(57)【要約】  ３次元部品をプリントするための付加的製造システム（１００）であって、部品材料（２５４、３６８）の層がビルドローラ（１１６）の円筒状ベース（３４９）上で円筒形スクロール状に形成されるように部品材料（２５４、３６８）を受け入れながら回転するビルドローラ（１１６）を含み、部品材料（２５４、３６８）の隣接する層の部品材料（２５４、３６８）がビルドローラ（１１６）上で互いに結合され、３次元部品が非円筒形であり得ることを特徴とする。
2019505422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元部品をプリントするための付加的製造システムであって、
部品材料の層を形成するように構成された電子写真イメージングエンジンと、
前記部品材料の層がビルドローラの円筒状ベース上で円筒形スクロール状に形成されるように前記部品材料を受け入れながら回転する前記ビルドローラと、
を含み、
前記部品材料の隣接する層の前記部品材料が前記ビルドローラ上で互いに結合され、前記３次元部品が非円筒形であり得ることを特徴とする、付加的製造システム。
【請求項２】
前記ビルドローラは構造サポート材料の層も受け入れ、前記円筒形スクロールが、前記部品材料および前記構造サポート材料の連続した層を含み、前記構造サポート材料が、前記ビルドローラ上の前記３次元部品の周りに円筒状構造サポートを形成することを特徴とする、請求項１に記載の付加的製造システム。
【請求項３】
前記ビルドローラが、前記部品材料および前記構造サポート材料を含む材料の連続ウェブを受領することを特徴とする、請求項２に記載の付加的製造システム。
【請求項４】
前記構造サポート材料が、前記３次元部品に影響を与えない溶液において溶解可能であることを特徴とする、請求項２に記載の付加的製造システム。
【請求項５】
追加部品材料の受領を更に含み、前記３次元部品が形成されている間に第２の３次元部品が形成されるように、前記追加部品材料の円筒形層が前記ビルドローラ上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の付加的製造システム。
【請求項６】
前記部品材料が複数材料を含むことを特徴とする、請求項５に記載の付加的製造システム。
【請求項７】
コンピュータによって実施されるコンピュータ実装方法であって、
円筒状の構築空間内で部品表面を配向するステップと、
前記部品表面と円筒状螺旋との間の交差を識別するステップと、
前記交差が存在する前記円筒状螺旋に沿った離散的な角度のセットの各々に対して、少なくとも１つのプリントポイントをメモリに記憶するステップであって、プリントポイントがプリントされるのと同じ順序でプリントポイントが決定されて前記メモリに記憶されるステップと、
を含んでなることを特徴とするコンピュータ実装方法。
【請求項８】
部品表面を配向する前記ステップが、複数の部品表面を有する部品を配向するステップを含み、交差を識別する前記ステップが、前記複数の部品表面と前記円筒状螺旋との間のすべての交差を識別するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項９】
プリントポイントをプリントする順序で記憶する前記ステップが、単一の離散的な角度に対して、前記複数の部品表面のプリントポイントを記憶することを含むことを特徴とする、請求項８に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１０】
前記円筒状螺旋が、前記角度の変化と共に連続的に増加する半径を有する連続スクロールの一部を形成し、当該方法が、前記部品表面と前記連続スクロールとの間の複数の交差を識別するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１１】
プリントポイントをプリントする順序で記憶する前記ステップが、前記連続スクロールとの交差に対してプリントポイントを記憶することを含み、前記連続スクロールのより小さな半径に関するプリントポイントが、前記連続スクロールのより大きな半径に関連するプリントポイントの前に記憶されることを特徴とする、請求項１０に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１２】
前記部品表面が、第１の部品の一部を形成し、当該方法は、
前記円筒状の構築空間内で第２の部品の部品表面を配向するステップと、
前記第２の部品の部品表面と前記円筒状螺旋との間の交差を識別するステップと、
前記第２の部品の前記部品表面と前記円筒状螺旋との間の前記交差が存在する前記円筒状螺旋に沿った離散的な角度のセットの各々に対して、少なくとも１つのプリントポイントを前記メモリに記憶するステップであって、前記プリントポイントがプリントされるのと同じ順序で前記プリントポイントが前記メモリに記憶されるステップと、を更に含むことを特徴とする、請求項７に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの離散的な角度に対して、前記第１の部品のプリントポイントと前記第２の部品のプリントポイントが前記メモリに記憶されることを特徴とする、請求項１２に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１４】
プリントポイントを記憶する前記ステップが、前記プリントポイントのｘ、ｙ平面上の座標を記憶するステップを含むことを特徴とする、請求項７に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１５】
プリントポイントを記憶する前記ステップが、単一の材料のプリントポイント専用のファイルに前記プリントポイントの座標を記憶するステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載のコンピュータ実装方法。
【請求項１６】
付加的製造システムであって、
コンベアアセンブリ上に材料をプリントする電子写真プリントエンジンプリンタと、
前記コンベアアセンブリから前記材料を受領する転写媒体であって、一つ以上の３Ｄ部品を層的な方法で円筒形スクロール状に構築するために、円筒形スクロール状のビルドシリンダ上に前記材料を転写する転写媒体と、
を含んでなることを特徴とする付加的製造システム。
【請求項１７】
前記転写媒体が転写ドラムを含み、前記転写媒体が前記転写ドラム上に前記材料を解放し、前記転写ドラムが前記材料を前記ビルドシリンダ上に転写することを特徴とする、請求項１６に記載の付加的製造システム。
【請求項１８】
前記転写ドラム上の前記材料に熱及び圧力を加えて前記転写ドラム上に凝縮層を形成する焼結ローラをさらに含み、前記ビルドシリンダ上に解放された前記材料が前記凝縮層を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の付加的製造システム。
【請求項１９】
前記凝縮層が前記ビルドシリンダ上に解放されて転写層を形成した後に、前記凝縮層を前記ビルドシリンダ内に押圧する加圧ローラをさらに含むことを特徴とする、請求項１８に記載の付加的製造システム。
【請求項２０】
前記凝縮層が前記ビルドシリンダ上に解放される前に、前記凝縮層に電荷を印加するように構成された帯電デバイスをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載の付加的製造システム。
【請求項２１】
前記ビルドシリンダ上の前記円筒形スクロールを冷却する冷却ローラをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載の付加的製造システム。
【請求項２２】
前記ビルドシリンダが、前記ビルドシリンダの各回転とともに減速する角速度で回転することを特徴とする、請求項１７に記載の付加的製造システム。
【請求項２３】
前記転写ドラムが実質的に一定の速度で回転することを特徴とする、請求項２２に記載の付加的製造システム。
【請求項２４】
前記ビルドシリンダがトルク制限モータによって駆動されることを特徴とする、請求項２２に記載の付加的製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、３次元（３Ｄ）部品の付加的製造のためのシステムおよび方法に関する。特に、本開示は、画像処理を使用して３Ｄ部品及びサポート構造を構築するための付加的製造システムおよびそのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
付加的製造は、一般に、物体のコンピュータモデルを利用して３次元（３Ｄ）物体を付加的に製造するプロセスである。付加的製造システムの基本的な動作は、３次元コンピュータモデルを薄い断面にスライスし、その結果を位置データに変換し、１つまたはそれ以上の付加的な製造技術を使用して層状に３次元構造を製造する制御装置に位置データを提供することからなる。付加的製造は、溶融堆積モデリング、インク噴射、選択的レーザ焼結、粉末／バインダ噴射、電子ビーム溶融、電子写真イメージング(electrophotographic imaging)、およびステレオリソグラフィプロセスを含む、製造方法に対する多くの異なるアプローチを必要とする。
【０００３】
例えば、押出式の付加的製造システムでは、流動可能な部品材料を押し出すことによって、３Ｄ部品またはモデルを３Ｄ部品のデジタル表現から層ごとにプリントすることができる。部品材料は、システムのプリントヘッドによって担持された押出チップを通って押し出され、ｘ−ｙ平面内の基板上に一連の道として堆積される。押し出された部品材料は、先に堆積された部品材料に融着し、温度の低下によって凝固する。基板に対するプリントヘッドの位置は、ｚ軸（ｘ−ｙ平面に垂直）に沿って増加され、その後、デジタル表現に似た３Ｄ部品を形成するためにプロセスが繰り返される。このプロセスでは、３Ｄ部品は直線（ｘ、ｙ、ｚ）座標でスライスされ、部品は固定され、プリントヘッドが、平面基板上に部品を構築するために基板に対して一連の直線変位を通じて移動される。
【０００４】
部品材料の層を堆積させることによって３Ｄ部品を製造する場合、サポート層またはサポート構造は、典型的には、部品材料自体によってサポートされていない、張り出し部分の下または製造中の物体の空洞内に構築される。サポート構造は、部品材料が堆積されるのと同じ堆積技術を利用して構築されてもよい。ホストコンピュータは、形成される３Ｄ部品のオーバーハングまたは自由空間のセグメントのためのサポート構造として作用する付加的な幾何形状を生成する。サポート材料は、製造中に部品材料に付着し、プリントプロセスが完了したときに完成した３Ｄ部品から取り外し可能である。
【０００５】
