(57)【要約】      （修正有）【課題】電子写真等の画像化プロセスを使用して３Ｄ部品及び支持構造を印刷するための消耗材の提供。【解決手段】電子写真方式の付加製造システムによって三次元部品を印刷するための部品材料であって、部品材料は組成物を含み、組成物は、半結晶熱可塑性材料と荷電制御剤とを含む、部品材料。部品材料は、制御された粒度を有する粉末形態で提供され、三次元部品を層ごとに印刷するための層溶融転写アセンブリを備える電子写真方式の付加製造システムにおいて使用するために構成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の付加製造システムによって三次元部品を印刷するための部品材料であって、該部品材料は、
組成物を含み、該組成物は、
半結晶熱可塑性材料と、
荷電制御剤とを含み、
前記部品材料は、約５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲にあるＤ５０粒度を有する粉末形態で提供され、
前記部品材料は、前記三次元部品を層ごとに印刷するための層溶融転写アセンブリを備える前記電子写真方式の付加製造システムにおいて使用するために構成される、部品材料。
【請求項２】
前記組成物は吸熱剤を更に含み、該吸熱剤は前記部品材料の約０．５重量％〜約１０重量％を構成する、請求項１に記載の部品材料。
【請求項３】
前記Ｄ５０粒度は、約１０マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの範囲にある、請求項１又は２に記載の部品材料。
【請求項４】
前記粉末形態はまた、それぞれが約１．００〜約１．４０の範囲にあるＤ９０／Ｄ５０粒度分布及びＤ５０／Ｄ１０粒度分布を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項５】
前記荷電制御剤は、クロムオキシカルボン酸錯体、亜鉛オキシカルボン酸錯体、アルミニウムオキシカルボン酸錯体、及びその混合物からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項６】
前記荷電制御剤は、前記部品材料の約０．１重量％〜約５重量％を構成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項７】
前記組成物は、前記部品材料の約０．１重量％〜約１０重量％を構成する流動制御剤を更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項８】
前記半結晶熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンブロックコポリマー、ポリオキシメチレン、ポリアリールエーテルケトン、又はそれらの混合物を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項９】
前記半結晶熱可塑性材料は前記ポリアミドを含み、該ポリアミドはポリカプロラクタム（polycarpolactum）（ＰＡ６）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（aidpamide）（ＰＡ６，６）、ポリヘキサメチレンノナミド（ＰＡ６，９）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ＰＡ６，１０）、ポリアミド６／１２（ＰＡ６，１２）、ポリエナントラクタム（polyenantholactum）（ＰＡ７）、ポリウンデカノラクタム（polyundecanolactum）（ＰＡ１
１）、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、又はそれらの混合物を含む、請求項８に記載の部品材料。
【請求項１０】
前記ポリアミドは、ＰＡ６、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１２、ＰＡ１１、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、又はそれらの混合物を含む、請求項９に記載の部品材料。
【請求項１１】
前記半結晶熱可塑性材料は前記ポリアリールエーテルケトンを含み、該ポリアリールエーテルケトンはポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ
）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、又はそれらの混合物を含む、請求項８に記載の部品材料。
【請求項１２】
前記ポリアリールエーテルケトンは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含む、請求項１１に記載の部品材料。
【請求項１３】
電子写真エンジンと転写媒体と層溶融転写アセンブリとを備える電子写真方式の付加製造システムによって三次元部品を印刷する方法であって、
部品材料を前記電子写真方式の付加製造システムに提供することであって、前記部品材料は、組成的に、荷電制御剤と半結晶熱可塑性材料とを含み、また、粉末形態を有し、
負電荷又は正電荷及び約５マイクロクーロン／グラム〜約５０マイクロクーロン／グラムの範囲にある大きさを有するＱ／Ｍ比に前記部品材料を摩擦帯電させることと、
前記電子写真エンジンによって、前記帯電した部品材料から前記三次元部品の層を現像することと、
前記現像された層を、前記電子写真エンジンから前記転写媒体に静電吸着させることと、
前記転写媒体によって、前記吸着された層を前記層溶融転写アセンブリまで移動させることと、
前記層溶融転写アセンブリによって、前記移動した層を前記三次元部品の先に印刷された層に溶融転写させることとを含む、方法。
【請求項１４】
前記部品材料の粉末形態は、約５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲にあるＤ５０粒度、並びに、それぞれが約１．００〜約１．４０の範囲にあるＤ９０／Ｄ５０粒度分布及びＤ５０／Ｄ１０粒度分布を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記荷電制御剤は前記部品材料の約０．１重量％〜約５重量％を構成し、前記吸熱剤は前記部品材料の約０．５重量％〜約１０重量％を構成する、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記部品材料は、該部品材料の約０．１重量％〜約１０重量％を構成する流動制御剤を更に含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記半結晶熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンブロックコポリマー、ポリオキシメチレン、ポリアリールエーテルケトン、又はそれらの混合物を含む、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記半結晶熱可塑性材料は前記ポリアミドを含み、該ポリアミドはポリカプロラクタム（polycarpolactum）（ＰＡ６）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（aidpamide）（ＰＡ６，６）、ポリヘキサメチレンノナミド（ＰＡ６，９）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ＰＡ６，１０）、ポリアミド６／１２（ＰＡ６，１２）、ポリエナントラクタム（polyenantholactum）（ＰＡ７）、ポリウンデカノラクタム（polyundecanolactum）（ＰＡ１
１）、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、又はそれらの混合物を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ポリアミドは、ＰＡ６、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１２、ＰＡ１１、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、又はそれらの混合物を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記半結晶熱可塑性材料は前記ポリアリールエーテルケトンを含み、該ポリアリールエーテルケトンはポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケ
トンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、又はそれらの混合物を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、三次元（３Ｄ）部品及び支持構造を印刷するための付加製造システムに関する。特に、本開示は、電子写真等の画像化プロセスを使用して３Ｄ部品及び支持構造を印刷するための消耗材に関する。
【背景技術】
【０００２】
付加製造システムは、１つ又は複数の付加製造技法を使用して３Ｄ部品のデジタル表現（例えば、ＡＭＦ及びＳＴＬフォーマットファイル）から３Ｄ部品を構築するために使用される。市販の付加製造技法の例は、押出し方式の技法、インク吐出プロセス、選択的レーザ焼結プロセス、粉末／結合剤噴射プロセス、電子ビーム溶融プロセス、及び光造形プロセスを含む。これらの技法のそれぞれについて、３Ｄ部品のデジタル表現が、最初に、複数の水平層にスライスされる。スライスされた各層について、ツール経路がその後、生成され、特定の付加製造システムに所与の層を形成するための命令を提供する。
【０００３】
例えば、押出し方式の付加製造システムにおいて、３Ｄ部品又はモデルは、流動性部品材料（part material）を押出すことによって、３Ｄ部品のデジタル表現から層ごとに印
刷することができる。部品材料は、システムのプリントヘッドによって搬送される押出しチップを通して押出され、基材上のロードシーケンスとしてｘ−ｙ面に堆積される。押出された部品材料は、先に堆積した部品材料に融着し、温度の降下によって凝固する。基材に対するプリントヘッドの位置は、その後、ｚ軸（ｘ−ｙ面に垂直）に沿って増分され、プロセスは、その後、デジタル表現に似る３Ｄ部品を形成するために繰返される。
【０００４】
部品材料の層を堆積させることによって３Ｄ部品を作製するとき、支持層又は構造は、通常、構築中の物体の（部品材料自体によって支持されない）オーバハング部分の下に又はその物体のキャビティ内に構築される。支持構造は、部品材料を堆積するのと同じ堆積技法を利用して構築することができる。ホストコンピュータは、形成される３Ｄ部品のオーバハング又は自由空間セグメント用の、また場合によっては、形成される３Ｄ部品の側壁用の支持構造として働く更なる幾何形状を生成する。支持材料（support material）は、作製中に部品材料に付着し、印刷プロセスが終了したときに完成した３Ｄ部品から除去可能である。
【０００５】
二次元（２Ｄ）印刷において、電子写真（すなわち、ゼログラフィ）は、印刷用紙等の平坦基材上に２Ｄ画像を生成するための一般的な技術である。電子写真システムは、光伝導性材料層がコーティングされた伝導性支持ドラムを含み、静電潜像が、帯電と、それに続く、光源による光伝導性層の画像の通りの（image-wise）露光とによって形成される。静電潜像は、その後、現像ステーションに移動され、トナーが、光伝導性絶縁体の帯電エリアに塗布されて、可視画像を形成する。形成されたトナー画像は、その後、基材（例えば、印刷用紙）に転写され、熱又は圧力によって基材に貼り付けられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、電子写真方式の付加製造システムによって３Ｄ部品を印刷するための部品材料に関する。部品材料は、組成物を含み、組成物は、半結晶熱可塑性材料と荷電制御剤を含む。部品材料は、制御された粒度（例えば、約５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲にあるＤ５０粒度）を有する粉末形態で提供され、３Ｄ部品を層ごとに印刷するための層溶融転写アセンブリを備える電子写真方式の付加製造システムにおいて使用するために構成される。幾つかの実施形態において、部品材料は、電子写真方式
