技术领域
[0001] 本
申请涉及一种集成2D和3D打印以形成3D物体的桌面设备。
背景技术
[0002] 快速
原型定义为受计算机控制的
增材制造，因为是通过增加材料而不是通过去除或减少材料的常规加工方法来制造物体。要理解，术语“快速”是一个相对术语，但是却是一个在本领域内具有特定含义的术语，其原因在于，构造一个三维物品成品要耗费几小时到几天不等，具体取决于所采用的方法以及模型的大小和复杂度。已知的在快速原型领域内采用的方法有许多种。分层物体制造（LOM）是快速原型（RP）的其中一种形式，涉及将涂有
粘合剂的纸、塑料或金属
层压板依次层叠，然后将它们依次地粘结在一起并且用刀具或
激光切割机切割成形。
[0003] LOM类似于其他快速原型技术，通常涉及到使用待制造的物体/零件的三维（3D）
计算机辅助设计（CAD），由此在CAD
软件包内生成
立体光刻（STL）文件或其他适合格式的文件。对STL文件进行处理，并且，实际上沿着Z轴在与所采用的基底材料的厚度相匹配的厚度处将该文件切开。这样便形成了该零件的一系列横截面，并且，各横截面在任何特定的高度处均具有简单的二维（2D）轮廓。可采用仿形或切割设备来描画2D轮廓并由此在薄片原料上切割出形状。在LOM中，可将各个单独薄片彼此上下堆叠和粘结，以生成3D物体成品。在形成多个媒介物体层之后，执行仿形和层粘结处理。多个层粘结在一起，然后进行仿形或去除过程，其包括从打印介质堆叠中去除不需要的
支撑材料以展现3D印刷物体。仿形、堆叠和粘结工艺的顺序是可以互换的。各个层也可以使用常规的2D打印工艺进行打印。这些层可以是单面或双面打印的，并且以单色（例如用黑色油墨）打印，或者以多种
颜色打印。此外，可以使用多色纸。
[0004] 在LOM制造中，通常，3D物体成品由单个介质层的堆叠形成，所述单个介质层被组合和仿形以形成期望的最终几何形状。可以在制造的组合阶段之前打印或另外处理各个介质层。
[0005] 因此，可以打印多个3D物体介质层以为形成3D打印物体成品而做准备。3D打印物体的整个层堆叠可以在打印模
块中离线预先打印，之后可以将打印的堆叠装载到仿形和层粘结模块中，其中每个打印层可被仿形和粘结以完成3D打印物体的制造。
[0006] 在打印介质层的相对侧上打印的图像的对准，以准备排序和组装成最终的3D物体方面，可能会出现问题。如果作为3-D
打印机的输入提供的印张的顺序不正确，也可能会出现问题。一些打印机可以用于制造有色零件。在一种方法中，例如，可以使用彩纸。在另一种方法中，例如，可以将有色油墨印刷到每张纸上，或者可以将图像印刷到每张纸上，然后可以将印张装载到打印机的发生切割和粘合的部分中。
[0007] 应当理解的是，彩纸和/或有色油墨的使用以及图像的打印可能会进一步增加
3D打印机和/或3D打印过程的复杂性。
[0008] 选择3D打印机的考虑因素包括速度，材料和颜色能
力的选择，最终产品的
质量，打印
精度。
[0009] 在SDL中使用纸张降低了原材料的成本，但是根据需要仍然需要开发一种具有改进的操作效率、精度、灵活性的打印机，并提供改进质量的彩色物体。
[0010] 因此，需要解决在快速原型的3D打印过程和系统中存在的一些问题。本申请旨在提供一种制造有色物体的改进方法。本
说明书还旨在提供一种改进的3D打印系统。
发明内容
[0011] 根据说明书提供了一种从多个介质层制造3D物体的方法，包括：-处理介质层以限定3D物体的层，所述处理包括：
切割介质层以限定层的轮廓；
打印介质层以限定层的颜色；
其中处理包括，介质层的切割和打印是在公共参考平面中完成，
其中，多个介质层在构建
位置被处理和组合以形成物体。
[0012] 在一个设置中，打印介质层包括打印介质层的一面。打印介质层包括将油墨施加到介质层的上表面。在一个设置中，打印介质层包括，在与切割介质层以限定轮廓相同的参考平面中向介质层施加油墨。
[0013] 有利地，介质层的处理包括使用一组公共参考点或一个公共参考点来切割和打印介质层。介质层的处理包括在构建位置处原位切割和打印施加到构建物的最后的介质层。相应地，介质层的切割和打印可以在单个参考平面中完成。该方法规定，可以在添加到构建室中的构建物的位置上依次处理每个介质层。打印可以包括相对于轮廓的切割施加油墨。
油墨可以在轮廓被切割的同一平面上施加到介质层。该方法可以进一步包括在切割和打印介质层之前将介质层结合到构建物。包括应用的仿形、切割和粘结的处理可以在一个参考平面中完成。该处理可以进一步包括将粘合剂施加到介质层。粘合剂可以在与切割和打印相同的参考平面上施加到介质层上。切割可包括切割外部轮廓。切割还包括切割内部轮廓。
[0014] 有利的是，在一个共同的参考平面中进行所有的纸张层仿形操作（即，粘合剂施加、彩色打印、仿形切割、纸张层压和废纸去除）。这提供了与单张纸有关的多个过程，然后继续执行与下一张纸有关的多个过程。
[0015] 将油墨施加到介质层包括将油墨施加到介质层的
选定部分。将油墨施加到介质层包括在第一方向即介质层的表面（X-Y平面/面朝上的表面）上施加油墨。介质层包括由介质层的表面限定的纵向横截面和由介质层的厚度或深度限定的横向横截面。油墨的施加是可控制的以控制介质层的第一纵向或方向和/或第二横向上的油墨的量和深度。油墨可以被施加以在介质层的平面或者平行于介质层的平面的方向上来限定油墨层。将油墨施加到介质层包括在基本上与第一方向成直
角的第二方向上施加油墨。将油墨施加到介质层包括将油墨施加到介质层的切割边缘。施加油墨以在介质层的横向横截面（穿过深度或厚度或深度或厚度的一部分）上限定油墨带。将油墨施加到介质层可包括控制施加到介质层的特定或选定部分的油墨的位置和量。该方法还包括更改油墨和/或更改介质以改变打印和颜色。在一个布置中，更改介质层的吸收度。在另一个布置中，更改油墨的性质。实际上，打印可以被控制和更改以根据颜色要求实现最终产品。
[0016] 在一个布置中，方法还包括在介质层的选定部分或位置形成阻隔层。通过控制施加阻隔材料或反射材料来形成阻隔层。通过控制施加环
氧树脂材料来形成阻隔层。优选的是，阻隔层或反射层邻近油墨层。根据需要选择和控制介质层上的油墨和阻隔层的相对位置，以产生具有颜色和外观的最终物体。方法可还包括将
表面活性剂施加到介质层。方法可还包括提供用表面活性剂预处理的介质。方法可还包括施加透明度处理以使物体的介质层的选定部分透明。通过将物体喷射或浸渍在透明材料中来施加透明度处理。阻隔层限定了
边界层和由此产生的边界区域。
[0017] 在一种布置中，阻隔层限定了对透明度处理的阻隔。在另一种布置中，透明度处理被配置为穿透一个或多个介质层的预定深度。
[0018] 层的外部轮廓可限定层的待打印部分。层的内部轮廓限定层的待打印部分。
[0019] 根据说明书的方法制造的3D物体包括多个介质层，并且介质层限定了物体的外部层或外部表面，在这种情况下，油墨被打印或施加在介质层的表面上。或者，介质层限定
中间层，使得仅介质层的边缘部分限定物体的表面，在这种情况下，将油墨施加或打印到接近外部和内部轮廓的介质层的一部分上。
[0020] 在一种布置中，每个介质层可从以卷形式（in roll form）提供的介质上切割。在这种情况下的一种布置中，仅介质层的外部轮廓从介质卷上切割。在另一种布置中，可以从介质卷上切割外部轮廓加边缘。当从以卷形式提供的介质上切割介质层时，介质被传送以去除废料，剩余材料或介质，并且允许从介质上切割下一介质层。每个介质层的大小和形式可根据物体形式和/或通过切割轮廓所限定的而变化。这有利地提供了废料的减少。这有利地还提供了对介质层的处理的减少，因为仅仅那些。
[0021] 可以理解的是，在替代布置中，可以从以片形式提供的介质中切割介质层。在这种情况下的优选布置中，介质层的外部轮廓从片上切割，并且废料被从构建位置输送。在另一种布置中，可以从介质上切割外部轮廓加边缘。每个介质层的大小和形式可以根据物体的形式和/或通过切割轮廓所限定的而变化。
[0022] 优选地，3D物体通过选择性分层沉积（SDL）来形成。
[0023] 有利的是，本说明书的方法提供了物体的各个介质层在构建位置依次被分别处理。与一次单独处理每个介质层相关的控制和处理要求减少是有利的。也减少了必须呈现层以进行处理的时间。随之而来的是质量和精度的提高。
[0024] 根据另一方面提供了一种用于处理多个单独介质层以形成三维（3D）物体的3D打印系统，该系统包括构建模块，构建模块限定了处理介质层以形成物体层的构建位置，其中，系统包括
