JP2017202682A - 異なる融点の材料を使用した静電３ｄ現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電印刷プロセスを使用する３次元（３Ｄ）印刷プロセスの提供。【解決手段】中間転写面１１０上の造形１０４及び支持材料１０５の層は、転写定着ステーション１１４、１１６を通過し、プラテン１１８は、中間転写面上の層の１つにプラテンを接触させるように中間転写面に対して移動する。中間転写面は、プラテン上に造形及び支持材料の層の独立した積層を連続的に形成するように、転写定着ステーションにおいて中間転写面上の層にプラテンが接触するたびに、造形材料及び支持材料の層をプラテンに転写する。造形材料は、支持材料よりも高い融点を有する。支持材料除去ステーション１４８は、支持材料を溶融するように支持材料の融点よりも高いが造形材料の融点よりも低い温度まで積層を加熱し、造形材料のみからなる３Ｄ構造を残す。【選択図】図１

Description

本願明細書におけるシステム及び方法は、一般に、静電印刷プロセスを使用する３次元（３Ｄ）印刷プロセスに関する。

３次元印刷は、例えば、インクジェット又は静電プリンタを使用して物体を生成することができる。１つの例示的な３段階プロセスにおいて、粉末材料が薄層に印刷され、ＵＶ硬化性液体が粉末材料上に印刷され、最後に各層がＵＶ光源を使用して硬化される。これらのステップは、層毎に繰り返される。支持材料は、一般に、３Ｄ印刷が完了した後に造形材料から選択的にすすがれることができる酸性、塩基性又は水溶性ポリマーを含む。

静電（電子写真）プロセスは、材料を中間表面（感光体ベルト又はドラムなど）上に転写する２次元ディジタル画像を生成する周知の手段である。電子写真画像が転写される方法における進歩は、印刷システムの速度、効率及びディジタル特性を活用することができる。

例示的な３次元（３Ｄ）プリンタは、他の要素のうち、中間転写ベルト（ＩＴＢ）又はドラムなどの中間転写面と、造形材料（例えば、紫外線（ＵＶ）硬化性造形材料）をＩＴＢに静電的に転写するように配置された造形材料現像ステーションと、支持材料をＵＶ硬化性造形材料がＩＴＢ上に位置するＩＴＢの位置に静電的に転写するように配置された支持材料現像ステーションとを含む。造形材料は、支持材料よりも高い融点を有する。造形材料現像ステーション及び支持材料現像ステーションは、ＵＶ硬化性造形材料及び支持材料の層をプラテンに転写し、各層は、ＩＴＢの別個の領域上にあり、パターン化される。

また、転写定着ステーションがＩＴＢに隣接している。転写定着ステーションは、ＩＴＢを支持するＩＴＢの第１の側にローラーを含む。転写定着ステーションは、ＩＴＢが転写定着ステーションを通過するのにともない層を受けるように配置されている。より具体的には、造形材料現像ステーション、支持材料現像ステーション及び転写定着ステーションは、ＩＴＢがプロセス方向に移動しているときに、ＩＴＢ上の点が造形材料及び支持材料現像ステーションを最初に通過した後に転写定着ステーションを通過するように、ＩＴＢに対して配置されている。

さらに、プラテンは、ＩＴＢに対して移動する。ＩＴＢは、プラテン上の層の独立した積層を連続的に形成するように転写定着ステーションにおいてＩＴＢの第２の側（第１の側の反対側）の層の１つにプラテンが接触するたびに、ＵＶ硬化性造形材料及び支持材料の層をプラテンに転写する。

そのような構造はまた、プラテンに隣接してヒータを含むことができる。プラテンは、層を加熱して各層を一体に接合するように必要に応じて転写定着ステーションからヒータへと移動することができる。加圧ローラーはまた、ヒータに隣接して配置されることができる。それゆえに、プラテンは、各層を一体に押圧するように加圧ローラーを移動させることができる。さらに、層を互いに硬化させるために３Ｄ構造にＵＶ光を印加するように硬化ステーションが配置されることができる。また、異なる構成において、プラテンは、層のそれぞれが転写定着ニップにおいてプラテンに転写された後又は予め確立された数の層が転写定着ニップにおいてプラテンに転写された後、転写定着ニップからヒータ、加圧ローラー及び硬化ステーションへと移動することができる。

そのような構造はまた、プラテン上に３Ｄ構造を受けるように配置された支持材料除去ステーションを含むことができる。支持材料除去ステーションは、支持材料の融点よりも高いが造形材料の融点よりも低い温度まで積層を加熱し、ＵＶ硬化性造形材料のみからなる３Ｄ構造を残す。

本願明細書における様々な方法は、上述した構造によって動作し、造形材料現像ステーションを使用して造形材料を中間転写面に静電的に転写し、支持材料現像ステーションを使用して支持材料を中間転写面に静電的に転写する。造形及び支持材料を静電的に転写するプロセスは、造形材料及び支持材料の層を中間転写面に転写し、各層は、ＩＴＢの別個の領域上にあり且つパターン化される。

