CN107297896A - 利用可破裂基材的电子照相3d打印 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在3D打印中，压板朝向中间传送带(ITB)运动以使定位在压板上的片材接触ITB，从而将不同材料的层静电地传送至片材，并且然后压板运动至稳定站以使层联结至片材。重复该处理以使片材反复接触ITB(在稳定站处介入稳定化)，从而在片材上连续地形成材料的层。独立叠层被供给至平台以连续地形成层的独立叠层的3D结构。热和/或压力和/或光被施加至3D结构以通过平台上的可破裂介质的片材使独立叠层彼此粘合。

Description

利用可破裂基材的电子照相3D打印
技术领域
本文中的系统和方法大致涉及利用静电打印过程的三维(3D)打印方法。
背景技术
三维打印可以利用例如喷墨或静电打印机生成物体。在一个示例性三级过程中，粉状材料以薄层打印，UV可固化液体打印在粉状材料上，最后利用UV光源硬化每一层。逐层重复这些步骤。载体材料一般包括酸可溶聚合物、碱可溶聚合物或水可溶聚合物，可以在3D打印完成之后从建造材料可选地冲洗所述聚合物。
静电(电子摄影)过程是生成二维数字图像的众所周知的方式，其将材料传送到中间表面(比如光感受器带或鼓轮)上。沿电子摄影图像被传送的路线的前进能够影响打印系统的速度、效率和数字特性。
发明内容
示例性三维(3D)打印机连同其他部件一起包括中间传送带(ITB)、定位成将第一材料静电地传送至ITB的第一光感受器以及定位成将第二材料静电地传送至ITB的第一材料位于ITB上的位置。第二材料在相对于溶解第一材料的溶剂不同的溶剂中溶解。第一材料和第二材料的每一层位于ITB的分立区域上并且形成图案。
此外，压板相对于ITB运动，片材供给器定位成向压板供给可破裂(collapsible)介质的片材。可破裂介质包括具有相对低于第一材料和第二材料的层的密度的多孔材料，并且可以是例如具有95％以上的孔隙度的聚苯乙烯或塑料的泡沫。
压板朝向ITB运动以使定位在压板上的可破裂介质的片材反复接触ITB。每次压板使可破裂介质的片材与ITB接触时，ITB将第一材料和第二材料的层传送至片材，以在可破裂介质的片材上连续地形成第一材料和第二材料的层的独立叠层。
此外，稳定站与压板相邻。在每次ITB将层中的每一个传送至可破裂介质的片材之后，压板可以运动至稳定站以独立地稳定第一材料和第二材料的层中的每一个。
平台定位成从压板接收独立叠层，以连续地形成层的独立叠层的3D结构。此外，粘合站定位成向3D结构施加热和/或压力和/或光，以通过平台上的可破裂介质的片材使独立叠层彼此粘合。更具体地，在每次压板将独立叠层中的每一个传送至平台之后，粘合站施加光和/或热，以通过平台上的可破裂介质的片材将每个独立叠层独立地粘合至任何之前传送的独立叠层。
该结构还可以包括定位成接收来自压板的3D结构的载体材料去除站。载体材料去除施加在不影响第一材料的情况下溶解第二材料的溶剂，以保留仅由第一材料制成的3D结构。
以方法术语介绍的本文中的各个示例性方法将第一材料自动地静电传送至ITB，并且还将第二材料自动地静电传送至ITB的第一材料位于ITB上的位置。第一材料和第二材料的每一层位于ITB的分立区域上并且形成图案。再次，第二材料溶解在相对于溶解第一材料的溶剂不同的溶剂中。
这些方法还利用片材供给器将可破裂介质的片材自动地供给至压板。此外，这些方法使压板朝向ITB自动地运动以使定位在压板上的可破裂介质的片材接触ITB，从而将第一材料和第二材料的层传送至可破裂介质的片材。此后，该方法使压板自动地运动至稳定站，以独立地稳定第一材料和第二材料的每一层。这些方法自动地重复使压板朝向ITB运动的过程，以使可破裂介质的片材反复接触ITB从而在可破裂介质的片材上连续地形成第一材料和第二材料的层，以及在每次ITB将层中的每一个传送至可破裂介质的片材之后，这些方法自动地重复使压板运动至稳定站的过程。
在后续处理中，这些方法将其上具有层的可破裂介质的片材自动地供给至平台，以连续地形成层的独立叠层的3D结构。随后，这些方法向3D结构自动地施加热和/或压力和/或光，以利用粘合站通过平台上的可破裂介质的片材使独立叠层彼此粘合。更具体地，在每次压板将独立叠层中的每一个传送至平台之后，粘合过程施加热和/或压力和/或光，以使每个独立叠层独立地粘合至平台上的3D结构的任何之前传送的独立叠层。
此外，这些方法能够将3D结构自动地供给至载体材料去除站以及施加在不影响第一材料的情况下溶解第二材料的溶剂，以在载体材料去除站处保留仅由第一材料制成的3D结构。
在以下详细说明书中说明或由以下详细说明书显而易见这些以及其他特征。
附图说明
以下参照附图详细地说明各个示例性系统和方法，在附图中：
图1-7是局部示出本文中的装置的示意性截面示意图；
图8是示出本文中的装置的放大的示意图；
图9和图10是局部示出本文中的装置的示意性截面示意图；
图11是示出本文中的装置的放大的示意图；
图12是局部示出本文中的装置的示意性截面示意图；
图13是示出本文中的装置的放大的示意图；
图14-21是局部示出本文中的装置的示意性截面示意图；
