(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のトラックと、
工程方向において前記第１のトラックに沿って移動するように動作可能であるプラットフォームと、
前記第１のトラックの複数の印刷ステーションを含む第１の部分に対向して位置付けられているエジェクタヘッドと、
前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドに達する前の位置において前記第１のトラックに結合されており、前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドを通過した後である前記工程方向における位置において前記第１のトラックに選択的に結合するように構成されている第２のトラックと、
第２のトラックに沿って、前記プラットフォームが前記第１のトラックに沿って前記工程方向において前記エジェクタヘッドを通過して移動することを可能にするために、前記第２のトラックおよび前記第１のトラックが結合されている位置まで移動するように前記プラットフォームを操作し、
前記エジェクタヘッドに対する動作を実施するように前記プラットフォームを操作し、
前記プラットフォームが第２のトラックに戻ることを可能にするために、前記工程方向において前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドを通過した後に前記第１のトラックが前記第２のトラックに選択的に結合する位置まで移動するように前記プラットフォームを操作するように構成されている制御装置と、
を備える、三次元物体印刷システム。
【請求項２】
前記プラットフォームは、前記エジェクタヘッドによって吐出される材料を受け入れるように構成されているトレーをさらに備える、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項３】
前記第２のトラックの前記プラットフォームが使用されていない期間にある第２の部分に対向して位置付けられているレセプタクルをさらに備え、前記レセプタクルは、前記プラットフォームの前記トレーから材料を除去するように構成されている、請求項２に記載の印刷システム。
【請求項４】
前記レセプタクルは、前記プラットフォームが前記レセプタクルに対向して前記第２のトラックの前記第２の部分に位置付けられるときに、前記トレーから材料を除去するために、前記プラットフォームの前記トレーに近接して真空を生成するように構成されている空源をさらに含む、請求項３に記載の印刷システム。
【請求項５】
前記トレーは、液化材料が前記トレーを出ることを可能にするドレンをさらに備え、前記レセプタクルは、液化材料が前記ドレンを介して前記レセプタクルへと前記トレーを出ることを可能にするために、前記レセプタクルの反対で前記第２のトラックの前記第２の部分に前記プラットフォームが位置付けられるときに、前記トレー内の材料を液化するように構成されているヒータ要素を含む、請求項３に記載の印刷システム。
【請求項６】
前記レセプタクルは、（ｉ）材料を前記トレー内で液化、または（ｉｉ）材料を前記トレー内で固化するように構成された試薬を収容するようにさらに構成されており、
前記制御装置は、前記試薬を前記トレー内に取り分け、液化または固化された材料を前記トレーから除去することを可能にするようにさらに構成されている、請求項３に記載の印刷システム。
【請求項７】
前記第２のトラックは、前記プラットフォームが使用されていない期間の間に複数の車輪および前記プラットフォームを支持するように構成されている部分をさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項８】
三次元物体を形成するための材料を受け入れるように構成されている表面を含み、前記第１のトラックに沿って移動するように操作可能である別のプラットフォームをさらに含み、
前記制御装置は、前記第１のトラックに沿って前記工程方向において前記エジェクタヘッドを通過して移動するように前記別のプラットフォームを操作し、前記別のプラットフォームの表面に三次元物体を形成するための材料を吐出するように前記エジェクタを操作するようさらに構成されている、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項９】
前記工程方向において前記エジェクタヘッドを通過している位置において前記第１のトラックを前記第２のトラックに選択的に結合するように構成されているスイッチをさらに含み、
前記制御装置は、前記第１のトラックに沿った前記プラットフォームの移動を、選択的に前記スイッチを駆動させることによって、選択的に前記プラットフォームを操作することによって、および選択的に前記別のプラットフォームを操作することによって、前記第１のトラックに沿った前記別のプラットフォームの移動と協調させるようにさらに構成される、請求項８に記載の印刷システム。
【請求項１０】
前記プラットフォームは、三次元物体を形成するための材料を受け入れるように構成されている表面をさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項１１】
前記プラットフォームは、前記エジェクタヘッドの反対の位置において、前記エジェクタヘッドを拭くように構成されているワイパをさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項１２】
前記プラットフォームは、前記プラットフォームが前記エジェクタの反対にあるとき、前記エジェクタヘッドを被覆するように構成されている被覆部材と、
前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドの反対に位置付けられるとき前記エジェクタヘッドが使用されていない期間の間に、前記エジェクタヘッドを被覆する前記被覆部材を移動させるように構成されているアクチュエータと、
をさらに含む、請求項１に記載の印刷システム。
【請求項１３】
第１のトラックと、
工程方向において前記第１のトラックに沿って移動するように動作可能であるプラットフォームと、
前記第１のトラックの複数の印刷ステーションを含む第１の部分に対向して位置付けられているエジェクタヘッドと、
