CN110494289B - 在矫正器上喷墨打印的方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了获得对低表面能材料的良好光固化油墨粘附力的方法。所述方法极大地改善了光固化油墨在低表面能材料上的粘附力，包括那些经受高湿度或潮湿环境的低表面能材料。所述方法考虑了材料的玻璃化转变温度(Tg)和玻璃化转变温度的起始温度，包括在接近材料的Tg的升高的温度下将油墨施用到材料的暴露表面。在油墨固化之前，允许油墨短暂地静置或浸泡，诸如1秒以上。油墨可以被光固化。此外，所述方法不需要溶剂或者包括等离子体处理或电晕处理的表面处理，即可获得良好的油墨粘附力。

Description

在矫正器上喷墨打印的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年4月4日提交的美国临时申请No.62/481,491的权益，通过全文引用将其并入本文。
背景技术
正畸过程通常包括将患者的牙齿重新定位到期望的布置，以便矫正咬合错位和/或提高美感。为了实现这些目的，诸如牙箍、保持器、壳体矫正器等的正畸器具可以由正畸医师和/或患者应用于患者的牙齿。该器具配置为在一个或更多个牙齿上施加力以实现期望的牙齿移动。可以周期性地调节力的施加(例如，通过改变器具或使用不同类型的器具)，以便将牙齿逐渐地重新定位到期望的布置。
可能希望在矫正器的表面上设置设计和/或书面信息。然而，许多矫正器表面在可靠的打印方面存在挑战。具体地，考虑到形成许多矫正器的低表面能材料(包括塑料和聚合物)，油墨粘附可能是具有挑战性的。另外，许多矫正器所应用于的口腔环境可能是潮湿的，可以具有高湿度、高温和/或包含各种酶和设计用于分解材料的其他组分的唾液。口腔环境还可能引起对其中的矫正器的机械摩擦，使得矫正器表面上的可靠且安全的油墨打印具有挑战性，特别是在延长的持续时间内。另外，贴在矫正器表面上的标签，特别是口腔环境中的标签，可能带来挑战。尽管蚀刻在某些情况下是有用的，诸如在2016年7月5日提交的名称为“具有装饰设计的牙科器具”的美国专利公布序列号2017/000833中描述的那些，但蚀刻在某些情况下可能没有用。
发明内容
这里公开的各种实施方式向低表面能材料的表面提供坚固、可靠且易于实施的油墨打印，所述低表面能材料诸如用于形成矫正器的低能量表面材料和/或用于口腔和/或其他潮湿和/或高湿度环境的低能量表面材料。这里提供了将油墨打印到低表面能材料的系统和方法。所述方法可以包括在升高的温度下将油墨施用到材料的暴露表面。在一些实施例中，升高的温度(Te)大于或等于与低表面能材料的玻璃化转变温度相关的起始温度。在一些实施例中，Te小于或等于低表面能材料的玻璃化转变温度(Tg)。升高的温度可以包括Tg-70℃<Te<Tg+70℃的范围，及其任何子范围。以这种方式，在一些实施例中，施用到表面的油墨(包括通过喷墨打印施用的可打印油墨)可以在升高的温度下放置浸泡时间，从而促进在表面下方的渗透。然后可以固化油墨，以验证与低表面能材料的持久粘附的可能性，包括在高湿度和/或潮湿环境中的持久粘附的可能性，在高湿度和/或潮湿环境中在没有升高的温度和浸泡时间步骤的情况下常规施用的油墨会迅速从材料中释放。
这里提供的系统和方法可以产生许多功能上的益处。例如，所述方法可以确保在表面上以及对于通常与油墨打印不兼容的施用进行牢固且可靠的油墨打印。例如，油墨打印可以与相对恶劣的环境和通常与油墨不兼容的材料(包括特征在于低能量、疏水或非极性的表面)兼容。通常，这样的表面不能可靠地接收可打印油墨，其中，所施用的油墨的特征在于容易损坏或去除，包括在液体环境、高湿度环境或机械磨蚀环境中。
在一些实施例中，所述系统和方法与喷墨打印兼容。因为可以控制各种性质，包括形成标识、设计和/或字母数字文本等的油墨的任何空间分布图案，所以喷墨打印工艺特别有用。颜色也易于控制和应用，包括多色打印。喷墨打印还可以与轮廓表面兼容，而其他打印技术(诸如移印)则更具挑战性。喷墨打印还可以确保所打印的图案是单独且易于定制的。
所述系统和方法还与广泛的油墨固化技术兼容，包括光固化油墨的电磁固化。通过减少工艺时间和处理，所述方法在功能上也可以是有益的。例如，不需要表面处理，从而减少了总体工艺时间。
这里提供的系统和方法的特征可以在于提供高粘附力，包括保持粘附的油墨，包括在24小时的水浸泡测试之后。对于经过24小时的水浸泡测试后仍保持可见状态且基本不释放油墨的油墨图案，油墨的特征可以是持久地粘附在低表面能材料上。如这里使用的，“持久粘附”可以定量和/或定性定义。例如，持久粘附的特征在于，在水中至少浸渍24小时或水中浸渍时间至少24小时之后，至少有90％的打印油墨保持粘附到暴露表面。水可以处于人体温度或接近人体温度或者接近口腔温度。在一些实施例中，水的温度可以基本上接近人体温度，例如在人体温度的20％、10％或5％中的一个或更多个范围内。在其他实施例中，诸如当将打印装置放入到洗碗机中以进行清洁循环时，水的温度可以远远大于体温。在后一个实施例中，装置可以经历大于材料的Tg的升高的温度，但暴露时间会变短(少于24小时，更通常少于30分钟)。理想情况下，清洁温度应小于材料的Tg。在这样的清洁过程中可以存在肥皂和其他清洁剂。
这里提供的任何系统和方法可以与将油墨喷墨打印到低表面能材料的表面兼容。用于使油墨粘附到低表面能基板的许多常规工艺可能依赖于溶剂的使用。但是，由于喷嘴堵塞问题以及散发的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)，这样的溶剂的使用可能带来复杂性。另外，溶剂通常吸收到基板中，然后对医疗装置(包括牙科矫正器)成为潜在的健康危害或刺激。有时，利用等离子体或电晕进行的表面处理通过在聚合物表面上形成极性基团来增加表面能，然而，这可能增加过程中的步骤并可能增加成本。在许多常规工艺中，增加的表面能可能增加油墨对基板的粘附力，但由于油墨通常是极性的且未处理的表面是非极性的，因此可能在施用到表面时防止油墨聚集。当油墨散布到处理过的表面上时，打印工艺的分辨率可能降低。这里提供的方法可以有利地避免本领域中的这样的问题。因此，这里提供的任何方法都可以用于将油墨打印到低表面能材料上而无需进行表面预处理。然而，在一些实施例中，这里描述的方法与任何一种或更多种表面处理兼容。
这里提供了将油墨打印到低表面能材料的系统和方法。所述方法可以包括：将低表面能材料加热至升高的温度，该升高的温度小于低表面能材料的玻璃化转变温度(Tg)；将可打印油墨施用到加热的低表面能材料的暴露表面；浸泡施用的可打印油墨和低表面能材料达浸泡时间；在浸泡时间之后固化施用到暴露表面的可打印油墨。以这种方式，固化的可打印油墨的特征还可以在于持久粘附到低表面能材料，包括充分粘附以在高湿度和/或潮湿环境中保持与表面的粘附性。
