(57)【要約】      （修正有）【課題】大型物体の高速印刷を微細な分解能で可能にするステレオリソグラフィック方法を提供する。【解決手段】放射線暴露時に重合可能である材料（４０）を収容するための容器（１）と、ビルド表面（９２）を有するビルドプラットフォーム（９）が容器に対して移動できるように装着され、個別にアドレス可能な放射線放射素子又は放射線透過素子のアレイを備えるプログラマブル放射線モジュール（１０）であって、アレイが、該アレイの素子の選択的な駆動によって所定のパターンを有する放射線を生み出すように構成可能であり、プログラマブル放射線モジュールが、ビルド表面（９２）に隣接する或いはビルド表面（９２）上の既に硬化された構造体に隣接する未硬化材料に放射線を拡大を伴わずに所定のパターンで照射するように位置決めされ或いは位置決め可能である、付加製造装置および、付加製造装置を使用する付加製造方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線暴露時に重合可能である材料を収容するための容器と、
ビルド表面を有するビルドプラットフォームであって、前記ビルドプラットフォームが前記容器に対して移動できるように装着され或いは装着可能である、ビルドプラットフォームと、
個別にアドレス可能な放射線放射素子又は放射線透過素子のアレイを備えるプログラマブル放射線モジュールであって、前記アレイは、該アレイの素子の選択的な駆動によって所定のパターンを有する放射線を生み出すように構成可能である、プログラマブル放射線モジュールと、
を備え、
前記プログラマブル放射線モジュールは、前記ビルド表面に隣接する或いは前記ビルド表面上の既に硬化された構造体に隣接する未硬化材料に放射線を拡大を伴わずに所定のパターンで照射するように位置決めされ或いは位置決め可能である、
付加製造装置。
【請求項２】
前記容器が透明な下壁を有し、前記ビルド表面が前記下壁の方を向き、前記放射線モジュールは、前記透明な下壁を通じて上向きに放射線を照射するように位置される請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項３】
前記放射線モジュールが前記容器に取り付けられ或いは前記容器と一体である請求項１又は請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項４】
前記放射線モジュールは、電子的にアドレス可能なアレイを含む動的マスク構成要素と、前記動的マスク構成要素を通じて放射線を照射するための放射線源とを備える請求項１から３のいずれか一項に記載の付加製造装置。
【請求項５】
前記動的マスク構成要素が前記容器に取り付けられ或いは前記容器と一体である請求項４に記載の付加製造装置。
【請求項６】
前記動的マスク構成要素が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備える請求項４又は請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項７】
前記ＬＣＤがモノクロＬＣＤである請求項６に記載の付加製造装置。
【請求項８】
前記放射線モジュールがＬＥＤアレイ又はＯＬＥＤアレイを備える請求項１から３のいずれか一項に記載の付加製造装置。
【請求項９】
前記容器は、前記放射線モジュールと前記ビルドプラットフォームとの間に固着防止層又は重合抑制層を備える請求項１から８のいずれか一項に記載の付加製造装置。
【請求項１０】
前記固着防止層がシリコーン系材料から形成される請求項９に記載の付加製造装置。
【請求項１１】
一方では前記容器及び／又は前記放射線モジュールと他方では前記ビルドプラットフォームとの間の相対回転を可能にするための回動機構を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の付加製造装置。
【請求項１２】
前記容器が硬化領域を備え、該硬化領域に隣接して前記放射線モジュールが位置決めされ或いは位置決め可能であり、前記容器が前記硬化領域に隣接する分離領域を備え、前記分離領域が前記硬化領域の深さとは異なる深さを有し、前記装置は、前記ビルドプラットフォーム又は前記放射線モジュールが前記硬化領域から前記分離領域へ移動できるように前記ビルドプラットフォームと前記放射線モジュールとの相対的な位置を変えるための直線並進機構を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の付加製造装置。
【請求項１３】
放射線暴露時に重合可能である材料で容器を少なくとも部分的に満たすステップと、
個別にアドレス可能な放射線放射素子又は放射線透過素子のアレイを備えるプログラマブル放射線モジュールを用意するステップと、
ビルド表面を有するビルドプラットフォームを用意するステップと、
重合可能材料の未硬化層が前記ビルド表面と前記プログラマブル放射線モジュールとの間に形成されるように前記ビルドプラットフォームを前記容器に対して位置決めするステップと、
前記プログラマブル放射線モジュールの前記アレイの素子を選択的に駆動させることによって、所定のパターンを有する放射線を拡大を伴わずに重合可能材料の前記未硬化層に照射して、前記未硬化層を前記所定のパターンで重合させるステップと、
を備える付加製造方法。
【請求項１４】
前記容器が透明な下壁を有し、前記ビルド表面が前記下壁の方を向き、前記方法は、前記透明な下壁を通じて前記未硬化層に放射線を上向きに照射するステップを備える請求項１３に記載の付加製造方法。
【請求項１５】
前記放射線モジュールが前記容器に取り付けられ或いは前記容器と一体である請求項１３又は請求項１４に記載の付加製造方法。
【請求項１６】
前記放射線モジュールは、電子的にアドレス可能なアレイを含む動的マスク構成要素と、前記動的マスク構成要素を通じて放射線を照射するための放射線源とを備える請求項１３から１４のいずれか一項に記載の付加製造方法。
【請求項１７】
前記動的マスク構成要素が前記容器に取り付けられ或いは前記容器と一体である請求項１６に記載の付加製造方法。
【請求項１８】
前記動的マスク構成要素が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備える請求項１６又は請求項１７に記載の付加製造方法。
【請求項１９】
前記ＬＣＤがモノクロＬＣＤである請求項１８に記載の付加製造方法。
【請求項２０】
前記放射線モジュールがＬＥＤアレイ又はＯＬＥＤアレイを備える請求項１３から１５のいずれか一項に記載の付加製造方法。
【請求項２１】
前記容器は、前記放射線モジュールと前記ビルドプラットフォームとの間に固着防止層又は重合抑制層を備える請求項１３から２０のいずれか一項に記載の付加製造方法。
【請求項２２】
前記固着防止層がシリコーン系材料から形成される請求項２１に記載の付加製造方法。
【請求項２３】
前記容器及び／又は前記放射線モジュールを前記ビルドプラットフォームに対して回動させる或いはその逆を行なうことによって前記重合された層を接触面から解放するステップを備える請求項１３から２２のいずれか一項に記載の付加製造方法。
【請求項２４】
前記容器及び／又は前記放射線モジュールを前記ビルドプラットフォームに対して水平に並進させる或いはその逆を行なうことによって前記重合された層を接触面から解放するステップを備える請求項１３から２２のいずれか一項に記載の付加製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大型物体の高速印刷を微細な分解能で可能にする付加製造のステレオリソグラフィック方法に関し、また、この方法を行なうための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なステレオリソグラフィック付加製造装置は、放射線源と、その放射線を特定のパターンにしたがって重合可能材料の層上へと方向付ける手段とを伴う。放射線は、この材料を重合させる、すなわち、少なくとも部分的に固化させる。一般的なタイプのステレオリソグラフィック付加製造装置は、紫外範囲又は近紫外範囲の電磁スペクトルの放射線の平行ビームを放射するレーザを利用する。そのような付加製造装置を用いて三次元部品を製造するプロセスは、以下のステップを備える場合がある。
【０００３】