前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドに達する前の位置において前記第１のトラックに結合されており、前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドを通過した後である前記工程方向における位置において前記第１のトラックに選択的に結合されるように構成されている第２のトラックと、
前記第２のトラックの前記プラットフォームが使用されていない期間にある第２の部分に対向して位置付けられている使い捨てユニットと、
前記プラットフォームが前記第１のトラックに沿って前記工程方向において前記エジェクタヘッドを通過して移動することを可能にするために、前記第２のトラックおよび前記第１のトラックが結合されている位置まで第２のトラックに沿って移動するように前記プラットフォームを操作し、
前記エジェクタヘッドに対する動作を実施するように前記プラットフォームを操作し、
前記プラットフォームが第２のトラックに戻り、前記第２のトラックに沿って移動することを可能にするために、前記工程方向において前記プラットフォームが前記エジェクタヘッドを通過した後に前記第１のトラックが前記第２のトラックに選択的に結合する位置まで移動するように前記プラットフォームを操作し、
前記プラットフォームから三次元印刷媒体を取り除くように前記使い捨てユニットを操作するように構成されている制御装置と、
を備える、三次元物体印刷デバイスのための保守管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して印刷システムに関し、特に、三次元物体印刷システムに使用される保守管理デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル積層造形としても知られているデジタル三次元造形は、デジタルモデルから実質的にあらゆる形状の三次元固体物体を作成する工程である。三次元印刷は、１つまたは複数のプリントヘッドが、種々の形状で基板上に連続した材料層を吐出する積層工程である。一般的に、ドキュメントプリンタのプリントヘッドと同様であるエジェクタヘッドは、材料供給源に結合されているエジェクタのアレイを含む。単一のエジェクタヘッド内のエジェクタが異なる材料源に結合され得るか、または、各エジェクタヘッドが、エジェクタヘッド内のすべてのエジェクタが同じ材料の液滴を吐出することを可能にするために、異なる材料源に結合され得る。造形されている物体の部分になる材料は造形材料と呼ばれ、一方で物体形成のために構造的支持を与えるために使用されるが、後に物体から除去される材料は、支持材料と呼ばれる。三次元印刷は、切断または穿孔のような除去造形によって作業片から材料を除去することにほぼ依拠する従来の物体形成技法から区別される。
【０００３】
すでに知られている三次元物体印刷システム１０を図１１に示す。その図面に示されているビューにおいて、カートと呼ばれるプラットフォーム１４は、カートが図１１に示す印刷ステーション２６のような印刷ステーション間を工程方向Ｐにおいて移動することを可能にするトラックレール２２上をスライドする表面１８（図１０）を含む。代替的に、カートは、トラックに沿って回転するように構成されている車輪、または、他のタイプの許容可能な移動機構を含んでもよい。レール２２は、図１１に示すようにカート１４の下の位置において終端する。印刷ステーション２６は、図面に示すような４つのエジェクタヘッド３０を含むが、より少ないまたはより多いエジェクタヘッドが印刷ステーションに使用されてもよい。カート１４が印刷ステーション２６に達すると、カート１４は、ベアリング３４が高精度レール３８上で回転することを可能にするために、レール２２の終端部から始まる高精度レール３８に遷移する。高精度レール３８は、エジェクタヘッド３０下でのカート１４の正確な配置および操作を保証することを助けるために緊密な許容誤差内で製造される円筒形レール区画である。レール３８は、図８に示すように、印刷ステーション２６を過ぎたところで終端し、そこから別のレール２２のセット（図示せず）が始まり、その後、次の印刷ステーションへと繋がる。後述するように、表面１８がトラックレール２２に沿ってスライドするときにカートを推進し、その後、ベアリング３４が高精度レール３８へと遷移すると、カート１４を高精度レール上で操作するために、カート１４の下面に接続されているハウジング内に配置されている磁石４６と相互作用するために、リニア電気モータがハウジング４２内に設けられる。カート１４がレール３８上で印刷ステーション２６を通過して移動すると、プリントヘッドが、カートの動きと同期してカートの上面上に材料を吐出する。材料層が蓄積して物体が形成されると、追加のモータ（図示せず）が、カート１４に対して垂直に、カートの上面に平行なＸ−Ｙ平面内で印刷ステーション２６を動かす。代替的に、層が物体を形成することを可能にするために、物体が形成されているカート１４の上面を垂直にＸ−Ｙ平面内で動かすための機構が設けられてもよい。印刷ステーションによって実施されるべき印刷が完了すると、カート１４は、さらなる部品形成、層硬化または他の処理のために別の印刷ステーションへと動かされる。
【０００４】
システム１０の端面図が図１０に示されている。この図は、カート１４がトラックレール２２をスライドする表面１８をより詳細に示している。カート１４のベアリング３４は、カート１４上での造形プラテンの正確な位置付けを容易にする構成において、高精度レール３８上に位置付けられる。具体的には、ベアリング３４は、カート１４の４自由度を取り除くためにレール３８のうちの１つの上で互いに直角に位置付けられ、他のベアリング３４は、もう１つの自由度を取り除くために他のレール３８上に載置される。ハウジング４２内のリニアモータが、ハウジング４２の上面５０の上でカート１４を動かすために、ハウジング内の磁石４６と相互作用する電磁場を生成する。リニアモータと磁石との間の重力および磁力が、ベアリング３４を、レール３８と接したままにする。
【０００５】
エジェクタヘッド３０によって吐出される材料および他の汚染物が蓄積し、エジェクタヘッド３０の精度を損なうかまたは影響を与える危険性を呈する可能性がある。たとえば、エジェクタヘッド内の材料は、固化して障害物を形成し、または、エジェクタヘッドを部分的に閉塞させる可能性がある。他のエジェクタヘッドからの材料または他の粒子がエジェクタヘッドを汚染する可能性がある。同様の危険性が、印刷システム１０内の他の印刷ステーションにも存在する。
