(57)【要約】  付加製造装置が、プラットフォーム、プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するための分注器、光線を生成するための光源、光線をプラットフォームに向けて反射するための第１のポリゴンミラースキャナ、及び光線をプラットフォーム向けて反射するための第２のポリゴンミラースキャナを含む。光線が、第２のポリゴンミラースキャナのデッドタイム中に第１のポリゴンミラースキャナに向けられ、第１のポリゴンミラースキャナのデッドタイム中に第２のポリゴンミラースキャナに向けられるように、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナに対して交互に向けられる。【選択図】図２Ａ
2021504565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造装置であって、
プラットフォーム、
前記プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するように構成された分注器、
光線を生成するように構成された光源、
前記光源からの前記光線を受け取り、前記光線を前記プラットフォームに向けて反射するための第１のポリゴンミラースキャナ、及び
前記光源からの前記光線を受け取り、前記光線を前記プラットフォームに向けて反射するための第２のポリゴンミラースキャナを備え、
前記光線が、前記第２のポリゴンミラースキャナのデッドタイム中に前記第１のポリゴンミラースキャナに向けられ、前記第１のポリゴンミラースキャナのデッドタイム中に前記第２のポリゴンミラースキャナに向けられるように、前記光源が、前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナに対して、前記光線を交互に向けるように構成されている、装置。
【請求項２】
前記第１のポリゴンミラースキャナの回転軸が、前記第２のポリゴンミラースキャナの回転軸と平行である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナが、共通の回転軸を共有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナが、等しい数のファセットを有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のポリゴンミラースキャナのファセットが、前記第２のポリゴンミラースキャナのファセットから角度的にオフセットされている、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のポリゴンミラースキャナの縁部が、前記第２のポリゴンミラースキャナの面の近似的に中央に一致するように、前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナが、互いから角度的にオフセットされている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のポリゴンミラースキャナが、前記共通の回転軸に対して第１の傾きを有する第１の複数のファセットを有し、前記第２のポリゴンミラースキャナが、前記共通の回転軸に対して異なる第２の傾きを有する第２の複数のファセットを有する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の傾きが、前記第２の傾きと等しい大きさで且つ反対の向きである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２のポリゴンミラースキャナが、前記第１のポリゴンミラースキャナに隣接している、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２のポリゴンミラースキャナが、前記第１のポリゴンミラースキャナに当接している、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記光源からの前記光線を、前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナに対して交互に向けるように構成された、操縦ミラーを更に備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナが、供給材料の最も外側の層の上の同じスキャン経路に向けて、前記光線を反射するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記スキャン経路が、前記第１のポリゴンミラースキャナの回転軸及び前記第２のポリゴンミラースキャナの回転軸と垂直である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１のポリゴンミラースキャナと前記第２のポリゴンミラースキャナが、互いに調和して回転するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
付加製造方法であって、
光源を用いて光線を生成することと、
前記光線を第１のポリゴンミラースキャナに向け、前記第１のポリゴンミラースキャナを用いて、前記光線をプラットフォーム上の供給材料の最上層にわたるスキャン経路にわたりスキャンすること、及び
前記光線を第２のポリゴンミラースキャナに向け、前記第２のポリゴンミラースキャナを用いて、前記光線をプラットフォーム上の供給材料の最上層にわたる前記スキャン経路にわたりスキャンすること、
を交互に行うこととを含み、
前記光線が、前記第２のポリゴンミラースキャナのデッドタイム中に前記第１のポリゴンミラースキャナに向けられ、前記第１のポリゴンミラースキャナのデッドタイム中に前記第２のポリゴンミラースキャナに向けられる、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、３Ｄ印刷としても知られる、付加製造向けのエネルギー供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
固体自由形状製造又は３Ｄ印刷としても知られる付加製造（AM）は、原材料（例：粉末、液体、懸濁液、又は融解固形物）を連続的に分注して二次元の層を形成することから３次元の物体を作り上げる、製造プロセスを意味する。対照的に、従来の機械加工技法には、（木材、プラスチック、複合材、又は金属の塊といった）在庫材料から物体が切り出されるサブトラクティブ処理が含まれる。
【０００３】
付加製造には、様々な積層プロセスを用いることができる。例えば、選択的レーザー溶融法（SLM）や直接金属レーザー焼結法（DMLS）、選択的レーザー焼結法（SLS）、又は熱溶融積層法（FDM）といった幾つかの方法では、層を作り出すために材料を融解又は軟化させる一方で、例えば光造形法（SLA）といった別の技法を用いて、液体材料を硬化させる技法もある。これらのプロセスは、完成物を作製するために層を形成する方法に関して種々であり、各プロセスで互換性をもって使用される材料に関して種々である。
【０００４】
付加製造の幾つかの形態では、粉末がプラットフォーム上に置かれ、レーザービームが粉末上にパターンをトレースして、粉末を融合させて形状を形成する。形状が形成されると、プラットフォームが下げられ、粉末の新しい層が追加される。このプロセスは、部品が完全に形成されるまで繰り返される。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、ポリゴンスキャナを用いた付加製造に関する技術を説明する。
【０００６】
一側面では、付加製造装置が、プラットフォーム、プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するように構成された分注器、光線を生成するように構成された光源、光源から光線を受け取り、その光線をプラットフォームに向けて反射するように構成された第１のポリゴンミラースキャナ、及び、光源から光線を受け取り、その光線をプラットフォーム向けて反射するように構成された第２のポリゴンミラースキャナを含む。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、共通の回転軸を共有する。
