(57)【要約】  積層造形（ＡＭ）システムは、規定のパターンに材料を堆積させるキャリッジ（１５０）と、キャリッジから堆積された材料を受ける製作プラットフォームとを含む。キャリッジは、複数の予熱チャンバ（１３０）を有する予熱組立体（１３８）と、複数のプリントヘッドを受けるための複数のスロットを有するプリントブロック（１２０）とを含む。キャリッジには、ヘッドスロットよりも多くの予熱チャンバが装備されている。
2018522767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の予熱チャンバを備える予熱組立体、および
複数のプリントヘッドを受けるための複数のスロットを備えるプリントブロック
を備えたキャリッジであって、ヘッドスロットよりも多くの予熱チャンバを含む前記キャリッジと、
前記キャリッジから堆積される材料を受けるように構成された製作プラットフォームと
を含む積層造形（ＡＭ）システム。
【請求項２】
前記プリントブロックが、前記複数のスロットのうちの１つに前記複数のプリントヘッドのうちの１つが設置されたときに、前記複数のプリントヘッドのうちの１つと流体連通するように構成された１対のリザーバと共に形成されている、請求項１に記載のＡＭシステム。
【請求項３】
前記プリントブロックが、前記複数のスロットのそれぞれを囲む１対のリザーバと共に形成され、各対が、前記プリントブロックに設置された前記複数のプリントヘッドのうちの１つと流体連通するように構成されている、請求項１または２に記載のＡＭシステム。
【請求項４】
前記対のそれぞれが、前記複数のプリントヘッドのうちの前記１つのプリントヘッドの別々のノズルアレイと流体連通するように構成されている、請求項３に記載のＡＭシステム。
【請求項５】
前記複数の予熱チャンバのそれぞれが、前記プリントブロックに形成された前記リザーバのうちの１つと流体連通している、請求項２〜４のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項６】
前記対が、分離壁によって分離されている、請求項２〜５のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項７】
前記分離壁が、前記１対のリザーバ間で、選択的な充満を可能にするように構成された、請求項６に記載のＡＭシステム。
【請求項８】
前記複数のプリントヘッドが、前記複数の予熱チャンバのすべてから材料を同時に受けるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項９】
前記プリントブロックの２つの対向面に設置された加熱プレートを備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１０】
前記複数の予熱チャンバのうちの少なくとも１つが、前記複数の予熱チャンバのうちの前記１つを通るように材料を誘導するよう構成されたウォームねじチャネルを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１１】
前記ウォームねじが、熱伝導性の材料から形成されている、請求項１０に記載のＡＭシステム。
【請求項１２】
前記材料が、予熱チャンバからプリントヘッドリザーバに、専用のブロックカバーチャネルを介して誘導される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１３】
前記複数の予熱チャンバのそれぞれがウォームねじを含む、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１４】
前記キャリッジが、前記製作プラットフォームに供給された材料の層を硬化させるように構成された硬化ユニットを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１５】
前記キャリッジが、前記製作プラットフォームに供給された材料の層を平らにするように構成されたレベリングデバイスを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１６】
前記ＡＭシステムが３次元インクジェットプリンタである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１７】
前記予熱組立体が、第１の予熱チャンバを含む第１の区分と、第２の複数の予熱チャンバを含む第２の区分とに分割され、前記第１の区分が第１の加熱要素で予熱され、前記第２の区分が、第２の別個の加熱要素で加熱される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１８】
前記プリントブロックが、前記スロットのそれぞれに関連付けられた少なくとも１つのリザーバを含み、前記プリントブロックが、前記リザーバのうちの１つに受けられた材料を、前記プリントブロックの他のリザーバに受けられた材料から断熱するように構成された開口部を含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項１９】
前記予熱組立体が、少なくとも第１の区分と第２の区分に分割され、前記第１の区分は第１の予熱チャンバを含み、前記第２の区分は第２の予熱チャンバを含み、前記第１の区分は第１の加熱要素で予熱され、前記第２の区分は第２の別個の加熱要素で加熱される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のＡＭシステム。
【請求項２０】
複数の異なる材料を別々のチャンバで加熱するステップと、
前記複数の異なる材料のそれぞれの内容物を、複数のプリントヘッドに同時に送達するステップであって、前記複数の異なる材料の数が、前記複数のプリントヘッドの数を上回っている、送達するステップと、
前記複数の異なる材料のすべてを、前記プリントヘッドを用いて、３次元インクジェットプリンティングによって供給するステップと
を備える方法。
【請求項２１】
前記複数の異なる材料のそれぞれが、前記プリントヘッドを保持するように構成された前記プリントブロックに形成された専用の１対のリザーバを介して、前記プリントヘッドへ誘導され、各対が、前記複数のプリントヘッドのうちの１つと流体連通している、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記１対のリザーバから、前記プリントヘッドの別々のノズルアレイに、材料を同時に誘導するステップを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
予熱器のウォームねじの基部から、専用のブロックカバーチャネルを介して、プリントヘッドリザーバに前記材料を誘導するステップを備える、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の異なる材料のうちの１つが、第１の温度まで加熱され、前記複数の異なる材料のうちの別の材料が、第２の温度まで加熱される、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記複数の異なる材料のうちの前記１つが支持材料であり、前記複数の異なる材料のうちの他方がモデリング材料である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記支持材料が、前記モデリング材料よりも２〜１０度低い温度まで加熱される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記支持材料が６５℃の温度に加熱および維持され、前記モデリング材料が７０℃の温度に加熱および維持される、請求項２５または２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数の異なる材料のうちのさらに別の材料が、第３の温度まで加熱される、請求項２４〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、自由形状造形に関し、より詳細には、これに限らないが、３次元（３Ｄ）プリンティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形（ＡＭ）は概して、３Ｄオブジェクトが、そのオブジェクトのコンピュータモデルを利用して造形される工程である。そのような工程は、視覚化、デモンストレーション、および機械的プロトタイピングを目的とした設計関係分野などの様々な分野で用いられるとともに、迅速な造形のためにも用いられる。