２次元（２Ｄ）プリントでは、電子写真（すなわちゼログラフィー）およびインクジェットは、プリント用紙などの平面基板上に２Ｄ画像を作成するための一般的な技術である。ほとんどの電子写真システムは、感光体ドラムを形成するために光導電性材料層で被覆された導電性サポートドラムを含む。最も一般的な実施形態では、感光体ドラムを帯電させた後、それをイメージとして露光することによって静電潜像を形成する。デジタルプリンタの場合、光源は線形ＬＥＤプリントヘッドまたは走査型レーザ光源である。これらを使用して、ドラムの長さに沿って横方向に光導電性材料層をラインごとに露光する。次いで、静電潜像は、現像ステーションに移動され、そこで感光体ドラムに隣接する現像ローラからのトナーが光導電性絶縁体の放電領域に供給されて可視画像を形成する。これを放電領域現像と呼ぶ。次いで、形成されたトナー画像は、基材（例えば、プリント用紙）に転写され、熱または圧力によって基材に付着される。
【０００６】
インクジェットオフィスプリンタは、インクジェットプリントヘッドが往復運動で直線的に移動して、プリントヘッドの経路に隣接するローラまたはドラムによって一般にサポートされる紙または他の受容物の横方向にプリントする類似の形状を使用する。インクジェットプロダクションプリンタは、移動するウェブの幅を横切ってプリントするために、プリントヘッドの全幅リニアアレイを使用する。本質的に平らな紙基材上にプリントするインクジェットプリンタと電子写真プリンタの両方は、平面プリンタとして説明することができる。
【０００７】
電子写真３Ｄプリントプロセスでは、３Ｄ部品のデジタル表現の各スライスは、電子写真エンジンを使用してプリントまたは現像される。電子写真エンジンは、一般に、２Ｄ電子写真プリントプロセスに従って動作し、ポリマートナーを使用する。３Ｄプリントの場合、電子写真エンジンは、典型的には、光導電性材料層で被覆された導電性サポートドラムを使用し、静電帯電によって静電潜像が形成され、続いて光源によって光導電性層がイメージとして露光される。その後、静電潜像は現像ステーションに移動され、現像ローラから現像領域へ、または感光体の帯電領域に、ポリマートナーが塗布され、３Ｄ部品のスライスを表すポリマートナーの層が形成される。現像された層は転写媒体に転写され、そこから熱および／または圧力を用いて前にプリントされた層に新たな層が転写されて３Ｄ部品が構築される。
【０００８】
インクジェット３Ｄプリントプロセスは、先に説明した押出ベースの付加的製造システムに非常に類似したプロセスを使用し、プリントヘッドは、部品材料またはバインダを噴射することによって３Ｄ部品またはモデルを層ごとにプリントする。システムのプリントヘッドは、ｘ−ｙ平面内の基板の上の直線経路内を移動する。噴射された部品材料は、予め堆積された部品材料上で凝固される。基板に対するプリントヘッドの位置は、ｚ軸（ｘ−ｙ平面に垂直）に沿って増加され、その後、デジタル表現に似た３Ｄ部品を形成するためにプロセスが繰り返される。このプロセスでは、３Ｄ部品は、直線構成（ｘ、ｙ、ｚ）の座標でスライスされ、部品は静止し、プリントヘッドが、基板に対して一連の直線的な変位を介して移動する。
【０００９】
インクジェットと電子写真の両方は、一度に１層の３Ｄ部品の層を生成するために線形書込みプロセスを使用する。電子写真プリンタにおける走査レーザ光源は、インクジェットオフィスプリンタにおける往復プリントヘッドに類似している。電子写真式プリンタのＬＥＤバーは、インクジェットプリンタの全幅プリントヘッドアレイに類似している。走査レーザ光源、ＬＥＤバー、または全幅インクジェットプリントヘッドのような線形書込みシステムを使用するプリンタは、線形プリンタと称することができる。また、インクジェットと電子写真の両方について、部品の単一層のデジタル表現は、複数の部分に分割され、分離と称されて通常は色ごとに１つに分割することができる。多くのシングルレイヤープリンタは線形（リニア）だが、すべてのシングルレイヤープリンタが線形ではない。例えば、電子写真式フラッシュ複写機は、それぞれの分離のために感光体材料の面全体を同時に露光する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
３次元部品をプリントするための付加的製造システムは、部品材料の円筒状層がビルドローラ上に形成されて３次元部品を形成するように部品材料を受け入れながら回転するビルドローラ(build roller)を含み、ここで３次元部品は非円筒形である。
【００１１】
さらなる実施形態では、付加的製造システムは、部品材料およびサポート材料を受け入れながら回転するビルドローラを含み、部品材料およびサポート材料の円筒状層がビルドローラ上に形成されて、サポート材料によって取り囲まれ或いはサポートされた３次元部品が形成される。
【００１２】
さらなる実施形態では、部品材料およびサポート材料の層のデジタル表現は、円筒形円弧、完全円筒形円弧のセグメント、円筒状螺旋のセグメント、または、螺線のセグメントと円弧のセグメントとを含み得る連続した円筒形スクロールの形態である。
【００１３】
さらなる実施形態では、部品材料およびサポート材料の層は、円筒形状のセグメントまたは完全な円筒形状のセグメントの形態である。部品材料およびサポート材料の層によってビルドローラ上に形成される構造物は、ビルドシリンダと呼ばれる。ビルドシリンダの半径は、ビルドシリンダの１回転につき１回、または必要なだけ頻繁に増加する。
【００１４】
好ましい実施形態では、部品材料およびサポート材料の層は、円筒状螺旋のセグメントの形態であるか、または連続した円筒状螺旋の形態である。円筒状螺旋がビルドローラに適用されると、円筒状螺旋の長さに沿ってプリントポイントごとにビルドシリンダの半径が連続的に増加する。
【００１５】
さらなる実施形態では、当該方法は、部品の第１の円筒形スライスを形成するステップと、部品の第２の円筒形スライスを部品の第１の円筒形スライス上に注ぎ込むステップと、を含む。
【００１６】
付加的製造システムは、プリンタおよび転写媒体を含む。プリンタは、プリントポイントの座標に基づいて、３次元部品の円筒形円弧スライスを表す、または３次元部品の円筒状螺旋スライスを表す材料の層を作成する。転写媒体が円筒形円弧スライスの形態でビルドシリンダ上に材料の層を転写する場合、ビルドシリンダの半径は、ビルドシリンダの１回転につき１回ほど増加し、或いは円筒形円弧が所望の頻度でビルドシリンダに適用される。転写媒体が円筒状螺旋スライス形態のビルドシリンダ上に材料の層を転写する場合、円筒状螺旋がビルドローラに適用されると、円筒状螺旋の長さに沿ってプリントポイントごとにビルドシリンダの半径が連続的に増加する。円筒形スライスは、円筒形円弧スライスと円筒状螺旋スライスの両方を含むことができる。円筒形スライスの長さは、ローラの円周より小さいか、またはローラの円周に等しいか、またはローラの円周より大きく、それ自体の上に重なることができる。
【００１７】
コンピュータで実施される方法は、円筒形の構築空間内で部品表面を方向付けするステップと、部品表面と円筒形円弧または円筒状螺旋との間の交差を識別するステップとを含む。交点が存在する円筒形円弧または円筒状螺旋に沿った離散的角度値のそれぞれの設定のために、少なくとも１つのプリントポイントがメモリに記憶される。プリントポイントが決定され、プリントポイントがプリントされるのと同じ順序でメモリに記憶される。
【００１８】
さらなる実施形態では、付加的製造システムは、３次元表面のプリントポイントの座標を受領するコントローラを含み、それぞれのプリントポイントは、３次元表面の円筒形円弧スライスまたは円筒状螺旋スライスの一部として表される。プリンタセンブリは、コントローラからプリントポイントの座標を受領し、それに応答して材料の平坦な層をプリントし、材料の平面層をビルドローラ上に固化または接着して、３次元表面を含むビルドシリンダを形成する。
【００１９】
付加的製造システムは、プリンタおよび転写媒体を含む。プリンタは、コンベアアセンブリに材料をプリントする。転写媒体は、コンベアアセンブリから材料を受領し、円筒形セグメントまたは円筒形のスクロールセグメントの形態でビルドシリンダ上に材料を配置する。円筒形セグメントまたは円筒形スクロールセグメントの曲率半径は、ビルドシリンダの軸に垂直である。
【００２０】
付加的製造方法は、プリントされた材料をコンベアアセンブリ上に堆積させるステップと、コンベアアセンブリを用いてプリントされた材料を移動するステップとを含む。プリントされた材料はコンベアアセンブリから転写ドラム上に放出され、転写ドラムからの材料はビルドシリンダ上に転写され、接着される。
【００２１】
さらなる実施形態では、付加的製造システムは、材料を担持する転写ドラムと、転写ドラム上の材料に圧力を加えて転写ドラム上の材料の密度を増加させて凝縮材料を形成する焼結ローラとを含む。平面ビルド基板またはビルドシリンダは、凝縮した材料を受領する。焼結ローラは、凝縮材料を平面ビルド基板またはビルドシリンダに転写するときに加えられる圧力よりも著しく大きな圧力を転写ドラム上の材料に加えて、材料を凝縮させる。
【００２２】
［定義］特に明記しない限り、本明細書で使用する以下の用語は、以下に示す意味を有する。
【００２３】
「円筒形円弧」という用語は、一定の半径または角度の関数として離散的に変化する半径を有する円筒形層の全部または一部を指す。
【００２４】
「円筒状螺旋」という用語は、角度の関数として連続的に増加する半径を有する円筒形層の全部または一部を指す。
【００２５】
「円筒形」および「円筒形状」という用語は、円筒形円弧および円筒状螺旋の両方を含む。
【００２６】
「円筒形スクロール」という用語には、円筒形円弧と円筒状螺旋の両方、および円筒円弧と円筒状螺旋との組み合わせがあり、共にシリンダの周りを１回転以上回って延びている。
【００２７】
特記しない限り、本明細書で言及される圧力は、大気圧（すなわち、１気圧）に基づく。
【００２８】
「上」、「下」、「上部」、「底部」等の方向付けは、３Ｄ部品のプリント軸に沿った方向を基準にして行われる。プリント軸が垂直なｚ軸である実施形態では、層のプリント方向は、垂直なｚ軸に沿った上方の方向である。これらの実施形態では、「上」、「下」、「上部」、「底部」等の用語は、垂直のｚ軸に基づく。しかし、３Ｄ部品の層が異なる軸に沿ってプリントされる実施形態では、「上」、「下」、「上部」、「底部」などの用語は、所定の軸に対して相対的である。特に、プリント軸がシリンダの半径である場合、「上」、「下」、「上部」、「底部」等の用語は、半径方向に対して相対的である。
【００２９】
特許請求の範囲に記載されている場合、「提供する」などの用語は、提供されたアイテムの特定の配送または受領を要求することを意図していない。むしろ、「提供する」という用語は、明快さと読みやすさを目的として、請求項の次の要素で言及される項目を明確にして理解を用意にするために単に使用される。
【００３０】
「約」、「実質的に」、「およそ」、および他の同様の用語は、ここでは、当業者に知られている予想される変化（例えば、測定の限界および変動）に起因して測定可能な値および範囲に関して使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１ａ】様々な実施形態に基づく付加的な製造システムのブロック図である。
【図１ｂ】様々な実施形態に基づく付加的な製造システムのブロック図である。
【図１ｃ】様々な実施形態に基づく付加的な製造システムのブロック図である。
【図２】平面プリンタとして使用される例示的な単層プリンタの側面図である。
【図３】一実施形態に基づく付加的製造システムの一部の正面図である。