の付加製造システムと共に使用するため、キャリア粒子と共に、交換可能カートリッジ又は他の同様のデバイス内に提供される。
【０００７】
本開示の別の態様は、電子写真エンジン、転写媒体、及び層溶融転写アセンブリを備える電子写真方式の付加製造システムによって３Ｄ部品を印刷する方法に関する。本方法は電子写真方式の付加製造システムに部品材料を供給することを含み、ここで部品材料は組成的に荷電制御剤と半結晶熱可塑性材料とを含み、粉末形態をとる。幾つかの実施の形態では、部品材料は電子写真方式の付加製造システムでの使用のために、キャリア粒子と一緒に、交換可能なカートリッジ又は他の同様のデバイスにおいて与えられ得る。
【０００８】
本方法はまた、所望の摩擦帯電（troboelectric charge）（例えば、負電荷又は正電荷及び約５マイクロクーロン／グラム〜約５０マイクロクーロン／グラムの範囲にある大きさを有するＱ／Ｍ比）に部品材料を摩擦帯電させることと、電子写真エンジンによって、帯電した部品材料から３Ｄ部品の層を現像することとを含む。本方法は、現像された層を、電子写真エンジンから転写媒体に静電吸着させることと、転写媒体によって、吸着された層を層溶融転写アセンブリまで移動させることと、層溶融転写アセンブリによって、移動した層を３Ｄ部品の先に印刷された層に溶融転写させることとを更に含む。
【０００９】
定義
別途指定されない限り、本明細書で使用される以下の用語は、以下で規定される意味を有する。
【００１０】
用語「コポリマー（copolymer）」は、２つ以上のモノマー種を有するポリマーを指し
、ターポリマー（すなわち、３つのモノマー種を有するコポリマー）を含む。
【００１１】
用語「好ましい（preferred）」及び「好ましくは（preferably）」は、一定の状況下
で一定の利益を与えることができる本発明の実施形態を指す。しかし、他の実施形態もまた、同じか又は他の状況下で好ましい場合がある。さらに、１つ又は複数の好ましい実施形態の列挙は、他の実施形態が有用でないことを示唆せず、また、本開示の発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図されない。
【００１２】
「或る（a）」化合物への言及は、その化合物の単一分子に限定されるのではなく、そ
の化合物の１つ又は複数の分子を指す。さらに、１つ又は複数の分子は、その化合物のカテゴリの下に入る限り、同一である場合があるか又は同一でない場合がある。そのため、例えば、「或る（a）」ポリアミドは、そのポリアミドの１つ又は複数のポリマー分子を
含むと解釈され、ポリマー分子は同一である場合があるか又は同一でない場合（例えば、異なる分子量及び／又は異性体）がある。
【００１３】
要素についての用語「少なくとも１つ（at least one）」及び「１つ又は複数（one or
more of）」は、交換可能に使用され、単一の要素及び複数の要素を含む同じ意味を有し、要素の終りの接尾辞「（複数の場合もあり）（s）」で示すこともできる。例えば、「
少なくとも１つのポリアミド（at least one polyamide）」、「１つ又は複数のポリアミド（one or more polyamides）」、及び「ポリアミド（複数の場合もあり）（polyamide(s)）」は、交換可能に使用され、同じ意味を有することができる。
【００１４】
「の上（above）」、「の下（below）」、「上部（top）」、「下部（bottom）」、及
び同様なもの等の指向性配向は、３Ｄ部品の印刷軸に沿う方向を参照して行われる。印刷軸が垂直なｚ軸である実施形態において、層印刷方向は、垂直なｚ軸に沿って上方向である。これらの実施形態において、用語「の上」、「の下」、「上部」、「下部」、及び同様なものは、垂直なｚ軸に基づく。しかし、３Ｄ部品の層が異なる軸に沿って印刷される
実施形態において、用語「の上」、「の下」、「上部」、「下部」、及び同様なものは、所与の軸を基準にする。
【００１５】
「材料を提供する（providing a material）」及び同様なもの等の用語「提供する（providing）」は、特許請求項において述べられるとき、提供されるアイテムの任意の特定
の供給又は受取りを必要とすることを意図されない。むしろ、用語「提供する」は、明確にしかつ読み易くするために、特許請求項（複数の場合もあり）の後続の要素において言及されることになるアイテムを挙げるために使用されるだけである。
【００１６】
別途指定されない限り、本明細書で言及される温度は、大気圧（すなわち、一気圧）に基づく。
【００１７】
用語「ほぼ（about）」及び「実質的に（substantially）」は、当業者に知られている予想される変動（例えば、測定における制限及び変動性）のために、測定可能な値及び範囲に関して本明細書で使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】支持材料から得られる関連の支持構造を伴う、本開示の部品材料から３Ｄ部品を印刷するための例示的な電子写真方式の付加製造システムの正面図である。
【図２】部品材料及び支持材料の層を現像するためのシステムの一対の電子写真エンジンの略正面図である。
【図３】中間ドラム又は中間ベルトを含む代替の電子写真エンジンの略正面図である。
【図４】現像された層を用いて層溶融転写ステップを実施するためのシステムの層溶融転写アセンブリの略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示は、高解像度でかつ速い印刷速度で３Ｄ部品を印刷する電子写真方式の付加製造システムにおいて使用するために設計される半結晶消耗材に関する。印刷動作中、電子写真（ＥＰ：electrophotography）エンジンは、電子写真プロセスを使用して部品材料（及び任意の関連の支持材料）の各層を現像するか又はその他の方法で画像化することができる。現像された層は、その後、層溶融転写アセンブリに転写され、層溶融転写アセンブリにおいて、現像された層は、（例えば、熱及び／又は圧力を使用して）溶融転写されて、１つ又は複数の３Ｄ部品及び支持構造を層ごとに印刷する。
【００２０】
現像されたトナー粒子が、印刷用紙を通して電位をかけることによって印刷用紙に静電転写され得る２Ｄ印刷と比較して、３Ｄ環境内の複数の印刷された層は、所与の数の層（例えば、約１５層）が印刷された後の部品材料及び支持材料の静電転写を効果的に防止する。代わりに、各層は、上昇した転写温度まで加熱された後、先に印刷された層に対して（又は、ビルドプラットフォームに）押付けられて、溶融転写ステップにおいて層を共に溶融転写することができる。これは、３Ｄ部品及び支持構造の多数の層が、通常静電転写によって達成可能であるものを超えて、垂直に構築されることを可能にする。
【００２１】
以下で論じるように、消耗材は、１つ又は複数の半結晶熱可塑性材料から得られる粉末ベースの部品材料、荷電制御剤、好ましくは吸熱剤（例えば、赤外線吸収剤）、必要に応じて及び任意選択で、流動制御剤等の１つ又は複数の更なる材料を含み、１つ又は複数の更なる材料は、外部表面処理摩擦荷電制御剤及び／又は摩擦電気修飾添加剤として同様に機能することができる。部品材料は、高い部品解像度でかつ良好な物理的特性（例えば、良好な部品強度、密度、耐薬品性、使用可能な温度範囲、及び同様なもの）を有する３Ｄ部品を印刷する電子写真方式の付加製造システムと共に使用するために設計される。これ
は、結果得られる３Ｄ部品が、所望される場合、最終使用部品として機能することを可能にする。
【００２２】
本開示の部品材料は、部品材料を補うよう設計されている粉末ベースの支持材料と一緒に印刷するのが好ましい。例えば、支持材料の各層は部品材料の関連層と一緒に溶融転写するのが好ましい。そのため、支持材料の溶融レオロジーが、その関連部品材料の溶融レオロジーと同様であるか、又はより好ましくは実質的に同じであるのが好ましい。
【００２３】
図１〜図４に、本開示の部品及び関連の支持材料を用いて３Ｄ部品及び関連の支持構造を印刷するための例となる電子写真方式の付加製造システムであるシステム１０を示している。図１に示すように、システム１０は、一対のＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓ、ベルト転写アセンブリ１４、付勢機構１６及び１８、並びに、層溶融転写アセンブリ２０を含む。システム１０用の適したコンポーネント及び機能動作の例は、Hanson他の米国特許出願公開第２０１３／００７７９９６号及び同第２０１３／００７７９９７号並びにComb他の米国特許出願公開第２０１３／０１８６５４９号及び同第２０１３／０１８６５５８号に開示されているものを含む。
【００２４】
ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓは、部品材料及び支持材料の層をそれぞれ画像化するか又はその他の方法で現像するための画像化エンジンであり、部品材料及び支持材料はそれぞれ、好ましくは、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓの特定のアーキテクチャと共に使用するために設計される。以下で論じるように、画像化された層は、その後、付勢機構１６及び１８によってベルト転写アセンブリ１４（又は他の転写媒体）に転写され、また、層溶融転写アセンブリ２０まで搬送されて、３Ｄ部品及び関連する支持構造を層ごとに印刷することができる。
【００２５】
図示する実施形態において、ベルト転写アセンブリ１４は、転写ベルト２２、ベルト駆動機構２４、ベルト制動機構２６、ループ制限センサ２８、アイドラローラ３０、及びベルトクリーナ３２を含み、それらは、ベルト２２が矢印３４の回転方向に回転している間、ベルト２２に対する張力を維持するように構成される。特に、ベルト駆動機構２４はベルト２２に係合しベルト２２を駆動し、ベルト制動機構２６は、ブレーキとして機能して、ループ制限センサ２８によってモニタリングされる読取値に基づいて、張力応力からベルト２２を保護するためのサービスループ設計を提供することができる。
【００２６】
システム１０はまた、コントローラ３６を含み、コントローラ３６は、１つ又は複数の制御回路、マイクロプロセッサベースエンジン制御システム、及び／又はデジタル制御式ラスタ画像化プロセッサシステムであり、また、ホストコンピュータ３８から受信される印刷命令に基づいてシステム１０のコンポーネントを同期して動作させるように構成される。ホストコンピュータ３８は、印刷命令（及び他の動作情報）を提供するためコントローラ３６と通信するように構成される１つ又は複数のコンピュータベースシステムである。例えば、ホストコンピュータ３８は、３Ｄ部品及び支持構造のスライス層に関連する情報をコントローラ３６に転送し、それにより、システム１０が、３Ｄ部品及び支持構造を層ごとに印刷することを可能にすることができる。
【００２７】
システム１０のコンポーネントは、フレーム４０等の１つ又は複数のフレーム構造によって保持することができる。さらに、システム１０のコンポーネントは、好ましくは、動作中に周囲光がシステム１０のコンポーネントに透過することを防止する閉囲可能ハウジング（図示せず）内に保持される。
【００２８】
図２は、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓを示し、ＥＰエンジン１２ｓ（すなわち、ベルト２２の回転方向を基準に上流のＥＰエンジン）は支持材料の層を現像し、ＥＰエンジン