【０００３】
任意のＡＭシステムの基本的な動作は、３Ｄコンピュータモデルを薄い断面にスライスすること、その結果を２次元の位置データに変えること、および３Ｄ構造体を層方向に構築するシステムのコントローラにそのデータを送ることから成る。
【０００４】
ＡＭは、３Ｄインクジェットプリンティング、積層オブジェクト造形、熱溶解積層法などを含む、製造方法への多くの異なるアプローチを伴う。
【０００５】
３Ｄプリンティング工程では、例えば製作材料は、１つまたは複数のプリントヘッドを含むキャリッジから供給される。プリントヘッドのそれぞれは１組のノズルを有し、そのノズルから、１度に１つの層を形成するように材料を選択的に支持構造体に供給することができる。次いで製作材料に応じて、やはりキャリッジに担持された適切なデバイスを用いて、層がキュアリングまたは固体化され得る。製作材料は、オブジェクトを形成するモデリング材料、およびオブジェクトが製作されるときにそのオブジェクトを支持する支持材料を含んでもよい。キャリッジは、支持構造体を走査し、それをパターン化する。例えば米国特許第６，２５９，９６２号、第６，５６９，３７３号、第６，６５８，３１４号、第６，８５０，３３４号、第７，１８３，３３５号、第７，２０９，７９７号、第７，２２５，０４５号、第７，３００，６１９号、第７，３６４，６８６号、第７，５００，８４６号、第７，６５８，９７６号、第７，９６２，２３７号、第８，７８１，６１５号、および第９，０３１，６８０号、ならびに米国特許出願公開第２０１３００４００９１号、および２０１５００３５１８６号には、様々な３Ｄプリンティング技術が開示されており、これらはすべて同一譲受人であり、その内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【０００６】
例えば「Ｒａｐｉｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｗｉｔｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ」という名称の米国特許第８，７８１，６１５号は、構築材料の層を次々に重ねて順番にプリントすることにより、オブジェクトを作製する方法を開示している。
【０００７】
この方法は、構築材料を第１の低い温度で提供するステップと、構築材料を流れ構造体の加熱された流れ経路を通るように流して構築材料を加熱するステップと、加熱された構築材料をプリントヘッドの加熱されたリザーバに送達するステップとを含む。次いで加熱された構築材料はリザーバから供給されて、オブジェクトが層毎に製作される。一例では、流れている材料への効率的な熱伝達を可能にするのに充分な長さを提供するために、１つまたは複数の螺旋形状の流れチャネルが用いられることが記述される。
【０００８】
「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｌｉｑｕｉｄｓ」という名称の米国特許出願公開第２０１５００３５１８６号は、プリンティングシステムのためのプリントヘッドを記述している。このプリントヘッドは複数の区画を備え、各区画が、液体を堆積させるための出口ポートと、別々の液体容器に別々に連結可能な入口ポートとを有する。少なくとも２つの区画が、制御可能に互いに流体連通しており、プリントヘッドは、（ｉ）各区画の充填状態、および（ｉｉ）少なくとも２つの区画間の流体連通状態を示す信号を生成するように構成されたセンサ装置を備える。任意選択で、少なくとも２つの区画がチャンバを占有し、それらが少なくとも１つの仕切りによって分離され、前記流体連通が、前記チャンバ内の液体通路を介して行なわれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、フルカラープリンティング、幅広い機械的特性、および／または比較的少ないプリントヘッドを使用した多様な異なる材料によるプリンティングを実現する３Ｄプリンタが提供される。任意選択で、各プリントヘッドは、プリント中に２つの異なる材料を同時に供給する。本発明のいくつかの実施形態によれば、３Ｄプリンタのキャリッジは、プリンタのキャリッジのサイズを増大させるまたは著しく増大させることなく、製作材料の範囲を著しく増大させることを実現するコンパクトな設計を有する。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、複数の予熱チャンバを備える予熱組立体、および複数のプリントヘッドを受けるための複数のスロットを備えるプリントブロックを備えるキャリッジであって、ヘッドスロットよりも多くの予熱チャンバを含む、キャリッジと、キャリッジから堆積される材料を受けるように構成された製作プラットフォームとを備える積層造形（ＡＭ）システムが提供される。
【００１１】
任意選択で、プリントブロックは、複数のスロットのうちの１つに複数のプリントヘッドのうちの１つが設置されたときに、複数のプリントヘッドのうちの１つと流体連通するように構成された１対のリザーバと共に形成される。
【００１２】
任意選択で、プリントブロックは、複数のスロットのそれぞれを囲む１対のリザーバと共に形成され、各対が、プリントブロックに設置された複数のプリントヘッドのうちの１つと流体連通するように構成される。
【００１３】
任意選択で、対のそれぞれは、複数のプリントヘッドのうちの、１つのプリントヘッドの別々のノズルアレイと流体連通するように構成される。
【００１４】
任意選択で、複数の予熱チャンバのそれぞれは、プリントブロックに形成されたリザーバのうちの１つと流体連通する。
【００１５】
任意選択で、対は分離壁によって分離される。
【００１６】
任意選択で、分離壁は、１対のリザーバ間で、選択的な充満を可能にするように構成される。
【００１７】
任意選択で、複数のプリントヘッドは、複数の予熱チャンバのすべてから材料を同時に受けるように構成される。
【００１８】
任意選択で、システムは、プリントブロックの２つの対向面に設置された加熱プレートを含む。
【００１９】
任意選択で、複数の予熱チャンバのうちの少なくとも１つは、複数の予熱チャンバのうちの１つを通るように材料を誘導するように構成されたウォームねじチャネルを含む。
【００２０】
任意選択で、ウォームねじは熱伝導性の材料から形成される。
【００２１】
任意選択で、材料は、予熱チャンバからプリントヘッドリザーバに、専用のブロックカバーチャネルを介して誘導される。
【００２２】
任意選択で、複数の予熱チャンバのそれぞれはウォームねじを含む。
【００２３】
任意選択で、キャリッジは、製作プラットフォームに供給された材料の層を硬化させるように構成された硬化ユニットを含む。
【００２４】
任意選択で、キャリッジは、製作プラットフォームに供給された材料の層を平らにするように構成されたレベリングデバイスを含む。
【００２５】
任意選択で、ＡＭシステムは３次元インクジェットプリンタである。
【００２６】
任意選択で、予熱組立体は、第１の予熱チャンバを含む第１の区分と、第２の複数の予熱チャンバを含む第２の区分とに分割され、第１の区分は第１の加熱要素で予熱され、第２の区分は第２の別個の加熱要素で加熱される。
【００２７】
