JPH08297432A - パートおよびサポートを含むプロトタイプの製作装置および方法 - Google Patents

パートおよびサポートを含むプロトタイプの製作装置および方法

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JPH08297432A
JPH08297432A JP7326158A JP32615895A JPH08297432A JP H08297432 A JPH08297432 A JP H08297432A JP 7326158 A JP7326158 A JP 7326158A JP 32615895 A JP32615895 A JP 32615895A JP H08297432 A JPH08297432 A JP H08297432A
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support
belt
area
layer
charging
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JP7326158A
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M Pen Stephen
エム．ペン スチーブン
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Original Assignee
Texas Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ホトイメージングステーションを使用して、
コンピュータデータから３次元物体を製作する。 【解決手段】 第１の帯電装置１２３により第１の材料
を塗布吸着する第１の帯電エリアが形成され、第２の帯
電装置１２５により第２の材料を塗布吸着する第２の帯
電エリアが形成される。第１及び第２の乾燥材料は転写
されて一層のパート及びサポート１０２が形成され、積
層される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は迅速プロトタイピン
グに関し、特にホトイメージングステーションを使用し
てコンピュータデータから３次元物体を製作する方法お
よびプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】複雑な設計が増えるにつれて、迅速にプ
ロトタイプを製作するニーズが高まっている。このよう
な物体を即座に製作するニーズは複雑な部品を迅速に製
作しかつ最小限の配置および運転時間によりこのような
物体を少量製作するためのモデルや機械工場を必要とす
る。しかしながら、大概の製作方法は低速で、複雑で高
価である。
【０００３】これらの方法に対する手動加工および成形
方法は単純な設計については低廉かつ効果的である場合
が多いが、複雑な部品および組立体に必要なおびただし
い反復のコストは手が出ないほどになることがある。複
雑な製作を自動化するのにコンピュータ数値制御（ＣＮ
Ｃ）機械が広く使用されているが、このようなＣＮＣ機
械は一種のみの生産に対するものであるため稼働、保守
およびプログラムの費用が高くつく。
【０００４】一つのリソグラフィック製作方法として選
択レーザ焼結がある。この方法では熱レーザを使用して
ワックス、プラスチックもしくは金属等の粉末材料の選
定エリアが融解（焼結）される。実際には、バット
（桶）内の粉末がレーザにより走査され、個別の粒子が
溶解して隣接粒子に付着する。融解された粉末層は光重
合リソグラフィのように逐次処理される。焼結法の利点
は非加熱粉末が成形時に部品の支持体として働くことで
ある。これは非加熱粉末を物体から振り落としたり払い
落としたりできることを意味する。
【０００５】しかしながら、選択レーザ焼結法も複雑
で、高価な光学系である。最終部品の分解能は代表的に
は０．２５−０．５１ｍｍ（０．０１−０．０２イン
チ）であるビーム径により制限される。さらに、付加ス
テップにより、堆積された粉末をローリングブラシによ
り平らにする必要があることもありその場合には他にも
電子機械部品が必要となる。残念ながら、ローリングブ
ラシにより微粉末を平らにすると充填密度が不均質とな
ることがある。さらに、白色粉末は液体光ポリマーより
も（材工）コストが低く、３０ミクロンの層を得るのは
難しい。この粉末により形成される物体は分解能が低く
表面は不均質であり構造も不均質である場合が多い。
【０００６】鋳造産業では長い間金属物体の製作にヒー
トディスポーザブル原型が使用されてきた。インベスト
メント鋳造法は歴史的に“ロストワックス”法として知
られている。このプロセスは鋳造される物品のワックス
パターンを供給して実施される。パターンがセラミック
カプセルに入れられ次にパターンのワックスを溶かして
除去することによりジオメトリック空洞が得られる。空
洞に金属や他の鋳造材料が充填されそれは原型の正確な
形状をとる。ウール、フォームおよびプラスチック等の
他のパターン材料も試みられてきたが、この種のパター
ン材料は加熱除去することが一層困難である。いかなる
鋳造法にも要求されることはセラミックカプセルすなわ
ち鋳型がパターン融解すなわちバーンアウト中にクラッ
クを生ぜず無傷のままとされることである。
【０００７】マサチューセツ工科大学において３次元印
刷による製作の研究がなされている。この研究では広幅
フィーダを使用してバットやトレイ上にセラミック粉末
が堆積される。粉末の選定エリア上にシリカバインダー
を印刷して中実な断面が形成される。この工程を繰り返
して最終物体を表す一山の断面が形成される。
【０００８】この方法でも選定レーザ焼結法と同じ粉末
