JP2020108953A - 電子写真法を使用する３次元部品の構築 - Google Patents
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Abstract
【課題】３次元（３Ｄ）部品を構築するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】印刷システムは、複数の２次元（２Ｄ）層を複数のキャリアシート上に印刷するように構成されている堆積システムを含み得る。印刷システムはまた、２Ｄ層を、複数のキャリアシートのうちの１枚のキャリアシートから３Ｄ部品上に転写するように構成されている転写システムも含む。３Ｄ部品は、ベース基材上に位置し得る。印刷システムは、堆積及び転写システムにおける印刷の方向性を維持しながら、複数のキャリアシートを堆積システムから転写システムに連続的な様式で提供するように構成されている供給システムを更に含む。【選択図】図１Ａ
Description
本出願は、３次元（ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ、３Ｄ）印刷又は付加製造（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＡＭ）システムに関する。
３次元印刷（３ＤＰ）／付加製造（ＡＭ）技術は、典型的には、所望の３次元（３Ｄ）形状を有する部品（例えば、ワークピース）が、互いの上に連続的に付加される２Ｄパターン（例えば、典型的には〜１００−２００マイクロメートル未満の厚さの個々の層の形態）を繰り返し現像することによって作成される、層ごとの付加手法に依存し得る。
上述のように、３ＤＰ又はＡＭ技術は、所望の３Ｄ形状を有する部品（例えば、ワークピース）が互いの上に連続的に（順次）付加される２Ｄパターンを繰り返し現像することによって作成される、層ごとの付加手法に依存し得る。このようなプロセスは、層ごとの付加製造手法の繰り返される不連続的な「ストップ・アンド・ゴー」性質に起因して、プロセス（製作）時間の増加をもたらし得る。更に、２Ｄ層現像サブシステムと関連する前後運動（及び各層化工程のための短い移動経路内の必要な加速及び減速）は、各層が堆積され得る最大の線速度を制限する。層状３ＤＰ／ＡＭ技術のこのストップ・アンド・ゴー性質、及び層堆積中の関連する前後運動に起因する最大堆積速度に対する機械的制限は、最新技術の３ＤＰ／ＡＭ技術によって達成され得る製造速度／部品製作スループット全体に関して生産性の損失をもたらす。したがって、既存の３ＤＰ／ＡＭ技術によって一般的に利用される不連続で、順次的な、ストップ・アンド・ゴー処理手法に依存しない３ＤＰ又はＡＭシステム又は技術を開発することによって、部品をより迅速に製作することが可能であることが有用であろう。
選択的レーザー焼結（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｌａｓｅｒ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、ＳＬＳ）、ステレオリソグラフィー（ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、ＳＬＡ）、ソリッドグラウンド硬化（ｓｏｌｉｄ−ｇｒｏｕｎｄ ｃｕｒｉｎｇ、ＳＧＣ）、マルチ・ジェット・フュージョン（ｍｕｌｔｉ−ｊｅｔ ｆｕｓｉｏｎ、ＭＪＦ）、及び積層物製造（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｏｂｊｅｃｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＬＯＭ）などの最新の３Ｄ印刷技術は、層ごとの「付加」手法に依存し、所望の３次元形状を有する部品は、互いの上に連続的に付加される２次元パターン（例えば、典型的には約１００〜２００マイクロメートル未満の厚さの個々の層の形態）を繰り返し現像することによって作成され、それによって、所望の部品を「積み重ねる」。熱溶解積層法（ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ、ＦＤＭ）、押出印刷、及びレーザーエンジニアードネットシェーピング（ｌａｓｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ ｎｅｔ ｓｈａｐｉｎｇ、ＬＥＮＳ）などの他の３ＤＰ／ＡＭ技術は、２Ｄ（Ｘ−Ｙ）層に書き込まれた１次元（線）パターンを作成することに依存し、所望の３Ｄ形状は、垂直（Ｚ）方向に連続的にＸ−Ｙ層を「積み重ねる」ことによって実現される。犠牲支持材料（以下、「支持材料（ｓｕｐｐｏｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）」又は「支持材料（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）」）は、後続のＺ方向層を開始する前に、３Ｄ部品を形成するために３Ｄ印刷される材料（以下、「活性材料」又は「活性３Ｄ印刷材料」）が（２Ｄパターンの開放領域又は空隙を埋めるために）堆積されなかった各層に付加され得、その結果、連続する層内のオーバーハングが、下にある層の上に確実に堆積及び支持され得る。
これらの技術を利用する多くの事例では、連続層を現像する間にかなりの休止時間が存在する。例えば、ＳＬＳ／ＭＪＦ、又は他の粉末床融合結合（ｐｏｗｄｅｒ ｂｅｄ ｆｕｓｉｏｎ、ＰＢＦ）技術では、粉末を最初に層化すること、及び次いで（１）（ガルボシステムを使用して、通常変調された／パターン状に走査された）レーザービーム、又は（２）粉末層化及び現像システムの順次的な前後運動における（典型的には、インクジェット様印刷ヘッドを使用して堆積される）結合剤を用いてパターニングすることは、レーザー又は結合剤噴射印刷ヘッド（例えば、圧電機構ベースの印刷ヘッド、熱機構ベースの印刷ヘッド）がパターンを連続的に現像しないことを意味する。したがって、上記３ＤＰ／ＡＭシステムは、パターン化されるために、現像機構（レーザー／結合剤ジェット、又は他の下層パターニングプロセス）が、次の層が「準備を整える」のを待機する間、約５０％の休止時間を受ける可能性がある。
更に、２Ｄ層状手法は、典型的には、現像システムの複数のサブシステム／構成要素（例えば、粉末散布機／圧縮ローラー、又は結合剤噴射印刷ヘッドアセンブリなど）の前後運動に依存し、得られる開始加速減速停止及び逆方向シーケンスは、プロセスの線速度がパターン化工程中にどのくらい速くなり得るかに関する基本的な機械的制限を課し、これらは、システムの信頼性を低減する複雑な機械的構成要素を必要とし、製作時間を短縮するために必要とされるこれらの大きな加速を発生させるために、はるかに大きいアクチュエータ及び電源が必要とされるので、コストが著しく増加する。加えられた重量及びコストは、より重いアクチュエータ自体が、急速に加速又は減速されなければならない多軸運動において特に明らかである。
２Ｄ層を３Ｄ部品上に堆積させる目的で、２Ｄ層及び３Ｄ印刷部品を互いに位置合わせする必要がある。一般的にこれを行うために、印刷３Ｄ部品又は２Ｄ層のいずれかが、位置合わせ目的のためにストップ・アンド・ゴー運動（例えば、加速及び減速し得る）を受けてもよい。例えば、３Ｄ部品又は（３Ｄ部品上に堆積される）２Ｄ層のいずれかは、繰り返し左から右に移動し、左に戻り得る（以下でより詳細に論じられる）。機械工学、及び費用対効果の観点から、印刷システム内の加速及び減速された構成要素の重量及び負荷を減少させて、印刷速度を増加させることが有利であろう。印刷２Ｄ層を保持し、印刷２Ｄ層を３Ｄ印刷部品上に転写する軽重量又は低質量シート（キャリアシート）は、堆積システムから転写システムに、プロセス方向又は印刷方向に沿って供給され得る。これは、前述のように、３Ｄ印刷部品、又は粉末層化現像システムの前後運動を克服する。