【図４】図３に示されたシステムの斜視正面図である。
【図５】図３のシステムの一実施形態を示す背面図である。
【図６】転写材料の多数の層がビルドシリンダ上に構築された後の、図３に示されたシステムの正面図である。
【図７】図６に示されたシステムの正面斜視図である。
【図８】図７のビルドシリンダの一部断面を示す斜視図である。
【図９】３次元モデルをプリントポイントの集合に変換する例示的な方法のフローチャートである。
【図１０】様々な実施形態に基づく付加的製造システムを使用して部品をプリントする方法のフローチャートである。
【図１１】いくつかの実施形態に基づくホストコンピュータまたはコントローラの一部として使用することができるコンピュータシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本開示は、ビルドシリンダ上に３次元（３Ｄ）部品を構築することに関する。部品および周囲のサポート構造の材料が、単層プリンタでビルドシリンダにプリントされる。ビルドシリンダの１回転で、１つの円筒形スライスが部品およびサポート構造に追加され、それによってビルドシリンダの半径が増大する。円筒形スライスは、円筒形円弧スライスおよび／または円筒状螺旋スライスを含み得る。円筒形円弧スライスの場合、ビルドシリンダの半径は、いくつかの角度部分に沿って一定で、特定の角度位置で離散量だけ増加する。円筒状螺旋スライスの場合、ビルドシリンダが回転するにつれて、円筒状螺旋の長さに沿ってプリントポイント毎にビルドシリンダの半径が連続的に増加する。１つまたは複数の単層プリンタによって材料を直接ビルドシリンダにプリントし、後で固化させることができ、または、材料を転写媒体にプリントして材料をビルドシリンダに転写して、ビルドシリンダ上にすでにある材料に材料を結合することができ、若しくは、材料をビルドシリンダ上に転写する転写媒体に材料を搬送するコンベアアセンブリ上にプリントすることができる。複数の転写媒体が、２つ以上の単層プリンタで使用され得る。複数のコンベアアセンブリが、２つ以上の単層プリンタと少なくとも１つの搬送媒体とを用いて使用され得る。構築層に加えられる材料は、通常、熱および圧力によって、または化学的手段によって構築層に結合される。部品が完成すると、周囲のサポート構造から部品を分離することにより、部品はビルドシリンダから分離される。
【００３３】
部品および周囲のサポート構造の層をプリントするために、部品および場合によっては周囲のサポート構造のモデルは、円筒形の構築空間内に配向され、次いで円筒形円弧スライスにスライスされ、または、半径が増加する螺旋状形状を有する円筒状螺旋スライスにスライスされる。このスライスはまた、部品の各プリントポイントに対して１組の平面座標を生成する。対応するプリント半径を平面座標の各対に割り当てることができる。一実施形態によれば、平面座標は、ビルドシリンダの回転に伴って、ビルドシリンダの回転方向に平行な座標の１つの値が増加するようなものである。これはｘ座標として定義される。それは平面プリントでアナログを有する。平面プリンタでは、ｘ座標はプロセス方向に平行であり、プロセス方向に増加する。平面プリンタの処理方向が左から右の場合、ｘ座標は左から右に増加し、ｙ座標はプリンタの正面からプリンタの背面に向かって増加する。ビルドシリンダが時計回りに回転している場合、プロセス方向は回転方向で、ｘ座標は回転方向に増加し、ｙ座標はビルドシリンダの前面からビルドシリンダの背面に向かって増加する。平面プリンタでプリントされる平面スライスが以前の水平スライスに積み重ねられている場合、垂直軸はプリント軸ｚである。平面スライスが円筒形スライスとして時計回りに回転するビルドシリンダに適用される場合、プリント半径ｒは平面プリンタの垂直軸であり、ビルドシリンダの半径軸である。いくつかの実施形態によれば、プリントポイントの平面座標は、プリントポイントが平面上にプリントされるのと同じ順序でメモリに格納される。
【００３４】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃでは、同様に番号が付けられ、いくつかの実施形態に基づく単層プリンタおよび円筒形構築プラットフォームを使用して３Ｄ部品およびサポート構造をプリントするための例示的な付加的製造システム１００のブロック図が提供されている。図１ａでは、システム１００は、ホストコンピュータ１０２と、コントローラ１０４と、少なくとも１つの単層プリンタ１０８、１０９およびビルドローラ１１６からなるプリンタセンブリと、を含む。図１ｂでは、システム１００は、ホストコンピュータ１０２と、コントローラ１０４と、少なくとも１つの単層プリンタ１０８、１０９、転写媒体１１４、およびビルドローラ１１６からなるプリンタセンブリと、を含む。図１ｃでは、システム１００は、ホストコンピュータ１０２と、コントローラ１０４と、少なくとも１つの単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０、コンベアアセンブリ１１２、転写媒体１１４、およびビルドローラ１１６からなるプリンタセンブリと、を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０、コンベアアセンブリ１１２、転写媒体１１４、およびビルドローラ１１６は、ハウジング１２０内に保持され得る。ホストコンピュータ１０２およびコントローラ１０４の一部または全部が、ハウジング１２０内に保持されてもよい。このハウジングは、少なくともビルドローラ１１６を取り囲むオーブン１２２を含み得る。図１ａには２つの単層プリンタが示され、図１ｂにも２つの単層プリンタが示され、図１ｃには４つの単層プリンタが示されるように、他の実施形態では、異なる数の単層プリンタが使用されることに注意されたい。いくつかの実施形態によれば、部品またはサポート構造を構築するために使用されるそれぞれの材料に対して別個の単層プリンタが提供される。
【００３５】
ホストコンピュータ１０２は、円筒形の構築プラットフォーム上に３次元部品をプリントするために使用することができるプリント命令（および他の操作情報）を提供するように構成された１つまたは複数のコンピュータベースのシステムである。例えば、ホストコンピュータ１０２は、円筒形の構築プラットフォーム上に構築される３Ｄ部品のスライスされた層を記述する情報を転送することができる。ホストコンピュータ１０２は、ホストコンピュータ１０２から受信したプリント命令に基づいてシステム１００の残りの構成要素を同期して動作させるように構成されたコントローラ１０４にプリント命令および動作情報を提供する。いくつかの実施形態によれば、コントローラ１０４は、１つ以上の制御回路、マイクロプロセッサベースのエンジン制御システム、および／またはデジタル制御のラスタイメージプロセッサシステムである。
【００３６】
コントローラ１０４は、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０、コンベアアセンブリ１１２、転写媒体１１４、およびビルドローラ１１６を含むシステム１００の残りの構成要素を制御するための制御信号を生成および送信することによって、ホストコンピュータ１０２からのプリント命令を実行する。具体的には、コントローラ１０４は、単層プリンタの各々に制御信号を送信して、単層プリンタに一度に１層の材料を生成させ、次いで、ビルドローラ１１６に円筒形層が追加されて、３Ｄ部品およびサポート構造が形成される。いくつかの実施形態によれば、異なる単層プリンタが、層の異なる部分をプリントする。例えば、第１の単層プリンタが層の金属部分をプリントし、第２の単層プリンタが層の第１のポリマー材料部分をプリントし、第３の単層プリンタが第２のポリマー材料部分をプリントし、第４の単層プリンタが層の構造的なサポート部分をプリントする。単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０によってプリントされた材料のいずれも、他の単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０によってプリントされた任意の他の材料に隣接してもよい。あるいは、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０よってプリントされた材料のいずれも、プリント物のない領域に隣接してもよい。また、いくつかの場合では、１つの単層プリンタによってプリントされた材料が、別の単層プリンタによってプリントされた材料の上に堆積されてもよい。コントローラ１０４はまた、コンベアアセンブリに異なる単層プリンタ間で材料の単一層を移動させる信号をコンベアアセンブリ１１２に供給し、材料層を単層プリンタから転写媒体１１４に移動させる。コントローラ１０４は、  単一層を転写媒体から分離させ、ビルドローラ１１６、またはビルドローラ１１６上のビルドシリンダ内の既存の構成に結合させる信号を転写媒体１１４に供給する。
【００３７】
単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０に使用できるプリンタ技術の例には、押出ベースの技術、噴射、選択的レーザ焼結、高速焼結、粉末／バインダ噴射、電子ビーム溶融、ステレオリソグラフィプロセス、熱転写、磁気写真、イオノグラフィー、トナーの直接的な画素析出、液体トナーによる微粒子のトナーによる電子写真法、電子写真法などの従来の方法を使用して形成することができる。さらに、システム１００内の異なる単層プリンタは、異なるプリント技術を使用することができる。例えば、単層プリンタ１０６は選択的レーザ焼結を使用することができるが、単層プリンタ１０８は電子写真技術を使用することができる。
【００３８】
図２は、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０のうちの１つ以上として使用することができる例示的なイメージングエンジン２００の側面図を示す。図２に示すように、イメージングエンジン２００は、駆動モータ２４０、シャフト２３８、エンコーダ２３９、感光体ドラム２１２、バイアスローラ２２１、電荷誘導器２４４、イメージャ２４６、現像ステーション２４８、放電デバイス２５０、および洗浄ステーション２５２を含む電子写真エンジンで、これらの各々が、コントローラ１０４と信号通信することができる。イメージングエンジン２００の電荷誘導器２４４、イメージャ２４６、現像ステーション２４８、放電デバイス２５０、および洗浄ステーション２５２は、このように表面２３６のためのイメージングアセンブリを画定する一方、駆動モータ２４０およびシャフト２３８が、感光体ドラム２１２を矢印２４２の方向に回転させる。
【００３９】
感光体ドラム２１２は、導電性ドラム２３４および光導電性表面２３６を含み、導電性ドラム２３４は、電気的に接地され、シャフト２３８の周りを回転するように構成された（例えば、銅、アルミニウム、スズなどから製造される）導電性ドラムである。感光体ドラム２１２は、ローラ、ベルトアセンブリ、または他の回転可能なアセンブリであってもよい。シャフト２３８は、シャフト２３８およびエンコーダ２３９（および感光体ドラム２１２）を矢印２４２の方向に一定速度で回転させるように構成された駆動モータ２４０に対応して接続される。
