(57)【要約】【課題】大量の局所熱を除去することができ、同時に蒸気の環境への放出を防止することもできる、安価な換気及び冷却システムにより、選択堆積模型作成装置をオフィス環境で使用可能にする。【解決手段】硬化性材料を定量吐出する選択堆積模型作成装置のための換気及び冷却システムは装置内の空中漂遊汚染物を捕獲し、装置をオフィス環境での使用に適する装置にする。圧力降下が装置内に確立されて、装置に入る空気の全てが空中漂遊汚染物を捕獲するフィルタを通過してから装置から排出されることを保証する。換気及び冷却システムが適切に機能していることを保証するためにセンサが設けられ、適切に機能していなければ、装置は停止させられるか、またはシステムが適切に機能していないことを示す信号がオペレータに提供される。【選択図】図４
2004132687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化性構築材料を定量吐出する選択堆積模型作成装置における空中漂遊汚染物を捕獲するための換気及び冷却システムにおいて、前記換気及び冷却システムが、
前記選択堆積模型作成装置を取り囲む外装筐体であって、少なくとも１つの吸気ダクト及び少なくとも１つの排気ダクトを有する外装筐体、
前記装置に入る第１の空気流をつくる、前記外装筐体の前記吸気取入ダクトに通じる少なくとも１基の通風機、
前記装置を出る第２の空気流をつくる、前記排気ダクトに通じる少なくとも１基の通風機、及び
前記硬化性構築材料の蒸気を含む空中漂遊汚染物を前記第２の空気流から捕獲するために前記第２の空気流を受けるための、前記排気ダクトに通じるフィルタを備え、
前記第２の空気流は前記第１の空気流の流量より大きな流量を有することを特徴とする換気及び冷却システム。
【請求項２】
前記外装筐体が、第３の空気流を前記装置に引き込む、封止されていない隙間を有し、前記第３の空気流の流量と前記第１の空気流の前記流量との和が、前記第１の空気流、前記第２の空気流及び前記第３の空気流の間に定常状態条件が確立されているときには、実質的に前記第２の空気流の前記流量に等しいことを特徴とする請求項１に記載の換気及び冷却システム。
【請求項３】
前記定常状態条件が確立されているときには、前記外装筐体の内部の圧力が大気圧より低いことを特徴とする請求項２に記載の換気及び冷却システム。
【請求項４】
前記定常状態条件が確立されているときには、前記外装筐体の内部の圧力が大気圧より約０．０５インチ水柱（約０．１３ｈＰａ）低い圧力から約１．０インチ水柱（約２．５ｈＰａ）低い圧力の間にあることを特徴とする請求項３に記載の換気及び冷却システム。
【請求項５】
前記選択堆積模型作成装置に通じており、前記定常状態条件が確立されると前記外装筐体の内部の圧力と大気圧との間の圧力差を測定するように構成されている圧力センサをさらに備え、
前記換気及び冷却システムが適切に機能していないことを前記測定された圧力差が示したときに、前記圧力センサが前記選択堆積模型作成装置を停止させることを特徴とする請求項３に記載の換気及び冷却システム。
【請求項６】
大気圧より約０．０５インチ水柱小さい圧力差が前記圧力センサにより測定されたときには、前記換気及び冷却システムが適切に機能していないことを特徴とする請求項５に記載の換気及び冷却システム。
【請求項７】
前記選択堆積模型作成装置に通じており、前記定常状態条件が確立されると、前記外装筐体の内部の圧力と大気圧との間の圧力差を測定するように構成されている圧力センサをさらに備え、
前記換気及び冷却システムが適切に機能していないことを前記測定された圧力差が示したときに、前記換気及び冷却システムが適切に機能していないことを前記圧力センサが前記選択堆積模型作成装置に通知することを特徴とする請求項３に記載の換気及び冷却システム。
【請求項８】
大気圧より約０．０５インチ水柱小さい圧力差が前記圧力センサにより測定されたときには、前記換気及び冷却システムが適切に機能していないことを特徴とする請求項７に記載の換気及び冷却システム。
【請求項９】
前記選択堆積模型作成装置に通じており、前記定常状態条件が確立されると、前記第２の空気流が前記フィルタに入る前に前記第２の空気流と大気圧との間の圧力差を測定するように構成されている圧力センサをさらに備え、
前記フィルタの交換が必要であることを示す最小許容圧力差よりも、前記圧力センサにより測定された圧力差が小さいときには、前記圧力センサが前記選択堆積模型作成装置を停止させることを特徴とする請求項３に記載の換気及び冷却システム。
【請求項１０】
前記選択堆積模型作成装置に通じており、前記定常状態条件が確立されると、前記第２の空気流が前記フィルタに入る前に、前記第２の空気流と大気圧との間の圧力差を測定するように構成されている圧力センサをさらに備え、
前記フィルタの交換が必要であることを示す最小許容圧力差よりも、前記圧力センサにより測定された圧力差が小さいときには、前記フィルタの交換が必要であることを前記圧力センサが前記選択堆積模型作成装置に通知することを特徴とする請求項３に記載の換気及び冷却システム。
【請求項１１】
前記フィルタが活性炭フィルタであることを特徴とする請求項１に記載の換気及び冷却システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の換気及び冷却システムにおいて、５つの吸気ダクトを有し、前記５つの吸気ダクトのそれぞれが通風機に通じ、前記装置に入る前記第１の空気流が前記５つの吸気ダクトの全てに入る空気からなることを特徴とする換気及び冷却システム。
【請求項１３】
３次元物体を形成するために硬化性構築材料を定量吐出する選択堆積模型作成装置における換気及び空中漂遊汚染物の捕獲のための方法において、
前記選択堆積模型作成装置を取り囲む外装筐体であって、少なくとも１つの吸気れダクト及び少なくとも１つの排気ダクトを有する外装筐体を提供する工程、
前記吸気ダクトを通過して前記装置に入る第１の空気流を確立する工程、
前記排気ダクトを通過して前記装置を出る第２の空気流を確立する工程、及び
フィルタが前記第２の空気流から空中漂遊汚染物を捕獲するものであり、空中漂遊汚染物が前記硬化性構築材料の蒸気を含むものであるときに、前記第２の空気流が前記装置を出る前に前記第２の空気流にフィルタを通過させる工程、
を含み、
前記第２の空気流が前記第１の空気流の流量より大きな流量を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記外装筐体の封止されていない隙間を通過して前記装置に引き込まれ、流量を有する第３の空気流を確立する工程、及び
前記第３の空気流の前記流量と前記第１の空気流の前記流量との和が実質的に前記第２の空気流の前記流量に等しい、定常状態条件を確立する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
大気圧より低い圧力を前記外装筐体の内部に確立する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記外装筐体の内部の前記圧力と大気圧との間の圧力差を測定する工程、及び
換気及び冷却システムが適切に機能していないことを示す約０．０５インチ水柱より前記測定された圧力差が小さいときには、前記装置を停止させる工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記外装筐体の内部の前記圧力と大気圧との間の圧力差を測定する工程、及び
