化する場合、結果として、複製18ではテクスチャが異なる量だけスケーリングされた全体的な外観を有することができる。例えば、テクスチャを、複製が例えば看板に使用される場合のオブジェクトの長さおよび幅と同じ量だけスケーリングすることで、トポグラフィの深さが誇張されているように見える複製が得られる。したがって、第2のスケール係数は、複製18のトポグラフィの深さが自然に見えるように、それに応じて、第1のスケール係数と同じスケール係数によりスケーリングされたように見えるように選択されるのが好ましい。また、同じスケール係数を使用すると、結果として、複製の一部において、最大のレリーフが構造上弱く、風化により損傷を受けがちである可能性がある。
【００９１】
特に好ましい一実施形態では、Y軸のオブジェクトの幅は、好ましくは、X軸の長さと同じ量でスケーリングされる。したがって、スケール係数Y':Yは、好ましくは、スケール係数X':Xと同じである。したがって、オブジェクトの長さおよび幅は、比例して縮小される。いくつかの場合に、ハローウィンなどの季節の行事またはユーモアのあるイラストの視覚的効果を出すなどのために、オブジェクトの長さおよび幅を、可変量で縮小することができることは理解されるであろう。このような場合、第3のスケール係数Y':Yは、第1のスケール係数の80〜120%とすることができる。したがって、図3の実施例では、第1のスケール係数X':Xが1/3である場合、第3のスケール係数Y':Yは、0.27〜0.4の範囲とすることができる。
【００９２】
複製を製作するために、オブジェクト10の三次元表現を含む、オブジェクト10の作業イメージが取得される。作業ファイルは、あらかじめ取得され、必要になるまで保管しておくことができるか、または作成と使用を同時に行うことができる。作業イメージは、一方の場所で作成し、他方の場所に、電子メールで電子ファイルを送信するか、または作業ファイルを格納したCDまたはフラッシュドライブを送ることなどにより製作することができる。
【００９３】
オリジナル10は、オリジナルの芸術作品、物体(例えば、乗用車などの製品)、ピクチャ、または他の二次元イメージ(例えば、写真またはスケッチ)を含むことができる。いずれの場合も、オブジェクト10の三次元表現を含む、オブジェクト10の作業イメージを取得できる。オブジェクト10の三次元表現は、XおよびY次元のそれぞれにおける長さ、およびZ次元における複数の深さを持つ。オブジェクト10がトポグラフィを持つ場合、トポグラフィは、好適なスキャナまたは他のデバイスにより検出することができ、このデータは、作業イメージを定義する電子データに含めることができる。それとは別に、オブジェクト10は、ピクチャであってよい。そのような場合、ピクチャの中に示されている対象のトポグラフィまたはテクスチャは、イメージをスキャンし、コンピュータアルゴリズムを使用してそのピクチャに含まれる要素の三次元トポグラフィマップを作成することなど、当業で知られている手段により決定することができる。
【００９４】
例えば、図6を参照すると、オブジェクト10は、表面上にあおむけで配置することができるか、またはそれとは別に、フレーム上の適所に保持することができる。スキャンヘッド26は、移動可能なフレーム部材28および30を使うなどして、オブジェクト10上に移動可能なように配置される。図6に例示されているように、スキャンヘッド26は、フレーム28に固定される形で取り付けられ、フレーム28は、オブジェクト10に関して、モーター32などにより、移動可能なように取り付けられる。モーター32は、部材28を横方向に移動するように構成することができる。オブジェクト10は、固定されたフレーム36により適所に保持される、土台34上で支えることができる。フレーム部材30は、モーター38などにより、固定されたフレーム34に関して縦方向に移動可能なように取り付けられる。したがって、スキャンヘッドは、オブジェクト10のイメージ配置面16上を横切る破線の矢印40により表される格子パターンで移動できるようにすることができる。それとは別に、スキャンヘッド26は、任意のパターンで移動することができる。
【００９５】
コンピュータ42は、モーター32および38に接続され、信号をモーターに送信し、モーターでスキャンヘッド26を移動させることができる。コンピュータ42は、適宜、モーター32、38からのフィードバック、または他の補助センサ(図に示されていない)からのフィードバックを受け取り、スキャンヘッド26の位置を確認することができる。したがって、特定の場所のトポグラフィの深さは、XY平面内のスキャンヘッドの位置と正確に一致させることができる。他の実施形態では、スキャンヘッド26は、固定位置に保持され、オブジェクト10は、スキャンヘッド26に関して移動させることが可能であることは理解されるであろう。それとは別に、オブジェクト10とスキャンヘッド26は両方とも、同時に動いていることも可能である。
【００９６】
オブジェクト10がトポグラフィを持つ場合、スキャンヘッドは、超音波、レーザー反射、光学/写真スキャン技術、機械的プローブ検査など、当業で知られている手段により、オブジェクト10のトポグラフィの所定の位置の深さを決定する。このデータは、コンピュータ42に送信され、そこで、アートワークの三次元トポグラフィマップが作成される。この三次元トポグラフィマップ(作業イメージ)は、X、Y、およびZ軸におけるそれぞれの要素の座標を表す電子データを含むことができる。代わりに、従来の座標測定機を使用して、このようなトポグラフィマップを作成し、メモリに格納することが可能であり、これはコンピュータまたは機械可読である。オブジェクト10が二次元のピクチャである場合、スキャンヘッド26は、イメージ内に存在する陰影に基づく補間、存在する、または特定の距離および角度からオブジェクトの専用照明により形成される陰影に基づく補間、超音波またはそれよりも高い周波数の反射/吸収トポグラフィマッピング技術、または当業で知られている他の技術を使用して、オブジェクト10に示される要素の三次元トポグラフィを表すデータを取得することが可能と思われる。
【００９７】
他の一実施形態では、オブジェクト10は、三次元オブジェクトとすることができる。例えば、図5に示されているように、オブジェクト10は乗用車である。オブジェクト10の作業ファイルは、当業で知られている手段により取得することができる。例えば、図5に示されているように、カメラ44を使用して、オブジェクト10の一連のピクチャを撮ることができる。これらのピクチャは、フィルム上に取り込まれ、その後デジタイズされ、コンピュータに送られるようにできる。それとは別に、カメラ44で複数のデジタルピクチャを撮り、コンピュータ46にダウンロードすることができる。一実施形態では、1つまたは複数の照明48が用意される。異なる方向から一連のピクチャを撮ることができ、その一方で、異なるイメージまたはピクチャにおいて、異なる陰影が生成される光48から与えられる光の角度および/または方向が変化させられる。コンピュータ46は、好適なアルゴリズムを使用して、結果として得られる陰影を解釈し、Z次元におけるオブジェクト10の複数の深さのマップを作成することができる。使用することが可能な他の方法は、オブジェクト10の一連のピクチャを撮るか、またはイメージを生成することを含み、それぞれのピクチャまたはオブジェクトは、特定の焦点または被写界深度を持ち、焦点および/または被写界深度は、ピクチャの一連のイメージを撮るときに変更される。このような場合、コンピュータ46は、適切なアルゴリズムを使用して、一連のイメージまたはピクチャから結果として得られる陰影を解釈し、複数の深さオブジェクト10およびZ次元のマップを作成することができる。レーダーを代わりに使用することが可能である。
【００９８】
デジタルデータが取得されると、デジタルデータはメモリ中に格納され、その後、スケーリングされたXYZデータを生成するために操作することができる。例えば、図6に示されているように、デジタルデータは、データ記憶ユニット50に電子的に格納することができる。データ記憶装置50は、カメラ用メモリカード、コンピュータのハードドライブ、zipドライブ、CDなどとしてよい。データ記憶ユニット50はオブジェクト10の作業イメージを表す電子データを含み、オブジェクト10のX、Y、およびZ次元に関するデータを含む。したがって、データは、XおよびY軸のそれぞれにおける少なくとも1つの次元およびZ軸における少なくとも2つの長さを表し、好ましくは、XおよびY軸のそれぞれにおける少なくとも1つの次元およびZ軸における複数の深さを表す。データは、乗用車などのオブジェクトの場合などに、X、Y、およびZ軸において複数のデータ点を持つことができることは理解されるであろう。このデータは、コンピュータまたは他の計算デバイス42に供給され、スケーリングされたXYデータ52およびスケーリングされたZデータ54を生成し、次いで、これらのデータは、後から使用するためにデータ記憶ユニット56に格納される、および/またはすぐに使用される。
【００９９】
一実施形態では、この方法は、オブジェクト10の三次元表現のXおよびY次元のうちの少なくとも1つ(および好ましくは両方)の長さをスケーリングする第1のスケール係数でデータ記憶ユニット50内の電子データを処理して、スケーリングされたXおよびYデータとオリジナルのZデータを持つ第1のスケーリングされたデータセットを供給し、その後オブジェクトの三次元表現のZ次元における複数の深さをスケーリングする第2のスケール係数で第1のスケールデータセットを処理して、次いで第2のデータ記憶ユニット56内に格納することができる第2のスケーリングされたデータセットを供給することを含むことができる。
【０１００】
それとは別に、この方法は、オブジェクト10の三次元表現のXおよびY次元のうちの少なくとも1つ(および好ましくは両方)の長さをスケーリングする第1のスケール係数でデータ記憶ユニット50に格納されている電子データを処理して、スケーリングされたXYデータを供給し、第1のスケール係数に基づく、第2のスケール係数を表すルールを適用して、スケーリングされたX、Y、およびZデータが次いで第2の記憶ユニット56に格納されるスケーリングされたZデータを取得することにより電子データを処理することを含むことができる。例えば、Z次元がスケーリングされる範囲は、X次元がスケーリングされる範囲に基づいてプリセットアルゴリズムに基づき変えられる。
【０１０１】
それとは別に、コンピュータ42は、要素認識アルゴリズムを含むことができ、特定の要素または一連の要素がプリセットされたまたは所定の第2のスケール係数に応じてスケーリングされる一連のルールを用いてプログラムすることができる。例えば、オブジェクト10は、アイデンティティを持つ特定の要素(例えば、図7の場合には乗用車)を含むことができ、第2のスケール係数は、乗用車である特定の要素に基づき選択することができる。オブジェクト10の1つまたは複数の要素のアイデンティティに基づく第2のスケール係数選択は、自動化することができるか、または手動とすることもできることは理解されるであろう(つまり、要素の認識は、システムのオペレータが行い、オペレータは設定された所定のルールに基づき第2のスケール係数を選択することができる)。例えば、要素は、乗用車、ボトル、人の全身イメージ、人の頭のイメージ、樹木とすることができ、所定の関係は、前記要素の少なくとも一部、および好ましくはそれぞれについて第1のスケール係数と第2のスケール係数との間であらかじめ決定されることができる。オブジェクトが2つまたはそれ以上の要素を含み、それぞれの要素が使用される第1のスケール係数と第2のスケール係数との間の所定の関係を持つ場合、第1の要素は、その特定の要素について使用される第1のスケール係数と第2のスケール係数との間の所定の関係を使用して複製することができ、第2の要素は、第2の要素に対する第1のスケール係数と第2のスケール係数との間の所定の関係を使用してスケーリングすることができる。
【０１０２】
例えば、この技術は、顔の複製を作成する場合に使用することが可能である。図7は、顔のピクチャ22が配置された複製18の上面図を示している。図7は、さらに、直線9-9に沿った断面を含む。断面は、人の髪、および耳、口、鼻、目、および眉毛を含む、人のさまざまな特徴を通過する。断面は、上面図の異なる部分が断面内に示されているようなトポグラフィと相関するように図7において向き付けられる。例えば、破線58は、顔の耳の高さを示すが、破線60は、鼻の高さを示している。したがって、本発明の一実施形態によれば、顔のそれぞれの部分は、Z次元において同じ量だけスケーリングすることが可能である。それとは別に、人の顔の異なる部分をさまざまな量でスケーリングすることが可能である。例えば、ピクチャを1/5のサイズに縮小し(第1のスケール係数は0.2である)、第2のスケール係数が一定であった場合、複製18内のトポグラフィにより、顔のいくつかの特徴は、本質的に平坦なものとなりうる(つまり、見る人にとって検出可能なトポグラフィがない)。例えば、唇および眉毛は、顔の皮膚と同一平面上にあるように見えることがある。したがって、本発明の好ましい一実施形態によれば、スケール係数の第1の値は、高さの変動が小さい顔の特徴(例えば、唇、眉毛、あご骨のうちの少なくとも1つ)に使用することができ、またスケール係数の第2の値は、高さの変動がより顕著な顔の特徴(例えば、鼻、頬骨、額)に使用することができる。そのため、第2のスケール係数の第1の値を使用することが可能であり、この結果、唇および/または眉毛に対する複製18の認知可能なトポグラフィが得られ、また第2のスケール係数の第2の値は、人の唇および/または眉毛の高さの縮小率よりも大きな割合で人の鼻の高さを縮小するように選択することが可能である。したがって、顔のいくつかの特徴は、相対的平坦であるが、顔の他の特徴は、比較的平坦さが小さい。したがって、基板20のイメージ配置面24よりも過剰に上に伸びている大きい方の高さを持つ顔の部分(例えば、鼻)なしで顔のそれぞれの部分に対するレリーフを形成するトポグラフィを得ることが可能である。同様に、オブジェクトが拡大される場合、第2のスケール係数の異なる値を使用して、人の鼻の高さを、人の唇および/または眉毛の高さの拡大率よりも小さい割合で拡大することが可能である。
【０１０３】
このような他の実施形態の他の実施例は、図8に示されている。図8では、複製18は、ブドウ62のピクチャとボトル64のピクチャを含む。図8の断面10-10に示されているように、ブドウは、比較的押さえたトポグラフィを持つ(つまり、イメージ配置面24の上のトポグラフィの最大高は、表面24よりも上のボトル64の最大高に比べて比較的小さい)。したがって、ボトル64のトポグラフィは、ブドウ62のと比べて実質的に顕著である。この実施例では、複製18が拡大である場合、ブドウ62に使用される第2のスケール係数の値は、比較的小さかったが、ボトル64に使用される第2のスケール係数は、比較的大きかったことは理解されるであろう。それとは別に、この実施例では、複製18が縮小スケールで製作される場合、ブドウ62に使用される第2のスケール係数の値は、ボトル64に使用される第2のスケール係数の値よりも実質的に大きいことは理解されるであろう。
【０１０４】
さらに他の実施形態は、図9および9Aに示されている。この実施形態では、複製18は、腕時計66および木68のピクチャを含む。この特定の実施形態では、図9Aに示されているように、腕時計のみがトポグラフィを持つ。したがって、腕時計66と木68に対してスケール係数の異なる値が使用されたことは理解されるであろう。実際、木68について選択された、スケール係数の値は、木68が平坦なトポグラフィを持つように選択された(図9Aに示されているように表面24よりも上に伸びていなかった)。本発明のこの実施形態の1つの利点は、三次元トポグラフィレリーフは、複製18の視覚的焦点となる位置に与えることが可能であるか、または複製18の視覚的焦点となる位置で強調されることが可能であるという点である。この方法で、第2のスケール係数の選択、または複製の視覚的要素の一部に対する第2のスケール係数の使用は、消費者の注意を複製の特定の部分に引き付けるように選択されることが可能である。そのため、図9の実施例では、複製は、腕時計の広告とすることが可能である。見ている人の視覚的注意を腕時計に位置付けるように第2のスケール係数を選択することにより(複製18の残り部分のトポグラフィと比較して腕時計のトポグラフィを強調することなどにより)、広告の視覚的焦点を腕時計にシフトさせることが可能であるか、または腕時計の視覚的外観を強調することが可能であり、これにより、広告が消費者に対し及ぼす効果を強調することができる。
【０１０５】
本発明の実施形態による複製を製作するために使用することができる、金型は、当業で知られている手段により、製作することができる。金型は、加法的または減法的プロセスにより作ることができる。減法的方法は、例えば金属のブロックから材料を取り出すことを含む。加法的方法は、ラピッドプロトタイピング技術を使用することなどにより金型を組み立てることを含む。好ましい一実施形態では、金型70は、レリーフパターン72が中に形成されるように漆喰、高温プラスチック、エポキシ、アルミニウム、または他の金属から製作される。好ましくは、金型は、結果として得られる成形基板のトポグラフィに著しい劣化を引き起こすことなく、少なくとも約1000回、好ましくは少なくとも約10,0000回、最も好ましくは少なくとも約1,000,000回金型を使用できる十分な強度を持つ材料から作られる。金型70は、1つまたは複数のカッター76を使ってCNC機械加工レリーフパターン72により表面74内に製作することができる。レーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、及び鋳造などの、真空またはプレス形成金型を製造する他の方法を使用することができる。
【０１０６】
プレスおよび/真空成形で使用する場合、ドリル80など、当業で知られている手段により一連の穴78を形成することができる。ドリル穴78は、好ましくはレリーフパターン72の一部または一番下の部分にドリルであけられ、プレスおよび/または真空形成作業時に空気を金型を通して逃がすことができる。
【０１０７】
金型は、エンボス加工作業とは反対に、成形作業、好ましくは真空および/またはプレス形成で使用するのに適しているのが特に好ましい。典型的には、エンボス加工ダイは、エンボス加工ダイの中のレリーフ要素の高さとレリーフ要素の頂部の幅とのアスペクト比が1:1以下となる。したがって、エンボス加工ダイに備えられるレリーフ内の要素の高さが1cmの場合、エンボス加工ダイの中の要素の幅は、典型的には少なくとも1である。したがって、レリーフ要素は、ダイ中のレリーフ要素の高さと少なくとも同じ、および一般的にはそれよりも大きい幅を持つ。このような構造は、エンボス加工ダイが作業時にかなり磨耗したり裂けたりし、エンボス加工ダイ中のレリーフパターンが、要素の幅が要素の高さよりも小さい場合にたちまち劣化するときに使用される。対照的に、本発明によれば、ダイ中のレリーフ要素の幅は、好ましくは、レリーフ要素の高さよりも小さい。したがって、ダイは、エンボス加工により利用可能な細部以上に細かい細部を持つ複製を製作することができる。したがって、エンボス加工ダイ中の要素の幅と要素の高さとの比は、好ましく1未満である。
【０１０８】
金型が製作されると、次いで、金型を使用し、基板連続シートまたは複数の個々の基板のシートを使用して1つまたは複数の複製18を製作することができる。基板は、成形することができる基板であれば何でもよい。好ましくは、基板は、熱成形プラスチックまたはセルロースベース(例えば、紙、段ボール、またはペーパーマッシェ)である。熱成形プラスチックは、好ましくはポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ネオプレン、ポリエチレン、PETであり、好ましくは、PVC、最も好ましくはポリスチレンである。ネオプレンを使用する1つの利点は、ネオプレンは、可逆変形可能であり、したがってプロセスにおいて再利用できる点である。また、基板は、ポリ塩化ビニルまたはポリスチレンなどの不可逆的変形可能熱可塑性プラスチックとすることができることも理解されるであろう。このような場合、熱成形プラスチックは、当業で知られているように使用済み基板を研磨することによりリサイクルさせることができる。
【０１０９】
熱成形プラスチック基板は、厚さを0.002〜0.02インチ、好ましくは0.005〜0.015インチ、より好ましくは0.008〜0.012インチまでとすることができる。それとは別に、基板は、紙または段ボールなど多孔質であってもよい。このような場合、基板は、好ましくは、厚さ0.002〜0.025インチ、より好ましくは0.005〜0.02インチ、最も好ましくは0.008〜0.015インチまでである。基板は、水銀柱25インチの真空が基板に加えられたときに中を通る毎分基板1平方インチ当たり0.1立方インチを超える流れを許容する場合に多孔質と好ましくは考えられる。
【０１１０】
多孔質基板のプレス/真空成形を増強するために、好ましくは多孔質基板に、または多孔質基板を本質的にガス不浸透性にするために用意された非多孔質基板にコーティングを施し、真空形成および/またはプレス形成できるようにする。コーティングは、エチレン酢酸ビニルなどの化合物とすることができ、紙、またはそれとは別に、熱成形プラスチック、蒸着一酸化ケイ素または二酸化ケイ素、または熱硬化プラスチックなどのガス不浸透性層に施され、厚さは、0.0002から0.010インチ、より好ましくは0.005から0.005インチ、最も好ましくは0.001から0.003インチとすることができる。多孔質基板は、好ましくは、ガス不浸透性層(例えば、ネオプレンなどのエラストマー材料)と密接触し、圧力および/または真空をセルロースベース基板に加え、基板は金型に密接触させられ、それにより、セルロースベース基板は、オリジナルの芸術品の三次元表現とすることができる、金型の形状をとりうる。非多孔質シートは、さらに、成形作業時に金型の表面の形態を取り、多孔質基板に構造的強度を付与し、結果として得られる複製の耐久性を高める。それとは別に、非多孔質シートは、多孔質シートが成形された後に多孔質シートから取り外し可能であってもよい。例えば、ネオプレンシートは、多孔質シートに「静電気接着」され、イメージが形成された後に取り除くことが可能である。
【０１１１】
トポグラフィの付加的剛性が必要な場合は、成形基板の裏面(つまり、非イメージ配置面)を、漆喰などの鋳込材料で満たすことができることは理解されるであろう。
【０１１２】
トポグラフィを基板に適用する前に、オブジェクトのイメージは、好ましくは最初に、基板に施される。例えば、イメージは、オフセットリソグラフィ、シルクスクリーニング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、または染料昇華印刷のうちの1つまたは複数を含む当業で知られている手段により二次元イメージを基板に印刷することにより施すことができる。その後、基板に成形作業を行う。基板に印刷されるイメージは、好ましくは、当業で知られている手段により金型のトポグラフィと位置を揃えられる。例えば、基板が金型と同じサイズである場合、基板の外縁と金型とを位置揃えすることにより、イメージおよび基板は、そのイメージと一致するトポグラフィの特徴と位置を備えることができる。
【０１１３】
次いで、基板は、金型内に置かれ、圧力および/または真空が加えられ、基板内にトポグラフィまたはレリーフパターンを形成することができる。成形作業に先立って、またはその最中に、基板を処理し、基板の剛性を下げ、基板を裂いたり、他の何らかの形で損傷することなく、基板が金型のトポグラフィに適切に適合するようにできる。例えば、基板の温度を高くして、基板が金型のトポグラフィ内に容易に流れ込むか、またはプレスされるようにできる。それとは別に、1つまたは複数の化学薬品を基板に施して、基板の剛性を一時的に弱める。例えば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、またはABSは、メチルエチルケトン(MEK)に曝すことができる。MEKを使用すると、熱成形プラスチックは、一時的に軟化し、これにより、成形作業の効率が高まる。それとは別に、基板がセルロースベース(例えば、紙または段ボール)である場合、成形プロセスに先立って、またはその最中に、基板は蒸気に曝すことができる。電熱コイルなどの外部熱源を蒸気と併用して、セルロースベース基板を加熱することができ、また基板を水に曝してから加熱することができることは理解されるであろう。このような処理を行うと、基板は、さらに精細な細部を持ち、また利用される金型の寿命を延ばすことができる。それとは別に、セルロースベース基板は、ポリエステル樹脂でコーティングすることが可能である。ポリエステル樹脂を使用すると、セルロースベース基板を一時的に曲がりやすくすることができる。成形作業時に、熱が加えられると、樹脂は硬化する。樹脂が硬化すると、基板は堅くなる。したがって、ポリエステル樹脂などを使用した結果、イメージの耐久性が増した成形基板が得られる。それとは別に、コーンスターチなどのセルロース結合剤を使用することが可能である。
【０１１４】
図12および13は、多孔質基板を成形する方法を例示している。その中に示されているように、ネオプレンなどの圧力または真空変形可能非多孔質材料のシート82、および多孔質基板のシート84は、電熱要素86と88との間の加熱ユニット内に置かれるなどして、予熱される。蒸気源90は、多孔質セルロースベース基板84を蒸気に曝すために使用される。例えば、噴射ノズルは、加熱要素86、88の間に間欠的に備えられる。多孔質基板84が蒸気により加熱され、軟化された後(例えば、プリセットされた時間の間、または所定の温度まで)、多孔質基板84は変形可能非多孔質シート82とともに、成形ステーション92に送られる。図12および13に示されているように、成形ステーション92は金型94を備え、これは支持フレーム96内に配置されている。空気圧力送出容器98(多岐管を備えることができる)は、圧力源100(ポンプであってよい)と空気流で連絡している。シート82、84が成形ステーション92内に置かれると、圧力送出容器98は、支持フレーム96に関して適所に固定され、シート82の上に気密室を形成する。次いで、空気圧を空気圧力送出容器98内のキャビティ104の通路102に強制的に通す圧力源100を作動させ、それにより、非多孔質シート82が多孔質基板84に押し付けられ、それにより、多孔質基板が金型94のレリーフパターン72の形状をとることができる。キャビティ104内の空気圧が多孔質基板84をレリーフパターン72の形状に合わせて強制的に変形させるときに、基板84とレリーフパターン74との間に位置する空気106は、穴78を通って逃れる。真空成形作業の際に、供給することができる真空の理論上の上限は15psiである。対照的に、図12および13のプロセスで使用することができる圧力は、真空成形作業時に大気から利用できる15psiを超過しうる。したがって、真空だけを使ってさらに大きな力を基板84に加えることができる。したがって、分解能は、真空成形の場合よりも高くすることができる。好ましくは、圧力源100は、非多孔質基板82が十分に冷却され、基板82が変形された形状を保つことができるまで作動される。それとは別に、硬化性樹脂が多孔質基板に塗布された場合、圧力源は、基板84内に形成されたトポグラフィを本質的に傷つけることなく基板84を金型から取り外せるように樹脂が十分に硬化するまで作動させることができる。樹脂が塗布された場合、非多孔質基板82は、適宜使用しなくてよいことは理解されるであろう。
【０１１５】
他の成形作業は、図14および15に示されている。その中に示されているように、成形ステーション92に挿入するのに先立ち、多孔質基板84のみが、加熱および蒸気処理を受ける。多孔質シート84は、成形ステーション92に送られ、そのときに、非多孔質シート82がその上に備えられる。次に、図13に示されているようなプレス成形作業を続けることができる。それとは別に、プレスおよび真空形成作業を実施することができる。図14を参照すると、金型ステーション92は、真空送出容器108を備え、これは、通路112などにより真空源110(例えば、真空ポンプ)と空気流で連絡している。作業中、キャビティ104を介して加えられる圧力に加えて、真空ポンプ110は、通路112を介してポンプキャビティ114を通して空気を引き寄せる。したがって、真空源110が作動され、真空送出容器108から空気を抜き、それにより、穴78を通して空気116を引き出す負圧をキャビティ114内に発生させ、それにより、非多孔質シート82は、多孔質基板84に力を加え、レリーフパターン72の形状に変形させる。もう一度、圧力源100および真空源110は、所定の時間の間、または他の何らかの形で教示されている時間の間、動作することができる。真空成形プロセスを動作させたときにこのプロセスで使用することが可能な圧力が大気から利用可能な15psiを超える可能性があるので、さらに大きな力を基板に加えることができ、したがって、真空成形単独の場合よりもより高い分解能が得られる。例えば、真空およびプレス成形の組合せを使用することにより、真空源110および圧力源100により生じる圧力および真空により基板に与えられる実効力は、水銀柱29から30インチを超える場合がある。
【０１１６】
他の製造作業によれば、基板84に対し、真空成形のみが行えることは理解されるであろう。このようなプロセスは、図18および19に例示されている。その中に示されているように、多孔質基板84は、加熱され、次いで、成形ステーション84に移され、そこで、非多孔質層82が基板84の上に置かれる。基板82、84は、クランプ締め付け部材118など、当業で知られている手段により成形ステーション内に固定される。次いで、真空成形プロセスは、当業で知られているように進行しうる。
【０１１７】
他の実施形態では、これらの成形技術の異なる修正形態および組合せを使用することができることは理解されるであろう。それに加えて、基板が熱成形可能である場合、加熱作業時に蒸気を送る必要はない。それに加えて、基板を予熱しなくてよいが、それとは別に、成形ステーション92内でのみ加熱することができる。それに加えて、基板が多孔質である場合、非多孔質基板または層は、多孔質基板を92の成形ステーションに挿入する前に、または挿入した後に、多孔質基板に関連付けることができることは理解されるであろう。例えば、前処理工程に先立って、多孔質基板(例えば、紙)をポリ塩化ビニルまたはポリスチレンの薄いシートにラミネートすることが可能である。それとは別に、ポリ塩化ビニルまたはポリスチレンの薄いシートは、成形作業時に多孔質基板にラミネートすることが可能である。多孔質基板は、前処理工程だけでなく成形作業時にも基板が曝される熱および圧力により、非多孔質基板に機械的に取り付けることが可能である。それとは別に、熱活性化可能な接着剤を、多孔質基板と非多孔質基板との間に塗布し、ラミネートされた複製を製作することが可能であり、これにより、非多孔質基板は、多孔質基板にしっかり固定される。
