(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物体を光硬化可能樹脂から形成するための装置であって、
光硬化可能樹脂源と、
第１の方向に移動可能であるとともに、回転多角形ミラーに光学的に連通する選択的に活性化および非活性化が可能な紫外線レーザダイオードを含む線形凝固装置を含み、
前記紫外線レーザダイオードは、前記線形凝固装置が第１の軸に沿って移動する際に、回転多角形ミラーへ凝固エネルギーを照射し、前記紫外線レーザダイオードが前記回転多角形ミラーに凝固エネルギーを照射する際、前記回転多角形ミラーは前記凝固エネルギーを走査軸に沿って走査し、
前記回転多角形ミラーと前記光硬化可能樹脂源との間に少なくとも１つのレンズをさらに含み、前記少なくとも１つのレンズは約３８０ｎｍ〜約４２０ｎｍの範囲の波長を有する入射光の少なくとも９５％を透過するように反射防止コーティングでコーティングされる、装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのレンズは第１および第２のＦ−θレンズであり、前記第１のＦ−θレンズは前記回転多角形ミラーと前記第２のＦ−θレンズとの間に存在し、前記第１のＦ−θレンズは入射面と透過面とを有し、前記第２のＦ−θレンズは入射面と透過面とを有し、前記第１のＦ−θレンズの透過面の曲率半径は、前記第２のＦ−θレンズの透過面の曲率半径よりも大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
３次元物体を光硬化可能樹脂から形成するための装置であって、
光硬化可能樹脂源と、
第１の方向に移動可能であるとともに、回転多角形ミラーに光学的に連通する選択的に活性化および非活性化が可能な紫外線レーザダイオードを含む線形凝固装置を含み、
前記紫外線レーザダイオードは、前記線形凝固装置が第１の軸に沿って移動する際に、回転多角形ミラーへ凝固エネルギーを照射し、前記紫外線レーザダイオードが前記回転多角形ミラーに凝固エネルギーを照射する際、前記回転多角形ミラーは前記凝固エネルギーを走査軸に沿って走査し、
前記回転多角形ミラーと凝固エネルギーセンサとに光学的に連通するミラーをさらに含み、前記紫外線レーザダイオードが同期動作の間に前記回転多角形ミラーに凝固エネルギーを照射する際、凝固エネルギーが前記回転多角形ミラーから前記ミラーに偏向され、偏向された前記凝固エネルギーは前記ミラーから反射し、前記ミラーから前記センサに送られる、装置。
【請求項４】
前記凝固エネルギーセンサに送られる光を受け取るとともにフィルタリングするよう位置決めされるニュートラルデンシティフィルタをさらに含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記回転多角形ミラーは回転面内で回転可能であり、前記装置は構築エンベロープをさらに含み、前記構築エンベロープは、照射された凝固エネルギーが前記回転多角形ミラーからその中へと偏向され得る前記光硬化可能樹脂の部分であり、回転面における前記回転多角形ミラーの回転位置は、前記構築エンベロープ内の走査方向に沿った、偏向された凝固エネルギーの位置を規定しており、前記凝固エネルギーセンサが偏向された凝固エネルギーを受け取る際、前記回転多角形ミラーの回転位置は、前記構築エンベロープの境界に対応する、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
３次元物体を光硬化可能樹脂から形成するための装置であって、
光硬化可能樹脂源と、
第１の方向に移動可能であるとともに、回転多角形ミラーに光学的に連通する選択的に活性化および非活性化が可能な紫外線レーザダイオードを含む線形凝固装置を含み、
前記紫外線レーザダイオードは、前記線形凝固装置が第１の軸に沿って移動する際に、回転多角形ミラーへ凝固エネルギーを照射し、前記紫外線レーザダイオードが前記回転多角形ミラーに凝固エネルギーを照射する際、前記回転多角形ミラーは前記凝固エネルギーを走査軸に沿って走査し、
前記紫外線レーザダイオードと前記回転多角形ミラーとの間にコリメートレンズをさらに含み、
前記コリメートレンズは、反射防止コーティングによってコーティングされて、当該コーティングされたコリメートレンズは、約３８０ｎｍから約４２０ｎｍの範囲の波長を有する入射光の少なくとも９５％を透過する、装置。
【請求項７】
円柱レンズをさらに備え、前記コリメートレンズは、前記紫外線レーザダイオードと前記円柱レンズとの間に配置されて、前記円柱レンズは反射防止コーティングによってコーティングされる、請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この出願は、２０１２年２月１４日に出願された米国仮特許出願番号第６１／５９８，６６６号および２０１１年６月２８日に出願された米国仮特許出願番号第６１／５０２，０２０号の利益を請求し、これらの米国仮特許出願の各々は全文、参照により援用される。
【０００２】
分野
この開示は、３次元物体を製造するための装置および方法に関し、より具体的には、このような物体を形成するよう線形凝固を用いるための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
３次元ラピッドプロトタイピングおよびマニュファクチャリングは、高精度で部品の迅速かつ正確な製造を可能にする。このような技術を用いると、機械加工ステップが低減または除去され得るとともに、部品の中には、製造に用いられる材料に依存して、それらの正規の製造相当物と機能的に均等となり得るものがある。
【０００４】
製造された部品のサイズは、小さいパーツから大きなパーツに及び得る。パーツの製造は、光またはレーザ硬化方法を用いるフォトポリマー硬化を含むさまざまな技術に基づき得る。たとえば、紫外線（ＵＶ）光への露出により二次的な硬化が発生し得る。コンピュータ支援設計（computer aided design（ＣＡＤ））データをラピッドマニュファクチャリングに好適なデータモデルに変換するプロセスが、当該部品を構築するのに好適なデータを作り出すよう用いられてもよい。次いで、当該パーツを構築するよう、パターン発生器が用いられ得る。パターン発生器の例は、Texas Instruments（登録商標）のＤＬＰ（Digital Light Processing technology）、ＳＸＲＤ（商標）（Silicon X-tal Reflective Display）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）、ＤＭＤ（digital mirror device）、ＪＶＣからのＪ−ＩＬＡ、ＳＬＭ（Spatial light modulator）または任意のタイプの選択的光変調システムの使用を含んでもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記装置の多くは、複雑であり、多数の非常に小さい移動可能部を含んでいる。たとえば、ＤＭＤ装置は、何千もの個々に制御可能なマイクロミラーを含む。レーザベースのＳＬＡシステムは、線形、非線形または不規則な形状であり得る物体断面をトレースするために、操作性が良好な程度に制御されたレーザを必要とする。多くの公知の３次元物体製造システムのこれらの特徴は、このようなシステムのコストを上昇させ、多くの消費者には利用不可能となっている。したがって、上記の問題に対応する線形凝固プロセスを用いて３次元物体を作製するための装置および方法について必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、添付の図面を参照して、例示目的で本開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】閉じられた筺体構成にある、３次元物体を凝固可能材料から作製するためのシステムの斜視図である。
【図２】開かれた筺体構成にある、図１の３次元物体を作製するためのシステムの斜視図である。
【図３】３次元物体を作製するためのシステムにおける使用のための凝固基板アセンブリおよび線形凝固装置の実施例の図であって、線形凝固装置が凝固基板アセンブリの長さに沿った第１の位置にある状態の図である。
【図４】図３の凝固基板アセンブリおよび線形凝固装置の図であって、線形凝固装置が凝固基板アセンブリの長さに沿った第２の位置にある状態の図である。
【図５Ａ】凝固エネルギー源と回転エネルギーデフレクタとを含む線形凝固装置の後部の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂの線形凝固装置の前部の斜視図である。
【図５Ｃ】筐体が取り除かれかつ凝固エネルギー同期センサを含む、図５Ａの線形凝固装置の第１の代替的なバージョンの概略図である。
【図５Ｄ】筐体が取り除かれかつ２つの凝固エネルギー源と凝固エネルギーセンサとを含む、図５Ａの線形凝固装置の第２の代替的なバージョンの概略図である。
【図６】図３および図４の凝固基板アセンブリおよび線形凝固装置を含む、３次元物体を凝固可能材料から作製するためのシステムの側面立面図である。
【図７】３次元物体を凝固可能材料から作製するためのシステムにおける使用のための凝固基板アセンブリおよび線形凝固装置の代替的な実施例の図である。
【図８】図７の実施例の展開図である。
【図９Ａ】図７の凝固基板アセンブリにおいて用いられる膜アセンブリの分解斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａの膜アセンブリの側面立面図である。
【図９Ｃ】組み立てられた構成にある、図９Ａの膜アセンブリの斜視図である。
【図１０】凝固基板ブラケットが取り除かれた状態である、図７の線１０−１０に沿った図７の膜アセンブリの拡大断面図である。
【図１１】図７の凝固基板アセンブリにおいて用いられる移動可能基板アセンブリの斜視図である。
【図１２】図７の凝固基板アセンブリにおいて用いられる剥離部材アセンブリの斜視図である。
【図１３】図７における線１３−１３に沿った図７の凝固基板アセンブリの拡大側面断面図である。
【図１４】線形凝固装置を用いて３次元物体を作製する方法を説明するために用いられる３次元物体データの図解図である。
【図１５】図１４の３次元物体を示すスライスされたデータの図解図である。
【図１６（ａ）】図１５に示される３次元物体のスライスの１つに対応する物体断面ストリップデータの図解図である。
【図１６（ｂ）】構築エンベロープと横方向のオフセット領域とを含む凝固可能材料の源の上面平面図である。
【図１６（ｃ）】図１６（ｃ）の物体断面ストリップデータが構築エンベロープ上にマッピングされた、図１６（ｃ）の凝固可能材料の源の上面平面図である。
【図１６（ｄ）】図１６（ｃ）の物体断面ストリップデータに対応するストリングデータの例示的なセットを示す表である。
【図１６（ｅ）】線形凝固装置を用いて３次元物体の隣接するレイヤーを作製する方法を説明するよう用いられる、構築エンベロープ上にマッピングされた物体断面ストリップデータの例示的な図である。
【図１６（ｆ）】図１６（ｅ）の断面ストリップデータによって示される３次元物体の偶数のレイヤーに対応するストリングデータの例示的なセットを示す表である。
【図１６（ｇ）】図１６（ｆ）の断面ストリップデータによって示される３次元物体の奇数のレイヤーに対応するストリングデータの例示的なセットを示す表である。
【図１７】３次元物体を作製するためのシステムにおける使用のための凝固基板アセンブリおよび線形凝固装置の代替的な実施例の斜視図であって、線形凝固装置が凝固基板アセンブリの長さに沿った第１の位置にある図である。
【図１８】線形凝固装置が凝固基板アセンブリの長さに沿った第２の位置にある、図１７の実施例の斜視図である。
【図１９】線形凝固装置を用いて３次元物体を作製するためのシステムの代替的な実施例の概略図である。
【図２０Ａ】図１９の３次元物体を作製するためのシステムの一部の詳細図である。
【図２０Ｂ】図１９の３次元物体を作製するためのシステムの代替的な実施例のワークテーブルアセンブリおよび線形凝固装置の詳細な斜視図である。
【図２０Ｃ】反転された（底側が上の）方位における、図２０Ｂのワークテーブルアセンブリおよび線形凝固装置の下側の詳細な斜視図である。
【図２０Ｄ】図２０Ｂの線形凝固装置および凝固基板アセンブリの一部の断面側面図である。
【図２１】線形凝固装置を用いて３次元物体を凝固可能材料から作製する方法を説明するよう用いられるフローチャートである。
【図２２】線形凝固装置を用いて３次元物体を凝固可能材料から作製する代替的な方法を説明するよう用いられるフローチャートである。
【図２３】図２２の代替的な方法を説明するよう用いられるフローチャートである。
【図２４】凝固エネルギー源と、回転エネルギーデフレクタを駆動するよう用いられるモータとへのマイクロコントローラ出力信号、および凝固エネルギー同期センサから受け取られたマイクロコントローラ入力信号を示すグラフである。
【図２５（ａ）】閉じられた筺体構成にある、３次元物体を凝固可能材料から作製するためのシステムにおいて、モータ移動パラメータを調節するよう用いられる半球状テストパーツの走査（ｙ）軸に沿った図である。
【図２５（ｂ）】図２５（ａ）のテストパーツの構築（ｚ）軸に沿った図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面において、同様の符号は同様の部分を指す。
詳細な説明
図面は、３次元物体を凝固可能材料から製造するための装置および方法の例を示す。上記に基づき、本願明細書において用いられる用語は単純に簡便さのためであり、本発明を説明するよう用いられる用語は、当業者によってもっとも広い意味が与えられるべきであるということが一般的に理解されるべきである。
【０００９】
本願明細書において記載される装置および方法は、部品またはパーツ（本願明細書においては一般的に物体として論じられる）ような３次元物体の付加的な製造に一般的に適用可能であるが、代替的な用途のために当該範囲を超えて用いられてもよい。当該システムおよび方法は、凝固エネルギーを光硬化可能樹脂といった凝固可能材料に適用する線形凝固装置を一般的に含む。線形凝固装置は概して、好ましくは実質的に線形のパターンで凝固エネルギーを凝固可能材料の露出面に亘って適用するとともに、凝固エネルギーを適用しながら、線形パターンの長さによって規定される方向以外の方向に移動する。ある例では、線形凝固装置は、受け取った凝固エネルギーをある走査パターンに偏向する走査装置を含む。このような走査装置は、回転する多角形ミラーと線形走査マイクロミラーとを含むが、これらに限定されない。
【００１０】
本願明細書において記載される装置および方法は、凝固材料から物体が構築される際に凝固可能材料がそれに対して凝固される凝固基板を含んでもよい。凝固基板は、線形凝固装置が与えるエネルギーに晒される凝固材料の実質的に平坦な面の作製を促進する。この実質的に平坦な面により、構築プロセスの精度が向上する。ある実施例では、以下に論じるように、凝固基板は、凝固基板からの凝固した材料の分離を促進するよう揺動する。ある他の実施例では、１つ以上の剥離部材が、構築されている物体から凝固基板アセンブリを分離するよう設けられる。さらに別の実施例では、凝固基板は、線形凝固装置が凝固可能材料を横断する際に、線形凝固装置とともに平行移動する平坦または曲がった基板である。
【００１１】
当該システムは一般的に、３次元物体を凝固可能材料から製造するために、およびラピッドプロトタイピングのために用いられる。（レーザダイオードまたはＬＥＤアレイといった）凝固エネルギーの源を含む線形凝固装置は、当該装置が凝固可能材料の表面に亘って移動して凝固可能材料を選択的に凝固する際に、構築中の物体の形状に従って変動し得る隣接する線像の連なりを凝固可能材料上に作り出す。
【００１２】
本願明細書において論じられるように、凝固可能材料は、エネルギーに晒されると全体的または部分的に硬化する材料である。凝固または部分凝固に対するこの反応は、３次元物体を構築するための基礎として用いられ得る。凝固可能材料の例は、重合可能または架橋可能な材料、フォトポリマー、フォトパウダー、フォトペースト、または酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムもしくはイットリア安定化酸化ジルコニウムといった任意の種類のセラミック系パウダー、硬化可能なシリコーン組成物、シリカ系ナノ粒子もしくはナノ複合材料を含む感光性複合材料を含んでもよい。凝固可能材料は充填剤をさらに含んでもよい。さらに、凝固可能材料は、（たとえば、電磁放射に晒された後）半固体、固体、ワックス、および結晶性固体から変動し得る最終形態を取り得る。フォトポリマーペーストの凝固可能材料の一実施例では、１００００ｃＰ（センチポイズ）と１５００００ｃｐとの間の粘度が好ましい。
【００１３】
光重合可能な材料、光硬化可能な材料、または凝固可能な材料を論じる場合、樹脂と随意にさらに別の成分とをおそらく含み、電磁放射のような刺激を与えるエネルギーの供給により凝固可能な任意の材料が意図される。好適には、電磁放射（今日用いられる一般的な波長はＵＶ放射および/または可視光を含む）によって重合可能および／または架橋可能な（すなわち硬化可能な）材料が、このような材料として用いられ得る。ある例では、（（メタ）アクリレートモノマーおよびポリマーを含むがこれらに限定されない）少なくとも１つのエチレン不飽和化合物ならびに／または少なくとも１つのエポキシ基含有化合物から形成される樹脂を含む材料が用いられてもよい。凝固可能材料の好適な他の成分はたとえば、無機および／または有機充填剤、着色物質、ビスコース調整剤などを含むが、これらに限定されない。
【００１４】
フォトポリマーが凝固可能材料として用いられる場合、光開始剤が典型的に与えられる。光開始剤は、光を吸収するとともに、重合および／または架橋プロセスを開始する遊離基を生成する。好適なタイプの光開始剤は、メタロセン、１，２ジケトン、酸化アシルホスフィン、ベンゼルジメチルケタール、α−アミノケトン、およびα−ヒドロキシケトンを含む。好適なメタロセンの例は、Ciba Specialty chemicals社によって提供されるＩｒｇａｃｕｒｅ７８４のような、ビス（エタ５−２，４−シクロペンタジエン−１−ｙ１）ビス［２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−ｙ１）フェニル］チタンを含む。好適な１，２ジケトンの例は、カンファキノンのようなキノンを含む。好適な酸化アシルホスフィンの例は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ８１９の名前で提供されるビスアシルホスフィンオキシド（ＢＡＰＯ）と、Ｄａｒｏｃｕｒ（登録商標）ＴＰＯの名前で提供されるモノアシルホスフィンオキシド（ＭＡＰＯ）とを含む。Ｉｒｇａｃｕｒｅ８１９およびＤａｒｏｃｕｒ（登録商標）ＴＰＯの両方は、Ciba Specialty Chemicals社によって提供される。好適なベンゼルジメチルケタールの例は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１の名前で提供されるα，α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノンを含む。好適なα−アミノケトンは、Ｉｒｇａｃｕｒｅ３６９の名前で提供される２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−１−［４−（４−モルホリニル）フェニル］−１−ブタノンを含む。好適なα−ヒドロキシケトンは、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４の名前で提供される１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンと、Ｉｒｇａｃｕｒｅ５００の名前で提供される１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンおよびベンゾフェノンの５０−５０（重量）混合物を含む。
【００１５】
線形凝固装置は、多くの態様に構成されてもよい。ある例では、線形凝固装置は、当該装置が別の方向に移動する際に、一方向（走査方向）において凝固可能材料の部分を凝固エネルギーに漸進的に晒す。他の例では、装置が別の方向に移動する際に、概してまたは好ましくは実質的に線形のパターンの凝固エネルギーが、一方向に沿って単一露光で適用される。凝固エネルギーは、電磁放射を含んでもよい。電磁放射は、化学線光、可視光もしくは不可視光、ＵＶ放射、ＩＲ放射、電子ビーム放射、Ｘ線放射、またはレーザ放射などを含んでもよい。さらに、電磁スペクトルにおける各タイプの電磁放射が一般的に論じられ得るが、この開示は与えられた特定の例に限定されない。当業者であれば、電磁放射のタイプおよび電磁放射を生成する方法についての変形例は、用途の必要性に基づき決定されてもよいということが分かるであろう。
【００１６】
図１〜図６を参照して、３次元物体を作製するための第１のシステム４０が示される。システム４０は、凝固基板アセンブリ６２（図２）と線形凝固装置８８（図３〜図５Ｃ）とを含む。システム４０は、システム４０の構成要素を支持および囲むための筐体４２を含む。筐体４２は、筐体開口部４９に移動可能に配置される視界窓４４を含む。視界窓４４によりユーザは、物体構築動作の間に物体が構築されている際に、物体を観察することができる。図１〜図６の例において、視界窓４４はヒンジ６０（図２）上にマウントされており、これによりヒンジ６０の長手方向軸について窓４４が旋回可能に開閉される。これにより、構築動作が完了した際には、構築された物体へのアクセスが提供される。
【００１７】
筐体４２はさらに、フォトポリマー樹脂容器４８を収容するための下部コンパートメント５２（図２）を含む。フォトポリマー樹脂容器４８は摺動支持アセンブリ５０上にマウントされる。摺動支持アセンブリ５０は、容器４８が下部コンパートメント５２に摺動可能に挿入されることを可能にするとともに下部コンパートメント５２から摺動可能に除去されることを可能にする。摺動支持アセンブリ５０は、フォトポリマー樹脂を容器４８に加えるもしくはフォトポリマー樹脂を容器４８から除去するための手段または容器４８を交換するための手段を提供する。下部コンパートメントドア４６（図１）は、下部コンパートメント５２内に摺動支持アセンブリ５０を除去可能に固定する。
【００１８】
ワークテーブルアセンブリ５５は、ワークテーブル５６および凝固基板アセンブリ６２を含む。ワークテーブル５６は、筐体４２の内部において下部コンパートメント４６の上に配置され、そこを通って物体構築台４３が移動可能に配置される開口部５４（図２）を含む。ラッチ５８は、物体構築プロセスの間、凝固基板アセンブリ６２をワークテーブル５６に固定するよう設けられる。
【００１９】
構築台４３は昇降機アセンブリ（図示せず）に接続される。昇降機アセンブリは、物体構築動作の間に構築台４３を樹脂容器４８の中へと下方向に移動するとともに、物体構築動作が完了した後に樹脂容器４８から上方向に移動する。図２に示されるように、構築台４３は、構築台４３がワークテーブル５６よりも上に上げられた静止位置を有しており、完成した物体の除去とともに台４３上の余剰樹脂の除去を促進する。ある例示的な例では、構築台４３は周期的な間隔で停止するとともに、線形凝固装置８８は、構築台４３が静止した状態で、凝固可能材料の露出表面にて露出した凝固材料に凝固エネルギーを供給する。他の例では、構築台４３は、凝固エネルギーが凝固可能材料に供給される際に、ワークテーブル５６から連続的に離れるように移動する。
【００２０】
図３を参照して、凝固基板アセンブリ６２と線形凝固装置８８とを含む物体凝固および分離システムが示される。線形凝固装置８８は、第１の方向（ｙ方向）に凝固エネルギーを凝固可能材料に、光硬化可能樹脂（図示せず）のような凝固可能材料の表面に亘って別の方向（ｘ方向）に移動する際に、漸進的に適用する。好ましい実施例では、線形凝固装置８８は、線形走査装置を含み、凝固エネルギーは、線形凝固装置８８がｘ方向に移動する際に、走査軸（すなわちｙ軸）を規定する走査方向に「走査される」。好ましくは、これが行われる際に、線形凝固装置８８自体はｙ方向に移動されない。走査軸方向における逐次の線形走査は、本願明細書において「線形走査動作」と称され得る。
