使用可寻址UV交联的静电3‑D打印机制造技术

一种3‑D打印机包含经定位以将材料的层静电转印到中间转印表面的显影台和邻近所述中间转印表面的输注台。所述输注台经定位以在所述中间转印表面移动经过所述输注台时接纳所述层。并且，包含相对于所述中间转印表面移动的压板。每当所述压板接触所述输注台处的所述中间转印表面上的所述层中的一者时，所述中间转印表面将所述材料的层转印到所述压板，以在所述压板上连续形成所述层的独立堆叠。固化台经定位以在每个层从所述输注台转印到所述压板之后将紫外光施加到每个层。所述固化台选择性地施加所述紫外光以仅交联所述层内的所述材料的一部分中的聚合物。

The use of electrostatic addressing UV cross-linked D printer 3

A 3 D printer includes being positioned to the material layer electrostatic transfer to the infusion Taiwan intermediate transfer surface developing station and adjacent to the intermediate transfer surface. The feeding stage is positioned to move the said transfer layer on the intermediate transfer surface and receive the layer through the feeding table. And a press plate is moved relative to the intermediate transfer surface. Whenever the platen contacts one of the layers on the intermediate transfer surface at the infusion table, the intermediate transfer surface transfers the layer of the material to the platen to continuously form an independent stack of the layer on the platen. The curing table is positioned to transfer the ultraviolet light to each layer after each layer is transferred from the feeding stage to the platen. The curing platform selectively applies the ultraviolet light to crosslink only the polymer in a portion of the material within the layer.