【０１１８】
本発明の他の態様によれば、金型内の基板の温度は、基板の加熱および/または冷却の一様性を高めるように制御される。正確な成形複製物を製作するために、基板は、金型の表面の形態に適合するように十分曲げやすいものでなければならない。温度が低すぎる場合、基板は、金型の表面のすべての部分と完全に接触するように変形しない場合がある。それとは別に、温度が高すぎ、基板が熱成形プラスチックである場合、プラスチックは、金型内のより低い凹部に流れる傾向があり、それにより、基板の厚さが不均一で、穴がそこを貫通しうる成形複製が得られる。複製がさらに金型の表面内のトポグラフィを正確に反映するようにするため、プレスおよび/または真空成形作業の後、基板を金型から取り外す前に、基板の剛性を高めなければならない。本発明のこの態様によれば、真空および/またはプレス成形作業は、基板のそれぞれの部分が類似の加熱および/または冷却を受けるように制御される。したがって、成形された複製のすべての部分は、同じ、または本質的に同じ品質のものとすることができる。特に、基板の品質は、トポグラフィの分解能の偏差が人からは見えないように十分一様なものとすることができる。
【０１１９】
したがって、一実施形態では、一連の冷却ゾーンが金型内に組み込まれ、金型のそれぞれのゾーンに送られる冷却量、したがって金型のそれぞれのゾーンの温度は、個別に制御することができる。例えば、真空成形作業の際に、加熱要素(例えば、オーブン)を備えることができる。真空金型は、基板を加熱する加熱要素の下に通されるが、真空は、基板のイメージ面に加えられる。例えば、オーブンは、静止状態にあり、真空金型は、基板が取り付けられた状態で、第1の方向に移動することにより、オーブンの下または中に置かれるようにできる。真空金型および基板は、金型が挿入されるのと逆の方向でオーブンから取り出すことができる。したがって、最初に金型に入る基板の前縁は、さらに一定時間の間、加熱を受ける。基板の厚さを考慮した、この追加された時間は、基板の前縁が成形基板の劣化をもたらす過剰な加熱を受けるのに十分な時間である場合がある。逆に、後縁(オーブンに入る基板の最後の部分)は、熱可塑性基板と金型との間で完全に接触するように十分に長い間加熱されない場合がある。金型内に異なる冷却ゾーンを用意することにより、金型の異なる温度領域を真空金型の移動の方向に垂直な向きの軸内で形成することができ、これにより、他の方法ではオーブンにより基板に与えられる選択加熱を補償することができる。他の実施形態では、真空金型は、静止し、オーブンは移動可能としてよいことは理解されるであろう。それとは別に、オーブンと金型の両方が、互いに対し移動可能であってよい。
【０１２０】
それとは別に、またはそれに加えて、一連の熱シールド、好ましくはアルミニウム熱シールドを、オーブンの加熱要素の背後に取り付けて、加熱プロセスにおいて基板により一様な熱分布をもたらすようにできる。好ましくは、この結果、オーブンから失われる輻射熱を低減し、それにより、電熱要素がより低い温度で動作するようにするので、アルミニウム熱シールドが使用され、これはまた、加熱の一様性を高め、作業のエネルギー消費量を削減するのに役立つ。
【０１２１】
異なる冷却ゾーンを持つ金型の一実施例は、図18および19に示されており、そこでは金型70は、アルミニウム製冷却板120の上に取り付けられている。アルミニウム製冷却板は、一連の細い支柱122および細い支柱122の間に伸びる一連のスロット124を組み込んでいる。エポキシ、金属、セラミック、または当業で知られている他の材料から作ることができる、金型70が、冷却板120に接触すると、細い支柱122は金型70の裏面に接触し、それにより、金型70から金型冷却板120まで熱を伝達する。真空および/またはプレス成形時に、スロット124は、空気128を金型70の穴78に引き込むか、または強制的に通し、1つまたは複数の端部穴126を通して冷却板120から出すためのチャネルとして使用される。
【０１２２】
冷却板170の異なる部分に差動冷却を行うために、複数の冷却用フィン130、132、134、136を冷却板120の底面の相隔てて並ぶ位置に備えることができる。冷却用フィン130、132、134、136の少なくとも1つ、好ましくはそれぞれは、強制対流により冷却される。好ましくは、それぞれの冷却用フィンは、好ましくは個々に制御されるその専用の冷却ファン138、140、142、144を備える。いくつかの冷却用フィンは、単一のファンにより冷却することができ、それとは別に、ファンのいくつかを一群として制御することができることは理解されるであろう。ファン138、140、142、144の速度を変えることにより、差動冷却を冷却板120の異なる部分に施すことができる。金型の異なる部分は、冷却板120および/または金型70を通る冷却流通路を用意することなど(図21に例示されているように)他の手段により冷却することができ、または成形業で知られている他の冷却技術を使用することができることも理解されるであろう。冷却用流体(例えば、液体または気体の冷却剤)をそのような管の中に通すことができる。
【０１２３】
動作中、熱成形プラスチック82のシートは、クランプ締め付け部材118などの当業で知られている手段により金型70にあてがっておくことができる。電熱コイル152を備える加熱用オーブン150、または当業で知られている他の熱源は、矢印146で表されているように第1の移動方向に金型70を横切る。オーブンは、金型70の上に配置されたときに停止し、そこでプリセットされた時間の間、または基板82がプリセットされた温度に達したことをセンサが確認するまで、またはオペレータが他の何らかの方法で、オーブン115が十分な時間の間適切な位置にあったと判定するまで、または当業で知られている他の方法で留まり、そのときに、オーブン150は矢印148で表されているように予備の移動方向に移動し、次いで金型70の上にない位置に到達する。そのようなものとして、オーブン150は、長い時間の間冷却ピン136の上の金型70の上に留まり、次いで冷却ピン134の上に留まる。同様に、オーブン150は長い時間の間冷却ピン134の上の金型70の上に留まり、次いで、オーブン150は冷却ピン132の上に留まり、同様に、オーブン150は長い時間の間冷却ピン132の上の金型70の上に留まり、次いで、冷却ピン130の上に留まる。したがって、冷却ピン136の上の基板82の部分は、冷却ピン130の上の基板82の部分よりも実質的に高い温度まで加熱することができる。
【０１２４】
冷却ピン130、132、134、および136のサイズ、構成、および/または配向、および/またはそこに送られる強制対流または冷却の量は、基板82のすべての部分の温度が一様になるように、またはより一様になるように調節することができる。好ましくは、冷却用フィンは、オーブン150の移動方向に垂直に伸びる。それぞれの冷却用フィン130、132、134、136は、オーブン150の移動方向に垂直に伸びる一直線上に配列された複数の個別の冷却用フィンを含むことができる。それとは別に、例えば、ファン144は、ファン138よりも大きなファンブレードを備えることができ、および/またはファン138により冷却用フィン130に供給される以上の冷却用空気を冷却用フィン136に供給するように高いrpmで動作させることができる。それとは別に、またはそれに加えて、冷却用フィン136の表面積は、ピン130の冷却面積よりも大きくすることができる。さらに、冷却用フィンを、図20で冷却用フィン130が用意されているように示されている場所に配置されていない場合もあることも理解されるであろう。これらの変更形態の1つまたは複数を使用することにより、オーブン150が最大の滞留時間を持つ冷却用フィン136に隣接する金型の冷却速度は、冷却用フィン136の上の基板82の部分に対する冷却を大きくすることで大きくなる。
【０１２５】
好ましくは、基板82の一部の間の温度の変動は、25°F以下、または好ましくは15°F以下、および基板の厚さが約0.01インチであれば最も好ましくは °F以下となる。使用される温度差は、成形プロセスの際に使用される熱成形基板に基づいて選択することができることは理解されるだろう。例えば、金型上の温度変化が25°F未満の場合、厚さ0.01インチのポリ塩化ビニルのシートでは、複製18はその表面上のテクスチャが一様なものとなるが、基板が厚さ0.1インチのポリスチレンである場合、同様の一様性は、成形プロセス時の基板の温度差が15°F未満の場合に得られることがわかった。
【０１２６】
図21および22の実施形態では、冷却用チャネルは、金型70自体に用意される。その中に示されているように、一連の溝154、156、158、および160は、機械加工などにより、金型70の下側に設けられる。通気穴78は、それらのどれもが溝を通らないか、または他の何らかの形で干渉しないように金型70内に備えられる。金型70は、基部162上に取り付けられる。金型70および基部162は、角のある空間またはキャビティ164が設けられるように構成される。例えば、基部162は、金型70が据え付けられる隆起を備えることができる。真空成形、またはプレスと真空の組合せ成形時に、空気は、穴78を通り、角のある空間164を通り、1つまたは複数の通気穴126を通る。一連の弁168、170、172、および174は、好ましくは、溝154、156、158、および160をそれぞれ通る冷却剤の流量を制御するために使用される。溝の出口176、178、180、および182は、好ましくは、共通サンプまたは他の熱交換器に至り、冷却剤の温度を好ましくは所定の範囲内に維持する。好ましくは、冷却剤の温度は、35〜100°Fの範囲、より好ましくは45〜75°Fの範囲、および最も好ましくは55〜65°Fの範囲内に維持される。当業で知られているどのような冷却剤でも使用できる。金型70のそれぞれの領域に送られる冷却剤の量は、それに応じて、すでに述べたように、基板82の温度をさらに一様に維持するために変化させることができる。また、それぞれのゾーンに供給される冷却剤は、それぞれの冷却剤が異なる温度にある別の流れループ内にあってもよいことも理解されるであろう。したがって、溝のそれぞれを通る共通冷却剤の流量を変える代わりに、それぞれの溝に異なる温度の冷却剤を供給し、それによりそれぞれの溝を通る流量を類似のものにすることができる。それとは別に、1つまたは複数の溝に、異なる温度の冷却剤を供給することができ、流量は、金型70に所望の温度プロファイルを与え、本明細書で述べられているように基板82内の温度を一様に、または本質的に一様にするように個別に制御される。成形作業時に異なる冷却方法の組合せを使用して、単一の金型70を冷却することができることは理解されるであろう。したがって、例えば、冷却ピンおよび溝は、両方とも備えることが可能である。
【０１２７】
本発明の他の態様によれば、1つまたは複数のテクスチャ材料を基板の少なくとも1つの部分に供給し、複製18の外観を強調することができる。本発明のこの態様は、基板がオリジナルから異なるサイズに変更されない場合、または基板がサイズ変更されたが、すべての軸について同じスケール係数が使用される場合、または複製がテクスチャ化されていない場合に使用することができる。テクスチャ化材料は、金属箔、金属粒子、研磨された透明ガラス、断片にされた透明ガラス、研磨された着色ガラス、断片にされた着色ガラス、透明シリコーン、着色されたシリコーン、結合剤中の木材粒子、および結合剤中の石粒子のうちの1つまたは複数とすることができる。このようなテクスチャ材料を用意することにより、複製18のイメージ面は、ダイヤモンド(例えば、破砕ガラス、破砕キュービックジルコニア、または破砕工業用ダイヤモンドの使用)、金属でできている要素(金属箔または金属粒子を使用することによる)、木材(好ましくは結合剤中の木材粒子および/または木材細塵を使用することによる)、石またはコンクリート(好ましくは結合剤中の石粒子を使用することによる)、および衣類、靴、またはこれらの材料から作られた他の品をシミュレートするための布、細布繊維、および/または皮革をより綿密に再現またはシミュレートすることができる。
【０１２８】
図23を参照すると、基板184は、その上に印刷されたアートイメージ186を備える。接着剤188は、その上に印刷することなどにより、基板184のイメージ配置面の複数の領域上に施されている。特に、接着剤188は、テクスチャ強調が望ましい領域190、192、194、および196内で施されている。接着剤は、当業で知られている好適な接着剤とすることができる。接着剤は、3M Fastbond TMなどの水性空気乾燥接着剤、およびSilalph 340(商標)などの他の空気乾燥接着剤、エチレン酢酸ビニル(EVA)などの熱活性接着剤またはNoelle UV 17TMなどの紫外線硬化性接着剤とすることができる。
【０１２９】
アートワーク接着剤が塗布され、1つまたは複数のテクスチャ材料を受け入れる用意ができると、テクスチャ材料は、当業で知られている手段により施すことができる。材料は、接着剤が塗布されている領域にのみあてがうことができる。それとは別に、テクスチャ材料は、基板184の表面全体または表面の実質的部分に施すことができる。このような場合、テクスチャ材料は、接着剤188に接触する場所にのみ残る。テクスチャ材料の残留部分は、空中搬送などにより取り除き、リサイクルすることができる。静電植毛などの他の技術を使用することができる。
【０１３０】
図24A〜24Dの実施形態では、熱活性接着剤が使用され、複数の異なる技術が例示されている。これらの技術はそれぞれ、個別に使用することができるか、または組み合わせて、または部分的に組み合わせて使用することができる。ステーション200では、プラスチック基板204上に備えられた金属箔202は、金属箔202および基板184を電動式ローラー206の間に通すことにより領域196に施される。このプロセスは、金属の視覚的外観を領域196内に形成する。ステーション208では、静電植毛により追加のテクスチャ材料が与えられる。ステーション208では、接着剤188の追加の部分が、加熱要素210により加熱される。次いで、基板184は、ホッパー212、216と研磨された電極214の間に通され、基板184の内面に静電場を形成する。したがって、細研磨ガラス粉を領域190に接着させ、それにより、ダイヤモンドの視覚的外観を帯びさせることができる。細研磨セラミック粉を領域192に接着させ、それにより、石仕上げの視覚的外観を帯びさせることができる。その後、基板184は、他のステーション218に渡され、そこで加熱要素220が、領域194内に置かれた接着剤188を熱する。ステーション218では、皮革は、ローラー222により領域194に施され、皮革仕上げの錯覚を生じさせることができる。ローラーの1つまたは複数に、皮革にエンボス仕上げまたは他の形の変形を施して所望の仕上げにするためテクスチャ化仕上げを持たせることができる。
【０１３１】
したがって、異なるテクスチャ化材料を異なる領域に用意し、さまざまな材料をシミュレートすることができることは理解されるであろう。また、材料を領域190、192内に施した後の基板184をローラーの間に通し、それらの領域に施されるテクスチャ化材料を滑らかな仕上げにすることができることも理解されるであろう。材料を施す他の方法も使用できることは理解されるであろう。
【０１３２】
その後、テクスチャ材料が施された印刷基板を図26に示されているような真空成形などの成形作業に通し、領域190、192、194、および196に加えられたテクスチャ材料に加えて基板184の三次元幾何学的形状またはトポグラフィを形成することができる。図26に示されているように、テクスチャ化材料は、成形ステーション92内に配置され、基板184の裏面(非イメージ配置面)は、金型94と接触する。このような場合、金型94は、基板184に複製されるオスイメージを含むことができる。他の実施形態では、基板184のイメージ配置面は、金型94と接触し、これにより、メス金型を使用できることは理解されるであろう。さらに他の実施形態では、テクスチャ化材料は、トポグラフィが基板184に与えられた後に基板184に施すことができることは理解され、このことはこのような場合を証明しており、テクスチャ化材料は、基板184内に形成されるイメージを損なわないようにローラー以外の手段で供給されるのが好ましい。
【０１３３】
成形作業を使用して基板を製作することに加えて、基板は、代わりに、基板に可変機械力を加え、Z次元において複数の深さを生じさせるよう機械に指令するコンピュータにより製作することができる。可変機械力は、ドットマトリックス印字ヘッド、デイジーホイール印字ヘッドなどの印字ヘッド、複数のピンまたは電気的変形可能LCDにより発生させることができ、これより、コンピュータ信号が発生し、部材が異なる場所で基板に物理的に接触し押し下げる。基板が可変機械的圧力を受ける前に、基板の剛性は、基板の温度を高めること、または化学添加剤を加えること、または蒸気に曝すことなどにより、本明細書で説明されているように低くすることができる。
【０１３４】
本発明のこの実施形態によれば、基板は、セルロースベースまたは熱成形プラスチックとすることができ、好ましくは、熱成形プラスチックである。本明細書で説明されているような金型の使用は、多数の複製が必要な場合に有利であるが、1回の複製でよい場合、またはそれとは別に、必要な生産工程が短い(例えば、約100個の複製)場合に、金型の使用は、法外に高く付くことがある。このような場合、三次元トポグラフィレリーフは、例えば、ドットマトリックスプリンタで使用されているようなドットアドレス指定可能印字ヘッドを使用することにより製作することができる。印字ヘッドのそれぞれのピンまたはそれぞれの部分に加える電力、および電力が印加される持続時間、および/または基板の温度を制御することにより、製作されるレリーフの深さを制御することができる。
【０１３５】
好ましくは、基板は、最初にイメージを印刷されるか、またはイメージは、他の何らかの方法で基板に施され、その後、三次元トポグラフィマップを作成する。印字ヘッドのピン部分の発火の制御に関して、印字ヘッドのみ、印字ヘッドと基板、または基板のみを移動することにより、所望の三次元レリーフパターンを、イメージ上の適切な位置に生成することができる。利用することができる他の印字技術としては、電磁移動可能部材(例えば、ハンマー)および一連の幾何学的形状を組み込んだ回転可能ダイ部材を組み込む技術がある。電磁部材は、適切なダイ部材が基板の適切な位置に配置されたときに、電磁移動可能部材がダイと接触し、それを基板に渡し、基板内にレリーフパターンを形成するようにダイ部材に関して移動することが可能である。したがって、複製されるレリーフの深さは、電磁移動可能部材に加えられる電力および/または電力が電磁移動可能部材に加えられる持続時間を制御し、それにより、電磁移動可能部材をダイ部材に接触させる力および電磁移動可能部材がダイ部材に接触する速度を調節することにより制御することができる。基板の温度を制御することにより、複製の中に製作されるレリーフの深さも調節することができる。この技術は、成形された基板またはどのようなイメージもその上に印刷されていない基板に適用することができるか、または基板はその後イメージを施されることは理解されるであろう。以下の実施例は、例示的であり、制限することを意図していない。
【０１３６】
例えば、図27に示されているように、コンピュータ42は、ローラー226に接続され駆動する駆動モーター224を制御する。基板184は、ローラー226と228との間を通る。したがって、コンピュータ42は、基板184の移動速度および移動方向を制御することができる。コンピュータ42は、さらに、複数のピン234を持つ、印字ヘッド232に駆動するように接続されたモーター230を制御する。モーター230は、印字ヘッド232を矢印238で示されている方向に、横方向移動させ、印字ヘッド232が基板184の幅全体を横断するようにできる。基板184が矢印236の方向に移動するときに、基板184は、加熱要素240の近くを通り、基板184を加熱する。それと同時に、加熱要素242は、ネオプレンゴムなどの機械的変形可能耐熱性材料で作られた外層を持つことができるドラム244を加熱することができる。ドラム244は、モーター246により回転され、モーター246は、コンピュータ42により制御される。したがって、熱成形プラスチックシート184が方向236に移動すると、基板を破壊することなく容易に変形可能にできる温度まで加熱され、そのときに、印字ヘッド232のピン234は、コンピュータ42により指令されたとおりに、順次またはシステマティックに発火され、その際に、印字ヘッド232は、コンピュータ42により必要な位置に配置され、例えばオリジナルのアートワークの三次元トポグラフィを形成する。他の実施形態では、印字ヘッド232は、基板184の幅全体を横切って伸び、したがって、矢印238の方向で横断移動することを必要としない場合があることは理解されるであろう。
【０１３７】
したがって、基板184は、最初に、例えばインクジェットプリンタに通し、イメージをその上に印刷し、その後、例えばドットマトリックスプリンタに通し、基板184上に印刷されたイメージの所望のまたは必要な場所に三次元トポグラフィを形成することができる。
【０１３８】
ピン234などの発火を制御することに関して、印字ヘッド232および/または基板184を移動することにより、所望の三次元レリーフパターンをシート184内に形成することができる。シート184に前提条件の三次元パターンが形成された後、ファン248または他の冷却部材は、基板を冷却するか、または非多孔質基板の場合には樹脂を硬化させ、三次元パターンを耐久性のあるものにするために使用することができる。
【０１３９】
基板184がセルロースベースの場合、加熱要素240は、さらに、基板284に蒸気を当てるために使用することもでき、および/または代替え蒸気送出部材を備えることもできることは理解されるであろう。セルロースベースの基板は、適宜、それに接着された熱成形材料の層を持つことができるか、または含浸させて、機械的変形プロセスおよびその後の機械的変形の保持を助けることができる。
【０１４０】
図28に示されている実施形態では、印字ヘッド232は、回転するダイ部材250を備え、これは、周囲に好ましい三次元形状である複数の形状252を持つ。印字ヘッド232は、さらに、少なくとも1つ、および好ましくは複数の発火ピン254とともにモーター256を備える。発火ピン254および回転するダイ部材250は、デイジーホイールプリンタおよびタイプライターのと類似している。所望の、または事前に選択された、または所定の三次元形状252を持つダイ部材250が、基板184上のイメージの上の正しい場所に配置されている場合、コンピュータ42は、1回送信を行わせ、適切に揃えられている発火ピン254が選択された三次元形状252を基板184に当てて、基板184に変形を引き起こすようにする。
【０１４１】
したがって、本発明のこの態様の利点は、単一のシートまたは処理後個々のシートに裁断できる連続ロールであってよい基板は、レリーフパターンを持つように処理することができるという点である。コンピュータ42は、XYZデータを収めた作業ファイルを使用して基板を変形する部材を方向付けることができ、その際にXYデータは、第1のスケール係数、または第1および第3のスケール係数を使用してスケーリングされ、本明細書で開示されており、Zデータは、本明細書で教示されているように第2のスケール係数の使用してスケーリングされる。
【０１４２】
本発明の他の態様によれば、複製に強調を施すための他の方法および装置が提示されている。複製18のイメージ配置面にテクスチャ材料を与える代わりに、またはそうすることに加えて、アートワークまたは他のイメージの複製において、基板上に印刷されたイメージ内にすでに存在しているものを補完するか、または強調するために複数のブラシストロークなどを施していることがある。本発明の特に好ましい態様によれば、芸術家は、芸術作品の効果を高めるために複数のブラシストロークなどを施すことがある。これらのブラシストロークは、記録される(取り込まれる)ようにできる。その後、それらのブラシストロークまたはそのサブセットは、芸術家によって使用されるオリジナルのカラーパレットの修正または修正なしで、アートワークの複製を強調するために使用されることができる。特に好ましい一態様では、芸術複製は、アートワークの視覚的類似が印刷され、その後、三次元トポグラフィがその中に形成されるように変形される基板から作られた絵画である。
【０１４３】
本発明の1つの利点は、同一である複数の複製を製作する代わりに、個別化の大きい複数の複製を製作することができるという点である。例えば、芸術家により加えられ、複製上に形成されるブラシストロークは、オリジナルの芸術作品の解釈的な変更形態であってよい。これらの変更形態またはそのサブセットを使用することにより、異なるカラーパレットと組み合わせて、複数の個別化された複製を製作することができる。この技術の他の用途は、壁紙の製作とすることが可能である。
【０１４４】
したがって、手作業で芸術作品を強調するか、または芸術作品を製作する芸術家により選択されるブラシストロークおよび/またはパレットナイフの動きおよび絵の具の色は、電気機械的、電気光学的、または他の電子的および/または機械的手段、およびその結果格納されるデータにより取り込むことができる。次いで、格納されたデータは、芸術家によるブラシストロークおよび/またはパレットナイフの動きを複製することができ、芸術家によって使用された絵の具の色の選択、またはその変更形態を適用することができるように構成されたロボットで使用することができる。好ましくは、格納されている芸術データは、芸術家によって製作または強調されたアートワークの異なる解釈、または複数の解釈を生み出すために芸術家により選択されたカラーパレットを変更または変化させるように操作される。それに加えて、またはそれとは別に、格納されている芸術データは、好ましくは、オリジナルのブラシストローク、パレットナイフの動きなどのサブセットをアートワークの製作または強調に使用できるように操作される。したがって、ブラシストローク、パレットナイフの動きなどの異なるサブセットをアートワーク、またはアートワーク複製に適用することにより、一人の芸術家から取り込んだ芸術データから一連の独自の個別アートワークまたはアートワーク複製を製作することができる。
【０１４５】
本発明のこの態様は、印刷された基板、または本明細書で開示されているようにスケーリングされている基板とともに、または本明細書で開示されているようにスケーリングされていようといまいと、テクスチャ材料が加えられた、またはテクスチャ材料が加えられることになる基板に対し、使用することができる。これらの技術はそれぞれ、異なる製品を製作するために組み合わされるか、または使用される技術のサブセットであってよい。さらに、ロボットは、出発イメージに対し人が加えた修正を再現するようにプログラムすることができる。一実施形態では、出発イメージは、電子的手段で(例えば、コンピュータ画面上に)生成され、芸術家によりプリントされ、次いで修正できることは理解されるであろう。
【０１４６】
図29に示されているように、芸術家258は、筆260を使用して、アートワーク複製18を強調する。それとは別に、芸術家258は、替えの筆262、264、266、268の1つまたは複数、および/または1つまたは複数のパレットナイフツール270、272、274、276、および278を使用することができる。芸術家は、1つまたは複数の色280、282、284、286、288を適用することができる。センサ290、292は、強調を施すために使用される位置、角度、道具、および色を決定し、この情報を、芸術データが格納されているコンピュータ42に送信する。センサ290、292は、芸術家がもたらす位置およびブラシストロークのタイプを記録することができ、またそれぞれのブラシストロークで芸術家によって加えられる絵の具の色、および芸術家によって使用される道具(例えば、絵筆、ナイフパレットなど)を記録することができる当業で知られているセンサとすることができる。このようなセンサの一実施例は、超音波距離センサ、レーザー標的がブラシに取り付けられた、または張り付けられたレーザースキャナー、またはアートワークの下に取り付けられている圧力タブレットである。
【０１４７】
他の実施形態では、強調を生み出すために使用される位置、角度、道具、および色を決定するセンサは、絵筆およびパレットナイフに組み込むことができ、コンピュータ42に直接送信することができるか、または絵筆およびパレットナイフのそれぞれの中に格納することができ、その後コンピュータ42にダウンロードすることができる。例えば、絵筆は、中にトランスポンダを備えることができ、芸術家が取り組んでいるアートワークでは、周辺にモニタを備え、芸術家が作業しているときの絵筆の位置および芸術家により使用されている道具のタイプを記録することができる。光学センサを使用して、筆さばき毎に芸術家が塗る絵の具の色を記録することが可能である。
【０１４８】
コンピュータ42は、磁気、電子、静電気、光、または他の手段による記憶機構を使用して、センサにより生成されるデータを記録することができる。例えば、データは、コンピュータのハードドライブ内に格納するか、またはCDに焼くことができる。データは、関連する筆の位置、筆の加速度、および筆の絵の具の色が記録されているデータベースの形態で格納することができる。適宜、オリジナルのアートワークの色ベクトルマップまたはビットマップも、同じデータベースまたは関連するデータベースに格納することができる。
【０１４９】
本発明のこの態様は、絵筆およびパレットナイフツールの使用に限定されず、基板またはアートワーク複製に絵の具またはインクを塗布するために使用できる他の機器とともに使用することができる。
【０１５０】
次いで、完全な芸術データを使用して、ロボットを制御し、原作者である芸術家のブラシストローク、パレットナイフストローク、またはそのサブセット、またはその変更形態を再現し、一連の異なる複製を製作することができる。したがって、芸術データの1つまたは複数のサブセットを、オリジナルのデータセットから導き、一連の強調されたアートワークまたはアートワーク複製を製作し、それぞれのアートワークまたはアートワーク複製が一連の独自の強調を組み込むようにすることができる。それとは別に、またはそれに加えて、色を、強調のデータセット全体、または一連のそのサブセットと組み合わせて変更し、なお一層多様な独自に強調されたアートワーク複製を製作することができる。