【００２１】
線形凝固装置８８は、凝固エネルギー源９０と、走査装置と、筐体９６とを含む。図３に示される実施例では、走査装置は回転エネルギーデフレクタ９２である。線形凝固装置８８の他の例では、走査装置は、回転エネルギーデフレクタ９２の代わりに用いられるレーザ走査マイクロミラーである。したがって、本願明細書において記載される例示的な実施例においてレーザ走査マイクロミラーが回転エネルギーデフレクタ９２の代わりに用いられてもよいということが完全に理解されるべきである。
【００２２】
好適なレーザ走査マイクロミラーは、スイスのLemoptix SA社によってＬＳＣＡＮの名前で提供される、磁気的に作動されるＭＯＥＭＳ（マイクロオプトエレクトロメカニカルシステム（micro-opto-electromechanical systems））マイクロミラーを含む。線形走査マイクロミラーは、固定部分と移動可能ミラー部分とを有するシリコンチップを含む。ミラーは、作動信号に対応する程度まで、固定部分に対して傾斜するよう電気的または磁気的に作動される。ミラーが傾斜すると、受け取られた凝固エネルギーは、当該傾斜しているミラーからの偏向を介して走査される。したがって、傾斜の程度または傾斜角度が、偏向された凝固エネルギーが凝固可能材料の表面に当たる、走査（ｙ）軸に沿った位置に対応する。
【００２３】
ある好ましい例では、図３に示されるように、偏向された凝固エネルギーを集中させて凝固可能材料に向かって送るよう回転エネルギーデフレクタ９２と筐体９６の底面との間にレンズ９８が設けられる。図３の例では、凝固可能材料は、剛性または半剛性の凝固基板６８の下に存在するとともに凝固基板６８に接触している。図３の例では、レンズ９８は好ましくは平坦な視野レンズである。ある例では、レンズ９８は、紫線放射および紫外線放射に対して透明である平坦な視野レンズである。付加的な例では、レンズ９８はさらに、回転エネルギーデフレクタ９２から凝固可能材料までの異なる凝固エネルギービーム進行距離を補償するよう、（レンズ長がそれに沿って方位付けられるｙ軸走査方向を基準として）中央に対してレンズの端部上でより長い焦点距離を有する。ある実現例では、レンズ９８は、コーティングレンズが約３８０ｎｍ〜約４２０ｎｍの範囲の波長を有する入射光の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９２％、より好ましくは少なくとも９５％を透過するように反射防止コーティングを含む。一例では、レンズ９８は波長が約４０５ｎｍである入射光の少なくとも約９５％を透過する。好適なコーティングは、単一のレイヤーの二フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）コーティングを含む。二フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）コーティングは、英国のSiltint Industries社が提供するＡＲＳＬ０００１  ＭｇＦ２コーティングを含む。
【００２４】
筐体９６はさらに、光がそこを通って剛性または半剛性の凝固基板６８および凝固可能材料上に照射される実質的に線形の開口部１００（たとえばスリット）を含む。
【００２５】
図３および図４は、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）に沿ってそれぞれ第１および第２の位置にある筐体９６を示す。図３〜図４の実施例では、筐体９６はｘ方向に移動するが、ｙ方向には移動しない。モータ７６は、剛性または半剛性の凝固基板６８の表面（およびその下に存在する凝固可能材料の表面）に亘って凝固基板アセンブリ６２の一端部から他端部までｘ方向に筺体９６を駆動するよう設けられる。ある例では、モータ７６はサーボモータまたはステッパモータである。いずれの場合でも、モータ７６は、ｘ軸方向において線形凝固装置８８のある程度の線形運動に対応する、それに関連付けられるモータ移動パラメータを有する。ある場合では、当該パラメータは、線形凝固装置８８がｘ軸方向に移動する特定の線形距離に対応するモータステップの数である。筐体９６がｘ方向（凝固基板アセンブリ６２の長さ方向）に移動すると、凝固エネルギー源９０および回転エネルギーデフレクタ９２はそれとともに移動する。この移動の間、凝固エネルギー、好ましくはレーザ光が、周期的または連続的に凝固エネルギー源９０から回転エネルギーデフレクタ９２まで照射される。１つの好ましい実施例では、凝固エネルギー源９０は、３８０ｎｍ〜４２０ｎｍの範囲の光を発するレーザダイオードである。３９０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲が好ましく、４００ｎｍ〜約４１０ｎｍの範囲がより好ましい。レーザパワーは、好ましくは少なくとも約３００ｍＷ、より好ましくは少なくとも約４００ｍＷ、さらにより好ましくは少なくとも約４５０ｍＷである。同時に、レーザパワーは、好ましくは約７００ｍＷ以下であり、より好ましくは約６００ｍＷ以下であり、さらにより好ましくは約５５０ｍＷ以下である。一例では、５００ｍＷ，４０５ｎｍの青色光レーザが用いられる。好適な青色光レーザダイオードは、Ｓａｎｙｏ社が提供する４０５ｎｍ，５００ｍＷのレーザダイオードを含む。
【００２６】
回転エネルギーデフレクタ９２は、平坦な視野レンズ９８に向かうよう回転エネルギーデフレクタ９２に入射する凝固エネルギーを偏向する。回転エネルギーデフレクタ９２は好ましくは、線形凝固装置８８が長さ（ｘ軸）方向に移動する際に、回転面において回転する。ある例では、回転面は、線形凝固装置８８が移動する方向に実質的に垂直である（すなわち回転面は図３〜図４に示されるｙ−ｚ面である）。ある例では、回転エネルギーデフレクタ９２は、実質的に一定の回転速度で回転する。他の例では、線形凝固装置８８は、実質的に一定の速度で長さ（ｘ軸）方向に移動する。さらに別の例では、回転エネルギーデフレクタ９２は、実質的に一定の回転速度で回転し、線形凝固装置８８は長さ（ｘ軸）方向に実質的に一定の速度で移動する。
【００２７】
凝固エネルギー源９０が光源である場合、回転エネルギーデフレクタ９２は好ましくは、可視光またはＵＶ光を偏向することが可能である回転光デフレクタである。１つの例示的な実施例では、回転エネルギーデフレクタ９２は、その周囲の周りに規定される１つ以上のファセット９４ａ，９４ｂ，９４ｃなどを有する多角形のミラーである。図３の例では、回転エネルギーデフレクタ９２は、ファセット９４ａ〜９４ｆを有する六角形ミラーである。各ファセット９４ａ〜９４ｆは、凝固エネルギー源９０と光学的に連通してそこから照射された光を受け取る少なくとも１つの回転位置、好ましくはいくつかの回転位置を有する。回転エネルギーデフレクタ９２が回転すると、凝固エネルギー（たとえば、可視光または紫外線光）は各ファセット９４ａ〜９４ｆの長さに沿って連続的に偏向されることになる。ファセット９４ａ〜９４ｆの１つがいつでも凝固エネルギーを受け取り偏向することになる。ファセットがその回転位置を変更すると、ファセットに対する凝固エネルギーの入射角度は変わることになり、これにより偏向角度、したがって、偏向された凝固エネルギーが凝固基板６８とその下に存在する凝固可能材料とに当たるｙ軸位置が変更することになる。したがって、回転エネルギーデフレクタ９２の各回転位置は、凝固エネルギーが所与の時間で照射され得る走査（ｙ）軸に沿った位置に対応する。しかしながら、所与の数の回転エネルギーデフレクタファセットＦについて、各々が走査軸方向に沿った特定の位置に対応するＦ個の回転位置が存在することになる。以下により詳細に論じられるように、構築台４３と、凝固エネルギー源９０と、回転エネルギーデフレクタ９２と、凝固可能材料に亘って線形凝固装置８８を横断するモータとの活性化および非活性化を調整するよう、１つ以上のコントローラまたはマイクロコントローラが設けられてもよい。
【００２８】
ある例では、ｙ軸方向における走査の最大長さは、個々のファセット９４ａ〜９４ｆの全長に対応する。すなわち、光がファセット９４ａ〜９４ｆのいずれか１つの全長に漸進的に当たると、それに対応して、偏向された光がｙ軸方向において全走査長さを包括することになる。回転エネルギーデフレクタ９２上のファセット９４ａ，９４ｂなどの数は、回転エネルギーデフレクタ９２の１回の完全な回転について行われるｙ軸走査の数に対応することになる。六角形ミラーの場合、６回のｙ軸走査が、回転エネルギーデフレクタ９２の各完全な回転ごとに行われることになる。一定の回転方向（たとえば、時計回りまたは反時計回り）を維持する回転エネルギーデフレクタの場合、走査はｙ軸に沿った単方向になる。換言すると、光が１つのファセット９４ａから別のファセット９４ｂまで遷移すると、走査は反対方向に戻るのではなく、ｙ軸における開始位置に戻ることになる。しかしながら、回転エネルギーデフレクタ９２がｙ軸方向において「前後」の走査を作り出すよう２つの回転方向に回転するものを含む他の回転エネルギーデフレクタ構成が用いられてもよい。
【００２９】
「構築エンベロープ」という用語は、凝固エネルギーが凝固可能材料に供給され得る（ｘ方向における）最大長さと（ｙ方向における）最大幅とを説明するよう用いるのが有用である。図３〜図４の実施例では、構築エンベロープエリアは典型的に、凝固基板６８のエリアまたはその下に存在する凝固可能材料の上を向いた露出面によって規定されるエリアより小さくなる。図３の例では、構築エンベロープは、凝固エネルギー源９０および回転エネルギーデフレクタ９２がｘ方向に横断し得る全距離以下であるｘ寸法（長さ）を含むことになる。いくつかの場合では、構築エンベロープのｙ寸法（幅）は、レンズ９８および筐体開口部１００の長さよりも若干長くてもよい。なぜならば、平坦な視野レンズ９８から筐体開口部１００を通って照射される光は、凝固可能材料の露出面に対して非直交の入射角度でｙ軸方向において筐体９６から外方向に照射されてもよいからである。
【００３０】
図１６（ｂ）および図１６（ｃ）は、構築エンベロープ３４２を含む凝固可能材料の領域の上面図を示す。構築エンベロープは、凝固の最大エリアを規定しており、したがってｘ−ｙ面において最大となる３次元物体を規定している。図１６（ｂ）および図１６（ｃ）に示されるように、ある場合には、線形凝固装置８８は、構築エンベロープ３４２の長さ距離Ｌと２つのオフセット距離δLおよびδRとの合計に等しい合計の距離に沿ったｘ軸方向において移動可能である。オフセット距離δLは、線形凝固装置８８の左側の進行端部（end-of-travel（ＥＯＴ））位置から左側の構築エンベロープ境界３４３までの距離を示し、オフセット距離δRは右側のＥＯＴ位置から右側の構築エンベロープ境界３４５までの距離を示す。ある例では、オフセット距離δLおよびδRは、凝固可能材料の如何なる凝固も開始する前に（すなわち構築エンベロープ３４２に到達する前に）線形凝固装置８８がｘ軸方向において実質的に一定の速度を達成する時間を有することを確実にするよう設けられる。ある例では、一定のｘ軸速度での線形凝固装置８８の移動により、モータ７６についてのモータ移動パラメータがｘ軸位置の間接的な指示を提供することが可能になるので、任意の所与の瞬間にｘ軸位置を直接的に測定する必要性が回避される。サーボモータおよびステッパモータに好適な１つの特定の例では、モータ移動パラメータはモータステップの数である。ある例では、δLおよびδRは等しい。
【００３１】
ある例では、回転エネルギーデフレクタ９２が回転すると、凝固エネルギー源９０は、構築中の物体を示すデータに従って光を選択的に照射する。ｘ軸方向における所与の位置において、構築中の物体の形状に依存して、ｙ軸位置の中には凝固されてもよい位置もあり、凝固されなくてもよい位置もある。
【００３２】
選択的に光を凝固可能材料に照射する１つの方法は、線形凝固装置のｘ軸位置と、凝固エネルギー源９０に光学的に連通するファセット９４ａ〜９４ｆの回転位置とに依存して凝固可能なエネルギー源９０を選択的に活性化することである。各ファセット９４ａ〜９４ｆは凝固エネルギーが凝固エネルギー源９０から受け取られ得る、その長さに沿った位置の全範囲を有することになるが、そのファセットが行う任意の個々の走査の間に、このような各ファセット位置が凝固エネルギーを受け取るとは限らない。したがって、所与のファセット９４ａ〜９４ｆの回転位置と凝固エネルギー源の活性化を（直接的または間接的に）連係することにより、凝固エネルギーは凝固が所望されるｙ軸に沿ったそれらの位置にのみ選択的に提供され得る。
【００３３】
ｘ軸方向に沿った所与の線形距離内で行われ得る線形走査の回数は、回転エネルギーデフレクタ９２の回転速度と、回転エネルギーデフレクタ９２上のファセットＦの数と、ｘ軸方向に沿った線形凝固装置８８の移動の速度とを含むいくつかの変数に依存し得る。一般に、線形凝固装置８８の移動の速度がｘ軸方向において増加すると、ｘ軸長さ単位ごとの線形走査の回数が減少する。しかしながら、回転エネルギーデフレクタ９２上のファセットの数が増加するか、または回転エネルギーデフレクタ９２の回転速度が増加すると、ｘ軸長さの単位ごとの線形走査の回数が増加する。
【００３４】
したがって、ミリメートルのような単位の所与の構築エンベロープ距離Ｌについて、行われ得る線走査動作の最大の回数は以下のように計算され得る。
【００３５】
（１）Ｎmax＝（Ｌ／Ｓ）＊（ＲＰＭ／６０）＊Ｆ
式中、Ｎmax＝構築エンベロープ内においてｘ軸方向での線走査動作の最大回数であり
Ｌ＝ｘ軸方向における構築エンベロープの所望の長さ（ｍｍ）であり、
Ｓ＝ｘ軸方向における凝固エネルギー源の移動の速度（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、
ＲＰＭ＝回転エネルギーデフレクタの回転数（回転／分）であり、
Ｆ＝回転エネルギーデフレクタ上のファセットの数である。
【００３６】
次いで、各線形走査には、（データストリングのセットが物体レイヤーデータとして用いられる場合にストリングインデックスとも称され得る）０からＮmax−１の値の範囲の線形走査インデックスｎが割り当てられ得る。式（１）は、ｘ軸方向における所与の部分の長さについて必要とされる線走査動作の実際の数を計算するようにも用いられ得る。その場合、Ｌはｘ軸方向における部分の所望の長さであり、Ｎmaxはその部分を形成するよう用いられる線走査動作の合計数を示すＮによって置き換えられる。
【００３７】
線形凝固装置がｘ軸方向において一定の速度Ｓで移動している際、モータ７６についてのモータステップの数のようなモータ移動パラメータが構築エンベロープ長Ｌに相関され得るとともに、モータステップの数／Ｌに等しい変数Ｗを規定するよう用いられ得る。次いで、マイクロコントローラ部は、モータステップの数を用いて、構築エンベロープ内の線形凝固装置の線形走査位置の数（または本願明細書においてさらに記載されるようにストリングインデックス）を、以下の式に従って間接的に決定し得る。
【００３８】
（２）走査インデックスｎ＝（（境界からのステップの数）／（Ｗ）（Ｓ））＊（ＲＰＭ／６０）＊Ｆ
式（２）では、境界からのステップの数は、構築エンベロープ境界３４３にて開始され、左から右に移動して数えられるか、または構築エンベロープ境界３４５にて開始され右から左に移動して数えられるモータステップの数を指す。ある長さを有する特定の３次元物体レイヤーは、構築エンベロープ３４２内で行われるある回数の線形走査によって形成され得る。
【００３９】
ある例では、ホストコンピュータが、当該部分を構築エンベロープサイズまでスケール変更するとともに、構築エンベロープ３４２における可能な走査の合計数Ｎmaxに基づき走査インデックス数ｎを割り当てることにより、走査インデックス数またはストリングデータインデックス数を割り当てることになる。次いで、走査インデックス数ｎは、式（２）に記載されるようにモータステップの数に相関されることになる。この関係は部分的に、構築エンベロープ長Ｌ（図１６（ｂ））を横断するのに線形凝固装置８８が必要とするステップ数をＬで除算した比である値Ｗの精度に依存する。以下に説明するように、いくつかの場合では、Ｗは線形凝固装置８８を移動するのに用いられる機械装置の形状によって予測される値（すなわちモータ７６のギア比、モータ７６の回転速度、プーリ８２ａおよび８２ｂのプーリ径によって予測される値）から逸脱し得る。その場合、Ｗの値を調節することが望ましくあり得る。Ｗの値を調節する方法はさらに以下に記載される。
【００４０】
別の例では、線形凝固装置８８と剛性または半剛性の凝固基板６８との間に柔軟な平坦な膜マスクが設けられる。柔軟な平坦な膜マスクは、マトリックスを規定する複数の可変的に透明な画像化要素を有する。各画像化要素は、そこにエネルギーを供給することにより、選択的に透明または不透明にされ得る。このような柔軟な平坦な膜マスクの例は、透明な有機発光ダイオード（organic light emitting diode（ＯＬＥＤ））スクリーンおよび液晶ディスプレイ（liquid crystal display（ＬＣＤ））スクリーンを含む。上記マトリックスは、凝固基板アセンブリの長さ（ｘ軸）方向に沿って配される複数の列（１−ｎ）に構成される。各列は、ｘ軸位置を規定しており、凝固エネルギー源９０からのエネルギーがそこを通過することを可能にするよう選択的に透明または不透明にされ得る、ｙ軸方向に沿った複数の要素を有する。したがって、特定のｘ軸位置にて、エネルギーの透過を可能にするよう活性化されるある列の特定の部材によって、エネルギーを凝固エネルギー源９０から回転エネルギーデフレクタ９２に連続的に供給し続けている間にｙ軸方向における凝固可能材料のどの部分が凝固エネルギーを受け取ることになるかが決定される。
【００４１】
上で示されるように、本願明細書において記載される３次元物体を作製するためのシステムは、マイクロ制御部またはマイクロコントローラのような制御部を含んでもよい。当該制御部は、モータ７６，１１８を活性化するとともに構築台４３を移動させ、かつ選択的に凝固エネルギー源９０を活性化するためのローカルに格納および実行されるプログラムを含む。ある例では、上記システムはホストコンピュータを含む。ホストコンピュータは、マイクロコントローラ部のローカルに格納および実行されるプログラムによる使用のために、３次元物体データをマイクロコントローラ部が認識するフォーマットに処理して当該データをマイクロコントローラに送信する。本願明細書において用いられるように、「マイクロコントローラ」という用語は、特別なタスクのために用いられる高性能なプログラマブルなコンピュータメモリシステムを指す。ある例では、本願明細書において記載されるマイクロコントローラは、マイクロプロセッサ、リードオンリメモリ（read only memory（ＲＯＭ））、周辺機器のためのインターフェイス、タイマー、アナログ−デジタル変換器およびデジタル−アナログ変換器、ならびに可能な他の機能部を有する集積回路チップを含む。
【００４２】
ある例では、線形凝固コントローラ（図示せず）は、長さ（ｘ軸）方向における線形凝固装置８８の位置に少なくとも部分的に基づき、線形凝固装置８８を選択的に活性化および非活性化する。位置は直接的に検出されてもよく、または他の変数（たとえばモータステップの数）によって間接的に決定されてもよい。さらに以下に論じられる１つの実現例において、進行端部センサ３４６（図１６（ｂ）および図１６（ｃ））が、ｘ軸位置を間接的に決定するようモータ移動パラメータとともに用いられる。
【００４３】
一実現例では、線形凝固コントローラは、選択的に活性化および非活性化することにより凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態を変更するよう凝固エネルギー源９０に動作可能に接続されるマイクロコントローラまたは凝固エネルギー源コントローラ（図示せず）である。付加的な例では、コントローラは選択的に、構築中の３次元物体についての形状情報に少なくとも部分的に基づき凝固エネルギー源を活性化する。さらに別の例では、コントローラは、長さ（ｘ軸）方向における線形凝固装置８８の位置に基づく（またはモータ７６についてのモータステップの数のような、当該位置に相関する別の変数に基づく）とともにｘ軸位置とともに変動する構築中の物体についての形状情報に基づき、選択的に凝固エネルギー源を活性化する。凝固可能材料の所与の露出面上において、凝固エネルギーを受け取ることになる特定のｘ，ｙ位置は、凝固エネルギー源９０の当該所与のｘ軸位置での構築中の物体のｙ軸プロファイルと回転エネルギーデフレクタ９２とに依存することになる。さらに別の例では、線形凝固コントローラは、凝固可能材料上の所望の位置を選択的に凝固するよう、平坦な膜マスク上の画像化要素を選択的に活性化する。他の例では、レーザ走査マイクロミラーが、選択的にある線形パターンに凝固エネルギーを偏向して線形走査動作を行う。
【００４４】
ある例では、構築中の物体についての形状情報は、３次元空間において物体の形状を数学的に規定する３次元物体形状情報として提供される。次いで、３次元物体データは、好ましくは構築軸に対応する寸法に沿って物体レイヤーデータにスライスまたは細分される。構築軸とは、物体がそれに沿って漸進的に構築される軸を指し、本願明細書において記載される例では本願明細書において「ｚ軸」として典型的に言及される。物体レイヤーデータは、構築軸と直交する面における物体の形状を数学的に規定する情報を含んでもよい。したがって、構築軸がｚ軸と言及される一例では、物体データレイヤーの各セットは、所与のｚ軸位置での物体断面の形状を規定するｘ座標およびｙ座標を含んでもよい。凝固プロセスを推進するよう物体データを提供および使用する例示的な方法は、以下にさらに記載される。
【００４５】
上述したように、モータ７６は、ｘ軸方向において凝固可能材料の表面に亘って筐体９６を平行移動するよう設けられる。この平行移動を提供するための例示的な装置は図３および図４に示される。これらの図に従うと、筐体９６は、凝固基板アセンブリ６２の幅（ｙ軸方向）に亘って間隔を空けた２つのカム従動子アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂに接続される。モータ７６は、それぞれのタイミングベルト８６ａおよび８６ｂに端部８０ａおよび８０ｂにて接続されるシャフト７８を回転する。各タイミングベルト８６ａおよび８６ｂは、凝固基板アセンブリ６２の固定フレーム６４上にマウントされる対応するブラケット８３ａおよび８３ｂに回転可能にマウントされる対応するプーリ８２ａおよび８２ｂに接続される。
【００４６】
カム従動子アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂは各々、対応するベルトコネクタ１１４ａおよび１１４ｂを介して、タイミングベルト８６ａおよび８６ｂのうち対応するものに接続される。カム従動子アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂは、対応する線形軸受１１０ａおよび１１０ｂにも接続される。線形軸受１１０ａおよび１１０ｂは、対応する線形スライドまたはレール１１２ａおよび１１２ｂに摺動可能に係合する。線形スライド１１２ａおよび１１２ｂは、固定フレーム６４に取り付けられており、凝固基板アセンブリ６２の幅（ｙ軸）方向に互いに間隔を空けている。モータ７６にエネルギーが加えられると、シャフト７８はその長手方向軸について回転し、タイミングベルト８６ａおよび８６ｂが無限ループで循環する。タイミングベルト８６ａおよび８６ｂの循環により、カム従動子アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂが凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に平行移動し、次いで、線形凝固装置筐体９６が長さ（ｘ軸）方向に移動される。したがって、モータ７６、回転エネルギーデフレクタ９２および凝固エネルギー源９０の同時活性化により、長さ（ｘ軸）方向における凝固エネルギー源９０および回転エネルギーデフレクタ９２の平行移動と同時に、凝固可能材料の露出面に沿った幅（ｙ軸）方向における凝固エネルギーの走査が可能になる。
【００４７】
