專利名稱：三維層壓模制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用噴墨系統(tǒng)形成三維物體的三維層壓模制裝置。
背景技術(shù)：
層壓模制的原理與形成三維輪廓圖的方法一樣。也就是，三維物體被切片來產(chǎn)生薄片的形狀，接著所述薄片形狀被模制并一層層地層壓起來。
層壓模制方法的例子包括利用光固化樹脂的立體光刻(stereolithography)方法，利用金屬或樹脂粉末的粉末層壓方法，樹脂被熔化并被沉積的熔化沉積方法，和紙片、塑料片或薄金屬板被層疊起來的片層壓方法。
這些層壓模制方法隨著三維CAD技術(shù)近來的傳播而快速的傳播，并且也被稱為快速成型技術(shù)(prototyping technique)。在這些層壓模制方法中，三維物體可從三維CAD數(shù)據(jù)中直接獲得。自從金屬模制變?yōu)榭赡芤詠?，這種快速成型技術(shù)不僅被應(yīng)用在試制領(lǐng)域中，而且被應(yīng)用在實際制造領(lǐng)域中。進一步說，通過利用三維打印機、數(shù)字轉(zhuǎn)換器、或掃描儀作為三維CAD的輸出設(shè)備，快速成型技術(shù)也被用在三維拷貝機(copyingmachine)中。尤其是，利用噴墨系統(tǒng)的層壓模制裝置被期望用在普通業(yè)務(wù)三維打印機或三維拷貝機上，因為利用噴墨系統(tǒng)的層壓模制裝置具有簡單的結(jié)構(gòu)，并與利用不同系統(tǒng)的裝置相比，更容易操作。
利用噴墨系統(tǒng)的層壓模制方法被分類為粉末層壓方法和熔化樹脂沉積方法。粉末層壓方法是麻省理工開發(fā)的。在粉末層壓方法中，利用噴墨裝置將粘合劑噴射入漿粉或灰漿的粉末層中，接著，所述的被噴射的粘合劑被固化了。在另一方面，在熔化樹脂沉積方法中，樹脂被噴射以直接形成層壓的形狀，而無需使用任何支撐層。
利用粉末的粉末層壓方法需要在模制后去除不需要的粉末，并且由于粉末的散布，不適合辦公室環(huán)境。因此，粉末層壓方法不適合普通業(yè)務(wù)三維打印機或三維拷貝機。另一方面，熔化樹脂沉積方法能在辦公室環(huán)境中使用，并且適合普通業(yè)務(wù)三維打印機或三維拷貝機。
熔化樹脂沉積方法包括與噴射嘴(原理上與噴墨頭一樣)連接的機器人臂在XYZ三維方向上移動的方法，以及噴墨頭設(shè)置在X-Y平面中且在Z方向上的的方法。然而，由于這些方法在模制過程沒有使用支撐模型的支撐物，所以浮島形(當(dāng)層疊切片數(shù)據(jù)時，突然出現(xiàn)在層中的形狀)或者長梁形，如字母H的水平橫條，不能由這些方法形成。因此，可模制的形狀是受限制的，所以這些方法不適合形成復(fù)雜的形狀，如實際工業(yè)產(chǎn)品和醫(yī)療模型。
作為這些方法的對策，日本專利No.3179547提出了利用支撐物的方法。明確地說，支撐樹脂和模制樹脂都被層壓疊加了，并且如果必要，表面也被平整化。通過這種方法，甚至更復(fù)雜的形狀也可被模制成。所述支撐物可被形成，使得模型被埋在所述支撐物中。作為替代，柱形的或片狀的支撐物可在需要的地方形成。然而，從能對應(yīng)任何復(fù)雜形狀的角度看，前種方法是優(yōu)選的，并且不需要特殊的數(shù)據(jù)處理。(后種方法需要用于提供支撐物的數(shù)據(jù)處理)在這種噴墨型層壓模制方法中使用的材料被分類為在室溫下是液體的材料和在室溫下是固體的材料。有人建議對噴墨型層壓模制，使用室溫下為液體的光固化樹脂或熱固性樹脂。然而，如果樹脂粘性高，那么在噴嘴處會發(fā)生堵塞，相反，如果樹脂粘性低，那么在層疊后的光固化或熱固過程中會發(fā)生“滴落”。因此，日本專利No.2697138提出在光固化樹脂滴的飛行路線中發(fā)射光線，以用所述光線照射飛行中的樹脂滴。然而，這種方法的缺點在于，泄漏的光或反射光會照射噴墨頭，導(dǎo)致噴嘴的堵塞。
另一方面，作為室溫下為固體的材料，在加熱后轉(zhuǎn)變成液體的樹脂，如石蠟或熱溶性樹脂，被經(jīng)常使用。在日本專利申請公開No.HEI-9-123290中，形成支撐物以使模型埋在所述支撐物中的方法被使用了，并且具有不同熔點的材料被用在所述模型和支撐物中，以便在模制處理后，利用溶點的不同將支撐物去除。然而，那些材料具有不足。也就是，作為模型材料，這些材料易碎，并且模型易破碎。進一步說，這些材料由于收縮會產(chǎn)生翹曲，這樣模型的空間穩(wěn)定性被削弱了。
為了克服材料的脆性，日本專利申請公開No.2001-214098中提出了一種具有延展性的模型材料。
同樣，為了保持模型的空間穩(wěn)定性，日本專利申請公開No.2001-58357提出了一種方法，其中利用旋轉(zhuǎn)或高溫輥子、轉(zhuǎn)刀或其他類似物進行平滑處理的同時，執(zhí)行層壓模制，每次形成一層或幾層模型。然而，在層壓模制過程中執(zhí)行平滑過程使層壓模制的速度降低了。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況，本發(fā)明的目標(biāo)是克服上述問題，并同時提供一種能高精度且高速地形成三維復(fù)雜物體的三維層壓模制裝置。
為了實現(xiàn)上述和其他目標(biāo)，本發(fā)明提供一種三維層壓模制裝置，包括噴射支撐物材料的第一噴射單元以形成掩埋模型的支撐層，噴射模型材料的第二噴射單元，容納第一和第二噴射單元的外殼，和控制外殼內(nèi)部溫度的控制器。所述控制器將外殼內(nèi)的溫度控制在(溶點-30)℃到(溶點-5)℃。


圖1(a)是根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的層壓模制裝置的示意側(cè)視圖；圖1(b)是圖1(a)所示的層壓模制裝置的示意俯視圖；圖2是圖1(a)所示的層壓模制裝置的噴射頭的平面圖；圖3是圖2所示噴射頭的線性頭的分解視圖；圖4是線性頭的剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的噴射頭的另一個例子的平面圖；圖6是根據(jù)實施例的變更實施方式的層壓模制裝置的示意圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的三維層壓模制方法的解釋將被提供。