そして、そのような方法は、転写定着ステーションへと中間転写面を移動させ、中間転写面上の層の１つにプラテンを接触させるように中間転写面に対してプラテンを移動させる。中間転写面は、プラテン上の造形及び支持材料の層の独立した積層を連続的に形成するように転写定着ステーションにおいて中間転写面の層にプラテンが接触するたびに、造形材料及び支持材料の層をプラテンに転写する。

そのような方法は、必要に応じて、層を加熱して各層を一体に接合するように転写定着ステーションからヒータへとプラテンを移動させることができ、各層を一体に押圧するように加圧ローラーまでプラテンを移動させることができる。異なる構成において、これらの方法は、層のそれぞれが転写定着ニップにおいてプラテンに転写された後又は予め確立された数の層が転写定着ニップにおいてプラテンに転写された後、転写定着ニップからヒータ、加圧ローラー及び／又は硬化ステーションへとプラテンを移動させることができる。

そのような方法はまた、支持材料の融点よりも高いが造形材料の融点よりも低い温度まで積層を加熱するように配置された支持材料除去ステーションへとプラテンを移動させることができ、ＵＶ硬化性造形材料のみからなる３Ｄ構造を残す。

これらの及び他の特徴は、以下の詳細な説明に記載されているか又はそれから明らかである。

添付図面を参照して様々な例示的なシステム及び方法が以下に詳細に記載される。

図１は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図２は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図３は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図４は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図５は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図６は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図７は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図８は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図９は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図１０は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図１１は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図１２は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図１３は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図１４は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略断面図である。 図１５は、本願明細書における印刷装置を示す概略図である。 図１６は、本願明細書における印刷装置を部分的に示す概略図である。 図１７は、本願明細書における現像装置を示す概略図である。 図１８は、本願明細書における動作を示すフロー図である。 図１９は、本願明細書における装置を示す拡大概略図である。

上述したように、静電印刷プロセスは、２次元（２Ｄ）ディジタル画像を生成する周知の手段であり、本願明細書における方法及び装置は、３Ｄ物品（３Ｄ印刷用）の製造のためにそのようなプロセスを使用する。しかしながら、静電プロセス（特にＩＴＢを使用するもの）を使用して３次元印刷を行う場合、造形材料から支持材料を除去するプロセスは、高価で潜在的に危険な溶媒の使用をともなうことがある。本願明細書に記載された方法及び装置は、異なる融点を有する造形及び支持材料を利用することによってそのような溶媒の使用を低減又は回避する。

例えば、図１に示されるように、本願明細書における例示的な３次元（３Ｄ）プリンタは、他の要素のうち、ローラー１１２上に支持された中間転写ベルト１１０（ＩＴＢ）と、第１の印刷要素（例えば、現像装置１１６）と、第２の印刷要素（例えば、現像装置１１４）とを含む。それゆえに、図１に示されるように、第１の印刷要素１１６は、（（例えば、電荷発生器１２８によって発生された）ベルトと転写される材料との電荷差によって）（潜在的に乾燥した）粉末ポリマー−ワックス材料（例えば、帯電した３Ｄトナー）などの第１の材料１０４である造形材料をＩＴＢ１１０に静電的に転写するように配置されている。（例えば、感光体とすることもできる）第２の印刷要素１１４はまた、第２の材料１０５（例えば、同様に粉末ポリマー−ワックス材料（例えば、帯電した３Ｄトナー）などの支持材料）を第１の材料１０４がＩＴＢ１１０上に位置するＩＴＢ１１０の位置に静電的に転写するように配置されている。

造形材料１０４は、完全な３Ｄ物品が完成した後に印刷された３Ｄ構造１０４が支持材料１０５から分離されるのを可能とするように支持材料１０５よりも高い融点を有する。例えば、任意の温度（室温（２０℃）又は氷の融点（０℃）など）に対して、造形材料の融点は、支持材料の融点よりも２５％、５０％、７５％高いなどとすることができるか、又は、支持材料の融点の２倍、５倍、１０倍などとすることができる。したがって、１つの例において、支持材料は、１００℃で溶融する一方で、造形材料は、約２００℃で溶融することができる。さらに、造形及び支持材料は、そのような材料が現在知られているか又は将来開発されるかどうかにかかわらず、静電印刷プロセスによって処理されることができる任意の物質から構成されることができる。例えば、造形及び支持材料は、ポリマー、プラスチック、金属、セラミック、シリコン系材料、炭素系材料、糖などとすることができる。

図面において、造形材料１０４及び支持材料１０５の組み合わせは、要素１０２として示されており、時には「現像層」と称することがある。造形材料１０４及び支持材料１０５の現像層１０２は、ＩＴＢ１１０の別個の領域上にあり、その層（及びその関連する支持要素）における３Ｄ構造の要素に対応してパターン化され、現像層１０２毎に３Ｄ構造が構築される。