【０１５１】
例えば、図30〜33に示されているように、ロボット294は、X、Y、およびZ軸で移動するように適合される。したがって、X軸駆動部材296、Y軸駆動部材298、およびZ軸駆動部材300を備えることができる。例えば、X軸駆動手段は、アーム部材326を受け入れるトラック328を備えることができる。モーターは、アーム部材326の基部、または他の場所に備えられ、これにより、アーム部材326をトラック328内で縦方向に移動させることができる。同様に、Y軸駆動部材293は、さらに、モーター(図に示されていない)を使ってトラック(図に示されていない)内で移動可能である、アーム部材330も備えることができる。Z軸駆動部材300は、複製18に関して上方向または下方向にアーム330を伸縮させるためのモーターを備えることができる。アーム部材330は、さらに、絵筆306または他の器具を受け入れるための部材332も備えることができる。絵筆の角度は調節可能であり(矢印302で示されているように)、また絵筆の角度は調節可能である(矢印304で示されているように)。モーターは、これらの調節を制御するために、絵筆保持部材332の内側または隣に備えることができる。
【０１５２】
コンピュータ42、または代替えコンピュータは、芸術データでプログラミングすることができ、またデータ全体をコンピュータに自動的に選択させるか、または複製を製作する際に使用されるデータのサブセットを作成させるアルゴリズムを備えることができる。芸術家によって使用される同じまたは類似の一連の絵筆308、310、312、316およびパレットナイフツール316、318、320、322、324を用意し、絵筆保持部材332に解放可能な形で受け入れることができることは理解されるであろう。好ましくは、ロボットは、さらに、コンピュータ42により信号が送られたときに絵筆/パレットツールなどを自動的に交換できるようにする機械的部材も備える。図34〜37は、オリジナルのデータセットから導かれた芸術データの異なるサブセットを使用して、一連の強調されたアートワークまたはアートワーク複製を製作し、それぞれのアートワークまたはアートワーク複製が一連の独自の強調を組み込むようにすることができることを例示している。それぞれの強調されたアートワークまたはアートワーク複製の1つまたは複数を製作することができる。
【０１５３】
図34は、芸術家により作成され、オリジナルの芸術データセットとして格納された一連の強調336、338、340、342、344、346、348、350、352を示している。これらの強調のサブセットは、次いで、図35、36、および37のそれぞれに適用される。そのため、一連の独自に、ロボットにより強調されたアートワーク複製は、図34に示されているオリジナルの強調されたアートワーク複製のオリジナルのデータサブセットから形成される。
【０１５４】
複製されるオリジナルの芸術作品から始める必要はないことは理解されるであろう。この技術は、コンピュータにより生成されるアートワークとともに使用することができる。それに加えて、アートワークは、オリジナルの油絵または水彩画である必要はない。オリジナルのアートワークは、壁紙、グリーティングカード、または芸術的デザインを配した他の大量生産素材のデザインであってもよい。
【０１５５】
それに加えて、この技術は、アートワークにトポグラフィを形成し、テクスチャ材料をアートワークに加えるか、または本明細書で開示されているようにアートワークをスケーリングするために、それだけで使用することも、またこれらの方法の1つまたは複数と組み合わせて使用することもできることは理解されるであろう。本明細書で開示されているようにトポグラフィの作成、スケーリング、またはテクスチャ材料の提供に加えて強調を施す場合、強調および他の技術は、特定の順序で施すことができることは理解されるであろう。
【０１５６】
したがって、図29〜37に示されているように、塗装器具を使用し、人の動き、塗装器具の動き、および強調を施すために塗られる絵の具の色のうちの少なくとも1つを表すデジタルデータを取り込み、動きにより作り出される強調の少なくとも一部を複製に機械的に施すことでアートワークに強調を施すことを人にやってもらうことにより独自のアートワークを製作することができる。好ましくは、取り込まれたデジタルデータを操作して、強調の他のサブセットを収めた1つまたは複数のファイルを生成し、それらのサブセットの少なくとも1つを図35〜37に示されているように複製に施すことができる。好ましくは、強調を機械的に適用するためにロボットが使用される。
【０１５７】
本発明の他の実施形態によれば、基板は、基板用のフレームと同時に、イメージ、および適宜強調、スケーリングされたイメージ、および/またはテクスチャレリーフパターンを備える基板を作成するためフレーム部材を備えることができる(例えば、基板の周囲一面または実質的に一面に広がる平面または架空の部材)。それとは別に、フレームは、異なる基板上で本明細書で説明されている技術のうちの1つまたは複数を使用して別に製作され、その後、壁などにかけるのに適した最終的な複製を製作するため複製と組み合わせることができる。
【０１５８】
本発明の他の方法によれば、複製は、オリジナルまたはオブジェクトが製作されるのと異なる場所で製作することができることは理解されるであろう。したがって、作業イメージは、第1の場所で作成され、コンピュータ可読ファイル(例えば、PDFファイル)に格納することができる。次いで、コンピュータ可読ファイルは、電子メールなどにより、出版社または必要な機器を操作する他の人などにより複製が製作される第2の場所に送ることができる。それとは別に、1つまたは複数のピクチャを第1の場所で撮り、次いで、作業ファイルが作成される第2の場所に送ることができる。次いで、作業ファイルは、複製を製作するためにその場所で使用されるか、または他の場所で複製が製作されるようにできる。例えば、消費者製品(例えば、ビール、衣服、香水など)の製造では、例えば図9に示されているイメージなどの広告を製作することができる。このイメージは、二次元ピクチャであってよく、またはトポグラフィが中に含まれるピクチャであってもよい。次いで、コンピュータ可読ファイルは、電子メールで出版社または複製がトポグラフィを含む図11に示されているような複製を製作することができる機器の他のオペレータに送信することができる。次いで、出版社は、広告を製作した人または広告を製作してもらったクライアントにその複製を出荷することができる。
【０１５９】
他の実施形態では、この方法は、個人により撮られたピクチャを印刷するために会社で使用することができる。したがって、知られているように、ピクチャを現像する代わりに、ピクチャをトポグラフィを持つ基板上に現像することができる。例えば、ピクチャをフィルムに撮り、フィルムが現像される店舗またはラボに立ち寄ることができる。次いで、現像されたフィルムを使用して、次いで三次元複製を製作するため同じ場所で使用することができる作業イメージを表す電子データを作成することができる。それとは別に、現像結果をCDに変換し、プリンタに送ることができる。それとは別に、データを2値化し、電子メールでプリンタに送信することもできる。それとは別に、消費者がデジタルカメラを使用している場合、消費者は、単に、1つまたは複数のデジタルピクチャをプリンタに電子メールで送信することができる。作業ファイルが得られた後、本明細書で述べられている技術のうちの1つまたは複数により作業ファイルを処理することができる。好ましくは、ドットマトリックスプリンタまたは他の可変力印加装置が使用される。
【０１６０】
他の実施形態では、この技術は、写真館で使用することが可能である。例えば、人は、写真館に出向いて、自分または家族の一員または家族全員のピクチャを撮ってもらう場合がある。次いで、その結果得られるイメージ(フィルム上であろうとデジタルピクチャであろうと)を使用して、基板上にピクチャを作成することができ、そこでは、ピクチャ内に存在する一人または複数の人または動物またはその組合せの1つまたは複数、および好ましくはすべて、またはピクチャ内に存在する他の要素がレリーフで形成されるように基板にレリーフが持たされる。このような複製を製作するために、例えば図27および28に示されているように、データを使用して印字ヘッドなどを直接駆動し、複製を製作するのが好ましい。それとは別に、データを、ラピッドプロトタイピングマシンに送り、次いで、家族の三次元複製を製作することが可能である。
【０１６１】
図38および39の実施形態によれば、複合作品354は、基板20のイメージ配置面24に固定するための取付け面358、および上面360を備えるカバーシート356を備える基板20を備える。図40および41の実施形態では、底部シート362は、基板20の裏面25に固定するための取付け面364、および裏面366を備える。
【０１６２】
カバーシート356および底部シート362は、接着剤、または基板20が作製される成形プロセスで互いにラミネートすることなど、当業で知られている手段により基板20に固定されるか、解放可能なように固定されるようにできる。
【０１６３】
図38〜41に示されているように、カバーシート356および底部シート362はそれぞれ、基板20とそこに形成される同じイメージを持つ。したがって、基板20のイメージ面24および裏面25は、密に接触している。好ましくは、カバーシート356および底部シート362はそれぞれ、基板20に付加的な次元安定性を与えることができる材料である。それとは別に、カバーシート356および底部シート362を備えることで、基板20の表面24、25に引っかき傷が付かないように薄いコーティングを施すことなどにより基板20の耐久性を高めることができる。基板20がセルロースベースの場合、カバーシート356および底部シート362はそれぞれ、好ましくは、プラスチック製であり、これにより、基板20の耐水性を高める。したがって、複合作品354は、交換カード(つまり、ホッケー選手、バスケットボール選手、フットボール選手などのピクチャとともに、選手に関する情報など交換カードに典型的に現れる情報を含むカード)として使用することができ、材料の少なくとも一部は、三次元で与えられ、例えば、選手のピクチャは、三次元ピクチャ、またはチームのエンブレムとすることができるか、または複合作品は、オリンピックエンブレムまたは国旗または宗教的エンブレムを帯びた基板でもよく、3Dで製作することができる。
【０１６４】
イメージ基板20が比較的低いプロファイルを持つ場合、またはシート356,362が十分に薄く、および/は弾力性がある場合、カバーシート356、362は、三次元イメージを形成するために前処理工程に通す必要はないが、ただ、イメージ配置面24上に施し、それぞれのシート356、362が施されるときにイメージ配置面24のトポグラフィに適合するだけでよいことは理解されるであろう。このような場合、シート356、362は、ただ単に、例えばプラスチックの傷防止コーティングとなるだけで、基板20の次元安定性を高めるわけではない。
【０１６５】
図42より43の他の実施形態に示されているように、イメージがイメージ配置面24に載っている基板20は、パッケージングで使用することができる。したがって、パッケージングは、三次元ピクチャまたはアートワークをその上に施すことができる。例えば、パッケージング368は、窓372を持つフロントパネル370を含む、複数のパネルを備えることができる。基板20は、窓372を覆うために窓372に関連付けられている。例えば、基板20は、フロントパネル370の外面374に接着剤で取り付けることができるか、または好ましくは、図42に示されているように、イメージ配置面24が接着剤、テープ、または機械的保定など、当業で知られている手段によりフロントパネル370の内面に固定されるようにパッケージング368内に挿入される。基板20は、パッケージング368の複数のパネル内に備えることができ、パッケージング368のパネル全体を含むか、または本質的にそのパネル全体からなり、パッケージング368のパネル上の任意の場所に位置決めできること、また複数の基板20を、パッケージング368の単一パネル上に備えることができることは理解されるであろう。
【０１６６】
パッケージング368は、プラスチック、段ボール、またはペーパーマッシェから組み立てることができ、また好ましくは、セルロースベース材料、特に段ボールから作られる。図42および43に示されているようなパッケージング368は、段ボール箱であるが、パッケージング368は、箱である必要はなく、特定の任意の形状とすることができることは理解されるであろう。
【０１６７】
好ましくは、窓372は、製品がパッケージング368内に置かれたときに、製品の一部が窓372を通して見えるように位置決めされる。このような実施形態では、基板20は、少なくとも半透明であり、好ましくは透明であるプラスチック(つまり、透明プラスチック)を備えることが好ましい。三次元イメージは、基板20内に形成することができる。しかし、基板20は、他の実施形態では、二次元イメージが上に印刷され、三次元イメージが中に形成されることは理解されるであろう。いずれの実施形態でも、製品の一部は、基板20を通して見えることは理解されるであろう。
【０１６８】
他の実施形態では、基板20は、物品のパッケージングの少なくとも一部、および適宜全部を形成するために使用することができる。例えば、製品は、ブリスター包装でパッケージングすることができる、つまりアクションフィギュアなどの、プラスチックから形成され、製品を囲むパッケージでパッケージングすることができる。したがって、パッケージングは、裏部分と表部分を持つことができる。このような場合、パッケージングのフロントパネルは、基板20を含み、それにより、中に三次元イメージが形成されうる。したがって、三次元イメージをブリスター包装に組み込むことを利用して、製品のパッケージングの効果を高めることができる。好ましくは、このような実施形態では、イメージ基板は、上にイメージが印刷され、中に三次元イメージが形成される。したがって、イメージ基板は、実質的に、製品のパッケージングの魅力を高め、製品が消費者により購入される可能性を高める。
【０１６９】
図44および45に示されている他の実施形態では、基板20は、出版物370の表紙の一部または全部を形成する。図に示されているように、基板20は、接着剤188を使って本の表紙に固定される。図44および45に示されているように、カバーシート356も使用される。カバーシートは、この代替え実施形態では使用する必要ないことは理解されるであろう。
【０１７０】
形成プロセスにより、基板20の裏面25に凹み378が形成される。これらの凹みは、イメージ配置面24に形成されるトポグラフィの陰イメージを形成する。基板20の耐久性を高めるために、凹み378は、漆喰、エポキシ、シリコーン、または他の低コストの非収縮支持材で凹み378を埋めるなどして、埋めることができる。したがって、基板20の裏面25と本370の表紙との間に本質的に中空スペースは設けられない。特に好ましい一実施形態では、凹み378は、埋めることができ、カバーシート356を備えることができることは理解されるであろう。
【０１７１】
他の実施形態では、基板20を使用して、配布可能または消費者製品380を製作することができる。例えば、配布可能物380は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数とすることができる。
【０１７２】
配布可能物を製作するために、複製が配置された基板の少なくとも一部を取付け基板に関連付けることができる。基板20は、接着剤、ネジなどの当業で知られている固定手段により取付け基板に関連付けることができる。例えば、図46および47に示されているように、配布可能物380は、基板20が備えられ、時計の針384が基板20に外方向に配置されている時計文字盤382を持つ時計を備える。したがって、時計文字盤382は、取付け基板である。基板20は、時計の表面の一部をなし、時計の外観を強調する。
【０１７３】
それとは別に、配布可能物は、配布可能物の一部として基板を一体形成することにより製作することができる。例えば、配布可能物がマグカップの場合、マグカップは、ブロー成形、射出成形、または回転成形により製作することができる。金型は、表面に備えられて三次元イメージのメスバージョンを持つことができる。したがって、マグカップが成形される場合、複製が作成される、つまり、三次元オスイメージがマグカップの外面の一部として形成される。次いで、二次元イメージまたはピクチャ22は、配布可能物に与えることができる。例えば、上に印刷されたピクチャを持つ透明物は、配布可能物内に与えられたトポグラフィと揃えることができ、その外面に固定され、三次元ピクチャまたはイメージを配置した配布可能物を製作することができる。
【０１７４】
配布可能物は、完成製品、例えば、2つの部分をネジで1つにまとめたペンを形成するために組み立てられ1つにされる複数の部品から製作することができ、基板20は、完成配布可能物の一部のみを含むことができることは理解されるであろう。
【０１７５】
さまざまな追加および修正を本明細書で開示されている製品および方法に加えることができ、それぞれ請求項の範囲内にあることは理解されるであろう。特に、本明細書に記載の構造はそれぞれ、本明細書で開示されている特定の応用で使用することができることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】三次元イメージ、および縮小スケールの三次元イメージの複製の斜視図である。
【図２】図1の直線2-2に沿った断面図である。
【図３】図1の直線3-3の断面図である。
【図４】芸術作品または他のピクチャのトポグラフィに関するコンピュータキャプチャデータを使用する方法を示す略図である。
【図５】三次元オブジェクトの作業イメージを得るためにコンピュータによりイメージがデジタル的に取り込まれ利用されるオブジェクトの三次元データを含む作業ファイルを取得する方法の略図である。
【図６】本発明の一実施形態により使用することができる方法の略図である。
【図７】本発明により製作される三次元複製、および三次元複製のトポグラフィを示す直線7-7に沿った断面の上面図である。
【図８】本発明により製作される三次元複製、および三次元複製のトポグラフィを示す直線8-8に沿った断面の上面図である。
【図９】本発明により製作された三次元複製の上面図である。図9Ａは、図9の直線9a-9aに沿った断面図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態によりCNC機械加工され、ドリルで穴をあけられる金型の図案化された斜視図である。
【図１１】ドリルであけられた穴を示す図10の金型の断面斜視図である。
【図１２】プレス成形ステーション内に挿入されるのに先立ち基板が加熱される本発明の一実施形態により三次元複製を製造する方法の表現の略図である。
【図１３】基板が、プレス成形ステーション内に挿入されている場合の図12の方法の後続のステップを示す図である。
【図１４−１５】真空およびプレス形成が使用される本発明の他の実施形態による三次元複製を製造する方法の他の実施形態を示す図である。
【図１６−１７】真空形成が使用される本発明の他の実施形態による三次元複製を製造する方法のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１８】本発明の任意の態様により使用することができる金型および冷却板の斜視図である。
【図１９】図18の冷却板の一部の拡大図である。
【図２０】図18および19の空冷方式冷却システムの使用を示す金型ステーションを通る断面図である。
【図２１】金型上の温度を一様にするために本発明の任意の態様により使用することができる液冷金型冷却システムの斜視図である。
【図２２】使用されている図23の液冷金型冷却システムの成形ステーションを通る断面図である。
【図２３】強調が施されている基板の斜視図である。
【図２４】図２４Ａ〜２４Ｄは図23の強調を施す方法の斜視図である。
【図２５】図２５Ａおよび２５Ｂは図24A〜24Dの方法の側面図である。
【図２６】強調が施されている基板にトポグラフィを適用するために使用される金型の成形ステーションを通る断面図である。
【図２７】複数の個別に移動を可能なピンを組み込んだ印字ヘッドを使用して基板に施されるレリーフパターンの図案化した表現の図である。
【図２８】回転可能ダイ部材が使用される図27の方法の代替え方法を示す図である。
【図２９】芸術家により強調されているアートワークまたはアートワーク複製および本発明の一実施形態により強調を取り込むデータ収集システムの斜視図である。
【図３０】図29に示されているように芸術家によりアートワークまたはアートワーク複製に施される強調の全部またはサブセットを複製するように設計されたロボットの斜視図である。
【図３１】図30の上面図である。
【図３２】図30の断面図である。
【図３３】図30の側面図である。
【図３４−３７】それぞれの三次元複製が一連の独自の強調を組み込む図30〜33に記載の方法により製作することができる三次元複製を例示する図である。
【図３８】三次元複製が好ましくは紙である取付け基板上にラミネートされるプラスチックシートを含む、イメージが取付け基板上に与えられ、三次元トポグラフィが上に載るプラスチックシートおよび取付け基板のそれぞれの中に形成される、本発明の一実施形態による三次元複製の分解図である。
【図３９】図38の側面図である。
【図４０】プラスチックシートが取付け基板の上、および後に備えられている三次元表現の他の実施形態の図である。
【図４１】図40の側面図である。
【図４２】透明前面パネル窓を持つ標準的な消費者パッケージングおよび、本発明の一実施形態による三次元複製が窓に被さる形を示す図である。
【図４３】図42の完成パッケージングを示す図である。
【図４４−４５】本の表紙を製作する際に複製を使用することを示す図である。
【図４６】本発明による三次元複製が時計文字盤の一部として使用される時計の分解図である。
【図４７】図46の組み立てられた時計の正面斜視図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オリジナルのオブジェクトを利用する、三次元オブジェクト、またはテクスチャ加工表面を持つ基板(例えば、トポグラフィまたはその中のレリーフパターンを形成するために圧力および/または真空成形などにより処理された比較的薄いシート)の生産に関するものである。オリジナルオブジェクトは、それ自体、三次元オブジェクトであるか、または、それとは別に、非テクスチャ基板(例えば、写真)であってよい。特に好ましい一実施形態では、この方法は、オリジナルのオブジェクトよりも大きいまたは小さい複製を生産することに関するものであり、複製において、Z次元の複製の深さ、つまり複製のテクスチャは、出発オブジェクトから異なる程度までスケーリングされ、次いでXおよび/またはY次元の出発オブジェクトの長さまたは幅がスケーリングされる。
【背景技術】
【０００２】
原作の安価な複製のためのさまざまな技術が開発されている。例えば、真空成形で使用する金型は、液体シリコーンゴム化合物を原作の表面に塗布し、ゴム化合物を硬化させてゴム金型を生産することにより製作することができる。次いでその後、ゴム金型を使用して、金属製の金型を製作し、次いで、これを使用して複製を作成する。このようなプロセスは、原作の物理的完全性を危険に曝す可能性があるため認可を制限されている。したがって、原作を複製する他の方法は、原作をコピーする芸術的才能を有する人を用いてアートワークを製作し、次いでこれを使用して、真空成形に使用される金型を製作することを含む。したがって、原作を損傷する危険性はない。例えば、米国特許第3,748,202号、米国特許第3,880,686号、米国特許第4,001,062号、米国特許第4,971,743号、および米国特許第5,958,470号を参照されたい。このアプローチの欠点の1つは、原作を損傷する危険性を回避するために、異なるアートワークを複製するたび毎に芸術家を雇わなければならないことである。さらに、複製は、コピーであり、オリジナルではない。さらに、アートワークは、芸術家がコピーを製作するために時間が与えられなければならないため、損傷の危険を冒すことなく短時間のうちに複製することはできない。
【０００３】
また、エンボシングダイを製作し、次いでこれを使用して複製を製作することも知られている。例えば、米国特許第5,182,063号を参照のこと。
【０００４】
オリジナルであろうとコピーであろうと金型が技術作品から製作される場合、オス金型が最初に製作される。オス金型は、その後、メス金型を製作するために使用され、次いで、メス金型は、熱成形プラスチックシートを真空形成するために使用される。メス金型は、オス金型の表面上に、オス金型から硬化し、金型から放されたときに、オス金型中に存在する逆テクスチャを持つメス金型を形成する、好適なキャスタブル材料(castable material)を注ぎ込むことにより作製することができる。このようなキャスタブル材料は、硬化する際に収縮する傾向を持つ。例えば、エポキシ樹脂は、硬化プロセスにおいてかなりの収縮を生じる。したがって、キャスタブル収縮性材料の使用に関連する問題を解消するために、メス金型が製作されるときに発生する収縮を考慮してオス金型を十分に大きくするとよい。したがって、オリジナルのピクチャを撮り、デジタルデータとして格納し、次いで、シート上にプリントするとよい。ピクチャイメージは、ピクチャのオリジナルのサイズから拡大寸法サイズにまで拡大され、長さおよび幅は、メス金型がオリジナルの注ぎ込まれた状態から硬化状態まで収縮する程度に合わせて拡大される。硬化化合物は、プリントされた拡大イメージ内にブラッシングされ、オリジナルのピクチャイメージのブラシストロークを複製し、それによりオス金型を作成する。次いで、メス金型は、キャスタブル収縮性材料をオス金型に注ぎ込み、キャスタブル収縮性材料を硬化させることにより製作される。米国特許第6,444,148号を参照のこと。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このアプローチの欠点の1つは、複製中のテクスチャは、これもまた、オリジナルのコピーであるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、テクスチャ加工基板または三次元オブジェクトであってよい複製の自動生産を行う方法および装置が提示され、既存の二次元イメージ(例えば、非テクスチャピクチャなどの非テクスチャ基板)または三次元オブジェクト(オリジナルの油絵または乗用車など)の電子ファイルを取得すること、およびオリジナルオブジェクトのサイズ(XおよびY次元の長さおよび/または幅)の比が一方の基準でスケーリングされ、Z次元のオブジェクトのテクスチャまたは深さが、異なるスケールでスケーリングされる複製を製作することを含む。
【０００７】
テクスチャ加工基板は、その中にトポグラフィまたはレリーフパターンを持つキャリア部材のことを指すのに使われる。基板は、典型的には、長さおよび幅が材料の厚さに比べて比較的大きい一定の広がりの材料(例えば、シート)である。基板の一実施例は、真空またはプレス成形で使用される熱成形プラスチックのシートである。例えば、一実施形態では、複製は、看板、ポスターなどとして使用することができるか、または複製は、ピクチャの複製であってもよい。そのような場合、基板は、基板内に備えられるレリーフパターンを除き本質的に平坦である。つまり、そこに用意されるレリーフパターンを除く、基板の表またはイメージ配置面(つまり、基板の長さおよび幅)は、二次元平面内に広がっている。このような使用の他の実施例としては、基板を時計、製品パッケージング、カレンダー、旗、下げ札、パネルなどの表面として使用することが挙げられる。また、基板は、湾曲しているか、または他の形態をとりうることも理解されるであろう。例えば、基板自体は、ペン、時計本体、マグカップ、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣料品(例えば、Tシャツのフロントパネル)、プレート、帽子などの消費者製品または配布可能物の外面の一部または全部に施されるように構成することが可能である。したがって、このような消費者オブジェクトは、従来の方法により形成され、基板は、本質的にこのようなオブジェクトの装飾表面仕上げをもたらすためにこのような消費者製品の外面の一部または全部に施されることができる。
【０００８】
基板は、長さ、幅、および深さを持つので三次元オブジェクトであることは理解されるであろう。しかし、基板は、その上にイメージが載っている場合があるが、トポグラフィまたはレリーフパターンを持たない場合がある。このような基板の一実施例は、写真である。写真イメージは、二次元である。したがって、このような基板は、非テクスチャ基板である。
【０００９】
三次元オブジェクトは、本明細書では、深さが単に物品を作る材料の厚さだけで表されない物品を指すために使用される。例えば、マグカップまたはカップは、マグカップを作る材料の厚さよりも大きい深さを持つ。本発明の他の実施形態によれば、複製は、三次元オブジェクトの一部または全部として使用することができる。したがって、複製は、ペン、時計本体、マグカップ、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣料品(例えば、Tシャツのフロントパネル)、プレート、帽子など一部または全部を形成することができる。例えば、三次元複製が人の三次元複製であるか、または油絵の複製である場合、三次元複製を持つ基板は、マグカップの円筒面を形成するために使用することが可能であるか、またはそれとは別に、マグカップの円筒本体として使用することが可能である。したがって、人は、その家族の一員の三次元複製またはイメージがマグカップの一部として一体形成されるオリジナルの芸術作品の三次元複製を有するマグカップを取得することが可能である。例えば、マグカップの場合、マグカップは、ブロー成形、射出成形、回転成形、または金型を使用する他の知られている製造プロセスにより製作することができる。トポグラフィは、マグカップが、形成されたときに、選択されたトポグラフィを含むようにマグカップに組み込むことができる。
【００１０】