首先，利用三維CAD設(shè)計的、或利用三維掃描儀或數(shù)字轉(zhuǎn)換器掃描的三維形體的表面數(shù)據(jù)或立體數(shù)據(jù)，被轉(zhuǎn)換成STL格式并送入圖1(a)所示的層壓模制裝置39中。要模制的三維形體的模制方向是基于輸入的STL數(shù)據(jù)而被確定的。模制方向不是特別限制的，但通常是選擇物體在Z方向(高度方向)的長度，也就是高度最低的方向。接著，確定三維形體的X-Y平面、X-Z平面、Y-Z平面的投影區(qū)域。為了塊狀形體的加固，除了X-Y平面的頂部表面以外，每個平面均被向外移了足夠的量。所述移動量不是特別限制的，并且根據(jù)形狀、大小和使用的材料而不同，但是通常移動量約為1到10mm。在這種方式下，限制模制形體(上表面是打開的)的塊狀形體是特定的。接著，塊狀形體在Z方向上以單層厚度被切成薄片。所述的單層厚度取決于使用的材料，但通常是20到60μm。如果僅有一個物體要模制，那么塊狀形體被放在稍后將描述的Z-載物臺38(在每次單層模制完成后下降一個單層距離的平臺)的中心。如果兩個或多個物體要模制，那么相應(yīng)的塊狀形體可被放在Z-載物臺38上或可以一個疊一個。當(dāng)使用材料被確定時，那些塊狀形體和薄片數(shù)據(jù)(輪廓數(shù)據(jù))的準(zhǔn)備以及在Z-載物臺38上放置塊狀形體能被自動地執(zhí)行。
接著，利用圖1(a)所示的模制裝置39來執(zhí)行層壓模制。也就是，噴射頭31，32噴射支撐物材料形成支撐層36，與此同時，模制裝置39的噴射頭30噴射模型材料形成模型35。此時，通過基于薄片數(shù)據(jù)的輪廓線的最外面框架的近似測定(判斷噴射的支撐物材料和模型材料在輪廓線上的位置)，來控制噴射支撐物材料的位置和噴射模型材料的位置。
模制裝置39的構(gòu)造將被描述。如圖1(a)所示，模制裝置39包括模制單元200、支座37、Z-載物臺38和外殼40、傳感器41和控制單元42。模制單元200、支座37、Z-載物臺38和傳感器41都容納在外殼40內(nèi)。傳感器41是用來檢測殼體40的在模型35或支撐物36表面附近的位置處的內(nèi)部環(huán)境溫度。如圖1(b)所示，傳感器41位于模制單元200、支座37、Z-載物臺38垂直對準(zhǔn)之外的地方。控制單元42是用來控制傳感器41的開/關(guān)，以便能外殼40的內(nèi)部環(huán)境溫度保持在適當(dāng)溫度。
所述模制單元200包括噴射頭30，31和32，以及紫外線輻射裝置33和34。所述噴射頭30、31、32具有相同的構(gòu)造，每個都有圖2所示的大量的線性頭100。
如圖3和圖4所示，每個線性頭100都包括噴嘴板2、壓力腔板4、限流器板6、隔膜7、隔膜板9、基體11、壓電元件12和襯底14。所述噴嘴板2是由5個噴嘴1排成一行形成的。所述壓力腔板4是由用來存儲噴射材料(支撐物材料或模型材料)的壓力腔3形成的。所述限流器板6是由向各個壓力腔3提供噴射材料的限流器5形成的。所述隔膜7提供了界定壓力腔3的一部分壁。所述隔膜板9設(shè)置有過濾器8。所述基體11是由向限流器5供應(yīng)噴射材料的供給通道10A和接受壓電元件12的開口10B形成的。所述壓電元件12在一端處通過粘合劑13粘著在隔膜7上，所述粘合劑是硅粘合劑或類似物，所述壓電元件12的另一端固定在襯底14上。
所述隔膜板9、限流器板6、壓力腔板4和基體11是由不銹材料或類似物制成的。所述噴嘴2是由鎳制成的，所述襯底14是由絕緣物質(zhì)制成的，諸如陶瓷或聚酰亞胺。
所述線性頭100是以下述方式組裝的。首先，所述基體11、隔膜板9、限流器板6、壓力腔板4和噴嘴板2被定位并在壓力作用下一個固定在另一個上。此時，環(huán)氧粘合劑被使用。接著，粘著在襯底14上的壓電元件12被插入基體11的開口10B中，并且用粘合劑13粘著在所述隔膜7上。然后，所述基體11通過螺絲釘或類似物連接在主裝置上。所述線性頭100沒有被擠壓出的環(huán)氧粘合劑所阻塞，并保持氣密性。
在這種結(jié)構(gòu)下，存儲在噴射材料罐(沒有被顯示)中的噴射材料通過供給通道10A、過濾器8、限流器5和壓力腔3供入噴嘴1中。通過電信號對壓電元件12的施加和斷開，所述隔膜7發(fā)生變形和恢復(fù)，從而從相應(yīng)的噴嘴1噴射噴射材料微滴，并且向所述壓力腔3中供給噴射材料。
如圖2所示，所述噴射頭30包括固定板300和多頭單元301、302和303。每個多頭單元301、302、303都包括固定在所述固定板300上的四個線性頭100。每個多頭單元301、302、303的線性頭100都是按與預(yù)定分辨率的間距相等的預(yù)定量在Y方向上以階梯方式移位。在Y方向上每個線性頭100的噴嘴1的噴嘴間距是預(yù)定分辨率的間距的4倍。所述多頭單元301、302和303被設(shè)置以使Y方向上的噴嘴間距保持恒定。
這里，所述的Y方向垂直于模制單元200移動的前進和倒退方向A和B。兩者都是通過單軸驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動的(沒有顯示)。
如上所述，所述噴射頭31和32與噴射頭30具有相同的配置。也就是，所述噴射頭31包括固定板310和多頭單元311、312和313。每個多頭單元311、312和313都包括固定在固定板310上的四個線性頭100。每個多頭單元311、312和313的線性頭100都按預(yù)定量在Y方向上以階梯方式移位。所述多頭單元311、312和313被設(shè)置以使Y方向上的噴嘴間距保持恒定。類似地，所述噴射頭32包括固定板320和多頭單元321、322、323。每個多頭單元321、322、323都包括固定在固定板320上的四個線性頭100。每個多頭單元321、322、323的線性頭100都按預(yù)定量在Y方向上以階梯方式移位。所述多頭單元321、322、323被設(shè)置以使Y方向上的噴嘴間距保持恒定。
所述固定板300，310和320用螺絲釘固定在一起(沒有顯示)。噴嘴排列的相對于與方向A、B和Y垂直的方向(即圖1(a)中所示Z的方向)的高度在多頭單元301、302和303中，多頭單元311、312和313中，以及多頭單元321、322和323中是相同的。
所述噴射頭30(多頭單元301、302和303)噴射模型材料。所述噴射頭31(多頭單元321、312和313)和噴射頭32(多頭單元321、322和323)噴射支撐物材料。能被用作支撐物材料的材料和能被用作模型材料的材料將在后文描述。
這里，為了克服模型的脆性，優(yōu)選利用盡可能高分子量的模型材料。然而，還要有粘性的限制，并且噴射時的粘度希望在30mPa·s或更小。這樣，具有非常高的分子量的材料就不能被用在模型材料上了。
所述模型的堅固性能通過利用分子量低的材料作為模型材料、并且聚合以獲得高分子量來提高。在這種情況中，優(yōu)選利用室溫下為固體的材料作為支撐物材料和室溫下為液體的材料作為模型材料。也就是，利用室溫下為液體的材料作為支撐物材料的，需要柱狀或管狀的支撐物來防止材料滴落。另一方面，利用室溫下為固體的材料的，能夠以單層或多層基體方式形成模型。
下述情況應(yīng)被注意到，如果對于支撐物材料，一種材料能在室溫以下的溫度，例如10℃下噴射，那么所述材料在室溫下的粘性就太小了。這減小了用于支撐物材料的材料選擇范圍。此外，當(dāng)所述材料從液相轉(zhuǎn)化為固相時，這種材料體積的收縮通常是很大的，從而導(dǎo)致模型的空間精確性的降低。
