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公開番号2022094339
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-06-24
出願番号2021201354
出願日2021-12-13
発明の名称バーストモード噴射を使用する3次元プリンタを用いた物体の構築
出願人ゼロックス コーポレイション,XEROX CORPORATION
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B29C 64/393 20170101AFI20220617BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】MHDプリンタにより作製された物体の粗表面および構造的な弱化を改善する、3Dプリンタおよび3D物体を印刷するための方法を提供する。
【解決手段】3次元(3D)プリンタは、エジェクタ120と、少なくとも部分的にエジェクタの周囲に巻き付けられているコイル152と、を備える。3Dプリンタはまた、電圧パルスをコイルに送信するように構成された電源150を備える。3Dプリンタはまた、電源に電圧パルスを間欠バーストでコイルに送信させるように構成されたコンピューティングシステムを備える。各バーストにおける電圧パルスは、約60Hz~約2000Hzのバースト周波数で発生する。コイルは、各電圧パルスに応答して、印刷材料の液滴134をエジェクタのノズル122を通して噴射させる。各バーストにおける電圧パルスに応答して生成された液滴は、水平面内の実質的に同じ場所に着地する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
3次元(3D)プリンタであって、
エジェクタと、
前記エジェクタの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられているコイルと、
電圧パルスを前記コイルに送信するように構成された電源と、
前記電源に前記電圧パルスを間欠バーストで前記コイルに送信させるように構成されたコンピューティングシステムであって、各バーストにおける前記電圧パルスが、約60Hz~約2000Hzのバースト周波数で発生し、前記コイルが、各電圧パルスに応答して、印刷材料の液滴を前記エジェクタのノズルを通して噴射させ、各バーストにおける前記電圧パルスに応答して生成された前記液滴が、水平面内の実質的に同じ場所に着地する、コンピューティングシステムと、を備える、3次元(3D)プリンタ。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
電圧パルスの各バーストが、2個の液滴~50個の液滴を生成し、前記コンピューティングシステムが、約500μs~約1秒の一時停止期間の間、各バースト間の前記電圧パルスを一時停止するように構成されている、請求項1に記載の3Dプリンタ。
【請求項3】
前記印刷材料が、アルミニウム、アルミニウム合金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項2に記載の3Dプリンタ。
【請求項4】
前記印刷材料が、金属、金属合金、又はこれらの組み合わせを含む、請求項2に記載の3Dプリンタ。
【請求項5】
前記エジェクタ内の前記印刷材料を加熱するように構成された加熱要素であって、前記加熱により、前記印刷材料を前記エジェクタ内で固体状態から液体状態へと変化させる加熱要素と、
前記ノズルの下方に位置付けられ、前記印刷材料の前記液滴が前記ノズルを通して噴射された後に、前記印刷材料の前記液滴を受容するように構成された基材と、
前記電圧パルスの前記バーストのうちの前記2つの間の一時停止中に、前記基材、前記ノズル、又はそれらの両方を互いに対して移動させるように構成されたモータと、を更に備える、請求項4に記載の3Dプリンタ。
【請求項6】
3Dプリンタを使用して3次元(3D)物体を印刷するための方法であって、
印刷材料の液滴の第1のバーストをバースト周波数でノズルを通して噴射することであって、前記バースト周波数が、約60Hz~約2000Hzであり、前記液滴の第1のバーストが、基材上の実質的に同じ場所に着地する、噴射することと、
前記液滴の第1のバーストが噴射された後の一時停止期間の間、前記印刷材料の前記液滴を噴射することを中止することと、
前記一時停止期間後に、前記印刷材料の液滴の第2のバーストを前記バースト周波数で前記ノズルを通して噴射することと、を含む、方法。
【請求項7】
前記バースト周波数が、約100Hz~約2000Hzである、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記液滴の第1のバーストが、第1の液滴及び第2の液滴を含み、前記第2の液滴が、前記第1の液滴の後に前記ノズルを通して噴射され、前記第2の液滴は、前記第1の液滴が依然として部分的液体状態にある間に、前記第1の液滴と実質的に同じ場所に着地する、請求項6に記載の方法。
【請求項9】