切割装置，在构建位置切割介质层的轮廓，以及
打印装置，在构建位置打印介质层以限定物体层的形式和颜色，
粘合剂施加装置，在构建位置处将粘合剂施加到介质层，
其中，在构建位置处理每个介质层，所述构建位置限定处理介质层的公共参考平面。
[0025] 优选地，3D物体通过选择性分层沉积（SDL）来形成。
[0026] 该系统还包括粘结装置，用于在构建位置将介质层粘结到构建物体，粘结装置包括板或辊。
[0027] 该系统在构建位置处依次或连续提供多个介质层，以限定正在构建的物体的多个层。
[0028] 该系统可包括输送装置，用于将介质输送到构建位置，以从介质切割介质层的轮廓。
[0029] 切割装置配置为切割介质层的外部轮廓。该系统包括自适应构建装置，其中，从介质切割的介质层的外部轮廓取决于正在构建的物体层的尺寸和形式而自适应地变化。切割装置配置为从介质切割介质层的内部轮廓。构建模块还包括用于在介质层的选定部分处根据需要形成阻隔层的阻隔施加装置。该系统可还包括
控制器，控制轮廓和/或打印和/或在介质层中形成阻隔层。打印装置可配置为在第一方向上打印介质层以将油墨施加到介质层表面的一部分上。打印装置可配置为在基本上与介质层的表面成直角的第二方向上打印介质层。打印装置可配置为打印介质层的切割边缘。表面可在第一方向上打印，并且切割边缘在第二方向上打印。可配置该系统，以至于在构建位置依次处理每个介质层以限定物体层的形状和/或形式和/或颜色。
[0030] 根据另一个方面，提供了一种构建通过处理多个单独介质层而制造的3D物体的方法，处理每个介质层包括
-提供如前述
权利要求中任一项所述的设备
-在构建室中的构建位置处将介质输送到构建物体
-使用加热板或压力辊将介质压到构建物体上以将介质粘合到施加了粘合剂的先前的介质层N上，
-在介质中切割介质层N+1的轮廓
-将粘合剂施加到介质层N+1
重复处理物体的每个介质层，其中在公共参考平面中处理每个介质层。
[0031] 处理每个介质层可还包括打印介质层N+1。
[0032] 该方法可还包括施加透明度处理850以使物体的介质层的选定部分透明。
[0033] 处理每个介质层可还包括在介质层中形成阻隔层。阻隔层可限定了对透明度处理的阻隔。
[0034] 在另一设置中，透明度处理可配置为穿过一个介质层或多个介质层的预定深度。
[0035] 3D物体通过选择性分层沉积（SDL）来形成。
[0036] 介质401可包括以卷形式的介质，并且切割介质层的轮廓可包括从介质切割介质层的外部轮廓。从介质切割的每个介质层的轮廓根据物体层的轮廓而不同。该方法可提供自适应构建，每个介质层被切割以限定物体层的轮廓。
[0037] 在从介质切割介质层的轮廓（或轮廓加边缘）之后，将介质的剩余废料切割从构建室输送走 - 作为介质层新部分的打印介质层N+1输送到构建室以进行切割。
[0038] 在另一方面上，提供了一种制造3D物体的方法，3D物体包括多个介质层，其中处理每个介质层以限定物体的层，处理每个介质层以限定物体的层，包括：
-将层粘结到物体的前一层或
基层-切割层的轮廓
-施加粘合剂
重复处理每个连续层，直到形成物体，并且还包括施加透明度处理以使物体的一个或多个层的选定部分透明。
[0039] 在另一方面上，提供了一种对3D物体进行处理以使物体的一个或多个层的选定部分至少部分透明的方法，所述3D物体包括多个纸材料介质层，并且所述方法包括：将透明度处理材料施加到物体的至少选定部分，透明度处理材料经配置以穿透一个介质层或多个介质层的预定深度，其中随着透明度处理材料被吸收到介质层中，使介质层呈现透明。
[0040] 透明度处理材料可包括折射率匹配材料。透明度处理材料可包括甘油三酯基油，例如干性、食用、坚果、柑橘、药用油。透明度处理材料包括合成
聚合物基材料如
丙烯酸类和聚
氨酯。
[0041] 透明度处理材料的折射率优选尽可能接近
纤维素折射率（在592nm为1.55）。
[0042] 该方法可还包括控制透明度处理材料被吸收到物体中的穿透深度。可控制穿透深度以保持完成的构建模型物体的白点，并根据需要提供CMYK颜色。
[0043] 该方法可还包括形成阻隔或边界层以限制透明度处理材料的穿透。该方法可进一步包括形成边界层包括施加反射材料或者阻隔材料。反射或阻隔材料可施加到每个层。
[0044] 在进一步的方面中，对3D物体进行处理以使物体的一个或多个层的选定部分至少部分透明的方法，3D物体包括多个纸材料介质层，并且所述方法包括：将透明度处理材料施加到物体的至少选定部分，透明度处理材料经配置以穿透一个介质层或多个介质层的预定深度，其中随着透明度处理材料被吸收到介质层中，使介质层呈现透明。
[0045] 透明度处理材料可包括高分子量材料，其优选具有尽可能接近
纤维素折射率（在592nm为1.55）的折射率。
[0046] 透明度处理材料可包括合成聚合物基材料如丙烯酸类、聚氨酯和
环氧树脂。在环氧树脂的情况下，可能需要单独的硬化剂/交联剂材料。
[0047] 该方法还包括控制透明度处理材料被吸收到物体中的穿透深度。可控制穿透深度以保持完成的构建模型物体的白点，并根据需要提供CMYK颜色。
[0048] 穿透深度的控制可由快速
固化溶液来实现，例如UV固化。该固化方法不包括环境
溶剂蒸发，以及材料可在UV灯下在比溶剂基树脂&粘合剂所需时间更短的时间内干燥。除了快速固化时间外，UV基树脂不含VOC（挥发性
有机溶剂），因此可获得更加容易的处理溶液。
[0049] 该方法可还包括形成阻隔或边界层以限制透明度处理材料的穿透。方法可进一步包括形成边界层包括施加反射材料或者阻隔材料。反射或阻隔材料可施加到每个层。
[0050] 阻隔层可包括环氧树脂。阻隔材料还可包括交联剂。
[0051] 在方法中，处理每个介质层以限定物体的层可还包括打印介质层以限定物体的层的颜色。
[0052] 根据另一方面，提供了一种形成透明3D物体的方法，该方法包括：-提供3D物体，该3D物体包括多个介质层，组合在一起以形成所述物体，其中，介质层是多孔材料；
-提供透明度处理乳剂；
-将透明度处理乳剂施加到物体或物体的部分以使物体或物体的部分呈现透明。
[0053] 介质层可为纸。介质层可为不是纸的多孔材料。透明度处理乳剂可配置为浸渍材料。介质层的多孔材料可被配置成用作透明度处理乳剂的
支架，使得透明度处理乳剂能够吸收并呈现浸渍材料的性质。透明度处理乳剂可被配制为穿透物体的一个或多个介质层的预定深度。控制物体或物体介质层的特性以控制透明度处理乳剂进入物体的吸收度。可控制物体或物体介质层的性质以控制透明度处理乳剂对物体的穿透。透明度处理乳液可通过将透明度处理乳剂喷射到物体上，或通过将物体浸入透明度处理乳剂来施加的。
[0054] 根据另一方面，提供一种形成包括多个介质层的至少部分透明的3D物体的方法，其中处理每个介质层以限定物体的层，处理每个介质层以限定物体的层，包括：-切割层的轮廓
-施加粘合剂
-将层粘结到物体的前一层或基层
重复处理每个连续层，直到形成物体，其中介质层包括多孔材料，
还包括施加透明度处理乳剂以使物体的一个或多个层的选定部分透明。
[0055] 介质层为纸或者介质层为不是纸的多孔材料；并且介质层的多孔材料被配置成用作透明度处理乳剂的支架，使得透明度处理乳剂能够呈现浸渍材料的性质。透明度处理乳剂配置为浸渍材料。透明度处理乳剂被配制为穿透物体的一个或多个介质层的预定深度。在物体已经构建之后可将透明度处理乳剂施加到物体或物体的选定部分。可控制物体或物体介质层的特性以控制：
- 透明度处理乳剂进入物体的吸收度，或者
- 透明度处理乳剂对物体的穿透。
[0056] 控制物体或物体介质层的性质以控制透明度处理乳剂对物体的穿透。透明度处理乳剂可通
过喷射施加方式或者通过将物体浸入乳剂来施加。
[0057] 根据另一方面，一种处理3D物体的方法，该3D物体包括多个纸材料层，以使物体的一个或多个层的选定部分至少部分透明，该方法包括：
提供3D打印物体和透明度处理乳液；
将透明度处理乳剂施加到物体的至少选定部分，透明度处理乳剂配置成穿透所述物体的一个介质层或多个介质层的预定深度，其中当透明度处理乳剂被吸收到介质层中时，介质层或其部分变得透明。
[0058] 上述方面的透明度处理材料可包含折射率匹配材料。透明度处理材料可包括甘油三酯基油，例如干性、食用、坚果、柑橘、药用油。透明度处理材料可包括合成聚合物基材料如丙烯酸类和聚氨酯。透明度处理材料的折射率尽可能接近纤维素折射率（在592nm为1.55）。