图22是本文中各个方法的流程图；以及
图23-25是示出本文中的装置的示意性截面示意图。
具体实施方式
如上所述，静电打印方法是生成二维(2D)数字图像的众所周知的方式，本文中的方法和装置采用用于生产3D物品(用于3D打印)的这种处理。然而，当利用静电过程(特别是采用ITB的静电过程)执行3D打印，因为用于将材料从ITB注入至压板的高温(在压板处ITB在返回至显影装置之前被冷却)，使得热管理成为挑战。另外，在利用静电过程的3D打印的情况下，如果打印材料非常薄，打印材料的机械完整性可能受到损害，传送过程可能施加能够破坏材料的剥离剪切力。
为了应对这些问题，本文中的装置和方法将建造材料和载体材料的显影层从ITB反复静电地传送至可破裂介质(例如比如为聚苯乙烯等等的“基体结构”)，以使可破裂介质上的一系列聚合物层形成为几个建造/载体层的独立叠层。这些独立叠层通过可破裂介质的片材彼此熔融，以形成最终输出用于去除载体材料的溶剂施加的更大叠层，从而仅保留建造材料的3D物品。这样，3D结构形成为仅由建造材料组成。
因此，本文中说明的系统和方法以将高孔隙度可破裂基材用作用于3D打印的粉末的图像层的接收体/载体为中心。利用静电打印过程显影由建造材料和载体材料组成的一层粉末材料。该粉末层传送到特定可破裂基材上。多个粉末层可被聚积在基材上。具有粉末层的这种基材然后运动至堆叠/熔融站并且与现有零件熔融，以使建造容积增大一个预定厚度。
通过本文中的系统和方法执行的典型过程利用建造材料和载体材料的粉末展开/产生粉末层。建造材料和载体材料利用两个单独的站进行显影并且在光电导体上或在中间表面上形成均匀层。该过程然后将粉末层传送至可破裂基材。该传送过程可以是基于材料与ITB之间的电荷差将材料从显影站吸引至ITB的静电传送。
此外，这种处理可以可选地使粉末层稳定在基材上。在这些稳定化过程中，本文中的系统和方法例如利用脉动加热(闪光、激光器、IR等等)使粉末颗粒放电(discharge)，以实现颗粒与颗粒的微弱粘合。此外，激光器或闪光灯可用于快速但轻微地烧结基材上的颗粒，以形成不会被随后的静电效应(比如“爆炸”或发光(blooming))干扰的弱连接层。该稳定化过程保留稳定在基材上并且甚至能够作为单独的片材独立地保持其完整性的材料。
因此，稳定站能够完成许多事件以稳定墨粉层。例如，稳定站能够使墨粉放电。墨粉上的电荷使得墨粉彼此排斥并且能够引起扰动。因此，稳定站可以包括放电方法和装置，比如空气离子化、电晕装置等等。另外，稳定站使得建造材料和载体材料在不对可破裂基材引起太多破坏的情况下微弱地粘合或烧结在一起。在另一个示例中，稳定站可以提供施加到建造材料和载体材料的层(利用轻微压力或无压力)的脉动加热。因此，稳定站可以提供闪光灯加热、激光加热等等。此外，稳定器可以是多个独立单元，或者执行许多不同的稳定动作的组合装置。
该过程可以按照需要重复以便达到所需厚度。例如，该过程可以形成大约10X的层厚度(其中，X表示无单位量度，或者表示比如为毫米、微米、埃等等的常规标度)，以及通过层的重复静电打印，系统和方法可以建造达到1000X或更厚的层。层厚度对于粉末层传送和随后的堆叠/熔融处理进行优化。层太薄将消耗更多基材以及将具有低的热效率，但是层太厚将引起传送问题和随后的热传导问题以及零件质量问题。
本文中说明的系统和方法将新的层组(利用可破裂基材)堆叠在部分建造的基体部分的顶部上，从而通过加热和压力使新的层组与现有部分熔融。例如，这可以利用辐射加热、对流加热、热辊、热板等等完成。热使热塑料软化以及压力确保颗粒之间的坚固粘合。
系统和方法然后重复这种处理，直到完全形成整个3D零件为止。后期处理则可被用于去除载体材料和载体材料内的基材材料。基于载体材料选择，基于溶剂的过程一般被用于去除载体材料。为了利用该过程以及优化系统性能，可破裂基材材料被选择成在熔融状态下具有高孔隙度和可破裂性。可破裂基材材料的孔隙度确保就成本和性能方面考虑最少地使用基材材料。可破裂性还能够实现零件的坚固建造。可破裂基材被选择成机械地和尺寸上稳定的以履行系统的基材处理部分以及向堆叠/熔融站提供未扭曲的粉末层。
例如如图1所示，本文中的示例性三维(3D)打印机连同其他部件一起包括支承在辊112上的中间传送带110(ITB)、第一打印部件116、第二打印部件114和与ITB 110相邻的压板118(其可以是表面或带)。此外，片材供给器126保持可破裂介质的片材108。这些结构包括与压板118相邻定位的稳定站120。还包括平台146，粘合站122定位成施加光、压力和/或热。该结构还可以包括载体材料去除站148。
如图1所示，第一打印部件116(其可以例如是光感受器)定位成向ITB 110静电地传送(通过带与被传送的粉末材料之间的电荷差)第一材料104(例如，建造材料，比如为干燥粉末、聚合物-蜡材料(例如带电3D墨粉))，第二打印部件114(其也可以例如是光感受器)定位成也向ITB 110的第一材料104位于ITB 110上的位置静电地传送第二材料105(例如载体材料，再次比如为干燥粉末、聚合物-蜡材料(例如带电3D墨粉))。