１．所定のパターンにしたがってレーザビームを方向付けるために、ミラー、レンズ、又は、光学部品のアセンブリが使用される。このタイプの機械では、光学アセンブリがレーザビームの方向を変えることができるように移動するべく電子的に作動されてもよい少なくとも１つのミラー又はレンズが存在する。
【０００４】
２．レーザビームが重合可能材料の層と衝突するポイントは、重合を引き起こすべく重合が望まれる全ての領域がレーザビームにより十分に長い時間にわたって照射されるように走査経路に沿って移動する。
【０００５】
３．材料の所定の層内の所望の領域のそれぞれが重合されたとき、機械的及び／又は電気的な構成要素のアセンブリは、最後に重合された層上にそのような重合可能材料の新たな層を堆積させることができ、また、このサイクルが繰り返す。
【０００６】
各層が異なる所定のパターンを有してもよく、また、レーザビームは、そのようなパターンで各領域を重合させるために必要とされる経路に沿って移動でき、それにより、付加製造装置を使用して様々な断面の三次元物体を製造できる。
【０００７】
従来技術のステレオリソグラフィック付加製造方法の主要な欠点は、それが遅いことである。レーザビームは、重合が望まれる材料の層の全ての領域を照射するべく所定の経路に沿って移動しなければならない。所定の幅と一定の移動速度とを有するレーザビームにおいて、物体を印刷するために必要とされる時間は、前記物体の寸法と所定の層内の特徴の密度又は数とに伴って直線的に増大する。走査型レーザステレオリソグラフィック印刷装置は特定の最大走査速度を達成できる。すなわち、印刷可能領域が２倍であれば、走査レーザは、その領域の１つの層を硬化させるために２倍の長さを要する。
【０００８】
前述のステレオリソグラフィックプロセスの進化は、レーザビーム及び光学アセンブリが電子的にアドレス可能なリフレクタを使用してモノクロ画像をレンダリングできるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）投影装置に置き換えられる進化である。そのような付加製造装置は、「１ドットずつ」印刷とは対照的に「１層ずつ」印刷の可能性、すなわち、高速印刷の可能性を与える。典型的なシステムは、デジタルマイクロミラー装置（ＤＭＤ）を有するオーバーヘッドプロジェクタと、少なくとも何らかの紫外光を放射する光源とを必須のものとして備える。プロジェクタは、画像（例えば、黒色背景上の白色であり、この場合、少なくとも部分的に紫外光である光によって白色領域が照らされる）を感光性樹脂層上に投影し、それにより、入射ＵＶ光の結果として画像の白色領域が硬化する。現在、最大１９２０×１０８０ピクセルの分解能を有するＤＭＤチップを製造でき、したがって、非常に素早い１層ずつ印刷が可能である。すなわち、ＤＭＤに基づく投影システムからのパターン画像の単一露光は、重合可能材料の１９２０×１０８０（２００万を超える）小領域内で重合を引き起こすことができ、一方、レーザに基づくシステムは、２００万ドットのそれぞれを個別に照射する経路に沿って移動するためにそのレーザビームの端部で単一ドットを必要とする。
【０００９】
ＤＭＤチップに基づく印刷方法の主な欠点は、そのような装置を用いて印刷され得る最大の物体の寸法が制限されることである。すなわち、投影領域が拡大され（スケーリングされ）れば、以下の２つの欠点が存在する。
【００１０】
１．アドレス可能なピクセルの数が最大２００万で固定されるため、大きな物体が印刷されるようになっている場合には、投影画像が伸張される。１メートル×２メートルのビルドサイズにおいて画像をスケーリングするために、各ピクセルが約１ｍｍ×１ｍｍを占めるように伸張されることになるが、これは、３Ｄ印刷物体分解能において受け入れることができるよりもかなり粗い。
【００１１】
２．大きなビルドサイズに関して投影画像がスケーリングされるときに硬化時間（重合が起こるために必要とされる露光時間）がかなり増大する。同じ光源（例えば単一電球）から放射される光は、より大きな表面積にわたって分配されなければならない。すなわち、ビルドサイズがスケールアップされるときには常に、単位時間当たりに所定量の感光性樹脂に入射する光子の総数が減少される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前述の欠点のうちの１つ以上を克服しようとする、或いは、少なくとも役立つ代わりの手段を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
幾つかの実施形態は、
放射線暴露時に重合可能である材料を収容するための容器と、
ビルド表面を有するビルドプラットフォームであって、ビルドプラットフォームが容器に対して移動できるように装着され或いは装着可能である、ビルドプラットフォームと、
個別にアドレス可能な放射線放射素子又は放射線透過素子のアレイを備えるプログラマブル放射線モジュールであって、アレイは、該アレイの素子の選択的な駆動によって所定のパターンを有する放射線を生み出すように構成可能である、プログラマブル放射線モジュールと、
を備え、
プログラマブル放射線モジュールは、ビルド表面に隣接する或いはビルド表面上の既に硬化された構造体に隣接する未硬化材料に放射線を拡大を伴わずに所定のパターンで照射するように位置決めされ或いは位置決め可能である、
付加製造装置に関する。
【００１４】
他の実施形態は、
放射線暴露時に重合可能である材料で容器を少なくとも部分的に満たすステップと、
個別にアドレス可能な放射線放射素子又は放射線透過素子のアレイを備えるプログラマブル放射線モジュールを用意するステップと、
ビルド表面を有するビルドプラットフォームを用意するステップと、
重合可能材料の未硬化層がビルド表面とプログラマブル放射線モジュールとの間に形成されるようにビルドプラットフォームを容器に対して位置決めするステップと、
プログラマブル放射線モジュールのアレイの素子を選択的に駆動させることによって、所定のパターンを有する放射線を拡大を伴わずに重合可能材料の未硬化層に照射して、未硬化層を所定のパターンで重合させるステップと、
を備える付加製造方法に関する。
【００１５】
プログラマブル放射線モジュールにより生み出されるパターン化された放射線は、容器内の重合可能材料の硬化を１層ずつ可能にし、したがって、走査型レーザを使用する従来技術の装置よりも速く且つスケーラブルな三次元構造体の製造をもたらす。特に、達成できる印刷速度は層厚及び分解能に依存しない。多くの他の３Ｄ印刷技術に固有の問題は、所望の分解能と所望の印刷速度との間をうまく両立させる必要性である。すなわち、ユーザがより細かい垂直分解能、例えば２倍薄い層を求める場合、印刷ジョブは２倍の時間を要する。これは、走査レーザが移動できる速度によって印刷速度が制限されるからである。本発明の実施形態において、２倍薄い層を形成することは、半分未満の長さの光のパルスを用いて各層を硬化させることができる（硬化されるべき重合可能材料が体積で半分しか存在しない）ことを意味する。したがって、物体のための全体の印刷ジョブ持続時間は層厚に依存しない。同じ原理は、放射線モジュールのアドレス可能なアレイの分解能（例えば、ドット／インチの単位で測定される）によってのみ制御されるＸ−Ｙ分解能に当てはまる。
【００１６】
走査型レーザシステムに対する更なる利点は、移動部分の減少である。走査レーザが存在しないため、ビルドテーブルが機械的に作動される唯一の構成要素であり、その結果、より低いコスト、及び、より大きな耐久性がもたらされる。
【００１７】
また、未硬化流体に放射線を拡大を伴わずに（すなわち、ほぼ１：１の倍率）照射することにより、ＤＬＰ投影に基づくシステムの特定の欠点を回避できる。特に、より大きな印刷サイズまで拡大するために、ＤＬＰプロジェクタは投影面積を増大させる必要があり、それにより、単位表面積当たりの照明強度が低下し、したがって、硬化時間が増大する。
【００１８】
幾つかの実施形態において、プログラマブル放射線モジュールは、個別にアドレス可能な放射線透過素子のアレイを含む液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備え、この場合、放射線透過素子はＬＣＤのピクセルである。ＬＣＤの使用は、ＬＣＤユニットがＤＬＰプロジェクタよりも安価な程度の規模であるため、特に有利である。
【００１９】