【００４０】
光導電性表面２３６は、導電性ドラム２３４の周面の周りに延在する薄膜であり、アモルファスシリコン、セレン、酸化亜鉛、有機材料などの１つ以上の光導電性材料から得られる。電荷誘導器２４４は、表面２３６が電荷誘導器２４４を過ぎて矢印２４２の方向に回転すると、表面２３６上に均一な静電荷を生成するように構成される。電荷誘導器２４４の適切な装置は、コロトロン、スコロトロン、電荷ローラ、および他の帯電デバイスを含む。
【００４１】
イメージャ２４６は、表面２３６がイメージャ２４６を通過して矢印２４２の方向に回転するにつれて、表面２３６上の均一な静電荷に向けて電磁放射を選択的に放射するように構成されたデジタル制御されたピクセル単位の露光装置である。表面２３６は、コントローラ１０４によって指示され、静電荷の離散的なピクセルごとの位置を除去（すなわち、地面に放出）させ、それによって表面２３６に潜在的な電荷パターンを形成する。イメージャ２４６に適した装置は、スキャニングレーザ（例えば、ガスまたは固体レーザ）光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ露光装置、および２Ｄ電子写真システムで従来使用されている他の露光装置を含む。代替的な実施形態では、イメージャ２４２および電荷誘導器２４４に適した装置は、帯電したイオンまたは電子を表面２３６に選択的に直接的に堆積させて潜在的な電荷パターンを形成するように構成されたイオン堆積システムを含む。このように、本明細書で使用する「電子写真(electrophotography)」という用語はイオノグラフィー(iconography)を含む。
【００４２】
イメージャ２４６によって露出されたピクセル単位の位置は、部品およびサポート構造の円筒形円弧スライスまたは円筒状螺旋スライスに対応し、ここでは、円筒形円弧スライスおよび円筒状螺旋スライスは、それらの端部で一緒に結合されて、部品とサポート構造を通る連続したスクロールスライスを形成する。連続したスクロールスライスは、連続したスクロールスライスの異なる部分が部品の異なる円筒形層を含むように、ますます増加する半径で自身を包んでいる。連続したスクロールスライスは、また巻き戻され、ｘｙ平面内で方向付けられる。ｘ−ｙ平面では、ｙがコンベアアセンブリ１１２の幅に沿った位置（図２のページに広がる幅）を表し、ｘが連続スクロールスライス上の最内側半径位置と最外側半径位置との間の位置を表す。イメージャによって露光されるピクセル単位の位置を識別するために、連続スクロールスライスはｘ−ｙ平面内のピクセルに分割され、ピクセルがイメージングエンジンによってプリントされる部品材料または構造サポート材料の層を含む場合、ピクセルはイメージャ２４６によって露光される（または、ネガティブイメージングまたは帯電領域現像を使用する場合には露光されない）。
【００４３】
現像ステーション２４８は、粉末形態の材料２５４を保持し、材料２５４を表面２３６に供給する静電的および磁気的現像ステーションであることが好ましい（材料２５４を保持する容器のサイズは縮尺通りではなく、大部分の実施形態では容器はずっと大きいことに留意されたい）。表面２３６（潜在的な電荷を有する画像を含む）がイメージング装置２４６から現像ステーション２４８へ矢印２４２の方向に回転すると、（使用される電子写真モードに応じて）帯電領域現像または放電領域現像のいずれかを実施して、材料２５４が、表面２３６上の潜在的な画像の適切に帯電した領域に引き付けられる。これにより、感光体ドラム２１２が矢印２４２の方向に回転し続けると、ウェブ２５６が３Ｄ部品およびサポート構造のデジタル表現のスライスされた層の複数の連続部分を含むので、材料２５４の連続的または間欠的なウェブ２５６が作成される。いくつかの実施形態では、３Ｄ部品およびサポート構造のスライスされた層は、ウェブ２５６上の空間によって分離される必要はないことに留意されたい。
【００４４】
現像ステーション２４８は、２Ｄ電子写真システムで使用される単一または二成分現像システムおよびトナーカートリッジと同様に機能することができる。例えば、現像ステーション２４８は、帯電した材料２５４を保持するためのエンクロージャと、例えば、コンベア、ファーブラシ、パドルホイール、ローラ、および／または磁気ブラシ等の、帯電した材料２５４を表面２３６に転写するための１つ以上の搬送デバイスと、を含むことができる。材料２５４に適した材料は、１つ以上の熱可塑性樹脂、１つ以上の金属、および１つ以上のガラスまたはセラミックのように、所望の部品特性に依存して変化し得る。材料２５４に適した熱可塑性樹脂の例には、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、トナー材料（例えば、ポリエステルまたはスチレンアクリレート／アクリル材料）、ＡＢＳ、および、それらの組み合わせが含まれる。二成分構成では、材料２５４はまた、熱可塑性樹脂を有する磁性キャリア材料を含むことができる。例えば、磁性キャリア材料は、材料２５４の熱可塑性樹脂を摩擦電気的に帯電させるのに適切な材料で被覆されてもよい。
【００４５】
材料２５４のウェブ２５６は、表面２３６と共に矢印２４２の方向に、ウェブ２５６が光伝導体ドラム２１２から図２の実施形態ではベルトの形をとるコンベア組立体１１２に移送される転写領域へ回転される。感光体ドラム２１２がウェブ２５６を解放した後、以前にウェブ２５６を保持していた表面２３６の領域が、放電デバイス２５０および洗浄ステーション２５２を通過する。洗浄ステーション２５２は、材料２５４の転写されない残留部分を除去するように構成されたステーションである。洗浄ステーション２５２に適した装置は、ブレードクリーナー、ブラシクリーナー、静電クリーナー、真空ベースのクリーナー、およびそれらの組み合わせを含む。
【００４６】
放電デバイス２５０は、洗浄ステーション２５２を補助し、次のサイクルを開始する前に、表面２３６上の残留静電気を除去する。放電デバイス２５０に適した装置は、発光または赤外線光学システム、高電圧交流コロトロンおよび／またはスコロトロン、高電圧交流を印加した導電性コアを有する１つ以上の回転誘電ローラ、およびそれらの組み合わせを含む。
【００４７】
図２は、電子写真プリントのための１つの例示的なアーキテクチャを示し、他のアーキテクチャは他の実施形態で使用される。例えば、他の実施形態では、単一成分電子写真法または液体電子写真法が使用される。さらに、熱転写、レーザーアブレーション、ホットホイルスタンピング、エンボス加工、ジェッティングまたは、例えばＵＶ、レーザ、蒸気、ＩＲ、マイクロ波、ｅビームまたは電離放射線を含む放射線の形態などを用いたイメージ的硬化のような、単一層の材料をプリントする他の方法を使用することができる。代わりに、イメージングされた層は、コイルコーティングと同様に、オーブン中で乾燥させることができる。さらに別の実施形態によれば、粒子が液体層の上部または底部に移動し、次いで搬送される移動イメージングが使用される。上述したように、単層が、ローラ１１６、転写媒体１１４、またはコンベアアセンブリ１１２に直接的に適用され得る。
【００４８】
また、図３、４および５は、一実施形態に基づくシステム１００の部分を示す拡大正面図、斜視正面図、および背面図をそれぞれ示す。図４に示すように、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０は、ハウジング１２０のキャビネット分割壁３９０に取り付けられ、分割壁３９０、上部壁３９２、フロア３９３、側壁３９４、３９５、および正面壁３９６によって画定された、囲まれた密封空間３９１内に延びている。正面壁３９６は、図４にファントム線で示すドア３９７、３９８のような１つまたは複数のドアを含む（わかりやすくするために図３にはドアは示されていない）。いくつかの実施形態によれば、引出し４００は、ハウジング１２０の底部に配置され、正面壁３９６の開口を介して密封空間３９１から引き出すことができる。
【００４９】
単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０の各々は、コンベアアセンブリ１１２上の材料をプリントするために単層プリンタによって使用されるそれぞれの材料を収容する、それぞれの材料供給カートリッジ３０６、３０８、３０９、３１０を有する。いくつかの実施形態によれば、各材料供給カートリッジは、４つの異なる材料がプリントプロセスで使用され得るように異なる材料を供給する。部品材料の例には、現像ステーション２４８について上記で列挙したものが含まれる。さらに、１つ以上の材料供給カートリッジは、部品の製造中に部品をサポートするために使用されるサポート材料を収容することができる。
【００５０】
単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０は、コンベアアセンブリ１１２上にそれぞれの材料２５６（ａ）、２５６（ｂ）、２５６（ｃ）、２５６（ｄ）を堆積またはプリントする。一緒に、材料２５６（ａ）、２５６（ｂ）、２５６（ｃ）、２５６（ｄ）は、円筒形のビルドローラ１１６上に構築される部品を通るスクロールスライスを表す材料の平面印刷層を形成する。
【００５１】
コンベアアセンブリ１１２は、ローラ３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６のような一連のローラに取り付けられ、単層プリンタの下に実質的に平面状の閉ループベルトである。複数のローラが、ベルト上に堆積した材料２５６のしわを防止するために、コンベアアセンブリ１１２の搬送ベルトを所望の張力に保持する。好ましくは、搬送ベルトはシームレスである。図５に示すように、ローラ３２６は、駆動ベルト５０２によってモータ５００に接続されている。モータ５００が回転すると、駆動ベルト５０２はローラ３２６を回転させ、搬送ベルトを回転方向３３０に移動させ、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０によって搬送ベルト上にプリントされた材料が、ローラ３１２の周りを転写媒体１１４に向かって運ばれる。あるいは、ローラ３２６の代わりに他のローラを駆動することができる。例えば、ローラ３１２を駆動することができ、或いは、複数のローラ３２２、３２４を駆動することができる。モータ５００の速度は、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０が搬送ベルト上の材料を首尾よく付着させることができる速度に一致するようにコントローラ１０４によって制御される。転写材料１１４は、転写ドラムまたはローラ３５２、焼結ローラ３５６、帯電デバイス３５８、３５９、加圧ローラ３６２、冷却ローラ３６４、およびヒータ３５４、３６０を含む。一実施形態では、転写ドラム３５２は、テフロンが含浸された硬質陽極酸化アルミニウムで、搬送ベルトの速度と一致する一定速度でモータ５００およびベルト５０４（図５）によって回転される。あるいは、転写ドラムまたはローラ３５２の表面速度が感光体２１２の表面速度と一致するように、モータ５００の速度を駆動することができる。当技術分野で知られているような、様々な他の駆動構成を使用することもできる。