[0059] 上述方面的方法可还包括控制透明度处理材料被吸收到物体中的穿透深度。可控制穿透深度以保持完成的构建模型物体的白点，并根据需要提供CMYK颜色。上述方面的方法可还包括形成阻隔层或边界层以限制透明度处理材料的穿透。形成边界层可包括施加反射材料或者阻隔材料。反射或阻隔材料施加到选定层或层的部分。阻隔层可包括环氧树脂。阻隔层还可包括交联剂。处理每个介质层以限定物体的层还包括，打印介质层以限定物体的层的颜色。
[0060] 根据另一方面，提供了一种在分层物体
制造过程中制造的3D物体，层由通过粘合剂粘合的多孔材料构成，其中使用可吸收到多孔材料中的透明度处理材料处理物体以使物体或其部分变得透明。3D物体可以在SDL过程中制造。
附图说明
[0061] 现在将参照附图描述本申请，其中：图1A是根据本教导
实施例的打印设备的
框图；图1B是示出根据本教导实施例的方法的可能步骤的
流程图；第一种方法涉及在构建位置处处理各个层以形成3D物体；第二种方法涉及透明度处理，以使3D物体的至少部分呈现透明，3D物体由多个介质层（例如纸张）组成；
图2是根据本说明书实施例的3D桌面打印设备的横截面侧视图，其包括固定的或可移动的加热板；
图3是根据本说明书实施例的3D桌面打印设备的横截面侧视图，该3D桌面打印设备包括辊；
图4是示出根据本说明书实施例的构建物体的多个介质层的放大横截面侧视图，特别示出了介质层的边界和介质层的边缘；
图5A、5B、图5C和5D是示出根据本说明书实施例的构建物体的多个介质层的放大横截面视图的图示，特别示出了油墨和/或阻隔或反射材料如何可控制地施加到一个或多个介质层和介质层边缘的示例性布置；参考图5A，在所示的示例性布置中，阻隔/反射层被施加在打印油墨区域附近；图5B是通过施加阻隔层/反射层而形成的“边界区”的图示，以防止透明度处理溶液（trans solution）在后处理步骤之后一路穿透；参考图5C，示出了另一示例性布置，在该示例性布置中，阻隔/反射层被施加到包括打印油墨的区域；图5D是通过施加阻隔层/反射层而形成的“边界区”的图示，以防止透明度处理溶液（trans solution）在后处理步骤之后一路穿透；
图6是示出了切割介质层的放大横截面侧视图的图示，示出了边缘的打印并且特别示出了跨过介质层边缘的横向横截面；以及
图7示出了打印设备的视图，并且特别示出了用于提供适应性构建操作的布置。
具体实施方式
[0062] 下文将对根据本教导的使用选择性分层沉积（SDL）的桌面打印设备的示例性设置进行描述，以便理解本教导的益处。这些设置将理解为是可被提供的这类设备的示例，并不旨在将本教导局限为任何一种具体设置，在不脱离本教导的范围的情况下，可以对本文所述的设置进行各种
修改。
[0063] 本说明书提供了集成彩色或图像打印和3D打印的SDL桌面设备。设备100被配置为打印和组合多个单独的介质层以形成三维（3D）物体或部件。在本教导的背景下，各个介质层可被认为是不同的物理元素或实体。在本教导的上下文中，从包括一卷介质的输入中取出或获得各个介质层。
[0064] 参考附图并且首先特别是图1A，描述了根据本说明书的桌面SDL设备100。桌面SDL设备（3D打印设备）100包括构建模块300，构建模块300被配置为处理和组合多个单独的介质层以形成3D物体。构建模块300包括构建室305和构建板310。构建模块300包括粘结装置。粘结装置可以包括固定或可移动的加热板350或辊355。构建模块300被配置为将多个介质层405中的各个层连续地结合到部件450。构建模块300还被配置为切割各个介质层的仿形以限定物体或部件的层。构建模块包括仿形切割装置321和粘合剂施加装置320。构建模块
300还包括具有打印头230的打印装置200。打印装置200被配置为打印介质层，限定了物体或部件450的层405。
[0065] 该示例性布置的处理装置300包括打印头，切割/仿形装置和粘合剂施加装置，被设置成在构建板周围的空间中移动并在其中操作。应该理解的是，可以提供合适的安装/输送装置，例如X-Y
框架装置。打印头和/或切割仿形装置和/或粘合剂施加装置可以安装到普通的多功能头322。应该理解的是，可以提供替代方案，例如，构建板可以被配置为相对于处理装置移动。
[0066] 在说明书中，构建模块描述了3D打印设备的模块，在该模块处分层物体或部件450被处理和组合以形成3D物体。多种术语，构建模块、
整理模块、构建室、构建板和构建模块、SDL构建模块已经用于描述该特征。类似地，术语3D打印和SDL以及3D物体的制造已经被用于描述3D打印过程。术语3D物体，构建物体和部件已经被用于描述在3D打印或SDL过程中形成的物体。
[0067] 在操作中，单个介质层405被提供给设备100以形成物体。介质层405从传送到构建板310的介质401中被取出。正在被构建的物体450可以被称为构建物440。介质层405被逐层添加，（例如参见图4，其示出了层布置的放大视图）层N+1放置在层N的顶部，层N又放置在层N-1的顶部。单个的介质层依次被处理以形成物体450的多个层。介质层405（N，N+1等）在构建板310处以单个或逐层的方式被处理或操作。
[0068] 所描述的示例性布置中的介质层405从以辊400形式提供的介质401中取出。介质层提供给桌面设备100以被打印、仿形和粘合，从而产生完整的彩色3D物体或部件。在优选的布置中，3D物体的各个介质层可从辊输入端（roll input）中导出。
[0069] 处理包括处理介质层。在示例性布置中的介质层是所示的具有X-Y和Z尺寸的纸材料。处理包括：仿形切割、打印、粘合、施加粘合剂到介质层-示例性布置中为最新提供的或最上面的介质层。介质层在构建模块中的构建位置处进行处理。在介质层的平面中执行各种处理操作。可以认为，处理介质层以形成或限定物体的层是在单个参考平面中执行的，或者在使用公共参考点的公共参考平面中执行的。介质层的处理可以进一步包括产生阻隔层，包括例如施加阻隔材料或反射材料。构建模块300包括切割装置、粘合剂施加装置、粘结装置。构建模块还可以包括用于形成阻隔层的施加装置330，例如环氧树脂或阻隔材料或反射材料施加装置。
[0070] 与
现有技术的方法相比，本申请的系统和方法提供了在公共参考平面中完成每个层的处理。这与现有技术相反，现有技术中纸张可已经在2D打印机上打印，单独提供给切割机进行仿形，然后在单独的位置组合以形成3D物体。在这样的布置中，每个介质层可能已经在3个或4个不同的场合进行处理。一次或两次到打印机 - 取决于介质层是一面还是双面打印 - 再次到
切割器 - 再次到整理器进行粘合。
[0071] 本发明的系统和方法的布置，提供了每个介质层要在单个通道中或在共同的参考平面中处理，减少了在多个不同处理场合来操作和传送介质层的需要，以及减少了附加处理和操作要求。尽管现有技术的方法呈现了精度和未对准的
风险 - 本系统和方法的布置解决了这些问题。
[0072] 处理介质层以在单个通道中或在公共参考平面中限定物体的层405，可包括打印、仿形、创建边界层和施加粘合剂。
[0073] 在示例性配置中，在其中处理介质层的公共参考平面是介质层或纸张的平面。在示例性布置中，要处理的介质层可以在处理之前被粘结到构建物。
[0074] 参考图4，在构建期间通过对各个层的
表面处理来处理物体450的层405（N，N+1等）。介质层可以例如形成最终物体的外部层，在这种情况下，层405的表面的相对大部分可以暴露在最终物体中。或者，介质层可以例如形成最终物体的中间层，在这种情况下，只有切割边缘或切割边缘的横向横截面可以暴露在最终物体中。介质层405的处理可以根据该层是否是物体的中间层或外部层而被控制和改变。下面参考图5进一步详细描述不同的处理选择方案。
[0075] 打印模块200被集成到构建模块300中。打印模块200被配置为在构建位置处打印介质层的至少一部分。打印模块200可以被配置为将多种颜色施加到多个单独介质层中的一个或多个。介质层可以用单一的黑色油墨240打印，或者用多种颜色240或者不用颜色 - 即白色打印。打印模块200可以被进一步配置为在介质层已经从介质401切割或仿形之后打印介质层。打印模块可包括常规2D打印机，构造成将油墨施加到介质层。2D打印机可以是标准的喷墨打印机。打印模块200可以被配置成在介质层405的第一面或表面上打印。打印模块可以被配置为在介质层的其他表面上打印。