载体材料105溶解在不影响建造材料104的不同的溶剂中，以允许打印的3D结构104与用于打印过程的载体材料105分离。在附图中，建造材料104与载体材料105的组合显示为元件102，并且被称为显影层。建造材料104与载体材料105的显影层102位于ITB 110的分立区域上并且形成对应于该层(及其相关支承元件)中的3-D结构的部件的图案，在该层处正在由显影层102逐层地建造3-D结构。
如图1所示，片材供给器126定位成利用熟知的抓取器、辊、辊隙(nip)、带等等(全部通过项目126大致示出)向压板118供给可破裂介质的片材108。在该示例中，压板118是真空带，真空带进一步使可破裂介质的片材108运动并且在后续处理期间将可破裂介质的片材108保持就位。
如通过图2中的竖直箭头所示，压板118朝向ITB 110运动(利用电机、齿轮、滑轮、缆索、导向器等等(全部通过项目118大致示出))，以使定位在压板118上的可破裂介质的片材108与ITB 110接触。每次压板118使可破裂介质的片材108与ITB 110接触时，ITB 110将建造材料104和载体材料105的显影层102之一传送至可破裂介质的片材108，以在可破裂介质的片材108上连续地形成建造材料104和载体材料105的显影层102。
这些建造材料和载体材料通过每个独立的显影装置114、116以图案打印在ITB上，并且在显影层102中组合在一起以代表具有预定长度的特定图案。因此，显影层102中的每一层具有朝向ITB 110沿着运动的处理方向(由挨着ITB 110的箭头表示)定向的前缘134和与前缘134相反的后缘136。
更具体地，如图2所示，在注入辊隙130处，显影层102的位于注入辊隙130内的前缘134开始被传送至压板118的相应位置。因此，在图2中，压板118运动以在显影层102的前缘134位于注入辊隙130的辊的最低位置处的位置处接触ITB 110上的显影层102。因此，在该示例中，显影层102的后缘136尚未达到注入辊隙130，并且因此没有被传送至压板118。
如图3所示，通过使压板真空带运动或旋转而使压板118与ITB 110同步运动(与ITB 110以相同速度和相同方向运动)，以允许显影层102在没有弄污的情况下清洁地传送至压板118。在图3中，显影层102的后缘136是尚未达到注入辊隙130并且因此未被传送至压板118或局部成形部分106的仅有部分。然后，当ITB 110沿处理方向运动时，压板118以与ITB 110相同的速度和相同的方向运动，直到显影层102的后缘136到达注入辊隙130的辊的底部为止，在该点处压板118运动远离ITB 110并且越过至稳定站120，如图4所示。稳定站120可以是能够实现颗粒与颗粒的微弱粘合的非触点(例如脉动加热器(闪光、激光、IR等等)，或者是比如为定影辊的压力加热器。
例如，稳定器站120可以包括仅在限定时间和限定深度提供热的高度可控电阻或光装置，以便在不影响下面的显影层102或可破裂介质108的情况下仅影响顶部显影层102。这些高度可控制电阻或光装置可以包括例如闪光有限曝光时间的激光或红外光源。因此，如上所述，稳定器站120能够完成许多事件来稳定墨粉层。例如，稳定器站120可以使墨粉放电，并且可以包括放电方法和装置，比如空气离子化、电晕装置等等。另外，稳定器站120使得建造材料和载体材料在不对可破裂基材108引起太多破坏的情况下微弱地粘合或烧结在一起。在另一个示例中，稳定器站120可以提供脉动加热、闪光灯加热、激光加热等等。因此，稳定器站120可以是多个独立单元，或者执行许多不同的稳定动作的组合装置。
如图5所示，稳定器站120可以在不影响下面的显影层102或可破裂介质108的情况下简要地向仅顶部显影层102施加热。因此，稳定器站120可被控制成不物理地接触顶部显影层，而仅简要地向顶部显影层102供应热以提供最小量的熔融，以便仅在顶部显影层102内促进颗粒与颗粒的微弱粘合(这还将减少顶部显影层102的电荷)并且将顶部显影层粘合至紧邻的下面的显影层102或可破裂介质108。
在每次ITB 110将显影层102中的每一个传送至可破裂介质的片材108时之后，压板118可以运动至稳定站120，以在配置至可破裂介质108之后立即独立地稳定显影层102中的每一个。在其他替代方案中，压板118可以仅在特定数目(例如2、3、4等等)的显影层102已被设置在可破裂介质的片材108上之后运动至稳定站120以允多个显影层102被同时稳定。
因此，重复图2-5中的处理以使多个显影层102沉积并稳定在可破裂介质的片材108上，如图6所示。当显影层102的叠层106增长时，另外的显影层102形成在叠层106的顶部上，如图6所示，这些另外的显影层102通过稳定站120稳定，如图7所示，以使叠层106内的全部显影层102融合在一起。
图8是示出显影层102如何可以包含建造材料104中的一些和载体材料105中的一些、最低显影层102如何联结至可破裂介质的片材108以及每个连续的显影层102如何接触并且联结至位于下面的紧前面的相邻显影层102(例如在层102与可破裂介质的片材108之间)，以在单个可破裂介质的片材108上形成显影层102的叠层106。