換気及び冷却システムが適切に機能していないことを示す約０．０５インチ水柱より前記測定された圧力差が小さいときには、前記装置に通知する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記定常状態条件が確立されると、前記第２の空気流が前記フィルタに入る前に前記第２の空気流と大気圧との間の圧力差を測定する工程、及び
前記フィルタの交換が必要であることを示す最小許容圧力差より前記測定された圧力差が小さいときには、前記装置を停止させる工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記定常状態条件が確立されると、前記第２の空気流が前記フィルタに入る前に前記第２の空気流と大気圧との間の圧力差を測定する工程、及び
前記フィルタの交換が必要であることを示す最小許容圧力差より前記測定された圧力差が小さいときには、前記装置に通知する工程、
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には固体堆積模型作成に関し、特に、硬化性材料による固体堆積模型作成をオフィス環境で実行可能にするための換気及び冷却を提供するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、模型、原型及び限定生産用部品の高速作成のためのいくつかの新技術が開発されてきた。これらの新技術は全体として固体自由形作製（Ｓｏｌｉｄ　Ｆｒｅｅｆｏｒｍ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）法と呼ばれ、本明細書では“ＳＦＦ”と称される。ＳＦＦ法のいくつかには、ステレオリソグラフィ、選択堆積模型作成（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）、積層物体製造（Ｌａｍｉｎａｔｅｄ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、選択段階領域堆積（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｐｈａｓｅ　Ａｒｅａ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、多段階噴流固化（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｈａｓｅ　Ｊｅｔ　Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、弾道粒子製造（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ　Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）、融着堆積模型作成（Ｆｕｓｅｄ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）、粒子堆積（Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザ焼結等がある。ＳＦＦ法では一般に、複雑な部品が、一般には本質的に減法的である従来の作製法とは逆に、加法的態様で模型作成材料からつくられる。
【０００３】
ほとんどのＳＦＦ法においては、構築材料層を次々に固化または硬化させることにより、一層毎の態様で構造体が形成される。例えば、ステレオリソグラフィでは、一般には紫外光帯の密に集束されたエネルギービームで液体感光性高分子樹脂層の面内を走査し、樹脂を選択的に硬化させて構造体を形成する。本明細書で“ＳＤＭ”と称される選択堆積模型作成では、構築材料が一般には、３次元物体を層状に構築するために、構築台または先に固化した材料層に接して固化させるため、離散的な液滴として吹き付けられるかまたは滴下されるか、あるいはノズルを通して押し出される。ＳＤＭについてこの業界で用いられるその他の類義名は、固体物体像形成（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｉｍａｇｉｎｇ）、固体物体模型作成（Ｓｏｌｉｄ　Ｏｂｊｅｃｔ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）、融着堆積模型作成、選択段階領域堆積、多段階噴流固化、３次元印刷、熱ステレオリソグラフィ、弾道粒子製造等である。弾道粒子製造は、例えば、特許文献１（マスターズ（Ｍａｓｔｅｒｓ））に開示されている。融着堆積模型作成は、例えば、特許文献２（クランプ（Ｃｒｕｍｐ））に開示されている。３次元印刷は、例えば、特許文献３（サッチス（Ｓａｃｈｓ）等）に開示されている。押出機またはプリントヘッドのような噴射システムにより送出される、低融点の熱可塑性材料が、ＳＤＭにおける固体モデル作成材料として用いられることが多い。熱可塑性材料を押し出すタイプのＳＤＭプロセスの１つが、例えば、特許文献４（バッチェルダー（Ｂａｔｃｈｅｌｄｅｒ）等）に開示されている。インクジェットプリントヘッドを利用するタイプのＳＤＭプロセスの１つが、例えば、特許文献５（メンヘネット（Ｍｅｎｈｅｎｎｅｔｔ）等）に開示されている。
【０００４】
最近、ＳＤＭにおける硬化性材料の利用への関心が高まってきている。ＳＤＭに光硬化性構築材料を使用することを最初に示唆したものの１つは、ＳＤＭシステムにおけるＵＶ（紫外線）硬化性構築材料の選択的定量吐出が提案されている、特許文献６（ヘリスキー（Ｈｅｌｉｎｓｋｉ））に記載されている。ＳＤＭシステムに使用するために最も早く提案されたいくつかのＵＶ硬化性材料の配合が特許文献７の付録Ａに見られ、そこでは３つの反応性材料組成が提供されている。様々な選択堆積模型作成システムにおける硬化性材料の使用のより最近の教示が、特許文献８（ゴーサイト（Ｇｏｔｈａｉｔ））、特許文献９及び特許文献１０（レイデン（Ｌｅｙｄｅｎ）等）、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、及び特許文献１４に提供されている。
【０００５】
これらの硬化性材料は一般に、紫外光（ＵＶ）で露光されると、架橋して固化し始める光重合開始剤及び感光性ポリマーを含有する。架橋及び固化がおこるとかなりの量の発熱が生じ、この熱は物体を構築しながらシステムから取り除かなければならない。さらに、これらの材料は、皮膚に長時間接触すると感作を生じさせることがあり、また、それらの蒸気は不快な臭気を発することがあるから、そのような材料を用いた作業には注意を払わなければならない。したがって、これらの材料が液体形態にある場合は人体との接触を最小限に抑えること、及びこれらの材料が蒸気形態にある場合はオフィス環境における飛散を防止することが重要である。
【０００６】
硬化性材料を選択的に定量吐出するＳＤＭシステムでは、硬化プロセスを開始するために光硬化工程を要する。しかし、光硬化露光システム自体が、フラッシュシステムであるか連続投光システムであるかに関わらず、かなりの量の熱を発生する。これらのランプで発生する高レベルの熱により、ＳＤＭに重大な問題が生じる。例えば、これらのランプで発生する熱により、ＳＤＭ定量吐出器内または材料配給システム内での材料の硬化が熱的に開始して、ＳＤＭ装置を稼働不能にすることがあり得る。ＳＤＭ装置においては、この熱を除去可能であることがシステムの許容し得る稼働にとって不可欠である。
【０００７】