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な３Ｄ印刷システム１５０を示す図である。３Ｄ印刷システム１５０は、キャリアベルト１５５、堆積システム１１０、ローラー１５１、ローラー１５２、ローラー１５３、及び転写システム１３０を含む。ローラー１５１、ローラー１５２、ローラー１５３は、キャリアベルト１５５の移動の速度及び方向を制御し得る。例えば、ローラー１５１、１５２、及び１５３は、図１Ａのハッシュ矢印によって示されるように、キャリアベルト１５５を反時計回り方向に移動させ得る。ローラー１５１、ローラー１５２、及びローラー１５３は、ローラー１５１、ローラー１５２、ローラー１５３内の矢印によって示される方向に回転又は方向を変え得る。堆積システム１１０は、２Ｄ層を、キャリアベルト１５５の表面上に堆積させ得る。例えば、堆積フェーズ中、堆積システム１１０は、活性材料（例えば、３Ｄ部品に含まれ得る材料）、及び支持材料（例えば、犠牲材料）を、キャリアベルト１５５上に堆積させ得る。転写システム１３０は、２Ｄ層をキャリアベルト１５５から３Ｄ部品に転写して、３Ｄ部品の組み立て、製造、構築などを行う場合がある。例えば、転写フェーズ中、転写システム１３０は、２Ｄ層を３Ｄ部品上に押し付けるか又は積層するために使用され得る加熱表面（例えば、加熱プレート）を含み得る。転写堆積システム１１０及び転写システム１３０は、以下でより詳細に論じられる。
ローラー１５１及び１５２は、サービスループ１５６の一部であり得る。サービスループ１５６は、キャリアベルト１５５の異なる部分が異なる速度で移動することを可能にするために、キャリアベルト１５５の速度を制御し得る。例えば、サービスループ１５６は、キャリアベルトの第１の部分が、堆積システム１１０の近く又は堆積システム１１０でより速い速度で移動するように、キャリアベルト１５５の第１の部分の速度を変化させ得る。サービスループ１５６はまた、キャリアベルトの第２の部分が、転写システム１３０の近く又は転写システム１３０でより遅い速度で移動するように、キャリアベルト１５５の第２の部分の速度も変化させ得る。ローラー１５２（例えば、一対又は一組のローラー１５２）、及びローラー１５１（例えば、一対又は一組のローラー１５１）は、キャリアベルト１５５の異なる部分の速度を変化させるために、互いに接近して又は互いからより遠くに移動し得る。
速度の変化は、一貫していない又は不自然な運動をもたらす場合があり、これは、３Ｄ部品上に転写される２Ｄ層の揺動をもたらす。この揺動運動は、キャリアベルト１５５の速度が、異なる部分で減速され得るため、３Ｄ部品を組み立てるのにかかる時間を増加させ得る。
図１Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な３Ｄ印刷システム１６０を示す図である。３Ｄ印刷システム１６０は、堆積ドラム１６１、転写ドラム１６２、及びプラテン１６５を含む。堆積ドラム１６１は、２Ｄ層を転写ドラム１６２上に堆積させ得る。２Ｄ層は、活性材料及び支持材料のうちの１つ以上を含み得る。転写ドラム１６２は、２Ｄ層を転写ドラム１６２から３Ｄ部品１６６に転写して、３Ｄ部品１６６の組み立て、製造、構築などを行う場合がある。
プラテン１６５は、図１Ｂの矢印によって示されるように、左、右、上、及び下に移動可能であり得る可動プラテンである。プラテン１６５が移動して、転写ドラム１６２が、２Ｄ層を３Ｄ部品１６６上に転写することを可能にして、３Ｄ部品１６６を積み重ね得る。例えば、プラテン１６５は、左から右に移動して、転写ドラム１６２が、２Ｄ層を３Ｄ部品１６６上に転写することを可能にし得る。次いで、プラテン１６５は、左に戻り（例えば、プラテン１６５の位置がリセットされる）、別の２Ｄ層が３Ｄ部品１６６上に転写されることを可能にする。
この左から右への運動（例えば、前後運動）は、３Ｄ部品１６６を組み立てるための時間量を増加させ得る。例えば、プラテン１６５が左に戻ると（プラテン１６５内のハッシュ矢印によって示されるように）、転写ドラム１６２は時計回りに回転し、堆積ドラム１６１は反時計回りに回転する。プラテン１６５が右に向かって移動すると、転写ドラム１６２は反時計回りに回転し、堆積ドラム１６１は時計回りに回転する。また、プラテン１６５を移動させるために、より多くの装置及びエネルギーが使用される。例えば、プラテン１６５は、左、右、上、下などに移動させるために重くなる金属ブロック又はプレートであり得る。プラテン１６５を右側に向かって加速、プラテンが右側に達するとプラテン１６５を減速、プラテン１６５を左側に戻して加速、プラテンが再度左側に達するとプラテン１６５を減速するためにエネルギー（例えば、電力）及び時間を要する。また、前後運動（例えば、揺動運動）は、３Ｄ部品１６６を組み立てする際に精度を低減させ得る。例えば、前後運動は、２Ｄ層の一部を、３Ｄ部品１６６と不適切に位置合わせする可能性がある。
図１Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な３Ｄ印刷システム１００を示す図である。３Ｄ印刷システム１００は、堆積システム１１０、供給システム１２０、及び転写システム１３０を含む。堆積システム１１０は、以下でより詳細に論じられるように、材料の２次元（２Ｄ）層の、１枚以上のキャリアシート（例えば、シリコンシート）上への堆積、印刷などを行う場合がある。供給システム１２０は、以下でより詳細に論じられるように、１枚以上の（２Ｄ層を有する）キャリアシートを、転写システム１３０に（例えば、コンベヤベルト、トレー、ループ、ローラーなどを介して）提供し得る。転写システム１３０は、以下でより詳細に論じられるように、１枚以上のキャリアシートの２Ｄ層を、ベース基材上に位置し得る３Ｄ部品上に転写し得る。
異なる実施形態では、キャリアシートは、異なる材料から構成され得る。一実施形態では、キャリアシートは、低表面エネルギー材料から構成され得る。例えば、キャリアシートは、シリコンシート（例えば、シリコーン材料を有し得る）、テフロン（登録商標）シート（例えば、テフロン（登録商標）材料を有し得る）、フルオロポリマーシート（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ、ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｅｔｈｙｌｅｎｅｐｒｏｐｙｌｅｎｅ、ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシアルカン、ポリフッ化ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ、ＰＶＤＦ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＥＴＦＥ）などの材料を有し得る）などであり得る。別の実施形態では、キャリアシートは、熱放出材料から構成され得る。例えば、キャリアシートは、熱硬化性ポリマーシート、熱可塑性ポリマーシートなどであり得る。更なる実施形態では、キャリアシートは、溶解性材料から構成され得る。
上述のように、堆積システム１１０は、２Ｄ層を、１枚以上のキャリアシートの表面（例えば、上面、最上面など）上に堆積させるように構成されている。一実施形態では、堆積システム１１０は、２Ｄ層を、１枚以上のキャリアシートの表面上に連続的に堆積又は印刷し得る。例えば、堆積フェーズ中、堆積システム１１０は、２Ｄ層を、複数のキャリアシートの表面上に連続的に堆積又は印刷し得る（例えば、印刷、堆積など、各キャリアシート上のパターン化２Ｄ層）。
一実施形態では、堆積システム１１０は、電磁放射線（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎ、ＥＭＲ）放射デバイスを含み得る。ＥＭＲ放射デバイスは、電磁放射エネルギーを搬送し得る波を発生させ得る。例えば、ＥＭＲ放射デバイスは、マイクロ波、赤外線、（可視）光、紫外光、Ｘ線、ガンマ線などのうちの１つ以上を発生させ得る。堆積システム１１０は、ＥＭＲ放射デバイスを使用して、粒子（例えば、トナー粒子）を複数のキャリアシートに塗布し得る。例えば、堆積システム１１０は、帯電した表面（例えば、負に帯電した表面）を有し得るイメージングドラム（例えば、回転シリンダ）を含み得る。ＥＭＲ放射デバイスは、イメージングドラムの表面の部分から電荷を除去し得るレーザーを含み得る。トナー粒子は、帯電していないイメージングドラムの表面の部分に静電的に引き付けられるか、又は付着され得る。イメージングドラムは、キャリアシートがイメージングドラムと接触するように、キャリアシートがイメージングドラムを通過して供給、巻かれるなどがなされて回転し得る。これにより、キャリアシートの表面（例えば、最上面）上にトナー粒子が移動し得る。堆積システム１１０は、熱、化学プロセスなどを使用して、トナー粒子を互いに及び／又はキャリアシートの表面上で融合させて、２Ｄ層を形成し得る。したがって、堆積システム１１０は、レーザープリンタのものと同様であり得る機能、動作、操作などを実行し得る。一実施形態では、２Ｄ層のキャリアシート上への堆積又は印刷は、電子写真法、ゼログラフィー法などと称され得る。
