(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元（３Ｄ）物体上の表面の物理的性質を改変するためのシステムを提供すること。【解決手段】三次元（３Ｄ）物体プリンタ２００は、可動型紫外線（ＵＶ）レーザを用いてプリンタによって形成されている物体の層を処理するように構成された表面処理システム１００を含む。また、レーザの移動は、走査ミラーシステム１０８を用いて制御され、レーザのスポットサイズは、約０．５〜約１．０の範囲の開口数を有する集束レンズ１１２によって縮小される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）物体プリンタであって、
プラテンと、
複数のプリントヘッドであって、前記複数のプリントヘッドのうちの少なくとも１つのプリントヘッドが、前記プラテンに向かって造形材料の液滴を射出して、前記プラテン上に物体を形成するように構成される、複数のプリントヘッドと、
前記プラテンに動作可能に接続された複数のアクチュエータであって、前記複数のアクチュエータにおける前記アクチュエータが、前記プラテンを３つの直交軸に沿って双方向に移動させるように、かつ前記プラテンを前記直交軸のうちの２つを中心に双方向に回転させるように構成され、前記プラテンが回転する中心である前記２つの直交軸が、前記プラテンに平行な平面内にある、複数のアクチュエータと、
表面処理モジュールであって、前記３Ｄ物体プリンタによって形成されている前記物体の層上の少なくとも１つの位置に、パルス集束レーザビームを移動させるように構成される、表面処理モジュールと、
前記複数のアクチュエータ、前記複数のプリントヘッド、および前記表面処理モジュールに動作可能に接続されたコントローラであって、３つの直交軸のうちの２つが前記プラテンに平行な前記平面内にある状態で、前記３つの直交軸に沿って双方向に前記プラテンを移動させるように、前記複数のアクチュエータのうちの前記アクチュエータを操作すること、前記プラテンに向かって前記造形材料の液滴を射出して、前記物体上に前記物体を形成するように、前記複数のプリントヘッドのうちの前記プリントヘッドを操作すること、および前記パルス集束レーザビームを前記物体の前記層上の前記少なくとも１つの位置に当て、前記少なくとも１つの位置にある前記層の物理的性質を改変するように、前記表面モジュールを操作すること、を行うように構成されている、コントローラと、を備える、三次元（３Ｄ）物体プリンタ。
【請求項２】
前記表面処理システムが、
紫外線（ＵＶ）レーザ源であって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長を有するパルスＵＶレーザビームを生成するように構成されている、ＵＶレーザ源と、
前記ＵＶレーザ源から前記ＵＶレーザビームを受け取るように構成された、走査ミラーシステムと、
集束レンズであって、前記走査ミラーシステムから前記ＵＶレーザビームを受け取るように、かつ前記パルスＵＶレーザビームの直径を縮小するように構成されている、集束レンズと、をさらに備え、
前記コントローラが、前記走査ミラーシステムに動作可能に接続されており、前記コントローラが、前記パルス集束ＵＶレーザビームを、前記３Ｄ物体プリンタによって形成されている前記物体の前記層上の所定の位置に移動させるように、前記走査ミラーシステムを操作するようにさらに構成されている、請求項１に記載の３Ｄ物体プリンタ。
【請求項３】
前記走査ミラーシステムが、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーシステムである、請求項２に記載の３Ｄ物体プリンタ。
【請求項４】
前記走査ミラーシステムが、ガルボ走査ミラーシステムである、請求項２に記載の３Ｄ物体プリンタ。
【請求項５】
前記集束レンズが、約０．５〜約１．０の範囲の開口数を有する、請求項２に記載の３Ｄ物体プリンタ。
【請求項６】
前記コントローラが、
前記パルスＵＶレーザ源と前記集束レンズとの間の距離、および前記ＵＶレーザビームのパルス幅を改変するようにさらに構成されている、請求項５に記載の３Ｄ物体プリンタ。
【請求項７】
３Ｄ物体プリンタを操作する方法であって、
プラテンを、３つの直交軸のうちの２つが前記プラテンに平行な平面内にある状態で、前記３つの直交軸に沿って双方向に移動させるように、複数のアクチュエータのうちのアクチュエータをコントローラで操作することと、
ＵＶ硬化性造形材料および支持材料の液滴を前記プラテンに向かって射出して、前記プラテン上に物体を形成するために材料を支持するように、複数のプリントヘッドのうちのプリントヘッドを操作することと、