例えば、オリジナルオブジェクトは、オリジナルの油絵(テクスチャ加工基板)であってよい。XおよびY次元の複製の長さおよび幅は、例えば、オリジナルのサイズの1/4とすることができる。このような場合、ブラシストロークの次元(つまり、Z次元のブラシストロークの深さ)も、1/4でスケーリングされた場合、複製内のトポグラフィまたはレリーフパターンは、より微妙なものとなる。したがって、ブラシストロークは、現実的なものに見えない場合がある。本発明の1つの利点は、オブジェクトの長さおよび幅とは反対にテクスチャ(深さ)に対し異なるスケール係数を使用することにより、観察者から認知できる、また現実的であるテクスチャを複製に持たせることができるという点である。例えば、Z次元に使用されるスケール係数が1の場合、ブラシストロークは、油絵のサイズが変更されたとしてもオリジナルの油絵の実際のブラシストロークと同じトポグラフィを持つ。したがって、ブラシストロークは、現実的なもののように見える。
【００１１】
オリジナルのオブジェクトは、それとは別に、例えば、油絵または人物画の写真(非テクスチャ基板)とすることもできる。しかし、オリジナルの写真の被写体は、テクスチャを含む。したがって、オブジェクトのデジタルピクチャを撮り、コンピュータプログラムを使用して、写真の被写体のトポグラフィ/深さに関する情報を含む、作業ファイルを作成することができる。このようなアルゴリズムの一実施例は、米国特許第6,515,659号に記載されている。他のこのようなコンピュータプログラムは、当業で知られている。したがって、オリジナルのオブジェクトがテクスチャ加工面を持たない場合でも、オリジナルのオブジェクトの被写体に基づくテクスチャ加工面を複製に持たせることができる。
【００１２】
複製は、ポスター、看板などの広告であってよい。このような場合、広告は、好ましくは、数倍に拡大される(例えば、オリジナルのオブジェクトの長さおよび幅の約2倍から約500倍まで)。オリジナルのオブジェクトがテクスチャ加工面を持つ場合、またはコンピュータプログラムを使用してトポグラフィが作成される場合、複製はテクスチャ加工面を持つのが望ましいと考えられるが、そこでは、複製のテクスチャ加工面は、XおよびY次元で使用されるスケールに合わせて異なる倍率でスケーリングされる。例えば、ポスターまたは看板の場合、XおよびY次元で使用されるスケール係数よりも小さいスケール係数を使用するのが望ましいことがある。Z次元に対し同じスケール係数が使用される場合、Z次元における最大長は、オブジェクトが観察者に対し比例しているように見えないか、またはケース内に収まらない(例えば、ポスターがガラス製筐体に収められている場合)か、または複数の要素に露出されている場合に基板が次元的に不安定である(例えば、複製の一部が、重力のせいで、または強風に曝された場合に垂れ下がるか、または変形する場合がある)ような長さとすることができる。
【００１３】
他の実施例は、例えば、雑誌に載せられたテクスチャ加工広告である。このような場合、オリジナルのオブジェクトは、クライアントにより用意された標準印刷広告(例えば、非テクスチャ加工写真)とすることができる。このような場合、前述のように、コンピュータプログラムを使用して、テクスチャ加工複製に対しZ次元を実現することができる。しかし、この場合、オリジナルの写真に含まれる被写体の長さおよび幅に使用されるスケール係数は、オリジナルの写真の被写体の深さに合わせて異なるスケールでスケーリングされることが好ましい。例えば、Z次元におけるテクスチャ加工複製の深さは、XおよびY次元に対し使用されるスケーリングと比較して実質的に低いスケールでスケーリングすることができる。このような場合、広告は、大胆な外観を有し、ユーザの注意を引くが、印刷された刊行物(書籍、雑誌、ジャーナルなど)の中に含めることができる。
【００１４】
三次元複製が単調な複製とすることができることは理解されるであろう。例えば、基板に、オブジェクトのトポグラフィのみを持たせることができる。好ましくは、複製は、さらに、オリジナルのオブジェクトのイメージも配置される。オリジナルのオブジェクトの「イメージ」は、オブジェクトのピクチャを印刷することにより得られるようなオブジェクトの二次元複製と同等のものである。イメージは、オブジェクトを形成する1つまたは複数の要素の二次元データを含み、白黒でよいが、好ましくはカラーである。したがって、好ましい一実施形態では、三次元複製は、オブジェクトのイメージ(スケーリングされたXおよびYデータから得られる)およびオブジェクトのレリーフパターンまたはトポグラフィ(スケーリングされたZデータから導かれる)を含む。特に好ましい一実施形態では、三次元複製は、オブジェクトのイメージのカラー複製を持つ。
【００１５】
三次元複製を製作するために使用される実際の製作方法は、当業で指定される方法でよい。複製は、最初にイメージを基板上にプリントし、次いで基板を処理し(例えば、成形するか、または表面に三次元処理プロセスを施すことにより)トポグラフィを生成することにより製作することができる。例えば、スケーリングされたXYZデータは、金型を製作するために使用され、その後金型を使用して複製を製作する。したがって、スケーリングされたXYデータは、基板上にイメージ、好ましくはカラーイメージを印刷するために使用することができ、基板は、その後、三次元複製を製作する際に使用する金型に挿入される。成形プロセスの一実施例は、米国特許第5,958,470号に開示されている。
【００１６】
それとは別に、例えば、オブジェクトは、ブロー成形またはラピッドプロトタイピング技術(例えば、ロボットを使用し、コンピュータにより与えられる命令に基づき、プラスチック片の加熱を典型的には使用してくっつけることによりオブジェクトを組み立てる)により製作することができ、オブジェクトの二次元において色再現のある透明性を、レーザーステレオリソグラフィなどにより、オブジェクトおよびそれに付けられている非解放可能物の上のトポグラフィと揃えることができる。それとは別に、イメージを、塗装された金型またはダイに対して射出成形することによりオブジェクトに施すことができる。
【００１７】
それとは別に、スケーリングされたXYZデータは、複製を直接製作するために使用することができる。例えば、スケーリングされたXYデータは、基板上に(例えば、印刷プロセスにより)イメージ、好ましくはカラーイメージを施すために使用することができ、スケーリングされたZデータは、トポグラフィを直接作成するために使用することができる。例えば、トポグラフィは、Z次元における複数の深さを含む。Z次元における異なる深さは、Z方向の可変機械力を基板の表面に加えることにより基板内に形成することができる。可変機械力は、例えば、ドットマトリックス印刷ヘッド、デイジーホイール印刷ヘッド、Z次元で移動可能なピンのマトリックス、電子変形可能LCD、または当業で知られている他の手段により加えることができる。
【００１８】
金型は、当業で知られている手段により製作することができる。例えば、金型は、機械加工、レーザー切断、CNC機械加工、CNCレーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、および/または鋳造により製作することができる。
【００１９】
したがって、本発明の一実施形態では、オブジェクトの三次元複製を製作する提示される方法は、
(a)オブジェクトの作業イメージを表す電子データを取得し、作業イメージはオブジェクトの三次元表現を含み、オブジェクトの表現はXおよびY次元のそれぞれにおける長さおよびZ次元における複数の深さを持つことと、
(b)電子データを処理して、スケーリングされたXYZデータを取得し、XおよびYの少なくとも一方が第1のスケール係数でスケーリングされ、Zは、第2のスケール係数でスケーリングされ、第2のスケール係数は第1のスケール係数と異なることと、
(c)スケーリングされたXYZデータを使用して、基板上にオブジェクトの製作を製作することとを含む。
【００２０】
一実施形態では、ステップ(c)は、スケーリングされたXYZデータを使用して、金型を製作し、金型を使用して、複製を製作することを含む。
【００２１】
他の実施形態では、ステップ(c)は、スケーリングされたXYZデータを使用して、直接複製を製作することを含む。
【００２２】
他の実施形態では、処理は、
(a)オブジェクトの三次元表現のXおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための第1のスケール係数で電子データを処理して、第1のスケーリングされたデータセットを形成することと、
(b)オブジェクトの三次元表現のZ次元の複数の深さをスケーリングするための第2のスケール係数で第1のスケーリングされたデータセットを処理して、第2のスケーリングされたデータセットを形成することとを含み、
複製は、第2のスケーリングされたデータセットを使用して製作される。
【００２３】
他の実施形態では、ステップ(b)は、
(a)オブジェクトの三次元表現のXおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための第1のスケール係数で電子データを処理して、スケーリングされたXYデータを形成することと、
(b)第1のスケール係数に基づく、第2のスケール係数を表すルールを適用することにより電子データを処理して、スケーリングされたZデータを取得することとを含む。
【００２４】
他の実施形態では、オブジェクトの三次元表現のX次元における長さは、第1のスケール係数で変えられ、オブジェクトの三次元表現のZ次元における複数の深さは、第2のスケール係数で変えられ、三次元表現のY次元における長さは、第3のスケール係数で変えられ、第3のスケール係数は、第1のスケール係数の80から120%である。
【００２５】
他の実施形態では、この方法は、さらに、複製が現実的な外観のテクスチャを持つように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２６】
他の実施形態では、複製は、それぞれ長さを有するXおよびY次元、および複数の深さを有するZ次元を持ち、この方法は、さらに、人が複製を見たときに、XおよびY次元のそれぞれにおける複製の長さおよびZ次元における複製の複数の深さが同じスケール係数でスケーリングされたように見えるように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２７】
他の実施形態では、複製は、テクスチャを持ち、この方法は、さらに、テクスチャが認知可能なように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２８】
他の実施形態では、複製は、視覚的焦点を持ち、その方法は、さらに、複製の視覚的焦点を複製の選択された部分に配置するように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００２９】
他の実施形態では、複製は、消費者製品の三次元表現を含み、視覚的焦点を持ち、この方法は、さらに、複製の視覚的焦点を消費者製品の焦点に配置するように第2のスケール係数を選択することを含む。
【００３０】
他の実施形態では、第2のスケール係数は、定数である。
【００３１】
他の実施形態では、第2のスケール係数は、作業イメージ内の異なる位置で変化する。
【００３２】
他の実施形態では、オブジェクトは、人であり、第2のスケール係数に対する第1の値は、人の唇および眉毛のうちの少なくとも一方に使用され、第2のスケール係数に対する第2の値は、人の鼻に対し使用される。
【００３３】
他の実施形態では、複製は、オブジェクトよりも大きく、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の0.9から0.1倍の範囲内である。
【００３４】
他の実施形態では、複製は、オブジェクトよりも小さく、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の2から1,500倍の範囲内である。
【００３５】
他の実施形態では、複製は、オブジェクトよりも小さく、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の15から200倍の範囲内である。
【００３６】
他の実施形態では、オブジェクトは、二次元イメージを持ち、この方法は、さらに、二次元イメージから作業イメージを作成することを含む。
【００３７】
他の実施形態では、オブジェクトは、オブジェクトの写真またはスケッチを含み、この方法は、さらに、写真またはスケッチから作業イメージを作成することを含む。
【００３８】
他の実施形態では、オブジェクトは、テクスチャ加工面を持つアートワークを含み、テクスチャ加工面はZ方向に複数の深さを持ち、この方法は、さらに、アートワークから作業イメージを作成することを含む。
【００３９】
他の実施形態では、オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、この方法は、さらに、照明を特定の角度で、および/または特定の方向から、オブジェクトに当てて、結果として生じる影を生成することと、一連のイメージが撮られるときにオブジェクトの照明の角度および/または方向を変更することと、一連のイメージから結果として生じる影を解釈し、Z次元でのオブジェクトの複数の深さのマップを生成することとを含むステップによりオブジェクトから作業イメージを生成することを含む。
【００４０】
他の実施形態では、オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、この方法は、さらに、それぞれのイメージが特定の焦点または被写界深度を持つオブジェクトの一連のイメージを撮ることと、一連のイメージが撮られるときに焦点および/または被写界深度を変更することと、結果として生じる影を一連のイメージから解釈して、Z次元におけるオブジェクトの複数の深さのマップを生成することとを含むステップによりオブジェクトから作業イメージを生成することを含む。
【００４１】
他の実施形態では、オブジェクトは、アイデンティティを持つ特定の要素を含み、この方法は、さらに、基板のXおよびY次元とオブジェクトのXおよびY次元およびオブジェクトの表現のXおよびY次元の少なくとも一方に基づいて第1のスケール係数を決定することと、要素のアイデンティティに基づいて第2のスケール係数を選択することとを含む。
【００４２】
他の実施形態では、要素のアイデンティティは、乗用車、ボトル、人の全身イメージ、人の頭のイメージ、および樹木のうちの1つを含み、この方法は、さらに、要素のうちの少なくとも一部について第1のスケール係数と第2のスケール係数との間に所定の関係を与えること、および複製が製作されるときにこの関係を使用することを含む。
【００４３】
他の実施形態では、オブジェクトは、2つの要素を含み、この方法は、さらに、2つの要素について第1のスケール係数と第2のスケール係数との間に所定の関係を与えることと、複製が製作されるときにそれぞれの関係を使用することを含む。
【００４４】
他の実施形態では、この方法は、さらに、基板を使用して配布可能物を製作することを含み、配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む。
【００４５】
他の実施形態では、基板は、配布可能物の一部として一体形成され、配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む。
【００４６】
他の実施形態では、この方法は、さらに、ブロー成形、射出成形、または回転成形により基板を製作することを含む。
【００４７】
他の実施形態では、この方法は、さらに、複製が配置されている基板の少なくとも一部を取付け基板に与えて配布可能物を製作することを含む。
【００４８】
他の実施形態では、作業イメージは、第1の場所で作成され、コンピュータ可読ファイルに格納され、コンピュータ可読ファイルは、複製が製作される第2の場所に送られる。
【００４９】
他の実施形態では、第2の場所は、第1の場所から物理的に離れており、コンピュータ可読ファイルは、データ送信ネットワークを介して送信される。好ましくは、複製は、その後、顧客に出荷される。
【００５０】
他の実施形態では、複製は、スケーリングされたXYデータを使用して基板のサイズを決め、スケーリングされたZデータを使用して基板を処理し複製を三次元形態で製作することにより製作される。好ましくは、基板のZ次元における複数の深さは、基板に施される可変機械力により作られる。好ましくは、ドットマトリックス印刷ヘッド、デイジーホイール印刷ヘッド、ピンのマトリックス、または電気変形可能LCDを使用して、可変機械力を発生させる。好ましくは、基板の特定の部分に加えられる機械力は、複製のその特定の部分のZ次元における複数の深さに対応する。
【００５１】
他の実施形態では、金型は、機械加工、レーザー切断、CNC機械加工、CNCレーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、および/または鋳造により製作することができる。
【００５２】
他の実施形態では、金型は、ヒーターに関して移動し、金型は、複数のゾーンを持ち、この方法は、さらに、ゾーンの少なくとも一部の温度を独立に調節することを含み、それにより、基板のすべての部分は、金型の中で一般的に一様な加熱を受ける。
【００５３】
他の実施形態では、ゾーンの少なくとも一部は、冷却されるように構成され、この方法は、さらに、ゾーンの少なくとも一部に対し異なる量の冷却を行うことを含む。
【００５４】
他の実施形態では、基板は、多孔質であり、この方法は、さらに、成形工程において非多孔質層を多孔質基板に関連付けることを含む。
【００５５】
他の実施形態では、基板は、フレーム部材を含み、この方法は、フレームを製作することを含む。
【００５６】
他の実施形態では、作業イメージは、フレームのデザインを含み、この方法は、さらに、複製の一部としてフレームを一体形成することを含む。
【００５７】
他の実施形態では、この方法は、さらに、少なくとも1つのテクスチャ材料を基板の少なくとも一部分に施すことを含む。
【００５８】
他の実施形態では、この方法は、さらに、金属箔、金属粒子、布、皮革、研磨された透明ガラス、断片にされた透明ガラス、研磨された着色ガラス、断片にされた着色ガラス、透明シリコーン、着色されたシリコーン、木材粒子と結合剤、および石粒子と結合剤のうちからテクスチャ材料を選択することを含む。
【００５９】
他の実施形態では、作業イメージは、オブジェクトの陰イメージを基板上に作成するために使用される。好ましくは、基板は表面を持ち、基板は、表から見たときに一般的に凹であるように構成される。
【００６０】
他の実施形態では、オブジェクトは、アートワークを含み、この方法は、さらに、
(a)人に塗装器具を使ってアートワークに強調を施してもらうこと、
(b)人の動き、塗装器具の動き、および強調を行うために施される塗料の色のうちの少なくとも1つを表すデジタルデータを取り込むことと、
(c)動きにより生じる強調の少なくとも一部を機械的に複製に施すこととを含む。
【００６１】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取り込まれたデジタルデータを操作して強調の代替えサブセットを含む1つまたは複数のファイルを生成すること、およびこれらのサブセットのうちの少なくとも1つを複製に機械的に施すことを含む。
【００６２】
他の実施形態では、この方法は、さらに、ロボットを使用して、動きにより生じる強調の少なくとも一部を機械的に複製に施すことを含む。
【００６３】
他の実施形態では、スケール係数の1つは、1である。
【００６４】
他の実施形態では、この方法は、さらに、基板を処理して、複製の製作時に基板の剛性を一時的に弱めることを含む。
【００６５】
他の実施形態では、この方法は、さらに、基板の温度を高め、および/または化学的に基板を処理して基板の剛性を弱めることを含む。
【００６６】
他の実施形態では、基板は、薄いシートを含み、この方法は、さらに、オブジェクトのイメージを基板に施すことを含む。
【００６７】
他の実施形態では、スケーリングされたZデータは、基板にレリーフパターンを施すために使用され、この方法は、さらに、基板にレリーフパターンを形成するのに先立ち、スケーリングされたXおよびYデータを使用して、オブジェクトのイメージを基板に施し、それにより三次元複製を製作することを含む。
【００６８】
本発明の他の実施形態によれば、提供される方法は、
(a)イメージ基板の表面にイメージを与えることと、
(b)イメージ基板を取付け基板上に取り付けて複合製品を製作することと、
(c)複合製品内に三次元プロファイルを形成することとを含む。
【００６９】
一実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板としてプラスチックを、イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む。
【００７０】
他の実施形態では、この方法は、さらに、イメージ基板として透明プラスチックを選択することを含み、取付け基板は、表面の上に配置される。
【００７１】
他の実施形態では、イメージ基板は、裏面を持ち、この方法は、さらに、複合製品内に三次元プロファイルを形成するのに先立ち、第2の取付け基板をイメージ基板の裏面に取り付けることを含む。
【００７２】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板上に取り付けられた後にイメージ基板に蒸気を当てることと、取付け基板に熱を加えることと、複合製品に圧力を加えて複合製品中に三次元プロファイルを形成することとを含む。
【００７３】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板を赤外線に曝し、取付け基板を熱することを含む。
【００７４】
他の実施形態では、この方法は、さらに、取付け基板の弱くされた部分を用意することを含み、これにより、取付け基板は、壊れることなく弱くされた部分に沿って曲げられる。
【００７５】
他の実施形態では、弱くされた部分は、スコア線を含む。
【００７６】
他の実施形態では、この方法は、さらに、ピクチャまたは芸術的作品をイメージとして与えることを含む。
【００７７】
本発明の他の実施形態によれば、提供される方法は、
(a)多孔質イメージ基板を備えることと、
(b)多孔質イメージ基板に蒸気を当てることと、
(c)成形作業時に非多孔質層を多孔質イメージ基板に関連付け、それにより三次元プロファイルがイメージ基板内に形成されることとを含む。
【００７８】
一実施形態では、この方法は、さらに、イメージ基板内に三次元プロファイルを形成するのに先立ちイメージ基板の表面にイメージを印刷することを含む。
【００７９】
他の実施形態では、この方法は、さらに、三次元プロファイルがイメージ基板内に形成された後に、非多孔質層と多孔質イメージ基板とを分離することを含む。
【００８０】
他の実施形態では、この方法は、さらに、イメージ基板の裏面に形成されたプロファイルの少なくとも一部を満たすことを含む。
【００８１】
他の実施形態では、この方法は、さらに、非多孔質層としてプラスチックを、イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む。
【００８２】
本発明の1つの利点は、オブジェクトの長さおよび幅と別に、Z次元におけるオブジェクトのトポグラフィまたは深さを別々に制御することにより、現実的なオブジェクトの拡大または縮小された複製を製作することができる点である。本発明の他の利点は、異なるスケール係数を使用することにより、広告、配布可能な消費者製品の製作、消費者商品のパッケージング、消費者商品の装飾、アートワーク複製などのさまざまな目的に適した三次元複製を得ることができ、三次元複製はユーザが認知でき、機械的に安定しているトポグラフィを備えるという点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
図1〜3は、三次元レリーフを持つピクチャが、出発ピクチャと異なるスケールで複製される本発明の好ましい一実施形態を例示している。この実施例では、ピクチャは、より小さなスケールで複製される。ピクチャは、交互に拡大することが可能であることが理解されるであろう。
【００８４】
図1に示されているように、「オリジナル」ピクチャまたはオブジェクト10は、長さXおよび幅Yを持つ。オブジェクト10は、基板12上に形成され、これは、乗用車のピクチャ14を含む。基板12は、表面またはイメージ配置面16を持つ。イメージ配置面16は、ピクチャ14に関連するレリーフパターンを除き本質的に平面的(つまり、二次元平面内に広がる)である。特に、図4に示されているように、ピクチャ14は、Z次元において複数の深さを持つ。例えば、直線2-2に沿った最大深さは、Z1により表される。他の部分では、ピクチャ14は、Z1よりも小さい、深さZ2を持つ。
【００８５】
オリジナルのオブジェクトは、まっすぐな側を持つ必要はなく、したがって、オブジェクトの異なる部分で測定した場合に複数の長さおよび幅を持つことができることは理解されるであろう。例えば、オブジェクト10は、卵形の油絵とすることが可能である。XY次元において正確な複製を実現するために、それぞれのX次元に対し使用されるスケール係数は、同じであり、それぞれのY次元に使用されるスケール係数は、同じである。参照を簡単にするため、Xデータは、X軸におけるすべての次元を参照し、Yデータは、Y軸におけるそれぞれの次元を参照し、Zデータは、Z軸におけるそれぞれの次元を参照する。長さのすべての部分が、同じスケール係数でスケーリングされる場合、参照を簡単にするため、最大長さは、単に、「長さ」と呼ぶことができ、スケール係数は、複製の所望の「長さ」に基づいてすることができる。同様に、最大幅は、「幅」と呼ぶことができる。
【００８６】
図1は、さらに、三次元ピクチャ22が基板20のイメージ配置面24上に形成されている基板20上に形成される、三次元複製18も示す。もう一度、三次元複製18は、最大高Z1'を持つ(図3参照)。他の場所では、ピクチャ22は、Z1'よりも小さい、最大高Z2'を持つ。したがって、オリジナルのオブジェクト12と三次元複製18は両方とも、レリーフパターンを持ち、それに応じて、三次元である。複製を製作する際に、オブジェクト10の長さと幅の両方が縮小されることは理解されるであろう。したがって、長さXが縮小され、長さX'が得られる。同様に、幅Yが縮小され、幅Y'が得られる。したがって、長さは、比X':Xに基づいて第1のスケール係数により縮小される。特に好ましい一実施形態では、幅Yは、同じスケール係数により変えられる、つまり、比Y':Yは、比X':Xと同じである。したがって、複製18の長さと幅の比は、オブジェクト10の長さと幅の比に比例する。オブジェクト10は、Z次元における複数の深さを持ち、Z1およびZ2を含む。Z次元における複数の深さは、第2のスケール係数により変えられ、図3にされているトポグラフィまたはレリーフパターン35が得られ、これはZ1'およびZ2'を含む。本発明の一実施形態によれば、第2のスケール係数は、第1のスケール係数と異なる。したがって、複製のトポグラフィは、複製18のサイズ設定と別に制御される。
【００８７】
図1に例示されている実施形態では、複製18は、オブジェクト10よりも小さい。したがって、スケール係数X':Xは、1未満である。好ましくは、複製18がオブジェクト10よりも小さい場合、第2のスケール係数、つまりスケール係数Z':Zは、第1のスケール係数の2から500倍であり、好ましくは、第1のスケール係数の15から200倍である。例えば、図3の実施例では、Xが3で、X'が1であった場合、スケール係数X':Xは、1/3となる、つまり、複製の長さは、オリジナル10の長さの1/3である。このような場合、Z次元におけるレリーフの深さが、同じスケール係数により変えられた場合、レリーフは、実質的に人の目につかない。したがって、第1のスケール係数よりも小さい値だけ第2のスケール係数を変えることが好ましい。したがって、レリーフは、長さと比例して縮小される。例えば、オブジェクト10は、オリジナルの油絵である場合、特定の一実施形態において、第2のスケール係数は本質的に1であることが好ましい。このような場合、イメージ配置面24上のレリーフは、複製18の長さおよび幅が縮小されるにもかかわらずオブジェクト10上で使用されるオリジナルのブラシストロークと同じ深さを持つ。
【００８８】
他の実施形態では、複製18は、実際には、拡大であってよい。このような場合、スケール係数X':Xは、1よりも大きい。このような場合、表面24のトポグラフィのスケーリングの程度は低いのが好ましい場合がある。例えば、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の0.99〜0.01倍とすることができる。したがって、複製18が、10倍のサイズに拡大された場合(ポスターの場合など)、表面24のトポグラフィの深さを、例えば、オリジナルのトポグラフィの2倍だけ変えることの望ましいと思われる(つまり、第2のスケール係数は、第1のスケール係数の0.4倍である)。好ましくは、このスケール係数は、表面トポグラフィが、オリジナルとの視覚的および触覚的類似性を維持するように選択され、より好ましくは、表面トポグラフィは、最大10倍まで、最も好ましく最大3倍まで拡大される。
【００８９】
第2のスケール係数は、好ましくは、表面24上のテクスチャが人に認知されうるように調整される。これは、特に、複製18がサイズ縮小される場合にそうである。さらに、複製18が拡大であるか、またはオリジナル10よりもサイズが小さい場合に、第2のスケール係数は、好ましくは、複製18が現実的らしく見えるテクスチャを持つように選択されることも理解されるであろう。したがって、第1のスケール係数が増やされた場合、第2のスケール係数は、好ましくは、テクスチャの深さが同じ量だけ比例する形で増えず、それよりも低い割合で増えるように選択される。同様に、複製18がサイズ縮小される場合(つまり、第1のスケール係数は、1未満である)、複製18のテクスチャの深さは、それよりも低い割合で縮小されるか、または他の実施形態では、同じに保たれる(つまり、第2のスケール係数は、1である)。
【００９０】
第2のスケール係数が第1のスケール係数と同じ量だけ変化する場合、結果として、複製18ではテクスチャが異なる量だけスケーリングされた全体的な外観を有することができる。例えば、テクスチャを、複製が例えば看板に使用される場合のオブジェクトの長さおよび幅と同じ量だけスケーリングすることで、トポグラフィの深さが誇張されているように見える複製が得られる。したがって、第2のスケール係数は、複製18のトポグラフィの深さが自然に見えるように、それに応じて、第1のスケール係数と同じスケール係数によりスケーリングされたように見えるように選択されるのが好ましい。また、同じスケール係数を使用すると、結果として、複製の一部において、最大のレリーフが構造上弱く、風化により損傷を受けがちである可能性がある。