さらに、（表面又はベルトとすることができる）プラテン１１８は、ＩＴＢ１１０に隣接している。この例において、プラテン１１８は、真空ベルトである。造形及び支持材料のパターン化された層１０２は、現像装置１１４、１１６から中間転写ベルト１１０に転写され、最終的には転写定着ステーション１３０においてプラテン１１８に転写される。

図１に示されるように、転写定着ステーション１３０は、ＩＴＢ１１０に隣接している。転写定着ステーション１３０は、ＩＴＢ１１０の一方側に、ＩＴＢ１１０を支持するローラー１１２を含む。転写定着ステーション１３０は、ＩＴＢ１１０が転写定着ステーション１３０へと移動するのにともない層１０２を受けるように配置されている。より具体的には、造形材料現像ステーション１１６、支持材料現像ステーション１１４及び転写定着ステーション１３０は、ＩＴＢ１１０がプロセス方向に移動しているとき、ＩＴＢ１１０上の層１０２が造形材料及び支持材料現像ステーション１１４、１１６を最初に通過した後に転写定着ステーション１３０を通過するようにＩＴＢ１１０に対して配置されている。

さらに図１に示されるように、そのような構造は、ヒータ１２０、１２６及び結合ステーション１２２、１２４を含むことができる。結合ステーション１２２、１２４は、光源１２４を使用して光（例えば、ＵＶ光）を及び／又はヒータ１２２を使用して熱を印加するように配置されている。本構造はまた、以下に記載される支持材料除去ステーション１４８を含むことができる。

図２における垂直矢印によって示されるように、プラテン１１８は、プラテン１１８をＩＴＢ１１０に接触させるように（（一般に物品１１８によって全て示される）モータ、歯車、プーリ、ケーブル、ガイドなどを使用して）ＩＴＢ１１０に向かって移動する。現像層１０２及びＩＴＢ１１０は、必要に応じて、現像層１０２を転写定着前に「粘着性」状態にするのにさらに役立つようにヒータ１２０によって局所的に加熱されることができる。１つの例において、現像層１０２は、支持材料（及び潜在的に造形材料）が粘着性になるのを可能とするように、ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも高いが支持材料の融点又は溶融温度（Ｔｍ）よりも低い温度まで加熱されることができる。

プラテン１１８はまた、必要に応じて、ヒータ１２０によってほぼ同じ温度まで加熱された後、ＩＴＢ−プラテンニップ（転写定着ニップ１３０）を通って平行移動する際に粘着層１０２と同期して接触されることができる。それにより、ＩＴＢ１１０は、プラテン１１８上に造形材料１０４及び支持材料１０５の現像層１０２を連続的に形成するように、プラテン１１８がＩＴＢ１１０に接触するたびに、造形材料１０４及び支持材料１０５の現像層１０２のうちの１つをプラテン１１８に転写する。

したがって、各別個の現像装置１１４、１１６によってＩＴＢ上に所定パターンで静電的に印刷される造形及び支持材料は、所定長を有する特定のパターンを表すように現像層１０２においてともに結合される。それゆえに、図２に示されるように、現像層１０２のそれぞれは、（ＩＴＢ１１０の隣にある矢印によって表される）ＩＴＢ１１０が移動しているプロセス方向に向かって配向された前縁１３４と、前縁１３４に対向する後縁１３６とを有する。

より具体的には、図２に示されるように、転写定着ニップ１３０において、転写定着ニップ１３０内の現像層１０２の前縁１３４は、プラテン１１８の対応位置に転写され始める。それゆえに、図２において、プラテン１１８は、現像層１０２の前縁１３４が転写定着ニップ１３０のローラーの最低位置にある位置においてＩＴＢ１１０上の現像層１０２に接触するように移動する。それゆえに、この例において、現像層１０２の後縁１３６は、まだ転写定着ニップ１３０に到達しておらず、したがってプラテン１１８にまだ転写されていない。

図３に示されるように、プラテン１１８は、現像層１０２が汚れなくプラテン１１８に清浄に転写するのを可能とするように、プラテン真空ベルトを移動又は回転させることによってＩＴＢ１１０と同期して移動する（ＩＴＢ１１０と同じ速度及び同じ方向に移動する）。図３において、現像層１０２の後縁１３６は、まだ転写定着ニップ１３０に到達しておらず、したがってプラテン１１８に転写されていない唯一の部分である。そして、ＩＴＢ１１０がプロセス方向に移動するのにともない、プラテン１１８は、現像層１０２の後縁１３６が転写定着ニップ１３０のローラーの底部に到達するまで、ＩＴＢ１１０と同じ速度及び同じ方向に移動し、その時点で、プラテン１１８は、図４に示されるように、ＩＴＢ１１０から離れ、ヒータ１２６へと移動する。ヒータ１２６は、非接触型（例えば、赤外線（ＩＲ）ヒータ、又は層１０２を造形及び支持材料の融点よりも低い温度に加熱する定着ローラーなどの加圧ヒータ）とすることができる。