【０００６】
エジェクタヘッドもしくは他の印刷ステーションに蓄積している材料、または、適切に維持されていないエジェクタヘッドからの異物が他の危険性を呈する可能性がある。カートがエジェクタヘッド３０の下に存在しないとき、誤った材料滴がエジェクタヘッドから落ち、高精度レール３８およびハウジング４２上に望ましくない堆積物および汚染物を生成する可能性がある。また、塵芥または他の粒状物質のような、環境内の空中汚染物がレール３８およびハウジング４２上に落ちて集積する可能性がある。これらの汚染物および堆積物がベアリング３４とレール３８との間の任意の界面に位置するとき、カートの直線速度が途絶し、印刷される物体の品質が影響を受ける。同様に、これらの材料がハウジング４２の上面５０と磁石４６との間の間隙内にあるとき、磁力が影響を受け、カートが受ける拘束が弱くなる可能性がある。加えて、ハウジング４２の上に材料滴が集積することによって、モータからの熱の発散も影響を受け、動きの質に外乱が生じる可能性があり、モータの性能および信頼性に影響を与える。許容可能な品質で三次元物体を製造するために、エジェクタヘッド３０下でのカート１４の動きは精密である必要がある。それゆえ、高精度レールおよびモータハウジング上での、カートの配置および移動の精度に影響を与える汚染を防止するのを助ける三次元印刷システムの改善が有益である。
【０００７】
エジェクタヘッド３０および他の印刷ステーションに対する定期的な保守管理が、印刷システム１０の正確で効率的な動作を維持し、材料および他の汚染物が高精度レールおよびモータハウジング上に堆積するのを防止するのに有益である。従来の三次元印刷システム保守管理デバイスは、印刷工程が長時間中断することを必要とし、システムのマシンフットプリントを増大させる可能性がある、三次元印刷に必要な構成要素を超える複雑な機械を含むことが多い。従来の保守管理デバイスの一例は、保守管理されるべき印刷ステーションに隣接し位置付けることができる、印刷システム１０とは別個の保守管理キャビネットを含む。キャビネットは、印刷ステーションを保守管理するのに有用なツールを含む。別の例において、エジェクタヘッドを保守管理するように構成されている保守管理ステーションと係合するように、エジェクタヘッドが動かされる。印刷工程を中断せず、印刷システムのフットプリントを大幅には増大させない保守管理アーキテクチャが有用である。
【０００８】
移動式プラットフォームを組み込んでいる三次元プリンタのための保守管理システムは、第１のトラックと、工程方向において第１のトラックに沿って移動するように動作可能であるプラットフォームとを含む。エジェクタヘッドが、第１のトラックの第１の部分の反対に位置付けられる。保守管理システムは、プラットフォームがエジェクタヘッドに達する前の位置において第１のトラックに結合されており、プラットフォームが工程方向においてエジェクタヘッドを通過した後である位置において第１のトラックに選択的に結合するように構成されている第２のトラックをさらに含む。使い捨てユニットが、第２のトラックの第２の位置の反対に位置付けられる。保守管理システムは、第２のトラックに沿って、プラットフォームが第１のトラックに沿ってエジェクタヘッドを通過して工程方向に移動することを可能にするために、第２のトラックおよび第１のトラックが結合されている位置まで移動するようにプラットフォームを操作し、エジェクタヘッド上で動作するようにプラットフォームを操作し、プラットフォームが第２のトラックに戻り、第２のトラックに沿って移動することを可能にするために、工程方向においてプラットフォームがエジェクタヘッドを通過した後に第１のトラックが第２のトラックに選択的に結合する位置まで移動するようにプラットフォームを操作し、プラットフォームから三次元印刷媒体を取り除くように使い捨てユニットを操作するように構成されている制御装置をさらに含む。
【０００９】
保守管理システムを組み込まれている三次元物体印刷システムは、第１のトラックと、工程方向において第１のトラックに沿って移動するように動作可能であるプラットフォームとを含む。エジェクタヘッドが、第１のトラックの第１の部分の反対に位置付けられる。保守管理システムは、プラットフォームがエジェクタヘッドに達する前の位置において第１のトラックに結合されており、プラットフォームが工程方向においてエジェクタヘッドを通過した後である位置において第１のトラックに選択的に結合するように構成されている第２のトラックをさらに含む。保守管理システムは、第２のトラックに沿って、プラットフォームが第１のトラックに沿ってエジェクタヘッドを通過して工程方向に移動することを可能にするために、第２のトラックおよび第１のトラックが結合されている位置まで移動するようにプラットフォームを操作し、エジェクタヘッド上で動作するようにプラットフォームを操作し、プラットフォームが第２のトラックに戻り、第２のトラックに沿って移動することを可能にするために、工程方向においてプラットフォームがエジェクタヘッドを通過した後に第１のトラックが第２のトラックに選択的に結合する位置まで移動するようにプラットフォームを操作するように構成されている制御装置をさらに含む。
【００１０】
三次元物体印刷システムを保守管理するための方法は、第２のトラックに沿って、第２のトラックが第１のトラックに結合されている第１の位置を通過して、工程方向において第１のトラックに沿って移動するようにプラットフォームを操作するステップと、第１のトラックの反対に位置付けられているエジェクタヘッドに対する動作を実施するように、プラットフォームを操作するステップと、第１のトラックに沿って、工程方向においてエジェクタヘッドを通過している第２の位置まで移動するようにプラットフォームを操作するステップと、第２の位置において第１のトラックを第２のトラックに選択的に結合ようにスイッチを操作するステップと、プラットフォームが第２のトラックに戻ることを可能にするために、第２の位置を通過して移動するようにプラットフォームを操作するステップとを含む。
【００１１】
本開示の上記の態様および他の特徴は、添付の図面とともに取り上げられる、以下の記載において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、物体印刷システムによって実施される印刷工程と一体化されている保守管理システムを有する例示的な三次元物体印刷システムの斜視図である。