好ましくは、ＬＣＤがモノクロＬＣＤである。印刷用途においては、紫外（ＵＶ）範囲又は真紫（ＴＶ）範囲の光が最も有効である。これは、各光子が比較的大量のエネルギーを運ぶからである。これらの光子における波長は約３００−４５０ｎｍの範囲である。カラーＬＣＤにおけるサブピクセルフィルタ（Ｒ、Ｇ、及び、Ｂ）の全ては、そのような波長の光の大部分がサブピクセルフィルタを通過することを防止する。すなわち、通常のＬＣＤを通じて透過される有効光子の強度は最小である。このため、カラーフィルタを何ら有さないモノクロＬＣＤの使用はかなり短い硬化時間を与える（適切な波長のより多くの光子が透過される）ことが分かってきた。
【００２０】
ここで、添付図面を参照して、単なる非限定的な例として本発明の実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に係る付加製造装置の分解断面図を示す。
【図２】図１の装置の断面図を示し、装置のビルドプラットフォームを更に示す。
【図３】三次元物体の第１の層が重合されている、使用中の図１及び図２の装置を示す。
【図４】物体のその後の層が重合されている、使用中の図１及び図２の装置を示す。
【図５】図５Ａ、図５Ｂ、及び、図５Ｃは、完成したモデルが剥離によってビルドプラットフォームから分離される、幾つかの実施形態に係る付加製造装置を示し、図５Ｄ及び図５Ｅは、完成したモデルが剥離によってビルドプラットフォームから分離される、他の実施形態に係る付加製造装置を示す。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、完成したモデルが剪断によってビルドプラットフォームから分離される、更なる実施形態に係る付加製造装置を示す。図６Ｃ及び図６Ｄは、完成したモデルが剪断によってビルドプラットフォームから分離される、更なる実施形態に係る付加製造装置を示す。
【図７】実施形態に係る付加製造装置のための例示的な制御システムのブロック図である。
【図８】図７の制御システムのソフトウェアコンポーネントのブロック図である。
【図９】幾つかの実施形態に係る付加製造プロセスのフロー図である。
【図１０】他の実施形態に係る付加製造プロセスのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
特定の実施形態では、付加製造装置が放射線源（例えば４００〜７００ｎｍの波長を有する可視光を放射するストロボ光源など）を備え、該放射線源上に液晶ディスプレイ、例えば拡散アセンブリが装着され、拡散アセンブリは、拡散特性を有する１つ以上のシートと、それに続く互いに直角を成す２つの偏光パネルとを備え、偏光パネルは液晶の層を間に挟んでいる。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アセンブリは、ガラスパネル又は透明プラスチックパネルと、透明シリコーン或いは他の硬化抑制材料又は低摩擦材料の層とによって覆われてもよい。
【００２３】
前記構成は、層全体が単一パルスのストロボ光で露光されるため、走査型レーザシステムを超える印刷速度を達成できる。これに対し、走査型レーザは、硬化されるようになっている経路全体を走査しなければならない。ここに記載される実施形態において、層ごとの印刷速度は、各層で硬化されるべき特徴の数（又は表面積）と無関係である。走査型レーザとは異なり、ここに記載される実施形態では、完全固体層全体を硬化させるために等しく長いパルスの光を要する。これは、そのような光がその領域内で小さい形状を硬化するからである。現在では、ＬＣＤパネルを非常に大きいサイズまで（長さ寸法及び幅寸法がメートル程度まで）及び益々高い分解能（１６００万ピクセルを超える）まで製造でき、したがって、少なくとも幾つかの実施形態の層ごとの印刷技術は、ＤＭＤベースのシステムよりもより良く拡張可能であるとともに、細かい分解能で更に大きな物体を印刷できる。
【００２４】
ここで、図１を参照すると、本発明の幾つかの実施形態に係る付加製造装置１００の概略分解図が示される。付加製造装置１００は、重合可能な材料４０を収容するための容器１を備える。容器１は、容器１の透明な下壁１１と、側壁１０２と、透明な下壁１１と側壁１０２との間のシール２とを有する。シールは、容器をシールするためにその場で硬化されるエポキシなどの材料から形成されてもよいが、ゴム（例えば、ニトリル又はバイトン）Ｏリング、又は、ガスケットなどの固体シールであってもよい。好ましくは、容器１は、長方形又は正方形の内部領域を画定する４つの側壁を有するが、無論、単一の円筒状の側壁又は他の形態を有してもよい。
【００２５】
装置１００は、構造的な強度を容器１に与える硬質透明部材３を更に備えてもよいが、これは、下壁１１が十分に頑丈である場合には省かれてもよい。硬質透明部材３の下方では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５が第１の偏光子パネル４と第２の偏光子パネル６との間に挟まれる。第１の偏光子パネル４の偏光方向は、第２の偏光子パネル６の偏光方向に対して垂直である。第２の偏光子パネル６の下方には、光源８からの光を拡散する、平行にする、反射する、又は、屈折させることができる様々な光学部品を備えてもよい光学アセンブリ７が設けられてもよい。一般に、光学アセンブリ７は拡散素子及び視準素子を含む。
【００２６】
ＬＣＤ５、偏光子４，６、及び、光源８、並びに、光学アセンブリ７は、プログラマブル放射線モジュール１０（図２）の一部を形成し、プログラマブル放射線モジュール１０は、容器１の透明な下壁１１に取り付けられるとともに、容器１内の樹脂の層を所望のパターンをもって硬化するためにパターン化された放射線ビームを生み出すように構成され得る。ＬＣＤ５のピクセルは、ＬＣＤ５に結合される装置１００の（図７に示されるような）制御システムによってＯＮ又はＯＦＦに切り換えられてもよい個別にアドレス可能な素子を構成する。ピクセルが駆動される（ＯＮに切り換えられる）と、ピクセルは、該ピクセルを通じて光を透過させることができるようにし、一方、ピクセルが駆動していない（ＯＦＦに切り換えられる）ときには、ピクセルは光を遮断する。したがって、ＬＣＤ５のピクセルは、放射線の所望のパターンを生み出すために制御システムによってプログラミングされ得る個別にアドレス可能な光透過器であり、この場合、駆動しないピクセルはマスキング素子として作用する。
【００２７】
ＬＣＤ５はモノクロＬＣＤであることが好ましい。カラーＬＣＤでは、各ピクセルが３つ或いは４つの個別にアドレス可能なサブピクセルから形成され、各サブピクセルは、狭い波長帯域の光がサブピクセルを通過できるようにするカラーフィルタを有する。カラーＬＣＤにおける全整色性の白色バックライトは４００〜７００ｎｍの全ての波長を放射し、また、色は、この白色光が赤色、緑色、及び、青色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）フィルタ処理されたサブピクセルを選択的に通過できるようにすることによって形成される。印刷用途においては、紫外（ＵＶ）範囲又は真紫（ＴＶ）範囲の光が最も有効である。これは、各光子が比較的大量のエネルギーを運ぶからである。これらの光子における波長は約３００〜４５０ｎｍの範囲である。カラーＬＣＤにおけるサブピクセルフィルタ（Ｒ、Ｇ、及び、Ｂ）の全ては、そのような波長の光がサブピクセルフィルタを通過することを防止する。すなわち、通常のＬＣＤを通じて透過される有効光子の強度は最小である。このため、カラーフィルタを何ら有さないモノクロＬＣＤの使用はかなり短い硬化時間を与える（より多くの光子が透過される）ことが分かってきた。
【００２８】
幾つかの実施形態において、放射線モジュールは、ＬＥＤディスプレイ又はＯＬＥＤディスプレイなどの所定の配列を成す個別にアドレス可能な発光体のパネルを備えてもよい。ＬＣＤ５と同様な態様で、パネルは、放射線の所望のパターンを生み出すべく、選択された発光体が任意の所定の時間に駆動しているようにコントローラによってプログラミングされてもよい。これらの実施形態において、放射線モジュール自体の個別にアドレス可能な素子は、別個の放射線源のためのマスクとして作用するのではなく、所望の硬化パターンの放射線を放射する。ＬＥＤ及び有機ＬＥＤは、原理的には、重合可能な流体の特定の硬化要件に適合するべく任意の特定の波長の光（可視光、ＵＶ、ＩＲ）を放射するように設計され得る。これらの実施形態では、付加製造装置を更にコンパクトにすることができる。これは、ディスプレイパネル自体が光源であるときには「バックライト」それ自体が必要とされず、また、別個の光源とＬＣＤとの間の光学アセンブリの必要性も排除されるからである。
