(57)【要約】  ３Ｄプリンタ用のプリンタヘッド５０１であって、ｎ≧２であるｎ個の分配要素５１０と、組み合わせチャンバ５２０と、プリンタノズル５０２とを備え、組み合わせチャンバ５２０が、分配要素５１０の下流かつプリンタノズル５０２の上流に構成されており、各分配要素５１０が、入口５１２と、組み合わせチャンバ５２０への複数のｋ個の出口５１３とを有する、貫流チャンバ５１１を含み、ｋ≧４であり、分配要素５１０の複数の出口５１３が、別の分配要素５１０の出口５１３を最も近い隣接物として有するように、分配要素５１０の出口５１３が構成されている、プリンタヘッド５０１。
2021515721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出ベースの３Ｄプリンタ用のプリンタヘッドであって、ｎ≧２であるｎ個の分配要素と、組み合わせチャンバと、プリンタノズルとを備え、前記組み合わせチャンバが、前記分配要素の下流かつ前記プリンタノズルの上流に構成されており、各分配要素が、３Ｄ印刷可能材料用の入口と、前記組み合わせチャンバへの複数のｋ個の出口とを有する、貫流チャンバを含み、ｋ≧４であり、各分配要素が、前記複数のｋ個の出口によって前記３Ｄ印刷可能材料を分配するように配置されており、分配要素の複数の出口が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有するように、前記分配要素の前記出口が構成されている、プリンタヘッド。
【請求項２】
前記ｎ個の分配要素の前記出口が、出口領域にわたって規則的に分布されて構成されており、前記出口領域が、前記組み合わせチャンバの少なくとも一部の上流に構成されており、分配要素の出口の総数の少なくとも９０％が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有する、請求項１に記載のプリンタヘッド。
【請求項３】
前記ｎ個の分配要素の前記出口が、円、楕円、又は多角形の形状の出口領域によって画定されている表面の外縁の周りに規則的に分布されて構成されている、請求項１又は２のいずれか一項に記載のプリンタヘッド。
【請求項４】
楕円形状の前記出口領域の間又は上流に構成されている底面と、前記ノズルに向けられている頂点とを有する、円錐形状要素を更に備え、前記出口及び前記プリンタノズルのうちの１つ以上が、最大２ｍｍの円相当径を有する、請求項３に記載のプリンタヘッド。
【請求項５】
前記組み合わせチャンバが、前記プリンタノズルの円相当径よりも大きい平均円相当径を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプリンタヘッド。
【請求項６】
前記プリンタノズルが、最大２００μｍ＊ｎ＊ｋの円相当径を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリンタヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプリンタヘッドと、前記プリンタヘッドに３Ｄ印刷可能材料を供給するように構成されている３Ｄ印刷可能材料供給デバイスとを備える、押出ベースの３Ｄプリンタ。
【請求項８】
前記３Ｄ印刷可能材料供給デバイスが、ｎ個の３Ｄ印刷可能材料を、それぞれ、前記ｎ個の分配要素に供給するように構成されている、請求項７に記載の押出ベースの３Ｄプリンタ。
【請求項９】
少なくとも２つのプリンタヘッドを備え、第１のプリンタヘッドの前記プリンタノズルが、第２のプリンタヘッドの分配要素の前記入口の上流に構成されている、請求項７又は８のいずれか一項に記載の押出ベースの３Ｄプリンタ。
【請求項１０】
３Ｄ物品を３Ｄ印刷するための方法であって、前記方法は、３Ｄ印刷された材料を含む前記３Ｄ物品を供給するために、ｍ≧２であるｍ個の３Ｄ印刷可能材料を堆積させるステップを含み、前記方法は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプリンタヘッドの少なくともｍ個の分配要素に、前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料を供給するステップと、前記３Ｄ印刷された材料を堆積させるステップとを含む、方法。
【請求項１１】
前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料が、異なる熱可塑性材料を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料が、異なる色を有する３Ｄ印刷可能材料である、請求項１０又は１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記３Ｄ印刷された材料が、前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料に由来する複数のドメインを含み、前記方法は、前記ドメインの寸法を、最大１２０μｍである最大幅を有するように制御するステップを含む、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
３Ｄ印刷された材料の層を備える３Ｄ物品であって、前記層が、第１の熱可塑性材料及び第２の熱可塑性材料を含み、前記第２の熱可塑性材料が、前記第１の熱可塑性材料とは異なり、各層において、前記第１の熱可塑性材料及び前記第２の熱可塑性材料が、前記層の長手方向軸線の周りのドメインに交互に配置されており、前記ドメインが、前記層の外表面において、２００μｍ以下の最大幅を有する、３Ｄ物品。
【請求項１５】
前記第１の熱可塑性材料と前記第２の熱可塑性材料とが異なる色を有し、前記ドメインが、前記層の外表面において、１２０μｍ以下の最大幅を有する、請求項１４に記載の３Ｄ物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄプリンタ用の、特にＦＤＭ３Ｄプリンタ用の、プリンタヘッドに関する。また更には、本発明はまた、そのようなプリンタヘッドを備える、３Ｄプリンタにも関する。本発明は、３Ｄ（印刷された）物品を製造するための方法に関する。本発明はまた、そのような方法で得ることが可能な、３Ｄ（印刷された）物品にも関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のタイプの材料分配システムが、当該技術分野において既知である。米国特許出願公開第２０１５／００９３４６５号は、例えば、材料を堆積させるための押出機を備える材料堆積システムを説明しており、押出機は、２つ以上の材料入口ポート、混合チャンバ、及び出口オリフィスを含み、コントローラが押出機と結合されており、コントローラは、出口オリフィスから流れる前に混合チャンバ内で混合されることになる堆積材料の送出量を、動的に変化させるよう構成及び配置されており、コントローラは、出口オリフィスから流れる材料の所望の体積流量と混合比とを組み合わせて、堆積材料の送出量を指定する。
【０００３】
国際公開第２０１４／１５１８０９号は、供給源から３つ以上の着色材料が供給される押出機構成を有する、製造デバイスを開示している。押出機構成は、チャンバとノズルとを有する印刷ツールヘッドを有する。押出機構成は、別個の溶融着色プラスチックフィラメント材料を、狭い溶融チャンバ内でブレンドして、当該混合物を、印刷ツールヘッド内のより小さい孔を介して押し出すことによって動作する。チャンバ内の材料がノズルに押し込まれると、着色フィラメントは、印刷されている物体上にノズルの外側で最終的に堆積されるまで、チャネル内の抵抗を介して所望の色へと更に混合される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今後１０〜２０年以内に、デジタルファブリケーションは、グローバル製造業の性質を、ますます変貌させていくであろう。デジタルファブリケーションの諸態様のうちの１つは、３Ｄ印刷である。現在、セラミックス、金属、及びポリマーなどの様々な材料を使用して、３Ｄ印刷された様々な物体を製造するために、多種多様な技術が開発されている。３Ｄ印刷はまた、金型を製造する際にも使用されることができ、金型は、その後、物体を複製するために使用されることができる。
【０００５】
金型を作製する目的のために、ポリジェット技術の使用が提案されてきた。この技術は光重合性材料の層ごとの堆積を利用しており、光重合性材料は各堆積の後に硬化されて、固体構造体を形成する。この技術は、平滑な表面を作り出すが、光硬化性材料は、さほど安定したものではなく、それらはまた、射出成形用途に関して有用となる熱伝導率も、比較的低い。
【０００６】
最も広く使用される付加製造技術は、熱溶解積層法（Fused Deposition Modeling；ＦＤＭ）として知られているプロセスである。熱溶解積層法（ＦＤＭ）は、モデリング、プロトタイピング、及び生産の用途に関して一般に使用される、押出ベースの付加製造技術である。ＦＤＭは、材料を層状に配置することによる「付加」原理に基づいて機能するものであり、プラスチックフィラメント又は金属ワイヤが、コイルから巻き出され、部品を製造するための材料を供給する。場合により、（例えば、熱可塑性樹脂に関しては）フィラメントは、配置される前に、融解されて押し出される。ＦＤＭは、高速プロトタイピング技術である。ＦＤＭの他の表現は「融合フィラメント加工」（Fused Filament Fabrication；ＦＦＦ）又は「フィラメント３Ｄ印刷」（Filament 3D Printing；ＦＤＰ）であり、これらはＦＤＭと等しいものと見なされる。一般に、ＦＤＭプリンタは、熱可塑性フィラメントを使用するものであり、熱可塑性フィラメントは、融点まで加熱され、次いで、一層ずつ（又は、実際には、フィラメントが次々に）押し出されて、三次元の物体を作り出す。ＦＤＭプリンタは、比較的高速で、低コストであり、複雑な３Ｄ物体を印刷するために使用されることができる。そのようなプリンタは、様々なポリマーを使用して様々な形状を印刷する際に使用される。当該技術はまた、ＬＥＤ照明器具及び照明ソリューションの製造において、更に開発されつつある。
【０００７】
