(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元加工物（７０）を印刷するための積層造形システム（１０）であって、
前側ハウジング部（１４）及び後側ハウジング部（１６）を画成する移動ハウジング（１２）と、
ドラム外面（１９）を画成する、前記移動ハウジング内の感光体ドラム（１８）と、
感光体ドラム外面（１９）に静電荷を付与するために配置された、前記移動ハウジング内の帯電用電極（４０）と、
加工物（７０）に隣接する移動ハウジング（１２）の外側に配置された横固定プラットフォーム（７２）と、
感光体ドラム（１８）に１以上のレーザダイオード（５４）発光を選択的に加えながら、加工物（７０）のまわりを移動ハウジング（１２）を横行させて感光体ドラム外面（１９）の層定義部（５１）を露光させるためのコントローラ回路（５６）であって、それぞれ感光体ドラム（１８）の前及び後回転方向と同期してかつ対向して、前側帯電粉体ローラ（２０）及び後側帯電粉体ローラ（２２）を同時に反対方向に回転させ、それにより、感光体ドラム（１８）の層定義部（５１）に帯電粉体の現像された部分を提示し、続いて現像された部分を加工物（７０）に各印刷層（６６、６８）として転送する、コントローラ回路（５６）と、
各印刷層（６６、６８）が前記加工物（７０）上に移動された後に該各印刷層を融着させるために移動ハウジング（１２）内部に配置された前側マイクロ波エミッタ（５８）及び後側マイクロ波エミッタ（６０）と、
前記各印刷層（６６、６８）が前記加工物（７０）上に移動される前に前記加工物（７０）を予め加熱するための移動ハウジング（１２）内部に配置された前側誘導コイル（６２）及び後側誘導コイル（６４）と
を備え、
前記印刷層は金属印刷層であり、
前記横固定プラットフォーム（７２）が、１以上の帯電転送電極（７４）を備える
積層造形システム（１０）。
【請求項２】
前側ハウジング部（１４）が、
過剰な粉体を除去するために前側帯電粉体ローラ（２０）に隣接して配置され、前調整可能層切断ブレード（３２）を備えた前側粉体スキマー（３６）と、
１以上の固定ミラー（４６）、１以上の前側走査ミラー（４８）、及び感光体外面（１９）を放電するための１以上の前側放電灯（４２）と
を備えた、請求項１に記載の積層造形システム（１０）。
【請求項３】
後側ハウジング部（１６）が、
過剰な粉体を除去するために後側帯電粉体ローラ（２２）に隣接して配置された後側粉体スキマー（３８）を備え、後側粉体スキマー（３８）が、後調整可能層切断ブレード（３４）と、
１以上の側方セレクタミラー（５２）と、１以上の後走査ミラー（５０）と、感光体外面（１９）を放電するための１以上の後側放電灯（４４）とを備えた、請求項１又は２に記載の積層造形システム（１０）。
【請求項４】
前側マイクロ波エミッタ（５８）及び後側マイクロ波エミッタ（６０）が、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲内の周波数で動作する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の積層造形システム（１０）。
【請求項５】
金属印刷層（６６、６８）が、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、コバルト、クロム又はそれらの混合物の超合金を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の積層造形システム（１０）。
【請求項６】
加工物（７０）に隣接する移動ハウジング（１２）内の中央に配置され、ドラム外面（１９）を画成する感光体ドラム（１８）を更に備える、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の積層造形システム（１０）。
【請求項７】