前記所定の位置にある前記造形材料を硬化させ、かつ前記所定の位置にある前記層の物理的性質を改変するように、集束パルスＵＶレーザビームを、前記３Ｄ物体プリンタによって形成されている前記物体の層上の所定の位置に移動させることと、を含む方法。
【請求項８】
紫外線（ＵＶ）レーザ源を用いて、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長を有するＵＶレーザを生成することと、
走査ミラーシステムを用いて、前記ＵＶレーザ源から前記ＵＶレーザビームを受け取ることと、
集束レンズを用いて前記走査ミラーシステムから前記ＵＶレーザを受け取り、前記集束レンズを用いて前記パルスＵＶレーザビームの直径を縮小することと、
前記集束パルスＵＶレーザビームを、前記３Ｄ物体プリンタによって形成されている前記物体の前記層上の前記所定の位置に移動させるように、走査ミラーシステムを操作することと、をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーシステムが、前記ＵＶレーザ源から前記パルスＵＶレーザビームを受け取る、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ガルボ走査ミラーシステムが、前記ＵＶレーザ源から前記パルスＵＶレーザビームを受け取る、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルスＵＶレーザビームの前記直径の縮小が、約０．５〜約１．０の範囲の開口数を有する集束レンズを用いて行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記所定の位置における前記物理的性質に影響を及ぼすように、前記パルスＵＶレーザ源と前記集束レンズとの間の距離、および前記ＵＶレーザビームのパルス幅を、コントローラを用いて改変することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
３Ｄ物体プリンタのための表面処理モジュールであって、
パルス集束レーザビームを生成するように構成された、パルスレーザ源と、
前記パルスレーザ源に動作可能に接続された複数のアクチュエータと、
前記複数のアクチュエータおよび前記パルスレーザ源に動作可能に接続されたコントローラであって、前記パルスレーザ源を３Ｄ物体プリンタによって生成されている物体の層上の所定の位置に移動させるように前記複数のアクチュエータのうちの前記アクチュエータを操作するように、かつ前記所定の位置にある前記層の物理的性質を改変するように、前記物体の前記層上の前記所定の位置上に前記パルス集束レーザビームを当てるように、前記パルスレーザ源を操作するように構成されている、コントローラと、を備える、３Ｄ物体プリンタのための表面処理モジュール。
【請求項１４】
前記パルスレーザ源が、紫外線（ＵＶ）レーザ源であり、前記ＵＶレーザ源が、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長を有するパルスＵＶレーザビームを生成するように構成され、前記表面処理モジュールが、
前記ＵＶレーザ源から前記パルスＵＶレーザビームを受け取るように構成された走査ミラーシステムと、
集束レンズであって、前記走査ミラーシステムから前記パルスＵＶレーザビームを受け取るように、かつ前記パルスＵＶレーザビームの直径を縮小するように構成されている、集束レンズと、をさらに備え、
前記コントローラが、前記走査ミラーシステムに動作可能に接続されており、前記コントローラが、前記集束パルスＵＶレーザビームを、前記３Ｄ物体プリンタによって形成されている前記物体の前記層上の前記所定の位置に移動させるように、前記走査ミラーシステムを操作するようにさらに構成されている、請求項１３に記載の表面処理モジュール。
【請求項１５】
前記走査ミラーシステムが、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーシステムである、請求項１４に記載の表面処理モジュール。
【請求項１６】
前記走査ミラーシステムが、ガルボ走査ミラーシステムである、請求項１４に記載の表面処理モジュール。
【請求項１７】
前記集束レンズが、約０．５〜約１．０の範囲の開口数を有する、請求項１４に記載の表面処理モジュール。
【請求項１８】
前記コントローラが、