ＦＤＭは、スポット及びダウンライト並びに装飾用ランプシェードなどの、様々なタイプの照明器具を製造するために使用されることができる点が実証されている。いくつかの用途では、色変化などの効果を生じさせることもまた興味深いが、透過の勾配を誘導することもまた興味深い場合もある。また、異なる特性（色、散乱）を有する多くのフィラメントをストックとして有することを必要とせずに、任意の色、散乱特性を、印刷物中に均一に誘導することが望ましい場合もある。更には、磁気的、電気的、機械的特性（弾性率、強度など）、熱伝導率、膨張係数、赤外線及び紫外線などの他の光学特性などの、３Ｄ印刷された材料の物理的特性及び／又は化学的特性を変化させることが望ましい場合がある。ポリマーとの分子レベルでの混合は、極めて困難であるか、又は不可能であるとさえ思われ、ＦＤＭプリンタにおいては実現することが困難な、厳密な能動的混合を少なくとも伴うであろう。そのような変化は、同じ３Ｄ印刷された物品内に存在してもよいが、また、（同じ３Ｄプリンタで印刷された）異なる物品間においても存在してもよい。
【０００８】
それゆえ、本発明の一態様は、好ましくは上述の欠点の１つ以上を更に少なくとも部分的に取り除く、代替的な３Ｄプリンタヘッド、代替的な３Ｄプリンタ、代替的な３Ｄ印刷方法、及び／又は代替的な３Ｄ（印刷された）物品を提供することである。本発明は、従来技術の欠点のうちの少なくとも１つを克服若しくは改善すること、又は有用な代替物を提供することを、目的として有してもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ここで、本発明者らは、混合が本質的に分子レベルではない混合方策を提案するものであるが、（異なる）３Ｄ印刷された材料が、体積内に分布されているが表面上にもまた分布されている、小さい領域内に配置されてもよい。例えば、種々の色が使用される場合、このことは、観察者が平均的な効果（色）を視認するようなものであってもよい。この目的のために、本明細書では、マルチチャネル混合ヘッドを使用することが提案される。実施形態では、ヘッドは、それ自体の入口を有する２つ（以上）の領域で作製されている。これらの領域から、材料が、チャネルを介して「シャワーヘッド」に案内され、そこで、２つ（以上）の（異なる）材料が、実施形態では（空間的に）交互方式で、「シャワーヘッド」の開口部から出て行く。シャワーヘッドから、材料は、特にシャワーヘッドよりも小さい直径を有する、単一の出口管内に押し込まれることにより、ＦＤＭ機器内で印刷されることになる領域のサイズを縮小する。とりわけ、シャワーヘッドは、（光）透明材料に関して、半透明材料に関して、及び、有色の光非透明材料に関してもまた、良好な結果を与えるように思われる。本明細書ではまた、シャワーヘッドの変形形態も提案される。
【００１０】
それゆえ、第１の態様では、本発明は、押出ベースの３Ｄプリンタ用のプリンタヘッドであって、特にｎ≧２である、ｎ個の分配要素と、組み合わせチャンバと、プリンタノズルとを備え、組み合わせチャンバが、分配要素の下流かつプリンタノズルの上流に構成されており、各分配要素が、３Ｄ印刷可能材料（３Ｄ印刷可能材料のフィラメントなど）用の入口と、組み合わせチャンバへのｋ個の数の出口、特に複数のｋ個の出口とを有する、貫流チャンバを含み、ｋ≧１、特にｋ≧２、更により特定的には≧４であり、各分配要素が、複数のｋ個の出口によって３Ｄ印刷可能材料を分配するように配置されており、特定の実施形態では、分配要素の複数の出口が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有するように、分配要素の出口が構成されている、プリンタヘッドを提供する。このことは、いくつかの出口がまた、同じ分配要素の出口を、（他の）最も近い隣接物として有してもよいことを排除するものではない。
【００１１】
そのようなプリンタヘッドの場合、光学特性（屈折率、色、散乱、（紫外線、可視線、及び赤外線放射に対する）透過）、磁気的、電気的、機械的特性（弾性率、強度など）、熱伝導率、膨張係数などの、異なる特性を有する３Ｄ印刷可能材料などの、異なる印刷可能材料を組み合わせることが可能である。
【００１２】
反射色が組み合わされることを必要とする場合、混合（の最終結果）は、３Ｄ印刷された製品から３０ｃｍの距離などで、人間の眼の解像度を下回るスケールであることが望ましいと思われ、これは約１００μｍである。上記で言及された他の材料に関しては（すなわち、他の特性に関しては）、及び／又は、観察が、より大きい距離におけるものである場合、ドメインサイズは、より大きくてもよい。
【００１３】
本発明は特に、異なる光学効果をもたらす表面特性を有するドメインをもたらす、（３Ｄ印刷された）材料の適用に関連し得る。このことは、例えば、異なる反射色を有する異なる（３Ｄ印刷された）材料に適用されてもよいが、このことはまた、同じ光に対して異なる反射率を有する異なる（３Ｄ印刷された）材料、又は異なる表面粗さを有する異なる（３Ｄ印刷された）材料にも関連し得る。理解されるように、語句「（３Ｄ印刷された）材料の適用」及び同様の語句は、これらの（３Ｄ印刷された）材料を提供するために（３Ｄ印刷可能）材料が堆積されていることを意味する。本明細書では、用語「反射色」及び同様の用語は、特に、反射によって定義される色を有する材料に言及するものであり、当該材料は、本質的に透過性ではない。反射色を有する材料の一例は、着色塗料であってもよく、透過性の色の一例は、着色ガラス窓である。
【００１４】
それゆえ、そのような距離で混合層を観察するためには、印刷された物品内の印刷された層内の領域は、人間の眼の解像度を下回るべきである。従来技術の方法の場合、材料の分布は、良好ではなく、及び／又は制御されておらず、及び／又は印刷方向に依存するものと思われる。本発明のプリンタヘッドの場合、これらの効果のうちの１つ以上が回避されることができる。更には、異なる３Ｄ印刷可能材料間での色の差異、又は光学特性における他の差異は、本質的に視認不可能であり得る。例えば、このことは、或る色から他の色へ、又は或る光学特性から別の光学特性へ（例えば、光吸収性から光反射性へ）などの、本質的に無段階の変化を可能にし得る。代替的に、又は追加的に、例えば所望の色及び／又は所望の（光学）特性を有する、極めて正確な材料の組み合わせが提供されてもよく、その場合、これらの全ての色をストックとして有することは必要とされないが、これは、それらの色が減法混色によって提供されてもよいためである。このことはまた、プリンタヘッド内で組み合わされてもよい、他の関連特性を有する材料にも適用され得る。全ての中間的な組み合わせをストックとして有する必要性が解消されるが、これは、プリンタヘッドを使用して、中間的な組み合わせが、比較的広範囲の種々の組み合わせ範囲にわたって組み合わされてもよいためである。
【００１５】
しかしながら、上述のように、プリンタヘッドはまた、（種々の３Ｄ印刷可能材料の、またそれゆえ、結果的に得られる３Ｄ印刷された材料の）（他の）物理的特性及び／又は化学的特性が調整されることができるように、３Ｄ印刷可能材料を組み合わせるために使用されてもよい。種々の物理的特性及び／又は化学的特性を有する、種々の３Ｄ印刷可能材料が、比較的大きい組み合わせ自由度で、組み合わされて堆積されることにより、調整可能な化学的特性及び／又は物理的特性を有し得る３Ｄ印刷された材料をもたらし得る。
【００１６】
本プリンタヘッドは、押出しベースの３Ｄプリンタ、更により特定的にはＦＤＭプリンタに関して特に好適である。それゆえ、本プリンタヘッドは、（実施形態では）また、「ＦＤＭプリンタヘッド」として示されてもよい。
【００１７】
本プリンタヘッドは、ｎ個の分配要素を備える。数ｎは、出発３Ｄ印刷可能材料の何らかの追加的混合が所望され得る実施形態などでは、１であってもよい。しかしながら、特にｎ≧２である。「ｎ個の分配要素」はまた、第１の分配要素、第２の分配要素として示されてもよい。
【００１８】
分配要素は、入口を有する貫流チャンバを含む。入口は、３Ｄ印刷可能材料を受け取るために好適である。例えば、３Ｄ印刷可能材料のフィラメントが、入口に供給されてもよい。貫流チャンバは、本質的に任意のチャンバとすることができ、本質的に任意の形状を有してもよい。特に、貫流チャンバは、複数のｋ個の出口を介して３Ｄ印刷可能材料を副流に分割するプロセスを、容易にするように構成されている。出口は、組み合わせチャンバへのアクセスを、直接提供するか、又はチャネルを介して提供する。実施形態では、例えば、貫流チャンバの出口は、同時に、組み合わせチャンバに関する入口でもある。それゆえ、出口は、組み合わせチャンバへの出口である。出口の数は、１つであってもよいが、一般に、ｋ≧２、更により特定的には≧４などの、１よりも大きいものとなる。材料の良好な組み合わせのためには、ｋは少なくとも４である。用語「入口」はまた、複数の入口を指す場合もある。それゆえ、分配要素は、（貫流チャンバへの）複数の入口を含んでもよい。複数の分配要素がプリンタヘッド内で利用可能である場合、対応の各分配要素に関する入口の数は、独立して選択されてもよい。一般に、入口の数は、各分配要素に関して同じとなる。分配要素に関して複数の入口を適用する場合、異なる３Ｄ印刷可能材料を分配要素に導入することが可能であり得る。そのようにして、材料の更により多くの組み合わせが実現されてもよい。
【００１９】
上述のように、特に複数の分配要素（すなわち、ｎ≧２）が存在する。複数の分配要素は、異なる数のｋ個の出口を有する、２つ以上のサブセットを含んでもよく、各サブセットは、１つ以上の分配要素を含む。サブセット内では、出口の数は、各分配要素に関して同一であるが、この数は、１つ以上の分配要素をそれぞれが有する、１つ以上の他のサブセットとは異なっていてもよい。特定の実施形態では、出口の数は、各分配要素に関して同一である。更に他の実施形態では、異なる分配要素に関して、出口の数が異なっている場合、最大数の出口を有する分配要素に関する出口の数と、最小数の出口を有する分配要素に関する出口の数との比は、１〜２の範囲などの、１〜４の範囲内であってもよい。ここで、１の値は実際に、数が同一であることを示し、４の値は、最大数の出口を有する分配要素に関する出口の数が、最小数の出口を有する分配要素に関する出口の数よりも、４倍大きいことを示す。それゆえ、特に、複数の分配要素が存在する。原則として、それぞれの分配要素は、必ずしも同じ数の出口を含まない。
【００２０】
多くの実施形態は、全ての分配要素に関して同じ数の出口を有する、出口の対称配置を含んでもよい。分配要素はまた、それぞれが２つ以上の分配要素の、２つ以上のセットで構成されてもよい。同じセット内の分配要素は、同じ数の出口を有してもよい。
【００２１】
上述のように、特に（プリンタヘッドの全ての分配要素の）全ての出口は、個別に、組み合わせチャンバに機能的に結合されている。それゆえ、組み合わせチャンバは、分配要素の下流に構成されている。
【００２２】
用語「上流」及び「下流」は、材料供給手段（本明細書では特に、３Ｄ印刷可能材料供給デバイス）からの（３Ｄ印刷可能）材料の伝搬に対する、物品又は特徴部の配置に関するものであり、材料供給手段からの材料の流れ内での第１の位置に対して、材料の流れ内の、材料供給手段により近い第２の位置が「上流」であり、材料の流れ内の、材料供給手段からより遠く離れた第３の位置が「下流」である。
