(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性材料に刺激エネルギーを印加する光硬化処理により、該光硬化性材料を硬化状態に選択的に転移させ、３次元物体を造形する方法であって、
（ａ）前記刺激エネルギーの選択的印加により前記硬化状態に転移させられ得る前記光硬化性材料を、容器内に収容し、
（ｂ）造形されるべき前記３次元物体を表すデータを受信し、
（ｃ）受信した前記データを操作し、前記刺激エネルギーの前記選択的印加による前記３次元物体の造形に使用するのに最適なデータ形式と成し、
（ｄ）前記容器内の前記光硬化性材料に前記刺激エネルギーを選択的に印加し、前記３次元物体を等しい層厚で１層毎に造形していく各工程を含み、
工程（ｄ）において、前記３次元物体中の異なる物体領域に、互いに異なる方法で前記刺激エネルギーを選択的に印加することにより、少なくとも１つの選択された物体領域において、隣接する物体領域とは異なる前記光硬化性材料の硬化状態を実現し、前記３次元物体中の前記物体領域毎に、互いに異なる加熱撓み温度、破断点引張伸びおよび／または衝撃強さを付与することを特徴とする方法。
【請求項２】
照射エネルギー源を用いて、前記光硬化性材料に前記刺激エネルギーを選択的に印加することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
印加される照射エネルギーのレベルを調節することにより、前記少なくとも１つの選択された物体領域に印加される前記刺激エネルギーを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの選択された物体領域に、別の１つの物体領域に使用される照射エネルギー出力よりも低いレベルの照射エネルギー出力を適用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
印加される照射エネルギーのレベルを調節することにより、前記少なくとも１つの選択された物体領域において、ハッチの過剰硬化量を増大あるいは減少させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
印加される照射エネルギーのレベルを調節することにより、得られる硬化層の厚さを薄くする工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つの選択された物体領域に印加される前記刺激エネルギーのレベルを、別の１つの物体領域に印加される前記刺激エネルギーのレベルと比較して高いレベルあるいは低いレベルとすることにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用される照射エネルギーのスポット径よりも小さなスポット径を使用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用される照射エネルギーのスポット径と比較して略三分の一の小さなスポット径を使用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるハッチ間隔よりも広いハッチ間隔を使用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項１１】
前記光硬化性材料として、光硬化性重合体材料を使用することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記光硬化性重合体材料が、固体ベースの硬化、紫外線照射とインクジェットを利用した固体物体の形成、またはステレオリソグラフィによる固体状態の前記３次元物体の形成に適したものであることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｄ）が、ソフトウェア中のファイルにより自動的に実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１４】
液体材料に刺激エネルギーを印加するステレオリソグラフィにより、該液体材料を固体状態に選択的に転移させ、３次元物体を造形する方法であって、
（ａ）状態変化を引き起こす前記刺激エネルギーの選択的印加により前記固体状態に転移させられ得る前記液体材料を、容器内に収容し、
（ｂ）造形されるべき前記３次元物体を表すデータを受信し、
（ｃ）受信した前記データを操作し、前記刺激エネルギーの前記選択的印加による前記３次元物体の造形に使用するのに最適なデータ形式と成し、
（ｄ）前記容器内の前記液体材料に前記刺激エネルギーを選択的に印加し、前記３次元物体を等しい層厚で１層毎に造形していく各工程を含み、
工程（ｄ）において、前記３次元物体中の異なる物体領域に、互いに異なるレベルの前記刺激エネルギーを選択的に印加することにより、少なくとも１つの選択された物体領域において、隣接する物体領域よりも弱い固体状態を実現し、前記３次元物体中の前記物体領域毎に、互いに異なる加熱撓み温度、破断点引張伸びおよび／または衝撃強さを付与することを特徴とする方法。
【請求項１５】
レーザーを用いて、前記液体材料に前記刺激エネルギーを選択的に印加することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
レーザービームに対する露出量を調節することにより、前記少なくとも１つの選択された物体領域に印加される前記刺激エネルギーを調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの選択された物体領域に、別の１つの物体領域に使用されるレーザー出力よりも低いレベルのレーザー出力を適用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
レーザービームに対する露出量を調節することにより、前記少なくとも１つの選択された物体領域において、ハッチの過剰硬化量を増大あるいは減少させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
レーザービームに対する露出量を調節することにより、得られる硬化層の厚さを薄くする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの選択された物体領域に使用されるレーザー発射反復率を、別の１つの物体領域に使用されるレーザー発射反復率と比較して高い反復率あるいは低い反復率とすることにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるレーザースポット径よりも小さなレーザースポット径を使用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるレーザースポット径と比較して略三分の一の小さなレーザースポット径を使用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるハッチ間隔よりも広いハッチ間隔を使用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記液体材料として、光硬化性重合体材料を使用することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２５】