【００９１】
特に好ましい一実施形態では、Y軸のオブジェクトの幅は、好ましくは、X軸の長さと同じ量でスケーリングされる。したがって、スケール係数Y':Yは、好ましくは、スケール係数X':Xと同じである。したがって、オブジェクトの長さおよび幅は、比例して縮小される。いくつかの場合に、ハローウィンなどの季節の行事またはユーモアのあるイラストの視覚的効果を出すなどのために、オブジェクトの長さおよび幅を、可変量で縮小することができることは理解されるであろう。このような場合、第3のスケール係数Y':Yは、第1のスケール係数の80〜120%とすることができる。したがって、図3の実施例では、第1のスケール係数X':Xが1/3である場合、第3のスケール係数Y':Yは、0.27〜0.4の範囲とすることができる。
【００９２】
複製を製作するために、オブジェクト10の三次元表現を含む、オブジェクト10の作業イメージが取得される。作業ファイルは、あらかじめ取得され、必要になるまで保管しておくことができるか、または作成と使用を同時に行うことができる。作業イメージは、一方の場所で作成し、他方の場所に、電子メールで電子ファイルを送信するか、または作業ファイルを格納したCDまたはフラッシュドライブを送ることなどにより製作することができる。
【００９３】
オリジナル10は、オリジナルの芸術作品、物体(例えば、乗用車などの製品)、ピクチャ、または他の二次元イメージ(例えば、写真またはスケッチ)を含むことができる。いずれの場合も、オブジェクト10の三次元表現を含む、オブジェクト10の作業イメージを取得できる。オブジェクト10の三次元表現は、XおよびY次元のそれぞれにおける長さ、およびZ次元における複数の深さを持つ。オブジェクト10がトポグラフィを持つ場合、トポグラフィは、好適なスキャナまたは他のデバイスにより検出することができ、このデータは、作業イメージを定義する電子データに含めることができる。それとは別に、オブジェクト10は、ピクチャであってよい。そのような場合、ピクチャの中に示されている対象のトポグラフィまたはテクスチャは、イメージをスキャンし、コンピュータアルゴリズムを使用してそのピクチャに含まれる要素の三次元トポグラフィマップを作成することなど、当業で知られている手段により決定することができる。
【００９４】
例えば、図6を参照すると、オブジェクト10は、表面上にあおむけで配置することができるか、またはそれとは別に、フレーム上の適所に保持することができる。スキャンヘッド26は、移動可能なフレーム部材28および30を使うなどして、オブジェクト10上に移動可能なように配置される。図6に例示されているように、スキャンヘッド26は、フレーム28に固定される形で取り付けられ、フレーム28は、オブジェクト10に関して、モーター32などにより、移動可能なように取り付けられる。モーター32は、部材28を横方向に移動するように構成することができる。オブジェクト10は、固定されたフレーム36により適所に保持される、土台34上で支えることができる。フレーム部材30は、モーター38などにより、固定されたフレーム34に関して縦方向に移動可能なように取り付けられる。したがって、スキャンヘッドは、オブジェクト10のイメージ配置面16上を横切る破線の矢印40により表される格子パターンで移動できるようにすることができる。それとは別に、スキャンヘッド26は、任意のパターンで移動することができる。
【００９５】
コンピュータ42は、モーター32および38に接続され、信号をモーターに送信し、モーターでスキャンヘッド26を移動させることができる。コンピュータ42は、適宜、モーター32、38からのフィードバック、または他の補助センサ(図に示されていない)からのフィードバックを受け取り、スキャンヘッド26の位置を確認することができる。したがって、特定の場所のトポグラフィの深さは、XY平面内のスキャンヘッドの位置と正確に一致させることができる。他の実施形態では、スキャンヘッド26は、固定位置に保持され、オブジェクト10は、スキャンヘッド26に関して移動させることが可能であることは理解されるであろう。それとは別に、オブジェクト10とスキャンヘッド26は両方とも、同時に動いていることも可能である。
【００９６】
オブジェクト10がトポグラフィを持つ場合、スキャンヘッドは、超音波、レーザー反射、光学/写真スキャン技術、機械的プローブ検査など、当業で知られている手段により、オブジェクト10のトポグラフィの所定の位置の深さを決定する。このデータは、コンピュータ42に送信され、そこで、アートワークの三次元トポグラフィマップが作成される。この三次元トポグラフィマップ(作業イメージ)は、X、Y、およびZ軸におけるそれぞれの要素の座標を表す電子データを含むことができる。代わりに、従来の座標測定機を使用して、このようなトポグラフィマップを作成し、メモリに格納することが可能であり、これはコンピュータまたは機械可読である。オブジェクト10が二次元のピクチャである場合、スキャンヘッド26は、イメージ内に存在する陰影に基づく補間、存在する、または特定の距離および角度からオブジェクトの専用照明により形成される陰影に基づく補間、超音波またはそれよりも高い周波数の反射/吸収トポグラフィマッピング技術、または当業で知られている他の技術を使用して、オブジェクト10に示される要素の三次元トポグラフィを表すデータを取得することが可能と思われる。
【００９７】
他の一実施形態では、オブジェクト10は、三次元オブジェクトとすることができる。例えば、図5に示されているように、オブジェクト10は乗用車である。オブジェクト10の作業ファイルは、当業で知られている手段により取得することができる。例えば、図5に示されているように、カメラ44を使用して、オブジェクト10の一連のピクチャを撮ることができる。これらのピクチャは、フィルム上に取り込まれ、その後デジタイズされ、コンピュータに送られるようにできる。それとは別に、カメラ44で複数のデジタルピクチャを撮り、コンピュータ46にダウンロードすることができる。一実施形態では、1つまたは複数の照明48が用意される。異なる方向から一連のピクチャを撮ることができ、その一方で、異なるイメージまたはピクチャにおいて、異なる陰影が生成される光48から与えられる光の角度および/または方向が変化させられる。コンピュータ46は、好適なアルゴリズムを使用して、結果として得られる陰影を解釈し、Z次元におけるオブジェクト10の複数の深さのマップを作成することができる。使用することが可能な他の方法は、オブジェクト10の一連のピクチャを撮るか、またはイメージを生成することを含み、それぞれのピクチャまたはオブジェクトは、特定の焦点または被写界深度を持ち、焦点および/または被写界深度は、ピクチャの一連のイメージを撮るときに変更される。このような場合、コンピュータ46は、適切なアルゴリズムを使用して、一連のイメージまたはピクチャから結果として得られる陰影を解釈し、複数の深さオブジェクト10およびZ次元のマップを作成することができる。レーダーを代わりに使用することが可能である。
【００９８】
デジタルデータが取得されると、デジタルデータはメモリ中に格納され、その後、スケーリングされたXYZデータを生成するために操作することができる。例えば、図6に示されているように、デジタルデータは、データ記憶ユニット50に電子的に格納することができる。データ記憶装置50は、カメラ用メモリカード、コンピュータのハードドライブ、zipドライブ、CDなどとしてよい。データ記憶ユニット50はオブジェクト10の作業イメージを表す電子データを含み、オブジェクト10のX、Y、およびZ次元に関するデータを含む。したがって、データは、XおよびY軸のそれぞれにおける少なくとも1つの次元およびZ軸における少なくとも2つの長さを表し、好ましくは、XおよびY軸のそれぞれにおける少なくとも1つの次元およびZ軸における複数の深さを表す。データは、乗用車などのオブジェクトの場合などに、X、Y、およびZ軸において複数のデータ点を持つことができることは理解されるであろう。このデータは、コンピュータまたは他の計算デバイス42に供給され、スケーリングされたXYデータ52およびスケーリングされたZデータ54を生成し、次いで、これらのデータは、後から使用するためにデータ記憶ユニット56に格納される、および/またはすぐに使用される。
【００９９】
一実施形態では、この方法は、オブジェクト10の三次元表現のXおよびY次元のうちの少なくとも1つ(および好ましくは両方)の長さをスケーリングする第1のスケール係数でデータ記憶ユニット50内の電子データを処理して、スケーリングされたXおよびYデータとオリジナルのZデータを持つ第1のスケーリングされたデータセットを供給し、その後オブジェクトの三次元表現のZ次元における複数の深さをスケーリングする第2のスケール係数で第1のスケールデータセットを処理して、次いで第2のデータ記憶ユニット56内に格納することができる第2のスケーリングされたデータセットを供給することを含むことができる。
【０１００】
それとは別に、この方法は、オブジェクト10の三次元表現のXおよびY次元のうちの少なくとも1つ(および好ましくは両方)の長さをスケーリングする第1のスケール係数でデータ記憶ユニット50に格納されている電子データを処理して、スケーリングされたXYデータを供給し、第1のスケール係数に基づく、第2のスケール係数を表すルールを適用して、スケーリングされたX、Y、およびZデータが次いで第2の記憶ユニット56に格納されるスケーリングされたZデータを取得することにより電子データを処理することを含むことができる。例えば、Z次元がスケーリングされる範囲は、X次元がスケーリングされる範囲に基づいてプリセットアルゴリズムに基づき変えられる。
【０１０１】
それとは別に、コンピュータ42は、要素認識アルゴリズムを含むことができ、特定の要素または一連の要素がプリセットされたまたは所定の第2のスケール係数に応じてスケーリングされる一連のルールを用いてプログラムすることができる。例えば、オブジェクト10は、アイデンティティを持つ特定の要素(例えば、図7の場合には乗用車)を含むことができ、第2のスケール係数は、乗用車である特定の要素に基づき選択することができる。オブジェクト10の1つまたは複数の要素のアイデンティティに基づく第2のスケール係数選択は、自動化することができるか、または手動とすることもできることは理解されるであろう(つまり、要素の認識は、システムのオペレータが行い、オペレータは設定された所定のルールに基づき第2のスケール係数を選択することができる)。例えば、要素は、乗用車、ボトル、人の全身イメージ、人の頭のイメージ、樹木とすることができ、所定の関係は、前記要素の少なくとも一部、および好ましくはそれぞれについて第1のスケール係数と第2のスケール係数との間であらかじめ決定されることができる。オブジェクトが2つまたはそれ以上の要素を含み、それぞれの要素が使用される第1のスケール係数と第2のスケール係数との間の所定の関係を持つ場合、第1の要素は、その特定の要素について使用される第1のスケール係数と第2のスケール係数との間の所定の関係を使用して複製することができ、第2の要素は、第2の要素に対する第1のスケール係数と第2のスケール係数との間の所定の関係を使用してスケーリングすることができる。
【０１０２】
例えば、この技術は、顔の複製を作成する場合に使用することが可能である。図7は、顔のピクチャ22が配置された複製18の上面図を示している。図7は、さらに、直線9-9に沿った断面を含む。断面は、人の髪、および耳、口、鼻、目、および眉毛を含む、人のさまざまな特徴を通過する。断面は、上面図の異なる部分が断面内に示されているようなトポグラフィと相関するように図7において向き付けられる。例えば、破線58は、顔の耳の高さを示すが、破線60は、鼻の高さを示している。したがって、本発明の一実施形態によれば、顔のそれぞれの部分は、Z次元において同じ量だけスケーリングすることが可能である。それとは別に、人の顔の異なる部分をさまざまな量でスケーリングすることが可能である。例えば、ピクチャを1/5のサイズに縮小し(第1のスケール係数は0.2である)、第2のスケール係数が一定であった場合、複製18内のトポグラフィにより、顔のいくつかの特徴は、本質的に平坦なものとなりうる(つまり、見る人にとって検出可能なトポグラフィがない)。例えば、唇および眉毛は、顔の皮膚と同一平面上にあるように見えることがある。したがって、本発明の好ましい一実施形態によれば、スケール係数の第1の値は、高さの変動が小さい顔の特徴(例えば、唇、眉毛、あご骨のうちの少なくとも1つ)に使用することができ、またスケール係数の第2の値は、高さの変動がより顕著な顔の特徴(例えば、鼻、頬骨、額)に使用することができる。そのため、第2のスケール係数の第1の値を使用することが可能であり、この結果、唇および/または眉毛に対する複製18の認知可能なトポグラフィが得られ、また第2のスケール係数の第2の値は、人の唇および/または眉毛の高さの縮小率よりも大きな割合で人の鼻の高さを縮小するように選択することが可能である。したがって、顔のいくつかの特徴は、相対的平坦であるが、顔の他の特徴は、比較的平坦さが小さい。したがって、基板20のイメージ配置面24よりも過剰に上に伸びている大きい方の高さを持つ顔の部分(例えば、鼻)なしで顔のそれぞれの部分に対するレリーフを形成するトポグラフィを得ることが可能である。同様に、オブジェクトが拡大される場合、第2のスケール係数の異なる値を使用して、人の鼻の高さを、人の唇および/または眉毛の高さの拡大率よりも小さい割合で拡大することが可能である。
【０１０３】
このような他の実施形態の他の実施例は、図8に示されている。図8では、複製18は、ブドウ62のピクチャとボトル64のピクチャを含む。図8の断面10-10に示されているように、ブドウは、比較的押さえたトポグラフィを持つ(つまり、イメージ配置面24の上のトポグラフィの最大高は、表面24よりも上のボトル64の最大高に比べて比較的小さい)。したがって、ボトル64のトポグラフィは、ブドウ62のと比べて実質的に顕著である。この実施例では、複製18が拡大である場合、ブドウ62に使用される第2のスケール係数の値は、比較的小さかったが、ボトル64に使用される第2のスケール係数は、比較的大きかったことは理解されるであろう。それとは別に、この実施例では、複製18が縮小スケールで製作される場合、ブドウ62に使用される第2のスケール係数の値は、ボトル64に使用される第2のスケール係数の値よりも実質的に大きいことは理解されるであろう。
【０１０４】
さらに他の実施形態は、図9および9Aに示されている。この実施形態では、複製18は、腕時計66および木68のピクチャを含む。この特定の実施形態では、図9Aに示されているように、腕時計のみがトポグラフィを持つ。したがって、腕時計66と木68に対してスケール係数の異なる値が使用されたことは理解されるであろう。実際、木68について選択された、スケール係数の値は、木68が平坦なトポグラフィを持つように選択された(図9Aに示されているように表面24よりも上に伸びていなかった)。本発明のこの実施形態の1つの利点は、三次元トポグラフィレリーフは、複製18の視覚的焦点となる位置に与えることが可能であるか、または複製18の視覚的焦点となる位置で強調されることが可能であるという点である。この方法で、第2のスケール係数の選択、または複製の視覚的要素の一部に対する第2のスケール係数の使用は、消費者の注意を複製の特定の部分に引き付けるように選択されることが可能である。そのため、図9の実施例では、複製は、腕時計の広告とすることが可能である。見ている人の視覚的注意を腕時計に位置付けるように第2のスケール係数を選択することにより(複製18の残り部分のトポグラフィと比較して腕時計のトポグラフィを強調することなどにより)、広告の視覚的焦点を腕時計にシフトさせることが可能であるか、または腕時計の視覚的外観を強調することが可能であり、これにより、広告が消費者に対し及ぼす効果を強調することができる。
【０１０５】
本発明の実施形態による複製を製作するために使用することができる、金型は、当業で知られている手段により、製作することができる。金型は、加法的または減法的プロセスにより作ることができる。減法的方法は、例えば金属のブロックから材料を取り出すことを含む。加法的方法は、ラピッドプロトタイピング技術を使用することなどにより金型を組み立てることを含む。好ましい一実施形態では、金型70は、レリーフパターン72が中に形成されるように漆喰、高温プラスチック、エポキシ、アルミニウム、または他の金属から製作される。好ましくは、金型は、結果として得られる成形基板のトポグラフィに著しい劣化を引き起こすことなく、少なくとも約1000回、好ましくは少なくとも約10,0000回、最も好ましくは少なくとも約1,000,000回金型を使用できる十分な強度を持つ材料から作られる。金型70は、1つまたは複数のカッター76を使ってCNC機械加工レリーフパターン72により表面74内に製作することができる。レーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、及び鋳造などの、真空またはプレス形成金型を製造する他の方法を使用することができる。
【０１０６】
プレスおよび/真空成形で使用する場合、ドリル80など、当業で知られている手段により一連の穴78を形成することができる。ドリル穴78は、好ましくはレリーフパターン72の一部または一番下の部分にドリルであけられ、プレスおよび/または真空形成作業時に空気を金型を通して逃がすことができる。
【０１０７】
金型は、エンボス加工作業とは反対に、成形作業、好ましくは真空および/またはプレス形成で使用するのに適しているのが特に好ましい。典型的には、エンボス加工ダイは、エンボス加工ダイの中のレリーフ要素の高さとレリーフ要素の頂部の幅とのアスペクト比が1:1以下となる。したがって、エンボス加工ダイに備えられるレリーフ内の要素の高さが1cmの場合、エンボス加工ダイの中の要素の幅は、典型的には少なくとも1である。したがって、レリーフ要素は、ダイ中のレリーフ要素の高さと少なくとも同じ、および一般的にはそれよりも大きい幅を持つ。このような構造は、エンボス加工ダイが作業時にかなり磨耗したり裂けたりし、エンボス加工ダイ中のレリーフパターンが、要素の幅が要素の高さよりも小さい場合にたちまち劣化するときに使用される。対照的に、本発明によれば、ダイ中のレリーフ要素の幅は、好ましくは、レリーフ要素の高さよりも小さい。したがって、ダイは、エンボス加工により利用可能な細部以上に細かい細部を持つ複製を製作することができる。したがって、エンボス加工ダイ中の要素の幅と要素の高さとの比は、好ましく1未満である。
【０１０８】
金型が製作されると、次いで、金型を使用し、基板連続シートまたは複数の個々の基板のシートを使用して1つまたは複数の複製18を製作することができる。基板は、成形することができる基板であれば何でもよい。好ましくは、基板は、熱成形プラスチックまたはセルロースベース(例えば、紙、段ボール、またはペーパーマッシェ)である。熱成形プラスチックは、好ましくはポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ネオプレン、ポリエチレン、PETであり、好ましくは、PVC、最も好ましくはポリスチレンである。ネオプレンを使用する1つの利点は、ネオプレンは、可逆変形可能であり、したがってプロセスにおいて再利用できる点である。また、基板は、ポリ塩化ビニルまたはポリスチレンなどの不可逆的変形可能熱可塑性プラスチックとすることができることも理解されるであろう。このような場合、熱成形プラスチックは、当業で知られているように使用済み基板を研磨することによりリサイクルさせることができる。
【０１０９】
熱成形プラスチック基板は、厚さを0.002〜0.02インチ、好ましくは0.005〜0.015インチ、より好ましくは0.008〜0.012インチまでとすることができる。それとは別に、基板は、紙または段ボールなど多孔質であってもよい。このような場合、基板は、好ましくは、厚さ0.002〜0.025インチ、より好ましくは0.005〜0.02インチ、最も好ましくは0.008〜0.015インチまでである。基板は、水銀柱25インチの真空が基板に加えられたときに中を通る毎分基板1平方インチ当たり0.1立方インチを超える流れを許容する場合に多孔質と好ましくは考えられる。
【０１１０】
多孔質基板のプレス/真空成形を増強するために、好ましくは多孔質基板に、または多孔質基板を本質的にガス不浸透性にするために用意された非多孔質基板にコーティングを施し、真空形成および/またはプレス形成できるようにする。コーティングは、エチレン酢酸ビニルなどの化合物とすることができ、紙、またはそれとは別に、熱成形プラスチック、蒸着一酸化ケイ素または二酸化ケイ素、または熱硬化プラスチックなどのガス不浸透性層に施され、厚さは、0.0002から0.010インチ、より好ましくは0.005から0.005インチ、最も好ましくは0.001から0.003インチとすることができる。多孔質基板は、好ましくは、ガス不浸透性層(例えば、ネオプレンなどのエラストマー材料)と密接触し、圧力および/または真空をセルロースベース基板に加え、基板は金型に密接触させられ、それにより、セルロースベース基板は、オリジナルの芸術品の三次元表現とすることができる、金型の形状をとりうる。非多孔質シートは、さらに、成形作業時に金型の表面の形態を取り、多孔質基板に構造的強度を付与し、結果として得られる複製の耐久性を高める。それとは別に、非多孔質シートは、多孔質シートが成形された後に多孔質シートから取り外し可能であってもよい。例えば、ネオプレンシートは、多孔質シートに「静電気接着」され、イメージが形成された後に取り除くことが可能である。
【０１１１】
トポグラフィの付加的剛性が必要な場合は、成形基板の裏面(つまり、非イメージ配置面)を、漆喰などの鋳込材料で満たすことができることは理解されるであろう。
【０１１２】
トポグラフィを基板に適用する前に、オブジェクトのイメージは、好ましくは最初に、基板に施される。例えば、イメージは、オフセットリソグラフィ、シルクスクリーニング、スプレーコーティング、インクジェット印刷、または染料昇華印刷のうちの1つまたは複数を含む当業で知られている手段により二次元イメージを基板に印刷することにより施すことができる。その後、基板に成形作業を行う。基板に印刷されるイメージは、好ましくは、当業で知られている手段により金型のトポグラフィと位置を揃えられる。例えば、基板が金型と同じサイズである場合、基板の外縁と金型とを位置揃えすることにより、イメージおよび基板は、そのイメージと一致するトポグラフィの特徴と位置を備えることができる。
【０１１３】
次いで、基板は、金型内に置かれ、圧力および/または真空が加えられ、基板内にトポグラフィまたはレリーフパターンを形成することができる。成形作業に先立って、またはその最中に、基板を処理し、基板の剛性を下げ、基板を裂いたり、他の何らかの形で損傷することなく、基板が金型のトポグラフィに適切に適合するようにできる。例えば、基板の温度を高くして、基板が金型のトポグラフィ内に容易に流れ込むか、またはプレスされるようにできる。それとは別に、1つまたは複数の化学薬品を基板に施して、基板の剛性を一時的に弱める。例えば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、またはABSは、メチルエチルケトン(MEK)に曝すことができる。MEKを使用すると、熱成形プラスチックは、一時的に軟化し、これにより、成形作業の効率が高まる。それとは別に、基板がセルロースベース(例えば、紙または段ボール)である場合、成形プロセスに先立って、またはその最中に、基板は蒸気に曝すことができる。電熱コイルなどの外部熱源を蒸気と併用して、セルロースベース基板を加熱することができ、また基板を水に曝してから加熱することができることは理解されるであろう。このような処理を行うと、基板は、さらに精細な細部を持ち、また利用される金型の寿命を延ばすことができる。それとは別に、セルロースベース基板は、ポリエステル樹脂でコーティングすることが可能である。ポリエステル樹脂を使用すると、セルロースベース基板を一時的に曲がりやすくすることができる。成形作業時に、熱が加えられると、樹脂は硬化する。樹脂が硬化すると、基板は堅くなる。したがって、ポリエステル樹脂などを使用した結果、イメージの耐久性が増した成形基板が得られる。それとは別に、コーンスターチなどのセルロース結合剤を使用することが可能である。
【０１１４】
図12および13は、多孔質基板を成形する方法を例示している。その中に示されているように、ネオプレンなどの圧力または真空変形可能非多孔質材料のシート82、および多孔質基板のシート84は、電熱要素86と88との間の加熱ユニット内に置かれるなどして、予熱される。蒸気源90は、多孔質セルロースベース基板84を蒸気に曝すために使用される。例えば、噴射ノズルは、加熱要素86、88の間に間欠的に備えられる。多孔質基板84が蒸気により加熱され、軟化された後(例えば、プリセットされた時間の間、または所定の温度まで)、多孔質基板84は変形可能非多孔質シート82とともに、成形ステーション92に送られる。図12および13に示されているように、成形ステーション92は金型94を備え、これは支持フレーム96内に配置されている。空気圧力送出容器98(多岐管を備えることができる)は、圧力源100(ポンプであってよい)と空気流で連絡している。シート82、84が成形ステーション92内に置かれると、圧力送出容器98は、支持フレーム96に関して適所に固定され、シート82の上に気密室を形成する。次いで、空気圧を空気圧力送出容器98内のキャビティ104の通路102に強制的に通す圧力源100を作動させ、それにより、非多孔質シート82が多孔質基板84に押し付けられ、それにより、多孔質基板が金型94のレリーフパターン72の形状をとることができる。キャビティ104内の空気圧が多孔質基板84をレリーフパターン72の形状に合わせて強制的に変形させるときに、基板84とレリーフパターン74との間に位置する空気106は、穴78を通って逃れる。真空成形作業の際に、供給することができる真空の理論上の上限は15psiである。対照的に、図12および13のプロセスで使用することができる圧力は、真空成形作業時に大気から利用できる15psiを超過しうる。したがって、真空だけを使ってさらに大きな力を基板84に加えることができる。したがって、分解能は、真空成形の場合よりも高くすることができる。好ましくは、圧力源100は、非多孔質基板82が十分に冷却され、基板82が変形された形状を保つことができるまで作動される。それとは別に、硬化性樹脂が多孔質基板に塗布された場合、圧力源は、基板84内に形成されたトポグラフィを本質的に傷つけることなく基板84を金型から取り外せるように樹脂が十分に硬化するまで作動させることができる。樹脂が塗布された場合、非多孔質基板82は、適宜使用しなくてよいことは理解されるであろう。
【０１１５】
他の成形作業は、図14および15に示されている。その中に示されているように、成形ステーション92に挿入するのに先立ち、多孔質基板84のみが、加熱および蒸気処理を受ける。多孔質シート84は、成形ステーション92に送られ、そのときに、非多孔質シート82がその上に備えられる。次に、図13に示されているようなプレス成形作業を続けることができる。それとは別に、プレスおよび真空形成作業を実施することができる。図14を参照すると、金型ステーション92は、真空送出容器108を備え、これは、通路112などにより真空源110(例えば、真空ポンプ)と空気流で連絡している。作業中、キャビティ104を介して加えられる圧力に加えて、真空ポンプ110は、通路112を介してポンプキャビティ114を通して空気を引き寄せる。したがって、真空源110が作動され、真空送出容器108から空気を抜き、それにより、穴78を通して空気116を引き出す負圧をキャビティ114内に発生させ、それにより、非多孔質シート82は、多孔質基板84に力を加え、レリーフパターン72の形状に変形させる。もう一度、圧力源100および真空源110は、所定の時間の間、または他の何らかの形で教示されている時間の間、動作することができる。真空成形プロセスを動作させたときにこのプロセスで使用することが可能な圧力が大気から利用可能な15psiを超える可能性があるので、さらに大きな力を基板に加えることができ、したがって、真空成形単独の場合よりもより高い分解能が得られる。例えば、真空およびプレス成形の組合せを使用することにより、真空源110および圧力源100により生じる圧力および真空により基板に与えられる実効力は、水銀柱29から30インチを超える場合がある。
【０１１６】
他の製造作業によれば、基板84に対し、真空成形のみが行えることは理解されるであろう。このようなプロセスは、図18および19に例示されている。その中に示されているように、多孔質基板84は、加熱され、次いで、成形ステーション84に移され、そこで、非多孔質層82が基板84の上に置かれる。基板82、84は、クランプ締め付け部材118など、当業で知られている手段により成形ステーション内に固定される。次いで、真空成形プロセスは、当業で知られているように進行しうる。
【０１１７】
他の実施形態では、これらの成形技術の異なる修正形態および組合せを使用することができることは理解されるであろう。それに加えて、基板が熱成形可能である場合、加熱作業時に蒸気を送る必要はない。それに加えて、基板を予熱しなくてよいが、それとは別に、成形ステーション92内でのみ加熱することができる。それに加えて、基板が多孔質である場合、非多孔質基板または層は、多孔質基板を92の成形ステーションに挿入する前に、または挿入した後に、多孔質基板に関連付けることができることは理解されるであろう。例えば、前処理工程に先立って、多孔質基板(例えば、紙)をポリ塩化ビニルまたはポリスチレンの薄いシートにラミネートすることが可能である。それとは別に、ポリ塩化ビニルまたはポリスチレンの薄いシートは、成形作業時に多孔質基板にラミネートすることが可能である。多孔質基板は、前処理工程だけでなく成形作業時にも基板が曝される熱および圧力により、非多孔質基板に機械的に取り付けることが可能である。それとは別に、熱活性化可能な接着剤を、多孔質基板と非多孔質基板との間に塗布し、ラミネートされた複製を製作することが可能であり、これにより、非多孔質基板は、多孔質基板にしっかり固定される。
【０１１８】