１２ｐ（すなわち、ベルト２２の回転方向を基準に下流のＥＰエンジン）は部品材料の層を現像する。代替の実施形態において、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓの配置構成は、ＥＰエンジン１２ｐがベルト２２の回転方向を基準にＥＰエンジン１２ｓから上流になるように反転することができる。更なる代替の実施形態において、システム１０は、更なる材料の層を印刷するための３つ以上のＥＰエンジンを含むことができる。
【００２９】
図示する実施形態において、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓは、伝導性ドラム本体４４及び光伝導性表面４６を有する光伝導体ドラム４２等の同じコンポーネントを含むことができる。伝導性ドラム本体４４は、電気的に接地され、シャフト４８の周りに回転するように構成される導電性ドラム（例えば、銅、アルミニウム、スズ等から作製される）である。シャフト４８は、相応して、ドライブモータ５０に接続され、ドライブモータ５０は、シャフト４８（及び光伝導体ドラム４２）を矢印５２の方向に一定速度で回転させるように構成される。
【００３０】
光伝導性表面４６は、伝導性ドラム本体４４の円周表面の周りに延在する薄膜であり、また、好ましくは、例えばアモルファスシリコン、セレン、酸化亜鉛、有機材料及び同様なもの等の１つ又は複数の光伝導性材料から得られる。以下で論じるように、表面４６は、３Ｄ部品又は支持構造のスライス層の帯電潜像（又はネガ画像）を受取り、部品又は支持材料の帯電粒子を、帯電するか又は放電した画像エリアに吸着し、それにより、３Ｄ部品又は支持構造の層を生成するように構成される。
【００３１】
更に示すように、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓはまた、帯電インデューサ５４、イメージャ５６、現像ステーション５８、清掃ステーション６０、及び放電デバイス６２を含み、それぞれは、コントローラ３６と通信状態にあることができる。したがって、帯電インデューサ５４、イメージャ５６、現像ステーション５８、清掃ステーション６０、及び放電デバイス６２は、ドライブモータ５０及びシャフト４８が光伝導体ドラム４２を矢印５２の方向に回転させる間に、表面４６用の画像形成アセンブリを画定する。
【００３２】
図示する例において、ＥＰエンジン１２ｓの表面４６用の画像形成アセンブリが使用されて、本開示の支持材料（支持材料６６ｓと呼ばれる）の層６４ｓを形成し、支持材料６６ｓの供給は、キャリア粒子と共に（ＥＰエンジン１２ｓの）現像ステーション５８によって保持することができる。同様に、ＥＰエンジン１２ｐの表面４６用の画像形成アセンブリが使用されて、本開示の部品材料（部品材料６６ｐと呼ばれる）の層６４ｐを形成し、部品材料６６ｐの供給は、キャリア粒子と共に（ＥＰエンジン１２ｐの）現像ステーション５８によって保持することができる。
【００３３】
帯電インデューサ５４は、表面４６が帯電インデューサ５４を通過して矢印５２の方向に回転するとき、表面４６上に均一な静電帯電を生成するように構成される。帯電インデューサ５４用の適したデバイスは、コロトロン、スコロトロン、帯電ローラ、及び他の静電帯電デバイスを含む。
【００３４】
イメージャ５６は、表面４６がイメージャ５６を通過して矢印５２の方向に回転するとき、表面４６上の均一な静電帯電に向かって電磁放射を選択的に放出するように構成されるデジタル制御式のピクセルごとの光露光装置である。表面４６に対する電磁放射の選択的な露光は、コントローラ３６によって指示され、離散的なピクセルごとの場所の静電帯電を除去させ（すなわち、グラウンドに放電させ）、それにより、表面４６上に潜像帯電パターンを形成する。
【００３５】
イメージャ５６用の適したデバイスは、走査型レーザ（例えば、ガスレーザ又は固体レーザ）光源、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ露光デバイス、及び２Ｄ電子写真システム
において従来使用されている他の露光デバイスを含む。代替の実施形態において、帯電インデューサ５４及びイメージャ５６用の適したデバイスは、潜像帯電パターンを形成するため、帯電したイオン又は電子を表面４６に選択的に直接堆積させるように構成されるイオン堆積システムを含む。したがって、本明細書で使用するとき、用語「電子写真（electrophotography）」はイオノグラフィを含む。
【００３６】
各現像ステーション５８は、キャリア粒子と共に、好ましくは粉末形態の部品材料６６ｐ又は支持材料６６ｓの供給を保持する静電及び磁気現像ステーション又はカートリッジである。現像ステーション５８は、２Ｄ電子写真システムにおいて使用される、単成分又は２成分現像システム及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、各現像ステーション５８は、部品材料６６ｐ又は支持材料６６ｓ及びキャリア粒子を保持するための格納部を含むことができる。撹拌されると、キャリア粒子は、以下で論じるように、部品材料６６ｐ又は支持材料６６ｓの粉末を吸着する摩擦帯電を生成し、吸着した粉末を所望の符号及び大きさに帯電させる。
【００３７】
各現像ステーション５８はまた、帯電した部品材料６６ｐ又は支持材料６６ｓを、コンベヤ、ファーブラシ、パドルホイール、ローラ、及び／又は磁気ブラシ等の表面４６に転写するための１つ又は複数のデバイスを含むことができる。例えば、（帯電潜像を含む）表面４６が矢印５２の方向にイメージャ５６から現像ステーション５８まで回転するとき、帯電した部品材料６６ｐ又は支持材料６６ｓは、（利用される電子写真モードに応じて）帯電エリア現像又は放電エリア現像を利用して、表面４６上の潜像の適切に帯電した領域に吸着する。これは、光伝導体ドラム１２が矢印５２の方向に回転し続けるにつれて、連続した層６４ｐ又は６４ｓを生成し、連続した層６４ｐ又は６４ｓは、３Ｄ部品又は支持構造のデジタル表現の連続したスライス層に対応する。
【００３８】
連続した層６４ｐ又は６４ｓは、以下で論じるように、その後、矢印５２の方向に表面４６と共に転写領域まで回転して、転写領域において、層６４ｐ又は６４ｓは、光伝導体ドラム４２からベルト２２に連続的に転写される。光伝導体ドラム４２とベルト２２との間の直接的係合として図示されているが、幾つかの好ましい実施形態において、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓはまた、以下で更に論じるように、中間転写ドラム及び／又は中間転写ベルトを含むことができる。
【００３９】
所与の層６４ｐ又は６４ｓが光伝導体ドラム４２からベルト２２（又は中間転写ドラム若しくはベルト）に転写された後、ドライブモータ５０及びシャフト４８は、矢印５２の方向に光伝導体ドラム４２を回転させ続け、それにより、層６４ｐ又は６４ｓを先に保持した表面４６の領域は清掃ステーション６０を通過する。清掃ステーション６０は、部品材料６６ｐ又は支持材料６６ｓの残留する未転写のいずれの部分をも除去するように構成されるステーションである。清掃ステーション６０用の適したデバイスは、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、静電クリーナ、真空ベースクリーナ、及びその組合せを含む。
【００４０】
清掃ステーション６０を通過した後、表面４６は、矢印５２の方向に回転し続け、それにより、次のサイクルを開始する前に、表面４６の清掃済みの領域が放電デバイス６２を通過して、表面４６上のどんな残留静電帯電をも除去する。放電デバイス６２用の適したデバイスは、光学システム、高電圧交流コロトロン及び／又はスコロトロン、高電圧交流が印加された伝導性コアを有する１つ又は複数の回転誘電体ローラ、及びその組合せを含む。
【００４１】
転写ベルト２２は、現像された連続した層６４ｐ又は６４ｓを光伝導体ドラム４２（又は中間転写ドラム若しくは中間転写ベルト）から層溶融転写アセンブリ１６に転写するための転写媒体である。ベルト２２用の適した転写ベルトの例は、Comb他の米国特許出願公
開第２０１３／０１８６５４９号及び同第２０１３／０１８６５５８号に開示されているものを含む。ベルト２２は、前表面２２ａ及び後表面２２ｂを含み、前表面２２ａは光伝導体ドラム４２の表面４６に面し、後表面２２ｂは付勢機構１６及び１８と接触状態にある。
【００４２】
付勢機構１６及び１８は、ベルト２２を通して電位を誘起して、層６４ｐ及び６４ｓをＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓからベルト２２に静電吸着するように構成される。層６４ｐ及び６４ｓはそれぞれ、プロセスのこの地点で、厚さが単一層の増分だけであるため、静電吸着は、層６４ｐ及び６４ｓをＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓからベルト２２に転写するのに適する。
【００４３】
コントローラ３６は、好ましくは、ベルト２２及び／又は任意の中間転写ドラム又は中間転写ベルトのライン速度と同期する同じ回転速度でＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓの光伝導体ドラム３６を回転させる。これは、システム１０が、別個の現像液画像から互いに連携して層６４ｐ及び６６ｓを現像し転写することを可能にする。特に、図示するように、各部品層６４ｐは、各支持層６４ｓと適切に位置合わせされた状態でベルト２２に転写されて、組合された部品材料及び支持材料層６４を生成することができる。認識されるように、層溶融転写アセンブリ２０に転写された一部の層は、特定の支持構造及び３Ｄ部品の幾何形状及び層スライス化に応じて、支持材料６６ｓを含むだけである場合があるか、又は、部品材料６６ｐを含むだけである場合がある。
【００４４】
代替の実施形態において、部品層６４ｐ及び支持層６４ｓは、任意選択で、交互の層６４ｐ及び６４ｓ等によって、別個にベルト２２に沿って現像され転写される場合がある。これらの連続した交互の層６４ｐ及び６４ｓは、その後、層溶融転写アセンブリ２０に転写することができ、別個に溶融転写されて、３Ｄ部品及び支持構造を印刷することができる。
【００４５】
更なる代替の実施形態において、ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓの一方又は両方はまた、光伝導体ドラム４２とベルト２２との間に１つ又は複数の中間転写ドラム及び／又は中間転写ベルトを含むことができる。例えば、図３に示すように、ＥＰエンジン１２ｐはまた、モータ５０ａの回転力の下で、矢印５２ａで示す矢印５２と反対の回転方向に回転する中間ドラム４２ａを含むことができる。中間ドラム４２ａは、光伝導体ドラム４２に係合して、現像された層６４ｐを光伝導体ドラム４２から受取り、その後、受取った現像済みの層６４ｐを搬送し、層６４ｐをベルト２２に転写する。
【００４６】
ＥＰエンジン１２ｓは、光伝導体ドラム４２からベルト２２まで現像済みの層６４ｓを搬送するための同じ配置構成の中間ドラム４２ａを含むことができる。ＥＰエンジン１２ｐ及び１２ｓのためのこうした中間転写ドラム又は中間転写ベルトの使用は、所望される場合、光伝導体ドラム４２をベルト２２から断熱するのに有益である可能性がある。
【００４７】
図４は、層溶融転写アセンブリ２０のための例示的な実施形態を示す。図示するように、層溶融転写アセンブリ２０は、ビルドプラットフォーム６８、ニップローラ７０、加熱器７２及び７４、溶融後加熱器７６、及びエアジェット７８（又は他の冷却ユニット）を含む。ビルドプラットフォーム６８は、３Ｄ部品８０及び支持構造８２と呼ばれる３Ｄ部品及び支持構造を層ごとに印刷するための、加熱され組合された層６４（又は別個の層６４ｐ及び６４ｓ）を受取るように構成されるシステム１０のプラットフォームアセンブリ又はプラテンである。幾つかの実施形態において、ビルドプラットフォーム６８は、印刷済みの層６４を受取るための取外し可能な膜基材（図示せず）を含むことができ、取外し可能な膜基材は、任意の適した技法（例えば、真空引き）を使用してビルドプラットフォームに抑え留めることができる。