【００２３】
それゆえ、組み合わせチャンバは、プリンタノズルの上流に構成されている。それゆえ、混合チャンバ内で組み合わされた全ての材料は、ノズルに到達して、ノズルを介してプリンタヘッドから押し出される。例えば、実施形態では、ノズルは、混合チャンバの出口である。特に、混合チャンバは、単一のノズルを含む。
【００２４】
しかしながら、３Ｄプリンタは、複数のプリンタヘッドを含んでもよい（以下もまた参照）。分配要素は、特に複数の出口を含み、単一の入口を含んでもよい。しかしながら、分配要素はまた、複数の入口を含んでもよい（上記もまた参照）。
【００２５】
組み合わせチャンバ内での３Ｄ印刷可能材料の流れの良好な組み合わせのために、特に出口は、第１の分配要素の出口が第２の分配要素の出口に隣接するように分布されている。異なる分配要素の出口は、混合が最適となり得るように構成されてもよい。
【００２６】
特に、分配要素の複数の出口、特に全ての出口は、単一の平面内に構成されている。
【００２７】
特定の実施形態では、分配要素の出口は、（「第１の」）分配要素の複数の出口が、別の（「第２の」）分配要素の出口を最も近い隣接物として有するように構成されている。例えば、特定の実施形態では、分配要素の出口の総数の、少なくとも９０％のような、少なくとも８０％などの、少なくとも５０％が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有する。特に、このことは、本質的に全て（すなわち、１００％）の出口に適用されてもよい。更には、特にこのことは、分配要素のそれぞれに関して適用されてもよく、すなわち、対応の各分配要素の複数の出口は、（少なくとも）別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有する。特定の実施形態では、分配要素の全ての出口が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有する。このことは、異なる分配要素の全ての出口の、本質的に均等な分布をもたらし得る。
【００２８】
それゆえ、特定の実施形態では、ｎ個の分配要素の出口は、出口領域にわたって規則的に分布されて構成されており、出口領域は、組み合わせチャンバの少なくとも一部の上流に構成されている。出口領域は、例えば、組み合わせチャンバの壁部の一部であってもよい。出口領域はまた、組み合わせチャンバ内に部分的に突出する要素の一部であってもよい。
【００２９】
それゆえ、出口領域は、中央部を有してもよい。特に、中央部から最も遠隔に構成されている複数の出口に関しては、最も遠隔に構成されている出口の少なくとも５０％などの、複数の出口が、（それぞれ）別の分配要素の少なくとも単一の出口を最も近い隣接物として有することが、適用されてもよい。それゆえ、特に、堆積された３Ｄ印刷された材料の、すなわち堆積されたフィラメントの、縁部のドメインにもまた実質的な影響を及ぼし得る、実質的な数の当該出口は、（３Ｄ印刷された材料内の）ドメインの実質的な部分もまた交互となるように、構成されている。
【００３０】
更なる特定の実施形態では、出口は、円又は楕円などの「形状」の外縁の周りに（規則的に）分布されてもよい。それゆえ、実施形態では、ｎ個の分配要素の出口は、楕円形状の出口領域にわたって（規則的に）分布されるように構成されている。それゆえ、実施形態では、ｎ個の分配要素の出口は、円などの楕円の形状を有する配置で構成されている。用語「楕円」とは、円（焦点が同一）又は楕円（２つの焦点）を指す場合がある。楕円形状以外の他の形状も、本明細書では排除されない。例えば、正方形、五角形、六角形、八角形などもまた使用されてもよく、これらの形状の外縁の周りに、出口が配置されてもよい。
【００３１】
実施形態では、ノズルの（断面）形状が、ｎ個の分配要素の配置を画定してもよい。ノズルが円形の断面を有する場合、出口領域は円形であってもよく、出口は、特に円の外縁の周りに（規則的に）分布されてもよい。
【００３２】
一連の流れを更により良好に組み合わせるために、出口の３Ｄ材料の流れは、ノズルへと案内されてもよい。この目的のために、組み合わせチャンバの形状、又は、組み合わせチャンバ内のオプションの要素が、３Ｄ印刷可能材料を全ての出口から（制御された方式で）ノズルへと案内することを容易にしてもよい。それゆえ、実施形態では、プリンタヘッドは、楕円形状の出口領域の間又は上流に構成されている底面と、ノズルに向けられている頂点とを有する、円錐形状要素を更に備える。特に、円錐形状要素の断面の形状は、楕円形状の出口領域の形状と本質的に同じであり、すなわち、双方ともリング形状であるか、又は双方とも楕円形状である。形状は同じであってもよいが、しかしながら、寸法は必ずしも同じではない。組み合わせチャンバもまた、円錐形状を有してもよい。円錐形状要素は、実施形態では、組み合わせチャンバの高さの約２０〜９０％の長さを有してもよい。
【００３３】
良好な組み合わせのために、特に、３Ｄ印刷された製品において、異なる３Ｄ印刷可能材料が適用されていることを、例えば３０ｃｍ以上の距離で（人間の眼によって）容易には視認可能とならないような、（異なる色の）３Ｄ印刷可能材料の組み合わせのためには、出口の寸法若しくはノズルの寸法のいずれか、又は双方の寸法は、過度に大きくてはならない。
【００３４】
それゆえ、異なる材料を含有するドメインを有し、当該ドメインが可能な限り小さいものとなる、ノズルから出るフィラメントを有することが望ましいと思われる。このことは、混合チャンバ内の穴のサイズを可能な限り小さくすることによって、及び／又は、更に、追加的な体積縮小が実現されるように、第１の分離された部分を、より小さい第２のノズルに押し込むことによって達成されることができる。このようにして、搾出係数（squeeze factor）ＳＦが定義されることができる。搾出係数ＳＦは、（（混合チャンバ内の全ての穴の面積）／（ノズルの面積）＝（Ａ＊ｎ＊ｋ）／（ノズル面積）、式中、Ａは混合チャンバ内の単一の出口の面積である）として定義されてもよい。搾出係数は、５〜２００の範囲などの、少なくとも１０のような、少なくとも５などの、可能な限り大きいことが好ましい。特定の実施例では、搾出係数は、１０及び５０であった。
【００３５】
ｋ個の数の穴による入力フィラメントの分配、及び搾出係数による追加的な体積縮小の他に、印刷される層高さもまた、ドメインの最終的な外表面の層幅（ｗ１）に関して重要であり得る。更には、層高さはまた、ドメインのサイズの決定にも関連している。層の高さは、構築プレートとプリンタのノズルとの間の距離を設定することによって、制御されてもよい。所望の層高さに関しては、ノズルが移動する速度と押出速度とによって制御される。それゆえ、層高さが、ノズルの直径よりも低い場合には、ドメインサイズが低減されることができる。
【００３６】
特に、実施形態では、出口及びプリンタノズルのうちの１つ以上は、最大２ｍｍの円相当径を有する。特定の実施形態では、出口は、最大１ｍｍの円相当径を有する。実施形態では、より大きい（２ｍｍよりも大きい）ノズルサイズもまた使用されてもよい。
【００３７】
上述のように、組み合わせチャンバは、本質的に、任意の形状を有してもよい。しかしながら、特に、組み合わせチャンバもまた、楕円形状の断面を有する。更により特定的には、組み合わせチャンバの断面形状は、ノズルの断面形状と本質的に同じであってもよい（上記もまた参照）。楕円形状の出口領域が適用される場合、楕円形状の出口領域、組み合わせチャンバ、及びノズルの全ての断面形状は、それぞれ、本質的に同じであってもよい。上述のように、形状は同じであってもよいが、しかしながら、寸法は必ずしも同じではない。
【００３８】
組み合わせチャンバは、組み合わせチャンバの長さにわたって寸法が異なる断面を有してもよい。例えば、組み合わせチャンバは、円錐形状を有してもよく、頂点は、例えばノズルである。それゆえ、上述のような円錐形状要素が、円錐形状の組み合わせチャンバ内に構成されてもよい。円錐形状要素と組み合わせチャンバとの間の空間は、３Ｄ印刷可能材料をノズルに案内するために使用される。本明細書では、用語「円錐」及び同様の用語は、実施形態ではまた、円錐台を指す場合もある。
【００３９】
材料の良好な組み合わせのためには、組み合わせチャンバが円錐形状を有し、ノズルが円錐にある場合などに、プリンタノズルの円相当径よりも大きい平均円相当径を有する、組み合わせチャンバの実施形態を適用することが有用であり得る。不規則に成形されている二次元形状の円相当径（又は、ＥＣＤ；equivalent circular diameter）は、等価面積の円の直径である。例えば、辺ａを有する正方形の円相当径は、２＊ａ＊ＳＱＲＴ（１／π）である。
【００４０】
更には、出口からの３Ｄ印刷可能材料の元の流れの認識性を考慮すると、流れの組み合わせが、３Ｄ印刷された物品から約３０ｃｍにおける人間の眼による視認性と同程度以下の（異なる３Ｄ印刷された材料の）ドメインの寸法（約１００μｍ）をもたらすように、プリンタノズルの寸法が選択される場合が、有益であり得る。それゆえ、ノズル直径が１〜２ｍｍの範囲から選択される場合などの、特定の実施形態では、搾出係数ＳＦは、特に少なくとも約１０、より特定的には、少なくとも１００などの、少なくとも約５０である。
【００４１】
それゆえ、特定の実施形態では、プリンタノズルは、最大２００μｍ＊ｎ＊ｋの円相当径を有し、更により特定的には、プリンタノズルは、最大１２０μｍ＊ｎ＊ｋの円相当径を有し、より特定的には、プリンタノズルは、最大１００μｍ＊ｎ＊ｋの円相当径を有し、また更により特定的には、プリンタノズルは、最大６０μｍ＊ｎ＊ｋなどの、最大８０μｍ＊ｎ＊ｋの円相当径を有する。特に、このことは、ドメインの所望の（小さい）幅（ｗ１）をもたらし得る（以下もまた参照）。
【００４２】
実施形態では、ｋ個の出口は、約６０〜２００μｍの範囲から選択される円相当径を有する。
【００４３】
より全般的には、本発明は、一態様では、（異なるタイプの）３Ｄ印刷可能材料を組み合わせるために特に好適な組み合わせ要素であって、ｎ≧２であるｎ個の分配要素と、組み合わせチャンバと、ノズルなどの開口部とを備え、組み合わせチャンバが、分配要素の下流かつ開口部の上流に構成されており、各分配要素が、（３Ｄ印刷可能材料用の）入口と、組み合わせチャンバへの複数のｋ個の出口とを有する、貫流チャンバを含み、特にｋ≧４であり、分配要素の複数の出口が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有するように、分配要素の出口が構成されている、組み合わせ要素を提供する。そのような組み合わせ要素は、下流に構成されている組み合わせ要素に関する、供給源として構成されてもよい。このように、プリンタヘッドに供給される３Ｄ印刷可能材料が既に、予め組み合わされていてもよいため、組み合わせは、更により良好となり得る。代替的に、又は追加的に、このことはまた、２つ（以上）の材料の組み合わせが極めて良好に制御され得るため、３Ｄ印刷される材料の所望の特性の、更により良好な微調整も可能にし得る。