【００２９】
図１に示される形態では、放射線モジュール１０が容器１の下壁１１及び側壁１０２に取り付けられる。しかしながら、別の実施形態では、放射線モジュール１０が容器１内に位置されてもよく或いは容器１と一体であってもよい。例えば、側壁１０２及び下壁１１は、容器１を形成するべく互いに溶接されるアルミニウムプレートであってもよく（無論、この場合には、下壁１１が透明ではない）、また、その後、放射線モジュール１０が容器１の内側に配置されてもよい。例えば、放射線モジュール１０内への重合可能材料の漏れを防止するために、透明なシール層が放射線モジュール１０上にわたって配置されてもよい。
【００３０】
ＬＣＤ５のピクセルのアレイは、透明な下壁１１よりも上側の体積のほぼ全体が印刷可能な体積となるように、透明な下壁１１の表面積のほぼ全体を覆うべく寸法付けられてもよい。別の実施形態において、ピクセルアレイは、透明な下壁１１の表面積よりも小さい表面積を覆ってもよい。例えば、ピクセルアレイは、ビルドプラットフォーム９のビルド表面９２の表面積に等しいか或いは該表面積よりも僅かに大きい表面積を有し、それにより、ビルド表面９２の外周がピクセルアレイの外周の内側に嵌合するようになっていてもよい。
【００３１】
ここで、図２を参照すると、付加製造装置１００が多層物体を形成できるようにする機械的なアセンブリが更に詳しく示される。図２に示されるように、装置１００は、ビルド表面９２を有するビルドプラットフォーム９を備える。ビルド表面９２は容器１の下壁１１の方を向く。ビルドプラットフォーム９は、下壁１１及び放射線モジュール１０よりも上側において容器１の内側で吊り下げられる。
【００３２】
ビルドプラットフォーム９は、機械的アセンブリ２０を用いて、下壁１１よりも上側で容器１に対して垂直に上下動できる或いは上下動させられ、機械的アセンブリ２０は、ボールスクリュー、リードスクリュー、ベルト駆動機構、チェーン・スプロケット機構、又は、これらの組み合わせ、及び、精密ステッピングモータ２１を備えてもよい。好ましい実施形態では、移動機構がねじ込みロッド・ステッピングモータ２１を備え、このねじ込みロッド・ステッピングモータ２１は、装置１００の制御システム２００のマイクロコントローラ２７０（図７）によって駆動されるとともに、ビルドプラットフォーム９の垂直位置で５μｍの精度を与えることができる。組み合わされた機械的アセンブリ２０及びステッピングモータ２１は、側壁１０２に支持されるフレーム２２に固定され或いは接続される。フレーム２２は、剛体支持をもたらすとともに、ビルドプラットフォーム９の垂直位置のための基準点を与える。より高い精度（最大で約１μｍ）は、リードスクリュー又はベルトのピッチ及びステッピングモータの分解能（全回転当たりのステップ）の適切な選択によって達成されてもよい。
【００３３】
図３及び図４は、三次元物体４２のための例示的なビルドプロセスを示す。図３において、容器１は、重合可能樹脂などの重合可能材料４０で部分的に満たされる。次に、機械的アセンブリ２０を作動させ、ビルドプラットフォームの下面９２と容器１の透明な下壁１１との間に重合可能材料の薄層３０を形成するためにステッピングモータ２１を使用してビルドプラットフォームが容器１内で上方へ移動される。層３０は、ｚ軸に沿う所望の分解能にしたがって選択される厚さを有する。未硬化材料の層３０が形成された時点で、放射線モジュール１０は、重合可能材料の薄層３０の所望の領域を所定のパターンで選択的に重合させるために、（前述したように）容器１の透明な下壁１１を通じて放射線を所定のパターンで層３０に照射する。
【００３４】
透明な下壁１１は、重合された材料が下壁に付着しないように、硬化抑制コーティング又は固着防止コーティングを有してもよい。特に、コーティングは、透明な下壁１１と重合材料との間の摩擦及び／又は密着性がビルド表面９２と重合材料との間の摩擦及び／又は密着性よりも低くなるように選択され得る。したがって、ステッピングモータ２１が物体４２の次の層の硬化のためにアセンブリ２０を作動させてビルドプラットフォーム９を上方へ移動させるとき、重合された材料は、下壁１１に対する密着性に起因して自由に引かれるのではなくビルドプラットフォーム９と共に移動する傾向がある。
【００３５】
幾つかの実施形態では、シリコーンシートが透明な下壁１１上に設けられてもよい。印刷された物体４２の硬化部はビルドプラットフォームに付着する傾向がある（ビルドプラットフォームは、好ましくは、アルミニウム、アクリル、ポリカーボネート、又は、硬化された材料が良好に付着する他のプラスチックから形成されるため）が、材料はシリコーンシートに付着しない。シリコーンシートは、それが透明であり且つ消耗しないため、好ましい。固着防止コーティングは可能な限り薄くされることが好ましい。これは、ＬＣＤ（マスク）と硬化されるべき材料（樹脂／高分子／接着剤）との間のより薄い層により、ＬＣＤから透過される光が樹脂／高分子／接着剤に到達する前にその光の発散が殆ど無く、したがって、ＬＣＤ（マスク）分解能により近い物理的印刷分解能がもたらされるからである。
【００３６】
他の実施形態では、ミシガン州のケムトレンドＬＰのＣＨＥＭＬＥＡＳＥ（登録商標）などの離型剤を含む液体コーティング、或いは、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、又は、ラテックスなどの固体シート又はコーティングを使用できる。ただし、材料が、硬化開始剤として使用されている光の波長を透過するとともに、液晶ディスプレイ分解能と物理的印刷分解能との間の実質的な分解能損失を防止するべく十分に薄くされ得る場合に限る。ＦＥＰは、それが大部分の硬化波長でＰＴＦＥよりも透明となる傾向があるため、特に好ましい。
【００３７】
コーティングが使用される場合には、放射線モジュール１０のピクセルにより生み出されるビームの発散を最小限に抑えることが選択されるべきである。これは、ビームがコーティングを通じて屈折を受けるからである。特に、硬化されるようになっている重合可能材料の層にビームが到達するポイントで、ビームは、ピクセル表面積の４倍未満である面積を覆うはずである（例えば、５０×５０ミクロンのサイズのピクセルを有するＬＥＤに関して、そのピクセルを通過する光は、それが層に到達するときに１００×１００ミクロンより大きくないはずである）。ビームが更に大きい場合、該ビームは、隣接するピクセルがもはや分解できないように、その隣接するピクセルにより生み出されるビームと２５ミクロンを超えて、すなわち、隣接するピクセルへと半分を超えて入り込んで重なり合う。好ましくは、コーティングは、ＬＣＤピクセル表面積の１．２倍よりも大きくない表面積を有するピクセルビームを硬化層でもたらす。これは、コーティングを非常に薄くするとともに、ＬＣＤピクセルを通過して進むビームが殆ど発散しないように光がＬＣＤを通過する前に光を平行にすることによって達成され得る。例えば、ＰＴＦＥ又はＦＥＰシートがコーティングとして使用される場合、シートは約７０μｍの厚さを有してもよい。５０μｍを下回る厚さが使用されてもよい。一般に、ピクセル間距離（ＬＣＤの分解能）以下のコーティング厚が望ましい。
【００３８】
図３に関して前述したように層の重合が完了した後、ビルドプラットフォーム９がフレーム２２上の基準点に対して僅かな量（所望の層厚に等しい）だけ上方へ引き上げられるように機械的アセンブリ２０が精密ステッピングモータ２１によって作動され、それにより、最後の重合層と容器の透明な下壁１１の上面との間に空隙が形成される。空隙は、重力下で空隙に流れ込む周囲の重合可能材料によって急速に満たされ、それにより、そのような材料の新たな薄層が、最後の重合層の下面と容器１の透明な下壁１１の上面との間に存在するようになる。図４に示されるように、重合可能材料のこの新たな層は、ＬＣＤ５のアクティブ領域３２（すなわち、その領域内のピクセルが駆動しているためにマスクされない領域）により規定される放射線のパターンを使用して所望の領域を選択的に重合させるために、放射線モジュール１０によって下から照射される。樹脂４０が消費されるので、新しい樹脂が容器１を補充するために加えられる。その後のそれぞれの層ごとにこのプロセスを繰り返して、所望の領域３２が任意の形状又は数の形状を有することができるようにすることにより、この付加製造装置は、容器１の境界内及び機械的アセンブリ２０により許容されるビルドプラットフォーム９の動作範囲内に任意の形状、寸法、又は、複雑さを有する三次元物体を生み出すことができる。