線形凝固装置８８のより詳細な図が図５Ａおよび図５Ｂに提供される。図５Ａおよび図５Ｂは装置８８の対向する側を示す。筐体９６は概して多角形の構造である。これらの図に示されるように、筐体９６は、開かれた面を有するが、この面は閉じられてもよい。回転エネルギーデフレクタ９２は、高さ（ｚ軸）方向および幅（ｙ軸）方向の両方において凝固エネルギー源９０から間隔を置いており、長さ（ｘ軸）方向においても同様に凝固エネルギー源９０から若干オフセットされてもよい。回転エネルギーデフレクタ９２は、好ましくは長さ（ｘ軸）方向に対して実質的に垂直に方位付けされてもよい面（すなわちｙ−ｚ面）の実質的に中で回転するよう、筐体９６に回転可能にマウントされる。凝固エネルギー源ポート１１６は、一度に回転エネルギーデフレクタ９２の少なくとも１つのファセット９４ａ〜９４ｆと光学的に連通するように凝固エネルギー源（たとえば、レーザダイオード）をマウントするために設けられる。上で示されるように、レンズ９８は、高さ（ｚ軸）方向において回転エネルギーデフレクタ９２から間隔を置くとともに回転エネルギーデフレクタ９２の下に存在し、かつ筐体光開口部１００の上に位置する。
【００４８】
モータ１１８は、筐体９６の裏面上にマウントされており、回転エネルギーデフレクタ９２に動作可能に接続される。モータ１１８は、電力源（図示せず）に接続される。モータ１１８にエネルギーが加えられると、回転エネルギーデフレクタ９２は、ｙ−ｚ面において回転し、さまざまなファセット９４ａ〜９４ｆを順次、凝固エネルギー源９０に光学的に連通させる。さらに、制御部（図示せず）が、モータ１１８、凝固エネルギー源９０および／またはモータ７６に選択的にエネルギーを加えるよう設けられてもよい。モータ７６および１１８のいずれかまたは両方は、ステッパモータまたはサーボモータであってもよい。ある例では、モータ７６および１１８のいずれかまたは両方は、連続的なエネルギーパルスによって駆動される。モータ１１８の場合、ある好ましい実施例では、各パルスのタイミングが、回転エネルギーデフレクタ９２のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）の固定される回転位置に対応するように、連続的なエネルギーパルスによって駆動される。モータにパルスが与えられると、ファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）の各々は順次、凝固エネルギー源９０に光学的に連通するとともに、凝固エネルギー源９０に光学的に連通する特定のファセットは、パルスのタイミングに対応する固定される回転位置を有することになる。
【００４９】
ある実現例では、オペレータに知られることなく、回転エネルギーデフレクタ９２の回転位置は、各モータエネルギーパルスのタイミングに繰り返し可能に対応してもよい。モータエネルギーパルスと、ファセット９２ａ〜９２ｆの回転位置との固定される関連性により、凝固エネルギー源９０に光学的に連通した状態で、同期凝固エネルギー信号が、何らかの規定された回転位置にて、各ファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）について発せられるように、凝固エネルギー源９０からの同期凝固エネルギー信号の送信を同期するようモータパルスタイミングが用いられることを可能にする。
【００５０】
ある実現例では、線形凝固装置８８が移動するｘ軸速度よりも著しく大きいｙ軸走査速度（すなわち凝固エネルギーが凝固可能材料の露出面に沿って動く速度）を提供することが望ましい。ｙ軸速度およびｘ軸速度においてこの不一致を提供することにより、走査されたエネルギーパターンが線形であるとともにｘ軸方向に直交することをより確実にすることを助け、これにより物体の歪曲の可能性を低減する。ある例では、ｙ軸方向における走査速度は、ｘ軸方向における線形凝固装置８８の移動速度の少なくとも約１０００倍であり、好ましくは少なくとも約１５００倍であり、より好ましくは少なくとも約２０００倍であり、さらにより好ましくは少なくとも約２２００倍である。一例では、線形凝固装置８８は、約１インチ／秒の速度でｘ軸方向に移動し、ｙ軸走査速度は約２４００インチ／秒の速度である。ｘ軸方向における線形凝固装置８８の移動の速度に対する走査速度を増加させると、ｘ軸方向における長さ単位あたりの走査線の数を増加することによって、走査プロセスの分解能が増加する。
【００５１】
凝固基板アセンブリ６２の幅（ｙ軸）方向において凝固エネルギーが凝固可能樹脂の選択されたエリアに漸進的に適用される走査速度（単位時間あたりの走査回数）は、ファセット９４ａ〜９４ｆの数で乗算される回転エネルギーデフレクタ９２の回転速度に対応する。ある例では、回転速度は約１，０００ｒｐｍ〜約１０，０００ｒｐｍであり、好ましくは約２，０００〜約８，０００ｒｐｍであり、より好ましくは約３，０００〜約５，０００ｒｐｍである。
【００５２】
図５Ｃを参照して、図５Ａおよび図５Ｂの線形凝固装置８８の代替的な実施例を示す。図５Ｃでは筐体９６が除去されている。当該図に示されるように、凝固エネルギー源９０は、回転エネルギーデフレクタ９２がｙ−ｚ面（すなわち線形凝固装置８８の移動の方向に直交した面）において回転する際に、いつでも回転エネルギーデフレクタ９２の１つのファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）に光学的に連通している。この実施例では、１つ以上の凝固エネルギー集束装置が、凝固エネルギー源９０と回転エネルギーデフレクタ９２との間に設けられる。図５Ｃの例では、１つ以上の集束装置はコリメータ３２０と円柱レンズ３２２とを含む。
【００５３】
コリメータ３２０は、凝固エネルギー源９０と円柱レンズ３２２との間に設けられる。円柱レンズ３２２は、コリメータ３２０と回転エネルギーデフレクタ９２との間に設けられる。コリメータ３２０はさらに集束レンズであり、円形形状のビームを作り出す。円柱レンズ３２２は、円形形状のビームをより線形の形に伸ばし、これによりビームが回転エネルギーデフレクタ９２に対する接触のエリアを減少することを可能にするとともに、より正確に１つの特定のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）の寸法内に当該ビームを適合する。したがって、凝固エネルギー源９０から送られた凝固エネルギーはコリメータ３２０をまず通過し、次に円柱レンズ３２２を通過し、その後回転エネルギーデフレクタ９２の特定のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）に到達する。
【００５４】
ある好ましい例では、コリメータ３２０および／または円柱レンズ３２２は、約３８０ｎｍ〜約４２０ｎｍの範囲の波長を有する入射光の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９２％、より好ましくは少なくとも９５％を透過する。一例では、コリメータ３２０および円柱レンズ３２２は、波長が約４０５ｎｍである入射光の少なくとも約９５％を透過する。同じまたは他の例では、凝固エネルギー源９０は、少なくとも約５ミリラジアン、より好ましくは少なくとも約６ミリラジアン、さらにより好ましくは少なくとも約６．５ミリラジアンのビーム広がりを有するレーザダイオードを含む。同時にまたは他の例では、ビーム広がりは、約９ミリラジアン以下、好ましくは約８ミリラジアン以下、さらにより好ましくは約７．５ミリラジアン以下である。一例では、この広がりは約７ミリラジアンである。コリメータ３２０は好ましくは、上記のビーム広がり値を有する光をコリメートするのに十分な焦点距離を有するよう構成される。コリメータ３２０は好ましくは、「バタフライ」形状を有する入射レーザ光を受け取るとともに、円柱レンズ３２２へ送るためにこの入射レーザ光を丸いビームに変換するよう構成される。
【００５５】
ある例では、コリメータ３２０は、約４．０ｍｍ〜約４．１ｍｍ、好ましくは約４．０ｍｍ〜約４．５ｍｍ、さらに好ましくは約４．０１ｍｍ〜約４．０３ｍｍの範囲の有効焦点距離を有する。一例では、コリメータ３２０は、約４．０２ｍｍの有効焦点距離を有する成形ガラス非球面コリメータレンズである。１つのこのようなコリメータ３２０は、ニュージャージ州のＮｅｗｔｏｎのＴｈｏｒｌａｂｓ社によって部品番号６７１ＴＭＥ−４０５として提供されるＧｅｌｔｅｃｈ（商標）反射防止コーティングがされた成形ガラス非球面コリメータレンズである。このコリメータは、ＥＣＯ−５５０ガラスから形成されており、有効焦点距離が４．０２ｍｍであり、開口数が０．６０である。
【００５６】
ある例では、コリメータ３２０および／または円柱レンズ３２２は、凝固エネルギー源９０の特定の波長およびビーム広がり特性に基づき最適化される。一例では、コリメータ３２０および／または円柱レンズ３２２は、ＢＫ−７光学ガラスのような硼珪酸ガラスから形成される。ある好ましい例では、コリメータ３２０および／または円柱レンズ３２２は、コリメータ３２０および円柱レンズ３２２が約３８０ｎｍ〜約４２０ｎｍの範囲の波長を有する入射光の少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９２％、より好ましくは少なくとも９５％を透過するように反射防止コーティングでコーティングされる。好適な反射防止コーティングは、英国のSiltint Industries社が提供するＡＲＳＬ０００１  ＭｇＦ２コーティングのような二フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）コーティングを含む。
【００５７】
線形凝固装置８８のある例では、凝固エネルギーが、凝固可能材料上の衝突点にて（円形であってもなくてもよい）スポットを規定する。凝固エネルギーと凝固可能材料との間の入射角度は、凝固エネルギー源９０に対する所与のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）の回転位置とともに変動することになる。スポット寸法および形状も、入射角度とともに変動する傾向がある。いくつかの場合では、スポットサイズおよび／またはスポット寸法のこの変動により、均一でない凝固パターンが作り出され得るとともに、物体構築プロセスの精度が低下する。したがって、ある例では、回転エネルギーデフレクタ９２の回転位置が変化すると、スポットサイズおよび／または寸法の均一性を増加するよう、１つ以上のレンズが回転エネルギーデフレクタ９２と凝固可能材料との間に設けられる。ある例では、当該１つ以上のレンズは平坦な視野レンズ９８である（図５Ａおよび図５Ｂ）。他の例（図５Ｃ）では、１つ以上のレンズはＦ−θレンズ（３２８または３３０）である。他の例では、さらに図５Ｃに示されるように、１つ以上のレンズはＦ−θレンズ３２８および３３０の対である。Ｆ−θレンズ３２８および３３０は、ｚ軸方向（すなわち走査方向と線形凝固装置８８の移動の方向とに垂直な軸）に沿って、互いにかつ回転エネルギーデフレクタ９２から間隔を置いている。第１のＦ−θレンズ３２８は、第２のＦ−θレンズ３３０と回転エネルギーデフレクタ９２との間に位置決めされる。第２のＦ−θレンズ３３０は第１のＦ−θレンズ３２８と凝固可能材料との間（および第１のＦ−θレンズ３２８と光開口部１００との間（図５Ｃ〜図５Ｄには示さず））に位置決めされる。
【００５８】
第１のＦ−θレンズ３２８は、入射面３３４と透過面３３６とを含む。入射面３３４は、回転エネルギーデフレクタ９２からの偏向された凝固エネルギーを受け取る。透過面３３６は、凝固エネルギーを第１のＦ−θレンズ３２８から第２のＦ−θレンズ３３０まで透過する。同様に、第２のＦ−θレンズ３３０は、入射面３３８および透過面３４０を含む。入射面３３８は、第１のＦ−θレンズ３３８の透過面３３６から透過した凝固エネルギーを受け取り、透過面３４０は、凝固エネルギーを第２のＦ−θレンズ３３０から筐体光開口部１００（図５Ｃに示さず）および凝固可能材料へと透過する。
【００５９】
図５Ｃの線形凝固装置のある実現例では、第１のＦ−θレンズ３２８は、第２のＦ−θレンズ３３０の屈折率よりも小さい屈折率を有する。屈折率における相対的な差は、レーザビーム散乱損失を低減する助けになる。同時にまたは他の実現例では、第１のＦ−θレンズ透過面３３６の曲率半径は、第２のＦ−θレンズ透過面３４０の曲率半径よりも小さい。Ｆ−θレンズの好適な対は、商業的に利用可能であり、Konica Minolta社およびＨＰ社が提供するＦ−θレンズを含む。ある実施例では、Ｆ−θレンズ３２８および３３０は好ましくは、反射防止コーティングでコーティングされる。反射防止コーティングは、Ｆ−θレンズ３２８および３３０を通って透過する選択された波長の凝固エネルギーの量を最大化するよう用いられる。一例では、反射防止コーティングは、コーティングされたＦ−θレンズ３２８および３３０が、約３２５ｎｍと４２０ｎｍとの間の波長を有する入射凝固エネルギーの９０パーセントよりも多く、好ましくは約３８０ｎｍと約４２０ｎｍとの間の波長を有する入射凝固エネルギーの９０パーセントよりも多く、より好ましくは約３８０ｎｍと約４２０ｎｍとの間の波長を有する入射凝固エネルギーの約９２パーセントより多く、さらにより好ましくは約３８０ｎｍと約４２０ｎｍとの間の波長を有する入射凝固エネルギーの９５パーセントより多くを透過することを可能にする。１つの特定の例では、コーティングされたＦ−θレンズは、約４０５ｎｍの波長を有する入射光（すなわち青色レーザ光）の少なくとも約９５％を透過する。他の好ましい実施例では、コリメータ３２０および円柱レンズ３２２はさらに、同じ反射防止コーティングがコーティングされる。好適な反射防止コーティングは、英国のSiltint Industries社が提供するＡＲＳＬ００１コーティングのような二フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）コーティングを含む。
【００６０】
ある例では、線形凝固装置８８は、複数の凝固エネルギー源を含んでもよい。いくつかの実現例では、線形凝固装置８８は、同じ波長の凝固エネルギーを提供する複数の凝固エネルギー源を含んでもよく、装置８８は凝固エネルギーの単一のビームを凝固可能材料に送ってもよい。他の実現例では、装置８８は、異なる波長の凝固エネルギー源を含んでもよく、波長のうちただ１つの波長の凝固エネルギーを凝固可能材料に選択的に送る。この実現例は、３次元物体が複数の凝固可能材料を用いて構築される場合に特に有用であり得る。複数の凝固可能材料の各々は、（たとえば、それらの光開始剤が異なる波長の凝固エネルギーによって活性化されるので）異なる波長の凝固エネルギーに応答して凝固する。
【００６１】
図５Ｄを参照して、（筐体が除去された状態の）線形凝固装置８８の代替的なバージョンが概略的な形態で示される。線形凝固装置８８は、２つの例外を除いて、図５Ｃに示されるものと同じである。まず、図５Ｄの線形凝固装置８８は、２つの凝固エネルギー源９０ａおよび９０ｂを含む。図５Ｄの特定の実施例では、凝固エネルギー源９０ａおよび９０ｂが、実質的に同じ波長の凝固エネルギーを送る。いくつかの場合では、凝固可能材料に送られる凝固エネルギーのパワーを増加するために、このような複数の凝固エネルギー源９０ａ，９０ｂの使用が望ましい。凝固エネルギーのパワーは、凝固の速度に影響を与え得る。次いで、これがｘ軸方向における線形凝固装置８８の進行の最大速度を制限し得る。たとえば所与の体積の凝固可能樹脂を凝固するために、当該体積は十分な凝固エネルギー（たとえば、ジュール）を受け取らなければならない。所与の体積の凝固可能材料が受け取る凝固エネルギーは、凝固エネルギーのパワー（たとえば、ワット）と当該体積の凝固可能材料の露出時間との関数である。結果として、パワーが低減されると、凝固エネルギー装置８８の進行の方向（すなわちｘ軸）に沿った各位置にて十分な凝固エネルギーが受け取られることを確実にするために凝固エネルギー装置８８の進行の速度が低減されなければならない。換言すると、構築軸（ｚ軸）方向における所望の凝固深さにて、凝固エネルギーのパワーを増加させることで、線形凝固装置８８がｘ軸方向に横断し得る速度が増加し、したがって、物体構築プロセスの速度が増加する。
【００６２】
図５Ｃの凝固エネルギー装置８８と図５Ｄの凝固エネルギー装置８８との間の第２の違いは、図５Ｄにおけるプリズム３２１ａおよび３２１ｂの包含である。図５Ｄの凝固エネルギー装置８８は、両方の源９０ａおよび９０ｂからの凝固エネルギーを組み合せて、凝固可能材料への送達のための単一のビームにするよう意図される。この単一のビームは好ましくは、個々の凝固エネルギー源９０ａおよび９０ｂの平均パワーの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも１．７倍、より好ましくは少なくとも１．９５倍であるパワーを有する。各凝固エネルギー源９０ａおよび９０ｂは、そのそれぞれの凝固エネルギーをそれぞれのプリズム３２１ａおよび３２１ｂに送る。プリズム３２１ａおよび３２１ｂは、第１の角度で入射凝固エネルギーを受け取り、このエネルギーを偏向して、個々のビームが単一のビームに結合されることを可能にする第２の（異なる）角度の透過した凝固エネルギービームを作り出す。円柱レンズ３２２の前に個々のビームが結合し、その後で凝固エネルギーが回転エネルギーデフレクタ９２に受け取られ、図５Ｃについて上述したのと同じ態様で凝固可能材料に最終的に送られると考えられる。
【００６３】
上述したように、図５Ｃおよび図５Ｄの線形凝固装置８８はさらに、光学センサであってもよい凝固エネルギーセンサ３２４を含む。好適な光センサは光ダイオードを含む。用いられてもよい１つの例示的な光ダイオードは、部品番号ＨＬ４００２３ＭＧであるＯｐｎｅｘｔ社が提供する４０４ｎｍ，５００ｍＷ光ダイオードである。
【００６４】
凝固エネルギーセンサ３２４は、凝固エネルギーを受け取ると、信号を生成する。ミラー３３２が設けられており、ｙ−ｚ面において特定の回転位置（または位置の範囲）にある間に、回転エネルギーデフレクタ９２の各ファセットが凝固エネルギーを凝固エネルギー源９０から受け取ると、エネルギーが（破線に示されるように）ミラー３３２に向かって偏向されることになるように回転エネルギーデフレクタ９２に光学的に連通している。同様に、線形凝固装置８８において用いられる走査装置が線形走査マイクロミラーである場合、特定の傾斜角度または傾斜角度の範囲によって、受け取られた凝固エネルギーがミラー３３２に向かって偏向されることになる。次いで、凝固エネルギーが、第１のＦ−θレンズ３２８と第２のＦ−θレンズ３３０との間の走査軸（ｙ軸）に実質的に平行である経路に沿ってミラー３３２からセンサ３２４に反射する。センサ３２４はコンピュータに動作可能に接続されてもよく、センサ３２４は、凝固エネルギーを受け取った際に生成される信号を当該コンピュータに送信する。信号はデータとして格納されてもよく、および／または凝固エネルギー源コントローラ（図示せず）に関連付けられるプログラムにおいて用いられてもよい。生成されたセンサ信号を使用する線走査同期方法の例を以下に記載する。
【００６５】
ある例では、センサ３２４は、走査軸（ｙ軸）方向に沿った線走査動作の開始を決定するよう用いられる。しかしながら、本願明細書において記載される凝固エネルギー源を用いるある場合では、凝固エネルギー源９０が送る凝固エネルギーの強度は所望のものより高い場合があり、これにより、散乱した周辺光の存在に少なくとも部分的によりセンサ３２４の感度が低減する。結果として、いくつかの実現例では、ミラー３３２からセンサ３２４までの凝固エネルギーの進行経路に沿ってセンサ３２４とミラー３３２との間にフィルタ３２６が設けられる。フィルタ３２６は好ましくは、センサ３２４が受け取る電磁放射の強度を、あまりその波長を変えることなく低減する。したがって、一例では、フィルタ３２６はニュートラルデンシティフィルタである。１つのこのような好適なニュートラルデンシティフィルタは、カリフォルニアのロサンゼルスのSamy's Camera社が部品番号ＨＤＶＮＤ５８で提供する１６ｘニュートラルデンシティフィルタである。ある実現例では、センサ３２４は、線形走査動作のための基準として機能するタイマーを同期するよう用いられる。このような場合では、散乱光または周辺光へのセンサ３２４の露出により同期エラーが引き起こされ得る。したがって、フィルタ３２６は好ましくは、凝固エネルギー源９０からの直接的な凝固エネルギーのみがセンサ３２４によって受け取られることを確実にするよう構成される。
【００６６】
図１６（ｂ）を再び参照して、ある実現例では、線形凝固装置８８は、ミラー３３２が走査軸構築エンベロープ境界３４４に直に近接して位置するように、構築エンベロープ３４２内に位置決めされる。このような実現例では、凝固エネルギー源９０が活性化されたままであるとともに回転エネルギーデフレクタ９２が回転することを継続する場合、凝固エネルギーはミラー３３２に送られた後すぐに走査軸構築エンベロープ境界３４４にある凝固可能材料に送られることになるので、センサ３２４（図５Ｃ）による凝固エネルギーの受け取りが、線走査動作がそのすぐ後に始まり得ることを示す。したがって、センサ３２４は、各ファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）について線走査動作の開始を示すよう用いられ得る。上述したように、回転エネルギーデフレクタ９２が単一の回転を完了する間に凝固エネルギー源９０が活性化されたままである場合、回転エネルギーデフレクタ９２のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）の数に等しい数の線形走査動作が走査軸方向において完了されることになる。
【００６７】
センサ３２４が線走査動作の開始を示すよう用いられるこれらの場合、送られた凝固エネルギーがミラー３３２によって受け取られる特定の瞬間に、短い間、凝固エネルギー源９０を活性化することが有用である。凝固エネルギー源のこの短い活性化は、線形凝固装置８８において用いられる走査装置に送られた作動信号に対して連係または同期され得る。たとえば上述したように、ある場合では、モータ１１８に一定周波数パルスによってエネルギーが加えられる。そのタイミングは凝固エネルギー源９０に光学的に連通する特定のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）についての固定された回転位置に対応する。したがって、試行錯誤のプロセスを通じて、モータパルスの立上りエッジまたは立下りエッジと、センサ３２４による凝固エネルギーの受け取りとの間の遅延時間が決定され得る。より具体的には、凝固エネルギー源９０は、パルスの立上りエッジまたは立下りエッジに対してある回数だけ選択的に活性化され得、これによりどの遅延時間がセンサ３２４による凝固エネルギーセンサ信号の生成につながるのか決定される。１つの好ましい実施例では、凝固エネルギー源９０は、モータ１１８を駆動するよう用いられるエネルギーパルスの立下りエッジにて、またはその後に続く特定の時間内に活性化される。
【００６８】
ある例では、同期エネルギーパルスのタイミングを動的に調節または較正することが好ましい。このような例に従うと、同期エネルギーパルスが、回転エネルギーデフレクタ９２を回転するよう同期エネルギーパルスをモータ１１８に送られる作動パルスに連結することなく、内部マイクロプロセッサクロックに対して（すなわちマイクロコントローラにおいて）動的に較正された時間で活性化される。同期エネルギーパルスタイミングの動的較正の１つの実現例は以下のとおりである。回転エネルギーデフレクタモータ１１８がまずパーツ構築プロセスの間に活性化されると、１つ以上の試行同期パルスが、マイクロプロセッサクロックに対して１つ以上の試行時間にて凝固エネルギー源９０を活性化するマイクロコントローラに常駐するプログラムによって行われる。最初の試行時間は、送られた凝固エネルギーがセンサ３２４に当たると考えられる、モータ１１８に送られる作動パルスに対する遅延時間に基づき選択されることになる。試行時間は、同期エネルギーパルスの動的較正が完了するまで漸進的に調節される。マイクロコントローラに常駐するプログラムは、凝固エネルギー源９０を活性化するようマイクロコントローラが出力信号を送る時間を、凝固エネルギーが受け取られたことをセンサ３２４が示す時間とを比較する。プログラムは、凝固エネルギー源９０に送られる（ＣＰＵクロックに対する）出力信号のタイミングを、同期センサ３２４からの信号の送信につながるもっとも早い可能な時間に調節する。なぜならばこの時間が、凝固エネルギーがセンサ３２４に接触する時間に可能な限り近く送られていることを示すからである。この調整プロセスによって決定される同期エネルギーパルスの最終的なタイミングは次いで保存され、その後の同期動作において用いられる。以前に示されるように、パルスのタイミングは、マイクロプロセッサにおけるＣＰＵクロックのサイクルに対して規定され、これによりそれらが繰り返し可能であることを確実にする。ある場合では、同期エネルギーパルスタイミングに到達するためのこの動的な調整プロセスの使用は、モータ１１８のパルスに対して固定された時間に基づく同期エネルギーパルスのタイミングよりも正確である。なぜならば、ある場合では、モータ１１８のパルスと回転エネルギーデフレクタ９２の回転位置との間の関係は、回転エネルギーデフレクタ９２が実質的に一定の周波数で回転するという事実にも関わらず、変動または変化し得るからである。