類似地，如果對于模型材料，一種材料能在室溫以下的溫度，如10℃下噴射，那么所述材料的粘性在室溫下就太小了。這減小了用于模型材料的材料選擇范圍。此外，用這種材料形成的模型通常在強度和堅固性方面是薄弱的。進一步說，如果紫外線照射時材料固化，那么在較低溫度下反應(yīng)速度會大幅度下降，并且固化時所述材料會大幅收縮。
出于此原因，本發(fā)明實施例中，室溫下為固體的固體墨被用作支撐物材料，并且室溫下為液體的光固化樹脂墨被用作模型材料。
所述紫外線輻射裝置33和34被分別設(shè)置在所述噴射頭31和32的左右側(cè)。所述紫外線輻射裝置33和34發(fā)射紫外線來固化和聚合從噴射頭30噴射的光固化樹脂。
在圖1(a)中，模制裝置39從噴射頭30噴射模型材料，從噴射頭31和32噴射支撐物材料，并利用紫外線輻射裝置33和34固化模型材料。
更明確地，當(dāng)模制單元200沿方向A移動時，固體墨從噴射頭31噴射，光固化樹脂從噴射頭30噴射。這樣噴射的光固化樹脂墨被紫外線輻射裝置34固化了。以這種方式，支撐物36和模型35的一層在模制支座37上形成了。此時，噴嘴頭32和紫外線輻射裝置33可輔助使用。
在另一方面，當(dāng)模制單元200沿方向B移動時，固體墨從噴射頭32噴射，光固化樹脂墨從噴射頭30噴射。利用紫外線輻射裝置33，光固化樹脂墨被固化了。以這種方式，支撐物36和模型35的一層在模型支座37上形成了。此時，噴嘴頭31和紫外線輻射裝置34可輔助使用。
為了保持模制單元200與支撐物36和模型35間的預(yù)定距離，每次一層支撐物36和模型35以上述方式形成時，Z-載物臺38以預(yù)定量下降。應(yīng)該注意到，所述墨的噴射時機是受控的，從而使墨以指定分辨率噴射到指定的位置上。
通過重復(fù)上述操作，支撐物36由從噴射頭31和32噴射出的固體墨的形成。與此同時，光固化樹脂墨從噴射頭30噴射入支撐物36的凹槽或堰中，并且通過紫外線輻射裝置33和34輻射的紫外線來聚合和固化，從而形成模型35。
如上所述，由于光固化樹脂墨被噴入支撐物36的凹槽或堰中，所以即使在室溫下模型材料是液體，模型材料墨也沒有滴落的危險。因此，大范圍的光固化樹脂和熱固性樹脂能被用作模型材料。進一步說，由于噴射頭31和32位于噴射頭30的兩側(cè)，所以當(dāng)模制單元200沿前進方向A和倒退方向B移動時，光固化樹脂墨總可在固體墨噴射后噴射。因此，支撐物材料和模型材料在前進方向A和倒退方向B都可噴射，提高了層壓模制的速度。
進一步說，由于有兩個用于支撐物材料的噴射頭31，32，因此即使噴射頭31，32之一中的一個或更多噴嘴1被堵塞，通過利用噴射頭31，32中另一個的相應(yīng)的一個或更多噴嘴1，也可以實現(xiàn)可選的噴射，并且提供了控制裝置來檢測堵塞的噴嘴1，以及執(zhí)行必要控制操作。
此外，由于支撐物材料的噴射頭31、32位于模型材料的噴射頭30與各個紫外線輻射裝置33、34之間，所以泄漏的光或反射光很難照射噴射頭30，從而可以防止噴射頭30的噴嘴1的堵塞。
因為當(dāng)紫外線輻射裝置33、34輻射紫外線時，紫外線輻射裝置33、34(活性能量光線輻射裝置)產(chǎn)生的熱使得從噴射頭31、32噴射的層壓支撐物材料的表面光滑了，結(jié)果，模型35的空間穩(wěn)定性被加強了。如果紫外線輻射裝置33和34在模制單元200分別沿方向A和B移動時被輔助使用，如上所述，那么模型35的空間穩(wěn)定性被進一步加強了。由于模型35充足的空間穩(wěn)定性被保證了，而不需要執(zhí)行平滑過程，所以平滑過程所需的時間能被省去，使得能夠高速層壓模制。
盡管在上述實施例中，每個噴射頭30、31、32都有如圖4所示的線性頭布置，但每個噴射頭30、31、32均可以有替代的如圖5所示的線性頭布置。
也就是，多個線性頭100相對于方向A和B傾斜固定在每個固定板300、301和302上，這樣相對于Y方向的噴嘴間距變?yōu)橹付ǖ姆直媛省?br> 以這種線性頭的設(shè)置，固定板300，310和320上線性頭100(噴嘴板2)的安裝密度能夠增加，同時，Y方向上的噴射寬度能夠增加。因此，使用更少的噴嘴板100能獲得所需的噴射寬度。
然后，根據(jù)實施例的變更實施方式的模制裝置39A將參考圖6進行描述。所述模制裝置39A具有與上述模制裝置39相似的構(gòu)造，除了紫外線輻射裝置33、34被分別設(shè)置在噴射頭30和31之間以及噴射頭30和32之間以外。在模制裝置39A中，當(dāng)模制單元200A沿前進方向A和倒退方向B移動時，紫外線輻射裝置33和34都被使用。
在這種構(gòu)造下，當(dāng)紫外線輻射裝置33、34輻射紫外線時，紫外線輻射裝置33、34(活性能量光線輻射裝置)產(chǎn)生的熱使得從噴射頭31、32噴射的層壓支撐物材料的表面光滑了，結(jié)果，模型35的空間穩(wěn)定性被加強了。由于模型35充足的空間穩(wěn)定性被保證了，而不需要執(zhí)行平滑過程，所以平滑過程所需時間能被省去，使得能夠高速層壓模制。請注意，執(zhí)行平滑過程進一步提高模型35的精密性是可能的。
通過在層壓模制過程中將模制裝置39(39A)的內(nèi)部環(huán)境溫度控制在(支撐物材料的熔點-30)℃到(支撐物材料的熔點-5)℃的范圍內(nèi)，由于伴隨支撐物材料溫度變化的體積收縮而產(chǎn)生的支撐物36的翹曲變形能被抑制，這樣使得模型35空間穩(wěn)定性得以加強。此外，支撐物36的光滑表面能夠獲得，而不執(zhí)行任何特殊的精加工。如果內(nèi)部環(huán)境溫度低于(支撐物材料的熔點-30)℃，那么由于翹曲變形引起的空間穩(wěn)定性的惡化產(chǎn)生了，并且表面光滑度不足。另一方面，如果內(nèi)部環(huán)境溫度高于(支撐物材料的熔點-5)℃，那么支撐物材料可能根據(jù)模型35的形狀局部地變形，導(dǎo)致模型35的空間穩(wěn)定性惡化。
換句話說，層壓模制過程中的模制裝置39(39A)的內(nèi)部環(huán)境溫度應(yīng)被控制在(支撐物材料的熔點-30)℃到(支撐物材料的熔點-5)℃的范圍。然而，為了獲得模制模型35的高空間穩(wěn)定性，而無需管模型35的形狀，優(yōu)選將內(nèi)部環(huán)境溫度控制在(支撐物材料的熔點-25)℃到(支撐物材料的熔點-10)℃的范圍內(nèi)，并且更優(yōu)選將內(nèi)部環(huán)境溫度控制在(支撐物材料的熔點-20)℃到(支撐物材料的熔點-10)℃的范圍內(nèi)。
下列實驗是利用圖6所示的模制裝置39A實施的。