升高的温度可以小于玻璃化转变温度Tg，但是在Tg的70℃内，包括在Tg的20℃内。在施用油墨之前，应当将低表面能材料加热到的最低温度描述为对应于或等于Tg起始温度。在各种实施例中，Tg是材料从硬玻璃态材料转变为粘性或橡胶态的温度，并且也被描述为材料的“皮革区域”。Tg表征发生玻璃化转变的温度范围，尤其是对于许多材料而言，Tg与简单的相变无关。因此，这里提供的任何方法的特征可以在于具有通常对应于Tg起始温度的升高的温度，包括在施用油墨之前的最小升高的温度，该温度等于或大于Tg起始温度。
在一些实施例中，这里公开的系统和方法与各种加热方式兼容，包括通过辐射或对流加热和/或任何其他加热方式进行加热。例如，加热低表面能材料可以包括将低表面能材料暴露于具有与低表面能材料的吸收光谱匹配的波长的红外光，以将加热基本上限制于暴露表面，从而避免对低表面能材料的块体材料性质改变。
加热步骤可以基本上限制到暴露表面的打印区域或具有边界区域的几何形状，其中，施用的油墨限制在边界区域中。例如，可以产生矩形加热区域，油墨被提供在矩形加热区域的边界内，但是不必施用到整个加热区域。可打印油墨的覆盖量可以用打印油墨(Aink)的表面积相对于材料的加热表面积(Aheated)的形式表示，诸如0.1<Aink/Aheated<1。例如，通过加热油墨使得被加热的表面直接对应于施用到表面的油墨，可以实现该值为1或接近1。对于其中表面本身被加热的实施例，该比率的上限可以小于1，诸如0.1＜Aink/Aheated＜0.95。
基本上限制的加热可以通过如下任何一种或更多种方式进行：定向红外加热和/或定向热空气喷射；加热打印区域。
所述方法还可以包括感测打印区域中或附近的温度，并且对于与期望的升高的温度对应的感测温度打印可打印流体。在一些实施例中，附近可以是具有可靠地反映打印区域内的温度的温度读数的位置。
加热步骤可以包括可打印油墨的加热，使得低表面能材料的加热至少部分地通过加热后的可打印油墨与暴露表面上的打印区域的物理接触。
加热可以通过如下一种或更多种方式进行：红外辐射；微波辐射；与加热元件接触加热；超声波辐射；射频加热；加热的空气；以及加热的液体。在一些实施例中，提供红外辐射、微波辐射、接触加热、超声辐射、射频加热、加热的空气和/或加热的液体的源以供应加热。
升高的温度也可以绝对方式表示，特别是对于具有大于70℃的玻璃化转变温度的感兴趣的材料而言。例如，升高的温度可以在70℃和130℃之间。
在一些实施例中，施用可打印油墨到加热的低表面能材料的暴露表面可以包括将视觉设计打印到暴露表面。在这样的实施例中，如这里使用的，“持久粘附”的特征可以在于，在相关腔体的温度下在相关液体中的显著浸渍时间(诸如包括在与口腔中温度对应的水温下在水中的浸渍时间至少二十四(24)小时)之后，视觉设计基本上保持不变。在一些实施例中，视觉设计可以具有表面积，并且打印的视觉设计“基本上不变”对应于诸如在口腔温度下在水中的浸渍时间至少24小时之后至少90％的表面积保持光学可见。
在一些实施例中，施用到暴露基板的油墨可以描述为具有施加的光强度，并且打印设计“基本上不变”可以对应于在至少24小时的水中的浸渍时间之后浸渍后光强度在施加的光强度的至少90％内。
在各种实施例中，所述方法可以具有小于或等于30秒、小于或等于20秒且通常大于0.8秒或1秒的浸泡时间。
所述方法还可以包括根据升高的温度值和Tg选择理想浸泡时间，并提供基本上等于理想浸泡时间的浸泡时间。
所述方法可以具有对于相对较高的升高的温度具有较低值的理想浸泡时间。
在一些实施例中，对于在Tg的2℃内的升高的温度，理想浸泡时间可以在0.8秒至1.2秒之间，并且，随着升高的温度从Tg进一步降低，理想浸泡时间量相应地增加。
可以选择浸泡时间以实现施用的油墨进入低表面能材料中的期望的最大渗透深度。例如，距低表面能材料暴露表面的最大渗透深度可以是至少10μm、至少5μm或至少1μm。
在一些实施例中，将可打印油墨施用到加热的低表面能材料的暴露表面可以包括从喷墨打印机对可打印油墨进行喷墨打印。在一些实施例中，提供喷墨打印机。
在各种实施例中，还可以在喷墨打印之前或过程中加热可打印油墨。如这里所述，在各种实施例中，可以将可打印油墨加热到大于或等于60℃或者大于或等于100℃的温度。
所述方法无需表面处理即可兼容，使得任何方法都可涉及在施用步骤之前未经预处理的暴露表面。然而，在一些实施例中，根据需要，所述方法与表面处理兼容。因此并且替代地，所述方法还可以包括在施用步骤之前对暴露表面进行预处理。
预处理的示例可包括如下一种或更多种：清洗暴露表面；化学处理暴露表面；机械处理暴露表面；辐射处理暴露表面；等离子体处理；或电晕处理。
低表面能材料可以包括塑料。塑料的示例包括但不限于选自于由如下材料组成的组的塑料或塑料的组合物：聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚氨酯、环氧聚合物、聚醚、聚氯乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚环烯烃和共聚物。
低表面能材料可以包括热固性或热塑性塑料。
低表面能材料可以包括聚合物，包括用于形成矫正器的聚合物，诸如用于正畸应用的矫正器。
可打印油墨可以包括着色树脂，包括利用热、光、水或空气可固化的着色树脂。
在一些实施例中，固化可打印油墨可以包括将打印油墨暴露于电磁辐射，包括具有在可见光谱或紫外光谱中的波长的电磁辐射。
可打印油墨可以包括具有阳离子组分和自由基组分的双重固化体系。
可打印油墨可以具有低分子量组分，所述低分子量组分扩散到低表面能材料中至距暴露表面一定深度。
低表面能材料可以是聚合物，并且可打印墨扩散到聚合物中并且至少部分地塑化聚合物。
在一些实施例中，可以在可打印油墨渗透到暴露表面下方的一定深度之后发生固化可打印油墨，使得在固化步骤之后可打印油墨至少部分地嵌入低表面能材料中。
在一些实施方案中，如这里使用的，“高粘附力”和/或“持久粘附”的特征可以在于，可打印油墨与低表面能材料的极性键合和/或共价键合。
任何这里提供的方法可以基本上是无溶剂的。
任何方法还可以包括利用保护层涂覆打印的可打印油墨。
用于与牙科矫正器有关的应用的代表性方法可以包括以下要素：提供一种材料。如果脏了，并且如果认为有必要，则对材料进行清洁(使用一种或更多种清洁系统，诸如酒精、水、肥皂、CO2喷射器、超声波等)。将材料切成可匹配单个矫正器的较小块。然后将材料热成型为矫正器。监控矫正器的温度，并且当温度在所述范围(70℃至130℃)内时，将喷墨图案打印到矫正器的暴露表面上。使油墨停留在热的材料上250毫秒至30秒，然后将其暴露于固化油墨的光源。然后使矫正器冷却。一旦冷却，就可以对矫正器执行激光标记或其他功能。然后可以切割、清洁和包装矫正器。
根据需要，任何方法都可以使用如下一种或更多种方式：电晕预处理然后喷墨打印；等离子体处理然后喷墨打印；异丙醇清洗和电晕处理然后打印；仅用异丙醇清洗然后打印；将样品加热到90℃，然后施用油墨，等待10秒，然后固化。
这里提供的方法可以对于矫正器以外的一系列应用是有用的。这样的应用的示例包括具有低表面能材料的应用，低表面能材料可在水中使用并且期望表面标记是持久的。示例包括：浴室玩具、医疗装置、包括地下管道在内的管道等。在需要定制表面标记的情况下，这里提供的喷墨打印特别有用。