【０００７】
別の一側面では、付加製造装置が、プラットフォーム、プラットフォーム上に供給材料の複数の連続層を供給するように構成された分注器、光線を生成するように構成された光源、光源から光線を受け取り、その光線をプラットフォームに向けて反射するように構成された第１のポリゴンミラースキャナ、及び、光源から光線を受け取り、その光線をプラットフォーム向けて反射するように構成された第２のポリゴンミラースキャナを含む。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、供給材料の最も外側の層の上の同じスキャン経路に向けて、光線を反射するように構成されている。光源は、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナに対して、交互に光線を向けるように構成されている。
【０００８】
任意の側面の実施態様は、以下の特徴のうちの１以上を含む。
【０００９】
第１のポリゴンミラースキャナの回転軸は、第２のポリゴンミラースキャナの回転軸と平行であってよい。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、共通の回転軸を有してよい。第２のポリゴンミラーは、第１のポリゴンミラーに隣接してよい。第２のポリゴンミラーは、第１のポリゴンミラーに当接してよい。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、互いに調和して回転するように構成されてよい。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、共通の軸と、軸を駆動するための共通のモータとを有してよい。
【００１０】
第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、等しい数の側部を有してよい。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、第１のポリゴンミラースキャナの縁部が、第２のポリゴンミラースキャナの面の近似的に中央に配置されるように、互いから角度的にオフセットされてよい。
【００１１】
操縦ミラーが、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナに対して、交互に光源からの光線を向けるように構成されてよい。
【００１２】
第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、同じスキャン経路に向けて光線を反射するように構成されてよい。スキャン経路は、第１のポリゴンミラースキャナの回転軸及び第２のポリゴンミラースキャナの回転軸と垂直であってよい。
【００１３】
第１のポリゴンミラースキャナは、共通の回転軸に対して第１の傾きを有する第１の複数のファセットを有してよく、第２のポリゴンミラースキャナは、共通の回転軸に対して異なる第２の傾きを有する第２の複数のファセットを有してよい。第１の傾きは、第２の傾きと等しい大きさで且つ反対の向きであってよい。
【００１４】
第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、互いに反対向きに回転するように構成されてよい。
【００１５】
コントローラは、供給材料の層にわたり連続線が生成される場合、光源に、第１のポリゴンミラースキャナの回転周期の５０％を超える期間にわたり光線を生成することを実行させるように構成されてよい。コントローラは、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナの間の移行中に、光線をオフにするように構成されてよい。
【００１６】
別の一側面では、付加製造法が、光源を用いて光線を生成すること、光線を第１のポリゴンミラースキャナに向けること、第１のポリゴンミラースキャナを用いてプラットフォーム上の供給材料の最上層にわたるスキャン経路にわたり光線をスキャンすること、光線を第２のポリゴンミラースキャナに向けること、及び第２のポリゴンミラースキャナを用いてプラットフォーム上の供給材料の最上層にわたるスキャン経路にわたり光線をスキャンすることを含む。
【００１７】
光線を第１のポリゴンミラースキャナに向けることは、単一軸のミラースキャナから光線を反射することを含んでよい。光線を第２のポリゴンミラースキャナに向けることは、単一軸のミラースキャナから光線を反射することを含んでよい。
【００１８】
第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、同じ軸の周りで、同じ速度で、同じ回転方向に回転してよい。第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナは、同じ軸の周りで、同じ速度で、反対の回転方向に回転してよい。
【００１９】
本開示で説明される主題の特定の実施態様は、以下の利点のうちの１以上を実現するように実施されてよい。所与の部品を製作するために、より低いエネルギーが消費される。部品は、より速く製作され得る。スキャンとスキャンの間のデッドタイムが大幅に削減又は排除されたため、以前のスキャンからの残留熱エネルギーが、保存され、レーザー速度を上げるために使用できる。これは、レーザーの使用効率を５０％から１００％の近くまで上げることとなる。部品製作時間は、５０％も低減され得る。
【００２０】
１以上の実施態様の詳細が、添付図面及び以下の記述において説明される。主題の他の特徴、態様、及び利点が、本記述、図面、及び特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａと図１Ｂは、それぞれ、例示的な付加製造装置の側面図と上面図を含む概略図である。
【図１Ｂ】図１Ａと図１Ｂは、それぞれ、例示的な付加製造装置の側面図と上面図を含む概略図である。
【図２Ａ】例示的なミラースキャナシステムの概略的な側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂと図２Ｃは、例示的なミラースキャナシステムの概略的な前面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂと図２Ｃは、例示的なミラースキャナシステムの概略的な前面図である。
【図３】本開示の側面で利用され得る例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
様々な図面における類似の参照番号及び記号表示は、類似の要素を示している。
【００２３】
多くの付加製造プロセスでは、付加製造装置によって分注された供給材料の層にエネルギーが選択的に供給されて、供給材料をパターンに融合し、それによって、物体の一部分を形成する。例えば、供給材料の層にわたる直線的な経路内に光線を駆動するために、光線（例えば、レーザービーム）が、回転しているポリゴンスキャナから反射され得る。光源と支持体又は副次的なミラーとの間の相対的な動きが使用されて、光線に層のラスタースキャンを実行させることができる。
【００２４】
更に、レーザービームが、予期せぬ又は望ましくない方向に反射することを避けるために、ポリゴン上のファセット間での移行に相当する期間中、例えば、光線の任意の部分がファセット間の縁部上に落ち得る期間中に、光線がオフにされてよい。結果として、ファセットの長さに沿った幾らかの中央部分に光線が衝突し得る間だけ、光がオンである。例えば、供給材料の層をスキャンし融合させるために、レーザー及びポリゴンミラーが使用されているときに、ポリゴンの回転のために必要とされる時間の幾らかのパーセンテージ（典型的には５０％）が「デッドタイム」である。これは、ミラー化されたファセットの中央の５０％だけが、金属粉末層上にレーザーを反射するために通常使用され、したがって、レーザーが各ファセットの５０％に対してだけオンにされているからである。ポリゴンのこの固有の非効率は、ガルバノレーザーダイレクトスキャニング（galvo laser directed scanning）が、ポリゴン法よりも歴史的に好まれてきた理由の１つかもしれない。