堆積問題が生じ非結合粉末を内部空洞から除去すること
がさらに困難となる。さらに、この方式により製作され
る物体は再生できない。ＭＩＴの研究はセラミック鋳型
の製造に向けられている。次に金属その他の材料が鋳型
へ注入され鋳型は後に鋳造部品から脱型される。残念な
がら、最終部品を画定する鋳型の内部空洞は容易に点検
することができず、そのため正確な部品を得るには費用
のかかる試行錯誤が行われるようになる。
【０００９】コンピュータによる工程および空間制御の
元でプラスチック、紙、もしくはセラミックの部品およ
びモデルを形成する迅速プロトタイピングすなわちソリ
ッドイメージングシステムが導入されている。これらの
モデルはコンピュータデータや電子イメージを正確に再
現するものである。このようなイメージはＣＡＤ、ＣＴ
走査、ＭＲＩ、ＰＥＴ、衛星レンジングおよびイメージ
ング、超音波、および走査電子顕微鏡を含む広範な入力
装置から収集される。
【００１０】ソリッドイメージング機構は材料候補およ
び積層技術によって決まる。最も一般的な方法ではレー
ザ光線を使用して重合化、カットアウトを行うか、さも
なくば３次元物体を画定する一連の薄い水平断面が垂直
に焼結される。これらのシステムはコストが高く、環境
的に有害であり、熱による反りのため不正確となること
が多い。大概のシステムは樹脂、溶媒、フュームおよび
高電力レーザを使用するため代表的なオフィスエリアと
は共存しない。
【００１１】より実用的なシステムは前の層と接触する
と固化する逐次断面へ熔融ワックス、プラスチック、も
しくは合金を噴射するジェットすなわちシリンジ型ディ
スペンサーに基づいている。これらのシステムはレーザ
ベースシステムよりもコストおよび複雑度は低いが、や
はり熱応力による積層および不正確さの問題があり層毎
の結合機構を制御するのが困難である。
【００１２】ホットワックスインクジェットおよびノズ
ルは、特に流体容器や電子機械装置に接続されている場
合、迅速かつ精密に位置決めするのが困難である。温度
制御、アライメントおよび媒体濾過の保守はこのような
ディスペンサーの機能にとって重要である。流体のバル
ク輸送は流体レベル、温度、および供給路全体の圧力に
依存し、したがって困難なことではあるが噴射もしくは
注液するまで生の材料を固体として維持することが望ま
しい。
【００１３】各層が構成されると、ソリッドイメージン
グシステムは代表的には仮の支持構造、ケーシング、も
しくは足場、を発生しそれは垂直層構造の完了後に除去
される。支持体は一般的に手で除去されるが、不溶性モ
デルを囲む可溶性支持体を使用すれば自動化も可能であ
る。
【００１４】可溶性支持体が望ましいが、２つの流体材
料を一つの層内に重畳させることなく正確に配置するの
は困難である。実際上、大概のシステムでは表面レベリ
ング装置を使用して形成される各層の高さおよび平坦度
が制御される。これにより材料が余分に除去されること
があるため、矯正機構が必要となる。
【００１５】レーザプリンタにはパルスレーザビームを
反射させる回転鏡が含まれている。レーザビームは感光
ドラム上を掃引して個別のピクセルを選択的に帯電す
る。それにより帯電および非帯電エリアが交互に生じ
る。帯電エリアは近くに配置されたトナーを吸着して
“黒書き”を行い非帯電エリアはトナーを吸着せずに
“白書き”を行う。帯電エリアはトナーエリアとなり非
帯電エリアにはトナーが無い。１枚の用紙をドラムに対
して配置してトナーエリアをドラムから用紙へ転送する
ことができる。次にトナーを含む用紙を加熱してトナー
を用紙上へ焼きつける。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】基本的な問題点は、積
層体の寸法上の精度を維持しながら、反対溶融性の固体
材料からなる薄層を通常のアプリケータにより積層でき
ないことである。３次元積層体は鋳造パターン、カラー
視覚モデル、および集積導電経路で必要とされている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】３次元コンピュータデー
タを水平にスライスすなわち区分して断面イメージが発
生される。これらのスライスされたデータにはパートも
しくはサポート無しのエリアおよびサポートエリアに対
応するデータが含まれている。スライスされたデータは
処理部へ電子的に転送されそこで積層が進行するにつれ
て高さが調整されるプラットフォーム上に３次元物体が
製作される。
【００１８】静電プリンタやホトコピア機構を使用して
スライスされたデータからトナーすなわち微粉末媒体の
薄層がイメージされ構成される。コンピュータの断面す
なわちスライスデータにより画定される新しい粉末層が
予め同様にして構成された層の露光面へ転写され、次に
加熱熔融され冷却される。イメージングおよび積層サイ
クルは３次元モデルが完了するまで継続される。この工
程においてポリエチレングリコール粉末等の可溶性ワツ
クスをサポートエリアに使用することができる。３次元
地形モデル等の応用については、オーバハングが無いた
め最初のプラットフォーム以外のサポートは不要であ
る。
【００１９】また、可溶性および不溶性粉末の隣接エリ
アの一層を、例えば透明度のために使用される、ポリマ
ーシートへ転写し固着することができる。シートは連続
ループとして固着された可溶性／不溶性層をホトイメー
ジングステーションから積層ステーションへ運びそこで
熱板もしくはローラにより新しい層を前の層へ接合する
ことができる。この技術の利点は寸法の点検および層厚
および平坦度の制御である。本質的に平坦な均厚層が形
成される。また転写シートにより被転写層は形成される
構造との積層が行われるまでプロセス部品と接触しない
よう保護され転写シートは可溶性および不溶性エリアの
層から分離される。
