JP2019528190A - ３次元印刷方法 - Google Patents

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Abstract

本願に開示されているのは：構築材料を適用し；構築材料の少なくとも一部上に、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤を適用し；そして構築材料を放射線に曝露し淡色融合剤組成物と接触している構築材料の部分を融合させて３Ｄオブジェクトの層を形成することを含む、３次元印刷方法である。やはり本願に開示されているのは、本願記載の３次元印刷方法によって得られた物品である。こうした物品は、コア融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料から作成されたコア基材；コア基材の表面上に適用され、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含む淡色融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料を含む第１の層；および第１の層の表面上に適用され、カラーインク組成物およびコア融合剤で、または淡色融合剤組成物カラーインク組成物で融合されたポリマー構築材料を含む第２の層を含んでいる。

Description

３次元（３Ｄ）印刷は、デジタルモデルから３次元の固体部材を作成するために使用される、付加印刷プロセスであってよい。３Ｄ印刷はしばしば、製品のラピッドプロトタイピング、金型の作成、および金型マスターの作成に用いられている。幾つかの３Ｄ印刷技術は付加的プロセスであると考えられるが、それはそれらが、連続する材料層の適用を伴うためである。これは、最終部材を生成するためにしばしば材料の除去に依拠するところの、在来の機械加工プロセスとは異なる。３Ｄ印刷に使用される材料はしばしば、硬化または溶融を包含するが、これらは幾つかの材料については、熱支援式の押し出しまたは焼結を用いて達成されてよく、また他の材料については、デジタル光投影技術を用いて達成されてよい。
本開示の例の特徴は、以下の詳細な説明および図面を参照することによって明らかとなるが、そこでは同様の参照符号は、恐らくは同じではないかも知れないが、類似した部材に対応されている。簡潔さのために、先に記載された機能を有する参照符号または特徴は、それらが現れる他の図面との関連では、説明されても説明されなくてもよい。
図１から図４は、本開示による３Ｄ印刷方法の例を示す流れ図である。図５は、本開示による３Ｄ印刷システムの例の単純化された等測図である。図６および図７は、本願に開示された３Ｄ印刷方法の例を使用して形成された部分および層の例の断面図である。
本開示は本願において：構築材料を適用し；構築材料の少なくとも一部上に、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含む淡色融合剤組成物を適用し；そして３Ｄオブジェクトの層を形成するために構築材料を放射線に曝露して淡色融合剤組成物と接触している構築材料の部分を融合することを含む、３次元印刷方法を参照している。本開示はまた、コア融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料から作成されたコア基材；コア基材の表面上に適用され、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料を含む第１の層；および第１の層の表面上に適用され、カラーインク組成物およびコア融合剤または淡色融合剤組成物カラーインク組成物で融合されたポリマー構築材料を含む第２の層を含んでなる、３次元印刷方法によって得られた物品をも参照している。
本願に開示された３次元（３Ｄ）印刷方法の例は、マルチジェットフュージョン（ＭＪＦ）技術を使用する。マルチジェットフュージョンに際しては、構築材料の層全体（構築材料粒子と称される場合もある）が放射線に曝露されるが、構築材料の選択された領域（幾つかの場合には層全体よりも小さい）が融合され、硬化されて３Ｄ部材（または３Ｄオブジェクトまたは物品）の層になる。融合剤は、構築材料の選択された領域と接触するように、選択的に堆積される。融合剤は、構築材料の層内へと浸透し、構築材料の外側表面上へと拡散することができる。この融合剤は放射線を吸収し、吸収した放射線を熱エネルギーへと変換することが可能であり、熱エネルギーは次いで、コア融合剤と接触する構築材料を溶融しまたは焼結させる。このことは構築材料の融合、結合、硬化などを生じさせ、３Ｄ部材（または３Ｄオブジェクトまたは物品）の層を形成させる。マルチジェットフュージョンで使用される融合剤は、可視光領域（４００ｎｍ〜７８０ｎｍ）において相当の吸収（例えば８０％）を有する傾向がある。
本願で開示される３次元印刷方法は、２つの異なる融合剤を使用することができる：淡色融合剤およびコア融合剤である。幾つかの例では、コア融合剤（幾つかの場合には、ブラック融合剤とも呼ばれる）の吸収は、３Ｄ印刷に際して融合を行うのに適切な熱を生じさせ、機械的一体性と比較的均一な機械的特性（例えば、強度、破断伸び、その他）を有する３Ｄ部材がもたらされる。しかしながらこの吸収は、強く着色された、例えば黒色の３Ｄ部材をもたらす結果にもなる。幾つかの他の例では、３Ｄ部材全体を構築するために、コア融合剤ではなく、淡色融合剤（ＬＴＦＡとも称される）の吸収が使用される。淡色融合剤のこの例は、金属酸化物ナノ粒子を含んでいる。淡色融合剤はプラズモン共鳴吸収剤であり、８００ｎｍから４０００ｎｍの範囲にある波長において吸収性を有し、また４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲にある波長において透過性を有する。
本願で使用するところでは、「吸収」とは、８００ｎｍから４０００ｎｍの範囲にある波長を有する放射線の少なくとも８０％が吸収されることを意味する。やはり本願で使用するところでは、「透過」とは、４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲にある波長を有する放射線の２０％またはそれ未満が吸収されることを意味する。この吸収性および透過性は、淡色融合剤が、それと接触している構築材料を融合させるのに十分な放射線を吸収することを許容する一方で、３Ｄ部材が白色となりまたは僅かに着色されるようにする。
本願に開示された方法およびシステムの他の例は、機械的一体性を備えたコア（最内層または領域）を有し、またカラー（すなわち、白色または黒以外の何らかの色）を有する外装（最外層または領域）を有する部材を構築するために、異なる融合剤の組み合わせ（例えば、コア融合剤および淡色融合剤）を使用する。
３Ｄ印刷方法
図１に示されているように、本開示は３次元（３Ｄ）印刷方法１００に関している。こうした方法は、３Ｄオブジェクトを生成するために、そしてより特定的には、カラー３Ｄオブジェクトを生成するために使用されてよい。こうした３Ｄオブジェクトは、幾つかの層から作成される。この方法１００は、構築材料を適用すること１０２を含んでいる。構築材料は、構築領域プラットフォーム上に適用されてよい。次いで、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤組成物が、構築材料の少なくとも一部の上に適用される１０４。淡色融合剤組成物は、インクジェット吐出装置で適用されてよい。構築材料は次いで放射線に曝露されて、淡色融合剤組成物と接触している構築材料の部分が融合される１０６。こうした融合工程は、最終的な３Ｄオブジェクトの一部となる第１の層を形成するために行われる。放射線は、電磁放射線であることができる。淡色融合剤組成物の適用は、構築材料の幾つかの部分上へと同時に行うことができ、そして放射線に対する曝露もまた、同時に行うことができる。
幾つかの他の例では、図２に示されているように、３次元（３Ｄ）印刷方法１１０は、放射線吸収剤および水性ビヒクルを含むコア融合剤組成物をポリマー構築材料の少なくとも別の部分の上に、同時にまたは逐次に適用すること１０５をさらに含む。淡色融合剤組成物およびコア融合剤組成物の両者はかくして同じ時間に、ポリマー構築材料の異なる部分へと適用することができる。構築材料は次いで放射線に曝露されて、淡色融合剤組成物および／またはコア融合剤組成物と接触している構築材料の部分が融合される１０６'。