【００２５】
本開示は、互いに隣り合って配置されるが、位相が二分の一ファセットだけシフトされた、それぞれが同じ数のファセットを有する２つのポリゴンを含む、改善されたポリゴンミラースキャナを説明する。他方がデッドタイムにある間に、一方のポリゴン上のファセットを使用して光線を向け、その逆との間で行ったり来たりするように、操縦ミラーが使用され得る。そのような設定は、光線（例えば、レーザー）が、期間の略１００％まで維持されることを可能にする。
【００２６】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、付加製造装置１００の一実施例が、プラットフォーム１０２、分注器１０４、エネルギー供給システム１０６、及びコントローラ１０８を含む。物体を形成するための動作中に、分注器１０４は、供給材料１１０の連続層を、プラットフォーム１０２の最上面１１２の上に分注する。エネルギー供給システム１０６は、供給材料１１０の層のうちの最上層１１６にエネルギーを供給するために光線１１４を放出し、それによって、物体を形成するために供給材料１１０を例えば所望のパターンに融合する。コントローラ１０８は、分注器１０４及びエネルギー供給システム１０６を動作させて、供給材料１１０の分注を制御し、供給材料１１０の層へのエネルギーの供給を制御する。供給材料の連続的な供給、及び連続的に供給された層のそれぞれ内の供給材料の融合は、物体の形成をもたらす。
【００２７】
分注器１０４が、支持体１２４、及び、他の構成要素、例えば支持体１２４上に取り付けられたエネルギー供給システム１０６と共に移動するように、分注器１０４は、支持体１２４上に取り付けられ得る。
【００２８】
分注器１０４は、プラットフォーム１０２にわたり供給材料容器から供給材料を押し出すための平坦なブレード又はパドルを含んでよい。そのような一実施態様では、供給材料容器が、ビルドプラットフォーム１０２に隣接して配置された供給プラットフォームも含んでよい。供給プラットフォームは、ビルドプラットフォーム１０２の高さより上に幾らかの供給材料を上げるように持ち上げられてよく、ブレードは、供給プラットフォームからビルドプラットフォーム１０２上に供給材料を押し出すことができる。
【００２９】
代替的に又は更に、分注器は、プラットフォーム１０２の上方に吊り下げられてよく、そこを通って粉末が流れるところの１以上の開孔又はノズルを有してよい。例えば、粉末は、重力下で流れることができ、又は例えば圧電アクチュエータによって押し出されてよい。個別の開孔又はノズルの分注を制御することが、ガス圧バルブ、微小電気機械システム（MEMS）バルブ、ソレノイドバルブ、及び／又は磁気バルブによって提供されてよい。粉末を分注するために使用され得る他のシステムは、開孔を有するローラー、及び１以上の開孔を有する管の内側のオーガー（augur）を含む。
【００３０】
図１Ｂで示されているように、分注器１０４は、例えばＹ軸に沿って延在し得る。それによって、供給材料が、支持体１２４の動きの方向と垂直な、例えばＸ軸と垂直な線に沿って、例えばＹ軸に沿って分注される。したがって、支持体１２４が前進する際に、供給材料は、プラットフォーム１０２全体にわたり供給され得る。
【００３１】
供給材料１１０は、金属粒子を含むことができる。金属粒子の例は、金属、合金、及び金属間合金を含む。金属粒子向けの材料の例は、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、コバルト、クロム、バナジウム、及びこれらの金属の様々な合金又は金属間合金を含む。
【００３２】
供給材料１１０は、セラミック粒子を含むことができる。セラミック材料の例は、セリア、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素などの金属酸化物、又はアルミニウム合金粉末などのこれらの材料の組み合わせを含む。
【００３３】
供給材料は、乾燥粉末、若しくは液体懸濁液中の粉末、又は材料のスラリ懸濁液であってよい。例えば、圧電プリントヘッドを用いる分注器の場合、典型的には供給材料は液体懸濁液中の粒子であり得る。例えば、分注器は、粉末を、例えば、イソプロピルアルコール（IPA）、エタノール、又はＮ‐メチル‐２‐ピロリドン（NMP）といった高蒸気圧キャリアなどのキャリア流体内で供給して、粉末材料の層を形成することができる。このキャリア流体は、層の焼結ステップに先立って蒸発し得る。代わりに、第１の粒子を分注するため、例えば超音波撹拌と加圧不活性ガスとによって補助されたノズルのアレイといった、乾式分注メカニズムを採用することもできる。
【００３４】
図１Ａに戻って参照すると、エネルギー供給システム１０６は、光線１１４を放出するための光源１２０を含む。エネルギー供給システム１０６は、光線１１４を最上層１１６に向けて再方向付けする反射器アセンブリ１１８を更に含む。エネルギー供給システム１０６の例示的な実施態様は、本開示内で以降より詳細に説明される。反射器アセンブリ１１８は、最上層１１６の上の経路（例えば、直線的な経路）に沿って、光線１１４を掃引させることができる。直線的な経路は、例えばＹ軸に沿って分注器によって供給された供給材料の線と平行であってよい。エネルギー供給システム１０６及びプラットフォーム１０２の相対的な動き、又は別の反射器（例えば、ガルバノ駆動ミラー（galvo-driven mirror）若しくは別の方向付け機構）による光線１１４の変位と連動した、光線１１４による経路に沿った掃引のシーケンスは、最上層１１６にわたる光線１１４のラスタースキャンを生成することができる。
【００３５】
光線１１４が経路に沿って掃引される際に、光線１１４は、供給材料１１０の層の選択された領域にエネルギーを供給し、選択された領域内の材料を融合して、所望のパターンに従って物体を形成するために、例えば、光源１２０に光線１１４をオン・オフさせることによって変調され得る。
【００３６】
ある実施態様では、光源１２０が、光線１１４を反射器アセンブリ１１８に向けて放出するように構成されたレーザーを含む。反射器アセンブリ１１８は、反射器アセンブリ１１８の反射面が光線１１４を受け取るように、光源１２０によって放射される光線１１４の経路内に配置される。次いで、反射器アセンブリ１１８は、供給材料１１０の層のうちの最上層１１６にエネルギーを供給して、供給材料１１０を融合するために、プラットフォーム１０２の最上面に向けて光線１１４を再方向付けする。例えば、反射器アセンブリ１１８の反射面は、光線１１４をプラットフォーム１０２に向けて再方向付けするように、光線１１４を反射する。
【００３７】
ある実施態様では、エネルギー供給システム１０６が、エネルギー供給システム１０６をプラットフォーム１０２の上方で支持する支持体１２２に取り付けられる。ある場合では、支持体１２２（及び支持体１２２上に取り付けられたエネルギー供給システム１０６）が、プラットフォーム１０２に対して回転可能である。ある実施態様では、支持体１２２が、プラットフォーム１０２の上方に配置された別の支持体１２４に取り付けられる。支持体１２４は、（例えば、図１Ｂで示されているプラットフォーム１０２の両側上の）両端部上に支持された台、又は（例えば、プラットフォーム１０２の片側だけの上に支持された）カンチレバーアセンブリであってよい。支持体１２４は、付加製造装置１００のエネルギー供給システム１０６及び分注システム１０４を、プラットフォーム１０２の上方で保持する。
【００３８】