異なる実施形態では、トナー粒子は、異なる種類の材料を含み得る。例えば、トナー粒子は、ポリマー粒子を含み得る。別の例では、トナー粒子は、金属粒子を含み得る。更なる例では、トナー粒子は、セラミック粒子を含み得る。
一実施形態では、堆積システム１１０は、インク又はスラリーを複数のキャリアシート上に堆積させ得る１つ以上のジェット（例えば、噴霧器、ノズルなど）を含み得る。例えば、堆積システム１１０は、キャリアシートの上方に位置付けられた１つ以上のジェットを含み得る。１つ以上のジェットは、ジェットが、インク又はスラリーをキャリアシートの異なる領域又は部分上に堆積させることができ得るように移動可能であり得る。例えば、１つ以上のジェットは、インク又はスラリーをキャリアシートの異なる領域又は部分上に堆積させるために、Ｘ軸及び／又はＹ軸に沿って移動可能であり得る。ジェットはまた、ジェット印刷ヘッド、インクジェット、インクジェットヘッド、印刷ヘッドなどとも称され得る。インク又はスラリーは、異なる実施形態では、異なる種類の材料、粒子などを含み得る。例えば、インク又はスラリーは、ポリマー粒子を含み得るポリマーインクであり得る。別の実施例では、インクは、金属粒子を含む金属インクであり得る。更なる実施形態では、インク又はスラリーは、セラミック粒子を含み得る。いくつかの実施形態では、インクは、インクがキャリアシート上に堆積（例えば、印刷）された後、硬化、固化、乾燥などがなされて、２Ｄ層をキャリアシート上に形成し得る。例えば、ＵＶ光が使用されて、（例えば、光重合を介して）インクを硬化し、２Ｄ層を形成し得る。別の実施例では、熱が（例えば、赤外線ランプ又は加熱ランプを介して）キャリアシートに加えられて、インクを乾燥させて、２Ｄ層を形成し得る。
一実施形態では、堆積システム１１０は、特定の位置及び／又は向きで、２Ｄ層のキャリアシート上への堆積、印刷などを行う場合がある。堆積システム１１０は、２Ｄ層（パターン）が、キャリアシート上の特定の位置及び／又は向きに位置するように、２Ｄ層を位置合わせし得る。例えば、堆積システム１１０は、キャリアシートの上又は一部であり得る一組の位置合わせ機構を使用し得る。位置合わせ機構は、以下でより詳細に論じられるように、２Ｄ層が、キャリアシート上に堆積されるべき場所を決定するために使用され得る形状であり得る。別の例では、以下でより詳細に論じられるように、堆積システムは、キャリアシートの１つ以上の端部又は角部を使用して、２Ｄ層がキャリアシート上に堆積されるべき場所を決定し得る。２Ｄ層をそれぞれのキャリアシート上に位置合わせすることはまた、以下でより詳細に論じられるように、異なるキャリアシートの異なる２Ｄ層を、互いに位置合わせするのに役立ち得る。異なる２Ｄ層を互いに位置合わせすることは、異なる２Ｄ層が適切に位置合わせされ、３Ｄ部品の構築を可能にし得る。
一実施形態では、供給システム１２０は、複数のキャリアシートを、堆積システム１１０から転写システム１３０に移動させ得る。供給システム１２０は、複数のキャリアシートを、堆積システム１１０から転写システム１１０に移動させるために使用され得る様々な構成要素、デバイス、機構などを含み得る。例えば、供給システム１２０は、堆積システム１１０によって処理され得る複数のキャリアシートを受容するためのトレー、ビン、プレート、コンテナ、カスケット、又は他の容器を含み得る。別の例では、供給システム１２０はまた、複数のキャリアシートを、堆積システム１１０から転写システム１３０に移動又は輸送し得るベルト（例えば、コンベヤベルト）を含み得る。
一実施形態では、供給システム１２０はまた、複数のキャリアシートを、転写システム１３０から堆積システム１１０にも提供し得る。例えば、転写システム１３０が、１枚以上のキャリアシートから１つ以上の２Ｄ層の転写、塗布、付着などを行った後、供給システム１２０は、１枚以上のキャリアシートを堆積システム１１０に戻し得る。これにより、キャリアシートを、堆積システム１１０によって再使用することができ、２Ｄ層の堆積、印刷などを行う場合がある。これにより、同じ組のキャリアシートが、３Ｄ印刷システム１００によって再使用され得るので、３Ｄ印刷システム１００は、キャリアシートを無駄にする必要はなく、３Ｄ印刷システム１００の操作コストが低減し得る。
一実施形態では、供給システム１２０は、キャリアシートの２Ｄ層が、３Ｄ部品上に転写された後、キャリアシートを洗浄して、任意の残りの残留物を除去するために使用され得る（図１Ｃには示されない）洗浄システムを含み得る。例えば、２Ｄ層が３Ｄ部品上に転写された後、洗浄システムは、液体、気体、熱、電界、磁場などを使用して、キャリアシート上に残留し得る２Ｄ層の部分（例えば、粒子）を除去し得る。洗浄システムは、キャリアシートを洗浄するために使用され得る様々な構成要素、デバイスなどを含み得る。例えば、洗浄システムは、洗浄液体をキャリアシート上に噴霧するためのジェット（例えば、液体又は気体の噴霧）を含み得る。例えば、洗浄システムは、機械的手段（例えば、ブラシ、スキージ、ドクターブレード）を使用して、キャリアシート上に残留し得る２Ｄ層の部分を除去し得る。いくつかの実施形態では、洗浄システムは、供給システム１２０とは別個であり得る。例えば、洗浄システムは、転写システム１３０と供給システム１２０との間に位置し得る。別の例では、洗浄システムは、堆積システム１１０と供給システム１２０との間に位置し得る。
一実施形態では、供給システム１２０は、堆積システム１１０が、２Ｄ層を他のキャリアシート上に堆積又は印刷する間に、キャリアシートを堆積システム１１０から転写システム１３０に提供し得る。例えば、供給システム１２０は、堆積システム１１０と転写システム１３０との間をループするコンベヤベルトを含み得る。コンベヤベルトは、堆積システム１１０が、２Ｄ層を他のキャリアシート上に堆積（例えば、印刷）させ続ける間に、１枚以上のキャリアシートを転写システム１３０に提供し得る。
別の実施形態では、供給システム１２０は、堆積システム１１０が、２Ｄ層を他のキャリアシート上に堆積又は印刷した後に、キャリアシートを堆積システム１１０から転写システム１３０に提供し得る。例えば、供給システム１２０は、２Ｄ層が、キャリアシート上に印刷された後に、キャリアシートを回収するためのトレー、ビンなどを含み得る。堆積システム１１０が、２Ｄ層を、キャリアシート上に堆積させることを終了した後、供給システム１２０は、キャリアシート上の２Ｄ層が、３Ｄ部品に転写され得るように、トレーを転写システム１３０に提供し得る。
一実施形態では、転写システム１３０は、２Ｄ層をキャリアシートから３Ｄ部品に転写して、３Ｄ部品の組み立て、製造、構築などを行う場合がある。転写システム１３０は、２Ｄ層を、キャリアシートから３Ｄ部品上に転写するために使用され得る様々な構成要素、デバイスなどを含み得る。例えば、転写システム１３０は、２Ｄ層を３Ｄ部品上に押し付けるか又は積層するために使用され得る加熱表面（例えば、加熱プレート）を含み得る。別の例では、転写システム１３０は、電荷又は電磁放射線を発生させる構成要素を含み、キャリアシートの表面から２Ｄ層を除去し得る。更なる例では、転写システム１３０は、化学薬品（例えば、液体）を噴霧し得るジェットを含み、キャリアシートの表面から２Ｄ層を除去し、２Ｄ層の３Ｄ部品への転写、層化、結合などを行う場合がある。３Ｄ部品２９０の初期の２Ｄ層（例えば、最初の２Ｄ層）は、基材２８０上に直接転写され得る。後続の２Ｄ層は、初期の２Ｄ層又は他の２Ｄ層上に転写され得る。