[0076] 打印在介质层N或介质层405上的图像600可以根据预先生成的数字打印文件来打印，该文件包含要打印的3D物体的图像、轮廓和颜色信息。本文简要解释了预先生成数字打印文件的示例性布置中的步骤，然而，可以理解的是，可以提供替代方法。如本领域中已知的那样，3D打印从3D数据文件开始，3D数据文件表示要打印的3D物体。例如，用于3D产品设计的通用工业标准文件格式，STL以及OBJ和VRML（用于彩色3D打印）可以用于本教导，然而，可以理解，也可以使用合适的替代方案。然后生成颜色并将其应用于数据文件中表示的模型。读取这些文件中的数据，并将计算机模型切片成与介质层厚度相当的可打印层。这种数据文件的生成通常在连接到打印机100的PC或计算装置上进行，但是这不应该被解释为限制，因为这样的处理也可以发生在打印设备100中。可以理解的是，在备选布置中，切片可以在
云中执行，或者在移动设备、
平板电脑、电话上执行。此外，本教导不限于上述文件生成方法，并且可以使用生成3D打印文件的任何合适的方法。
[0077] 在开始打印作业和SDL作业之前，预先生成的文件被提供或以其他方式加载到打印设备100 - 尽管未示出，打印设备100包括处理器或控制器以及加载打印文件的
存储器。
[0078] 数字打印文件被控制器/处理器再次引用或读取。数字打印文件可包括用于每个介质层405（N，N+1等，图4和5）的一系列图像600。所有介质层的彩色图像信息也包含在数字打印文件中。
[0079] 同样，提供了一个仿形文件，其中包括要切割以限定一个物体层的轮廓的详细信息。应该理解，层可包括外部或外部边缘轮廓。应该理解，层可进一步包括一个或多个内部边缘轮廓。
[0080] 在图1的示例性布置中，打印模块200和构建模块300共同
定位并整体地布置在设备100内，从而输送到构建模块的各个介质层可以在构建位置处被完全处理。输送到构建模块的介质层被仿形和打印，以限定正在构建的物体的层。各个介质层在构建位置处被仿形、打印、整理和粘合。构建模块300还包括切割装置、粘结装置和粘合剂施加装置。
[0081] 在图1-3的示例性布置中，介质层的处理包括：切割、打印和粘合剂的施加都是在物体的同一个参考平面上完成的。添加或粘结到构建物的每个介质层依次被处理。在本说明书的配置中添加的最后的介质层是最上面的介质层。活动部件 - 切割装置、打印装置和粘合剂施加装置被配置成在共同的参考平面中操作。活动组件被配置为在单个参考平面中操作。应该理解的是，提供配置成在单个或共同参考平面中起作用的部件，提供了改进的精度和改进的处理效率和控制。
[0082] 例如，如果介质层的打印和切割是分开进行的，那么在每一步都需要对位置进行控制，而且也需要呈现介质层以处理两次 - 首先到打印装置，之后到切割装置。
[0083] 该示例性装置的输送装置160可以进一步包括一个或多个进纸辊和/或引导件。输送装置160还可以包括
链轮进给装置或
轧辊中的一个或多个，为了与配置为链轮进给或输送的纸来一起使用。应当理解，也可以将适当的替代方案提供给链轮进给或轧辊。应当理解，可以提供不同的辊和引导件的布置，并且可以与输送装置160一起提供附加的或替代的引导件或辊，以便传送示例性布置的介质。应当理解，可以根据需要在输送路径上的选定位置处设置附加的驱动辊、夹送辊、轧辊或引导件。示例性布置中的辊400的介质401包括被配置为经由链轮进给机构进给的连续辊形式（roll form）的纸。可以理解的是，可以提供各种形式的链轮进给纸，例如具有一个或两个边缘的纸张，该纸张被配置为由相应类型的链轮进给机构输送。在使用纸张链轮进给辊等情况下，应该理解的是，进给机构可以被用来提供从整个输送路径140开始到结束通过设备100的介质的放置和对准的控制。
[0084] 参考图1b的流程图，其示出了本说明书的示例性方法。
[0085] 本说明书还提供了一种处理彩色3D物体的方法，在示例性布置中其包括在系统100中的以下处理：
介质层被单独处理以限定物体的层。
[0086] -介质层405在构建位置310处被输送到构建物450-处理介质层以形成物体的层。
[0087] -处理介质层包括：-仿形切割以形成物体或介质层N的层405（图4和5）。切割介质层以限定层的外部轮廓和/或一个或多个内部轮廓
-打印介质层405（介质层N）；
打印介质层 – 油墨施加到介质层405（介质层N）；将油墨施加到介质层的限定部分。
[0088] 实际上，打印可以遵循或者相对于仿形切割进行限定，仿形切割通常限定内部和/或外部轮廓或暴露在最终物体中的那些部分。
[0089] 说明书的方法和系统提供了对打印的控制。
[0090] 打印可被限定为遵循仿形切割并在仿形切割周围包括边缘。打印可以引导至层的第一表面，例如朝上的面或顶面的表面。可以打印层的其他外表面，例如，切割边缘。打印可以控制以改变物体层的最终颜色呈现。例如，可以修改油墨。油墨在层中的渗透程度可以变化。当打印特定部分时，打印可以控制向介质层施加更多的油墨。打印可以控制以修改介质层的一部分处的油墨的深度或油墨量。介质例如纸张可以被改变以改变油墨在层或其一部分中的渗透。除了或者作为油墨改变的替代，介质例如纸张可以被改变以将油墨放入材料中。介质例如纸张可以被改变成，层或其部分为透明的。油墨可根据需要进行修改以提供所需的打印结果或如上所述用于控制油墨的程度或渗透。
[0091] 物体的颜色是可控的。可以通过控制介质层打印的位置来控制颜色。可以通过控制施加的油墨的量或深度来控制颜色。
[0092] 方法还包括：-将介质层粘结到构建物上。
[0093] 将介质层粘结到构建物可包括将介质层粘结到基底（第一介质层）或将介质层粘结到在在前介质层。
[0094] 当所述层粘结到构建物时，按照以下步骤进行处理：根据本说明书的方法有利地提供了在单个参考平面中处理介质层。
[0095] 单个参考平面是指介质层的平面。处理形成一个物体是逐层完成的。每个介质层依次处理以限定物体的层。每层的处理完全在构建位置处完成。
[0096] 介质层被定位到构建物，然后在共同的平面中执行包括切割和打印的处理。切割和打印的处理使用一组通用的参考点。有效地，包括切割和打印的介质层的处理可以在示例性布置中具有单个参考平面以及单个参考点或基准点。这提高了精度。包括在公共参考平面中切割和打印的这种处理还减少了处理负荷。
[0097] 介质层被定位并位于构建物的位置。实际上，介质层被粘结到构建物以限定物体的层。该物体的层被处理。
[0098] 介质层有效地限定了用于处理物体层的参考平面。已经注意到，介质层可以在示例性布置中由纸构成，在这种情况下，根据所使用的纸的类型，介质层的深度是有限的。在本说明书的方法中，最上层被呈现用于处理。而且，最上层被呈现用于切割、打印、施加粘合剂和粘结。参考附图，介质层的表面呈现在X-Y平面中，介质层的深度在Z方向上限定。切割和仿形穿过层的深度或横向截面。打印可以包括沿着第一方向 - 向层的平面施加油墨。打印可以包括例如以第二方向施加到一受控的渗透深度。
[0099] 在现有技术中，介质层是离线打印的。因此存在打印层的对齐和用于切割和粘合的每个打印层的定位有关的问题。
[0100] 本申请的方法提供了在单个参考平面中处理介质层，该处理包括切割介质层以限定层的轮廓；打印介质层以限定层的颜色。该处理还包括将介质层粘结到物体上。
[0101] 在本说明书的方法中，打印介质层包括打印介质层的一面。在本说明书的方法中，打印介质层包括打印介质层的切割侧边缘。
[0102] 进一步打印介质层包括，与切割介质层以限定轮廓在相同的参考平面上来施加油墨。在本说明书的方法中，可以使用一组公共参考点或一个公共参考点来完成包括切割和打印介质的介质层的处理。
[0103] 在示例性布置中，介质层的处理还包括将粘合剂施加到打印或仿形的介质层。
[0104] 构建物450或构建板310（第一介质层）按压到板350或者通过辊355将介质401粘结到之前的介质层405或施加了粘合剂的构建板310（第一介质层）。
[0105] 该处理可进一步包括在物体或物体的介质层上产生层或阻隔层865，后处理液体或处理不能通过其吸收。
[0106] 用于形成后处理液体或处理不能吸收的边界层或阻隔层的可能方法包括以下中的一个或多个：该方法可进一步包括：
将阻隔材料830施加到介质层
该方法可进一步包括：
将反射材料820施加到介质层
该方法可进一步包括：
将环氧树脂835施加到介质层
该方法可以进一步包括：