本発明の他の態様によれば、金型内の基板の温度は、基板の加熱および/または冷却の一様性を高めるように制御される。正確な成形複製物を製作するために、基板は、金型の表面の形態に適合するように十分曲げやすいものでなければならない。温度が低すぎる場合、基板は、金型の表面のすべての部分と完全に接触するように変形しない場合がある。それとは別に、温度が高すぎ、基板が熱成形プラスチックである場合、プラスチックは、金型内のより低い凹部に流れる傾向があり、それにより、基板の厚さが不均一で、穴がそこを貫通しうる成形複製が得られる。複製がさらに金型の表面内のトポグラフィを正確に反映するようにするため、プレスおよび/または真空成形作業の後、基板を金型から取り外す前に、基板の剛性を高めなければならない。本発明のこの態様によれば、真空および/またはプレス成形作業は、基板のそれぞれの部分が類似の加熱および/または冷却を受けるように制御される。したがって、成形された複製のすべての部分は、同じ、または本質的に同じ品質のものとすることができる。特に、基板の品質は、トポグラフィの分解能の偏差が人からは見えないように十分一様なものとすることができる。
【０１１９】
したがって、一実施形態では、一連の冷却ゾーンが金型内に組み込まれ、金型のそれぞれのゾーンに送られる冷却量、したがって金型のそれぞれのゾーンの温度は、個別に制御することができる。例えば、真空成形作業の際に、加熱要素(例えば、オーブン)を備えることができる。真空金型は、基板を加熱する加熱要素の下に通されるが、真空は、基板のイメージ面に加えられる。例えば、オーブンは、静止状態にあり、真空金型は、基板が取り付けられた状態で、第1の方向に移動することにより、オーブンの下または中に置かれるようにできる。真空金型および基板は、金型が挿入されるのと逆の方向でオーブンから取り出すことができる。したがって、最初に金型に入る基板の前縁は、さらに一定時間の間、加熱を受ける。基板の厚さを考慮した、この追加された時間は、基板の前縁が成形基板の劣化をもたらす過剰な加熱を受けるのに十分な時間である場合がある。逆に、後縁(オーブンに入る基板の最後の部分)は、熱可塑性基板と金型との間で完全に接触するように十分に長い間加熱されない場合がある。金型内に異なる冷却ゾーンを用意することにより、金型の異なる温度領域を真空金型の移動の方向に垂直な向きの軸内で形成することができ、これにより、他の方法ではオーブンにより基板に与えられる選択加熱を補償することができる。他の実施形態では、真空金型は、静止し、オーブンは移動可能としてよいことは理解されるであろう。それとは別に、オーブンと金型の両方が、互いに対し移動可能であってよい。
【０１２０】
それとは別に、またはそれに加えて、一連の熱シールド、好ましくはアルミニウム熱シールドを、オーブンの加熱要素の背後に取り付けて、加熱プロセスにおいて基板により一様な熱分布をもたらすようにできる。好ましくは、この結果、オーブンから失われる輻射熱を低減し、それにより、電熱要素がより低い温度で動作するようにするので、アルミニウム熱シールドが使用され、これはまた、加熱の一様性を高め、作業のエネルギー消費量を削減するのに役立つ。
【０１２１】
異なる冷却ゾーンを持つ金型の一実施例は、図18および19に示されており、そこでは金型70は、アルミニウム製冷却板120の上に取り付けられている。アルミニウム製冷却板は、一連の細い支柱122および細い支柱122の間に伸びる一連のスロット124を組み込んでいる。エポキシ、金属、セラミック、または当業で知られている他の材料から作ることができる、金型70が、冷却板120に接触すると、細い支柱122は金型70の裏面に接触し、それにより、金型70から金型冷却板120まで熱を伝達する。真空および/またはプレス成形時に、スロット124は、空気128を金型70の穴78に引き込むか、または強制的に通し、1つまたは複数の端部穴126を通して冷却板120から出すためのチャネルとして使用される。
【０１２２】
冷却板170の異なる部分に差動冷却を行うために、複数の冷却用フィン130、132、134、136を冷却板120の底面の相隔てて並ぶ位置に備えることができる。冷却用フィン130、132、134、136の少なくとも1つ、好ましくはそれぞれは、強制対流により冷却される。好ましくは、それぞれの冷却用フィンは、好ましくは個々に制御されるその専用の冷却ファン138、140、142、144を備える。いくつかの冷却用フィンは、単一のファンにより冷却することができ、それとは別に、ファンのいくつかを一群として制御することができることは理解されるであろう。ファン138、140、142、144の速度を変えることにより、差動冷却を冷却板120の異なる部分に施すことができる。金型の異なる部分は、冷却板120および/または金型70を通る冷却流通路を用意することなど(図21に例示されているように)他の手段により冷却することができ、または成形業で知られている他の冷却技術を使用することができることも理解されるであろう。冷却用流体(例えば、液体または気体の冷却剤)をそのような管の中に通すことができる。
【０１２３】
動作中、熱成形プラスチック82のシートは、クランプ締め付け部材118などの当業で知られている手段により金型70にあてがっておくことができる。電熱コイル152を備える加熱用オーブン150、または当業で知られている他の熱源は、矢印146で表されているように第1の移動方向に金型70を横切る。オーブンは、金型70の上に配置されたときに停止し、そこでプリセットされた時間の間、または基板82がプリセットされた温度に達したことをセンサが確認するまで、またはオペレータが他の何らかの方法で、オーブン115が十分な時間の間適切な位置にあったと判定するまで、または当業で知られている他の方法で留まり、そのときに、オーブン150は矢印148で表されているように予備の移動方向に移動し、次いで金型70の上にない位置に到達する。そのようなものとして、オーブン150は、長い時間の間冷却ピン136の上の金型70の上に留まり、次いで冷却ピン134の上に留まる。同様に、オーブン150は長い時間の間冷却ピン134の上の金型70の上に留まり、次いで、オーブン150は冷却ピン132の上に留まり、同様に、オーブン150は長い時間の間冷却ピン132の上の金型70の上に留まり、次いで、冷却ピン130の上に留まる。したがって、冷却ピン136の上の基板82の部分は、冷却ピン130の上の基板82の部分よりも実質的に高い温度まで加熱することができる。
【０１２４】
冷却ピン130、132、134、および136のサイズ、構成、および/または配向、および/またはそこに送られる強制対流または冷却の量は、基板82のすべての部分の温度が一様になるように、またはより一様になるように調節することができる。好ましくは、冷却用フィンは、オーブン150の移動方向に垂直に伸びる。それぞれの冷却用フィン130、132、134、136は、オーブン150の移動方向に垂直に伸びる一直線上に配列された複数の個別の冷却用フィンを含むことができる。それとは別に、例えば、ファン144は、ファン138よりも大きなファンブレードを備えることができ、および/またはファン138により冷却用フィン130に供給される以上の冷却用空気を冷却用フィン136に供給するように高いrpmで動作させることができる。それとは別に、またはそれに加えて、冷却用フィン136の表面積は、ピン130の冷却面積よりも大きくすることができる。さらに、冷却用フィンを、図20で冷却用フィン130が用意されているように示されている場所に配置されていない場合もあることも理解されるであろう。これらの変更形態の1つまたは複数を使用することにより、オーブン150が最大の滞留時間を持つ冷却用フィン136に隣接する金型の冷却速度は、冷却用フィン136の上の基板82の部分に対する冷却を大きくすることで大きくなる。
【０１２５】
好ましくは、基板82の一部の間の温度の変動は、25°F以下、または好ましくは15°F以下、および基板の厚さが約0.01インチであれば最も好ましくは °F以下となる。使用される温度差は、成形プロセスの際に使用される熱成形基板に基づいて選択することができることは理解されるだろう。例えば、金型上の温度変化が25°F未満の場合、厚さ0.01インチのポリ塩化ビニルのシートでは、複製18はその表面上のテクスチャが一様なものとなるが、基板が厚さ0.1インチのポリスチレンである場合、同様の一様性は、成形プロセス時の基板の温度差が15°F未満の場合に得られることがわかった。
【０１２６】
図21および22の実施形態では、冷却用チャネルは、金型70自体に用意される。その中に示されているように、一連の溝154、156、158、および160は、機械加工などにより、金型70の下側に設けられる。通気穴78は、それらのどれもが溝を通らないか、または他の何らかの形で干渉しないように金型70内に備えられる。金型70は、基部162上に取り付けられる。金型70および基部162は、角のある空間またはキャビティ164が設けられるように構成される。例えば、基部162は、金型70が据え付けられる隆起を備えることができる。真空成形、またはプレスと真空の組合せ成形時に、空気は、穴78を通り、角のある空間164を通り、1つまたは複数の通気穴126を通る。一連の弁168、170、172、および174は、好ましくは、溝154、156、158、および160をそれぞれ通る冷却剤の流量を制御するために使用される。溝の出口176、178、180、および182は、好ましくは、共通サンプまたは他の熱交換器に至り、冷却剤の温度を好ましくは所定の範囲内に維持する。好ましくは、冷却剤の温度は、35〜100°Fの範囲、より好ましくは45〜75°Fの範囲、および最も好ましくは55〜65°Fの範囲内に維持される。当業で知られているどのような冷却剤でも使用できる。金型70のそれぞれの領域に送られる冷却剤の量は、それに応じて、すでに述べたように、基板82の温度をさらに一様に維持するために変化させることができる。また、それぞれのゾーンに供給される冷却剤は、それぞれの冷却剤が異なる温度にある別の流れループ内にあってもよいことも理解されるであろう。したがって、溝のそれぞれを通る共通冷却剤の流量を変える代わりに、それぞれの溝に異なる温度の冷却剤を供給し、それによりそれぞれの溝を通る流量を類似のものにすることができる。それとは別に、1つまたは複数の溝に、異なる温度の冷却剤を供給することができ、流量は、金型70に所望の温度プロファイルを与え、本明細書で述べられているように基板82内の温度を一様に、または本質的に一様にするように個別に制御される。成形作業時に異なる冷却方法の組合せを使用して、単一の金型70を冷却することができることは理解されるであろう。したがって、例えば、冷却ピンおよび溝は、両方とも備えることが可能である。
【０１２７】
本発明の他の態様によれば、1つまたは複数のテクスチャ材料を基板の少なくとも1つの部分に供給し、複製18の外観を強調することができる。本発明のこの態様は、基板がオリジナルから異なるサイズに変更されない場合、または基板がサイズ変更されたが、すべての軸について同じスケール係数が使用される場合、または複製がテクスチャ化されていない場合に使用することができる。テクスチャ化材料は、金属箔、金属粒子、研磨された透明ガラス、断片にされた透明ガラス、研磨された着色ガラス、断片にされた着色ガラス、透明シリコーン、着色されたシリコーン、結合剤中の木材粒子、および結合剤中の石粒子のうちの1つまたは複数とすることができる。このようなテクスチャ材料を用意することにより、複製18のイメージ面は、ダイヤモンド(例えば、破砕ガラス、破砕キュービックジルコニア、または破砕工業用ダイヤモンドの使用)、金属でできている要素(金属箔または金属粒子を使用することによる)、木材(好ましくは結合剤中の木材粒子および/または木材細塵を使用することによる)、石またはコンクリート(好ましくは結合剤中の石粒子を使用することによる)、および衣類、靴、またはこれらの材料から作られた他の品をシミュレートするための布、細布繊維、および/または皮革をより綿密に再現またはシミュレートすることができる。
【０１２８】
図23を参照すると、基板184は、その上に印刷されたアートイメージ186を備える。接着剤188は、その上に印刷することなどにより、基板184のイメージ配置面の複数の領域上に施されている。特に、接着剤188は、テクスチャ強調が望ましい領域190、192、194、および196内で施されている。接着剤は、当業で知られている好適な接着剤とすることができる。接着剤は、3M Fastbond TMなどの水性空気乾燥接着剤、およびSilalph 340(商標)などの他の空気乾燥接着剤、エチレン酢酸ビニル(EVA)などの熱活性接着剤またはNoelle UV 17TMなどの紫外線硬化性接着剤とすることができる。
【０１２９】
アートワーク接着剤が塗布され、1つまたは複数のテクスチャ材料を受け入れる用意ができると、テクスチャ材料は、当業で知られている手段により施すことができる。材料は、接着剤が塗布されている領域にのみあてがうことができる。それとは別に、テクスチャ材料は、基板184の表面全体または表面の実質的部分に施すことができる。このような場合、テクスチャ材料は、接着剤188に接触する場所にのみ残る。テクスチャ材料の残留部分は、空中搬送などにより取り除き、リサイクルすることができる。静電植毛などの他の技術を使用することができる。
【０１３０】
図24A〜24Dの実施形態では、熱活性接着剤が使用され、複数の異なる技術が例示されている。これらの技術はそれぞれ、個別に使用することができるか、または組み合わせて、または部分的に組み合わせて使用することができる。ステーション200では、プラスチック基板204上に備えられた金属箔202は、金属箔202および基板184を電動式ローラー206の間に通すことにより領域196に施される。このプロセスは、金属の視覚的外観を領域196内に形成する。ステーション208では、静電植毛により追加のテクスチャ材料が与えられる。ステーション208では、接着剤188の追加の部分が、加熱要素210により加熱される。次いで、基板184は、ホッパー212、216と研磨された電極214の間に通され、基板184の内面に静電場を形成する。したがって、細研磨ガラス粉を領域190に接着させ、それにより、ダイヤモンドの視覚的外観を帯びさせることができる。細研磨セラミック粉を領域192に接着させ、それにより、石仕上げの視覚的外観を帯びさせることができる。その後、基板184は、他のステーション218に渡され、そこで加熱要素220が、領域194内に置かれた接着剤188を熱する。ステーション218では、皮革は、ローラー222により領域194に施され、皮革仕上げの錯覚を生じさせることができる。ローラーの1つまたは複数に、皮革にエンボス仕上げまたは他の形の変形を施して所望の仕上げにするためテクスチャ化仕上げを持たせることができる。
【０１３１】
したがって、異なるテクスチャ化材料を異なる領域に用意し、さまざまな材料をシミュレートすることができることは理解されるであろう。また、材料を領域190、192内に施した後の基板184をローラーの間に通し、それらの領域に施されるテクスチャ化材料を滑らかな仕上げにすることができることも理解されるであろう。材料を施す他の方法も使用できることは理解されるであろう。
【０１３２】
その後、テクスチャ材料が施された印刷基板を図26に示されているような真空成形などの成形作業に通し、領域190、192、194、および196に加えられたテクスチャ材料に加えて基板184の三次元幾何学的形状またはトポグラフィを形成することができる。図26に示されているように、テクスチャ化材料は、成形ステーション92内に配置され、基板184の裏面(非イメージ配置面)は、金型94と接触する。このような場合、金型94は、基板184に複製されるオスイメージを含むことができる。他の実施形態では、基板184のイメージ配置面は、金型94と接触し、これにより、メス金型を使用できることは理解されるであろう。さらに他の実施形態では、テクスチャ化材料は、トポグラフィが基板184に与えられた後に基板184に施すことができることは理解され、このことはこのような場合を証明しており、テクスチャ化材料は、基板184内に形成されるイメージを損なわないようにローラー以外の手段で供給されるのが好ましい。
【０１３３】
成形作業を使用して基板を製作することに加えて、基板は、代わりに、基板に可変機械力を加え、Z次元において複数の深さを生じさせるよう機械に指令するコンピュータにより製作することができる。可変機械力は、ドットマトリックス印字ヘッド、デイジーホイール印字ヘッドなどの印字ヘッド、複数のピンまたは電気的変形可能LCDにより発生させることができ、これより、コンピュータ信号が発生し、部材が異なる場所で基板に物理的に接触し押し下げる。基板が可変機械的圧力を受ける前に、基板の剛性は、基板の温度を高めること、または化学添加剤を加えること、または蒸気に曝すことなどにより、本明細書で説明されているように低くすることができる。
【０１３４】
本発明のこの実施形態によれば、基板は、セルロースベースまたは熱成形プラスチックとすることができ、好ましくは、熱成形プラスチックである。本明細書で説明されているような金型の使用は、多数の複製が必要な場合に有利であるが、1回の複製でよい場合、またはそれとは別に、必要な生産工程が短い(例えば、約100個の複製)場合に、金型の使用は、法外に高く付くことがある。このような場合、三次元トポグラフィレリーフは、例えば、ドットマトリックスプリンタで使用されているようなドットアドレス指定可能印字ヘッドを使用することにより製作することができる。印字ヘッドのそれぞれのピンまたはそれぞれの部分に加える電力、および電力が印加される持続時間、および/または基板の温度を制御することにより、製作されるレリーフの深さを制御することができる。
【０１３５】
好ましくは、基板は、最初にイメージを印刷されるか、またはイメージは、他の何らかの方法で基板に施され、その後、三次元トポグラフィマップを作成する。印字ヘッドのピン部分の発火の制御に関して、印字ヘッドのみ、印字ヘッドと基板、または基板のみを移動することにより、所望の三次元レリーフパターンを、イメージ上の適切な位置に生成することができる。利用することができる他の印字技術としては、電磁移動可能部材(例えば、ハンマー)および一連の幾何学的形状を組み込んだ回転可能ダイ部材を組み込む技術がある。電磁部材は、適切なダイ部材が基板の適切な位置に配置されたときに、電磁移動可能部材がダイと接触し、それを基板に渡し、基板内にレリーフパターンを形成するようにダイ部材に関して移動することが可能である。したがって、複製されるレリーフの深さは、電磁移動可能部材に加えられる電力および/または電力が電磁移動可能部材に加えられる持続時間を制御し、それにより、電磁移動可能部材をダイ部材に接触させる力および電磁移動可能部材がダイ部材に接触する速度を調節することにより制御することができる。基板の温度を制御することにより、複製の中に製作されるレリーフの深さも調節することができる。この技術は、成形された基板またはどのようなイメージもその上に印刷されていない基板に適用することができるか、または基板はその後イメージを施されることは理解されるであろう。以下の実施例は、例示的であり、制限することを意図していない。
【０１３６】
例えば、図27に示されているように、コンピュータ42は、ローラー226に接続され駆動する駆動モーター224を制御する。基板184は、ローラー226と228との間を通る。したがって、コンピュータ42は、基板184の移動速度および移動方向を制御することができる。コンピュータ42は、さらに、複数のピン234を持つ、印字ヘッド232に駆動するように接続されたモーター230を制御する。モーター230は、印字ヘッド232を矢印238で示されている方向に、横方向移動させ、印字ヘッド232が基板184の幅全体を横断するようにできる。基板184が矢印236の方向に移動するときに、基板184は、加熱要素240の近くを通り、基板184を加熱する。それと同時に、加熱要素242は、ネオプレンゴムなどの機械的変形可能耐熱性材料で作られた外層を持つことができるドラム244を加熱することができる。ドラム244は、モーター246により回転され、モーター246は、コンピュータ42により制御される。したがって、熱成形プラスチックシート184が方向236に移動すると、基板を破壊することなく容易に変形可能にできる温度まで加熱され、そのときに、印字ヘッド232のピン234は、コンピュータ42により指令されたとおりに、順次またはシステマティックに発火され、その際に、印字ヘッド232は、コンピュータ42により必要な位置に配置され、例えばオリジナルのアートワークの三次元トポグラフィを形成する。他の実施形態では、印字ヘッド232は、基板184の幅全体を横切って伸び、したがって、矢印238の方向で横断移動することを必要としない場合があることは理解されるであろう。
【０１３７】
したがって、基板184は、最初に、例えばインクジェットプリンタに通し、イメージをその上に印刷し、その後、例えばドットマトリックスプリンタに通し、基板184上に印刷されたイメージの所望のまたは必要な場所に三次元トポグラフィを形成することができる。
【０１３８】
ピン234などの発火を制御することに関して、印字ヘッド232および/または基板184を移動することにより、所望の三次元レリーフパターンをシート184内に形成することができる。シート184に前提条件の三次元パターンが形成された後、ファン248または他の冷却部材は、基板を冷却するか、または非多孔質基板の場合には樹脂を硬化させ、三次元パターンを耐久性のあるものにするために使用することができる。
【０１３９】
基板184がセルロースベースの場合、加熱要素240は、さらに、基板284に蒸気を当てるために使用することもでき、および/または代替え蒸気送出部材を備えることもできることは理解されるであろう。セルロースベースの基板は、適宜、それに接着された熱成形材料の層を持つことができるか、または含浸させて、機械的変形プロセスおよびその後の機械的変形の保持を助けることができる。
【０１４０】
図28に示されている実施形態では、印字ヘッド232は、回転するダイ部材250を備え、これは、周囲に好ましい三次元形状である複数の形状252を持つ。印字ヘッド232は、さらに、少なくとも1つ、および好ましくは複数の発火ピン254とともにモーター256を備える。発火ピン254および回転するダイ部材250は、デイジーホイールプリンタおよびタイプライターのと類似している。所望の、または事前に選択された、または所定の三次元形状252を持つダイ部材250が、基板184上のイメージの上の正しい場所に配置されている場合、コンピュータ42は、1回送信を行わせ、適切に揃えられている発火ピン254が選択された三次元形状252を基板184に当てて、基板184に変形を引き起こすようにする。
【０１４１】
したがって、本発明のこの態様の利点は、単一のシートまたは処理後個々のシートに裁断できる連続ロールであってよい基板は、レリーフパターンを持つように処理することができるという点である。コンピュータ42は、XYZデータを収めた作業ファイルを使用して基板を変形する部材を方向付けることができ、その際にXYデータは、第1のスケール係数、または第1および第3のスケール係数を使用してスケーリングされ、本明細書で開示されており、Zデータは、本明細書で教示されているように第2のスケール係数の使用してスケーリングされる。
【０１４２】
本発明の他の態様によれば、複製に強調を施すための他の方法および装置が提示されている。複製18のイメージ配置面にテクスチャ材料を与える代わりに、またはそうすることに加えて、アートワークまたは他のイメージの複製において、基板上に印刷されたイメージ内にすでに存在しているものを補完するか、または強調するために複数のブラシストロークなどを施していることがある。本発明の特に好ましい態様によれば、芸術家は、芸術作品の効果を高めるために複数のブラシストロークなどを施すことがある。これらのブラシストロークは、記録される(取り込まれる)ようにできる。その後、それらのブラシストロークまたはそのサブセットは、芸術家によって使用されるオリジナルのカラーパレットの修正または修正なしで、アートワークの複製を強調するために使用されることができる。特に好ましい一態様では、芸術複製は、アートワークの視覚的類似が印刷され、その後、三次元トポグラフィがその中に形成されるように変形される基板から作られた絵画である。
【０１４３】
本発明の1つの利点は、同一である複数の複製を製作する代わりに、個別化の大きい複数の複製を製作することができるという点である。例えば、芸術家により加えられ、複製上に形成されるブラシストロークは、オリジナルの芸術作品の解釈的な変更形態であってよい。これらの変更形態またはそのサブセットを使用することにより、異なるカラーパレットと組み合わせて、複数の個別化された複製を製作することができる。この技術の他の用途は、壁紙の製作とすることが可能である。
【０１４４】
したがって、手作業で芸術作品を強調するか、または芸術作品を製作する芸術家により選択されるブラシストロークおよび/またはパレットナイフの動きおよび絵の具の色は、電気機械的、電気光学的、または他の電子的および/または機械的手段、およびその結果格納されるデータにより取り込むことができる。次いで、格納されたデータは、芸術家によるブラシストロークおよび/またはパレットナイフの動きを複製することができ、芸術家によって使用された絵の具の色の選択、またはその変更形態を適用することができるように構成されたロボットで使用することができる。好ましくは、格納されている芸術データは、芸術家によって製作または強調されたアートワークの異なる解釈、または複数の解釈を生み出すために芸術家により選択されたカラーパレットを変更または変化させるように操作される。それに加えて、またはそれとは別に、格納されている芸術データは、好ましくは、オリジナルのブラシストローク、パレットナイフの動きなどのサブセットをアートワークの製作または強調に使用できるように操作される。したがって、ブラシストローク、パレットナイフの動きなどの異なるサブセットをアートワーク、またはアートワーク複製に適用することにより、一人の芸術家から取り込んだ芸術データから一連の独自の個別アートワークまたはアートワーク複製を製作することができる。
【０１４５】
本発明のこの態様は、印刷された基板、または本明細書で開示されているようにスケーリングされている基板とともに、または本明細書で開示されているようにスケーリングされていようといまいと、テクスチャ材料が加えられた、またはテクスチャ材料が加えられることになる基板に対し、使用することができる。これらの技術はそれぞれ、異なる製品を製作するために組み合わされるか、または使用される技術のサブセットであってよい。さらに、ロボットは、出発イメージに対し人が加えた修正を再現するようにプログラムすることができる。一実施形態では、出発イメージは、電子的手段で(例えば、コンピュータ画面上に)生成され、芸術家によりプリントされ、次いで修正できることは理解されるであろう。
【０１４６】
図29に示されているように、芸術家258は、筆260を使用して、アートワーク複製18を強調する。それとは別に、芸術家258は、替えの筆262、264、266、268の1つまたは複数、および/または1つまたは複数のパレットナイフツール270、272、274、276、および278を使用することができる。芸術家は、1つまたは複数の色280、282、284、286、288を適用することができる。センサ290、292は、強調を施すために使用される位置、角度、道具、および色を決定し、この情報を、芸術データが格納されているコンピュータ42に送信する。センサ290、292は、芸術家がもたらす位置およびブラシストロークのタイプを記録することができ、またそれぞれのブラシストロークで芸術家によって加えられる絵の具の色、および芸術家によって使用される道具(例えば、絵筆、ナイフパレットなど)を記録することができる当業で知られているセンサとすることができる。このようなセンサの一実施例は、超音波距離センサ、レーザー標的がブラシに取り付けられた、または張り付けられたレーザースキャナー、またはアートワークの下に取り付けられている圧力タブレットである。
【０１４７】
他の実施形態では、強調を生み出すために使用される位置、角度、道具、および色を決定するセンサは、絵筆およびパレットナイフに組み込むことができ、コンピュータ42に直接送信することができるか、または絵筆およびパレットナイフのそれぞれの中に格納することができ、その後コンピュータ42にダウンロードすることができる。例えば、絵筆は、中にトランスポンダを備えることができ、芸術家が取り組んでいるアートワークでは、周辺にモニタを備え、芸術家が作業しているときの絵筆の位置および芸術家により使用されている道具のタイプを記録することができる。光学センサを使用して、筆さばき毎に芸術家が塗る絵の具の色を記録することが可能である。
【０１４８】
コンピュータ42は、磁気、電子、静電気、光、または他の手段による記憶機構を使用して、センサにより生成されるデータを記録することができる。例えば、データは、コンピュータのハードドライブ内に格納するか、またはCDに焼くことができる。データは、関連する筆の位置、筆の加速度、および筆の絵の具の色が記録されているデータベースの形態で格納することができる。適宜、オリジナルのアートワークの色ベクトルマップまたはビットマップも、同じデータベースまたは関連するデータベースに格納することができる。
【０１４９】
本発明のこの態様は、絵筆およびパレットナイフツールの使用に限定されず、基板またはアートワーク複製に絵の具またはインクを塗布するために使用できる他の機器とともに使用することができる。
【０１５０】
次いで、完全な芸術データを使用して、ロボットを制御し、原作者である芸術家のブラシストローク、パレットナイフストローク、またはそのサブセット、またはその変更形態を再現し、一連の異なる複製を製作することができる。したがって、芸術データの1つまたは複数のサブセットを、オリジナルのデータセットから導き、一連の強調されたアートワークまたはアートワーク複製を製作し、それぞれのアートワークまたはアートワーク複製が一連の独自の強調を組み込むようにすることができる。それとは別に、またはそれに加えて、色を、強調のデータセット全体、または一連のそのサブセットと組み合わせて変更し、なお一層多様な独自に強調されたアートワーク複製を製作することができる。
【０１５１】