所述方法可以与喷墨以外的其他打印方法兼容。例如，移印可以获得与所述喷墨方法相同的湿粘附能力。在一些实施例中，对于具有表面轮廓或不规则性的基板，喷墨打印可以优于移印(其中移印可能无法根据要求可靠地打印任何形状)。对于这样的应用，对于移印方法可能需要印模，并且因此对于不规则轮廓表面而言难以在整个印模上可靠地接触。
在不希望受任何具体理论约束的情况下，这里可能存在对与这里公开的装置和方法有关的基本原理的信念或理解的讨论。应当认识到，不管任何机械解释或假设的最终正确性如何，本发明的实施例仍然可以是有效的和有用的。
附图说明
图1A和图1B是喷墨打印到材料表面的方法的示例的流程图概述。
图2是所得产品的示意图，其使用立即描述的方法的示例来获得关于牙科矫正器的暴露表面的各种设计和信息。
图3是将可打印油墨施用到作为牙科矫正器的低表面能材料的喷墨打印机的示例的示意图。
具体实施方式
通常，这里使用的术语和短语可以具有其领域公认的含义，其可通过参考本领域技术人员已知的标准文本、期刊参考和上下文找到。提供以下定义以阐明它们在发明的上下文中的具体使用。
如这里使用的，“低表面能材料”可以指通常特征在于疏水性或非极性的材料，因此不能很好地接收可打印油墨，并且为实现良好的油墨对表面的粘附力提供了挑战。这里提供了低表面能材料的各种示例。
如这里使用的，“暴露表面”可以指低表面能材料的能够暴露于可打印油墨(包括通过喷墨打印施用的可打印油墨)的表面。因此，与喷墨打印机的喷嘴面对并具有视线的任何表面可以表征为暴露表面。
如这里使用的，低表面能材料的“升高的温度”可以指低表面能材料的温度，其中表面的至少一部分的平均温度大于其他的静止温度(例如室温)，并且大于或等于玻璃化转变温度起始温度。可选地，升高的温度可以小于玻璃化转变温度(Tg)，并且大于或等于与低表面能材料的Tg相关的起始温度。可选地，升高的温度可以大于低表面能材料的玻璃化转变温度(Tg)。在功能上，升高的温度可以促进油墨渗透，因此可以通过许多技术实现。如所讨论的，材料本身可以被加热。代替地，或附加地，可以加热油墨，使得在与材料碰撞时，油墨用于加热材料。升高的温度可以限制到材料的暴露表面。在一些实施例中，升高的温度可以限制到待打印区域和与待打印区域紧邻的区域。
根据感兴趣的应用，升高的温度可以大于或小于Tg。例如，对于在Tg之上的升高的温度，可以实现改善的粘附力和更短的浸泡时间。然而，在特定应用中，可以期望不高于Tg，以便使矫正器的不希望的形状改变或变形的风险最小化，或使结晶度改变的风险最小化。在其他应用中，诸如使不希望的矫正器形状的风险最小化的应用，诸如对于与模具接触的矫正器，可以在热成型步骤之后立即进行油墨施用，因此可以在大于Tg的温度下进行。
这里提供的方法和系统也适用于具有在室温之上的Tg和Tg起始温度的材料，包括高于标准室温20℃或更高的Tg和Tg起始温度，并且包括具有高于标准室温40℃或更高的Tg和Tg起始温度的材料。如这里使用的，“标准室温”可以指大约20℃的温度。
如这里使用的，“玻璃化转变温度(Tg)”可以指玻璃化转变发生的温度范围，具体地，Tg表征从玻璃态到橡胶态的转变，并且其特征在于具有温度范围或“皮革区域”。参见，例如，现代塑料手册(Modern Plastics Handbook)，.Harper(McGraw-Hill 2000)1.2和图1.1。因此，“玻璃化转变温度的起始”指转变开始的温度。现有技术可用于测量玻璃化转变起始温度。技术包括例如差示扫描量热法(Differential Scanning Colorimetry，DSC)、热机械分析(Thermo Mechanical Analysis，TMA)和动态机械分析(Dynamic MechanicalAnalysis，DMA)。参见，例如，Polymer Handbook,CRC Materials Science andEngineering Handbook,Third Edition(Edited by James F.Shackelford and WilliamAlexander,CRC Press 2000)。
如这里使用的，“持久粘附”可以指材料(例如，油墨)的粘附性质。如这里使用的，持久粘附可以指即使在高湿度或潮湿条件下材料仍保持粘附到表面，并且能够承受磨蚀、摩擦和/或其他机械力。材料是否持久粘附到另一种材料可以通过许多测试来评估，包括磨蚀性测试和/或液体浸渍测试(例如，浸水测试)。在一些实施例中，包括对应于口腔温度的水，在24小时浸水测试之后，导致打印油墨以期望水平(诸如大于75％、大于90％、大于95％、大于99％或100％)保持粘附的过程可以表征为持久粘附，包括诸如通过胶带测试的标准粘合剂测试。
如这里使用的，“高湿度”或“潮湿环境”可以指具有基本上液体状态的环境。例如，活体动物(包括人)的口腔在这里可以被认为是高湿度和潮湿环境。在液体中全部或部分地浸渍也可以被认为是潮湿环境。
如这里使用的，除非另外明确定义，否则“基本上”可以指在期望值的至少20％内、至少10％内或至少5％内的值，或者相等的值。
如这里使用的，“浸泡时间”可以指在油墨施用/与基板接触和固化过程之间经过的时间。精确的浸泡时间可以取决于工艺条件和材料变量，例如包括温度、油墨组成、材料组成和形状。类似地，其中将使用油墨材料的感兴趣的应用可以影响浸泡时间。例如，需要更强粘附力的应用可以比适合较小粘附力的应用具有更长的浸泡时间。
如这里使用的，“可操作地耦接”可以指两个或更多个组件之间的配置，使得维持每个组件的功能。可操作地耦接可以包括其中组件彼此直接连接的配置以及组件间接连接到一个组件的配置。
如这里使用的，“流体连通”可以指两个或更多个组件之间的配置，使得流体可以可控制地从一个组件转移到第二组件，诸如施用油墨到材料的暴露表面的喷墨打印机的喷嘴。
如这里使用的，“聚合物”可以指由通过共价化学键连接的重复结构单元组成的分子，其通常特征在于大量重复单元(例如，等于或大于3个重复单元，可选地，在一些实施例中，等于或大于10个重复单元，在一些实施例中，大于或等于30个重复单元)和高分子量(例如，大于或等于10,000Da，在一些实施例中，大于或等于50,000Da或者大于或等于100,000Da)。聚合物通常是一种或更多种单体前驱体的聚合产物。术语聚合物包括均聚物，或基本上由单一重复单体亚单元组成的聚合物。术语聚合物还包括当两种或更多种不同类型的单体在同一聚合物中连接时形成的共聚物。有用的聚合物包括有机聚合物或无机聚合物，其可以处于非晶、半非晶、结晶或半结晶状态。
如这里使用的，“聚合物网络”可以指包括多个聚合物链的聚合物组合物，其中，大部分(例如，≥80％)和可选地所有聚合物链例如经由共价交联而互连以形成单一的聚合物组合物。在实施例中，提供了交联网络形式的不透射线的聚合物，其中网络结构的至少一些交联是通过共价键形成的。