一実施形態では、転写システム１３０は、２Ｄ層が、キャリアシート上に堆積された後に、２Ｄ層を３Ｄ部品上に転写し得る。例えば、堆積システム１１０が、２Ｄ層をキャリアシート上に転写した後、転写システム１３０は、一組のキャリアシートの２Ｄ層を、３Ｄ部品上に転写し得る。したがって、２Ｄ層の堆積、及び２Ｄ層の３Ｄ部品への転写は、別個にかつ順次実行され得る（例えば、最初に２Ｄ層の堆積、及びその後の２Ｄ層の３Ｄ部品上への転写）。別の実施例では、堆積システム１１０は、２Ｄ層を１枚以上のキャリアシートの表面上に連続的に堆積又は印刷してもよく、一方で、転写システム１３０は、他の２Ｄ層を他のキャリアシートから３Ｄ部品上に転写する（例えば、２Ｄ層を３Ｄ部品上に転写して、３Ｄ部品の組み立て、構築などを行う）。したがって、２Ｄ層の堆積、及び２Ｄ層の３Ｄ部品への転写は、別個にかつ同時に実行され得る（例えば、一部の２Ｄ層の堆積が、他の一部の２Ｄ層の３Ｄ部品上への転写と同時に実行される）。
一実施形態では、３Ｄ印刷システム１００は、３Ｄ部品を生産（例えば、製造、組み立て、構築など）するプロセスを、複数のフェーズ、プロセス、段階などに分離し得る。例えば、３Ｄ印刷システム１００は、３Ｄ部品を生産するプロセスを、堆積フェーズ（例えば、堆積プロセス、印刷プロセス）、及び転写フェーズ（例えば、転写プロセス）に分離し得る。堆積フェーズは、２Ｄ層が、キャリアシート上に堆積又は印刷されるフェーズ（例えば、プロセス、段階など）であり得る。転写フェーズは、２Ｄ層が、３Ｄ部品に転写されるフェーズであり得る。
いくつかの実施形態では、堆積フェーズと転写フェーズとを分離することにより、フェーズのうちの１つに遅延が存在し得る場合であっても、３Ｄ部品の構築を継続できる場合がある。例えば、転写フェーズにおいて遅延が存在する場合、堆積フェーズは、２Ｄ層をキャリアシート上に印刷し続け得る。別の例では、堆積フェーズ内において遅延が存在する場合、転写フェーズは、転写システム１３０に既に提供されているキャリアシートを用いて継続し得る。
また、ＥＭＲ放射デバイス又はジェット（例えば、インクジェット、印刷ヘッドなど）が使用されて、２Ｄ層を堆積させ得るので、３Ｄ部品の精度及び／又はスケールが改善され得る。例えば、薄い３Ｄ部品（例えば、数１０マイクロメートル厚さ又はミリメートル厚さであり得る３Ｄ部品）は、トナー層を３Ｄ部品に塗布することによって構築され得る。別の例では、ＥＭＲ放射デバイス（例えば、レーザー）は、３Ｄ部品を構築するために使用され得る層の形状又はパターンを（最新技術の３Ｄ印刷システムと比較して）より正確に画定し得るため、３Ｄ部品の形状の精度は、向上され得る。
図２は、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な３Ｄ印刷システム２００を示す図である。３Ｄ印刷システム２００は、堆積システム１１０、及び転写システム１３０を含む。堆積システム１１０は、材料の２次元（２Ｄ）層の、キャリアシート２０５（例えば、シリコンシート）上への堆積、印刷などを行う場合がある。転写システム１３０は、以下でより詳細に論じられるように、２Ｄ層を、キャリアシート２０５からベース基材上に位置し得る３Ｄ部品上２９０に転写し得る。キャリアシート２０５は、トレー２１４からベルト２１５（例えば、コンベヤベルト）上に堆積され得る。例えば、キャリアシート２０５は、ベルト２１５上に１つずつ供給又は堆積され得る。
上述のように、堆積システム１１０は、レーザー２１２などの１つ以上のＥＭＲ放射デバイスを含み得る。レーザー２１２は、イメージングドラム２１０及び２１１の表面上の電荷を変更するために使用され得る。例えば、レーザーは、イメージングドラム２１０及び２１１の表面上に投影され得るレーザー光を発生させ得る。第１のローラー（図２には示されない）は、支持トナー粒子などの支持材料（キャリアシート２０５上のライトグレー材料として示される）を、イメージングドラム２１０上に塗布するために使用され得る。例えば、第１のローラーは、支持トナー粒子が、レーザー光が投影されていないイメージングドラム２１０の部分に引き付けられるように、イメージングドラム２１０に接触し得る。支持材料はまた、犠牲材料とも称され得る。支持材料は、不活性粉末、洗い流し／溶解／気化が容易であり得る他の材料、脱結合剤若しくは抗焼結剤として作用する材料、又は対象となる３Ｄ印刷部品を解放するために他の方法で除去され得る材料を含み得る。ベルト２１５（例えば、コンベヤベルト）が、反時計回りに回転すると（ベルト２１５の周りの矢印によって示されるように）、キャリアシート２０５は、イメージングドラム２１０の下に巻かれてもよく、イメージングドラム２１０に近接及び／又は接触してもよい。これにより、支持材料は、キャリアシート２０５に静電的に引き付けられるか、又は付着され得る。
第２のローラー（図２には示されない）は、活性トナー粒子などの活性材料（キャリアシート２０５上の黒色として示される）を、イメージングドラム２１０上に塗布するために使用され得る。例えば、第１のローラーは、活性トナー粒子が、レーザー光が投影されていないイメージングドラム２１１の部分に引き付けられるように、イメージングドラム２１１に接触し得る。活性材料は、３Ｄ部品２９０の一部を形成する材料であり得る。複数の活性材料堆積システムは、複数の材料（例えば、材料の複合体）から構成される３Ｄ印刷部品を形成するように展開され得る。ベルト２１５（例えば、コンベヤベルト）が、反時計回りに回転すると（ベルト２１５の周りの矢印によって示されるように）、キャリアシート２０５は、イメージングドラム２１１の下に巻かれてもよく、イメージングドラム２１１に近接及び／又は接触してもよい。これにより、活性材料は、キャリアシート２０５に静電的に引き付けられ得る。一実施形態では、堆積システム１１０は、以下でより詳細に論じられるように、特定の位置及び／又は向きで、２Ｄ層のキャリアシート上への堆積、印刷などを行う場合がある。例えば、堆積システム１１０は、２Ｄ層を、位置合わせ機構、キャリアシート２０５の端部、キャリアシート２０５の角部などのうちの１つ以上を用いて位置合わせし得る。
いくつかの実施形態では、活性材料は、支持材料とは異なる材料であり得る。例えば、活性材料は、金属トナー粒子を含み得、支持材料は、ポリマー又はプラスチック（例えば、トナー）粒子を含み得る。別の例では、活性材料は、第１の種類のポリマー又はプラスチック（例えば、トナー）粒子を含み得、支持材料は、より低い融点を有する第２の種類のポリマー又はプラスチック（例えば、トナー）粒子を含み得る。
活性材料及び支持材料（例えば、活性トナー粒子及び支持トナー粒子）が、キャリアシート２０５に塗布された後、処理要素２１３は、活性材料及び支持材料の融合、硬化、結合、加熱などを行う場合がある。例えば、処理要素２１３は、活性材料及び支持材料と接触している加熱ローラーであり得る。一実施形態では、活性材料及び支持材料は、転写システム１３０によって３Ｄ部品２９０に転写され得る２Ｄ層を形成し得る。
一実施形態では、活性材料は、３Ｄ部品の断面に対応し得る第１のパターンを画定し得る。例えば、活性材料は、キャリアシートの異なる領域に位置し得る様々な形状（例えば、幾何学的形状、不規則形状など）を含み得るパターンを画定し得る。これらの形状は、特定の高さでの３Ｄ部品２９０の異なる断面に対応し得る。
図２に示されるように、活性材料及び支持材料の２Ｄ層を有するキャリアシートは、トレー２１４内に回収され得る。トレー２１４は、転写システム１３０に提供され得る。例えば、供給システム（図２には示されない）は、転写システム１３０が、各キャリアシート２０５上の２Ｄ層（例えば、各キャリアシート２０５上の活性材料及び支持材料）の、３Ｄ部品２９０上への転写、積層、付加などを行う場合があるように、トレー２１４を転写システム１３０に供給し得る。
一実施形態では、転写システム１３０は、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０に転写して、３Ｄ部品２９０の組み立て、製造、構築などを行う場合がある。例えば、転写システム１３０は、キャリアシート２０５から２Ｄ層を使用して、３Ｄ部品２９０を層ごとに積み重ね得る。転写システム１３０は、転写要素２３１を含み得る。転写要素２３１は、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０上に転写するために使用され得る様々な構成要素、デバイスなどを含み得る。転写要素２３１の一例は、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０上に押し付けるか又は積層し得る熱源（例えば、加熱表面又はプレート）であり得る。転写要素２３１は、２Ｄ層をキャリアシート２０５から除去し、２Ｄ層の３Ｄ部品２９０への付着、結合、積層、転写などを行うのに使用され得る任意の構成要素、デバイスなどであり得る。３Ｄ部品２９０は、ベース基材２８０（例えば、ベース）上に位置し得る。