ある場合では、支持体１２２が、支持体１２４上に回転可能に取り付けられている。反射器アセンブリ１１８は、例えば支持体１２２が支持体１２４に対して回転されるときに回転され、したがって、最上層１１６の上の光線１１４の経路を再方向付けする。例えば、エネルギー供給システム１０６は、プラットフォーム１０２から垂直に離れるように延在する軸、例えばＺ軸と平行な軸の周りで、Ｚ軸とＸ軸の間で、且つ／又はＺ軸とＹ軸の間で回転可能であってよい。そのような回転は、Ｘ‐Ｙ平面に沿って、すなわち、供給材料の最上層１１６にわたり、光線１１４の経路の方位角方向を変更することができる。
【００３９】
ある実施態様では、支持体１２４が、エネルギー供給システム１０６及び分注システム１０４とプラットフォーム１０２との間の距離を制御するために、例えばＺ軸に沿って垂直に移動可能である。特に、各層の分注後に、支持体１２４が、層から層への連続的な高さを維持するように、堆積された層の厚さだけ垂直にインクリメントされてよい。装置１００は、例えば、支持体１２４が取り付けられる水平な支持体レールを上げ下げすることによって、Ｚ軸に沿って支持体１２４を駆動するように構成されたアクチュエータ１３０を更に含み得る。
【００４０】
様々な構成要素、例えば分注器１０４及びエネルギー供給システム１０６は、支持体１２４にユニットとして設置され得る又は支持体１２４からユニットして除去され得る、モジュール式ユニット（すなわち、プリントヘッド１２６）内に結合されてよい。更に、ある実施態様では、支持体１２４が、例えば、製作されるより大きな部品を受け入れるためにスキャン領域をモジュール式に増やすように、複数の同一なプリントヘッドを保持してよい。
【００４１】
各プリントヘッド１２６が、プラットフォーム１０２の上方に配置され、プラットフォーム１０２に対して１以上の水平な方向に沿って再配置可能である。プリントヘッド１２６に取り付けられた様々なシステムは、モジュール式のシステムである。プラットフォーム１０２の上方でのそれらの水平位置は、プラットフォーム１０２に対するプリントヘッド１２６の水平位置によって制御される。例えば、プリントヘッド１２６は、支持体１２４に取り付けられてよく、支持体１２４は、プリントヘッド１２６を再配置するように移動可能であってよい。
【００４２】
ある実施態様では、アクチュエータシステム１２８が、プリントヘッド１２６に取り付けられたシステムに係合した１以上のアクチュエータを含む。Ｘ軸に沿った移動について、ある場合では、アクチュエータ１２８が、Ｘ軸に沿ってプラットフォーム１０２に対して、プリントヘッド１２６及び支持体１２４をそれらの全体で駆動するように構成されている。例えば、アクチュエータは、水平な支持レール上のギア面と係合する、回転可能なギアを含んでよい。代替的に又は更に、装置１００は、その上にプラットフォーム１０２が位置付けられるところのコンベヤを含む。コンベヤは、Ｘ軸に沿ってプリントヘッド１２６に対してプラットフォーム１０２を移動させるように駆動される。
【００４３】
アクチュエータ１２８及び／又はコンベヤは、プラットフォーム１０２と支持体１２４の間の相対的な動きをもたらす。それによって、支持体１２４は、プラットフォーム１０２に対して前方向１３３に進む。分注器１０４は、エネルギー供給システム１０６の前で支持体１２４に沿って配置されてよい。それによって、供給材料１１０は、先ず分注され、次いで支持体１２４がプラットフォーム１０２に対して前進した際に、エネルギー供給システム１０６によって供給されるエネルギーによって、直近で分注された供給材料が硬化されてよい。
【００４４】
ある実施態様では、（１以上の）プリントヘッド１２６及びその構成要素であるシステムが、プラットフォーム１０２の動作幅に及ばない。この場合、アクチュエータシステム１２８が、支持体１２４にわたりシステムを駆動するように作動され得る。それによって、プリントヘッド１２６及びプリントヘッド１２６に取り付けられたシステムのそれぞれが、Ｙ軸に沿って移動可能である。（図１Ｂで示されている）ある実施態様では、（１以上の）プリントヘッド１２６及びその構成要素であるシステムが、プラットフォーム１０２の動作幅に及び、Ｙ軸に沿った動きは必要でない。
【００４５】
ある場合では、プラットフォーム１０２が、複数のプラットフォーム１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃのうちの１つである。支持体１２４とプラットフォーム１０２ａ‐１０２ｃとの相対的な動きは、プリントヘッド１２６のシステムが、プラットフォーム１０２ａ‐１０２ｃのうちの何れかの上方で再配置されることを可能にし、それによって、供給材料がプラットフォーム１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃのそれぞれの上に分注され融合して、複数の物体を形成することを可能にする。プラットフォーム１０２ａ‐１０２ｂは、前方向１３３の向きに沿って配置されてよい。
【００４６】
ある実施態様では、付加製造装置１００が、バルクエネルギー供給システム１３４を含む。例えば、供給材料の最上層１１６の上の経路に沿ったエネルギー供給システム１０６によるエネルギーの供給とは対照的に、バルクエネルギー供給システム１３４は、最上層１１６の予め規定されたエリアにエネルギーを供給する。バルクエネルギー供給システム１３４は、起動されたときに、供給材料１１０の最上層１１６内の予め規定されたエリアにエネルギーを供給する、１以上の加熱ランプ（例えば、加熱ランプのアレイ）を含んでよい。
【００４７】
バルクエネルギー供給システム１３４は、例えば前方向１３３に対して、エネルギー供給システム１０６の前又は後ろに配置される。バルクエネルギー供給システム１３４は、例えば、供給材料１１０が分注器１０４によって分注された直後にエネルギーを供給するために、エネルギー供給システム１０６の前に配置されてよい。バルクエネルギー供給システム１３４によるエネルギーのこの初期的な供給は、エネルギー供給システム１０６よるエネルギーの供給が供給材料１１０を融合して物体を形成する前に、供給材料１１０を安定化することができる。バルクエネルギー供給システムによって供給されるエネルギーは、分注されたときの初期温度を超えて供給材料の温度を、未だ供給材料が溶け又は融合する温度未満である高められた温度へ上げるのに十分であってよい。高められた温度は、粉末がねばねばする温度未満、粉末がねばねばする温度より上であってよいが、粉末が固まる温度未満、又は粉末が固まる温度より上であってよい。
【００４８】
代替的に、バルクエネルギー供給システム１３４は、例えば、エネルギー供給システム１０６が供給材料１１０にエネルギーを供給した直後にエネルギーを供給するために、エネルギー供給システム１０６の後ろに配置されてよい。このバルクエネルギー供給システム１３４によるエネルギーのこの引き続いた供給は、供給材料の冷却温度プロファイルを制御し、したがって、硬化の改善された均一性を提供することができる。ある場合では、バルクエネルギー供給システム１３４が、複数のバルクエネルギー供給システム１３４ａ、１３４ｂのうちの第１のものであり、バルクエネルギー供給システム１３４ａは、エネルギー供給システム１０６の後ろに配置され、バルクエネルギー供給システム１３４ｂは、エネルギー供給システム１０６の前に配置されている。
【００４９】
任意選択的に、装置１００は、分注器１０４によって分注された粉末のみならず、層１１６の特性、例えば、温度、密度、及び材料を検出するための第１の検知システム１３６ａ及び／又は第２の検知システム１３６ｂを含む。コントローラ１０８は、エネルギー供給システム１０６、分注器１０４、及びもし存在するならば装置１００の任意の他のシステムの動作を連動させることができる。ある場合では、コントローラ１０８が、装置のユーザインタフェース上でユーザ入力信号を受け取り又は装置１００の検知システム１３６ａ、１３６ｂから検知信号を受け取り、これらの信号に基づいてエネルギー供給システム１０６及び分注器１０４を制御することができる。
【００５０】