【００６９】
一例に従った、モータ１１８に送られたパルスに対する凝固エネルギー源９０の活性化が図２４に示される。波形１１００は、ミラー９２を回転するようモータ１１８に送られるマイクロコントローラ出力信号を示す。波形１１０２は、凝固エネルギー源のエネルギー付加状態を切り替えるよう凝固エネルギー源９０に送られるマイクロコントローラ出力信号を示す。各サイクルの立上りエッジは、凝固エネルギー源が活性化されることを示す。立下りエッジは、凝固エネルギー源が非活性化されることを示す。モータ波形１１００の各立下りエッジと凝固エネルギー源活性化信号波形１１０２の立上りエッジとの間の時間の差分は、Δ1として示される。好ましい実施例では、Δ1はモータ１１８のパルスからパルスまでの間、実質的に一貫した値で維持され、これにより各ファセット９４ａ〜９４ｆ（図５Ｂ）の回転位置と、凝固エネルギー源９０からの凝固エネルギーの同期パルスの活性化との間の関係が実質的に一定であることをより良好に確実にする。しかしながら、他の例ではΔ1は、源９０が送った同期エネルギーパルスのタイミングをマイクロコントローラのＣＰＵクロックに対して動的に較正するための開始点としてのみ用いられる初期の試行時間である。このような例では、動的に較正された時間がひとたび決定されると、その時点でシステムが同期凝固エネルギーパルスをいつ送るべきかを決定するようモータ１１８の作動パルスのタイミングをもはや用いないその後の同期エネルギーパルスのために当該動的に較正された時間が用いられる。
【００７０】
ある場合では、モータ１１８を駆動するエネルギー付加パルスに対する特定された遅延時間は、（凝固エネルギー源９０が活性化されたままであると想定して）線走査動作が開始されるときを確実に示すことになるので、センサ３２４は必要ない場合がある。しかしながら、いくつかの例では、パルスは所望の精度内でいつ線走査動作が始まるのかを確実に示すよう用いられ得ない。たとえば、回転エネルギーデフレクタ９２のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）は、完全にまたは一貫して平らでない場合がある。その場合、凝固エネルギーの走査（ｙ）軸位置は、回転エネルギーデフレクタ９２の回転位置または回転モータ１１８のパルス波形１１００（図２４）にあまり良好に相関し得ない。さらに、凝固エネルギー源９０が生成する熱により、凝固可能材料に向かう凝固エネルギーの経路が若干変化し得るとともに、凝固エネルギーが凝固可能材料に当たる入射角度が若干変化し得る。したがって、センサ３２４は、線走査動作が始まり得る（または凝固エネルギー源９０が活性化されたままの場合には始まることになる）時間を良好に決定する助けとなる。これは特に物体データが時間値として格納される場合に特に有用である。なぜならば時間値は、構築エンベロープ３４２の走査軸境界３４４に対して走査軸方向に沿った特定の位置に確実に相関され得るからである（図１６（ｂ））。ある例では、センサ３２４が同期信号を生成すると、タイマーは０にセットされ、物体データは、凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態がゼロ時間値に対して変更される時間値として特定される。
【００７１】
図２４を再び参照して、ある例では、センサ３２４が、凝固エネルギーを受け取ったことをまず示すと、タイマーは０にセットされる（初期化される）。波形１１０４は、センサ３２４によって生成されるとともにマイクロコントローラに送信される信号を示す。ある例では、タイマーは、マイクロコントローラによって受け取られるセンサ信号の立上りエッジで、０に初期化される。図２４における第１のセンサ信号パルスについて、立上りエッジは１１０４ａとして識別される。フィルタ３２６（図３）は、周辺光または回転エネルギーデフレクタ９２から反射された凝固エネルギー以外の光の源を除去するよう意図される。そうでなければ、マイクロコントローラは、ＣＰＵの初期化を早く行い過ぎることになり、マイクロコントローラが凝固可能材料を凝固するよう凝固エネルギーを適用するのを早く始めすぎることになる。ある例では、フィルタ３２６は、回転エネルギーデフレクタ９２がその動作回転数で回転しているときに、回転エネルギーデフレクタ９２から反射された光がセンサ３２４の感知長さを横断するのに必要な時間以下の期間の間にセンサ３２４が出力信号を生成することを確実にするよう選択および／または調節される。たとえば、センサ３２４の感知長さが２ｍｍである場合、走査（ｙ）軸方向における構築エンベロープ距離は、９インチ（２２８．６ｍｍ）であり、回転エネルギーデフレクタ９２のファセットの回転頻度および回転数は、２０００線／秒の走査速度を産出し、凝固エネルギーがセンサの感知長さを横断するのに必要な時間は、２ｍｍ／（（２０００線／秒）（２２８．６ｍｍ））または４．４マイクロ秒になる。したがって、物体構築プロセスを行う前に、センサ３２４は、凝固エネルギー源９０および回転エネルギーデフレクタ９２からの凝固エネルギーに晒され得る。センサ３２４によって生成される出力信号は、凝固エネルギーがセンサ３２４を横断するのに必要な時間が４．４マイクロ秒であることを決定するためにオシロスコープ上で観察されてもよい。そうでない場合には、正しい感知時間が観察されるまで、フィルタ３２６が調節または置き換えられてもよい。
【００７２】
上で示されるように、光硬化可能樹脂のような凝固可能材料は、基板６８を通って送られる凝固エネルギーを受け取るよう、実質的に剛性または半剛性基板６８の下に設けられる。凝固基板６８は、一般的に剛性または半剛性であり、線形凝固装置８８が供給したエネルギーに対して実質的に透過性がある。ある例では、線形凝固装置８８からのエネルギーは、送られたエネルギーの有意な減少、または凝固基板６８の上面に入射するスペクトルに対する凝固材料に送られるエネルギースペクトルの有意な変化なしに、凝固基板６８を通過することが好ましい。凝固エネルギー源９０からのエネルギーが光（ＵＶ光のような非可視光を含む）である場合、凝固基板６８は、凝固エネルギー源９０が供給する光の波長に対して好ましくは実質的に半透明である。
【００７３】
剛性または半剛性の凝固基板６８の一例は、半透明のフロートガラスである。別の例は半透明のプラスチックである。さまざまな異なるフロートガラスおよびプラスチックが用いられてもよい。用いられてもよい例示的なプラスチックは、Ａｃｒｙｌｉｔｅ（登録商標）の名前でＥｖｏｎｉｋ社が提供する透明なアクリルプラスチックを含む。「半透明」という用語は、基板６８が、凝固可能材料を凝固するのに必要な（ＵＶ光のような非可視光を含む）光の波長を透過することが可能であることを示すとともに、このような波長の強度が光が基板６８を通過しても有意に変わらないことを示すことを意味する。フォトポリマーの場合、光開始剤が重合／架橋プロセスを開始するよう一般的に提供される。光開始剤は、フォトポリマーにおけるそれらの濃度に基づく吸収スペクトルを有することになる。そのスペクトルは、凝固基板６８を通過しなければならない波長であって、かつ凝固を開始するよう光開始剤によって吸収されなければならない波長に対応する。凝固エネルギー源９０が青色レーザ光ダイオードである一例では、好ましくはＩｒｇａｃｕｒｅ８１９およびＩｒｇａｃｕｒｅ７１４光開始剤が用いられてもよい。
【００７４】
凝固エネルギーがそれに供給されると、凝固可能材料の露出面は、幅（ｙ軸）方向において概して好ましくは実質的に線形パターンに従って凝固することになり、凝固基板６８に付着する材料の薄い線形の領域が作り出される。以前に示したように、物体が凝固基板６８に付着したままであると、構築台４３（図１および図２）の下方への移動により、物体が破壊または歪曲し得る。ある例では、凝固可能材料に接触する剛性または半剛性の凝固基板６８の表面は基板６８への凝固した材料の付着を低減するよう用いられる材料でコーティングされる。好適な付着低減剤はＴｅｆｌｏｎ（登録商標）コーティングを含む。ナノコーティングのような非付着コーティングも用いられてもよい。
【００７５】
付着した凝固した材料による部分歪曲の可能性を最小限にするために、ある例では、凝固した材料は周期的に凝固基板アセンブリ６２から剥離される。このような例に従うと、（ＬＥＤアレイ３０８（図１７）または線形凝固装置８８（図３〜図５Ｃ）のような任意の線形凝固装置として実施され得る）凝固エネルギー源は、ｘ軸方向に移動する際、走査（ｙ）軸方向に沿って延在する凝固可能材料の実質的に線形のセクションを凝固するよう選択的に活性化される。さらに、凝固エネルギー源９０がｘ軸方向に移動すると、凝固基板アセンブリ６２は凝固可能材料の凝固したセクションから剥離される。凝固可能材料のこの剥離された凝固したセクションは、凝固エネルギー源によって凝固される凝固可能材料の実質的に線形のセクションを含む。ある例では、凝固した材料が凝固基板６８から剥離される。他の場合では、凝固した材料は、凝固基板６８と凝固可能材料との間に配置される膜から剥離される。
【００７６】
ある例では、この剥離動作は、部分的に構築された３次元物体に対して剛性または半剛性の凝固基板６８を揺動することを含む。図３〜図４の実施例では、凝固基板６８はその長さに沿って湾曲している（すなわちｙ軸方向に沿って見た場合、凝固基板６８はｘ軸方向において若干の曲率を有する）。ある例では、凝固基板６８の長さは、線形凝固装置８８の進行の方向に実質的に平行である。凝固基板６８の１つの例示的な湾曲したプロファイルは、揺動された位置における凝固基板アセンブリ６２を示す図６に示される。図３〜図４の実施例では、凝固基板６８が揺動フレーム６６に配置される。揺動フレーム６６は、凝固基板アセンブリ６２の幅（ｙ軸）方向に沿って間隔を空けている第１および第２の揺動フレームサイド７０ａおよび７０ｂを含む。第１および第２の揺動フレームサイド７０ａおよび７０ｂの各々は、好ましくはそれらの長さ（ｘ軸方向）に沿って湾曲する固定フレーム係合表面７２ａおよび７２ｂを有する。
【００７７】
図３および図４に示されるように、固定フレーム６４は、第１および第２の揺動フレーム係合表面７４ａおよび７４ｂを含む。第１および第２の揺動フレーム係合表面７４ａおよび７４ｂは、揺動フレーム６６の固定フレーム係合表面７２ａおよび７２ｂに係合する。１つの例示的な実施例では、凝固基板６８の曲率半径と、各固定フレーム係合表面７２ａおよび７２ｂの曲率半径とは実質的に同じである。別の例では、第１および第２の揺動フレームサイド７０ａおよび７０ｂの上方向を向いた面は湾曲しており、剛性または半剛性の凝固基板６８の曲率半径と実質的に同じ曲率半径を有してもよい。対応する揺動フレーム係合表面７４ａおよび７４ｂとの固定フレーム係合表面７２ａ／７２ｂの係合は、カム従動子１０６ａおよび１０６ｂが第１および第２の揺動フレームサイド７０ａおよび７０ｂの長さを横断すると、揺動フレーム６６が固定フレーム６４に対して揺動することを可能にする。
【００７８】
上述したように、カム従動子アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂは、タイミングベルト８６ａおよび８６ｂの運動を凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向における線形凝固装置８８の線運動に変換する。図３および図４を参照して、カム従動子アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂは、各々がローラの対として示されるカム従動子１０６ａおよび１０６ｂを含む。カム従動子１０６ａおよび１０６ｂは、線形凝固装置８８がｘ軸方向に平行移動すると、揺動フレームサイド７０ａおよび７０ｂの上面に係合する。揺動フレームサイド７０ａおよび７０ｂの上面とのカム従動子１０６ａおよび１０６ｂの係合によりサイド７０ａおよび７０ｂに下方への力が適用され、それらが揺動する。次いで、これにより凝固基板６８が揺動し、図６（図３〜図４に示されていない凝固可能材料容器４８も示す）にもっともよく見られるように、凝固基板６８に付着した凝固した材料から剥離する。なお、両方の構築エンベロープ方向（ｘおよびｙ）に同時に凝固エネルギーを照射するパターン発生器を用いる３次元物体製造システムでは、凝固基板において如何なる湾曲を有することは、このような湾曲は画像歪みにつながり得るので、一般的に望ましくない。しかしながら、本願明細書において記載される線形凝固プロセスのあるものでは、このような画像歪みは、実質的に平らな小さい厚さの線形経路に沿って凝固エネルギーが入射するので、最小化または除去される。たとえば、その長さ（ｘ軸）に沿った特定の位置にて幅（ｙ軸）方向に凝固基板６８が横断されるので、経路は実質的に平坦である。
【００７９】
図７〜図１３を参照して、３次元線形凝固装置を作製するための装置の代替的な実施例が示される。同様の符号は、上記の実施例における同様の部分を指す。装置は、凝固基板アセンブリ６２と線形凝固装置８８とを含む。線形凝固装置８８は、同じ構成要素を含むとともに図３〜図６について上述したのと同じ態様で動作する線形走査装置である。しかしながら、凝固基板アセンブリ６２が異なるように構成される。この実施例では、凝固基板６８は、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向において、線形凝固装置８８が同じ方向に移動する際に、凝固可能材料に亘って移動する移動基板アセンブリ２１２の部分として設けられる。図３〜図６の実施例では、対照的に、凝固基板６８は静止したままである。さらに、図７〜図１３の実施例は、膜アセンブリ２０５を含む。膜アセンブリ２０５は、凝固基板６８が移動しても静止したままである。膜アセンブリ２０５は、（図７および図８には示されない）膜２２４を含む。膜２２４は、高さ（ｚ軸）方向において凝固基板６８の下に位置決めされる。凝固可能材料は、膜２２４の下に配置されるとともに、図３〜図６におけるように凝固基板６８に直接的に接触して凝固する代わりに膜２２４に接触して凝固する。
【００８０】
図１〜図６の実施例と同様に、図７〜図１３の実施例においては、選択的に透明または不透明にされ得る変動可能に透明な画像化要素（たとえば、ＬＣＤまたは透明なＯＬＥＤ）のマトリックスを有する柔軟な膜マスクが線形走査装置の代わりに設けられ得、これにより、連続的に凝固エネルギーを凝固エネルギー源９０から回転エネルギーデフレクタ９２まで供給しながらｙ軸方向に凝固可能材料に凝固エネルギーが選択的に提供されることを可能にする。一例では、柔軟な膜は、剛性または半剛性の凝固基板６８の上部に設けられており、基板６８が凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に沿って移動する際にそれとともに移動する。
【００８１】
図９Ａ〜図９Ｃにおいてもっともよく見られるように、膜アセンブリ２０５は、図９Ａ〜図９Ｃの実施例において内側フレーム２０６および外側フレーム２２０を含む１つ以上のフレームを含む。（ブラケット２３８ｂが取り除かれた）図１０に示されるように、膜２２４は、内側フレーム２０６の内部に配置される中心部分（図９Ｃ）を有する。膜２２４はさらに、内側フレーム２０６の下側エッジ２３８と外側フレーム２２０の下側エッジ２３６との間に配置される内側周辺部分を有する。膜２２４の外側周辺部分は、内側フレーム２０６上に形成される外方向突出リップ２３０と、外側フレーム２２０上に形成される上面２３４との間に挟まれる。膜２２４は、好ましくはピンと張るように伸ばされ、その中心部分は剛性または半剛性の凝固基板６８の下に位置決めされる。物体構築動作の間の使用の際、基板６８が長さ（ｘ軸）方向に移動すると、剛性または半剛性の凝固基板６８が下方への力を膜２２４に適用し、凝固可能材料の露出面を平坦化することを補助する。
【００８２】
膜２２４は、好ましくはエチレン不飽和ハロゲン化モノマーから形成されるホモポリマーまたはコポリマーである。フルオロポリマーが好ましい。保護膜２２４のための好適な材料の例は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、および変性フルオロアルコキシ（ＭＦＡとしても知られる、テトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとのコポリマー）を含む。好適な膜２２４の材料の例は、Ｋｙｎａｒ（登録商標）の名称でＡｒｋｅｍａ社によって販売されるＰＶＤＦ膜、Ｈａｌａｒ（登録商標）の名称でＳｏｌｖａｙＳｏｌｅｘｉｓ社によって販売されるＥＣＴＦＥ膜、Ｔｅｆｚｅｌ（登録商標）の名称でＤｕＰｏｎｔ社によって販売されるＥＴＦＥ膜、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）−ＰＦＡの名前でＤｕＰｏｎｔ社により販売されるＰＦＡ膜、およびＮｏｗｏｆｏｌの名称で販売されるＭＦＡ膜を含む。ＭＦＡおよびＴｅｆｌｏｎ（登録商標）膜が好ましい。
【００８３】
図７にもっともよく示されるように、モータ７６がまた設けられるとともに、線形凝固装置８８に動作可能に接続される。しかしながら、モータ７６は、モータ７６にエネルギーが与えられると、シャフト７８が回転し、線形凝固装置８８および凝固基板６８が長さ（ｘ軸）方向に平行移動するように凝固基板６８にも動作可能に接続される。
【００８４】
図１１は、移動基板アセンブリ２１２の斜視図である。図７、図８および図１１に示されるように、ブラケット２３８ａおよび２３８ｂの対は、剛性または半剛性の凝固基板６８をタイミングベルト８６ａおよび８６ｂに接続する。ブラケット２３８ａおよび２３８ｂは凝固基板６８の幅（ｙ軸）すなわち走査軸方向に亘って互いに間隔を空けている。各ブラケット２３８ａおよび２３８ｂは、それぞれの鉛直パネル２５０ａおよび２５０ｂと、それぞれの水平パネル２１４ａおよび２１４ｂとを含む（図１１）。鉛直パネル２５０ａおよび２５０ｂは各々、剛性または半剛性の凝固基板６８のそれぞれの端部と、それぞれの水平パネル２１４ａおよび２１４ｂとに接続される。鉛直パネル２５０ａおよび２５０ｂは別個に形成され、次いでそれぞれの水平パネル２１４ａおよび２１４ｂに接続されてもよく、またはそれと一体的に形成されてもよい。剛性または半剛性の凝固基板６８は好ましくはガラスまたはハードプラスチックから形成される。一例では、基板６８は、剛性または半剛性の透明なアクリルポリマーから形成される。剛性または半剛性の凝固基板６８は、線形凝固装置８８に面する第１の上面２６８と、膜２２４および凝固可能材料に面する第２の下面２７２とを含む。
【００８５】
タイミングベルト８６ａおよび８６ｂは、固定フレーム６４、膜アセンブリ２０５、および膜アセンブリ２０５の下に存在する凝固可能材料の構築エンベロープ（全露出可能エリア）に対して長さ（ｘ軸）方向に、剛性または半剛性の凝固基板６８を第１の位置から第２の位置へ移動するよう用いられる。タイミングベルト８６ａおよび８６ｂは、一端部にてそれぞれのプーリ８２ａおよび８２ｂに接続されるとともに、別の端部にてモータ駆動シャフト７８のそれぞれの端部８０ａおよび８０ｂに接続される（図７）。
【００８６】
図７および図８にもっともよく示されるように、移動基板アセンブリブラケット２３８ａおよび２３８ｂは、水平パネル２１４ａおよび２１４ｂの上面上のそれらのそれぞれのタイミングベルト８６ａおよび８６ｂと、水平パネル２１４ａおよび２１４ｂの下面上のそれぞれの線形軸受１１０ａおよび１１０ｂ（図８に示される）とに接続される。線形軸受１１０ａおよび１１０ｂは、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸方向）に沿った剛性または半剛性の凝固基板６８の摺動移動を促進するよう、対応する線形レール１１２ａおよび１１２ｂに摺動可能に係合する。したがって、モータ７６が動作すると、各ブラケット２３８ａおよび２３８ｂはそのそれぞれの線形レール１１２ａおよび１１２ｂに沿って摺動し、剛性または半剛性の凝固基板６８が凝固基板アセンブリ６２の長さＬ（ｘ軸方向）に沿って移動する。
【００８７】
図９Ａ〜図９Ｃにおいてもっともよく示されるように、一例では、膜アセンブリ２０５の外側フレーム２２０は、協働可能に内側フレーム２０６に係合するよう形状決めされた一般的に剛性かつ矩形状の構造である。内側フレーム２０６は、内側フレーム２０６の周辺部の周りに外方向に突出する上リップ２３０（図１０および図１３）を含む一般的に剛性かつ矩形状の構造である。外側フレーム２２０は、上リップ２３０の下に嵌まる。ある例では、リップ２３０の外側エッジと、外側フレーム２２０の外側周辺部とは、実質的に互いに面一であり、図１０に示されるように実質的に連続的な外面を規定する。
【００８８】
図１０を参照して、外側フレーム２２０および内側フレーム２０６は好ましくは、フレーム間ギャップＧ2および内側フレーム２０６のリップ２３０と外側フレーム２２０の最上面２３４との間のエリアを通る樹脂の漏れの可能性を最小限にするよう固定される。このような漏れを最小限にするまたは除去するさまざまな方法が提供され得る。一例では、図１０に示されるように、膜２２４は、内側フレーム２０６と外側フレーム２２０との間で伸ばされるので、膜２２４の内側周辺部分はギャップＧ2内に位置され、膜２２４の外側周辺部分は、内側フレームリップ２３０と外側フレーム２２０の最上面との間に挟まれる。さらに、上リップ２３０の上面上に形成される貫通穴２１６（図９Ａ）は、外側フレーム２２０の上面に形成される相補的な穴２２２（図９Ａ）と整列可能であり、ねじ、ボルトなどといった締結具が外側フレーム２２０を内側フレーム２０６に固定することを可能にする。したがってある例では、締結具は、内側フレームリップ２３０と外側フレーム２２０の最上面との間のエリアにおける漏れの量を最小限にするよう選択される。他の例では、ギャップＧ2の部分は、硬化樹脂のような好適な樹脂ブロック剤で充填されてもよい。好適な硬化樹脂は、シリコーンおよびエポキシを含む。
【００８９】
膜２２４、外側フレーム２２０、および内側フレーム２０６は一緒に、固定フレーム６４に固定可能な膜アセンブリ２０５を規定する。ある実施例では、膜アセンブリ２０５は膜２２４に対するストレスにより周期的に交換されることになると考えられる。したがって、膜アセンブリ２０５は好ましくは、膜アセンブリ２０５の交換を容易にするよう固定フレーム６４に解放可能に固定される。
【００９０】
ある実施例では、膜２２４は、膜２２４と剛性または半剛性の凝固基板６８との間の真空形成の可能性を低減または最小限にする緩和エリアを提供するよう構成される。このような実施例では、膜２２４の一部は、（剛性または半剛性の凝固基板６８に面する）その上面においてマイクロテクスチャまたは溝によって規定される緩和エリア（図示せず）を含む。緩和エリアは、剛性または半剛性の凝固基板６８の下に存在するとともに、さらに剛性または半剛性の凝固基板６８の周辺部を超えて好ましくは幅（ｙ軸）方向に延在する。ある例では、膜アセンブリ２０５は、剛性または半剛性の凝固基板６８（ｙ軸方向における）の幅よりも長いｙ軸方向（図７）における幅を有する。図１０に示されるように、幅の変化により、剛性または半剛性の凝固基板６８のエッジと内側フレーム２０６の内面との間にギャップＧ1が作り出され、雰囲気から剛性または半剛性の凝固基板６８の下に存在するとともにそれとは反対に向く膜２２４の緩和エリアの部分までの漏れ経路２３２が作り出され、これにより膜２２４と剛性または半剛性の凝固基板６８との間の真空形成の可能性を最小限にする。図１０の実施例では、ギャップＧ1は大気から、概してｚ方向（すなわち構築台４３の移動の方向と膜２２４の表面エリアとに実質的に平行）にある膜緩和エリアへの漏れ経路を作り出す。しかしながら、概してｘ−ｙ面における漏れ経路のような他の漏れ経路の方位も可能である。膜アセンブリ２０５は、フレーム６４および内側フレーム２０６の外方向突出リップ２３０に接続される締結具を介して固定フレーム６４の下側に取り付けられる（図１０参照）。