【００３９】
幾つかの実施形態において、装置１００は、ビルド表面がビルドプラットフォーム９の下面ではなく上面にあるように構成されてもよい。これらの実施形態では、プログラマブル放射線モジュール１０が容器１の上部に位置される。ビルドプロセス中、ビルドプラットフォーム９は、容器１内の流体レベルの上端にあるビルド表面から始まって、未硬化材料の薄層を形成するべく容器１内で降下し、未硬化材料は、その後、前述したように所望のパターンで放射線モジュール１０により硬化される。ビルドプラットフォーム９は所望の層厚ずつ容器１内で漸進的に降下し、この場合、各層はそれぞれの所望の層パターンを伴って硬化される。これらの代わりの実施形態の装置は、使用時に容器１が少なくとも最終的な物体４２の高さに至るまで重合可能材料で満たされる必要があることを除き、構成が図１〜図４に示される装置１００に非常に類似している。これらの構成ではビルド表面が容器１の上端面及び放射線モジュール１０から離間され得るため、固着防止コーティングが上端面に必要とされなくてもよい。
【００４０】
前述した図１〜図４の装置１００では、層が硬化されるときに硬化された層を透明な下壁１１から分離して次の層の硬化を可能にするべくビルドプラットフォーム９を簡単に上方に移動させることができように、透明な下壁１１が硬化抑制コーティング又は固着防止コーティングを有してもよい。固着防止層が設けられない場合には、図５Ａ〜図５Ｅ及び図６Ａ〜図６Ｅに示されるように、ごく最近硬化された層を容器又は放射線モジュールから分離するための別の機構が使用されてもよい。
【００４１】
図５Ａにおいて、付加製造装置５００は、重合可能流体５１を収容する盥５０の形態を成す容器を備える。下側ビルド表面７１を有するビルドプラットフォーム７０が盥５０の内側に浸漬される。ビルドプラットフォーム７０は、機械的アセンブリ２０及びステッピングモータ２１が盥５０とは別個の支持フレームに装着されてもよいこと除き、前述した機構に類似する機構によって盥５０に対して垂直に移動できる。重合可能流体５１の薄層が、流体５１の重合（硬化）を開始するのに適した波長のパターン化された光を放射できるプログラマブル放射線モジュール６０の接触面とビルド表面７１との間に形成される。放射線モジュール６０は、例えば前述の放射線モジュール１０とほぼ同じであってもよい。
【００４２】
盥５０は、ポイント５３の周りで回動できる。印刷された物体５２の一部を形成するために流体５１の層が硬化された後、最近硬化された層を放射線モジュール６０の面から「剥離する」ために、図５Ｂに示されるように、盥５０がポイント５３の周りで回動する。放射線モジュール６０が盥５０とは別個であって、盥５０が（前述したような）透明な下壁を有する場合、盥５０の回動動作は、最近硬化された層を盥の透明な内部底面から剥離するように作用する。幾つかの実施形態では、盥５０が回動できるのではなく、ビルドプラットフォーム７０がその支持部の周りで回動できてもよい。
【００４３】
図５Ｃに示されるように、装置５００を使用して所定の物体５２を印刷するために必要とされる重合可能流体５１の量は比較的少ない。これは、放射線モジュール６０が盥の下方に装着されて上方へ向けて照射するときに硬化プロセスが常に盥５０の底部で行なわれるからである。重合可能流体５１が印刷工程中に消費されるにつれて、更なる流体が、例えば該流体を容器５０内へと送出することによって容器５０に加えられてもよい。更なる流体が必要とされる装置５００の制御システム２００（図７）へフィードバック信号を供給するためにレベルセンサ（図示せず）が使用されてもよく、また、その後、所望の量の流体を容器５０内へ送出するために、制御システム２００がマイクロコントローラ２７０を介してポンプを作動させてもよい。
【００４４】
図５Ｄの構成において、別の付加製造装置は、重合可能流体５１を収容する盥５０を備え、重合可能流体５１の薄層が最後に重合された層と放射線モジュール６０の接触面との間に形成され、放射線モジュール６０は、重合可能流体５１中に部分的に浸漬されるとともに、薄い重合可能流体層に上側から放射線を照射する。流体の所定の層が重合された後、放射線モジュール６０は、最後に重合された層を放射線モジュールの接触面から「剥離する」ためにポイント５４の周りで回動してもよい。図５Ａ〜図５Ｃの構成に関しては、盥５０が回動できるのではなく、ビルドプラットフォーム７０がその支持部の周りで回動できてもよい。
【００４５】
図５Ｄ及び図５Ｅの構成では、印刷された物体５２の重量が放射線モジュール６０の接触面からの最後に硬化された層の分離（剥離）を（妨げるのではなく）助けるように、印刷された物体がビルドプラットフォーム７０のビルド表面７１上に位置される。
【００４６】
ここで、図６Ａ〜図６Ｃを参照すると、図５Ａ〜図５Ｃの盥５０と比べて幅が増大された盥５０を有する付加製造装置６００の更なる例が示される。盥５０は第１の領域６０２を有し、この第１の領域の下方には、流体５１の薄層を連続的に重合させて物体５２を形成するために放射線アセンブリ６０が位置される。また、盥５０は、第１の領域６０２よりも大きい深さを有する第２の領域６０２も有する。
【００４７】
装置６００は、垂直及び水平の両方で移動できるビルドプラットフォーム７０を備える。第１の領域６０２で下からの照射により流体５１の１つの層が重合された後、ビルドプラットフォーム７０は、第１の領域６０２よりも大きい深さを有する盥５０の領域６０４へと横方向で移動される。或いは、ビルドプラットフォーム７０は、領域６０４がビルドプラットフォーム７０の真下に位置されるまで盥５０及び放射線モジュール６０が（例えば、盥５０と放射線モジュールとが結合される並進ステージ上で）横方向に移動する間にわたって静止したままであってもよい。この機構は、最近重合された層と放射線モジュール６０の接触面との間の密着力が主に垂直方向の力である、すなわち、印刷された物体５２を盥５０の深い方の領域６０４へと横方向にスライドさせて接触面から離すことによって非常に僅かな摩擦しか受けないという事実を使用する。
【００４８】
プラットフォーム７０及び印刷された物体５２が深い方の端部６０４に到達した時点で、垂直方向の密着力はもはや存在せず、ビルドプラットフォーム７０は所望の距離だけ上方へ移動できる。この後、プラットフォームは、盥の浅い方の領域６０２へ（横方向で）戻って、最後に重合された層と放射線モジュール６０の接触面との間に重合可能流体の薄層を再び形成し、この新たな層を重合できるようにしてもよい。
【００４９】
図６Ｃに示されるように、所定の物体５２を印刷するために必要とされる重合可能流体５１の量は比較的少ない。これは、放射線モジュール６０が盥の下方に装着されて上方へ向けて照射するときに硬化プロセスが常に盥５０の底部で行なわれるからである。したがって、盥５０の高さよりもかなり大きい高さの物体５２を印刷できる。前述したように装置６００の制御システム２００のレベルセンサを使用するフィードバック制御下で、更なる流体５１がポンプによって容器５０内へ送出されてもよい。
【００５０】
ここで図６Ｄ及び図６Ｅを参照すると、付加製造装置６５０の更なる他の実施形態において、重合可能流体５１を収容する盥５０は、第１の領域６５２と、第１の領域６５２の隣に配置されて第１の領域６５２よりも浅い第２の領域６５４とを有する。装置６５０は、垂直移動できるビルドプラットフォーム７０と、横方向（スライド）移動できる放射線モジュール６０とを備える。放射線モジュール６０は、ビルドプラットフォーム７０の上側ビルド表面７１上に物体５２を１層ずつ形成するために第１の領域６５２で重合可能流体５１に放射線を上から照射する。重合可能流体５１の薄層が前回の重合された層と放射線モジュール６０の接触面との間に形成される。この層がこれに対する上からの照射により硬化された後、放射線モジュール６０は、浅い方の領域６５４へ横方向に移動してもよく（図６Ｅ）、その後、所望の層厚に対応する所望の距離だけビルドプラットフォーム７０が盥５０内へと下方に移動してもよい。放射線モジュール６０がその当初の位置６５２へスライドして戻ると、重合されない流体の新たな層が放射線モジュールの底部接触面と最後に重合された層の上端との間に形成される。