【００４８】
ビルドプラットフォーム６８は、ｚ軸のガントリ８４によって支持され、ガントリ８４は、主要な運動がｘ軸（破線８６で示す）に沿って前後する運動である往復式長方形パターンを生成するために、ｚ軸及びｘ軸に沿ってビルドプラットフォーム６８を移動させるように構成されるガイド機構である。ガントリ８４は、コントローラ３６からのコマンドに基づいてモータ８８によって動作することができ、モータ８８は、電気モータ、油圧システム、空気システム等とすることができる。
【００４９】
図示する実施形態において、ビルドプラットフォーム６８は、加熱要素９０（例えば、電気加熱器）によって加熱可能である。加熱要素９０は、Comb他の米国特許出願公開第２０１３／０１８６５４９号及び同第２０１３／０１８６５５８号において論じられるように、ビルドプラットフォーム６８を、３Ｄ部品８０及び／又は支持構造８２の所望の平均部品温度等、室温（２５℃）より高い上昇した温度に加熱しその温度に維持するように構成される。これは、ビルドプラットフォーム６８が、３Ｄ部品８０及び／又は支持構造８２をこの平均部品温度に維持するのを補助することを可能にする。
【００５０】
ニップローラ７０は、例示的な加熱可能要素又は加熱可能層溶融転写要素であり、ベルト２２の移動によって固定軸の周りに回転するように構成される。特に、ニップローラ７０は、矢印９２の方向に後表面２２ｂに接して回転することができ、一方、ベルト２２は矢印３４の方向に回転する。図示する実施形態において、ニップローラ７０は加熱要素９４（例えば、電気加熱器）によって加熱可能である。加熱要素９４は、ニップローラ７０を、層６４用の所望の転写温度等、室温（２５℃）より高い上昇した温度に加熱しその温度に維持するように構成される。
【００５１】
加熱器７２は、ニップローラ７０に達する前に、少なくとも熱可塑性粉末の溶融温度等、熱可塑性粉末の意図される転写温度に近い温度まで層６４を加熱するように構成される１つ又は複数の加熱デバイス（例えば、赤外線加熱器及び／又は加熱されたエアジェット）である。各層６４は、望ましくは、意図される転写温度まで層６４を加熱するのに十分な滞留時間の間、加熱器７２のそばを（又はその中を）通過する。加熱器７４は、加熱器７２と同じ方法で機能することができ、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面を、加熱された層６４と同じ転写温度等の上昇した温度（又は、他の適した上昇した温度）まで加熱する。
【００５２】
先に述べたように、支持構造８２を印刷するために使用される本開示の支持材料は、好ましくは、３Ｄ部品８０を印刷するために使用される本開示の部品材料の溶融レオロジーと同様であるか又は実質的に同じである溶融レオロジーを有する。これは、層６４ｐ及び６４ｓの部品材料及び支持材料が、加熱器７４によって実質的に同じ転写温度まで共に加熱されることを可能にし、また同様に、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面の部品材料及び支持材料が、加熱器７４によって実質的に同じ転写温度まで共に加熱されることを可能にする。そのため、部品層６４ｐ及び支持層６４ｓは、組合された層６４として、単一溶融転写ステップで３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面に共に溶融転写することができる。
【００５３】
溶融後加熱器７６は、ニップローラ７０から下流でかつエアジェット７８から上流に位置し、溶融後ステップ又は熱硬化ステップにおいて、溶融転写済みの層を上昇した温度まで加熱するように構成される。やはり、部品材料及び支持材料の溶融レオロジーが近いことは、溶融後加熱器７６が、単一溶融後ステップにおいて、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面を共に後加熱することを可能にする。
【００５４】
３Ｄ部品８０及び支持構造８２を印刷する前に、ビルドプラットフォーム６８及びニッ
プローラ７０は、それらの所望の温度まで加熱することができる。例えば、ビルドプラットフォーム６８は、（部品材料及び支持材料の溶融レオロジーが近いため）３Ｄ部品８０及び支持構造８２の平均部品温度まで加熱することができる。比較すると、ニップローラ７０は、（同様に、部品材料及び支持材料の溶融レオロジーが近いため）層６４の所望の転写温度まで加熱することができる。
【００５５】
印刷動作中、ベルト２２は、加熱器７２を通過して層６４を搬送し、加熱器７２は、層６４及びベルト２２の関連する領域を転写温度まで加熱することができる。本開示の部品材料及び支持材料のための適した転写温度は、部品材料及び支持材料のガラス転移温度を超える温度であって、層材料が軟化するが溶融しない温度、例えば、ポリアミド系部品材料の場合、約１８０℃〜約２５０℃の範囲の温度を含む。
【００５６】
図４に更に示すように、動作中、ガントリ８４は、ビルドプラットフォーム６８（３Ｄ部品８０及び支持構造８２を有する）を往復式長方形パターン８６で移動させることができる。特に、ガントリ８４は、ビルドプラットフォーム６８を、加熱器７４の下で、加熱器７４に沿って、又は加熱器７４の中をｘ軸に沿って移動させることができる。加熱器７４は、部品材料及び支持材料の転写温度等の上昇した温度まで３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面を加熱する。Comb他の米国特許出願公開第２０１３／０１８６５４９号及び同第２０１３／０１８６５５８号において論じられるように、加熱器７２及び７４は、層６４並びに３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面をほぼ同じ温度まで加熱して、一貫性のある溶融転写界面温度を提供することができる。代替的に、加熱器７２及び７４は、層６４並びに３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面を異なる温度まで加熱して、所望の溶融転写界面温度を達成することができる。
【００５７】
ベルト２２の継続した回転及びビルドプラットフォーム６８の移動は、ｘ軸に沿って適切に位置合わせされた状態で、加熱された層６４を３Ｄ部品８０及び支持構造８２の加熱された上面に整列させる。ガントリ８４は、矢印３４の方向にベルト２２の回転速度と同期する速度（すなわち、同じ方向及び速度）でｘ軸に沿ってビルドプラットフォーム６８を移動させ続けることができる。これは、ベルト２２の後表面２２ｂをニップローラ７０の周りに回転させて、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面に接してベルト２２及び加熱された層６４を挟む。これは、加熱された層６４をニップローラ７０の場所で３Ｄ部品８０及び支持構造８２の加熱された上面に押付け、そのことが、加熱された層６４を３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上部層に少なくとも部分的に溶融転写させる。
【００５８】
溶融転写済みの層６４がニップローラ７０のニップを通過するとき、ベルト２２は、ニップローラ７０に巻付き、ビルドプラットフォーム６８から離れ係脱する。これは、溶融転写済みの層６４をベルト２２から剥離させるのを補助し、溶融転写済みの層６４が３Ｄ部品８０及び支持構造８２に付着したままになることを可能にする。溶融転写界面温度を部品材料及び支持材料のガラス転移温度より高いがそれらの溶融温度より低い転写温度に維持することは、加熱された層６４が、３Ｄ部品８０及び支持構造８２に付着するのに十分に熱く、一方、同様に、ベルト２２から容易に剥離するのに十分に冷たくなることを可能にする。さらに、先に論じたように、部品材料及び支持材料の溶融レオロジーが近いことは、加熱された層６４が、同じステップで溶融転写されることを可能にする。
【００５９】
剥離後、ガントリ８４は、ビルドプラットフォーム６８をｘ軸に沿って溶融後加熱器７６まで移動させ続ける。溶融後加熱器７６において、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の一番上の層（溶融転写済みの層６４を含む）は、その後、溶融後ステップ又は熱硬化ステップにおいて少なくとも熱可塑性粉末の溶融温度まで加熱することができる。これは、溶融転写済みの層６４の材料を極めて溶融可能な状態に溶融させ、それにより、溶融転写済みの層６４のポリマー分子が迅速に相互拡散して、３Ｄ部品８０及び支持構造８２との高い
レベルの界面の絡み合いを達成する。
【００６０】
さらに、ガントリ８４がビルドプラットフォーム６８をｘ軸に沿って溶融後加熱器７６を通過してエアジェット７８まで移動させ続けるため、エアジェット７８は、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上部層に向けて冷却用空気を吹付ける。これは、Comb他の米国特許出願公開第２０１３／０１８６５４９号及び同第２０１３／０１８６５５８号において論じられるように、溶融転写済みの層６４を平均部品温度まで積極的に冷却する。
【００６１】
３Ｄ部品８０及び支持構造８２を平均部品温度に保つのを補助するため、幾つかの好ましい実施形態において、加熱器７４及び／又は溶融後加熱器７６は、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の一番上の層だけを加熱するように動作することができる。例えば、加熱器７２、７４、及び７６が赤外線放射を放出するように構成される実施形態において、３Ｄ部品８０及び支持構造８２は、一番上の層内への赤外線波長の侵入に抵抗するように構成される吸熱剤及び／又は他の着色剤を含むことができる。代替的に、加熱器７２、７４、及び７６は、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面にわたって加熱空気を吹付けるように構成することができる。いずれの場合も、３Ｄ部品８０及び支持構造８２内への熱侵入を制限することは、一番上の層が十分に溶融転写されることを可能にし、一方、同様に、３Ｄ部品８０及び支持構造８２を平均部品温度に保つために必要とされる冷却量を減少させる。
【００６２】
ガントリ８４は、その後、ビルドプラットフォーム６８を下方に動かし、ビルドプラットフォーム６８を、往復式長方形パターン８６をたどりながらｘ軸に沿って開始位置に戻すことができる。ビルドプラットフォーム６８は、望ましくは、次の層６４と適切に位置合わせするため開始位置に達する。幾つかの実施形態において、ガントリ８４はまた、次の層６４と適切に位置合わせするためビルドプラットフォーム６８及び３Ｄ部品８０／支持構造８２を上方に動かすことができる。その後、同じプロセスを、３Ｄ部品８０及び支持構造８２の残りの各層６４について繰返すことができる。
【００６３】
印刷動作が終了した後、結果として得られる３Ｄ部品８０及び支持構造８２は、システム１０から取り出され、１つ又は複数の印刷後動作を受けることができる。例えば、支持構造８２は、水溶液、例えば、アルカリ水溶液、を使用すること等によって３Ｄ部品８０から犠牲的に取除くことができる。この好ましい可溶性技法の下で、支持構造８２は、溶液内で少なくとも部分的に溶解し、支持構造８２をハンズフリー方法で３Ｄ部品８０から分離することができる。
【００６４】
比較すると、部品材料は、アルカリ水溶液に化学耐性がある。これは、アルカリ水溶液の使用が、３Ｄ部品８０の形状又は品質を劣化させることなく、犠牲支持構造８２を取除くために使用されることを可能にする。こうした方法で支持構造８２を取除くための適したシステム及び技法の例は、Swanson他の米国特許第８，４５９，２８０号、Hopkins他の米国特許第８，２４６，８８８号、及びDunn他の米国特許出願公開第２０１１／０１８６０８１号に開示されるものを含み、それらのそれぞれは、本開示と競合しない程度に引用することにより本明細書の一部となる。