感光体ドラム外面（１９）に静電荷を付与するために、移動ハウジング（１２）内の中央に配置された帯電用電極（４０）を更に備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の積層造形システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般に、３次元（３Ｄ）加工物ための積層造形システム及び方法に関する。具体的には、本開示は、金属構築材料を用いて、直接金属電子写真に基づくシステム（ＤＭＥ）及び／又はイオノグラフィに基づくシステムで３Ｄ加工物を構築するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形システムは、１以上の積層造形技術を用いて、３Ｄ加工物（例えば、ＡＭＦ及びＳＴＬ形式のファイル）のデジタル表現から３Ｄ加工物を作るために使用される。商業的に利用可能な積層造形技術の例には、押出に基づく技術、インク噴射、選択的レーザ焼結、粉体／結合剤噴射、電子ビーム溶解、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、及びステレオリソグラフィプロセスが含まれる。これらの技術のそれぞれについて、３Ｄ加工物のデジタル表現は、最初に複数の水平（Ｘ−Ｙ）層にスライスされる。スライスされた各層について、工具経路が生成され、工具経路は、所定の層を形成するために特定の積層造形システムに対する指示を提供する。
【０００３】
現用の粉体床ＤＭＬＭ機は限定、特に大型のスケーラブルなシステムの限定を伴い、制限には、速度、粉体堆積、閉じ込められた粉体、及び熱的応力が含まれるが、これに限定されない。速度の限定には、遅すぎるリコート及びレーザ走査時間が挙げられる。現用プロセスは、本質的にＸ−Ｙ空間で繰り返され、その後Ｚ空間で繰り返される１Ｄ（点溶融）である。一般的な層は、３００秒のレーザ時間とその後の１０秒のリコート時間を必要とする。構築立方体の全ての隅及び隙間は、構築中及び構築後に処理しなければならない大量の粉体電荷を必要とする粉体を充填しなければならないため、粉体体積の限定がある。大面積構築では、この粉体電荷は数千ポンドになる可能性もある。また、粉体を排出できないため閉じた体積が構築できないことによって閉じ込められた粉体の限定が生じる。粉体を排出させる現用の要件も設計の自由度を限定する。また現用のＤＭＬＭ機は、急速な構築材料の固化によって生じる大きな熱応力を加工物に与え、したがって、母材中に幾何学的歪み及び時には割れを生じる。さらに、プラットフォーム全体は、切断前に応力緩和しなければならないが、重い重量及び一般に利用できる炉のサイズ限定のために大きな加工物には困難である。
【０００４】
２次元（２Ｄ）印刷では、電子写真（つまりゼログラフィ）は、印刷用紙等の平面基板上に２Ｄ画像を作成するための一般に普及した技術である。電子写真システムは、光導電性材料層を塗布した導電性支持ドラムを含み、ここで、帯電し、その後、光導電層を光源によって像様露光することによって静電潜像が形成される。静電潜像は、次に現像ステーションに移動され、ここで光導電性絶縁体の帯電領域にトナーが塗布され、可視画像を形成する。形成されたトナー画像は、次に基板（例えば、印刷用紙）に転送され、熱又は圧力によって基板に固定される。
【０００５】
しかし、３Ｄ印刷の改良された印刷技術、特に金属構築材料を使用する技術への必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許９０２９０５８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、或いは説明から明らかになり、或いは本発明の実施を通して知ることができる。
【０００８】
積層造形システムは、一般に３次元加工物を印刷するために提供される。一実施形態では、積層造形システムは、前側ハウジング部及び後側ハウジング部を画成する移動ハウジングと、ドラム外面を画成する感光体ドラムと、感光体ドラム外面に静電荷を付与ために配置された帯電用電極と、加工物に隣接する移動ハウジングの外側に配置された横固定プラットフォームであって、１以上の帯電転送電極を備えた横固定プラットフォームを有する。感光体ドラムに１以上のレーザダイオード発光を選択的に加えながら、加工物のまわりを移動ハウジングを横行させて感光体ドラム外面の層定義部を露光させるためのコントローラ回路であって、それぞれ感光体ドラムの前及び後回転方向と同期してかつ対向して、前側帯電粉体ローラ及び後側帯電粉体ローラを同時に反対方向に回転させ、それにより、感光体ドラムの層定義部に帯電粉体の現像された部分を提示し、続いて現像された部分を加工物に各金属印刷層として転送する、コントローラ回路と、各金属印刷層を融着させるために移動ハウジング内部に配置された前側マイクロ波エミッタ及び後側マイクロ波エミッタと、加工物を加熱するための移動ハウジング内部に配置された前及び後側誘導コイルとを含む。
【０００９】