任意選択で、プリントブロックは、スロットのそれぞれに関連付けられた少なくとも１つのリザーバを含み、プリントブロックは、リザーバのうちの１つに受けられた材料を、プリントブロックの他のリザーバに受けられた材料から断熱するように構成された開口部を含む。
【００２８】
任意選択で、予熱組立体は、少なくとも第１の区分と第２の区分に分割され、第１の区分が第１の予熱チャンバを含み、第２の区分が第２の予熱チャンバを含み、第１の区分が第１の加熱要素で予熱され、第２の区分が第２の別個の加熱要素で加熱される。
【００２９】
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、複数の異なる材料を別々のチャンバで加熱するステップと、複数の異なる材料のそれぞれの内容物を、複数のプリントヘッドに同時に送達するステップであって、複数の異なる材料の数が、複数のプリントヘッドの数を上回っている、送達するステップと、複数の異なる材料のすべてを、プリントヘッドを用いて、３次元インクジェットプリンティングによって供給するステップとを備える方法が提供される。
【００３０】
任意選択で、複数の異なる材料のそれぞれは、プリントヘッドを保持するように構成されたプリントブロックに形成された専用の１対のリザーバを介して、プリントヘッドへ誘導され、各対は、複数のプリントヘッドのうちの１つと流体連通している。
【００３１】
任意選択で、方法は、１対のリザーバから、プリントヘッドの別々のノズルアレイに、材料を同時に誘導するステップを含む。
【００３２】
任意選択で、方法は、予熱器のウォームねじの基部から、専用のブロックカバーチャネルを介して、プリントヘッドリザーバに材料を誘導するステップを含む。
【００３３】
任意選択で、複数の異なる材料のうちの１つは、第１の温度まで加熱され、複数の異なる材料のうちの別の材料は、第２の温度まで加熱される。
【００３４】
任意選択で、複数の異なる材料のうちの１つが支持材料であり、複数の異なる材料のうちの他方がモデリング材料である。
【００３５】
任意選択で、支持材料は、モデリング材料よりも２〜１０度低い温度まで加熱される。
【００３６】
任意選択で、支持材料は６５℃の温度に加熱および維持され、モデリング材料は７０℃の温度に加熱および維持される。
【００３７】
任意選択で、複数の異なる材料のうちのさらに別の材料は、第３の温度まで加熱される。
【００３８】
別段に規定されない限り、本明細書において使用されるすべての技術的および／または科学的用語は、本発明が関連する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書において記述される方法および材料と同様のまたはそれらに等しい方法および材料は、本発明の実施形態の実施に際してまたはその試験において用いることができるが、例示的な方法および／または材料が以下に記述される。抵触が生じた場合には、定義を含む特許明細書が統制する。さらに、材料、方法、および例は例示に過ぎず、必然的な限定とは意図されていない。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態が、単に例として、添付図面を参照しながら本明細書において記述される。ここで図面が詳細に具体的に参照されるが、示される詳細事項は例であり、本発明の実施形態を例示的に論じることを目的としていることが強調される。この点に関し、図面と合わせて与えられる記述は、本発明の実施形態の実施方法を当業者に対して明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムの簡略ブロック図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による例示的なキャリッジの前面斜視図である。
【図３】図３Ａは、本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのための予熱器の内部構成要素を示す例示的な前面斜視図である。図３Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのための予熱器の内部構成要素を示す例示的な背面斜視図である。
【図４Ａ】本発明のいくつかの実施形態によるプリントブロックの斜視図である。
【図４Ｂ】本発明のいくつかの実施形態による、プリントヘッドスロットの長さに沿って切断されたプリントブロックの断面側方斜視図である。
【図５Ａ】本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのプリントブロックベースの例示的な斜視図である。
【図５Ｂ】本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのプリントブロックベースの例示的な上面図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのためのキャリッジの例示的な背面斜視図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのための例示的な電子パックである。
【図８】本発明の実施形態による例示的なプリントヘッドである。
【図９】本発明のいくつかの実施形態による、プリントヘッドが設置されたプリントブロック組立体の例示的な斜視図である。
【図１０】本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムの別のプリントブロックベースの例示的な上面図である。
【図１１】本発明のいくつかの実施形態による、２つの加熱プレートが設置されたプリントブロックベースの例示的な斜視図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのための予熱器組立体と表面接触しているプリントブロック組立体の構成要素を示す背面斜視図である。図１２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による、２つの区分に分離されたＡＭシステムのための予熱器の内部構成要素を示す背面斜視図である。
【図１３】本発明のいくつかの実施形態による別の例示的なキャリッジの前面斜視図である。
【図１４】本発明のいくつかの実施形態による、２つの区分に分離されたＡＭシステムのための別の予熱器の内部構成要素を示す斜視図である。
【図１５】本発明のいくつかの実施形態によるさらに別の例示的なキャリッジの前面斜視図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態による、２つの区分に分離されたＡＭシステムのためのさらに別の予熱器の内部構成要素を示す斜視図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態によるプリントブロックの様々なロケーションにおける経時的な温度挙動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明は、そのいくつかの実施形態において、自由形状造形に関し、より詳細には、これに限らないが、３次元（３Ｄ）プリンティングに関する。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ＡＭシステムは、製作材料を２つの異なる供給源から単一のプリントヘッドに同時に送り込むこと、および２つの異なる供給源からの材料を単一のプリントヘッドで同時にプリントすることを実現する。いくつかの例示的な実施形態では、最大８つの異なる材料が、ＡＭシステムのキャリッジに設置された４つのプリントヘッドに同時に送達される。任意選択で、プリントヘッドのうちの３つが、６つの異なる色の樹脂をプリントするように動作し、第４のプリントヘッドが支持材料をプリントするように動作する。
【００４３】
