(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層造形ベースユニットと共に使用するための積層造形融着モジュールであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の反射器と、
前記ハウジング内の融着ユニットと、
前記融着ユニットに接続された電源コネクタであって、電源に取り外し可能に接続するための端子を有する、電源コネクタと、
前記ハウジングに結合され、前記ハウジングを前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定するためのリテーナと、
前記ハウジングの内部に結合されたモジュール吸気口と
を含み、前記モジュール吸気口は、前記積層造形ベースユニットの排気口に取り外し可能に接続されるものである、積層造形融着モジュール。
【請求項２】
前記リテーナは、前記モジュール吸気口を前記積層造形ベースユニットの前記排気口に対して密封接続状態に保持する、請求項１に記載の積層造形融着モジュール。
【請求項３】
前記ハウジングの内部に結合されたモジュール排気口をさらに含み、前記モジュール排気口は、前記積層造形ベースユニットの吸気口に取り外し可能に接続されるものである、請求項１または請求項２に記載の積層造形融着モジュール。
【請求項４】
積層造形ベースユニットと共に使用するための積層造形融着モジュールであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の反射器と、
前記ハウジング内の融着ユニットと、
前記融着ユニットに接続された電源コネクタであって、電源に取り外し可能に接続するための端子を有する、電源コネクタと、
前記ハウジングに結合され、前記ハウジングを前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定するためのリテーナと、
前記ハウジングの内部に結合されたモジュール排気口と
を含み、前記モジュール排気口は、前記積層造形ベースユニットの吸気口に取り外し可能に接続されるものである、積層造形融着モジュール。
【請求項５】
前記リテーナは、前記モジュール排気口を前記積層造形ベースユニットの前記吸気口に対して密封接続状態に保持する、請求項４に記載の積層造形融着モジュール。
【請求項６】
前記ハウジングの内部に結合されたモジュール吸気口をさらに含み、前記モジュール吸気口は、前記積層造形ベースユニットの排気口に取り外し可能に接続されるものであり、前記モジュール排気口と前記モジュール吸気口とが、互いに隣接して同じ方向を向いている、請求項４または請求項５に記載の積層造形融着モジュール。
【請求項７】
積層造形ベースユニットと共に使用するための積層造形融着モジュールであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内の反射器と、
前記ハウジング内の融着ユニットと、
前記融着ユニットに接続された電源コネクタであって、電源に取り外し可能に接続するための端子を有する、電源コネクタと、
前記ハウジングに結合され、前記ハウジングを前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定するためのリテーナと
を含み、
前記リテーナは、
前記積層造形ベースユニットのキャリッジマウントに接続されるものである前記ハウジングの第１の側にあるラッチであって、前記ラッチが、前記キャリッジマウントに対してロック状態とアンロック状態との間で作動可能である、ラッチと、
前記ハウジングの前記第１の側とは反対側の第２の側にある手動で作動されるトリガーであって、前記ラッチに動作可能に結合され、前記ラッチを前記アンロック状態に作動させる、手動で作動されるトリガーと
を含む、積層造形融着モジュール。
【請求項８】
前記ハウジング内の加温ユニットをさらに含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の積層造形融着モジュール。
【請求項９】
積層造形システムであって、
積層造形ベースユニットと、
前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続された融着モジュールと
を含み、
前記積層造形ベースユニットは、
フレームと、
出口を有する電源と、
造形領域と、
造形材料供給器と、
合体剤供給器とを含み、
前記融着モジュールは、
ハウジングと、
前記ハウジング内の反射器と、
前記ハウジング内の融着ユニットと、
前記融着ユニットに接続された電源コネクタであって、前記電源の前記出口に取り外し可能に接続された端子を有する、電源コネクタと、
前記ハウジングに結合され、前記ハウジングを前記積層造形ベースユニットのキャリッジに取り外し可能に固定するリテーナと
を含む、積層造形システム。
【請求項１０】
前記融着モジュールは、前記ハウジング内の加温ユニットをさらに含む、請求項９に記載の積層造形システム。
【請求項１１】
前記積層造形ベースユニットは、ファンと、排気口とをさらに含み、
前記融着モジュールは、前記ハウジングの内部に結合されたモジュール吸気口をさらに含み、前記モジュール吸気口は、前記リテーナによって、前記積層造形ベースユニットの前記排気口に対して取り外し可能に密封状態に保持される、請求項９または請求項１０に記載の積層造形システム。
【請求項１２】
前記積層造形ベースユニットは、吸気口をさらに含み、
前記融着モジュールは、前記ハウジングの内部に結合されたモジュール排気口をさらに含み、前記モジュール排気口は、前記リテーナによって、前記積層造形ベースユニットの前記吸気口に対して取り外し可能に密封状態に保持される、請求項９〜１１の何れか一項に記載の積層造形システム。
【請求項１３】
前記積層造形ベースユニットは、前記融着モジュールを移動させるためのキャリッジをさらに含み、
前記キャリッジは、キャリッジマウントを有し、
前記融着モジュールの前記リテーナは、
前記積層造形ベースユニットの前記キャリッジマウントに接続されるものである前記ハウジングの第１の側にあるラッチであって、前記ラッチが、前記キャリッジマウントに対してロック状態とアンロック状態との間で作動可能である、ラッチと、
前記ハウジングの前記第１の側とは反対側の第２の側にある手動で作動されるトリガーであって、前記ラッチに動作可能に結合され、前記ラッチを前記アンロック状態に作動させる、手動で作動されるトリガーと
を含む、請求項９〜１２の何れか一項に記載の積層造形システム。
【請求項１４】
前記融着モジュールと交換可能な第２の融着モジュールをさらに含み、
前記第２の融着モジュールは、前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続され、前記融着モジュールとは異なる特性を有するエネルギーを提供するものであり、
前記第２の融着モジュールは、
第２のハウジングと、
前記ハウジング内の第２の反射器と、
前記第２のハウジング内の第２の融着ユニットと、
前記第２の融着ユニットに接続された第２の電源コネクタであって、前記電源の前記出口に取り外し可能に接続された端子を有する、第２の電源コネクタと、
前記第２のハウジングに結合され、前記第２のハウジングを前記積層造形ベースユニットの前記キャリッジに取り外し可能に固定する第２のリテーナと
を含む、請求項９〜１３の何れか一項に記載の積層造形システム。
【請求項１５】
ラッチを用いて、第１の融着モジュールを、積層造形ベースユニットのキャリッジに取り外し可能に取り付け、前記第１の融着モジュールが、前記積層造形ベースユニット内の造形材料に第１のエネルギーを差し向け、
前記ラッチの係合を解除し、前記第１の融着モジュールを前記キャリッジから引き出し、
第２のラッチを用いて、第２の融着モジュールを、積層造形ベースユニットのキャリッジに取り外し可能に取り付け、前記第２の融着モジュールが、前記積層造形ベースユニット内の造形材料に前記第１のエネルギーとは異なる特性を有する第２のエネルギーを差し向けること
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
三次元（３Ｄ）プリンタのような積層造形システムは、積層造形プロセスを使用して、プラスチックその他の材料から物体を作成する。そのような積層造形システムは、造形床又は造形領域を含み、造形サイクル中、そこに１以上の物体を生成する。システムによっては、オペレータが、造形サイクル中に生成されることになる物体の各々のデジタル表現を含むデジタルファイルを、ロードする場合がある。デジタルファイルに含まれる種々の物体のデジタル表現は、デジタル処理によって複数のレイヤーにスライスされる。造形サイクル中、積層造形システムは、そのような層を互いに積み重なる形で形成し、三次元物体を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
【図１】例示的融着モジュールの概略図である。
【図２】図１の融着モジュールと共に使用するための例示的積層造形ベースユニットの側面の概略図である。
【図３】図２の例示的積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定された図１の例示的融着モジュールの上面の概略図である。
【図４】図２の例示的積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定された図１の例示的融着モジュールの側面の概略図である。
【図５】別の例示的融着モジュールの概略図である。
【図６】例示的積層造形ベースユニット及び交換可能な融着モジュールを含む例示的積層造形システムの概略図である。
【図７】積層造形システムを修正するための例示的方法のフロー図である。
【図８】図６の積層造形システムの上面を、積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定された交換可能な融着モジュールのうちの１つと共に示す概略図である。
【図９】図６の積層造形システムの側面を、積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定された交換可能な融着モジュールのうちの１つと共に示す概略図である。
【図１０】例示的積層造形システムの正面斜視図である。
【図１１】図１０のシステムの積層造形ベースユニットの一部の部分斜視図であり、例示的キャリッジを示している。