【００２０】さらに、コンピュータによりｘ−ｙ移動装
置が制御されて少なくとも２つのトナー分与装置が可溶
性もしくは不溶性トナーを分与するように動かされかつ
少なくとも２つのイメージング装置が分与装置の出力を
受け入れるエリアを帯電するように動かされる。これら
の装置はさらにパートおよびサポート層を生成するよう
にコンピュータに制御される。可溶性および不溶性トナ
ーが硬化されて潰壊してはならない可溶性構造が形成さ
れる。
【００２１】全ての層がイメージングされ垂直に積層さ
れると、結果的にパートは可溶性ケースすなわちシェル
内に存在することになる。全体構造を水洗し、可溶性シ
ェルを除去して所望するパートが無傷で残される。
【００２２】流体ではなく乾燥媒体がコンピュータの断
面すなわちスライスデータにより画定される精密なエリ
アへ精密な厚さで堆積される。次に加熱積層および冷却
により可溶性および不溶性エリアが予め構成された区画
へ同時に固着される。他のシステムや装置では液体を分
与して明確なパターンに固化するかもしくはレーザを使
用して過剰な粉末もしくは液体の層内でパターンが固化
される。
【００２３】プリンタ／コピア産業において長年使用さ
れている精密な立証済みの静電イメージング機構により
低コスト、速度および寸法精度が改善される。レーザ、
ＬＥＤ、ＬＣＤ、デジタルマイクロミラー、その他のイ
メージプロジェクタをこの装置に使用することができ
る。
【００２４】層上層構造の構成中に、可溶性、不溶性、
金属およびピグメント化粉末媒体に共通機構を適用し
て、複雑なジオメトリおよび構成の構造とすることがで
きる。性質の異なる材料については他のシステムを組み
込んでさまざまな分与および熔融機構を制御しなれけば
ならず、２種以上の材料の同時イメージングおよび積層
が実行できなくなる。
【００２５】本発明はパートおよびサポートを含むプロ
トタイプの製作装置を含み、それは一層のパートおよび
サポートを運ぶベルトと、ベルト上の第１の帯電エリア
を帯電する第１の帯電装置と、ベルトへ第１の材料を塗
布して第１の帯電エリアへ吸着させる第１の塗布装置
と、ベルト上の第２のエリアを帯電する第２の帯電装置
と、ベルトへ第２の材料を塗布して第２のエリアへ吸着
させる第２の塗布装置と、第１および第２の材料をパー
トおよびサポートのためにベルトからプロトタイプへ転
写する転写装置とを含んでいる。
【００２６】本発明にはフレクシブルベルトが含まれて
いる。本発明にはさらに連続ベルトが含まれている。本
発明には第１の材料としての第１の乾燥材料および第２
の材料としての第２の乾燥材料が含まれている。さら
に、本発明には第１および第２の帯電装置を制御する制
御装置が含まれている。さらに、本発明には第１および
第２の材料を粘着性とするのに十分な熱を加えて前記第
１および第２の材料を前記ベルトから転写する転写装置
が含まれている。
【００２７】本発明にはパートおよびサポートを含むプ
ロトタイプの製作装置が含まれ、それは一層のパートお
よびサポートを運ぶシートを移送するベルトと、シート
上の第１の帯電エリアを帯電する第１の帯電装置と、シ
ートへ第１の材料を塗布して第１の帯電エリアへ吸着さ
せる第１の塗布装置と、シート上の第２のエリアを帯電
する第２の帯電装置と、シートへ第２の材料を塗布して
第２のエリアへ吸着させる第２の塗布装置と、第１およ
び第２の材料をパートおよびサポートを形成するために
ベルトからプロトタイプへ転写する転写装置とを含んで
いる。
【００２８】
【発明の実施の形態】本発明による高速ホトイメージン
グ装置および技術ラミネータを精密な垂直位置決めと組
み合わせることにより、低コスト、単純かつ広範な材料
を使用してパートおよびパートを支持するサポートの構
造を形成することができる。噴射すなわち液体分与装置
が省かれるため信頼度の高い層を形成することができ
る。粉末材料およびディスペンサーは液体ディスペンサ
ーよりも有利であり、ディスペンサーの詰まりによるミ
スファイヤリングおよび媒体の不正確な配置が解消され
る。
【００２９】ここに記載するイメージングおよび分与機
構は歴史的に通常のワークエリアと共存するため、本発
明は人間の居る環境で非常に安全に使用することができ
大量に配置できることがこの分野の経験から判ってい
る。本発明の材料および工程を含む機構により爆発、毒
性、その他の職業上および環境上の問題点が最小限に抑
えられる。
【００３０】本発明は所望するモデルの精度の点で有利
である。プレートやローラを使用して予め形成された層
へ新しい層が積層されかつ積層中に新しい層が予め形成
された層に対して移動することが制約され、固体イメー
ジングシステムの代表的な反りが解消される。固着され
る層間にヒータを使用すれば接着および冷却中の結合収
縮が促進される。
【００３１】また本発明により新しい層の測定値が得ら
れて帰還され後続する層形成において層へ修正材料を付
加することにより任意の相違点やプロセスエラーが補償
される。
【００３２】本発明において可溶性もしくは不溶性材料
を制御することにより積層体内に多様なカラー、強度、
もしくは導電率が提供されそれは視覚通信、機能、もし
くは電気的応用にも有利である。本発明は一つの使用材
料もしくは使用材料の特性に制約されるものではない。
本発明は可溶性および不溶性材料を変えることにより粘
度、表面張力、および融点の範囲は無制限となる。
【００３３】材料を効率的に消費するという利点は本発
明に本来備わっている。本発明ではパートもしくはサポ
ートを画定するエリアのみに消耗粉末が配置されサポー
トエリアはパートの周辺と一致している。このようにし
て、コスト、バルク供給、およびハンドリングの点にお
いて材料の所要オーバヘッドは低減される。
【００３４】図５を参照して、静電イメージャ１０１を