【図２】図２は、物体印刷システムによって実施される印刷工程と一体化されている保守管理システムを有する三次元物体印刷システムの例示的な実施形態の概略図である。
【図３】図３は、三次元物体印刷システムにおいて使用可能なプラットフォームの例示的な実施形態の斜視図である。
【図４】図４は、三次元物体印刷システムのプラットフォームから材料を取り除くためのレセプタクルの異なる実施形態の１つの図である。
【図５】図５は、三次元物体印刷システムのプラットフォームから材料を取り除くためのレセプタクルの異なる実施形態の１つの図である。
【図６】図６は、三次元物体印刷システムにおいて使用可能なプラットフォームに取り付けられているプリントヘッド保守管理デバイスの異なる例示的な実施形態の１つの斜視図である。
【図７】図７は、三次元物体印刷システムにおいて使用可能なプラットフォームに取り付けられているプリントヘッド保守管理デバイスの異なる例示的な実施形態の１つの斜視図である。
【図８】図８は、三次元物体印刷システムにおいて使用可能なプラットフォームの別の例示的な実施形態の斜視図である。
【図９】図９は、ハイブリッド媒体保守管理プラットフォームを組み込んでいる三次元物体印刷システムの別の例示的な実施形態の概略図である。
【図１０】図１０は、三次元物体印刷システムのレールトラックに沿って移動することを可能にされている従来技術の移動式カートの背面図である。
【図１１】図１１は、レールトラックおよび移動式カートを含む従来技術の三次元物体印刷システムの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態の全般的な理解のために、図面が参照される。図面において、同様の参照符号は全体を通じて同様の要素を指定するために使用されている。
【００１４】
図１は、少なくとも１つの移動式カート１０２を組み込んでいる三次元プリンタ１００の例示的な実施形態を示す。プリンタ１００は、第１のトラック１０４と、第２のトラック１０６と、第１のトラック１０４の第１の部分１１０の反対に位置付けられている少なくとも１つの印刷ステーション１０８とを含む。車輪またはスライド面のような移動デバイス１１４を有し、トラック１０４に沿って移動するように構成されているプラットフォーム１１２を、移動式カート１０２は含む。プラットフォーム１１２は、三次元物体を形成するための材料を支持するように構成されている。
【００１５】
全体的な動作において、移動式カート１０２は、三次元物体を形成するために移動式カート１０２のプラットフォーム１１２に対して材料を吐出するように構成されている少なくとも１つのエジェクタヘッドを含む印刷ステーション１０８を通過して第１のトラック１０４に沿って移動するように操作される。第２のトラック１０６は、下記にさらに詳細に説明するように、少なくとも１つの保守管理カート（図示せず）を支持するように構成されている。保守管理動作中、保守管理カートは、第２のトラック１０６から第１のトラック１０４へと移動し、エジェクタヘッドに対する保守管理動作を実施するためにエジェクタヘッドを通過するように操作することができる。
【００１６】
三次元印刷システムのエジェクタヘッドは一般的に、三次元印刷に必要な精度、効率、および操作性を維持するために、定期的な間隔をおいて、所定回数の印刷動作後、または、保守管理問題が検出されたとき、のように、長期間の使用に対する保守管理を必要とする。エジェクタヘッドは、異物によって閉塞されまたは詰まらせられるようになる可能性があり、異物がエジェクタヘッドを汚染または損傷する可能性があり、材料がトラック１０４または印刷システム１００の他の部分に蓄積して印刷動作に干渉する可能性がある。
【００１７】
図２は、印刷システム２００によって実施される印刷プロセスと良好に協調する保守管理システムを組み込んでいる三次元印刷システム２００の概略図である。システム２００は、プラットフォーム２０２Ａ〜Ｅのような少なくとも１つのプラットフォームと、第１のトラック２０４と、エジェクタヘッド２０６と、第２のトラック２０８と、スイッチ２１０と、レセプタクル２１２と、コントローラ２１４とを含む。複数のアクチュエータ２１５、２１７が、それぞれ第１のトラック２０４および第２のトラック２０８のハウジング内に位置付けられている。プラットフォーム２０２Ａ〜Ｅの各々は、プラットフォーム２０２Ａ〜Ｅがシステム２００を通じて動くことを可能にするために第１のトラック２０４および第２のトラック２０８と係合し、それらに沿って回転する、複数の車輪（図示せず、たとえば、図３参照）、または、図１０に示すスライド面１８のような、他のタイプの許容可能な移動機構を含む。
【００１８】
第１のトラック２０４内のアクチュエータ２１５は、たとえば、媒体プラットフォーム２０２Ａおよび２０２Ｂが第１のトラック２０４に沿って工程方向２１６において動くことを可能にするために、プラットフォームの中または下に位置付けられている磁石と動作可能に係合するように構成されている。いくつかのアクチュエータ２１５が図２に示されているが、アクチュエータ２１５が、第１のトラック２０４に沿って動くときにプラットフォーム２０２Ａ〜Ｅと係合するために第１のトラック２０４に沿って分散されていること、および、明瞭にする目的で、そのようないくつかのみのアクチュエータ２１５が図２に示されていることが、読者には理解されるべきである。プラットフォームの複数の車輪に動力供給するモータ、コンベヤ、または送風機のような他のタイプのアクチュエータも企図される。本発明の実施形態において、第１のトラック２０４は連続ループであり、工程方向２１６は、図２においては反時計回りである、ループを巡る動きの方向を指すことが、読者には理解されるべきである。
【００１９】
一実施形態において、第１のトラック２０４は、部分的に、図１１に示されている高精度レール３８のような、円筒形レールを含み、部分的に、図１１に示されているトラックレール２２のようなスライドレールを含む。一実施形態において、第１のトラック２０４は、その反対に印刷ステーションが位置付けられている部分において円筒形レールを含み、円筒形レールのない部分においてスライドレールを含む。一実施形態において、スライドレールおよび円筒形レールは、少なくとも一部には、プラットフォームがそれらの間で遷移することを可能にするために、工程方向において互いに重なり合っている。