【技术实现步骤摘要】
使用可寻址UV交联的静电3-D打印机
技术介绍
本文中的系统和方法通常涉及使用静电打印工艺的三维(3-D)打印工艺。一般来说，3-D部分由被划分成多个水平切片的部分的数字表示来构建。用于打印个别层的指令由控制器发送到打印工艺以形成任何给定层。三维打印可使用(例如)喷墨打印机来生产物件。在一个示范性三阶段工艺中，喷墨装置选择性地将支撑材料和构建材料沉积在压板上的层中，且使用UV紫外光源硬化每个层以交联材料的聚合物。逐层重复这些步骤。支撑材料通常包括酸性、碱性或水溶性聚合物，在3-D打印完成之后，可选择性地从构建材料冲洗所述聚合物。静电(电子照相)工艺为产生二维数字图像的熟知构件，所述静电工艺将材料转印到中间表面(例如，感光器带或筒)上。转印电子照相图像的方式的改进可利用打印系统的速度、效率和数字性质。
技术实现思路
示范性三维(3-D)打印机包含中间转印表面、经定位以将不同材料静电转印到中间转印表面的显影台和邻近中间转印表面的输注台(transfusestation)，以及其它组件。输注台经定位以在中间转印表面移动经过输注台时接纳不同材料的层。熔接台安置在输注台与固化台之间。输注台、熔接台和固化台相对于压板而定位，使得压板首先经过输注台，随后经过熔接台，且随后经过固化台。此类结构还包含相对于中间转印表面移动的压板。每当压板接触输注台处的中间转印表面上的层中的一者时，中间转印表面将不同材料的层转印到压板，以在压板上连续形成层的独立堆叠。在被输注到压板或压板上的已存在的独立堆叠的顶部之后，熔接台施加热和压力以将压板上的层熔接在一起。此外，发光二极管(LED)固化台经定位以紧接在于熔接台处熔接层之后，选择性地将LED紫外光施加到每个层的不同部分。LED固化台选择性地将LED紫外光施加到层以将在层的将为构建材料的部分中的聚合物交联在一起。然而，LED固化台不将LED紫外光施加到层的将为支撑材料的第二部分。因此，LED紫外光将构建材料的部分中的聚合物交联在一起，而不交联支撑材料中的聚合物，以留下支撑材料作为非交联材料。LED紫外光所施加到的构建材料的部分少于所有层(因此，且构建材料和支撑材料的这些部分为层内的不同部分)。3-D打印机还可任选地包含材料移除台，所述材料移除台经定位以移除层内的不同材料的支撑材料以将不同材料的构建材料的部分与不同材料的支撑材料分离且留下经3-D打印的部分。举例来说，材料移除台可包含溶剂冲洗装置等。这些和其它特征描述于以下详细描述中或从以下详细描述显而易见。附图说明下文参看附图详细描述各种示范性系统和方法，在附图中：图1为展示熔体流变性曲线的图；图2到7为部分地说明本文中的打印装置的示意性横截面图；图8A到8B为说明本文中的LED固化的透视图示意图；图9为说明由本文中的装置形成的层的堆叠的展开示意图；图10到19为部分地说明本文中的打印装置的示意性横截面图；图20为说明本文中的3-D打印装置的示意图；图21为说明本文中的打印引擎的示意图；且图22为说明本文中的显影装置的展开示意图。具体实施方式如上文所提及，静电打印工艺为用于产生二维(2-D)数字图像的熟知工艺，且本文中的方法和装置使用此类处理来生产3-D物品(用于3-D打印)。然而，在使用静电工艺的3-D打印的情况下，如果经打印材料极薄，那么可能破坏经打印材料的机械集成化，且转印工艺可强加损坏材料的剥离剪切力。为了改进3-D打印，本专利技术将静电打印与可寻址LED固化组合。此包括使用静电系统产生材料(例如，热塑物、陶瓷等)的层和使用LED固化层以便产生3-D部分。本文中的装置和方法利用静电打印的快速图像和材料管理工艺，且利用LED来交联材料中的聚合物。3-D工艺是基于构建材料和支撑材料的逐层输注，且所述材料理想地具有类似熔体流变性质和因此类似的化学结构；然而，使用具有类似熔体流变性质的材料使得通过溶解而分离的任务十分困难。许多3-D打印工艺提供不同构建材料和支撑材料的共沉积，其中支撑材料填充在构建材料的空隙中以便机械地支撑所打印的3-D部分。使用中间转印带(ITB)的3-D打印机中的支撑材料的选择的一个方面为支撑材料应具有与构建材料几乎相同的熔体流变性。可通过考虑如图1中所展示的假想墨粉树脂的理想化熔体流变性曲线来理解熔体流变性要求。在初始加热ITB上的经显影层以及将压板上的已形成层加热到粘性状态时，墨粉树脂应被加热到稍高于玻璃转化温度(Tg)但应保持远低于熔融温度(Tm)，使得在输注期间维持压板上的层的集成化，且还维持转印层的集成化。在后转印熔接步骤期间，应将较接近Tm的温度赋予到层以将最上层熔接到下方的层。因此给定特定预输注温度，合乎需要的是支撑材料和构建材料两者都处于类似粘性状态且两者的熔点也类似。此意味着构建材料和支撑材料两者的熔体流变性曲线应实际上类似，否则可存在温度设置点的宽容度的损耗和一种材料或其它材料的不良输注。此设立支撑材料和构建材料的选择的严格限制，且因此执行额外工作以调节树脂化学结构(例如，分子量、官能团的性质)以实现两种材料的类似熔体流变性曲线。为了解决此类问题，此处的系统和方法对经打印的3-D结构的支撑部分和构建部分两者使用相同材料；然而，仅构建部分暴露于UV光，并且因此，仅交联构建部分的聚合物，且不交联未经暴露部分(支撑部分)。此允许在完成打印之后从支撑部分冲洗构建部分，以仅留下构建部分作为完成的经3-D打印的部分。因此，将支撑材料与构建材料分离的一种通用方法为利用两种材料的溶解度的差异。需要使得支撑材料可溶于不会溶解构建材料的溶剂中。一般来说，后一种情况不与熔体流变性类似的要求一致。类似熔体流变性意味着类似化学结构(分子量、官能团)，而溶解度不等性意味着不同化学结构(不同分子量和官能团)。同样，本文中所描述的系统和方法调和构建材料和支撑材料的不同要求，同时通过对经打印的3-D结构的支撑部分和构建部分两者使用相同材料来改进由当前墨粉和树脂制成的支撑材料的机械性质(强度、抗冲击性等)；然而，仅构建部分暴露于UV光，并且因此，仅交联构建部分的聚合物。由于此类问题，使用本文中的方法和装置，构建材料和支撑材料两者作为单个、均匀UV辐射可固化墨粉材料开始。在将经沉积墨粉输注到先前形成的堆叠之后，使用UVLED图像条成像暴露经沉积墨粉。经成像交联墨粉因此变成构建材料。并非通过使显影装置将构建材料以特定图案转印到ITB来使构建材料图案显影，而是用本文中的方法和装置通过在后处理UVLED固化期间仅选择性地照明均匀层的部分来产生构建图案。因此，均匀层的未经暴露区域对应于支撑材料。此避免用户发现彼此与输注台处的粘性转印相容的两种材料，且实质上节省工作量和成本两者。此外，使用LED来执行UV暴露提供实质性成本和封装益处，这是因为LED不仅极具功率效率，而且其通常相对较廉价，且在与例如激光器等更大、更昂贵的装置相比时相对更小。更确切地说，在输注之前，局部加热经显影层和ITB以使经显影层达到“粘性”状态(即，达到高于玻璃转化温度(Tg)但低于墨粉树脂的熔融或熔接温度Tm的温度)。当经加热压板(被加热到大致相同的温度)平移经过ITB压板夹持点时，所述经加热压板随后同步地与粘性层接触。因此，并非静电转印(基于墨粉/带电荷差)，而是经显影层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维(3‑D)打印机，其包括：中间转印表面；显影台，其经定位以将材料的层静电转印到所述中间转印表面；输注台，其邻近所述中间转印表面；压板，其相对于所述中间转印表面移动，每当所述压板接触所述输注台处的所述中间转印表面上的所述层中的一者时，所述中间转印表面将所述材料的层转印到所述压板，以在所述压板上连续形成所述层的独立堆叠；以及固化台，其经定位以在所述层从所述输注台转印到所述压板之后将紫外光施加到所述层，所述固化台选择性地施加所述紫外光以仅交联所述层内的所述材料的一部分中的聚合物。