本発明のこれらの、並びに他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び添付の図面を参照すれば、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成しており、本発明の実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照している。
【図１】後方に移動するミラー付きＤＭＥ３Ｄプリンタの概略図である。
【図２】前方へ移動するミラー付きＤＭＥ３Ｄプリンタの概略図である。
【図３】発光ダイオードアレイを用いたＬＥＤアレイＤＭＥ３Ｄプリンタの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、その１以上の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字及び文字の符号を用いる。図面及び説明の同様の又は類似の符号は、本発明の同様の又は類似の部材を指すために用いている。
【００１２】
図面を参照すると、図１及び図２は、前側ハウジング部１４及び後側ハウジング部１６を画成している移動ハウジング１２を有する３次元加工物を印刷するための直接金属電子写真機（ＤＭＥ）の断面として示される積層造形システム１０の例示的な実施形態を示している。
【００１３】
図１及び図２の例示的な積層造形システム１０は、移動ハウジング１２内に配置されたドラム外面１９を有する感光体ドラム１８を含んでいる。感光体ドラム１８は、移動ハウジング１２内の中央に配置されるものとして示されているが、任意の適切な構成は、本明細書により利用することができる。
【００１４】
移動ハウジング１２は、感光体ドラム１８のドラム外面１９が、加工物７０の印刷面７１に対向するように、加工物７０に隣接して配置されている。一般に、加工物７０は金属等の導電性材料から構成され、電気的バイアスを可能にする。例えば、加工物７０は、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、コバルト、クロム又はそれらの混合物の超合金を含む金属合金で構成することができる。
【００１５】
帯電用電極４０は、積層造形プロセス時に、感光体ドラム１８の外面１９に静電荷を付与するために配置されている。加工物７０から感光体ドラム１８の反対側のハウジング１２内の中央に配置されるものとして示されているが、帯電用電極４０は、本開示によりハウジング１２内の任意の適切な場所に配置することができる。一般に、帯電用電極４０は、感光体ドラム１８及び／又は表面に静電荷を保持することが可能な任意の他の回転感光体ドラム又はベルトの外面１９に静電荷を照射する。したがって、印刷時に、感光体ドラム１８の外面１９は、帯電用電極４０によって回転後静電的に帯電される。一般に、感光体ドラム１８の外面１９全体を帯電するために、帯電用電極４０は、少なくとも感光体ドラム１８の長さと同じ長さを有している。一実施形態では、帯電用電極４０は、表面に静電荷を照射するために感光体ドラム１８の軸線に平行に配置されたコロナワイヤである。このプロセスは、光が存在しない状態で動作させることができる（すなわち、ハウジング１２内で照射せずに）ことに留意されたい。
【００１６】
前の層によって残された全ての残留電荷を除去するために、感光体ドラム１８にさらにＡＣバイアスが印加される。感光体ドラム１８は、さらに帯電用電極４０から印加されたＤＣバイアスをドラム表面１９に有し、均一な負電位を確保することができる。
【００１７】
感光体ドラム外面１９は、下にあるアルミニウム基板上に形成された、最も外側から内側に、電荷輸送層（ＣＴＬ）と、電荷発生層（ＣＧＬ）と、バリア又は酸化層とを含む３つの層を有する光導電層でのシリコンコーティングを有することができる。ＣＴＬは、厚さ約２０ミクロンの透明な層であり、ＣＧＬへ光が通ることを可能にし、感光体ドラム外面１９への電荷の受容を制御する。ＣＧＬは約０．１・１ミクロンの厚さであり、イオンの流れが可能になる。バリア層は光導電層をアルミニウム基板に結合する。
【００１８】
横固定プラットフォーム７２は、加工物７０に隣接する移動ハウジング１２の外側に配置され、横固定プラットフォーム７２と電気通信する１以上の帯電転送電極７４を有することができる。感光体ドラム１８が、プラットフォーム７２の背面側の転送電極７４によって正に帯電された加工物７０近傍を通過すると、感光体ドラム１８から粉体粒子が加工物７０に引っ張られ、外面１９上のパターンにしたがって印刷層６６及び６８を形成する。