【００５２】
搬送ベルト上の材料２５６は、放出された材料３６５として転写ドラム３５２上に放出される。帯電された材料２５６を搬送ベルトから転写ドラム３５２に放出するために、静電転写が使用されることが好ましい。ローラ３５２に帯電材料を引き付けるために、ローラ３５２に対してローラ３１４を電気的にバイアスすることによって静電転写が実施される。搬送ベルト上の材料２５６を、好ましくはコロナ帯電器である帯電デバイス３５９で帯電させることが必要な場合がある。ローラ３１４とローラ３５２との間の典型的なバイアス電圧は、３００ボルト〜１０００ボルト程度である。しかしながら、材料の層が厚いまたは高帯電の場合、より大きな電圧が必要とされることがある。材料２５６はまた、ヒータ３４１によって、または材料２５６を圧縮し得るローラまたはベルトであり得る接触ヒータ３２８、３２９によっても加熱することができる。帯電デバイス３２９は、これらのヒータの前または後に配置されて、転写ドラム３５２への材料２５６の静電転写を促進する。放出された材料３６５の少なくともいくつかは、比較的に非圧縮の粉末であり得る。例えば、電子写真プリンタが単層プリンタとして使用される場合、放出される材料３６５は、容積比において空気が約４０％、材料が約６０％である。これに加え、材料３６５が搬送ベルトから放出されるとき、通常、材料の温度は、材料のガラス転移温度より低い。搬送ベルトから転写ドラム３５２への材料の転写を促進するために、転写ドラム３５２の温度は、搬送ベルト上の材料の結合温度以上に維持される。結合温度は、材料を溶接するための温度範囲の下限である。これは、ガラス転移温度よりも低く、ガラス転移温度とほぼ同じか、またはガラス転移温度よりも高くすることができる。これは、通常、材料の溶融温度未満である。転写ドラム３５２は、外部または内部で加熱することができ、転写ドラム３５２の温度は、使用される材料に基づいて調節可能である。あるいは、ヒータ３４１、接触ヒータ３２８、３２９、およびヒータ３５４、３６０によって、材料２５６および転写ドラム３５２に十分な熱を供給することができる。
【００５３】
部品またはサポート構造に強固な層を形成するために、非圧縮粉末材料２５６および放出材料３６５は、材料に熱および圧力を加えることによって凝縮または合体されなければならない。いくつかの実施形態では、この熱および圧力は、ヒータ３４１およびローラ３２８、３２９によって搬送ベルト上に、転写ドラム３５２との搬送ベルトのニップ内に加えられる。他の実施形態では、材料が転写ドラム３５２から転写され、ビルドローラ１１６上の部品およびサポート構造の以前にプリントされた部分と結合するとき、この熱および圧力が、転写プロセスの一部として、転写ドラム３５２とビルドローラ１１６との間のニップ内でヒータ３６０によって転写ドラム３５２に適用される。しかしながら、図３〜図５の好ましい実施形態では、放出された材料３６５は、凝縮された材料が以前にプリントされた部品およびサポート構造に転写される前に、転写ドラム３５２上に凝縮または合体される。
【００５４】
図３〜図５では、転写ドラム３５２上に放出された材料３６５を凝縮または合体させることは、ヒータ３５４を使用して放出された材料３６５を加熱することによって開始する。ヒータ３５４は、転写ドラム３５２よりもはるかに高温で、１つ以上の加熱装置を含む。適切な加熱装置の例には、非接触放射ヒータ（例えば、放出材料３６５に向かって放射エネルギーを向けるための反射器を有する赤外線ヒータまたはマイクロ波ヒータ）、対流加熱装置（例えば、加熱空気送風器）、接触加熱装置（加熱ローラおよび／またはプラテンおよび／または超音波ヒータ）、ならびに誘導（磁場）または電場ヒータ、これらの組み合わせなどが含まれ、非接触放射ヒータおよび熱風ヒータが好ましい。
【００５５】
ヒータ３５４からの熱は、放出された材料３６５の温度を、転写ドラム３５２上のすべての材料の結合温度以上に上昇させる。これにより、すべての材料が準溶融状態に遷移するが、材料は、ひび割れすることなく加工されるのに十分に柔らかく、転写ドラム３５２の所定の位置に留まるのに十分に硬い。
【００５６】
材料を凝縮または合体させる次のステップでは、焼結ローラ３５６は、圧力を加え、場合によっては放出された材料３６５に熱を加えて、凝縮材料３６６を形成する。焼結ローラ３５６は、転写ドラム３５２の温度より高い、同じ、或いは低い温度に、選択的に、内部的或いは外部的に加熱されるが、一般に、放出された材料３６５の結合温度またはガラス転移温度より上に設定される。焼結ローラ３５６は、転写ドラム３５２に向かって空間的に付勢され、焼結ローラ３５６は放出された材料３６５に対して一定の力または圧力を加える。焼結ローラは、凝縮材料が転写材料からビルドシリンダに転写されるときに加えられる圧力よりも著しく大きな圧力を転写ドラム上の材料に加えて、材料を凝縮させる。いくつかの実施形態によれば、加えられる圧力は１０ポンド／インチよりも大きく、いくつかの材料では２０ポンド／インチよりも大きい。この熱と圧力の適用により、凝縮材料３６６は、放出材料３６５よりも緻密で強くなる。一実施形態によれば、凝縮材料３６６は、容積比において空気が５％未満である。凝縮した材料３６６は半固体のままであり、依然として柔軟である。焼結ローラ３５６は、転写ドラム３５２に対して電気的にバイアスされ、焼結ローラ３５６は、帯電した放出材料３６５を退ける電圧にある。凝縮材料３６６が形成された後、凝縮材料３６６の外面は、好ましくはコロナ帯電器であるがローラ帯電器または別の形態の帯電器であり得る帯電デバイス３５８によって処理される。一実施形態では、帯電デバイス３５８は、凝縮材料３６６上の残留電荷を除去し、凝縮材料３６６の外面の結合特性を改善する。追加の実施形態では、帯電デバイス３５８を使用して、凝縮材料３６６を同じ極性の転写ローラ３５２上のバイアス電圧として、転写ローラ３５２からの凝縮材料３６６の分離を助ける。
【００５７】
ビルドローラ１１６上への転写のための材料の単一層を形成するための特定の構造が上記で説明されているが、他の実施形態では、材料の単一層を形成するために他の技術が使用される。さらに、材料の単一層が、ビルドローラ１１６上に転写されるために転写ローラ３５２上に配置されるように示されているが、他の実施形態では、材料の単一層は、ビルドローラ１１６上に転写されるために他の構造上に配置され、或いは、ビルドローラ１１６上に直接形成される。
【００５８】
次いで、凝縮材料３６６は、ビルドローラ１１６上に転写されて、転写材料３６８を形成する。構築が完了したときに完成した構築物をシステム１００から分離する実施形態では、分離可能な円筒状ベース３４９がビルドローラ１１６に取り付けられる。ビルドシリンダがシステム１００から分離できない実施形態では、ビルドローラ１１６上で構築を直接行うことができる。特に、凝縮材料３６６は、転写材料３６８の連続したスクロールとして、ビルドローラ１１６上の取り外し可能な円筒状ベース３４９上に転写され、その結果、ビルドローラ１１６の最初の回転のために、凝縮材料３６６がビルドローラ１１６の円筒状ベース３４９上に転写され、その後のそれぞれの回転のために、凝縮材料３６６が、前に転写された材料３６８の層の上に転写される。
【００５９】
凝縮材料３６６の転写は、転写ローラ３５２から、転写材料３６８の円筒状ベース３４９または外側層上への凝縮材料３６６の転写から始まる。この転写中、凝縮材料３６６は、円筒状ベース３４９または転写材料３６８との初期結合を形成する。凝縮材料３６６と、転写材料３６８の外層または円筒状ベース３４９との間の結合を補助するために、転写ドラム３５２に到達する前、転写材料３６８の外層または円筒状ベース３４９を加熱するためにヒータ３６０が使用される。ヒータ３６０は一つ以上の加熱装置を含む。ヒータ３６０の適切な加熱装置の例には、非接触輻射ヒータ（例えば、赤外線ヒータまたは転写材料３６８に放射エネルギーを向けるための反射器を有するマイクロ波ヒータ）、対流加熱装置（例えば、加熱空気送風器）、加熱ローラおよび／またはプラテン）、これらの組み合わせなどが含まれ、非接触放射ヒータが好ましい。一実施形態によれば、加熱された材料３６８の前に転写された層が暖かくなり過ぎることを防止するために、凝縮材料３６６が転写ドラム３５２からビルドローラ１１６に転写される位置の直前に、ヒータ３６０はビルドローラ１１６の近傍に配置され、それによって、転写材料３６８の構造的完全性を保護している。
【００６０】
凝縮材料３６６と転写材料３６８との間の結合をさらに助けるために、帯電デバイス３５９を使用して、凝縮材料３６６の電荷の反対極性に転写材料３６８を帯電することができる。帯電デバイス３５９は、コロナ帯電器、ローラ帯電器、電子ビーム、または他の帯電装置であってもよい。好ましくは、帯電デバイス３５９によって生成される単位面積当たりに帯電は、凝縮材料３６６の単位面積当たりの帯電と同じで反対極性である。さらに、凝縮材料３６６が転写ドラム３５２からビルドローラ１１６上に放出された後に、圧力ローラ３６２が、凝縮材料３６６を転写材料３６８に圧入する。一実施形態によれば、加圧ローラ３６２は、８０デュロメータ（ショアＡ）または６０デュロメータ（ショアＡ）の材料のような比較的柔らかい材料で作られている。一実施形態によれば、加圧ローラ３６２は、結合プロセスをさらに補助するために、結合温度を超える温度、好ましくは凝縮材料３６６のガラス転移温度を超える温度に維持される。凝縮材料３６６が加圧ローラ３６２によってプレスされると、凝縮材料は、転写材料３６８の一部であると考えられる。１０ｐｓｉ〜３０ｐｓｉおよびそれ以上の圧力は、転写ドラム３５２とビルドローラ１１６との間、並びに、加圧ローラ３６２とビルドローラ１１６との間で十分である。
【００６１】
部品がプリントされる前に、材料のリーダーがビルドローラ１１６に適用される。ビルドローラ１１６の表面は、材料のガラス転移温度よりも高い温度に加熱される必要がある。円筒状螺旋スライスの場合、ビルドローラ１１６の最初の回転のために先細の厚さを有する層が、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０によってプリントされ得る。円筒形円弧スライスの場合、一定の厚さの層が使用され得る。部品がプリントされている間、部品がたるんだり変形したりするのを防止するために、ビルドローラ１１６のコアは、転写材料３６８のガラス転移温度よりも低い温度に冷却される。転写材料３６８の温度を下げるのをさらに助けるために、冷却ローラ３６４は、転写材料３６８の外層と接触して配置される。一実施形態によれば、冷却ローラ３６４は、転写材料３６８のガラス転移温度よりはるかに低い温度に維持される。他の実施形態によれば、冷却空気ジェットのような非接触冷却器を冷却ローラ３６４の代わりにまたはそれに加えて使用することができる。過剰の熱を除去するために、転写材料３６８の表面冷却が必要な場合があり得るが、転写材料３６８の前に転写された層の温度が、プリントされた材料の結合温度またはそれよりもわずかに高い温度に維持されるのが好ましい。
【００６２】