さらに別の幾つかの例では、図３に示されているように、３次元（３Ｄ）印刷方法１２０は、カラーインク組成物を淡色融合剤組成物と同じ時間に、またはコア融合剤組成物と同じ時間に、構築材料の少なくとも一部上へと適用すること１０７をさらに含み；そして構築材料層は放射線に曝露されて、カラーインク組成物および淡色融合剤組成物と接触している、またはコア融合剤組成物と接触している構築材料の部分が融合される１０６''。さらに幾つかの別の例では、カラーインク組成物は淡色融合剤組成物と同時に、または同じ時間に、構築材料層の少なくとも一部の上に適用される。カラーインク組成物および融合剤組成物（単数または複数）（コア融合剤組成物または淡色融合剤組成物）と接触している構築材料は次いで融合されて、最終的な３Ｄオブジェクトの一部となるカラー（着色）層が形成される。こうしたカラー層は、そこに埋設されたインクジェットインクの着色剤を含むことになる。
さらに別の例では、図４に示されているように、３次元（３Ｄ）印刷方法１３０は、淡色融合剤組成物と構築材料により形成された層の上側に、カラーインク組成物を適用すること１０８をさらに含む。カラーインク組成物のそのような適用は、淡色融合剤組成物と接触している構築材料の一部の融合によって形成された層に対し、カラーを提供する。
こうした３次元（３Ｄ）印刷方法において、淡色融合剤またはコア融合剤は放射線の吸収を増大させ、吸収した放射線を熱エネルギーに変換し、そして接触している構築材料粒子に対する熱エネルギーの伝達を促進させる。１つの例において、淡色融合剤またはコア融合剤は、構築材料粒子の温度を粒子の融点または軟化点より高い温度へと十分に上昇させ、構築材料粒子の融合（例えば、焼結、結合、硬化、その他）が生ずることを許容する。電磁放射線に対する曝露は層を形成する。こうした層は、淡色融合剤と同時に、またはそれに続けて、カラーインク組成物がさらに適用された場合は、カラー層であってよい。適用された淡色融合剤またはコア融合剤を有していない構築材料の部分は、融合に十分なエネルギーを吸収しないことが理解されよう。
３Ｄ印刷システム
本願に記載の３次元印刷方法は、本願に記載の３次元印刷システムを使用して行われる。３Ｄ印刷システム２００のある例が図５に示されている。３Ｄ印刷システム２００は追加の部材を含んでよく、また本願に記載の部材の幾つかは除去しおよび／または改変してよいことが理解されよう。さらにまた、図５に示された３Ｄ印刷システム２００の部材は、縮尺通りのものでない場合があり、従って３Ｄ印刷システム２００は、本願に示されたのと異なる大きさおよび／または構成を有してよい。
印刷システム２００は、構築領域プラットフォーム２０２、構築材料粒子２０６を収容する構築材料供給部２０４、および構築材料分配器２０８を含んでいる。構築領域プラットフォーム２０２は、構築材料粒子２０６を構築材料供給部２０４から受け取る。構築領域プラットフォーム２０２は印刷システム２００と一体化されていてよく、または印刷システム２００中へと別個に挿入可能な部材であってよい。例えば、構築領域プラットフォーム２０２は、印刷システム２００とは別個に入手可能なモジュールであってよい。図示されている構築材料プラットフォーム２０２もまた１つの例であり、プラテン、製造／印刷ベッド、ガラスプレート、または他の構築表面といった、別の支持部材で置き換えてよい。
構築領域プラットフォーム２０２は、例えばｚ軸に沿って、矢印２１０により示された方向に移動されてよく、かくして構築材料粒子２０６はプラットフォーム２０２へと、または先に形成された部分層へと分配されてよい。１つの例では、構築材料粒子２０６が分配される場合、構築領域プラットフォーム２０２は、構築材料分配器２０８が構築材料粒子２０６をプラットフォーム２０２上に押し出して、その上に構築材料粒子２０６の実質的に均一な層を形成するのに十分なだけ前進するよう（例えば下向きに）、プログラムされてよい。構築領域プラットフォーム２０２はまた、例えば新たな部分が構築される場合に、当初の位置に戻るようにされてよい。構築材料供給部２０４は、構築材料粒子２０６を構築材料分配器２０８および構築領域プラットフォーム２０２の間に位置決めする、容器、ベッド、または他の表面であってよい。幾つかの例では、構築材料供給部２０４は表面を含んでよく、その上へと構築材料粒子２０６が、例えば構築材料供給部２０４の上方に配置された構築材料源（図示せず）から供給されてよい。構築材料源の例には、ホッパー、オーガーコンベア、またはその他が含まれてよい。加えて、または代替的に、構築材料供給部２０４は、貯蔵位置から構築領域プラットフォーム２０２上または先に形成された部分層の上へと展開するための位置へと、構築材料粒子２０６を提供、例えば動かすための機構（例えば搬送ピストン）を含んでよい。
構築材料分配器２０８は、例えばｙ軸に沿って、構築材料供給部２０４を越えそして構築領域プラットフォーム２０２を横切って、矢印２１１により示された方向に移動されてよく、構築材料粒子２０６の層が構築領域プラットフォーム２０２上に展開されるようにする。構築材料分配器２０８はまた、構築材料粒子２０６の展開に続いて、構築材料供給部２０４に隣接する位置へと戻るようにされてよい。構築材料分配器２０８は、ブレード（例えばドクターブレード）、ローラー、ローラーとブレードの組み合わせ、および／または構築材料粒子２０６を構築領域プラットフォーム２０２上に展開させることのできる任意の他のデバイスであってよい。例えば、構築材料分配器１８は、逆向きに回転するローラーであってよい。
図５に示されているように、印刷システム２００はまたインクジェット吐出装置２１４Ａをも含み、これは淡色融合剤組成物２１６の例を含んでいてよい。図２００に示されているように、印刷システム２００の幾つかの例は、少なくとも１つの追加のインクジェット吐出装置２１４Ｂおよび／または２１４Ｃを含んでよい。１つの例では、印刷システム２００はインクジェット吐出装置２１４Ｂを含んでおり、これはインクジェット吐出装置２１４Ａに加えて、コア融合剤組成物２１８を含んでよい。別の例では、印刷システム２００はインクジェット吐出装置２４Ｃを含んでおり、これはインクジェット吐出装置２４Ａに加えて、カラーインク組成物２３０を含んでよい。さらに別の例では、印刷システム２００は、インクジェット吐出装置２１４Ａに加えて、インクジェット吐出装置２１４Ｂおよび２１４Ｃの両者を含んでいる。
インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、構築領域プラットフォーム２０２を横切って、例えばｙ軸方向に、矢印２１２によって示された方向において走査されてよい。インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、例えばサーマルインクジェットプリントヘッド、ピエゾ圧電式プリントヘッドなどであってよく、構築領域プラットフォーム１２の幅の分だけ延在していてよい。インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの各々は図５において、単一の吐出装置（アプリケータ）として示されているが、インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃのそれぞれは、構築領域プラットフォーム２０２の幅にわたる複数のインクジェット吐出装置を含んでよいことが理解されよう。加えて、インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、複数のプリントバーに配置されていてよい。例えば、インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃが構築領域プラットフォーム２０２の幅にわたって延在していない構成においては、インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃはｘ軸に沿って走査されてよく、かくしてインクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃはそれぞれ、構築材料粒子２０６の層の大きな領域にわたって、融合剤２１６、コア融合剤２１８、およびカラーインクジェットインク２３０を堆積することができるようになる。インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃはかくして、インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃを構築領域プラットフォーム２０２に隣接して移動させて、本願に開示された方法（単数または複数）に従って、構築領域プラットフォーム１２上に形成された構築材料粒子２０６の層の所定の領域にそれぞれの流体２１６、２１８、および２３０を堆積するために、可動のＸＹステージまたは平行移動キャリッジ（その何れも図示されていない）に取着させてよい。インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、複数のノズル（図示せず）を含んでよく、それらを通して組成物２１６、２１８、および２３０がそれぞれ噴射される。