【００１９】
コントローラ回路５６は、例示的な実施例の複数の動作を実行する。コントローラ回路５６は、印刷ファイルから（例えば、ユーザのコンピュータ及び／又は他のコントローラから）のデータストリームにしたがって、加工物７０のまわりを移動ハウジング１２を横行させて、ＤＭＥ１０を位置付ける動作指令を与えることができる。感光体ドラム１８が、対向する前及び後回転方向に回転する間、コントローラ回路５６はさらに、感光体ドラム１８に１以上のレーザダイオード５４発光を選択的に反射させて、外面１９の層定義部５１を露光させることができる。レーザダイオード５４は、レンズ及びミラーのシステムを介してレーザ光５５を感光体ドラム１８に向ける回転多面走査ミラー４８及び５０に向けることができる。感光体ドラム１８はスイープ中に回転し続け、スイープ角は、この動きを補償する。構築層断面に対応しない領域において、コントローラ回路５６からのモデルデータのストリームは、レーザをオン及びオフして、感光体ドラム１８表面１９を選択的に照射する。光反応性表面１９とレーザ５５放射との相互作用によって、ドラムの局所的な光導電性が可能になり、構築層への粉体の転送が望まれない領域の表面静電放電が可能になる。このプロセスは、構築断面に対応する領域においてドラム表面１９の静電荷を保持し、そのため、次に、構築層６８として加工物７０に塗布するための粉体を引き上げ、ドラム表面１９に転送するために使用できる。
【００２０】
図３に示すように、露光は、また、感光体ドラム１８の幅にわたる前側発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ７６及び後側発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ７８を用いて実行でき、各アレイは、コントローラ回路５６によって制御される。
【００２１】
コントローラ回路５６はさらに、それぞれ感光体ドラム１８の前及び後回転方向と同期してかつ対向して、前側帯電粉体ローラ２０及び後側帯電粉体ローラ２２を同時に反対方向に回転させ、それにより、感光体ドラム１８の層定義部に帯電粉体の現像された部分を提示し、続いて現像された部分を各金属印刷層６６及び６８として加工物７０に転送する。層定義部を備えた感光体ドラム外面１９は、感光体ドラム１８の回転方向に応じて、前側粉体供給２８及び後側粉体供給３０からの粉体粒子に露出される。粉体粒子は、負電荷が与えられ、感光体ドラム層定義部、すなわちレーザにより接触された領域に静電吸着される。同じ電荷は反発するため、負に帯電した粉体は、負電荷が残留するドラムに付着しない。前側粉体ローラ２０及び後側粉体ローラ２２は、さらに感光体ドラム外面１９にＤＣバイアスを印加して均一な負電位を確保することができる。
【００２２】
前粉体カートリッジ２８及び後粉体カートリッジ３０は、同じ組成物の金属印刷層６６及び６８の形成及び堆積のために、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、コバルト、クロム又はそれらの混合物の超合金のような金属材料を含むことができる。
【００２３】
コントローラ回路５６は、さらに移動ハウジング１２の内部に配置された前側マイクロ波エミッタ５８及び後側マイクロ波エミッタ６０の融着動作を制御し、それぞれの金属印刷層６６及び６８を加工物７０に融着することができる。さらに、コントローラ回路５６は、移動ハウジング内部に配置された前側誘導コイル６２及び後側誘導コイル６４の動作を制御し、熱放射を用いて加工物を加熱することができるが、任意の適切な熱供給を利用することができる。移動ハウジング１２の前方向運動（図２参照）の間、前側マイクロ波エミッタ５８及び／又は前側誘導コイル６２は、現像された層定義部を転送するための面を準備するために加工物７０を予め加熱し、割れや熱歪みの傾向を減らすために動作し、一方、後側マイクロ波エミッタ６０及び／又は後側誘導コイル６４は、現在の現像された層定義部を加工物７０に結合するために焼結する。移動ハウジング１２の後方向運動（図１参照）の間、マイクロ波エミッタ及び誘導コイルの前融着動作と後融着動作が逆になる。前側マイクロ波エミッタ５８及び後側マイクロ波エミッタ６０は、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの周波数、又は粉体及び／又は加工物７０を結合させるのに適した任意の周波数で動作することができる。すなわち、マイクロ波エミッタ５８及び６０は、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの波長を有する電磁放射を放出することができる。