一実施形態では、転写要素２３１は、２Ｄ層を３Ｄ部品２９０に順次転写し得る。例えば、転写要素２３１は、２Ｄ層を、キャリアシート群の第１キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０上に転写し得る。第１キャリアシート２０５の後に、転写要素２３０は、２Ｄ層を、キャリアシート群の第２キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０上に転写し得る。
転写要素２３１が、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０に転写した後、トレー２１４が使用されて、キャリアシート２０５（例えば、空のキャリアシート２０５）を保持し得る。トレー２１４は、空のキャリアシートが、洗浄され再使用されて、追加の２Ｄ層を堆積（例えば、印刷）させ得るように、堆積システム１１０に（例えば、ベルト２１５に）提供され得る。例えば、洗浄システム２１８は、空のキャリアシート２０５を洗浄し得る。洗浄システム２１８は、キャリアシート２０５を洗浄するために使用され得るデバイス、構成要素、材料などを含み得る。例えば、洗浄システム２１８は、洗浄液体及びジェットを含んで、洗浄液体をキャリアシート２０５上に噴霧し得る。別の例では、洗浄システム２１８はまた、キャリアシート２０５を乾燥させるために使用され得る加熱要素も含み得る。更なる例では、洗浄システム２１８は、機械的手段（例えば、ブラシ、スキージ、ドクターブレード、機械的振動など）を使用して、キャリアシート上に残留し得る２Ｄ層の部分を除去し得る。また、転写要素２３１が、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品２９０に転写した後、３Ｄ部品を取り囲む犠牲材料（３Ｄ部品２９０の周囲のライトグレー材料によって示される）が、除去されて３Ｄ部品２９０を露出し得る。
一実施形態では、転写システム１３０は、２Ｄ層が、キャリアシート上に堆積された後に、２Ｄ層を３Ｄ部品上に転写し得る。例えば、堆積システム１１０が、２Ｄ層をキャリアシート上に転写した後、転写システム１３０は、一組のキャリアシートの２Ｄ層を、３Ｄ部品上に転写し得る。したがって、２Ｄ層の堆積、及び２Ｄ層の３Ｄ部品への転写は、別個にかつ順次実行され得る（例えば、最初に２Ｄ層の堆積、及びその後に２Ｄ層の３Ｄ部品上への転写）。別の実施例では、堆積システム１１０は、２Ｄ層を１枚以上のキャリアシートの表面上に連続的に堆積又は印刷してもよく、一方で、転写システム１３０は、他の２Ｄ層を他のキャリアシートから３Ｄ部品上に転写する（例えば、２Ｄ層を３Ｄ部品上に転写して、３Ｄ部品の組み立て、構築などを行う）。したがって、２Ｄ層のキャリアシート上への堆積、及び２Ｄ層の３Ｄ部品への転写は、別個にかつ同時に実行され得る（例えば、一部の２Ｄ層の堆積が、他の２Ｄ層の３Ｄ部品上への第２の転写と同時に実行される）。
一実施形態では、堆積システム１１０は、異なる種類の活性材料をキャリアシート２０５上に堆積するために使用され得る複数のイメージングドラムを含み得る。例えば、第２のイメージングドラム（図２には示されない）は、イメージングドラム２１１と処理要素２１３との間に位置し得る。第２のイメージングドラムは、第２の種類の活性材料をキャリアシート２０５上に堆積させるために使用され得る。これにより、堆積システム１１０は、一組の材料（例えば、異なる材料の組み合わせ、材料の複合材など）をキャリアシート２０５上に堆積させ得る。これによりまた、３Ｄ印刷システム２００は、異なる材料（例えば、複合体３Ｄ部品）を含む３Ｄ部品の生産、構築、組み立てなどを行う場合がある。
図２に示されるように、ベルト２１５は、単一の方向（例えば、反時計方向）に移動する。３Ｄ印刷システム２００は、堆積フェーズ（例えば、堆積プロセス）、及び転写フェーズ（例えば、転写プロセス）中に、方向を変更することなく、ベルト２１５を同じ方向に移動させ得る。これにより、他の種類の３Ｄ印刷システムに存在し得る前後運動が低減する。これは、２Ｄ層を３Ｄ部品２９０に転写する際の精度を高めるのに役立ち得る。例えば、ベルト２１５が一定速度で単一方向に移動するので、３Ｄ印刷システム２００が、２Ｄ層を３Ｄ部品２９０と位置合わせするのに役立ち得る。また、ベルト２１５は、一定速度で移動し得る（例えば、ベルト２１５全体が、同じ一定速度で移動する）。これにより、ベルト２１５の部分が減速されず、２Ｄ層が３Ｄ部品２９０に転写されることを可能にするために、３Ｄ部品２９０をより迅速に構築し得る。また、キャリアシート２０５は、軽い又は軽量であり得る。これにより、ベルト２１５は、２Ｄ層を、３Ｄ部品２９０上に転写するためにプラテン（例えば、金属プレート）を移動させるのではなく、キャリアシート２０５を、３Ｄ印刷システム２００を通してより容易に移動させることが可能になり、必要に応じて、（軽量）キャリアシート自体は、（より重い）ベルトアセンブリ全体の速度を上げる／速度を下げる必要なく、必要に応じてベルトから別個に局所的に加速／減速され得る。
図３は、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な３Ｄ印刷システム３００を示す図である。３Ｄ印刷システム３００は、堆積システム１１０、及び転写システム１３０を含む。堆積システム１１０は、材料の２次元（２Ｄ）層の、キャリアシート２０５（例えば、シリコンシート）上への堆積、印刷などを行う場合がある。転写システム１３０は、以下でより詳細に論じられるように、２Ｄ層を、キャリアシート２０５からベース基材上に位置し得る３Ｄ部品２９０上に転写し得る。供給システム１２０は、キャリアシート２０５を、堆積システム１１０と転写システム１３０との間で移動させ得る。供給システム１２０は、ベルト３１５（例えば、コンベヤベルト）及びトレー機構３１６を含む。キャリアシート２０５は、トレー機構３１６によってベルト３１５（例えば、コンベヤベルト）上に堆積され得る。例えば、キャリアシート２０５は、トレー機構３１６によって、ベルト３１５に１枚ずつ供給又は堆積され得る。
上述のように、堆積システム１１０は、レーザー３１２などの１つ以上のＥＭＲ放射デバイスを含み得る。レーザー３１２は、イメージングドラム３１０及び３１１の表面上の電荷を変更するために使用され得る。第１のローラー（図３には示されない）は、支持トナー粒子などの支持材料（キャリアシート２０５上のライトグレー材料として示される）を、イメージングドラム３１０上に塗布するために使用され得る。支持材料はまた、犠牲材料とも称され得る。ベルト３１５（例えば、コンベヤベルト）が、反時計回りに回転すると（ベルト３１５の周りの矢印によって示されるように）、キャリアシート２０５は、イメージングドラム３１０の下に巻かれてもよく、イメージングドラム３１０に近接及び／又は接触してもよい。これにより、支持材料は、キャリアシート２０５に静電的に引き付けられ得る。
第２のローラー（図３には示されない）は、活性トナー粒子などの活性材料（キャリアシート２０５上の黒色として示される）を、イメージングドラム３１０上に塗布するために使用され得る。活性材料は、３Ｄ部品３９０の一部を形成する材料であり得る。ベルト３１５（例えば、コンベヤベルト）が、反時計回りに回転すると（ベルト３１５の周りの矢印によって示されるように）、キャリアシート２０５は、イメージングドラム３１１の下に巻かれてもよく、イメージングドラム３１１に近接及び／又は接触してもよい。これにより、活性材料は、キャリアシート２０５に静電的に引き付けられ得る。一実施形態では、堆積システム１１０は、以下でより詳細に論じられるように、特定の位置及び／又は向きで、２Ｄ層のキャリアシート上への堆積、印刷などを行う場合がある。例えば、堆積システム１１０は、２Ｄ層を、位置合わせ機構、キャリアシート２０５の端部、キャリアシート２０５の角部、キャリアシート２０５上の予め画定された（例えば、印刷、エンボス、リソグラフィーなどで画定された）機構などを用いて位置合わせし得る。いくつかの実施形態では、活性材料は、上述のように、支持材料とは異なる材料であり得る。