任意選択的に、装置１００は、分注器１０４によって分注された供給材料１１０を圧縮し且つ／又は広げるために第１の分注器１０４と協働する、スプレッダー１３８（例えば、ローラーやブレード）も含み得る。スプレッダー１３８は、層に実質的に均一な厚さを与えることができる。ある場合では、スプレッダー１３８が、供給材料１１０を圧縮するために、供給材料１１０の層を押すことができる。スプレッダー１３８は、例えばプリントヘッド１２６上で支持体１２４によって支持されてよく、又はプリントヘッド１２６から分離して支持されてよい。
【００５１】
ある実施態様では、分注器１０４が、複数の分注器１０４ａ、１０４ｂを含み、供給材料１１０が、複数の種類の供給材料１１０ａ、１１０ｂを含む。第１の分注器１０４ａは、第１の供給材料１１０ａを分注し、一方で、第２の分注器１０４ｂは、第２の供給材料１１０ｂを分注する。もし存在するならば、第２の分注器１０４ｂは、第１の供給材料１１０ａのものとは異なる特性を有する第２の供給材料１１０ｂの供給を可能にする。例えば、第１の供給材料１１０ａと第２の供給材料１１０ｂは、材料組成又は平均粒径が異なり得る。
【００５２】
ある実施態様では、第１の供給材料１１０ａの粒子が、第２の供給材料１１０ｂの粒子より（例えば２倍以上）大きい平均直径を有し得る。第２の供給材料１１０ｂが、第１の供給材料１１０ａの層上に分注されたときに、第２の供給材料１１０ｂは、第１の供給材料１１０ａの層に入り込み、第１の供給材料１１０ａの粒子の間の隙間を満たす。第１の供給材料１１０ａより小さい粒径を有する第２の供給材料１１０ｂは、より高い解像度を実現することができる。
【００５３】
ある場合では、スプレッダー１３８が、複数のスプレッダー１３８ａ、１３８ｂを含み、第１のスプレッダー１３８ａは、第１の供給材料１１０ａを広げ圧縮するために第１の分注器１０４ａと共に動作可能であり、第２のスプレッダー１３８ｂは、第２の供給材料１１０ｂを広げ圧縮するために、第２の分注器１０４ｂと共に動作可能である。
【００５４】
図２Ａは、反射器アセンブリ１１８として使用され得る、例示的なポリゴンスキャナアセンブリ２００の側面図を示している。ポリゴンミラーサブアセンブリ２０４は、光源１２０から光線１１４を受け取り、光線をプラットフォーム１０２に向けて反射するように構成された、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａを含む。ポリゴンミラーサブアセンブリ２０４は、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂも含む。第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂも、光源１２０から光線１１４を受け取り、光線１１４をプラットフォーム１０２に向けて反射するように構成されている。
【００５５】
図示されている実施態様では、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、等しい数の側部を有している。特に、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａは、縁部２０８ａで接合された隣接するファセット２０６ａを有する複数のファセット２０６ａを有する。同様に、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、縁部２０８ｂで接合された隣接するファセット２０６ｂを有する複数のファセット２０６ｂを有する。第１及び第２のポリゴンミラースキャナ２０４ａ、２０４ｂは、同じサイズであってよく、例えば、ファセット２０６ａ、２０６ｂは、同じ長さを有してよい。個別のファセット２０６ａ、２０６ｂは、平坦であってよいが、わずかに凸状又は凹状のファセットも可能である。
【００５６】
第１及び第２のポリゴンミラースキャナ２０４ａ、２０４ｂは、平行な軸の周りで回転してよい。特に、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａは、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂと同じ回転軸を共有してよい。この場合、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、回転軸に沿ってのみ、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａからオフセットされてよい。
【００５７】
第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ｂに隣接して配置されてよい。例えば、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂの間の距離は、ファセットの長さ未満であってよい。ある実施態様では、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａが、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂと接触している。図２Ｂは、互いに当接した第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂを示しているが、ポリゴンミラーサブアセンブリ２０４は、ある事例では、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂの間に間隙を含んでよい。すなわち、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、回転軸に沿って、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａからオフセットされてよい。
【００５８】
図２Ｂで示されているように、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａの縁部２０８ａが、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂのファセット２０６ｂの近似的に中央に配置されるように、互いからオフセットされてよい。逆に、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂの縁部２０８ｂは、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａのファセット２０６ａの近似的に中央に配置されている。
【００５９】
ある実施態様では、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂが、同じスキャン経路２０６に向けて光線１１４を反射するように構成されている。すなわち、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、同じスキャン経路２０６に光線１１４を向けるように方向付けられた面を有する。これを実現するために、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａは、ファセットの面が回転軸に沿って傾くように方向付けられたファセット２０６ａの第１の組を有する。結果として、光線１１４を反射する第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａのファセットは、（図２Ｃの角度Ａによって示されているように）プラットフォーム１０２に対して第１の傾きにある。同様に、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂは、ファセットの面が回転軸に沿って傾くように方向付けられたファセット２０６ｂの第２の組を有する。結果として、光線１１４を反射する第２のポリゴンミラースキャナ２０４ａのファセットは、プラットフォーム１０２に対して異なる第２の傾きにある。第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂが、光線１１４を同じスキャン経路２０６に向けて反射するように構成され、光線１１４が、ミラースキャナの回転軸に実質的に垂直な方向からファセット上に入射する事例では、第１の傾きが、第２の傾きに対して等しい大きさ及び反対の向きを有し得る。ある事例では、スキャン経路２０６が、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂの回転軸と垂直である。