【図１２】図１０のシステムの例示的融着モジュールの正面斜視図である。
【図１３】図１２の例示的融着モジュールの断面図である。
【図１４】図１２の例示的融着モジュールの断面図である。
【図１５】図１０のシステムの部分拡大斜視図である。
【図１６】例示的積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定された例示的融着モジュールの部分断面図である。
【図１７】図１２の例示的融着モジュールの後方斜視図である。
【図１８】図１２の例示的融着モジュールの後方斜視図であり、融着モジュールの種々の部分を断面で示している。
【図１９Ａ】図１２の例示的融着モジュールの断面図であり、融着モジュールのラッチの作動を示している。
【図１９Ｂ】図１２の例示的融着モジュールの断面図であり、融着モジュールのラッチの作動を示している。
【図１９Ｃ】図１２の例示的融着モジュールの断面図であり、融着モジュールのラッチの作動を示している。
【０００３】
全図面を通して、同一の参照符号は、必ずしも同一でなくてもよい類似の要素を示している。図は必ずしも一定の縮尺ではなく、図示した例をより明確に示すために一部の部品のサイズは誇張されている場合がある。図面は、説明と一致する種々の例及び／又は実施形態を提供するが、説明は、図面に提供された例及び／又は実施形態に限定されない。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
積層造形システムは、加熱装置を使用して造形材料を融着し、三次元物体の種々の層を形成することができる。そのような加熱装置は、粉末のような造形材料に放射線を差し向ける。放射線は、融着剤が選択的に付与された造形材料の種々の部分を融着し、三次元製品の層を形成する。そのような加熱装置は、積層造形システム全体の一部として一体化されており、したがって、こうした加熱装置を、積層造形システムの残りの構成要素から容易に取り外し、又は分離することはできない。
【０００５】
本明細書に開示されるものは、積層造形システム用の加熱装置の例である。加熱装置は、積層造形システムの一部として一体化されておらず、融着モジュールの形で提供される。融着モジュールは、積層造形システムのベースユニットに取り外し可能に接続可能な単一の内蔵ユニットの形で、融着エネルギー源、反射器及び電力接続を備えている。本開示の目的のために、２つの構造の取り付け又は結合に関する「取り外し可能に」又は「着脱可能に」という用語は、２つの構造の何れもが材料の損傷や機能の損傷なしに、２つの構造を互いに繰り返し接続及び分離できることを意味する。
【０００６】
開示される融着モジュールは、積層造形システムの残りの部分に取り外し可能に接続されるため、融着モジュール全体を、修理や交換のために、積層造形システムのベースユニットから容易に分離し、引き出すことができる。例えば、融着モジュールの既存の融着ユニット又はランプが故障した場合、ユーザは、その融着モジュールを単にベースユニットから切断し、それを新しい、すなわち正常に動作する融着モジュールと交換するだけでよい。既存の融着ユニット又はランプが故障したときの機能停止を避けるために、予備の融着モジュールを手元に置いておくことができる。一実施形態では、開示される融着モジュールは、工具を使用することなく、また締結具を取り外す必要なしに、工具を使用しない形で積層造形ベースユニットから取り外すことができる。一実施形態では、開示された融着モジュールは、工具を使用することなく、また何も締結具を取り外す必要なく、工具を使用しない形で積層造形ベースユニットに接続することができる。
【０００７】
開示される融着モジュールは、モジュールのように内蔵型であり、既存の融着モジュールの構成要素が故障したときに交換されるように設計されているため、融着モジュール自体は、それほど複雑でなく、低コストで製造することができる。積層造形システムに組み込まれ、又はその一部として組み込まれた既存の加熱装置は、通例、技術者が加熱装置の内部ランプや他の内部構成要素にアクセスし、それらを交換することを可能にするアクセスドアを備えている。そのようなアクセスドアは、加熱装置の複雑さを増大させ、手を入れることができるように内部を十分に大きくしなければならないことがあるため、サイズを増大させることがある。また、アクセスドアを設けることは、故障しやすい複数のガスケット又はシールを必要とする場合がある。さらに、そのような加熱装置は、それ自体が複雑で高価な交換式ランプを含む場合がある。これに対し、開示される融着モジュールは、そのようなアクセスドアを省略することができ、よりコンパクトなサイズにすることができ、より小さいスペースにより多数の個々のランプを含むことができ、通例であればアクセスドアと共に使用されるであろうガスケットやシールの多くを省略することができ、さらに、モジュールに一体化され又は配線された着脱式ではないランプを使用することができる。その結果、開示される融着モジュールは、あまり複雑ではなく、低コストで製造することができる。
【０００８】
低コスト及び迅速な修理を可能にすることの他に、開示される融着モジュールによれば、種々の変化に適応する積層造形システムの容易な修正、及び、造形材料や積層造形プロセスの容易な修正が、さらに可能となる場合がある。例えば、既存の融着モジュールを、異なるエネルギー出力又は性能特性を有する別の融着モジュールと容易に交換することができる。第１の波長の融着放射線又は第１のワット数を提供する第１の融着モジュールを、第２の異なる波長の融着放射線又は第２の異なるワット数を提供する第２の融着モジュールと交換することができる。その結果、異なる融着モジュールの交換により積層造形ベースユニットを容易に修正することができ、それによって、異なる融着要件を有する異なる造形材料を使用することができ、又は異なる融着パラメータを含むことがある異なる積層造形プロセスを使用することができるため、積層造形ベースユニットを、より多目的に使用可能となる。融着モジュールのモジュール性によれば、積層造形システム全体に対するより便利でより安価な更新がをさらに可能となる。例えば、融着ユニットや反射器等の新たな進歩に対し、古い融着モジュールを新しい更新された融着モジュールに単に交換することにより、積層造形システムをより簡単にアップグレードすることができる。
【０００９】
本明細書に開示されるものは、積層造形ベースユニットと共に使用するための例示的積層造形融着モジュールである。例示的積層造形融着モジュールは、ハウジングと、前記ハウジング内の反射器と、前記ハウジング内の融着ユニットと、前記加熱装置に接続された電源コネクタであって、電源に取り外し可能に接続するための端子を有する、電源コネクタと、前記ハウジングに結合され、前記ハウジングを前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定するためのリテーナとを含む場合がある。
【００１０】
一部の実施形態では、融着モジュールを積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続又は固定することの他に、リテーナにさらに、融着モジュールの種々の構成要素を積層造形ベースユニットに対して自動的に整列させ、接続又は結合する。一実施形態において、リテーナによる融着モジュールの積層造形ベースユニットへの取り外し可能な接続により、さらに、融着モジュールの電源コネクタが、積層造形ベースユニットの対応する電源コンセントに自動的に整列される。
【００１１】
一部の実施形態では、融着モジュールは、加温ユニットをさらに含む場合がある。加温ユニットは、造形材料を予熱し、融着ユニットによるその後の融着に備えて造形材料を準備する。融着モジュールは、加温ユニットと融着ユニットの両方を含むため、融着モジュールは、積層造形システムによって使用されるすべての加熱機能を提供する完全なパッケージである。
【００１２】
一実施形態では、リテーナによる融着モジュールの積層造形ベースユニットへの取り外し可能な接続によればさらに、融着ユニットの吸気口と排気口を、積層造形ベースユニットの対応する吸気口と排気口に対して自動的に結合及び密封することができる。こうした吸気口や排気口によれば、積層造形ベースユニットから融着モジュールの内部への空気の供給が可能となり、融着モジュールの融着ユニットのような融着モジュールの種々の構成要素を冷却することができる。
【００１３】
本明細書に開示されるものは、積層造形ベースユニットと、前記積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続された融着モジュールとを含む場合がある例示的積層造形システムである。前記積層造形ベースユニットは、フレームと、出口を有する電源と、造形領域と、造形材料供給器と、合体剤供給器とを含む場合がある。前記融着モジュールは、ハウジングと、前記ハウジング内の反射器と、前記ハウジング内の融着ユニットと、前記融着ユニットに接続された電源コネクタであって、前記電源の前記出口に取り外し可能に接続された端子を有する、電源コネクタと、前記ハウジングに結合され、前記ハウジングを前記積層造形ベースユニットのキャリッジに取り外し可能に固定するリテーナとを含む場合がある。
【００１４】
本明細書に開示されるものは、積層造形システムを修正するための例示的方法である。この方法は、ラッチを用いて、第１の融着モジュールを、積層造形ベースユニットのキャリッジに取り外し可能に取り付けることを含み、前記第１の融着モジュールは、前記積層造形ユニット内の造形材料に第１のエネルギーを指し向けるものである。この方法は、前記ラッチの係合を解除し、前記第１の融着モジュールを前記キャリッジから引き出すことをさらに含む場合がある。この方法はさらに、第２のラッチを用いて、第２の融着モジュールを、積層造形ベースユニットの前記キャリッジに取り外し可能に取り付けることを含み、前記第２の融着モジュールは、前記積層造形ベースユニット内の造形材料に第１のエネルギーとは異なる特性を有する第２のエネルギーを差し向けるものである。
【００１５】