【００９１】
図７、図８、図１２、および図１３を参照して、凝固基板アセンブリ６２は、示される実施例では２つの膜剥離部材２０４ａおよび２０４ｂである少なくとも１つの膜剥離部材を有する剥離部材アセンブリ２０８（図８，図１２）を含む。膜剥離部材２０４ａおよび２０４ｂは、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に沿って互いに間隔を空けるとともに剛性または半剛性の凝固基板６８の対向する側同士の上に存在する一般的に細長い剛性の部材である。
【００９２】
１つの好ましい実施例では、膜剥離部材２０４ａおよび２０４ｂは、剛性または半剛性の凝固基板６８に対して連係された態様で移動するよう剛性または半剛性の凝固基板６８に動作可能に接続される。この移動を促進するための１つの例示的な装置が図８および図１２に示される。各膜剥離部材２０４ａおよび２０４ｂは、２つのブラケット２１０ａおよび２１０ｂの反対の側に接続される。ブラケット２１０ａおよび２１０ｂは、凝固基板アセンブリ６２の幅（ｙ軸）方向に沿って間隔を空ける一方、剥離部材２０４ａおよび２０４ｂは、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に沿って間隔を空けている。
【００９３】
ブラケット２１０ａは、凝固基板アセンブリブラケット２３８ａの水平パネル２１４ａに形成される相補的なコネクタ２４０ａおよび２４８ａ（図１１）への接続のために構成されるコネクタ２５２ａおよび２５４ａ（図１２）を有する上面を有する。これに対応して、ブラケット２１０ｂは、凝固基板アセンブリブラケット２１０ｂの水平パネル２１４ｂに形成される相補的なコネクタ２４０ｂおよび２４８ｂ（図１１）への接続のために構成されるコネクタ２５２ｂおよび２５４ｂ（図１２）を有する上面を有する。コネクタ２５２ａ／ｂおよび２５４ａ／ｂは、雄もしくは雌であって、ねじ切りされてもよくまたはねじ切りされていなくてもよい。同様に、相補的なコネクタ２４０ａ／２４８ｂおよび２４０ｂ／２４８ｂは、雄もしくは雌であって、ねじ切りされてもよくまたはねじ切りされていなくてもよい。図１２では、コネクタ２５２ａ／ｂおよび２５４ａ／ｂは、対応する雌コネクタ（たとえば、ねじ切りされたまたはねじ切りされていない穴）２４０ａ／ｂおよび２４８ａ／ｂへの挿入に好適な雄コネクタである。
【００９４】
ブラケット２１０ａ／ｂと２３８ａ／ｂとの間の接続により、膜剥離部材２０４ａおよび２０４ｂは、剛性または半剛性の凝固基板６８が凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に沿って移動する際に、剛性または半剛性の凝固基板６８と協調して移動することが可能になる。剥離部材２０４ａおよび２０４ｂは、好ましくは、剛性または半剛性の凝固基板６８に対して、固定された距離で維持される。図１３においてもっともよく示されるように、剛性または半剛性の凝固基板アセンブリ６２は好ましくは、剛性または半剛性の凝固基板６８の上面２６８を膜アセンブリ２０５の内側フレーム２０６および外側フレーム２２０の下に維持するよう構成される。剛性または半剛性の凝固基板６８の下面２７２は、膜２２４に当接係合しており、これにより凝固エネルギーが供給される凝固可能材料の実質的に平坦な面が作り出されることを促進する。図１３に示されるように、膜２２４の内側周辺部分は、剛性または半剛性の凝固基板６８の最低面２７２の高さよりも高い高さにて、膜アセンブリ２０５に接続される。したがって、剛性または半剛性の凝固基板６８の最低面２７２に係合する膜２２４の部分は、内側膜フレーム２０６および外側膜フレーム２２０によって規定される膜フレームアセンブリ２０５の下にあるままである。図１３にもっともよく示されるように、膜アセンブリ２０５は、固定フレーム６４と内側フレーム２０６の外方向突出リップ２３０とに接続される締結具２８０（図１３ではそのうちの１つのみが示される）を介して、固定フレーム６４の下側に取り付けられる。
【００９５】
図１３を再び参照して、剛性または半剛性の凝固基板６８は好ましくはさらに、面取りされたエッジ２６６を有する。基板上面２６８は、内側膜フレーム２０６および外側膜フレーム２２０に近接して位置決めされており、基板下面２７２と、内側膜フレーム２０６および外膜フレーム２２０との間に配置される。図に示されるように、ある例では、基板上面２６８は、基板下面２７２の表面エリアよりも大きい表面エリアを有する。面取りされたエッジ２６６と、下面２７２の表面エリアよりも大きい表面エリアを有する上面２６８との使用により、基板６８が膜２２４とフレーム２０６および２２０とに対して移動する際に膜２２４に沿って摺動する基板６８の能力が向上する。図１３に示されるように、断面で見ると、下面２７２は、面取りされたエッジ２６６の内側に配置される実質的に平坦な領域２６４を有する。
【００９６】
エッジ２６６のような面取りされたエッジを含むある実施例では、湾曲した基板形状が引き起こし得る画像の歪みの可能性を低減するよう段差が取られる。図１３の実施例では、線形凝固装置は好ましくは、このような歪みを回避するよう、面取りされたエッジ２６６の内側に位置決めされる。したがって、図１３の例では、凝固エネルギーは、実質的に平坦な面２７０によって受け取られ、実質的に平坦な下面２７２から送られる。ある好ましい例では、凝固エネルギーは、面取りされたエッジ２６６から膜２２４の下の凝固可能材料に送られない。
【００９７】
図１〜図４では、３次元物体は、構築台４３を樹脂容器４８（図２）の中へと漸進的に下方向に移動することにより、鉛直方向上方（ｚ軸）に漸進的に構築される。しかしながら、他の構築方位および方向が用いられてもよい。図１９〜図２０は、３次元物体３１６を凝固可能材料３０２から作製するための別のシステム３５０を示す。図２は、剛性または半剛性の凝固基板６８に対して一方の位置にある構築台３５４を有するシステム３５０を示す。図１９では、最近凝固した材料が剛性または半剛性の凝固基板６８に付着している。凝固可能材料３５２は、図１〜図４の実施例について上述したタイプの凝固可能材料である。システム３５０では、構築台３５４は、昇降機３５８に取り付けられる支持部３５６上に懸架される。昇降機３５８は、物体構築動作の間に鉛直方向上方に構築台３５４を漸進的に移動する。
【００９８】
線形凝固装置８８は、剛性または半剛性の凝固基板６８の下に位置決めされており、凝固可能材料３５２を凝固するよう長さ（ｘ軸）方向に移動する。図２０Ａにもっともよく示されるように、線形凝固装置８８は、以前の実施例と実質的に同じ態様で構成される。しかしながら、線形凝固装置８８は、前述の実施例に対して鉛直方向（ｚ軸）において反対の方向に方向付けされており、ＬＥＤアレイまたはレーザ走査マイクロミラーを有するレーザダイオードとしても実施されてもよい。したがって、レンズ９８は鉛直方向（ｚ軸）において回転エネルギーデフレクタ９２の上に配置されており、鉛直方向（ｚ軸）において光開口部１００（図５ａおよび図５ｂ）の下に配置されている。図２０Ａでは、好ましくはレーザダイオードである凝固エネルギー源９０は示されていない。しかしながら、凝固エネルギー源９０は、回転エネルギーデフレクタ９２が回転する際に、回転エネルギーデフレクタ９２に向かってｙ−ｚ面に凝固エネルギーを方向付けするよう位置決めされる。したがって、線形凝固装置８８がｘ方向に平行移動すると、凝固エネルギーは漸進的にｙ軸方向に走査され、（所与のｘ軸位置での３次元物体の形状によって決定づけられるように）概して好ましくは実質的に線形の走査経路に沿ったある位置を選択的に凝固する。凝固可能材料上の所与のｙ軸位置が凝固エネルギーを受け取ることになるかどうかは、凝固エネルギー光源に光学的に連通しているファセット９４ａ〜９４ｆがそのｙ軸位置に対応する回転位置に到達する際に、凝固エネルギー源９０によって凝固エネルギーが供給されているかどうかに依存する。
【００９９】
線形凝固装置８８を移動するための装置は、上記の実施例に記載されたものに類似している。一例では、線形スライドの対が、筐体３６０の水平上面の下側から懸架される。線形凝固装置８８における光開口部１００のいずれかの側の上のコネクタは、レール上を摺動する線形軸受に線形凝固装置８８を接続する。モータ７６のようなモータには、線形凝固装置８８を長さ（ｘ軸）方向に摺動するよう、シャフト、タイミングベルト、およびプーリアセンブリが設けられる。
【０１００】
図１〜図４の実施例とは異なり、物体構築プロセスの間に構築台３５６が浸される凝固可能材料の容器が存在しない。その代わり、凝固可能材料は、上述した膜アセンブリ２０５によって規定される構築トレー内に周期的に供給される。図２０Ａでは、膜２２４（図示せず）は、剛性または半剛性の凝固基板６８の上かつ構築台３５６の下に位置決めされる。膜２２４、内側フレーム２０６、および外側フレーム２２０はともに、凝固可能材料を保持する浅い槽を規定する。剛性および半剛性の凝固基板６８は、剛性または半剛性の凝固基板の周辺部分が筐体３６０（図１９）内で静止するように、膜２２４を支持するとともに膜２２４の下に位置決めされる。筐体３６０の上面における開口部３６２が、線形凝固装置８８と凝固可能材料３５２との間の光学経路を提供する。物体が構築される際に、凝固可能材料３５２は凝固されるととともに物体３６６に付着し（図１９）、これにより槽における凝固可能材料３５２の量が減少する。レベル検出器３６１は、槽における液のレベルを決定するよう、光を照射するとともに戻り光を感知する。選択されたしきい値をレベルが下回るほど低下した場合、付加的な凝固可能材料が（示されていない装置を用いて）槽の中に提供される。
【０１０１】
図２０Ｂ〜図２０Ｄを参照して、３次元物体を作製するためのシステム３５０の代替的なバージョンの部分が示される。図２０Ｂおよび図２０Ｃは、図２０Ａのシステム３５０において用いられてもよいワークテーブルアセンブリ３６９を示す。システム３５０はさらに、上述したように実施されてもよい線形凝固装置８８を含む。カバー４００がさらに、オプティックスと凝固エネルギー源とを線形凝固装置８８に封入するよう設けられてもよい。
【０１０２】
示される例に従うと、システム３５０は、凝固エネルギーが第２の（ｙ軸）方向に送られる際に第１の（ｘ軸）方向に移動する線形凝固エネルギー装置８８を含む。さらに、凝固基板３８８は、線形凝固装置８８が第１の（ｘ軸）方向に進行する際に、第１の（ｘ軸）方向に進行する。３次元物体は、物体構築プロセスの間、鉛直（ｚ軸）方向において逆さまに漸進的に構築される。
【０１０３】
図２０Ｂのワークテーブルアセンブリ３６９は、ワークテーブル３７０と、膜アセンブリ２０５および凝固基板３８８を含む凝固基板アセンブリ３７１とを含む。システム３５０はさらに、キャリッジ３７２と剥離部材３７４ａおよび３７４ｂとを含む。キャリッジ３７２は、ｘ軸方向において線形凝固装置８８を支持および平行移動するよう用いられる。剥離部材３７４ａおよび３７４ｂは、凝固された３次元物体から膜アセンブリ２０５の膜２２４を分離するよう用いられる。膜アセンブリ２０５は、凝固可能材料を保持するための槽または貯蔵部として作用する。レベルセンサ３６１は、所望のレベルを維持する必要がある際に凝固可能材料が追加され得るように膜アセンブリ２０５に保持される凝固可能材料のレベルを検出するよう設けられる。
【０１０４】
ワークテーブル３７０は、膜アセンブリ２０５が配置される開口部３７６を含む。膜アセンブリ２０５は、ワークテーブルアセンブリからの膜アセンブリ２０５の除去および／または交換を容易にするよう、ｘ軸方向に互いに間隔を空けているハンドル３７８ａおよび３７８ｂをさらに含んでもよい。カムラッチ３８６ａおよび３８６ｂは、ワークテーブル開口部３７６において適切な位置に膜アセンブリ２０５を解放可能にロックするようｙ軸方向において互いに間隔を置いている。
【０１０５】
図２０Ｂ〜図２０Ｄの凝固基板３８８は、剛性または半剛性であり、好ましくは、その長さ軸が凝固エネルギー走査軸（ｙ軸）方向に方位付けされた部分的な円柱（完全な円柱の円周の半円柱またはそれ以下）として形成される。ある好ましい例では、凝固エネルギーは、基板３８８に沿った実質的に固定された円周位置にて凝固基板３８８の長さを横断する。膜アセンブリ２０５、線形凝固装置８８、および基板３８８の部分の拡大断面視図が図２０Ｄに示される。この図に示されるように、凝固基板３８８は、基板３８８が線形凝固装置８８に対して凹状になるようにキャリッジ３７２内の開口部に配置される。基板３８８は、内半径を規定する内面と、外半径を規定する外面とを有しており、外半径は内半径よりも大きい。線形凝固装置８８は、基板３８８の内面が、線形凝固装置８８と基板３８８の外面の間に存在するように位置決めされる。
【０１０６】
凝固基板３８８は、少なくともその一部がキャリッジ３７２の上面から鉛直（ｚ軸）方向に離れるよう突出するように位置決めされる。凝固基板３８８は、キャリッジ３７２から（他の円周方向位置と比較して）もっとも離れた距離だけ間隔を空けた、基板３８８の円周方向位置である頂部３８９を有する。ある好ましい例では、線形凝固装置８８は、凝固エネルギーが基板３８８の長さに沿って実質的に頂部３８９にて選択的に照射されるように位置決めされる。ある例では、筐体開口部１００（図５Ｂ）は、頂部３８９のｘ軸位置と実質的に同じｘ軸位置にて、凝固基板３８８の長さに平行に方位付けされる。
【０１０７】
凝固基板３８８は好ましくは、半透明および／もしくは透明のガラスまたはプラスチックから形成される。ある好ましい例では、基板３８８は、約０．２インチ（５．１ｍｍ）〜約０．８インチ（２０．３ｍｍ）、好ましくは約０．４インチ（１０．２ｍｍ）〜約０．６インチ（１５．２ｍｍ）、さらにより好ましくは約０．５インチ（１２．７ｍｍ）の範囲である曲率半径を有する。同じまたは他の好ましい例では、凝固基板３８８は、約０．５ｍｍ〜約３．５ｍｍ、好ましくは約０．６ｍｍ〜３．０ｍｍ、さらに好ましくは約１．５ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲である厚さを有する。一例では、この厚さは約２．０ｍｍである。
【０１０８】
図２０Ｄを再び参照して、（上述したように構成される）膜アセンブリ２０５は、鉛直（ｚ軸）方向においてキャリッジ３７２および凝固基板３８８の上に存在する。湾曲した凝固基板３８８の使用により、基板３８８と膜２２４との間の接触部の表面エリアが低減され、これにより、基板３８８が膜２２４に対してｘ軸方向に進行する際に基板３８８と膜２２４との間の摩擦が低減される。
【０１０９】
ある例では、物体構築動作の間、構築台３５６（図２０Ａ）または物体のもっとも最近凝固した下方を向いた面が、物体のもっとも最近凝固した下方を向いた面と凝固基板との間に所望の間隔が得られるまで、（凝固可能材料槽または貯蔵部として作用する）膜アセンブリ２０５において保持されるある体積の凝固可能材料に浸される。浸している間、圧力による力が構築され、何らかの量の凝固可能材料が横方向に物体から離れさせられるかまたは離れるように絞り出される。平坦な凝固基板の場合、圧力による力は、望ましくないほど高くなり得るとともに、３次元物体を歪ませ得る。湾曲した凝固基板３８８はこのような圧力による力を低減する。
【０１１０】
線形凝固装置８８は、前述の実施例においてと同様に動作される。モータ３８２ａおよび随意のモータ３８２ｂは、装置８８をｘ軸方向に平行移動するように線形凝固装置８８に動作可能に接続される。ある例では、モータ３８２ａおよび３８２ｂは、以下に論じられるように、ｘ軸方向における線形距離に相関され得るとともに、物体ストリップデータを規定するよう用いられ得るモータ「ステップ」の単位で作動されるステッパモータである。
【０１１１】
キャリッジ３７２は、走査（ｙ軸）方向に互いに間隔を空けている２つの雄ネジ切りされたシャフト３８０ａおよび３８０ｂに動作可能に接続される。シャフト３８０ａおよび３８０ｂは、ブラケット３９６ａおよび３９７ａ（シャフト３８０ａ）とブラケット３９６ｂおよび３９７ｂ（シャフト３８０ｂ）によって、ワークテーブル３７０に支持および取り付けられる。キャリッジ３７２は、対応する雌ねじ切りされたナット３８４ａおよび３８４ｂによって、ねじ切りされたシャフト３８０ａおよび３８０ｂに接続される。モータ３８２ａ（および随意には、モータ３８２ｂ）の活性化により、これらのシャフトが（ｘ軸方向に方位付けされる）それらの長手方向軸について回転する。シャフト３８０ａおよび３８０ｂが回転すると、雌ナットねじ山との雄シャフトねじ山の係合により、キャリッジ３７２がｘ軸方向に平行移動する。システム３５０は、線形凝固装置８８のｘ軸位置が確実に初期化されることを可能にするよう、図１６（ｂ）に示される進行端部センサ３４６のような進行端部センサを含んでもよい。
【０１１２】
キャリッジ３７２は、雌ねじ切りされたナット３８４ａ，３８４ｂとシャフト３８０ａおよび３８０ｂとによって鉛直（ｚ軸）方向に支持される。線形軸受４０２ａおよび４０２ｂは、キャリッジ３７２の鉛直方向の上方（ｚ軸）を向いた面に取り付けられており、ワークテーブル３７０の下側（ｚ軸方向における下方を向いた面）上に形成されるレール４０４ａおよび４０４ｂに摺動可能に係合する。
【０１１３】
上で示されるように、モータ３８２ｂは随意である。ある場合では、単一のモータ３８２ａのみが必要である。プーリ３９０ａおよび３９０ｂは、雄ねじ切りされたシャフト３８０ａおよび３８０ｂの遠位端上に設けられる。タイミングベルト３９４は、雄ねじ切りされたシャフト３８０ａがその長手方向軸について回転すると、プーリ３９０ａがその中心軸について回転し、タイミングベルト３９４が循環を始めるようにプーリ３９０ａおよび３９０ｂを係合する。次いで、タイミングベルト３９４の循環により、プーリ３９０ｂがその中心軸について回転し、これに次いで、雄ねじ切りされたシャフト３８０ｂがその長手方向軸について回転する。雄ねじ切りされたシャフト３８０ｂの回転により、雄ねじ切りされたシャフト３８０ｂおよび雌ねじ切りされたナット３８４ｂの係合によってキャリッジ３７２の対応する側がｘ軸方向に平行移動する。また、タイミングベルト３９４の所望の引張力を維持するようにテンショナ３９３が設けられてもよい。随意のモータ３２４ｂが設けられる場合、タイミングベルト３９４は除去されてもよい。
【０１１４】
図２０Ｄにもっともよく示されるように、凝固基板３８８の位置は、キャリッジ３７２の上面および線形凝固装置８８から離れるように、膜アセンブリ２０５の膜２２４の部分を鉛直方向（ｚ軸）上方向に促す。剥離部材３７４ａおよび３７４ｂは、キャリッジ３７２に動作可能に接続されており、凝固基板３８８のそれぞれの側上でｘ軸方向に沿って互いに間隔を空けている。膜２２４は、剥離部材３７４ａ，３７４ｂとキャリッジ３７２の上面との間に位置決めされる。凝固可能材料は、基板頂部３８９の位置にて凝固される際、膜２２４に接触して凝固するとともに膜２２４に付着する傾向がある。キャリッジ３７２がｘ軸方向に移動すると、膜剥離部材３７４ａおよび３７４ｂは、同じ方向に移動し、凝固した物体から離れるように鉛直方向下方向（ｚ軸）に膜２２４を引っ張る。ブラケット３９９ａ（図示せず）および３９９ｂは、剥離部材３７４ａおよび３７４ｂに接続され、膜アセンブリ２０５の中に位置決めされる。また、ブラケット３９９ａおよび３９９ｂは、キャリッジ３７２がｘ軸方向に平行移動するとキャリッジ３７２とともに平行移動するようキャリッジ３７２に接続される。したがって、システム３５０は、線形凝固装置８８と膜剥離部材３７４ａおよび３７４ｂとをｘ軸方向に平行移動しながら、走査（ｙ軸）方向において選択的に材料を凝固する。
【０１１５】
膜アセンブリ２０５を用いる代わりに、図１９および図２０Ａ〜図２０Ｄの３次元物体を作製するためのシステム３５０は、ポリマー材料から形成される槽を用いてもよい。一例では、透明な弾性のある底部と弾性のある側壁とを含む槽が用いられる。ある実現例では、透明な弾性のある底部と弾性のない側壁との両方が、同じまたは異なるシリコーンポリマーから形成される。別の実現例では、弾性のないアクリル側壁と弾性のあるシリコーン底部とを含む槽が用いられる。別の例では、槽の底部は、弾性があるかまたは可塑的に変形可能なポリマー材料から形成される側壁に接続される剛性または半剛性の透明な凝固基板６８によって規定される。さらに別の例では、基板６８は、シリコーンのような弾性透明材料でコーティングされてもよい。この弾性透明材料は、側壁までの経路の一部のみ延在し、コーティングの周りおよびコーティングと側壁との間に周辺ギャップを残す。さらに別の例では、基板６８は、側壁までの経路のすべて延在する弾性のある透明材料でコーティングされてもよい。ある例では、凝固した凝固可能材料を槽の底部から剥離するよう構築台３５６に対して槽を傾斜する傾斜機構が設けられてもよい。また、透明な弾性のない膜のような弾性のない材料が、弾性のある底部の上部上のレイヤーとして、弾性のある底部と構築台３５６との間に設けられてもよい。
【０１１６】
以前の実施例と同様に、物体構築プロセスの間、凝固可能材料３５２は膜２２４に接触して凝固する。これにより、物体３６６が上方向（ｚ軸方向）に筐体３６０から離れるように引っ張られると、膜２２４が伸びる。したがって、構築台３５４の移動は好ましくは、膜２２４および／または物体３６６の損傷を防止するよう制御される。
【０１１７】
図１９および図２０Ａ〜図２０Ｄの実施例において、選択的に透明または不透明にされ得る変動可能に透明な画像化要素（たとえば、ＬＣＤまたは透明なＯＬＥＤ）のマトリックスを有する柔軟な膜マスクが設けられ得、これにより、連続的に凝固エネルギーを凝固エネルギー源９０から回転エネルギーデフレクタ９２まで供給しながらｙ軸方向に凝固エネルギーが選択的に提供されることを可能にする。一例では、柔軟な膜マスクが、剛性または半剛性の凝固基板６８の上部上に設けられる。凝固エネルギー装置８８は、図５Ａ〜図５Ｃに示されるように実施されてもよい。さらに、回転エネルギーデフレクタ９２は、レーザ走査マイクロミラーと置換されてもよい。
【０１１８】
本願明細書において記載される３次元物体製造プロセスおよび装置のある実現例に従うと、線形凝固装置８８の作動を制御するために用いるための物体データを示す方法が図１４〜図１６（ｇ）に示される。物体データを生成するよう用いられる典型的なファイルタイプは、ＳＴＬ（ステレオリソグラフィ（Stereo Lithography））ファイルまたは他のＣＡＤ（コンピュータ支援ドラフティング（Computer Aided Drafting））ファイルを含む。これらのファイルは一般的にラピッドプロトタイピングシステムのために、ＳＬＣ、ＣＬＩスライスデータファイル、またはＢＭＰ、ＰＮＧなどのデータフォーマットを含み得るボクセルデータファイルといったフォーマットに変換される。しかしながら、任意のデータ入力タイプが用いられてもよく、線形凝固装置８８が用いる画像データを作製するよう内部で変換されてもよい。物体データは、線形凝固装置８８によって供給されたエネルギーパターンに対応しており、制御部または外部の源もしくは装置（たとえば、ネットワークもしくは記憶装置）によって生成されてもよい。
【０１１９】
例示的な３次元物体として、単純な円柱３００が図１４に示される。円柱上または中の位置は、示されるように、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸によって特徴付けられ得る。ある線形凝固装置の実現例では、特定のｘ，ｙ位置にて供給される凝固エネルギーの強度および期間は変動され得ない。結果として、凝固エネルギーを受け取るｘ，ｙ面におけるそれらの位置は、実質的に同じ深さまで凝固する。このような実現例では、３次元物体のコンピュータ表現が構築軸（ｚ軸）方向において複数のセクションを作り出すようスライスされるデータ「スライス」動作を行うことが有用であり得る。上記複数のセクションの各々は、ｘ−ｙ面に亘ってすべての点において均一な深さを示す。このような各セクションは、物体レイヤーデータセットに数学的に対応するか、または物体レイヤーデータセットによって示されてもよい。このようなスライスの１つの例示的な例示が図１５に図解で示される。図１５に示されるように、物体３００のデータ表現はさらに、複数の構築軸（ｚ軸）スライス３０２iとして示され得る。スライスｎの合計数は、線形凝固装置８８によって与えられる凝固の深さで除算された、構築された際の物体の高さに実質的に等しい。スライス３０２iは、各レイヤーがその輪郭を示すｘ，ｙ座標と、構築軸に沿ったその位置を示すｚ軸値とによって規定される物体レイヤーデータセットであると数学的に示され得、隣接するスライス同士の間のΔｚ値はレイヤーの厚さを示す。