【００２０】
エジェクタヘッド２０６は、三次元物体を形成するための材料を吐出するように構成されており、第１のトラック２０４の第１の部分２１８の反対に位置付けられている。図２に示すように、第１の部分２１８は、エジェクタヘッド２０６に加えて、平坦化ステーション２２０、ＵＶ硬化ステーション２２２、および画像分析ステーション２２４のような複数の印刷ステーションを含むが、他の構成および数の印刷ステーションも企図される。一実施形態において、少なくとも１つの印刷ステーションが、第１の部分２１８から離間されている、第１のトラック２０４の別の部分の反対に配置される。単一のエジェクタヘッドとして示されているが、エジェクタヘッド２０６は、エジェクタヘッドのアレイであってもよいことが理解されるべきである。その上、システム１００は、第１のトラック２０４の反対に位置付けられている追加のエジェクタヘッドまたはエジェクタヘッドアレイを含んでもよい。
【００２１】
コントローラ２１４は、第１のトラック２０４のアクチュエータ２１５およびエジェクタヘッド２０６に動作可能に接続されており、アクチュエータ２１５を、第１のトラック２０４に沿って工程方向２１６において、プラットフォーム２０２Ｂのような媒体プラットフォームを動かすように操作するように構成されている。媒体プラットフォームがエジェクタヘッド２０６の反対にあるとき、コントローラは、三次元物体を形成するために三次元物体データを参照してプラットフォーム上に材料を吐出するように、エジェクタヘッド２０６を操作するようにさらに構成されている。いくつかの実施形態において、コントローラ２１４は、複数の異なる高さ、層、または距離において三次元印刷を可能にするためにプラットフォーム２０２Ａ〜Ｅとエジェクタヘッド２０６との間の距離を修正するように構成されているハイトアクチュエータ（図示せず）にさらに動作可能に接続されている。ハイトアクチュエータはたとえば、プラットフォーム２０２Ａ〜Ｅ内、エジェクタヘッド２０６の反対の位置にある第１のトラック２０４内、または、エジェクタヘッド２０６内に含まれ得る。コントローラ２１４はまた、他の印刷ステーションに動作可能に接続され、他の印刷ステーションによる他の印刷動作を実施するように構成されている。コントローラと他の印刷ステーション２２０〜２２４との間の接続は、明瞭にする目的で図２には示されていない。
【００２２】
システム２００は、プラットフォーム２０２Ｃ〜Ｅのような、少なくとも１つの保守管理プラットフォームを含む。保守管理プラットフォームは、エジェクタヘッド２０６のような印刷ステーションに対して保守管理動作を実施するように動作可能である。第２のトラック２０８の第２の部分２２６は、プラットフォーム２０２Ｄのような保守管理プラットフォームが、プラットフォーム２０２Ｄが使用されていない期間の間に第２のプラットフォーム２２６上にあるままにすることを可能にするために、保守管理プラットフォームを支持するように構成されている。
【００２３】
第２のトラック２０８は、保守管理プラットフォームが第２のトラック２０８から第１のトラック２０４へと移動することを可能にするために、第１の位置２２８において第１のトラック２０４に結合されている。第１のトラック２０４上の第１の位置２２８は、第２のトラック２０８から第１のトラック２０４へと移動している保守管理プラットフォームが、続いて第１のトラック２０４に沿って移動するときに、第１の部分２１８を通過するように、工程方向２１６において第１の部分２１８の前にある。
【００２４】
コントローラ２１４は、第２のトラック２０８のアクチュエータ２１７にさらに動作可能に接続されている。図２はいくつかのアクチュエータ２１７を示しているが、追加のアクチュエータ２１７が第２のトラック２０８に沿って割り振られてもよいことが、読者には理解されるべきである。アクチュエータ２１７は、保守管理プラットフォームを第２のトラック２０８に沿って第１の位置２２８に向けて、第１のトラック２０４へと、また、工程方向２１６において第１のトラック２０４に沿って移動させるように構成されている。プラットフォーム２０２Ｃがエジェクタヘッド２０６を通過するように、保守管理プラットフォームが印刷ステーションを通過するとき、コントローラ２１４は、印刷ステーション、たとえば、エジェクタヘッド２０６に対する動作を実施するように、保守管理プラットフォームを操作するようにさらに構成されている。特定のプラットフォームは、特定の印刷ステーションに対する動作を実施するように動作可能であり得る。別の例において、プラットフォームは、１つまたは複数の異なる印刷ステーションに対する１つまたは複数の動作を実施するように操作可能であってもよい。たとえば、印刷システム２００は、各々が異なる保守管理動作を実施するように構成されている複数の異なる保守管理プラットフォームを含んでもよい。
【００２５】
第１のトラック２０４は、工程方向２１６において第１の部分２１８の後ろにある第２の位置２３０において第２のトラック２０８に選択的に結合される。本発明の実施形態において、スイッチ２１０は、第１のトラック２０４および第２のトラック２０８を第２の位置２３０において選択的に結合するように操作可能であるが、他の選択的結合機構も企図される。コントローラ２１４は、スイッチ２１０に動作可能に接続されており、保守管理プラットフォームを第２のトラック２０８に戻し、媒体プラットフォームが第１のトラック２０４上にあるままにすることを可能にするようにスイッチ２１０を操作するようにさらに構成されている。
【００２６】
図２に示すように、第２のトラック２０８が第１のトラック２０４と結合されると、別の連続ループが第２のトラック２０８および第１のトラック２０４の第１の部分２１８によって形成される。本発明の実施形態において、保守管理プラットフォーム２０２Ｃ〜Ｅは、他方の連続ループに沿って時計回りに移動し、それによって、保守管理プラットフォーム２０２Ｃ〜Ｅと媒体プラットフォーム２０２Ａおよび２０２Ｂの両方が、第１の部分２１８に沿って同じ方向に移動する。
【００２７】
レセプタクル２１２は、第２のトラック２０８の反対に、たとえば、第２の位置２３０と第２のトラック部分２２６との間に位置付けられる。他の実施形態において、レセプタクル２１２は、第２の部分２２６と第１の位置２２８との間のような、他の場所に位置付けられる。印刷ステーションに対する動作が実施された後、保守管理プラットフォームは、別の動作を実施する前に除去されることが望ましい異物を含む場合がある。レセプタクル２１２は有利には、保守管理プラットフォームから異物を除去するように動作可能である。