図１は、積層造形ベースユニットに取り外し可能に取り付けされる例示的融着モジュール２０の概略図である。融着モジュール２０は、ハウジング２４と、熱反射器３０と、融着ユニット３２と、電源コネクタ３４と、リテーナ３６とを含む。ハウジング２４は、内蔵反射器３０及び融着ユニット３２を含む容器を含む。一実施形態では、ハウジング２４によって提供される容器は、反射器３０や融着ユニット３２の性能を損なう可能性がある汚染物質の侵入を防ぐために、実質的に密閉される。融着モジュール２０によって生成されたエネルギーは、ハウジング２４によって支持された開口部又は窓パネルを通過して造形材料に向かって進む。細長い長方形として図示されているが、ハウジング２４は、様々なサイズ及び形状を有することができる。
【００１６】
熱反射器３０は、融着ユニット３２によって放出された熱又は放射線を造形材料に向かって反射するための少なくとも１つの構造を含む。一実施形態では、熱反射器３０は、限定はしないが例えばアルミニウムや金のような、近赤外線、中赤外線、及び遠赤外線に対する高反射性材料の、少なくとも１つのパネルを含む。一実施形態では、熱反射器３０は、反射熱を造形材料に向かって下方に差し向けるために、融着ユニット３２の周りを部分的に囲む。一実施形態では、熱反射器３０は、融着ユニット３２の関連する加熱ユニットの周りを部分的に囲み、又はそのような加熱ユニットを受ける複数の楕円形反射器を含む。
【００１７】
融着ユニット３２は、融着モジュール２０を採用した積層造形システムの造形材料及び付与された融着剤を加熱及び融着するための装置を含む。融着ユニット３２は、放射線を造形材料に差し向ける。融着ユニット３２によって後方に放出された放射線は、反射器３０によって反射され、窓２６を通して戻される。融着ユニット３２によって放出された放射線は、その放射線が衝突した造形材料及び融着剤の温度を、造形材料を融着するための温度まで上昇させるのに十分である。例えば、造形材料が粉末を含む一実施形態では、融着ユニット３２によって放出され、粉末及び合体剤に衝突した放射線は、粉末及び合体剤の温度を、粉末と合体剤を融着又は溶解するための粉末及び合体剤のガラス転移温度よりも上まで上昇させるのに十分である。
【００１８】
融着ユニット３２は、単一又は複数の融着ユニットを含む場合がある。例えば、一実施形態では、融着ユニット３２は、ハウジング２４内に互いに平行に配置された複数の融着ユニットのような複数の融着ユニットを含む場合がある。別の実施形態では、融着ユニット３２は、ハウジング２４内に互いに端と端を繋げる形で配置された複数の融着ユニットを含む場合がある。別の実施形態では、融着ユニット３２は、ハウジング２４内に互いに端と端を繋げる形で平行な行を成して配置された複数の融着ユニットを含む場合がある。さらに他の実施形態では、融着ユニット３２は、単一の細長い融着ユニットを含む場合がある。
【００１９】
融着ユニット３２は、造形材料にエネルギーを均一に印加するエネルギー源を含む。融着ユニット３２は、造形材料にエネルギーを供給することにより、合体剤が付与された造形材料の温度を、任意の合体剤によって修正された造形材料のガラス転移温度よりも上まで上昇させる。一実施形態では、融着ユニット３２は、赤外光源又は近赤外光源を含む。
【００２０】
他の実施形態では、融着ユニット３２は、他のエネルギー源、熱源、又は他の光源を含む場合がある。例えば、他の実施形態では、マイクロ波エネルギー、ハロゲン光、紫外線及び超音波エネルギー等のような他のタイプのエネルギーが、融着ユニット３２によって印加されてもよい。エネルギーのタイプ及びエネルギーの印加期間は、融着ユニット３２の特性、造形材料の特性、及び積層造形プロセスの間に造形材料に付与される任意の合体剤若しくは融着剤の特性といった種々の要因に応じて変わる場合がある。
【００２１】
一実施形態では、融着ユニット３２は、造形材料の粉末に均一で高強度の光を照射するための複数の石英赤外線ハロゲンランプを含む。一実施形態では、これらのランプの各々は、２７５０Ｋの色温度を有する１４００Ｗのランプを含む。そのような実施形態では、融着ユニットとして機能するランプは、造形材料を（任意の合体剤と共に）少なくとも２１０℃の温度まで加熱するように動作可能である。この温度は、造形材料及び合体剤の溶解温度よりも高い。他の実施形態では、融着ユニット３２は、合体剤を有する造形材料に十分な量のエネルギーを供給し、合体剤が付与された造形材料を融着するための他のエネルギー源を含む場合がある。
【００２２】
電源コネクタ３４は、融着ユニット３２への電力の供給を可能にするために、積層造形ベースユニットの対応する電源コンセントと電気的に接続するためのプラグ又はポートを含む。一実施形態では、電源コネクタ３４は、電気コネクタの雄型プロング又は雌型コンタクトを含み、積層造形ベースユニットの対応する電源コンセントの対応する雌型コンタクト又は雄型プロングとの間に直接的な電気的接触を形成する。他の実施形態では、電源コネクタ３４は、積層造形ベースユニットの電源コンセントに接続された電気コード又はケーブルに接続可能であるか、又はそれらを利用する。
【００２３】
リテーナ３６は、融着モジュール２０のハウジング２４を積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定又は接続する構造又は機構を含む。一実施形態では、リテーナ３６は、工具を使用することなく、また単にねじやボルトで固定するだけの締結具を固定したり取り外したりすることもなく、工具を使用しない形で融着モジュール２０のハウジング２４を積層造形ベースユニットに取り外し可能に固定又は接続する。一実施形態では、リテーナ３６は、ラッチ状態すなわち接続状態と非ラッチ状態すなわち分離状態との間で手動で作動可能なラッチを含む。例えば、一実施形態では、リテーナ３６は、スライドバー、レバー、回転可能なノブ、又は押しボタンの手動移動により接続状態と切断状態との間で作動されるラッチを含む場合がある。他の実施形態では、リテーナ３６は、他の機構を使用して、融着モジュール２０を積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続する場合がある。
【００２４】
図２は、例示的融着モジュール２０と共に使用することができる例示的積層造形ベースユニット１１０の側面の概略図である。積層造形ベースユニット１１０は、ハウジング１１２と、造形領域１１６と、造形材料供給器１１８と、薬剤供給器１２０と、融着モジュールキャリッジ１２２とを含む。ハウジング１１２は、ベースユニット１１０の残りの構成要素を支持するための枠組み又は構造を含む。
【００２５】
造形領域１１６は、造形材料供給器１１８によって造形材料が供給される領域又は容積を含む。一実施形態では、造形領域１１６は、造形材料の基礎となる支持体１２４を含む。支持体１２４は、垂直方向に上下させることができ、それによって、最も最近堆積された造形材料の層の表面と薬剤供給器１２０の下側表面との間に所定の隙間を維持しながら、新しい造形材料の層を堆積させることができる。他の実施形態では、支持体１２４は、垂直方向に移動可能でない場合があり、その場合、薬剤供給器１２０が、ｚ軸方向に移動可能である。
【００２６】
造形材料供給器１１８は、造形領域１１６の支持体１２４にわたって造形材料を供給する装置を含む。造形材料供給器１１８は、支持体１２４上に造形材料の層を提供する。一実施形態では、造形材料供給器１１８は、トラック、シャフト又は他の機構のようなガイド１２６に沿って、モータ又は他のリニアアクチュエータによって駆動される。一実施形態では、造形材料供給器１１８は、並進ベルトによって担持される。造形材料供給器の例としては、限定はしないが、ワイパーブレードやローラーが挙げられる。そのような造形材料は、ホッパーのような造形材料貯蔵器から造形材料供給器１１８に供給される場合がある。図示の例では、造形材料供給器１１８は、造形材料の層が堆積された支持材料１２４の長さにわたって移動可能である。
【００２７】
一実施形態では、造形材料供給器１１８によって供給される造形材料は、粉末を含む。一実施形態では、造形材料は、粉状の半結晶熱可塑性材料を含む。造形材料の一例は、シグマアルドリッチ社から市販されているナイロン１２を含む。別の例示的造形材料は、エレクトロオプティカルシステム社から市販されているＰＡ２２００を含む場合がある。造形材料の他の例としては、限定はしないが、粉末金属材料、粉末複合材料、粉末セラミック材料、粉末ガラス材料、粉末樹脂材料、粉末ポリマー材料などが挙げられる。
【００２８】
薬剤供給器１２０は、造形領域１１６内の支持体１２４上に存在する造形材料の現在の層の選択された部分に合体剤を選択的に供給する装置を含む。一実施形態では、薬剤供給器１２０は、ガイド１２６に沿って、造形領域１１６に対して駆動される。別の実施形態では、薬剤供給器１２０は、並進ベルトによって担持される場合がある。
【００２９】
一実施形態では、合体剤のそのような選択的供給は、作成すべき三次元物品又は物体のモデルから導出されたデータによって定義されたパターンに従って行われる。そのような合体剤は、融着モジュール２０の融着ユニット３２によって印加されたエネルギーに応答して、造形材料の現在の層のどの部分が融着されるかを制御する。合体剤は、融着ユニット３２からの印加エネルギーに応答して、合体剤が付与された造形材料を、その造形材料の融解温度又はガラス転移温度を超える温度まで加熱させる。合体剤が付与された造形材料の層の部分は、融着ユニット３２から印加されたエネルギーに応答してガラス転移温度に達することはなく、溶融しない。
【００３０】
一実施形態では、合体剤は、カーボンブラックを含む印刷液組成物である。例えば、一実施形態では、インク組成物は、ヒューレットパッカード社から市販されているＣＭ９９７Ａとして知られるインクを含む。一部の実施形態では、そのようなインクは、赤外線吸収剤をさらに含む場合がある。例えば、一実施形態では、そのようなインクは、近赤外線吸収剤をさらに含む場合がある。一部の実施形態では、そのようなインクは、可視光吸収剤をさらに含む場合がある。可視光増強剤を含むインクの例としては、染料系カラーインクや顔料系カラーインクが挙げられる。そのようなインクの例としては、限定はしないが、ヒューレットパッカード社から市販されているＣＥ０３９ＡやＣＥ０４２Ａが挙げられる。
【００３１】
一実施形態では、薬剤供給器１２０は、造形材料上に合体剤を液体の形で選択的に噴射する液体噴射器を含む。一部の実施形態において、造形材料は、粉末を含む場合がある。一実施形態では、薬剤供給器１２０は、熱抵抗噴射器若しくは熱噴射器又は圧電噴射器のようなプリントヘッドを含む場合がある。熱噴射器は、電気抵抗器に電流を印加することにより、隣接する液体を気化させるのに十分な熱を発生させ、隣接するノズルを通して液体を吐出する泡を生成する。圧電噴射器は、印加電流に応答して形状が変化する圧電抵抗素子を使用して可撓性の膜を動かすことにより、ノズルを通して液体を吐出する。