図４及び図５に示されるように、ヒータ１２６が加圧ローラーである場合、プラテン１１８は、ローラーの回転に同期して移動し、現像層１０２をプラテン１１８に溶融するように（同様に、造形及び支持材料の融点よりも低い温度に）加熱及び加圧する。このプラテン１１８とＩＴＢ１１０（及びヒータローラー１２６）との間の同期移動は、現像装置１１６、１１４によって印刷された支持及び造形材料のパターン（１０２）を歪み又は汚れなしでＩＴＢ１１０からプラテン１１８に正確に転写させる。

プラテン１１８は、現像層１０２のそれぞれを独立して加熱し、現像層１０２のそれぞれをプラテン１１８及び任意の以前にプラテン１１８上に転写された現像層１０２に連続的に接合するように、ＩＴＢ１１０が現像層１０２のそれぞれをプラテン１１８に転写した後に、ヒータ１２６へと移動することができる。他の代替例において、プラテン１１８は、複数の現像層１０２がプラテン１１８に且つ互いに同時に定着されるのを可能とするように、特定数（例えば、２、３、４など）の現像層１０２がプラテン１１８上に配置された後にのみ、ヒータ１２６へと移動することができる。

それゆえに、図２〜図５における処理は、図６に示されるように、複数の現像層１０２を積層１０６に定着するように繰り返される。現像層１０２の積層１０６が成長すると、図６に示されるように、追加の現像層１０２が積層１０６の上部に形成され、そのような追加の現像層１０２は、図７に示されるように、積層１０６内の全ての現像層１０２を一体に定着するようにヒータ１２６によって加圧加熱される。

図８に示されるように、結合ステーション１２２、１２４は、独立した積層１０６において現像層１０２をプラテン１１８上で互いに結合するように、３Ｄ構造に光及び／又は熱を印加するように構成されている。ヒータ、光、及び結合ステーションの他の要素１２２、１２４の選択的使用は、現像層１０２の化学的構成に応じて変化する。

１つの例において、造形材料１０４及び支持材料１０５は、ＵＶ硬化性トナーとすることができる。したがって、図８に示されるように、１つの例において、結合ステーション１２２、１２４は、それらのガラス転移温度とそれらの融点との間の温度まで材料１０２を加熱した後に、ＵＶ光を照射して材料１０２内のポリマーを架橋することによってそのような材料１０２を結合することができ、それにより、剛性構造を形成する。当業者は、他の造形材料及び支持材料は他の結合処理及び結合要素を利用し、前述したものは１つの限定された例として提示されているにすぎず、本願明細書における装置及び方法は、現在知られているか又は将来開発されるかにかかわらず、そのような結合方法及び要素の全てに適用可能であることを理解するであろう。

１つの例において、結合ステーション１２２、１２４は、ＩＴＢ１１０が現像層１０２のそれぞれをプラテン１１８に転写するたびに、又は、１回のみなどのより少ない頻度で（例えば、積層１０６が完全に形成されるとき）、そのような光及び／又は熱を潜在的に印加することができる。さらに、図８は、独立した積層１０６の堆積中内の支持材料１０５及び造形材料１０４の部分を示すオーバーレイを示している。そのようなものは、視認可能であってもなくてもよく、そのような造形及び支持材料が配置されることができる１つの例示的な方法を示すために例示されているにすぎない。

独立した積層１０６の３Ｄ構造は、外部加熱浴を使用して支持材料１０５を手動で除去するのを可能とするように出力することができ；又は、図９〜図１１に示されるように処理を進めることができる。より具体的には、図９において、支持材料除去ステーション１４８は、プラテン１１８上で現在結合された３Ｄの独立した積層１０６を受けるように配置される。支持材料除去ステーション１４８は、支持材料１０５の融点よりも高いが造形材料１０４の融点よりも低い温度まで積層１０６の温度を上昇させるように（例えば、加熱空気、加熱水、加熱溶媒、赤外線熱などの形態の）熱１５６を印加する。これは、造形材料１０４に影響を及ぼすことなく、支持材料１０５を融解するのを可能とする。

例えば、図９に示される熱１５６は、（溶媒であってもよい）加熱液体、加熱ガス、赤外線加熱などとすることができる。同様に、上述したように、利用される熱１５６は、造形材料１０４及び支持材料１０５の化学的構成に依存する。図１０は、約半分の支持材料１０５が残っており且つ造形材料１０４の一部が支持材料１０５の残りの積層から突出している処理を示している。図１１は、支持材料除去ステーション１４８が全ての支持材料１０５を溶融させるのに十分な熱１５６を印加した後の処理を示しており、造形材料１０４のみを残し、造形材料１０４のみからなる完成した３Ｄ構造を残す。

図１２〜図１３は、図１に示される転写定着ニップ１３０の代わりに平面転写定着ステーション１３８を含む、本願明細書における代替の３Ｄ静電印刷構造を示している。図１２に示されるように、平面転写定着ステーション１３８は、ローラー１１２間にあり且つプラテン１１８に平行なＩＴＢ１１０の平面部分である。図１３に示されるように、この構造により、平面転写定着ステーション１３８に接触するようにプラテン１１８が移動すると、現像層１０２の全ては、プラテン１１８又は部分的に形成された積層１０６に同時に転写され、図２及び図３に示される回転転写定着処理を回避する。