工程（ｄ）が、ソフトウェア中のファイルにより自動的に実行されることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１層毎に３次元物体を形成する方法に関するものであり、より詳細には、３次元物体を形成する材料となる光硬化性材料または液体材料を硬化するための改良された方法を用いることにより、ステレオリソグラフィまたはその他の３次元光硬化処理で造形される物体の機械的特性を制御する方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】
近年、産業上の用途において３次元物体のモデルを高速で造形するための、様々な技術が開発されてきた。これらの技術は、時に高速試作および製造（ＲＰ＆Ｍ；Ｒａｐｉｄ  Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）技術と呼ばれる。一般的に、高速試作および製造技術は、形成されるべき３次元物体の各断面を表す一連のスライスデータを利用して、材料から１層毎にその３次元物体を造形するものである。典型的には、物体を表す初期データは、ＣＡＤシステム（計算機援用設計システム）により提供される。
【０００３】
現在、最もよく知られたＲＰ＆Ｍ技術であるステレオリソグラフィは、液体材料の層の作業表面における選択的な露出を利用し、３次元物体を成す連続的な層（すなわち硬化層）を硬化・接着して、該液体材料から３次元物体を自動的に造形する技術である。ステレオリソグラフィでは、３次元物体を表すデータは、該３次元物体の各断面を表す一連の２次元データとして入力されるか、あるいは入力後にそのような２次元データに変換される。材料の層は連続的に形成され、上記の２次元データに基づいて、コンピュータ制御された紫外レーザービームにより、選択的に連続的な硬化層へと転移すなわち硬化される。この転移に際し、連続的な硬化層はそれより前に硬化された硬化層に接着し、３次元物体が一体的に形成される。
【０００４】
３次元物体を形成するための基本的なステレオリソグラフィ手法についての説明は、１９８６年３月１１日に特許され、その後再審査を経て１９８９年１２月１９日に証明書が発行された、米国特許第４，５７５，３３０号（発明者Ｃ  ．Ｗ  ．Ｈｕｌｌ）に記載されている。
【０００５】
ステレオリソグラフィは、複雑な物体も単純な物体も工具を必要とせずに高速で形成することができる、従来にない技術である。この技術は断面データの形成においてコンピュータに依存しているため、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムへのデータリンクが必然的に存在する。しかしながら、ステレオリソグラフィ装置においては、解像度や精度に関する問題および特定の外面形状を造形する際の困難性の問題に加え、収縮やカール等の歪みに関連した問題が生じている。加えて、現在までのところ、物体中の異なる領域毎に異なる特性を付与して物体造形を行うことは不可能であった。
【０００６】
ステレオリソグラフィは３次元物体を形成する効果的な方法として威力を発揮してきたが、上記のような技術的問題に対処するための種々の改良がしばしば望まれてきた。上記の技術的問題に対処するため、物体の精度、造形速度および外観上の美しさを向上させるための多くの改良が、長年に亘ってなされてきた。しかしながら、造形された物体の外観上の美しさを向上させたいというニーズ、特定の外面形状の造形容易性をさらに向上させたいというニーズ、および単一の物体中の異なる領域毎に異なる特性を付与したいというニーズは、未だ存在している。造形された物体の外観上の美しさ、特定の外面形状の造形容易性、および３次元物体の特性は、ステレオリソグラフィによる造形プロセス中の様々な要素に影響されうる。たとえば、改良が望まれる２つの要素として、ステレオリソグラフィを用いて造形される物体もしくは物体中の一部の領域（以下、「物体領域」という）における耐熱性の制御可能性、および同物体もしくは物体領域における引張伸びすなわち耐久性の制御可能性が挙げられる。
【０００７】
現在までのところ、単一の光硬化性重合体材料から、物体領域毎に異なる機械的特性を有する物体を、ステレオリソグラフィにより造形することは不可能であった。従来の手法では、異なる光硬化性重合体材料から複数の部品を形成し、それらの部品を貼り合わせていた。最近では、従来型の装置における固定部品のように作用して造形プロセス中において造形中の物体を正しい位置に固定する支持部を形成する場合において、物体の取り外しを容易ならしめるために、物体と支持部との間の接触部において弱硬化部を作り出すような区別された硬化が採用されている。この区別された硬化は、支持部の露出時間を変化させることにより、光硬化性重合体材料の硬化深さを特定の位置において変化させるものである。露出時間の短い領域が、弱硬化部となる。この方法についての説明は、２０００年１月２８日に出願され、本出願と同時係属中である米国特許出願第０９／４９３，９３８号に記載されている。これらの支持部は、物体の後処理および後硬化の前において、当該物体から除去される。しかしながら、単一の光硬化性重合体材料から、物体領域毎に特定の異なる機械的特性を有する物体を造形することは、未だ不可能であった。
【０００８】
造形される部品に所望の特性を付与するという問題に対処するべく、容器内の光硬化性重合体材料に対する刺激放射の浸透深さを制御する３次元物体造形の一形態は、ビーム・プロファイリングとして知られる技術を利用するものである。米国特許第５，０５８，９８８号（以下、‘９８８号特許）および米国特許第５，１８２，０５６号（以下、‘０５６号特許）に、コンピュータ制御されたレーザービームにより光硬化性重合体材料の硬化深さおよび硬化幅を制御する方法が記載されている。‘９８８号特許は、レーザービームの強度を検出することにより、該レーザービームに対する光硬化性重合体材料の正味の露出量を特定し、特定された正味の露出量および当該光硬化性重合体材料の特性に基づいて硬化パラメータあるいは硬化深さを計算する方法および装置を開示したものである。‘０５６号特許は、波長の異なる２つのレーザービームを使用して、光硬化性重合体材料を異なる硬化深さに硬化する技術を開示したものである。しかし、いずれの特許も、異なる物体領域毎に特定の機械的特性を有する物体を造形するステレオリソグラフィ手法については、教示していない。
【０００９】
本発明による３次元物体造形方法によれば、上記の様々な問題を解決することが可能である。
【００１０】
【発明の概要】