前記パルスＵＶレーザ源と前記集束レンズとの間の距離、および前記パルスＵＶレーザビームのパルス幅の量を改変するようにさらに構成されている、請求項１７に記載の表面処理モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、三次元（３Ｄ）物体上の表面の物理的性質を改変するためのシステムに関し、より具体的には、レーザを使用して物理的性質を改変する、そのようなシステムに関する。
【０００２】
様々な材料の表面処理は、材料にコーティングを加えることなく、材料が水をはじく、水を引き付ける、または他の物理的性質の能力を増強することが既知である。すべての既知の処理は、既存の物体の表面に行われる多段階プロセスまたは化学的表面改質を必要とする。さらに、物体の表面の選択的処理は、物体の特定の目的に適合するように、表面上に改変または増強された性質をパターニングすることを可能にする。
【０００３】
３Ｄ物体プリンタとしても既知であるいくつかの付加製造システムでは、物体を形成するために使用される造形材料は、表面の性質を改変する構造を形成するために造形材料の非常に小さな液滴を射出するように正確に制御され得る。この精密制御は、システムにある程度の複雑性を付加し、ミクロおよびマクロの特徴を適切に形成するのを促進するために異なるサイズの液滴を射出する多数のエジェクタを必要とし得る。したがって、より単純であり、かつ物体のために改変または増強された物理的性質を生成させるために選択的表面処理を施す、表面処理システムおよび３Ｄプリンタは有益と考えられる。
【０００４】
新しいプリンタは、付加製造品の形成中に個々の層を処理することを可能にする表面処理システムと、層内の領域の選択的処理とを含む。プリンタは、プラテンと、複数のプリントヘッドと、プラテンに向かって造形材料の液滴を射出して、プラテン上に物体を形成するように構成された複数のプリントヘッドのうちの少なくとも１つのプリントヘッドと、プラテンに動作可能に接続された複数のアクチュエータであって、複数のアクチュエータにおけるアクチュエータが、３つ直交軸に沿って双方向に移動するように、かつプラテンを直交軸のうちの２つを中心として双方向に回転させるように構成され、プラテンが回転する中心である２つの直交軸が、プラテンに平行な平面内にある、複数のアクチュエータと、表面処理モジュールであって、３Ｄ物体プリンタによって形成されている物体の層上の少なくとも１つの位置に、パルス集束レーザビームを移動させるように構成された表面処理モジュールと、複数のアクチュエータ、複数のプリントヘッド、および表面処理モジュールに動作可能に接続されたコントローラと、を含む。コントローラは、３つの直交軸のうちの２つがプラテンに平行な平面内にある状態で、その３つの直交軸に沿って双方向にプラテンを移動させるように、複数のアクチュエータのうちのアクチュエータを操作することと、プラテンに向かって造形材料の液滴を射出して、物体上に物体を形成するように、複数のプリントヘッドのうちのプリントヘッドを操作することと、パルス集束レーザビームを物体の層上の少なくとも１つの位置に当て、少なくとも１つの位置にある層の物理的性質を改変するように、表面モジュールを操作することと、を行うように構成される。
【０００５】
表面処理システムを操作する方法は、付加製造品の形成中の個々の層の処理、ならびに層内の領域の選択的処理を可能にする。この方法は、３つの直交軸のうちの２つの直交軸がプラテンと平行な平面内にある状態で、３つの直交軸に沿って双方向にプラテンを移動させるように、複数のアクチュエータのうちのアクチュエータをコントローラで操作することと、ＵＶ硬化性造形材料および支持材料の液滴をプラテンに向かって射出して、プラテン上に物体を形成するように、複数のプリントヘッドのうちのプリントヘッドを操作することと、集束パルスＵＶレーザビームを、３Ｄ物体プリンタによって形成されている物体の層上の所定の位置に移動させて、所定の位置にある造形材料を硬化させ、かつ所定の位置にある層の物理的性質を改変することと、を含む。
【０００６】
新しい表面処理モジュールは、付加製造品の形成中の個々の層の処理、ならびに層内の領域の選択的処理を可能にする。表面処理モジュールは、パルス集束レーザビームを生成するように構成されたパルスレーザ源と、パルスレーザ源に動作可能に接続された複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータおよびパルスレーザ源に動作可能に接続されたコントローラと、を含む。コントローラは、パルスレーザ源を３Ｄ物体プリンタによって作製されている物体の層上の所定の位置に移動させるように複数のアクチュエータのうちのアクチュエータを操作するように、かつ物体の層上の所定の位置にパルス集束レーザビームを当てて、所定の位置にある層の物理的性質を改変するように、パルスレーザ源を操作するように、構成される。