【００３２】
一実施形態では、薬剤供給器１２０は、１インチ当たり３００〜１２００ドットの分解能で薬剤の液滴を供給する。他の実施形態では、薬剤供給器は、もっと高い分解能又はもっと低い分解能で薬剤の駅逓を供給する場合がある。一実施形態では、各液滴は、一滴当たり１０ピコリットル程度である場合がある。他の実施形態では、薬剤供給器１２０は、もっと大きい液滴サイズ又はもっと小さい液滴サイズを供給する場合がある。
【００３３】
一実施形態では、薬剤供給器１２０は、合体改質剤と呼ばれることもあるディテーリングエージェントをさらに供給する場合がある。ディテーリングエージェントは、合体剤の作用を修正するための組成を有する。一実施形態では、ディテーリングエージェントは、合体にじみの影響を低減し、又はそれに対処することができる。例えば、一実施形態では、ディテーリングエージェントによれば、物体の縁部若しくは表面の精細度又は正確さを向上させることができ、または、表面粗さを低減することができる。一実施形態では、ディテーリングエージェントは、合体剤を点在させる形で供給されてもよく、これによって、物体特性の修正が容易になる。
【００３４】
一実施形態では、ディテーリングエージェントは、造形材料の個々の粒子間の物理的分離を生成する働きをする場合がある。これによって例えば、製品が互いに接合されることが防止され、したがって、造形材料の粒子が固化し、三次元物体の一部を形成することが防止される。そのようなディテーリングエージェントの一例としては、固形物を含む液体が挙げられる。そのような薬剤は、例えば、コロイドインク、染料系インク、又はポリマー系インクである場合がある。
【００３５】
そのような薬剤は、造形材料の層に供給された後、造形材料の一部を固形物の薄層で覆い、又は少なくとも部分的に覆うことができる。一実施形態では、固形物の薄層は、ディテーリングエージェントの任意のキャリア液の蒸発後に形成される。
【００３６】
別の実施形態では、ディテーリングエージェントは、造形材料の粒子の平均サイズよりも小さい平均サイズを有する固形物粒子を含む場合がある。一部の実施形態では、ディテーリングエージェントの分子量及びその表面張力は、ディテーリングエージェントが造形材料中に十分に浸透することを可能にする場合がある。一実施形態では、そのような薬剤は、高い溶解度をさらに有する場合があり、したがって、ディテーリングエージェントの各液滴は、高い割合の固形物を含む場合がある。そのようなディテーリングエージェントの一例は、塩類溶液である。
【００３７】
別の実施形態では、ディテーリングエージェントは、ヒューレットパッカード社から市販されているＣＭ９９６Ａとして知られる市販のインクを含む場合がある。別の実施形態では、合体改質剤は、ヒューレットパッカード社から市販されているＣＮ６７３Ａとして知られるインクを含む場合がある。
【００３８】
さらに他の実施形態では、ディテーリングエージェントは、造形材料がその融点を超える温度に達することを防止することにより、合体剤の作用を修正することができる。例えば、液体は、ディテーリングエージェントとして使用することができる適当な冷却作用を示す場合がある。そのような薬剤が造形材料に供給されると、造形材料に印加されたエネルギーは、ディテーリングエージェントによって吸収され、ディテーリングエージェントの蒸発が引き起こされ、それによって、合体改質剤が供給され若しくは浸透した造形材料が、その造形材料の融点に達することが防止される。一実施形態において、合体改質剤は、高い割合の水を含む場合がある。さらに他の実施形態では、他のタイプのディテーリングエージェントが使用される場合がある。
【００３９】
さらに他の実施形態では、ディテーリングエージェントは、合体の程度を高めることができる。例えば、ディテーリングエージェントは、造形材料の粒子の湿潤性を高めるための表面張力調整剤を有する場合がある。一実施形態では、そのようなディテーリングエージェントは、適当な可塑剤を含む場合がある。
【００４０】
キャリッジ１２２は、融着モジュール２０を積層造形ベースユニット１１０に取り外し可能に固定及び取り付けるためのインターフェースを含む。キャリッジ１２２は、積層造形ベースユニット１１０によって、ガイド１３０に沿って駆動され、固定されたモジュール２０を造形領域１１６の上に、造形領域１１６に対して位置決めする。ガイド１３０は、トラック、シャフト又は他の装置を含み、キャリッジ１２２は、ガイド１３０に沿って、軸１２８に沿って移動可能である。他の実施形態では、ガイド１３０は、キャリッジ１３２に固定された並進エンドレスベルトを含む場合があり、並進エンドレスベルトは、造形領域１１６に対してキャリッジ１２２を前後に並進させるように駆動される。キャリッジ１２２は、電源コンセント１３２及び融着モジュール（ＦＭ）マウント１３８を含む。
【００４１】
電源コンセント１３２は、融着モジュール２０の融着ユニット３２への電力の供給を可能にするために、融着モジュール２０の対応する電源コネクタ３４と電気的に接続するためのプラグ又はポートを含む。一実施形態では、電源コンセント１３２は、電気コネクタの雄型プロング又は雌型コンタクトを含み、それぞれ、融着モジュール２０の対応する電源コネクタ３４の対応する雌型コンタクト又は雄型プロングとの間に直接的な電気的接触を形成する。他の実施形態では、電源コネクタ３４は、融着モジュール２０の電源コネクタ３４に接続された電気コード又はケーブルに接続可能であるか、又はそれらを利用する。
【００４２】
融着モジュールマウント１３８は、リテーナ３６と協働して、融着モジュール２０のハウジング２４をキャリッジ１２２に取り外し可能に固定し、又は接続するための構造又は機構を含む。一実施形態では、融着モジュールマウント１３８は、リテーナ３６と協働して、工具を使用することなく、また単にねじやボルトで固定するだけの締結具を固定したり取り外したりすることもなく、工具を使用しない形で融着モジュール２０のハウジング２４をキャリッジ１２２に固定し、又は接続する。一実施形態では、融着モジュールマウント１３８は、リテーナ３６を取り外し可能にラッチすることができる相手方のバー、グロメット、フック又は他の機構を含む。一部の実施形態では、この関係は逆であってもよく、その場合、リテーナ３６が、バー、グロメット、フック又は他の機構を含み、融着モジュールマウント１３８が、リテーナ３６と取り外し可能にラッチするラッチを含む。
【００４３】
図３及び図４は、積層造形ベースユニット１１０に取り外し可能に固定された融着モジュール２０を示している。図３は、積層造形ベースユニット１１０及び融着モジュール２０の上面の概略図である。図４は、積層造形ベースユニット１１０及び融着モジュール２０の側面の概略図である。図３に示されるように、一実施形態では、融着モジュールマウント１３８はさらに、接続のために電源コンセント１３２と電源コネクタ３４とを自動的に整列させる。換言すれば、リテーナ３６と融着モジュールマウント１３８との相互接続により、電源コンセント１３２と電源コネクタ３４とが自動的に整列され、それによって、それらが接続される。その結果、融着モジュール２０の積層造形ベースユニット１１０のキャリッジ１２２への接続は、さらに簡単になる。
【００４４】
図５は、別の例示的融着モジュール２２０の概略図である。融着モジュール２２０は、融着モジュール２２０が加温ユニット２３１をさらに含むことを除いて、上述の融着モジュール２０と同様である。融着モジュール２０の構成要素に対応する融着モジュール２２０の残りの構成要素には、同様に符号が付されている。
【００４５】
加温ユニット２３１は、造形材料を温め、その後の融着に備えて造形材料を準備する。加温ユニット２３１は、造形材料の融着に先立って造形材料を予熱する１以上のランプを含む。加温ユニット２３１は、造形材料にエネルギーを供給し、造形材料をそのガラス転移温度（融解温度）よりも低い温度まで加温する。例えば、一実施形態では、そのような加温ユニットは、造形材料を１４５℃〜１７５℃の温度まで加温することができ、公称で１５５℃〜１６５℃の温度まで加温することができる。一実施形態では、加温装置４３４の１以上の加温ユニットは、融着ユニット３２の色温度よりも低い色温度を有する石英赤外線ハロゲンランプを含む場合がある。一実施形態では、各加温ユニットは、１８００°ケルビンの色温度を有するそのようなランプを含む場合がある。
【００４６】
図６は、例示的積層造形システム３００の概略図である。積層造形システム３００は、積層造形ベースユニット３１０と、交換可能な融着モジュール３２０Ａ及び３２０Ｂ（まとめて融着モジュール３２０と呼ぶ）とを含む。積層造形ベースユニット３１０は、積層造形ベースユニット３１０のキャリッジ１２２が排気口３１２及び吸気口３１４をさらに含むことを除いて、積層造形ベースユニット１１０と同様である。積層造形ベースユニット１１０の構成要素に対応する積層造形ベースユニット３１０の残りの構成要素には、同様に符号が付されている。
【００４７】
排気口３１２は、ガス伝送口を含み、当該ガス伝送口を通して、空気のようなガスを、積層造形ベースユニット３１０の一部であってもよいファン３１６（図８に示される）により、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂに供給することができる。一実施形態では、排気口３１２は、周囲の空気、室温の空気、又は２０℃〜３０℃の空気を融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂ内に供給することにより、融着ユニット２０の種々の内部構成要素を冷却する。排気口３１２は、キャリッジ１２２によって担持され、キャリッジ１２２と共に造形領域１１６を横切る。その結果、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂが造形領域１１６上にあり、かつ融着ユニット３２が造形領域１１６内の造形材料にエネルギーを供給している間に、融着ユニット２０に空気を供給することができる。
【００４８】