本発明の１つの態様によれば、物体の造形に際し、造形する物体領域毎に異なる硬化を与えながら光硬化性材料または液体材料を硬化する方法を採用することにより、異なる物体領域毎に異なる機械的特性を付与しながら、単一の光硬化性材料または液体材料から物体が造形される。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、異なる硬化を与えながら物体を造形する方法を採用することにより、所望の耐久性特性を有する物体が造形される。すなわち、物体中の必要ないくつかの特定の物体領域が比較的大きな引張伸び特性すなわち耐久性を有するように成しながら、全体としては高速の造形速度を維持することができる。
【００１２】
本発明の１つの特徴は、物体を造形しながら露出量を変化させることにより、各物体領域に異なる特性が付与される点である。
【００１３】
本発明の別の特徴は、適用される露出量、レーザーのスポット径、レーザーの発射特性すなわちレーザー発射反復率、およびレーザーの出力を制御することにより、ステレオリソグラフィ方法および装置が、物体の所望の耐久性特性を実現できる点である。
【００１４】
本発明のさらに別の特徴は、ステレオリソグラフィ方法および装置が、より大きなハッチ間距離や、異なるレーザー発射反復率や、異なるレーザースポット径を使用して物体を造形することにより、レーザービームに対する液体材料の露出量を調節する点である。
【００１５】
本発明の１つの利点は、等級分けされた複数の機械的特性を有する物体を造形することができる点である。
【００１６】
本発明の別の利点は、より精密に造形された物体を得ることが可能となる点である。
【００１７】
本発明のさらに別の利点は、選択された物体領域において、必要に応じて選択的に加熱撓み温度（ＨＤＴ）を高くすることが可能となる点である。
【００１８】
本発明のさらに別の利点は、１つまたは複数の選択された物体領域において高い耐熱性を実現するのに際し、後処理前の物体全体を軟化させる必要がなくなる点である。
【００１９】
本発明の上記およびその他の態様、特徴および利点は、物体の形成に際し、該物体の材料である光硬化性材料または液体材料に区別された硬化を与える方法を用い、該物体中の個々の特定物体領域の機械的特性を制御することにより得られるものである。
【００２０】
すなわち、本発明による第一の造形方法は、光硬化性材料に刺激エネルギーを印加する光硬化処理により、該光硬化性材料を硬化状態に選択的に転移させ、３次元物体を造形する方法であって、（ａ）上記の刺激エネルギーの選択的印加により上記の硬化状態に転移させられ得る上記の光硬化性材料を、容器内に収容し、（ｂ）造形されるべき上記の３次元物体を表すデータを受信し、（ｃ）受信した上記のデータを操作し、上記の刺激エネルギーの上記の選択的印加による上記の３次元物体の造形に使用するのに最適なデータ形式と成し、（ｄ）上記の容器内の上記の光硬化性材料に上記の刺激エネルギーを選択的に印加し、上記の３次元物体を等しい層厚で１層毎に造形していく各工程を含み、工程（ｄ）において、上記の３次元物体中の異なる物体領域に、互いに異なる方法で上記の刺激エネルギーを選択的に印加することにより、少なくとも１つの選択された物体領域において、隣接する物体領域とは異なる上記の光硬化性材料の硬化状態を実現し、上記の３次元物体中の上記の物体領域毎に、互いに異なる加熱撓み温度、破断点引張伸びおよび／または衝撃強さを付与することを特徴とする方法である。
【００２１】
上記の第一の方法においては、照射エネルギー源を用いて、上記の光硬化性材料に上記の刺激エネルギーを選択的に印加してもよい。
【００２２】
また、上記の第一の方法は、印加される照射エネルギーのレベルを調節することにより、上記の少なくとも１つの選択された物体領域に印加される上記の刺激エネルギーを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００２３】
また、上記の第一の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域に、別の１つの物体領域に使用される照射エネルギー出力よりも低いレベルの照射エネルギー出力を適用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００２４】
また、上記の第一の方法は、印加される照射エネルギーのレベルを調節することにより、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、ハッチの過剰硬化量を増大あるいは減少させる工程をさらに含んでいてもよい。
【００２５】
また、上記の第一の方法は、印加される照射エネルギーのレベルを調節することにより、得られる硬化層の厚さを薄くする工程をさらに含んでいてもよい。
【００２６】
また、上記の第一の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域に印加される上記の刺激エネルギーのレベルを、別の１つの物体領域に印加される上記の刺激エネルギーのレベルと比較して高いレベルあるいは低いレベルとすることにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００２７】
また、上記の第一の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用される照射エネルギーのスポット径よりも小さなスポット径を使用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００２８】
また、上記の第一の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用される照射エネルギーのスポット径と比較して略三分の一の小さなスポット径を使用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００２９】
また、上記の第一の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるハッチ間隔よりも広いハッチ間隔を使用することにより、印加される照射エネルギーのレベルを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００３０】
また、上記の第一の方法においては、上記の光硬化性材料として、光硬化性重合体材料を使用してもよい。この場合、上記の光硬化性重合体材料が、固体ベースの硬化、紫外線照射とインクジェットを利用した固体物体の形成、またはステレオリソグラフィによる固体状態の上記の３次元物体の形成に適したものであることが好ましい。
【００３１】
また、上記の第一の方法における工程（ｄ）は、ソフトウェア中のファイルにより自動的に実行されるものでもよい。
【００３２】