インクジェット吐出装置２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃはそれぞれ、淡色融合剤組成物２１６、コア融合剤組成物２１８、およびカラーインク組成物２３０の液滴を、約３００ドット毎インチ（ＤＰＩ）から約１２００ＤＰＩの範囲にある解像度で配給する。他の例では、吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、それぞれの流体２１６、２１８、および２３０の液滴を、より高い解像度またはより低い解像度で配給してよい。液滴の速度は、約５ｍ／ｓから約２４ｍ／ｓの範囲にあってよく、そして噴射周波数は約１ｋＨｚから約１００ｋＨｚの範囲にあってよい。１つの例では、各々の液滴は約１０ピコリットル（ｐｌ）毎液滴の程度であってよいが、より大きな液滴サイズまたはより小さな液滴サイズが使用されてよいことも考慮されている。幾つかの例では、インクジェット吐出装置２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃは、流体２１６、２１８、および２３０のそれぞれを可変サイズの液滴で配給することが可能である。
上述した物理的要素の各々は、印刷システム２００のコントローラ２４０に対して接続されて作動してよい。コントローラ２４０は、構築領域プラットフォーム２０２、構築材料供給部２０４、構築材料分配器２０８、およびインクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの動作を制御してよい。１つの例として、コントローラ２４０はアクチュエータ（図示せず）を制御して、３Ｄ印刷システム２００の部材の種々の動作を制御してよい。コントローラ２４０は、コンピューティング装置、半導体ベースのマイクロプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、および／または別のハードウェア装置であってよい。図示していないが、コントローラ２４０は３Ｄ印刷システム２００の部材に対して、通信ラインを介して接続されていてよい。
コントローラ２４０は、３Ｄ部材を生成する物理的要素を制御するために、データを操作し変換するが、データはプリンターのレジスタおよびメモリ内で物理（電子）量として表されてよい。かくして、コントローラ２４０は、データストレージ２４２と通信状態にあるものとして描かれている。データストレージ２４２は、３Ｄ印刷システム１０によって印刷される３Ｄ部材に関するデータを含んでよい。構築材料粒子２０６、淡色融合剤２１６、コア融合剤２１８、カラーインク２３０、その他の選択的な配給のためのデータは、形成される３Ｄ部材のモデルから誘導されてよい。例えばデータは、インクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃが淡色融合剤２１６、コア融合剤２１８、カラーインクジェットインク２３０を堆積する、構築材料粒子２０６の各層上の位置を含んでよい。
淡色融合剤２１６またはコア融合剤２１８が、構築材料２０６の特定の部分（単数または複数）に選択的に適用された後に、構築材料の層全体が電磁放射線に曝露される。電磁放射線は、放射線源２４４、２４４から放出される。電磁放射線が適用される時間の長さ、すなわちエネルギー曝露時間は、例えば：放射線源２４４、２４４の特性；構築材料粒子２０６の特性；および／または淡色融合剤２１６またはコア融合剤２１８の特性の１つまたはより多くに依存してよい。
図５に示されているように、印刷システム１０はまた、放射線源２４４、２４４'を含んでよい。幾つかの例では、放射線源２４４は、構築材料プラットフォーム２０２に関して固定された位置にあってよい。他の例では、放射線源２４４'は、淡色融合剤２１６および／またはコア融合剤２１８が適用された直後に、構築材料粒子２０６の層を曝露するように配置されてよい。図１に示された例では、放射線源３８'はインクジェット吐出装置（単数または複数）２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃの側部に対して取り付けられており、これはパターン化および加熱を単一のパスで行うことを可能にする。放射線源２４４、２４４'は、約８００ｎｍから約１ｍｍの範囲にある波長を有する電磁放射線を放出してよい。１つの例として、電磁放射線は約８００ｎｍから約２μｍの範囲にあってよい。別の例として、電磁放射線は、最大強度が約１１００ｎｍの波長にある黒体放射線であってよい。放射線源２４４、２４４'は、ＩＲまたは近ＩＲ硬化ランプ、ＩＲまたは近ＩＲ発光ダイオード（ＬＥＤ）、または所望のＩＲまたは近ＩＲ電磁放射波長を有するレーザーといった、赤外（ＩＲ）または近赤外光源であってよい。放射線源２４４、２４４は、ランプ／レーザー駆動装置、入力／出力温度コントローラ、および温度センサへと接続されて作動するが、これらは集合的に放射システム部材４０として示されている。放射システム部材２４６は協働して、放射線源２４４、２４４'を制御してよい。温度の処方箋（例えば放射線曝露率）は、入力／出力温度コントローラへと提示されてよい。加熱に際しては、温度センサが構築材料粒子２０６の温度を検出してよく、この温度測定値は入力／出力温度コントローラへと伝達されてよい。例えば、加熱された領域に関連する温度計は、温度フィードバックを提供することができる。入力／出力温度コントローラは、処方箋とリアルタイム測定値の間の相違に基づいて、放射線源２４４、２４４'の電力設定点を調節してよい。これらの電力設定点は、ランプ／レーザー駆動装置へと送られ、駆動装置は適切なランプ／レーザー電圧を放射線源２４４、２４４'に送る。これは放射システム部材２４６の１つの例であり、他の放射線源制御システムを使用してもよいことが理解されよう。例えば、コントローラ２４０は放射線源２４４、２４４'を制御するように構成されてよい。
３次元印刷方法は：構築材料２０６を適用し；構築材料２０６の少なくとも一部上に、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤２１６の組成物を適用し；そして構築材料を放射線に曝露して淡色融合剤２１６組成物と接触している構築材料の部分を融合させ、最終的な３Ｄオブジェクトまたは物品の一部となる層を形成することを含んでいる。
幾つかの例では、３次元印刷方法において、放射線吸収剤および水性ビヒクルを含有するコア融合剤組成物が、同時にまたは逐次に、ポリマー構築材料の少なくとも別の部分の上に適用される。幾つかの他の例では、３次元印刷方法において、カラーインク組成物が淡色融合剤組成物と同時に、または／およびコア融合剤組成物と同時に適用される。さらに幾つかの他の例では、３次元印刷方法は、淡色融合剤組成物と構築材料により形成された層の上に、カラーインク組成物を適用することをさらに含んでいる。