材料をプリントヘッドに送達する前に、ＡＭシステムのキャリッジに担持された別々の予熱チャンバにおいて、製作材料のそれぞれが予熱される。予熱チャンバのそれぞれは、流れている材料への効率的な熱伝達を可能にするのに充分な長さを提供することが必要である。典型的には、キャリッジはコンパクトな構造を有することが望ましく、したがってキャリッジに含まれ得る別々の予熱チャンバの数は、限定されることがある。本発明の発明者は、製作材料を予熱するのに必要な予熱チャンバのそれぞれの体積を、ウォームねじ形状のランナーの周りに製作材料を導くことによって減少させることができることを見いだした。いくつかの例示的な実施形態では、予熱チャンバの直径に実質的に合致する直径を有するウォームねじランナーが、予熱チャンバのそれぞれに設置される。液状の製作材料は、ウォームねじの周りを下向きに通る。各予熱チャンバが必要とする体積を減少させることによって、同じサイズのキャリッジにより多くの予熱チャンバを追加することができ、それによりＡＭシステムのコンパクト性が改善される。いくつかの例示的な実施形態では、予熱システムは、各区分を異なる温度まで同時に予熱することを実現する２つ以上の熱的に独立した区分を含む。任意選択で、予熱システムは、支持材料チャンバを第１の温度まで加熱し、モデリング材料を異なる温度、例えばより高い温度まで加熱することを実現する。任意選択で、予熱システムは、チャンバのそれぞれを異なる事前定義された温度まで加熱してもよい。
【００４４】
プリントヘッドは、典型的には、キャリッジに担持されたプリントブロックに設置される。本発明のいくつかの実施形態によれば、プリントブロックは、各プリントヘッドのためのスロット、およびスロットのそれぞれを囲む１対のリザーバから形成される。本発明のいくつかの実施形態によれば、予熱チャンバのそれぞれからの流出は、リザーバのうちの１つへ誘導され、リザーバに送り込まれた材料は、リザーバに形成された１つまたは複数の出力部を介してプリントヘッドへ誘導される。典型的には、１対のリザーバのうちの一方に送り込まれた材料は、プリントヘッドのノズルの第１のアレイを通したプリンティングのための材料を提供し、１対のリザーバのうちの他方に送り込まれた材料は、そのプリントヘッドのノズルの代替のアレイを通したプリンティングのための材料を提供する。いくつかの実施形態では、１対のリザーバを分離するバッフルは、１対のリザーバ間で制御された材料の流出を可能にするようにサイズ設定される。
【００４５】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明が、その用途において、以下の記述で説明されるおよび／もしくは図面に示される構成要素ならびに／または方法の構造および配置の詳細に必ずしも限定されないことが、理解されるべきである。本発明では他の実施形態が可能であり、または本発明は様々なやり方で実施もしくは実行されることが可能である。
【００４６】
本実施形態の方法およびシステムは、オブジェクトの形状に対応して構成されたパターンで複数の層を形成することによって、３Ｄオブジェクトをコンピュータオブジェクトデータに基づき層方向に造形する。コンピュータオブジェクトデータは、スタンダードテセレーションランゲージ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎ  Ｌａｎｇｕａｇｅ：ＳＴＬ）もしくはステレオリソグラフィコンター（ＳｔｅｒｅｏＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｃｏｎｔｏｕｒ：ＳＬＣ）フォーマット、仮想現実モデリングランゲージ（ＶＲＭＬ）、積層造形ファイル（ＡＭＦ）フォーマット、ドローイングエクスチェンジフォーマット（Ｄｒａｗｉｎｇ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｆｏｒｍａｔ：ＤＸＦ）、ポリゴンファイルフォーマット（ＰＬＹ）、またはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）に適した任意の他のフォーマットを含むが、これらに限定されない任意の知られているフォーマットであることが可能である。
【００４７】
本明細書において使用される「オブジェクト」という用語は、オブジェクト全体またはその一部分を指す。
【００４８】
各層は、通過しながら２次元表面を走査しそれをパターン化するキャリッジを含むＡＭ装置によって形成される。走査中、キャリッジは、２次元層または表面上の複数の目標ロケーションに至り、目標ロケーションまたは目標ロケーションのグループ毎に、その目標ロケーションまたは目標ロケーションのグループが、製作材料によって埋められるべきかどうか、およびどのタイプの製作材料がそこに送達されるべきかを判定する。判定は、表面のコンピュータ画像に応じて行なわれる。
【００４９】
本発明の好ましい実施形態では、ＡＭは、３Ｄプリンティング、より好ましくは３Ｄインクジェットプリンティングを含む。これらの実施形態では、製作材料は、１組のノズルを有する供給ヘッドから供給されて、製作材料が支持構造体上に層状に堆積される。こうしてＡＭ装置は、埋められるべき目標ロケーションに製作材料を供給し、他の目標ロケーションは空けておく。製作材料のタイプは、２つの主なカテゴリに分類することができる。すなわち、モデリング材料と支持材料である。支持材料は、製造工程中にオブジェクトもしくはオブジェクトの一部分を支持するための、および／または他の目的、例えば中空もしくは多孔性のオブジェクトを提供するための、支持マトリックスまたは構造部を形成する役割を果たす。支持構造部またはマトリックスは、例えば支持強度を上げるために、モデリング材料の要素をさらに含んでもよい。
【００５０】
モデリング材料は、概して、ＡＭで用いるように調合された、それ自体で３Ｄオブジェクトを形成することができる、すなわち、他のいかなる物質とも混合または組み合わされる必要のない組成物である。
【００５１】
最終的な３Ｄオブジェクトは、モデリング材料、またはモデリング材料の組合せもしくはモデリング材料と支持材料の組合せ、またはそれらの変性（例えばその後のキュアリング）から作られる。これらの操作のすべては、固体自由形状製造の当業者にはよく知られている。
【００５２】
本発明のいくつかの例示的な実施形態では、オブジェクトは、複数の異なるモデリング材料、例えば異なる色の樹脂を供給することによって、造形される。
【００５３】
それらの材料は、任意選択でおよび好ましくは、プリントヘッドが１度通過する間に層状に堆積される。層内の材料および材料の組合せは、オブジェクトの所望の特性に応じて選択される。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムの簡略ブロック図を示す図１を、ここで参照する。典型的には、ＡＭシステム１００は、３Ｄ液滴堆積システム、例えばインクジェットプリンティング装置である。
【００５５】
典型的にはＡＭシステム１００は、製作面またはトレイ６６０を走査するキャリッジ１５０を含む。典型的にはキャリッジ１５０は、製作材料を予熱するための複数の予熱チャンバ１３０と、材料をトレイ６６０上に選択的に堆積させるための複数のプリントヘッド２０と、プリントされた層を平らにするためのレベリングデバイス２２０と、プリントされた層を硬化させるための１つまたは複数の硬化デバイス２１０とを備える予熱組立体１３８を担持する。プリントヘッド２０は、典型的にはプリントブロック１２０に固定される。
【００５６】