本発明による第二の造形方法は、液体材料に刺激エネルギーを印加するステレオリソグラフィにより、該液体材料を固体状態に選択的に転移させ、３次元物体を造形する方法であって、（ａ）状態変化を引き起こす上記の刺激エネルギーの選択的印加により上記の固体状態に転移させられ得る上記の液体材料を、容器内に収容し、（ｂ）造形されるべき上記の３次元物体を表すデータを受信し、（ｃ）受信した上記のデータを操作し、上記の刺激エネルギーの上記の選択的印加による上記の３次元物体の造形に使用するのに最適なデータ形式と成し、（ｄ）上記の容器内の上記の液体材料に上記の刺激エネルギーを選択的に印加し、上記の３次元物体を等しい層厚で１層毎に造形していく各工程を含み、工程（ｄ）において、上記の３次元物体中の異なる物体領域に、互いに異なるレベルの上記の刺激エネルギーを選択的に印加することにより、少なくとも１つの選択された物体領域において、隣接する物体領域よりも弱い固体状態を実現し、上記の３次元物体中の上記の物体領域毎に、互いに異なる加熱撓み温度、破断点引張伸びおよび／または衝撃強さを付与することを特徴とする方法である。
【００３３】
上記の第二の方法においては、レーザーを用いて、上記の液体材料に上記の刺激エネルギーを選択的に印加してもよい。
【００３４】
また、上記の第二の方法は、レーザービームに対する露出量を調節することにより、上記の少なくとも１つの選択された物体領域に印加される上記の刺激エネルギーを調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００３５】
また、上記の第二の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域に、別の１つの物体領域に使用されるレーザー出力よりも低いレベルのレーザー出力を適用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００３６】
また、上記の第二の方法は、レーザービームに対する露出量を調節することにより、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、ハッチの過剰硬化量を増大あるいは減少させる工程をさらに含んでいてもよい。
【００３７】
また、上記の第二の方法は、レーザービームに対する露出量を調節することにより、得られる硬化層の厚さを薄くする工程をさらに含んでいてもよい。
【００３８】
また、上記の第二の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域に使用されるレーザー発射反復率を、別の１つの物体領域に使用されるレーザー発射反復率と比較して高い反復率あるいは低い反復率とすることにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００３９】
また、上記の第二の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるレーザースポット径よりも小さなレーザースポット径を使用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００４０】
また、上記の第二の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるレーザースポット径と比較して略三分の一の小さなレーザースポット径を使用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００４１】
また、上記の第二の方法は、上記の少なくとも１つの選択された物体領域において、別の１つの物体領域に使用されるハッチ間隔よりも広いハッチ間隔を使用することにより、レーザービームに対する露出量を調節する工程をさらに含んでいてもよい。
【００４２】
また、上記の第二の方法においては、上記の液体材料として、光硬化性重合体材料を使用してもよい。
【００４３】
また、上記の第二の方法の工程（ｄ）は、ソフトウェア中のファイルにより自動的に実行されるものであってもよい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明は主としてステレオリソグラフィ装置を想定して説明されるが、本発明の原理は、他の３次元光硬化装置にも同様に適用可能であることを理解されたい。これらの他の３次元光硬化装置には、固体ベースの硬化を採用して１層毎に造形を行う装置、紫外線とインクジェットにより射出される光硬化性重合体材料とを用いて固体物体を形成する装置、および紫外線を用いた他の方法による装置が含まれ得る。本発明が利用されるステレオリソグラフィ装置は、液体材料の選択された表面において、形成されるべき物体の断面パターンを作製することにより、３次元物体を造形する。紫外線により硬化する液体材料、あるいはそれに類似の材料であって、電磁放射の照射や電子ビーム等の粒子ビームの衝突等の、適当な相乗的刺激に反応して物理状態を変化させられ得る材料が用いられる。たとえば、放射に反応して硬化し得る粉末材料なども使用され得る。プラスチック粉末あるいは燒結可能な金属粉末等も適当である。物体の隣接した連続断面を表す隣接する２つの層は、相乗的刺激への反応により自動的に形成され、互いに結合して、複数の薄い硬化層による段階的な物体形成を可能ならしめる。このように、形成プロセスにおいては、液体材料の実質的に平面状あるいはシート状の表面から、３次元物体が形成されていく。
【００４５】
図１は、好ましいステレオリソグラフィ装置の垂直断面を示した図である。容器２１は、紫外線により硬化する液体状の光硬化性重合体材料２２あるいは同等の材料で満たされており、所定の作業表面２３を提供している。プログラミング可能な紫外線源２６あるいは同等の光源が、作業表面２３上に紫外線のビームスポット２７を形成する。このビームスポット２７は、紫外線源２６と併せて使用される鏡あるいはその他の光学素子または機械素子（図１には図示せず）を動かすことにより、作業表面２３全体に亘って移動させられ得る。作業表面２３上におけるビームスポット２７の位置は、コンピュータ制御システム２８によって制御されている。このシステム２８は、ＣＡＤデータに基づいて断面の形成を制御することができる。当該ＣＡＤデータは、ＣＡＤ設計システム等の内部にあるデータ発生装置２０によって発生させられ、イーサネット等のネットワークを介して．ＳＴＬ  ファイル形式でコンピュータ変換システム１９に送信される。そして、該コンピュータ変換システム１９において、物体を規定する情報が特定の方法でスライスされ処理される。．ＳＴＬ  形式はモザイク型の物体表現形式であり、各表面多角形の３つの頂点のＸ、Ｙ、Ｚ座標と、該表面多角形の法線方向を示す指数から成る。この表面多角形としては、三角形が好ましい。物体に関するデータはデータ操作により物体造形に最適なデータ形式とされ、複数のベクトルが出力される。データを操作し最適化することにより、造形される物体の比較的造形困難かつ複雑な形状に関しても、応力、カールおよび歪みが軽減され、解像度、強度、精度、速度および造形コストが高められる。インターフェースコンピュータは、スライス処理を行い、層厚を調節し、表面多角形の頂点を丸め、充填処理を行い、拡大縮小処理を行い、クロスハッチを規定し、ベクトルに位置オフセットを与え、ベクトルを順序付け、平坦なスキン部、平坦に近いスキン部、上向きのスキン部および下向きのスキン部を規定することにより、各層に関するデータを規定する。
【００４６】