構築材料粒子２０６の層は、構築領域プラットフォーム２０２上に適用される。前述したように、構築材料供給部２０４は構築材料粒子を、それらが構築領域プラットフォーム２０２上へと展開される準備のできた位置へと供給してよく、そして構築材料分配器２０８は供給された構築材料粒子２０６を構築領域プラットフォーム２０２上へと展開してよい。コントローラ２４０は、構築材料供給制御命令を実行して、構築材料粒子２０６を適切に位置決めするように構築材料供給部を制御してよく、そして展開制御命令を実行して構築材料分配器２０８を制御し、供給された構築材料粒子を構築領域プラットフォーム上へと展開して、構築材料粒子２０６の層が形成されるようにする。層が適用された後に、淡色融合剤２１６および／またはコア融合剤２１８が層９４にある構築材料粒子２０６の部分（単数または複数）上へと選択的に適用されて、構築材料粒子の層全体が電磁放射線に曝露される。この例において、淡色融合剤コア融合剤２１８は部分（単数または複数）において放射線の吸収を増大させ、吸収された放射線を熱エネルギーへと変換し、そしてそれと接触している構築材料粒子２０６に対する熱温度の伝達を促進させる。１つの例では、淡色融合剤および／またはコア融合剤２１８は部分のおける構築材料粒子の温度を粒子１６の融点または軟化点を超えて十分に上昇させ、構築材料粒子の融合（例えば、焼結、結合、硬化、その他）が行われることを許容する。電磁放射線に対する曝露は、最終的な３Ｄオブジェクトまたは物品の第１の層の部分を形成させる。適用された融合剤を何ら有していない構築材料の部分は、融合するのに十分なエネルギーを吸収しないことが理解されよう。
層が形成された後、その上には付加的な層（単数または複数）を形成して、３Ｄ部材の例を作成してよい。例えば、他の層を形成するためには、付加的なポリマー構築材料を形成された層の上に適用してよい。次いで融合剤が、形成される層の断面パターンに従って、付加的な構築材料粒子の少なくとも一部の上に、選択的に適用される。付加的なポリマー構築材料粒子の適用、淡色融合剤または融合剤の選択的な適用、および電磁放射線の曝露は、所定のサイクル数だけ繰り返されてよく、最終的な３Ｄオブジェクトまたは物品が生成される。幾つかの例では、最初の層が形成された後に、淡色融合剤２１６およびカラーインク２３０が、構築材料粒子２０６の幾つかの部分上に選択的に適用される。淡色融合剤およびカラーインクジェットインクは、形成されるカラー層の断面のパターンでもって、選択的に適用することができる。
淡色融合剤組成物
淡色融合剤（ＬＴＦＡ）組成物２１６は、水性の噴射可能な組成物であり、金属酸化物ナノ粒子；両性イオン性安定剤；界面活性剤；および水性ビヒクルを含んでいる。淡色融合剤組成物は金属酸化物ナノ粒子を含み、これは融合剤に透明、不透明、または淡青色を与えうる。淡色融合剤は、その化学的組成およびその最終的な色に起因して、コア融合剤またはブラック融合剤とは異なっている。淡色融合剤組成物２１６は、プラズモン共鳴吸収剤として作用する金属酸化物ナノ粒子を含む。金属酸化物ナノ粒子（プラズモン共鳴吸収剤）は、淡色融合剤組成物が８００ｎｍから４０００ｎｍの範囲にある波長で放射線を吸収することを可能にし、このことは淡色融合剤組成物が、構築材料粒子が融合するのに十分な放射線を熱エネルギーに変換することを可能にする。プラズモン共鳴吸収剤はまた、淡色融合剤組成物が４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲にある波長で透明性を有することを許容するが、このことはこの剤で形成された３Ｄ部材または層が白色となり、または僅かに着色されることを可能にする。用語「淡色」は本願において、融合剤を「コア」融合剤に対置して定義するために使用されている。「淡色」は、それを含有する部分に、その吸光範囲（４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲にある波長においてほぼ透明）に関して「色味の少ない」カラーをもたらす。逆に、放射線吸収剤を含有することから本願ではブラック融合剤として参照されることもある「コア」融合剤は、それを含有する部分に、含まれている着色剤の吸光度に関して濃いカラーをもたらす。この着色剤は、任意の赤外光吸収性着色剤であることができる（そしてブラックを反射するためブラックカラーであることができる）。
金属酸化物ナノ粒子
金属酸化物ナノ粒子はプラズモン共鳴吸収剤であり、８００ｎｍから４０００ｎｍの範囲にある波長で吸収性を有し、そして４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲にある波長で透過性を有する。本願で使用するところでは、「吸収性」は、８００ｎｍから４０００ｎｍの範囲にある波長を有する放射線の少なくとも８０％が吸収されることを意味する。やはり本願で使用するところでは、「透過性」は、４００ｎｍから７８０ｎｍの範囲にある波長を有する放射線の２０％またはそれ未満が吸収されることを意味する。この吸収性および透過性は、淡色融合剤が十分な放射線を吸収して、それと接触している構築材料を融合させる一方で、３Ｄ部材が白色または僅かに着色されるようにすることを許容する。金属酸化物ナノ粒子は淡色融合剤それ自体として、すなわち淡色融合剤（ＬＴＦＡ）組成物２１６に対して特定の性質をもたらす特定の化合物であると考えることができる。
淡色融合剤組成物の一部である金属酸化物ナノ粒子は、式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭははアルカリ金属であり、ｍは０より大きく１より小さく、Ｍ'は任意の金属であり、そしてｎは０より大きく４より小さいかまたは等しい。金属酸化物ナノ粒子は、淡色融合剤組成物中の分散物である。本願で使用するところでは、用語「分散物」は２相系を参照しており、ここで一方の相は、バルク物質、すなわち液体ビヒクル全体に分散された、微細に分割された金属酸化物粒子からなっている。金属酸化物ナノ粒子は分散相または内部相であり、バルク物質は連続相または外部相（液体ビヒクル）である。本願で開示するところでは、液体媒体は水性液体媒体であり、すなわち水を含んでいる。
金属酸化物ナノ粒子は式（１）：ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭはアルカリ金属であり、ｍは０より大きく１より小さく、Ｍ'は任意の金属であり、そしてｎは０より大きく４より小さいかまたは等しい。式（１）によれば、Ｍはアルカリ金属であり、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、またはこれらの混合物であることができる。実際上、何らかの理論と結び付いたものではないが、こうした化合物はＮＩＲ光（約７５０ｎｍから約１４００ｎｍの間の波長を有する）の十分な吸収を行う一方で、可視光（約３８０ｎｍから約７５０ｎｍの間の波長を有する）の高い透過性を保持すると考えられる。
幾つかの例では、ナノ粒子は赤外光を、約７５０ｎｍから約２３００ｎｍの範囲で吸収する。幾つかの他の例では、ナノ粒子は、赤外光を約７８０ｎｍから約１４００ｎｍの範囲で吸収する。さらに幾つかの別の例では、ナノ粒子は、赤外光を約７８０ｎｍから約２３００ｎｍの範囲で吸収する。この金属酸化物ナノ粒子はまた赤外光を、約７８０ｎｍから約２３００ｎｍの範囲、または約７９０ｎｍから約１８００ｎｍ、または約８００ｎｍから約１５００ｎｍ、または約８１０ｎｍから約１２００ｎｍ、または約８２０ｎｍから約１１００ｎｍ、または約８３０ｎｍから約１０００ｎｍの範囲において吸収することができる。金属酸化物は、ＩＲ吸収性無機ナノ粒子であることができる。
淡色融合剤組成物に存在する金属酸化物ナノ粒子は、式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有する。この式（１）において、Ｍはアルカリ金属である。幾つかの例では、Ｍはリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、またはこれらの混合物である。幾つかの他の例では、Ｍはセシウム（Ｃｓ）である。式（１）において、Ｍ'は任意の金属である。幾つかの例では、Ｍ'はタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｂ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、またはこれらの混合物。である。幾つかの他の例では、Ｍ'はタングステン（Ｗ）である。式（１）において、ｍは０より大きく１より小さい。幾つかの例では、ｍは０.３３であることができる。式（１）において、ｎは０より大きく４より小さいかまたは等しい。幾つかの例では、ｎは０より大きく、そして３より小さいかまたは等しいことができる。幾つかの例では、本開示のナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭはタングステン（Ｗ）、ｎは３、そしてＭはリチウム（Ｌｉ）ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、またはこれらの混合物である。ナノ粒子はかくして、式ＭｍＷＯ３を有するタングステンブロンズナノ粒子である。