實驗1總重為300g，包括10份重的聚氨脂丙烯酸酯(商品名DIABEAMUK6038，可從Mitsubishi Rayon有限公司獲得)和90份重的新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯(商品名KAYARAD MANDA，可從NipponKayaku有限公司獲得)作為模型材料，3份重的光聚合引發(fā)劑(商品名IRGACURE 1700，可從Ciba Specialty Chemicals獲得)，和2份重的藍色顏料(商品名Lionel Blue 7400G，可從TOYO INK MFG有限公司獲得)作為著色劑，被分散開并且利用均化器(商品名HG30，Hitachi Koki有限公司制造)以2000rpm的攪拌速度攪拌直到獲得均勻的混合物。接著，所得混合物通過過濾器以去除雜質(zhì)等物，從而獲得均勻的模型用墨混合物。所述墨的粘性在9.5mPa·s，并且所述墨的表面張力是32.5mN/m。所述墨的粘性通過使用旋轉(zhuǎn)粘度計(ELD模式，TOKIMEC有限公司制造)來測量，并且表面張力是利用自動表面張力計(CVBF-Z模式，KyowaInterface Science有限公司制造)來測量。它們的測量溫度都是25℃。
總重為300g，包括50份重的巴西棕櫚蠟(商品名除臭凈化巴西棕櫚蠟No.1，可從CERARICA NODA有限公司獲得)和50份重的酯酰胺(商品名Kawaslip SA可從Kawaken Fine Chemicals有限公司獲得)作為支撐物材料，以及3份重的黑色顏料(商品名MA77，可從MitsubishiChemical公司獲得)作為著色劑，被分散開并且利用均化器(商品名HG30，Hitachi Koki有限公司制造)以2000rpm的攪拌速度攪拌直到獲得均勻的混合物。接著，所得混合物通過過濾器以去除雜質(zhì)等物，從而獲得均勻的支撐物用墨混合物。所述墨的粘性是11.0mPa·s，并且表面張力是20.0mN/m。測得兩者噴射溫度都是130℃。利用YanagimotoManufacturing公司制造的微型熔點儀MP-S3測量熔點。大約3mg的墨被放入樣品容器中，并以2℃/min的溫升率加熱。通常，從墨開始熔化的溫度到墨完成熔化的溫度被定義為熔點。然而，在本實施例中墨開始熔化的溫度就是熔點。所述墨的熔點是75℃。
利用上述方法獲得的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為50℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，Ushio公司制造)以350mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被形成。所述的形成的模型沒有翹曲或局部變形，并且具有光滑表面。
實驗2利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為70℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以250mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被制造出來。所述的制造出的模型沒有翹曲或局部變形，并且具有光滑表面。
實驗3利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為45℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以350mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被制造出來了。所述的制造出的模型沒有翹曲或局部變形，并且具有光滑表面。
實驗4利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為55℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以300mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被形成。所述的形成的模型沒有翹曲或局部變形，并且具有光滑表面。
實驗5利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為60℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以300mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被形成。所述的形成的模型沒有翹曲或局部變形，并且具有光滑表面。
實驗6利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為65℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以300mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被形成。所述形成的模型沒有翹曲或局部變形，并且具有光滑表面。
對比實驗1利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為71℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以300mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被形成。所述支撐物材料根據(jù)模型的形狀局部變形，并且模型的空間穩(wěn)定性差。
對比實驗2利用與實驗1相同的模型材料和支撐物材料，當(dāng)把模制裝置39A的內(nèi)部環(huán)境溫度控制為44℃，并利用紫外線輻射裝置33和34(SP5-250DB，由Ushio公司制造)以300mJ/cm2的光照射模型材料來固化所述模型材料時，模型被形成。所述形成的模型在端部和延長部分具有輕微的變形或空間扭曲。表面不光滑。
如上所述，本發(fā)明能提供一種較低廉的噴墨型三維層壓模制裝置，它以高速產(chǎn)生高精度和不易破碎的模型。
當(dāng)室溫下為固體的材料被用作支撐物材料時，材料每個點可以單獨地固化，從而導(dǎo)致支撐物材料不夠光滑。然而，在層壓模制過程中，當(dāng)使用在活性能量光線照射時被熔化或變形的材料作為支撐物材料時，能提高每個支撐物層的光滑度。這反過來保證了模型的強度。
如果模型材料和支撐物材料具有不同的顏色，那么在去除支撐物材料時很容易確定支撐物材料是否剩余。通過向支撐物材料中加入黑色染料、黑色顏料、或深色的著色劑，活性能量光線的吸收效率提高了，從而能進一步提高層壓模制過程中每層的光滑度。
作為支撐物材料，脂肪酰胺、聚酯、聚乙酸乙烯酯、硅酮樹脂、苯并呋喃樹脂、脂肪酸酯、甘油酯、石蠟或類似物中選出的一個或多個成份能被利用。這些支撐物材料的熔點約在70-90℃。因此，線性頭100和存儲支撐物材料的罐(沒有顯示)必須穩(wěn)定地保持在100℃或更高的溫度。進一步，優(yōu)良的熱阻對支撐物材料是重要的。因為這些支撐物材料在從噴嘴噴射出后粘附在介質(zhì)或類似物時瞬時固化，所以噴射后的干燥過程是不需要的，這樣高速層壓模制是可能的。進一步說，因為所述支撐物材料的溶劑不能蒸發(fā)，所以所述支撐物材料是有益于環(huán)境的。