活性材料及び支持材料（例えば、活性トナー粒子及び支持トナー粒子）が、キャリアシート２０５に塗布された後、処理要素３１３は、活性材料及び支持材料の融合、硬化、結合、加熱などを行う場合がある。一実施形態では、活性材料及び支持材料は、転写システム１３０によって３Ｄ部品３９０に転写され得る２Ｄ層を形成し得る。上述のように、活性材料は、３Ｄ部品の断面に対応し得る第１のパターンを画定し得る。
図３に示されるように、活性材料及び支持材料の２Ｄ層を有するキャリアシート２０５は、（供給システム１２０の）ベルト３１５によって転写システム１２０に提供され得る。一実施形態では、転写システム１３０は、２Ｄ層をキャリアシート２０５から３Ｄ部品３９０に転写して、３Ｄ部品３９０の組み立て、製造、構築などを行う場合がある。例えば、転写システム１３０は、キャリアシート２０５から２Ｄ層を使用して、３Ｄ部品３９０を層ごとに積み重ね得る。転写システム１３０は、転写要素３３１を含み得る。転写要素は、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品３９０上に転写するために使用され得る様々な構成要素、デバイスなどを含み得る。転写要素３３１の一例は、２Ｄ層をキャリアシート２０５から３Ｄ部品３９０上に押し付けるか又は積層し得る熱源（例えば、加熱表面又はプレート）であり得る。転写要素３３１は、２Ｄ層をキャリアシート２０５から除去し、２Ｄ層の３Ｄ部品３９０への付着、結合、積層、転写などを行うのに使用され得る任意の構成要素、デバイスなどであり得る。３Ｄ部品３９０は、ベース基材３８０（例えば、ベース）上に位置し得る。
３Ｄ部品３９０の初期の２Ｄ層（例えば、最初の２Ｄ層）は、基材３８０上に直接転写され得る。後続の２Ｄ層は、初期の２Ｄ層又は他の２Ｄ層上に転写され得る。
一実施形態では、転写要素３３１は、２Ｄ層を３Ｄ部品３９０に順次転写し得る。例えば、転写要素３３１は、キャリアシート２０５が転写要素３３１を通過（ｐａｓｓｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ）又は通過（ｐａｓｓｅｓ ｂｙ）するとき、２Ｄ層を各キャリアシート２０５から転写し得る。
転写要素３３１が、２Ｄ層を、キャリアシート２０５から３Ｄ部品３９０に転写した後、ベルト３１５は、キャリアシートを、洗浄システム３１４に搬送し得る。洗浄システム３１４は、キャリアシート２０５を洗浄するために使用され得るデバイス、構成要素、材料などを含み得る。例えば、洗浄システム３１４は、洗浄液体及びジェットを含んで、洗浄液体をキャリアシート２０５上に噴霧し得る。別の例では、洗浄システム３１３はまた、キャリアシート２０５を乾燥させるために使用され得る加熱要素も含み得る。例えば、洗浄システムは、機械的手段（例えば、ブラシ、スキージ、ドクターブレード）を使用して、キャリアシート上に残留し得る２Ｄ層の部分を除去し得る。洗浄されたキャリアシート２０５（例えば、洗浄されたかつブランク／空のキャリアシート２０５）は、ベルト３１５を介してトレー機構３１６に提供され得る。次いで、トレー機構３１６は、ベルト３１５の一部分（例えば、前側部分）に洗浄された、ブランク、空などのキャリアシート２０５を提供し得、ベルト３１５は、キャリアシート２０５をイメージングドラム３１０及び３１１に提供し得る。
一実施形態では、堆積システム１１０は、２Ｄ層を、１枚以上のキャリアシートの表面上に連続的に堆積又は印刷してもよく、一方で、転写システム１３０は、他の２Ｄ層を、他のキャリアシートから３Ｄ部品上に転写する（例えば、２Ｄ層を３Ｄ部品上に転写して、３Ｄ部品の組み立て、構築などを行う）。したがって、２Ｄ層のキャリアシート上への堆積、及び２Ｄ層の３Ｄ部品への転写は、別個にかつ同時に実行され得る（例えば、一部の２Ｄ層の堆積が、他の２Ｄ層の３Ｄ部品上への転写と同時に実行される）。例えば、（供給システム１２０の）ベルト３１５は、いくつかのキャリアシートを堆積システム１１０に提供し、他のキャリアシート２０５を転写システム１３０に同時に提供する。
図２に示されるように、ベルト３１５は、単一の方向（例えば、反時計方向）に移動する。３Ｄ印刷システム３００は、堆積フェーズ（例えば、堆積プロセス）、及び転写フェーズ（例えば、転写プロセス）中に、方向を変更することなく、ベルト３１５を同じ方向に移動させ得る。これにより、他の種類の３Ｄ印刷システムに存在し得る前後運動を低減することができる。これは、２Ｄ層を３Ｄ部品３９０に転写する際の精度を高めるのに役立ち得る。例えば、ベルト３１５が一定速度で単一方向に移動するので、３Ｄ印刷システム３００が、２Ｄ層を３Ｄ部品３９０と位置合わせするのに役立ち得る。また、ベルト３１５は、一定速度で移動し得る（例えば、ベルト３１５全体が、同じ一定速度で移動する）。これにより、ベルト３１５の部分が減速されず、２Ｄ層が３Ｄ部品３９０に転写されることを可能にするために、３Ｄ部品３９０をより迅速に構築し得る。また、キャリアシート２０５は、軽い又は軽量であり得る。これにより、ベルト２１５は、２Ｄ層を３Ｄ部品２９０上に転写するプラテン（例えば、金属プレート）を移動させるのではなく、キャリアシート２０５を、３Ｄ印刷システム３００を通してより容易に移動させ得る。
図４Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的なキャリアシート２０５を示す図である。上述のように、キャリアシート２０５は、堆積システム（例えば、図１Ｃ〜図３に示される堆積システム１１０）に提供され得る。堆積システムは、２Ｄ層４２０（例えば、トナー粒子層、インク層など）を、キャリアシート２０５の表面に堆積させ得る。本開示の文脈における２次元（２Ｄ）層は、１０００マイクロメートル未満の厚さの「活性材料」の層４２０として画定され、層によって画定される又は層内に画定される２次元（２Ｄ）パターンを含み、前記層は３次元で（例えば、図４Ａの垂直方向又は平面内に）均一である。２Ｄ層は、（例えば、前記２Ｄ層内のパターン化された活性材料によって残された一部又は全て又は任意の空隙を埋めるために）２Ｄ層内にパターン化された支持材料を更に含んでもよく、したがって、連続する複合２Ｄ層が、活性材料及び支持材料を含むように形成されてもよく、連続する２Ｄ層が、上記複合体２Ｄ層の上部に確実に転写されてもよい。
上述のように、２Ｄ層４２０の、キャリアシート２０５上への位置付け、位置合わせなどがなされる場合がある。一実施形態では、２Ｄ層４２０は、位置合わせ機構４１５を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。位置合わせ機構４１５は、基準点として使用され得るマーキング、形状、テクスチャ、材料（例えば、トナー粒子）、デバイス、センサ、開口（例えば、孔、開口部など）、２Ｄ層４２０をキャリアシート２０５上に堆積させる基準線であり得る。例えば、堆積システムは、位置合わせ機構４１５の左下角と接触するように、２Ｄ層の右上角部を位置付け得る。
いくつかの実施形態では、位置合わせ機構４１５は、センサ（例えば、電磁波／信号、音波／信号などを送信するアクティブセンサ）であり得る。センサ（例えば、位置合わせ機構４１５）は、閉ループ様式でベース基材上の他のセンサに対して位置付けられ得る。例えば、堆積システム１１０は、位置合わせ機構４１５（例えば、センサ）がベース基材と位置合わせされることを堆積システム１１０が検出するまで、キャリアシート２０５の左、右、上、下などへの調整、再配置、移動などを行う場合がある。堆積システム１１０は、位置合わせ機構４１５が、適切に位置合わせされるかどうかを判定するために、様々なセンサ、検出器、カメラなどを含み得る。例えば、堆積システム１１０は、位置合わせ機構４１５が、ベース基材に対して正しい位置にあるかどうかを検出又は判定するために使用され得るカメラを含み得る。別の例では、堆積システム１１０は、磁石（例えば、位置合わせ機構４１５）がベース基材に対して正しい位置にあるかどうかを判定するための磁気センサを含み得る。別の実施形態では、位置合わせ機構４１５は、ベース基材の機械的機構とインターフェース接続し得る機械的機構又は構成要素（例えば、タブ、突出部、開口部、ラッチなど）であり得る。例えば、位置合わせ機構は、ベース基材上の孔又は開口部と位置合わせするタブ又は突出部であり得る。