【００２４】
コントローラ回路５６は、実行された場合、コンピュータロジックを用いて制御信号の受信、送信及び／又は実行などの様々な異なる機能を行うようにコントローラ回路５６を構成する適切なコンピュータ可読命令を含むことができる。
【００２５】
コンピュータは、一般に、プロセッサ及びメモリを含む。プロセッサは、任意の公知の処理装置であってもよい。メモリは、任意の適切なコンピュータ可読媒体であってもよく、それは、これらに限らないが、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、又は他のメモリデバイスを含む。メモリは、プロセッサにより実行することができる命令を含む、プロセッサによりアクセス可能な情報を格納する。命令は、プロセッサによって実行された場合にプロセッサに所望の機能を提供させる命令の任意のセットであってもよい。例えば、命令は、コンピュータ可読形式で表現されたソフトウェア命令であってもよい。ソフトウェアを使用する場合、任意の適切なプログラミング言語、スクリプト言語、又は他のタイプの言語もしくは言語の組合せは、本明細書に含まれる教示を実施するために使用することができる。或いは、命令は、ハードワイヤードロジック、又はこれに限定されないが特定用途向け回路を含む他の回路によって実施することができる。
【００２６】
メモリは、さらにプロセッサにより読み出され、操作され、又は格納され得るデータを含むことができる。例えば、ＤＭＥ１０層定義部を受信した後、メモリは、情報を格納することができる。さらに、メモリは、様々な他のソースのためのパラメータを格納することができる。
【００２７】
コンピュータデバイスは、ネットワーク上の情報にアクセスするためのネットワークインターフェースを含むことができる。ネットワークは、Ｗｉ−Ｆｉネットワーク、ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット、セルラネットワーク、及び／又は他の適切なネットワーク等のネットワークの組合せを含むことができ、任意の数の有線又は無線の通信リンクを含むことができる。例えば、コンピュータデバイスは、ＤＭＥ１０と有線又は無線ネットワークを介して通信することができる。
【００２８】
ＤＭＥ１０積層造形システムのクリーニング動作は、感光体ドラム１８から過剰な粉体を除去するために前側帯電粉体ローラ２０及び後側帯電粉体ローラ２２に隣接して配置された前側粉体スキマー３６及び後側粉体スキマー３８を含むことができる。前側粉体スキマー３６及び後側粉体スキマー３８は、さらに前調整可能層切断ブレード３２及び後調整可能層切断ブレード３４を含むことができる。層が完了すると、電気的に中性の調整可能層切断ブレード３２及び３４は、感光体ドラム１８から過剰な粉体を除去し、粉体を各粉体カートリッジ２８及び３０に戻して堆積させる。後の層を印刷するために、横固定プラットフォーム７２は、調整可能層切断ブレード３２及び３４に設定された層厚ブレード設定によって降下し、移動印刷ヘッドハウジング１２は、次の層のために反対方向に横行し始める。加工物が完了するまでこの動作を繰り返す。
【００２９】
ＤＭＥ１０前側ハウジング部１４の付加構造は、レーザ光を反射するための１以上の固定ミラー４６及び１以上の前側走査ミラー４８と、感光体ドラム外面１９を放電するための１以上の前側放電灯４２とを含むことができる。ＤＭＥ１０後側ハウジング部１６の付加構造は、レーザ光を反射するための１以上の側方セレクタミラー５２及び１以上の後走査ミラー５０と、感光体ドラム外面１９を放電するための１以上の後側放電灯４４を含むことができる。
【００３０】
ＤＭＥ１０積層造形システムは、機能に影響を与えずに任意の長さに適し、複数の印刷ヘッドを単一の移動ハウジング１２内に設置することができる。複数の移動ハウジング１２は、単一の加工物７０上の同一部分を構築するために使用することができる。
【００３１】
ＤＭＥ１０積層造形システムは、加工物を構築するのに必要な構築材料の量及び層のみを、直接加工物の上に無駄を最小にして堆積する。すなわち、ＤＭＥ１０積層造形システムを利用して印刷した後、印刷面から除去する過剰な粉体はほとんど又は全くなく、加工物の後処理はごくわずかである。
【００３２】