【００６５】
さらに、支持構造８２が取除かれた後、３Ｄ部品８０は、表面処理プロセス等の１つ又は複数の更なる印刷後プロセスを受ける場合がある。適した表面処理プロセスの例は、Priedeman他の米国特許第８，１２３，９９９号及びZinnielの米国特許出願公開第２００８／０１６９５８５号に開示されるプロセスを含む。
【００６６】
上記で簡潔に述べられているように、本開示の部品材料は、組成的に１つ又は複数の半結晶熱可塑性材料、例えば１つ又は複数のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、
半結晶ポリオレフィンブロックコポリマー、ポリオキシメチレン（popolyoxymethylenes
）、ポリエーテルアリールケトン（例えば、ポリエーテルエーテルケトン）、及びそれらの混合物を含む。幾つかの実施形態では、半結晶熱可塑性材料の加熱撓み温度は約１００℃未満である。他の実施形態では、半結晶熱可塑性材料（例えば、設計グレードの熱可塑性材料）の加熱撓み温度は約１００℃〜約１５０℃の範囲である。更なる実施形態では、半結晶熱可塑性材料（例えば、高性能熱可塑性材料）の加熱撓み温度は約１５０℃を超える。好適な半結晶熱可塑性材料の例は、部品材料の粉末を作製するのに関連する技法とともに、更に下記にて述べられている。
【００６７】
本明細書で使用される場合、半結晶熱可塑性材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−０８に従って示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用いて測定可能な融点（５カロリー／グラム以上）を有する。さらに、半結晶熱可塑性材料は少なくとも約１０重量％という固体状態での平均結晶化度を呈することが可能なポリマー材料（例えば、ポリマー）であるのが好ましく、結晶化度が最大１００％のポリマー材料（すなわち、完全に結晶性のポリマー材料）を含む。これに対して、非晶質熱可塑性材料は、ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−０８に従ってＤＳＣを用いて実質的に測定不能な融点（５カロリー／グラム未満）を有する。
【００６８】
先に述べたように、部品材料は、３Ｄ部品（例えば、３Ｄ部品８０）を印刷するためＥＰ方式の付加製造システム（例えば、システム１０）において使用するために設計される。したがって、部品材料はまた、ＥＰエンジン１２ｐによって層を現像するのを補助するための、現像された層をＥＰエンジン１２ｐから層溶融転写アセンブリ２０に転写するのを補助するための、また、層溶融転写アセンブリ２０によって現像された層を溶融転写するのを補助するための１つ又は複数の材料を含むことができる。
【００６９】
例えば、システム１０による電子写真プロセスにおいて、部品材料は、好ましくは、現像ステーション５８におけるキャリア粒子による摩擦接触帯電メカニズムを通して摩擦帯電される。部品材料のこの帯電は、その摩擦帯電量／質量（Ｑ／Ｍ）比によって言及することができ、Ｑ／Ｍ比は、正電荷又は負電荷である場合があり、また、所望の大きさを有する。Ｑ／Ｍ比は、部品材料の粉末密度に反比例し、粉末密度は、単位面積当たりの質量（Ｍ／Ａ）値によって言及される可能性がある。所与の印加される現像電界について、部品材料のＱ／Ｍ比の値が所与の値から増加するにつれて、部品材料のＭ／Ａ値が減少する、またその逆も同様である。そのため、部品材料のそれぞれの現像済みの層の粉末密度は、部品材料のＱ／Ｍ比の関数である。
【００７０】
有効でかつ信頼性のある、現像ドラム４４上への部品材料の現像及び（例えば、ベルト２２による）層溶融転写アセンブリ２０への転写を実現するため、また、良好な材料密度で３Ｄ部品８０を印刷するため、部品材料は、好ましくは、ＥＰエンジン１２ｐ及びベルト２２の特定のアーキテクチャについて適したＱ／Ｍ比を有することが見出された。部品材料についての好ましいＱ／Ｍ比の例は、約−５マイクロクーロン／グラム（μＣ／ｇ）〜約−５０μＣ／ｇ、より好ましくは約−１０μＣ／ｇ〜約−４０μＣ／ｇ、また更により好ましくは約−１５μＣ／ｇ〜約−３５μＣ／ｇ、また更により好ましくは約−２５μＣ／ｇ〜約−３０μＣ／ｇの範囲にある。
【００７１】
この実施形態において、Ｑ／Ｍ比は、負の摩擦帯電に基づく。しかし、代替の実施形態において、システム１０は、部品材料のＱ／Ｍ比が、先に論じた大きさを有する正の摩擦帯電を有するように動作することができる。いずれの実施形態においても、Ｑ／Ｍ比のこれらの大きさは、キャリア表面に部品材料を拘束する静電力が過剰になり過ぎることを防止し、任意のレベルの「誤った符号（wrong sign）」の粉末が最小にされる。これは、ＥＰエンジン１２ｐにおける部品材料の現像の非効率性を減少させ、所望のＭ／Ａ値を持って各層６４ｐの現像及び転写を容易にする。
【００７２】
さらに、３Ｄ部品８０の一貫した材料密度が所望される場合、所望のＱ／Ｍ比（及び対応するＭ／Ａ値）は、好ましくは、システム１０による全体的な印刷動作中、安定レベルに維持される。しかし、システム１０による長時間にわたる印刷動作にわたって、現像ステーション５８に、更なる量の部品材料を補充する必要がある場合がある。これは、補充のために現像ステーション５８に更なる量の部品材料を導入するとき、部品材料が、キャリア粒子と混合されるまで最初に非帯電状態にあるため、問題を呈する可能性がある。したがって、部品材料はまた、好ましくは、迅速な速度で所望のＱ／Ｍ比に帯電して、システム１０による連続印刷動作を維持する。
【００７３】
したがって、印刷動作の始動中にまた印刷動作の継続期間全体にわたってＱ／Ｍ比を制御し維持することは、部品材料のＭ／Ａ値についての結果として得られる速度及び一貫性を制御することになる。延長した印刷動作にわたって所望のＱ／Ｍ比、したがって所望のＭ／Ａ値を再現性よくかつ安定して達成するため、部品材料は、好ましくは、１つ又は複数の荷電制御剤を含み、荷電制御剤は、部品材料の製造プロセス中にコポリマーに添加することができる。
【００７４】
部品材料のＱ／Ｍ比が負電荷を有する実施形態において、部品材料において使用するための適した荷電制御剤は、酸金属錯体（例えば、クロム、亜鉛、及びアルミニウムのオキシカルボン酸錯体）、アゾ金属錯体（例えば、クロムアゾ錯体及び鉄アゾ錯体）、その混合物、及び同様なものを含む。
【００７５】
代替的に、部品材料のＱ／Ｍ比が正電荷を有する実施形態において、部品材料において使用するための適した荷電制御剤は、アジン系化合物、及び第４級アンモニウム塩、その混合物、及び同様なものを含む。これらの薬剤は、適切なキャリア粒子に接して摩擦接触帯電されるときにコポリマーを正に帯電するのに有効である。
【００７６】
荷電制御剤は、好ましくは、部品材料の全重量に対して、部品材料の約０．１重量％〜約５重量％、より好ましくは約０．５重量％〜約２重量％、また更により好ましくは約０．７５重量％〜約１．５重量％を構成する。先に論じたように、これらの荷電制御剤は、好ましくは、キャリアに対してコポリマーの帯電速度を増加させ、システム１０による印刷動作の延長した連続期間にわたってＱ／Ｍ比を安定化させる。
【００７７】
多くの状況において、システム１０は、印刷動作の継続期間にわたって実質的に一貫性のある材料密度で層６４ｐを印刷する。制御されかつ一貫性のあるＱ／Ｍ比を有する部品材料を有することは、これが達成されることを可能にする。しかし、一部の状況において、同じ印刷動作において、種々の層６４ｐ間で材料密度を調整することが望ましい場合がある。例えば、システム１０は、３Ｄ部品８０の１つ又は複数の部分について、所望である場合、材料密度が減少した状態で、グレースケール方法でランするように動作することができる。
【００７８】
荷電制御剤を組込むことに加えて、ＥＰエンジン１２ｐの効率的な動作のため、また、部品材料の補充中に高速でかつ効率的な摩擦帯電を保証するため、部品材料の混合物は、好ましくは、良好な粉末流動特性を示す。これは、部品材料がオーガ、重力、又は他の同様のメカニズムによって現像ステーション５８の現像サンプ（例えば、ホッパ）内に給送され、そこで、部品材料がキャリア粒子との混合及び摩擦接触帯電を受けるため好ましい。
【００７９】
理解されるように、補充給送中の部品材料の閉塞又は流動制限は、キャリア粒子への部品材料の供給を妨げる可能性がある。同様に、部品材料の複数の部分が現像ステーション
５８内の隠れたキャビティ内で詰まるべきでない。これらの状況のそれぞれは、部品材料とキャリア粒子との比を変える可能性があり、その比は、先に論じたように、帯電した部品材料について所望のＱ／Ｍ比を提供するため一定レベルに維持されることが好ましい。
【００８０】
例えば、部品材料は、部品材料及びキャリア粒子の組合せた重量に対して約１重量％〜約３０重量％、より好ましくは約５重量％〜約２０重量％、また更により好ましくは約５重量％〜約１０重量％を構成することができる。キャリア粒子は、相応して組合せた重量の残りを構成する。
【００８１】
部品材料の粉末流動特性は、無機酸化物等の１つ又は複数の流動制御剤の使用によって改善されるか又はその他の方法で変更される可能性がある。適した無機酸化物の例は、ヒュームドシリカ、ヒュームドチタニア、ヒュームドアルミナ、その混合物、及び同様なもの等の疎水性ヒュームド無機酸化物を含み、ヒュームド酸化物は、シラン及び／又はシロキサン処理プロセスによって疎水性にすることができる。部品材料において使用するための市販の無機酸化物の例は、Evonik Industries AG（独国、エッセン所在）からの商標「ＡＥＲＯＳＩＬ」の下の材料を含む。
【００８２】
流動制御剤（例えば、無機酸化物）は、好ましくは、部品材料の全重量に対して、部品材料の約０．１重量％〜約１０重量％、より好ましくは約０．２重量％〜約５重量％、また更により好ましくは約０．３重量％〜約１．５重量％を構成する。
【００８３】
先に論じたように、１つ又は複数の荷電制御剤は、ＥＰエンジン１２ｐにおいて部品材料層を現像し、現像した層（例えば、層６４）を（例えば、ベルト２２によって）層溶融転写アセンブリ２０に転写させるために、部品材料を所望のＱ／Ｍ比に帯電させるのに適する。しかし、３Ｄ環境における複数の印刷済みの層は、所与の数の層が印刷された後に部品材料の静電転写を効果的に防止する。代わりに、層溶融転写アセンブリ２０は、熱及び圧力を利用して、溶融転写ステップにおいて現像した層を共に溶融転写する。
【００８４】
特に、加熱器７２及び／又は７４は、ニップローラ７０に達する前に、層６４並びに３Ｄ部品８０及び支持構造８２の上面を、少なくとも部品材料の溶融温度等の部品材料の意図される転写温度に近い温度に加熱することができる。同様に、溶融後加熱器７６は、ニップローラ７０の下流でかつエアジェット７８の上流に位置し、溶融後ステップ又は熱硬化ステップにおいて、溶融転写済みの層を上昇した温度に加熱するように構成される。
【００８５】
したがって、部品材料はまた、１つ又は複数の吸熱剤を含むことができ、１つ又は複数の吸熱剤は、加熱器７２、加熱器７４、及び／又は溶融後加熱器７６に曝されると、部品材料が加熱される速度を増加させるように構成される。例えば、加熱器７２、７４、及び７６が赤外線加熱器である実施形態において、部品材料で使用される吸熱剤（複数の場合もあり）は、１つ又は複数の赤外線（近赤外線を含む）波長吸収材料であるとすることができる。以下で論じるように、これらの吸熱剤は、部品材料の製造中にコポリマーの粒子に組込むことができる。赤外光の吸収は、部品材料内で熱を生成させるエネルギーの無放射減衰を粒子内で起こさせる。
【００８６】