【００５１】
放射線モジュール１０又は放射線モジュール６０の放射線源は、重合可能材料４０又は５１を硬化させるのに適した、例えば可視光、ＵＶ光、又は、赤外光、或いは、Ｘ線等の他の化学放射線などの任意の放射線源であってもよい。放射線源は、任意の適した寸法を成していてもよく、また、放射線を平行にするか、或いは例えば少なくともＬＣＤパネル５の領域に方向付けるための任意の数の光学部品を有してもよい。放射線源は移動できてもよく或いは固定されてもよい。
【００５２】
特定の実施形態では、放射線源が可視光（４００〜７００ｎｍ）源であってもよい。幾つかの実施形態は、白色ＬＥＤストロボランプを放射線源として備える。これは、これらのランプが４６０ｎｍ及び５５０ｎｍでピーク強度を有するからである。この理由は、白色光自体を形成できず、代わりに、ＬＥＤが青色光（４６０ｎｍ）を生成するとともに、リン内部コーティングがこれを部分的に吸収して緑（５５０ｎｍ）を放射し、それにより、組み合わされた放射が人の眼に白色光のように見えるためである。この光源は可視光重合可能材料に適している。他の実施形態では、放射線源が３００〜４５０ｎｍの範囲内で放射してもよい。
【００５３】
幾つかの実施形態では、ＵＶ光が放射線源として使用されてもよい。好適には、ＵＶ光子は可視光光子よりも高いエネルギーを伴い、また、ＵＶ光で硬化する多くの高分子が利用できる。ＵＶ光が放射線源として使用される場合には、ＬＣＤ以外の動的マスクジェネレータを使用することが必要な場合がある。これは、液晶が紫外光に晒されるときに劣化する場合があるからである。代わりの動的マスクジェネレータは、電気湿潤式ディスプレイ、透過型電気泳動ディスプレイ、及び、物理的マスクを連続的に生成するためのプリンタ（例えば、連続（リボン）レーザ印刷又は透過性のインクジェット印刷）を備えてもよい。
【００５４】
前述の付加製造装置の制御システム２００の一例が図７に示される。制御システム２００は、全てがバス２１６によって相互に接続される、不揮発性記憶装置（ハードディスク又は固体ディスクなど）２０４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０６、少なくとも１つのプロセッサ２０８、及び、外部インタフェース２１０，２１２，２１４，２１８を含む標準的なコンピュータコンポーネントを備えるコンピュータシステム２０１を含んでもよい。外部インタフェースは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェース２１０と、システム２０１をインターネットなどの通信ネットワーク２２０に接続するネットワークインタフェースコネクタ（ＮＩＣ）２１２とを含み、ユーザが装置１００と情報をやりとりできるようにするべくユーザコンピュータシステム２４０が通信ネットワーク２２０を介して制御システム２００と通信してもよい。ユーザコンピュータシステム２４０は、インテルＩＡ−３２に基づくコンピュータシステムなどの標準的なデスクトップ又はラップトップコンピュータシステム、又は、スマートフォン若しくはタブレットコンピュータなどのモバイルコンピュータ装置であってもよい。制御システム１００は、ＮＩＣ２１２を介して、又は、ＵＳＢインタフェース２１０のうちの１つに接続される記憶装置から入力データを受けることができ、或いは、セキュアデジタル（ＳＤ）インタフェース（図示せず）などの別のインタフェースへ入力データを受けることができる。
【００５５】
幾つかの実施形態において、ユーザは、ディスプレイ、キーボード、及び、マウス、或いは、インタフェース２１０のうちの１つを介して接続される他の入力／出力装置、及び、更なるディスプレイアダプタ（図示せず）を用いてコンピュータシステム２０１と直接に情報をやりとりしてもよい。別の実施形態において、コンピュータシステムは、例えばディスプレイアダプタ（図示せず）によってバス２１６に接続されるタッチスクリーン入力／出力装置を備えてもよい。これらの実施形態では、ユーザコンピュータシステム２４０が不要な場合がある。３Ｄモデルファイルがネットワーク接続２２０によって或いは外部インタフェース２１０を介して接続されるＳＤカード又はＵＳＢ記憶装置によってコンピュータシステム２０１に取り込まれてもよく、また、このとき、ユーザは、コンピュータシステム２０１の例えばタッチスクリーンインタフェースを介して付加製造装置でスライスプロセスを直接に制御できる。
【００５６】
また、システム２０１は、ＬＣＤ５と通信するために使用されるディスプレイアダプタ２１４も含む。ディスプレイアダプタ２１４は、例えば、高精細度マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ）、ビデオグラフィックアレイ（ＶＧＡ）、又は、デジタルビジュアルインタフェース（ＤＶＩ）であってもよい。
【００５７】
記憶媒体２０４には、リナックス又はマイクロソフトウインドウズなどのオペレーティングシステム２２４を含むいくつかの標準的なソフトウェアモジュールと、少なくとも１つのプロセッサ２０８に様々な作業を行なわせるための命令を備える１つ以上のモジュール２０２とが記憶されてもよく、様々な作業としては、ＵＳＢインタフェース２１０及び／又はネットワークインタフェース２１２を介して（形成されるべき物体を表わす）３Ｄモデルに関連する入力データを受けること、入力データを処理して一連の層パターンを生成すること、及び、ディスプレイアダプタ２１４を介して層パターンをＬＣＤ５へ連続的に（或いは、別のタイプの動的マスクジェネレータ又はＬＥＤディスプレイ若しくはＯＬＥＤディスプレイへ交互に）送信するとともに、付加製造装置の機械部品、電気部品／光学部品を作動させるべくマイクロコントローラ２７０へ信号を送ることが挙げられる。幾つかの実施形態において、３Ｄモデルデータは、ＳＴＬ、ＳＴＥＰ、又は、別の３Ｄベクトルファイルフォーマットの状態で与えられて、モジュール２０２による処理のために記憶媒体２０４に記憶されてもよい。他の実施形態において、入力３Ｄモデルデータは、通信ネットワーク２２０を介してユーザコンピュータシステム２４０又は他の場所から１層ずつ受けられて、モジュール２０２による処理のためにＲＡＭ２０６又は記憶媒体２０４に記憶されてもよい。
【００５８】
システム２０１により実行されるプロセスは、図７に示されるようにコンピュータシステム２０１と関連付けられる記憶媒体２０４に記憶される１つ以上のソフトウェアモジュール又はコンポーネント２０２のプログラミング命令の形態で実施される。しかしながら、もう一つの方法として、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの１つ以上の専用のハードウェアコンポーネントの形態で、及び／又は、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などの構成可能ハードウェアコンポーネントのためのコンフィギュレーションデータの形態でプロセスを部分的に或いは全体的に実施できることは明らかである。
【００５９】
図８に示される１つの例において、ソフトウェアコンポーネント２０２は、制御システム２００の制御下にある付加製造プロセスの全体の流れを調整するマスター制御コンポーネント２８０を備える。マスター制御コンポーネント２８０は、マイクロコントローラ２７０を介してポンプ及びモータなどの付加製造装置の機械部品を駆動させるための制御信号を生成する機械的作動コンポーネント２８６と通信する。また、マスター制御コンポーネント２８０は、（マイクロコントローラ２７０を介して）放射線アセンブリ１０又は６０の放射線源をＯＮ又はＯＦＦするとともに照射の持続時間及び強度を制御するための制御信号を生成する光学的制御コンポーネント２８８とも通信する。
【００６０】