幾つかの他の例では、金属酸化物ナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有するセシウムタングステンナノ粒子であり、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）、ｍは０.３３、Ｍ'はタングステン（Ｗ）、そしてｎは０より大きく、そして３より小さいかまたは等しい。１つの例では、金属酸化物ナノ粒子は一般式ＣｓｘＷＯ３を有するセシウムタングステン酸化物ナノ粒子であり、ここで０＜ｘ＜１である。セシウムタングステン酸化物ナノ粒子は、分散物に対して薄い青色を与えてよい。色の濃さは少なくとも部分的には、分散物中にあるセシウムタングステン酸化物ナノ粒子の量に依存してよい。
幾つかの例では、金属酸化物粒子は、約０.０１ｎｍから約４００ｎｍ、または約０.１ｎｍから約３５０ｎｍ、または約０.５ｎｍから約３００ｎｍ、または約０.７ｎｍから約２５０ｎｍ、または約０.８ｎｍから約２００ｎｍ、または約０.９ｎｍから約１５０ｎｍ、または約１ｎｍから約１００ｎｍ、または約１ｎｍから約９０ｎｍ、または約１ｎｍから約８０ｎｍ、または約１ｎｍから約７０ｎｍ、または約１ｎｍから約６０ｎｍ、または約２ｎｍから約５０ｎｍ、または約３ｎｍから約４０ｎｍ、または約３ｎｍから約３０ｎｍ、または約３から約２０ｎｍ、または約３から約１０ｎｍの直径を有しうる。より特定的な例においては、金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径（例えば体積加重平均粒径）は、約１ｎｍから約４０ｎｍの範囲にあってよい。幾つかの例では、金属酸化物ナノ粒子の平均粒子径は、約１ｎｍから約１５ｎｍまたは約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲にあってよい。粒子径範囲の上限（例えば約３０ｎｍから約４０ｎｍ）はより望ましいものではないが、それはそうした粒子は安定化させるのがより困難だからである。幾つかの例では、金属酸化物ナノ粒子は淡色融合剤組成物中に、約１重量％から約２０重量％（淡色融合剤組成物の合計重量％に基づいて）の範囲にある量で存在してよい。
両性イオン性安定剤
金属酸化物ナノ粒子を含む淡色融合剤組成物はまた、両性イオン性安定剤をも含有する。両性イオン性安定剤は、分散物の安定性を改善させうる。両性イオン性安定剤は全体として中性の電荷を有しているが、分子の少なくとも１つの領域は正電荷を有し（例えばアミノ基）、そして分子の少なくとも１つの他の領域は負電荷を有している。金属酸化物ナノ粒子は、僅かに負の電荷を有してよい。両性イオン性安定剤分子は、両性イオン性安定剤分子の正の領域が金属酸化物ナノ粒子に最も近接し、両性イオン性安定剤分子の負の領域が金属酸化物ナノ粒子から最も遠いようにして、僅かに負の金属酸化物ナノ粒子の周囲に配向してよい。このとき、両性イオン性安定剤分子の負の領域の負電荷は、金属酸化物ナノ粒子を相互に反発させてよい。両性イオン性安定剤分子は金属酸化物ナノ粒子の周囲に保護層を形成してよく、粒子同士が相互に直接接触するのを防止し、および／または粒子表面の間の距離を増大させる（例えば約１ｎｍから約２ｎｍの範囲にある距離だけ）。かくして両性イオン性安定剤は、金属酸化物ナノ粒子が分散物中で凝集し、および／または沈降するのを防止してよい。適切な両性イオン性安定剤の例には、Ｃ２からＣ８のベタイン、１００ｇの水中に少なくとも１０ｇの溶解度を有するＣ２からＣ８のアミノカルボン酸、タウリン、およびこれらの組み合わせが含まれる。Ｃ２からＣ８のアミノカルボン酸の例には、βアラニン、γアミノ酪酸、グリシン、およびこれらの組み合わせが含まれる。
両性イオン性安定剤は淡色融合剤組成物中に、約２重量％から約３５重量％（淡色融合剤組成物の合計重量％に基づいて）の範囲にある量で存在してよい。両性イオン性安定剤がＣ２からＣ８のベタインである場合、Ｃ２からＣ８のベタインは、淡色融合剤組成物の合計重量％の約８重量％から約３５重量％の範囲にある量で存在してよい。両性イオン性安定剤がＣ２からＣ８のアミノカルボン酸である場合、Ｃ２からＣ８のアミノカルボン酸は、淡色融合剤組成物の合計重量％の約２重量％から約２０重量％の範囲にある量で存在してよい。両性イオン性安定剤がタウリンである場合、タウリンは、淡色融合剤組成物の合計重量％の約２重量％から約３５重量％の範囲にある量で存在してよい。両性イオン性安定剤は金属酸化物ナノ粒子および水に対して、水中でナノ粒子を粉砕して、淡色融合剤組成物の一部となる分散物を形成する前、間、または後に添加してよい。
１つの例において、本願に開示する淡色融合剤組成物は、金属酸化物ナノ粒子、両性イオン性安定剤、界面活性剤、および液体ビヒクルを含む。別の例では、淡色融合剤組成物は、金属酸化物ナノ粒子、両性イオン性安定剤、共溶媒、界面活性剤、および残部の水を含む。さらに別の例では、淡色融合剤組成物は、添加剤のような付加的な成分を含んでよい。本願で使用するところでは、用語「液体ビヒクル」および「ビヒクル」は、金属酸化物ナノ粒子および両性イオン性安定剤が入れられて淡色融合剤組成物を形成するところの、液体流体を参照してよい。本開示の淡色融合剤組成物セットについては、種々様々な液体ビヒクルが使用されてよい。ビヒクルは水を単独で、または各種の追加成分との組み合わせで含んでよい。こうした追加成分の例には、共溶媒、界面活性剤、抗微生物剤、抗コゲーション剤、および／またはキレート剤が含まれてよい。
淡色融合剤組成物の液体ビヒクルは界面活性剤をも含んでよい。界面活性剤は、約０.１重量％から約４重量％（淡色融合剤組成物の合計の重量％を基準とする）の範囲にある量で存在してよい。適切な界面活性剤の例はノニオン性界面活性剤である。幾つかの特定的な例には、アセチレン系ジオールの化学的性質に基づく自己乳化性の非イオン性湿潤剤（例えばエアープロダクツ社製のＳｕｒｆｙｎｏｌ登録商標ＳＥＦ）、ノニオン性フルオロ界面活性剤（例えば以前はＺｏｎｙｌ ＦＳＯとして知られていた、デュポン社製のＣａｐｓｔｏｎｅ登録商標フルオロ界面活性剤）、およびこれらの組み合わせが含まれる。他の例では、界面活性剤はエトキシ化された低発泡性の湿潤剤（例えばエアープロダクツ社製のＳｕｒｆｙｎｏｌ登録商標４４０またはＳｕｒｆｙｎｏｌ登録商標ＣＴ−１１１）またはエトキシ化された湿潤剤および分子消泡剤（例えばエアープロダクツ社製のＳｕｒｆｙｎｏｌ登録商標４２０）である。さらに他の適切な界面活性剤には、非イオン性湿潤剤および分子消泡剤（例えばエアープロダクツ社製のＳｕｒｆｙｎｏｌ登録商標１０４Ｅ）、または水溶性ノニオン性界面活性剤（例えばダウケミカル社製のＴｅｒｇｉｔｏｌ登録商標ＴＭＮ−６、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ登録商標１５Ｓ７、およびＴｅｒｇｉｔｏｌ登録商標１５Ｓ９）が含まれる。幾つかの例では、アニオン性界面活性剤をノニオン性界面活性剤と組み合わせて使用してよい。適切なアニオン性界面活性剤の１つは、アルキルジフェニルオキシドジスルホネート（例えばダウケミカル社製のＤｏｗｆａｘ登録商標８３９０およびＤｏｗｆａｘ登録商標２Ａ１）である。幾つかの例では、親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）が１０未満の界面活性剤を使用することが望ましくありうる。
ビヒクルは共溶媒（単数または複数）を含んでよい。ビヒクルに添加してよい共溶媒の幾つかの例には、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリジノン、２−ピロリジノン、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，５−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、トリプロピレングリコールメチルエーテル、エトキシ化グリセロール−１（ＬＥＧ−１）、およびこれらの組み合わせが含まれる。単一の共溶媒を使用する場合も、共溶媒の組み合わせを使用する場合も、淡色融合剤組成物中の共溶媒（単数または複数）の合計量は、淡色融合剤組成物の合計の重量％を基準として、約２重量％から約８０重量％の範囲にあってよい。