【０００７】
付加製造品の形成中の個々の層の処理、および層内の領域の選択的処理を可能にする表面処理システムおよび表面処理システムの操作方法の前述の態様および他の特徴は、添付の図面に関連して示された、以下の記述において説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】集束レーザビームと走査ミラーシステムを使用して表面領域を選択的に処理する、表面処理システムの概略図である。
【図２】物体が印刷されている際に、物体の個々の層の処理を可能にする、図１の表面処理システムを含む、三次元（３Ｄ）物体印刷システムのブロック図である。
【図３】図１の表面処理システムを操作するためのプロセスを描写する。
【０００９】
図１は、表面処理システム１００のブロック図である。システム１００は、パルス紫外線（ＵＶ）レーザ源１０４、走査ミラーシステム１０８、および集束レンズ１１２を含む。ＵＶパルスレーザ源１０４は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの範囲の波長を有するパルスレーザビームを放射する。ビームパルスの持続時間は、コントローラ１１６からの信号を参照して設定される。走査ミラーシステム１０８は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）またはガルボ走査ミラーシステムである。これらの走査ミラーシステムは、当該技術分野において既知である。走査ミラーシステム１０８は、光源１０４からレーザビームを受け取り、基板１２０上の特定の位置にパルスレーザビームを方向付けて基板上の位置を表面処理するように、コントローラ１１６によって動作させることができる。走査ミラーシステム１０８と基板１２０との間には、集束レンズ１１２がある。レンズ１１２によって生成され得るレーザビームの回折限界スポットの直径ｄは、式ｄ＝０．６１＊λ／ＮＡによって近似的に計算され得、ここで、ＮＡは、集束レンズの開口数である。集束レンズ１１２は、ＵＶ波長レーザに対して約０．５から約１．０の範囲の開口数を有する。例えば、０．６５の開口数を有する集束レンズを通過する約３００ｎｍの波長を有するレーザビームは、約０．２８μｍのスポットサイズを生成する。
【００１０】
３Ｄプリンタで形成されている物体の未硬化または部分的に硬化した層上のＵＶ硬化レーザの集束スポットは、その部位において突起またはピラーなどのミクロまたはナノ構造を生成する。これらの変化は、そのスポットにおいて層の物理的性質に影響を及ぼし、影響を受けた領域の水をはじくかまたは引き付ける能力を増強する。さらに、レーザビームの他の特性は、ビームによって生成される構造に影響を与えるように変えられ得る。レーザスポットのサイズは、ＵＶパルスレーザ源とレンズとの間の距離を、焦点距離を超えてまたは短く変更することによって、改変され得る。さらに、ＵＶレーザスポットの効果は、スポットがその領域に保持される時間量によって影響を受ける可能性がある。この露光時間は、レーザのパルス幅を設定するコントローラ２０４によって調整される。移動、パルスＵＶレーザ源とレンズとの間の距離、および対象物の層上でのＵＶレーザビームのパルス持続時間を制御することによって、コントローラ１１６は、層の構造的特徴に応じて様々にパルスレーザビームを生成することができる。したがって、例えば、コントローラは、処理される材料の種類および構造を形成するために使用されるビームの特性に応じて、そうでなければ疎水性である領域に様々な水路を形成するか、またはそうでなければ親水性である領域に水バリアを生成することができる。層の残りの部分は、ミクロ構造およびナノ構造の完全性に悪影響を及ぼすことなく、より広い放射線ビームによって硬化され得る。
【００１１】
図１に示す表面処理システム１００を組み込んだ３Ｄ物体印刷システム２００が、図２に示される。３Ｄ物体プリンタ２００は、プリンタの構成部品を操作するためのコントローラ２０４を含む。３Ｄ物体プリンタ２００は、１つ以上のアクチュエータ２０８、プリントヘッドアレイ２１２、プラテン２１６、および表面処理モジュール１００を含む。アクチュエータ２０８、表面処理モジュール１００、およびプリントヘッドアレイ２１２は、コントローラ２０４に動作可能に接続されている。プリントヘッドアレイ２１２は、材料源に流体的に接続され、かつ、プラテン２１６に向かってこれらの材料の液滴を射出して、１層ずつ物体２２０を形成するように構成された、複数のプリントヘッドを有する。