ビルドローラ１１６が１回転するごとに、転写材料３６８の半径が増大する。この成長に対応するために、ビルドローラ１１６は、転写材料３６８の外側層と転写ドラム３５２との間に十分なスペースがあるように、方向３７６に連続的に下方に移動して、次の層の凝縮材料３６６の転写を可能にする。加圧ローラ３６２および冷却ローラ３６４は、それぞれのピボットまたはスライドアセンブリ３６１、３６３上の背面壁３９０に取り付けられ、転写材料３６８の半径が増大するにつれて加圧ローラ３６２および冷却ローラ３６４がビルドローラ１１６から外側に移動することを可能にする。同様に、ヒータ３６０および帯電デバイス３５９は、転写材料３６８の半径が増大するにつれて、ビルドローラ１１６から外側に移動するようにピボットアセンブリまたはスライドアセンブリに取り付けられる。好ましくは、これらのデバイス３５９、３６０、３６２、３６４および送風機などの他の必要な装置は、ステッパモータの制御下でリードスクリュー(lead screws)によって駆動される。
【００６３】
図５に示すように、ビルドローラ１１６は、ビルドローラ１１６をサポートする可動サポートプラットフォーム５１２と、ビルドローラ１１６を駆動するモータ５１０と、可動サポートプラットフォーム５１２を動かすためのエンコーダ５３４およびスクリューモータ５１４とを使用して方向３７６に動かされる。可動サポートプラットフォーム５１２は、背面壁３９０の背後に配置され、ビルドローラ１１６は、サポートプラットフォーム５１２から背面壁３９０の開口部３７０を通って空間３９１に延びる。バッフルまたはベローズ５５０、５５２は、開口部３７０の上に配置され、開口部３７０を通過する空間３９１からの熱量を低減する。可動サポートプラットフォーム５１２は、ビルドローラ１１６をサポートする１つ以上の軸受アセンブリを含み、モータ５１０をビルドローラ１１６に接続するベルト５１６または歯車列をモータ５１０が回転させることに対応して、ビルドローラ１１６を回転させることができる。
【００６４】
可動サポートプラットフォーム５１２は、背面壁３９０に取り付けられた１つ以上の滑らかなスピンドル５１８上に摺動可能に取り付けられている。また、背面壁３９０に固定して取り付けられたネジスピンドル５２０が、スクリューモータ５１４を通過する。スクリューモータ５１４が回転すると、スクリュースピンドル５２０は、スクリュースピンドル５２０のスレッドと相互作用し、その結果、可動サポートトプラットフォーム５１２は、スクリュースピンドル５２０および滑らかなスピンドル５１８に沿って移動する。好ましくは、滑らかなスピンドル５１８の代わりに、第２のスクリュースピンドルおよび第２のスクリューモータが使用される。第２のスクリューモータは、コントローラ１０３によってスクリュースピンドル５１４と同期する。また、スクリューモータ５１４およびスクリュースピンドル５２０の代わりに、リニアモータ（図示せず）を使用することができる。
【００６５】
一実施形態によれば、スクリューモータ５１４は、コントローラ１０４によって連続的な速度で回転される。他の実施形態によれば、コントローラ１０４は、移動した材料３６８の外層の高さを示す信号を位置センサ３７４から受信し、コントローラ１０４は、このセンサ信号を使用して、外層を所望の高さに維持するために、スクリューモータ５１４に命令信号を送る。様々な実施形態において、ビルドローラ１１６は、１回転につき１回、または１回転当たり数回下降し、プリントポイントごとに下降し、または１回転当たり一定速度で下降するように、一定の距離だけ下降される。図５にはスクリューモータが示されているが、他の実施形態では、リニアエンコーダを備えたリニアモータのようなサポートプラットフォーム５１２を移動させるために他の作動機構が使用される。
【００６６】
凝縮材料３６６がうまく転写されるためには、転写ドラム３５２の外周に沿った接線速度は、転写材料３６８の外周に沿った接線速度に一致しなければならない。しかしながら、転写材料３６８の周囲が連続的に増加しているので、モータ５１０の角速度が一定のままであれば、外周における接線速度は増加し続ける。一実施形態によれば、転写材料３６８の外周における接線速度は、モータ５１０用のトルク制限モータを使用することによって、転写ドラム３５２と同じ速度に維持される。このような転写材料３６８の半径が拡大するモータでは、外周における接線速度を維持するためにモータ５１０の角速度が減少する。一実施形態によれば、モータ５１０のトルク設定は、転写される材料の重量および転写ドラム３５２の速度に基づいてコントローラ１０４によって設けられる。他の実施形態によれば、エンコーダ５３４はコントローラ１０４によって監視され、製造の予想される進行に基づいて、モータ５１０の速度或いはビルドローラ１１６の全移動を制御する。スクリューモータ５１４または類似のアクチュエータは、エンコーダによって同様に監視され、コントローラ１０４によって制御されて、ビルドローラの予想された進行に合致するようにビルドローラ１１６を下げる。ローラ３５２用のエンコーダ５３２は、システムの他のエンコーダと同様に、製造の進行について同様に監視することができる。これらの他のエンコーダは、電子写真プリンタで一般的に使用される感光体ドラム２１２上のエンコーダのような、単一層１０６、１０８、１０９、１１０内のエンコーダを含むことができる。好ましい実施形態では、コントローラ１０４は、モータ５１０に命令信号を送り、予想される製造の進行に基づき、ローラ３５２により移動された総距離だけ前進させる。コントローラ１０４はまた、スクリューモータ５１４に命令信号を送り、製造の予想される進行に合わせてビルドローラ１１６の高さを制御する。
【００６７】
また、図６および図７は、図３および図４に示したシステム１００の部分の正面図および斜視図で、転写材料３６８の多数の層が、ビルドローラ１１６上に構築され、円筒形サポート構造６１０内に点在する部品６０４、６０６、６０８などの複数の部品を含むビルドシリンダ６０３を形成した後の状態が、図６および図７に示されている。図６及び図７に示すように、ビルドローラ１１６は、転写ドラム３５２に対して下方に移動され、加圧ローラ３６２及び冷却ローラ３６４は、円筒状ベース３４９に比べてより大きな半径のビルドシリンダ６０３を収容するために、それぞれの方向６００、６０２に沿って外側に移動されている。ヒータおよび帯電デバイスのような他のコンポーネントも、ビルドシリンダ６０３のより大きな半径を収容するために、ビルドローラ１１６から遠ざけられている。
【００６８】
円筒形サポート構造６１０の重量は、ビルドローラ１１６を回転させるために必要なモータ５１０のサイズと、ビルドローラ１１６をサポートするために可動プラットフォーム５１２上に設けられなければならない構造的サポートの量に大きな影響を及ぼす。いくつかの実施形態では、円筒形サポート構造６１０は、円筒形サポート構造６１０の全体重量を減少させるために、円筒形サポート構造６１０に多数の空隙または空間が存在するように、ビルドローラ１１６上にプリントされる。
【００６９】
図８は、図７の線８−８で切り取られた一の実施形態に基づくビルドシリンダ６０３の一部の断面斜視図である。図８には、円筒形サポート構造６１０内に構築されている部品８００が示されている。円筒形サポート構造６１０は、円筒形サポートスライス８０２、８０４などの円筒形サポートスライスを含むように示されている。それぞれの円筒形サポートスライスは、円筒形サポートスライス８０２の波状軸面８０６および円筒形サポートスライス８０４の波状軸面８０８のような波形の軸面を有することができ、いくつかのサポートスライスは、円筒形外面８０３、８０５などの円筒形外面を有することができる。ビルドシリンダ６０３の外縁は、サポート材料の連続タイヤ８１５を有する。これらは、ローラ３６２、３６４を案内するために使用することができる。構造的な完全性のために、追加のタイヤをビルドシリンダの内部に組み込むことができる。円筒形サポートスライス８０２と８０４との間の空間８１０のような隣接するスライス間に空間が形成され、円筒形サポートスライス８０２と、円筒形サポートスライス８０２に対向する円筒形サポートスライス（図示せず）との間に空間８１２が形成される。円筒形のサポートスライスの間の空間は、円筒形サポート構造６１０の重量を減少させるが、波状の軸方向の面は、空間内の円周方向に延びる部分を十分にサポートする。他の実施形態では、軸方向の面は、図８に示すものとは異なる形状である。図８に示す実施形態では、軸方向の面の形状は、部品８００の境界の周りで調整され、構造的なサポート収納部８２０と空隙充填部８２２、８２４とが設けられる。収納部８２０および空隙充填部８２２、８２４は、部品８００の境界に沿って追加の指示をもたらし、一実施形態では、部品の各外面は、収納部８２０の構造的サポート材料または空隙充填部８２２、８２４のような空隙充填部分によって覆われる。
【００７０】
他の実施形態によれば、円筒形サポート構造６１０は、構造要素によって囲まれた空きスペースを有する格子として構成されている。そのような実施形態の１つでは、格子が、部品の表面に近い格子ほど、格子の空きスペースが小さくなるように、調整される。これにより、各部品表面に隣接する固体サポート構造と、円筒形サポート構造６１０内の他の場所にある多孔質構造とが得られる。他の実施形態では、サポート構造は、ビルドローラ１１６の部品と円筒状ベース３４９との間に構築され、部品の一部とビルドシリンダ６０３が占める容積の外径との間に空きスペースを残す。
【００７１】
上述したように、いくつかの実施形態によれば、部品は、回転するビルドローラ１１６上に連続したスクロールとしてプリントされる。このようにして部品をプリントするために、部品の表面および構造の表面を記述した３次元モデルを、転写ベルト上の材料のパターンをプリントするための命令に変換しなければならない。図９は、３次元モデルを転写ベルト上のプリントポイントの集まりに変換する１つの方法に基づくフローを示す。図９の処理は、ホストコンピュータ１０２の一部であるか、またはホストコンピュータ１０２にプリントデータを提供するコンピューティングデバイスの一部であるグラフィカル処理ユニットによって実行される。
【００７２】
ステップ９００において、部品の３次元モデルは、部品がビルドローラ１１６内に構築され得る容積に対応する円筒形の構築空間内に配向される。構築空間は、ビルドローラ１１６の円筒状ベース３４９の外周に対応した中空コアを有する円筒形容積である。円筒形容積は、転写材料３６８の選択された最大径方向寸法に等しい外径と、感光体ドラム２１２の有効長さに対応する長さとを有する。感光体ドラム２１２の有効長さは、複数の感光体ドラムを軸方向にオフセットすることによって、１つの感光体ドラムの長さを超えて延ばすことができることに留意されたい。部品は、任意の所望の位置に向けることができる。
【００７３】
ステップ９０１において、円筒形サポート構造の３次元モデルが、部品の３次元モデルの中及びその周囲の空隙内に位置決めされる。一実施形態によれば、部品と円筒形サポート構造との間の交差部が特定され、円筒形サポート構造の表面が再定義されて、１つの部品の表面によって充填された容積を占めるであろう円筒形サポート構造の部分を除去する。円筒形サポート構造が格子で形成されているか、さもなければ空きスペースを含むいくつかの実施形態では、円筒形サポート構造は、部品の表面までの距離に基づいて調整され、部品の表面に隣接する空きスペースが小さくなるか存在しない。