ＤＭＥ１０積層造形システムは、また、層毎の加熱プロセスにより熱応力を低減及び／又は除去し、２次元（２Ｄ線融着）で印刷する。したがって、ＤＭＥ１０積層造形システムを用いる印刷後に、加工物での応力を除去する熱サイクルの必要がない。
【００３３】
一実施形態では、３次元加工物を印刷する方法は、回転感光体ドラムの外面を静電荷で帯電させ、回転感光体ドラム表面の外面の一部の静電荷を中和し、中和部分に対応する層定義部を形成し、次に、その中和部分に対応する回転感光体ドラムの外面に、複数の帯電金属粉体粒子を転送し、回転感光体ドラムの外面から帯電金属粉体粒子を加工物に転送して金属印刷層を形成することを含む。本方法は、帯電固定プラットフォーム上に配置された金属加工物を使用することができ、ここで回転感光体ドラムは加工物上を転がり、回転感光体ドラムの外面から帯電金属粉体粒子を加工物に転送する。さらに、本方法は、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの波長を有する電磁放射を用いて金属印刷層を加工物に融着することを含むことができる。印刷法は、さらに、回転感光体ドラムの外面から帯電金属粉体粒子を加工物に転送することに先立って、例えば熱放射を用いて、加工物を予め加熱することができる。
【００３４】
一実施形態では、印刷方法は、１以上のレーザ光を用いて、回転感光体ドラム外面を層定義部に露光することにより静電荷を中和することができる。層定義部は、コントローラ回路によって提供することができる。帯電金属粉体粒子は、その後１以上の帯電粉体ローラから感光体ドラムの外面に渡すことができる。次に、感光体ドラムの表面に帯電金属粉体粒子を渡した後、過剰な粉体は、１以上の電気的に中性の調節可能な粉体スキマーブレードを用いて感光体ドラムの外面から除去することができ、その後１以上の帯電粉体ローラに過剰な粉体を戻して堆積させる。そして、１以上の放電灯を用いて残留電荷を感光体ドラム外面から放電することができ、その後感光体ドラムの外面を再帯電させる。
【００３５】
３次元加工物を印刷するための方法が一般的にさらに提供され、固定プラットフォーム上に金属加工物を配置し、プラットフォームを帯電させ、金属加工物を予じめ加熱し、回転感光体ドラムを予め加熱した金属加工物を横切って回転させて、複数の帯電金属粉体粒子を回転感光体ドラムの外面から加工物の外面に転送して金属印刷層を形成し、金属印刷層を加工物に融着させることを含む。本方法では、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの波長を有する電磁放射を用いて金属印刷層を加工物に融着し、加工物は、熱放射を用いて予め加熱することができる。さらに、本方法は、回転感光体ドラムの外面を静電荷で帯電させ、回転感光体ドラム表面の外面の一部の静電荷を中和し、中和部分に対応する層定義部を形成し、帯電金属粉体粒子が、中和部分に対応する回転感光体ドラムの外面に配置されるように、層定義部を帯電金属粉体粒子で現像することを含むことができる。静電荷は、１以上のレーザ光を用いて、回転感光体ドラム外面を層定義部に露光することにより中和することができる。層定義部は、コントローラ回路によって提供することができる。
【００３６】
方法の一実施形態では、帯電金属粉体粒子は、１以上の帯電粉体ローラから感光体ドラムの外面に渡すことができる。感光体ドラムの表面に帯電金属粉体粒子を渡した後、過剰な粉体は、１以上の電気的に中性の調節可能な粉体スキマーブレードを用いて感光体ドラムの外面から除去することができ、その後１以上の帯電粉体ローラに過剰な粉体を戻して堆積させる。
【００３７】
かかる実施形態では、回転感光体ドラムが予め加熱した金属加工物の端から端まで第１方向に回転し、次に回転感光体ドラムが予め加熱した金属加工物を横切って第２方向に回転し、第２の複数の帯電金属粉体粒子を回転感光体ドラムの外面から加工物の外面に転送して第２の金属印刷層を形成し、第２の金属印刷層は加工物に融着される。
【００３８】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、又は、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
３次元加工物（７０）を印刷するための積層造形システム（１０）であって、
前側ハウジング部（１４）及び後側ハウジング部（１６）を画成する移動ハウジング（１２）と、
ドラム外面（１９）を画成する感光体ドラム（１８）と、
感光体ドラム外面（１９）に静電荷を付与するために配置された帯電用電極（４０）と、