【００４４】
プリンタヘッドは、受動的混合要素として使用されることができる。
【００４５】
本明細書で説明される３Ｄ印刷された物品を提供するために、（特定の）３Ｄプリンタが使用されてもよい。それゆえ、また更なる態様では、本発明はまた、本明細書で定義されるようなプリンタヘッドを備える、熱溶解積層法３Ｄプリンタも提供する。３Ｄプリンタは、３Ｄ印刷可能材料をプリンタヘッドに供給するように構成されている、３Ｄ印刷可能材料供給デバイスを更に備えてもよい。
【００４６】
それゆえ、一態様では、本発明は、熱溶解積層法３Ｄプリンタ（「３Ｄプリンタ」又は「プリンタ」又は「ＦＤＭプリンタ」）などの、押出ベースの３Ｄプリンタであって、（ａ）本明細書で定義されるような（プリンタノズルを含む）プリンタヘッドと、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料をプリンタヘッドに供給するように構成されている、３Ｄ印刷可能材料供給デバイスとを備え、特に、熱溶解積層法３Ｄプリンタが、３Ｄ印刷可能材料を基材に提供するように構成されている、押出ベースの３Ｄプリンタを提供する。
【００４７】
３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを、プリンタヘッドに供給してもよく、又は、３Ｄ印刷可能材料それ自体を供給して、プリンタヘッドが、３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントを作り出してもよい。それゆえ、一態様では、本発明は、熱溶解積層法３Ｄプリンタであって、（ａ）本明細書で定義されるようなプリンタヘッドと、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントをプリンタヘッドに供給するように構成されている、フィラメント供給デバイスとを備え、３Ｄ印刷可能材料を基材に提供するように構成されている、熱溶解積層法３Ｄプリンタを提供する。
【００４８】
より特定的には、３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、ｎ個の３Ｄ印刷可能材料を、それぞれ、ｎ個の分配要素に供給するように構成されている。装置の使用の間に、全ての分配要素を使用する必要はない。複数の分配要素が存在する場合、これらの分配要素のうちの２つなどの、１つ以上が使用されてもよい。
【００４９】
更には、実施形態では、３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、同じ分配要素に、２つ以上の（異なる）３Ｄ印刷可能材料を供給するように構成されてもよい。そのような実施形態では、３Ｄ印刷可能材料供給デバイスは、ｎ個の分配要素にｋ個の３Ｄ印刷可能材料を供給するように構成されており、ｋ≧ｎである。
【００５０】
堆積のためにプリンタヘッドのノズルから抜け出る３Ｄ印刷可能材料の組成は、異なる分配要素に供給される異なる印刷可能材料の相対量を制御することによって、制御されることができる。例えば、分配要素を通る流量が本質的に同じである場合、異なる分配要素を通る異なる３Ｄ印刷可能材料の相対的な寄与は、本質的に同じであってもよい。このことは、３Ｄ印刷された材料中での、本質的に同じである相対量をもたらし得る。しかしながら、組み合わせチャンバ内での、またそれゆえ３Ｄ印刷された製品内での、３Ｄ印刷可能材料の相対的な寄与が制御されることができるように、流量が制御されてもよい。それゆえ、（ＦＤＭ）３Ｄプリンタはまた、例えば体積流量などの流量を制御することによって、組み合わせチャンバに（対応の分配要素を介して）入る３Ｄ印刷可能材料の相対体積を制御するように構成されてもよい。それゆえ、３Ｄプリンタはまた、組み合わせチャンバに入る３Ｄ印刷可能材料の相対体積を制御するように構成されている、制御システムを含んでもよい。それゆえ、分配要素を通る流れは、３Ｄ印刷される材料の特性を制御するように制御されてもよい。
【００５１】
プリンタヘッドは、２つ以上の分配要素の存在による、それぞれ、２つ以上の異なる３Ｄ印刷可能材料を、組み合わせるために使用されてもよい。分配要素に供給される３Ｄ印刷可能材料は、実施形態では、異なる（３Ｄ印刷可能）材料の上流での組み合わせの結果であってもよい。それゆえ、分配チャネルの上流に、受動的混合要素又は能動的混合要素などの、更なる組み合わせ要素が構成されてもよい。（２つ以上の）分配要素の上流に構成されている、１つ以上の組み合わせ要素が存在してもよい。そのような組み合わせ要素は、本明細書で説明されるようなプリンタヘッドを含んでもよい。それゆえ、実施形態では、本明細書で定義されるような熱溶解積層法３Ｄプリンタは、少なくとも２つのプリンタヘッドを備えてもよく、第１のプリンタヘッドのプリンタノズルは、第２のプリンタヘッドの分配要素の入口の上流に構成されている。実施形態では、各分配要素の上流に、プリンタヘッドなどの組み合わせ要素が構成されてもよい。
【００５２】
用語「押出ベースの３Ｄプリンタ」の代わりに、簡潔に、用語「３Ｄプリンタ」、「ＦＤＭプリンタ」、又は「プリンタ」が使用されてもよい。押出ベースの３Ｄプリンタの一例は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）３Ｄプリンタである。プリンタノズルはまた、「ノズル」として、又は場合により「押出機ノズル」として示されてもよい。
【００５３】
プリンタヘッド及び／又は３Ｄプリンタは、特に、本明細書で説明される３Ｄ印刷方法において使用されてもよい。
【００５４】
また更なる態様では、本発明は、そのような３Ｄ印刷方法を提供する。本発明は、特に、３Ｄ物品を３Ｄ印刷するステップを含む方法を提供するものであり、本方法は、３Ｄ印刷された材料を含む３Ｄ物品を提供するために、ｍ個の３Ｄ印刷可能材料を（印刷段階の間に）堆積させるステップを含み、ｍは少なくとも２であり、本方法は、熱溶解積層法３Ｄプリンタの、本明細書で定義されるようなプリンタヘッドの少なくともｎ個の分配要素に、ｍ個の３Ｄ印刷可能材料を供給するステップと、３Ｄ印刷された材料を堆積させるステップとを含む。
【００５５】
上述のように、プリンタヘッドは、少なくとも２つの分配チャンバを含んでもよく、すなわち、ｎ＝２である。それゆえ、特定の実施形態では、１≦ｍ≦ｎである。特に、ｎはそれゆえ、少なくとも２である。本方法の一実施形態では、ｍ＝ｎである。
【００５６】
それゆえ、実施形態では、ｍ≧２である。特に、そのような実施形態では、ｍ個の３Ｄ印刷可能材料は、異なる３Ｄ印刷可能材料を含む。実施形態では、３Ｄ印刷可能材料はまた、同じであってもよい。しかしながら、一般に、本明細書で用語「３Ｄ印刷可能材料」、「複数の３Ｄ印刷可能材料」、又は同様の用語が使用される場合、それらは、複数の異なる３Ｄ印刷可能材料を指す。３Ｄ印刷可能材料は、物理的特性及び／又は化学的特性が異なっていてもよいが、これは、熱可塑性材料の化学的性質に起因してもよく、及び／又は、添加剤の存在に起因してもよい（とりわけ、以下もまた参照）。
【００５７】
２つの異なる３Ｄ印刷可能材料を、１つの分配要素に供給することもまた可能である。その場合、上記の式は、１≦ｎ≦ｍとなり、ｎは、特に少なくとも２である。例えば、２つ（以上）の異なる３Ｄ印刷可能材料を、第１の分配要素に供給し、更に別の３Ｄ印刷可能材料を、第２の分配要素に供給することが可能であり得る。
【００５８】
特に、少なくとも２つの異なる３Ｄ印刷可能材料が適用され、それらが、少なくとも２つの異なる分配要素に供給されてもよい点に留意されたい。しかしながら、分配要素のうちの１つ以上に、２つ以上の異なる３Ｄ印刷可能材料が供給されることも排除されない。そのような実施形態では、対応の分配要素内での、２つ以上の異なる３Ｄ印刷可能材料の予混合が行われてもよい。
【００５９】
上述のように、プリンタヘッドは、異なる色及び／又は異なる光学特性を有する３Ｄ印刷可能材料を、或る色から他の色へ、又は或る光学特性から別の光学特性へと本質的に無段階に変化するように組み合わせるために、特に使用されてもよく、あるいは、所望の色及び／又は所望の光学特性を有する、極めて正確な材料の組み合わせが提供されてもよい。
【００６０】
それゆえ、実施形態では、ｍ≧２である、ｍ個の３Ｄ印刷可能材料は、異なる（反射）色を有する３Ｄ印刷可能材料であってもよい。実施形態では、（ｍ個の）３Ｄ印刷可能材料は、異なる熱可塑性材料を含んでもよい。
【００６１】
３Ｄ印刷可能材料という用語は、更に以下でもまた解明されるが、最大約６０％、特に、最大約２０体積％などの、最大約３０体積％の体積百分率まで、オプションとして添加剤を含む、熱可塑性材料を特に指す。
【００６２】
それゆえ、実施形態では、印刷可能材料は、２つの相を含んでもよい。印刷可能材料は、印刷可能ポリマー材料、特に熱可塑性材料の相（以下もまた参照）を含んでもよく、当該相は特に、本質的に連続相である。熱可塑性材料ポリマーの、この連続相中には、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線安定剤、紫外線吸収添加剤、近赤線光吸収添加剤、赤外線吸収添加剤、可塑剤、潤滑剤、離型剤、帯電防止剤、防曇剤、抗菌剤、着色剤、レーザマーキング添加剤、表面効果添加剤、放射線安定剤、難燃剤、防滴剤のうちの１つ以上などの、添加剤が存在してもよい。添加剤は、光学特性、機械的特性、電気特性、熱特性、及び機械的特性から選択される、有用な特性を有し得る（上記もまた参照）。
【００６３】
印刷可能材料は、実施形態では、微粒子状材料、すなわち、印刷可能ポリマー材料中に埋め込まれている粒子を更に含み、当該粒子は、実質的に不連続な相を形成する。全混合物中の粒子の数は、特に熱膨張係数を低減するための用途では、（粒子を含めた）印刷可能材料の総体積に対して、特に６０体積％以下である。光学効果及び表面関連効果に関しては、全混合物中の粒子の数は、（粒子を含めた）印刷可能材料の総体積に対して、最大１０体積％などの、２０体積％以下である。それゆえ、３Ｄ印刷可能材料とは特に、粒子などの他の材料が埋め込まれていてもよい、本質的に熱可塑性の材料の連続相を指す。同様に、３Ｄ印刷された材料とは特に、粒子などの他の材料が埋め込まれている、本質的に熱可塑性の材料の連続相を指す。