如这里使用的，“单体”可以指可在一种或更多种指定条件下进行聚合的试剂。单体试剂可以包括至少一个单体分子，其中单体分子是可以进行聚合的分子，从而为高分子或低聚物的结构贡献结构单元。在实施例中，单体试剂可以由平均或主要化学结构表示，并且包括具有该化学结构的单体分子，但是也可以包含具有其他化学结构的组分。例如，单体试剂可以包括具有除试剂的平均或主要结构之外的化学结构的杂质。低聚物或低聚物试剂也是可在适当条件下进行聚合的试剂。低聚物试剂包括低聚物分子，该低聚物分子包括衍生自相对分子质量较低的分子的小的多个单元。在实施例中，适用于本发明的特定超支化交联试剂可以被认为是低聚物试剂。
这里公开了光引发剂。在一些实施例中，光引发剂可以用于各种目的，包括用于油墨的固化，包括可被光活化并引发配方的可聚合组分聚合的目的。在实施例中，光引发剂是自由基光引发剂和/或阳离子引发剂。在一些实施例中，光引发剂是I型光引发剂，其经历单分子键裂解以产生自由基。在附加实施例中，光引发剂是II型光引发剂，其经历双分子反应以产生自由基。常见的I型光引发剂包括但不限于苯偶姻醚(benzoin ethers)、苯偶酰缩酮(benzil ketals)、α-二烷氧基-苯乙酮(α-dialkoxy-acetophenones)、α-羟基-烷基苯酮(α-hydroxy-alkyl phenones)和酰基-氧化膦(acyl-phosphine oxides)。常见的II型光引发剂包括二苯甲酮(benzophenones)/胺(amines)和噻吨酮(thioxanthones)/胺(amines)。阳离子引发剂包括芳基重氮盐(aryldiazonium)、二芳基碘鎓盐(diaryliodonium)和三芳基锍盐(triarylsulfonium salts)。
在一些实施例中，当合适的配方暴露于具有足够能量并且具有能够引发聚合的波长的光时，发生光聚合。可用于引发聚合的光的波长和能量取决于所使用的引发剂。在各种实施例中，光可以特征在于能够引发聚合的任何波长和/或能量。光的波长的示例包括紫外(UV)或可见光。UV光源包括UVA(波长大约400nm至大约320nm)、UVB(大约320nm至大约290nm)或UVC(大约290nm至大约100nm)。可以使用任何合适的光源，包括激光光源。光源可以是宽带或窄带，或者是它们的组合。在该过程中，光源可以提供连续或脉冲光。系统暴露于UV光的时间长度和UV光的强度都可以变化，以确定理想的反应条件。
可以利用目前描述的方法和/或系统打印的材料的示例包括但不限于在2015年7月7日由阿莱恩(Align)技术公司提交的以下美国临时申请中描述的材料：“多材料矫正器(MULTI-MATERIAL ALIGNERS)”，USSN 62/189,259(代理师案卷号：22773-852.101)；“用近端力耦接直接制造矫正器(DIRECT FABRICATION OF ALIGNERS WITH INTERPROXIMALFORCE COUPLING)”，USSN 62/189,263(代理师案卷号：22773-855.101)；“具有可变性质的正畸器具的直接制造(DIRECT FABRICATION OF ORTHODONTIC APPLIANCES WITH VARIABLEPROPERTIES)”，USSN 62/189 291(代理师案卷号：22773-856.101)；“用于拱形扩张的矫正器的直接制造(DIRECT FABRICATION OF ALIGNERS FOR ARCH EXPANSION)”，USSN 62/189,271(代理师案卷号：22773-857.101)；“具有粘合剂的附着模板的直接制造(DIRECTFABRICATION OF ATTACHMENT TEMPLATES WITH ADHESIVE)”，USSN 62/189,282(代理师案卷号22773-858.101)；“用于上颚扩展和其他应用的直接制造交联(DIRECT FABRICATIONCROSS-LINKING FOR PALATE EXPANSION AND OTHER APPLICATIONS)”，USSN 62/189,301(代理师案卷号：22773-859.101)；“用于具有整体成型特征的牙科器具的系统、设备和方法(SYSTEMS,APPARATUSES AND METHODS FOR DENTAL APPLIANCES WITH INTEGRALLY FORMEDFEATURES)”，USSN 62/189,312(代理师案卷号：22773-860.101)；“动力臂的直接制造(DIRECT FABRICATION OF POWER ARMS)”，USSN 62/189,317(代理师案卷号：22773-861.101)；“从具有一体成型储液器的牙科器具的药物输送的系统、设备和方法(SYSTEMS,APPARATUSES AND METHODS FOR DRUG DELIVERY FROM DENTAL APPLIANCES WITHINTEGRALLY FORMED RESERVOIRS)”，USSN 62/189,303(代理师案卷号22773-862.101)和“具有装饰设计的牙科器具(DENTAL APPLIANCE HAVING ORNAMENTAL DESIGN)”，USSN 62/189,318(代理师案卷号ALGNP006P2)，及其任何转换应用，以及美国专利公布No.20170007362和No.20170008333，上述每个均通过全文引用合并于此。
可以通过与表面反应的化学处理(氧化剂和其他侵蚀性化学物质)、使表面增塑或开裂(像溶剂一样的化学物质)以及使用偶联剂(例如硅烷化学物质等)来完成打印前材料的预处理。机械预处理可以涉及使表面粗糙以产生更大的表面积和更多的机械结合机会。另外，辐射处理可用于修饰表面，诸如X射线或紫外线曝光。使用的其他流行的表面处理是等离子体或电晕处理。也可以使用不同类型的预处理的组合。这里提供的方法也可以与预处理一起使用，以进一步增加油墨的粘附力。然而，这样的预处理不是必需的，因此可以从工艺中去除预处理以节省工艺步骤和装备费用。理解的是，预处理通常是在清洁的表面上进行的，因此，如果表面有污染，则可以进行清洗或漂洗步骤，在预处理之前或作为预处理的一部分，可以使用水、肥皂、CO2喷射器、酒精等清洁表面。当预处理与立即描述的方法组合使用时，可以使用电晕和等离子体预处理。
在一些实施例中，待打印到其上的低表面能材料可以是任何塑料。塑料的一些示例包括：聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚氨酯、环氧聚合物、聚醚、聚氯乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚环烯烃和共聚物。这里提供的系统和/或方法与一系列塑料兼容。因此，该列表并非是全部包括的，而是示例性的。塑料可以是热固性或热塑性塑料。塑料可以是热塑性塑料。低表面能材料可以是正畸情况下的矫正器的聚合物，包括美国专利公布No.2017/0008333和No.2017/0007362(阿莱恩技术公司，San Jose，CA)中描述的任何可移除的正畸矫正器，上述申请通过对至少矫正器、形成为矫正器的材料和制造这样的矫正器的方法的引用特别地并入。