幾つかの例では、液体ビヒクルはまた、１つまたはより多くの添加剤を含んでよい。その添加剤は抗コゲーション剤、キレート剤、抗微生物剤、またはこれらの組み合わせであってよい。添加剤の量は添加剤の種類に応じて変化してよいが、一般には添加剤は淡色融合剤組成物中に、約０.０１重量％から約２０重量％（淡色融合剤組成物の合計の重量％を基準とする）の範囲にある量で存在してよい。
抗コゲーション剤が淡色融合剤組成物中に含まれてよい。コゲーションは、サーマルインクジェットプリントヘッドの加熱要素上への、乾燥した淡色融合剤組成物の成分の堆積物を示す。抗コゲーション剤（単数または複数）は、コゲーションの蓄積防止を補助するために含有される。適切な抗コゲーション剤の例には、オレス−３−リン酸（例えばクロダ社からＣｒｏｄａｆｏｓ登録商標Ｏ３ＡまたはＣｒｏｄａｆｏｓ登録商標Ｎ−３酸として市販されている）、またはオレス−３−リン酸と低分子量（例えば＜５０００）のポリアクリル酸ポリマーの組み合わせが含まれる。単一の抗コゲーション剤を使用する場合も、抗コゲーション剤の組み合わせを使用する場合も、淡色融合剤組成物中の抗コゲーション剤（単数または複数）の合計量は、約０.１重量％から約０.２重量％（淡色融合剤組成物の合計の重量％を基準とする）の範囲にあってよい。
液体ビヒクルはまた、キレート剤を含んでよい。キレート剤は淡色融合剤組成物中に、重金属不純物の有害な影響を排除するために含められてよい。適切なキレート剤の例には、エチレンジアミン４酢酸ジナトリウム（ＥＤＴＡ−Ｎａ）、エチレンジアミン４酢酸（ＥＤＴＡ）、およびメチルグリシン２酢酸（例えばＢＡＳＦ社のＴｒｉｌｏｎ登録商標Ｍ）が含まれる。単一のキレート剤を使用する場合も、キレート剤の組み合わせを使用する場合も、淡色融合剤組成物中のキレート剤（単数または複数）の合計量は、淡色融合剤組成物の合計の重量％を基準として０重量％から約２重量％の範囲にあってよい。
液体ビヒクルはまた、抗微生物剤を含んでよい。適切な抗微生物剤には、殺生物剤および抗菌剤が含まれる。例示的な抗微生物剤には、Ｎｕｏｓｅｐｔ登録商標（アシュランド社）、Ｖａｎｃｉｄｅ登録商標（バンダービルト社）、Ａｃｔｉｃｉｄｅ登録商標Ｂ２０およびＡｃｔｉｃｉｄｅ登録商標Ｍ２０（ソーケミカルズ社）、およびこれらの組み合わせが含まれてよい。１つの例では、淡色融合剤組成物は抗微生物剤の合計量を約０.１重量％から約１重量％（淡色融合剤組成物の合計の重量％を基準とする）の範囲で含んでよい。本願に開示する幾つかの例では、淡色融合剤組成物のビヒクルはまた、追加の分散剤（例えばルブリゾール社のＣａｒｂｏｓｐｅｒｓｅ登録商標Ｋ−７０２８ポリアクリレートのような低分子量（例えば＜５０００）ポリアクリル酸ポリマー）、保存剤、噴射性添加剤、およびその他を含んでよい。
コア融合剤組成物
コア融合剤２１８（またはブラック融合剤）は、噴射可能な組成物であるコア融合剤またはブラック融合剤組成物は、水性の噴射可能な組成物であり、放射線吸収剤（すなわち活性材料）および水性ビヒクルを含んでいる。コア融合剤２１８の例は、放射線吸収剤（すなわち活性材料）を含む水性分散物である。コア融合剤中における活性材料の量は、その活性材料がどの程度吸収性であるかに依存してよい。１つの例では、コア融合剤は活性材料を含んでよく、コア融合剤で形成される３Ｄ部材層中に活性材料が少なくとも０.０１重量％含まれるのに十分な量で適用されてよい。このような少ない量であっても、ブラックカラーの部分層を作成可能である。コア融合剤は、可視領域（４００ｎｍから７８０ｎｍ）において相当の吸収（例えば８０％）を有する傾向にある。この吸収は、３Ｄ印刷に際して融合を行うのに適切な熱を発生させ、これによって、機械的一体性および比較的一様な機械的特性（例えば、強度、破断伸び、その他）を有する３Ｄ部材が導かれる。放射線吸収剤は、水性ビヒクル中における材料の分散物である。本願で使用するところでは、用語「分散物」は２相系を参照しており、ここで一方の相は、バルク物質、すなわち液体ビヒクル全体に分散された、微細に分割された放射線吸収剤からなっている。放射線吸収剤は分散相または内部相であり、バルク物質は連続相または外部相（液体ビヒクル）である。本願で開示するところでは、液体媒体は水性液体媒体であり、すなわち水を含んでいる。
活性材料、すなわち放射線吸収剤は、ブラックである、任意の赤外線吸収性着色剤であってよい。かくして、コア融合剤組成物は、本願でブラック融合剤と称されてよい。１つの例では、活性材料、すなわち放射線吸収剤は、近赤外線吸収剤である。ファブリカラー社、イーストマンコダック社、または山本化成社によって製造された、任意の近赤外線吸収ブラック着色剤を使用してよい。幾つかの例では、コア融合剤またはブラック融合剤組成物は、近赤外光吸収剤および水性ビヒクルを含んでいる。
幾つかの例では、活性材料、すなわち放射線吸収剤は、カーボンブラック顔料または近赤外線吸収性染料である。幾つかの他の例では、活性材料、すなわち放射線吸収剤は、カーボンブラック顔料である；そしてコア融合剤組成物は、カーボンブラックを活性材料として含有するインク配合物であってよい。このインク配合物の例は商業的には、ＣＭ９９７Ａ、５２０６４５８、Ｃ１８９２８、Ｃ９３８４８、Ｃ９３８０８、その他として知られており、これらはすべて、エイチピー社から入手可能である。さらに幾つかの他の例では、コア融合剤は、活性材料として近赤外線吸収性染料を含むインク配合物であってよい。
コア融合剤組成物は水性配合物であり（すなわち残部の水を含んでいる）、前に列挙した共溶媒、ノニオン性界面活性剤、殺生物剤、および／または抗コゲーション剤の任意のものを含んでよい。コア融合剤組成物は、先に定義したような水性ビヒクルを含んでいる。コア融合剤組成物の１つの例では、共溶媒はコア融合剤組成物の合計重量％の約１重量％から約６０重量％の範囲の量で存在し、ノニオン性界面活性剤はコア融合剤組成物の合計重量％の約０.５重量％から約１.５重量％の範囲の量で存在し、殺生物剤はコア融合剤組成物の合計重量％の約０.１重量％から約５重量％の範囲の量で存在し、および／または抗コゲーション剤はコア融合剤組成物の合計重量％に基づいて約０.１重量％から約５重量％の範囲の量で存在する。コア融合剤組成物の幾つかの例はまた、ｐＨ調節剤を含んでよく、これは剤のｐＨを制御するために使用される。例えば、０重量％から約２重量％（コア融合剤組成物の合計重量％に基づき）のｐＨ調節剤を使用可能である。
カラーインク組成物
カラーインク組成物２３０は、着色剤、分散剤／分散性添加剤、共溶媒、および水を含むことができる。カラーインク組成物２３０は水性インクジェット組成物である。幾つかの場合には、カラーインク組成物はこれらの成分を含み、他の成分を何も含まない。他の場合には、カラーインク組成物はさらに、抗コゲーション剤、殺生物剤、バインダー、およびこれらの組み合わせを含んでよい。
カラーインク組成物の着色剤は、白色以外のカラーを有する顔料および／または染料である。白色以外のカラーの例には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック、その他が含まれる。幾つかの場合には、カラーインクの着色剤は、赤外線波長に対して透過性であってよい。ＩＲ透過性着色剤の例には、アシッドイエロー２３（ＡＹ２３）、ＡＹ１７、アシッドレッド５２（ＡＲ５２）、ＡＲ２８９、およびリアクティブレッド１８０（ＲＲ１８０）が含まれる。他の場合には、カラーインク組成物の着色剤は、赤外線波長に対して完全には透過性でないが、それと接触している構築材料粒子を満足に加熱するのに十分な放射線を吸収するものではない。例えば、カラーインク組成物の着色剤は、可視光波長の幾らかと、赤外線波長の幾らかを吸収してよい。こうした着色剤の幾つかの例には、ダイレクトブルー１９９（ＤＢ１９９）およびピグメントブルー１５：３（ＰＢ１５：３）のようなシアン着色剤が含まれる。
カラーインク組成物はまた分散助剤をも含み、これは着色剤をカラーインク組成物全体にわたって均一に分散させるのを助け、また構築材料粒子上でのインク２３０の濡れを助ける。融合剤について本願で記載した任意の分散助剤を、カラーインク組成物において使用してよい。分散助剤はカラーインク組成物中に、着色剤と同様の量で存在してよい。