吸気口３１４は、ガス伝送口を含み、当該ガス伝送口を通して、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂから空気のようなガスを排出することができ、そのガスを、ベースユニット３１０により、周囲環境又はさらなる遠隔場所のような排出場所へと導くことができる。吸気口３１４によれば、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂを通って横切る空気の循環が可能となる。吸気口３１４は、キャリッジ１２２によって担持され、キャリッジ１２２と共に造形領域１１６を横切る。その結果、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂが造形領域１１６上の位置にあり、かつ融着ユニット３２が造形領域１１６内の造形材料にエネルギーを供給している間に、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂから空気を排出することができる。
【００４９】
融着モジュール３２０は各々、キャリッジ１２２に着脱可能に接続可能であるか、又は取り外し可能に固定可能である。融着モジュール３２０は、融着モジュール３２０の各々が吸気口３２２、排気口３２４及び窓３２６をさらに含むことを除いて、それぞれ上記の融着モジュール２２０と同様である。融着モジュール２２０の構成要素に対応する融着モジュール３２０の残りの構成要素には、同様に符号が付されている。
【００５０】
吸気口３２２は、ハウジング２４を貫通する開口部を含み、当該開口部を通して、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの内部に空気を入れることができる。排気口３２４は、ハウジング２４を貫通する開口部を含み、当該開口部を通して、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの種々の構成要素の冷却によって暖められた空気を、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂから排出することができる。一実施形態では、吸気口３２２は、ハウジング２４内の内部空気通路に接続され、内部空気通路は、空気が排気口３２４を通って排出される前に、その空気を反射器３０を横切り、かつ融着ユニット３２及び加温ユニット２３１の両方を横切るように導く。
【００５１】
図示の例では、吸気口３２２と排気口３２４は、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの同じ端部に配置されている。融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの反対側の端部は、Ｕターン空気通路コネクタを含む。空気は、反射器３０の背面に沿って融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの実質的に全長にわたって流れ、そして、融着ユニット３２及び加温ユニット２３１に沿って、反射器３０の前面に沿って融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの実質的に全長にわたって流れる。他の実施形態では、吸気口３２２に入る空気は、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの内部を通して、別の形で排気口３２４に導かれてもよい。
【００５２】
窓３２６は、半透明又は透明のパネルを含み、当該パネルを通して、加温ユニット２３１及び融着ユニット３２によって放出された赤外光のような放射線を、積層造形ベースユニット３１０の造形領域１１６内の造形材料に向けて通過させることができる。窓３２６は、ハウジング２４と協働し、ハウジング２４の内部を密閉及び閉鎖することにより、融着ユニット３２や加温ユニット２３１の性能に有害な影響を及ぼす可能性がある汚染物質の侵入を阻止する。窓３２６はさらに、モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの内部に冷却用の空気の流れを導くことにも役立つ。
【００５３】
一実施形態では、窓３２６は、選択された波長の放射線又は光を遮断する１以上の材料から形成されたパネルを含む。窓３２６は、フィルタとして機能し、造形材料に向かう放射線（及びエネルギー）を調整する。一部の実施形態では、窓３２６は、異なる光透過特性を有する異なるより小さい窓を含む場合がある。例えば、一実施形態では、窓３２６は、加温ユニット２３１と概ね対向する第１の部分３２７Ａと、融着ユニット３２と概ね対向する第２の部分３２７Ｂとを含む場合がある。部分３２７Ａ及び３２７Ｂは、異なる光透過特性を備えていてもよい。部分３２７Ａは、加温ユニット２３１によって提供される光の波長の伝送に最も適したある範囲の波長の光を伝送するような、光伝送特性を有することができる。同様に、部分３２７Ｂは、融着ユニット３２によって提供される光の波長の透過に最も適したある範囲の波長の光を透過するような、光透過特性を有することができる。
【００５４】
一実施形態では、モジュール３２０は、すべての機能的側面及び性能的側面において互いに類似している。各モジュール３２０が、積層造形システムの残りの部分に取り外し可能に接続されるため、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂ全体を、修理や交換のために、積層造形システムのベースユニットから容易に分離し、引き出すことができる。例えば、モジュール３２０Ａの既存の融着ユニット又はランプが故障した場合、ユーザは、そのモジュールをベースユニットから容易に取り外し、それを新しい、すなわち正常に動作する融着モジュール３２０Ｂと交換することができる。既存の融着ユニット又はランプが故障したときの機能停止を回避するために、予備の融着モジュールを手元に置いておいてもよい。一実施形態では、交換される融着モジュール３２０Ａは、工具を使用することなく、また締結具を取り外す必要なしに、工具を使用しない形で積層造形ベースユニットから取り外すことができる。一実施形態では、交換用の融着モジュール３２０Ｂは、工具を使用せずに、また締結具を固定する必要もなく、同様に工具を使用しない形で積層造形ベースユニット３１０に接続することができる。その結果、融着モジュール３２０によれば、技術者に連絡する必要なく、技術者が到着するのを待つ必要もなく、システム３００の個々のランプや内部の一体化された構成要素を修理又は交換するために技術者が積層造形システム３００を分解するのを待つ必要もなく、積層造形システム３００の継続動作が可能となる。
【００５５】
別の実施形態では、これらのモジュール３２０は、リテーナ３６を用いて同様の形でキャリッジ１２２に取り付けられ、電源コネクタ３４及びポート３２２、３２４と同様の形でキャリッジ１２２の種々の構成要素に接続されるが、モジュール３２０は、異なるエネルギー放射特性を有する場合がある。例えば、モジュール３２０は、異なる電力レベルでエネルギーを放射し、又は異なる範囲の波長の光でエネルギーを放射する異なる加温ユニット２３１を有する場合がある。モジュール３２０は、異なる電力レベルでエネルギーを放射し、又は異なる範囲の波長の光でエネルギーを放射する異なる融着ユニット３２を有する場合がある。モジュール３２０は、異なる窓３２６を有する場合があり、異なる窓は、異なる範囲の波長の光を透過する場合がある。
【００５６】
その結果、モジュール３２０によれば、造形材料又は積層造形プロセスの変更に適応する積層造形システム３００の容易な修正が可能となる。例えば、既存の融着モジュール３２０Ａを他の融着モジュール３２０Ｂと容易に交換できることにより、使用される造形材料や使用される積層造形プロセスの変化に、より良好に適応することができる。その結果、異なる融着モジュール３２０の交換により積層造形ベースユニット３１０を容易に修正することができ、それによって、異なる融着要件を有する異なる造形材料を利用することができ、又は異なる融着パラメータを含む場合がある異なる積層造形プロセスを利用することができるため、積層造形ベースユニット３１０を、より多目的に使用可能となる。
【００５７】
融着モジュール３２０のモジュール性によれば、積層造形システム３００全体に対するより便利でより安価な更新がをさらに可能となる。融着ユニットや反射器等の新たな進歩に対し、古い融着モジュールを新しい更新された融着モジュールに単に交換することにより、積層造形システムをより簡単にアップグレードすることができる。
【００５８】
図６に詳しく示されているように、一部の実施形態では、融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂは、識別子３２９Ａ、３２９Ｂ（まとめて識別子３２９と呼ばれる）をそれぞれ含む場合があり、キャリッジマウント１２２は、リーダー３３１をさらに含む。識別子３２９は、融着モジュールベースユニット３１０のリーダー３３１による特定の融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂの識別を可能にする構造、グラフィック又は電子部品を含む。ベースユニット３１０がモジュール３２０Ａとモジュール３２０Ｂを区別し、識別することを可能にするために、識別子３２９Ａ、３２９Ｂは、互いに異なっている。リーダー３３１は、異なる識別子３２９を区別するような形で、異なる識別子３２９を読み取り、又は異なる識別子３２９と対話する装置を含む。リーダー３３１は、関連する融着モジュール３２０Ａ、３２０Ｂがベースユニット３１０のキャリッジ１２２に取り外し可能に取り付けられたときに、識別子３２９と非常に接近するように、又は識別子３２９と整列するように配置される。そのため、ベースユニット３１０は、既存の融着モジュールが新しい融着モジュールにいつ交換されたかを自動的に判定することができ、新しい融着モジュールは、古い融着モジュールとは異なる性能特性を有する。
【００５９】
一実施形態では、ベースユニット３１０は、ベースユニット３１０に取り外し可能に取り付けられる場合がある複数の異なる融着モジュールの各々について性能特性、性能設定等を提供するローカルルックアップテーブル若しくはデータベースを含む場合があり、又はリモートルックアップテーブル若しくはデータベースと有線又は無線で通信する場合がある。一実施形態では、新しい融着モジュールがベースユニット３１０に取り付けられたと判断すると、ベースユニット３１０は、データベース若しくはルックアップテーブルを自動的に調べ、識別された融着モジュールについてデータベース若しくはルックアップテーブルから得られた現在の融着モジュールの特定の特性に基づいて、ベースユニット３１０の動作パラメータを自動的に調節する。一部の実施形態では、データベース若しくはルックアップテーブルは、ベースユニット３１０に取り付けることができる複数の異なる融着ユニットの各々についてのベースユニット３１０の設定を含む場合がある。ベースユニット３１０は、ベースユニット３１０に取り付けられた現在の融着モジュールの識別に基づいて、ベースユニット３１０に対して適当な設定を自動的に実施する。