如上所述，显影层102内的建造材料104和载体材料105的颗粒(在图8中利用附图标记102显示为颗粒(未按比例绘制))是带电的粉末颗粒，图8示出作为负电荷颗粒的这些项目(或其可以是带正电的)。如本领域普通技术人员所理解的，打印部件114、116向颗粒102提供电荷，以便使这些颗粒静电地传送至ITB 110。电荷发生器132可被用于在压板118的相对侧上产生相反电荷152(在该例子中是正电荷)，该相反电荷152将带电颗粒102从ITB110吸引至叠层106的顶部。
然而，在某种时刻，叠层106的高度将使得带电(建造和载体)颗粒102之间的距离大于相反电荷152的吸引带电颗粒102的能力，如图8所示(并且该高度将根据各个电荷的强度而变化)。当叠层106的高度达到该点(或在此之前)，处理然后将可破裂介质的片材108和叠层106传送至平台146，如图9所示。
因此，如图9所示，平台146定位成从压板142接收独立叠层106。此外，粘合站122构造成向3D结构施加热和/或压力和/或光，以通过平台146上的可破裂介质的片材使独立叠层106中的显影层102彼此粘合，如图10-13所示。粘合站的加热器、光源以及其他部件122的选择性使用将依据显影层102的化学成分而变化。可破裂介质108和显影层的每个独立叠层106可以在独立叠层106被传送至平台146(或者被传送至平台146上的之前粘合的独立叠层106的顶部现有独立叠层106)之后立即如图10-13所示地通过粘合站单独地粘合，或者处理可以继续以根据独立叠层106的高度、其化学成分、通过粘合站122作用的温度和压力等等成组地(每次2组、每次3组等等)粘合独立叠层106。
图11是图10所示粘合站的动作的放大图，粘合站可以包括执行粘合的辐射加热器、对流加热器、热压力辊、热压板等等。在图10和图11所示的示例中，粘合站122具有加热压力辊，平台146随着辊旋转而同步运动(如由附图中的箭头所指示的)，加热并按压以使显影层102彼此融合(利用受控温度和压力来避免显影层102中的每一个内的建造和载体材料的图案的扭曲)。该同步运动使得通过显影装置116、114打印的载体和建造材料(102)的图案在不变形或弄污的情况下被熔融并粘合。
图13是图12所示的粘合站122的动作的放大图。如图12和图13所示，在平台146已运动经过粘合站之后，可破裂介质的片材108的厚度已被相当大地减小(例如减小超过10倍、100倍、1000倍等等)。这可以通过对比图11和13中的上部可破裂介质的片材108的厚度看出(未按比例绘制)。
此外，可破裂介质的片材108中的每一个的任一侧上的显影层102通过可破裂介质的片材108粘合，如图13所示(其中上部可破裂介质的片材108在粘合之后外观上已经有些破裂)，这是因为在粘合之后可以保持极少的可破裂介质108。由于可破裂介质的片材108非常多孔(例如包含超过65％、80％、95％等等的小孔)并且由于可破裂介质的片材108的厚度已经减小了较大尺度(例如可破裂介质的片材108的厚度在图10-13中所示的粘合站122的动作下减小多个数量级(例如减小了原始厚度的1/2、1/5、1/10、1/100、1/1000等等)，因此发生了显影层102通过可破裂介质的片材108的粘合。在一些情况下，可破裂介质的片材108的部分(或全部)蒸气化或在粘合站的动作下熔合到周围层内，实质上为了外观或结构强度目的从该结构消除了可破裂介质的片材108。
可破裂基材108可以由导电/半导电材料制成，以减轻静电粉末层传送并且能够实现多层建造。可破裂基材材料108在熔融时可以可选地选择为与建造材料104相容(具有相似的材料特性)，以确保零件强度。此外，可破裂基材材料108在熔融时可以可选地选择为与载体材料105不相容(相对于其具有不同的材料特性)，以允许载体材料105被从建造材料104和可破裂基材材料108两者容易地去除/溶解。
当可破裂基材108在通过熔融站122施加的熔融状态下破裂时，可破裂基材108可能不保持薄膜层的形状。由于多孔结构的增益/蜂房特性(gain/cell nature)，当被熔化时，可破裂基材108可以形成为不连续岛状物(如图13所示，其中上部可破裂介质的片材108在粘合之后外观上有点破裂)。
另外，由于载体材料105的有意的材料错配，能够促使可破裂基材108的熔滴(droplet)形成。在其他情况下，通过选择与建造材料104不相容(但与载体材料105潜在地相容)的可破裂基材108的材料，破裂的基材材料108能够在粘合过程期间转变成迁移至载体材料105的分散的小熔滴。这使得现在减少的可破裂基材108的材料与载体材料联结，并且由此能够容易地去除最终溶剂中的载体材料105内的基材材料108。因此，根据材料选择，基材材料108可以在不直观地或结构地影响建造材料104的情况下在最终结构中保持在建造材料104内，或者在建造材料104被选择成排斥基材材料108以使得其在粘合期间迁移至载体材料105的情况下，基材材料108可以与载体材料105一起被去除。
可破裂材料108的示例是开孔泡沫和闭孔泡沫以及由具有在95％-98％范围内的孔隙度的聚苯乙烯制成的泡沫材料。可破裂材料108还可以是建造材料104的高孔隙度泡沫，以允许可破裂材料108在粘合期间与建造材料成为一体。