【００２８】
コントローラ２１４は、レセプタクル２１２に動作可能に接続されており、レセプタクル２１２に位置付けられている保守管理プラットフォーム２０２Ｅから異物を除去するようにレセプタクル２１２を操作するようにさらに構成されている。そのような除去の例は、下記にさらに詳細に説明する。プラットフォーム２０２Ｅのような保守管理プラットフォームから異物が除去されると、コントローラ２１４は、保守管理プラットフォームを第２のトラック部分２２６に戻すように第２のトラック２０８のアクチュエータを操作するようにさらに構成されている。
【００２９】
システム２００の印刷工程における中断を最小限に抑えながら印刷ステーションを保守管理することによって、有利には、印刷動作の安定したワークフローを可能にし、印刷ステーション維持のための稼働停止時間を低減することができる。保守管理プラットフォームが媒体プラットフォームと衝突せず、または、媒体プラットフォームの移動を妨げないことも望ましい。有利には、コントローラ２１４は、第１のトラック２０４および第２のトラック２０８のアクチュエータ２１５、２１７ならびにスイッチ２１０を選択的に操作することによって、保守管理プラットフォーム２０２Ｃ〜Ｅの移動を、媒体プラットフォーム２０２Ａおよび２０２Ｂの移動と協調させるようにさらに構成することができる。言い換えれば、コントローラ２１４は、媒体プラットフォームが印刷ステーションを占有していない期間の間の印刷ステーションに対する動作をスケジュールするように構成することができる。たとえば、コントローラ２１４は、所定の間隔をおいて、所定回数の印刷動作後、障害物もしくは汚染のような保守管理問題が検出されたとき、または、特定の印刷動作の前もしくは後に、動作をスケジュールすることができる。
【００３０】
保守管理プラットフォーム２０２Ｃ〜Ｅと媒体プラットフォーム２０２Ａおよび２０２Ｂの両方が第１の部分２１８を通過するように、第２のトラック２０８が第１のトラック２０４と一体化されるため、印刷ステーションから分離されている保守管理ステーションを有するシステムと比較して、印刷システム２００のフットプリントが低減される。さらに、保守管理プラットフォーム２０２Ｃ〜Ｅが印刷工程のワークフローと一体化されることによって、各個々の印刷ステーションへと個々に動かされ、それらとともに動作するように構成される必要があり得る、保守管理キャビネットのような保守管理ステーションを接続および設定する必要がなくなる。本開示による印刷システム２００は、従来の保守管理システムに伴う、多くの消費時間および複雑な設定手順をなくしながら、種々の印刷ステーションに対して種々の動作を実施することを可能にする。
【００３１】
印刷ステーションに対する動作の一例において、保守管理プラットフォーム２０２Ｃがエジェクタヘッド２０６の反対に位置付けられるとき、コントローラ２１４は、保守管理プラットフォーム２０２Ｃ上へと材料を吐出するようにエジェクタヘッド２０６を操作するように構成されている。そのような吐出は、エジェクタヘッド２０６から異物または汚染物を排除し、障害物を除去もしくは防止し、エジェクタヘッド２０６から異物を浄化し、または、たとえば、第１のトラック２０４上に異物が蓄積するのを防止することができる。
【００３２】
図３は、高精度レール３８（図１１）のような、トラック３０４と係合するように構成されている複数の車輪３０２と、エジェクタヘッドから吐出される材料を受け入れるように構成されているトレー３０６とを含む保守管理プラットフォーム３００の例示的な実施形態を示す。トレー３０６は、吐出された材料を内部に保持するように構成されている高さ３０８を有する。他の実施形態において、プラットフォーム３００は、図１１におけるレール２２のようなレールと係合するように構成されているスライド面のような他の移動機構を含む。一実施形態において、プラットフォームは、プラットフォーム３００がトラック３０４に沿って移動することを可能にするために、トラック３０４内のアクチュエータと係合するように構成されている磁石をさらに含む。
【００３３】
一実施形態において、プラットフォーム３００は、エジェクタヘッドがトレー３０６へと材料を排除することを可能にするために、エジェクタヘッドの下で停止する。上述したような動作を実施するために保守管理プラットフォームを媒体プラットフォームと一体化することは、印刷工程の遅延を低減するために有益であるが、エジェクタヘッドから材料を排除する結果として、エジェクタヘッドが媒体プラットフォームに対する印刷に再び使用可能になる前に遅延がもたらされ得る。別の実施形態において、プラットフォーム３００が通過するときにエジェクタヘッドが材料をトレー３０６へと排除する間、プラットフォーム３００はトラック３０４に沿って移動しているままであり、それによって、遅延がさらに低減するか、または、さらには遅延がなくなる。プラットフォーム３００は、工程速度いっぱいで、または、エジェクタヘッドから材料を排除するのを容易にするために低減した速度率でトラック３０４に沿って移動することができる。
【００３４】
単一の動作でトレー３０６をいっぱいにしなくてもよく、トレー３０６から材料を除去することが有益であり得、そのため、プラットフォーム３００を連続して使用することができる。有利には、レセプタクル２１２（図２）が、プラットフォーム３００のような保守管理プラットフォームから材料を除去するように動作可能である。図４は、プラットフォーム３００のトレー３０６から材料４０２を除去するように動作可能であるレセプタクル４００の例示的な実施形態を示す。
【００３５】