【技术特征摘要】
2016.05.12 US 15/1526511.一种三维(3-D)打印机，其包括：中间转印表面；显影台，其经定位以将材料的层静电转印到所述中间转印表面；输注台，其邻近所述中间转印表面；压板，其相对于所述中间转印表面移动，每当所述压板接触所述输注台处的所述中间转印表面上的所述层中的一者时，所述中间转印表面将所述材料的层转印到所述压板，以在所述压板上连续形成所述层的独立堆叠；以及固化台，其经定位以在所述层从所述输注台转印到所述压板之后将紫外光施加到所述层，所述固化台选择性地施加所述紫外光以仅交联所述层内的所述材料的一部分中的聚合物。2.根据权利要求1所述的3-D打印机，所述固化台不将所述紫外光施加到所述层内的所述材料的第二部分，且所述紫外光将所述部分中的聚合物交联在一起，而不交联所述第二部分中的聚合物，以留下所述第二部分作为非交联材料。3.根据权利要求1所述的3-D打印机，所述固化台不将所述紫外光施加到所述层内的所述材料的第二部分，所述部分少于所有所述层，且所述部分和所述第二部分为所述层的不同部分。4.根据权利要求1所述的3-D打印机，所述固化台不将所述紫外光施加到所述层内的所述材料的第二部分，且所述3-D打印机进一步包括材料移除台，所述材料移除台经定位以移除所述第二部分以将所述部分与所述第二部分分离，且留下经3-D打印的部分。5.一种三维(3-D)打印机，其包括：中间转印表面；显影台，其经定位以将不同材料的层静电转印到所述中间转印表面；输注台，其邻近所述中间转印表面，所述输注台经定位以在所述中间转印表面移动经过所述输注台时接纳所述层；压板，其相对于所述中间转印表面移动，每当所述压板接触所述输注台处的所述中间转印表面上的所述层中的一者时，所述中间转印表面将所述不同材料的层转印到所述压板以在所述压板上连续形成所述层的独立堆叠；以及LED...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·菲斯，D·C·克雷格，V·山姆布哈，E·罗伯斯弗洛雷斯，D·S·德莱思，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：美国,US