制御するコマンドを入力してそこから状態およびデータ
情報を出力するためにコンピュータ３０２がＩＯ装置、
例えばキーボードおよびディスプレイに接続されてい
る。静電イメージャはコンピュータ３０２に接続するよ
うに図示されているが、任意の実施例、すなわち静電イ
メージャ２０１や静電イメージャ２０１が可能である。
さらに、コンピュータ３０２にはデータベース３０６が
接続されておりそれには一層毎に形成されるパートおよ
びサポートのモデルが含まれている。コンピュータ３０
２はデータベース３０６からパートおよびサポートの断
面すなわちスライスデータを読み取り断面すなわちスラ
イスデータを静電イメージャ１０１へ送って静電イメー
ジャ１０１を制御する。
【００３５】データベース３０６に記憶される断面すな
わちスライスデータを図１０に示す。３つのエリアは、
不溶性材料からパートを形成するパートエリア５０３、
可溶性材料からパートのサポートを形成するサポートエ
リア５０５、およびパート（不溶性）材料やサポート
（可溶性）材料が配置されないオープンエリア５０７で
あるが、別のデータに断面があってもよく、スライスデ
ータにパートエリア５０３もしくはサポートエリア５０
５を有する断面があってもよい。パートエリア５０３、
サポートエリア５０５はｘおよびｙ位置およびパートエ
リアもしくはサポートエリアを表す識別記号により表わ
すことができる。
【００３６】静電イメージャ１０１の一実施例を図１に
示す。静電イメージャ１０１は断面データを形成される
パートおよびサポート１０２へ変換する。パートエリア
５０３及びサポートエリア５０５を含む断面データに対
応するパートおよびサポート層はベース１０４により支
持される。ベース１０４はパートおよびサポート１０２
を上下するためにＺ方向へ移動できるパートプラットフ
ォームとすることができる。パートおよびサポート１０
２は転写材料１１８上に堆積されている層から形成され
る。支持ベルト１０３がローラ１０６により支持かつ駆
動される。さらに、例えばガイドである、支持装置１１
６により支持ベルト１０３が支持される。支持ベルト１
０３の表面に、例えば透明（マイラーのように）であ
る、転写材料１１８が配置されており電荷および少なく
とも２種類のトナー材料を受け入れてパート及びサポー
ト層１０２を形成する。可溶性及び不溶性の２つの材料
について本発明を説明しているが、帯電及び分与装置と
共にさらに材料を使用してパートおよびサポートの特性
を変える多材料パートおよびサポートを得ることができ
る。ローラ１０８により支持ベルト１０３が案内され
る。少なくとも２つの材料をパートおよびサポート１０
２へ転写した後で冷却装置１１０により支持ベルト１０
３が冷却される。冷却装置１１２によりさらに支持ベル
ト１０３が冷却される。さらに、冷却装置１１４により
ベルト１０３が冷却かつ支持される。冷却装置１１０、
１１２及び１１４の組合せ効果により支持ベルト１０３
から熱を除去するためのジグザグ構成が得られる。パー
トおよびサポート層１０２を形成するために少なくとも
２種類の材料が転写材料１１８上に堆積される。転写装
置１２０により層は転写材料１１８からパートおよびサ
ポート１０２へ転写される。図２に示すカイド１２２に
より支持ベルト１０３が案内される。さらに、ガイド１
２２を加熱して転写材料１１８上の層を“粘着状態”へ
加熱し層が容易に転写可能となってパートおよびサポー
ト１０２へ転写されるようにする。層は転写材料１１８
の所定エリアへ繰り返し電荷を与え乾燥材料を分与して
所定の帯電エリアのみに吸着させることにより形成され
る。乾燥材料は複写機で使用するトナーとすることがで
きる。第１の電荷塗布装置１２３により転写材料１１５
上に第１の電荷エリアが形成される。第１のトナー塗布
装置１２４により第１の材料、例えばトナー、が塗布さ
れそれは第１の帯電エリアへ吸着される。第２の電荷塗
布装置１２５により第２の電荷エリア及び転写物質が形
成される。第２のトナー塗布装置１２６により第２の材
料が与えられそれは第２の帯電エリアへ吸着される。
【００３７】転写材料１１８が第１の電荷塗布装置１２
３の下を通過すると、転写材料１１８上に第１の帯電エ
リアが形成される。第１の電荷塗布装置１２５により第
１の帯電エリアが形成されている転写材料１１８へ第１
のトナー塗布装置１２４により乾燥材料、例えばトナ
ー、が分与される。第１の乾燥材料は第１の帯電エリア
へ吸着され転写されるように配置される。次に、第２の
電荷塗布装置１２５により転写材料１１８上に第２の帯
電エリアが形成される。次に、第２の電荷塗布装置１２
５により配置された電荷に従って第２のトナー塗布装置
１２６により転写材料１１８上に第２の乾燥材料が配置
される。第１及び第２の乾燥材料によりパートおよびサ
ポート層１０２が形成される。転写材料１１８は支持ベ
ルト１０３に沿ってローラ１０６周りに移動されガイド
１２２上を通過する時、ガイド１２２により第１及び第
２の乾燥材料は加熱されて粘着状態となり、転写材料１
１８がパートおよびサポート１０２上へ転写されると、
第１及び第２の乾燥材料は新しいパートおよびサポート
層１０２を形成するように転写される。
【００３８】本発明の別の実施例を図３に示す。図３で
は層２０４の少なくとも２つの材料が直接フレクシブル
ベルト２２６上に形成されている。層２０４のこれら少
なくとも２つの材料は最初に第１の電荷塗布装置２０５
によりデータベース３０６に記憶されたデータに従って
第１の帯電エリアを配置するように形成される。第１の
トナー塗布装置２０６により、例えばトナーである、第
１の乾燥材料は第１の帯電エリアが形成されている所に
吸着され形成されるように配置される。第２の電荷塗布
装置２０７によりフレクシブルベルト２２６上に第２の