在一个示例中，大约100～200X(其中X再次是任意的量度单位)厚度的可破裂材料108机械地足以执行本文中说明的处理。在具有98％孔隙度的情况下，可破裂基材108在熔融之后(例如100倍缩小(原始厚度的1/100))转变成仅2～4X薄层的不连续岛状物(或熔滴)。另外，如果示例性的200倍的建造和载体材料在堆叠和熔融之前聚积在每个可破裂基材108上，3D打印材料与可破裂基材材料108的比率为100:1或100:2，表示在粘合之后剩余的可破裂基材材料108的量在结构或外观上是无足轻重的。熔融的基材材料108可能不形成连续膜，而替代地由于表面张力而可以分解为小熔滴。稀疏地分散在聚合物载体材料105中的聚苯乙烯的示例性小熔滴不影响外观或强度。即使建造材料104与聚苯乙烯不相容，这种小比率的聚苯乙烯熔滴的存在不影响所建造零件的强度。
可被用作可破裂基材108的其他示例材料是高性能热塑料泡沫：这些材料可以是合成聚合物，比如具有大致>95％的孔隙度的脂肪族或半芳香族聚酰胺。因此，建造材料104的基础化学成分与泡沫基材108的基础化学成分相同。这能够确保建造和基材108之间的完全相容性并且保证建造完整性。另外，可破裂基材108还可以被选择成改变以许多不同方式制造的3D零件的性能特征，例如：电特征(导电率)、热特征、颜色特征等等。
确实地，粘合站122的动作能够将可破裂介质的片材108的厚度减小到人的裸眼所能看得见的尺寸以下，通过可破裂介质的片材108的保留(如果有的话)的部分对显影层102的连接允许通过可破裂介质的片材108分离的这些显影层102被以相同的强度粘合，就像不存在可破裂介质的片材108一样。这允许在不影响最终结构的外观或强度的情况下使可破裂介质的片材108(或其部分)保持为最终结构。
粘合站还可以执行基于光的固化，如通过图10和图13中的波状线所示。如同用另一种粘合，基于光的固化可以一次在一个独立叠层106上执行，或者独立叠层106可以分批地经受基于光的固化。此外，基于光的固化可以在与基于热和压力的粘合不同的时间通过粘合站122执行。此外，可以通过定位在不同位置中的单独的站执行粘合和熔融功能，所示出的粘合站122仅是示例。
建造材料104和载体材料105可以包含UV可固化墨粉。粘合站122通过将材料加热至其玻璃转变温度与其熔融温度之间的温度以及然后施加UV光以交联材料内的聚合物来粘合这些材料，由此形成刚性结构。本领域普通技术人员将理解的是，其他建造和载体材料将利用其他粘合和固化处理以及粘合和固化部件，上述情况仅作为一个限制性示例给出；本文中的装置和方法适用于所有这些粘合方法和部件，不论是现在已知的或是将来开发的。
如图14所示，处理继续以产生新的独立叠层106，新的独立叠层106被反复传送至平台146，该重复处理使独立叠层106中的每一个中的显影层102彼此粘合，以及粘合至平台146上的3D结构的任何之前传送的独立叠层106，以连续地形成独立叠层106的3D结构，如图15所示。注意到图15示出显示累积的独立叠层106内的载体材料105和建造材料104的部分的覆盖图。这些可以是可见或不可见的，并且仅示出为显示这些建造和载体材料可以以其布置的一个示例性方法。
图15中示出的独立叠层106的3D结构可被输出以允许利用外部溶剂浴手动去除载体材料105；或者处理可以如图16-18所示地进行。更具体地，在图16中，载体材料去除站148定位成施加在不影响建造材料104的情况下溶解载体材料105的溶剂156。再次，如上所述，所使用的溶剂将取决于建造材料104和载体材料105的化学成分。图17示出其中保留载体材料105的大约一半并且建造材料104的一部分从载体材料105的保留叠层突出的处理。图18示出在载体材料去除站148已经施加足够的溶剂156以溶解全部载体材料105之后的处理，从而仅保留建造材料104，这留下仅由建造材料104制成的完成的3D结构。
图19和图20示出本文中的可替代3D静电打印结构，其包括平面注入站138，而非图2中所示的注入辊隙130。如图19所示，平面注入站138是ITB 110的位于辊112之间并且平行于压板118的平面部分。如图20所示，根据该结构，当压板118运动以接触平面注入站138时，全部显影层102被同时传送至压板118或部分形成的叠层106，从而避免了如图2和图3所示的滚转注入过程。
类似地，如图21所示，鼓轮178可被用于替代ITB 110，所有其他部件如本文中所述地操作。因此，鼓轮178可以是如上所述来自显影站114、116的中间传送表面接收材料，或者可以是光感受器并且通过保持电荷潜像以及接收来自显影装置254的材料，如如下所述的光感受器256操作而操作。
图22是说明本文中的示例性方法的流程图。在项目170中，这些不同的示例性方法将第一材料和第二材料自动地静电传送至ITB。在项目170中，第二材料在第一材料上传送(例如传送至第一材料已经位于ITB上的位置)。再次，第二材料在相对于溶解第一材料的溶剂不同的溶剂中溶解。第一材料和第二材料的层位于ITB的分立区域上并且形成图案。