マスター制御コンポーネント２８０は、３Ｄモデルデータなどのユーザ入力データ、並びに、ビルド表面に対する物体の位置及び方向、同じバッチ印刷内の複数の物体の配置、及び、所望の印刷層厚（幾つのスライスを生成する必要があるのかを決定する等）などのビルドパラメータを受け入れてもよい。その後、入力データをモデル処理コンポーネント２８２へ送ることができ、モデル処理コンポーネント２８２は、例えば記憶媒体２０４に記憶され得る一連の二次元画像ファイルを生成するためにビルドパラメータにしたがって３Ｄモデルデータを「スライスする」。モデル処理コンポーネントは、ＧｎｅｘＬａｂ、ＥｎｖｉｓｉｏｎＬａｂｓ  Ｃｒｅａｔｉｏｎ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、Ｓｌｉｃ３ｒ、又は、ＦｒｅｅＳｔｅｅｌなどの任意の既知のスライスソフトウェアモジュールを備えてもよい。スライス作業がモデル処理コンポーネント２８２によって行われた時点で、出力スライスがマスター制御コンポーネント２８０によりディスプレイ制御コンポーネント２８４へ送られ、ディスプレイ制御コンポーネント２８４は、ディスプレイ制御コンポーネント２８４により送信される画像スライスに対応するパターンにしたがってピクセルアレイ２５６の個々のピクセルをＯＮ又はＯＦＦするべく制御信号をＬＣＤ５へ送るように構成される。
【００６１】
印刷工程中、スライス（画像ファイル）は、ディスプレイ制御コンポーネント２８４によって（ディスプレイアダプタ２１４を介して）ＬＣＤ５のスカラーボード２５２へ送信される。スカラーボードは、ディスプレイと接続する標準的な幅広く使用される方法である。一般に、スカラーボードは、市販のＬＣＤモニタ又はテレビの内側にエレクトロニクスアセンブリの一部として埋め込まれる。スカラーボード２５２は、画像ファイル又はビデオファイルをデジタル信号（ＨＤＭＩ又はＤＶＩ）又はアナログ信号（ＶＧＡ）からＬＣＤ５の内部制御基板２５４により解釈できる低電圧差分信号（ＬＶＤＳ）へと変換する。内部制御基板２５４は、ディスプレイ制御コンポーネント２８４から受けられる入力画像にしたがってピクセルアレイ２５６のピクセルをＯＮ又はＯＦＦに切り換える。
【００６２】
印刷中、コンピュータシステム２０１は、ＵＳＢ又はシリアルインタフェース（例えばＲＳ−２３２インタフェースなど）を介して、付加製造装置の全ての他のアクチュエータを駆動させることができるマイクロコントローラ２７０とも接続する。例えば、マイクロコントローラ２７０は、ステッピングモータ２１、放射線モジュール１０又は６０の光源、更なる重合可能媒体４０又は５１を容器１又は５０内へ送出するための１つ以上のポンプ（図示せず）、容器５０及び／又はビルドプラットフォーム７０及び／又は放射線モジュール６０の駆動動作のための直線動作又は回転動作アクチュエータ等を駆動させてもよい。また、マイクロコントローラ２７０は、容器内の重合可能材料のためのレベルセンサ、ビルドプラットフォーム高さセンサ、容器５０及び／又はビルドプラットフォーム７０及び／又は放射線モジュール６０のための横方向スライド移動エンドストップセンサ、垂直エンドストップセンサ、温度センサ、支持体２２のためのハッチクローズドセンサなどの様々なセンサからの入力を読み取ってもよい。
【００６３】
各層（スライス画像ファイル）が、ディスプレイ制御コンポーネント２８４からスカラーボード２５２へ送られ、したがって、所要の硬化時間（ビルドパラメータのうちの１つとして与えられてもよく、及び／又は、光源の強度及び発光スペクトルと重合可能媒体の性質とにしたがって決定されてもよい）にわたってディスプレイ５上に投影された後、マスター制御コンポーネント２８０は、適切なタイミング及び順序付けをもって信号をマイクロコントローラ２７０へ送るように機械的作動コンポーネント２８６及び光学的制御コンポーネント２８８に指示してもよく、マイクロコントローラ２７０は、それらの信号を解釈して、様々なモータ、ポンプ、及び、光源を所望の順序で駆動させることができる。
【００６４】
図５Ａ〜図５Ｃの付加製造装置５００又は図５Ｄ及び図５Ｅの付加製造装置５５０を使用して実施できる例示的な付加製造方法が図９に描かれる。ステップ８１０において、機械的作動コンポーネント２８６は、ビルドプラットフォーム７０をその開始位置へ移動させるために信号をマイクロコントローラ２７０へ送る。必要に応じて、ステップ８２０において、放射線アセンブリ６０は、重合可能材料の薄層がビルドプラットフォーム７０のビルド表面と放射線アセンブリ６０との間に形成されるように（この場合も先と同様に機械的作動コンポーネント２８６を介して）開始位置へ移動される。
【００６５】
ステップ８３０では、光学的コンポーネント２８８によって放射線アセンブリ６０の放射線源がＯＮに切り換えられ、また、前述したようにディスプレイ制御コンポーネント２８４により、形成されるべき物体の第１の画像スライスに対応する所望のパターンにしたがってＬＣＤ５のピクセルアレイ２５６が制御される。放射線アセンブリ６０がＬＥＤピクセルアレイを備える実施形態では、ディスプレイ制御コンポーネント２８４が所望のパターンをＬＥＤピクセルから直接に簡単に投影できるため、放射線源を別個にＯＮに切り換える必要がない。パターン化された放射線の結果として、重合可能材料の薄層は、放射線に晒される領域で重合する（ステップ８４０）。
【００６６】
薄層が所望の態様で硬化された時点で、ディスプレイ制御コンポーネント２８４及び／又は光学的コンポーネント２８８によってピクセルアレイ２５６及び／又は放射線源がＯＦＦに切り換えられる（ステップ８５０）。次に、ステップ８６０では、硬化された層を容器５０の表面又は放射線アセンブリ６０の表面における接触面から解放するために、放射線アセンブリ６０及び／又は容器５０がヒンジ５３の周りでビルドプラットフォーム７０に対して回動してもよい（或いは逆もまた同様）。
【００６７】
物体の次の層を重合するように装置５００又は５５０を位置決めするため、ステップ８７０において、機械的作動コンポーネント２８６は、所望の層厚に等しい量だけビルドプラットフォーム７０を放射線アセンブリ６０に対して垂直に移動させるべく、マイクロコントローラ２７０を介して制御信号をビルドプラットフォーム７０のアクチュエータ又は放射線アセンブリ６０のアクチュエータへ送る。これにより、重合可能材料の新たな薄層は、既に硬化された層と放射線アセンブリ６０との間に残された空隙を満たす。ステップ８２０〜８８０は、形成されるべき物体のそれぞれの層ごとに繰り返される。最後に、ステップ８９０において、機械的作動コンポーネント２８６は、ユーザが仕上がった物体をビルド表面から容易に取り外しできる位置へビルドプラットフォーム７０を移動させるために、信号をビルドプラットフォーム７０のアクチュエータへ送ってもよい。
【００６８】
例えば図６Ａ〜図６Ｃの付加製造装置６００又は図６Ｄ及び図６Ｅの付加製造装置６５０によって実施できる付加製造方法の別の実施形態が図１０に示される。
【００６９】
方法９００は、多くの点で方法８００に類似している。ステップ９１０において、機械的作動コンポーネント２８６は、ビルドプラットフォーム７０をその開始位置へ移動させるために信号をマイクロコントローラ２７０へ送る。必要に応じて、ステップ９２０において、放射線アセンブリ６０は、重合可能材料の薄層がビルドプラットフォーム７０のビルド表面と放射線アセンブリ６０との間に形成されるように（この場合も先と同様に機械的作動コンポーネント２８６を介して）開始位置へ移動される。
【００７０】
ステップ９３０では、光学的コンポーネント２８８によって放射線アセンブリ６０の放射線源がＯＮに切り換えられ、また、前述したようにディスプレイ制御コンポーネント２８４により、形成されるべき物体の第１の画像スライスに対応する所望のパターンにしたがってＬＣＤ５のピクセルアレイ２５６が制御される。放射線アセンブリ６０がＬＥＤピクセルアレイを備える実施形態では、ディスプレイ制御コンポーネント２８４が所望のパターンをＬＥＤピクセルから直接に簡単に投影できるため、放射線源を別個にＯＮに切り換える必要がない。パターン化された放射線の結果として、重合可能材料の薄層は、放射線に晒される領域で重合する（ステップ９４０）。
【００７１】
薄層が所望の態様で硬化された時点で、ディスプレイ制御コンポーネント２８４及び／又は光学的コンポーネント２８８によってピクセルアレイ２５６及び／又は放射線源がＯＦＦに切り換えられる（ステップ９５０）。
【００７２】
次に、ステップ９６０では、既に説明されたように硬化された層を剪断動作によって容器５０の表面又は放射線アセンブリ６０の表面における接触面から解放するために、機械的作動コンポーネント２８６は、放射線アセンブリ６０及び／又は容器５０をビルドプラットフォーム７０に対して横方向に移動させる（或いは逆もまた同様）べく作動信号を送る。
【００７３】