帯電エリアが配置される。第２のトナー塗布装置２０８
により、例えばトナーである、第２の乾燥材料が第２の
電荷が配置されているように与えられる。したがって、
層の少なくとも２つの材料がフレクシブルベルト２２６
上に形成される。層２０４はフレクシブルベルトにより
パートおよびサポート１０２に隣接して移動され層とし
てパートおよびサポート１０２へ転写される。図３には
図示せぬベース１０４によりパートおよびサポート１０
２をＺ方向へ移動させることができる。層２０４の少な
くとも２つの材料のパートおよびサポート１０２への転
写を容易にするために、加熱装置２１０により層２０４
の少なくとも２つの材料が加熱されて粘着状態とされパ
ートおよびサポート１０２への転写が容易になる。さら
に、層２０４の少なくとも２つの材料の転写を容易にす
るために加熱ローラ２１２を加熱することができる。層
の一部をフレクシブルベルト上に残すことができる。フ
レクシブルベルト２２６はパートおよびサポート１０２
へ完全に転写されていない残留層２０４を含むことがで
きる。層２０４の少なくとも２つのこの余剰材料は加熱
装置２１４、例えば残留層２０４へ熱を加えるプレー
ト、により加熱することができる。駆動ローラ２１６に
よりフレクシブルベルト２２６が駆動される。走査装置
２１８によりフレクシブルベルト２２６が走査されてフ
レクシブルベルト上に実際に残留層２０４が残っている
か確認される。フレクシブルベルト２２６上に層２０４
が残留していることが確認されたら、残留トナー再生装
置２２０を起動させてフレクシブルベルト２２６上の層
２０４の少なくとも２つの乾燥材料を再生することがで
きる。したがって、走査装置２１８により残留トナー再
生装置２２０が制御される。パートおよびサポート１０
２上に別の層２０４を配置する準備をするために電荷消
去装置２２０により支持ベルト２２６からの電荷が消去
される。層２０４の少なくとも２つの材料をさらに受け
入れるために加熱ローラ２２４により支持ベルト２２６
が加熱される。
【００３９】加熱装置２１４が支持ベルト２２６を加熱
する加熱ローラ２１２に置換されている点を除けば図３
と同様な静電イメージャーを図４に示す。
【００４０】コンピュータ３０２は図１の静電イメージ
ャー１０１もしくは図３の静電イメージャー２０１もし
くは図４の静電イメージャー２００を制御することがお
判りと思われる。さらに、第１の塗布装置２０５により
フレクシブルベルト２２６上に帯電エリアが配置され
る。トナー塗布装置２０６によりフレクシブルベルト２
２６上の第１の電荷エリアに第１の乾燥材料が塗布され
る。これはパートに対応する。第２の電荷塗布装置２０
６によりフレクシブルベルト２２６に第２の帯電エリア
が与えられトナー塗布装置２０８がフレクシブルベルト
２２６に第２の乾燥材料を塗布するようにされる。第１
及び第２の乾燥材料により層２０４の少なくとも２つの
乾燥材料が形成されそれはフレクシブルベルトに沿って
加熱装置２１０へ向かって移動する。加熱装置２１０に
よりフレクシブルベルト２０６が加熱され層２０４の少
なくとも２つの材料がもう一つの層を形成するパートお
よびサポート１０２へ転写されるようにされる。加熱ロ
ーラ２０２は熱を与えて層２０４の少なくとも２つの材
料のパートおよびサポートへの転写が容易にされる。支
持ベルト上に残留する層２０１は加熱装置２１４により
加熱される。残留層２０１は走査装置２１８により走査
され残留トナー再生装置２２０により残留層が再生され
る。支持ベルト２１６の任意の電荷を除去するために、
電荷消去装置２２２が起動されてフレクシブルベルト２
２６上の任意の電荷が消去される。加熱ローラ２２４に
より残留トナーの除去が促進される。
【００４１】図７は図１の装置のフロー図を示す。ブロ
ック５０２において転写材料上にパートおよびサポート
層が形成される。ブロック５０４において層はパートお
よびサポートが形成されている所へ移される。ブロック
５０４において層はパートおよびサポートへ転写され
る。ブロック５０６において転写材料が冷却され、ブロ
ック５０８において転写材料はもう一つの層を受け入れ
るように再配置される。
【００４２】図３の方法を図８に示す。ブロック５１０
において転写ベルト上にパートおよびサポート層が形成
される。ブロック５１２において層はパートおよびサポ
ートが形成されている所へ移される。ブロック５１４に
おいて層は加熱によりパートおよびサポートへ転写され
る。ブロック５１６において転写ベルトが冷却されて余
剰トナー材料が再生される。ブロック５１８においても
う一つの層がベルト上に配置される。
【００４３】本発明のもう一つの実施例を図６に示す。
図６はパートおよびサポート層１０２を形成する付加装
置を示している。メモリ３０６に記憶された断面すなわ
ちスライスデータに従ってＣＰＵ３０２から送られる指
令に従ってｘ及びｙ方向へ移動することができるｘ−ｙ
移動装置により少なくとも２つの帯電エリアを形成しか
つ少なくとも２回乾燥材料を塗布することによりパート
およびサポート１０２が形成される。層、例えばパー
ト、を形成するためにイメージャー４０８がパートおよ
びサポート１０２の両端間、パートおよびサポート１０
２の帯電エリア、を移動する。パートとなるエリアが帯
電された後で、パートトナー装置４１０により第１の乾
燥材料が配置されそれは装置４０８により帯電されてい
るエリアへ付着する。同様に、同じ手順がイメージャー
４０４およびサポートトナー装置４０６について使用さ
れる。パートおよびサポート１０２上のサポートが形成
されるエリアはメモリ３０６からＣＰＵ３０２へ入力さ
れる。ＣＰＵ３０２によりｘ−ｙ移動装置４０２はサポ
ートデータに従って移動されイメージ装置４０４により
パートおよびサポート１０２上の新しいサポート層に対