熱可塑性ワックスを物体構築に用いていた第１世代のＳＤＭ機の利点の１つは、ＳＤＭ機をオフィス環境で使用できることであった。これは、ワックスが本質的に環境に優しく、人体との接触を防止する必要がないことによる。さらに、これらの材料をＳＤＭで定量吐出するときの電力消費及び熱発生は、複写機のようなその他のオフィス機器と比較してそれほど大きくはない。しかし、硬化性材料を利用するＳＤＭ装置をオフィス環境で使用できるようにすることは軽微な作業ではない。２０Ａ／１１５Ｖ配電のような、オフィスで見られる通常の電力所要を満たすように、電力消費を最小に保たなければならない。標準的なオフィス空調システムが快適なオフィス環境を維持できるように、熱発生は十分低く抑えられなければならず、ＳＤＭ装置の冷却システムは発生熱をシステムから取り除くに足るものでなければならない。また、換気システムも、蒸気を装置内にトラップし、おそらくは臭気のある蒸気のオフィス環境への放出を防止できなければならない。
【０００８】
すなわち、大量の局所熱を除去することができ、同時に蒸気の環境への放出を防止することもできる、ＳＤＭ装置で使用するための安価な換気及び冷却システムの開発が必要とされている。従来技術の上記及びその他の困難は本発明により克服された。
【文献１】
米国特許第５２１６６１６号明細書
【文献２】
米国特許第５３４０４３３号明細書
【文献３】
米国特許第５２０４０５５号明細書
【文献４】
米国特許第５８６６０５８号明細書
【文献５】
米国特許第５５５５１７６号明細書
【文献６】
米国特許第５１３６５１５号明細書
【文献７】
国際公開第９７／１１８３７号パンフレット
【文献８】
米国特許第６２５９９６２号明細書
【文献９】
米国特許第６１３３３５５号明細書
【文献１０】
米国特許第５８５５８３６号明細書
【文献１１】
米国特許出願公開第２００２／００１６３８６Ａ１号明細書
【文献１２】
国際公開第０１／２６０２３号パンフレット
【文献１３】
国際公開第００／１１０９２号パンフレット
【文献１４】
国際公開第０１／６８３７５号パンフレット
【文献１５】
米国特許出願第０９／９７１，３３７号明細書
【文献１６】
米国特許出願第０９／９７１，２４７号明細書
【文献１７】
米国特許出願第０９／９７０，９５６号明細書
【文献１８】
米国特許出願第１０／１４０，４２６号明細書
【文献１９】
米国特許出願第１０／１５７，５７５号明細書
【文献２０】
米国特許出願第１０／００１，７２７号明細書
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
大量の局所熱を除去することができ、同時に蒸気の環境への放出を防止することもできる、安価な換気及び冷却システムにより、選択堆積模型作成装置をオフィス環境で使用可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は広汎な範囲にわたる恩恵を与える。本明細書の以下の説明は数多くのそのような用途を代表するものであるが、それが全てではない。理解されるように、本明細書に教示される基本的な方法及び装置は、多くの用途に容易に適合させることができる。本明細書及び本明細書に添付される特許請求の範囲は、開示される特定の実施例を参照する必要により課される言語上の制限があるように思われるかもしれないが、開示される本発明の範囲及び精神に一致する広さに調和すべきであると目される。
【００１１】
本発明の一態様は、空中漂遊汚染物質を装置内に捕獲する、ＳＤＭ装置のための換気及び冷却システムを提供することである。
【００１２】
本発明の別の態様は、大気圧より小さい圧力差または圧力降下を装置内に確立する、ＳＤＭ装置のための換気及び冷却システムを提供することである。
【００１３】
本発明の特徴は、本発明の換気及び冷却システムを利用するＳＤＭ装置を通過する全ての空気が、実質的に全ての空中漂遊汚染物を捕獲するフィルタを通過することである。
【００１４】
本発明の別の特徴は、換気及び冷却システムが適切に機能していないときに、圧力センサがＳＤＭ装置を停止させ得るか、または担当者に信号で知らせ得ることである。
【００１５】
本発明のまた別の特徴は、換気及び冷却システムのフィルタの交換が必要であるときに、圧力センサがＳＤＭ装置を停止させ得るか、または担当者に信号で知らせ得ることである。
【００１６】
本発明の利点は、硬化性構築材料を利用するＳＤＭ装置をオフィス環境で稼働させ得ることである。
【００１７】
上記及びその他の態様、特徴及び利点は、本発明の方法及び装置で達成され／得られる。本発明の換気及び冷却方法は、少なくとも１本の吸気ダクト及び少なくとも１本の排気ダクトを有する選択堆積模型作成装置を取り囲む外装筐体を提供する工程；吸気ダクトを通過して装置に入る第１の空気流を確立する工程；排気ダクトを通過して装置から出る第２の空気流を確立する工程；及び第２の空気流が装置を出る前に第２の空気流にフィルタを通過させる工程を含む。フィルタは硬化性構築材料の蒸気を含む第２の空気流から空中漂遊汚染物を捕獲する。第２の空気流は第１の空気流の流量より大きい流量を有し、外装筐体の封止されていない隙間を通して装置に引き込まれる第３の空気流を確立する。第３の空気流の流量の第１の空気流の流量との和が第２の空気流の流量に実質的に等しい、定常状態条件が確立される。定常状態条件が確立されているときには、外装筐体の内部の圧力が大気圧より小さい。これにより、ＳＤＭ装置に入る空気の全てが、装置から排出される前に、フィルタを通過することが保証される。
【００１８】
選択堆積模型作成装置のための本発明の換気及び冷却システムは、少なくとも１本の吸気ダクト及び少なくとも１本の排気ダクトを有する装置を取り囲む外装筐体；装置に入る第１の空気流をつくる、吸気ダクトに通じる少なくとも１基の通風機；装置を出る第２の空気流をつくる、排気ダクトに通じる少なくとも１基の通風機；及び、第２の空気流から空中漂遊汚染物を捕獲するために第２の空気を受けるための、排気ダクトに通じるフィルタを備える。第２の空気流は第１の空気流の流量より大きい流量を有し、外装筐体の封止されていない隙間を通過して装置に入る第３の空気流を確立する。外装筐体の内部の圧力は大気圧より小さく、この圧力差を監視して、装置を停止させるか、または換気及び冷却システムが適切に機能していないことを担当者に信号で知らせるための、圧力センサを備えることができる。
【００１９】
本発明の選択堆積模型作成装置は、装置に取り付けられた、構築環境内に３次元物体を支持するための支持手段；装置に取り付けられ、支持手段と連携する、３次元物体の各層を形成するためにコンピュータデータにしたがって構築環境内で硬化性材料を定量吐出するための定量吐出手段；装置に取り付けられた、定量吐出された材料を硬化させるためのフラッシュ露光手段；フラッシュ露光手段と連携する、フラッシュ露光手段の定常状態冷却を提供するためのフラッシュ冷却システム；及び装置内の空中漂遊汚染物を捕獲するための換気及び冷却システムを備える。換気及び冷却システムは、少なくとも１本の吸気ダクト及び少なくとも１本の排気ダクトを有する選択堆積モデル作成装置を取り囲む外装筐体；装置に入る第１の空気流をつくる、外装筐体の吸気ダクトに通じる少なくとも１基の通風機；装置を出る第２の空気流をつくる、排気ダクトに通じる少なくとも１基の通風機；及び、第２の空気流から空中漂遊汚染物を捕獲するために第２の空気流を受けるための、排気ダクトに通じるフィルタを備える。本換気及び冷却システムにより、ＳＤＭ装置はオフィス環境での稼働に適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の態様、特徴及び利点は、以下の本発明の詳細な開示を考察すれば、特に考察が添付図面とともになされれば、明らかになるであろう。