容器２１内の昇降台２９は、選択的に上下方向に移動させられ得る。昇降台２９の位置は、システム２８によって制御される。装置が動作すると、３０ｃ、３０ｂおよび３０ａ等の互いに結合する硬化層が１層毎に造形され、３次元物体３０が形成される。
【００４７】
容器２１内における光硬化性重合体材料２２の液面は、一定の高さに維持される。紫外線（あるいはその他の適当な反応用刺激）のビームスポット２７は、プログラム通りに作業表面２３上を移動しながら液体材料を硬化する露出を提供するのに、十分な強度を有するものである。当初は作業表面２３の直下にあった昇降台２９は、液体材料が固体状態へと転移されていくのに伴い、適当なアクチュエータによって、プログラム通りに下降させられていく。このようにして、初期段階で硬化された固体材料は作業表面２３に対して下方に移動させられ、新たな液体材料２２が前に硬化された層上をコーティングし、新たな作業表面２３が形成される。新たな作業表面２３と直前に硬化された層の上面との間の距離は、形成されるべき次の層の層厚と等しい。あるいは、紫外線硬化性材料または光硬化性重合体材料の新たなコーティング層は、米国特許第５，１７４，９３１号に記載されているようなドクターブレードを用いて塗布されてもよい。この米国特許は、本発明の譲受人に譲渡されており、この特許中の本発明に関連する事項は、参照により本明細書に記載されているものとする。この新たな液体コーティング層の一部は、プログラム通りに移動する紫外線ビームスポット２７によって、上記と同様に固体状態へと転移させられる。新たに硬化された固体材料は、直下の固体材料に結合する。以上のプロセスは、３次元物体３０の全体が形成されるまで繰り返される。その後、３次元物体３０は容器２１から取り出され、装置は次の物体を製作できる状態となる。次の物体は、同一の物体でもよいし、システム２８あるいはＣＡＤデータ発生装置２０内の設計、データあるいはプログラムを変更することによって製作される新たな物体でもよい。
【００４８】
本発明の好ましい実施形態によるステレオリソグラフィ装置の光源２６としては、紫外線固体レーザーが典型的である。他の実施形態として、アルゴンイオンレーザー、ヘリウム−カドミウムレーザー、他のタイプの紫外線レーザー等、様々なレーザーを使用することができる。
【００４９】
市販のステレオリソグラフィ装置は、図１に概略図示されたシステムに沿って説明してきた以上の構成要素の他にも、さらに追加の構成要素やサブシステムを備え得る。たとえば、市販の装置は、支持枠、収容ケース、コントロールパネル等を備え得る。また、過剰な紫外光から操作者を保護する遮蔽手段も必要である。さらに、造形中の物体３０の観察を可能とする手段も備え得る。市販の装置は、従来型の高電圧に対する安全保護装置やインターロックに加え、オゾンや他の有害ガスを抑制する安全機構をも備え得る。また、繊細な電子部品を電磁ノイズ源から効果的に保護する遮蔽機構を備えた市販の装置もある。市販のステレオリソグラフィ装置は、ＣＡＤシステム、あるいはユーザーの有するＣＡＤシステムに直結するインターフェースを備えた、自立型の装置である。これらの市販の装置は、米国カリフォルニア州バレンシアの３Ｄシステムズ社から、ＳＬＡ（登録商標）  システムとして販売されている。
【００５０】
コンピュータ制御システム２８から出力されたベクトルデータおよびパラメータは、装置内のステレオリソグラフィ用レーザー、鏡、昇降台等を動作させる制御サブシステム（図示せず）に送信される。これらのデータおよびパラメータにより、造形される物体の各断面を表す各硬化層の作製が可能となり、それらの硬化層の適当な結合により３次元物体が形成される。物体は、液体材料の表面において、上記のベクトルデータおよびパラメータに従うグラフィックパターン状に適当な形態の刺激エネルギーを与え、個々の薄い硬化層を形成することにより作製される。各硬化層は、造形されるべき３次元物体の連続断面の各々を現したものである。連続する各硬化層は、形成に伴って互いに積層され、３次元物体が作り出される。
【００５１】
ステレオリソグラフィによる造形物体は、光硬化のプロセス中において連続硬化層が形成されていくのに伴って該造形物体を上下に移動させる昇降台上に直に造形されるよりも、支持部として知られる構造物の上に造形される方が好ましい。支持部を使用する１つの理由は、造形された物体を昇降台から取り外し易くするためである。支持部を使用するもう１つの理由は、物体周辺の液体材料の流動状態を改善するためである。これにより、改善された流動状態のために液体材料の表面がより早く安定するようになるので、浸沈あるいはリコーティングに要する時間を短縮化することができる。また、完成した造形物体から余剰の液体材料がより早く捌けるようになり、後処理に要する時間も短縮化される。
【００５２】
支持部はまた、支持部が使用されなければ移動してしまう可能性が強い物体部分を繋ぎ止める目的や、物体造形中においてカールやその他の損傷を受けやすい領域を補強する目的でも使用される。また、中空部を有する物体や支持されないオーバーハング部を有する物体を造形するには、支持部が必要である。支持部は、物体の造形後・後処理硬化前の時点で、物体から取り外される。
【００５３】
本発明の実施に使用される液体材料は、適当な形態の刺激エネルギーの付与に反応して硬化し得る適当な材料であれば、いかなるものでもよい。紫外線の照射あるいは他の形態の刺激（たとえば、電子ビーム、可視光あるいは可視領域外の光、インクジェットによりあるいは適当なマスクを介して塗布される反応性の化学物質）により固体状態の重合体プラスチックに転移させられ得る、液体状の化学物質は数多く知られている。本発明の実施に使用され得る適当な光硬化性重合体材料には、米国カリフォルニア州ロサンゼルスのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社により製造され、米国カリフォルニア州バレンシアの３Ｄシステムズ社により販売されている、あらゆる市販の光硬化性重合体材料が含まれる。これらの市販の光硬化性重合体材料には、３Ｄシステムズ社のあらゆる市販のＳＬＡ（登録商標）  システムに使用され得るＳＬ７５４０、ＳＬ５１７０、ＳＬ５１８０、ＳＬ５１９５、ＳＬ５５３０およびＳＬ５５１０が含まれるが、これらに限定されない。
【００５４】
本発明は、いかなるステレオリソグラフィ装置によっても実施され得るが、本明細書では、本発明の譲受人である３Ｄシステムズ社から市販されているＳＬＡ（登録商標）  ３５００、５０００および７０００型のシステムの使用を想定して説明する。
【００５５】
本発明は、造形プロセス中における機械的特性を左右するプロセスパラメータの選択的制御により、特定の物体領域において所望の耐熱性および耐久性を有する造形物体がもたらされ得るとの発見に基づくものである。
【００５６】
こうした特定の物体領域を有する物体の造形するための最初の段階として、与えられたステレオリソグラフィ装置と光硬化性重合体材料との組合せにおいて、どのような機械的特性の変化幅が実現可能かを特定する必要がある。前述のＳＬ５５３０材料について、以下に例を挙げる。
【００５７】