各种各样的油墨与这里描述的系统和/或方法兼容。油墨可以是任何着色树脂。在一些实施例中，使用热、光(例如，电磁辐射)、水或空气来固化油墨。可以使用紫外线和可见光形式的电磁能。油墨通常包含染料和/或颜料，其可以防止厚的油墨层被电磁辐射固化，并且在这种情况下，可以使用双重固化体系(阳离子和自由基)或加热。通常，油墨包含低分子量单体(或溶剂)，这些单体(或溶剂)在远低于基板的玻璃化转变温度(Tg)的温度下将不会充分渗透到基板的聚合物网络中。然而，如果聚合物接近其Tg或加热到接近其Tg，则这些低分子量化合物能够扩散到聚合物中并使聚合物塑化。在这些低分子量化合物进入聚合物之后，无论通过加热、光或其他方式，固化过程都可以开始。固化后，油墨可以部分嵌入到基板中(互穿网络)，并且应与基板聚合物具有大量交织。另外，可以出现一些极性键合或甚至共价键合。这样的键合可以在油墨和基板之间产生有效的粘附力，包括用于包括矫正器、护齿器等的牙科应用中的足够的粘附力。
使用溶剂的油墨也与这里描述的系统和/或方法兼容，并且可以以与其他油墨相似的方式起作用。然而，在一些实施例中，那些油墨和溶剂可能需要包含能够渗透到基板中以随后固化的低分子量单体。然而，对于溶剂和低分子量单体而言，重要的是要认识到这些化合物可能从表面蒸发。当基板或油墨被加热时尤其如此。因此，对于每种油墨和每种基板，诸如浸泡时间、温度和蒸发速率的变量的匹配是重要的。
在一些实施例中，可以需要调节浸泡时间量以实现期望的结果。作为示例，当使用常规油墨(例如，UV固化的油墨)时，并且当使用喷墨系统/工艺将油墨施用到基板时，可以在非常短的时间内(例如，远小于一秒)并在室温下固化油墨。当这样的油墨与高玻璃化转变温度(Tg)材料接触时，低分子量化合物没有时间相当大地扩散到基板中。随着基板温度的升高，油墨的扩散速率增加(如果存在某种溶解性)。在低于聚合物的Tg的温度下，需要增加浸泡时间，以使油墨渗透到基板中。如此，已经发现基板在低于其Tg的60℃下将需要超过10秒的浸泡时间，以获得足够的油墨渗透性以产生良好的粘附力。当比Tg低30℃以下时，浸泡时间减少到6秒。当仅比Tg低10℃时，浸泡时间仅需4秒。当等于Tg或高于Tg时，浸泡时间可以小于1秒，并且仍然获得足够的粘附力。这些浸泡时间不被认为是绝对的，而只是用来证明在浸泡时间和被打印材料的Tg之间发现的趋势。不同的油墨和不同的基板将需要不同的时间，但是可以凭经验确定趋势以确定理想浸泡时间。对于热固化也是如此，但是在热固化系统中，浸泡时间通常足够。因此，对于Tg高于室温的基板，它们将极大地受益于本文描述的实现粘附力的方法。
粘附力可以通过许多程序进行测试，包括评估油墨粘附力是否强。通常的测试是通过在基板上进行打印，然后粘贴胶带并取下胶带，以查看油墨是保持附着到基板还是被胶带剥离。参见ASTM D3359、ASTM D4541或其他ASTM测试协议(可从www.astm.org获得)。可以在打印(并冷却至室温)之后以及将打印材料浸入水中24小时并干燥之后，测试粘附力。更加严格的粘附力测试可以包括交叉影线胶带粘附力测试，其中通过将交叉影线形成在固化油墨中，然后像以前一样使用胶带尝试去除油墨。用于涂层或油墨粘附力的各种测试方法中的任何一种都可用于测量不同油墨施用方法之间的相对粘附力差异。取决于感兴趣的应用，可以将粘附力要求设置为任何期望的水平，直至并包括最小或肉眼看不到去除的油墨。例如对于指定的温度和液体组成，在24小时浸水测试之后，当至少90％、至少95％、至少99％或100％的初始粘附的油墨仍然粘附到材料时，粘附力的胶带测试可以表征为满足“持久粘附”。
当施用油墨并使用光来固化油墨时，使用惰性气氛来防止在油墨表面的氧抑制有时是有利的。通过在惰性气氛(氮气、二氧化碳等)中进行光固化，可以使油墨表面不发粘地固化。当出现氧气时，在油墨配方中需要更强的光源和更大量的光引发剂以将油墨固化至不粘的表面光洁度。同样，硫醇和其他添加剂可用于减少氧抑制作用。取决于所使用的染料或颜料，配方中的光引发剂通常大于配方的1wt％，有时大于5wt％。通常的浓度可以在1wt％至6wt％之间，及其任何子范围内。当使用惰性气氛、硫醇和/或其他减少氧抑制作用的添加剂时，光引发剂的量可以小于1wt％。因此，在这样的工艺中的通常浓度可以在0.1wt％至1wt％之间，并且在其任何子范围内。这里提供的方法优选地在配方中具有较少的光引发剂，特别是因为光引发剂通常是可浸出的组分。为了避免不希望的浸出影响，可以使用低聚、聚合或反应性基团官能化的光引发剂。
在油墨的施用中，对于喷墨方法，通常采用小于100cps的粘度。尽管通常使用溶剂来实现这样的和更低的粘度，但优选地使用不含溶剂的油墨配方。另外，在喷射前加热油墨使其粘度低于未加热时的粘度可以是有益的。如果油墨与表面接触时仍是热的，则这将允许使用更高分子量的单体，并且还可帮助扩散到基板中。高于60℃的油墨温度显示出一些粘附力益处，而高于100℃的油墨温度是优选的。加热的油墨和加热的基板的组合提供改善的粘附力特性。
可以通过多种技术来实现对基板的加热，包括但不限于辐射加热或对流加热。辐射加热可以使用红外光来完成。可以通过使红外源与基板的吸收带匹配来进行有效的红外加热，使得基板有效地吸收能量。通过这样做，仅基板的表面被加热(这对于防止块体材料的改变是有利的)。有时仅加热待打印的区域是有利的。在这样的实施例中，将被打印到其上的区域用若干种方法中的任何一种加热，所述方法允许对基板进行局部加热，同时使基板表面的其余部分(在那里将不会发生打印)保持凉爽。当加热基板可能导致基板形状、结晶度或其他性质发生变化时，这可以是有帮助的。为了实现对待打印的区域的局部加热，可以需要将IR光源或热空气射流对准待打印的区域。红外热传感器可用于测量加热步骤期间和之后的温度。一旦所需温度在期望范围内，就可以进行打印。因此，这里提供的任何方法可以利用仅加热基板的一部分，并且进一步仅加热基板的要打印到其上的表面。可以根据基本上对应于打印区域的总加热表面积来量化和描述该状态，诸如占加热区域的至少10％、至少30％、至少50％或至少75％的打印区域。例如，在将字母数字标签打印到表面上的情况下，可以在表面上加热矩形形状，并且将字母数字标签(或任何其他设计)打印在矩形形状内。类似地，可以在表面上加热任何其他几何形状，诸如正方形、三角形、圆形、椭圆形或多边形。通过IR加热可以与适当的聚焦透镜和滤光器一起使用，以在表面上实现期望的加热形状。
所述方法还与将油墨施用到表面后加热表面的工艺兼容。当使用这种方法时，可以通过使用仅油墨相当大地吸收的红外波长,将油墨用作热源。以这种方式，仅加热与油墨接触的表面以促进油墨扩散到基板中。
可以使用其他能量形式来加热基板或油墨，诸如微波辐射、与热元件的接触加热、超声波、射频加热、热空气或液体和/或其他。可以使用任何一种或更多种组件来提供对基板或油墨的受控加热，包括色散组件、透镜、滤光器、掩模等。在一些实施例中，加热源可以是来自热成型过程的余热。尽管材料仍是模具的一部分，由于模具可以使不希望的而材料变型的风险将降到最低，在喷墨过程中材料温度可以高于材料的Tg。