脂肪酰胺的實例包括包括單酰胺、二酰胺、四酰胺、聚酰胺和酯酰胺。對于單酰胺，可以使用下列物質(zhì)的一種或兩種或多種的組合物月桂酰胺、硬脂酰胺、油酰胺、芥酸酰胺、蓖麻酸酰胺、棕櫚酸酰胺、山崳酸酰胺和巴西烯酸酰胺?？梢允褂肗-取代的脂肪酰酰。在此情況下，可以使用下列物質(zhì)的一種或兩種或多種的組合物N，N′-羥基硬脂酰胺、N，N′-亞乙基雙油酰胺、N，N′-二甲苯雙油酰胺、單羥甲基硬脂酰胺、N-油基硬脂酰胺、N-硬脂基硬脂酰胺、N-油基棕櫚酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺、N，N′-二油基己二酰二胺、N，N′-二油基癸二酰胺、N，N′-二硬脂基間苯二甲酰胺和2-乙?；前孵ビ仓狨ァ?br> 對雙酰胺，N，N′-亞乙基雙油酰胺、N，N′-二甲苯雙油酰胺或類似物可被使用。對四酰胺，UNIREZ 2224、UNIREZ 2970(兩者可從Union CampChemicals公司獲得)或類似物可被使用。對聚酰胺，SYLVAMIDE-5(可從Arizona Chemical公司獲得)、DPX 335-10、DPX H-415、DPX 335-11、DPX 830、DPX 850、DPX 925、DPX 927、DPX 1160、DPX 1163、DPX 1175、DPX 1196、DPX 1358、Versamid 711、Versamid 725、Versamid 930、Versamid940、Versalon 1117、Versalon 1138、Verslon 1300(能從Henkel公司獲得)、Tohmide 391、Tohmide 393、Tohmide 394、Tohmide 395、Tohmide 397、Tohmide 509、Tohmide 535、Tohmide 558、Tohmide 560、Tohmide 1310、Tohmide 1396、Tohmide 90、Tohmide 92(能從Fuji Kasei Kogyo有限公司獲得)或類似物可被使用。對酯酰胺，脂肪酯酰胺(如硬脂酯酰胺)是典型的，并且CPH-380N(能從CP Hal獲得)，Kawaslip SA(能從KawakenFine Chemicals有限公司獲得)或類似物可被使用。
對聚酯，KTR2150(能從Kao公司獲得)能被使用。對聚乙酸乙烯酯，AC401、AC540或AC580(能從Allied Chemical獲得)可被使用。對硅酮樹脂，SILICONE SH6018(能從Toray Silicone有限公司獲得)、SILICONE KR215、SILICONE KR216或SILICONE KR220(能從Shin-Etsu Chemical有限公司獲得)可被使用。對苯并呋喃樹脂，ESCURONG-90(能從Nippon Steel Chemical有限公司獲得)能被使用。
對脂肪酯，一價或多價的醇脂肪酯是優(yōu)選的?？捎玫闹觉サ睦影ㄉ嚼嫣谴剪麊巫貦八狨?、山梨糖醇酐單硬脂酸酯、山梨糖醇酐單山崳酸酯、聚乙二醇單硬脂酸酯、聚乙二醇雙硬脂酸酯、聚丙二醇單硬酯酸酯和乙二醇雙硬脂酸酯。其中可使用的特定例子包括RHEODOL SP-S10、RHEODOL SP-S30、RHEODOL SA10、EMASOL P-10、EMASOLS-10、EMASOL S-20、EMASOL B、RHEODOL SUPER SP-S10、EMANON3199、EMANON 3299、EXCEPARL PE-MS(上述均能從Kao公司獲得)，Unister M9676和Unister M2222SL(能從NOF公司獲得)。
另外，更高的醇酯可被使用，如廿六酸蜂花酯、蠟基蠟酸酯、蠟基褐煤酸酯、十六酸蜂花酯、硬脂酸蜂花酯、鯨蠟醇十六酸酯和鯨蠟醇硬脂酸酯。
所述甘油酯可從單甘油硬脂酸酯、單甘油棕櫚酸酯、單甘油油酸酯、單甘油山崳酸酯或類似物中選取。其中特定的例子包括RHEODOL MS-50、RHEODOL MS-60、RHEODOL MS-165、RHEODOL Mo-60和EXCEPARL G-MB(上述均能從Kao公司獲得)。
所述石蠟可從石油蠟，如固體石蠟，微晶蠟和費托合成蠟，植物蠟，如小燭樹蠟和巴西棕櫚蠟，特定酯蠟，以及聚乙烯蠟中選取。其中特定例子包括除臭凈化巴西棕櫚蠟No.1、凈化小燭樹蠟No.1(上述均能從CERARICA NODA有限公司獲得)、Syncrowax ERL-C、Syncrowax HR-C(兩者都能從Croda Japan KK獲得)，和KF2(能從Kawaken FineChemicals有限公司獲得)?？捎玫奶囟ハ灥睦影‥XCEPARL DS-C2(能從Kao公司獲得)、Kawaslip-L和Kawaslip-R(兩者都能從KawakenFine Chemicals有限公司獲得)。
進一步說，脂肪族的飽和烴樹脂、松香樹脂、烴樹脂、酰胺樹脂，及丙烯酸脂和異丁烯酸脂聚合物的高分子量樹脂、苯乙烯聚合體、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚酮或類似物也可被加入。
優(yōu)選各種表面處理劑、表面活化劑、粘度調(diào)節(jié)劑、增粘劑、抗氧化劑、防老劑、交聯(lián)促進劑、紫外線吸收劑、增塑劑、防腐劑和分散劑被混合在一起來表現(xiàn)其功能。
作為著色劑，溶解或穩(wěn)定分散在支撐物材料中并熱穩(wěn)定性優(yōu)良的染料和顏料是合適的。希望用溶劑染料，但沒有特殊的限制。進一步說，為了顏色調(diào)整或類似原因，兩種或多種著色劑可適當(dāng)?shù)鼗旌稀?br> 特定染料的例子列在下面<品紅色染料>MS Magenta VP、MS Magenta HM-1450、MS MagentaHso-147(Mitsui Toatsu Chemicals有限公司)、AIZEN SOT Red系列、SPIRON Red GEHSPECIAL(Hodogaya Chemical有限公司)、MACROLEXROT 5B(Bayer Japan有限公司)、KAYASET Red B、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802(Nippon Kayaku有限公司)、ROSE BENGAL(DaiwaKasei有限公司)、DIARESIN Red K(Mitsubishi Chemicals公司)、Oil Red(BASF Japan有限公司)、Oil Pink330(Chuo Synthetic Chemical有限公司)。