ＳＬ５５３０材料で作製された物体の加熱撓み温度は、加熱撓みに関して中程度の最適化レベルを有するレーザービームに当該材料を露出することにより実質的に上昇させられ得ることが、総合機械試験によって発見された。以下の表は、ＳＬＡ７０００型システムを用いて、ＳＬ５５３０材料により棒状の試作品を作製するのに使用された露出の特性を示したものである。加熱撓み温度（ＨＤＴ）の結果値は、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８に従って測定されたものである。
【００５８】
【表１】
0003556923.tif 000002
しかしながら、達成可能な最大のＨＤＴをもたらす造形方法が、必ずしも最良の物体造形方法であるというわけではない。最大のＨＤＴをもたらす造形方法では、上記の表１中の造形スタイル５により例示される推奨値よりも低い値で、物体が過少硬化される。このため、物体を構成する材料は、造形直後においては軟らかく、時間が経つにつれて硬度を増してくるので、この方法は特別な取り扱いを要する物体をもたらすことになる。また、この方法を用いて物体全体を造形するのは推奨されることではなく、より強い耐熱性を要する物体領域にのみこの方法を適用することが好ましい。
【００５９】
図２は、どのようにして、層毎に異なる特性が付与されるかを示した図である。ここで作製され得る物体は、必要な部分（たとえば、射出成型具の挿入部分の中心部）のみが高い耐熱性を有し、その他の部分が、硬く扱い易い物体をもたらすような標準的な方法で造形される物体である。このようなタイプの物体を造形するには、造形中において、適当なＺ位置（高さ位置）において簡単な変更を造形スタイルに加えればよい。この例では、物体のベース部分には造形スタイル５が使用され、より高い耐熱性を要する部分（たとえば、射出成型具の挿入部分の中心部）である物体上部の造形には、造形スタイル４が使用され得る。ここでは、図２の１１−１９番目の層にあたる特定の物体領域（当該物体領域全体は、参照番号３３で示されている）に最大限可能な耐熱性を付与するために、造形スタイル４が選択されている。一方で、１−１０番目の層にあたる他の部分（物体の硬いベース部分として機能する物体領域）においては、最大限可能な硬さを実現するために、造形スタイル５が選択されている。造形スタイル５は、他の造形スタイルと比較して高レベルの硬化を付与することにより、露出された光硬化性重合体材料の硬度を最大化するものである。この方法は、以下のようにまとめられる。
【００６０】
１．３Ｄ  ライトイヤー、マエストロ・ソフトウェア、あるいは個々の．ＳＴＬ  ファイルまたは他の適当なファイルに造形スタイルを割り当てることのできるその他のソフトウェアに、．ＳＴＬ  ファイルがロードされる。
【００６１】
２．高い耐熱性を要さず硬度を重視した造形スタイルが求められるＺ範囲の．ＳＴＬ  ファイルに、造形スタイル５が割り当てられる。
【００６２】
３．高い耐熱性を要するＺ範囲の．ＳＴＬ  ファイルに、造形スタイル４が割り当てられる。
【００６３】
４．物体がスライスされ、造形ファイル（．ＢＦＦ  ファイル等）が準備される。
【００６４】
５．準備された造形ファイルに従って、ＳＬＡ（登録商標）  ５０００または７０００型のシステム等のステレオリソグラフィ装置あるいはその他の３次元光硬化装置により造形が行われ、造形された物体が回収、洗浄、後処理される。
【００６５】
６．ＳＬ５５３０材料に高い耐熱性特性を獲得させるため、造形された物体を、１６０℃の炉で２時間加熱しなくてはならない。２時間経過後には、特別な造形スタイルである造形スタイル４を用いて造形された物体領域３３中の各層は高い耐熱性を獲得し、造形スタイル５を用いて造形された各層はそれよりもずっと低い耐熱性を有することになる。
【００６６】
図３は、どのようにして、１つの与えられた層内の各部において異なる機械的特性が付与されるかを示した図である。上述のＳＬ５５３０材料の場合に即して言えば、高い耐熱性を必要とする部分が、１つの与えられた層の一部においてのみ存在するような物体も作製され得る。ここで、高い耐熱性を要する物体領域とは、たとえば物体の主要部分から突出する部分などである。このような物体を作製するために、以下の各工程が実行される。
【００６７】
１．特に選択された機械的特性を有するように造形されなくてはならない物体の．ＳＴＬ  ファイルが、ビジョナリー・デザイン・システムズ社製のＩｒｏｎＣＡＤ  のような、．ＳＴＬ  ファイルを受容するＣＡＤパッケージに読み込まれる。あるいは、ＣＡＤファイルその他の適当なＣＡＤ形式の表現を基に、造形プロセスを開始してもよい。
【００６８】
２．．ＳＴＬ  ファイルが複数の分割部分に分割される。ある特定の特性を要求する各物体領域は、分割された各々固有の．ＳＴＬ  ファイルを割り当てられ保存される。また、ＣＡＤファイルを基にする場合には、該ＣＡＤファイルが分割され、各物体領域の造形スタイルをそれぞれ表した複数の．ＳＴＬ  ファイルが発生させられ得る。
【００６９】
３．３Ｄ  ライトイヤー、マエストロ・ソフトウェア、あるいは個々の．ＳＴＬ  ファイルに造形スタイルを割り当てることのできるその他のソフトウェアに、物体全体を成す各物体領域の．ＳＴＬ  ファイルがそれぞれロードされる。各物体領域は互いに接するように配置され、物体全体を形作る。
【００７０】
４．図３において１１−１９番目の層の一部である、高い耐熱性を要する物体領域（当該物体領域全体は、参照番号３５で示されている）に、造形スタイル４が割り当てられる。１１−１９番目の層の残りの部分、１−１０番目の層の全体、および２０−２８番目の層の全体には、硬度を重視した造形スタイルによる高い耐久性が付与されるように、造形スタイル５が割り当てられる。
【００７１】
５．物体がスライスされ、造形ファイル（．ＢＦＦ  ファイル等）が準備される。
【００７２】
６．準備された造形ファイルに従って、ＳＬＡ（登録商標）  ５０００または７０００型のシステム等のステレオリソグラフィ装置あるいはその他の３次元光硬化装置により造形が行われ、造形された物体が回収、洗浄、後処理される。
【００７３】
７．ＳＬ５５３０材料に高い耐熱性特性を獲得させるため、造形された物体を、１６０℃の炉で２時間加熱しなくてはならない。２時間経過後には、特別な造形スタイルである造形スタイル４を用いて造形された物体領域３５（１１−１９番目の層の一部）は高い耐熱性を獲得し、造形スタイル５を用いて造形された各層および１１−１９番目の層の残りの部分は、それよりもずっと低い耐熱性を有することになる。
【００７４】
図２は、成型されるべき溶融したプラスチック材料が押し付けられる部分においてのみ高い耐熱性を要する成型具を表したものである。この図では、物体全体のうち、物体上部の物体領域３３のみが高い耐熱性を必要とする。この物体領域３３は、Ｚ方向（高さ方向）において物体の他の部分から分離され得るので、適当なＺ位置（高さ位置）における造形スタイルの変更により、物体下部の硬いベース部分と、物体上部の高耐熱性成型面とを作製することができる。
【００７５】