【００６０】
一実施形態では、識別子３２９は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを含み、リーダー３３１は、ＲＦＩＤリーダーを含む。別の実施形態では、識別子３２９は、バーコード又は他の走査可能なコードを含み、リーダー３３１は、画像取り込み装置又はコードリーダーを含む。別の実施形態では、識別子３２９は、リーダー３３１の対応する構造と様々な形で物理的に相互作用する構造を含み、それによって、ベースユニット３１０が特定の融着モジュールを識別できるようにする。例えば、異なる融着モジュールは、リーダー３３１の対応するスイッチと様々な形で相互作用し、又は相互作用しない異なるピン又はピン長を有する場合がある。そのような相互作用の違いにより、特定の交換用融着モジュールを識別する異なる出力信号が生成される。他の実施形態では、識別子３２９及びリーダー３３１は、ベースユニット３１０による異なる融着モジュール３２０の識別を可能にするために協働する他の機構を含む場合がある。一部の実施形態では、識別子３２９及びリーダー３３１は省略されてもよく、その場合、ベースユニット３１０は入力装置を有し、人は、入力装置により、融着モジュールの変更や交換用融着モジュールの識別情報をベースユニット３１０に入力し、又は伝達することができる。
【００６１】
図７は、積層造形システムを修正するための例示的方法４００のフロー図である。方法４００は、積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続可能な融着モジュールを使用する。一実施形態では、方法４００は、工具を使用することなく、また固定することなく、工具を使用しない形で、積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続することができ、かつ当該積層造形ベースユニットから切断することができる融着モジュールを使用する。方法４００は、システム３００を用いて実施されるように説明されているが、方法４００は、他の積層造形ベースユニット及び他の交換可能な融着モジュールを用いて実施されてもよいことを理解されたい。
【００６２】
ブロック４１０に示されるように、ラッチを含むリテーナ３６／融着モジュールマウント１３８を用いて、モジュール３２０Ａのような第１の融着モジュールを、積層造形ベースユニット３１０のキャリッジ１２２に取り外し可能に取り付ける。ラッチは、ラッチ状態に向かってばね仕掛けで付勢され、又は弾性的に付勢される場合がある。ラッチは、工具を使用することなく、手動で作動可能であってもよい。第１の融着モジュールは、積層造形ベースユニット内の造形材料に第１のエネルギーを差し向けるものである。
【００６３】
ブロック４１２に示されるように、ラッチの係合を解除し、キャリッジ１２２からの第１の融着モジュール３２０Ａの引き出しを可能にする。一実施形態では、ユーザは、ラッチの位置を手動で容易に変更することができ、融着モジュール３２０Ａをキャリッジ１２２から単に引き離し、又は引き出すことができる。
【００６４】
ブロック４１４に示されるように、第２のラッチを用いて、モジュール３２０Ｂのような第２の融着モジュールを、積層造形ベースユニット３１０のキャリッジ１２２に取り外し可能に取り付ける。一実施形態では、融着モジュールがキャリッジ１２２に対して単に位置決めされたときに、第２のラッチは、ラッチ状態に向かってばね仕掛けで付勢され、又は弾性的に付勢されることができ、それによって、ラッチは自動的に開き、キャリッジ１２２にロックされる。第２の融着モジュールは、積層造形ベースユニット内の造形材料に、第１のエネルギーとは異なる第２のエネルギーを差し向けるものである。その結果、積層造形システム３００を、より良好に異なる造形材料又は異なる積層造形プロセスパラメータに適応するように、修正することができる。
【００６５】
図８及び図９は、積層造形ベースユニット３１０のキャリッジ１２２に取り外し可能に取り付けられ、又は取り外し可能に接続された融着モジュール３２０Ａを示す概略図である。図８は、システム３００の上面の概略図である。図９は、システム３００の側面の概略図であり、ガイド１３０に沿って駆動され、造形領域１１６の上方に融着モジュール３２０Ａを位置決めし、又は配置するキャリッジ１２２を示している。
【００６６】
図８に示されるように、リテーナ３６及び融着モジュールマウント１３８は、融着モジュール３２０Ａ及びキャリッジ１２２の様々な電力インタフェース又は流体インターフェースを、自動的に整列させるようなサイズを有し、それらを自動的に整列させるように配置される。図示の例では、キャリッジ１２２の融着モジュールマウント１３８へのリテーナ３６の取り外し可能な取り付けにより、排気口３１２と吸気口３２２は、自動的に整列され、接続され、及び密封され、吸気口３１４と排気口３２４は、接続され、及び密封される。リテーナ３６及び融着モジュールマウント１３８によれば、モジュール３２０Ａのようなモジュールをベースユニット３１０に接続する場合に、それらの口の別々の接続をなくすことが可能となる。
【００６７】
図８に詳しく示されるように、図示の例では、リテーナ３６のキャリッジ１２２の融着モジュールマウント１３８への取り外し可能な取り付けにより、電源コネクタ３４と電源コンセント１３２は、自動的に整列され、接続される。リテーナ３６及び融着モジュールマウント１３８によれば、モジュール３２０Ａのようなモジュールがベースユニット３１０に接続されるときに、電源コネクタと電力コンセントとの別々の接続を無くすことが可能となる。その結果、モジュール３２０Ａのような融着モジュールの置換又は交換は、ユーザにとってさらに単純化される。
【００６８】
図１０は、他の例示的積層造形システム５００を示している。システム５００は、積層造形ベースユニットに取り外し可能に接続可能な融着モジュールを使用して、システムの加熱装置のコスト及び複雑さを低減し、システムのより簡単なメンテナンス、修理、及び中断のない使用を可能とし、及び、システムに対するより簡単な更新及び性能の変更を可能にする。システム５００は、積層造形ベースユニット５１０及び融着モジュール５２０を含む。積層造形ベースユニット５１０は、ハウジング５０１と、造形領域５０２と、造形材料供給システム（ＢＭＳ）５０３と、造形材料供給器（ＢＭＤ）５０４と、薬剤供給システム（ＡＳＳ）５０５と、薬剤供給器５０６と、キャリッジ５２２とを含む。ハウジング５０１は、システム５００の残りの構成要素を支持している。
【００６９】
造形領域５０２（概略的に示されている）は、造形材料供給器５０４によって造形材料が供給される領域又は容積を含む。一実施形態では、造形領域５０２は、造形材料の基礎となる支持体５２４を含む。支持体５２４は、（ｚ軸上で）垂直に上昇及び下降させることができ、それによって、最も最近堆積された造形材料の層の表面と、薬剤供給器５０６の下側表面との間に所定の隙間を維持した状態で、造形材料の新たな層を堆積させることができる。
【００７０】
造形材料供給システム５０３（概略的に示されている）は、粉末のような造形材料を造形材料供給器５０４に供給する。システム５００で使用することができる造形材料の例については、積層造形ベースユニット１１０に関して上述した。
【００７１】
造形材料供給器５０４（概略的に示されている）は、造形領域５０２の支持体５２４にわたって造形材料を供給する装置を含む。造形材料供給器は、支持体上に造形材料の層を提供する。造形材料供給器の例としては、限定はしないが、ワイパーブレードやローラーが挙げられる。図示の例では、造形材料供給器５０４は、キャリッジによって移動可能に支持され、ハウジング５０４の長さ（ｙ軸）にわたって移動可能である。
【００７２】
薬剤供給システム５０５（概略的に示されている）は、少なくとも１つの融着制御剤を供給器５０６に供給する。一実施形態では、薬剤供給システム５０５は、合体剤を供給器５０６に供給する。そのような合体剤の例については、システム４００に関して上で説明した。一実施形態では、薬剤供給システム５０５は、供給器５０６による造形領域５０２内の造形材料への選択的付与のために、合体改質剤をさらに供給する場合がある。そのような合体改質剤の例については、積層造形ベースユニット５１０に関して上で説明した。
【００７３】
薬剤供給器５０６（概略的に示されている）は、造形領域５０２内の支持体５２４上に存在する造形材料の現在の層の選択された部分に合体剤を選択的に供給し、実施形態によってはさらに合体改質剤を選択的に供給する、少なくとも１つの装置を含む。一実施形態では、合体剤又はディテーリングエージェントの選択的供給は、作成すべき三次元物品又は物体のモデルから導出されたデータにより定義されるパターンに従って行われる。そのような融着制御剤は、融着モジュール５２０によって印加されたエネルギーに応答して、造形材料の現在の層のどの部分が融着されるかを制御する。一実施形態では、薬剤供給器５０６は、薬剤を液体の形で造形材料上に選択的に噴射する液体噴射器を含む。
【００７４】
一実施形態では、薬剤供給器５０６は、熱抵抗噴射器若しくは熱噴射器又は圧電噴射器のようなプリントヘッドを含む場合がある。熱噴射器は、電気抵抗器に電流を印加することにより、隣接する液体を気化させるのに十分な熱を発生させ、隣接するノズルを通して液体を吐出する泡を生成する。圧電噴射器は、印加電流に応答して形状が変化する圧電抵抗素子を使用して可撓性の膜を動かすことにより、ノズルを通して液体を吐出する。
【００７５】
一実施形態では、薬剤供給器５０６は、１インチ当たり３００〜１２００ドットの分解能で融着制御剤の液滴を供給する。他の実施形態では、薬剤供給器は、もっと高い分解能又はもっと低い解像度で融着制御剤の液滴を供給する場合がある。一実施形態では、各液滴は、一滴当たり１０ピコリットル程度である場合がある。他の実施形態では、薬剤供給器５０６は、もっと大きい液滴サイズ又はもっと小さい液滴サイズを供給する場合がある。図示の例では、薬剤供給器５０６は、Ｙ軸方向に移動可能なキャリッジによって支持されている。一部の実施形態では、薬剤供給器５０６はさらに、造形材料上に合体剤改質剤を選択的に付与し、又は堆積させる場合がある。