例えば、図30〜33に示されているように、ロボット294は、X、Y、およびZ軸で移動するように適合される。したがって、X軸駆動部材296、Y軸駆動部材298、およびZ軸駆動部材300を備えることができる。例えば、X軸駆動手段は、アーム部材326を受け入れるトラック328を備えることができる。モーターは、アーム部材326の基部、または他の場所に備えられ、これにより、アーム部材326をトラック328内で縦方向に移動させることができる。同様に、Y軸駆動部材293は、さらに、モーター(図に示されていない)を使ってトラック(図に示されていない)内で移動可能である、アーム部材330も備えることができる。Z軸駆動部材300は、複製18に関して上方向または下方向にアーム330を伸縮させるためのモーターを備えることができる。アーム部材330は、さらに、絵筆306または他の器具を受け入れるための部材332も備えることができる。絵筆の角度は調節可能であり(矢印302で示されているように)、また絵筆の角度は調節可能である(矢印304で示されているように)。モーターは、これらの調節を制御するために、絵筆保持部材332の内側または隣に備えることができる。
【０１５２】
コンピュータ42、または代替えコンピュータは、芸術データでプログラミングすることができ、またデータ全体をコンピュータに自動的に選択させるか、または複製を製作する際に使用されるデータのサブセットを作成させるアルゴリズムを備えることができる。芸術家によって使用される同じまたは類似の一連の絵筆308、310、312、316およびパレットナイフツール316、318、320、322、324を用意し、絵筆保持部材332に解放可能な形で受け入れることができることは理解されるであろう。好ましくは、ロボットは、さらに、コンピュータ42により信号が送られたときに絵筆/パレットツールなどを自動的に交換できるようにする機械的部材も備える。図34〜37は、オリジナルのデータセットから導かれた芸術データの異なるサブセットを使用して、一連の強調されたアートワークまたはアートワーク複製を製作し、それぞれのアートワークまたはアートワーク複製が一連の独自の強調を組み込むようにすることができることを例示している。それぞれの強調されたアートワークまたはアートワーク複製の1つまたは複数を製作することができる。
【０１５３】
図34は、芸術家により作成され、オリジナルの芸術データセットとして格納された一連の強調336、338、340、342、344、346、348、350、352を示している。これらの強調のサブセットは、次いで、図35、36、および37のそれぞれに適用される。そのため、一連の独自に、ロボットにより強調されたアートワーク複製は、図34に示されているオリジナルの強調されたアートワーク複製のオリジナルのデータサブセットから形成される。
【０１５４】
複製されるオリジナルの芸術作品から始める必要はないことは理解されるであろう。この技術は、コンピュータにより生成されるアートワークとともに使用することができる。それに加えて、アートワークは、オリジナルの油絵または水彩画である必要はない。オリジナルのアートワークは、壁紙、グリーティングカード、または芸術的デザインを配した他の大量生産素材のデザインであってもよい。
【０１５５】
それに加えて、この技術は、アートワークにトポグラフィを形成し、テクスチャ材料をアートワークに加えるか、または本明細書で開示されているようにアートワークをスケーリングするために、それだけで使用することも、またこれらの方法の1つまたは複数と組み合わせて使用することもできることは理解されるであろう。本明細書で開示されているようにトポグラフィの作成、スケーリング、またはテクスチャ材料の提供に加えて強調を施す場合、強調および他の技術は、特定の順序で施すことができることは理解されるであろう。
【０１５６】
したがって、図29〜37に示されているように、塗装器具を使用し、人の動き、塗装器具の動き、および強調を施すために塗られる絵の具の色のうちの少なくとも1つを表すデジタルデータを取り込み、動きにより作り出される強調の少なくとも一部を複製に機械的に施すことでアートワークに強調を施すことを人にやってもらうことにより独自のアートワークを製作することができる。好ましくは、取り込まれたデジタルデータを操作して、強調の他のサブセットを収めた1つまたは複数のファイルを生成し、それらのサブセットの少なくとも1つを図35〜37に示されているように複製に施すことができる。好ましくは、強調を機械的に適用するためにロボットが使用される。
【０１５７】
本発明の他の実施形態によれば、基板は、基板用のフレームと同時に、イメージ、および適宜強調、スケーリングされたイメージ、および/またはテクスチャレリーフパターンを備える基板を作成するためフレーム部材を備えることができる(例えば、基板の周囲一面または実質的に一面に広がる平面または架空の部材)。それとは別に、フレームは、異なる基板上で本明細書で説明されている技術のうちの1つまたは複数を使用して別に製作され、その後、壁などにかけるのに適した最終的な複製を製作するため複製と組み合わせることができる。
【０１５８】
本発明の他の方法によれば、複製は、オリジナルまたはオブジェクトが製作されるのと異なる場所で製作することができることは理解されるであろう。したがって、作業イメージは、第1の場所で作成され、コンピュータ可読ファイル(例えば、PDFファイル)に格納することができる。次いで、コンピュータ可読ファイルは、電子メールなどにより、出版社または必要な機器を操作する他の人などにより複製が製作される第2の場所に送ることができる。それとは別に、1つまたは複数のピクチャを第1の場所で撮り、次いで、作業ファイルが作成される第2の場所に送ることができる。次いで、作業ファイルは、複製を製作するためにその場所で使用されるか、または他の場所で複製が製作されるようにできる。例えば、消費者製品(例えば、ビール、衣服、香水など)の製造では、例えば図9に示されているイメージなどの広告を製作することができる。このイメージは、二次元ピクチャであってよく、またはトポグラフィが中に含まれるピクチャであってもよい。次いで、コンピュータ可読ファイルは、電子メールで出版社または複製がトポグラフィを含む図11に示されているような複製を製作することができる機器の他のオペレータに送信することができる。次いで、出版社は、広告を製作した人または広告を製作してもらったクライアントにその複製を出荷することができる。
【０１５９】
他の実施形態では、この方法は、個人により撮られたピクチャを印刷するために会社で使用することができる。したがって、知られているように、ピクチャを現像する代わりに、ピクチャをトポグラフィを持つ基板上に現像することができる。例えば、ピクチャをフィルムに撮り、フィルムが現像される店舗またはラボに立ち寄ることができる。次いで、現像されたフィルムを使用して、次いで三次元複製を製作するため同じ場所で使用することができる作業イメージを表す電子データを作成することができる。それとは別に、現像結果をCDに変換し、プリンタに送ることができる。それとは別に、データを2値化し、電子メールでプリンタに送信することもできる。それとは別に、消費者がデジタルカメラを使用している場合、消費者は、単に、1つまたは複数のデジタルピクチャをプリンタに電子メールで送信することができる。作業ファイルが得られた後、本明細書で述べられている技術のうちの1つまたは複数により作業ファイルを処理することができる。好ましくは、ドットマトリックスプリンタまたは他の可変力印加装置が使用される。
【０１６０】
他の実施形態では、この技術は、写真館で使用することが可能である。例えば、人は、写真館に出向いて、自分または家族の一員または家族全員のピクチャを撮ってもらう場合がある。次いで、その結果得られるイメージ(フィルム上であろうとデジタルピクチャであろうと)を使用して、基板上にピクチャを作成することができ、そこでは、ピクチャ内に存在する一人または複数の人または動物またはその組合せの1つまたは複数、および好ましくはすべて、またはピクチャ内に存在する他の要素がレリーフで形成されるように基板にレリーフが持たされる。このような複製を製作するために、例えば図27および28に示されているように、データを使用して印字ヘッドなどを直接駆動し、複製を製作するのが好ましい。それとは別に、データを、ラピッドプロトタイピングマシンに送り、次いで、家族の三次元複製を製作することが可能である。
【０１６１】
図38および39の実施形態によれば、複合作品354は、基板20のイメージ配置面24に固定するための取付け面358、および上面360を備えるカバーシート356を備える基板20を備える。図40および41の実施形態では、底部シート362は、基板20の裏面25に固定するための取付け面364、および裏面366を備える。
【０１６２】
カバーシート356および底部シート362は、接着剤、または基板20が作製される成形プロセスで互いにラミネートすることなど、当業で知られている手段により基板20に固定されるか、解放可能なように固定されるようにできる。
【０１６３】
図38〜41に示されているように、カバーシート356および底部シート362はそれぞれ、基板20とそこに形成される同じイメージを持つ。したがって、基板20のイメージ面24および裏面25は、密に接触している。好ましくは、カバーシート356および底部シート362はそれぞれ、基板20に付加的な次元安定性を与えることができる材料である。それとは別に、カバーシート356および底部シート362を備えることで、基板20の表面24、25に引っかき傷が付かないように薄いコーティングを施すことなどにより基板20の耐久性を高めることができる。基板20がセルロースベースの場合、カバーシート356および底部シート362はそれぞれ、好ましくは、プラスチック製であり、これにより、基板20の耐水性を高める。したがって、複合作品354は、交換カード(つまり、ホッケー選手、バスケットボール選手、フットボール選手などのピクチャとともに、選手に関する情報など交換カードに典型的に現れる情報を含むカード)として使用することができ、材料の少なくとも一部は、三次元で与えられ、例えば、選手のピクチャは、三次元ピクチャ、またはチームのエンブレムとすることができるか、または複合作品は、オリンピックエンブレムまたは国旗または宗教的エンブレムを帯びた基板でもよく、3Dで製作することができる。
【０１６４】
イメージ基板20が比較的低いプロファイルを持つ場合、またはシート356,362が十分に薄く、および/は弾力性がある場合、カバーシート356、362は、三次元イメージを形成するために前処理工程に通す必要はないが、ただ、イメージ配置面24上に施し、それぞれのシート356、362が施されるときにイメージ配置面24のトポグラフィに適合するだけでよいことは理解されるであろう。このような場合、シート356、362は、ただ単に、例えばプラスチックの傷防止コーティングとなるだけで、基板20の次元安定性を高めるわけではない。
【０１６５】
図42より43の他の実施形態に示されているように、イメージがイメージ配置面24に載っている基板20は、パッケージングで使用することができる。したがって、パッケージングは、三次元ピクチャまたはアートワークをその上に施すことができる。例えば、パッケージング368は、窓372を持つフロントパネル370を含む、複数のパネルを備えることができる。基板20は、窓372を覆うために窓372に関連付けられている。例えば、基板20は、フロントパネル370の外面374に接着剤で取り付けることができるか、または好ましくは、図42に示されているように、イメージ配置面24が接着剤、テープ、または機械的保定など、当業で知られている手段によりフロントパネル370の内面に固定されるようにパッケージング368内に挿入される。基板20は、パッケージング368の複数のパネル内に備えることができ、パッケージング368のパネル全体を含むか、または本質的にそのパネル全体からなり、パッケージング368のパネル上の任意の場所に位置決めできること、また複数の基板20を、パッケージング368の単一パネル上に備えることができることは理解されるであろう。
【０１６６】
パッケージング368は、プラスチック、段ボール、またはペーパーマッシェから組み立てることができ、また好ましくは、セルロースベース材料、特に段ボールから作られる。図42および43に示されているようなパッケージング368は、段ボール箱であるが、パッケージング368は、箱である必要はなく、特定の任意の形状とすることができることは理解されるであろう。
【０１６７】
好ましくは、窓372は、製品がパッケージング368内に置かれたときに、製品の一部が窓372を通して見えるように位置決めされる。このような実施形態では、基板20は、少なくとも半透明であり、好ましくは透明であるプラスチック(つまり、透明プラスチック)を備えることが好ましい。三次元イメージは、基板20内に形成することができる。しかし、基板20は、他の実施形態では、二次元イメージが上に印刷され、三次元イメージが中に形成されることは理解されるであろう。いずれの実施形態でも、製品の一部は、基板20を通して見えることは理解されるであろう。
【０１６８】
他の実施形態では、基板20は、物品のパッケージングの少なくとも一部、および適宜全部を形成するために使用することができる。例えば、製品は、ブリスター包装でパッケージングすることができる、つまりアクションフィギュアなどの、プラスチックから形成され、製品を囲むパッケージでパッケージングすることができる。したがって、パッケージングは、裏部分と表部分を持つことができる。このような場合、パッケージングのフロントパネルは、基板20を含み、それにより、中に三次元イメージが形成されうる。したがって、三次元イメージをブリスター包装に組み込むことを利用して、製品のパッケージングの効果を高めることができる。好ましくは、このような実施形態では、イメージ基板は、上にイメージが印刷され、中に三次元イメージが形成される。したがって、イメージ基板は、実質的に、製品のパッケージングの魅力を高め、製品が消費者により購入される可能性を高める。
【０１６９】
図44および45に示されている他の実施形態では、基板20は、出版物370の表紙の一部または全部を形成する。図に示されているように、基板20は、接着剤188を使って本の表紙に固定される。図44および45に示されているように、カバーシート356も使用される。カバーシートは、この代替え実施形態では使用する必要ないことは理解されるであろう。
【０１７０】
形成プロセスにより、基板20の裏面25に凹み378が形成される。これらの凹みは、イメージ配置面24に形成されるトポグラフィの陰イメージを形成する。基板20の耐久性を高めるために、凹み378は、漆喰、エポキシ、シリコーン、または他の低コストの非収縮支持材で凹み378を埋めるなどして、埋めることができる。したがって、基板20の裏面25と本370の表紙との間に本質的に中空スペースは設けられない。特に好ましい一実施形態では、凹み378は、埋めることができ、カバーシート356を備えることができることは理解されるであろう。
【０１７１】
他の実施形態では、基板20を使用して、配布可能または消費者製品380を製作することができる。例えば、配布可能物380は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数とすることができる。
【０１７２】
配布可能物を製作するために、複製が配置された基板の少なくとも一部を取付け基板に関連付けることができる。基板20は、接着剤、ネジなどの当業で知られている固定手段により取付け基板に関連付けることができる。例えば、図46および47に示されているように、配布可能物380は、基板20が備えられ、時計の針384が基板20に外方向に配置されている時計文字盤382を持つ時計を備える。したがって、時計文字盤382は、取付け基板である。基板20は、時計の表面の一部をなし、時計の外観を強調する。
【０１７３】
それとは別に、配布可能物は、配布可能物の一部として基板を一体形成することにより製作することができる。例えば、配布可能物がマグカップの場合、マグカップは、ブロー成形、射出成形、または回転成形により製作することができる。金型は、表面に備えられて三次元イメージのメスバージョンを持つことができる。したがって、マグカップが成形される場合、複製が作成される、つまり、三次元オスイメージがマグカップの外面の一部として形成される。次いで、二次元イメージまたはピクチャ22は、配布可能物に与えることができる。例えば、上に印刷されたピクチャを持つ透明物は、配布可能物内に与えられたトポグラフィと揃えることができ、その外面に固定され、三次元ピクチャまたはイメージを配置した配布可能物を製作することができる。
【０１７４】
配布可能物は、完成製品、例えば、2つの部分をネジで1つにまとめたペンを形成するために組み立てられ1つにされる複数の部品から製作することができ、基板20は、完成配布可能物の一部のみを含むことができることは理解されるであろう。
【０１７５】
さまざまな追加および修正を本明細書で開示されている製品および方法に加えることができ、それぞれ請求項の範囲内にあることは理解されるであろう。特に、本明細書に記載の構造はそれぞれ、本明細書で開示されている特定の応用で使用することができることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】三次元イメージ、および縮小スケールの三次元イメージの複製の斜視図である。
【図２】図1の直線2-2に沿った断面図である。
【図３】図1の直線3-3の断面図である。
【図４】芸術作品または他のピクチャのトポグラフィに関するコンピュータキャプチャデータを使用する方法を示す略図である。
【図５】三次元オブジェクトの作業イメージを得るためにコンピュータによりイメージがデジタル的に取り込まれ利用されるオブジェクトの三次元データを含む作業ファイルを取得する方法の略図である。
【図６】本発明の一実施形態により使用することができる方法の略図である。
【図７】本発明により製作される三次元複製、および三次元複製のトポグラフィを示す直線7-7に沿った断面の上面図である。
【図８】本発明により製作される三次元複製、および三次元複製のトポグラフィを示す直線8-8に沿った断面の上面図である。
【図９】本発明により製作された三次元複製の上面図である。図9Ａは、図9の直線9a-9aに沿った断面図である。
【図１０】本発明の好ましい実施形態によりCNC機械加工され、ドリルで穴をあけられる金型の図案化された斜視図である。
【図１１】ドリルであけられた穴を示す図10の金型の断面斜視図である。
【図１２】プレス成形ステーション内に挿入されるのに先立ち基板が加熱される本発明の一実施形態により三次元複製を製造する方法の表現の略図である。
【図１３】基板が、プレス成形ステーション内に挿入されている場合の図12の方法の後続のステップを示す図である。
【図１４−１５】真空およびプレス形成が使用される本発明の他の実施形態による三次元複製を製造する方法の他の実施形態を示す図である。
【図１６−１７】真空形成が使用される本発明の他の実施形態による三次元複製を製造する方法のさらに他の実施形態を示す図である。
【図１８】本発明の任意の態様により使用することができる金型および冷却板の斜視図である。
【図１９】図18の冷却板の一部の拡大図である。
【図２０】図18および19の空冷方式冷却システムの使用を示す金型ステーションを通る断面図である。
【図２１】金型上の温度を一様にするために本発明の任意の態様により使用することができる液冷金型冷却システムの斜視図である。
【図２２】使用されている図23の液冷金型冷却システムの成形ステーションを通る断面図である。
【図２３】強調が施されている基板の斜視図である。
【図２４】図２４Ａ〜２４Ｄは図23の強調を施す方法の斜視図である。
【図２５】図２５Ａおよび２５Ｂは図24A〜24Dの方法の側面図である。
【図２６】強調が施されている基板にトポグラフィを適用するために使用される金型の成形ステーションを通る断面図である。
【図２７】複数の個別に移動を可能なピンを組み込んだ印字ヘッドを使用して基板に施されるレリーフパターンの図案化した表現の図である。
【図２８】回転可能ダイ部材が使用される図27の方法の代替え方法を示す図である。
【図２９】芸術家により強調されているアートワークまたはアートワーク複製および本発明の一実施形態により強調を取り込むデータ収集システムの斜視図である。
【図３０】図29に示されているように芸術家によりアートワークまたはアートワーク複製に施される強調の全部またはサブセットを複製するように設計されたロボットの斜視図である。
【図３１】図30の上面図である。
【図３２】図30の断面図である。
【図３３】図30の側面図である。
【図３４−３７】それぞれの三次元複製が一連の独自の強調を組み込む図30〜33に記載の方法により製作することができる三次元複製を例示する図である。
【図３８】三次元複製が好ましくは紙である取付け基板上にラミネートされるプラスチックシートを含む、イメージが取付け基板上に与えられ、三次元トポグラフィが上に載るプラスチックシートおよび取付け基板のそれぞれの中に形成される、本発明の一実施形態による三次元複製の分解図である。
【図３９】図38の側面図である。
【図４０】プラスチックシートが取付け基板の上、および後に備えられている三次元表現の他の実施形態の図である。
【図４１】図40の側面図である。
【図４２】透明前面パネル窓を持つ標準的な消費者パッケージングおよび、本発明の一実施形態による三次元複製が窓に被さる形を示す図である。
【図４３】図42の完成パッケージングを示す図である。
【図４４−４５】本の表紙を製作する際に複製を使用することを示す図である。
【図４６】本発明による三次元複製が時計文字盤の一部として使用される時計の分解図である。
【図４７】図46の組み立てられた時計の正面斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オブジェクトの三次元複製を製作する方法であって、
(a)前記オブジェクトの作業イメージを表す電子データを取得し、前記作業イメージは前記オブジェクトの三次元表現を含み、前記オブジェクトの前記表現はXおよびY次元のそれぞれにおける長さおよびZ次元における複数の深さを持つことと、
(b)前記電子データを処理して、スケーリングされたXYZデータを取得し、XおよびYの少なくとも一方が第1のスケール係数でスケーリングされ、Zは、第2のスケール係数でスケーリングされ、前記第2のスケール係数は前記第1のスケール係数と異なることと、
(c)前記スケーリングされたXYZデータを使用して、基板上に前記オブジェクトの前記複製を製作することとを含む方法。
【請求項２】
ステップ(c)は、前記スケーリングされたXYZデータを使用して、金型を製作し、前記金型を使用して、前記複製を製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
ステップ(c)は、前記スケーリングされたXYZデータを使用して、直接前記複製を製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記処理は、
(a)前記オブジェクトの前記三次元表現の前記XおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための前記第1のスケール係数で前記電子データを処理して、第1のスケーリングされたデータセットを形成することと、
(b)前記オブジェクトの前記三次元表現の前記Z次元の前記複数の深さをスケーリングするための第2のスケール係数で前記第1のスケーリングされたデータセットを処理して、第2のスケーリングされたデータセットを形成することとを含み、
前記複製は、前記第2のスケーリングされたデータセットを使用して製作される請求項1に記載の方法。
【請求項５】
ステップ(b)は、
(a)前記オブジェクトの前記三次元表現の前記XおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための第1のスケール係数で前記電子データを処理して、スケーリングされたXYデータを形成することと、
(b)前記第1のスケール係数に基づく、前記第2のスケール係数を表すルールを適用することにより前記電子データを処理して、前記スケーリングされたZデータを取得することとを含む請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記オブジェクトの前記三次元表現の前記X次元における前記長さは、前記第1のスケール係数で変えられ、前記オブジェクトの前記三次元表現の前記Z次元における前記複数の深さは、前記第2のスケール係数で変えられ、前記三次元表現の前記Y次元における前記長さは、第3のスケール係数で変えられ、前記第3のスケール係数は、前記第1のスケール係数の80から120%である請求項1に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記複製が現実的な外観のテクスチャを持つように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記複製は、それぞれ長さを有するXおよびY次元、および複数の深さを有するZ次元を持ち、前記方法は、さらに、人が複前記製を見たときに、前記XおよびY次元のそれぞれにおける前記複製の前記長さおよび前記Z次元における前記複製の前記複数の深さが同じスケール係数でスケーリングされたように見えるように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記複製は、テクスチャを持ち、前記方法は、さらに、前記テクスチャが認知可能なように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記複製は、視覚的焦点を持ち、前記方法は、さらに、前記複製の前記視覚的焦点を前記複製の選択された部分に配置するように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記複製は、消費者製品の三次元表現を含み、視覚的焦点を持ち、前記方法は、さらに、前記複製の前記視覚的焦点を前記消費者製品の前記焦点に配置するように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記第2のスケール係数は、定数である請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記第2のスケール係数は、前記作業イメージ内の異なる位置で変わる請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記オブジェクトは、人であり、前記第2のスケール係数に対する第1の値は、前記人の唇および眉毛のうちの少なくとも一方に使用され、前記第2のスケール係数に対する第2の値は、前記人の鼻に対し使用される請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記複製は、前記オブジェクトよりも大きく、前記第2のスケール係数は、前記第1のスケール係数の0.9から0.1倍の範囲内である請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
前記複製は、前記オブジェクトよりも小さく、前記第2のスケール係数は、前記第1のスケール係数の2から1,500倍の範囲内である請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記複製は、前記オブジェクトよりも小さく、前記第2のスケール係数は、前記第1のスケール係数の15から200倍の範囲内である請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
前記オブジェクトは、二次元イメージを持ち、前記方法は、さらに、前記二次元イメージから前記作業イメージを作成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１９】
前記オブジェクトは、オブジェクトの写真またはスケッチを含み、前記方法は、さらに、前記写真またはスケッチから前記作成イメージを製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
前記オブジェクトは、テクスチャ加工面を持つアートワークを含み、前記テクスチャ加工面は前記Z方向に複数の深さを持ち、前記方法は、さらに、前記アートワークから前記作業イメージを作成することを含む請求項1に記載方法。
【請求項２１】
前記オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、前記方法は、さらに、照明を特定の角度で、および/または特定の方向から、前記オブジェクトに当てて、結果として生じる影を生成することと、一連のイメージが撮られるときに前記オブジェクトの照明の前記角度および/または方向を変更することと、前記一連のイメージから前記結果として生じる影を解釈し、前記Z次元での前記オブジェクトの前記複数の深さのマップを生成することとを含むステップにより前記オブジェクトから前記作業イメージを生成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２２】
前記オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、前記方法は、さらに、それぞれのイメージが特定の焦点または被写界深度を持つ前記オブジェクトの一連のイメージを撮ることと、前記一連のイメージが撮られるときに前記焦点および/または被写界深度を変更することと、前記結果として生じる影を前記一連のイメージから解釈して、前記Z次元における前記オブジェクトの前記複数の深さのマップを生成することとを含むステップにより前記オブジェクトから前記作業イメージを生成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２３】
前記オブジェクトは、アイデンティティを持つ特定の要素を含み、前記方法は、さらに、前記基板の前記XおよびY次元と前記オブジェクトの前記XおよびY次元および前記オブジェクトの前記表現の前記XおよびY次元の少なくとも一方に基づいて前記第1のスケール係数を決定することと、前記要素の前記アイデンティティに基づいて前記第2のスケール係数を選択することとを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２４】