同様に、図１４に示されるように、ドラム１５８は、ＩＴＢ１１０の代わりに使用されることができ、全ての他の要素は、本願明細書において記載されるように動作する。それゆえに、ドラム１５８は、上述したように、現像ステーション１１４、１１６からの材料を受ける中間転写面とすることができ、又は、感光体とすることができ、帯電潜像を維持して現像装置２５４から材料を受けることによって以下に記載される感光体２５６として動作することができる。

図１５は、本願明細書における３Ｄプリンタ構造２０４の多くの要素を示している。３Ｄ印刷装置２０４は、コントローラ／有形プロセッサ２２４と、有形プロセッサ２２４及び印刷装置２０４の外部のコンピュータ化ネットワークに動作可能に接続された通信ポート（入力／出力）２１４とを含む。また、印刷装置２０４は、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）アセンブリ２１２などの少なくとも１つのアクセサリ機能要素を含む。ユーザは、グラフィカルユーザインターフェース又はコントロールパネル２１２から、メッセージ、命令及びメニューオプションを受信し、グラフィカルユーザインターフェース又はコントロールパネル２１２を介して命令を入力することができる。

入力／出力装置２１４は、３Ｄ印刷装置２０４との間の通信に使用され、（現在知られているか又は将来開発されるかにかかわらず、任意の形態の）有線装置又は無線装置を備える。有形プロセッサ２２４は、印刷装置２０４の様々な動作を制御する。（光、磁気、コンデンサベースなどとすることができ、一時的信号とは異なる）持続性有形コンピュータ記憶媒体装置２１０は、有形プロセッサ２２４によって読み取り可能であり、コンピュータ化装置が本願明細書に記載されたものなどの様々な機能を実行するのを可能とするように有形プロセッサ２２４が実行する命令を記憶する。それゆえに、図１５に示されるように、本体ハウジングは、電源２１８によって交流（ＡＣ）電源２２０から供給される電力で動作する１つ以上の機能部品を有する。電源２１８は、一般的な電力変換ユニット、電力貯蔵素子（例えば、電池など）などを含むことができる。

３Ｄ印刷装置２０４は、上述したようにプラテン上に造形及び支持材料の連続層を堆積させる少なくとも１つのマーキング装置（印刷エンジン）２４０を含み、専用画像プロセッサ２２４（すなわち、画像データの処理に特化されていることから汎用コンピュータとは異なる）に動作可能に接続されている。また、印刷装置２０４は、（電源２１８を介して）外部電源２２０から供給される電力において同様に動作する（スキャナ２３２などの）少なくとも１つのアクセサリ機能要素を含むことができる。

１つ以上の印刷エンジン２４０は、現在知られているか又は将来開発されるかにかかわらず、造形及び支持材料（トナーなど）を塗布する任意のマーキング装置を示すように意図されており、例えば、（図１６に示されるような）中間転写ベルト１１０を使用する装置を含むことができる。

それゆえに、図１６に示されるように、図１５に示される印刷エンジン２４０のそれぞれは、１つ以上の潜在的に異なる（例えば、異なる色、異なる材料など）造形材料現像ステーション１１６、１つ以上の潜在的に異なる（例えば、異なる色、異なる材料など）支持材料現像ステーション１１４などを利用することができる。現像ステーション１１４、１１６は、個々の静電マーキングステーション、個々のインクジェットステーション、個々のドライインクステーションなど、現在知られているか又は将来開発される任意の形態の現像ステーションとすることができる。現像ステーション１１４、１１６のそれぞれは、（中間転写ベルト１１０の状態とは潜在的に無関係に）単一ベルト回転の間に連続して中間転写ベルト１１０の同じ位置に材料のパターンを転写し、それにより、十分且つ完全な画像が中間転写ベルト１１０に転写される前に中間転写ベルト１１０が通過しなければならない回数を低減させる。図１６は、回転ベルト（１１０）に隣接又は接触する５つの現像ステーションを示しているが、当業者によって理解されるように、そのような装置は、任意数のマーキングステーション（例えば、２、３、５、８、１１など）を使用することができる。

中間転写ベルト１１０に隣接して（又は潜在的に接触して）配置された１つの例示的な個々の静電現像ステーション１１４、１１６が図１７に示されている。個々の静電現像ステーション１１４、１１６のそれぞれは、内部感光体２５６上に均一な電荷を形成する独自の帯電ステーション２５８と、帯電潜像に均一な電荷をパターン形成する内部露光装置２６０と、帯電潜像に適合するパターンで感光体２５６に造形又は支持材料を転写する内部現像装置２５４とを含む。そして、造形又は支持材料のパターンは、造形又は支持材料の電荷に対する中間転写ベルト１１０の逆電荷、すなわち中間転写ベルト１１０の反対側において電荷発生器１２８によって通常生成される電荷によって感光体２５６から中間転写ベルト１１０へと引き込まれる。