キャリッジ１５０は、好ましくは、作業表面としての役割を果たすトレイ６６０上を往復移動するように動作する。トレイ６６０は水平方向に位置付けられる。一般的な慣習によれば、Ｘ−Ｙ−Ｚデカルト座標系は、Ｘ−Ｙ平面がトレイ６６０に平行になるように選択される。使用時、いくつかの例示的な実施形態では、キャリッジ１５０は、本明細書ではＸ方向として参照される走査方向に移動し、プリントヘッド２０は、それらがトレイ６６０上を通過する過程で、製作材料を所定の構成で選択的に供給する。製作材料は、典型的には、１つまたは複数のタイプの支持材料と、１つまたは複数のタイプのモデリング材料とを備える。プリントヘッド２０が通過した後に、硬化デバイス２１０のうちの一方を用いたモデリング材料の硬化、例えばキュアリングが続く。堆積されたばかりの層に対してキャリッジ１５０がスタート地点に戻る逆向きの通過で、製作材料のさらなる供給が所定の構成に応じて行なわれてもよく、硬化デバイス２１０のうちの他方が動作する。キャリッジ１５０が前向きおよび／または逆向きに通過する際、形成された層は、レベリングデバイス２２０によって真っ直ぐにされてもよく、レベリングデバイス２２０は、好ましくは、プリントヘッド２０の前向きおよび／または逆向きの移動におけるその経路をたどる。キャリッジ１５０がＸ方向に沿ってそのスタート地点に戻ったら、キャリッジ１５０は、本明細書においてＹ方向として参照されるインデックス方向に沿って別の位置に移動してもよく、Ｘ方向に沿った往復移動によって同じ層の製作を続ける。あるいは、キャリッジ１５０は、前向きの移動と逆向きの移動の間で、または２回以上の前向き−逆向き移動の後に、Ｙ方向に移動してもよい。単一の層を仕上げるために供給ヘッドによって実行される一連の走査は、本明細書において単一の走査サイクルと呼ばれる。
【００５７】
層が仕上がったら、その後にプリントされることになる層の所望の厚さに応じて、トレイ６６０を所定のＺレベルまでＺ方向に下げてもよい。この手順が繰り返されて、３Ｄオブジェクト６５０が層方向に形成される。あるいは、層の所望の厚さに応じて、キャリッジ１５０がＺ方向に移動してもよい。
【００５８】
コントロールユニット６４０は、キャリッジ１５０に含まれた要素の動作を制御する。コントロールユニット６４０は、典型的には、制御動作を実行するように構成された電子回路を含む。コントロールユニット６４０は、好ましくはプロセッサ６００と通信し、プロセッサ６００は、スタンダードテセレーションランゲージ（ＳＴＬ）フォーマットなどの形式でコンピュータ読取り可能媒体に表されたコンピュータオブジェクトデータ、例えばＣＡＤ構成、に基づき、製造命令に関するデジタルデータを送信する。典型的には、プロセッサ６００は、コンピュータオブジェクトデータを記憶するための、およびコンピュータオブジェクトデータに基づく製造命令に関するデータを記憶するためのメモリユニットおよび／またはメモリ性能を含む。典型的には、コントロールユニット６４０は、各プリントヘッド２０またはノズルアレイ１２４に印加される電圧、および予熱チャンバ１３０とプリントブロック１２０の両方における製作材料の温度を制御する。
【００５９】
造形データがコントロールユニット６４０にロードされたら、コンピュータユニット６４０はユーザを介さずに動作することができる。いくつかの実施形態では、コントロールユニット６４０は、例えばデータプロセッサ６００を用いて、またはユニット６４０と通信するユーザインターフェース６１０を用いて、オペレータからのさらなる入力を受ける。
【００６０】
動作中、製作材料は、予熱チャンバ１３０に供給されて予熱され、次いでプリントブロック１２０に含まれた複数のリザーバ１２５を介してプリントヘッド２０に送り込まれる。いくつかの例示的な実施形態では、１対のリザーバ１２５が各プリントヘッド２０を囲み、そのプリントヘッドに材料を供給し、それにより各プリントヘッド２０には、２つのリザーバ１２５によって送り込みがなされることになる。本発明のいくつかの実施形態によれば、キャリッジ１５０は、プリントヘッドよりも多くの予熱チャンバ１３０を含み、プリントヘッド２０のうちの少なくとも１つは、２つの異なる予熱チャンバ１３０からの供給を同時に受ける。典型的には、各予熱チャンバ１３０は、材料を異なるリザーバ１２５に誘導する。本発明のいくつかの実施形態によれば、各プリントヘッド２０は、ノズル１２４の少なくとも２つのアレイを含み、各リザーバ１２５は、ノズル１２４の専用のアレイと流体連通している。製作材料を供給するために、電圧信号がプリントヘッド２０印加されて、プリントヘッドノズル１２４を介して材料の液滴が選択的に堆積される。各ヘッド２０の堆積速度は、ノズル１２４の数、ノズルのタイプ、および印加電圧の信号速度（周波数）によって異なる。いくつかの例示的な実施形態では、プリントヘッド２０のそれぞれ（またはプリントヘッド２０のうちの少なくとも１つ）は、２つの異なる予熱チャンバから製作材料を受け、各予熱チャンバからの材料は、ノズル１２４の専用のアレイによって供給される。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態によるキャリッジの例示的な前面斜視図を示す図２を、ここで参照する。キャリッジ１５０は、プリントブロック１２０と、複数の予熱チャンバ１３０（図１）を含む予熱組立体１３８と、ブロック１５０の両側にＸ方向に位置付けられた１対の硬化ユニット２１０と、典型的には滑車システム２２５に連結され、それと共に動作するレベリングデバイス２２０（図１）とを含む。典型的には、硬化ユニット２１０は、照射窓２１５を通してＵＶビームを放射する紫外線（ＵＶ）モジュールである。
【００６２】
キャリッジ１５０に導入された製作材料は、まず入口１３５を介して予熱組立体１３８によって受けられる。任意選択で、予熱組立体１３８は、最大で８つの異なるタイプの材料、例えばモデリング材料および支持材料を受けるために８つの入口１３５を含む。予熱組立体１３８に受けられた材料は、典型的には、材料をプリントブロック１２０に供給する前に、規定の温度まで加熱される。プリントブロック１２０は、典型的には複数のプリントヘッド２０を含む。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのための予熱器の内部構成要素の例示的な前面および背面斜視図を示す図３Ａ〜図３Ｂを、ここで参照する。本発明のいくつかの実施形態によれば、組立体１３８内の各チャンバ１３０は、ウォームねじ形状のランナー１３１を含んでおり、その周りで材料がチャンバ１３０を通るように誘導される。任意選択で、組立体１３８は、最大８つの異なる材料を同時に受けるために８つのチャンバ１３０を含む。典型的には、ウォーム１３１の直径はチャンバ１３０の直径と正確に合致しており、それにより、チャンバ１３０に導入された材料が、ウォーム１３１によって提供された螺旋経路をたどって、予熱カートリッジ１３６を通りチャンバ１３０の出口に到達する。螺旋経路は、材料が通る必要のある経路の長さを増加させる。この経路の長さの増加によって、より長い熱交換が可能になる。
【００６４】
任意選択で、ウォーム１３１は熱伝導性の材料から形成され、材料とウォーム１３１との接触により熱伝達が改善される。本発明の発明者は、ウォーム１３１が、比較的小さな設置面積を占有しながらも、材料の経路の長さの著しい増加を実現することを見いだした。設置面積を低減させることによって、同じサイズのキャリッジ１５０に、より多くのチャンバ１３０、それにより、より多様な製作材料を含めることができる。本発明の発明者は、予熱組立体１３８を用いるとき、通常であれば典型的には４つの予熱チャンバを保持するキャリッジのサイズに、８つの予熱チャンバが適合することを見いだした。典型的には、予熱組立体１３８は、プリントヘッドリザーバに入る前にすべてのチャンバ１３０の内容物を噴射温度まで、またはその近くまで加熱し、それにより、高スループットで噴射されるように材料の準備を整えることもできる。任意選択で、予熱組立体１３８は、チャンバのそれぞれ、または一部分を異なる温度まで選択的に加熱してもよい。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、予熱組立体１３８は、組立体１３８の各チャンバ１３０内で内容物を加熱する加熱プレート１３２を含む。任意選択で、加熱プレート１３２は５４ワットの加熱器であり、チャンバ１３０に面した表面とは反対側の表面上では断熱材１３３によって覆われている。典型的には、組立体１３８は、組立体１３８の温度を監視するための温度センサ１３４をさらに含む。いくつかの例示的な実施形態では、組立体１３８内の熱交換の持続時間は、プレート１３２の温度を制御することによって制御される。典型的には、入口１３５は、フランジ１３７を通って形成され、Ｏリングによって封止される。