白色でない着色剤および分散助剤に加えて、カラーインク組成物は融合剤と同様の成分（例えば、共溶媒（単数または複数）、抗コゲーション剤（単数または複数）、殺生物剤（単数または複数）、水、その他）を含んでよい。カラーインク組成物はまた、アクリルラテックスバインダーのようなバインダーをも含んでよく、これはスチレン、アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、およびブチルメタクリレートの任意の２つまたはより多くのコポリマーであってよい。カラーインク組成物の幾つかの例はまた、湿潤剤および潤滑剤（例えば、リポケミカル社のＬｉｐｏｎｉｃ登録商標ＥＧ−１（ＬＥＧ−１））、キレート剤（例えば、エチレンジアミン４酢酸２ナトリウム（ＥＤＴＡ−Ｎａ））のような他の添加剤、および／またはバッファを含んでもよい。
顔料系のカラーインク組成物の例は、約１重量％から約１０重量％の顔料（単数または複数）、約１０重量％から約３０重量％の共溶媒（単数または複数）、約１重量％から約１０重量％の分散助剤（単数または複数）、０.０１重量％から約１重量％の抗コゲーション剤（単数または複数）、約０.１重量％から約５重量％のバインダー（単数または複数）、約０.０５重量％から約０.１重量％の殺生物剤（単数または複数）、および残部の水を含んでよい。染料系のカラーインク組成物の例は、約１重量％から約７重量％の染料（単数または複数）、約１０重量％から約３０重量％の共溶媒（単数または複数）、約１重量％から約７重量％の分散助剤（単数または複数）、０.０５重量％から約０.１重量％のキレート剤（単数または複数）、約０.００５重量％から約０.２重量％のバッファ（単数または複数）、約０.０５重量％から約０.１重量％の殺生物剤（単数または複数）、および残部の水を含んでよい。
カラーインク組成物の幾つかの例は、Ｃ１８９３Ａ（シアン）、Ｃ１９８４Ａ（マゼンタ）、およびＣ１９８５Ａ（イエロー）；またはＣ４８０１Ａ（シアン）、Ｃ４８０２Ａ（マゼンタ）、およびＣ４８０３Ａ（イエロー）のような、シアン、マゼンタ、およびイエローインクのセットを含んでおり；これらはすべてヒューレット−パッカード社から入手可能である。他の商業的に入手可能なカラーインクには、Ｃ９３８４Ａ（プリントヘッドＨＰ７２）、Ｃ９３８３Ａ（プリントヘッドＨＰ７２）、Ｃ４９０１Ａ（プリントヘッドＨＰ９４０）、およびＣ４９００Ａ（プリントヘッドＨＰ９４０）が含まれる。
構築材料
構築材料２０６は材料の粒子であり、ポリマー構築材料であってよい。本願で使用するところでは、用語「ポリマー構築材料」は、結晶性または半結晶性のポリマー粒子、またはポリマーとセラミックから構成された複合粒子を参照してよい。粒子はいずれも、粉体の形態であってよい。半結晶性のポリマーの例には、５℃よりも広い大きな処理ウィンドウ（すなわち、融点と再結晶化温度の間の温度範囲）を有する、半結晶性熱可塑性材料が含まれうる。半結晶性熱可塑性材料の幾つかの特定的な例には、ポリアミド（ＰＡ）（例えばＰＡ１１／ナイロン１１、ＰＡ１２／ナイロン１２、ＰＡ６／ナイロン６、ＰＡ８／ナイロン８、ＰＡ９／ナイロン９、ＰＡ６６／ナイロン６６、ＰＡ６１２／ナイロン６１２、ＰＡ８１２／ナイロン８１２、ＰＡ９１２／ナイロン９１２等々）が含まれる。構築材料として使用するのに適した結晶性または半結晶性ポリマーの他の例には、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリオキシメチレン（すなわちポリアセタール）が含まれる。適切な構築材料のさらに他の例には、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリウレタン、他のエンジニアリングプラスチック、および本願に列挙したポリマーの任意の２つまたはより多くのブレンドが含まれうる。
構築材料粒子は、約５０℃から約４００℃の範囲にある融点または軟化点を有することができる。例として、構築材料粒子は１８０℃の融点を有するポリアミドであってよい。構築材料粒子は、同様のサイズの粒子または異なるサイズの粒子から構成されることができる。用語「サイズ」は、構築材料粒子について本願で使用するところでは、球形粒子の直径、または非球形粒子の平均粒径（例えば、粒子全体の多くの直径についての平均値）、または粒子分散物の体積加重平均粒径を参照している。１つの例では、構築材料の粒子の平均粒径は、５μｍから約２００μｍの範囲にあることができる。
３Ｄ印刷方法によって得られた物品
本開示は、本願記載の３次元印刷方法に従って得られた物品、または最終的な３Ｄオブジェクトをも参照している。こうした物品を１つの例として、図６に示している。図６は、本開示に記載の印刷方法から得られる印刷物品３００の断面の１つの例を示している。
３Ｄ印刷物品３００は：コア融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料から作成されたコア基材３０２；コア基材３０２の表面上に適用され、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤組成物で融合され、またはコア融合剤組成物で融合された、ポリマー構築材料を含む第１の層３０４；および第１の層の表面上に適用され、カラーインク組成物および淡色融合剤で融合されたポリマー構築材料を含む第２の層３０６を含んでいる。幾つかの他の例では、３Ｄ印刷物品３００はさらに、第２の層３０６の表面上に適用され、カラーインク組成物を含む第３の層３０８を含んでいる。第３の層３０８は任意選択的な層であることから、図６には示されていない。
コア層３０２は、最終的な３Ｄオブジェクトに機械的一体性を付与するものとして考えてよい。コア層は、それが含有するコア融合剤の化学的性質に起因して、ブラックカラーを有しうる。第１の層３０４は、標的とするカラーの明度との調和を行う遷移層として定義されてよい。第１の層３０４はオブジェクトに対して、白色（または僅かに彩色された）外側表面を与えることができる。第１の層３０４はまた、それが覆うコア層３０２を光学的に分離する効果を有しうる。第２の層３０６および第３の層３０８（存在する場合）は、最終的なオブジェクトに対してカラーを付与し、また「カラー層」と称されることができる。そのカラーは、インク組成物中に含有された着色剤によってもたらされる。
最終的な３Ｄオブジェクトは層ごとに作成され、それらの層が相互に重ねられること、すなわち１つの層が他の層の上に堆積されることによって重ねられることが理解されよう。このことは、コア層（または基材）３０２が必ずしも最初に構築されず、外側の層、すなわち第１の層３０４または第２の層３０６が最初に構築されてよいことを意味している。コア融合剤組成物で形成される層は、形成される部品の第１の層またはプライマー層（その上に他の層が形成される）であってよく、または外側の層（または外側領域を形成する幾つかの層の１つ）であってよい。
最終的な３Ｄオブジェクトの物品は幾つかの層で形成され、それぞれの層は幾つかの部分から作成される。各々の層は、所望とする部分の性質に応じて、構築材料層のそれぞれをコア融合剤または淡色融合剤で選択的にパターン化し、パターン化した層の各々を電磁放射線に曝露することによって逐次形成される。幾つかの例では、各々の層３０２、３０４および３０６は、相互に異なる、しかし実質的に均一な厚さを有してよい。コア層３０２は、第１の層３０４及び第２の層３０６と比較して、ずっと大きな寸法を有しうる。１つの例では、第１の層３０４および第２の層３０６の厚さは約５０μｍから約３００μｍの範囲にあるが、より厚い層またはより薄い層を使用してもよい。幾つかの他の例では、コア層３０２の厚さは約５００μｍから約１ｃｍの範囲にあるが、やはりより厚い層またはより薄い層を使用してもよい。
本願に開示の３Ｄ印刷方法によって形成される層４００の１つの例が図６に示されており、そして図７においてより詳細に示されている。本願で使用するところでは、形成される部分の層の断面とは、構築領域プラットフォーム２０２の接触表面に対して平行な断面を参照するものである。