【０１２０】
各物体レイヤーデータセットは、走査軸（ｙ軸）方向に沿った長さと、ｘ軸方向に沿った幅とを有する複数のストリップとして図解で示され得る。ストリップは、ｘ軸方向に沿って幅方向に配される。図１６（ａ）を参照して、個々の物体データスライス３０２iの図解的表現の鉛直（ｚ軸）方向に沿った図が提供される。個々のスライス３０２iは、ｍ個のストリップとして示される複数の隣接するストリップ３０４jとして示され得る。破線はデータ表現の部分ではないが、ストリップ３０４jによって規定される概して円形の形状を示すよう提供されている。図１６の例では、ストリップは、線形凝固装置８８の移動の方向に対応する幅（ｘ軸）と、線形凝固装置８８の移動の方向以外の方向に対応する長さ（ｙ軸）とを有する。図１６（ａ）の特定の例では、ストリップの長さ方向は、実質的にｘ軸方向に垂直である。
【０１２１】
各ストリップ３０４jは、所与のｘ軸位置についてのｙ軸方向において凝固することになる凝固可能材料の位置の（好ましくはコンピュータプロセッサによって可読な形態で提供される）データ表現を図解的に示す。それらの位置はさらに、図１６（ｂ）の走査軸境界３４４と、ｘ軸境界３４３および３４５といった構築エンベロープ境界に対して規定されてもよい。制御部（図示せず）は、たとえば、ｘ軸方向における線形凝固装置８８の位置によって示されるように、ｘ軸方向における凝固エネルギーの位置を示すデータを受け取る。制御部はさらにデータ表現（ストリップ３０４j）を受け取るとともに、凝固可能材料の露出面内に規定される構築エンベロープ３４２におけるｘ軸位置に各ストリップ３０４jを直接的または間接的に関連付ける。したがって、データ表現上のストリップ内の位置は、凝固可能材料の露出面上の位置に対応する。
【０１２２】
図１６（ａ）では、ｘ0は、凝固が始まることになる線形凝固装置８８の位置に対応する。増分ｘ1−ｘ0は、線形凝固装置８８によって与えられる、ｘ軸方向における凝固の幅を示す。したがって、線形凝固装置が位置ｘ0にある場合、凝固エネルギー源９０は、凝固エネルギー源９０が光学的に連通するファセット９４ａ〜９６ｆが、ｘ0とｘ1との間に規定されるストリップが存在する構築エンベロープ３４２におけるｙ軸位置に対応する回転位置を有する際に、凝固エネルギーを供給することになる。図５Ａ〜図５Ｃの示された実施例では、回転エネルギーデフレクタ９２の１つのファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）の長さは、構築エンベロープ３４２の最大の走査可能ｙ軸寸法、すなわちｙ軸方向における凝固の最大長さに対応する。しかしながら、任意の個々のストリップ３０４jは、最大走査可能ｙ軸構築エンベロープ寸法よりも小さいｙ軸凝固長さに対応してもよい。
【０１２３】
線形凝固装置８８は、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に沿って移動すると、各ストリップ３０４jに対応する凝固可能材料の領域を凝固することになる。各ｘ軸位置は、特定のストリップ３０４jに対応する。ある実施例では、線形エンコーダが、線形凝固装置８８のｘ軸位置を決定するようモータ７６および／またはモータシャフト７８に動作可能に接続される。
【０１２４】
図１６（ａ）において図解的に示される物体レイヤーデータは、図１６（ｃ）に示されるように、構築エンベロープ３４２上にマッピングされてもよい。各ストリップ３０４jは、ｘ座標（またはｘ座標の対）と、特定のｘ軸位置での凝固の領域を規定する１つ以上のｙ座標とによって規定されてもよい。
【０１２５】
ある例では、各ストリップ３０４jは、ストリングデータの対応するセットによって示されてもよい。好ましい実施例では、ストリングデータのセットは、時間値のセットを含む。別の好ましい実施例では、ストリングデータのセットは、ストリング数ｎと時間値のセットとを含む。ある場合では、ストリング数ｎは、線形走査数に対応する。たとえば、上で記載された式（１）を用いて、線形走査（Ｎmax）の最大値が、構築エンベロープ長Ｌについて計算されてもよく、各線形走査は、それに関連付けられる対応するストリングインデックス数を有することになる。任意の特定の物体レイヤーについて、ｘ軸方向に沿った構築エンベロープ３４２の領域は凝固されなくてもよく、かつ走査されなくてもよい場合がある。それにもかかわらず、一意の線形走査がｘ軸方向に行われ得るすべての領域にはストリング数が割り当てられ得る。したがって、モータ７６の所与の速度と、回転エネルギーデフレクタ９２の所与の数のファセットＦと、回転エネルギーデフレクタ９２の所与の回転速度とについて、構築エンベロープ３４２内に最大数の線形走査Ｎmaxと、対応する数のデータストリングのセットとが存在することになる。上記の対応する数のデータストリングのセットの各々は、任意の走査がその対応するｘ軸位置にて行われることになるかどうかに依存して、実際の走査データ（物体データ）をその中に有しても有さなくてもよい。図１６（ｃ）の例では、１３回の線形走査が、ストリップ３０４jによって示される物体レイヤーを形成するのに用いられるとともに、各線形走査はｎからｎ＋１２までの範囲の線形走査インデックスと、ｎからｎ＋１２までの範囲のストリングインデックスを有するストリングデータの一意のセットとに対応する。
【０１２６】
マイクロコントローラを含む典型的な制御システムは、凝固データが読み出される際の時間と、凝固エネルギー源９０が活性化または非活性化のいずれかの状態に切り替えられる際の時間との間の遅延時間中に構築物を有することになる。この遅延時間は、変動可能であり得、構築中の３次元物体の寸法における誤差を引き起こし得る。一例では、マイクロコントローラには、約８０ナノ秒以下、好ましくは約６０ナノ秒以下、さらにより好ましくは約５０ナノ秒以下の遅延時間を有する、本願明細書において開示される３次元物体を作製するためのシステムが設けられる。この部分誤差は、切替遅延時間に以下のように関連付けられ得る。
【０１２７】
（３ａ）  誤差＝（ＬBE）（ＲＰＭ）（Ｆ）（ｔtoggle lag）／（６０秒／分）（０．００１ｍｍ／μｍ）
式中、
誤差は、切替遅延時間による部分寸法における最大変動（μｍ）であり、
ＬＢＥは、走査（ｙ）軸方向における構築エンベロープ距離（ｍｍ）であり、
ＲＰＭは、回転エネルギーデフレクタ９２の回転数（回転／分）であり、
Ｆは、回転エネルギーデフレクタ９２上のファセットの数であり、
ｔtoggle lagは、マイクロプロセッサが凝固エネルギー源の状態を切り替えるのに必要な時間である。
【０１２８】
ある好ましい実現例では、上記の誤差は好ましくは、９０μｍ以下であり、より好ましくは約９０μｍ以下であり、さらに好ましくは約７０μｍ以下であり、さらにより好ましくは約５０μｍ以下である。
【０１２９】
図１６（ｄ）は、図１６（ｃ）に示される物体ストリップに対応するストリングデータの例示的なセットを示す表を提供する。ストリングインデックスは構築エンベロープ３４２の左側境界（ｘ0）にてｎ＝０で始まり、構築エンベロープ３４２の右側境界にて最大ストリングス数Ｎmaxで終わる。したがって、ストリングデータのあるセットは、凝固が発生するｘ軸位置に対応しないので、それに関連付けられる物体データを有することはない。図１６（ｄ）において、ストリングインデックスｎ＝２０の前には凝固は発生せず、ストリングインデックスｎ＋１２の後には凝固は発生しない。したがって、構築エンベロープ３４２内において凝固が発生しないｘ軸位置について、図１６（ｄ）の表にはエントリは存在しない。
【０１３０】
図１６（ｄ）に示されるストリングデータの各セットは、８つのＦの連なりによって１６進法で示される開始コードを有する。左から右に、ストリングデータのセットについてのストリングインデックスｎが隣接する。ストリングインデックスに従って、時間値の連なりが提供される。各時間値は、凝固源エネルギー付加状態イベントを示す。一例では、エネルギー付加状態はオンまたはオフである。時間値はさまざまな形態をとり得る。しかしながら１つの実現例では、時間値は、３次元物体を作製するためのシステムを動作するよう用いられるマイクロコントローラ部におけるＣＰＵクロックの経過時間として規定される。一例では、ＣＰＵは、６６ＭＨｚのクロック速度を有し、時間単位はＣＰＵチックである。線走査速度が１秒当たり１０００線である例では、走査軸（ｙ軸方向）における各線の最大走査長さは６６，０００チックに対応する。したがって、ｎ＝２０でのストリングデータのセットは、凝固エネルギー源９０が２２０００チックで活性化され、４４０００チックで非活性化されることになることを示す。ｎ＝２１でのストリングデータのセットは、凝固エネルギー源９０が２００００チックで活性化され、４６０００チックで非活性化されることになることを示す。好ましい実施例では、各線形走査の始めにリセットされる（マイクロコントローラ部にプログラムされるソフトウェアタイマーのような）タイマーが設けられるとともに、各線形走査の開始は、図５Ｃのセンサ３２４を用いて上述した態様で構築エンベロープ走査軸境界３４４に同期される。したがってチックは、線走査動作がその時点では走査軸境界３４４にある、タイマーがリセットされるゼロ開始時間に対して規定される（図１６（ｂ））。
【０１３１】
ある例では、ホストコンピュータはストリングデータのセットをマイクロコントローラ部に送信する。マイクロコントローラ部は、ストリングデータのセットのうちのいくつかが、それらが対応するｘ軸位置では凝固が発生しないためそれらに関連付けられる物体データ（たとえば、ＣＰＵチック値）を有していなくても、各可能な線形走査（すなわち０からＮmax−１の範囲の各ストリング）のために、３次元物体を製造するためのシステムを動作する。この技術は用いられ得るが、凝固が発生しないｘ軸位置に対応するストリングデータのセットについてストリングデータを読み込むことに伴ってマイクロコントローラ部のプロセッサの容量を過度に消費する。したがって、ある例では、物体凝固データ（たとえば、ＣＰＵチック値）を含むストリングデータのセットのみがマイクロコントローラ部に送信される。このような場合では、０から送信するデータストリングのセットの最大数Ｍmaxよりも１つ小さい値までの値を有するコンピュータメモリインデックスｍを規定するのが簡便である。ｍは、マイクロコントローラ部に送信されるストリングデータの各セットを一意に識別する。図１６（ｄ）の例では、ホストコンピュータによって全構築エンベロープ３４２について規定されるストリングデータのＮmaxのセットの合計が存在する。しかしながら、１３個のストリングデータのセットのみが任意の物体凝固データを含む。したがって、線形凝固装置８８が図１６（ｃ）において左から右に移動しているとすると、ホストコンピュータによってマイクロコントローラ部に送信されるストリングデータの第１のセットは、コンピュータメモリインデックスがｍ＝０であり、ストリングインデックスｎが２０である。ストリングインデックスｎの値は、構築エンベロープ３４２内におけるｘ軸に沿った特定の位置に対応する。しかしながら、コンピュータメモリインデックスｍは必ずしもそのように対応しない。したがって、マイクロコントローラ部が読み出す必要があるのは、Ｎmax−１のデータストリングのセットの代わりに１３セットのデータストリングのセットのみである。
【０１３２】
ある場合では、回転エネルギーデフレクタ９２を用いる線形凝固装置８８は、走査（ｙ軸）方向における線形走査速度の変動性に影響を受け得る。各ファセット９４ａ〜９４ｆは、凝固エネルギーが凝固可能材料と線形凝固装置８８の筐体における開口部１００とに垂直に偏向されることになる走査軸（すなわち「中心点」）に沿った位置に対応する回転位置を有することになる。中心点では、回転エネルギーデフレクタ９２から凝固可能材料まで凝固エネルギーが進む距離は、中心点から離れた位置に対して最小になる。走査（ｙ軸）方向において中心点から離れて位置する回転位置では、ｙ軸方向における走査速度が中心点に近接しているところよりも早くなる。さらに当該速度は、中心点からの距離が増加すると増加することになる。回転エネルギーデフレクタ９２について一定の回転数では、速度の増加は中心点からの距離に直接的に比例する。走査軸（ｙ軸）位置の関数としてのこの変動可能な走査速度は、３次元物体における不正確性を作り出し得る。
【０１３３】
ある例では、凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態をオンとオフとの間でいつ切り替えるべきかを決定するよう用いられるストリングデータは、走査軸速度の変動を構成するよう調節される。一実施例では、エネルギー付加状態（たとえば、図１６（ｄ）、図１６（ｆ）、および図１６（ｇ）に例示されるようなＣＰＵチックの数）における変化を示すストリングデータ値は、中心点からのそれらの対応する距離に基づき調節される。一実現例では、任意のストリングインデックス値ｎでのストリングデータは以下のように調節される。
【０１３４】
３（ｂ）  新しいＣＰＵチック＝古いＣＰＵチック＋ΔＣＰＵチック＊Ｃ
式中、ΔＣＰＵチックは、中心点ＣＰＵチックから古いＣＰＵチックを減算することによって計算され、Ｃは無次元常数である。「中心点ＣＰＵチック」という変数は、凝固エネルギーが中心点に当たるＣＰＵチックの数を指す。一般に、走査軸方向に沿った全走査線の中点に対応する。
【０１３５】
式３（ｂ）はさらに、それらがＣＰＵチックに変換される前に、線形距離での使用のために修正されてもよい。たとえば、図１５を参照して、３次元物体は、３０２ｉのような複数のスライスにスライスされ得る。ｉは１からスライスｎの最大数の範囲である。図１６（ｃ）に示されるように、所与のスライスが構築エリア上に照射され得る。各走査線３０４ｊは、凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態が変化する走査軸方向に沿った基準位置（たとえば、ｙ＝ｙ0である境界３４４）に対する距離を規定する位置を有する。中心点も、同じ基準位置に対して規定されてもよい。ｘ軸に沿った各位置について、エネルギー付加状態が変化する複数のｙ軸値（ｙ0の境界３４４に対する）が存在することになる。図１６（ｃ）に示される各ストリップについて、エネルギー付加状態は２回変化する。したがって、ｘ軸に沿った所与の位置について、凝固エネルギー源エネルギー付加状態が変化する各走査（ｙ）軸値は、凝固エネルギー走査速度における走査（ｙ）軸変化を以下のように構成するように修正され得る。
【０１３６】
３（ｃ）  ｙnew＝ｙold＋（ｙcenter point−ｙold）＊Ｃ
式中ｙoldは、（数学的または図解的に）３次元物体のスライス３０２ｉを構築エンベロープ上に配置することにより決定されるようにエネルギー付加状態が変化するｙ軸基準位置に対するｙ軸位置（たとえば、図１６（ｃ）における境界３４４）であり、
ｙcenter pointは、ｙ軸基準位置（たとえば、図１６（ｃ）における境界３４４）に対する中心点の位置であり、
ｙnewは、エネルギー付加状態が変化する新しい修正されたｙ軸値であり、
Ｃは無次元常数である。
【０１３７】
次いで、ｙnewの値は、凝固についてストリングデータを規定するようＣＰＵチックに変換されてもよい。
【０１３８】
無次元常数Ｃの値は、試行錯誤によって決定され得る。一例では、複数の線形のセクションが、走査（ｙ）軸方向に実質的に垂直な方向、たとえば、ｘ軸方向に沿って凝固される。当該線形のセクションが基づくストリングデータは、各線がその隣接する線から等しく間隔を空けるようなストリングデータである。ストリング（ｎ）＝（ＦＦＦＦＦＦ，ｎ，１００００，１０５００，１１５００，１２０００，２２０００，２２５００，３２５００，３３０００，４３０００，４３５００）を読み出すデータストリングの場合、各線形のセクションは、１０００ＣＰＵチックに対応する走査軸厚さと、１００００ＣＰＵチックに等しい、線形のセクション同士の間の等しい間隔とを有すると考えられることになる。走査速度が走査（ｙ）軸方向に沿って変動する場合、実際の凝固した線形のセクションは、等しい量だけ間隔を空けていない。たとえば、走査速度が中心点に対して走査線の端部にてより速い場合、隣接する線形のセクション同士の間の間隔は、ｙ軸に沿って中心点から離れるように（正または負のｙ軸方向のいずれかに）移動すると、増加することになる。Ｃは、任意の２つの隣接するストリングの間の距離の比を取る（および／もしくは隣接するストリング同士の比を平均化する）ことによって、またはＣに対して調節を行うとともに線形のセクション同士の間の間隔が実質的に等しくなるまで凝固プロセスを繰り返すことによって計算され得る。
【０１３９】
したがって、３次元物体を作製する１つの方法において、（たとえば、図１５に示されるように）３次元物体が構築軸に沿って隣接するスライスへとスライスされる。次いで各スライスは、各々が走査方向（たとえば、ｙ軸）に沿って延在する線形のストリップのセットに細分される。中心点は、回転エネルギーデフレクタ９２によって偏向された凝固エネルギーと凝固可能材料との間の距離が最小である走査軸方向に沿った位置を決定することにより決定される。一変形例では、各ストリップは、凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態が変化する（たとえば、構築エンベロープ境界またはＣＰＵチック値に対する線形距離であってもよい）走査軸値のセットに変換される。各走査軸値は次いで、好ましくは走査軸に沿った走査軸値の位置と中心点との間の距離とともに変動する量だけ、たとえば式３（ｂ）を用いることにより、走査軸に沿った走査速度の変化を構成するよう修正される。修正された走査軸値は次いで、凝固プロセスを行うようマイクロコントローラによって用いられる。別の変形例では、線形のストリップのセットは、ＣＰＵチックに変換され、次いで、たとえば式３（ｂ）を用いることにより修正される。
【０１４０】
多くの３次元物体構築プロセスでは、同一であるので同一の物体レイヤーデータによって示され得るいくつかの隣接するレイヤーが存在することになる。図１６（ｅ）を参照して、いくつかのレイヤーを形成するよう用いられてもよい物体レイヤーデータが図解形式で示される。ある場合では、ｘ軸に沿って線形凝固装置８８が左から右に移動している場合および右から左に移動している場合の両方において、線走査動作を行うことが好ましい。これは、物体がｘ軸方向の中線について対称的である場合には問題とならない。しかしながら、複数の同一の非対称的なレイヤーが形成される場合、マイクロコントローラ部は、線形凝固装置８８が反対方向に移動している時に、反対の順にストリングデータセットを読み出さなければならない。たとえば、図１６（ｆ）の表は、図１６（ｅ）の物体レイヤーデータに対応するストリングデータの複数のセットを示す。線形凝固装置８８を左から右に移動する際に、凝固が発生するストリングデータの第１のセットは、ストリングインデックスがｎ＝２０であり、コンピュータメモリインデックス値ｍが０である。凝固が発生するストリングデータの最後のセットはストリングインデックスがｎ＝６０である。線形凝固装置８８は、方向を反転して右から左に進む際、コンピュータメモリインデックスｍ＝０およびデータストリングインデックスｎ＝２０で始まる凝固を行うことができない。なぜならば、そのデータは、図１６（ｅ）の右側ではなく左側について規定されたからである。したがって、このようなデータに基づき線走査動作を行うことにより、所望のパターンの反対であるパターンを凝固する。マイクロコントローラ部またはホストコンピュータは、左から右への動作について生成されるデータに基づき、右から左への方向についてのデータストリングの全セットを計算および格納し得る。しかしながら、この動作は、過度のメモリおよびプロセッサ容量を消費することになる。
【０１４１】
１つの動作方法では、隣接する同一なレイヤーのためのデータがホストコンピュータによって反転され、マイクロコントローラ部に送信される。当該方法に従うと、３次元物体を形成するのに用いられる凝固可能材料の第１（偶数）および第２（奇数）の隣接するレイヤーに対応する同一の３次元物体レイヤーデータが提供される。物体レイヤーデータは、それぞれの第１および第２の複数の物体断面ストリップに細分される。第１の複数の物体断面ストリップにおける各物体断面ストリップは、ストリップデータのセットと、第１の複数の物体断面ストリップにおいて０から最大インデックス値Ｎmax−１までの範囲のストリップインデックス値ｎ（偶数）とを有する。第２の複数の物体断面ストリップにおける各ストリップは、ストリップデータのセットと、対応するストリップインデックス値ｎ（奇数）とを有しており、第２の複数の物体断面ストリップについてのｎ（奇数）の各それぞれの値に対応するストリップデータは、Ｎmax−１からｎ（奇数）のそれぞれの値を引いたものに等しいストリングインデックス値ｎ（偶数）に対応する第１の複数の物体断面ストリップについてのストリップデータに等しい。各奇数のレイヤーが凝固される際、ホストコンピュータは、各奇数のレイヤーデータストリングに対応する正しい偶数のレイヤーデータストリングを単純に識別し得るとともに、偶数のレイヤーデータストリングをマイクロコントローラに送信し得、これにより奇数のレイヤーデータストリングのセットを格納する必要性を回避する。この反転技術の使用により、反対方向に凝固される複数のレイヤーのためのデータが、１つのレイヤーについてのみ物体レイヤーデータを作り出し、かつ（反対のｘ軸方向に凝固されるレイヤーについて）それを反転するか、または同じ断面形状を有するその後のすべてのレイヤーについて（同じｘ軸方向において凝固されるレイヤーについて）それを用いることにより決定されることが可能になる。
【０１４２】
複数の物体レイヤーに対応する３次元物体データを格納するのに必要なコンピュータ可読媒体の記憶容量を低減するよう用いられる例示的な反転は、以下のように記載され得る。物体レイヤーデータの第１のセットがコンピュータ可読媒体上に格納される。物体レイヤーデータの第１のセットは、図１６（ｄ）、図１６（ｆ）、および図１６（ｇ）に示されるもののようなデータストリングの第１のセットを含む。第１のセットにおける各データストリングは、ｄ（０，ｍ）として示され得る。０は、当該ストリングが第１のセットに属することを示し、ｍはストリングに対して一意であるコンピュータメモリインデックス値である。インデックス値ｍの範囲は、第１のデータストリングについての０からＭmax（またはＭtotal）である。もっとも高いインデックス値は、（最初の値が０なので）Ｍmax−１となる。
【０１４３】
プログラムが、物体レイヤーデータの第２のセットについてのデータストリングの第２のセットを計算するための命令とともに、（物体レイヤーデータの第１のセットが格納されるものと同じまたは異なってもよい）コンピュータ可読媒体上に格納される。物体データの第１および第２のセットが対応するレイヤーは好ましくは互いに隣接し、交互のレイヤー順序（第１のセット、第２のセット、第１のセット、第２のセットなど）を規定する。物体レイヤーデータの第２のセットについてのストリングデータは、物体レイヤーデータの第２のセットについてのストリングデータが、以下の式に従って物体データの第１のレイヤーのストリングデータに対応するように、以下の式を用いるかまたは式の任意のセットを用いて計算され得る。
【０１４４】
（４）  ｄ（１，ｍ）＝ｄ（０，Ｍmax−１−ｍ）
式中、ｄ（１，ｍ）は、コンピュータメモリインデックスｍの所与の値でのレイヤー１についてのストリングデータである。
【０１４５】