【００２１】
理解を容易にするために、各図共通の同様要素を示すため、可能であれば、同じ参照数字が用いられている。
【００２２】
本発明の換気及び冷却法は全てのＳＦＦ法に適用可能であるが、紫外光硬化性相変化材料を定量吐出するインクジェットプリントヘッドを利用するＳＤＭ装置に関して、本発明を説明する。しかし、本発明の換気及び冷却法は、空中漂遊汚染物を発生するいかなるＳＦＦ装置もオフィス環境での使用を許容可能にするために、そのような装置と組合わせて使用可能とできる。
【００２３】
本明細書で用いられる構築材料の“流動可能状態”という術語は、材料を定量吐出するときにインクジェットプリントヘッドで誘起される剪断応力のような、定量吐出器により誘起される剪断応力に材料が抗し得ずに、材料の移動あるいは流動が生じる状態である。構築材料の流動可能状態は液態であることが好ましいが、構築材料の流動可能状態はチキソトロピー様特性を示すこともできる。本明細書で用いられる“固化する”及び“固化可能”という術語は、材料が流動可能状態から非流動可能状態に遷移する、材料の相変化性を指す。構築材料の“非流動可能状態”は、材料が、材料自体の形状を保持するように、材料自体の重量の下で十分に自支性である状態である。固態、ゲル態またはペースト態で存在する構築材料は、本明細書の目的のための構築材料の非流動可能状態の例である。さらに、“硬化する”または“硬化可能”という術語はいかなる重合反応も指す。重合反応は、化学線または熱への制御された暴露により起発されることが好ましい。重合反応は、紫外波長帯の化学線への暴露により開始される、モノマー及びオリゴマーの架橋を含むことが最も好ましい。さらに、“硬化状態”という術語は、重合反応が実質的に完了している、材料または材料の一部分を指す。一般に、材料は硬化前には流動可能状態と非流動可能状態との間を容易に遷移できるが、硬化してしまうと、材料は遷移して流動可能状態に戻ることはできず、装置により定量吐出され得ないことは当然である。さらに、“空中漂遊汚染物”という術語は、硬化性相変化構築材料及び相変化支持材料の両者の、空気中に浮遊するいかなる粒子状物質も、いかなる空中漂遊蒸気も含む。さらに、“通風機”という術語は、軸流ファン、遠心ファン、混合流ファン、クロスフローファン及びこれらの組合せなど、空気流を確立できるいかなる装置も指す。本明細書の目的のために、望ましければ、容積式ポンプを通風機として用いることもできる。
【００２４】
本発明の換気及び冷却システムを組み込んでいるＳＤＭ装置は、米国オレゴン州ウィルソンビル（Ｗｉｌｓｏｎｖｉｌｌｅ）のゼロックス・コーポレーション（Ｘｅｒｏｘ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）社から入手できるＺ８５０圧電型インクジェットプリントヘッドから硬化性相変化材料を定量吐出するが、望ましければ、他の定量吐出器を用いることもできよう。Ｚ８５０プリントヘッドから定量吐出される材料は、約８０℃の定量吐出温度において約１３から約１４センチポアズの間の粘度を有することが望ましい。本システムの定量吐出方法は、本発明の譲受人に譲渡された、特許文献１５にさらに詳細に説明されている。
【００２５】
３次元物体を形成するためにＺ８５０プリントヘッドにより定量吐出される、数多くの光硬化性相変化配合物が開発された。例示的な構築材料の配合は、６．５重量％のアクリル酸ウレタン（ＣＮ９８０），６．０重量％のアクリル酸エポキシ（Ｅ３２００），１８．７重量％のアクリル酸ウレタン（ＣＮ２９０１），４１．０５重量％のジメタクリル酸トリエチレングリコール（ＳＲ２０５），１２．０重量％のモノメタクリル酸ポリプロピレングリコール（ＳＲ６０４），１０．０重量％のウレタンワックス（ＡＤＳ０３８），２．０重量％のウレタンワックス（ＡＤＳ０４３）及び３．７５％の光重合開始剤（Ｉ−１８４）からなる。上記の成分の内、ＣＮ９８０，ＣＮ２９０１，ＳＲ２０５及びＳＲ６０４は米国ペンシルバニア州エクストン（Ｅｘｔｏｎ）のサートマー社（Ｓａｒｔｏｍｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｙ，　Ｉｎｃ．）から入手できる。成分ＡＤＳ０３８及びＡＤＳ０４３はカナダ国ケベック（Ｑｕｅｂｅｃ）のアメリカン・ダイ・ソース社（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｄｙｅ　Ｓｏｕｒｃｅ，　Ｉｎｃ．）から入手できる。成分Ｅ３２００は米国ジョージア州アトランタ（Ａｔｌａｎｔａ）のユー・シー・ビー・ケミカル社（ＵＣＢ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ，　Ｉｎｃ．）から入手でき、成分Ｉ−１８４は米国ニューヨーク州ニューヨーク（Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ）のチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社（Ｃｈｉｂａ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から入手できる。
【００２６】
例示的な非硬化性相変化支持材料配合物は、７０重量％の、米国ニュージャージー州アービントン（Ｉｒｖｉｎｇｔｏｎ）のルーガー・ケミカル社（Ｒｕｇｅｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，　Ｉｎｃ．）から入手できるオクタデカノール及び、３０重量％の、米国イリノイ州シカゴ（Ｃｈｉｃａｇｏ）の米国アラカワ・ケミカル社（Ａｒａｋａｗａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　（ＵＳＡ）　Ｉｎｃ．）から入手できる、ＫＥ１００という名称で販売されている、粘着付与剤を含む。構築材料及び支持材料に関するさらなる詳細は、本発明の譲受人に譲渡された、特許文献１６に記載されている。
【００２７】
特に図１を参照すれば、全体として参照数字３６で示されるフラッシュ露光システムを組み込んでいるＳＤＭ装置が全体として参照数字１０で示されている。本ＳＤＭシステムでは、フラッシュ露光システム３６が、フラッシュ冷却システム並びに（図１には示されていない）本発明の換気及び冷却システムにより取り除かれるかなりの量の局所熱を発生する。全体として参照数字１２で示される構築環境において支持構造体４６上に３次元物体４４を構築しているＳＤＭ装置１０が示される。物体４４及び支持構造体４６は、通常のいずれかの作動手段１６により垂直方向に精確に位置決めすることができる構築台１４上に一層ずつの態様で構築される。構築台１４の直上には、定量吐出器２４を運んでいる材料定量吐出トロリー２０が載るレールシステム１８が、構築台１４に平行に走る。定量吐出器２４は、構築材料及び支持材料を定量吐出するＺ８５０圧電型インクジェットプリントヘッドであることが好ましい。しかし、望ましければ、音響型または静電型のようなその他のタイプのインクジェットプリントヘッドを用いることもできよう。あるいは、望ましければ、インクジェットプリントヘッドの代わりに高温噴射ノズルを用いることもできよう。
【００２８】