在项目172中，这些方法还利用片材供给器将可破裂介质的片材自动地供给至压板。此外，在项目174中，这些方法使压板朝向ITB自动地运动以使定位在压板上的可破裂介质的片材接触ITB，从而将第一材料和第二材料的层传送至可破裂介质的片材。
此后，在项目176中，这些方法使压板自动地运动至稳定站以稳定显影层并且将显影层联结至可破裂介质的片材。如通过从项目176到项目174的箭头所示，这些方法自动地重复使压板朝向ITB运动的过程，以使可破裂介质的片材反复接触ITB从而在可破裂介质的片材上连续地形成第一材料和第二材料的层，以及在每次ITB将层中的每一个传送至可破裂介质的片材之后，这些方法自动地重复使压板运动至稳定站的过程，以独立地稳定每个新的显影层以及将每个新的显影层连续地联结至可破裂介质的片材上的之前形成的显影层。
然后，在项目178中，这些方法将独立叠层自动地供给至平台以连续地形成层的独立堆叠的3D结构。在项目180中，这些方法向3D结构自动地施加热和/或压力和/或光，以利用粘合站通过平台上的可破裂介质的片材使独立叠层彼此粘合。更具体地，在每次压板将独立叠层中的每一个传送至平台之后，项目180中的粘合过程施加热和/或压力和/或光，以使每个独立叠层独立地粘合至平台上的3D结构的任何之前传送的独立叠层。
此外，在项目182中，这些方法能够将3D结构自动地供给至载体材料去除站以及施加在不影响第一材料的情况下溶解第二材料的溶剂，以在载体材料去除站处保留仅由第一材料制成的3D结构。
图23示出本文中的3D打印机结构204的许多部件。3D打印装置204包括控制器/有形处理器224和通信端口(输入/输出)214，通信端口(输入/输出)214可操作地连接至有形处理器224和打印装置204外部的计算机化网络。此外，打印装置204可以包括至少一个辅助功能部件，比如图形用户界面(GUI)组件212。用户可以从图形用户界面或控制面板212接收信息、指令和菜单选项，以及通过图形用户界面或控制面板212输入指令。
输入/输出装置214用于与3D打印装置204往返通信并且包括有线装置或无线装置(为任何形式，不论当前已知的或将来开发的)。有形处理器224控制打印装置204的各个动作。可以通过有形处理器224读取非暂时有形计算机存储介质装置210(其可以是基于光学、磁、电容器的等等，并且不同于暂时信号)，并且所述装置210存储有形处理器224执行以允许计算机化装置执行其比如本文中说明的那些的各种功能的指令。因此，如图23所示，本体壳体具有一个或多个功能部件，功能部件基于由交流电(AC)源220通过电力供给装置218供给的电力操作。电力供给装置218可以包括共用电力转换单元、电力存储元件(例如电池等等)等等。
3D打印装置204包括将连续的建造材料和载体材料的层沉积在如上所述的压板上的至少一个标印装置(打印引擎)240，并且可操作地连接至专用图像处理器224(由于其专用于处理图像数据，因此其不同于通用计算机)。此外，打印装置204可以包括至少一个辅助功能部件(比如扫描器232)，至少一个辅助功能部件也基于由外部电源220(通过电力供给装置218)供给的电力操作。
一个或多个打印引擎240旨在说明施加无论是当前已知或将来开发的建造材料和载体材料(墨粉等等)的任何标印装置，并且可以包括例如采用中间传送带110(如图24所示)的装置。
因此，如图24所示，图23中示出的打印引擎240中的每一个可以利用一个或多个潜在地不同的(例如不同颜色、不同材料等等)建造材料显影站116、一个或多个潜在地不同的(例如不同颜色、不同材料等等)载体材料显影站114等等。显影站114、116可以是任何形式的显影站，无论是当前已知或将来开发的，比如单独的静电标记站、单独的喷墨站、单独的干油墨站等等。显影站114、116中的每一个在单次带旋转期间(潜在地独立于中间传送带110的状态)依次将材料图案传送至中间传送带110的相同位置，由此减小在将完全和完整的图像传送至中间传送带110之前中间传送带110必须进行的穿行次数。
一个示例性的单独的静电显影站114、116在图25中示出为邻近于(或潜在地接触)中间传送带110定位。单独的静电显影站114、116中的每一个包括其自身的充电站258、内部曝光装置260和内部显影装置254，充电站258在内部光感受器256上产生均匀的电荷，内部曝光装置260将均匀电荷图案化成光感受器上的图案化电荷，内部显影装置254将建造或载体材料传送至光感受器256。建造或载体材料的图案然后从光感受器256传送至中间传送带110，最后从中间传送带传送至可破裂介质的片材108。虽然图24示出与旋转带(110)相邻或接触的五个显影站，但是如本领域普通技术人员将理解的，这些装置可以采用任何数量的标记站(例如2、3、5、8、11等等)。
虽然在附图中示出了一些示例性结构，但是本领域普通技术人员将理解的是附图是简图例示并且以下提出的权利要求包括未示出但通常用于这些装置和系统的许多更多的特征(或潜在地许多更少的特征)。因此，申请人并非旨在通过附图限制以下提出的权利要求，但是替代地，附图仅提供用于说明能够实施所要求保护的特征的几种方式。