【００６０】
ある実施態様では、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナが、例えば、同じ方向及び回転速度で互いに調和して回転するように構成されている。そのような事例では、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂが、共通の軸と、軸を駆動するための共通のモータとを有してよい。
【００６１】
ある事例では、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂが、互いに反対向きに回転するように構成されている。そのような事例は、回転用の異なる軸を有する第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂを含み得る。ある事例では、異なるモータが使用されて、個別の軸のそれぞれを回転させることができる。ある事例では、単一のモータが、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂの両方向けの軸を駆動してよいが、ギヤボックスが、回転の異なる方向をもたらす。
【００６２】
図示されているように、操縦ミラー２０２が、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂに対して、交互に光源１２０からの光線１１４を導く又は「操縦する」ように構成されている。光源１２０（例えば、レーザー）は、光線１１４を操縦ミラー２０２上のポイント「Ａ」に向ける。操縦ミラー２０２は、単一軸のミラースキャナであってよい。例えば、操縦ミラー２０２は、ガルバノミラースキャナ（galvo mirror scanner）又は別の種類のミラースキャナを含んでよい。操縦ミラー２０２は、操縦ミラー２０２の方向に応じて、ポイント「Ｂ」又はポイント「Ｃ」の何れかに光線１１４を向ける。
【００６３】
特に、操縦ミラー２０２は、他方のポリゴンが、光線が「デッドタイム」であり得るファセットの一部分に衝突し得る位置にある間に、一方のポリゴン上のファセットから光線が反射される状態と、その逆の状態とで、ポリゴンミラースキャナ２０４ａ、２０４ｂの間で行ったり来たりするように光線１１４を導くように使用され得る。したがって、操縦ミラー２０２は、光線１１４が、ファセット毎に一方のポリゴンミラースキャナから他方のポリゴンミラースキャナに切り替わるようにする。そのような設定は、光線（例えば、レーザー）が、期間の略１００％まで維持されることを可能にする。
【００６４】
コントローラ１０８は、ファセットの中央の５０％だけが使用されるように、操縦ミラー２０２を異なるポリゴンに切り替えさせることができる。例えば、コントローラ１０８は、操縦ミラー２０２に、ポリゴンがファセットによって定められた角度の約半分を通って回転したときに、光線１１４を異なるポリゴンに切り替えることを実行させることができる。例えば、２つの八角形ポリゴンに対して、操縦ミラー２０２は、ポリゴンによる回転の２２．５度毎にポリゴンの間で光線を交互にすることができる。更に、コントローラ１０８は、操縦ミラー２０２に、ファセットによって定められた角度の約四分の三に等しい角度だけ、光線が縁部２０８に衝突し得るポイントを通過してポリゴンが回転したときに、光線を異なるポリゴンに切り替えることを実行させることができる。逆に、これは、ファセットによって定められた角度の約四分の一に等しい角度だけ、光線が縁部２０８に衝突し得るポイントを通過してポリゴンが回転したときに、略そのポイントにおいて光線を新しいファセットに衝突させ始めることをもたらす。例えば、２つの八角形ポリゴンに対して、操縦ミラー２０２は、光線１１４が縁部に衝突し得るポイントを通過してポリゴンが約３７．７５度のポイントまで回転したときに、光線を切り替えることを実行させることができる。結果として、各光線は、光線１１４が縁部に衝突し得るポイントを通過して、約１１．２５度のポイントから約３７．７５度のポイントの間でファセットが回転しているときに、そのファセットに衝突し得る。操縦ミラー２０２によって光線１１４の位置が変化するタイミングは、エンコーダからの位置データに基づいて、コントローラ１０８によって特定され得る。
【００６５】
光源１２０は、操縦ミラー２０２が、光線をＢからＣに向けるように又はＣからＢに向けるように変更するように位置をシフトする短い期間中に起動解除され得る。しかし、操縦ミラー２０２は速い、例えば圧電駆動ミラーなので、光源は、非常に短い期間だけ起動解除される必要がある。しかし、ある実施態様では、操縦ミラーが位置をシフトしている間に、光源がオンのままであってよい。
【００６６】
操縦ミラー２０２の速度が速いので、光源は、その時間の大部分においてアクティブであってよい。これは、レーザーの使用効率を５０％から１００％の近くまで上げることとなる。部品製作時間は、５０％も低減され得る。スキャンとスキャンの間のデッドタイムが大幅に削減又は排除されたため、前のスキャンからの残留熱エネルギーが、保持され、レーザー速度を上げるために使用できる。
【００６７】
ある実施態様では、２つの分離した光源が、単一軸のミラースキャナ２０２の代わりに使用され得る。光源は、光線が、第１及び第２のポリゴンミラースキャナ２０４ａ、２０４ｂの２つに交互に向けられるように、交互に起動されてよい。
【００６８】
ある実施態様では、操縦ミラー２０２が使用されて、ファセットからファセット若しくはファセット内での何れか、又はそれらの両方で、ポリゴンミラースキャナ２０４ａ、２０４ｂのファセット２０６ａ、２０６ｂの角度方向におけるばらつきを補償することができる。
【００６９】
例えば、図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、角度Ａは、例えば単に製造許容誤差により、ポリゴンミラースキャナ内のポリゴンのファセットからファセットへとばらつき得る。結果として、補償なしに、連続的なファセット２０６ａ、２０６ｂから生じる光線１１４の連続的な経路２０６は、経路２０６の方向に垂直な軸に沿って異なる位置へ変位し得る。しかし、操縦ミラー２０２の方向は、各ファセットが、光線１１４を同じ共通の直線的な経路に沿って投影するように、所与のポリゴンミラースキャナのそれぞれのファセット上の異なる位置の上に光線１１４を投影するために、ファセットからファセットへと調整され得る。特に、（図２Ａの左向き若しくは右向き、又は図２Ｂのページの中へ若しくは外へ）光線１１４がファセットに衝突する位置を調整することによって、ファセットからの反射の角度は調整されてよく、したがって、供給材料上の光線１１４の位置を調整することができる。
【００７０】
例えば、較正手順中に、較正層ファセット上のスキャン経路２０６の位置は、各ファセットに対して測定されてよく、スキャニングミラー２０２は、各ファセットに対してデフォルト位置に設定されている。これらの測定値が使用されて、スキャン経路２０６のずれを補償するような操縦ミラー向けの補正された位置を示すデータを生成することができる。例えば、参照表が各ファセットに対するエントリを有してよく、各エントリは、デフォルト位置に対する操縦ミラー２０２向けのずれ角度βを示している。
【００７１】
動作では、コントローラが、ポリゴンミラーを駆動するエンコーダから信号を受信することができる。例えば、エンコーダは、一回転当たりＮ回のパルスを生成することができ、Ｎは、ファセットの数である。コントローラは、どのファセットが光線を反射しているかを特定するためにパルスを数えることができ、そのファセット向けの参照表からずれ角度が特定されてよく、操縦ミラーは、エントリによって示されているずれ角度に設定されてよい。