前記第1の液滴は、前記第2の液滴が前記第1の液滴上に着地する前に、約70%未満の固体体積分率を有する、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記第1及び第2のバーストが各々、2個の液滴~50個の液滴を含み、前記一時停止期間が、約500μs~約1秒である、請求項6に記載の方法。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本教示は、概して、3次元(three-dimensional、3D)印刷に関し、より詳細には、バーストモード噴射を使用する3Dプリンタを用いて物体を構築(例えば、印刷)するためのシステム及び方法に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
3Dプリンタは、通常、層上に材料層を連続的に堆積させることによって、コンピュータ支援設計(computer-aided design、CAD)モデルから3D物体を構築(例えば、印刷)する。例えば、第1の層が基材上に堆積され得、次いで、第2の層が第1の層上に堆積され得る。3Dプリンタの1つの特定のタイプは、層上に液体金属層を噴射して3D金属物体を形成するのに好適な磁気流体力学(magnetohydrodynamic、MHD)プリンタである。磁気流体力学とは、導電性流体の磁気的特性及び挙動の研究を指す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
MHDプリンタは、電流を金属コイルに流すことにより、液体金属組成物のリザーバ内に渦電流を誘導する時変磁場を作製する。液体金属内の磁場と電界との間の連結は、プリンタのノズルを通して液体金属の液滴の排出を引き起こすローレンツ力をもたらす。ノズルは、液滴の大きさ及び形状を選択するように制御されてもよい。液滴は、基材及び/又は先に堆積された液滴上に着地することで物体を大きくする。しかしながら、このようにして作製された物体は、粗表面を有することが多く、構造的な弱化につながる。
【0004】
以下は、本教示の1つ以上の実施形態のいくつかの態様の基本的な理解を提供するために、簡略化された概要を提示する。この概要は、広範な概略ではなく、本教示の主要な又は重要な要素を識別することも、本開示の範囲を明示することも意図していない。むしろ、その主要な目的は、単に、後に提示される詳細な説明の序文として、簡略化された形態で1つ以上の概念を提示するだけである。
【0005】
3次元(3D)プリンタが開示される。3Dプリンタは、エジェクタと、エジェクタの周囲に少なくとも部分的に巻き付けられているコイルと、を備える。3Dプリンタはまた、電圧パルスをコイルに送信するように構成された電源を備える。3Dプリンタはまた、電源に電圧パルスを間欠バーストでコイルに送信させるように構成されたコンピューティングシステムを備える。各バーストにおける電圧パルスは、約60Hz~約2000Hzのバースト周波数で発生する。コイルは、各電圧パルスに応答して、印刷材料の液滴をエジェクタのノズルを通して噴射させる。各バーストにおける電圧パルスに応答して生成された液滴は、水平面内の実質的に同じ場所に着地する。
【0006】
3Dプリンタを使用して3次元(3D)物体を印刷するための方法も開示される。本方法は、印刷材料の液滴の第1のバーストをバースト周波数でノズルを通して噴射することを含む。バースト周波数は、約60Hz~約2000Hzである。液滴の第1のバーストは、基材上の実質的に同じ場所に着地する。本方法はまた、液滴の第1のバーストが噴射された後の一時停止期間の間、印刷材料の液滴を噴射することを中止することを含む。本方法はまた、一時停止期間後に、印刷材料の液滴の第2のバーストをバースト周波数でノズルを通して噴射することを含む。
【0007】
別の実施形態では、本方法は、液体金属の液滴の第1のバーストをバースト周波数でノズルを通して噴射することを含む。液滴の第1のバーストは、少なくとも第1の液滴及び第2の液滴を含む。第1の液滴は、基材上に着地する。第2の液滴は、第1の液滴が部分的に又は完全に液体状態にある間に、第1の液滴と実質的に同じ場所に着地する。バースト周波数は、約60Hz~約2000Hzである。液滴の第1のバーストは、2個の液滴~50個の液滴を含む。本方法はまた、液滴の第1のバーストが噴射された後の一時停止期間の間、液体金属の液滴を噴射することを中止することを含む。液滴の第1のバーストの一部又は全体は、基材上に固化して、一時停止期間中に第1の層を形成する。一時停止期間は、約500μs~約1秒である。本方法はまた、液体金属の液滴の第2のバーストをバースト周波数でノズルを通して一時停止期間後のバースト期間の間噴射することを含む。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本教示の実施形態を示し、説明と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
【0009】
図1は、一実施形態による、3Dプリンタ(例えば、MHDプリンタ及び/又はマルチジェットプリンタ)の概略断面図を図示する。
【0010】
図2は、一実施形態による、基材上の3D物体の第1の例の概略側面図を示す。
(【0011】以降は省略されています)

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