形成处理不能通过其吸收的阻隔层865已经关于阻隔层、反射层和环氧树脂层进行描述了，可以理解的是，也可以使用其他合适的组合或替代方式来形成阻隔。
[0107] 油墨240、阻隔材料830和/或反射材料820和/或环氧树脂835可根据需要施加到介质层。
[0108] 该方法可以进一步包括，作为替代或者除了创建阻隔层之外，还施加透明度处理，该透明度处理被构造成具有有限的或预定的深度或者穿透物体的程度。在这种情况下，透明度处理可以被配置为仅从物体的外表面吸收预定深度或多个深度。
[0109] 例如，如果介质层限定物体450的中间层，其中仅切割边缘被暴露（在完成的物体中），则可以将油墨施加在平行于介质层的外围边缘和/或内部边缘的带中。油墨也可以施加到切割边缘。阻隔层或反射层可以作为平行于油墨带的带而被施加（参见例如图5）。例如，如果介质层限定了物体的外部层或外部表面（在完成的物体中），则可以在介质层的表面上施加油墨。油墨也可以施加到切割边缘。阻隔材料或反射材料可以被施加到介质层上，该介质层在最终产品中位于与施加油墨的表面相邻的位置，例如下一层的下表面（参见例如图5）。
[0110] 该方法还包括：将粘合剂施加到介质层
该方法还包括：
输送到构建位置310的介质401和接下来的介质层405（介质层（N+1）图4和5）被结合、仿形切割等。
[0111] 应该注意的是，第一介质层N可以被提供给施加了粘合剂的构建板310或基底层。在其上连续构建后续层N+1，N+2等。
[0112] 应该理解的是，根据需要，各种处理步骤的顺序可以变化。
[0113] 本说明书进一步提供了构建物体450的后期处理。
[0114] 该方法可进一步包括：-施加透明度处理
如所描述的，下面进一步详细描述，可以将透明度处理850施加于物体以产生最终期望的颜色效果。
[0115] 采用透明度处理850，不处于“阻隔或边界层”865内的物体的所选部分被
渲染为透明的，并且阻隔层865内的物体的选定部分865'不呈现透明，取决于介质层的颜色而是保持白色或其他颜色。这具有增强物体颜色的最终视觉效果的效果，因为打印区域相对于不透明的选定部分860的背景突出显示。
[0116] 例如，处理可以被配置成与物体450的介质层405相互作用。在示例性布置中，可以应用半透明或透明度处理850以使得纸张从物体外表面（或者层的表面）到阻隔层865或反射层是半透明或透明的，以增强物体的视觉外观和颜色。实际上，物体表面或物体层的表面将是暴露的表面或切割边缘。可以应用该处理来增强施加的颜色/油墨对使用者的视觉外观。
[0117] 该处理可以进一步包括在物体或介质层上产生层或阻隔层865，在后期处理的液体或处理不能从其吸收。
[0118] 用于形成后处理液体或处理不能吸收的边界层或阻隔层的可能方法包括以下中的一个或多个：该方法可进一步包括：
将阻隔材料830施加到介质层
该方法可进一步包括：
将反射材料820施加到介质层
该方法可进一步包括：
将环氧树脂835施加到介质层
该方法可以进一步包括：
形成处理不能通过其吸收的阻隔层865已经关于阻隔层、反射层和环氧树脂层进行描述了，可以理解的是，也可以使用其他合适的组合或替代方式来形成阻隔。
[0119] 油墨240、阻隔材料830和/或反射材料820和/或环氧树脂835可根据需要施加到介质层。
[0120] 该方法可以进一步包括，作为替代或者除了创建阻隔层之外，还施加透明度处理，该透明处理被构造成具有有限的或预定的深度或者穿透物体的程度。在这种情况下，透明度处理可以被配置为仅从物体的外表面吸收预定深度或多个深度。
[0121] 参照附图并且尤其是图2，描述了根据本说明书的示例性布置的桌面式彩色3D打印设备100。
[0122] 构建模块300包括构建板310，限定了构建位置。介质400通过介质输送装置160被输送到构建物体450或构建板310处的构建位置上，以提供物体的介质层405，例如，层N，N+1。
[0123] 输送装置160根据需要输送介质直到它被定位。可以提供
传感器170以指示输送装置160停止。在附图的优选布置中，输送装置160包括牵引单元165。
[0124] 之前的介质层例如N已经在其上沉积了粘合剂。构建物450（或包括构建板310处的介质层405的部件450）被压入可动或静止的加热板350中。构建物或部件450从加热板320返回。
[0125] 层N的切割轮廓被制成。
[0126] 然后将油墨240和粘合剂340与阻隔材料830和/或反射材料820一起施加到该层上。根据来自相关打印文件的指示施加油墨240或者打印该层。
[0127] 然后，构建板310下降，并且输送装置160允许介质401索引到下一个位置。废物可被运送到收紧辊185或简单的料仓以收集材料。
[0128] 设备100配置为通过SDL，通过连续介质层N，N+1等的整理、粘结、仿形和打印，提供连续过程的2D打印和3D打印或3D打印物体的制造。在构建模块300处处理介质层。根据需要处理每个介质层表面以限定物体的层。
[0129] 设备100向SDL模块300提供和限定了介质的连续输送路径140。此外，系统100还可以包括控制装置180，用于实现对供给或输送装置160的控制。感测装置170可以包括一个或多个传感器，例如被配置为检测介质位置的
光学传感器。由传感器检测到的数据可被提供或输出到控制装置并用于控制介质的输送。
[0130] 打印模块200包括打印头230。在示例性布置中，打印头230被布置成在构建位置或构建板上打印到最上面介质层的上表面。打印头可以被配置为打印层的一部分。打印头230可以被配置为打印该层的其他表面，例如切割边缘。打印头230可以是喷墨打印头。
[0131] 整理或构建模块300通过SDL提供3D物体的构建。构建模块300包括构建板310、粘合剂分配装置320、切割装置321。构建模块300可以进一步包括加热板350或其他整理或粘结装置，例如辊355。如上所述，构建模块还包括打印模块200和打印头230。物体完全在构建室内被处理、打印并构建。根据需要处理每个介质层以在构建室处限定物体层。最上面的介质层被处理。构建位置处的处理包括表面处理。
[0132] 将介质层切割成要限定物体的层的轮廓，将介质层打印、粘结并根据需要进行表面处理。
[0133] 油墨施加装置230可以是可控的，以提供包括在选定位置处的介质层的打印深度的控制。 在示例性布置中，在介质层的具有纸张厚度的特定位置处施加的油墨的量或性质可以变化，以改变介质层在一些位置处的穿透深度或厚度，以穿透介质层的深度或厚度的一部分。
[0134] 如上面在使用SDL的方法中指出的那样 - 读取文件中的数据并且将计算机模型切割成与介质层厚度相等的可打印层。系统提供逐层打印的
基础。该系统控制打印以在介质层的深度或厚度上提供所需的油墨渗透。如所描述的，该方法还提供了透明度处理，以根据需要使例如与打印相邻的介质层的选定部分呈现透明。
[0135] 虽然在以前的布置中，经常需要全介质层渗透来提供全彩色涂料 - 本说明书的使用油墨（颜色）的施加结合透明处理的方法提供了更大的灵活性、控制选项和精度。
[0136] 在优选的示例性布置中，粘合剂分配装置320和切割装置321可以安装到多功能头322。粘合剂分配装置和切割装置在构建板310上方的区域中安装和操作。打印头230可以类似地在构建板310上方的区域中安装并操作。粘合剂分配装置和切割装置例如可以根据需要安装在X-Y框架上以在构建板310上移动。打印头可以类似地安装在X-Y框架上。打印头
230可以与切割和粘合剂分配头一起安装到多功能头322。应该理解，也可以使用允许粘合剂分配装置、切割装置和打印头在构建板上方操作的合适的替代布置。虽然已经描述了打印头、切割/仿形头和粘合剂分配头被布置成在构建板周围的空间中移动和操作，但是可以提供替代方案而不偏离本发明，例如，构建板可以构造成相对于各个头移动。
[0137] 构建板310可以在系统内的第一升高位置和第二降低位置之间移动。 如上所述，随着每个介质层405被传送到构建物450以将新的介质层压到构建物上，构建板310和构建物440（或正在形成的物体）可被升起到加热板350。当连续的介质层（N，N+1，N+2等）被添加到构建板310以构建物体时，构建板350被降低。