応するエリアが帯電される。次に、サポートトナー装置
４０６によりパートおよびサポート１０２上に第２の乾
燥材料が与えられてパートおよびサポート１０２の新し
い層のサポート部が形成される。
【００４４】本発明のこの局面の動作のブロック図を図
９に示す。ブロック５２０において帯電装置はパートの
位置へ位置決めされ、そのエリアが帯電される。ブロッ
ク５２２においてパート用の第１の乾燥材料が帯電エリ
ア上に配置されそこへ吸着される。ブロック５２４にお
いてサポートの位置へ第２のチャージャーが位置決めさ
れそのエリアが帯電される。ブロック５２６において帯
電エリア上にサポートの第２の乾燥材料が配置され、そ
こへ吸着される。ブロック５２８においてこれが次の層
について繰り返される。
【００４５】層が形成された後で、任意数の工程により
全パートおよびサポート材料が固定される。パートおよ
びサポートの２つの材料について説明を行ってきたが、
本発明は１つの材料もしくは３つ以上の材料を使用する
場合にも応用することができる。３つ以上の材料を使用
するには、前記したことから前記工程を繰り返すことが
できかつ必要に応じて付加材料塗布および帯電装置を適
用できることがお判りと思われる。
【００４６】ドラム６１４からパートおよびサポート１
０２へ多数の乾燥材料を転写する装置を図１１に示す。
多数の乾燥材料、例えば第１および第２の乾燥材料、は
ベルト６０６により逐次ドラム６１４へ転写される。最
初に、スライスデータに従って光学装置６０４によりベ
ルト６０６上のエリアが帯電される。帯電すなわち光学
装置６０４により、例えば、パート形状の帯電エリアが
ベルト６０６上に形成される。次にベルト上の帯電エリ
アは一つのトナー装置６０２に隣接配置される。トナー
装置６０２により第１の乾燥材料がベルト６０６上へ分
与される。第１の乾燥材料は逐次帯電エリアへ吸着され
て、例えば、パートもしくはサポートが形成される。乾
燥材料を有する帯電エリアはドラム６１４の隣に位置決
めされる。ドラム６１４は十分に帯電されてベルト６０
６上の乾燥材料が被転写帯電エリアの形状を失うことな
く均一にドラム６１４上へ転写されるようになされる。
この工程は転写すべき各乾燥材料について繰り返され
る。例えば、２つの材料だけでパートおよびサポート層
１０２が形成される場合、ベルトは帯電装置６０４に隣
接配置される。次に帯電装置６０４はサポート用スライ
スデータに従ってベルト６０６を帯電する。次に第２の
帯電エリアが第２の乾燥材料を有するもう一つのトナー
装置６０６の隣に位置決めされる。第２の乾燥材料がベ
ルト６０６上へ分与され第２の帯電エリアへ吸着され
る。次に、この第２の帯電エリアおよび第２の乾燥材料
はドラム６１４の隣に位置決めされる。ここでも、ドラ
ム６１４は第２の乾燥材料を吸着するよう十分に帯電さ
れるため、第２の乾燥材料は第１の乾燥材料と共にドラ
ム６１４へ転写される。このシーケンスは所望数の異な
るエリアが帯電されその数の乾燥材料がドラム６１４へ
吸着されるまで継続される。このようにしてドラム６１
４上にパートおよびサポート層が形成される。ドラムか
らパートおよびサポート１０２へ第１および第２の乾燥
材料を転写してもう一つのパートおよびサポート層１０
２を形成するためにドラム６１４が回転する。第１およ
び第２の乾燥材料が粘着状態に達するのに十分な熱をド
ラム６１４へ加えることにより第１および第２の乾燥材
料はパートおよびサポート１０２へ転写されそれにより
第１および第２の乾燥材料は新しい層を形成するパート
およびサポート１０２へ付着する。
【００４７】パートおよびサポートは粒子凝集体から固
体へ変換しなければならない。これは一層もしくは全層
の形成後に達成することができる。
【００４８】各層が固体へ変換される場合には加熱ロー
ラを各層へ当てて層を固体へ変換させることができる。
【００４９】全層が固体へ変換される場合には、全層が
炉で加熱されそれは加圧下で行うことができる。
【００５０】本発明およびその利点を詳細に説明してき
たが、特許請求の範囲に明記された発明の精神および範
囲を逸脱することなくさまざまな変更、置換および修正
を行えることを理解されたい。以上の説明に関して更に
以下の項を開示する。
【００５１】（１）．パートおよびサポートを含むプロ
トタイプの製作装置であって、該装置は、一層の前記パ
ートおよびサポートを運ぶベルトと、前記ベルト上の第
１の帯電エリアを帯電させる第１の帯電装置と、前記ベ
ルトに第１の材料を塗布して前記第１の材料が前記第１
の帯電エリアへ吸着されるようにする第１の塗布装置
と、前記ベルト上の第２のエリアを帯電させる第２の帯
電装置と、前記ベルトに第２の材料を塗布して前記第２
の材料が前記第２の帯電エリアへ吸着されるようにする
第２の塗布装置と、前記第１および第２の材料を前記ベ
ルトから前記プロトタイプへ転写して前記パートおよび
サポートを形成する転写装置と、を具備するプロトタイ
プ製作装置。
【００５２】（２）．第１項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作装置であって、前記ベルトが
フレクシブルである、プロトタイプ製作装置。
【００５３】（３）．第１項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作装置であって、前記ベルトが
連続である、プロトタイプ製作装置。
【００５４】（４）．第１項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作装置であって、前記第１の材
料が第１の乾燥材料である、プロトタイプ製作装置。
【００５５】（５）．第１項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作装置であって、前記第２の材