一実施形態では、ベース基材はまた、キャリアシート２０５上の位置合わせ機構４１５に対して位置合わせし得る位置合わせ機構を含み得る。例えば、ベース基材は、キャリアシート２０５上の別のセンサ（例えば、位置合わせ機構４１５）を検出し得るセンサを含み得る。別の例では、ベース基材は、キャリアシート２０５上にある磁石（例えば、位置合わせ機構４１５）を検出し得る磁気センサを含み得る。
別の実施形態では、２Ｄ層４２０は、キャリアシートの端部を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。例えば、上端部に沿った第１の位置４０５及び右端部に沿った第２の位置４０６は、２Ｄ層４２０の左端部が、第１の位置４０５を通過する垂直線に沿って位置し、２Ｄ層４２０の底端部が、第２の位置４０６を通過する水平線に沿って位置するように、２Ｄ層４２０をキャリアシート２０５上に堆積させるための基準点として使用され得る。
更なる実施形態では、２Ｄ層４２０は、キャリアシート２０５の角部４１０を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。例えば、２Ｄ層４２０は、角部４１０から離れた特定の距離及び方向に位置し得る。
図４Ｂは、本開示の１つ以上の実施形態による、例示的なキャリアシートを示す図である。上述のように、キャリアシート２０５は、堆積システム（例えば、図１Ｃ〜図３に示される堆積システム１１０）に提供され得る。堆積システムは、２Ｄ層４２１（例えば、トナー粒子層、インク層など）を、キャリアシート２０５の表面に堆積させ得る。
上述のように、２Ｄ層４２１の、キャリアシート２０５上への位置付け、位置合わせなどがなされる場合がある。一実施形態では、上述のように、２Ｄ層４２１は、位置合わせ機構４１５を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。別の実施形態では、２Ｄ層４２１は、キャリアシートの端部を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。例えば、２Ｄ層４２１は、位置４０７及び４０８を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。更なる実施形態では、２Ｄ層４２１は、キャリアシート２０５の角部４１１を使用して、位置合わせされ（又は位置付けられ）得る。
図４Ｃは、本開示の１つ以上の実施形態による、３Ｄ部品４９０を示す図である。３Ｄ部品４９０は、ベース基材（例えば、ベースプレート、ベース、最終基材など）上に位置する。上述のように、３Ｄ部品４９０は、２Ｄ層を、３Ｄ部品４９０上に転写することによって構築、組み立てなどがなされる場合がある。上述のように、転送システム（例えば、図１Ｃ〜図３に示される転写システム１３０）は、２Ｄ層を、３Ｄ部品４９０上に転写（例えば、層化、積層、塗布など）し得る。
図４Ｃに示されるように、２Ｄ層４２０は、ベース基材４８０上に位置し得る。２Ｄ層４２１は、層４２０の上部の３Ｄ部品４９０上に転写され得る。これにより、３Ｄ印刷システムは、層ごとに３Ｄ部品４９０層の組み立て、構築などを行う場合がある。また、２Ｄ層４２０及び４２１は、垂直軸に沿って裏返し又は反転され得る（３Ｄ部品４９０の断面の鏡像であり得る）、なぜなら、図４Ａ及び図４Ｂに示されるキャリアシート２０５が、３Ｄ部品４９０を３Ｄ部品４９０上に転写するために裏返され得るためである。
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、３Ｄ部品を構築するための方法５００のフロー図を示す。方法５００は、ハードウェア（例えば、回路、専用ロジック、プログラマブルロジック、プロセッサ、処理デバイス、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、マルチコアプロセッサ、システムオンチップ（ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ｃｈｉｐ、ＳｏＣ）など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実施／実行される指示）、ファームウェア（例えば、マイクロコード）、又はこれらの組み合わせを備え得る処理ロジックによって実行され得る。いくつかの実施形態では、方法５００は、計算装置（例えば、サーバコンピュータ、デスクトップコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータなど）、堆積システム、供給システム、及び転写システムのうちの１つ以上によって実行され得る。
方法５００は、方法５００が、１つ以上の２Ｄ層を、１枚以上のキャリアシート上に印刷する（例えば、堆積させる）ブロック５０５において開始する。例えば、堆積システムは、上述のように、２Ｄ層を、１枚以上のキャリアシート上に印刷し得る。ブロック５１０において、方法５００は、（１つ以上の２Ｄ層を有する）１枚以上のキャリアシートを転写システムに提供し得る。１枚以上のキャリアシートは、上述のように、供給システムを介して転写システムに提供され得る。ブロック５１５において、方法５００は、１つ以上の２Ｄ層を、３Ｄ部品上に転写し得る。例えば、転写システムは、熱を使用して、１つ以上の２Ｄ層を、３Ｄ部品上に転写し得る。ブロック５２０において、方法５００は、１枚以上のキャリアシートを、任意に洗浄し得る。例えば、方法５００は、ジェット及び洗浄液を使用して、１枚以上のキャリアシートを洗浄し得る。ブロック５２５において、１枚以上のキャリアシート（例えば、洗浄された及び／又は空／ブランクキャリアシート）は、堆積システムに戻され得る。いくつかの実施形態では、ブロック５０５〜５２５は、ループ内で繰り返され得る。他の実施形態では、ブロックの一部は、同時に実行され得る。例えば、２Ｄ層は、第１の組のキャリアシート上に堆積されてもよく、一方、第２の組のキャリアシートの２Ｄ層は、３Ｄ部品に転写される。
様々な操作は、複数の個別の操作として順に、本開示を理解する上で最も有用な様式で説明されるが、説明の順序は、これらの操作が必ずしも順序依存であることを意味すると解釈され得ない。具体的には、これらの操作は、提示の順序で実行される必要はない。
前述の説明は、本開示のいくつかの実施形態の良好な理解を提供するために、具体的なシステム、構成要素、方法などの例などの多数の具体的な詳細を記載する。しかし、本開示の少なくともいくつかの実施形態は、これらの具体的な詳細を伴わずに実行され得ることが、当業者には明らかであろう。他の事例では、本開示を不必要に不明瞭にすることを回避するために、周知の構成要素又は方法は詳細に説明されないか、又は単純なブロック図形式で提示される。したがって、記載される具体的な詳細は、単なる例示である。特定の実施形態は、これらの例示的な詳細から変化してもよく、依然として本開示の範囲内であると考えられる。
更に、いくつかの実施形態は、機械可読媒体が、２つ以上のコンピュータシステム上に記憶され、又はそれによって実行される、分散コンピューティング環境において実施され得る。また、コンピュータシステム間で転送される情報は、コンピュータシステムを接続する通信媒体を介して引かれるか、又は押され得る。
特許請求される主題の実施形態は、本明細書に記載される様々な操作を含むが、これらに限定されない。これらの操作は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実行され得る。本明細書における方法の操作は、特定の順序で示され説明されるが、各方法の操作の順序は、特定の操作が逆順序で実行され得るように、又は特定の操作が他の操作と少なくとも部分的に同時に実行され得るように変更され得る。別の実施形態では、別個の操作の指示又はサブ操作は、断続的又は交互の様式であり得る。