図３も、成型されるべき溶融したプラスチック材料が押し付けられる部分においてのみ高い耐熱性を要する成型具を表したものである。しかし、この図では、物体の右側の物体領域３５のみが高い耐熱性を必要とする。この物体領域３５は、Ｚ方向（高さ方向）においては物体の他の部分から分離されず、他の部分と同一の層上において造形されなくてはならないので、上記とは異なる手法を用いなくてはならない。図３の例では、ファイルは２つに分割される。すなわち、高い耐熱性を要求する物体領域３５を含むファイルと、該物体領域３５を含まないファイルとである。その上で、各ファイルにそれぞれ異なる造形スタイルが割り当てられ、当該成型具の左側部分に硬いベース部分が、右側部分に高耐熱性成型面が作製される。
【００７６】
材料の種類によっては、上記のような機械的特性の選択的変更を利用して、耐久性の変更を行うこともできる。この耐久性の変更は、以下の手順で達成される。
【００７７】
ここでも、特定の物体領域を有する物体の造形するための最初の段階として、与えられたステレオリソグラフィ装置と光硬化性重合体材料との組合せにおいて、どのような機械的特性の変化幅が実現可能かを特定する必要がある。ここでは、やはり米国カリフォルニア州ロサンゼルスのチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社から市販されているＳＬ７５１０材料について、以下に例を挙げる。
【００７８】
ＳＬ７５１０材料で作製された物体の耐久性は、レーザーに対する当該材料の露出方法を変更することにより実質的に向上させられ得ることが、総合機械試験によって発見された。以下の表２は、ＳＬ７５１０材料で試作された物体に異なるレベルの耐久性を付与するために使用された、各露出方法を示した表である。これらの試験は、試作物体の耐久性を向上させることを目的としてなされたものである。ここで、「耐久性」とは定性的な用語であるが、よく知られている２つの定量的な機械的特性値である「破断点引張伸び」および「衝撃強さ」と関連付けられ得る。破断点引張伸びは、ある物体が破断するまでにどれだけ引き伸ばされ得るかを示す値である。衝撃強さは、ある物体を破壊するのに必要な衝撃力を示す値である。造形スタイル１、２および３のデータは、それぞれＳＬＡ７０００型システム、ＳＬＡ３５００型システムおよびＳＬＡ５０００型システムを使用して取得されたものである。表２中の全ての結果値は、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８およびＡＳＴＭ  Ｄ２５６のそれぞれに従って測定されたものである。
【００７９】
【表２】
0003556923.tif 000003
物体の一部においてのみ耐久性を高くし、他の部分においては耐久性を高くしないことが好ましい場合がある。しかしながら、最大限可能な耐久性をもたらす物体造形方法が、必ずしも最良の方法であるとは限らない。この例では、造形スタイル２および３に例示される方法は、低速露出ルーチンを使用したものであり、より長い物体造形時間をもたらすものである。表２中の造形スタイル１は、より短い物体造形時間を達成するために、より強いレーザー出力、より大きなレーザースポット径、およびより広いハッチ間隔をを使用するスタイルである。造形スタイル２および３は、より弱いレーザー出力、より小さなレーザースポット径、およびより狭いハッチ間隔をを使用する。そのため、物体造形時間は長くなる。造形スタイル２および３におけるレーザースポット径は、造形スタイル１におけるレーザースポット径の三分の一である。このような理由から、常に耐久性を高める方法を用いて物体全体を造形するのは、必ずしも推奨されることではない。むしろ、特に高い耐久性が要求される物体領域にのみこれらの造形スタイルを適用することが推奨される。また、装置中のレーザーにより自由に調整可能な耐久性およびその他の特定の機械的特性を材料に与えることにより、様々な特別の応用が考えられる。
【００８０】
図４は、どのようにして、層毎に異なる耐久性特性が付与されるかを示した図である。ここで作製され得る物体は、必要な部分（たとえば、嵌合留具の留め部分）のみが高い耐久性を有し、その他の部分が、最少の時間で物体を造形するような標準的な方法で造形される物体である。このようなタイプの物体を造形するには、造形中において、適当なＺ位置（高さ位置）において簡単な変更を造形スタイルに加えればよい。この例では、物体のベース部分（全体が参照番号３６で示されている）には造形スタイル１が使用され、留め部分であるためにより高い耐久性を要する部分となる物体上部（全体が参照番号３７で示されている）の造形には、造形スタイル２あるいは３が使用され得る。ここでは、最大限可能な物体造形速度を達成するために造形スタイル１が選択されており、より高い耐久性を付与するために造形スタイル２あるいは３が選択されている。しかしながら、ここでの造形スタイルの変更は単純ではない。すなわち、ステレオリソグラフィ装置の動作を一旦停止させ、所望のレーザースポット径、レーザー出力、およびレーザー発射反復率を有するようにレーザーを再設定しなくてはならない。現在のところ、この再設定は手動で行われ得るが、図６のフローチャートに図解するようなソフトウェアを用いれば、自動化することも可能である。この方法は、以下のようにまとめられる。
【００８１】
１．３Ｄ  ライトイヤー、マエストロ・ソフトウェア、あるいは個々の．ＳＴＬ  ファイルに造形スタイルを割り当てることのできるその他のソフトウェアに、．ＳＴＬ  ファイルがロードされる。
【００８２】
２．高い耐久性を要さず造形速度の速さを重視した造形スタイルが求められるＺ範囲の．ＳＴＬ  ファイルに、造形スタイル１が割り当てられる。
【００８３】
３．高い耐久性を要するＺ範囲の．ＳＴＬ  ファイルに、造形スタイル２あるいは３が割り当てられる。
【００８４】
４．物体がスライスされ、造形ファイル（．ＢＦＦ  ファイル等）が準備される。
【００８５】
５．準備された造形ファイル（．ＢＦＦ  ファイル）が、ＳＬＡ（登録商標）  ７０００型システム等のステレオリソグラフィ装置の制御用ソフトウェア（ビルドステーション５．０  等）にロードされる。
【００８６】
６．造形スタイル１に適合するように、レーザーが設定される。
【００８７】
７．上記のステレオリソグラフィ装置の制御用ソフトウェアが、造形ファイル中の特定のＺ範囲を造形するように設定される。
【００８８】
８．ステレオリソグラフィ装置において、造形ファイルに従った造形が開始される。
【００８９】
９．ベース部分３６に相当する所定のＺ範囲の造形が造形スタイル１を用いて完了された後に、装置が自動的に停止し、工程４  の造形ファイル中における造形スタイル２あるいは３の使用に適合するように、レーザーが再設定される。
【００９０】
１０．上記のステレオリソグラフィ装置の制御用ソフトウェアが、造形ファイル中の残りの部分、すなわち高い耐久性を要する上部の物体領域３７に相当するＺ範囲を造形するように設定される。
【００９１】
１１．造形ファイルに従った造形が再開される。
【００９２】
１２．物体の残りの部分が完成される。