【００６４】
そのようにして得られる３Ｄ印刷された材料は、ｍ個の３Ｄ印刷可能材料に由来する複数のドメインを含む。３Ｄ印刷可能材料が、本質的に同じである場合であっても、組み合わせチャンバ内では（実質的な）分子混合が存在しないため、これらのドメインを識別することが可能であり得る。しかしながら、本方法は特に、（特に３Ｄ印刷可能材料が異なる反射色を有していた場合に、押し出された材料の表面において視認可能であり得る）ドメインの寸法を、最大６０μｍなどの、最大８０μｍのような、最大１００μｍなどの、最大１２０μｍなどの、最大２００μｍである最大幅（ｗ１）を有するように、制御するステップを更に含む。とりわけ、表面上のドメインのサイズ（幅）に影響を及ぼし得る、層高さもまた、３Ｄ印刷速度及び／又は３Ｄ印刷される材料の流量によって制御されてもよい。
【００６５】
上述のように、異なる反射色が適用される場合、印刷された層の表面上の反射色に関しては、異なる色が視認可能であり、異なる色の材料のうちの１つ以上が、３Ｄ印刷された材料中に隠されていることが重要である。このことは、本明細書で提案されるプリンタヘッドによって達成され得る。更には、特に印刷の間は、３Ｄ印刷された材料の層高さよりもドメインが小さくなるように、条件が選択される。
【００６６】
ドメインの相対的に小さい寸法は、材料の良好な組み合わせに関して有用であり、特に、ドメインが異なる（反射）色を有する場合に有用であり得るが、これは、この方式で減法混色が得られてもよいためである。
【００６７】
上述のように、本方法は、印刷段階の間に、３Ｄ印刷可能材料を堆積させるステップを含む。本明細書では、用語「３Ｄ印刷可能材料」とは、堆積又は印刷されることになる材料を指し、用語「３Ｄ印刷された材料」は、堆積後に得られる材料を指す。これらの材料は、本質的に同じであってもよいが、これは、３Ｄ印刷可能材料が、高温のプリンタヘッド又は押出機内の材料を特に指す場合があり、３Ｄ印刷された材料が、同じ材料ではあるが、後の堆積された段階の材料を指すためである。３Ｄ印刷可能材料は、フィラメントとして印刷され、フィラメントとして堆積される。３Ｄ印刷可能材料は、フィラメントとして供給されてもよく、又はフィラメントに形成されてもよい。それゆえ、いかなる出発材料が適用されるとしても、３Ｄ印刷可能材料を含むフィラメントが、プリンタヘッドによって供給されて、３Ｄ印刷される。
【００６８】
本明細書では、用語「３Ｄ印刷可能材料」はまた、「印刷可能材料」として示されてもよい。用語「ポリマー材料」とは、実施形態では、異なるポリマーのブレンドを指す場合もあるが、実施形態ではまた、本質的に、異なるポリマー鎖長を有する単一のポリマーのタイプを指す場合もある。それゆえ、用語「ポリマー材料」又は「ポリマー」は、単一のタイプのポリマーを指す場合もあるが、また、複数の異なるポリマーを指す場合もある。用語「印刷可能材料」は、単一のタイプの印刷可能材料を指す場合もあるが、また、複数の異なる印刷可能材料を指す場合もある。用語「印刷された材料」は、単一のタイプの印刷された材料を指す場合もあるが、また、複数の異なる印刷された材料を指す場合もある。
【００６９】
それゆえ、用語「３Ｄ印刷可能材料」はまた、２種以上の材料の組み合わせを指す場合もある。一般に、これらの（ポリマー）材料は、ガラス転移温度Ｔｇ及び／又は融解温度Ｔｍを有する。３Ｄ印刷可能材料は、ノズルから出る前に、３Ｄプリンタによって、少なくともガラス転移温度、及び一般には、少なくとも融解温度の温度まで加熱されることになる。それゆえ、特定の実施形態では、３Ｄ印刷可能材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）及び／又は融点（Ｔｍ）を有する熱可塑性ポリマーを含み、プリンタヘッドの動作は、３Ｄ印刷可能材料を、ガラス転移を超えて加熱し、材料が半結晶性ポリマーである場合には、融解温度を超えて加熱することを含む。更に別の実施形態では、３Ｄ印刷可能材料は、融点（Ｔｍ）を有する（熱可塑性）ポリマーを含み、プリンタヘッドの動作は、受け物品上に堆積されることになる３Ｄ印刷可能材料を、少なくとも融点の温度まで加熱することを含む。ガラス転移温度は、一般に融解温度と同じではない。融解は、結晶性ポリマーにおいて生じる転移である。融解は、ポリマー鎖が、当該ポリマー鎖の結晶構造から脱落して、無秩序な液体となる際に発生する。ガラス転移は、非晶質ポリマーに発生する転移であり、すなわち、固体状態である場合であっても、鎖が規則的な結晶として配列されておらず、いずれかの方式で単に分散されているポリマーである。ポリマーは、本質的にガラス転移温度を有するが融解温度を有さない、非晶質とすることができ、又は、一般にガラス転移温度及び融解温度の双方を有し、一般に後者が前者よりも高い、（半）結晶質とすることもできる。
【００７０】
上述のように、本発明は、それゆえ、３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを供給するステップと、３Ｄ物品を提供するために、印刷段階の間に、３Ｄ印刷可能材料を基材上に印刷するステップとを含む、方法を提供する。
【００７１】
３Ｄ印刷可能材料として特に適格であり得る材料は、金属、ガラス、熱可塑性ポリマー、シリコーンなどから成る群から選択されてもよい。特に、３Ｄ印刷可能材料は、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene；アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ナイロン（又は、ポリアミド）、アセテート（又は、セルロース）、ＰＬＡ（poly lactic acid；ポリ乳酸）、テレフタレート（ＰＥＴポリエチレンテレフタレートなど）、アクリル（ポリメチルアクリレート、Ｐｅｒｓｐｅｘ（登録商標）、ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（又は、ポリプロペン）、ポリカーボネート（Polycarbonate；ＰＣ）、ポリスチレン（Polystyrene；ＰＳ）、ＰＥ（膨張性高衝撃ポリテン（又は、ポリエテン）、低密度（ＬＤＰＥ）高密度（ＨＤＰＥ）など）、ＰＶＣ（polyvinyl chloride；ポリ塩化ビニル）、ポリクロロエテンなどから成る群から選択される、（熱可塑性）ポリマーを含む。オプションとして、３Ｄ印刷可能材料は、尿素ホルムアルデヒド、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミンホルムアルデヒド、熱可塑性エラストマーなどから成る群から選択される、３Ｄ印刷可能材料を含む。オプションとして、３Ｄ印刷可能材料は、ポリスルホンから成る群から選択される３Ｄ印刷可能材料を含む。
【００７２】
印刷可能材料は、受け物品上に印刷される。特に、受け物品は、構築プラットフォームとすることができ、又は、構築プラットフォームによって含まれることができる。受け物品もまた、３Ｄ印刷の間に加熱されてもよい。しかしながら、受け物品はまた、３Ｄ印刷の間に冷却されてもよい。
【００７３】
語句「受け物品上に印刷する」及び同様の語句は、とりわけ、受け物品上に直接印刷すること、又は、受け物品上のコーティング上に印刷すること、又は、受け物品上に先に印刷されている、３Ｄ印刷された材料上に印刷することを含む。用語「受け物品」とは、印刷プラットフォーム、プリントベッド、基材、支持体、ビルドプレート、又は構築プラットフォームなどを指す場合がある。用語「受け物品」の代わりに、用語「基材」もまた使用されてもよい。語句「受け物品上に印刷する」及び同様の語句は、とりわけ、印刷プラットフォーム、プリントベッド、支持体、ビルドプレート、又は構築プラットフォームなどの上の、あるいは、それらによって含まれている、別個の基材上に印刷することもまた含む。それゆえ、語句「基材上に印刷する」及び同様の語句は、とりわけ、基材上に直接印刷すること、又は、基材上のコーティング上に印刷すること、又は、基材上に先に印刷されている、３Ｄ印刷された材料上に印刷することを含む。以降では、基材という用語が更に使用され、当該用語は、印刷プラットフォーム、プリントベッド、基材、支持体、ビルドプレート、又は構築プラットフォームなど、あるいは、当該対象物の上の、又はそれらによって含まれている、別個の基材を指す場合がある。
【００７４】
更には、プリンタヘッド及び３Ｄプリンタに関連する実施形態はまた、本明細書で説明される方法におけるプリンタヘッドの実施形態であってもよい。
【００７５】
更には、本発明は、本明細書で説明される方法を実行するために使用されることが可能な、ソフトウェア製品に関する。
【００７６】
本明細書で説明される方法は、３Ｄ印刷された物品を提供する。それゆえ、本発明はまた、更なる態様では、本明細書で説明される方法で得ることが可能な、３Ｄ印刷された物品も提供する。特に、本発明は、３Ｄ印刷された材料の層を備える３Ｄ物品を提供し、層は、第１の熱可塑性材料及び第２の熱可塑性材料を含み、第２の熱可塑性材料は、第１の熱可塑性材料とは異なる。前述の層のそれぞれにおいて、第１の熱可塑性材料及び第２の熱可塑性材料は、層の長手方向軸線の周りのドメインに交互に配置されている。更には、これらのドメインは、層の外表面において、２００μｍ以下の最大幅を有する。前述の層の他に、本発明の更なる態様による３Ｄ物品はまた、３Ｄ印刷された材料が第１の熱可塑性材料及び第２の熱可塑性材料のうちの一方のみを含む層などの、３Ｄ印刷された材料の他の層を備えてもよい。
【００７７】
本発明の更なる態様による３Ｄ物品内には、異なるドメインの２つ以上のサブセットが存在しており、ドメインの各サブセットは、３Ｄ印刷の間に使用された分配要素に関連している。実施形態では、２つ以上のドメインは、異なる色を有してもよく、ドメインは、最大８０μｍのような、最大１００μｍなどの、最大１２０μｍである、層の外表面における最大幅（ｗ１）を有する。上述のように、異なる色のドメインの２つ以上のサブセットが存在してもよく、ドメインの各サブセットは、３Ｄ印刷の間に使用された分配要素に関連している。また、可視光に対する異なる反射率などの、異なる光学特性を有する、ドメインの２つ以上のサブセットが存在してもよい。それゆえ、実施形態では、２つ以上のドメインは、異なる熱可塑性材料を含み、及び／又は、異なる色を有し、ドメインは、最大８０μｍなどの、最大１２０μｍのような、最大１００μｍなどの、最大２００μｍである、最大幅（ｗ１）を有する。用語「２つ以上のドメイン」及び同様の用語はまた、複数の第１のドメイン、第２のドメイン、及びオプションの更なるドメインを指す場合もある。
【００７８】