在油墨固化之后，可以将任何方法和在打印区域上的涂层施用一起使用。这样的覆盖涂层或保护涂层用于进一步保护打印品免于磨蚀和磨损的影响和/或减少材料从固化的油墨中向外浸出的油墨的量。
图1A和图1B是喷墨打印到材料表面的方法的示例的流程图概述。
转到图1A，可以获得材料。该材料可以包括低表面能材料。获得的材料可以通常可以表征为疏水的或非极性的，因此不能很好地接收可打印油墨，并且为实现油墨对表面的良好粘附力提供了挑战。如这里所述，材料可以包括一种或更多种塑料，包括但不限于：聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚氨酯、环氧聚合物、聚醚、聚氯乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚环烯烃和共聚物。材料可以是热固性或热塑性塑料。材料可以是在正畸情况下用作矫正器的聚合物，包括美国专利公布No.2017/0008333和2017/0007362中的任何一个中描述的任何可移除的正畸矫正器。
在操作100，加热材料。在一些实施例中，可以将材料加热到小于材料的玻璃化转变温度(Tg)的温度。在一些实施例中，升高的温度可以包括促进油墨渗透的值。相关的加热技术包括辐射加热、对流加热等。如这里讨论的，加热可以仅是表面，或者通常对应于打印区域的表面的子区域。如这里还讨论的，在一些实施例中，可以将加热的油墨施用到材料以促进渗透到材料中和/或加热材料。
在操作200(见图1B)，可以测量材料的温度。材料温度的测量可以形成确认低表面能材料处于小于玻璃化转变温度的温度的基础。
在操作300(见图1B)，确定在加热之后材料的温度是否落入在相对于材料的玻璃化转变温度(Tg)的用户选择的范围内。如这里使用的，“用户选择的范围”可以包括由用户选择并在材料的玻璃温度(Tg)之下的温度的范围。在一些实施例中，温度的“用户选择的范围”可以落入在升高的温度内以促进油墨渗透，所述升高的温度低于材料的玻璃温度(Tg)。
在操作400(见图1A和图1B)，可以将油墨以期望的图案和位置施用到材料的暴露表面。在一些实施例中，如果至少打印区域具有如操作300所示的期望温度，则执行操作400。如这里所述，在一些实施例中，油墨本身可以已经被加热，从而导致材料的至少一部分被加热到在材料的玻璃温度(Tg)之下的升高的温度。
在操作500(见图1A和图1B)，允许施用的油墨接触和/或粘附到加热的材料达指定的时间量。在一些实施例中，指定的时间量对应于“浸泡时间”，以确保油墨充分渗透材料，从而在固化操作600之后持久粘附到材料，在固化操作600中，使用这里描述的技术固化油墨、材料和/或它们的组合。
图2是所得产品的示意图，其使用这里描述的方法的示例在牙科矫正器的暴露表面上获得各种设计和信息。在一些实施例中，图2示出了在打印方法之后所得装置，在这种情况下是矫正器110。可以提供任何数量的打印区域和对应的打印图案，如顶部表面上的字母数字字符610(A12)和矫正器前表面上的星形标识612和614所示。在一些实施例中，打印图案可以包括任何图案，字母数字序列、图形描绘等。因此，这里提供具有通过这里所述的任何方法提供的一个或更多个打印区域的矫正器。
图3是将可打印油墨施用到作为牙科矫正器的低表面能材料的喷墨打印机的示例的示意图。在图3的示例中，示出了用于将油墨打印到示出为牙科矫正器的低能材料110的暴露表面610上的系统。在这个示例中，喷墨打印机700定位为与低表面能材料流体连通，以有助于将油墨施用到暴露表面上，如箭头710所示。这可以通过将材料保持在期望位置的基板支撑件(未示出)实现。基板支撑件可以提供材料110的受控移动，使得可以打印不同的表面，如打印图案612和614所示。替代地或附加地，喷墨打印机700的喷嘴可以是可移动的。加热器730可以向可打印区域750提供受控加热。加热可以是局部的，如箭头732所示。温度传感器740可以测量可打印区域750或靠近可打印区域750的温度，使得在期望的升高的温度发生通过喷墨打印机的油墨施用。喷墨打印机可以可操作地连接到制造平台(未示出)，所述制造平台用于用所述低表面能材料制造装置。例如，材料可以形成牙科矫正器，并且制造平台包括3D打印机或模具系统，其中预聚合物以期望的三维形状聚合。
示例：将矫正器热成型，然后使用红外光源以加热矫正器表面至80℃。然后使用喷射装置将油墨施用到矫正器的表面。使油墨浸泡不同的时间。对于所用油墨的特定配方，在3秒的浸泡时间之后，粘附力达到的打印图像的100％保留率的性能最大值(如通过24小时浸泡和交叉影线粘附力测试测量)。在80℃下浸泡时间超过10秒之后，粘附力开始下降。通常认为油墨的较低分子组分蒸发并因此以对持久粘附力有害的方式改变油墨的固化性质。对4秒浸泡时间的喷墨样品进行细胞毒素测试并通过；因此，认为固化的油墨对活细胞无毒。
关于通过参考和变化并入的声明
整个本申请中引用的所有参考文献，例如包括已颁布或授权的专利或等同物的专利文献；专利申请公布；和非专利文献文件或其他源材料；通过全文引用并入本文，如同通过引用单独并入，达到每个参考文献与本申请中的公开内容至少部分地非不一致的程度(例如，部分不一致的参考文献除了所述文献的不一致部分之外，通过引用并入本文)。
这里已采用的术语和表达用作描述而非限制的术语，并且无意使用排除了所示和所述特征或其部分的任何等同物的术语和表达，但是应该认识到，在要求保护的本发明的范围内可以进行各种修改。因此，应该理解，尽管已通过优选实施例具体地公开了本发明，但是本领域技术人员可以采用示例性实施例和可选特征、于此公开的概念的修改和变化，并且这样的修改和变化被认为是在由所附权利要求限定的本发明的范围内。这里提供的具体实施例是本发明的有用实施例的示例，并且对于本领域技术人员来说，显而易见的是，可以使用本描述中阐述的装置、装置部件、方法步骤的大量变型来实现本发明。对于本领域技术人员来说，显而易见的是，可用于本方法的方法和装置可包括大量可选的组合物以及处理元件和步骤。
当这里公开了一组取代组时，应理解分别公开该组的所有个体成员和所有亚组。当这里使用马库什组或其他分组时，该组的所有个体成员以及该组可能的所有组合和子组合都旨在单独地包括在本公开中。
必须注意，如这里和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该(所述)”包括复数指代，除非上下文另有明确说明。因此，例如，对“一个组件”的引用包括多个这样的组件及其本领域技术人员已知的等同物，等等。同样，术语“一个”(或“一种”)、“一个或更多个”和“至少一个(种)”在这里可互换使用。还应注意，术语“包括”、“包含”和“具有”可互换使用。
除非另外定义，否则这里使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与这里描述的那些类似或等同的任何方法和材料可用于本发明的实践或测试，但现在描述优选的方法和材料。这里的任何内容均不应被解释为承认本发明无权凭借在先发明而先于这样的公开内容。
除非另有说明，否则这里描述或示例的组分的每种配方或组合可用于实施本发明。