本文書内で使用されるように、「プリントヘッド（ｐｒｉｎｔｈｅａｄ）」という用語は、ＵＶ硬化材料の液滴を射出するように構成された、複数のエジェクタを有する構成部品を意味する。エジェクタによって射出される材料は、エジェクタが流体的に接続される材料源に依存する。プリンタ２００では、１つ以上のプリントヘッドが造形材料の液滴を射出するように構成され、１つ以上のプリントヘッドが支持材料の液滴を射出するように構成される。当該技術分野において既知であるように、造形材料は、形成されている３Ｄ物体の一部を維持する材料であり、一方、支持材料は、物体の製造中に物体特徴の重量を支える材料であるが、物体が完全に形成された時点で除去される。コントローラ２０４は、プリントヘッドアレイ２１２に動作可能に接続され、かつアレイ２１２のプリントヘッド内のエジェクタを動作させ物体を層ごとに形成するために製造される物体に対応するデータを使用するプログラムされた命令で構成される。製造される物体に対応するデータは、物体のＣＡＤデータなどであり得る。
【００１２】
プリンタ２００のコントローラ２０４はまた、アクチュエータ２０８を動作させるために製造されるべき物体に対応するデータを使用する、プログラムされた命令で構成される。アクチュエータは、プラテン２１６に動作可能に接続されて、プラテンを、図１の平面に出入りする方向にかつプリントヘッドアレイ２１２に対して接近および離反する双方向に延在するＸ−Ｙ平面内で動かす。これらの自由度により、プラテンおよびプラテン上の物体は、プラテン２１６の上面に平行な平面内で互いに直角であるＸ軸およびＹ軸を有する直交方向Ｘ、Ｙ、およびＺに双方向に移動され得る。
【００１３】
１つの代替の実施形態では、アクチュエータ２０８は、プリントヘッドアレイが上述の自由度で動くことを可能にするようにプリントヘッドアレイ２１２に動作可能に接続されて、プリントヘッドのエジェクタがＵＶ硬化材料液滴を物体２２０の部分に射出できるようにする。別の実施形態では、プリントヘッドアレイ２１２とプラテン２１６の両方は、アクチュエータ２０８に動作可能に接続されて、物体２２０の印刷のためにコントローラが印刷ヘッドアレイ内のプリントヘッドとプラテンの両方を移動させることを可能にする。別の代替の実施形態では、プリントヘッドアレイは、マルチノズル押出機である。マルチノズル押出機では、各ノズルに独立して材料を供給して、構築材料、支持材料、導電性材料および電気絶縁材料を押し出して、物体２２０を製造し、物体上に電気回路を形成することができる。
【００１４】
コントローラ２０４はまた、アクチュエータ２０８を作動させて、プリントヘッドアレイ２１２と表面処理モジュール１００の動きを調整するように構成される。３Ｄ物体プリンタ２００が物体を形成しているとき、層の表面処理が必要とされ得る。そのような処理を実行するために、コントローラ２０４は、アクチュエータ２０８を作動させてプリントヘッドアレイ２１２を物体２２０から離し、表面処理システム１００を物体２２０の反対側に移動させ、表面処理システム１００のパルスＵＶレーザ源１０４を作動させる。コントローラ２０４は、光源１０４からのレーザビームのパルス特性を設定し、ＵＶレーザ源１０４とレンズ１１２との間の距離を調整するための信号を生成するように構成される。コントローラ２０４は、走査ミラーシステムを作動させて、物体２２０の露光された未硬化または部分的に硬化された層上の所定の位置に、パルスＵＶレーザビームを方向付ける。さらに、集束レンズ１１２は、マイクロメートルまたはナノメートルの範囲内にあるレーザビームのためのスポットサイズを生成する開口数を有する。コントローラ２０４はさらに、走査ミラーシステム１０８を動作させて、物体２２０の露出層に沿ってパルスビームを移動させ、親水性または疎水性の領域などの層上にマイクロメートルまたはナノメートル構造を形成する。表面処理が終了した時点で、コントローラ２０４は、表面処理システム１００を物体２２０から離し、プリントヘッドアレイ２１２を物体２２０の反対側の位置に戻し、かつＵＶ放射線源１０４を無効にし、それによって、物体内の次の層の形成を開始することができるように、アクチュエータ２０８を操作することができる。さらに、コントローラ２０４が、層を硬化させるべきであると判定した場合、層を硬化させるために物体２２０の反対側に移動される別のＵＶ放射線源が設けられ得る。代替的に、コントローラ２０４は、窓２２８が物体２２０に対向するように、表面処理システム１００を回転させるようにアクチュエータ２０８を操作して、次いで、パルスＵＶレーザ源１０４を回転させて、それによって、層を硬化させるように、パルスＵＶレーザは、窓２２８を通して方向付けられる。