定量吐出器２４を運ぶトロリーには、遠隔貯槽４９から硬化性相変化構築材料２２が給送される。遠隔貯槽には、硬化性相変化構築材料を流動可能状態にし、その状態に維持するための、ヒータ２５が設けられている。同様に、定量吐出器２４を運ぶトロリーには、遠隔貯槽５０から非硬化性相変化支持材料４８も流動可能状態で給送される。これらの材料を定量吐出するため、まず材料を加熱して流動可能状態にし、プリントヘッドまでの経路に沿って材料を流動可能状態に維持するための加熱手段が設けられている。加熱手段は、貯槽４９及び５０の両者のヒータ２５並びに貯槽を定量吐出器２４に連結している導管（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ）５２の付加ヒータ（図示せず）を含む。図１には１つしか示されていないが、構築材料及び支持材料のいずれをも定量吐出するため、定量吐出器２４には複数の放出オリフィス２７が配されている。
【００２９】
定量吐出器２４は、電動機のような通常の駆動手段２６により水平行路に沿ってレールシステム１８上を双方向に駆動される。一般に、定量吐出器２４を支持するトロリーは、１つの完全な材料層を放出オリフィス２７から定量吐出するため何回も行き来する。図１には、トロリーが左から右へ動き出した直後の、定量吐出された構築材料から成る層２８の一部分が示されている。定量吐出された飛行中の液滴３０が示され、放出オリフィスと構築材料の層２８との間隔は図示を容易にするため大きく誇張されている。層２８は、３次元物体を形成し、支持するため、必要に応じて、全てを構築材料とするか、全てを支持材料とするか、または構築材料と支持材料の複合体とすることができる。
【００３０】
定量吐出中に確立される初期層厚は最終層厚より大きく、層を平滑化し、層を規格化して、最終層厚を確立するため、平坦化装置３２で層表面がならされる。平坦化装置３２は、構築プロセス中に生じる、液滴体積変動、熱歪等の蓄積効果を取り除くために、必要に応じて層を規格化するために用いられる。平坦化装置３２は、望ましければ、材料定量吐出トロリー２０に搭載することができ、あるいは、図示されるようにレールシステム１８上に独立に搭載することができる。
【００３１】
（図１には示されていない）廃液収集システムが、平坦化中に生じた余分な材料を収集するために用いられる。廃液収集システムは、望ましければ、廃液槽または廃液カートリッジに材料を送出する導管を備えることができる。硬化性相変化材料に好ましい廃液システムが、本発明の譲受人に譲渡された特許文献１７に開示されている。このシステムは図２とともにさらに論じられる。
【００３２】
図１に戻って参照すれば、形成されるべき物体の３次元座標データを含む固体模型作成ＣＡＤデータが、外部コンピュータ３４で生成されるか、コンピュータ３４に与えられる。一般に、コンピュータ３４は、物体データを面表示データ、最も普通にはＳＴＬ（ステレオリソグラフィ）ファイルフォーマットに変換し、物体の支持領域データも確立する。使用者が物体の構築を望むときには、プリントクライアントソフトウエアにより、ＳＴＬファイルが処理される外部コンピュータでプリントコマンドが実行され、ＳＤＭ装置１０のコンピュータコントローラ４０にプリントジョブとして送られる。コンピュータコントローラ４０に送られる処理済データは、磁気ディスク／テープ、超小型電子メモリ、ネットワーク接続等によるような、通常のデータ転送可能な所望のどのような媒体によっても送ることができる。コンピュータコントローラはデータを処理し、物体を形成するために装置を操作する信号を実行する。データ伝送経路及びＳＤＭ装置の様々なコンポーネントの制御経路は破線４２で表されている。
【００３３】
図１において、フラッシュ露光システム３６はレールシステム１８に載せられている。フラッシュ露光システム３６は、定量吐出されたばかりの材料層にかけて光源をスキャンするため、レールシステム１８に沿って双方向に駆動される。フラッシュ露光システム３６は、必要に応じてそれぞれの層に一様（溢光）ＵＶ露光を与えるために用いられる、フラッシュランプ３８を備える。フラッシュ露光システム３６は図３に関連させてさらに詳細に論じられる。
【００３４】
図２を参照すれば、本発明の換気及び冷却システム（図示せず）の組込に適する別のＳＤＭ装置が、全体として参照数字１０で示されている。図２の装置１０は図１のＳＤＭ装置１０と同じフラッシュ露光システム３６を有する。図２の装置１０は、全体として参照数字５４で示される材料給送及び廃液システムの略図を含めて示されている。図１に示されるＳＤＭ装置とは対照的に、図２の装置では構築台１４が、定量吐出トロリー２０の代わりに、通常の駆動手段２６により双方向に駆動される。定量吐出トロリー２０は、物体層の厚さを制御するために、作動手段１６により垂直方向に精確に動かされる。作動手段１６はサーボモーターで駆動される精密親ねじリニアアクチュエータを備えることが好ましい。リニアアクチュエータ１６の両端は、構築環境１２の両端で、構築台の双方向運動の方向に直交する方向にある。しかし、図２では図示を容易にするため、リニアアクチュエータが２次元的に平らな態様で示されており、構築台１４の双方向運動の方向に揃えられているように見えている。リニアアクチュエータを双方向運動の方向に揃えることはできるが、装置内空間を最適に使用するためには、直交方向に配置されることが好ましい。
【００３５】
全体として参照数字１２で示される構築環境において、一体型に形成された支持体４６とともに形成されている３次元物体が参照数字４４で示されている。参照数字２２で識別される硬化性相変化構築材料が３次元物体４４を形成するために装置１０により定量吐出され、参照数字４８で識別される非硬化性相変化材料が支持体４６を形成するために定量吐出される。全体として参照数字５６Ａ及び５６Ｂでそれぞれが識別される容器が、個別の量の上記の２つの材料２２及び４８を保持する。導管５８Ａ及び５８Ｂがそれぞれ、材料を定量吐出器２４に給送する。材料２２及び４８は加熱されて流動可能状態になり、導管５８Ａ及び５８Ｂには、定量吐出器２４に材料が給送されている間、材料を流動可能状態に維持するためのヒータ（図示せず）が設けられている。定量吐出器２４で材料２２または４８がさらに必要になったときには、押出棒６０Ａ及び６０Ｂがそれぞれ嵌合して、材料を容器５６Ａ及び５６Ｂから導管５８Ａ及び５８Ｂを通して定量吐出器２４に押し出す。
【００３６】
図１の実施形態とは対照的に、加熱された平坦化装置３２を図２に示される定量吐出トロリー２０が運ぶ。平坦化装置３２は、回転しながら余分の流動可能材料を取り除き、平坦化装置３２に接触しているスカイバー６２まで材料を運ぶ。スカイバー６２は平坦化装置３２の表面から材料を分離して、トロリー２０上に配された、全体として参照数字６４で識別される、廃液貯槽内に流動可能材料を導く。廃液貯槽６４のヒータ６６及びサーミスタ６８がはたらいて、廃液貯槽の温度を貯槽内の廃棄材料が流動可能状態のままでいるに十分な温度に維持する。
【００３７】
廃液貯槽は、廃液受け７２Ａ及び７２Ｂに廃棄材料を送出するための、加熱された導管７０に連結される。廃液受け７２Ａ及び７２Ｂのそれぞれに対し、廃液受けへの廃棄材料７６の送出を調整するためのソレノイド弁７４Ａ及び７４Ｂが付帯している。給送及び廃液システムの詳細な議論は、本発明の譲受人に譲渡された特許文献１７に開示されている。
【００３８】
図２では、ランプ８０を備える別のフラッシュ露光システムが全体として参照数字７９で示される。フラッシュ露光システム７９は、廃液受けにある廃棄材料を露光して、廃液受けにある廃棄材料を硬化させるために独立に設けられている。ランプ３８及びチャンバ１２２を備えるフラッシュ露光システム３６が示される。これらのフラッシュ露光システム３６及び７９が、本発明の換気及び冷却システムにより取り除かれる熱を生成することは当然である。