【００７６】
キャリッジ５２２は、造形領域５０２上で造形領域５０２を横切ってｙ軸方向に移動可能である。キャリッジ５２２は、支持体５２４上の造形領域５０２の上に、融着ユニット５２０を制御可能に位置決めする。図１１は、モジュール５２２の引き出し及び分離後のシステム５００を示しており、キャリッジ５２２を詳細に示している。図１１に示されるように、キャリッジ５２２は、ガイド５３０に沿って移動する後部と、モジュール５２０と横並びに後部から突出し、後部によって担持された延長部５３１とを含む。図１１に示されるように、キャリッジ５２２は、電源コンセント５３２と、排気口５３４と、融着モジュールマウント５３８とを含む。
【００７７】
電源コンセント５３２は、融着モジュール５２０の対応する電源コネクタとの間に電気的接続を形成することにより、モジュール５２０の加温／融着ユニットへの電力の供給を可能にするプラグ又はポートを含む。電源コンセント５３２は、電源に接続され、キャリッジ５２２によって担持される。コンセント５３２は、キャリッジ５２２と共に移動し、融着モジュール５２０の加温ユニット及び融着ユニットへの電力の供給を維持する。一実施形態では、電源コンセント５３２は、電気コネクタの雄型プロング又は雌型コンタクトを含み、それぞれ、融着モジュール５２０の対応する電源コネクタの対応する雌型コンタクト又は雄型プロングとの間に直接的な電気的接触を形成する。他の実施形態では、電源コンセント５３２は、融着モジュール５２０の電源コネクタに接続された電気コード又はケーブルに接続可能であるか、又はそれを利用する。
【００７８】
排気口５３４は、ガス伝送口を含み、当該ガス伝送口を通して、空気のようなガスを、ファン３１６（図８に示す）のようなベースユニット５１０に関連したファンにより、融着モジュール５２０に供給することができる。一実施形態では、排気口５３４は、周囲の空気、室温の空気、又は２０℃〜３０℃の空気を融着モジュール５２０内に供給することにより、融着モジュール５２０の種々の内部構成要素を冷却する。排気口５３４は、キャリッジ５２２によって担持され、キャリッジ５２２と共に造形領域５０２を横切る。その結果、融着モジュール５２０が造形領域５０２上にあり、かつモジュール５２０の加温／融着ユニットが造形領域５０２内の造形材料にエネルギーを供給している間に、融着モジュール５２０に空気を供給することができる。
【００７９】
吸気口５３６は、ガス伝送口を含み、当該ガス伝送口を通して、融着モジュール５２０から空気のようなガスを排出することができ、そのガスを、ベースユニット５１０により、周囲環境又はさらなる遠隔場所のような排出場所へと導くことができる。吸気口５３６によれば、融着モジュール５２０を通って横切る空気の循環が可能となる。吸気口５３６は、キャリッジ５２２によって担持され、キャリッジ５２２と共に造形領域５０２を横切る。その結果、融着モジュール５２０が造形領域５０２上にあり、かつモジュール５２０の加温／融着ユニット３２が造形領域５０２内の造形材料にエネルギーを供給している間に、融着モジュール５２０から空気を排出することができる。
【００８０】
融着モジュールマウント５３８は、融着モジュール５２０のリテーナと協働して、融着モジュール５２０をキャリッジ５２２に対して取り外し可能に固定し、接続し、及び支持するための構造又は機構を含む。図示の例では、融着モジュールマウント５３８は、モジュール５２０のリテーナと協働して、工具を使用することなく、またねじやボルトのような締結具を固定したり取り外したりすることもなく、工具を使用しない形で融着モジュール５２０をキャリッジ５２２に取り外し可能に接続する。一実施形態では、融着モジュールマウント５３８は、リテーナを取り外し可能にラッチすることができる相手方のバー、グロメット、フック又は他の機構を含む。一部の実施形態では、この関係は逆であってもよく、その場合、リテーナが、バー、グロメット、フック又は他の機構を含み、融着モジュールマウント５３８が、リテーナと取り外し可能にラッチするラッチを含む。
【００８１】
図示の例では、キャリッジ５２２の融着モジュールマウント５３８は、離間した位置で融着モジュール５２０と係合する２つの独立した構造を含む。融着モジュールマウント５３８は、バー５４０と、キー５４２とを含む。バー５４０は、キャリッジ５２２の後部に沿って延び、ガイド５３０と平行に延びている。バー５４０は、キャリッジ５２２によって担持され、融着モジュール５２０のリテーナラッチによってラッチされることになる。キー５４２は、融着モジュール５２０の側面と係合する延長部５３１から延びる突起を含む。後述するように、キー５４２は、大きい頭部と、細い首部とを有する。大きい頭部は、融着モジュール５２０の側面のキー溝を通過し、融着モジュール５２０の前端部を支持するのを助ける。一部の実施形態では、キー５４２は、省略されてもよい。
【００８２】
図１２〜図１４は、融着モジュール５２０を示している。融着モジュール５２０は、ハウジング６２４と、フィン６２５と、窓６２６と、熱反射器６３０と、加温ユニット６３１と、融着ユニット６３２と、リテーナ６３６とを含む。
【００８３】
ハウジング６２４は、反射器６３０及び融着ユニット６３２を含む内部６４１を有する容器を含む。一実施形態では、ハウジング６２４によって提供される容器は、反射器６３０や融着ユニット６３２の性能を損なう可能性がある汚染物質の侵入を防ぐために、実質的に密閉される。細長い長方形として図示されているが、ハウジング６２４は、様々なサイズ及び形状を有することができる。
【００８４】
図示の例では、ハウジング６２４は、吸気口６４２、排気口６４４、及びフローコネクタ６５８を含む。吸気口６４２は、ハウジング６２４を貫通する開口部を含み、当該開口部を通して、空気を融着モジュール５２０の内部に入れることができる。排気口６４４は、ハウジング６２４を貫通する開口部を含み、当該開口部を通して、融着モジュール５２０の種々の構成要素の冷却によって暖められた空気を、融着モジュール５２０から排出することができる。一実施形態では、吸気口６４２は、ハウジング６２４内の内部空気通路に接続され、内部空気通路は、空気が排気口６４４を通って排出される前に、その空気を反射器６３０を横切り、かつ加温ユニット６３１及び融着ユニット６３２の両方を横切るように導く。
【００８５】
図示の例では、吸気口６４２と排気口６４４は、融着モジュール５２０の同じ端部に配置されている。融着モジュール５２０の反対側の端部は、Ｕターンフローコネクタ６５８を含む。空気は、反射器６３０の背面に沿ってモジュール５２０の実質的に全長にわたって流れ、そして、加温ユニット６３１及び融着ユニット６３２に沿って、反射器６３０の前面に沿ってモジュール５２０の実質的に全長にわたって流れる。一実施形態では、コネクタ通路６５８は、後方内部６５２から前方内部６５６へ、少なくとも毎分５０立方フィート（ＣＦＭ）の速度、公称で少なくとも１００ＣＦＭの速度で空気を流すことができる十分な断面積を有する。他の実施形態では、吸気口６４２に入る空気は、融着モジュール５２０の内部を通して、別の形で排気口６４４に導かれてもよい。
【００８６】
フィン６２５は、アルミニウムのような金属から形成され、ハウジング６２４と反射器６３０との間の内部６４１内で、ハウジング６２４から内側に突出する熱伝導性構造物を含む。フィン６２５は、内部６４１内の空気からハウジング６２４へ熱を伝導する。図１４に示されるように、図示の例では、フィン６２５は、ハウジング６２４の長手方向軸と平行な軸に沿って延びるような向きに配置されている。その結果、フィン６２５は、空気の流れをハウジング６２４の長手方向の長さに沿ってさらに案内し、導く。他の実施形態では、フィン６２５は、省略されてもよい。
【００８７】
窓６２６は、光学的開口部を含み、当該光学的開口部を通して、加温ユニット６３１及び融着ユニット６３２からの放射線を通過させ、造形材料に衝突させることができ、それによって、造形材料を加温ユニット６３１からのエネルギーで加熱し、合体剤が付与された造形材料を融着ユニット６３２からのエネルギーで融着することができる。一実施形態では、窓６２６は、ハウジング６２４の内部６４１から造形材料に向かって放射線を透過する半透明又は透明パネルを含む。そのような実施形態では、窓６２６は、汚染物質が反射器６３０、加温ユニット６３１及び／又は融着ユニット６３２上に堆積する可能性がある場合に、内部６４１に汚染物質が入ることをさらに阻止し、又は妨げる。一実施形態では、窓６２６は、選択された波長の放射線又は光がそこを通過することを可能にする光学フィルタを含む。
【００８８】
熱反射器６３０は、融着ユニット６３２によって放出された熱又は放射線を窓６２６に向かって反射する構造を含む。一実施形態では、熱反射器６３０の各々は、近赤外、中赤外及び遠赤外領域の電磁スペクトルにおいて高反射性材料のパネルを含む。図示の例では、熱反射器６３０は、反射熱を窓６２６を通して下方にさらに差し向けるために、融着ユニット６３２の周りを部分的に囲む。図示の例では、熱反射器６３０は、加温ユニット６３１からの放射線を反射する第１の反射器と、融着ユニット６３２からの放射線を反射する第２の反射器とを含む。
【００８９】
熱反射器６３０は、ハウジング６２４の内部６４１内に支持され、内部６４１を後方内部６５２と前方内部６５６とに仕切る。後方内部６５２は、反射器６３０とハウジング６２４との間において反射器６３０の背後に拡がっている。前方内部６５６は、反射器６３０と窓６２６との間において反射器６３０の前面に拡がっている。後方内部６５２は、吸気口６４２に接続されている。前方内部６５６は、排気口６４４に接続されている。
【００９０】
加温ユニット６３１は、造形材料を温め、すなわち予熱し、融着ユニット６３２によるその後の融着に備えて造形材料を準備する。加温ユニット６３１は、造形材料の溶融に先立って造形材料を予熱する１以上のランプを含む。加温ユニット６３１は、造形材料にエネルギーを供給し、造形材料をそのガラス転移温度よりも低い温度まで加温する。例えば、一実施形態では、加温ユニット６３１は、造形材料を１４５℃〜１７５℃の温度まで加温することができ、公称で１５５℃〜１６５℃の温度まで加温することができる。一実施形態では、加温ユニット６３１は、個々の融着ユニット６３２の色温度よりも低い色温度を有する石英赤外線ハロゲンランプを含む場合がある。一実施形態では、各加温ユニット６３１は、１８００°ケルビンの色温度を有することができる。さらに他の実施形態では、加温ユニット６３１は、他の種類の加温ユニットを含んでもよいし、又は省略されてもよい。