[0138] 切割装置321和粘合剂分配装置321被配置成提供物体形式的切割以及将粘合剂施加到形成物体介质层405的介质400。切割装置321被配置为切割介质401的轮廓部分以限定介质层405。切割装置321还可以被配置为在不形成最终物体450的一部分的介质层405的部分中，即将被清除的层的部分，进行一系列阴影线切割。第一介质层N可以被提供给已经施加了粘合剂的构建板310或其他基层。在其上连续构建后续层N+1，N+2等。
[0139] 输送装置160提供介质401通过设备100的输送，用于根据需要将介质层从辊传送到构建模块300并且用于切割、施加粘合剂和打印。
[0140] 参照图3，示出了根据本说明书的另一个示例性装置100。图3的装置100类似于图2的装置，并且在适当的地方已经应用相同的附图标记。不重复描述各种类似组件的细节。在图3的示例性布置中，可以提供辊355，来替代固定的或可移动的加热板350，用于粘结连续的介质层。在这样的布置中，当将新层N+1传送到部件440上方的位置时，通过将辊355移动到新层N+1的表面上，而将新层粘贴到施加了粘合剂的部件440的前一层（N）的上表面。
[0141] 参照图4，示出了物体的多个介质层的放大图示。所示的横截面图中的层n具有深度Z1和宽度Yn。所示的横截面图中的层n+2具有深度Z1和宽度Yn+2。图示的介质层已经被仿形并且示出了切割边缘410A。
[0142] 示出了在具有CMYK“减”色的介质层选择上的打印。CMYK“减”色的命名是因为它们是通过从纸张中减去白光来实现的。没有白点的纸张，颜色看起来会不一样。
[0143] 因此，本说明书进一步提供了物体450或部件在构建之后的进一步处理，以使所选择的或限定的介质层或部分那些介质层呈现透明以向最终产品提供改进的视觉外观和颜色。
[0144] 例如，介质层的选定部分可以通过透明度处理材料850呈现透明。透明度处理材料850可以在后续处理步骤中施加，例如通过浸渍物体450或喷射物体450的表面。透明度处理
850可以被吸收到模型的层中，并且由于纸的吸收性可能会继续吸收到模型中。
[0145] 如果通过施加透明度处理850，模型或物体或部件450会变得完全透明，则白点将会减少。
[0146] 参考图5，本说明书的方法进一步提供了可以沉积在边界层上的反射材料层820或阻隔材料层830的施加，以防止透明度处理850进入到层405（N）更深处， 超过Z方向或X方向的要求。可有效控制反射层820或阻隔层830的沉积，以控制透明度处理850被吸收到模型中的程度或深度。透明度处理850深度的这种控制用于保持完成的构建模型450的白点，并根据需要提供CMYK颜色。
[0147] 在一种布置中，透明度处理850可以包括丙烯酸聚合物在
水中的聚合物材料和/或胶体材料和/或胶体悬浮液。
[0148] 可以选择性地施加反射材料820或阻隔材料830以例如限定物体450的介质层405的边界或阻隔层865。
[0149] 反射材料820或阻隔材料830可以例如与油墨240或粘合剂340同时被施加。可选地，反射材料820或阻隔材料830可以单独施加。反射材料820或阻隔材料830可以仅被施加到被选择的介质层405的选定部分。反射材料820或阻隔材料830可以被施加在例如介质层的与被打印表面相对的表面区域上。可选地，反射材料820或阻隔材料830可以被施加到将要或已经被打印的介质的表面，例如在与介质层405的仿形切割或切割边缘410间隔开和平行的带中。
[0150] 例如， 如图5所示，如果介质层N+1限定了物体450的中间层且位于物体的中间，并且在构建物体中只有该层N+1的边缘部分可见，则在一个示例性布置中，油墨240可以被施加在仿形切割周围的深度Zink1和宽度Yink1的带上以及施加到边缘410A，并且阻隔材料830或反射材料820可以被施加在与油墨240带相邻的宽度Ybarrier1和深度Zbarrier1的带上，并与层N+1的仿形切割间隔恒定距离Yink1。
[0151] 参考图5A、图5B、图5C和图5D，示出了施加阻隔层/反射层的示例性布置。
[0152] 如示例性图5A和5B所示，阻隔层可以施加在打印区域附近。在透明度后处理之后，示出了施加有油墨和阻隔/反射层的物体的后续处理的结果。实际上，如图所示，该方法被控制以提供阻隔/反射层865，使得其产生“边界区”865'以防止透明度处理溶液（transparency solution）850一路穿透。当透明度处理850被吸收时，物体的部分870被渲染为透明的。
[0153] 参照图5C和5D，在根据本说明书的可选示例性方法中，根据需要或在该方法中选择，阻隔层/反射层可以被施加到油墨层。
[0154] 有效地，形成边界区域865'，将白纸封入内部并防止白纸变透明。
[0155] 该方法进一步提供表面活性剂840可以被施加到一个或多个介质层405。在一种布置中，表面活性剂840可以包括在油墨240或粘合剂340中。在另一种布置中，可以将表面活性剂840直接施加到介质层，例如通过直接喷射到介质401的表面。在另外的情况下，介质401例如纸可以用表面活性剂840预处理。
[0156] 根据需要，通过控制各种要素 – 油墨240，和反射材料820或阻隔材料830，以及表面活性剂840的施加和定位，并进一步通过控制物体450的介质层405的透明度处理850，可以控制物体450的最终视觉外观和颜色外观。
[0157] 尽管在图5的示例性布置中，阻隔或反射材料830/820已经被描述和示出为与油墨分开施加，但是应当理解，在替代布置中，油墨可以包含阻隔或反射材料。
[0158] 可以理解的是，透明度处理850可以指物体450形成之后的物体的处理。
[0159] 可以理解的是，透明度处理可以施加于分层物体，通过不同装置形成 - 例如使用如同一
申请人的其它
专利申请中所述的系统。
[0160] 物体的最终颜色是通过对物体各个层的合理处理来限定的。油墨和/或阻隔和/或反射材料可以被施加到各个层的部分上。在制造物体之后，可以对物体进行后续处理以提供最终的颜色。
[0161] 实际上，可以认为油墨240可相对于介质层沿第一方向施加。例如，在第一方向上的油墨的施加可有效地包括将油墨喷射到介质层上表面的平面上。油墨可以进一步相对于介质层在第二方向施加，即施加到切割边缘410，该油墨在仿形切割处跨过介质层的横向横截面施加。进一步如上所述，可以控制在介质层的任何部分施加的油墨量，使得施加在介质层的一部分上的油墨可以施加到表面或穿透特定位置处的层的深度。
[0162] 类似地，如关于阻隔材料820或反射材料830所指出的，可以施加来限定边界层BL 865。例如如果一个层限定了中间层，边界层865可以是限定介质层的横向横截面部分的带。
例如，如果一个层限定了物体的外层，边界层也可以是与介质层的主平面或表面平行的层。
物体的任何介质层可包括外部和内部的仿形切割，反射820或阻隔830材料也可以施加到例如与外部或内部仿形切割为恒定的间隔或深度的带上。
[0163]
流线型的单面打印过程涉及一个额外的后续处理步骤，使纸张半透明，并获得全彩3D模型。 纸的不透明度是由于其主要成分之间的折射率不匹配引起的过度的光散射。干纸的孔隙和空腔填充有折射率为1的空气。孔壁由纤维素制成，纤维素本身是透明的，但具有大约1.55的折射率。这种不匹配会导致散射事件的增加，因为单独
光子的路径变得无秩序。当使用折射率匹配液体时，孔隙的介质被替换为比空气具有更接近纤维素折射率的液体。这减少了光子的轨迹，进而减少了纸张的散射特性。
[0164] 在示例性布置中，透明度处理材料850可以包括折射率匹配材料，其可以包括甘油三酯基油，例如干性、食用、坚果、柑橘、药用油。合成聚合物基材料如丙烯酸类和聚氨酯也可用作转化剂。这样的材料有利地是相对低成本的，环保的，使用安全并且具有尽可能接近纤维素（在592nm为1.55）的折射率。
[0165] 在另一示例性布置中，一种处理3D物体以使物体的一层或多层的选定部分至少部分透明的方法，所述3D物体包括纸材料的多个介质层，并且所述方法包括：将透明度处理材料施加到物体的至少选定部分上，透明度处理材料被配置为穿透一个介质层或多个介质层的预定深度，其中随着透明度处理材料被吸收到介质层中，使所述介质层透明。
[0166] 透明度处理材料的选项包括以下内容：透明度处理材料包含高分子量材料，其将优选具有尽可能接近纤维素（在592nm为
1.55）的折射率。
[0167] 透明度处理材料可以包括合成聚合物基材料，例如丙烯酸树脂、聚氨酯和环氧树脂。 在环氧树脂的情况下，可能需要单独的硬化剂/交联剂材料。