３Ｄ印刷された物品に関連する、いくつかの特定の実施形態が、以下で本方法を論じる際に既に明らかにされている。以下では、３Ｄ印刷された物品に関連する、いくつかの特定の実施形態が、より詳細に論じられる。
【００７９】
上述のように、ｍ≧２である実施形態では、特に、ｍ個の３Ｄ印刷された材料は、ＰＭＭＡ及びＰＣなどの、異なる３Ｄ印刷された材料を含んでもよい。また上述のように、ｍ≧２である実施形態では、ｍ個の３Ｄ印刷可能材料は、実施形態では、同じ熱可塑性材料ではあるが異なる色の添加剤を有する（又は、当該対象物のうちの１つは添加剤を有さない）ものなどの、異なる色を有する３Ｄ印刷可能材料であってもよい。異なる３Ｄ印刷可能材料を組み合わせることはまた、３Ｄ印刷された材料の物理的特性及び／又は化学的特性を調整するために使用されてもよい。
【００８０】
（本明細書で説明される方法で）得られる３Ｄ印刷された物品は、それ自体が機能的であってもよい。例えば、３Ｄ印刷された物品は、レンズ、コリメータ、反射器などであってもよい。そのようにして得られる３Ｄ物品は、（代替的に）、装飾目的又は芸術目的のために使用されてもよい。３Ｄ印刷された物品は、機能構成要素を含んでもよく、又は機能構成要素を備えてもよい。機能構成要素は、特に、光学構成要素、電気構成要素、及び磁気構成要素から成る群から選択されてもよい。用語「光学構成要素」とは、レンズ、ミラー、（ＬＥＤのような）光源などの、光学的機能を有する構成要素を特に指す。用語「電気構成要素」とは、例えば、集積回路、ＰＣＢ、バッテリ、ドライバを指す場合があるが、また、光源を指す場合などもある（光源は、光学構成要素及び電気構成要素と見なされ得るため）。磁気構成要素という用語は、例えば、磁気コネクタ、コイルなどを指す場合がある。代替的に、又は追加的に、機能構成要素は、（例えば、電気構成要素を冷却又は加熱するように構成されている）熱構成要素を含んでもよい。それゆえ、機能構成要素は、熱を発生させるか、又は熱を除去するなどのように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
ここで、本発明の実施形態が、添付の概略図面を参照して例としてのみ説明され、図面中、対応する参照記号は、対応する部分を示す。
【図１ａ】３Ｄプリンタ及び／又は３Ｄ印刷された材料の一実施形態の、いくつかの一般的態様を概略的に示す。
【図１ｂ】３Ｄプリンタ及び／又は３Ｄ印刷された材料の一実施形態の、いくつかの一般的態様を概略的に示す。
【図１ｃ】３Ｄプリンタ及び／又は３Ｄ印刷された材料の一実施形態の、いくつかの一般的態様を概略的に示す。
【図１ｄ】３Ｄプリンタ及び／又は３Ｄ印刷された材料の一実施形態の、いくつかの一般的態様を概略的に示す。
【図１ｄ】一実施形態を概略的に示す。
【図２ａ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｂ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｃ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｄ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｅ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｆ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｇ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｈ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【図２ｉ】いくつかの実施例及び結果を示す。
【００８２】
これらの概略図面は、必ずしも正しい縮尺ではない。
【発明を実施するための形態】
【００８３】
図１ａは、３Ｄプリンタのいくつかの態様を概略的に示す。参照符号５００は、３Ｄプリンタを示す。参照符号５３０は、３Ｄ印刷、特にＦＤＭ３Ｄ印刷を行うように構成されている、機能ユニットを示し、この参照符号はまた、３Ｄ印刷段階ユニットを示してもよい。ここでは、ＦＤＭ３Ｄプリンタヘッドなどの、３Ｄ印刷される材料を供給するためのプリンタヘッドのみが、概略的に示されている。参照符号５０１は、プリンタヘッドを示す。本発明の３Ｄプリンタは、特に、複数のプリンタヘッドを含んでもよいが、他の実施形態もまた可能である。参照符号５０２は、プリンタノズルを示す。本発明の３Ｄプリンタは、特に、複数のプリンタノズルを含んでもよいが、他の実施形態もまた可能である。参照符号３２１は、印刷可能な（上述のものなどの）３Ｄ印刷可能材料のフィラメントを示す。明瞭性のために、３Ｄプリンタの全ての特徴部が示されているわけではなく、本発明に特に関連する特徴部（以下もまた更に参照されたい）のみが示されている。
【００８４】
３Ｄプリンタ５００は、実施形態では少なくとも一時的に冷却されてもよい受け物品５５０上に、複数のフィラメント３２１を層ごとに堆積させることによって、３Ｄ物品１を生成するように構成されており、各フィラメント３１０は、融点Ｔｍを有するような３Ｄ印刷可能材料２０１を含む。３Ｄ印刷可能材料２０１は、（印刷段階の間に）基材１５５０上に堆積されてもよい。
【００８５】
３Ｄプリンタ５００は、プリンタノズル５０２の上流でフィラメント材料を加熱するように構成されている。このことは、例えば、押出機能及び／又は加熱機能のうちの１つ以上を有するデバイスで行われてもよい。そのようなデバイスは、参照符号５７３で示されており、プリンタノズル５０２の上流に（すなわち、フィラメント材料がプリンタノズル５０２から出る前の時点に）配置されている。プリンタヘッド５０１は、（それゆえ）液化器又は加熱器を含み得る。参照符号２０１は、印刷可能材料を示す。堆積されると、この材料は、（３Ｄ）印刷された材料として示され、これは、参照符号２０２で示されている。
【００８６】
参照符号５７２は、特に、フィラメント３２０として示されてもよいワイヤの形態の材料を有する、スプール又はローラを示す。３Ｄプリンタ５００は、この材料を、プリンタノズルの下流でフィラメント３２１に変換し、フィラメント３２１は、受け物品上で、又は既に堆積されている印刷された材料上で、層３２２となる。一般に、ノズルの下流のフィラメント３２１の直径は、プリンタヘッドの上流のフィラメント３２２の直径に対して低減されている。それゆえ、プリンタノズルは（また）、押出機ノズルとして示される場合がある。層３２２の脇に層３２２を、及び／又は、層３２２上に層３２２ｔを配置することで、３Ｄ物品１が形成されてもよい。参照符号５７５は、フィラメント供給デバイスを示し、当該デバイスは、この場合とりわけ、参照符号５７６で示される、スプール若しくはローラ及び駆動輪を含む。
【００８７】
参照符号Ａは、長手方向軸線、すなわちフィラメント軸線を示す。
【００８８】
参照符号Ｃは、特に、受け物品５５０の温度を制御するように構成されている温度制御システムなどの、制御システムを概略的に示す。制御システムＣは、加熱器を含んでもよく、加熱器は、受け物品５５０を、少なくとも５０℃の温度まで加熱することが可能であるが、特に、少なくとも２００℃などの、最大約３５０℃の範囲まで加熱することが可能である。
【００８９】
代替的又は追加的に、実施形態では、受けプレートはまた、ｘ−ｙ平面（水平面）内で、１つ又は２つの方向に移動可能であってもよい。更には、代替的又は追加的に、実施形態では、受けプレートはまた、ｚ軸（垂直）を中心として回転可能であってもよい。それゆえ、制御システムは、受けプレートを、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向のうちの１つ以上に移動させてもよい。
【００９０】
あるいは、プリンタは、印刷の間に回転することもまた可能な、ヘッドを有し得る。そのようなプリンタは、印刷される材料が印刷の間に回転し得ないという利点を有する。
【００９１】
層は、参照符号３２２で示されており、層高さＨ及び層幅Ｗを有する。
【００９２】
３Ｄ印刷可能材料は、必ずしもフィラメント３２０としてプリンタヘッドに供給されるものではない点に留意されたい。更には、フィラメント３２０はまた、３Ｄプリンタ５００内で、３Ｄ印刷可能材料片から製造されてもよい。
【００９３】
図１ｂは、構築中の３Ｄ物品１の印刷を、より詳細な３Ｄで概略的に示す。この場合、この概略図面では、単一平面内のフィラメント３２１の端部は、相互接続されていないが、現実には、実施形態において、このことが当てはまる場合もある。
【００９４】
参照符号Ｈは、層の高さを示す。層は、参照符号２０３で示されている。ここでは、層は、本質的に円形の断面を有する。しかしながら、多くの場合、層は、扁平な楕円形チューブ又は扁平な楕円形ダクトに類似する（すなわち、幅よりも小さい高さを有するように圧縮された直径を有する、円形状のバーであり、（幅を画定する）側面が（依然として）丸みを帯びている）外形を有するように、平坦化されてもよい。
【００９５】
それゆえ、図１ａ、図１ｂは、（ａ）プリンタノズル５０２を含む第１のプリンタヘッド５０１と、（ｂ）３Ｄ印刷可能材料２０１を含むフィラメント３２１を、第１のプリンタヘッド５０１に供給するように構成されているフィラメント供給デバイス５７５と、オプションとして（ｃ）受け物品５５０とを備える、熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００のいくつかの態様を概略的に示す。図１ａ、図１ｂでは、第１の印刷可能材料若しくは第２の印刷可能材料、又は第１の印刷された材料若しくは第２の印刷された材料は、全般的表示の、印刷可能材料２０１及び印刷された材料２０２で示されている。ノズル５０２の直接下流で、３Ｄ印刷可能材料を有するフィラメント３２１は、堆積されると、３Ｄ印刷された材料２０２を有する層３２２となる。
【００９６】
図１ｃは、層高さＨ及び層幅Ｗをそれぞれが有する、３Ｄ印刷された層３２２の積み重ね体を概略的に示す。実施形態では、２つ以上の層３２２に関して、層幅及び／又は層高さが異なっていてもよい点に留意されたい。
【００９７】
図１ａ〜図１ｃを参照すると、堆積されている３Ｄ印刷可能材料のフィラメントは、高さＨ（及び、幅Ｗ）を有する層をもたらす。層３２２の後に層３２２を堆積させることで、３Ｄ物品１が生成される。
【００９８】