幾つかの例では、層４００は性質の異なる幾つかの部分から作成される。幾つかの例では、層４００は、コア融合剤組成物および構築材料から作成されるコア部分４０２；淡色融合剤および構築材料から作成される第１の部分４０４、カラーインク組成物、淡色融合剤、および構築材料から作成される第２の部分（またはカラー層）４０６を含む。これらの例示的な部分、そしてこれらの部分から得られる層は、この方法の単一のパスにおいて作成され、このことは、淡色融合剤組成物、コア融合剤組成物およびカラーインク組成物が構築材料の異なる部分の上に同時に適用され、次いで同じ時間に放射線に曝露されることを意味している。
層の異なる部分はさまざまに分布していることができ、層は必ずしも性質の異なる全ての部分を含むものではなく、コア融合剤組成物および構築材料から作成されたコア部分から全面的に；または淡色融合剤および構築材料から全面的に、またはカラーインク組成物、淡色融合剤および構築材料から全面的に作成されてよいことが理解されよう。層はまた、上記の任意の組み合わせから作成することができる。図６および図７は、１つの単一層は１つの単一部分で作成されるものではなく、最終的な３Ｄオブジェクト中で層がどこにあるかに応じて、異なる融合剤（コア融合剤または淡色融合剤）を用いて作成され、および／または構築材料と共に融合されたカラーインク組成物を含む、部分の組み合わせであるという事実の例を示すものである。何らかの理論に拘束されるものではないが、コア層／部分は最終的な３Ｄオブジェクトに対して機械的一体性を付与し、これに対して第１の部分および第２の部分（すなわち淡色融合剤で作成された）は、特定的な外観、すなわち例えば白色またはカラーの外観をもたらす。
幾つかの例では、３Ｄ印刷物品３００は、コア基材３０２の表面上に適用され、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料を含む第１の層３０４を含み、金属酸化物ナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）であり、ｍは０.３３であり、Ｍ'はタングステン（Ｗ）であり、そしてｎは０より大きく３より小さいか等しい。幾つかの他の例では、淡色融合剤組成物は、式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有する金属酸化物ナノ粒子を含み、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）であり、ｍは０.３３であり、Ｍ'はタングステン（Ｗ）であり、そしてｎは０より大きく３より小さいか等しい。コア基材３０２は、カーボンブラック顔料または近赤外吸収性染料である放射線吸収剤を含む、コア融合剤組成物を含有しうる。
本願に提示された範囲は、その記載された範囲および記載範囲内の任意の値または部分範囲を含むことが理解されよう。例えば、約２重量％から約３５重量％の範囲は、約２重量％から約３５重量％という明確に引用された限度だけではなく、３.３５重量％、５.５重量％、１７.７５重量％、２８.８５重量％などといった個別の値、および約３.３５重量％から約１６.５重量％、約２.５重量％から約２７.７重量％などといった部分範囲をも含むように理解されねばならない。さらにまた、値を記述するのに「約」が用いられる場合、それは記載された値からの小さな変動（＋／−１０％まで）を包含することが意図されている。明細書全体を通じて、「１つの例」、「別の例」、「例」等々に対する参照は、その例に関連して記載される特定の要素（例えば特徴、構造、および／または特性）が、本願に記載の少なくとも１つの例に含まれており、他の例においては存在しても存在しなくてもよいことを意味している。加えて、特に別様に明記されていない限り、任意の例について記載された要素は、種々の例において任意の仕方で組み合わせてよいことが理解されよう。本願に開示された例を記述し特許請求するについては、単数形である「ある」、「１つの」、および「その」は、特に別様に明記されていない限り、複数への参照を含むものである。

Claims (15)

  1. ３次元印刷方法であって：
    ａ.構築材料を適用し；
    ｂ.構築材料の少なくとも一部上に、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤を適用し；
    ｃ.そして構築材料を放射線に曝露して淡色融合剤組成物と接触している構築材料の部分を融合させ、３Ｄオブジェクトの層を形成することを含む、３次元印刷方法。
  2. 放射線吸収剤および水性ビヒクルを含むコア融合剤組成物が、少なくともポリマー構築材料の別の部分上へと同時にまたは逐次に適用される、請求項１の３次元印刷方法。
  3. カラーインク組成物が、淡色融合剤組成物および／またはコア融合剤組成物と同時に適用される、請求項２の３次元印刷方法。
  4. 淡色融合剤組成物および構築材料により形成された層の上にカラーインク組成物を適用することをさらに含む、請求項１の３次元印刷方法。
  5. 淡色融合剤組成物中において、金属酸化物ナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭはアルカリ金属であり、ｍは０より大きく１より小さく、Ｍ'は任意の金属であり、そしてｎは０より大きく４より小さいかまたは等しく、両性イオン性安定剤を含有する液体ビヒクル中に分散されている、請求項１の３次元印刷方法。
  6. 淡色融合剤組成物中において、金属酸化物ナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）である、請求項５の３次元印刷方法。
  7. 淡色融合剤組成物中において、金属酸化物ナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭ'はタングステン（Ｗ）である、請求項５の３次元印刷方法。
  8. 淡色融合剤組成物中において、金属酸化物ナノ粒子は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有し、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）であり、ｍは０.３３であり、Ｍ'はタングステン（Ｗ）であり、そしてｎは０より大きく３より小さいかまたは等しい、請求項５の３次元印刷方法。
  9. 淡色融合剤組成物中において、両性イオン性安定剤はＣ２からＣ８のベタイン、１００ｇの水中に少なくとも１０ｇの溶解度を有するＣ２からＣ８のアミノカルボン酸、タウリン、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項５の３次元印刷方法。
  10. コア融合剤組成物中において、放射線吸収剤はカーボンブラック顔料または近赤外吸収性染料である、請求項２の３次元印刷方法。
  11. カラーインク組成物は着色剤、分散剤／分散助剤、共溶媒、および水を含む、請求項３の３次元印刷方法。
  12. ３次元印刷方法によって得られた物品であって：
    ａ.コア融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料から作成されたコア基材；
    ｂ.コア基材の表面上に適用され、液体ビヒクル中に分散した金属酸化物ナノ粒子を含有する淡色融合剤組成物で融合されたポリマー構築材料を含む第１の層；
    ｃ.および第１の層の表面上に適用され、カラーインク組成物およびコア融合剤または淡色融合剤で融合されたポリマー構築材料を含む第２の層を含んでなる、物品。
  13. 第１の層において、淡色融合剤組成物は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有する金属酸化物ナノ粒子を含み、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）であり、ｍは０.３３であり、Ｍ'はタングステン（Ｗ）であり、そしてｎは０より大きく３より小さいかまたは等しい、請求項１２の物品。
  14. 第２の層において、淡色融合剤組成物は式（１）ＭｍＭ'Ｏｎを有する金属酸化物ナノ粒子を含み、ここでＭはセシウム（Ｃｓ）であり、ｍは０.３３であり、Ｍ'はタングステン（Ｗ）であり、そしてｎは０より大きく３より小さいかまたは等しい、請求項１２の物品。
  15. 第２の層において、コア融合剤組成物はカーボンブラック顔料または近赤外吸収性染料である放射線吸収剤を含む、請求項１２の物品。
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