レセプタクル４００は、トレー３０６から材料４０２を除去するために、トレー３０６に近接して真空を生成するように構成されている真空源４０４を含む。有利には、真空源４０４は、真空源４０４によって生成される真空を方向付けるように構成されている管４０６をさらに含む。一実施形態において、真空源４０４は、管４０６に動作可能に接続されており、材料４０２を除去するためにトレー３０６内へと管４０６を下降させ、プラットフォーム３００がレセプタクル４００から離脱することを可能にするために、管４０６をトレー３０６から離して上昇させるように構成されている。別の実施形態において、アクチュエータは、トレー３０６の様々な部分にわたって分散している材料４０２を除去するためにトレー３０６内で真空源４０４を動かすために、管４０６を関節駆動するように構成されている。コントローラ２１４（図２）は、レセプタクル４００に動作可能に接続されており、真空源４０４、管４０６に接続されているアクチュエータ、および、トラック３０４のアクチュエータを、プラットフォーム３００のトレー３０６から材料４０２を除去するように操作するように構成されている。
【００３６】
図５は、保守管理プラットフォーム５０４から材料５０２を除去するように動作可能なレセプタクル５００の別の例示的な実施形態を示す。レセプタクル５００は、ヒータ要素５０６および加熱アンビリカル５０８を含み、プラットフォーム５０４は、トラック３０４と係合し、トラック３０４に沿って回転する車輪３０２と、材料５０２を受け入れるように構成されているトレー３０６と、ドレン５１０とを含む。
【００３７】
加熱アンビリカル５０８は、ドレン５１０と選択的に結合するように構成されている。一実施形態において、レセプタクル５００は、加熱アンビリカル５０８に動作可能に接続されているアクチュエータ（図示せず）を含み、プラットフォーム５０４がレセプタクル５００の反対に位置付けられるときに、加熱アンビリカル５０８をドレン５１０と結合するように構成されている。ヒータ要素５０６は、材料５０２を液化するために、トレー３０６内へと熱を放射するように位置付けおよび構成されている。ドレン５１０は、液化材料がトレー３０６から出て加熱アンビリカル５０８に入ることを可能にするように構成されている。加熱アンビリカル５０８は、液化材料がアンビリカルを通過する間に液化状態にあるままにすることを可能にするために、たとえば、加熱要素などによって加熱され、これは、有益には、障害物を防止するのを補助し、または、加熱アンビリカル５０８を通じた材料の安定した流れを維持することができる。一実施形態において、さらなるアクチュエータがヒータ要素５０６に動作可能に接続されており、熱を材料５０２により効率的に放射することを可能にするためにプラットフォーム３００に向けて、および、プラットフォーム３００がレセプタクル５００から離脱することを可能にするためにプラットフォーム３００から外方にヒータ要素を移動させるように構成されている。
【００３８】
限定ではないが、トレー３０６内から材料をすくい上げるように動作可能な多関節式スコップ、および、材料の除去を容易にするためにトレー３０６内の材料を希釈、溶解、または他の様態で材料と反応するために、トレー３０６内に流体を導入するように動作可能な流体源を含む、他のタイプおよび組み合わせの除去機構も企図される。一実施形態において、レセプタクル４００は、化学試薬を収容するように構成されており、管４０６は、プラットフォーム３００（図４）において材料４０２に化学試薬を導入するようにさらに構成されている。本明細書において、「試薬」または「化学試薬」は、トレー中の材料のような別の物質に添加されるときに、その他方の物質に変化をもたらす物質を意味し、たとえば、液化剤、固化剤、溶剤、および触媒を含むことができ、他方の物質に添加されるときに消費される場合もあり、または消費されない場合もある。有利には、化学試薬は材料４０２と反応するが、プラットフォーム３００とは反応しない。一例において、化学試薬は、材料４０２を液化形態に変換するために導入され、それによって、液化材料および化学試薬は、ドレン５１０（図５）と同様のドレンを介してトレー３０６を出る。別の例において、材料がプラットフォーム３００から除去される前に材料４０２を固化するために、化学試薬、光、または熱が、液体形態にある材料４０２に導入される。印刷ステーションにおいて吐出されるいくつかのタイプの材料は、揮発性または危険である可能性があり、廃棄する前にそれらの材料を硬化、固化、または他の様態で変化させることが有益であり得る。別の例においては、プラットフォーム自体が廃棄される。
【００３９】
単一の動作の結果としてトレー３０６を材料で完全にいっぱいにすることはできないため、トレーを使用中のままにすることができるように、プラットフォームがレセプタクルを通過する度毎よりも少ない回数でプラットフォーム３００から材料を除去することが有益である。一実施形態において、コントローラ２１４は、プラットフォーム３００をレセプタクル２１２へと移動させ、少なくとも１回の動作、所定回数の動作、所定期間または他の基準の間に、トレー内に吐出される材料の推定量を参照してレセプタクル２１２を操作するように構成されている。
【００４０】
一実施形態において、プラットフォーム３００は、トレー３０６の充填状態を示す電気信号を生成するように構成されているセンサ（図示せず）をさらに含む。一例において、センサは、重量センサまたは光学センサであってもよい。コントローラ２１４（図２）は、たとえば、プラットフォーム３００をレセプタクル２１２へと移動させ、センサによって生成される電気信号を参照してレセプタクル２１２を操作するように構成されてもよい。
【００４１】
別の動作例において、異物または汚染物を除去し、障害物を除去または防止し、他の様態でエジェクタヘッドを保守管理するために、エジェクタヘッドの表面をワイピングすることが有益である。図６は、エジェクタ６０２を拭くように動作可能である保守管理プラットフォーム６００の例示的な実施形態を示す。プラットフォーム６００は、トラック３０４と係合するように構成されている車輪３０２と、プラットフォーム６００に接続されているワイパ６０４とを含む。プラットフォーム６００がトレー３０６をさらに含む実施形態において、ワイパ６０４は、トレー３０６に接続することができる。ワイパ６０４は、プラットフォーム６００がトラック３０４に沿ってエジェクタ６０２へと動かされるときに、エジェクタ６０２をワイピングするように位置付けおよび構成されている。ワイパ６０４は、たとえば、プラットフォーム６００が移動するときにワイピングする剛性ワイパ、受動もしくは能動アクチュエータに接続されているワイパ、または別のタイプのワイピング機構であってもよい。
【００４２】