【００６６】
プリントブロック組立体の一部分の斜視図を示す図４Ａ〜図４Ｂをここで参照し、図４は、本発明のいくつかの実施形態によるプリントブロックの斜視図を示し、図４Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によるプリントヘッドスロットの長さに沿って切断された断面側方斜視図を示す。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、予熱組立体１３８は、チャンバ１３０毎に逆止弁３１０を含むマニフォルド３２０に取り付けられる。マニフォルド３２０は、プリントブロック１２０への材料の送達を制御し、チャンバ１３０が使用されていない間の不要な滴下を防止する。いくつかの例示的な実施形態では、プリントブロック１２０には、必要な注入量を評価するための複数の真空入口３１５が設置されている。任意選択で、プリントブロック１２０は、プリントヘッド２０毎に１つの真空入口３１５を含む。あるいは、プリントブロック１２０は、予熱チャンバ１３０毎に１つの真空入口３１５を含む。
【００６８】
任意選択で、プリントブロック１２０は、ブロックベース３２５と、ブロックカバー３３５と、上部断熱材３３０とを含み、これらのすべては、プリントヘッド２０のそれぞれを挿入するための複数のスロット２５を画成する。典型的には、各プリントヘッドは、ばね荷重式ロックねじ３４５でスロット２５内に固定され、例えば１対のばね荷重式ロックねじ３４５をスロット２５の両側でそれぞれ１つ用いて固定される。典型的には、プリントブロック１２０は、プリントブロック１２０に蓄積した材料を所望の温度に維持するように加熱される。任意選択で、加熱は、Ｙ方向に沿って離間している対向して向かい合う２つのブロック側部に設置された加熱プレート３５５を用いて実現される。任意選択で、加熱プレート３５５は、４４ワットの加熱器である。典型的には、加熱レベルは、各加熱プレート３５５の近くに設置されたブロック温度センサ３５０を用いて監視される。それに加えて複数のサーミスタ３４０が、プリントヘッドスロット２５を囲むリザーバ内の材料の温度を検出する。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態によれば、各スロット２５は、プリントブロックベース３２５に形成された２つのリザーバによって囲まれている。リザーバは、図５Ａおよび図５Ｂを参照してより詳細に示され、記述される。任意選択で、４つのスロット２５を囲む８つのリザーバ内の温度を監視するために８つのサーミスタ３４０が含まれる。典型的には、プリントブロック１２０には安全のために温度ヒューズ３０５も設置される。
【００７０】
ここで図４Ｂを参照すると、予熱組立体１３８からの材料は、ブロックカバー３３５に形成された専用のチャネル３６０を通ってプリントブロック１２０のリザーバに到達する。典型的には、チャンバ１３０からの材料は、マニフォルド３２０の逆止弁３１０およびチャネル３６０を通って、プリントブロック１２０に沿ってＹ方向に約半分まで流れ、次いでカバーニップル３７０を通って、スロット２５を囲むリザーバのうちの１つの中に滴下される。プリントブロックカバー３３５は、各予熱チャンバ１３０を、プリントブロック１２０内の１つのリザーバに連結させる専用のチャネルを含む。リザーバに到達した材料は、次いでスロット２５に設置されたプリントヘッドのノズルの規定されたアレイに送り込まれる。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのプリントブロックベースの例示的な斜視図および上面図を示す図５Ａおよび図５Ｂを、ここで参照する。プリントブロックベース３２５は、プリントヘッド２０（図１）を受けるための複数のスロット２５と、ばね荷重式ロックねじ３４５を受けるための複数の穴２９、およびプリントヘッド２０をスロット２５に固定するためのねじを受けるための複数の穴２７を含むフレーム１２３とを含む。本発明のいくつかの実施形態によれば、各スロット２５は、Ｙ方向に沿って延在する１対のリザーバ４０、例えばリザーバ４０Ａおよび４０Ｂによって囲まれている。典型的には、各リザーバ４０Ａおよび４０Ｂは、フレーム１２３より下に延在している。本発明のいくつかの実施形態によれば、バッフルまたはバリア壁３０が、リザーバ４０Ａをリザーバ４０Ｂから分離している。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態によれば、バリア壁３０の高さは比較的低く、それにより、流体レベルが壁３０よりも低くなるように規定されたときには、リザーバ４０Ａおよび４０Ｂのそれぞれを異なる材料で満たすことができ、またはリザーバ４０Ａおよび４０Ｂの流体レベルが壁３０よりも高くなるように規定されたときには、同じ材料または材料の混合物でリザーバ４０Ａおよび４０Ｂのそれぞれを満たすことができる。任意選択で、サーミスタ３４０（図４Ｂ）は、リザーバ４０のそれぞれにおいてレベルを監視および制御するように動作する。任意選択で、１つまたは複数のレベルセンサがリザーバ４０に設置されて、リザーバに入れられた材料のレベルを監視および制御する。任意選択で、支持材料が入っているリザーバ４０は、関連付けられたプリントヘッドが完全に支持材料だけをプリントするように、典型的には満たされている。プリントヘッド２０に対して１つの材料だけが使用されるとき、材料は、プリントヘッド２０の両方のリザーバ４０Ａおよび４０Ｂに経路指定されてもよく、またはリザーバ４０のうちの一方だけに経路指定されて、次いで壁３０を越えて満たされて両方のリザーバ４０Ａおよび４０Ｂに材料が提供されてもよい。
【００７３】
ここで図５Ｂを参照すると、本発明のいくつかの実施形態によれば、各リザーバは、１つまたは複数の出口、例えば典型的には２つの出口４５を有する規定されたチャネルとして形状設定され、それらの出口を通って、スロット２５に設置されたプリントヘッド２０（図１）内に材料が導入される。任意選択で、出口４５は、Ｙ方向に沿ったリザーバ４０、例えば４０Ａおよび４０Ｂの各端部に位置付けられる。本発明のいくつかの実施形態によれば、リザーバ４０Ａは、プリントヘッド２０のノズルの第１のアレイに材料を供給し、リザーバ４０Ｂは、同じプリントヘッド２０のノズルの第２のアレイに材料を供給する。典型的には、第１および第２のアレイは重ならず、両方のアレイが同時に使用されてプリントが行なわれる。
【００７４】
１つの例示的な構成では、予熱組立体１３８は、６つの異なる色を有する樹脂に加えて支持材料を含み、それらが４つのプリントヘッド２０を用いてプリントされる。
【００７５】
任意選択で、８つの予熱チャンバ１３０のうちの２つには、支持材料が送り込まれ、他の６つのチャンバには、異なるモデリング材料、例えば異なる色のモデリング材料が送り込まれる。この構成では、プリントヘッド２０のうちの３つが、６つの異なる色をプリントし、プリントヘッド２０のうちの１つが、支持材料だけをプリントする。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態によるＡＭシステムのためのキャリッジの例示的な背面斜視図を示す図６、および例示的な電子パックを示す図７を、ここで参照する。本発明のいくつかの実施形態によれば、キャリッジ１５０の背面は、ケーシング４１０で部分的に覆われている電子パック４００（図７）を含む。典型的には、電子パック４００は、プリントヘッドブロックボード４５０と、プリントヘッドドライバ４３０と、プリントヘッドコネクタ４４０とを含む。プリントヘッドコネクタ４４０は、各プリントヘッド２０を、プリントヘッドドライバ４３０に連結する。プリントヘッドドライバ４３０は、プリントヘッドブロックボード４５０と共に、プリントを制御するための回路を含む。典型的には、キャリッジ１５０は、電子パック４００を冷却するためのファン４２０も含む。