図１８は、本願明細書において実行される方法の処理を示すフローチャートである。より具体的には、そのような処理は、項目１７０において開始し、これらの方法は、造形材料及び支持材料現像ステーションを使用して造形及び支持材料を中間転写面に静電的に転写する。これらの処理は、造形材料及び支持材料の層を中間転写面に転写し、各層は、ＩＴＢの別個の領域上にあり、パターン化される。

項目１７２において、現像層及び以前に転写された層は、必要に応じて、層の粘着性を促進するために加熱されることができる。そして、そのような方法は、項目１７４において、中間転写面に転写定着ステーションを通過させ、中間転写面上の層の１つにプラテンを接触させるように中間転写面に対してプラテンを移動させる。中間転写面は、プラテン上に造形材料及び支持材料の層の独立した積層を連続的に形成するように、項目１７４においてプラテンが転写定着ステーションにおいて中間転写面上の層に接触するたびに、造形材料及び支持材料の層をプラテンに転写する。任意の熱は、項目１７４において、中間転写面からプラテン上の層への層の転写を促進する。

そのような方法は、必要に応じて、項目１７６において層を加熱して各層を一体に結合するように転写定着ステーションからヒータへとプラテンを移動させることができる。同様に、項目１７６において、これらの方法は、各層を一体に押圧するように加圧ローラーへとプラテンを移動させることができる。

項目１７８は、これらの方法が硬化ステーションを使用して現像層の積層を硬化させることを示している。異なる構成において、これらの方法は、各層が転写定着ニップにおいてプラテンに転写された後に又は以前に確立された数の層が転写定着ニップにおいてプラテンに転写された後に、ヒータ又は加圧ローラー（１７６）を使用して層を結合し及び／又は硬化ステーション（１７８）を使用して層を硬化させる。したがって、現像層の群（潜在的に全て）は、同時に結合（１７６）及び／又は硬化（１７８）されることができるか、又は、そのような結合及び硬化は、層毎に実行されることができ、図１８に示される動作順序に厳密に従わない。

項目１８０に示されるように、そのような方法はまた、支持材料を溶融するために支持材料の融点よりも高いが造形材料の融点よりも低い温度まで積層を加熱して造形材料のみから構成された３Ｄ構造を残すように配置された支持材料除去ステーションへとプラテンを移動させることもできる。

図１９は、どのように現像層１０２が造形材料１０４の一部及び支持材料１０５の一部を含むのか、どのように最下位の現像層１０２がプラテン１１８に接合されるのか、どのようにプラテン１１８上に現像層１０２の積層１０６を形成するために各連続現像層１０２が下方にある直前の隣接する現像層１０２に接触して接合されるのかを示す拡大図である。上述したように、（識別番号１０２を使用して、図１９において（縮尺どおりに描かれていない）粒子として示される）現像層１０２内の造形材料１０４及び支持材料１０５の粒子は、粘着性の上部現像層１０２に接合する粉末の粘着性粒子である。

いくつかの例示的な構造が添付図面に示されているが、当業者は、図面は簡略化された概略図であり、以下に提示される特許請求の範囲は図示されていない（又は潜在的に多くはない）がそのような装置及びシステムとともに一般的に利用されるより多くの特徴を包含することを理解するであろう。したがって、特許出願人は、以下に提示される特許請求の範囲が添付図面によって限定されることを意図しておらず、代わりに、添付図面は、特許請求された特徴が実施されることができるいくつかの方法を例示するために提供されるにすぎない。

米国特許第８，４８８，９９４号明細書に示されるように、電子写真法を使用した３Ｄ部品を印刷するための積層造形システムが知られている。このシステムは、表面を有する感光体要素と、感光体要素の表面上に材料の層を現像するように構成された現像ステーションとを含む。このシステムはまた、回転可能な感光体要素の表面から現像層を受けるように構成された転写媒体と、受けた層の少なくとも一部から３Ｄ部品を印刷するために層毎に転写要素から現像層を受けるように構成されるプラテンとを含む。

米国特許第７，２５０，２３８号明細書に開示されるようなＵＶ硬化性トナーに関して、印刷プロセスにおいてＵＶ硬化性トナー組成物を利用する方法と同様にＵＶ硬化性トナー組成物を提供することが知られている。米国特許第７，２５０，２３８号明細書は、実施形態において約１００ｎｍから約４００ｎｍのＵＶ光などのＵＶ放射線にさらすことによって硬化可能なトナーの生成を可能とする様々なトナーエマルジョン凝集プロセスを開示している。米国特許第７，２５０，２３８号明細書において、生成されたトナー組成物は、温度感受性包装及びホイルシールの製造などの様々な印刷用途において利用されることができる。米国特許第７，２５０，２３８号明細書において、実施形態は、任意の着色剤、任意のワックス、スチレンから生成されるポリマー、並びに、ブチルアクリレート、カルボキシエチルアクリレート及びＵＶ光硬化性アクリレートオリゴマーからなる群から選択されるアクリレートを含むＵＶ硬化性トナー組成物に関する。さらに、これらの態様は、顔料、任意のワックス、及びＵＶ硬化性脂環式エポキシドから生成されたポリマーなどの着色剤からなるトナー組成物に関する。