この実施形態では、ＵＶレーザ源１０４の動作モードが、このレーザが定常ビームを生成するように変更され、場合によっては、２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲のパルスビームが、未硬化または部分的に硬化した材料を硬化させるのに長い時間がかかることがあるので、ビームの周波数も変更される。この実施形態では、ＵＶレーザのビームは、窓２２８内の発散レンズ２３０を通過するので、レンズ１１２によって生成されるビームよりも広い。このより広いＵＶビームは、層の未硬化領域を硬化させるように、層の未硬化領域上に移動される。層が硬化した後、表面処理モジュール１００は、層の反対側から取り除かれ、プリントヘッドアレイ２１２は、次の物体層の形成のために物体２２０の反対側の位置に戻される。この次の層またはそれに続くいくつかの層は、異なる表面処理特性を与えるために表面処理を必要とすることがある。いくつかの物体では、１つの層の処理領域は他の層の処理領域と流体連通することができ、それによって、流体を物体の層全体にわたって移動させることができる物体を形成することができる。
【００１５】
図２の３Ｄ物体プリンタを操作するためのプロセスは、図３に示される。プロセスの説明において、プロセスがいくつかのタスクまたは機能を果たしているという記述は、コントローラまたは汎用プロセッサが、コントローラまたはプロセッサに動作可能に接続された非一時的コンピュータ可読記憶媒体に格納された、データを巧みに処理するために、または、タスクもしくは機能を果たすようにプリンタ内の１つ以上の構成部品を操作するためにプログラムされた命令を実行することを指す。上述されたコントローラ２０４は、そのようなコントローラまたはプロセッサであり得る。代替的に、コントローラは、２つ以上のプロセッサ、ならびに関連付けられた回路および構成部品を伴って実装され得、その各々は、本明細書で説明された１つ以上のタスクまたは機能を形成するように構成される。さらに、本プロセスのステップは、図に示される順序または処理が説明される順序に関わらず、任意の実現可能な時系列順序で実行されてもよい。
【００１６】
図３は、表面処理されるべきプリンタによって形成されている物体の様々な層に対して、３Ｄ物体プリンタ２００を操作するプロセス３００の流れ図である。プロセス３００は、プリンタ２００が形成されるべき物体に対応するデータを受信することから始まる（ブロック３０４）。コントローラ２０４は、アクチュエータ２０８およびプリントヘッドアレイ２１２を操作して、材料の液滴を射出してプラテン２１６上に物体２２０を形成する（ブロック３０８）。物体２２０の層が所定の領域内の層の物理的性質を改変または増強するために表面処理を必要とする場合（ブロック３１２）、プロセスは、プリントヘッドアレイを物体から離し、表面処理システムを物体の反対側に移動させ、集束パルスＵＶレーザスポットを生成するために表面処理システム１００内のパルスＵＶレーザ源１０４を作動させる（ブロック３１６）。このプロセスは、ＵＶビームが集束レンズ１１２によって集束された後に、走査ミラーシステム１０８を操作して、ＵＶビームを物体の露出層上の所定の位置に移動させる（ブロック３２０）。露出層上の所定の位置が集束レーザビームによって処理された後（ブロック３２４）、プロセスは、印刷層を続行するか、または現在の層を硬化するかを判定する（ブロック３２６）。印刷を再開することになると、プリントヘッドアレイは物体の反対側の位置に戻され、ＵＶ放射線スポット源は停止され（ブロック３２８）、それにより、物体の形成が続く（ブロック３０８）。そうでなければ、パルスＵＶレーザビーム源は、モジュールの拡散窓を通してビームを方向付けるように移動され、それにより、幅広いビームが未硬化材料を硬化させるか、または幅広いビームを有する別のＵＶ硬化レーザを使用して層の硬化を終了する（ブロック３３６）。次いで、表面処理モジュール１００は、層から離され（ブロック３３８）、プリントヘッドアレイは、物体と反対側の位置に戻され、それにより、層の印刷を続けることができるようになる（ブロック３３２）。層構造、および、必要な場合、表面処理は、物体が完成されるまで続けられ（ブロック３０８〜３１０）、プリンタおよび表面処理システムの動作が終了され、それにより、物体を３Ｄプリンタから取り除くことができる（ブロック３３２）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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