さらなる動作例において、エジェクタヘッドを損傷および汚染から保護し、エジェクタヘッド内の材料が固化し場合によって障害物を形成することを阻害するために、エジェクタヘッドが使用されていない期間中にエジェクタヘッドを被覆することが有益であり得る。別の例において、ＵＶ硬化材料のような、エジェクタヘッドによって吐出される何らかのタイプの材料は揮発性または危険である可能性があり、そのような材料が環境に晒されるのを制限するために非使用期間中にエジェクタヘッドを被覆することが有益であり得る。
【００４３】
図７は、トラック３０４と係合し、トラック３０４に沿って回転するように構成されている車輪３０２と、被覆部材８０２Ａおよび８０２Ｂと、アクチュエータ８０４とを含むプラットフォーム８００の例示的な実施形態を示す。被覆部材８０２Ａおよび８０２Ｂは、エジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂを被覆するように構成されている。プラットフォーム８００は２つの被覆部材８０２Ａおよび８０２Ｂを含むものとして示されているが、プラットフォーム８００は、エジェクタヘッドアレイ内の異なる数のエジェクタヘッドに適合するために、異なる数の被覆部材を含んでもよいことが、読者には理解されるべきである。
【００４４】
アクチュエータ８０４は、被覆部材８０２Ａおよび８０２Ｂに動作可能に接続されており、プラットフォーム８００がエジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂの反対に位置付けられるときに、被覆部材８０２Ａおよび８０２Ｂを用いてエジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂを被覆するように構成されている。図８は２つの被覆部材８０２Ａおよび８０２Ｂを、単一のアクチュエータ８０４に動作可能に接続されているものとして示しているが、他の数の被覆部材が単一のアクチュエータに接続されてもよい。一実施形態において、各被覆部材は、別個のエジェクタヘッドが個々に被覆される、または、被覆されないことを可能にするために、それぞれのアクチュエータに動作可能に接続される。アクチュエータ８０４は、たとえば、コントローラ２１４（図２）に動作可能に接続されており、コントローラ２１４は、エジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂが使用されていない期間の間にエジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂを被覆するようにアクチュエータ８０４を操作するように構成することができ、プラットフォーム８００がエジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂから離脱することを可能にするために、エジェクタヘッド８０６Ａおよび８０６Ｂを被覆解除するようにさらに構成することができる。
【００４５】
たとえば、受動アクチュエータに応答するように構成されている被覆機構、特定のエジェクタヘッドを選択的に被覆するように構成されている被覆機構、および、他のタイプの被覆機構のような、他のタイプの被覆機構も企図される。
【００４６】
図８は、三次元物体印刷システムにおいて使用可能なプラットフォーム９００の別の例示的な実施形態を示す。プラットフォーム９００は、三次元物体を形成するための材料を受け入れるように構成されている表面９０２を含み、また、保守管理部分９０４も含む。図９に示すように、保守管理部分９０４は、保守管理動作を実施するために上述したようにエジェクタヘッドから排除される材料を受け入れるように構成されているトレー９０６を含むが、保守管理部分９０４はまた、他の実施形態において、ワイパ、被覆部材などのような他の機構も含んでもよい。したがって、プラットフォーム９００は、媒体プラットフォームかつ保守管理プラットフォームの両方であるハイブリッドプラットフォームである。一実施形態において、印刷システムは、図２におけるプラットフォーム２０２Ａ〜Ｅのような媒体プラットフォームおよび保守管理プラットフォームに加えて、またはそれらの代わりに１つまたは複数のハイブリッドプラットフォームを有する。
【００４７】
図９は、システム２００に関する図２において上述したような第２のトラック２０８を含まない三次元物体印刷システム１０００の例示的な実施形態を示す。システム１０００は、ハイブリッドプラットフォーム１００２Ａ〜Ｄを含む。各ハイブリッドプラットフォーム１００２Ａ〜Ｄは、物体形成のための隣接領域１００４および保守管理動作に使用される隣接領域１００６を含むため、プラットフォーム１００２Ａ〜Ｄは、単一のトラック１００８上にあるままとすることができる。エジェクタヘッド１０１０を含む印刷ステーションが、トラック１００８の第１の部分１０１２の反対に位置付けられており、レセプタクル１０１４が、第１の部分１０１２から離間されている位置においてトラック１００８の反対に位置付けられている。いくつかの実施形態において、スイッチ１０１６は、プラットフォーム１００２Ａ〜Ｄのうちの１つが使用されていない期間の間にプラットフォーム１００２Ａ〜Ｄのうちの少なくとも１つが保持トラック１０１８上にあるままであることを可能にするために、保持トラック１０１８をトラック１００８に選択的に結合するように動作可能である。
【００４８】
開示されているシステムに使用されるプラットフォームは、上述したトレー、ワイパ、および被覆機構に加えて、またはそれらの代わりに、他の保守管理機構を含むことができる。たとえば、プラットフォームは、限定ではないが、汚染物を除去するためにエジェクタに対して空気を吹き込むように動作可能な送風機、エジェクタヘッドに近接して真空を生成するように動作可能な真空源、または、エジェクタヘッドに対して洗浄液を放出するように構成されている放出器のような、保守管理機構を含んでもよい。
【図１】
0006574400.tif 000002
【図２】
0006574400.tif 000003
【図３】
0006574400.tif 000004
【図４】
0006574400.tif 000005
【図５】
0006574400.tif 000006
【図６】
0006574400.tif 000007
【図７】
0006574400.tif 000008
【図８】
0006574400.tif 000009
【図９】
0006574400.tif 000010
【図１０】
0006574400.tif 000011
【図１１】
0006574400.tif 000012