[0168] 该方法还可以包括控制透明度处理材料被吸收到物体中的穿透深度。可以控制穿透深度以保持完成的构建模型物体的白点，并根据需要提供CMYK颜色。
[0169] 穿透深度的控制可以通过快速固化溶液如UV固化来实现。该固化方法不涉及环境溶剂蒸发，并且材料可以在紫外灯下干燥，比溶剂基树脂和粘合剂花费的时间少得多。除了快速固化时间外，UV基树脂不含VOC（挥发性有机溶剂），因此可获得更加容易的处理溶液。
[0170] 该方法还可以包括形成阻隔层或边界层以限制透明度处理材料的渗透。该方法可以进一步包括形成边界层，包括施加反射材料或阻隔材料。反射或阻隔材料可以被施加到每个层。
[0171] 参照图4，示出了物体的多个介质层的放大示图。层n具有深度Z1和在横截面视图中示出的宽度Yn。层n+2具有深度Z1和在横截面视图中示出的宽度Yn+2。图示的介质层已经被仿形并且示出了切割边缘410A。
[0172] 示出在具有CMYK“减”色的介质层的选择上的打印。CMYK“减”色的命名是因为它们是通过从纸张中减去白光来实现的。纸张的白点是保持模型
色域不可或缺的部分。如果透明剂（transparicising agent）穿透太多层，将会有不足的白色基底以将光反射/散射回使用者，这将降低颜色强度并导致较差的3D模型。由于这个原因，后续处理材料必须被设计成仅使模型的最上层透明。理想情况下，打印的顶层颜色与未打印的底层之间的差异应保持在最小。用于计算色差的系统是国际标准化组织（CIE）L*a*b*颜色系统，这是一种将颜色表示为数值的国际标准。颜色或ΔE值的变化应该足够低，使得层之间的颜色变化是肉眼无法察觉的。对于大多数人来说，这一点通常认为，ΔE值是4或更小。
[0173] 因此，本说明书进一步提供了物体450或部件在构建之后的进一步处理，以使得所选或限定的介质层或那些介质层的部分呈现透明，以向最终产品提供改进的视觉外观和颜色。
[0174] 例如，通过透明度处理材料850使介质层的选定部分呈现透明。透明度处理材料850可以在后续处理步骤中施加，例如通过浸渍物体450或喷射物体450的表面。透明度处理
850可以被吸收到模型的层中并且由于纸的吸收性可以继续被吸收到模型中。
[0175] 所描述的系统和方法包括以下布置，包括：在物体上形成阻隔层865，后续处理的透明度处理或液体850不能吸收通过阻隔层865；或者配置透明度处理或液体850材料，使得其干燥/硬化得太快而不能穿透通过介质层或介质层的预定深度。在前的阻隔系统可以通过
用例如反射性、阻隔性或环氧材料820,830或835或其它合适的材料处理纸张表面和孔隙体积来实现，以提供相同的结果，即排斥后续处理液体或透明度处理850。
[0176] 在申请中描述的材料改变一个相的疏水性以排斥另一个。
[0177] 后一种系统在示例性布置中可以通过施加例如环氧树脂835的材料来实现。这些聚合物是快干的，无毒的并且具有足够高的
粘度，使得它们在穿透很多层之前它们就已经开始形成固体膜。这些材料的另一个优点是它们的干燥/交联时间可以通过使它们与另一种交联剂（通常是胺
试剂）反应而大大增加。使用这种交联系统的初始结果导致ΔE值为3.5，这正在目标范围内。
[0178] 如果通过施加透明度处理850，模型或物体或部件450会变得完全透明，则白点将被减少。
[0179] 应该理解的是，如果需要，该方法提供了制造透明物体的方法。应用可包括为特定应用生成物体，例如透明物体。
[0180] 应该理解的是，使用不同系统制造的分层物体也可以使用透明度后续处理来进行后续处理，以使物体的部分呈现透明。
[0181] 在说明书中，3D物体的操作或处理包括将处理材料施加到物体。这在说明书中被称为透明度处理液体或配方或材料或乳剂850。透明度处理乳剂是施用于物体或其部分以使其透明的材料。构造时可以对物体进行透明度处理。透明度处理可以施加到物体的部分上。透明度处理乳剂或材料850可以施加到物体或其部分的各个层上。可以例如结合施加阻隔材料或环氧树脂来控制对层或其部分的施加。如上所述，透明度处理材料在物体中的穿透也可以通过控制处理的制剂来控制。
[0182] 如上所述，物体的介质层是多孔材料。透明度处理材料850构造为浸渍材料。介质层的多孔材料可以以示例性布置来构造，以充当透明度处理材料850的支架，使得其能够吸收浸渍材料。
[0183] 说明书包括使纸张透明和/或部分透明的处理方法基本上在说明书方法的方法中提供使得纸张透明和/或部分透明的方法。这些方法主要适用于单面打印，这里指的是在纸张的一面上打印彩色图像然后在相
反面上使其可见的过程。
[0184] 在进一步的设置中，提供了另外的方法，其包括使用
润湿性液体（在本文中也称为底涂层），基于聚合物的乳剂和聚合物液体（在本文中也称为表涂层/处理制剂/透明度处理制剂） 用于处理由纸叠层制成的纸或3D形式，使得施加处理的区域变得透明或部分透明。
[0185] 底涂层可以是任何无色的液体，或者底涂层可以通过一些具有良好表面
张力用于润湿纸张的手段制成无色。优选的一类底涂层包括
反应性和非反应性
硅油系列和液体硅胶（LSR）系列（一种和两种组分体系）。可以使用这些的任何合适的混合物组合。
[0186] 表涂层可以是具有良好光学性能的任何材料，良好光学性能包括透明度以及与纤维素纤维折射率接近的折射率。用于表涂层的合适的聚合物体系包括但不限于液体硅胶和树脂体系，丙烯酸类，聚氨酯和环氧树脂体系，它们以纯液体形式或作为乳剂 应该理解，可以很好地使用这些聚合物体系的任何合适的混合物组合。
[0187] 本说明书还提供了另一种方法，包括使用分散在润湿性液体中的聚合物体系的制剂或乳剂来处理由纸叠层制成的纸或3D形式，使得施加处理的区域变得透明或部分透明。
[0188] 如前所述的制剂或乳剂可以包括任何润湿性液体和聚合物体系（如上所述）或这些的任何合适的混合物组合。
[0189] 纸是多孔介质，其由纤维素纤维阵列的网络构成，所述纤维素纤维阵列通过辅助涂层处理以赋予使用者选择功能，包括机械和光学特性。一般而言，机械性能主要由纤维素纤维网络控制，而辅助涂层提供光学/美学属性。特别地，纸介质内的光折射/散射受辅助涂层和纸介质的形态（例如孔隙率）的影响/控制。打印在纸上的彩色图像的质量受到后者的光折射/散射的影响。
[0190] 本说明书包括控制/操纵纸介质的光折射/散射的方法。这些方法用于控制打印在纸张上的彩色图像的颜色质量。这些方法主要适用于单面打印，这里指的是在纸张的一面上打印彩色图像然后在相反面上使其可见的过程。
[0191] 说明书的方法包括基于控制纸的透明度以改变打印在纸上的彩色图像的颜色质量的方法。具体而言，示范纸可以被制成透明的或部分透明的，使得在其一侧上打印的彩色图像在相反侧上是可见的。类似地，通过相同的方法使得预先打印的纸叠层的横截面的颜色质量可见。
[0192] 该方法包括采用液体材料浸渍纸张或纸叠层，改变/控制其光折射/散射特性。可以使用诸如选择性分层沉积（SDL）和其他合适的分层物体制造（LOM）技术等的任何3D物体制造工艺来形成纸叠层。
[0193] 使用任何液体施用方法例如喷雾、浸渍、
浸涂、刷涂、分配或任何这些方法的组合，可以实现浸渍。浸渍可以在浸渍材料的一种或多种施加中实现。
[0194] 在说明书（示例性方法A）的一种布置中，纸首先用润湿性液体介质（在此被称为底涂层）浸渍。然后施加由分散在润湿性液体中的聚合物乳剂制成的第二涂层（在此称为表涂层/透明度处理制剂）。重复这种交替的浸渍过程直到达到所需的颜色质量。尽管乳剂包含作为分散介质的润湿液，但是可以容易地理解，可以使用采用其它分散介质制成的乳液。可以进一步使用透明/清澈液体聚合物树脂作为表涂层。
[0195] 示例例如，图1的示例性布置是例如使用简单的刷涂或其他合适的方法浸渍的单面打印的
3D物体。所使用的底涂层是硅油，以及表涂层（处理制剂/透明度处理制剂）是水基粘合剂乙烯-
醋酸乙烯共聚物（EVA）胶乳的乳剂，其分散在作为载体媒介物的硅油/丙二醇的共混物中。
[0196] 在另一示例性方法，示例性方法B中，可以省略底涂层步骤，并且直接使用分散在润湿性液体中的透明聚合物的乳剂来进行浸渍。重复浸渍过程直到达到所需的颜色质量。任何上述方法可以单独使用，或与示例性方法A组合使用，这是优选的方法，因为底涂层润湿液为表涂层（处理制剂/透明度处理制剂）提供了进一步支持以渗入纸网络。
[0197] 说明书规定底涂层和表涂层以组合处理制剂提供或者两者分开提供。
[0198] 浸渍材料底涂层材料：纸润湿材料