【００９３】
１３．所望の方法により、物体が回収、洗浄、後処理される。
【００９４】
図４は、特定のＺ領域３７においてのみ耐久性が要求される物体を図示したものである。この例では、嵌合留具の上部の留め部分において高い耐久性が要求されるが、物体下部の物体領域においてはそのような高い耐久性は要求されない。この場合、高い耐久性を要する物体領域が、そうでない物体領域とは完全に分離した層上に存在するので、各層間においてのみレーザーの設定を変更すればよいことになる。
【００９５】
図５に示すように、１つの与えられた層内において耐久性特性を変更することも可能である。上述のＳＬ７５１０材料の場合に即して言えば、高い耐久性を必要とする部分が、１つの与えられた層の一部の特定位置においてのみ存在するような物体も作製され得る。このような物体の作製を正しく行うためには、ファイル準備用のソフトウェア（すなわちライトイヤー等のソフトウェア）内で割り当てられた造形スタイルは、ステレオリソグラフィ装置のレーザーもしくはその他の３次元光硬化装置の照射源に働きかけるコマンドを含んでいなくてはならない。レーザーの設定は、スタイルファイルの変更を利用して変更される。この変更がどのようにして達成されるかを示す例を、以下に説明する。ここで、高い耐久性を要する物体領域は、たとえば上記と同様の嵌合留具の留め部分のような、物体の主要部分から突出する部分などである。このような物体を作製するために、以下の各工程が実行される。
【００９６】
１．特に選択された機械的特性を有するように造形されなくてはならない物体の．ＳＴＬ  ファイルが、ビジョナリー・デザイン・システムズ社製のＩｒｏｎＣＡＤ  のような、．ＳＴＬ  ファイルを受容するＣＡＤパッケージに読み込まれる。あるいは、ＣＡＤファイルを基に造形プロセスを開始してもよい。
【００９７】
２．．ＳＴＬ  ファイルが複数の分割部分に分割される。ある特定の特性を要求する各物体領域は、分割された各々固有の．ＳＴＬ  ファイルを割り当てられ保存される。また、ＣＡＤファイルを基にする場合には、該ＣＡＤファイルが分割され、各物体領域の造形スタイルをそれぞれ表した複数の．ＳＴＬ  ファイルが発生させられ得る。
【００９８】
３．３Ｄ  ライトイヤー、マエストロ・ソフトウェア、あるいは個々の．ＳＴＬ  ファイルに造形スタイルを割り当てることのできるその他のソフトウェアに、物体全体を成す各物体領域の．ＳＴＬ  ファイルがそれぞれロードされる。各物体領域は互いに接するように配置され、物体全体を形作る。
【００９９】
４．参照番号３８で示される高い耐久性を要する物体領域に、造形スタイル２あるいは３が割り当てられ、参照番号３９で示される残りの物体領域に、造形スタイル１が割り当てられる。ここで、前述の通り、各造形スタイルは、レーザーのスポット径、出力、発射反復率等を調節するコマンドを含んでいる。
【０１００】
５．物体がスライスされ、造形ファイル（．ＢＦＦ  ファイル等）が準備される。この造形ファイルは、各物体領域に使用されるレーザーの設定に関する情報を含んでいなくてはならず、またその情報はビルドステーション等のソフトウェアにより認識可能なものでなくてはならないので、従来型の．ＢＦＦ  ファイル形式では不十分である。
【０１０１】
６．準備された造形ファイルに従って、ＳＬＡ（登録商標）  ７０００型のシステムあるいはその他の適当な３次元光硬化装置により造形が行われ、造形された物体が回収、洗浄、後処理される。
【０１０２】
図５は、それぞれの与えられた層内において（すなわち、ＸＹ平面において）、特定の物体領域３８のみが高い耐久性を必要とする物体を示した図である。この例では、嵌合留具の右側の留め部分は高い耐久性を必要とするが、左側の物体領域３９はそのような高い耐久性を必要としない。それぞれの与えられた層において両方の物体領域が共存しているので、それぞれの層内においてレーザーの設定を変更しなくてはならない。
【０１０３】
以上、特定の実施形態を例に本発明を説明してきたが、本明細書に開示された本発明の理念を逸脱することなく、材料、物体の配置、および各工程に関して、多くの変更や応用が可能であることは明らかである。たとえば、物体の造形に本発明の方法を適用するにあたっては、ファイルの分割を不要とするために、．ＳＴＬ  ファイルやＣＡＤファイルの個々の特定の三角形に造形スタイルを割り当てることのできるソフトウェアを用いてもよい。また、まだメカニズムは完全に理解されていないが、照射エネルギーに対する露出方法の調節以外による物理的特性の変更、および各処理工程の変更も、最終的な３次元物体において異なる機械的特性を得るために有用であることが理論化されている。変更可能な物理的特性には、耐熱性、耐久性、色、結晶度および層厚等が含まれる。変更可能な処理工程には、加熱による後処理、後硬化処理、および照射源からの異なる波長を利用した露出方法の変更処理等が含まれる。したがって、本明細書を読んだ当業者が想到し得るあらゆる変更形態や応用形態は、請求項に掲げた発明の理念および範囲の中に含まれるものである。本明細書中で引用された全ての特許出願、特許およびその他の刊行物は、その全内容が、参照により本明細書中に記載されているものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステレオリソグラフィ装置の概略説明図
【図２】本発明を利用して作製された、高さ方向に選択された一部分において高い耐熱性を有する物体の概略説明図
【図３】本発明を利用して作製された、横方向に選択された一部分において高い耐熱性を有する物体の概略説明図
【図４】高さ方向に選択された一部分において、より高い耐久性を要する部分を有する嵌合留具形状の物体を示した図
【図５】横方向に選択された一部分において、より高い耐久性を要する部分を有する嵌合留具形状の物体を示した図
【図６】コンピュータにより本発明をステレオリソグラフィ装置内で自動的に実行することを可能とし、ＣＡＤプログラムから供給されたグラフィックデータを用いてステレオリソグラフィによる物体造形を行うための、ソフトウェアの全体的な実行プロセスを示すフローチャート
【符号の説明】
１９    コンピュータ変換システム
２０    ＣＡＤデータ発生装置
２１    容器
２２    液体材料
２３    作業表面
２６    紫外線源
２７    ビームスポット
２８    コンピュータ制御システム
２９    昇降台
３０    ３次元物体
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ    硬化層
３３、３５    高い耐熱性を要する物体領域
３６、３９    ベース部分
３７、３８    留め部分（高い耐久性を要する物体領域）
【図１】
0003556923.tif 000004
【図２】
0003556923.tif 000005
【図３】
0003556923.tif 000006
【図４】
0003556923.tif 000007
【図５】
0003556923.tif 000008
【図６】
0003556923.tif 000009