【００７２】
別の一実施例として、図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、例えば再び製造許容誤差により、角度Ａがファセットの面にわたり変動するように、少なくとも１つのファセットが方向付けられてよい。結果として、補償なしに、ファセットによるスキャンから生じた光線１１４の経路２０６は、所望の経路に対して（ある角度で）傾いていてよく、又は非直線的であってよい。しかし、操縦ミラー２０２の方向は、所望の方向に沿った直線的な経路を生成するように、光線がファセットにわたりスキャンする際に調整され得る。上述されたように、（図２Ａの左向き若しくは右向き、又は図２Ｂのページの中へ若しくは外へ）光線１１４がファセットに衝突する位置を調整することによって、ファセットからの反射の角度は調整されてよく、したがって、供給材料上の光線１１４の位置を調整することができる。
【００７３】
例えば、較正手順中に、各ファセットに対して、所望の経路からのスキャン経路２０６のずれは、経路に沿った複数の位置に対して測定されてよい（上述の手順に類似し、スキャニングミラー２０２は、各ファセットに対してデフォルト位置に設定され得る）。これらの測定値が使用されて、所望の経路からのスキャン経路２０６のばらつきを補償するための操縦ミラー向けの補正された位置を示すデータを生成することができる。例えば、参照表が各ファセットに対する複数のエントリを有してよく、各エントリは、デフォルト位置に対する操縦ミラー２０２向けのずれ角度βを示している。エントリは、そこでずれ角度が適用されるべきところのポリゴンミラーの回転方向を示すデータがタグ付けされてよい。
【００７４】
動作では、コントローラが、ポリゴンミラーを駆動するエンコーダから信号を受信することができる。コントローラは、エンコーダからの信号からポリゴンミラーの回転速度を特定することができる。回転速度と経過時間に基づいて、ドリフトに反作用するためにエンコーダからの周期信号を使用して、コントローラは、ポリゴンミラーの現在の回転方向を特定することができる。コントローラは、参照表からのどのエントリがその回転方向向けに使用されるべきかを特定することができ、操縦ミラーは、そのエントリによって示されているずれ角度に設定されてよい。これにより、光線が、ポリゴンスキャニングミラーの単一の面にわたりスキャンするときでさえも、操縦ミラーの位置を調整することができる。
【００７５】
図３は、本開示の側面で利用され得る例示的な方法３００のフローチャートである。３０２では、光線が光源を用いて生成される。３０４では、光線が、（第２のポリゴンミラースキャナではなく）第１のポリゴンミラースキャナに向けられる。ある事例では、光線を第１のポリゴンミラースキャナに向けることが、操縦ミラーから光線を反射することを含む。３０６では、光線が、第１のポリゴンミラースキャナを用いて、プラットフォーム上の供給材料の最上層にわたるスキャン経路にわたりスキャンされる。３０８では、光線が、（第１のポリゴンミラースキャナではなく）第２のポリゴンミラースキャナに向けられる。ある事例では、光線を第２のポリゴンミラースキャナに向けることが、操縦ミラーから光線を反射すること、例えば操縦ミラーの方向を変更することを含む。３１０では、光線が、第２のポリゴンミラースキャナを用いて、プラットフォーム上の供給材料の最上層にわたるスキャン経路にわたりスキャンされる。ある事例では、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナが、同じ軸に沿って、同じ速度で、同じ回転方向に回転してよい。ある事例では、第１のポリゴンミラースキャナと第２のポリゴンミラースキャナが、同じ軸に沿って、同じ速度で、反対の回転方向に回転してよい。
【００７６】
コントローラ及びコンピュータデバイスが、本明細書で説明されるこれらの動作並びに他のプロセス及び動作を実施し得る。上述されたように、コントローラ１０８は、装置１００の様々な構成要素に接続された１以上の処理デバイスを含んでよい。コントローラ１０８は、動作を連係させて、装置１００に上述した様々な機能動作又はステップのシーケンスを実行させることができる。
【００７７】
本明細書に記載のシステムのコントローラ１０８及び他のコンピュータ装置のパーツは、デジタル電子回路、若しくはコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェア内に実装されてよい。例えばコントローラは、例えば非一過性マシン可読記憶媒体といった、コンピュータプログラム製品内に記憶されたコンピュータプログラムを実行する、プロセッサを含み得る。こうしたコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション又はコードとしても知られている）は、コンパイル又は翻訳された言語を含むプログラミング言語の任意の形で書くことができ、また独立型プログラムとして、又はモジュール、構成要素、サブルーチン、若しくは計算環境で使用するのに適している他のユニットとして配置することを含め、任意の形で配置することができる。
【００７８】
記載のシステムのコントローラ１０８及び他のコンピュータ装置のパーツは、各層に供給材料が堆積するためのパターンを指定する、例えばコンピュータ援用設計（CAD）互換性のファイルといったデータオブジェクトを保存するための非一過性コンピュータ可読媒体を含み得る。例えば、このデータオブジェクトは、STLフォーマットのファイル、３Ｄ製造フォーマット（３MF）のファイル、又は付加製造ファイルフォーマット（AMF）のファイルであってよい。更に、データオブジェクトは、複数のファイルや、tiff、jpeg、又はビットマップ形式の複数のレイヤーを持つファイルなどの、他の形式にすることができる。例えば、コントローラは、遠隔コンピュータからデータオブジェクトを受信することもある。コントローラ１０８のプロセッサは、例えば、ファームウェア又はソフトウェアによって制御されるため、コンピュータから受信したデータオブジェクトを解読し、各層を特定のパターンに融合する装置１００の構成要素を制御するのに必要な一連の信号を生成し得る。
【００７９】
前述したように、付加製造システム１００は、コントローラ１０８を含む。コントローラ１０８は、光源１２０に、供給材料１１０の層にわたり連続した線が生成される場合に、供給材料１１０の層にわたる光線の時間スキャニングの５０％を超える光線を生成することを実行させるように構成されている。コントローラ１０８は、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａと第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂの間の移行中に、光線１１４をオフにするように構成されている。コントローラ１０８は、コントローラ１０８内にマイクロプロセッサによって実行可能な指示命令を記憶したコンピュータ可読記憶媒体を含む。指示命令は、以下のものを含む。光線１１４は、光線を第１のポリゴンミラースキャナに向ける光源１２０を用いて生成され、光線１１４は、第１のポリゴンミラースキャナ２０４ａを用いて、プラットフォーム１０２上の供給材料１１０の最上層にわたるスキャン経路２０６にわたりスキャンされる。光線１１４は、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂに向けられ、光線１１４は、第２のポリゴンミラースキャナ２０４ｂを用いて、プラットフォーム１０２上の供給材料１１０の最上層にわたるスキャン経路２０６にわたりスキャンされる。
【００８０】
金属及びセラミックの付加製造の処理条件は、プラスチックの場合の処理条件とは大幅に異なる。例えば、金属とセラミックは概して、著しく高い処理温度を必要とする。プラスチック用の３Ｄ印刷の技法は、金属又はセラミックの処理には適用できない可能性があり、装置も均等ではない可能性がある。しかしながら、本明細書に記載の幾つかの技法は、ポリマー粉末、例えば、ナイロン、ABS、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、ポリエーテルケトンケトン（PEKK）、及びポリスチレンなどに適用可能であろう。