<藍綠色染料>MS Cyan HM-1238、MS Cyan VPG(Mitsui ToatsuChemicals有限公司)、AIZEN SOT Blue-4(Hodogaya Chemical有限公司)、MACROLEX Blue RR(Bayer Japan有限公司)、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814(Nippon Kayaku有限公司)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(Daiwa Kasei有限公司)、DIARESIN Blue P(Mitsubishi Chemicals公司)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue 808、ZAPON Blue 806(BASF Japan有限公司)。
<黑色染料>MS BLACK VPC(Mitsui Toatsu Chemicals有限公司)、AIZEN SOT BLACK-1、AIZEN SOT BLACK-5(Hodogaya Chemical有限公司)、RESOLIN BLACK BS(Bayer Japan有限公司)、KAYASETBLACK A-N(Nippon Kayaku有限公司)、DAIWA BLACK MSC(DaiwaKasei有限公司)、HSB-202(Mitsubishi Chemicals公司)、NEPTUNEBLACK X60、NEOPEN BLACK X58(BASF JAPAN有限公司)、OleosolFast BLACK RL(Taoka Chemical有限公司)、Chuo BLACK80、ChuoBLACK80-15(Chuo Synthetic Chemical有限公司)。
作為顏料，各種有機的或無機的顏料可被利用。具體例子包括Chromofine Magenta 6880、6891N、6790、6887，Chromofine Red 6830，Chromofine Blue HS-3、5187、5197、5085N、SR-4937、4933GN-EP、5214、5221、5000P，Chromofine Black A-1103，Seikafast Red 8040、CA120、LR-116、1531B、8060R、ZAW-262、1537B、4R-4016、ZA-215，Seikalightviolet B800、7805，Seikalight Blue C718、A612，Cyanine Blue 4933M、4933 GN-EP、4940、4973(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg有限公司)，KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346，KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124(Dainippon Ink And Chemicals，股份有限公司)，Colortex Red115、116、D3B、H-1024，Colortex Violet600，Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P-908，Colortex Black 702，U905(Sanyo Color Works有限公司)，Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、(ToyoInk MFG有限公司)，carbon black#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#44，CF9(Mitsubishi Chemical公司)。
所述模型材料是一種在活性能量光線照射下、加熱或類似情況下固化的材料，例如，是一種活性能量光線固化或熱固性的化合物，并且從防止噴嘴阻塞的角度出發(fā)，優(yōu)選在室溫下是液體的材料。
所述活性能量光線固化化合物是通過輻射活性能量光線產(chǎn)生的游離基聚合作用或陽離子催化聚合作用而聚合得到的化合物。適當(dāng)?shù)厥褂昧巳缦聝煞N化合物一種化合物包括乙烯不飽和基作為通過游離基聚合作用而聚合的化合物，以及一種化合物包括脂肪族環(huán)氧基或氧雜環(huán)丁烷環(huán)作為通過陽離子催化聚合作用而聚合的化合物。
用在模型材料中的光固化樹脂單體的例子優(yōu)選是具有相對較低粘性的能以游離基聚合的樹脂單體，并且在分子結(jié)構(gòu)中包括不飽和雙鍵。其優(yōu)選實例包括單官能團如(甲基)丙烯酸(2-乙基己)酯(EHA)、(甲基)丙烯酸(2-羥乙)酯(HEA)、(甲基)丙烯酸(2-羥丙)酯(HPA)、己內(nèi)酯改性的(甲基)丙烯酸(四氫糠)酯、(甲基)丙烯酸異冰片基(isobonyl)酯、(甲基)丙烯酸(3-甲氧基丁)酯、(甲基)丙烯酸(四氫糠)酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸(2-苯氧基乙)酯、(甲基)丙烯酸異癸酯、(甲基)丙烯酸異辛酯、(甲基)丙烯酸十三烷酯、(甲基)丙烯酸己內(nèi)酯和乙氧基化的壬基酚(甲基)丙烯酸酯，雙官能團如三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯(MANDA)、羥基特戊酸酯新戊二醇酯二(甲基)丙烯酸酯(HPNDA)、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(BGDA)、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯(BUDA)、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯(HDDA)、1，9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯(DEGDA)、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯(NPGDA)、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯(TPGDA)、己內(nèi)酯改性的羥基特戊酸酯新戊二醇酯二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基改性的雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇200二(甲基)丙烯酸酯和丙二醇400(polyethylene 400)二(甲基)丙烯酸酯，和多官能團如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯(TMPTA)、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯(PETA)、六(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯(DPHA)、異氰酸三烯丙酯、ε-丁內(nèi)酯改性的(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯、異氰脲酸三(2-羥乙)酯三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化的甘油三(甲基)丙烯酸酯、四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(三羥甲基)丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇羥基五(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯和五(甲基)丙烯酸酯。