【００７７】
本発明の実施形態による例示的なプリントヘッドを示す図８を、ここで参照する。本発明のいくつかの実施形態によれば、プリントヘッド２０は、少なくともノズル２８Ａの第１のアレイ、およびノズル２８Ｂの第２のアレイを有するノズル面２２を含む。いくつかの例示的な実施形態では、リザーバ４０Ａに入っている材料は、ノズル２８Ａの第１のアレイへ誘導され、リザーバ４０Ｂに入っている材料は、ノズル２８Ｂの第２のアレイへ誘導される。いくつかの例示的な実施形態では、プリントヘッド２０は、電子パック４００に連結される単一のプリントヘッドボード２１を含む。２つのプリントヘッドボード２１ではなく単一のプリントヘッドボード２１を用いることによって、キャリッジ１５０のコンパクト性が改善される。さらにボードは、真っ直ぐではなく、例えばＸ−Ｚ平面に沿って平らなのではなく、横を向いており、例えばＹ−Ｚ平面に沿って平らである。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態によるプリントヘッドが設置されたプリントキャリッジの例示的な斜視図を示す図９を、ここで参照する。プリントヘッド２０は、ノズル面２２がプリントブロック１２０の下にくるように、スロット２５のそれぞれに導入される。例示的な一実施形態では、プリントブロック１２０は、４つのプリントヘッド２０のためのスロットを含む。
【００７９】
本発明の実施形態の多くは、８つの予熱チャンバ１３０および４つのプリントヘッド２０を含むブロックカートリッジ１５０を参照しながら記述されたが、これらの数は単に例示に過ぎず、本発明は、異なる数の予熱チャンバ１３０および異なる数のプリントヘッド２０を用いて実施することも可能であることに留意されたい。
【００８０】
ＡＭシステムの別のプリントブロックベースの例示的な上面図を示す図１０、および２つの加熱プレートが設置されたプリントブロックベースの例示的な斜視図を示す図１１をここで参照し、これらの図は両方とも本発明のいくつかの実施形態によるものである。いくつかの例示的な実施形態によれば、プリントブロックベース３２６は、リザーバ４０に堆積された製作材料の一部分を第１の温度に維持し、リザーバ４１に堆積された製作材料の別の部分を第２の温度に維持することを実現する。典型的には、プリントブロックベースには、リザーバ４０の製作材料を加熱するための第１の加熱プレート３５８、およびリザーバ４１の製作材料を加熱するための第２の加熱プレート３５６が設置される。典型的には、第１の加熱プレート３５８と第２の加熱プレート３５６の第２の組が、プリントブロックベース３２６の対向面にも設置される。第１の加熱プレート３５８と第２の加熱プレート３５６の間に、プレート間の熱伝達を低減させるための切欠き部３５７が配置されてもよい。任意選択で、プリントブロック３２６は、リザーバ４０とリザーバ４１との間の熱伝達を低減させる１つまたは複数の空間２４を含む。任意選択で、リザーバ４１は、プリントブロックベース３２６の縁部の近位にありリザーバ４０の遠位にある、スロット２６の側部に沿った単一のリザーバ４１である。典型的には、リザーバ４１は、スロット２６に設置されたプリントヘッドに対して材料を提供する。任意選択で、スロット２６は、スロット２５よりも容量が大きくてもよい。リザーバ４１をリザーバ４０から遠ざけることによって、熱伝達の低減も促進される。
【００８１】
いくつかの例示的な実施形態では、プリントブロックベース３２６のモデリング材料を第１の温度に維持し、支持材料を第２の温度に維持することが望まれる。典型的には、支持材料は、モデリング材料よりも低い温度、例えば２〜１０度低い温度で維持される。あるいは、モデリング材料のうちの１つのタイプを、他のタイプとは異なる温度で維持することが望ましい場合があり、その１つのタイプが、リザーバ４１に送達されてもよい。プリントブロックベース３２６は、熱的に独立した２つの区分を含んで示される。区分３２６Ａはスロット２５、リザーバ４０、および加熱プレート３５８を含み、区分３２６Ｂは、スロット２６、リザーバ４１、および加熱プレート３５６を含む。あるいは、プリントブロックベースは、熱的に独立した３つ以上の区分、または異なるようにして分割された、例えば各区分が２つ以上のスロットに関連付けられ得る、熱的に独立した２つの区分を含んでもよい。任意選択で、各スロットおよびそれに対応したリザーバは、互いに熱的に独立していてもよく、それにより異なる材料が同時に異なる温度まで予熱されてもよい。
【００８２】
ＡＭシステムのための予熱器組立体と表面接触しているプリントブロック組立体の構成要素の背面斜視図を示す図１２Ａ、および２つの区分に分離されたＡＭシステムのための予熱組立体の内部構成要素の背面斜視図を示す図１２Ｂをここで参照し、これらの図は両方とも本発明のいくつかの実施形態によるものである。本発明のいくつかの実施形態によれば、予熱組立体１３９は、第１の温度まで加熱される複数の予熱チャンバを有する第１の区分１３９Ａと、第２の温度まで加熱される少なくとも１つの予熱チャンバを有する第２の区分１３９Ｂを含む。いくつかの例示的な実施形態では、フランジ１３７も、複数の入口が導入された第１の区分１３７Ａと、別の入口１３５、例えば支持材料のための入口が導入された第２の区分１３７Ｂとに分割される。いくつかの例示的な実施形態によれば、予熱組立体１３７Ａおよび１３７Ｂのそれぞれは、予熱チャンバ毎に逆止弁を含むマニフォルド３２０に取り付けられる。
【００８３】
典型的には、各予熱組立体１３９Ａおよび１３９Ｂはそれぞれ、それ自体の加熱プレート１３２Ａおよび１３２Ｂ、ならびに専用の断熱材１３３Ａおよび１３３Ｂを含む。いくつかの例示的な実施形態では、ブロックカバー３３５も別々のユニットに分割される。第１のユニット３３５Ａは、第１の温度で材料を受けるためのブロックベース３２６上のエリアを覆い、第２のユニット３３５Ｂは、第２の温度で材料を受けるためのブロックベース３２６上のエリアを覆う。任意選択で、加熱プレート１３２Ｂは予熱チャンバの一部分のみを覆うように延在し、一方で加熱プレート１３２Ａは、予熱チャンバ１３０Ａの全長を実質的に覆うように延在してもよい。任意選択で、加熱プレート１３２Ｂは、プリントブロックの近位にあり、入口１３５の遠位にあるように位置付けられる。予熱組立体１３９は、熱的に独立した２つの区分を含んで示される。区分１３９Ａは、チャンバ１３０Ａ、加熱プレート１３２Ａ、および断熱材１３３Ａを含み、区分１３９Ｂは、チャンバ１３０Ｂ、加熱プレート１３２Ｂ、および断熱材１３３Ｂを含む。同様に、プリントブロック組立体の他の構成要素は、それぞれが別々のブロックカバー３３５およびフランジ１３７を含む熱的に独立した２つの区分を含んで示される。あるいは、プリントブロック組立体（予熱組立体１３９を含む）は、熱的に独立した３つ以上の区分、または異なるようにして分割された、例えば各区分が２つ以上の材料に関連付けられ得る、熱的に独立した２つの区分を含んでもよい。任意選択で、各チャンバ１３０は互いに熱的に独立していてもよく、それにより各材料が異なる温度まで予熱されてもよい。
【００８４】