式（４）を用いて、ホストコンピュータは、１番目のレイヤーについての各データストリングに対応する０番目のレイヤーについてのデータストリングを単純に識別し得、それをマイクロコントローラに送信し得る。ホストコントローラまたはマイクロコントローラのいずれも、ｄ（１，ｍ）ストリングをメモリに格納する必要はない。上述したように、構築エンベロープ３４２のｘ軸方向に沿った各位置は、ストリングインデックスｎに一意に（直接的または間接的に）対応し得る。コンピュータメモリインデックスは、凝固が発生しない位置に対応するので、空のデータストリングを格納することを回避するよう用いられる。しかしながら、全構築エンベロープについてのデータストリングが、ｍをストリングインデックスｎに置き換えるとともにＭmaxを構築エンベロープについてのデータストリングの最大数Ｎtotalに置き換えることにより、式３ａに類似した式を用いて互いに関連付けられ得る。
【０１４６】
上記のデータ反転技術は、図１６（ｆ）および図１６（ｇ）に示される。当該例では、（式（１）により計算され得る）Ｎmaxは１０１であり、ストリングインデックスは０からＮmax−１（すなわち０から１００）の範囲である。したがって、右から左（図１６（ｇ））にｘ軸に沿って凝固する際、（図１６（ｂ）における右側の構築エンベロープ境界３４５にてｎ＝０から開始する）ストリングインデックスが４０の奇数のレイヤーについてのストリングデータのセットが、ストリングインデックスがｎ＝１００−４０＝６０である偶数のレイヤーストリングについて用いられるストリングデータのセットと同じである。したがって、ストリングインデックスは左側および右側境界の両方にて常に０から開始されるが、図１６（ｆ）および図１６（ｇ）に反映されるようなホストコンピュータによるストリングデータのセットの反転によって、物体データからの奇数のレイヤーについての新しいストリングデータを再計算する必要性が回避される。その代わり、偶数のレイヤーデータが単純に反転され、マイクロコントローラ部に供給され得る。別の例では、この反転プロセスは、式（４）を用いるストリングインデックス値ｎの代わりに、コンピュータメモリインデックス値ｍに基づき対応され得る。したがって、たとえば、奇数のレイヤーを凝固する（右から左へ）際、ｍ＝１についてのストリングデータは、ｍ＝Ｍmax−１−ｍ（奇数）＝３９（Ｍmaxはコンピュータインデックス値の合計である４１であり、最大インデックス値である４０ではない）にて偶数のレイヤーデータを取ることにより計算され得る。この後者の技術は、凝固が発生しないストリングについてのストリングデータを読み出す必要性を回避し、その代わり、定義ではコンピュータメモリインデックス値ｍに割り当てられたものである、凝固が存在するストリングのみを読み出す必要がある。
【０１４７】
上述したように、本願明細書において記載されるシステムのある実現例では、モータステップの数のようなモータ移動パラメータが、線形凝固装置８８が特定の線形走査またはストリングデータインデックスｎに対応するｘ軸位置にいつあるかを間接的に示すよう用いられる。所望のインデックス値ｎについて、関連する構築エンベロープＸ軸境界３４３または３４５からのステップの数が、以下の式を用いて計算され得る。
【０１４８】
（５）  ステップ＝Ｗ（Ｓ）（ｎ）（ＲＰＭ）（Ｆ）／６０
式中、ステップは、構築エンベロープＸ軸境界から、インデックス値ｎを有する線走査が行われる位置までのモータステップの数であり、
Ｗは、単位がステップ／ｍｍである、ｘ軸方向における単位長さあたりのモータ７６についてのモータステップの比であり、
Ｓは、単位がｍｍ／秒である、モータ７６の速度であり、
ＲＰＭは、単位が毎分回転数である、回転エネルギーデフレクタの回転数であり、
Ｆは、回転エネルギーデフレクタ上のファセットの数である。
【０１４９】
変数Ｗ自体は、モータステップの数に依存するので、「モータ移動パラメータ」であると考えられ得る。上で示されたように、Ｗは、モータ７６の回転速度とギア比との間の既知の機械的関係ならびにプーリ径８２ａおよび８２ｂから推定され得る。Ｗを推定する１つの方法は、このような既知の機械的な関係に基づき構築エンベロープ３４２のｘ軸長さＬを横断する必要がある推定されるステップの数を決定することである。しかしながら、熱効果および他の非理想性により、Ｗの推定された値は正確でない場合がある。凝固がｘ軸に対して２方向に行われる場合（構築エンベロープ境界３４３および３４５から開始）、Ｗにおける誤差により奇数のレイヤーと偶数のレイヤーとの間にずれが引き起こされ得る。これは、計算されたステップの数が、式（５）において用いられるｎの値に対応すると考えられる所望のｘ軸位置に対応しないからである。たとえば、構築プロセスがｘ軸方向に沿って左から右方向に開始されるとともにＷが高すぎる場合、ｎの所与の値により、所望よりも右側において凝固が発生することになる。結果として、当該部分の最も右の境界は、所望よりも右側に存在することになる。凝固が次いで（右から左へ）反転される場合、所与の値であるｎに対応するステップの数は、所望よりも左側にシフトすることになる。したがって、結果得られたパーツを当該パーツが構築された方位と同じ方位から見た場合（すなわち形成の間に左側であった側が形成の間に右側であった側の左に位置決めされた状態）、左から右の方向において凝固された当該パーツの部分は、左から右の方向において凝固された当該パーツの部分に対して右側にシフトされた右側境界を有することになる。右から左の方向において凝固されたパーツの当該部分の左側の境界は、左から右の方向において凝固された部分に対して左側にシフトされることになる。反対に、凝固が左から右に開始するとともにＷが低すぎる場合、結果得られるパーツを当該パーツが構築された方位と同じ方位で見ると、左から右の方向に凝固される部分の右側境界が右から左の方向に凝固される部分に対して左側にシフトされるとともに、左から右方向に凝固される部分の左側境界が、右から凝固する場合にシフトされることになる。
【０１５０】
結果として、ある実現例では、テストパーツ測定データに基づきモータ移動パラメータ（たとえば、Ｗ）を調節することが望ましい。テストパーツ測定データは、テストパーツの２つ以上のセクションの間のオフセット寸法の長さまたはギャップを含んでもよい。図１６（ｆ）および図１６（ｇ）に示されるデータ反転方法が用いられるある場合では、ｘ軸に沿って反対方向に凝固される同一なレイヤーのそれらのセクション同士の間にオフセットが作り出される。次いで、オフセットはＷの値を調節するよう用いられる。
【０１５１】
モータ運動の調節を決定する際の使用のためにテストパーツを準備する１つの方法は、線形凝固装置８８をｘ軸に沿って第１の方向（たとえば、左から右）に移動するとともに走査軸（ｙ軸）方向において線形走査動作を行うことによりテストパーツのレイヤーの第１の連なりを形成するステップを含む。次いで、レイヤーの第２の連なりが、線形凝固装置８８をレイヤーの第１のセットを形成するのに用いられた方向と反対（たとえば、右から左）にｘ軸方向に移動し、走査軸（ｙ軸）方向に線形走査動作を行うことにより形成される。テストパーツは、さまざまな形状を有してもよいが、ある例では、単純な矩形ブロック形状が用いられる。他の例では、図２５（ａ）および図２５（ｂ）において示されるように、半球状テストパーツ形状が用いられる。テストパーツの形成において、ｘ軸方向において正確な構築エンベロープ３４２の長さを産出すると考えられるモータ移動パラメータの初期値が特定される。１つの好ましい例では、モータ移動パラメータは、構築エンベロープ３４２の既知の長さＬに対応すると推定されるモータ７６についてのモータステップの数である。このデータから、Ｗの予測値が計算され得る。
【０１５２】
式（５）によって示されるように、モータ移動パラメータに誤差があれば、Ｗの予測値にも誤差があることになり、これは次いで、式（５）から計算したモータステップ（ステップ）の数に誤差があることになる。このようなＷにおける誤差の影響は、図１６（ｆ）のデータを再び参照することにより例示され得る。テストパーツがそのデータを用いて構築される場合、レイヤーの第１の連なりはすべて図１６（ｆ）のデータを用い、ｘ軸に沿って左から右の方向に形成されることになる。レイヤーの第２の連なりは、ｘ軸に沿って右から左方向に形成されることになる。データが示すように、左から右のレイヤーについて、ストリングインデックス値ｎが２０にて、左から右の方向に進む第１の線形走査が行われることになる。Ｗの予測値が実際の値よりも大きい場合、第１の線形走査は、左側の構築エンベロープ境界３４３から右に所望よりもオフセットされることになり、その後のすべての線形走査についても同様となる。結果として、左から右（偶数）のレイヤーのすべてが、所望の位置に対して右側にシフトされることになる。凝固方向が反転されるとともに図１６（ｇ）のデータが用いられる場合、ｍ＝０，ｎ＝４０での第１のストリングは、右側の構築エンベロープ境界３４５から所望よりも左側にオフセットされることになる。したがって、テストパーツが完成され、かつその構築方位と同じ方位から見られた場合、左から右の方向に形成されるレイヤーの第１のセットは、右から左の方向に形成されるレイヤーの第２のセットに対して右側にシフトされることになる。このシフトは、測定可能なオフセット寸法を作り出す。
【０１５３】
テストパーツの測定されたオフセット寸法は次いで、式（６）〜（８）に従ってマイクロコントローラによって用いられるＷの値を修正するよう用いられ得る。
【０１５４】
（６）  ステップオフセット＝ΔＬ＊Ｗ
（７）  ステップにおける修正される構築エンベロープ長＝ステップ（予測）＋ステップオフセット
（８）  Ｗcorrected＝単位がステップ／Ｌである、修正構築エンベロープ長
式中、ΔＬは、テストパーツレイヤーの第１および第２のセット同士の間の測定されたオフセット寸法（ｍｍ）であり、ΔＬの正の値は、左から右のレイヤーが右から左のレイヤーに対して左側にオフセットしていることを示し、ΔＬの負の数は、右から左のレイヤーが右から左のレイヤーに対して右にオフセットしていることを示しており、
Ｗは、Ｗのオリジナルの予測値（ステップ／ｍｍ）であり、
Ｌは構築エンベロープ長（ｍｍ）であり、
ステップ（予測）は、モータ回転数、ギア比、およびＷ＊Ｌに等しい（Ｌは単位がｍｍである構築エンベロープ長）プーリ径に基づき、構築エンベロープ長Ｌに対応すると予測されるオリジナルのステップの数であり、
Ｗcorrectedは、Ｗの修正された値である。
【０１５５】
Ｗcorrectedの値は次いで、その後のパーツ構築プロセスにおいて式（６）とともに用いられ得る。上記の関係は、以下のように構築方向に対して一般化され得る。凝固が、レイヤーの第１の連なりにおいて第１の方向に、かつレイヤーの第２の連なりにおいて第２の方向（第１の方向と反対の方向）に発生する場合、当該パーツが構築される方位（形成方位）と同じ方位で当該パーツを見たとき（観察方位）、Ｗの値が低すぎることにより、レイヤーの第１のセットがレイヤーの第１のセットに対して第２の方向にシフトされることになり、式（７）において用いられるΔＬの値は正になる。逆に、Ｗの値が高すぎれば、レイヤーの第１のセットは、レイヤーの第２のセットに対して第１の方向にオフセットされることになり、式（７）におけるΔＬの値は負になる。
【０１５６】
「観察方位」と「形成方位」との間の関係は、例とともに最もよく理解され得る。各レイヤーは、構築エンベロープ起点から開始して構築エンベロープ終点で終わる線形に硬化するセクションの連なりを形成することにより凝固される。形成方位は、「正のｘ軸方向」または「左から右」といった上記の起点から終点まで進む方向を規定する任意の座標系を選択することにより選択され得る。オフセットΔＬを測定するよう用いられる「観察方位」は、物体を見る際に、凝固される物体の凝固が始まる部分（起点）が、凝固される物体の凝固が終わる部分（終点）に対して同じ方向性の関係を有するように、形成方位と同じであるべきである。
【０１５７】
ある例では、ΔＬは、５０μｍの最小の測定能力を有するカリパスを用いて測定される。このような場合では、５０μｍ未満のオフセット値ΔＬは測定され得ず、一方向に形成されるレイヤーが他の方向に形成されるレイヤーから５０μｍまでだけオフセットされ得る。いくつかの場合では、より小さいオフセット値ΔＬを測定するとともにこれによりモータ移動パラメータ（たとえばＷ）を調節することによりパーツ構築プロセスの精度を増加することが望ましくあり得る。ここで、図２５（ａ）および図２５（ｂ）を参照して、この目的に好適な１つの方法を記載する。この技術に従って、概して半球状であるテストパーツが構築される。レイヤーの第１のセット５０４は、凝固エネルギー装置８８がｘ軸に沿って第１の（正）方向に移動する（図１６（ｂ））場合にのみ樹脂を凝固することにより形成される。レイヤーの第２のセット５０２は、凝固エネルギー装置８８がレイヤーの第１のセット５０４を形成するよう用いられる方向と反対の第２の（負）方向に移動する場合にのみ樹脂を凝固することにより形成される。図２５（ａ）では、レイヤー５０２および５０４が、ｘ−ｚ面に垂直な方向（すなわち走査軸またはｙ軸に沿って）に見ることによって観察される。
【０１５８】
この方法に従うと、完成したテストパーツは次いで、レイヤーの起点が形成プロセスの間と同じｘ軸に沿った相対位置にあるように（すなわちセクション５０２の起点がセクション５０４の起点よりも正のｘ軸方向においてより遠くなるように）、顕微鏡下に配置され、ｚ（高さ）軸に沿って観察される。２つの円形セクション５０２および５０４が見られ得る。ｘ軸に平行な内円５０２および外円５０４の直径は実質的に共線的であるはずであるが、モータ移動パラメータＷに誤差がある場合、内円５０２は外円５０４と同心とならない。このような場合では、２つのオフセットΔｒ1およびΔｒ2が、各円形セクション５０２および５０４のｘ軸の極端同士の間で測定されてもよい。図２５（ｂ）に示されるように、走査（ｙ）軸からもっとも離れたセクション５０２のｘ軸位置は、走査（ｙ）軸からもっとも離れたセクション５０４のｘ軸位置から差し引かれ、Δｒ1を産出し得る。ｙ軸に最も近いセクション５０４のｘ軸位置は、ｙ軸に最も近いセクション５０２のｘ軸位置から差し引かれ、Δｒ2を産出し得る。モータ移動パラメータが正確にセットされれば、Δｒ1−Δｒ2の値は０（または実質的に０）になる。しかしながら、モータ移動パラメータが不正確にセットされれば、Δｒ1−Δｒ2は０にならない。上述したように、図２５（ａ）および図２５（ｂ）の例では、セクション５０４は、凝固エネルギー装置８８が正のｘ軸方向に移動する間のみ形成され、セクション５０２は、凝固エネルギー装置８８が負のｘ軸方向に移動する間のみ形成される。負のΔｒ1−Δｒ2の値は、セットされたモータ移動パラメータ（たとえばＷ）が低すぎることを示す。したがって、Ｗの値を増加して付加的なテストパーツを構築することにより、正確な値（Δｒ1＝Δｒ2を産出するもの）が決定され得るとともに、実際の（非テストの）パーツ構築のためにマイクロコントローラに入力され得る。式（６）〜（８）は、ΔＬにΔｒ1−Δｒ2を代入することによりモータ移動パラメータ（Ｗcorrected）の修正値を計算するよう用いられてもよい。
【０１５９】
ここで、再び図５Ｃを参照して、構築エンベロープ３４２内でタイマーを走査線の位置に同期させるための方法の実施例を記載する。この方法は、回転エネルギーデフレクタ９２または線形走査マイクロミラーのような走査装置に光学的に連通する源９０のような凝固エネルギー源を活性化するステップを含む。走査装置は、凝固エネルギー源９０から受け取られた凝固エネルギーを偏向し、当該偏向された凝固エネルギーはセンサ３２４のような凝固エネルギーセンサによって受け取られる。ある例では、ミラー３３２のようなミラーが、偏向された凝固エネルギーの走査装置からセンサ３２４への伝達を促進するよう設けられる。
【０１６０】
この方法に従うと、凝固エネルギーセンサは凝固エネルギーの受け取りを感知し、システムマイクロコントローラに送信される感知信号を生成する。センサによる凝固エネルギーの受け取りは、線走査動作の開始に対応する。次いで、タイマーは、センサによる凝固エネルギーの受け取りに基づき、特定された値（たとえば、０）に初期化される。
【０１６１】
図５Ｃを参照して、上記の同期方法の例を記載する。図に示されるように、ある例では、光センサのような凝固エネルギーセンサ３２４が、線形凝固エネルギー装置８８によって供給される凝固エネルギーのｙ軸位置を決定するよう用いられてもよい。一例では、凝固エネルギーセンサ３２４は、回転エネルギーデフレクタ９２に光学的に連通しており、そこから偏向された凝固エネルギーを受け取る。別の例では、凝固エネルギーセンサ３２４が、ｙ軸方向に照射された凝固エネルギーがｙ軸方向におけるその進行端部または開始部に到達したときを示すよう筐体９６の一端部に配置される。この例に従うと、凝固エネルギーセンサ３２４は、第２の方向における最大凝固エネルギー位置（すなわちｙ軸方向における進行端部に対応する位置）に対応する位置に位置決めされる。しかしながら、センサ３２４は、他の位置に配置され得るが、好ましくは、感知されたイベント同士の間の凝固エネルギーの進行の長さが分かる位置に配置される。図５Ｃでは、ミラー３３２の位置と、センサ３２４と、回転エネルギーデフレクタ９２の示される時計回りの回転方向とにより、センサ３２４による凝固エネルギーの感知が線形走査動作の始まりに対応する。
【０１６２】
このような例に従うと、クロック（すなわちＣＰＵクロック）に動作可能に接続されるプロセッサは、凝固エネルギーセンサ信号をセンサ３２４から受け取り、クロック部上で動作するタイマーはそれらに同期され、感知された凝固エネルギーパルス同士の間の経過時間が計算されることを可能にする。ｙ軸の最大走査長さ（たとえば、ｙ軸方向における開口部１００の長さまたは凝固エネルギーの進行の測定された長さ）が決定され、ｙ軸方向における凝固エネルギービームの進行速度は、進行の最大のｙ軸長さをパルス同士の間の経過時間で除算することにより以下のように計算される。
【０１６３】
（９）ｓ＝ｌ／Δｔmax
式中、ｓ＝ｙ軸方向における凝固エネルギービームの進行の速度（たとえばｃｍ／ｓｅｃ）であり、
ｌ＝進行の最大長さ（たとえばｃｍ）であり、
Δｔmax＝凝固エネルギーセンサによって生成される連続する感知される凝固エネルギー信号同士の間の経過時間（たとえば秒）。
【０１６４】
クロックを凝固エネルギーのセンサによる受け取りに同期させるとともに前回の速度値（または好適な平均化された値）を用いることにより、ｙ軸方向における凝固エネルギービームの位置は以下のように計算され得る。
【０１６５】
（１０）ｙ＝ｓΔｔ
式中、ｙ＝ｙ軸の始点に対する、凝固可能材料に沿った凝固エネルギービームのｙ軸位置（たとえばｃｍ）であり、
ｓ＝式（１）からの凝固エネルギービームの進行の速度であり、
Δｔ＝センサからの前回の凝固エネルギー信号からの経過時間である。
【０１６６】
凝固エネルギー源９０に動作可能に接続される（たとえばマイクロコントローラ部において実現されるような）線形凝固コントローラは、線形凝固装置８８が図１６に示されるストリップ３０４jの１つの上の点に対応する凝固可能材料上のｘ，ｙ位置にあるときにのみ、凝固エネルギーが供給されるように、凝固エネルギー源９０を選択的に活性化および非活性化し得る。式（９）および（１０）を用いて、線形凝固コントローラは、凝固エネルギーのｙ軸位置を示すデータを受け取り得る。リニアエンコーダが、線形凝固コントローラに（線形凝固エネルギー装置８８についての）ｘ軸位置情報を提供してもよく、これによりコントローラが図１６（ａ）におけるもののような物体データから、決定されたｘ軸位置での所望のｙ軸プロファイルを決定することが可能になる。上述したように、物体レイヤーデータはさらに、各複数のものが構築軸（ｚ軸）に沿った所与のレイヤーおよび位置に対応するように、データストリングの複数のセットに変換されてもよい。このような例に従うと、データストリングの各セットは、凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態が変化する時間を各々が規定する複数の時間値を含む。好ましくは、上で論じたように、時間値は、センサ３２４が凝固エネルギーを受け取る際に生成される同期凝固エネルギーの受け取りの際にリセットされるゼロ時間に対して規定される。前述したように、ある例では、ＣＰＵカウンタのゼロ時間は、センサ３２４によって受け取られる同期センサ信号の立上りエッジ１１０４ａにセットされる（図２４）。
【０１６７】
図１６（ａ）を再び参照して、各ストリップ３０４jは、ｙ軸方向において凝固の連続領域に対応する。しかしながらこれは、構築中の物体に依存して、そうでない場合がある。ストリップ３０４jのあるものは非連続であり得、これにより所与のｘ軸位置についてｙ軸に沿って接続されないセクションを規定する。ある例では、（レーザダイオード凝固エネルギー源９０の場合におけるレーザダイオード変調器のような）凝固エネルギー変調器が凝固エネルギー源９０を選択的に活性化するよう設けられる。他の例では、凝固エネルギー源９０は、いつも活性化されたままであり、柔軟なマスク上における選択される位置の透明性は、凝固エネルギーが、凝固が望まれる凝固可能材料上の位置まで通過することを可能にするよう操作される。
【０１６８】
ここで、図２１を参照して、線形凝固装置８８のような線形凝固装置を用いて３次元物体を形成する方法を記載する。好ましい実施例では、この方法は、コンピュータプロセッサが実行し得る、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読命令のセットの形で実施される。
【０１６９】
この実施例に従うと、物体構築プロセスの開始時では、ｘ位置、ｙ位置、およびｚ位置は、それらのインデックスｉ、ｊ、およびｋが０にセットされた状態、すなわちｘ0、ｙ0、およびｚ0の状態で、それらの開始位置に初期化される（ステップ１００２）。ステップ１００４では、ｚ軸インデックス（ｋ）が、１だけインクリメントされ、ｚ（１）での第１の物体スライスについての物体データが読み出される（ステップ１００６）。次いで、ｘ軸インデックス（ｉ）が、ステップ１００８において１だけインクリメントされ、ｙ軸インデックス（ｊ）が１だけインクリメントされる（ステップ１００８および１０１０）。ステップ１０１２では、凝固可能材料の露出面上のｘ（ｉ），ｙ（ｊ）位置が、物体のある領域（すなわち物体データに基づき凝固が望まれる位置）に対応するかどうか決定される。対応する場合、ステップ１０１４において、凝固エネルギーが当該位置に提供される。上で説明したように、ある実現例では、ステップ１０１４は、凝固エネルギー源９０を選択的に活性化または非活性化することを伴う。他の実現例では、ステップ１０１４は、凝固エネルギー源９０が連続的に活性化されたままの際に凝固エネルギーがそこを通過することを可能にするかまたは防止するよう、柔軟なマスク上の位置ｘ（ｉ），ｙ（ｊ）を選択的に活性化することを伴う。
【０１７０】
ステップ１０１２にてなされた決定が凝固可能材料の表面上のｘ（ｉ），ｙ（ｊ）位置にて凝固が発生することはないことを示していれば、制御は、ステップ１０１６に進む。ステップ１０１６では、最大ｙ軸位置（すなわちｙ軸方向における構築エンベロープの境界）が到達されたかどうか決定される。到達されていないならば、ｙ軸位置インデックス（ｊ）は１つだけインクリメントされ、制御はステップ１０１０に戻る。最大ｙ軸位置が到達されていれば、制御はステップ１０１７に移る。ステップ１０１７では、ｙ軸インデックス（ｊ）が０にリセットされる。ステップ１０１８では、最大ｘ軸位置（すなわちｘ軸方向における構築エンベロープの境界）が到達されたかどうか決定される。到達されていなければ、制御はステップ１００８に移る。ステップ１００８では、ｘ軸インデックスが１つだけインクリメントされる。最大ｘ軸位置が到達されていれば、制御はステップ１０１９に移る。ステップ１０１９では、ｘ軸位置インデックス（ｉ）が０にリセットされる。ある例では、最大ｘ軸位置がひとたび到達されると、線形凝固装置８８はｘ軸に沿って反対方向に進み、物体の別のスライスを凝固する（双方向凝固）。その一方、他の例では、線形凝固装置８８が如何なる凝固も行うことなく反対方向に進み、次いで次のスライスを凝固する（単方向凝固）。
【０１７１】
ステップ１０２０では、最後の物体データスライス（ｚmax）が到達されたかどうか決定される。到達されていれば、この方法は終了する。最後のスライスが到達されていなければ、制御はステップ１００４に戻り、別のスライスのための物体データが処理され得るようにｚ軸インデックス（ｋ）が１だけインクリメントされる。上記のプロセスは、最後のスライスが凝固されるまで繰り返される。