【００８１】
本開示は、特定の実施態様の詳細を多数包含しているが、特許請求の範囲に対する限定として解釈されるべきでなく、むしろ特定の実施態様に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別々の実施態様に関連して本開示に記載された特定の特徴を、単一の実施態様において組み合わせて実施することも可能である。反対に、単一の実施態様に関連して記載される様々な特徴を、複数の実施態様に別々に、又は任意の適切な組み合わせの一部において実施することもできる。更に、特徴は特定の組み合わせにおいて作用するものとして上記され、またそのように特許請求さえされ得るが、ある場合には特許請求された組み合わせの中の１以上の特徴をその組み合わせから除外することもでき、特許請求された組み合わせが、組み合わせの一部または組み合わせの一部の変形を対象とする場合もある。
【００８２】
同様に、図面には操作が特定の順番で示されているが、所望の結果を得るために、上記操作を示された特定の順番に、もしくは起こる順番に実行する必要がある、または記載された操作をすべて実行する必要があると、理解されるべきではない。更に、上記の実施態様で様々なシステム構成要素が分離されていることで、全ての実施態様でこうした分離が必要であると理解されるべきではない。また、記載のプログラム構成要素及びシステムが、一般に単一のソフトウェア製品に統合でき、又は複数の製品にパッケージ化し得ることは、理解されるべきである。
【００８３】
本発明の特定の実施態様を説明してきた。他の実施態様が、下記の特許請求の範囲内にある。
任意選択的に、付加製造システム１００の幾つかの部品、例えばビルドプラットフォーム１０２や供給材料供給システムは、ハウジングによって取り囲まれてよい。ハウジングは、例えば、約１Torr以下の圧力などにおいて、減圧環境がハウジング内のチャンバ内で維持できるようにすることができる。代替的には、チャンバの内部は、例えば、粒子を除去するためにフィルタリングされたガスなどの実質的に純粋なガスとすることができ、又はチャンバを大気に通気することができる。純粋なガスは、アルゴン、窒素、キセノン、及び混合された不活性ガスなどの、不活性ガスを構成することができる。
本開示の側面は、マーキング及び３Ｄスキャニングなどの他のポリゴンレーザー用途に適用可能である。
別の可能な構成では、単一方向パターンの代わりに往復スキャニングパターンを実現するために、第２のポリゴンが逆回転されてよい。
【００８４】
ある場合では、特許請求の範囲に列挙される作用を異なる順序で実行しても、所望の結果を未だ実現することができる。更に、添付の図面で示されているプロセスは、所望の結果を得るために、必ずしも、図示した特定の順序、又は連続した順序であることを必要としない。
【図１Ａ】
2021504565.tif 000003
【図１Ｂ】
2021504565.tif 000004
【図２Ａ】
2021504565.tif 000005
【図２Ｂ】
2021504565.tif 000006
【図２Ｃ】
2021504565.tif 000007
【図３】
2021504565.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月23日(2020.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
光線を第１のポリゴンミラースキャナに向けることは、単一軸の操縦ミラーから光線を反射することを含んでよい。光線を第２のポリゴンミラースキャナに向けることは、単一軸の操縦ミラーから光線を反射することを含んでよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
ある実施態様では、２つの分離した光源が、単一軸の操縦ミラー２０２の代わりに使用され得る。光源は、光線が、第１及び第２のポリゴンミラースキャナ２０４ａ、２０４ｂの２つに交互に向けられるように、交互に起動されてよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
例えば、図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、角度Ａは、例えば単に製造許容誤差により、ポリゴンミラースキャナ内のポリゴンのファセットからファセットへとばらつき得る。結果として、補償なしに、連続的なファセット２０６ａ、２０６ｂから生じる光線１１４の連続的な経路２０６は、経路２０６の方向に垂直な軸に沿って異なる位置へ変位し得る。しかし、操縦ミラー２０２の方向は、各ファセットが、光線１１４を同じ共通の直線的な経路に沿って投影するように、所与のポリゴンミラースキャナのそれぞれのファセット上の異なる位置の上に光線１１４を投影するために、ファセットからファセットへと調整され得る。特に、（図２Ｂの左向き若しくは右向き、又は図２Ａのページの中へ若しくは外へ）光線１１４がファセットに衝突する位置を調整することによって、ファセットからの反射の角度は調整されてよく、したがって、供給材料上の光線１１４の位置を調整することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
例えば、較正手順中に、較正層ファセット上のスキャン経路２０６の位置は、各ファセットに対して測定されてよく、操縦ミラー２０２は、各ファセットに対してデフォルト位置に設定されている。これらの測定値が使用されて、スキャン経路２０６のずれを補償するような操縦ミラー向けの補正された位置を示すデータを生成することができる。例えば、参照表が各ファセットに対するエントリを有してよく、各エントリは、デフォルト位置に対する操縦ミラー２０２向けのずれ角度βを示している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
別の一実施例として、図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、例えば再び製造許容誤差により、角度Ａがファセットの面にわたり変動するように、少なくとも１つのファセットが方向付けられてよい。結果として、補償なしに、ファセットによるスキャンから生じた光線１１４の経路２０６は、所望の経路に対して（ある角度で）傾いていてよく、又は非直線的であってよい。しかし、操縦ミラー２０２の方向は、所望の方向に沿った直線的な経路を生成するように、光線がファセットにわたりスキャンする際に調整され得る。上述されたように、（図２Ｂの左向き若しくは右向き、又は図２Ａのページの中へ若しくは外へ）光線１１４がファセットに衝突する位置を調整することによって、ファセットからの反射の角度は調整されてよく、したがって、供給材料上の光線１１４の位置を調整することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
例えば、較正手順中に、各ファセットに対して、所望の経路からのスキャン経路２０６のずれは、経路に沿った複数の位置に対して測定されてよい（上述の手順に類似し、操縦ミラー２０２は、各ファセットに対してデフォルト位置に設定され得る）。これらの測定値が使用されて、所望の経路からのスキャン経路２０６のばらつきを補償するための操縦ミラー向けの補正された位置を示すデータを生成することができる。例えば、参照表が各ファセットに対する複数のエントリを有してよく、各エントリは、デフォルト位置に対する操縦ミラー２０２向けのずれ角度βを示している。エントリは、そこでずれ角度が適用されるべきところのポリゴンミラーの回転方向を示すデータがタグ付けされてよい。
【国際調査報告】
2021504565.tif 000009
2021504565.tif 000010