例子包括KAYARAD TC-110S、KAYARAD R-128H、KAYARAD R-526、KAYARAD NPGDA、KAYARAD PEG400DA、KAYARAD MANDA、KAYARAD R-167、KAYARAD HX-220、KAYARAD HX-620、KAYARADR-551、KAYARAD R-712、KAYARAD R-604、KAYARAD R-684、KAYARAD GPO、KAYARAD TMPTA、KAYARAD THE-330、KAYARADTPA-320、KAYARAD TPA-330、KAYARAD PET-30、KAYARAD RP-1040、KAYARAD T-1420、KAYARAD DPHA、KAYARAD DPHA-2C、KAYARADD-310、KAYARAD D-330、KAYARAD DPCA-20、KAYARAD DPCA-30、KAYARAD DPCA-60、KAYARAD DPCA-120、KAYARAD DN-0075、KAYARAD DN-2475、KAYAMER PM-2、KAYAMER PM-21，KS系列HDDA、TPGDA、TMPTA，SR系列256、257、285、335、339A、395、440、495、504、111、212、213、230、259、268、272、344、349、601、602、610、9003、368、415、444、454、492、499、502、9020、9035、295、355、399E494、9041203、208、242、3 13、604、205、206、209、210、214、23 1E239、248、252、297、348、365C、480、9036、350(NipponKayaku有限公司)，BEAM SET 770(Arakawa Chemical Industries有限公司)。
對于光可聚合預(yù)聚物，可以使用用于紫外光固化樹脂生產(chǎn)的光可聚合預(yù)聚物。可以沒有限制地使用的預(yù)聚物的實例可以包括聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯樹脂、醇酸樹脂、醚樹脂和多元醇的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等。此外，還可以使用水溶性樹脂和乳液型光固化樹脂。其具體實例包括聚酯(甲基)丙烯酸酯、雙酚環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、雙酚A環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧丙烷改性的雙酚A環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、堿溶性環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸酯改性的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、磷酸酯改性的環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯、聚碳酸酯氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、脂環(huán)氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、脂族氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯、和聚苯乙烯(甲基)丙烯酸酯。
例子包括Diabeam UK6105、Diabeam UK6038、Diabeam UK6055、Diabeam UK6063、Diabeam UK4203(Mitsubishi Rayon有限公司)，OlestarRa1574(Mitsui Chemicals公司)、KAYARAD UX系列2201、2301、3204、3301、4101、6101、7101、8101，KAYARAD R&EX系列，011、300、130、190、2320、205、131、146、280，KAYARAD MAX系列，1100、2100、2101、2102、2203、2104、3100、3101、3510、3661(Nippon Kayaku有限公司)，BEAM SET 700、710、720、750、502H、504H、505A-6、510、550B、55 1B、575、261、265、267、259、255、271、243、101、102、115、207TS、575CB、AQ-7、AQ-9、AQ-11、EM-90、EM-92(AraKawaChemical Industries有限公司)，0304TB、0401TA、0403KA、0404EA、0404TB、0502TI、0502TC、102A、103A、103B、104A、1312MA、1403EA、1422TM、1428TA、1438MG、1551MB、IBR-305、1FC-507、1SM-012、1AN-202、1ST-307、1AP-201、1PA-202、1XV-003、1KW-430、1KW-501、4501TA、4502MA、4503MX、4517MB、4512MA、4523TI、4537MA、4557MB、6501MA、6508MG、6513MG、6416MA、6421MA、6560MA、6614MA、717-1、856-5、QT701-45、6522MA、6479MA、6519MB、6535MA、724-65A、824-65、6540MA、6RI-350、6TH-419、6HB-601、6543MB、6AZ-162、6AZ-309、6AZ-215、6544MA、6AT-203B、6BF-203、6AT-113、6HY316、6RL-505、7408MA、7501TE、7511MA、7505TC、7529MA、MT408-13、MT408-15、MT408-42、7CJ-601、7PN-302、7541MB、7RZ-011、7613MA、8DL-100、8AZ-103、5YD-420、9504MNS，Acryt WEM-202U、030U、321U、306U、162、WBR-183U、601U、401U、3DR-057、829、828(TAISEI CHEMICAL INDUSTRIES有限公司)。