吸熱剤は、以下で論じるように、好ましくは、限定凝集法（limited coalescence process）による部品材料の調製のために使用される溶媒和したコポリマー内で可溶性である
か又は分散性である。さらに、吸熱剤はまた、好ましくは、製造プロセス中にコポリマー粒子の形成又はこれらの粒子の安定化に干渉しない。さらに、吸熱剤は、好ましくは、製造プロセス中にコポリマー粒子の粒度及び粒度分布の制御又はコポリマー粒子の収率に干渉しない。
【００８７】
部品材料において使用するための適した赤外線吸収材料は、部品材料の所望の色に応じて変動する場合がある。適した赤外線吸収材料の例は、カーボンブラック（部品材料用の黒色顔料としても機能することができる）、並びに、約６５０ナノメートル（ｎｍ）〜約９００ｎｍの範囲にある波長における吸収を示すもの、約７００ｎｍ〜約１，０５０ｎｍの範囲にある波長における吸収を示すもの、及び約８００ｎｍ〜約１，２００ｎｍの範囲にある波長における吸収を示すもの等の種々のクラスの赤外線吸収顔料及び染料を含む。これらの顔料及び染料クラスの例は、アントラキノン染料、ポリシアニン染料、金属ジチオレン染料及び顔料、トリスアミニウム染料、テトラキスアミニウム染料、その混合物、並びに同様なものを含む。
【００８８】
赤外線吸収材料はまた、好ましくは、半結晶熱可塑性材料のゼロせん断粘度対温度プロファイル等の半結晶熱可塑性材料の溶融レオロジー特性を大幅に強化しないか又はそうでなければ変更しない。例えば、これは、半結晶熱可塑性材料に比べて低い濃度で、非強化タイプのカーボンブラック又は「低構造（low structure）」タイプのカーボンブラック
を使用して達成される可能性がある。
【００８９】
したがって、吸熱剤を組込む実施形態において、吸熱剤（例えば、赤外線吸収剤）は、好ましくは、部品材料の全重量に対して、部品材料の約０．５重量％〜約１０重量％、より好ましくは約１重量％〜約５重量％、幾つかのより好ましい実施形態において、約２重量％〜約３重量％を構成する。
【００９０】
部品材料はまた、１つ又は複数の更なる添加剤を含むことができ、その添加剤は、製造プロセス中に熱可塑性粒子の形成又はこれらの粒子の安定化に好ましくは干渉せず、また、製造プロセス中に熱可塑性粒子の粒度及び粒度分布の制御又は熱可塑性粒子の収率に好ましくは干渉しない。
【００９１】
適した更なる添加剤の例は、着色剤（例えば、吸熱剤に加えて又はそれの代替として顔料及び染料）、ポリマー安定剤（例えば、抗酸化剤、光安定剤、紫外線吸収剤、及びオゾン劣化防止剤）、生分解性添加剤、及びその組合せを含む。更なる添加剤を組込む実施形態において、更なる添加剤は、合わせて、部品材料の全重量に対して、部品材料の約０．１重量％〜約１０重量％、より好ましくは約０．２重量％〜約５重量％、また更により好ましくは約０．５重量％〜約２重量％を構成する。
【００９２】
電子写真方式の付加製造システム（例えば、システム１０）において使用するため、部品材料は、好ましくは、粒度及び粒度分布規格において以下で述べるように、制御された平均粒度及び狭い粒度分布を有する。例えば、好ましいＤ５０粒度は、所望される場合、約１００マイクロメートルまで、より好ましくは約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートル、より好ましくは約１０マイクロメートル〜約２０マイクロメートル、また更により好ましくは約１０マイクロメートル〜約１５マイクロメートルの粒度を含む。
【００９３】
さらに、パラメータＤ９０／Ｄ５０粒度分布及びＤ５０／Ｄ１０粒度分布によって指定される粒度分布はそれぞれ、好ましくは約１．００〜約１．４０、より好ましくは約１．１０〜約１．３５、また更により好ましくは約１．１５〜約１．２５の範囲にある。さらに、粒度分布は、好ましくは、幾何標準偏差σｇが好ましくは以下の式１：
【数１】
2019039010.tif 000002
に従う基準を満たすように設定される。換言すれば、Ｄ９０／Ｄ５０粒度分布及びＤ５０／Ｄ１０粒度分布は、好ましくは、互いの約１０％以内、またより好ましくは互いの約５
％以内等、同じ値か又は同じ値に近い。
【００９４】
部品材料は、好ましくは、半結晶熱可塑性材料（複数の場合もあり）を重合するか又はその他の方法で提供し、その後、先に論じた粒度及び粒度分布を有する半結晶熱可塑性材料（複数の場合もあり）（及び他の成分）から部品材料を調合することによって製造される。しかしながら、特定の調合法は部品材料に用いられる半結晶熱可塑性材料に応じたものである。
【００９５】
例えば、半結晶熱可塑性材料がポリアミド材料である場合、部品材料は粉砕プロセス、噴霧乾燥プロセス又は限定凝集法を用いて作製することができる。粉砕又は噴霧乾燥プロセスの後に、得られた粉末を１つ又は複数の更なる分級プロセスにかけ、必要に応じて、所望の粒度及び粒度分布を達成することができる。粉砕プロセスに適した粉砕システムの例としては、Modern Process Equipment Corporation（イリノイ州シカゴ）から「ＩＭＤ
ＧＲＡＮ−Ｕ−ＬＩＺＥＲＳ」という商標で市販されているものが挙げられる。
【００９６】
幾つかの実施形態では、粉砕プロセスを凍結粉砕プロセスとして行うことができる。例えば、ポリアミド（複数の場合もあり）、荷電制御剤、任意の吸熱剤、及び／又は任意の更なる添加剤の原料を低温スラリーとして（例えば、液体窒素又は液体アルゴンに）懸濁させた後、低温にて凍結粉砕プロセスにかけることができる。
【００９７】
代替的に噴霧乾燥プロセスでは、ポリアミド（複数の場合もあり）、荷電制御剤、任意の吸熱剤、及び／又は任意の更なる添加剤の原料をキャリア液（例えば、溶媒）に溶解するか、又はそうでなければ懸濁することができる。次いで得られた溶液又はスラリーをアトマイザ又は噴霧ノズルから加熱した乾燥ガス（例えば、加熱した乾燥空気又は窒素）と一緒に噴霧する。加熱した乾燥ガスは、所望に応じて噴霧方向に対して並流又は向流で通すことができる。
【００９８】
溶液又はスラリーの噴霧液滴が急速に乾燥することで、好ましくは制御された粒度及び狭い粒度分布を有する粉末形態の部品材料が生じる。次いで粉末を回収し、１つ又は複数の更なる分級プロセスにかけることで、必要に応じて所望の粒度及び粒度分布を達成することができる。所望に応じて任意選択的に流動制御剤をプロセスのこの段階で粉末とブレンドしてもよい。
【００９９】
更なる代替の実施形態では、部品材料は、Bennett他の米国特許第５，３５４，７９９
号に開示されるプロセス等の限定凝集法によってポリアミド（複数の場合もあり）から調合することができる。例えば、部品材料の構成要素（例えば、ポリアミド（複数の場合もあり）、荷電制御剤、吸熱剤、及び／又は更なる添加剤）は、有機溶媒内でポリアミド（複数の場合もあり）の約１０重量％〜約２０重量％等の、適した濃度範囲になるよう有機溶媒内で溶解されるか又はその他の方法で懸濁されることができる。適した有機溶媒の例は、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、その混合物、及び同様なものを含む。
【０１００】
別に、コロイドシリカ等の分散剤、及び好ましくは、ポリ（アジピン酸−コ−メチルアミノエタノール）等の水滴界面プロモータを含む緩衝酸性水溶液を調製することができる。有機溶媒溶液は、その後、ホモジナイザー等によって全体の混合物を高いせん断混合に曝しながら、緩衝酸性水溶液にゆっくり（例えば、増分的に）添加することができる。これは、水性相のコロイドシリカによって安定化される、制御されたサイズ及びサイズ分布の有機相の液滴を生成する。この混合は、好ましくは、液滴成長及び生成が終了するまで継続する。
【０１０１】
安定化され溶媒和された液滴懸濁液は、その後、フラッシュ蒸発器に渡され、そこで、有機溶媒が、印加される真空を使用して腹水タンクに向かうように除去される。水性相で分散したままであった、結果として得られる部品材料の固体粒子を、その後、撹拌された保持容器に移送することができ、コロイドシリカを、水酸化ナトリウム水溶液、濾過、及び水の使用等によって除去することができる。
【０１０２】
部品材料は、その後、乾燥されて、その粉末形態を生成することができる。必要である場合、粒度分析に続いて、部品材料の乾燥粉末は、オーバサイズの粒子を除去するための更なるふるい分け及び／又はシステム１０においてその後の性能に有害であると考えられる任意のレベルの微粉を除去するための分級を受けることができる。このプロセスは、通常、使用されるポリアミド（複数の場合もあり）の元の量に対して、約９０重量％〜約９９重量％の範囲にある収率で部品材料を生成する。
【０１０３】
部品材料における使用に適したポリアミド材料の例としては、カプロラクタム、ジカルボン酸を含むモノマーと組み合わせたジアミン、及びそれらの混合物を含むモノマーから誘導されたポリアミドのホモポリマー及びコポリマーが挙げられ得る。ジアミンモノマー及びジカルボン酸モノマーはそれぞれ、好ましくは脂肪族モノマーであり、より好ましくはそれぞれ非環式脂肪族モノマーである。しかしながら、他の実施形態では、ジアミンモノマー及び／又はジカルボン酸モノマーは、結晶性ドメインを維持しながら芳香族基又は脂環式基を含んでいてもよい。さらに、幾つかの実施形態では、半結晶ポリアミド（複数の場合もあり）は、下記に述べられるようにグラフトペンダント鎖に環状基（例えば、マレイン化基（maleated groups））を含み得る。半結晶ポリアミド（複数の場合もあり）
に好ましいポリアミドのホモポリマー及びコポリマーは下記構造式：
【化１】
2019039010.tif 000003
【化２】
2019039010.tif 000004
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ炭素数３〜１２の炭化水素鎖とすることができる）により表され得る。Ｒ１、Ｒ２及びＲ３についての炭化水素鎖は分岐していても（例えば、メチル基等の小さいアルキル基を有する）又は分岐していなくてもよく、脂肪族、非環式、飽和炭化水素鎖であるのが好ましい。
【０１０４】
本明細書で使用される場合、ポリマー構造式における反復単位識別子「ｎ」に対する言及は、角括弧の付いた式がｎ単位繰り返されることを意味し、ここでｎは所与のポリマーの分子量に応じて変わり得る整数である。さらに、角括弧の付いた式の特定の構造は反復単位間で同じであっても（すなわち、ホモポリマー）又は反復単位間で変わっていてもよい（すなわち、コポリマー）。例えば、上記の式１では、Ｒ１はホモポリマーをもたらすよう各反復単位で同じ構造であっても、又は交互コポリマー様式、ランダムコポリマー様式、ブロックコポリマー様式、グラフトコポリマー様式（下記で述べられるようなものである）、又はそれらの組合せにて繰り返される２つ以上の異なる構造であってもよい。
【０１０５】
好ましいポリアミドとしては、ナイロン型材料、例えば、ポリカプロラクタム（polycarpolactum）（ＰＡ６）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（aidpamide）（ＰＡ６，６）、ポリヘキサメチレンノナミド（ＰＡ６，９）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ＰＡ６，１０）、ポリアミド６／１２（ＰＡ６，１２）、ポリエナントラクタム（polyenantholactum）（ＰＡ７）、ポリウンデカノラクタム（polyundecanolactum）（ＰＡ１１）、ポ
リラウロラクタム（ＰＡ１２）、及びそれらの混合物が挙げられる。更に好ましくは、半結晶性ポリアミド（複数の場合もあり）用ポリアミドとしては、ＰＡ６、ＰＡ６，６、ＰＡ６，１２、ＰＡ１１、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、及びそれらの混合物が挙げられる。
【０１０６】