如US 8,488,994中所示，已知用于利用电子照相术打印3D零件的增材制造系统。该系统包括具有表面的光电导体部件和显影站，其中，显影站构造成光电导体部件的表面上的材料的显影层。该系统还包括传送介质和压板，传送介质构造成从可旋转光电导体部件的表面接收显影层，压板构造成从传送部件以逐层方式接收显影层，以由接收层的至少一部分打印3D零件。
关于UV可固化墨粉，如US 7,250,238中所公开的，已知提供一种UV可固化墨粉组合物，如同是在打印过程中利用UV可固化墨粉组合物的方法。US 7,250,238公开了允许生成墨粉的各种墨粉乳液聚集过程，在实施例中墨粉可以通过暴露于UV辐射而被固化，比如具有大约100nm至大约400nm的UV光。在US 7,250,238中，所生成的墨粉组合物可以被用于各种打印应用，比如热敏包装和箔密封件的生产。在US 7,250,238中，实施例涉及一种由可选的着色剂、可选的蜡、由苯乙烯产生的聚合物以及丙烯酸酯组成的UV可固化墨粉组合物，丙烯酸酯选自丙烯酸丁酯、丙烯酸羧乙酯和UV光可固化丙烯酸酯低聚物。另外，这些方面涉及一种墨粉组合物，其由比如为颜料的着色剂、可选的蜡和由UV可固化环脂族环氧化物生成的聚合物组成。
此外，US 7,250,238公开了一种形成UV可固化墨粉组合物的方法，其包括混合包含由苯乙烯形成的聚合物、丙烯酸丁酯、丙烯酸羧甲酯和UV可固化丙烯酸酯的胶乳与着色剂和蜡；向该混合物加入絮凝剂以可选地引起聚集并且形成分散在第二混合物中的墨粉前体颗粒；将墨粉前体颗粒加热至等于或高于聚合物的玻璃转变温度(Tg)的温度，以形成墨粉颗粒；可选地洗涤墨粉颗粒；以及可选地干燥墨粉颗粒。另一方面涉及通过该方法生产的墨粉颗粒。
虽然在附图中示出了一些示例性结构，但是本领域普通技术人员将理解的是附图是简图例示并且以下提出的权利要求包括未示出但通常用于这些装置和系统的许多更多的特征(或潜在地许多更少的特征)。因此，申请人并非旨在通过附图限制以下提出的权利要求，但是替代地，附图仅提供用于说明能够实施所要求保护的特征的几种方式。
许多计算机化装置如上所述。包括基于芯片的中央处理器(CPU)、输入/输出装置(包括图形用户界面(GUI)、存储器、比较器、有形处理器等等)的计算机化装置是由比如为Dell计算机公司、美国德克萨斯州的Round Rock公司以及美国加利福尼亚州库比蒂诺的苹果计算机公司的厂商生产的已知的和易于获得的装置。这些计算机化装置一般包括输入/输出装置、电源装置、有形处理器、电子存储器、配线等等，在此省略其细节以允许读者聚焦在本文中说明的系统和方法的突出方面。类似地，能够从美国康奈提格州诺沃克市的Xerox公司获得打印机、复印机、扫描仪以及其他相似外围设备，为了简洁和读者焦点的目的在此不讨论这些装置的细节。
本文中使用的术语打印机或打印装置包括执行用于任何目的的打印输出功能的任何设备，比如数字复印机、装订机、传真机、多功能机等等。打印机、打印引擎等等的细节是众所周知的并且在此不进行详细说明以使本公开聚焦于所提出的突出特征。本文中的系统和方法可以包括打印颜色、单色或支持(handle)颜色或单色图像数据的系统和方法。所有前述系统和方法特别地适用于静电印刷的和/或静电复印的机器和/或过程。
为了本发明的目的，术语固定指的是涂层的干燥、硬化、聚合、交联、粘合或者加成反应或其他反应。另外，本文中使用的比如为“右”、“左”、“垂直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“下面”、“以下”、“下面的”、“越过”、“覆盖”、“平行”、“垂直”等等的术语被理解为如其在附图中定向和示出的那样的相对位置(除非另作说明)。比如为“接触”、“在其上”、“直接接触”、“邻接”、“紧邻”等等的术语指的是至少一个元件物理地接触另一个元件(没有分开所述元件的其他元件)。此外，术语自动化或自动地指的是一旦启动过程(由机器或用户)，一个或多个机器在没有来自任何用户的输入的情况下执行该过程。在本文的附图中，相同附图标记标示相同或相似项目。

Claims (10)

1.一种三维(3D)打印机，包括：
中间传送表面，所示中间传送表面具有第一材料和第二材料的层，所述第一材料和所述第二材料的层位于所述中间传送表面的分立区域上并且形成图案；
压板，所述压板相对于所述中间传送表面运动；
片材供给器，所述片材供给器定位成向所述压板供给可破裂介质的片材，所述压板反复朝向所述中间传送表面运动，以使定位在所述压板上的可破裂介质的片材反复接触所述中间传送表面，每次所述压板使所述可破裂介质的片材接触所述中间传送表面时，所述中间传送表面将所述第一材料和所述第二材料的层传送至所述可破裂介质的片材，以在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的层的独立叠层；
平台，所述平台定位成从所述压板接收所述独立叠层，以在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的所述层的独立叠层的3D结构；以及
粘合站，所述粘合站定位成向所述3D结构施加热、压力和/或光，以通过所述平台上的所述可破裂介质的片材使所述独立叠层彼此粘合。