図１ｄは、本明細書で定義されるような熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００を概略的に示す。特定の実施形態が、図１ｃに示されている。ここでは、本明細書で定義されるようなプリンタノズル５０２を含む第プリンタヘッド５０１と、３Ｄ印刷可能材料２０１をプリンタヘッド５０１に供給するように構成されている３Ｄ印刷可能材料供給デバイス５７５とを備える、熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００の一実施形態が概略的にしめされており、熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００は、３Ｄ印刷可能材料２０１を基材１５５０に提供するように構成されている。この場合、当該実施形態は、３Ｄ印刷可能材料供給デバイス５７５が、ｎ個の３Ｄ印刷可能材料２０１を、それぞれ、ｎ個の分配要素５１０に供給するように構成されている一実施形態を、明確に示している。この実施例では、ｎ＝２である。２つ以上の異なる３Ｄ印刷可能材料を、単一の分配要素に供給することもまた可能であり得る点に留意されたく、このことは、ｎ個の分配要素のうちの２つ以上に関して行われてもよく、分配要素の概略図面に関しては、以下を参照されたい。
【００９９】
実施形態では、制御システムＣは、組み合わせチャンバに入る３Ｄ印刷可能材料の相対体積を制御するように構成されてもよい。
【０１００】
図２ａは、３Ｄプリンタ用のプリンタヘッド５０１の一実施形態を概略的に示す。ここでは、断面が透視法で示されている。プリンタヘッド５０１は、ｎ個の分配要素５１０を備える。ここでは、ｎ＝２である。
【０１０１】
プリンタヘッド５０１は、組み合わせチャンバ５２０及びプリンタノズル５０２を更に備え、組み合わせチャンバ５２０は、分配要素５１０の下流かつプリンタノズル５０２の上流に構成されている。
【０１０２】
各分配要素５１０は、（３Ｄ印刷可能材料２０１用の）入口５１２を有する貫流チャンバ５１１を含む。更には、各貫流チャンバ５１１は、組み合わせチャンバ５２０への、複数のｋ個の出口５１３を有する。概略的に示されるように、分配要素５１０の出口５１３は、分配要素５１０の複数の出口５１３が、別の分配要素５１０の出口５１３を最も近い隣接物として有するように構成されている。また同じく示されるように、このことは、全ての出口５１３のうちの、サブセットに適用されてもよいが、全てには適用されなくてもよい。異なる分配要素５１０の出口を区別するために、参照符号５１３ａ及び５１３ｂで示されている。
【０１０３】
分配チャンバはまた、２つ以上の入口５１２を有してもよい点に留意されたい（単一の分配要素に関して複数の入口５１２を有する実施形態は示されていない）。例えば、同じ３Ｄ印刷可能材料又は異なる３Ｄ印刷可能材料が、異なる入口５１２を介して、単一の分配チャンバに供給されてもよい。
【０１０４】
参照符号５２５は、出口５１３を備える出口領域５２１の中央部を示す（図２ｈもまた参照）。
【０１０５】
より全般的には、図２ａは、（異なるタイプの）３Ｄ印刷可能材料を組み合わせるために特に好適な、材料組み合わせ要素５００１であって、ｎ≧２であるｎ個の分配要素５１０と、組み合わせチャンバ５２０と、ノズルなどの開口部５００２とを備え、組み合わせチャンバ５２０が、分配要素５１０の下流かつ開口部５００２の上流に構成されており、各分配要素５１０が、（３Ｄ印刷可能材料２０１用の）入口５１２と、組み合わせチャンバ５２０への複数のｋ個の出口５１３とを有する、貫流チャンバ５１１を含み、ｋ≧４であり、分配要素５１０の複数の出口５１３が、別の分配要素５１０の出口５１３を最も近い隣接物として有するように、分配要素５１０の出口５１３が構成されている、材料組み合わせ要素５００１を概略的に示す。
【０１０６】
図２ｂは、図２ａに概略的に示されている実施形態の、当該実施形態又はその変形形態の上面図を、透視法で概略的に示す。
【０１０７】
図２ｃ及び図２ｄは、それぞれ、分配要素５１０の出口５１３が出口領域５２１にわたって規則的に分布されて構成されており、出口領域５２１が組み合わせチャンバ５２０の少なくとも一部の上流に構成されている実施形態及び変形形態を示す、底面図と側面図とを、透視法で概略的に示す。概略的に示されるように、分配要素５１０の複数の出口、ここでは全ての出口５１３は、別の分配要素５１０の出口５１３を最も近い隣接物として有している。このことは、いくつかがまた、同じ分配要素の出口を、（他の）最も近い隣接物として有してもよいことを排除するものではない。
【０１０８】
図２ｅは、ｎ個の分配要素５１０の出口５１３が、楕円形状の出口領域５２１にわたって規則的に分布されて構成されている、別の実施形態を概略的に示す。ここでは、出口領域５２１は、リング形状である。更には、この図はまた、楕円形状の出口領域５２１の間又は上流に構成されている基部５２３と、ノズル５０２に向けられている頂点５２４とを有する、円錐形状要素５２２を更に備える実施形態も示す。
【０１０９】
図２は、ｎ個の分配要素５１０の出口５１３が、円、楕円、又は多角形の形状の出口領域５２１、ここでは円によって画定されている表面又は出口領域５２１の、外縁の周りに規則的に分布されて構成されている、一実施形態を概略的に示す。
【０１１０】
図２ｆは、３Ｄ物品１の一実施形態を写真で示しているが、より正確には、これは、非減圧層２０３の断面であってもよい。物品１は、３Ｄ印刷された材料２０２を含む。３Ｄ印刷された材料の層を備える３Ｄ物品１は、図１ａ〜図１ｃに概略的に示されている。層２０３は、特に（第１の）熱可塑性材料を含む、第１の３Ｄ印刷された材料２０２を特に含む。更には、層２０３は、また同じく特に熱可塑性材料（第２の熱可塑性材料）を含む、第２の３Ｄ印刷された材料２０２を含む。層は、第１の熱可塑性材料又は第２の熱可塑性材料のドメイン２１２を更に含む。実際には、第１の３Ｄ印刷された材料及び第２の３Ｄ印刷された材料の双方が、ドメイン内で利用可能である。第１の熱可塑性材料及び第２の熱可塑性材料のドメイン２１２は、層の長手方向軸線の周りで交互に配置されている。層の長手方向軸線は、図１ｂの参照符号Ａで示されている、長手方向軸線又はフィラメント軸線である。層の外表面において、ドメイン２１２は、２００μｍ以下の最大幅ｗ１を有する。図２ｅに示されるように、この寸法が、幅として示されるか又は高さとして示されるかは、任意であってもよい。断面での長さ又は深さは、ほぼ半径であってもよいが、また、より小さくてもよい。長さ、すなわち、図面の平面に対して垂直に沿った長さは、最大２００μｍである最大幅ｗ１よりも、遥かに長くてもよい。特に、ドメイン２１２は、最大１２０μｍである最大幅ｗ１を有する。
【０１１１】
第１の熱可塑性材料と第２の熱可塑性材料とは、同じ材料又は異なる材料であってもよい。ドメイン２１２は、２つ以上の異なる色を有してもよい。一体となって、層内のドメインは、層内のドメインにわたって平均化された、全体的な（色の）印象を提供し得る。
【０１１２】
図２ｆ（右側）は、組み合わせチャンバに入った３Ｄ印刷可能材料の相対体積が、本質的に同じであった一実施形態を概略的に示す。結果的に得られた異なるドメインは、均等に分布されている。しかしながら、本明細書ではまた、相対体積が、３Ｄ印刷された材料の特性を変化させるように制御される実施形態も説明され、例えば、図２ｇを参照されたい。
【０１１３】
図２ｇは、或る色から別の色への、ほぼ無段階の遷移が示されている写真を示す。この挙動は、全直径にわたって示されており、このことは、従来技術のＦＤＭ法では不可能である。図２ｆもまた、概略図を示す。ここでは、おそらく、上の図が、より分かりやすい。ここでは、２つ（ｎ＝２）の分配要素が適用されていてもよく、それぞれが９個（ｋ＝９）の出口を有することにより、２＊９個のドメインをもたらす。ドメインの幅Ｗ１は、６０μｍ以下などの、１００μｍ以下のような、１２０μｍ以下などの、約２００μｍ以下であってもよい。しかしながら、このことは、用途に依存し得る。ドメインの幅は、原則として異なっていてもよい。このことは、参照符号ｗ１１及びｗ２で示されている。
【０１１４】
それゆえ、特に印刷条件及び／又はプリンタ条件は、ｗ１が、特に１００μｍ以下のような、１２０μｍ以下などの、２００μｍ以下となるように選択される。
【０１１５】
図２はまた、３Ｄ印刷された材料が、（本明細書で説明される方法、及び／又は、異なる３Ｄ印刷可能材料を有するプリンタヘッドを使用する場合に）複数の第１のドメイン及び複数の第２のドメインを含んでもよいことを示している。
【０１１６】
図２ｈは、複数の組み合わせ要素５００１が組み合わされてもよい一実施形態を概略的に示す。例えば、少なくとも２つの組み合わせ要素５００１が、プリンタヘッド５０１用の供給器として使用されてもよく、プリンタヘッドも本質的にまた、組み合わせ要素５００１を含んでもよい。プリンタヘッドの、又は最も下流に構成されている組み合わせ要素の貫流チャンバ５２０は、例えば、リングとして構成されてもよい点に留意されたい。そのような実施形態では、この概略図面の左側部分と右側部分とが、連通していてもよい。ここでは、２つの組み合わせ要素５００１が、プリンタヘッドの、又は最も下流に構成されている組み合わせ要素の、この貫流チャンバ５２０の上流に構成されているため、中央の貫通チャンバの周りに構成されている、複数のそのような貫流チャンバ５２０が存在し得る。
【０１１７】
それゆえ、図２ｈは、受動的混合要素の組み合わせの一実施形態を概略的に示す。プリンタヘッドの上流に、より正確には１つ以上の分配要素の上流には、既に（３Ｄ）印刷可能材料の組み合わせである３Ｄ印刷可能材料を、下流のプリンタヘッドの分配要素に供給するために使用され得る、別のプリンタヘッドが構成されている。そのような構成は、下流のプリンタヘッドの分配要素のうちの１つ以上に適用されてもよい。それゆえ、図２ｈは、２つの少なくとも２つのプリンタヘッド５０１を備え、第１のプリンタヘッド５０１のプリンタノズル５０２が、第２のプリンタヘッド５１０の分配要素５１０の入口５１２の上流に構成されている、熱溶解積層法３Ｄプリンタ５００の一実施形態を概略的に示す。
【０１１８】
図２ｈはまた、ノズル５０２の相当直径Ｄ１も示し、ノズル（開口部）は、Ａ１の面積を有する。同様に、出口５１３は、相当直径Ｄ２を有し、出口（開口部）は、面積Ａ２を有する。これらの直径及び面積は、出口５１３のうちの２つ以上に関して異なっていてもよいが、また、プリンタヘッド内で全てが同じであってもよい。搾出係数ＳＦは、（（混合チャンバ内の全ての穴の面積）／（ノズルの面積）＝（Ａ２＊ｎ＊ｋ）／（Ａ１）であり、式中、Ａ２は混合チャンバ内の単一の出口の面積である）として定義されてもよい（面積Ａ２が全ての出口に関して同じであると仮定する）。
【０１１９】