此外，對于光可聚合引發(fā)劑，可以使用任何通過光線(特別是，波長為220nm至400nm的紫外光線)的發(fā)射形成自由基的物質(zhì)。其具體實例包括苯乙酮、2，2-二乙氧基苯乙酮、對-二甲氨基苯乙酮、二苯甲酮、2-氯二苯甲酮、對，對′-二氯二苯甲酮、對，對-雙二乙氨基二苯甲酮、米蚩酮、芐基、苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚、苯偶姻正丙醚、苯偶姻異丁醚、苯偶姻正丁醚、芐基甲基縮酮、噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-酮、1-(4-異丙基苯基)2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、苯甲酰甲酸甲酯、1-羥基環(huán)己基苯基酮、偶氮二異丁腈、過氧化苯甲酰和過氧化二叔丁基?？梢詥为毷褂眠@些光可聚合引發(fā)劑中的一種，或者可以組合使用幾種。
感光劑也可被用來防止光輻射(尤其是紫外光)過程中，吸收或遮蔽光線(尤其是紫外光)的墨中的顏料引起的固化速度的降低。所述感光劑的例子包括脂族胺；環(huán)胺，如包含芳族基或哌啶的胺；尿素化合物，如鄰硫脲；硫化物，如二乙基硫代鄰酸鈉或芳香族亞硫酸的可溶性鹽；腈化物，如N，N’-二取代-對-氨基芐腈；磷化物，如三-正-丁基膦或鈉二乙基二硫代磷酸鹽；米歇爾甲酮；N-亞硝基羥胺衍生物；唑烷化合物；四氫化-1，3-氧氮雜芑化合物；和氮化合物，如具有二胺的甲醛或乙醛的縮合物。所述感光劑中的一種可被單獨使用，或者其中幾種可被組合使用。
作為著色劑，溶解或穩(wěn)定分散在上述模型材料中的染料和顏料是適合的。因此，上述用作支撐物材料的著色劑可被使用，幾乎是沒有特殊限制的。進一步說，兩種或更多種著色劑可被適當(dāng)?shù)鼗旌希瑏碛米黝伾{(diào)節(jié)或其他類似作用。
本發(fā)明中，優(yōu)選模型材料包含低沸點的有機溶劑(尤其是低沸點的醇)，以便提高干燥速度。低沸點醇的例子包括具有1至4個碳原子的脂肪族醇，如甲醇、乙醇、正-丙醇、異丙醇、正-丁醇、仲丁醇、叔丁醇和異丁醇。所述低沸點醇中的一種可被單獨使用，或者其中幾種可被組合使用。低沸點溶劑的含量優(yōu)選占墨混合物總重量的1-30wt％，更優(yōu)選占墨混合物總重量的10-20wt％。如果含量超過30wt％，那么放電屬性方面的問題可能出現(xiàn)，并且如果含量少于1wt％，那么干燥速度可能降低。
固化模型材料的機構(gòu)可以是一種紫外線輻射燈，電子輻射裝置或類似物。去除臭氧的機構(gòu)被優(yōu)先提供了。所述燈的例子包括高壓汞蒸汽燈、超高壓汞燈和金屬鹵化物燈。盡管超高壓汞燈是一種點光源，但是通過結(jié)合光學(xué)系統(tǒng)已提高了光使用效率的深紫外線型燈能在短波長范圍內(nèi)輻射光線。金屬鹵化物燈對有色物體是有效的，因為金屬鹵化物燈在寬波長范圍內(nèi)發(fā)射光線。金屬如鉛、錫或鐵的鹵化物被使用，并可按照光引發(fā)劑的吸收光譜進行選擇。沒有特殊的限制下，對固化有效的燈被使用。例如，可以使用可商業(yè)獲得的燈，如H燈、D燈或V燈(可從Fusion UVSystems有限公司獲得)。
雖然本發(fā)明的一些典型實施例已被詳細描述，然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會認識到在這些典型實施例中，可以進行許多可能的改進和變化，同時仍保留本發(fā)明的許多新穎特性和優(yōu)點。
例如，墨回收或再循環(huán)機構(gòu)等類似物可配備在所述模制裝置39、39A上。用于去除粘著在噴嘴表面上的墨的刀片或用于檢測有缺陷噴嘴的檢測機構(gòu)也可被提供。
權(quán)利要求
1.一種三維層壓模制裝置，包括第一噴射單元，它噴射支撐物材料以形成埋模型的支撐物層；第二噴射單元，它噴射模型材料來形成模型，所述模型材料具有熔點；外殼，它容納第一和第二噴射單元；以及控制器，它將所述外殼內(nèi)部溫度控制在(熔點-30)℃至(熔點-5)℃的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述模型材料是一種活性能量光線固化化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述支撐物材料是一種在被活性能量光線照射時熔化的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述支撐物材料是一種在被活性能量光線照射時變形的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述模型材料和支撐物材料具有不同顏色。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述支撐物材料包含著色劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述支撐物材料被加有黑色染料、黑色顏料、深色染料和深色顏料中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于，還包括輻射活性能量光線的輻射裝置，其中所述輻射裝置設(shè)置在所述第一噴射頭的附近。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于，還包括一對輻射活性能量光線的輻射裝置，其中所述成對輻射裝置設(shè)置在所述第一和第二噴射單元之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維層壓模制裝置，其特征在于所述支撐物材料在室溫下為固體，而所述模型材料在室溫下為液體。
全文摘要
一種三維層壓模制裝置，包括噴射支撐物材料以形成支撐物的噴射頭和噴射模型材料來形成模型的噴射頭。所述支撐物材料在室溫下是固體。層壓模制裝置內(nèi)部溫度在層壓模制過程中被控制在(所述支撐物材料的熔點－30)℃到(所述支撐物材料的熔點－5)℃。
文檔編號B41M5/00GK1526542SQ2004100078
公開日2004年9月8日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者前川勉, 大內(nèi)明美, 藤井秀俊, 玉橋邦裕, 莊司裕, 高荻浩, 俊, 美, 裕 申請人:日立印刷技術(shù)株式會社