【００７４】
円筒状螺旋スライスの場合、ステップ９０２において、半径開始変数ｒｓが円筒状ベース３４９の半径に設定され、半径終了変数ｒｅがｒｓに凝縮材料の１つの層の厚さｇを加えたものに設定される。ステップ９０４では、半径ｒｓで角度α＝０で始まり、半径ｒｅで角度α＝２π−Ｄvoxel／ｒｅで終わる円筒状螺旋が画定され、ここで、Ｄvoxelは円筒形円弧に沿った単一のプリントポイントの直径である。この円弧の容積と円筒形の構築空間内の３次元モデルの表面との交差が決定される。これらの交差は、点、線または面とすることができ、３次元モデルの面の１つの円筒形スライスを表す。各交差は、円筒状螺旋に沿った角度α、円筒状螺旋に沿った半径ｒ（ｒｓ＜ｒ＜ｒe）、および  角度範囲またはビルドローラ１１６上の交差のスパンα０＜α＜α１を定義する境界条件α０、α１に関するｘ、ｙ座標の式として記述される。ｘ、ｙ座標は、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０の下の平面内で定義され、ｘは単層プリンタの下の搬送ベルトの移動方向と一致し、ｙは搬送ベルトの幅（図３の紙面上）に一致している。
【００７５】
ステップ９０６では、角度変数αがα＝０に設定され、半径変数ｒがｒｓに設定される。ステップ９０８で、各交差点の境界条件α０、α１を調べて、αが交差点のα０とα１の間にあるかどうかを判定する。αが交差点の境界角の間にある場合、交差点のｘ、ｙ座標を記述する方程式が検索され、αとｒの現在値が、ステップ９１０において交差点のプリントポイントのｘ、ｙ座標を計算するために使用される。ビルドローラ１１６の長さに沿って角度αおよび半径ｒで延びる交点については、ｙ座標の方程式は単一のプリントポイントの代わりにプリント線を定義する。任意の１組の値α、ｒに対して、単一部品の複数の表面および異なる部品の表面に対してプリントポイントを記憶することができることに留意されたい。
【００７６】
いくつかの実施形態によれば、各３次元モデルにおける各表面は、表面が構築されるべき関連する材料を有する。メモリ内のプリントポイントのｘ、ｙ座標を格納する一環として、そのポイントをプリントするために使用するマテリアルを指定する指定が行われます。この指定は、プリントポイントのエントリ内の別のフィールドで行うことも、単一のマテリアルのプリントポイントのみを受領するファイルにプリントポイントを保存することによって行うこともできます。例えば、単層プリンタのそれぞれに対して別々のファイルを生成することができ、２つの異なる単層プリンタが異なるそれぞれの材料をプリントするとき、各単層プリンタは、単層プリンタの特定の材料を使用する点のためのプリント座標を受信するだけである。
【００７７】
部品および円筒形サポート構造のプリントポイントが決定された後、角度αの値がステップ９１２でその最大値２π−Ｄvoxel／ｒｅと比較される。最大値に達していない場合、αおよびｒの値は、ステップ９１４で次のように増分される。
【００７８】
【数１】
2019505422.tif 000003
【００７９】
【数２】
2019505422.tif 000004
【００８０】
次にプロセスはステップ９０８に戻り、αとｒの新しい値にまたがるすべての交差点を検索し、これらの交差点のそれぞれについてステップ９１０が繰り返される。
【００８１】
ステップ９１２で角度αが最大値に達したとき、新しい円弧の開始半径を以前の螺旋の終了半径ｒs.new＝ｒe.prev.に設定し、次に終了半径を、新たな螺旋の開始半径の大きさに凝縮材料３６８の１層の厚さを加えたものｒe:new＝ｒs:new＋ｇに設定する。新しい円筒状螺旋は、全ての円筒状螺旋が共に単一の連続した渦巻きを形成するように、以前の螺旋と連続していることに留意されたい。
【００８２】
新たな開始半径が、ステップ９１８で、転写材料３６８のための選択された最大半径寸法と比較される。新しい開始半径が最大半径寸法よりも小さい場合、プロセスはステップ９０４に戻り、新しい円筒状螺旋と円筒形のビルド空間内の３次元モデルの表面との間の交差を識別する。次に、新しい交差点に対してステップ９０６〜９１６が繰り返される。新しい円筒形円弧との交点のｘ座標を決定するとき、前の円弧に関連する最大ｘ座標がベースとして使用される。例えば、一実施形態によれば、交点のｘ座標がｘ＝ｘmax:prev＋αｒとして定義され、ここで、ｘmax:prevは前の円弧に関連する最大ｘ座標で、αおよびｒは、現在の円筒形円弧上の位置を表す。以前の最大ｘ座標を次の円弧のベースとして使用することによって、各円弧の開始時に角度αをゼロにリセットすることでゼロにリセットされるのではなく、ｘ座標は各円筒状円弧と共に増加する。開始半径が最大半径寸法に達すると、プロセスはステップ９２０で終了する。
【００８３】
図９に示されるプロセスは、プリントポイントを識別するために使用されるグラフィック処理ユニットの効率を改善する。具体的には、プリントポイントのｘ、ｙ座標が決定され、それらがプリントされる順序と同じ順序で格納される。その結果、グラフィック処理ユニットは、プリントポイントをプリントする前にプリントポイントを編成する別個のステップを実行する必要がない。多数のプリントポイントと、円筒形ビルドスペースから単層プリンタによって使用されるｘ、ｙ平面への変換の複雑さが与えられると、このような編成ステップの必要性を除去することによって、グラフィック処理ユニットが実行しなければならない処理量を大きく削減する。上述したように、いくつかの実施形態では、各単層プリンタに対してプリントポイントの別々のファイルが格納される。そのような実施形態では、各ファイルは、同じｘ位置のプリントポイントを含み得る。各ファイル内で、プリントポイントはｘ座標が増加するように構成される。
【００８４】
上記の説明では、構造サポートシリンダの３次元モデルが生成され、これを使用して円筒形円弧と構造サポートシリンダとの間の交差点を識別した。他の実施形態では、構造サポートシリンダのプリントポイントは、構造サポートシリンダの３次元モデルを形成することなく形成され得る。その代わりに、構造サポートシリンダのプリントポイントのｘ、ｙ座標は、αとｒの各値で部品について識別されたプリントポイントのすべてを識別することで決定され、次に空き領域に構造サポートシリンダ用のプリントポイントを充填する。一実施形態によれば、空き領域は完全には満たされていない。その代わりに、格子が空の領域内に画定され、結果として得られる構造サポートシリンダが多孔質で、よって重さが減少する。このような実施形態では、格子の間隔を部品の表面の周りで減少させて部品にさらに構造的サポートをもたらすことができ、サポート材料の固体層を各部品の周りまたは各部品の下に作ることができる。
【００８５】
プリントポイントのｘ、ｙ座標が決定されると、部品をプリントすることができる。図１０は、システム１００を使用して部品をプリントする方法のフロー図を示す。
【００８６】
ビルドシリンダ６０３のようなビルドシリンダが、製造が完了したときにシステム１００から取り外される実施形態では、取り外し可能な円筒状ベース３４９が、ステップ１０００において、ビルドローラ１１６に取り付けられる。ビルドシリンダがシステム１００から取り外せない実施形態では、円筒状ベース３４９が、ビルドローラ１１６の永久的な部分であってもよく、またはビルドローラ１１６上に直接構築されてもよい。
【００８７】
ステップ１００２で、円筒状ベースが初期プリント高さまで上昇され、ステップ１００４で、プリントモータのすべてが公称回転速度に回転される。モータをその公称速度で使用すると、ステップ１００６で角度マーカ(angular markers)が円筒状ベース３４９にプリントされ得る。一実施形態によれば、ステップ１００６は、少なくとも１つの単層プリンタが、互いに位置合わせすべき一連の角度マーカを円筒状ベース３４９上にプリントするステップを含む。換言すれば、角度マーカは２πｒ０に等しい量だけｘ方向に間隔を置いて配置され、ここでｒ０は円筒状ベース３４９の外側半径である。ビルドローラ１１６の接線方向の速度が転写ベルトの回転速度と異なる場合、複数の角度マーカは整列しない。
【００８８】
ステップ１００８で、光センサ３７２（図３および図５）が角度マーカの位置を感知し、角度マーカの位置を示す信号をコントローラ１０４に供給する。これらの信号に基づいて、コントローラ１０４は、連続する角度マーカがビルドローラ１１６上に整列するまで、ビルドローラ１１６を駆動する搬送ベルトおよびモータ５１０の速度を制御する。搬送ベルトの速度を設定すると、ステップ１０１０で、プリント中のｘの増加率がその速度に対応して設定される。
【００８９】
ステップ１０１２でプリントデータが検索され、ステップ１０１４でプリントが開始される。プリント中、コントローラ１０４は、ｘの値を常に増加させ、単層プリンタ１０６、１０８、１０９、１１０を使用して、対応するｘ、ｙ座標を有する点をプリントする。部品およびサポート構造シリンダがプリントされると、光学センサ３７２は、角マーカがいつセンサを通過するかを示す信号を提供する。この信号は、プリントされた部品およびサポート構造シリンダの連続する層が、部品およびサポート構造シリンダの以前に堆積された層と適切に整列するように、コントローラ１０４によって、転写ローラ１１６に対する搬送ベルトの速度を調整するために使用される。さらに、プリント中、コントローラ１０４は、常にビルドローラ１１６を下方に移動させる。いくつかの実施形態では、コントローラ１０４は、高さセンサ３７４からのセンサ信号を使用して、ビルドローラ１１６が正しい量だけ移動されていることを確認する。
【００９０】
転写ローラ３５２とビルドシリンダ６０３との調整は、図５のエンコーダ５３２、５３４からのエンコーダーパルスを使用して同様の方法で行うことができる。この場合、コントローラ１０４は、エンコーダ５３２、５３４を監視するとともに、構築のｘ座標を監視する。構築のｘ座標、取り外し可能な円筒状ベース３４９の初期直径、および、凝縮材料３６８の１層の予想される厚さｇに基づいて、コントローラ１０４がモータ５１０の速度を調整し、ビルドシリンダ６０３の表面の全移動が構築のｘ座標に対応するようにする。また、コントローラ１０４は、ビルドシリンダ６０３の予想される直径に基づいて、スクリューモータ５１４の全移動量を調整する。
【００９１】
プリントが完了すると、ステップ１０１６において、部品がサポート構造シリンダから分離される。一実施形態によれば、ハウジング１２０からビルドシリンダ６０３を取り外し、ビルドシリンダ６０３を、水性溶液（例えば、アルカリ水溶液）を収容するウォシャ(washer)内に配置することによって、部品がサポート構造シリンダから分離される。水性溶液は、部品の形状または品質を低下させることなく、構造サポートシリンダを溶解する。ウォシャの異なるフォーマットが可能です。一実施形態によれば、ウォシャは水性溶液で満たされたタブを含み、ビルドシリンダ６０３がタブ内に沈められる。サポート構造が溶解したら、解放された部分をタブから持ち上げて乾燥させる。他の実施形態では、ウォシャは、サポート構造から部品が除去されるまで、水性ベース溶液をビルドシリンダ６０３上に噴霧する１つ以上のスプレーノズルを含む。