料が第２の乾燥材料である、プロトタイプ製作装置。
【００５６】（６）．第１項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作装置であって、前記第１の帯
電装置および前記第２の帯電装置が１台の制御装置によ
り制御される、プロトタイプ製作装置。
【００５７】（７）．第１項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作装置であって、前記転写装置
は前記第１および第２の材料が粘着性となるのに十分な
熱を加えることにより前記第１および第２の材料を前記
ベルトから転写する、プロトタイプ製作装置。
【００５８】（８）．パートおよびサポートを含むプロ
トタイプの製作方法であって、該方法は、ベルト上に第
１の帯電エリアを形成するステップと、前記ベルトに第
１の材料を塗布して前記第１の材料が前記第１の帯電エ
リアへ吸着されるようにするステップと、前記ベルト上
に第２の帯電エリアを形成するステップと、前記ベルト
に第２の材料を塗布して前記第２の材料が前記第２の帯
電エリアへ吸着されるようにするステップと、前記第１
の材料および前記第２の材料を前記ベルトから前記アロ
トタイプへ転写して前記パートおよびサポートを形成す
るステップと、からなるプロトタイプ製作方法。
【００５９】（９）．第８項記載のパートおよびサポー
トを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第１の帯
電エリアを形成する前記ステップはフレクシブルベルト
上に前記第１の帯電エリアを形成するステップを含む、
プロトタイプ製作方法。
【００６０】（１０）．第８項記載のパートおよびサポ
ートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第１の
帯電エリアを形成する前記ステップは連続ベルト上に前
記第１の帯電エリアを形成するステップを含む、プロト
タイプ製作方法。
【００６１】（１１）．第８項記載のパートおよびサポ
ートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第１の
材料を塗布する前記ステップは第１の乾燥材料を塗布す
るステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００６２】（１２）．第８項記載のパートおよびサポ
ートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第２の
材料を塗布する前記ステップは第２の乾燥材料を塗布す
るステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００６３】（１３）．第８項記載のパートおよびサポ
ートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記転写ス
テップは前記第１および第２の材料を十分加熱して転写
するステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００６４】（１４）．パートおよびサポートを含むプ
ロトタイプの製作装置であって、該装置は、一層の前記
パートおよびサポートを運ぶシートを移送するベルト
と、前記シート上に位置する第１の帯電エリアを帯電さ
せる第１の帯電装置と、前記シートに第１の材料を塗布
して前記第１の材料が前記第１の帯電エリアへ吸着され
るようにする第１の塗布装置と、前記シート上に位置す
る第２のエリアを帯電させる第２の帯電装置と、前記シ
ートに第２の材料を塗布して前記第２の材料が前記第２
の帯電エリアへ吸着されるようにする第２の塗布装置
と、前記第１および第２の材料を前記ベルトから前記プ
ロトタイプへ転写して前記パートおよびサポートを形成
する転写装置と、を具備するプロトタイプ製作装置。
【００６５】（１５）．第１４項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作装置であって、前記ベル
トがフレクシブルである、プロトタイプ製作装置。
【００６６】（１６）．第１４項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作装置であって、前記ベル
トが連続である、プロトタイプ製作装置。
【００６７】（１７）．第１４項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作装置であって、前記第１
の材料が第１の乾燥材料である、プロトタイプ製作装
置。
【００６８】（１８）．第１４項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作装置であって、前記第２
の材料が第２の乾燥材料である、プロトタイプ製作装
置。
【００６９】（１９）．第１４項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作装置であって、前記第１
の帯電装置および前記第２の帯電装置が１台の制御装置
により制御される、プロトタイプ製作装置。
【００７０】（２０）．第１４項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作装置であって、前記転写
装置は前記第１および第２の材料が粘着性となるのに十
分な熱を加えることにより前記第１および第２の材料を
前記ベルトから転写する、プロトタイプ製作装置。
【００７１】（２１）．パートおよびサポートを含むプ
ロトタイプの製作方法であって、該方法は、ベルト上に
配置されたシート上に第１の帯電エリアを形成するステ
ップと、前記シートに第１の材料を塗布して前記第１の