【００３９】
次に図３を参照すれば、全体として参照数字１１２で識別されるフラッシュ冷却システムを組み込んでいるフラッシュ露光システム３６が電気系統を含めて簡略に示される。図４とともに論じられるように、フラッシュ冷却システム１１２は、本発明の換気及び冷却システムに連結される。図３に戻って参照すれば、フラッシュ露光システム３６は、持続時間が短いパルスで大量のスペクトルエネルギー（光）を放出する、キセノンフラッシュランプ３８を利用する。ＤＣ電源９２がパルス形成回路網９４及びトリガ９６のいずれにも直流電圧を供給する。電源９２にはＡＣ電力が供給され、電源９２は、フラッシュ露光システム３６で使用するために、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換する。電源９２は米国マサチューセッツ州ビバーリー（Ｂｅｖｅｒｌｙ）のカイザー・システムズ社（Ｋａｉｓｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　Ｉｎｃ．）で製造された。パルス形成回路網９４は米国マサチューセッツ州セイラム（Ｓａｌｅｍ）のパーキンエルマー・オプトエレクトロニクス（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ　Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）社で製造された。キセノンランプのフラッシュ発光は、ランプ内のキセノンガスにイオン化をおこさせる電圧勾配（電圧／単位長）をつくる、トリガ９６により開始される。トリガ９６は、ＴＲ−２０４直列注入変成器という名称の下にパーキンエルマー・オプトエレクトロニクス社で製造された直列誘導トリガである。キセノンフラッシュランプ３８は、熱的に整合された中空石英ガラス管１０２及び、ランプ内にキセノンガスを封入する、封止電極端１０４を備える。タングステン電極１００がガラス管１０２内にあり、電極間隔は約１０インチ（２５．４ｃｍ）である。ランプ３８は、電磁放射を抑え、冷却空気流１４６がランプ３８の周りを流れることができるように構成された、チャンバ１２２内に収められる。キセノンフラッシュランプは、スリー・ディー・システムズ社（３Ｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　Ｉｎｃ．）のために、部品番号ＦＸＱＧ−１７００−１０として、パーキンエルマー・オプトエレクトロニクス社で製造された。フラッシュ露光システム３６の詳細な議論は、名称を「選択堆積模型作成におけるフラッシュ硬化」とする特許文献１８に開示されている。
【００４０】
図３において、本発明の換気及び冷却システムにより、フラッシュ露光システム３６のためのフラッシュ冷却システム１１２に空気が供給される。図３には、換気及び冷却システムのコンポーネントは少数しか示されていない。換気及び冷却システム部分には、空気を受け入れるための吸気口１１６及び空気を空気ダクト１２０に供給するための排気口１１８を有する通風機１１４がある。通風機１１４は、吸気ダクト１５０を通過してＳＤＭ装置に入る第１の空気流１０８を供給する。通風機１１４は、装置外部から空気ダクト１２０及び、望ましければ、全体として参照数字１４８で識別されるような装置内の他のシステムに第１の空気流１０８を送る。空気ダクト１２０はチャンバ１２２に通じ、外部の空気をランプ３８の冷却に利用可能にする。フラッシュ冷却システム１１２は、装置１０の内部の空気の代わりに、外部の空気をランプ３８の冷却に利用することが好ましい。これは、チャンバ１２２に入ることがあれば、チャンバ内で硬化し、ついにはフラッシュ硬化システム３６を稼働不能にするであろう、構築材料の蒸気が装置内部の空気中に存在し得ることによる。しかし、望ましければ、米国ノースカロライナ州シャーロット（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ）のエイ・エフ・キュー・テクノロジーズ社（ＡＦＱ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，　ＬＬＣ）から入手できるＡＦＱ（登録商標）活性媒体ライナーを利用するフィルタのような、活性炭フィルタを、ランプ３８を冷却するために空気を使用する前に、内部空気から蒸気を除去するためのフィルタとして用いることができよう。「ＡＦＱ」活性媒体ライナーを利用するフィルタは、米国イリノイ州ジョレット（Ｊｏｌｌｅｔ）のフィルトレーション・グループ社（Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ，　Ｉｎｃ．）から入手できる。
【００４１】
フラッシュ冷却システム１１２では、ランプ３８を冷却するための所望の空気流量が、空気ダクト１２４を介してチャンバ１２２に連結された低圧ポート１２６に低圧域を設けることにより確立される。この低圧域が、チャンバ１２２を通してランプ３８の周りを所望の流量で空気１４６を引き流し、ランプ３８の定常冷却を与える。低圧域は、装置からベンチュリダクト１３０を通過して進む第２の空気流１３１をつくる、少なくとも１基の通風機１２８を備えることにより、確立される。通風機１２８及びベンチュリダクト１３０も（図４で全体として参照数字１３４で示される）本発明の換気及び冷却システム部分である。図３に戻って参照すれば、ベンチュリダクト１３０は、流入端１４０，排出端１４２及び低圧域が確立される限流チャンバすなわちスロート１４４を有する。図２のＳＤＭ装置について、第２の空気流１３１の所望の通風空気流量は約８０ＣＦＭ（約２．３ｍ３／分）から約３００ＣＦＭ（約８．５ｍ３／分）の間であり、さらに好ましくは約１３５ＣＦＭ（約３．８ｍ３／分）から約２５０ＣＦＭ（約７．１ｍ３／分）の間である。さらに、ポート１２６における（大気圧に比較した）所望の圧力降下は、約１インチ水柱（約２．５ｈＰａ）から約２．５インチ水柱（約６．２ｈＰａ）の間である。フラッシュ冷却システム１１２は、適切なファン及びベンチュリ形状をどのようにして選択するかを含めて、２００２年５月２８日にフォン（Ｆｏｎｇ）により出願された特許文献１９にさらに詳細に論じられている。
【００４２】
次に図４を参照すれば、本発明の換気及び冷却システムの第１の実施形態が簡略に示されており、全体として参照数字１３４で識別される。換気及び冷却システム１３４は、図示を容易にするために定量吐出トロリー２０及び構築台１４だけが示されている、選択堆積模型作成装置の内部にある。選択堆積模型作成装置及び換気及び冷却システム１３４は、外装筐体１３６に取り囲まれている。換気及び冷却システム１３４は、図１及び２とともに論じられたＳＤＭ装置を換気及び冷却するように適合されている。図４では、フラッシュ冷却システム１１２が換気及び冷却システム１３４に連結されて示される。通風機１１４が第１の空気流１０８を吸気口１１６から空気ダクト１２０に引き入れる。空気ダクト１２０は、この空気を、ランプ３８を冷却するためにチャンバ１１２に、また定量吐出トロリー２０のファン７８に供給する。ファン７８及びこれに付帯する空気ダクト９０は、定量吐出器２４から流れ去る、実質的に一様な空気層流を確立する。全体として参照数字９８で示される、これらの一様な空気層流は、３次元物体の各層がＳＤＭ装置により形成されるときに、層から熱を取り除く。一様な空気層流の確立に関する詳細な議論は、本発明の譲受人に譲渡された特許文献２０に与えられている。