【００９１】
融着ユニット６３２は、供給器５０８からの合体剤が付与された造形材料の融着又は溶融を可能にするエネルギー源を含む。一実施形態では、融着ユニット６３２の各々は、赤外光源又は近赤外光源を含む。一実施形態では、各融着ユニット６３２は、２７５０ケルビンの色温度を有する少なくとも１つのエネルギー源を含む。一実施形態では、融着ユニット６３２の各々は、造形材料の粉末に均一で高強度の光を照射するための石英赤外線ハロゲンランプを含む。一実施形態では、これらのランプの各々は、２７５０Ｋの色温度を有する１４００ワットのランプを含む。そのような実施形態では、ランプは造形材料を（任意の合体剤と共に）少なくとも２１０℃の温度まで加熱するように動作可能である。この温度は、合体剤が付与された造形材料を溶融し、融着するための造形材料のガラス転移温度よりも高い。
【００９２】
他の実施形態では、融着ユニット６３２は、造形材料を融着するための十分な量のエネルギーを造形材料に供給するための他のエネルギー源を含む場合がある。例えば、一実施形態では、融着ユニット６３２は、ハウジング６２４内に互いに端と端を繋げる形で配置された複数の融着ユニットを含む場合がある。別の実施形態では、融着ユニット６３２は、平行な行を成して互いに端と端を繋げる形で配置された複数の融着ユニットを含む場合がある。さらに他の実施形態によっては、融着ユニット６３２は、単一の細長い融着ユニットを含む場合がある。
【００９３】
他の実施形態では、融着ユニット６３２は、他のエネルギー源又は他の光源を含む場合がある。例えば、他の実施形態では、マイクロ波エネルギー、ハロゲン光、紫外線及び超音波エネルギー等のような他のタイプのエネルギーが、融着ユニット６３２によって印加されてもよい。エネルギーのタイプ及びエネルギーの印加期間は、融着ユニット６３２の特性、造形材料の特性、及び積層造形プロセスの間に造形材料に付与される任意の合体剤若しくは融着剤の特性といった種々の要因に応じて変わる場合がある。
【００９４】
電源コネクタ６３４は、融着モジュール５２０への電力の供給を可能にするために、積層造形ベースユニット５１０の対応する電源コンセント５３２と電気的に接続するためのプラグ又はポートを含む。一実施形態では、電源コネクタ６３４は、電気コネクタの雄型プロング又は雌型コンタクトを含み、積層造形ベースユニットの対応する電源コンセントの対応する雌型コンタクト又は雄型プロングとの間に直接的な電気的接触を形成する。他の実施形態では、電源コネクタ６３４は、積層造形ベースユニット５１０の電源コンセント５３２に接続された電気コード又はケーブルに接続可能であるか、又はそれらを利用する。
【００９５】
リテーナ６３６は、融着モジュール５２０のハウジング６２４を積層造形ベースユニット５１０のキャリッジ５２２に取り外し可能に固定又は接続する構造又は機構を含む。一実施形態では、リテーナ６３６は、工具を使用することなく、またねじやボルトのような締結具を固定したり取り外したりすることもなく、工具を使用しない形で融着モジュール５２０のハウジング６２４を積層造形ベースユニット５１０のキャリッジ５２に取り外し可能に固定又は接続する。
【００９６】
図１２及び図１５〜図１９Ｃは、リテーナ６３６を詳細に示している。図示の例では、融着モジュール５２０のリテーナ６３６は、キー溝６６０と、ラッチ６７０を含む。図１２及び図１６は、キー溝６６０を示している。図１２に示されるように、キー溝６６０は、キー５４２の頭部を通過させることができる拡大開口部６６２と、キー５４２の狭窄開口部を通過させることができる狭窄部６６４とを備えた非対称の開口部を含み、大部分は、狭窄開口部の後ろに捕捉される。図１６に示されるように、キー５４２の拡大頭部は、開口部６６２を通して挿入される。開口部６６４の背後の状態を保持するために、モジュール５２０の後方位置決めによって、大きなヘッド部分が移動され、捕捉状態になる。キー５４２は、キー溝６６０の縁部と係合し、モジュール５２０の端部を支持する。他の実施形態では、リテーナ６３６は、キー５４２及びキー溝６６０を省略してもよい。
【００９７】
図１２、図１５及び図１７〜図１９Ｃは、ラッチ６７０を示している。ラッチ６７０は、キャリッジ５２２のシャフト５４０と取り外し可能に係合し、融着モジュール５２０をキャリッジ５２２にロックし、保持する。図示の例では、ラッチ６７０によれば、キャリッジ５２２へのモジュール５２０の工具なしの取り付けが可能になるとともに、キャリッジ５２２からのモジュール５２０の工具なしの取り外しが可能になる。図示の例では、ユーザは、モジュール５２０の後端をシャフト５４０と係合するように容易に配置することができ、これによって、ラッチ６７０がシャフト５４０に自動的にラッチされる。ユーザは、押しボタンを手動で作動させることによってラッチの係合を容易に外すことができ、これによって、キャリッジ５２２からの融着モジュール５２０の容易な引き抜き及び取り外しが可能となる。
【００９８】
図１７〜図１９Ａに示されるように、ラッチ６７０は、爪６７２、爪アクチュエータ６７４、ばね６７８、及び押しボタン６８０を含む。爪６７２は、ハウジング６２４によって支持されたシャフト６８２を中心にして旋回可能に支持された耳形のキャッチを含む。爪６７２は、ラッチ位置（図１９Ａに示される）と、ラッチ解除位置（図１９Ｂに示される）との間で、旋回する。ラッチ位置（図１９Ａに示される）では、爪６７２が、シャフト５４０に接触し、シャフト５４０を保持キャビティ６９２内に保持しつつシャフト５４０に締め付けられる。ラッチ解除位置（図１９Ｂに示される）では、爪６７２が、シャフト５４０から引き出され、保持キャビティ６９２に続く口が、シャフト５４０をキャビティ６９２から引き出すことができるところまで拡大される。
【００９９】
爪アクチュエータ６７４は、シャフト６８２の軸から間隔を空けて、第２のシャフト６８４によって形成された軸を中心として旋回可能に第１の端部で爪６７２に接続されている。爪アクチュエータ６７４は、モジュール５２０の後端から前端まで延びる細長いシャフト部分６８６を含み、シャフト部分６８６は、押しボタン６８０の動きを受けるように押しボタン６８０に接続されている。
【０１００】
ばね６７８は、ハウジング６２４と押しボタン６８０との間に捕捉された圧縮ばねを含む。ばね６７８は、押しボタン６８０を矢印６８７で示した方向に弾性的に付勢する。その結果、ばね６７８は、アクチュエータ６７４も同じ方向に弾性的に付勢し、爪６７２を反時計回り方向に（図１９Ａに見られるように）旋回させ、シャフト５４０と挟み込み係合させる。シャフト５４０は、保持キャビティ６９２内に保持され、モジュール５２０は、キャリッジ５２２のシャフト５４０にラッチされる。
【０１０１】
押しボタン６８０は、アクチュエータ６７４のシャフト部分６８６に接続された融着モジュール５２０の前端にあるボタンを含む。図１９Ｂに示されるように、ばね６７８の付勢に逆らって押しボタン６８０を押すと、アクチュエータ６７４は、矢印６９０で示した方向に移動する。その結果、爪６７２は、シャフト６８２の軸を中心として時計回りの方向に回転され、シャフト５４０との係合が外れ、それによって、保持キャビティ６９２の口が開かれる。図１９Ｃに示されるように、押しボタン６８０が押し下げられ、保持キャビティ６９２の口が開いている間に、モジュール５２０をシャフト５４０から引き出し、シャフト５４０から分離することができる。シャフト５４０は、単に保持キャビティ６９２の口を通過する。このような分離は、ねじやボルトのような締結具を取り外す必要なしに、工具を使用しない形で達成される。
【０１０２】
モジュール５２０がキャリッジ５２２から引き出された後、押しボタン６８０を離すと、ばね６７８によって、押しボタン６８２は、図１９Ａに示した位置に戻される。また、爪６７２が、（図１９Ａに見られるように）反時計回り方向に回転され、爪６７２は、保持キャビティ６９２の口を少なくとも部分的に塞ぐように横切って延びる位置に戻される。モジュール５２０のキャリッジ５２２への再接続は、単に、保持キャビティ６９２の口をキャリッジ５２２のシャフト５４０に対して位置決めし、シャフト５４０を保持キャビティ６８２内に挿入するように力を加えるだけでよい。そのような挿入の間、爪６７２は、シャフト５４０から力を受け、ばね６７８の力に逆らって時計方向に旋回し、シャフト５４０を受け入れるために保持キャビティ６９２を再び開く。シャフト５４０が保持キャビティ６９２内に完全に挿入されると、爪６７２は、ばね６７２の力を受けて反時計回り方向に旋回し、図１９Ａに示したラッチ状態に戻ることができる。したがって、モジュール５２０を、工具を使用しない形でキャリッジ５２２に取り外し可能に接続することができる。図示の例では、ユーザが押しボタン６８０に関与する必要なしに、モジュール５２０をキャリッジ５２２に取り外し可能に接続することができる。他の実施形態では、ラッチ６７０は、他のラッチ機構を使用する場合がある。
【０１０３】
本開示は、種々の例示的実施形態を参照して説明されているが、当業者は、特許請求の範囲に記載した内容の思想及び範囲から逸脱することなく、形状や細部に変更を加えてもよいことを認識するであろう。例えば、種々の異なる例示的実施形態を１以上の利点を提供する１以上の特徴を含むものとして説明したが、説明した例示的実施形態または他の代替実施形態では、説明した特徴が、互いに交換されてもよいし、あるいは、組み合わされてもよい。本開示の技術は比較的複雑であるため、あらゆる技術的変更が、予測可能であるとは限らない。種々の例示的実施形態を参照して説明され、添付の特許請求の範囲に記載された本開示は、明らかに、可能な限り広いものであることが意図されている。例えば、特に断りがない限り、単一の特定の要素を記載している特許請求の範囲は、複数のそのような特定の要素も包含する。特許請求の範囲における「第１」、「第２」、「第３」といった用語は、異なる要素を単に区別するものであり、特に断りがない限り、本開示における特定の順序又は特定の要素の番号付けと具体的に関連するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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