同様に半結晶熱可塑性材料がポリエチレン材料又はポリプロピレン材料である実施形態では、部品材料は上記で述べられた噴霧乾燥プロセスを用いて作製することができる。代替的にポリプロピレン材料については、部品材料を、熱誘導相分離法を使用して調合し、制御された粒度及び狭い粒度分布を有する粉末を作製することができる。またいずれの技法を用いる場合でも、得られた粉末を１つ又は複数の更なる分級プロセスにかけ、必要に応じて、所望の粒度及び粒度分布を達成することができる。
【０１０７】
部品材料に用いられる好適なポリエチレンの例としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、及びそれらの組合せが挙げられる。さらに、部品材料に用いられる好適なポリプロピレンの例としては、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、それらの分岐及び直鎖変形物、及びそれらの組合せが挙げられる。
【０１０８】
半結晶熱可塑性材料が半結晶性ポリオレフィンブロックコポリマーである実施形態では、部品材料は、上で述べた噴霧乾燥法及び／又は上で述べた限定凝集法によって製造されてもよい。部品材料に用いられる好適な半結晶性ポリオレフィンブロックコポリマーの例としては、ポリ（エチレンノルボルネン）、ポリ（プロピレンノルボルネン）、ポリ（エチレン−プロピレン−ノルボルネン）、及びそれらの組合せが挙げられる。
【０１０９】
半結晶熱可塑性材料がポリオキシメチレン材料である実施形態では、部品材料は上記で述べられた粉砕プロセス又は上記で述べられた噴霧乾燥プロセスのいずれかを用いて作製することができる。また、いずれの技法を用いる場合でも、得られた粉末を１つ又は複数の更なる分級プロセスにかけ、必要に応じて、所望の粒度及び粒度分布を達成することができる。
【０１１０】
部品材料における使用に適したポリオキシメチレン材料の例としては、アセタールコポリマー、アセタールホモポリマー、及びそれらの混合物が挙げられ、アセタールホモポリマー、例えばE.I. du Pont de Nemours and Company（デラウエア州ウィルミントン）か
ら「ＤＥＬＲＩＮ」という商標で市販されているものがより好ましい。
【０１１１】
代替的に半結晶熱可塑性材料がポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）である実施形態では、部品材料は撹拌粉砕プロセス又はジェット粉砕プロセス等の他の好適な粉砕法を用いて作製することができる。好適なポリアリールエーテルケトンの例としては、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、それらの混合物等が挙げられ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、例えばVictrex plc（英国、ランカシャー）から「ＶＩＣＴＲＥＸ」という商標で市販されて
いるものがより好ましい。
【０１１２】
調合後、部品材料は好ましくは、先に論じた粒度及び粒度分布を有する。幾つかの実施形態において、結果として得られる部品材料は、先に論じたように、１つ又は複数の外部流動制御剤によって表面処理されて、部品材料の粉末流動特性を増加させることができる。例えば、部品材料は、１つ又は複数の外部流動制御剤によって、好ましくは２５℃で、高速及び高せん断下において乾燥混合することができる。これは、粒度又は粒度分布を大幅に変更することなく、流動制御剤（複数の場合もあり）を、均一に分配し、コーティングし、部品材料の個々の粒子内に部分的に埋め込む。
【０１１３】
調合された部品材料は、その後、システム１０内でＥＰエンジン１２ｐと共に使用するためカートリッジ又は他の適したコンテナ内に充填することができる。例えば、調合された部品材料は、現像ステーション５８のホッパに交換可能に接続することができるカートリッジ内に供給することができる。この実施形態において、調合された部品材料は、現像ステーション５８内で保持することができるキャリア粒子と混合するため現像ステーション５８内に充填することができる。現像ステーション５８はまた、ハウジング、送出機構、通信回路、及び同様なもの等の標準トナー現像カートリッジコンポーネントを含むことができる。
【０１１４】
現像ステーション５８内のキャリア粒子は、ポリマーコーティングを有するストロンチウムフェライトコアを有するキャリア粒子等の、部品材料を帯電させるための任意の適した磁化可能キャリア粒子とすることができる。コアは、通常、部品材料の粒子よりサイズが大きく、例えば、平均して直径が約２０マイクロメートル〜約４０マイクロメートルである。ポリマーコーティングは、部品材料について所望されるＱ／Ｍ比に応じて変動する場合がある。適したポリマーコーティングの例は、負の帯電用のポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）又は正の帯電用のポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）を含む。現像ステーション又はカートリッジ５８における部品材料とキャリア粒子との適した重量比は先に論じた比を含む。
【０１１５】
代替的に、現像ステーション５８自体は、部品材料の供給を保持する交換可能カートリッジデバイスとすることができる。更なる代替の実施形態において、ＥＰエンジン１２ｐ自体は、部品材料の供給を保持する交換可能デバイスとすることができる。
【０１１６】
部品材料がシステム１０にロードされると、システム１０は、その後、好ましくは適した支持構造（例えば、支持構造８２）と共に、３Ｄ部品（例えば、３Ｄ部品８０）を印刷するため、部品材料による印刷動作を実施することができる。各３Ｄ部品の層を、ＥＰエンジン１２ｐを用いて部品材料から現像し、層溶融転写アセンブリ２０へと移動させ、そこで該層を互いに加熱し溶融転写することで、付加製造法を用いて層ごとに３Ｄ部品を印刷する。
【０１１７】
幾つかの好ましい実施形態では、図４に示されるように得られた３Ｄ部品の側面を（すなわち、構築面に対して水平に）支持構造で覆う。これにより、往復式ビルドプラテン６８及びニップローラ７０を使用しながら、３Ｄ部品に良好な寸法完全性及び表面品質がもたらされると考えられる。得られた３Ｄ部品は、ＥＰエンジン１２ｐにより現像される層の厚さ、及び層溶融転写アセンブリ２０でのニップ圧に応じた層厚を備える目視観察可能な層を呈することができる。組成的に、得られた３Ｄ部品には、部品材料、例えばコポリマー、荷電制御剤、吸熱剤、流動制御剤、及び／又は任意の更なる添加剤が含まれる。
【０１１８】
特性分析及び特徴化手法
本明細書で述べる部品材料及び支持材料の種々の特性及び特徴は、以下で述べる種々の試験手法によって評価することができる：
【０１１９】
１．ガラス転移温度及び加熱撓み温度
ガラス転移温度は、示差走査熱量計（ＤＳＣ：Differential Scanning Calorimetry）
ＡＳＴＭ  Ｄ３４１８−１２ｅ１を使用する古典的なＡＳＴＭ法を使用して決定され、摂氏で報告される。試験は、支持材料コポリマーの１０ミリグラム試料を用いて、Seiko Instruments, Inc.（日本、東京所在）からの商標「ＳＥＩＫＯ  ＥＸＳＴＡＲ  ６０００
」の下で商業的に入手可能なＤＳＣ分析器によって実施される。データは、同様にSeiko Instruments, Inc.（日本、東京所在）からの商標「ＤＳＣ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  
Ｖ  ５．７」及び「ＤＳＣ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｖ５．５」の下で商業的に入手可能なソフトウェアを使用して分析される。試験についての温度プロファイルは、（ｉ）２５℃から１６０℃への加熱速度１０ケルビン／分（第１の加熱期間）、（ｉｉ）１６０℃から２０℃への冷却速度１０ケルビン／分、及び（ｉｉｉ）２０℃から２６０℃への加熱速度１０ケルビン／分（第２の加熱期間）を含む。ガラス転移温度は、第２の加熱期間の熱流特性だけを使用して決定される。
【０１２０】
加熱撓み温度は、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８−０７に従って求める。
【０１２１】
２．粒度及び粒度分布
粒度及び粒度分布は、Beckman Coulter, Inc.（カルフォルニア州ブレア所在）からの
商標「ＣＯＵＬＴＥＲ  ＭＵＬＴＩＳＩＺＥＲ  ＩＩ  ＡＮＡＬＹＺＥＲ」の下で商業的に入手可能な粒度分析器を使用して測定される。粒度は、Ｄ５０粒度、Ｄ１０粒度、及びＤ９０粒度パラメータに基づいて体積基準で測定される。例えば、粒子の試料についての１０．０マイクロメートルのＤ５０粒度は、試料内の粒子の５０％が１０．０マイクロメートルより大きく、試料内の粒子の５０％が１０．０マイクロメートルより小さいことを意味する。同様に、粒子の試料についての９．０マイクロメートルのＤ１０粒度は、試料内の粒子の１０％が９．０マイクロメートルより小さいことを意味する。さらに、粒子の試料についての１２．０マイクロメートルのＤ９０粒度は、試料内の粒子の９０％が１２．０マイクロメートルより小さいことを意味する。
【０１２２】
粒度分布は、Ｄ９０／Ｄ５０分布及びＤ５０／Ｄ１０分布に基づいて決定される。例えば、１０．０マイクロメートルのＤ５０粒度、９．０マイクロメートルのＤ１０粒度、及び１２．０マイクロメートルのＤ９０粒度は、１．２のＤ９０／Ｄ５０分布及び１．１のＤ５０／Ｄ１０分布を提供する。
【０１２３】
先に述べたように、幾何標準偏差σｇは、好ましくは、先に示した式１に従う基準を満たし、Ｄ９０／Ｄ５０分布及びＤ５０／Ｄ１０分布は、好ましくは、同じ値か又は同じ値に近い。Ｄ９０／Ｄ５０分布及びＤ５０／Ｄ１０分布の接近度は、分布の比によって決定される。例えば、１．２のＤ９０／Ｄ５０分布及び１．１のＤ５０／Ｄ１０分布は、１．２／１．１＝１．０９の比、又は約９％の差を提供する。
【０１２４】
３．摩擦帯電
システム１０等の電子写真方式の付加製造システムにおいて使用するための粉末ベース材料の摩擦帯電特性又は静電帯電特性は、以下の技法によって決定することができる。７重量部の粉末ベース材料の試験試料は、９３重量部のキャリア粒子と共に清浄な乾燥ガラスボトル内で撹拌される。キャリア粒子は、負の帯電用のポリ（メタクリル酸メチル）（ＰＭＭＡ）又は正の帯電用のポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）の１．２５重量％のポリマーコーティングでコーティングされたストロンチウムフェライトの磁化された２２マイクロメートルのコアを含む。
【０１２５】
粉末ベース材料とキャリア粒子との混合物は、４５分間、ジャーローラ上で２５℃にて撹拌されて、キャリア粒子と粉末ベース材料との完全な混合を保証し、Ｑ／Ｍ比の均衡を
保証する。この混合は、部品又は支持材料がキャリア粒子に添加されるときに電子写真エンジンの現像ステーションで起こる混合プロセスをシミュレートする。
【０１２６】
混合物の試料は、その後、ＴＥＣ−３摩擦帯電分析器（Torrey Pines Research（ニュ
ーヨーク州フェアポート所在）から入手可能）によって定量的に分析される。この分析器は、電界を使用して、キャリア粒子表面から静電粉末を剥離させ、回転する高強度平板多極磁石を使用して、（磁化可能であるか又は永久的に磁化された）キャリアビードを下部電極に拘束する。
【０１２７】
混合物（試料粉末及びキャリア粒子）の０．７グラム試料が、清浄なステンレス鋼ディスク上に配置され、清浄なステンレス鋼ディスクは、印加電界下でギャッププレートの下部電極として役立つ。この下部プレートは、回転する多極磁石の上に取付けられ位置決めされ、清浄な上部プレートディスク電極は、下部プレートの上でかつ下部プレートに平行に確実に取付けられて、電極の周縁に絶縁ポリテトラフルオロエチレン（商標「ＴＥＦＬＯＮ」の下でＰＴＦＥ）を使用して、上部電極プレートと下部電極プレートとの間に５ミリメートルの制御されたギャップを提供する。