さらに、米国特許第７，２５０，２３８号明細書は、スチレン、ブチルアクリレート、カルボキシエチルアクリレート、及びＵＶ硬化アクリレートから形成されるポリマーを含有するラテックスを着色剤及びワックスと混合することと、必要に応じて第２の混合物に分散されたトナー前駆体粒子の凝集及び形成を引き起こすようにこの混合物に凝集剤を添加することと、トナー粒子を形成するためにポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度までトナー前駆体粒子を加熱することと、必要に応じてトナー粒子を洗浄することと、必要に応じてトナー粒子を乾燥させることとを含むＵＶ硬化性トナー組成物を形成する方法を開示している。さらなる態様は、この方法によって製造されたトナー粒子に関する。

いくつかの例示的な構造が添付図面に示されているが、当業者は、図面は簡略化された概略図であり、以下に提示される特許請求の範囲は図示されていない（又は潜在的に多くはない）がそのような装置及びシステムとともに一般的に利用されるより多くの特徴を包含することを理解するであろう。したがって、特許出願人は、以下に提示される特許請求の範囲が添付図面によって限定されることを意図しておらず、代わりに、添付図面は、特許請求された特徴が実施されることができるいくつかの方法を例示するために提供されるにすぎない。

多くのコンピュータ化された装置が上述されている。チップベースの中央処理装置（ＣＰＵ）と、（グラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）、メモリ、コンパレータ、有形プロセッサなどを含む）入力／出力装置とを含むコンピュータ化装置は、米国テキサス州ラウンドロックのデルコンピュータ及び米国カリフォルニア州クパチーノのアップルコンピュータ社などの製造業者によって製造された周知且つ容易に入手可能な装置である。そのようなコンピュータ化装置は、一般に、入力／出力装置、電源、有形プロセッサ、電子記憶メモリ、配線などを含み、読者が本願明細書に記載されるシステム及び方法の顕著な態様にフォーカスするのを可能とするように、その詳細は本願明細書から省略されている。同様に、プリンタ、複写機、スキャナ及び他の類似の周辺機器は、米国コネチカット州ノーウォークのゼロックス社から入手可能であり、そのような装置の詳細は、簡潔性及び読者のフォーカスの目的のために本願明細書においては記載されない。

本願明細書において使用されるプリンタ又は印刷装置という用語は、任意の目的のために印刷出力機能を実行するディジタル複写機、製本機、ファクシミリ装置、複合機などの任意の装置を包含する。プリンタや印刷エンジンなどの詳細は周知であり、提示された顕著な特徴にフォーカスされた本開示を維持するために本願明細書においては詳細に記載されない。本願明細書におけるシステム及び方法は、カラー、モノクロで印刷する又はカラー若しくはモノクロ画像データを処理するシステム及び方法を包含することができる。全ての上述したシステム及び方法は、静電及び／又は電子写真装置及び／又はプロセスに特に適用可能である。

本発明の目的のために、定着という用語は、乾燥、硬化、重合、架橋、結合、又は付加反応若しくはコーティングの他の反応を意味する。さらに、本願明細書において使用される「右（ｒｉｇｈｔ）」、「左（ｌｅｆｔ）」、「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上（ｕｐｐｅｒ）」、「下（ｌｏｗｅｒ）」、「下方（ｕｎｄｅｒ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下層（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）」、「上（ｏｖｅｒ）」、「上層（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）」、「平行（ｐａｒａｌｌｅｌ）」、「垂直（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」などの用語は、（特に断らない限り）それらが図面において配向及び図示されるように相対的位置であると理解される。「接触（ｔｏｕｃｈｉｎｇ）」、「上（ｏｎ）」、「直接接触（ｉｎ ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｎｔａｃｔ）」、「当接（ａｂｕｔｔｉｎｇ）」、「直接隣接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ）」などの用語は、少なくとも１つの要素が（記載された要素を分離する他の要素なしで）他の要素に物理的に接触することを意味する。さらに、自動化又は自動的にという用語は、（機械又はユーザによって）処理が開始されると、１つ以上の機械がユーザからのさらなる入力なしで処理を行うことを意味する。本願明細書における図面において、同一の識別符号は、同一又は類似の項目を識別する。

上記開示された及び他の特徴及び機能又はその代替例は、多くの他の異なるシステム又は用途に望ましくは組み合わせることができることが理解されるであろう。様々な現在予見できない又は予測されない代替例、変更例、変形例又は改良は、当業者によって後に行われることができ、以下の特許請求の範囲に包含されるようにも意図される。特定の請求項自体に具体的に定義されない限り、本願明細書におけるシステム及び方法のステップ又は構成要素は、任意の特定の順序、数、位置、大きさ、形状、角度、色又は材料に対する限定として任意の上記例から暗示又は取り込まれることはできない。

Claims (10)