无论何时在说明书中给出范围，例如，温度范围、时间范围或者组成或浓度范围，所有中间范围和子范围以及包括在给定范围内的所有单个值都旨在包括在公开中。如这里使用的，范围具体包括作为范围的端点值提供的值。例如，1至100的范围具体包括端点值1和100。将理解的是，这里描述中包括的范围或子范围中的任何子范围或单个值可以从本文的权利要求中排除。
如这里使用的，“包括”与“包含”、“含有”或“特征在于”同义，并且是包含式的或开放式的，并且不排除附加的、未列举的元件或方法步骤。如这里使用的，“由……组成”不包括权利要求要素中未指定的任何元件、步骤或成分。如这里使用的，“基本上由……组成”不排除不会实质上影响权利要求的基本和新颖特征的材料或步骤。在这里的每种情况下，术语“包括”、“基本上由……组成”和“由……组成”中的任何一个可以用其他两个术语中的任一个替换。这里说明性地描述的本发明可以在缺少这里未具体公开的任何要素或多个要素、限制或多个限制的情况下实施。
本领域普通技术人员将理解，除了那些具体示例的那些之外的起始材料、生物材料、试剂、合成方法、纯化方法、分析方法、测定方法和生物学方法可以用于本发明的实践中，无需过度实验。任何这样的材料和方法的所有本领域已知的功能等同物都旨在包括在本发明中。已经采用的术语和表达用作描述而非限制的术语，并且无意在使用这样的术语和表达来排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，而是认识到在所要求保护的本发明的范围内可以进行各种修改。因此，应该理解，尽管已经通过优选实施例和可选特征具体公开了本发明，但是本领域技术人员可以采用这里公开的概念的修改和变化，并且这样的修改和变化被认为是在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (53)

1.一种将油墨打印到低表面能材料的方法，所述方法包括：
将低表面能材料加热至升高的温度，所述升高的温度大于或等于与所述低表面能材料的玻璃化转变温度相关的起始温度；
将可打印油墨施用到所述加热的低表面能材料的暴露表面；
浸泡所述施用的可打印油墨和所述低表面能材料达浸泡时间，以促进所述施用的可打印油墨渗透到所述加热的低表面能材料中；以及
在所述浸泡时间之后，固化施用到所述暴露表面的所述可打印油墨，以在将施用到所述暴露表面的所述固化的可打印油墨在基本上接近人体温度的液体温度下浸入液体中至少二十四(24)小时时，将所述固化的可打印油墨持久粘附到所述低表面能材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述升高的温度小于或等于Tg+70℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述升高的温度小于或等于Tg+20℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述低表面能材料包括向所述低表面能材料施加辐射热或对流热。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述低表面能材料包括将所述低表面能材料暴露于具有与所述低表面能材料的吸收光谱基本上匹配的波长的红外光，以将加热基本上限制在所述暴露表面，从而避免改变所述低表面能材料的块体材料性质。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，加热所述低表面能材料基本上限制在所述暴露表面的打印区域或具有边界区域的几何形状，其中所述施用的油墨被限制在所述边界区域中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述加热基本上限制在所述打印区域中通过对所述打印区域进行：
定向红外加热；
定向热空气喷射。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括感测所述打印区域中或附近的温度，并且以与期望的升高的温度对应的感测温度来打印可打印油墨。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热步骤包括加热所述可打印油墨。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述低表面能材料的所述加热是通过所述加热的可打印油墨与所述暴露表面上的打印区域的物理接触进行的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热通过如下一种或更多种进行：
红外辐射；
微波辐射；
与加热元件接触加热；
超声波辐射；
射频加热；
加热的空气；以及
加热的液体。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，对于具有大于或等于130℃的Tg的所述低表面能材料，所述升高的温度在70℃和130℃之间。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述持久粘附的特征在于粘附力的胶带测试。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，施用所述可打印油墨包括将视觉设计打印到所述暴露表面，并且所述持久粘附的特征在于，所述视觉设计在至少24小时的水中浸渍时间之后保持基本上不变。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述视觉设计具有表面积，并且所述基本上不变对应于在至少24小时的水中浸渍时间之后所述表面积的至少90％保持光学可见。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述施用到所述暴露表面的油墨具有施加的光强度。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述浸泡时间小于或等于30秒。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括根据所述升高的温度值和Tg选择理想浸泡时间，并提供基本上等于所述理想浸泡时间的所述浸泡时间。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述理想浸泡时间对于相对较高的升高的温度具有较低值。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，对于在Tg+5℃的范围内升高的温度，所述理想浸泡时间小于1秒。
21.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，选择所述浸泡时间以实现所述施用的油墨到所述低表面能材料中的期望最大渗透深度。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述最大渗透深度是距所述低表面能材料暴露表面的至少11μm。