【０１２８】
粉末が負に帯電することが予想される場合、＋１，５００ボルトの直流電圧が電極に印加され、また、磁気撹拌機が起動されて、１５００ｒｐｍで回転し、それにより、測定中、試験下のキャリアと粉末とを、拘束した状態に穏やかに保つが、同様に、下部電極上でわずかに撹拌された状態に保つ。代替的に、粉末が正に帯電することが予想される場合、−１，５００ボルトの負のバイアス電圧が印加される。いずれの場合も、印加される電界によって、粉末は、粉末／キャリア混合物の状態でキャリアから剥離し、規定された期間にわたって上部電極に転写する。
【０１２９】
試験下の剥離された粉末は、上部電極に堆積し、上部プレート上の誘起された蓄積電荷が電位計を使用して測定される。上部電極に転写された粉末の量は、重さが測られ、元々のキャリア粉末混合物内の理論的パーセンテージと比較される。キャリアは、キャリアを拘束する磁力により下部プレート上に留まる。
【０１３０】
上部プレート上の総電荷及び転写された静電粉末の既知の重量が使用されて、試験粉末のＱ／Ｍ比を計算し、同様に、キャリアビードと最初に混合された理論的な量に応じて、全ての静電粉末がキャリアから転写されたことをチェックする。上部プレートへの完全な粉末転写についてかかる時間及び粉末転写プロセスのパーセント効率もまた測定される。
【０１３１】
４．粉末流動性
先に論じたように、本開示の部品材料及び支持材料は、好ましくは、良好な粉末流動特性を示す。これは、現像ステーションにおいてキャリア粒子への部品又は支持材料の供給を通常妨げる、補充給送中の部品又は支持材料の閉塞又は流動制限を減少させるか又は防止する。試料材料の粉末流動性は、二次元電子写真プロセスにおいて利用される市販のトナーと比較して、粉末の流動性を視覚的に観測することによって定性的に測定され、「良好な流動（good flow）」又は「極めて良好な流動（very good flow）」として等級付け
られる。
【０１３２】
５．溶融レオロジー
好ましくは、部品材料及び支持材料の溶融レオロジーは、それらのそれぞれのコポリマーの溶融レオロジーと実質的に同じであり、他の添加剤によって悪影響を受けないことが好ましい。さらに、先に論じたように、電子写真方式の付加製造システム（例えば、システム１０）と共に使用するための部品材料及び支持材料は、好ましくは、同様の溶融レオロジーを有する。
【０１３３】
本開示の部品材料及び支持材料並びにそれらのそれぞれのコポリマーの溶融レオロジーは、或る温度範囲にわたるメルトフローインデックスに基づいて測定される。メルトフローインデックスは、Shimadzu Corporation（日本、東京所在）からの商標「ＳＨＩＭＡＤＺＵ  ＣＦＴ−５００Ｄ」流動試験機細管レオメータの下で商業的に入手可能なレオメータを使用して測定される。各試験中に、２グラム試料が、レオメータの標準的な動作に従ってレオメータにロードされ、試料の温度が、５０℃まで増加されて、試料のわずかな圧密化をもたらす。
【０１３４】
温度は、その後、５℃／分の速度で５０℃から増加し、試料が、最初に軟化し、次に流動することを可能にする。レオメータは、レオメータのピストンがシリンダを通して駆動されるときに小さなダイオリフィスを通して流れる溶融物の流動抵抗を使用して試料粘度を測定する。レオメータは、シリンダの試料溶融物が尽きるまで、軟化点、流動が始まる温度、及び、温度が増加する結果として流動が増加する速度を記録する。レオメータはまた、ランプの各温度点においてパスカル秒で見かけ粘度を計算する。このデータから、例えば、見かけ粘度対温度プロファイルを決定することができる。
【０１３５】
本開示は好ましい実施形態を参照して述べられたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更を行うことができることを当業者は認識するであろう。
【図１】
2019039010.tif 000005
【図２】
2019039010.tif 000006
【図３】
2019039010.tif 000007
【図４】
2019039010.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月22日(2018.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式の付加製造システムによって三次元部品を印刷するための部品材料であって、該部品材料は、
組成物を含み、該組成物は、
半結晶熱可塑性材料と、
荷電制御剤とを含み、
前記部品材料は、１００マイクロメートル以下のＤ５０粒度を有する粉末形態で提供され、
前記部品材料は、前記三次元部品を層ごとに印刷するための層溶融転写アセンブリを備える前記電子写真方式の付加製造システムにおいて使用するために構成される、部品材料。
【請求項２】
前記組成物は吸熱剤を更に含み、該吸熱剤は前記部品材料の約０．５重量％〜約１０重量％を構成する、請求項１に記載の部品材料。
【請求項３】
前記Ｄ５０粒度は、約１０マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲にある、請求項１又は２に記載の部品材料。
【請求項４】
前記Ｄ５０粒度は、約５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲にある、請求項１又は２に記載の部品材料。
【請求項５】
前記Ｄ５０粒度は、約１０マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの範囲にある、請求項１又は２に記載の部品材料。
【請求項６】
前記粉末形態はまた、それぞれが約１．００〜約１．４０の範囲にあるＤ９０／Ｄ５０粒度分布及びＤ５０／Ｄ１０粒度分布を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項７】
前記荷電制御剤は、クロムオキシカルボン酸錯体、亜鉛オキシカルボン酸錯体、アルミニウムオキシカルボン酸錯体、及びその混合物からなる群から選択される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項８】
前記荷電制御剤は、前記部品材料の約０．１重量％〜約５重量％を構成する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項９】
前記組成物は、前記部品材料の約０．１重量％〜約１０重量％を構成する流動制御剤を更に含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項１０】
前記半結晶熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンブロックコポリマー、ポリオキシメチレン、ポリアリールエーテルケトン、又はそれらの混合物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項１１】
前記半結晶熱可塑性材料はポリアミドを含み、該ポリアミドはポリカプロラクタム（ＰＡ６）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（ＰＡ６，６）、ポリヘキサメチレンノナミド（ＰＡ６，９）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ＰＡ６，１０）、ポリアミド６／１２（ＰＡ６，１２）、ポリエナントラクタム（ＰＡ７）、ポリウンデカノラクタム（ＰＡ１１）、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、又はそれらの混合物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項１２】
前記半結晶熱可塑性材料はポリアミドを含み、前記ポリアミドは、ＰＡ６；ＰＡ６，６；ＰＡ６，１２；ＰＡ１１；ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）；又はそれらの混合物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項１３】
前記半結晶熱可塑性材料はポリアリールエーテルケトンを含み、該ポリアリールエーテルケトンはポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、又はそれらの混合物を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項１４】
前記半結晶熱可塑性材料はポリアリールエーテルケトンを含み、前記ポリアリールエーテルケトンは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部品材料。
【請求項１５】
電子写真エンジンと転写媒体と層溶融転写アセンブリとを備える電子写真方式の付加製造システムによって三次元部品を印刷する方法であって、
部品材料を前記電子写真方式の付加製造システムに提供することであって、前記部品材料は、組成的に、荷電制御剤と半結晶熱可塑性材料とを含み、また、粉末形態を有し、
負電荷又は正電荷及び約５マイクロクーロン／グラム〜約５０マイクロクーロン／グラムの範囲にある大きさを有するＱ／Ｍ比に前記部品材料を摩擦帯電させることと、
前記電子写真エンジンによって、前記帯電した部品材料から前記三次元部品の層を現像することと、
前記現像された層を、前記電子写真エンジンから前記転写媒体に静電吸着させることと、
前記転写媒体によって、前記吸着された層を前記層溶融転写アセンブリまで移動させることと、
前記層溶融転写アセンブリによって、前記移動した層を前記三次元部品の先に印刷された層に溶融転写させることとを含む、方法。
【請求項１６】
前記部品材料の粉末形態は、約５マイクロメートル〜約３０マイクロメートルの範囲にあるＤ５０粒度、並びに、それぞれが約１．００〜約１．４０の範囲にあるＤ９０／Ｄ５０粒度分布及びＤ５０／Ｄ１０粒度分布を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記荷電制御剤は前記部品材料の約０．１重量％〜約５重量％を構成し、前記吸熱剤は前記部品材料の約０．５重量％〜約１０重量％を構成する、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記半結晶熱可塑性材料は、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンブロックコポリマー、ポリオキシメチレン、ポリアリールエーテルケトン、又はそれらの混合物を含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記半結晶熱可塑性材料はポリアミドを含み、該ポリアミドはポリカプロラクタム（ＰＡ６）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（ＰＡ６，６）、ポリヘキサメチレンノナミド（ＰＡ６，９）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ＰＡ６，１０）、ポリアミド６／１２（ＰＡ６，１２）、ポリエナントラクタム（ＰＡ７）、ポリウンデカノラクタム（ＰＡ１１）、ポリラウロラクタム（ＰＡ１２）、又はそれらの混合物を含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記半結晶熱可塑性材料はポリアリールエーテルケトンを含み、該ポリアリールエーテルケトンはポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）、又はそれらの混合物を含む、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【外国語明細書】
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