物体の次の層を重合するように装置５００又は５５０を位置決めするため、ステップ９７０において、機械的作動コンポーネント２８６は、所望の層厚に等しい量だけビルドプラットフォーム７０を放射線アセンブリ６０に対して垂直に移動させるべく、マイクロコントローラ２７０を介して制御信号をビルドプラットフォーム７０のアクチュエータ又は放射線アセンブリ６０のアクチュエータへ送る。これにより、重合可能材料の新たな薄層は、既に硬化された層と放射線アセンブリ６０との間に残された空隙を満たす。ステップ９２０〜９８０は、形成されるべき物体のそれぞれの層ごとに繰り返される。最後に、ステップ９９０において、機械的作動コンポーネント２８６は、ユーザが仕上がった物体をビルド表面から容易に取り外しできる位置へビルドプラットフォーム７０を移動させるために、信号をビルドプラットフォーム７０のアクチュエータへ送ってもよい。
【００７４】
特定の実施形態を説明して例示してきたが、当業者であれば分かるように、添付の特許請求項に規定される発明の範囲から逸脱することなく、前述の実施形態の様々な変更及び特徴の組み合わせが可能である。
【図１】
2020121569.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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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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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月20日(2020.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線暴露時に重合可能である材料を収容するための容器と、
透明な下壁を備える前記容器の底部と、
ビルドプラットフォーム上に物体が形成されるように配置されたビルド表面を有し、前記容器に対して移動可能であるビルドプラットフォームと、
前記透明な下壁の表面と接触しているプログラマブル放射線モジュールであって、個別にアドレス可能な素子のアレイを含み、前記アレイの素子の選択的な駆動によって所定のパターンを有する放射線を生み出すように構成可能である、前記放射線モジュールと、
を備え、
前記放射線モジュールは、前記ビルド表面と前記透明な下壁との間の材料を照射するように位置決めされ或いは位置決め可能である、
付加製造装置。
【請求項２】
前記放射線モジュールは、前記透明な下壁を通って上方に照射するように、前記容器の前記透明な下壁の下に位置される請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項３】
前記放射線モジュールは前記容器の透明な下壁に取り付けられている、請求項１又は２に記載の付加製造装置。
【請求項４】
前記放射線モジュールは前記容器と一体である、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項５】
前記放射線モジュールは、動的マスク構成要素と、前記動的マスク構成要素を通じて照射するための放射線源とを備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の付加製造装置。
【請求項６】
前記動的マスク構成要素が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備える請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項７】
前記放射線源が、ストロボランプ、一つ以上の紫外線（ＵＶ）発光源、一つ以上の赤外線源、及び一つ以上のＸ線源のうちの一つを備える、請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項８】
前記ＬＣＤがモノクロＬＣＤである請求項６に記載の付加製造装置。
【請求項９】
前記個別にアドレス可能な素子のアレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ、又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のアレイを備える、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項１０】
前記アレイは、前記ＬＥＤ又は前記ＯＬＥＤの選択的な駆動によって、前記所定のパターンを有する放射を放出するように構成可能である、請求項９に記載の付加製造装置。
【請求項１１】
一方では前記容器及び／又は前記放射線モジュールと他方では前記ビルドプラットフォームとの間の相対回転を可能にするための回動機構を備える請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項１２】
前記放射線モジュールは、前記ビルド表面と前記透明な下壁との間の前記材料を照射するように位置決め又は位置決め可能であり、前記材料は重合されると、前記透明な下壁及び前記ビルド表面と接し、前記物体の層を形成する、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項１３】
放射線暴露時に重合可能である材料で、底部に透明な下壁を備える容器を少なくとも部分的に満たすステップと、
前記透明な下壁の表面に接する、個別にアドレス可能な素子のアレイを備えるプログラマブル放射線モジュールを用意するステップと、
物体が形成されるように配置されたビルド表面を有するビルドプラットフォームを用意するステップと、
重合可能材料の未硬化層が前記ビルド表面と前記透明な下壁との間に形成されるように前記ビルドプラットフォームを前記容器に対して位置決めするステップと、
前記放射線モジュールの前記アレイの前記素子を選択的に駆動させることによって、所定のパターンを有する放射線を拡大を伴わずに重合可能材料の前記未硬化層に照射して、前記未硬化層を前記所定のパターンで重合させるステップと、
を備える付加製造方法。
【請求項１４】
前記放射線モジュールは、前記透明な下壁を通って上方に照射するように、前記容器の前記透明な下壁の下に位置される、請求項１３に記載の付加製造方法。
【請求項１５】
前記放射線モジュールは前記容器の透明な下壁に取り付けられている、請求項１３又は１４に記載の付加製造方法。
【請求項１６】
前記放射線モジュールは前記容器と一体である、請求項１３に記載の付加製造方法。
【請求項１７】
前記放射線モジュールは、動的マスク構成要素と、前記動的マスク構成要素を通して照射するための放射線源とを備える、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の付加製造方法。
【請求項１８】
前記動的マスク構成要素が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備える請求項１７に記載の付加製造方法。
【請求項１９】
前記放射線源が、ストロボランプ、一つ以上の紫外線（ＵＶ）発光源、一つ以上の赤外線源、及び一つ以上のＸ線源のうちの一つを備える、請求項１７に記載の付加製造方法。
【請求項２０】
前記ＬＣＤがモノクロＬＣＤである請求項１８に記載の付加製造方法。
【請求項２１】
前記個別にアドレス可能な素子のアレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイ、または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のアレイを備える請求項１３に記載の付加製造方法。
【請求項２２】
前記アレイは、前記ＬＥＤ又は前記ＯＬＥＤの選択的な駆動によって、前記所定のパターンを有する放射を放出するように構成可能である、請求項２１に記載の付加製造方法。
【請求項２３】
一方では前記容器及び／又は前記放射線モジュールと他方では前記ビルドプラットフォームとの間の相対回転を可能にするための回動機構を用意することをさらに備える、請求項１３に記載の付加製造方法。
【請求項２４】
前記ビルド表面と前記透明な下壁との間の未硬化層を、硬化時に前記層が前記透明な下壁及び前記ビルド表面に接するように照射して、前記物体の層を形成することをさらに備える、請求項１３に記載の付加製造方法。