図２ｉは、中央部５２５を有する出口領域５２１を概略的に示す。特に、中央部５２５から最も遠隔に構成されている複数の出口５１３に関しては、分配要素の複数の出口５１３が、別の分配要素の出口５１３を最も近い隣接物として有することが適用されている。ここでもまた、２つの分配要素を有する一実施例が適用されており、異なる分配要素の異なる出口５１３は、それぞれ、参照符号５１３ａ及び５１３ｂで示されている。そのような実施形態の場合、図２ｅに示されるようなドメインの分布が得られてもよく（図２ｄの実施形態もまた参照）、全ての出口５１３は、リング形状の出口領域内で交互に構成されている。
【０１２０】
「実質的に成る」などの、本明細書の用語「実質的に（substantially）」は、当業者によって理解されるであろう。用語「実質的に」はまた、「全体的に（entirely）」、「完全に（completely）」、「全て（all）」などを伴う実施形態も含み得る。それゆえ、実施形態では、当該形容詞はまた、実質的に削除される場合もある。適用可能な場合、用語「実質的に」はまた、９５％以上、特に９９％以上、更に特に９９．５％以上などの、１００％を含めた９０％以上にも関連し得る。用語「備える（comprise）」は、用語「備える（comprises）」が「から成る（consists of）」を意味する実施形態もまた含む。用語「及び／又は」は、特に、その「及び／又は」の前後で言及された項目のうちの１つ以上に関連する。例えば、語句「項目１及び／又は項目２」、及び同様の語句は、項目１及び項目２のうちの１つ以上に関連し得る。用語「含む（comprising）」は、一実施形態では、「から成る（consisting of）」を指す場合もあるが、別の実施形態ではまた、「少なくとも定義されている種、及びオプションとして１つ以上の他の種を包含する」も指す場合がある。
【０１２１】
更には、明細書本文及び請求項での、第１、第２、第３などの用語は、類似の要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも、連続的又は時系列的な順序を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態は、本明細書で説明又は図示されるもの以外の、他の順序での動作が可能である点を理解されたい。
【０１２２】
本明細書のデバイスは、とりわけ、動作中について説明されている。当業者には明らかとなるように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されるものではない。
【０１２３】
上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、むしろ例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替的実施形態を設計することが可能となる点に留意されたい。請求項では、括弧内のいかなる参照符号も、その請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「備える、含む（to comprise）」及びその活用形の使用は、請求項に記述されたもの以外の要素又はステップが存在することを排除するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数のそのような要素が存在することを排除するものではない。本発明は、いくつかの個別要素を含むハードウェアによって、及び、好適にプログラムされたコンピュータによって実施されてもよい。いくつかの手段を列挙するデバイスの請求項では、これらの手段のうちのいくつかは、１つの同一のハードウェア物品によって具現化されてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。
【０１２４】
本発明はまた、装置若しくはデバイス若しくはシステムを制御し得るか、又は本明細書で説明される方法若しくはプロセスを実行し得る、制御システムを提供する。また更には、本発明はまた、装置若しくはデバイス若しくはシステムに機能的に結合されているコンピュータ、又は装置若しくはデバイス若しくはシステムによって含まれているコンピュータ上で実行されると、そのような装置若しくはデバイス若しくはシステムの１つ以上の制御可能な要素を制御する、コンピュータプログラム製品も提供する。
【０１２５】
本発明は更に、明細書本文で説明される特徴及び／又は添付図面に示される特徴のうちの１つ以上を含む、デバイスに適用される。本発明は更に、明細書本文で説明される特徴及び／又は添付図面に示される特徴のうちの１つ以上を含む、方法又はプロセスに関する。
【０１２６】
本特許で論じられている様々な態様は、更なる利点をもたらすために組み合わされることも可能である。更には、当業者は、実施形態が組み合わされることが可能であり、また、３つ以上の実施形態が組み合わされることも可能である点を理解するであろう。更には、特徴のうちのいくつかは、１つ以上の分割出願のための基礎を形成し得るものである。
【０１２７】
第１の（印刷可能又は印刷された）材料及び第２の（印刷可能又は印刷された）材料のうちの１つ以上が、当該材料のＴｇ又はＴｍに影響を及ぼさない（及ぼす）ガラス及び繊維などの充填剤を含んでもよい点は言うまでもない。
【図１Ａ】
2021515721.tif 000003
【図１Ｂ】
2021515721.tif 000004
【図１Ｃ】
2021515721.tif 000005
【図１Ｄ】
2021515721.tif 000006
【図２Ａ】
2021515721.tif 000007
【図２Ｂ】
2021515721.tif 000008
【図２Ｃ】
2021515721.tif 000009
【図２Ｄ】
2021515721.tif 000010
【図２Ｅ】
2021515721.tif 000011
【図２Ｆ】
2021515721.tif 000012
【図２Ｇ】
2021515721.tif 000013
【図２Ｈ】
2021515721.tif 000014
【図２Ｉ】
2021515721.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月24日(2020.12.24)
【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】
押出ベースの３Ｄプリンタ用のプリンタヘッドであって、ｎ≧２であるｎ個の分配要素と、組み合わせチャンバと、プリンタノズルとを備え、前記組み合わせチャンバが、前記分配要素の下流かつ前記プリンタノズルの上流に構成されており、各分配要素が、３Ｄ印刷可能材料用の入口と、前記組み合わせチャンバへの複数のｋ個の出口とを有する、貫流チャンバを含み、ｋ≧４であり、各分配要素が、前記複数のｋ個の出口によって前記３Ｄ印刷可能材料を分配するように配置されており、分配要素の複数の出口が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有するように、前記分配要素の前記出口が構成されている、プリンタヘッド。
【請求項２】
前記ｎ個の分配要素の前記出口が、出口領域にわたって規則的に分布されて構成されており、前記出口領域が、前記組み合わせチャンバの少なくとも一部の上流に構成されており、分配要素の出口の総数の少なくとも９０％が、別の分配要素の出口を最も近い隣接物として有する、請求項１に記載のプリンタヘッド。
【請求項３】
前記ｎ個の分配要素の前記出口が、円、楕円、又は多角形の形状の出口領域によって画定されている表面の外縁の周りに規則的に分布されて構成されている、請求項１又は２のいずれか一項に記載のプリンタヘッド。
【請求項４】
楕円形状の前記出口領域の間又は上流に構成されている底面と、前記ノズルに向けられている頂点とを有する、円錐形状要素を更に備え、前記出口及び前記プリンタノズルのうちの１つ以上が、最大２ｍｍの円相当径を有する、請求項３に記載のプリンタヘッド。
【請求項５】
前記組み合わせチャンバが、前記プリンタノズルの円相当径よりも大きい平均円相当径を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプリンタヘッド。
【請求項６】
前記プリンタノズルが、最大２００μｍ＊ｎ＊ｋの円相当径を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリンタヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプリンタヘッドと、前記プリンタヘッドに３Ｄ印刷可能材料を供給するように構成されている３Ｄ印刷可能材料供給デバイスとを備える、押出ベースの３Ｄプリンタ。
【請求項８】
前記３Ｄ印刷可能材料供給デバイスが、ｎ個の３Ｄ印刷可能材料を、それぞれ、前記ｎ個の分配要素に供給するように構成されている、請求項７に記載の押出ベースの３Ｄプリンタ。
【請求項９】
少なくとも２つのプリンタヘッドを備え、第１のプリンタヘッドの前記プリンタノズルが、第２のプリンタヘッドの分配要素の前記入口の上流に構成されている、請求項７又は８のいずれか一項に記載の押出ベースの３Ｄプリンタ。
【請求項１０】
３Ｄ物品を３Ｄ印刷するための方法であって、前記方法は、３Ｄ印刷された材料を含む前記３Ｄ物品を供給するために、ｍ≧２であるｍ個の３Ｄ印刷可能材料を堆積させるステップを含み、前記方法は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプリンタヘッドの少なくともｍ個の分配要素に、前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料を供給するステップと、前記３Ｄ印刷された材料を堆積させるステップとを含む、方法。
【請求項１１】
前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料が、異なる熱可塑性材料を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料が、異なる色を有する３Ｄ印刷可能材料である、請求項１０又は１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記３Ｄ印刷された材料が、前記ｍ個の３Ｄ印刷可能材料に由来する複数のドメインを含み、前記方法は、前記ドメインの寸法を、最大１２０μｍである最大幅を有するように制御するステップを含む、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2021515721.tif 000016
2021515721.tif 000017
2021515721.tif 000018
2021515721.tif 000019
2021515721.tif 000020