加工物（７０）に隣接する移動ハウジング（１２）の外側に配置された横固定プラットフォーム（７２）であって、１以上の帯電転送電極（７４）を備えた、横固定プラットフォーム（７２）と、
感光体ドラム（１８）に１以上のレーザダイオード（５４）発光を選択的に加えながら、加工物（７０）のまわりを移動ハウジング（１２）を横行させて感光体ドラム外面（１９）の層定義部（５１）を露光させるためのコントローラ回路（５６）であって、それぞれ感光体ドラム（１８）の前及び後回転方向と同期してかつ対向して、前側帯電粉体ローラ（２０）及び後側帯電粉体ローラ（２２）を同時に反対方向に回転させ、それにより、感光体ドラム（１８）の層定義部（５１）に帯電粉体の現像された部分を提示し、続いて現像された部分を加工物（７０）に各金属印刷層（６６、６８）として転送する、コントローラ回路（５６）と、
各金属印刷層（６６、６８）を融着させるために移動ハウジング（１２）内部に配置された前側マイクロ波エミッタ（５８）及び後側マイクロ波エミッタ（６０）と、
加工物（７０）を加熱するための移動ハウジング（１２）内部に配置された前側誘導コイル（６２）及び後側誘導コイル（６４）とを備えた、積層造形システム（１０）。
［実施態様２］
前側ハウジング部（１４）が、過剰な粉体を除去するために前側帯電粉体ローラ（２０）に隣接して配置された前側粉体スキマー（３６）を備えた、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様３］
前側粉体スキマー（３６）が前調整可能層切断ブレード（３２）を備えた、実施態様２に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様４］
前側ハウジング部（１４）が１以上の固定ミラー（４６）及び１以上の前側走査ミラー（４８）を備えた、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様５］
前側ハウジング部（１４）が、感光体外面（１９）を放電するための１以上の前側放電灯（４２）を備えた、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様６］
後側ハウジング部（１６）が、過剰な粉体を除去するために後側帯電粉体ローラ（２２）に隣接して配置された後側粉体スキマー（３８）を備えた、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様７］
後側粉体スキマー（３８）が後調整可能層切断ブレード（３４）を備えた、実施態様６に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様８］
後側ハウジング部（１６）が１以上の側方セレクタミラー（４６）及び１以上の後走査ミラー（４８）を備えた、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様９］
後側ハウジング部（１６）が、感光体外面（１９）を放電するための１以上の後側放電灯（４４）を備えた、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１０］
前側マイクロ波エミッタ（５８）及び後側マイクロ波エミッタ（６０）が、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲内の周波数で動作する、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１１］
金属印刷層（６６、６８）が、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、コバルト、クロム又はそれらの混合物の超合金を含む、実施態様１に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１２］
３次元加工物（７０）を印刷するための積層造形システム（１０）であって、
前側ハウジング部（１４）及び後側ハウジング部（１６）を画成する移動ハウジング（１２）と、
加工物（７０）に隣接する移動ハウジング（１２）内の中央に配置され、ドラム外面（１９）を画成する感光体ドラム（１８）と、
感光体ドラム外面（１９）に静電荷を付与するために、移動ハウジング（１２）内の中央に配置された帯電用電極（４０）と、