2.根据权利要求1所述的3D打印机，所述可破裂介质包括多孔材料，所述多孔材料具有相对低于所述第一材料和所述第二材料的所述层的密度。
3.根据权利要求1所述的3D打印机，所述可破裂介质包括具有95％以上的孔隙度的聚苯乙烯或塑性材料。
4.一种三维(3D)打印机，包括：
中间传送带(ITB)；
第一光感受器，所述第一光感受器定位成将第一材料静电地传送至所述ITB；
第二光感受器，所述第二光感受器定位成将第二材料静电地传送至所述ITB的所述第一材料位于所述ITB上的位置，所述第二材料在相对于溶解所述第一材料的溶剂不同的溶剂中溶解；
压板，所述压板相对于所述ITB运动；
片材供给器，所述片材供给器定位成将可破裂介质的片材供给至所述压板，所述压板朝向所述ITB反复运动以使定位在所述压板上的可破裂介质的片材反复接触所述ITB，每次所述压板使所述可破裂介质的片材与所述ITB接触时，所述ITB将所述第一材料和所述第二材料的层静电地传送至所述可破裂介质的片材，以在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的层，所述第一材料和所述第二材料的所述层位于所述ITB的分立区域上并且形成图案；
稳定站，所述稳定站与所述压板相邻，在每次所述ITB将所述层中的每一个传送至所述可破裂介质的片材之后，所述压板运动至所述稳定站以在所述可破裂介质的片材上独立地稳定所述第一材料和所述第二材料的所述层中的每一个；
平台，所述平台定位成从所述压板接收所述独立叠层，以在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的所述层的独立叠层的3D结构；以及
粘合站，所述粘合站定位成向所述3D结构施加热、压力和/或光，以通过所述平台上的所述可破裂介质的片材使所述独立叠层彼此粘合。
5.根据权利要求4所述的3D打印机，所述可破裂介质包括多孔材料，所述多孔材料具有相对低于所述第一材料和所述第二材料的所述层的密度。
6.根据权利要求4所述的3D打印机，所述可破裂介质包括具有95％以上的孔隙度的聚苯乙烯或塑性材料。
7.一种方法，包括：
利用片材供给器向压板自动地供给可破裂介质的片材；
使所述压板朝向中间传送表面自动地运动以使定位在所述压板上的可破裂介质的片材接触所述中间传送表面，从而将第一材料和第二材料的层传送至所述可破裂介质的片材，所述第一材料和所述第二材料的所述层位于所述中间传送表面的分立区域上并且形成图案；
自动地重复使所述压板朝向所述中间传送表面运动以使所述可破裂介质的片材反复接触所述中间传送表面，从而在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的层；
将其上具有所述第一材料和所述第二材料的所述层的所述可破裂介质的片材自动地供给至平台，以在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的所述层的独立叠层的3D结构；以及
向所述3D结构自动地施加热、压力和/或光，以利用粘合站通过所述平台上的所述可破裂介质的片材使所述独立叠层彼此粘合。
8.根据权利要求7所述的方法，所述可破裂介质包括多孔材料，所述多孔材料具有相对低于所述第一材料和所述第二材料的所述层的密度。
9.一种方法，包括：
将第一材料自动地静电传送至中间传送带(ITB)；
将第二材料自动地静电传送至所述ITB的所述第一材料位于所述ITB上的位置，所述第二材料在相对于溶解所述第一材料的溶剂不同的溶剂中溶解；
利用片材供给器向压板自动地供给可破裂介质的片材；
使所述压板朝向所述ITB自动地运动以使定位在所述压板上的可破裂介质的片材接触所述ITB，从而将所述第一材料和所述第二材料的层静电地传送至所述可破裂介质的片材，所述第一材料和所述第二材料的所述层位于所述ITB的分立区域上并且形成图案；
使所述压板自动地运动至稳定站，以在所述可破裂介质的片材上独立地稳定所述第一材料和所述第二材料的所述层中的每一个；
自动地重复使所述压板朝向所述ITB运动以使所述可破裂介质的片材反复接触所述ITB，从而在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的层；
在每次所述ITB将所述层中的每一个传送至所述可破裂介质的片材之后，自动地重复使所述压板运动至所述稳定站以在所述可破裂介质的片材上独立地稳定所述第一材料和所述第二材料的所述层中的每一个；
将其上具有所述第一材料和所述第二材料的所述层的所述可破裂介质的片材自动地供给至平台，以在所述可破裂介质的片材上连续地形成所述第一材料和所述第二材料的所述层的独立叠层的3D结构；以及
向所述3D结构自动地施加热、压力和/或光，以利用粘合站通过所述平台上的所述可破裂介质的片材使所述独立叠层彼此粘合。
10.根据权利要求9所述的方法，所述可破裂介质包括多孔材料，所述多孔材料具有相对低于所述第一材料和所述第二材料的所述层的密度。
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