可以使用任何无色液体或通过某些具有良好表面张力用于润湿纸张的方式使其无色。
在施加表涂层时，这种液体在纸的顶面纤维网络中暂时保持，然后最终吸收到纸介质中。另外这种液体应该是不褪色的。本示范中优选的一类纸润湿液体包括活性和非活性硅油系列和液体硅胶（LSR）系列（一种和两种组分体系）。或者，可以使用非离子表面活性剂（液体或固体（溶于载体媒介物中）），因为涂层的主要目的是润湿纸张并促进表涂层吸收/
吸附到纸的顶
面层中。
[0199] 表涂层材料：纸透明材料表涂层材料的作用是在纸张的顶层进行吸收，以及填满纸张的多孔网络。此外，该材料必须具有良好的光学性能，其包括透明度以及与纤维素纤维折射率接近的折射率。用于表涂层的合适的聚合物体系包括（但不限于）以纯液体形式或作为乳剂的硅
橡胶、硅树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯。该示范使用分散在底涂层液体媒介物中的丙烯酸聚合物乳剂。然而可以容易地理解，也可以使用纯液体形式的聚合物体系。此外，可以在交替涂层中使用基于纯液和乳液的体系的组合。
[0200] 参照图6，示出了在示例性布置中，随着介质层N+1等被切割，在刀片的剪切动作之后产生毛刺。
[0201] 这个毛刺倾向于将物体的切割边缘410A、（介质401的）410B向上提升。切割边缘410A，410B的这种向上运动使得油墨的喷射能够到达介质层的切割面410A。当下一张纸放下时（层（n + 2）未示出）并被压制/卷起，这在N + 2层上发生切割之前使毛刺变平。
[0202] 将油墨喷射到切割面410A在物体450的表面上提供了改善的颜色效果。
[0203] 仿形切割之后的打印有利地允许了油墨渗透到切口中。
[0204] 参考图7，其示出了根据本说明书的示例性布置。注意到，系统100可以进一步提供物体450的自适应构建。连续介质层405根据特定介质层405的外部切割轮廓以卷形式400从介质401被有效地切割，以限定物体的层。每个切割405还限定切掉部405'。介质层405的大小将根据物体轮廓而从一个介质层到下一个介质层是不同的。只有所需尺寸或所需尺寸+边缘的介质层需要从介质上切下。相应地，本说明书的系统100和方法提供了处理要求的减少，例如，涉及将构建物体的相对外侧到物体层的外部轮廓的部分除掉，并减少材料的浪费。介质层已经被切割的介质限定了从构建位置输送的废料402。
[0205] 根据本说明书的系统的自适应构建布置提供了以下优点，包括 - 提高了速度，减少了浪费，提供了直接向切割边缘施加油墨 - 相对于物体颜色的改进。
[0206] 参照根据本说明书的图7的示例性布置，进一步详细描述根据本说明书的示例性系统的自适应构建方面。
[0207] 本说明书的配置有利地包括提供：-在一个共同的参考平面中进行所有的纸张层仿形操作（即施加粘合剂、彩色打印、仿形切割、纸张层压和废纸去除）。
[0208] -3D物体区域和废料区域之间的选择性粘合剂沉积。
[0209] -最终的纸张层压在废纸去除之前进行。
[0210] 使用透明度处理材质来呈现纸张或3D物体的颜色。
[0211] -使用环氧树脂或其他适当的材料为纸张透明度材料创建穿透深度阻隔层。阻隔层和纸张透明度处理材料可以是UV，潮气和/或热固化。
[0212] 使用环氧树脂或其他适当的材料来处理纸张透明度材料。这些纸张透明度处理材料可以是UV，潮气和/或热固化。
[0213] 使用环氧树脂或其他适当的材料为纸张透明度材料创建穿透深度阻隔层。阻隔层和纸张透明度处理材料可以是UV，潮气和/或热固化。
[0214] 使用环氧树脂或其他适当的材料来处理纸张透明度材料。这些纸张透明度处理材料可以是UV，潮气和/或热固化。
[0215] 说明书的布置包括使用光-设置（photo-setting）材料来产生阻隔层，或者用于执行纸张、3D物体透明度处理。
[0216] 支持自适应构建的本说明书的系统的布置提供如下优点：-当使用纸张时，整个纸张需要被处理，不管这个部件有多小。因此，如果制作一个20毫米宽的小部件，则必须使用整个A4页面。处理整个纸张的缺点包括：
-增加废料
-降低速度
-更难去除（整块需要去除，直到到达里面的小部件）
-但是，当使用一卷纸时，我们可以使用自适应构建，这意味着我们只处理部件周围的废料（甚至只是部件本身），而不是整个纸张。这具有许多优点：
-减少废料（在某些几何情况下可以去除所有的废料）
-增加构建速度（因为只有适应性部分需要切割、胶合和粘结）
-更容易去除废料，因为很少需要去除（在某些情况下没有任何去除）
-废料切割的尺寸也可随着通过构建物的构建
进程而变化，反映了正在制造的几何形状的变化
该方法包括以下内容：
- 以Y1方向将成卷状的介质输送到构建室/构建板
- 限定正在构建的物体层的介质层405的外部轮廓从卷状介质切割，留下切掉部405'-介质向前输送，介质层405保持在构建物上并且废料被移除
虽然所描述的附图的示例性布置的系统使用从辊输入端引出的单个介质层作为输入，但将理解，在合适的替代布置中，这些层可以片形式或其他合适的形式提供。
[0217] 根据需要处理介质层，包括粘结、打印、仿形、透明度处理。
[0218] 本说明书的配置有利地提供了用于构建3D物体的改进处理。本说明书的设置进一步提供对打印的改进控制和对物体颜色的改进控制。
[0219] 当单独打印物体的上下表面时，经常出现关于3D打印的介质层的第一侧和第二侧上的图像之间的对准的问题。本说明书的配置提供了改进的桌面3D打印设备。该设备有利地被配置为以集成过程提供介质的2-D打印和3-D打印。如本文所述，在本说明书的示例性布置中，待打印的介质、纸，以片材或卷的形式提供给设备，将纸输送到用于SDL处理的构建板以进行打印、仿形和粘结。
[0220] 本说明书的布置可以有利地被用于但不限于例如照片或等高线图的3D打印。通过3D打印制造的物体在整个物体层中具有精确的颜色。所提供的方法是高精度的，并且3D物体具有改进的质量。
[0221] 因此，本专利说明书的系统在3D打印中提供了改进的颜色效果。
[0222] 本说明书还提供了根据所描述的方法和系统产生的3D物体。
[0223] 根据所描述的方法通过系统的操作产生的3D物体，包括通过粘合剂粘合的多层介质的分层物体。每一层都被切割以限定物体层的轮廓。可以打印每个层来限定物体层的颜色。这些层在示例性布置中为纸。粘合剂可以是水基粘合剂。该物体有利地被制造成高精度的标准。每一层都在一个共同的参考平面中进行处理。这些层由此高精度地对齐和组合。物体层的部分被打印在层表面的一侧。切割边缘也被打印。物体层的部分可以包括限定阻隔层的阻隔或反射材料或环氧树脂。物体层的部分可能是透明的。通过施加透明材料，可以使物体层的部分变得透明。具有打印和透明部分的3D物体将具有整体的有颜色的表面处理（colour finish）。透明部分位于打印部分附近以与打印部分一同起作用，以提供最终的颜色呈现。根据需要，透明部分和打印部分在完成的物体中提供颜色呈现。
[0224] 说明书的方法也提供了一个透明的物体。该物体包括通过粘合剂粘合的多个介质层。 每一层都被切割以限定物体层的轮廓。每一层都被打印以限定物体层的颜色。层在示范性实施例中为纸。粘合剂可以是水基粘合剂。这些层可以通过透明度处理材料来处理以使物体透明。
[0225] 在现有技术中，由于需要等待直到用于打印作业的纸张被预先打印，所以在进行一次性打印作业时可能会出现胶印打印过程中的滞后。
[0226] 本说明书的配置有利地提供了-在白色纸张被粘贴到构建物上之后进行打印
-这消除了预打印阶段
-这消除了在使用预打印图像时对高精度放置的要求。
[0227] 这消除了对高精度双面2D打印阶段的需求-切割完成后进行打印（这可以使油墨渗透到切割中）
-为了能够在底面看到油墨，提供以下选项
-通过在后续处理阶段添加涂层使纸张变成半透明。
[0228] -可选地通过在构建期间添加阻隔涂层来控制涂层的渗透-可选地向纸张添加更多油墨
-可选地改变纸张以将油墨引入材料中而不是改变油墨
-可以使用各种厚度的纸张来操作本说明书的设备，包括比可能被认为适用于其他系统的纸张更薄的纸张。
[0229] 本说明书的布置提供了有效的过程。
[0230] 当在本说明书中使用时，包括的词语用于
指定所陈述的特征、整体、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、组件或其组合的存在或增加。