別の例示的なキャリッジの前面斜視図を示す図１３、および２つの区分に分離されたＡＭシステムのための別の予熱器の内部構成要素の斜視図を示す図１４をここで参照し、これらの図は両方とも本発明のいくつかの実施形態によるものである。本発明のいくつかの実施形態によれば、キャリッジ５５０は、プリントブロック１２０に位置付けられたマニフォルド３２０（逆止弁３１０を含む）から分離しておりそれに直接接触していない予熱組立体５３８を含む。予熱組立体５３８のチャネルをマニフォルド３２０に連結するためにチューブが使用されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、予熱器組立体５３８は、第１の温度まで加熱される複数の予熱チャンバを有する第１の区分５３８Ａと、第２の温度まで加熱される少なくとも１つの予熱チャンバを有する第２の区分５３８Ｂとを含む。典型的には、各予熱組立体５３８Ａおよび５３８Ｂはそれぞれ、それ自体の加熱プレート５３２Ａおよび５３２Ｂを含む。任意選択で、加熱プレート５３２Ｂは、予熱チャンバの一部分のみを覆うように延在し、一方で加熱プレート５３２Ａは、予熱チャンバ１３０Ａの全長を実質的に覆うように延在してもよい。任意選択で、加熱プレート１３２Ｂは、入口１３５の近位にあるように位置付けられる。図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して検討したように、予熱器組立体５３８およびマニフォルド３２０は、熱的に独立した３つ以上の区分、または異なるようにして分割された熱的に独立した２つの区分を含んでもよい。任意選択で、各チャンバ１３０は互いに熱的に独立していてもよく、それにより各材料が異なる温度まで予熱されてもよい。
【００８５】
さらに別の例示的なキャリッジの前面斜視図を示す図１５、および２つの区分に分離されたＡＭシステムのためのさらに別の予熱器の内部構成要素の斜視図を示す図１６をここで参照し、これらの図は両方とも本発明のいくつかの実施形態によるものである。本発明のいくつかの実施形態によれば、キャリッジ６５０は、マニフォルド３２０（逆止弁３１０を含む）に取り付けられた予熱組立体６３８を含む。予熱組立体６３８は、プリントブロック１２０から分離しておりそれに直接接触していない。マニフォルド３２０は、第１の温度まで予熱された材料が通って送達される第１の区分３２０Ａと、第２の温度まで予熱された材料が通って送達される第２の区分３２０Ｂとに分割されてもよい。予熱組立体６３８のマニフォルド３２０をプリントブロック１２０に連結するためにチューブが使用されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、予熱組立体５３８は、第１の温度まで加熱される複数の予熱チャンバを有する第１の区分５３８Ａと、第２の温度まで加熱される少なくとも１つの予熱チャンバを有する第２の区分５３８Ｂとを含む。典型的には、各予熱組立体５３８Ａおよび５３８Ｂはそれぞれ、それ自体の加熱プレート５３２Ａおよび５３２Ｂを含む。任意選択で、加熱プレート５３２Ｂは、予熱チャンバの一部分のみを覆うように延在し、一方で加熱プレート５３２Ａは、予熱チャンバ１３０Ａの全長を実質的に覆うように延在してもよい。任意選択で、加熱プレート１３２Ｂは、入口１３５の近位にあるように位置付けられる。
【００８６】
例えば図１０〜図１６を参照しながら記述された実施形態によれば、キャリッジは、同時に、材料の第１の組、例えばモデリング材料を第１の温度まで加熱し、第２の材料、例えば支持材料を第２の温度まで加熱することができ、それにより第１および第２の材料の両方を、それぞれ各材料に適した温度で、同時に堆積させることができる。いくつかの例示的な実施形態では、プリントブロックベースの設置面積を著しく増大させることなく、同じプリントブロックベースが用いられ、異なる温度が制御可能に達成される。キャリッジは、熱的に独立した３つ以上の区分、または通過する２つ以上の材料をそれぞれが含む熱的に独立した２つの区分を含んでもよい。任意選択で、各チャンバ１３０は互いに熱的に独立していてもよく、それにより、例えばすべての材料で同時にプリントを行なっている間に、各材料が異なる温度まで予熱されてもよい。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態によるプリントブロックの様々なロケーションにおける経時的な温度挙動を示すグラフを表す図１７を、ここで参照する。曲線７１０は、スロット２５およびリザーバ４０（図１０）の周りの壁のＹ軸に沿った２つの対向する端部において経時的に測定された例示的な温度を示す。曲線７２０は、スロット２６およびリザーバ４１（図１０）の周りの壁のＹ軸に沿った２つの対向する端部において経時的に測定された例示的な温度を示す。確認され得るように、スロット２６およびリザーバ４１の周りの温度は、所望されるように、スロット２５の周りの温度よりも低い安定した温度に維持されていた。さらに、スロット２５およびリザーバ４０の周りの温度も、所望されるように安定した温度で維持されていた。本発明の具体的な実施形態では、スロット２５およびリザーバ４０の周りの温度は、約７０℃に維持される一方で、スロット２６およびリザーバ４１の周りの温度は、約６５℃に維持される。
【００８８】
明確にするために、別々の実施形態の文脈で記述された本発明のある特徴は、単一の実施形態において組み合わされて提供されてもよいことが理解される。それとは反対に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で記述された本発明の様々な特徴は、別々に、または任意の適切な下位の組合せにおいて、または本発明の任意の他の記述された実施形態に適したものとして、提供されてもよい。様々な実施形態の文脈において記述されたある特徴は、これらの要素がなければ実施形態が動作不能である場合を除き、これらの実施形態の本質的特徴とみなされるべきではない。
【符号の説明】
【００８９】
２０  プリントヘッド
２１  プリントヘッドボード
２２  ノズル面
２４  空間
２５  スロット
２６  スロット
２７  穴
２８Ａ  ノズル
２８Ｂ  ノズル
２９  穴
３０  バリア壁
４０Ａ  リザーバ
４０Ｂ  リザーバ
４１  リザーバ
４５  出口
１００  ＡＭシステム
１２０  プリントブロック
１２３  フレーム
１２４  ノズル
１２５  リザーバ
１３０  予熱チャンバ
１３０Ａ  チャンバ
１３０Ｂ  チャンバ
１３１  ランナー、ウォーム
１３２  加熱プレート
１３２Ａ  加熱プレート
１３２Ｂ  加熱プレート
１３３  断熱材
１３３Ａ  断熱材
１３３Ｂ  断熱材
１３４  温度センサ
１３５  入口
１３６  予熱カートリッジ
１３７  フランジ
１３７Ａ  第１の区分
１３７Ｂ  第２の区分
１３８  予熱組立体
１３９  予熱組立体
１３９Ａ  第１の区分
１３９Ｂ  第２の区分
１５０  キャリッジ
２１０  硬化デバイス
２１５  照射窓
２２０  レベリングデバイス
２２５  滑車システム
３０５  温度ヒューズ
３１０  逆止弁
３１５  真空入口
３２０  マニフォルド
３２０Ａ  第１の区分
３２０Ｂ  第２の区分
３２５  プリントブロックベース
３２６  プリントブロックベース、プリントブロック
３２６Ａ  区分
３２６Ｂ  区分
３３０  上部断熱材
３３５  プリントブロックカバー
３３５Ａ  第１のユニット
３３５Ｂ  第２のユニット
３４０  サーミスタ
３４５  ロックねじ
３５０  ブロック温度センサ
３５５  加熱プレート
３５６  加熱プレート
３５７  切欠き部
３５８  加熱プレート
３６０  チャネル
３７０  カバーニップル
４００  電子パック
４１０  ケーシング
４２０  ファン
４３０  プリントヘッドドライバ
４４０  プリントヘッドコネクタ
４５０  プリントヘッドブロックボード
５３２Ａ  加熱プレート
５３２Ｂ  加熱プレート
５３８  予熱組立体、予熱器組立体
５３８Ａ  第１の区分
５３８Ｂ  第２の区分
５５０  キャリッジ
６００  プロセッサ
６１０  ユーザインターフェース
６３８  予熱組立体
６４０  コントロールユニット
６５０  ３Ｄオブジェクト、キャリッジ
６６０  トレイ
７１０  曲線
７２０  曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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