【００４３】
空気ダクト１２０は、外装筐体１３６内の装置の内部で通気されている通気路１３２を介してフラッシュ露光システム７９にも空気を供給する。さらに、一様な空気層流９８も装置内部で通気される。これらの３つの空気流は、電源９２，コンピュータコントローラ４０及び駆動手段２６のようなその他の熱発生コンポーネントから発生する熱に加えて、装置内部の空気温度を上げる構築プロセス中の対流による熱を吸収する。熱せられた空気は、参照数字１３８で示されるように、上昇し、ベンチュリダクト１３０に引き入れられ、空気流１４６と併合されて、第２の空気流１３１を確立する。第２の空気流１３１は、通風機１２８によりベンチュリダクト１３０の排出端１４２を通り、排気ダクト１５２を通過して外装筐体１３６の外に排出され、よって装置で発生した熱を排出する。
【００４４】
第２の空気流１３１は、フィルタ１０６を通過してから装置を出る。フィルタ１０６が空中漂遊汚染物を捕獲し、この汚染物が外装筐体から局所環境に出て行くことを防止することが重要である。フィルタ１０６は、フィルタにかかる圧力降下を最小限に抑え、約８０ＣＦＭから約３００ＣＦＭの間の流量において空中漂遊汚染物を捕獲できる活性炭フィルタであることが好ましい。上述した、米国イリノイ州ジョレットのフィルトレーション・グループ社から入手できる活性炭フィルタが本用途に好ましい。
【００４５】
外装筐体１３６を介して装置から出る第２の空気流１３１が、外装筐体１３６を介して装置に入る第１の空気流１０８の流量より大きい流量で出て行くように換気及び冷却システム１３４が構成されることが重要である。取り外し可能な外装パネル及び蝶番止めの装置扉を備える外装筐体１３６は、気密ではない。装置を出る第２の空気流１３１の流量は吸気口１１６を通過して装置に入る第１の空気流１０８の流量より大きいから、外装筐体内部の圧力は大気圧より低い。この圧力差すなわち降下により、全体として参照数字１１０で識別されるような、外装筐体１３６の封止されていない全ての隙間を通過することにより装置に入る第３の空気流の確立が保証される。第１の空気流１０８の流量の第３の空気流１１０の流量との和が第２の空気流１３１の流量と実質的に等しい場合に、定常状態条件が達成される。この定常状態条件が、ＳＤＭ装置内に入る空気の全てがフィルタ１０６を通過するであろうことを保証し、実質的に全ての空中漂遊汚染物が捕獲される、装置内の圧力降下を確立して、オフィス環境でのＳＤＭ装置の使用を安全にする。
【００４６】
一般には換気及び冷却システムの起動後約３０秒以内に、第１，第２及び第３の空気流の間で定常状態条件が確立されると、装置における圧力降下は安定し、真空圧力センサで測定できる。圧力センサ（図示せず）は装置における圧力差すなわち降下を測定するように構成することができ、圧力差が所望の値より小さくなると、センサは、換気及び冷却システムが適切に機能していないことをＳＤＭ装置１０の担当者に信号で知らせることができるか、あるいは、望ましければ、装置を停止させることができる。一般に換気及び冷却システムは、フィルタが閉塞されるかまたは詰まった場合、ファンが故障した場合、停電の場合、及び吸気ダクトまたは排気ダクトに妨害物がある場合に、適切に機能できなくなる。上記条件のどの１つでも、外装筐体内部の圧力降下を小さくするか、またはなくすであろう。本明細書の実施形態において、換気及び冷却システムが適切に機能している場合には、定常状態条件が確立されたときの外装筐体内部の圧力は、大気圧より約０．０５インチ水柱（約０．１３ｈＰａ）低い圧力から約１．００インチ水柱（約２．４９ｈＰａ）低い圧力の間にあるべきである。一般に、圧力差が０．０５インチ水柱より小さければ、換気及び冷却システムは適切に機能しておらず、この場合、望ましくないことには、空中漂遊汚染物が外装筐体から局所環境に脱け出し得る。このような状況は、上記の圧力差を測定し、測定された圧力差が約０．０５インチ水柱より小さくなるとＳＤＭ装置を停止させる圧力センサを備えることにより防止できる。この圧力差を測定するように圧力センサを構成するには広汎で多様な手段があり、その内の１つが本明細書で論じられる。あるいは、圧力センサは、換気及び冷却システムが適切に機能していないことを担当者に警告するため、警告灯を点灯すること及び／または可聴信号をスピーカーから発することにより、装置の状態を合図することができる。さらに、圧力センサは、望ましければ、警告灯、可聴信号及び装置停止のいずれかの組合せで合図することができる。
【００４７】
フィルタ１０６の交換が必要であるときを判定することも望ましい。フィルタの交換が必要なときに、ＳＤＭ装置を停止させるかまたはフィルタの交換を担当者に信号で知らせることができるような検出システムが好ましい。この検出システムは、望ましければ、警告灯、可聴信号または装置停止のいずれかの組合せで合図することができる。一般に、フィルタ１０６は、フィルタ内の活性炭が空中漂遊汚染物で飽和したとき、特に蒸気化した構築材料のような有機成分で飽和したときに、交換が必要である。フィルタ１０６が汚染物で飽和すれば、換気及び冷却システムの効率が低下するであろうし、さらに汚染物を捕獲することはもはや不可能になろう。このような状況ではフィルタで捕獲できなくなった汚染物がオフィス環境に排出されるようになり、そうした状況は回避されるべきである。
【００４８】
飽和したフィルタの状態は、一端が限流チャンバ１４４においてベンチュリダクト１３０に連結され、他端が定量吐出器２４に連結された、真空圧力センサ１５４により検出することができる。圧力センサ１５４は、第一義的には、真空を維持する真空圧調整器１５６に用いられる信号を提供することにより定量吐出器２４内の材料にかかる真空を維持するために用いられる。この真空（約５．５インチ水柱（約１３．７ｈＰａ））は、好ましいプリントヘッドが図１及び２のＳＤＭ装置１０の構成のように材料を鉛直下に向けて計量配分するようには設計されていないことから、必要である。真空がプリントヘッドに与えられなければ、プリントヘッド内の材料が定量吐出オリフィスから流出することになる。若干の真空を維持するため、圧力調整器１５６は、密封された定量吐出器２４から排気ダクト１５２近くにあるフィルタ１５７を介して通気する。このフィルタ１５７を介する通気の量は、第１，第２及び第３の空気流の流量に比較して、極めて僅かでしかない。換気及び冷却システム１３４が稼働しているときに、圧力センサ１５４は限流チャンバ１４４と定量吐出器２４に印加される本質的に一定の真空との間の圧力差の読みを得る。この定量吐出器に印加される一定の真空値は、既知であるから、大気圧に対する基準圧力測定値を与える。圧力読み値を与えるため、限流チャンバ１４４と圧力センサ１５４との間に圧力ポート１９４が連結される。圧力ポート１９４を通る空気流はない。
【００４９】
換気及び冷却システムが適切に機能している場合、限流チャンバ１４４の圧力は定量吐出器２４の圧力より必ず低いであろう。フィルタ１０６が汚染物で飽和し、交換が必要になると、フィルタの抑止により第２の空気流１３１の流量が減少し、よって、限流チャンバの圧力が上昇して、圧力センサ１５４で測定される圧力差が小さくなる。限流チャンバ１４４と定量吐出器２４との間の最小許容圧力差より小さい圧力差を圧力センサが測定すると、センサは、ＳＤＭ装置を停止させるか、あるいは何らかのフィードバックまたは警告信号を与えることができる。警告信号は、フィルタの交換が必要であることを担当者に通知する、望ましければ、光または可聴信号とすることができる。最小許容圧力差は多数の変数及び条件に敏感であり、換気及び冷却システムの最終構成時に行われる試験からとられる経験的データから最善に決定される。例えば、完成した換気及び冷却システムを用いて、新しいフィルタで圧力差を測定することができ、完全に飽和したフィルタで別の測定を行い、フィルタの交換が必要であることを圧力差が示す点を、２つの測定値から決定することができる。