【００９２】
さらなる実施形態では、水性溶液が適用されている間、ビルドシリンダ６０３がハウジング１２０内にとどまるように、ウォシャの構成要素がハウジング１２０内に取り付けられる。そのような一実施形態によれば、ビルドシリンダ６０３は、ビルドローラ１１６上に残り、ビルドローラ１１６によって回転し続け、ハウジング１２０内のノズル４０２（図４）が、水性溶液をローラ１１６にスプレーする。サポート構造シリンダが溶解するとビルドシリンダ６０３内の部品が解放され、ハウジング１２０の底部にある引き出し４００に落ちる。引き出しをハウジング１２０から引き抜くことができ、部品を取り外すことができる。さらなる実施形態では、引き出し４００は水性溶液で満たされ、ビルドローラ６０３が部分的に水性溶液に浸漬されるようにビルドローラ１１６が下げられる。次いで、ビルドローラ１１６を回転させ、部品が解放されるまで、ビルドシリンダ６０３のすべてを水性溶液に通過させる。
【００９３】
ホストコンピュータ１０２として、またはコントローラ１０４の一部として使用することができるコンピューティングデバイス１０の一例が、図１１のブロック図に示されている。コンピューティングデバイス１０は、処理ユニット１２、システムメモリ１４、およびシステムメモリ１４を処理ユニット１２に結合するシステムバス１６を含む。システムメモリ１４は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１８およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０を含む。コンピューティングデバイス１０内の要素間で情報送信を助ける基本ルーチンを収容する基本入出力システム２２（ＢＩＯＳ）は、ＲＯＭ１８に格納される。処理装置１２は、グラフィック処理ユニットのような特別なプロセッサを含む一つ以上のプロセッサを含み得る。
【００９４】
本発明の実施形態は、コンピューティングデバイス１０以外のコンピュータシステムに関連して適用することができる。他の適切なコンピュータシステムには、手持ちデバイス、マルチプロセッサシステム、様々な民生用電子デバイス、メインフレームコンピュータなどが含まれる。当業者であれば、通信ネットワーク（例えば、インターネットまたはウェブベースのソフトウェアシステムを利用する通信）を介してリンクされた遠隔処理装置によってタスクが実行されるコンピュータシステム内において実施形態を適用することもできることを理解するであろう。例えば、プログラムモジュールは、ローカルまたはリモートメモリ記憶装置のいずれかに、またはローカルおよびリモートメモリ記憶装置の両方に同時に配置することができる。同様に、本発明の実施形態に関連する任意のデータ記憶装置は、ローカル記憶装置またはリモート記憶装置のいずれかを利用して、或いはローカル記憶装置およびリモート記憶装置の両方を同時に利用して達成することができる。
【００９５】
コンピューティングデバイス１０はさらに、ハードディスクドライブ２４、ソリッドステートメモリ２５、外部メモリデバイス２８、および光ディスクドライブ３０を含む。外部メモリデバイス２８は、外部ディスクドライブまたはソリッドステートメモリを含むことができ、システムバス１６に接続されたユニバーサルシリアルバスインターフェース３４のようなインターフェースを介してコンピューティングデバイス１０に接続されている。光ディスクドライブ３０は、例えばＣＤ−ＲＯＭディスク３２のような光媒体からデータを読み取る（またはデータを書き込む）ために使用される。ハードディスクドライブ２４と光ディスクドライブ３０は、それぞれハードディスクドライブインターフェース３２と光ディスクドライブインターフェース３６によってシステムバス１６に接続されている。ドライブ、ソリッドステートメモリ、外部メモリデバイス、および関連するコンピュータ可読媒体は、コンピュータ実行可能命令およびコンピュータ可読データ構造が格納され得るコンピューティングデバイス１０用の不揮発性記憶媒体を提供する。例示的な動作環境では、コンピュータによって読み取り可能な他のタイプの媒体を使用することもできる。
【００９６】
オペレーティングシステム３８、１つまたは複数のアプリケーションプログラム４０、他のプログラムモジュール４２およびプログラムデータ４４を含む多くのプログラムモジュールを、ドライブ、ソリッドステートメモリ２５およびＲＡＭ２０に格納することができる。例えば、アプリケーションプログラム４０は、図９のフロー図に示されるような部品およびサポート構造の３次元モデルを方向付けおよびスライスするための命令、製造システム１００およびコントローラ１０４用の命令を含む。プログラムデータ４４は、図９のプロセスによって作成された、プリント中に単層プリンタを制御するためにコントローラ１０４によって使用される保存プリントポイントを含み得る。
【００９７】
キーボード６３およびマウス６５を含む入力装置は、システムバス１６に結合された入力／出力インターフェース４６を介してシステムバス１６に接続される。モニター４８は、ビデオアダプタ５０を介してシステムバス１６に接続され、ユーザーにグラフィカルイメージを提供する。他の周辺出力装置（例えば、スピーカまたはプリンタ）も含めることができるが、図示されていない。いくつかの実施形態では、モニター４８は、入力を表示し、ユーザーが画面に接触している画面上の位置を提供するタッチスクリーンを備える。
【００９８】
コンピューティングデバイス１０は、リモートコンピュータ５２などの１つまたは複数のリモートコンピュータへの接続を利用するネットワーク環境で動作することができる。リモートコンピュータ５２は、サーバ、ルータ、ピアデバイス、または他の共通ネットワークノードであってもよい。図１１にはメモリ記憶装置５４のみが示されているが、リモートコンピュータ５２は、コンピューティングデバイス１０に関して説明した特徴および要素の多くまたはすべてを含むことができる。図１１に示すネットワーク接続は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）５６およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）５８を含む。このようなネットワーク環境は、当技術分野では一般的なものである。
【００９９】
コンピューティングデバイス１０は、ネットワークインターフェース６０を介してＬＡＮ５６に接続される。コンピューティングデバイス１０はＷＡＮ５８にも接続され、ＷＡＮ５８を介して通信を確立するためのモデム６２を含む。内蔵または外付けのモデム６２は、Ｉ／Ｏインターフェース４６を介してシステムバス１６に接続する。
【０１００】
ネットワーク化された環境では、コンピューティングデバイス１０に関連して示されるプログラムモジュールまたはその一部は、リモートメモリ記憶装置５４に記憶されてもよい。例えば、アプリケーションプログラムは、メモリ記憶装置５４を利用して記憶されてもよい。さらに、アプリケーションプログラムは、例示的に、メモリ記憶装置５４内に記憶されてもよい。図１１に示すネットワーク接続は、 例示的なもので、コンピュータ間の通信リンクを確立するための他の手段、例えば無線インターフェース通信リンクを使用することができることが想定される。
【０１０１】
複数の要素が上記の別個の実施形態として図示または説明されているが、各実施形態の一部が上記の他の実施形態のすべてまたは一部と組み合わされてもよい。
【０１０２】
本開示は好ましい実施形態を参照して説明されたが、当業者は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、この形態および詳細において変更がなされ得ることを認識するであろう。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  コンピューティングデバイス
１２  処理ユニット
１４  システムメモリ
１６  システムバス
１８  ＲＯＭ
２０  ＲＡＭ
２２  ＢＩＯＳ
２４  ハードディスクドライブ
２５  ソリッドステートメモリ
２８  外部メモリデバイス
３０  光ディスクドライブ
３２  ハードディスクドライブインターフェース
３６  光ディスクドライブインターフェース
３８  オペレーティングシステム
４０  アプリケーションプログラム
４６  Ｉ／Ｏインターフェース
４８  モニター
５０  ビデオアダプタ
５２  リモートコンピュータ
５４  メモリ記憶装置
５６  ＬＡＮ
５８  ＷＡＮ
６０  ネットワークインターフェース
６２  モデム
６３  キーボード
６５  マウス
１００  付加的製造システム
１０２  ホストコンピュータ
１０４  コントローラ
１０６、１０８、１０９、１１０  単層プリンタ
１１２  コンベアアセンブリ
１１４  転写媒体
１１６  ビルドローラ
２００  イメージングエンジン
２１２  感光体ドラム
２２１  バイアスローラ
２３４  導電性ドラム
２３６  光導電性表面
２３８  シャフト
２３９  エンコーダ
２４０  駆動モータ
２４２  矢印
２４４  電荷誘導器
２４６  イメージャ
２４８  現像ステーション
２５０  放電デバイス
２５２  洗浄ステーション
２５４  材料
２５６  ウェブ
３０６、３０８、３０９、３１０  材料供給カートリッジ
３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６  ローラ
３２８、３２９  接触ヒータ
３４１、３５４、３６０  ヒータ
３４９  円筒状ベース
３５２  転写ドラム
３５６  焼結ローラ
３５８、３５９  帯電デバイス
３６１、３６３  ピボット、スライドアセンブリ
３６２  加圧ローラ
３６４  冷却ローラ
３６５  材料
３６６  凝縮材料
３６８  転写材料  開口部３７０
３９０  分割壁、背面壁
３９１  密封空間
３９２  上部壁
３９３  フロア
３９４、３９５  側壁
３９６  正面壁
３９７、３９８  ドア
４００  引出し
５００  モータ
５０２  駆動ベルト
５０４、５１６  ベルト
５１０  モータ
５１２  可動サポートプラットフォーム
５１４  スクリューモータ
５３４  エンコーダ
６００、６０２  方向
６０３  ビルドシリンダ
６０４、６０６、６０８、８００  部品
６１０  円筒形サポート構造
８０２、８０４  円筒形サポートスライス
８０６、８０８  波状軸面
８０３、８０５  円筒形外面
８１５  連続タイヤ
８２０  サポート収納部
８２２、８２４  空隙充填部
【図１ａ】
2019505422.tif 000005
【図１ｂ】
2019505422.tif 000006
【図１ｃ】
2019505422.tif 000007
【図２】
2019505422.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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