材料が前記第１の帯電エリアへ吸着されるようにするス
テップと、前記ベルト上に配置された前記シート上に第
２の帯電エリアを形成するステップと、前記ベルトに第
２の材料を塗布して前記第２の材料が前記第２の帯電エ
リアへ吸着されるようにするステップと、前記第１の材
料および前記第２の材料を前記ベルトから前記プロトタ
イプへ転写して前記パートおよびサポートを形成するス
テップと、からなるプロトタイプ製作方法。
【００７２】（２２）．第２１項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第１
の帯電エリアを形成する前記ステップはフレクシブルベ
ルト上に配置されたシート上に前記第１の帯電エリアを
形成するステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００７３】（２３）．第２１項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第１
の帯電エリアを形成する前記ステップは連続ベルト上に
配置されたシート上に前記第１の帯電エリアを形成する
ステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００７４】（２４）．第２１項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第１
の材料を塗布する前記ステップは第１の乾燥材料を塗布
するステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００７５】（２５）．第２１項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記第２
の材料を塗布する前記ステップは第２の乾燥材料を塗布
するステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００７６】（２６）．第２１項記載のパートおよびサ
ポートを含むプロトタイプ製作方法であって、前記転写
ステップは前記第１および第２の材料を十分加熱して転
写するステップを含む、プロトタイプ製作方法。
【００７７】（２７）パートおよびサポート層からプロ
トタイプが製作される。第１の帯電装置により第１の乾
燥材料を吸着する第１の帯電エリアが形成され、第２の
帯電装置により第２の乾燥材料を吸着する第２の帯電エ
リアが形成される。第１および第２の乾燥材料は転写さ
れて一層のパートおよびサポートが形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の断面図。
【図２】本発明の一部の詳細断面図。
【図３】本発明の別の実施例の断面図。
【図４】本発明のもう一つの実施例の断面図。
【図５】本発明の実施例を制御する制御システムの回路
図。
【図６】本発明のもう一つの実施例の断面図。
【図７】本発明の一つの実施例に対応するフロー図。
【図８】本発明のもう一つの実施例のフロー図。
【図９】本発明のもう一つの実施例のフロー図。
【図１０】断面データすなわちスライスデータを示す線
図。
【図１１】本発明のもう一つの実施例の断面図。
【符号の説明】
１０１，２００，２０１ 静電イメージャー １０２，２０２ パートおよびサポート １０３ サポートベルト １０４ ベース １０６ ローラ １１０，１１２ 冷却装置 １１５，１１８ 転写材料 １１６ サポート装置 １２０ 転写装置 １２２ ガイド １２３，１２５，２０５，２０７ 電荷塗布装置 １２４，１２６，２０６ トナー塗布装置 ２０４ 層 ２１０，２１４ 加熱装置 ２１２，２２４ 加熱ローラ ２１６，２２６，６０６ 支持ベルト ２１８ 走査装置 ２２０ 残留トナー再生装置 ２２２ 電荷消去装置 ３０２ コンピュータ ３０６ データベース ５０３ パートエリア ５０５ サポートエリア ５０７ オープンエリア ６０２ トナー装置 ６０４ 光学装置 ６１４ ドラム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パートおよびサポートを含むプロトタイ
    プの製作装置であって、該装置は、一層の前記パートお
    よびサポートを運ぶベルトと、前記ベルト上の第１の帯
    電エリアを帯電させる第１の帯電装置と、前記ベルトに
    第１の材料を塗布して前記第１の材料が前記第１の帯電
    エリアへ吸着されるようにする第１の塗布装置と、前記
    ベルト上の第２のエリアを帯電させる第２の帯電装置
    と、前記ベルトに第２の材料を塗布して前記第２の材料
    が前記第２の帯電エリアへ吸着されるようにする第２の
    塗布装置と、前記第１および第２の材料を前記ベルトか
    ら前記プロトタイプへ転写して前記パートおよびサポー
    トを形成する転写装置と、を具備するプロトタイプ製作
    装置。
  2. 【請求項２】 パートおよびサポートを含むプロトタイ
    プの製作方法であって、該方法は、ベルト上に第１の帯
    電エリアを形成するステップと、前記ベルトに第１の材
    料を塗布して前記第１の材料が前記第１の帯電エリアへ
    吸着されるようにするステップと、前記ベルト上に第２
    の帯電エリアを形成するステップと、前記ベルトに第２
    の材料を塗布して前記第２の材料が前記第２の帯電エリ
    アへ吸着されるようにするステップと、前記第１の材料
    および前記第２の材料を前記ベルトから前記プロトタイ
    プへ転写して前記パートおよびサポートを形成するステ
    ップと、からなるプロトタイプ製作方法。
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