加工物（７０）に隣接する移動ハウジング（１２）の外側に配置された横固定プラットフォーム（７２）であって、１以上の帯電転送電極（７４）を備えた、横固定プラットフォーム（７２）と、
感光体ドラム（１８）が対向する前及び後回転方向に回転する間、感光体ドラム（１８）にレーザダイオードアレイ（７６、７８）中の１以上のレーザダイオード（５４）を選択的に発光させて照射させながら、加工物（７０）のまわりを移動ハウジング（１２）を横行させて感光体ドラム外面（１９）の層定義部（５１）を露光させるためのコントローラ回路（５６）であって、それぞれ感光体ドラム（１８）の前及び後回転方向と同期してかつ対向して、前側帯電粉体ローラ（２０）及び後側帯電粉体ローラ（２２）を同時に反対方向に回転させ、それにより、感光体ドラム（１８）の層定義部（５１）に帯電粉体の現像された部分を生成し、続いて現像された部分を加工物（７０）に各印刷層（６６、６８）として転送する、コントローラ回路（５６）と、
各印刷層（６６、６８）を融着させるための移動ハウジング（１２）内部に配置された前及び後側マイクロ波エミッタ（６０）と、
加工物（７０）を加熱するための移動ハウジング（１２）内部に配置された前側誘導コイル（６２）及び後側誘導コイル（６４）とを備えた、積層造形システム（１０）。
［実施態様１３］
前側ハウジング部（１４）が、過剰な粉体を除去するために前側帯電粉体ローラ（２０）に隣接して配置された前側粉体スキマー（３６）を備えた、実施態様１２に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１４］
前側粉体スキマー（３６）が前調整可能層切断ブレード（３２）を備えた、実施態様１３に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１５］
前側ハウジング部（１４）が、感光体外面を放電するための１以上の前側放電灯（４２）を備えた、実施態様１２に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１６］
後側ハウジング部（１６）が、過剰な粉体を除去するために後側帯電粉体ローラ（２２）に隣接して配置された後側粉体スキマー（３８）を備え、後側粉体スキマー（３８）が後調整可能層切断ブレード（３４）を備えた、実施態様１２に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１７］
後側ハウジング部（１６）が、感光体外面を放電するための１以上の後側放電灯（４４）を備えた、実施態様１２に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１８］
前側マイクロ波エミッタ（５８）及び後側マイクロ波エミッタ（６０）が、約１００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲内の周波数で動作する、実施態様１２に記載の積層造形システム（１０）。
［実施態様１９］
金属印刷層（６６、６８）が、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、コバルト、クロム又はそれらの混合物の超合金を含む、実施態様１２に記載の積層造形システム（１０）。
【符号の説明】
【００３９】
１０  直接金属電子写真機
１２  移動ハウジング
１４  前側ハウジング部
１６  後側ハウジング部
１８  感光体ドラム
１９  ドラム外面
２０  前側粉体ローラ
２２  後側粉体ローラ
２４  前側粉体供給
２６  後側粉体供給
２８  前側帯電粉体カートリッジ
３０  後側帯電粉体カートリッジ
３２  前側切断ブレード
３４  後側切断ブレード
３６  前側粉体スキマー
３８  後側粉体スキマー
４０  帯電用電極
４２  前側放電灯
４４  後側放電灯
４６  固定ミラー
４８  前側走査ミラー
５０  後走査ミラー
５２  側方セレクタミラー
５４  レーザダイオード
５６  コントローラ回路
５８  前側マイクロ波エミッタ
６０  後側マイクロ波エミッタ
６２  前側誘導コイル
６４  後側誘導コイル
６６  前側印刷層
６８  後側印刷層
７０  加工物
７２  固定プラットフォーム
７４  帯電転送電極
７６  前側発光ダイオードアレイ
７８  後側発光ダイオードアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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