前記要素の前記アイデンティティは、乗用車、ボトル、人の全身イメージ、人の頭のイメージ、および樹木のうちの1つを含み、前記方法は、さらに、前記要素のうちの少なくとも一部について前記第1のスケール係数と前記第2のスケール係数との間に所定の関係を与えることと、前記複製が製作されるときに前記関係を使用することとを含む請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記オブジェクトは、2つの要素を含み、前記方法は、さらに、前記2つの要素について前記第1のスケール係数と前記第2のスケール係数との間に所定の関係を与えることと、前記複製が製作されるときにそれぞれの関係を使用することとを含む請求23に記載の方法。
【請求項２６】
前記方法は、さらに、基板を使用して配布可能物を製作することを含み、前記配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。
【請求項２７】
前記基板は、配布可能物の一部として一体形成され、前記配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、ブロー成形、射出成形、または回転成形により前記基板を製作することを含む請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
さらに、前記複製が配置されている前記基板の少なくとも一部を取付け基板に与えて前記配布可能物を製作することを含む請求項26に記載の方法。
【請求項３０】
前記作業イメージは、第1の場所で作成され、コンピュータ可読ファイルに格納され、前記コンピュータ可読ファイルは、前記複製が製作される第2の場所に送られる請求項1に記載の方法。
【請求項３１】
前記第2の場所は、前記第1の場所から物理的に離れており、前記コンピュータ可読ファイルは、データ送信ネットワークを介して送信される請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
前記複製は、その後、顧客に出荷される請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記複製は、スケーリングされたXYデータを使用して前記基板のサイズを決め、前記スケーリングされたZデータを使用して前記基板を処理し前記複製を三次元形態で製作することにより製作される請求項3に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板の前記Z次元における複数の深さは、前記基板に施される可変機械力により作られる請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
さらに、ドットマトリックス印字ヘッド、デイジーホイール印字ヘッド、ピンのマトリックス、または電気変形可能LCDを使用して、前記可変機械力を発生させることを含む請求項34に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板の特定の部分に加えられる前記機械力は、前記複製のその特定の部分の前記Z次元における複数の深さに対応する請求項34に記載の方法。
【請求項３７】
前記金型は、機械加工、レーザー切断、CNC機械加工、CNCレーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、および/または鋳造により製作される請求項2に記載の方法。
【請求項３８】
前記金型は、ヒーターに関して移動し、前記金型は、複数のゾーンを持ち、前記方法は、さらに、前記ゾーンの少なくとも一部の温度を独立に調節することを含み、それにより、前記基板のすべての部分は、前記金型の中で一般的に一様な加熱を受ける請求項2に記載の方法。
【請求項３９】
前記ゾーンの少なくとも一部は、冷却されるように構成され、前記方法は、さらに、前記ゾーンの少なくとも一部に対し異なる量の冷却を行うことを含む請求項38に記載の方法。
【請求項４０】
前記基板は、多孔質であり、前記方法は、さらに、前記成形工程において非多孔質層を前記多孔質基板に関連付けることを含む請求項2に記載の方法。
【請求項４１】
前記基板は、フレーム部材を含み、前記方法は、フレームを製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４２】
前記作業イメージは、フレームのデザインを含み、前記方法は、さらに、前記複製の一部として前記フレームを一体形成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４３】
さらに、少なくとも1つのテクスチャ材料を前記基板の少なくとも一部分に施すことを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４４】
さらに、金属箔、金属粒子、布、皮革、研磨された透明ガラス、断片にされた透明ガラス、研磨された着色ガラス、断片にされた着色ガラス、透明シリコーン、着色されたシリコーン、木材粒子と結合剤、および石粒子と結合剤のうちの少なくとも1つから前記テクスチャ材料を選択することを含む請求項43に記載の方法。
【請求項４５】
前記作業イメージは、前記オブジェクトの陰イメージを基板上に作成するために使用される請求項1に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板は表面を持ち、前記基板は、前記表から見たときに一般的に凹であるように構成される請求項45に記載の方法。
【請求項４７】
前記オブジェクトは、アートワークを含み、前記方法は、さらに、
(a)人に塗装器具を使って前記アートワークに強調を施してもらうことと、
(b)前記人の動き、前記塗装器具の動き、および前記強調を行うために施される前記絵の具の色のうちの少なくとも1つを表すデジタルデータを取り込むことと、
(c)前記動きにより生じる前記強調の少なくとも一部を機械的に前記複製に施すこととを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４８】
さらに、前記取り込まれたデジタルデータを操作して強調の代替えサブセットを含む1つまたは複数のファイルを生成することと、前記サブセットのうちの少なくとも1つを前記複製に機械的に施すこととを含む請求項47に記載の方法。
【請求項４９】
さらに、ロボットを使用して、前記動きにより生じる前記強調の少なくとも一部を機械的に前記複製に施すことを含む請求項47に記載の方法。
【請求項５０】
前記スケール係数の1つは、1である請求項1に記載の方法。
【請求項５１】
さらに、前記基板を処理して、前記複製の製作時に前記基板の剛性を一時的に弱めることを含む請求項1に記載の方法。
【請求項５２】
さらに、前記基板の温度を高め、および/または化学的に前記基板を処理して前記基板の剛性を弱めることを含む請求項51に記載の方法。
【請求項５３】
前記基板は、薄いシートを含み、前記方法は、さらに、前記オブジェクトのイメージを前記基板に施すことを含む請求項1に記載の方法。
【請求項５４】
前記スケーリングされたZデータは、前記基板にレリーフパターンを施すために使用され、前記方法は、さらに、前記基板に前記レリーフパターンを形成するのに先立ち、前記スケーリングされたXおよびYデータを使用して、前記オブジェクトの前記イメージを前記基板に施し、それにより前記三次元複製を製作することを含む請求項53に記載の方法。
【請求項５５】
方法であって、
(a)イメージ基板の表面にイメージを与えることと、
(b)前記イメージ基板を取付け基板上に取り付けて複合製品を製作することと、
(c)前記複合製品内に三次元プロファイルを形成することとを含む方法。
【請求項５６】
さらに、前記取付け基板としてプラスチックを、前記イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む請求項55に記載の方法。
【請求項５７】
さらに、前記イメージ基板として透明プラスチックを選択することを含み、前記取付け基板は、表面の上に配置される請求項56に記載の方法。
【請求項５８】
前記イメージ基板は、裏面を持ち、前記方法は、さらに、前記複合製品内に三次元プロファイルを形成するのに先立ち、第2の取付け基板を前記イメージ基板の前記裏面に取り付けることを含む請求項57に記載の方法。
【請求項５９】
さらに、前記取付け基板上に取り付けられた後に前記イメージ基板に蒸気を当てることと、前記取付け基板に熱を加えることと、前記複合製品に圧力を加えて前記複合製品中に三次元プロファイルを形成することとを含む請求項55に記載の方法。
【請求項６０】
さらに、前記取付け基板を赤外線に曝し、前記取付け基板を熱することを含む請求項59に記載の方法。
【請求項６１】
さらに、前記取付け基板の弱くされた部分を用意することを含み、これにより、前記取付け基板は、壊れることなく前記弱くされた部分に沿って曲げられる請求項55に記載の方法。
【請求項６２】
前記弱くされた部分は、スコア線を含む請求項61に記載の方法。
【請求項６３】
さらに、ピクチャまたは芸術作品を前記イメージとして与えることを含む請求項61に記載の方法。
【請求項６４】
方法であって、
(a)多孔質イメージ基板を備えることと、
(b)前記多孔質イメージ基板に蒸気を当てることと、
(c)成形作業時に非多孔質層を前記多孔質イメージ基板に関連付け、それにより三次元プロファイルが前記イメージ基板内に形成されることとを含む方法。
【請求項６５】
さらに、前記イメージ基板内に前記三次元プロファイルを形成するのに先立ち前記イメージ基板の表面にイメージを印刷することを含む請求項64に記載の方法。
【請求項６６】
さらに、前記三次元プロファイルが前記イメージ基板内に形成された後に、前記非多孔質層と前記多孔質イメージ基板とを分離することを含む請求項65に記載の方法。
【請求項６７】
さらに、前記イメージ基板の裏面に形成された前記プロファイルの少なくとも一部を満たすことを含む請求項66に記載の方法。
【請求項６８】
さらに、前記非多孔質層としてプラスチックを、前記イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む請求項64に記載の方法。
【請求項１】
オブジェクトの三次元複製を製作する方法であって、
(a)前記オブジェクトの作業イメージを表す電子データを取得し、前記作業イメージは前記オブジェクトの三次元表現を含み、前記オブジェクトの前記表現はXおよびY次元のそれぞれにおける長さおよびZ次元における複数の深さを持つことと、
(b)前記電子データを処理して、スケーリングされたXYZデータを取得し、XおよびYの少なくとも一方が第1のスケール係数でスケーリングされ、Zは、第2のスケール係数でスケーリングされ、前記第2のスケール係数は前記第1のスケール係数と異なることと、
(c)前記スケーリングされたXYZデータを使用して、基板上に前記オブジェクトの前記複製を製作することとを含む方法。
【請求項２】
ステップ(c)は、前記スケーリングされたXYZデータを使用して、金型を製作し、前記金型を使用して、前記複製を製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
ステップ(c)は、前記スケーリングされたXYZデータを使用して、直接前記複製を製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記処理は、
(a)前記オブジェクトの前記三次元表現の前記XおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための前記第1のスケール係数で前記電子データを処理して、第1のスケーリングされたデータセットを形成することと、
(b)前記オブジェクトの前記三次元表現の前記Z次元の前記複数の深さをスケーリングするための第2のスケール係数で前記第1のスケーリングされたデータセットを処理して、第2のスケーリングされたデータセットを形成することとを含み、
前記複製は、前記第2のスケーリングされたデータセットを使用して製作される請求項1に記載の方法。
【請求項５】
ステップ(b)は、
(a)前記オブジェクトの前記三次元表現の前記XおよびY次元の少なくとも一方の長さをスケーリングするための第1のスケール係数で前記電子データを処理して、スケーリングされたXYデータを形成することと、
(b)前記第1のスケール係数に基づく、前記第2のスケール係数を表すルールを適用することにより前記電子データを処理して、前記スケーリングされたZデータを取得することとを含む請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記オブジェクトの前記三次元表現の前記X次元における前記長さは、前記第1のスケール係数で変えられ、前記オブジェクトの前記三次元表現の前記Z次元における前記複数の深さは、前記第2のスケール係数で変えられ、前記三次元表現の前記Y次元における前記長さは、第3のスケール係数で変えられ、前記第3のスケール係数は、前記第1のスケール係数の80から120%である請求項1に記載の方法。
【請求項７】
さらに、前記複製が現実的な外観のテクスチャを持つように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記複製は、それぞれ長さを有するXおよびY次元、および複数の深さを有するZ次元を持ち、前記方法は、さらに、人が複前記製を見たときに、前記XおよびY次元のそれぞれにおける前記複製の前記長さおよび前記Z次元における前記複製の前記複数の深さが同じスケール係数でスケーリングされたように見えるように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記複製は、テクスチャを持ち、前記方法は、さらに、前記テクスチャが認知可能なように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記複製は、視覚的焦点を持ち、前記方法は、さらに、前記複製の前記視覚的焦点を前記複製の選択された部分に配置するように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記複製は、消費者製品の三次元表現を含み、視覚的焦点を持ち、前記方法は、さらに、前記複製の前記視覚的焦点を前記消費者製品の前記焦点に配置するように前記第2のスケール係数を選択することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記第2のスケール係数は、定数である請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記第2のスケール係数は、前記作業イメージ内の異なる位置で変わる請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記オブジェクトは、人であり、前記第2のスケール係数に対する第1の値は、前記人の唇および眉毛のうちの少なくとも一方に使用され、前記第2のスケール係数に対する第2の値は、前記人の鼻に対し使用される請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記複製は、前記オブジェクトよりも大きく、前記第2のスケール係数は、前記第1のスケール係数の0.9から0.1倍の範囲内である請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
前記複製は、前記オブジェクトよりも小さく、前記第2のスケール係数は、前記第1のスケール係数の2から1,500倍の範囲内である請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記複製は、前記オブジェクトよりも小さく、前記第2のスケール係数は、前記第1のスケール係数の15から200倍の範囲内である請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
前記オブジェクトは、二次元イメージを持ち、前記方法は、さらに、前記二次元イメージから前記作業イメージを作成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１９】
前記オブジェクトは、オブジェクトの写真またはスケッチを含み、前記方法は、さらに、前記写真またはスケッチから前記作成イメージを製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
前記オブジェクトは、テクスチャ加工面を持つアートワークを含み、前記テクスチャ加工面は前記Z方向に複数の深さを持ち、前記方法は、さらに、前記アートワークから前記作業イメージを作成することを含む請求項1に記載方法。
【請求項２１】
前記オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、前記方法は、さらに、照明を特定の角度で、および/または特定の方向から、前記オブジェクトに当てて、結果として生じる影を生成することと、一連のイメージが撮られるときに前記オブジェクトの照明の前記角度および/または方向を変更することと、前記一連のイメージから前記結果として生じる影を解釈し、前記Z次元での前記オブジェクトの前記複数の深さのマップを生成することとを含むステップにより前記オブジェクトから前記作業イメージを生成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２２】
前記オブジェクトは、複数の深さを持つZ次元を含む三次元オブジェクトであり、前記方法は、さらに、それぞれのイメージが特定の焦点または被写界深度を持つ前記オブジェクトの一連のイメージを撮ることと、前記一連のイメージが撮られるときに前記焦点および/または被写界深度を変更することと、前記結果として生じる影を前記一連のイメージから解釈して、前記Z次元における前記オブジェクトの前記複数の深さのマップを生成することとを含むステップにより前記オブジェクトから前記作業イメージを生成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２３】
前記オブジェクトは、アイデンティティを持つ特定の要素を含み、前記方法は、さらに、前記基板の前記XおよびY次元と前記オブジェクトの前記XおよびY次元および前記オブジェクトの前記表現の前記XおよびY次元の少なくとも一方に基づいて前記第1のスケール係数を決定することと、前記要素の前記アイデンティティに基づいて前記第2のスケール係数を選択することとを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２４】
前記要素の前記アイデンティティは、乗用車、ボトル、人の全身イメージ、人の頭のイメージ、および樹木のうちの1つを含み、前記方法は、さらに、前記要素のうちの少なくとも一部について前記第1のスケール係数と前記第2のスケール係数との間に所定の関係を与えることと、前記複製が製作されるときに前記関係を使用することとを含む請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記オブジェクトは、2つの要素を含み、前記方法は、さらに、前記2つの要素について前記第1のスケール係数と前記第2のスケール係数との間に所定の関係を与えることと、前記複製が製作されるときにそれぞれの関係を使用することとを含む請求23に記載の方法。
【請求項２６】
前記方法は、さらに、基板を使用して配布可能物を製作することを含み、前記配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。
【請求項２７】
前記基板は、配布可能物の一部として一体形成され、前記配布可能物は、製品パッケージング、ポスター、ペン、時計の文字盤、時計本体、マグカップ、カレンダー、ランプ本体、ランプの笠、花瓶、宝石箱、家具、衣類、プレート、帽子、旗、下げ札、およびパネルのうちの1つまたは複数を含む請求項1に記載の方法。
【請求項２８】
さらに、ブロー成形、射出成形、または回転成形により前記基板を製作することを含む請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
さらに、前記複製が配置されている前記基板の少なくとも一部を取付け基板に与えて前記配布可能物を製作することを含む請求項26に記載の方法。
【請求項３０】
前記作業イメージは、第1の場所で作成され、コンピュータ可読ファイルに格納され、前記コンピュータ可読ファイルは、前記複製が製作される第2の場所に送られる請求項1に記載の方法。
【請求項３１】
前記第2の場所は、前記第1の場所から物理的に離れており、前記コンピュータ可読ファイルは、データ送信ネットワークを介して送信される請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
前記複製は、その後、顧客に出荷される請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記複製は、スケーリングされたXYデータを使用して前記基板のサイズを決め、前記スケーリングされたZデータを使用して前記基板を処理し前記複製を三次元形態で製作することにより製作される請求項3に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板の前記Z次元における複数の深さは、前記基板に施される可変機械力により作られる請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
さらに、ドットマトリックス印字ヘッド、デイジーホイール印字ヘッド、ピンのマトリックス、または電気変形可能LCDを使用して、前記可変機械力を発生させることを含む請求項34に記載の方法。
【請求項３６】
前記基板の特定の部分に加えられる前記機械力は、前記複製のその特定の部分の前記Z次元における複数の深さに対応する請求項34に記載の方法。
【請求項３７】
前記金型は、機械加工、レーザー切断、CNC機械加工、CNCレーザー切断、熱溶解積層法、ステレオリソグラフィ、および/または鋳造により製作される請求項2に記載の方法。
【請求項３８】
前記金型は、ヒーターに関して移動し、前記金型は、複数のゾーンを持ち、前記方法は、さらに、前記ゾーンの少なくとも一部の温度を独立に調節することを含み、それにより、前記基板のすべての部分は、前記金型の中で一般的に一様な加熱を受ける請求項2に記載の方法。
【請求項３９】
前記ゾーンの少なくとも一部は、冷却されるように構成され、前記方法は、さらに、前記ゾーンの少なくとも一部に対し異なる量の冷却を行うことを含む請求項38に記載の方法。
【請求項４０】
前記基板は、多孔質であり、前記方法は、さらに、前記成形工程において非多孔質層を前記多孔質基板に関連付けることを含む請求項2に記載の方法。
【請求項４１】
前記基板は、フレーム部材を含み、前記方法は、フレームを製作することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４２】
前記作業イメージは、フレームのデザインを含み、前記方法は、さらに、前記複製の一部として前記フレームを一体形成することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４３】
さらに、少なくとも1つのテクスチャ材料を前記基板の少なくとも一部分に施すことを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４４】
さらに、金属箔、金属粒子、布、皮革、研磨された透明ガラス、断片にされた透明ガラス、研磨された着色ガラス、断片にされた着色ガラス、透明シリコーン、着色されたシリコーン、木材粒子と結合剤、および石粒子と結合剤のうちの少なくとも1つから前記テクスチャ材料を選択することを含む請求項43に記載の方法。
【請求項４５】
前記作業イメージは、前記オブジェクトの陰イメージを基板上に作成するために使用される請求項1に記載の方法。
【請求項４６】
前記基板は表面を持ち、前記基板は、前記表から見たときに一般的に凹であるように構成される請求項45に記載の方法。
【請求項４７】
前記オブジェクトは、アートワークを含み、前記方法は、さらに、
(a)人に塗装器具を使って前記アートワークに強調を施してもらうことと、
(b)前記人の動き、前記塗装器具の動き、および前記強調を行うために施される前記絵の具の色のうちの少なくとも1つを表すデジタルデータを取り込むことと、
(c)前記動きにより生じる前記強調の少なくとも一部を機械的に前記複製に施すこととを含む請求項1に記載の方法。
【請求項４８】
さらに、前記取り込まれたデジタルデータを操作して強調の代替えサブセットを含む1つまたは複数のファイルを生成することと、前記サブセットのうちの少なくとも1つを前記複製に機械的に施すこととを含む請求項47に記載の方法。
【請求項４９】
さらに、ロボットを使用して、前記動きにより生じる前記強調の少なくとも一部を機械的に前記複製に施すことを含む請求項47に記載の方法。
【請求項５０】
前記スケール係数の1つは、1である請求項1に記載の方法。
【請求項５１】
さらに、前記基板を処理して、前記複製の製作時に前記基板の剛性を一時的に弱めることを含む請求項1に記載の方法。
【請求項５２】
さらに、前記基板の温度を高め、および/または化学的に前記基板を処理して前記基板の剛性を弱めることを含む請求項51に記載の方法。
【請求項５３】
前記基板は、薄いシートを含み、前記方法は、さらに、前記オブジェクトのイメージを前記基板に施すことを含む請求項1に記載の方法。
【請求項５４】
前記スケーリングされたZデータは、前記基板にレリーフパターンを施すために使用され、前記方法は、さらに、前記基板に前記レリーフパターンを形成するのに先立ち、前記スケーリングされたXおよびYデータを使用して、前記オブジェクトの前記イメージを前記基板に施し、それにより前記三次元複製を製作することを含む請求項53に記載の方法。
【請求項５５】
方法であって、
(a)イメージ基板の表面にイメージを与えることと、
(b)前記イメージ基板を取付け基板上に取り付けて複合製品を製作することと、
(c)前記複合製品内に三次元プロファイルを形成することとを含む方法。
【請求項５６】
さらに、前記取付け基板としてプラスチックを、前記イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む請求項55に記載の方法。
【請求項５７】
さらに、前記イメージ基板として透明プラスチックを選択することを含み、前記取付け基板は、表面の上に配置される請求項56に記載の方法。
【請求項５８】
前記イメージ基板は、裏面を持ち、前記方法は、さらに、前記複合製品内に三次元プロファイルを形成するのに先立ち、第2の取付け基板を前記イメージ基板の前記裏面に取り付けることを含む請求項57に記載の方法。
【請求項５９】
さらに、前記取付け基板上に取り付けられた後に前記イメージ基板に蒸気を当てることと、前記取付け基板に熱を加えることと、前記複合製品に圧力を加えて前記複合製品中に三次元プロファイルを形成することとを含む請求項55に記載の方法。
【請求項６０】
さらに、前記取付け基板を赤外線に曝し、前記取付け基板を熱することを含む請求項59に記載の方法。
【請求項６１】
さらに、前記取付け基板の弱くされた部分を用意することを含み、これにより、前記取付け基板は、壊れることなく前記弱くされた部分に沿って曲げられる請求項55に記載の方法。
【請求項６２】
前記弱くされた部分は、スコア線を含む請求項61に記載の方法。
【請求項６３】
さらに、ピクチャまたは芸術作品を前記イメージとして与えることを含む請求項61に記載の方法。
【請求項６４】
方法であって、
(a)多孔質イメージ基板を備えることと、
(b)前記多孔質イメージ基板に蒸気を当てることと、
(c)成形作業時に非多孔質層を前記多孔質イメージ基板に関連付け、それにより三次元プロファイルが前記イメージ基板内に形成されることとを含む方法。
【請求項６５】
さらに、前記イメージ基板内に前記三次元プロファイルを形成するのに先立ち前記イメージ基板の表面にイメージを印刷することを含む請求項64に記載の方法。
【請求項６６】
さらに、前記三次元プロファイルが前記イメージ基板内に形成された後に、前記非多孔質層と前記多孔質イメージ基板とを分離することを含む請求項65に記載の方法。
【請求項６７】
さらに、前記イメージ基板の裏面に形成された前記プロファイルの少なくとも一部を満たすことを含む請求項66に記載の方法。
【請求項６８】
さらに、前記非多孔質層としてプラスチックを、前記イメージ基板としてセルロースベースの材料を選択することを含む請求項64に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４−１５】
【図１６−１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４−３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４−４５】
【図４６】
【図４７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４−１５】
【図１６−１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４−３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４−４５】
【図４６】
【図４７】
【公表番号】特表２００８−５１８２９０（Ｐ２００８−５１８２９０Ａ）
【公表日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３７０８４（Ｐ２００７−５３７０８４）
【出願日】平成１７年１０月１８日（２００５．１０．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００５／００１５７９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４５１７８
【国際公開日】平成１８年５月４日（２００６．５．４）
【出願人】（５０７０８１１５３）２０８９２７５ オンタリオ リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１８日（２００５．１０．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００５／００１５７９
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０４５１７８
【国際公開日】平成１８年５月４日（２００６．５．４）
【出願人】（５０７０８１１５３）２０８９２７５ オンタリオ リミテッド (3)
【Ｆターム（参考）】
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