要約書に記載されているものを含む、本開示の例示された実装形態の上記説明は、網羅的であること、又は開示された正確な形態に開示を限定することを意図するものではない。本開示の具体的な実装形態及び例は、例示目的のために本明細書に記載されるが、当業者が認識するように、本開示の範囲内で様々な等価な修正が可能である。本明細書で使用される「例」又は「例示的な」という語は、例、事例、又は例示としての役割を果たすことを意味する。「例」又は「例示的な」として本明細書で記載される任意の態様又は設計は、必ずしも他の態様又は設計に比べて好ましい又は有利であると解釈されない。むしろ、「例」又は「例示的な」という語の使用は、具体的な様式で概念を提示することが意図される。
本出願で使用される場合、「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく包括的な「又は」を意味することが意図される。すなわち、別段の指定がない限り、又は文脈から明らかでない限り、「Ｘは、Ａ又はＢを含む」は、自然な包括的な順列のうちのいずれかを意味することが意図される。すなわち、ＸはＡを含む、ＸはＢを含む、又はＸはＡ及びＢの両方を含む場合、「ＸはＡ又はＢを含む」は、前述の事例のいずれかの下で満たされる。また、本出願及び添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、一般に、別段の指定がない限り、又は文脈から単数形を対象とすることから明らかでない限り、「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである。更に、「一実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」又は「一実装形態（ａｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」又は「一実装形態（ｏｎｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」を通しての用語の使用は、そのように記載されない限り、同じ実施形態又は実装形態を意味するとは意図されない。更に、本明細書で使用される場合、用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」などの用語は、異なる要素を区別するための表示として意味され、必ずしもそれらの数値表記に従った順序の意味を有し得ない。
本開示の文脈において、「活性材料」又は「３Ｄ印刷される活性材料」という用語は、３Ｄ印刷部品を形成するために、３次元（３Ｄ）形状又は形態にパターン化される任意の材料として定義され、「支持材料（ｓｕｐｐｏｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）」又は「支持材料（ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）」という用語は、３Ｄ印刷プロセス中に３Ｄ印刷される活性材料の一時支持（例えば、機械的支持）として機能する任意の材料（例えば、犠牲材料）として定義される。
Claims (21)
- ３次元（３Ｄ）部品を生産する方法であって、
堆積システムによって、複数の２次元（２Ｄ）層を複数のキャリアシート上に印刷することであって、前記複数のキャリアシートが、前記堆積システム内を一方向に移動する、印刷することと、
転写システムによって、少なくとも１つの２Ｄ層を前記複数のキャリアシートのうちの少なくとも１枚のキャリアシートから前記３Ｄ部品上に連続的に転写することであって、前記３Ｄ部品がベース基材上に位置し、前記複数のキャリアシートが、前記転写システム内を前記方向に移動する、転写することと、を含む、方法。 - 前記堆積システムが、堆積プロセス中に、前記複数のキャリアシートの前記方向を変えることなく、前記複数の２Ｄ層を前記複数のキャリアシート上に連続的に印刷するように構成されており、
前記転写システムが、転写プロセス中に、前記複数のキャリアシートの前記方向を変えることなく、前記複数の２Ｄ層を前記３Ｄ部品上に連続的に印刷するように構成されている、請求項１に記載の方法。 - 前記転写システムが、少なくとも１つの２Ｄ層を前記３Ｄ部品上に転写する間、前記複数の２Ｄ層が、前記複数のキャリアシート上に連続的に印刷される、請求項１に記載の方法。
- 前記複数の２Ｄ層が、前記複数のキャリアシート上に連続的に印刷された後に、前記転写システムが、少なくとも１つの２Ｄ層を前記３Ｄ部品上に転写する、請求項１に記載の方法。
- 前記堆積システムが、電磁放射線放射デバイスを備える、請求項１に記載の方法。
- 前記複数の２Ｄ層を前記複数のキャリアシート上に印刷することが、
前記電磁放射デバイスを使用して、前記複数のキャリアシートにトナー粒子を塗布することを含む、請求項５に記載の方法。 - 前記トナー粒子が、ポリマー、金属、及びセラミックのうちの少なくとも１つを含む、請求項５に記載の方法。
- 前記複数の２Ｄ層を前記複数のキャリアシート上に印刷することが、
噴射印刷ヘッドを使用して、前記複数のキャリアシートに材料を塗布することを含む、請求項１に記載の方法。 - インクが、ポリマー、誘電体、金属、及びセラミックのうちの少なくとも１つを含む、請求項８に記載の方法。
- 前記第１の２Ｄ層が、
加熱、
圧力、
電磁放射線、及び
化学薬品のうちの少なくとも１つを使用して、前記３Ｄ部品上に転写される、請求項１に記載の方法。 - 前記複数の２Ｄ層を前記複数のキャリアシート上に印刷することが、
前記複数のキャリアシート上の一組の位置合わせ機構、
前記複数のキャリアシートの一組の端部、及び
前記複数のキャリアシートの一組の角部、のうちの少なくとも１つを使用して、前記２Ｄ層を位置合わせすることを含む、請求項１に記載の方法。 - 供給システムによって、前記複数のキャリアシートを前記堆積システムから前記転写システムに供給することを更に含む、請求項１に記載の方法。
- 前記供給システムが、コンベヤベルトを備え、前記コンベヤベルトの全ての部分が、前記方向に均一な速度で駆動され、前記コンベヤベルトの動きの方向性が、前記３Ｄ部品の生産中に維持される、請求項１２に記載の方法。
- 前記供給システムが、前記複数の前記キャリアシートを洗浄し、前記複数のキャリアシートを前記転写システムから前記堆積システムに提供するように構成されている、請求項１２に記載の方法。
- 前記第１の２Ｄ層が、前記３Ｄ部品の断面に対応する第１のパターンを画定する、請求項１に記載の方法。
- 前記第１の２Ｄ層が、前記３Ｄ印刷部品の前記断面に対応しない第２のパターンを更に含む、請求項１５に記載の方法。
- 前記第１のパターンが、第１の組の材料を含み、前記第２のパターンが第２の材料を含む、請求項１６に記載の方法。
- 前記第１の組の材料が、一組の活性材料を含み、前記第２の材料が、支持材料を含む、請求項１７に記載の方法。
- ３次元（３Ｄ）部品を生産するためのシステムであって、
複数の２次元（２Ｄ）層を複数のキャリアシート上に印刷するように構成されている堆積システムであって、前記複数のキャリアシートが、前記堆積内を一方向に移動する、堆積システムと、
少なくとも１つの２Ｄ層を、前記複数のキャリアシートのうちの少なくとも１枚のキャリアシートから前記３Ｄ部品上に転写するように構成されている転写システムであって、前記３Ｄ部品がベース基材上に位置する、転写システムと、
前記複数のキャリアシートを前記堆積システムから前記転写システムに提供するように構成されている供給システムと、を備える、システム。 - 前記堆積システムが、堆積プロセス中に、前記複数のキャリアシートの前記方向を変えることなく、前記複数の２Ｄ層を前記複数のキャリアシート上に連続的に印刷するように更に構成されており、
前記転写システムが、転写プロセス中に、前記複数のキャリアシートの前記方向を変えることなく、前記複数の２Ｄ層を前記３Ｄ部品上に連続的に印刷するように構成されおり、
前記供給システムが、前記堆積及び転写システムにおける前記キャリアシートの動きの方向性を維持し、前記連続する２Ｄ層の前記印刷及び転写処理方向を反転させることなく、前記３Ｄ部品を生産するように構成されている、請求項１９に記載のシステム。 - 前記堆積システムが、
前記複数のキャリアシート上の一組の位置合わせ機構、
前記複数のキャリアシートの一組の端部、及び
前記複数のキャリアシートの一組の角部、のうちの少なくとも１つを使用して、前記２Ｄ層を位置合わせするように更に構成されている、請求項１９に記載のシステム。
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