【０１７２】
図２２および図２３を参照して、線形凝固装置８８（または装置８８の上述した変形例）のような線形凝固装置を用いて３次元物体を作製する別の方法が開示される。この方法に従うと、３次元物体データはステップ１０４２において提供される。このデータは、ＣＡＤ／ＣＡＭデータ、ＳＴＬデータ、または３次元空間において物体の形状を規定する他のデータといったさまざまな形態をとり得る。ステップ１０４４では、このデータは物体レイヤーデータセットＺmaxの数までスライスされる。各物体レイヤーデータセットは、値が０からＺmax−１の範囲であるレイヤーインデックスｚの値によって識別される特定のレイヤーに対応する。このようなスライスの図解表現が図１４および図１５によって例示される。しかしながら、実際のスライス方法は、３次元物体データを特定された軸に沿って細分するステップを含む。好ましい例では、上記細分が沿ってなされる軸は、凝固プロセスにおいて用いられる構築軸に対応する。このようなデータスライス技術は、当業者には既知であり、一般的に、構築軸座標によって規定されるスライス面との（ＳＴＬファイルによって規定されるもののような）３次元物体データの交点を識別することを伴う。この交点は、スライスについての物体輪郭を規定することになる。
【０１７３】
ステップ１０４６では、線形走査データのＭmaxのセットが、各物体レイヤーデータセットについて作り出される。各レイヤーは、その自身の値がＭmaxである。Ｍmaxは、パーツを作り出すのに必要な線形走査の合計数を指す。またＭmaxは、レイヤーについてコンピュータメモリインデックス値ｍの最大値になる。なぜならば、Ｍmaxは、特定のレイヤーにおける物体凝固データを含むデータストリングのセットの数を格納するのに必要なデータ記憶位置の数を示すからである。対照的に、全構築エンベロープ３４２（図１６（ｂ））は、構築エンベロープ３４２において行われ得る線形走査の最大の可能な数を示す、それに関連付けられるデータストリングの異なる最大数（Ｎmax）を有してもよい。
【０１７４】
ステップ１０４８では、線形凝固装置８８は、進行端部（ＥＯＴ）センサ３４６の位置によって規定され得る、ｘ，ｙ面内においてホーム位置に動かされる（図１６（ｂ））。ホーム位置は好ましくは、構築エンベロープ３４２の左側境界３４３から、特定されたオフセット距離δLだけオフセットされる。ある例では、左側境界３４３は、ｘ軸起点ｘ0を規定する。オフセット距離δLは、モータステップの数のようなモータ移動パラメータとして特定されてもよい。その場合、モータステップは線形凝固装置が左側境界３４３にいつ到達したのかを決定するよう用いられてもよい。
【０１７５】
ステップ１０５０では、モータ１１８（図５Ａおよび図５Ｃ）が、回転エネルギーデフレクタ９２の回転を開始するよう活性化される。次いで、物体構築プロセスが始まろうとしていることを示すよう、レイヤーインデックス（ｚ）が０にセットされる。
【０１７６】
ステップ１０５４では、レイヤーインデックス（ｚ）の現在の値に対応するレイヤーについての線形走査データがマイクロコントローラ部にロードされる。マイクロコントローラ部は、モータ１１８およびモータ７６を動作するよう用いられるとともに凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態を変化させることにも用いられる。線形凝固装置８８は、（ｘ軸の移動の方向に依存してδLまたはδRとなる）オフセット距離δを通って移動され、構築エンベロープの境界３４３または３４５に到達する。オフセット距離δを通る線形凝固装置８８の移動の間、線形凝固装置８８の速度は好ましくは、実質的に一定の値に到達する。ある実現例では、線形走査データは、たとえば上で論じた式３（ｂ）または式３（ｃ）を用いることにより、走査軸に沿って走査速度の変動を構成するよう修正される。
【０１７７】
ステップ１０５８では、コンピュータメモリインデックスｍの値は、０にセットされる。上で説明したように、コンピュータメモリインデックスｍは、物体凝固データを内部に有するストリングデータのセットを格納するよう用いられるインデックスである。ステップ１０６０では、ストリングインデックスｎも０にセットされる。
【０１７８】
ステップ１０６１では、マイクロコントローラは、コンピュータメモリインデックスｍの現在の値で格納されるストリングデータのセットを読み出す。ストリングデータのセットは好ましくは、ストリングインデックス（ｎ）値（図１６（ｄ）、図１６（ｆ）、および図１６（ｇ）参照）を含み、ステップ１０６２では、ｍの現在値についてストリングデータのセットにおいて提供されるストリングインデックス値が、ｎの現在値と比較される。これらの値が同じである場合、凝固が、現在のストリングインデックス値（ｎ）対応するｘ軸位置にて発生することになることを示す。これらの値が同じでない場合、現在のストリングインデックス値（ｎ）に対応するｘ軸位置において凝固が発生せず、そのためそのストリングについてデータを読み出す必要がないということを示す。
【０１７９】
ステップ１０６２においてｎ＝ｍである場合、制御はステップ１０６４に進む。ステップ１０６４では、走査軸同期動作は、線走査動作の開始の前に行われる。一例では、凝固エネルギー源９０は、センサ３２４（図５Ｃ）が同期凝固エネルギーセンサ信号を生成するよう短くパルスが与えられる。同期凝固エネルギーセンサ信号は、回転エネルギーデフレクタ９２の回転位置が、構築エンベロープの走査軸境界に対応することを示す。（ソフトウェアにおいてプログラムされたもののような）タイマーが次いで初期化され（たとえば、０にリセットされ）、開始される（ステップ１０６６）。マイクロコントローラ部は、（コンピュータメモリインデックスｍの現在値によって規定される）ストリングデータの現在のセットに格納される時間値をタイマーの値と比較し、凝固エネルギー源９０のエネルギー付加状態をいつ変更するべきかを決定する（ステップ１０６８）。上で論じたように、図２４の例では、凝固エネルギー源９０は、同期を行うために、回転エネルギーデフレクタ９２を駆動するよう用いられるモータ１１８パルスに対して固定された遅延時間（Δ1）でパルスが与えられる。この同期パルスは、凝固が発生することになる位置であるかどうかにかかわらず、各ストリングインデックス（ｎ）位置にて発生してもよい。代替的には、凝固が発生することになるそれらの位置についてのみ行われてもよい。前述したように、同期を実行するために、凝固エネルギー源９０には、モータ１１８パルスに対するパルシングの代わりにＣＰＵクロックサイクルに対して固定された時間でパルスが与えれ得る。一例では、センサ３２４がエネルギーパルスが受け取られたことを示すまでＣＰＵクロックに対して同期エネルギーパルスタイミングを動的に調節することにより上記固定された時間が決定される、上述したタイプの動的較正プロセスが用いられる。このような場合では、モータ１１８パルスに対する遅延時間Δ1が、動的な調整プロセスについての開始点として用いられてもよい。
【０１８０】
回転エネルギーデフレクタ９２の回転位置へのタイマーの同期をさらに、図２４を参照して記載する。タイマーがひとたび初期化されると、凝固エネルギー源９０は、オンに切り替えられるべきであることを物体データの現在のストリングが示すまで、オフに遮断される。同期センサ３２４信号を受け取り、処理し、凝固エネルギー源出力信号を生成することに伴うもののようなシステム遅延により、同期センサ３２４信号の立上りエッジ１１０４ａのマイクロコントローラの受け取りと、凝固エネルギー源９０のオフへの遮断との間に遅延が存在し得る。
【０１８１】
センサ３２４（図５Ｃ）は、凝固エネルギー源が、ミラー３３２に光学的に連通する期間の間にオンのままにされる場合に横断され得る感知長さを有する。凝固エネルギーのビームは、ミラー３３２を上部から底部まで横断すると、センサ３２４を底部から上部まで横断することになる。しかしながら、凝固エネルギーは、ミラー３３２の底部に到達すると、凝固可能材料と接触を始め、凝固可能材料を凝固し始めることになる。好ましくは、凝固エネルギー源９０は、同期動作の間にセンサ３２４の感知エリアまたはミラー３３２のエリアを去る前に非活性化される。そうでなければ凝固エネルギーは、ストリングデータによって示される前に、凝固可能樹脂に接触および凝固する。ある例では、凝固センサ３２４入力信号の立上りエッジの受け取りと、凝固エネルギー源９０の非活性化との間の遅延が、約４００ナノ秒以下、好ましくは約３００ナノ秒以下、より好ましくは約２５０ナノ秒以下、さらにより好ましくは約２００ナノ秒以下である遅延時間Δ2内で発生する。
【０１８２】
好ましい例では、遅延時間Δ2は、凝固エネルギーがセンサ３２４の全感知長さを横断するのに必要な時間よりも少ない。凝固エネルギーがセンサ３２４の全長を横断するのに必要な時間は以下のように計算され得る。
【０１８３】
（１１）  時間＝（６０秒／分）（ＬS／（ＬBE×ＲＰＭ×Ｆ））
式中、Ｌｓ＝センサの感知エリアの線形距離であり、
ＬBE＝走査（ｙ）軸方向における構築エンベロープの長さ（すなわち全走査の線形長さ）であり、
ＲＰＭ＝回転エネルギーデフレクタ９２の回転速度（回転／分）であり、
Ｆ＝回転エネルギーデフレクタ９２上のファセットの数である。
【０１８４】
図２２を再び参照して、線走査動作が完了すると、コンピュータメモリインデックスｍの現在値が現在のレイヤーについての最大インデックス値（Ｍmax−１）と比較される（ステップ１０７０）。ｍがＭmax−１よりも小さければ、当該レイヤーは完成していない。その場合、制御はステップ１０７２に進み、コンピュータメモリインデックスｍの値は１だけインクリメントされる。ステップ１０７６において、ｍの新しい値についてのストリングデータのセットが読み出される。ステップ１０７８では、ストリングインデックスｎの値が１だけインクリメントされ、回転エネルギーデフレクタ９２が次のファセット９４（ａ）〜９４（ｆ）へと回転する。次いで制御はステップ１０６２に戻る。
【０１８５】
ステップ１０６２の間に、ｍの現在値についてストリングデータのセットに格納されるストリングインデックス値ｎがストリングインデックス値ｎの現在値と等しくなければ、ストリングインデックスｎの現在値に対応するｘ軸位置にて凝固は発生しないことになる。その場合、制御はステップ１０７４に移り、最後のストリングＮmax−１が到達されたかどうか決定する。到達された場合には、制御はステップ１０８０に移る（図２３）。そうでなければ、制御はステップ１０７８に移り、ステップ１０７８ではストリングインデックスｎの値が再び１だけインクリメントされる。ステップ１０７０では、メモリインデックスｍの現在値がレイヤーの最大値Ｍmax−１に到達していれば、さらに別の凝固が現在のレイヤーにおいて発生することはなく、制御はステップ１０７４に進む。
【０１８６】
上述したように、ある例では、マイクロコントローラは物体形状データに基づき凝固エネルギー源９０の動作を制御するよう用いられ、さらに構築台の移動を規制し得る（たとえば、図１〜図２における構築台４３または図１９における構築台３５４）。多くの商業的に利用可能なマイクロコントローラは、「割込」として既知であるものを用いて、ＵＳＢ通信、メモリリフレッシュ、および周辺機器の読み込みといったタスクを行う。割込の間、現在実行されているタスクは、これらの他のタスクのうちの１つが行われ得るように停止される。しかしながら、３次元物体を示すよう時間値を含むストリングデータを用いるそれらの例では、割込は、回転エネルギーデフレクタの位置（またはレーザ走査マイクロミラーの傾斜角度）に対するＣＰＵタイマーの同期を乱すことになり、潜在的に３次元物体を歪ませる。このような例では、ソフトウェアおよび／またはハードウェア割込を線走査動作の間にキャンセルすることが好ましい。一例では、ステップ１０６２とステップ１０８２との間に図２２〜図２３の方法が存在する場合、割込が無効にされるプログラムがマイクロコントローラに格納される。次いで、割込は、当該方法がステップ１０８４に到達すると有効にされてもよい。
【０１８７】
ステップ１０７４では、ストリングインデックス値ｎが最大ストリングインデックス値Ｎmax−１に到達すると、現在のレイヤーの処理が完了する。次いで、制御はステップ１０８０に進み、線形凝固装置８８をオフセット距離δを通過するよう移動する。線形凝固装置８８が、左から右（構築エンベロープ３４２を上から見た場合）に移動することによって現在のレイヤーを処理した場合、ステップ１０８０におけるオフセット距離δはδRになり、そうでなければ、δLになる。
【０１８８】
ステップ１０８２では、レイヤーインデックス（Ｚ）の現在値が最大レイヤーインデックス値（Ｚmax−１）と比較される。最後のレイヤーが完了していれば、構築は終了する。そうでなければ、レイヤーインデックスが１だけインクリメントされる（ステップ１０８４）。ステップ１０８６では、新しい量の凝固されていない凝固可能材料が、以前に凝固したレイヤーと、剛性または半剛性の凝固基板６８との間に提供される。これは、図１〜図４および図６〜図８に示されるシステムの場合、たとえば、構築台４３を凝固可能材料の供給部の中に下方向に移動し、これにより最後の凝固レイヤーと基板６８との間に新しい未凝固材料が流れ得るギャップを作り出すことによりなされ得る。図１９および図２０に示されるシステムのようなシステムの場合、構築台３５６は上方向に移動されてもよく、新しい凝固されていない凝固可能材料が槽膜アセンブリ２０５または前述した他の槽構造の１つに加えられてもよい。
【０１８９】
ステップ１０８８では、新しいレイヤーインデックス値ｚに対応する線形走査データ（すなわちストリングデータのセット）がマイクロコントローラ部にロードされる。ステップ１０９０では、ｘ軸方向に沿った線形凝固装置８８の進行の方向が反転される。線形凝固装置は、適用可能な構築エンベロープ境界３４３または３４５が到達されるまで、適用可能なオフセット距離δLまたはδRを通って移動される。次いで、制御は図２２におけるステップ１０５８に戻り、新しいレイヤーを凝固するプロセスを始める。
【０１９０】
図１７〜図１８を参照して、３次元物体を作製するためのシステムの代替的な実施例が示される。このシステムは、図７〜図１３の凝固基板アセンブリ６２と実質的に同様の凝固基板アセンブリ６２を含む。しかしながら、この実施例では、線形凝固装置８８が線形凝固装置３０８に置換されている。図１７〜図１８は、図７〜図１３の凝固基板アセンブリ６２を有する線形凝固装置３０８を示しているが、湾曲し、固定した剛性または半剛性の凝固基板６８を用いる図３および図７に示されかつ説明された凝固基板アセンブリ６２の実施例とともに用いられ得る。図１７〜図１８ではまた、膜アセンブリ２０５が設けられる（膜２２４は図１７および図１８では図示されない）。
【０１９１】
図１７〜図１８の例では、線形凝固装置３０８は、レーザ要素または発光ダイオード要素３１０0〜３１０maxのアレイのような光照射要素のアレイを含む。１つの好ましい実施例では、各このような要素は、ｘ，ｙ面における所与の位置での各要素の活性化の期間が同じである一方、各要素が個々に制御可能な光強度を照射するように「グレイスケーラブル」である。線形凝固装置３０８は、単一の列の光照射要素３１０0〜３１０maxを含んでもよく、また、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に配されるいくつかの列の光照射要素を含んでもよい。ある例では、少なくとも２つの列の光照射要素が設けられる。それらの列は、長さ（ｘ軸）方向に配されるとともに、それらのそれぞれの光照射要素は、ジグザグパターンを作り出すよう幅（ｙ軸）方向に互い違いに配列される。
【０１９２】
線形凝固装置８８とは異なり、凝固基板アセンブリ６２の長さ（ｘ軸）方向に沿った所与の位置では、線形凝固装置３０８は、全ｙ軸構築エンベロープ方向に沿った位置を選択的および同時に凝固し得る。発光要素３１０0〜３１０maxの各要素は、対応するピクセルの凝固エネルギーを凝固可能材料の対応するｙ位置上に照射する（ｘ軸位置は、可変である線形凝固装置３０８の位置に依存する）。したがって、線形凝固装置８８と同様に、エネルギーはｙ軸方向には「走査され」ない。さらに、物体データは、その自身のｘおよびｙ位置と、ｚ軸方向における関連付けられる凝固深さとを各々が有する体積ピクセル（「ボクセル」）として提供されてもよい。なぜならばグレースケーリングの特徴的構造は、個々に制御可能な強度を可能にし、これにより個々に制御可能な硬化深さを提供し得る。グレイスケール値は、ピクセルについての合計の露出を示す（ピクセルについての合計の露出は以下のように示される）。
【０１９３】
（１２）合計の露出＝∫Ｉｄｔ
式中、Ｉは、供給された凝固エネルギーの強度（たとえば、ワット／ピクセル）であり、積分は露出時間期間Δｔに亘って行われる。
【０１９４】
ある例では、グレイスケール出力値は、線形凝固装置の出力を制御して、完全な強度を提供するか、出力を提供しないか、またはその間の変動を提供するよう用いられてもよい。ピクセル毎に固定された露出時間を用いるプロセスでは、線形凝固装置は、特定された露出時間の間、各ピクセルについて凝固可能材料が晒される電磁放射の量（たとえば、強度Ｉ）を低減し得る。
【０１９５】
１つの好ましい実施例では、線形凝固装置３０８は、凝固エネルギーがｙ軸方向において概してまたは好ましくは実質的に線形パターンとして提供される際に、ｘ軸方向に連続的に移動する。構築中の物体のプロファイルに依存して、線形凝固装置３０８によって規定される凝固エネルギーパターンは、長さ（ｘ軸）方向上の異なる位置が到達されると、変化し得る。
【０１９６】
グレイスケーラブルの発光要素３１０0〜３１０maxの使用により、構築中の３次元物体を示すよう、ボクセル化された物体データの使用が可能になる。ボクセルデータは、体積ピクセルを示すデータの集合またはセットであると考えられ得る。ボクセルデータは、各ピクセルおよび／または露出時間についてのグレイスケール値を含むボクセル化されたビットマップパターンに組織化されてもよい。ボクセル化されたビットマップは、個々のボクセルの組織化された集合として考えられ得る。各ボクセルは、他のボクセルから独立した深さを有する。ボクセルはビットマップに組織化され得るが、各ボクセルは、一般的に個々に取り扱われ、如何なる他のボクセルデータからも独立している各ボクセルの形状を決定するよう（各ボクセルに割り当てられる露出時間および／または強度値によって決定され得る）硬化深さを有する。物体は、ボクセルデータを用いて形成されてもよい。ボクセルデータでは、凝固可能材料の露出面を晒して、（典型的にグレイスケール値および／または露出時間によって決定される）特定の硬化の深さを得ることにより凝固可能材料に３次元ボクセルを作り出すことによって、各ボクセルが凝固可能材料において作り出され得る。各ボクセルは、個々に、グループもしくはサブセット（たとえば、１つより多いボクセル）で、またはボクセルデータ全体（たとえば一度にすべてのボクセル）として生成されてもよい。
【０１９７】
ボクセル化された構築プロセスを用いる際に、各ボクセルはグレイスケール値によって制御される厚さ（たとえば、凝固の深さ）を有してもよい。しかしながら、図１５について記載されたもののようなスライスされた物体データが、線形凝固装置３０８を含む線形発光装置アレイの動作を駆動するよう用いられてもよい。制御部（図示せず）は、所望のフォーマットの物体データを受け取るとともに、各光照射要素３１０0〜３１０maxの活性化を指示する。
【０１９８】
グレイスケール強度は、基準スケール（たとえば０…２５５）上で整数として表現され得るが、強度値はまた線形凝固装置３０８に送られる前に補償もしくは調節されてもよく、線形凝固装置３０８にて補償もしくは調節されてもよく、またはその両方であってもよい。たとえば、凝固可能材料が重合または部分重合のために必要な最小の強度しきい値を有する場合、「オフ」またはゼロ（０）値の強度（たとえば、明るさおよび／または「オン」時間）が、特定の凝固材料に特定の最小の強度しきい値に基づき決定され得る。強度についてのゼロ値は、線形凝固装置３０８が供給するエネルギーが実際に０であることを必ずしも意味するわけではない。典型的な場合では、低レベルの明るさがゼロ（０）強度に対応してもよい。
【０１９９】
０〜２５５の強度範囲はたとえば、８ビットシステムが強度を決定するのに用いられる場合に簡便である。しかしながら、強度についてそれより多いまたはそれより少ない分解能を有するシステムが用いられてもよい。例は、４ビットシステムまたは１６ビットシステムを含んでもよい。さらに、電磁放射の露出時間は、たとえば、１ミリ秒〜１００秒といった広い範囲を有してもよい。なお、当該時間範囲は、単に例であって、限定的ではない。なぜならば電磁放射についての「オン時間」は、パターン発生器の最小スイッチング時間、電磁放射の強度、凝固可能材料の最小の有効時間、および凝固のための照射強度、構築台４３の移動の速度、および他の要因といった他の変数に依存してもよいからである。
【０２００】
線形凝固装置３０８または線形凝固装置８８を用いて凝固可能材料を凝固するプロセスは、離散的な物体レイヤーの形成を伴うかまたはレイヤー化された形成プロセスの使用を用いない離散的なステップで行われてもよい。特に、全構築プロセスの間に構築台４３が移動する連続的な構築プロセスが用いられてもよい。連続的な構築プロセスによっても、起こり得る電磁放射の中断により、何らかのわずかな界面レイヤーの形成が発生し得る。しかしながら、このような界面の形成は最小限にされるかまたは完全に除去され得る。
【０２０１】
連続的な構築プロセスが用いられる場合、レイヤープロセスにより構築される物体の外側輪郭に時々発生する構造的な「段差」が最小限にされる。連続的な構築プロセスでは、３次元物体は、照射段階の間および随意では全構築プロセスの間に電磁放射の供給を中断することなく、主な構築方向（典型的にはＺ方向）に凝固または成長される。したがって、照射段階の間の主な構築（Ｚ）方向における凝固可能材料の対応する連続的な成長は、従来のレイヤー方向の凝固に典型的な通常の硬化レイヤー深さを超えるとともに、電磁放射の用いられる供給および／または用いられる重合可能な材料によって事前に決定される程度で進み得る。
【０２０２】
レイヤーが独立した連続的な動作により、凝固可能材料の現在の硬化深さに具体的に影響を与えるとともに制御することが可能である。構築表面から離れるように移動する、生成されるべき物体を支持する支持板の速度の調節と、ピクセル（グレー値またはカラー値）の照射強度の調節とはそれぞれ単独または組合せで、硬化深さを制御するための特定の手段である。
【０２０３】
本発明をそのある例示的な実施例を参照して記載した。しかしながら、上述した例示的な実施例とは別の特定の形態で本発明を実施することが可能であるということは、当業者には容易に明らかとなるであろう。これは、本発明の精神からの逸脱なしでなされ得る。例示的な実施例は単に例示であって任意の態様で限定的であると考えられるべきではない。本発明の範囲は、上記の記載ではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって規定される。
【図１】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１６（ｅ）】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２５（ａ）】
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【図２５（ｂ）】
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【図１６（ｃ）】
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【図１６（ｄ）】
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【図１６（ｆ）】
0006019113.tif 000036
【図１６（ｇ）】
0006019113.tif 000037
【図２１】
0006019113.tif 000038
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0006019113.tif 000041