23.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，施用所述可打印油墨包括喷墨打印所述可打印油墨。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括在所述喷墨打印之前或过程中加热所述可打印油墨。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，将所述可打印油墨加热到大于或等于60℃的温度。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，将所述可打印油墨加热到大于或等于100℃的温度。
27.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，在所述施用步骤前，不对所述暴露表面进行预处理。
28.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，还包括在所述施用步骤之前并且在所述加热步骤之前对所述暴露表面进行预处理。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，对所述暴露表面进行所述预处理包括如下方式中的一种或更多种：
清洗所述暴露表面；
化学处理所述暴露表面；
机械处理所述暴露表面；
辐射处理所述暴露表面；
等离子体处理；或者
电晕处理。
30.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述低表面能材料包括塑料。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述塑料选自于由如下材料组成的组：聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚氨酯、环氧聚合物、聚醚、聚氯乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚环烯烃和共聚物。
32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述低表面能材料包括热固性塑料或热塑性塑料。
33.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述低表面能材料包括聚合物。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述聚合物用于正畸应用的矫正器中。
35.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述可打印油墨包括着色树脂。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述着色树脂是应用热、光、水或空气可固化的。
37.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述固化包括将所述打印油墨暴露于电磁辐射。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述电磁辐射具有基本上在可见光谱或紫外光谱中的波长。
39.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述可打印油墨包括具有阳离子组分和自由基组分的双重固化体系。
40.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述可打印油墨具有低分子量组分，所述低分子量组分扩散到所述低表面能材料中至距所述暴露表面的一定深度。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述低表面能材料包括聚合物，并且所述可打印油墨扩散到所述聚合物中，从而至少部分地塑化所述聚合物。
42.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，在所述可打印油墨渗透到所述暴露表面下方的一定深度之后发生固化所述可打印油墨，使得在所述固化之后所述可打印油墨至少部分地嵌入所述低表面能材料中。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述可打印油墨具有高粘附力，并且所述高粘附力的特征在于，将所述可打印油墨极性键合和/或共价键合到所述低表面能材料。
44.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，所述方法基本上是无溶剂的。
45.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，还包括利用保护层涂覆打印的所述可打印油墨。
46.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，还包括热成型所述低表面能材料，并且低表面能材料的加热对应于来自热成型工艺的残余升高的温度。
47.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中，低表面能材料具有Tg和Tg起始温度，所述Tg和所述Tg起始温度在室温之上。
48.一种牙科矫正器，具有通过根据权利要求1-47中的任一项所述的方法形成的一个或更多个打印区域。
49.一种用于将固化的可打印油墨持久粘附到低表面能材料的暴露表面上的系统，所述系统包括：
所述低表面能材料；
所述可打印油墨；
加热器，所述加热器配置为将所述低表面能材料加热至升高的温度的范围内，所述升高的温度的范围大于或等于与所述低表面能材料的玻璃化转变温度(Tg)相关的起始温度；
打印机，配置为当所述低表面能材料在升高的温度的范围内时，将所述可打印油墨施用到加热的所述低表面能材料的暴露表面；
基板，配置为：保持所述低表面能材料并促进所述施用的可打印油墨和所述低表面能材料的浸泡达浸泡时间，以促进所述施用的可打印油墨渗透到所述加热的低表面能材料中，并配置为促进在所述浸泡时间之后固化施用到所述暴露表面的所述可打印油墨，以在将施用到所述暴露表面的所述固化的可打印油墨在基本上接近人体温度的液体温度下浸入液体中至少二十四(24)小时时，将所述固化的可打印油墨持久粘附到所述低表面能材料，持久粘附到所述暴露表面的特征在于粘附力的胶带测试。
50.根据权利要求49所述的系统，其中，所述打印机可操作地耦接到制造平台，所述制造平台用所述低表面能材料制造装置。
51.根据权利要求49所述的系统，其中，所述打印机可操作地耦接到制造平台，所述制造平台配置为用聚合物制造牙科矫正器。
52.根据权利要求49所述的系统，还包括温度传感器，所述温度传感器配置为测量所述暴露表面的温度或与所述暴露表面相邻的位置的温度。
53.根据权利要求52所述的系统，其中，所述温度传感器包括红外温度传感器。
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