1. ３次元（３Ｄ）プリンタにおいて、
   中間転写面と、
   造形材料を前記中間転写面に静電的に転写するように配置された造形材料現像ステーションと、
   支持材料を前記中間転写面に静電的に転写するように配置された支持材料現像ステーションであって、前記造形材料が、前記支持材料よりも高い融点を有し、前記造形材料現像ステーション及び前記支持材料現像ステーションが、前記造形材料及び前記支持材料の層を前記中間転写面に転写する支持材料現像ステーションと、
   前記中間転写面に隣接している転写定着ステーションであって、前記中間転写面が前記転写定着ステーションを通過するのにともない前記層を受けるように配置された転写定着ステーションと、
   前記中間転写面に対して移動するプラテンであって、前記プラテン上の前記層の独立した積層を連続的に形成するように前記転写定着ステーションにおいて前記中間転写面上の前記層の１つに前記プラテンが接触するたびに、前記中間転写面が前記造形材料及び前記支持材料の層を前記プラテンに転写するプラテンとを備える、３Ｄプリンタ。
2. さらに、前記支持材料の融点よりも高いが前記造形材料の融点よりも低い温度まで前記独立した積層を加熱し、前記造形材料のみからなる３Ｄ構造を残すように配置された支持材料除去ステーションを備える、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
3. さらに、前記転写定着ステーションにおいて直接加熱するように配置された表面ヒータを備え、前記表面ヒータが、前記転写定着ステーションにおいて前記中間転写面及び前記プラテンを加熱する、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
4. 中間転写ベルト（ＩＴＢ）と、
   造形材料を前記ＩＴＢに静電的に転写するように配置された造形材料現像ステーションと、
   支持材料を前記造形材料が前記ＩＴＢ上に位置する前記ＩＴＢの位置に静電的に転写するように配置された支持材料現像ステーションであって、前記造形材料が、前記支持材料よりも高い融点を有し、前記造形材料現像ステーション及び前記支持材料現像ステーションが、前記造形材料及び前記支持材料の層を前記ＩＴＢに転写し、前記層のそれぞれが前記ＩＴＢの別個の領域上にあり、パターン化される支持材料現像ステーションと、
   前記ＩＴＢに隣接している転写定着ステーションであって、前記ＩＴＢを支持する前記ＩＴＢの第１の側にローラーを備え、前記ＩＴＢが前記転写定着ステーションを通過するのにともない前記層を受けるように配置された転写定着ステーションと、
   前記ＩＴＢに対して移動するプラテンであって、前記プラテン上の前記層の独立した積層を連続的に形成するように前記転写定着ステーションにおいて前記ＩＴＢの前記第１の側と対向する第２の側上の前記層の１つに前記プラテンが接触するたびに、前記ＩＴＢが前記造形材料及び前記支持材料の層を前記プラテンに転写するプラテンとを備える、３Ｄプリンタ。
5. さらに、前記支持材料の融点よりも高いが前記造形材料の融点よりも低い温度まで前記独立した積層を加熱し、前記造形材料のみからなる３Ｄ構造を残すように配置された支持材料除去ステーションを備える、請求項４に記載の３Ｄプリンタ。
6. さらに、前記転写定着ステーションにおいて直接加熱するように配置された表面ヒータを備え、前記表面ヒータが、前記転写定着ステーションにおいて前記中間転写面及び前記プラテンを加熱する、請求項４に記載の３Ｄプリンタ。
7. 造形材料現像ステーションを使用して中間転写面に造形材料を静電的に転写することと、
   支持材料現像ステーションを使用して支持材料を前記中間転写面に静電的に転写することであって、前記造形材料が、前記支持材料よりも高い融点を有し、前記支持材料を静電的に転写すること及び前記造形材料を静電的に転写することが、前記造形材料及び前記支持材料の層を前記中間転写面に転写することと、
   前記中間転写面が転写定着ステーションを通過するのにともない前記層を受けるように配置された前記転写定着ステーションに前記中間転写面を通過させることと、
   前記中間転写面上の前記層に前記プラテンを接触させるように、前記中間転写面に対してプラテンを移動させることであって、前記プラテン上の前記層の独立した積層を連続的に形成するように前記転写定着ステーションにおいて前記中間転写面上の前記層の１つに前記プラテンが接触するたびに、前記中間転写面が前記造形材料及び前記支持材料の層を前記プラテンに転写することと
   を備える、方法。
8. さらに、支持材料除去ステーションを使用して、前記支持材料の融点よりも高いが前記造形材料の融点よりも低い温度まで前記独立した積層を加熱し、前記造形材料のみからなる３Ｄ構造を残すことを備える、請求項７に記載の方法。
9. さらに、前記転写定着ステーションにおいて直接加熱するように配置された表面ヒータを使用して前記転写定着ステーションにおいて前記中間転写面及び前記プラテンを加熱することを備える、請求項７に記載の方法。
10. さらに、前記層が前記熱にさらされた後に粘着性を有し、前記中間転写面から前記プラテン上の前記層への前記層の転写を促進する、請求項９に記載の方法。

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