【００５０】
図４及び７に配置されているような圧力センサ１５４は、数多くの診断試験を実施するために用い得ることは当然である。例えば、圧力センサは、定量吐出器２４に与えられている一定真空圧を監視でき、外装筐体１３６内の圧力降下を監視でき、フィルタ１０６にかかる圧力降下を監視できる。上記の診断試験のいずれの１つに対しても個別の圧力センサを設けることができるが、これらの試験をただ１つのセンサで実施する方が費用効果が高いと考えられる。
【００５１】
図４に示される換気及び冷却システム１３４は、廃液貯槽６４と限流チャンバ１４４との間を連結する通気路１６２も有する。廃液貯槽６４は、かなりの量の構築材料が蒸気態に転換して、外装筐体１３６内で空中漂遊できるようになる場所の１つである。この空中漂遊蒸気が可能な限り直接にフィルタ１０６まで運ばれ、蒸気のＳＤＭ装置１０全体にわたる放散がおこり得ないように、通気路１６２が廃液貯槽６４からベンチュリダクト１３０に少量の空気流を引き込む。装置全体にわたって放散しているような蒸気をフィルタ１０６が捕獲できるとしても、蒸気はＳＤＭ装置の重要なコンポーネントの表面上に凝結して数限りないシステム故障を生じさせる可能性があるので、蒸気を装置全体にわたって放散させることは望ましくない。
【００５２】
次に図５及び６を参照すれば、図４に関連させて論じられた換気及び冷却システム１３４が、図２に関連させて論じられたＳＤＭ装置１０に組み込まれて示される。図５はＳＤＭ装置１０を前面から示す等角図であり、図６はＳＤＭ装置１０を背面から示す等角図である。外装筐体１３６は、ＳＤＭ装置１０の他のコンポーネント並びに換気及び冷却システムを見せるために、２点鎖線で示される。リニアスクリューアクチュエータ１５８により上下に移動される定量吐出トロリーは全体として参照数字２０で示される。換気及び冷却システムにより一様な空気層流が確立される空気ダクト９０の内の１つを図５に見ることができる。一様な空気層流を確立するファン７８（図示せず）に空気を送る、空気ダクト１２０の上部を、定量吐出トロリーの上に見ることができる。吸気口１１６を図６でＳＤＭ装置の背面に見ることができ、図６は、空気ダクト１２０を定量吐出トロリー２０とともに移動できるようにするベローズ管１６０を空気ダクト１２０が有することも示す。ＳＤＭ装置は、ほとんど全てのコンポーネントが取り付けられるフレーム１９０を有する。コンピュータコントローラ４０（図示せず）並びに図１で示されたデータ伝送路４２を含む電気及び制御配線（図示せず）を保持する、サブフレーム１９２を装備することもできる。サブフレーム１９２の上にあるＤＣ電源９２を見ることができる。
【００５３】
図５では、材料給送及び廃液システムが全体として参照数字５４で示される。材料給送ホッパーまたはマガジン１６４が、機械式割送り装置１６６に与えられる材料カートリッジの供給を維持する。機械式割送り装置は、それぞれのカートリッジの内部の材料を定量吐出するためにすでに装填されている、材料カートリッジ１６８とともに示される。材料カートリッジのシリンジ部１７２にある廃液受け１７０が、平坦化装置（図示せず）からの廃棄材料を受け取る。この材料は、フラッシュ露光システム７９からの光にさらされる。露光光は、廃液受け１７０全体に直接に露光光を向けるためのミラー付導波管１７４を通して送出される。材料カートリッジ１６８内の材料が消費されてしまい、廃液受け１７０に溜められた廃液が全て固められてしまうと、機械式割送り装置１６６が空カートリッジを廃棄物入れ１７８に落とし込む。
【００５４】
図７を参照すれば、本発明の換気及び冷却システム１３４の別の実施形態の略図が示される。この実施形態は、空気ダクト１２０がファン７８に空気を供給しないことを除き、図４に示される実施形態とほぼ同じである。代わりに、それぞれのファン７８に外部空気を供給するために通風機１８０が設けられている。少なくとも１基の通風機１８０がそれぞれのファン７８に外部空気を供給するために設けられ、好ましくは２基の通風機１８０がそれぞれのファン７８に対して設けられている。この実施形態では、参照数字１８２で識別される追加の空気流が外装筐体１３６を通ってＳＤＭ装置に入る。参照数字１８６で識別されるこれらの空気流の一部が一様な空気層流９８を確立するためにファン７８によって用いられる空気を供給する。参照数字１８８で識別される上記の空気流の別の一部が外装筐体１３６内のＳＤＭ装置全体にわたって循環する外部空気を供給する。空気１８８の循環により装置内の温度が実質的に低下させられることがわかった。しかし、外装筐体１３６内部の圧力を大気圧より低く保ち、よって外装筐体の封止されていない隙間を通過してＳＤＭ装置に入る第３の空気流１１０があることを保証するために、第１の空気流１０８の流量と追加の空気流１８２の流量とを合せた流量より大きな流量を第２の空気流１３１が維持するように、大きなブロワーファン１８４が必要となる。
【００５５】
図８及び９を参照すれば、図７に示される本発明の換気及び冷却システムの実施形態を組み込んでいる、図２に関連させて論じられたＳＤＭ装置１０の前面及び背面の等角図が示される。図８及び９に示されるＳＤＭ装置１０は、参照数字１９６で識別される４つの追加の吸気ダクトが外装筐体１３６の上部に設けられていることを除き、図５及び６に示されるＳＤＭ装置と同じである。これらの吸気ダクトの直下には、図７とともに論じられたように、ＳＤＭ装置に入る空気流１８２を確立する通風機１８０がある。
【００５６】
次に図１０を参照すれば、ＳＤＭ装置１０の前面等角図が図２、５及び６に関連させて示される。構築環境へのアクセスのため、外装筐体１３６上の装置前面にスライド扉８２が設けられる。扉８２により、装置内の光が周囲環境に漏れ出すことはできない。装置は、扉８２が開いていると稼働または始動しないように構成される。さらに、装置が稼働しているときには、扉８２が開かない。材料補給扉８４が設けられ、よって硬化性相変化材料カートリッジを一方の扉８４を通して装置に挿入でき、非硬化性相変化材料カートリッジを他方の扉８４を通して装置に挿入できる。廃棄物入れ（図示せず）に排出されたカートリッジを装置から取り出すことができるように、装置１０の底部に廃棄物引出８６が設けられる。先に論じた外部コンピュータと交信し、外部コンピュータからのプリントコマンドデータの受信を追跡する、ユーザインターフェース８８が設けられている。
【００５７】
本明細書に引用された特許及びその他の文献の全ては、それぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。説明した好ましい実施形態には、添付特許請求の範囲の精神及び範囲を逸脱することなく改変及び変更がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】フラッシュ露光システムを組み込んでいる選択堆積模型作成装置の簡略な側面図である
【図２】本発明の換気及び冷却システムの組込に適する選択堆積模型作成装置の簡略な側面図である
【図３】フラッシュ冷却システムを組み込んでいるフラッシュ露光システムの電気系統を含む略図である
【図４】本発明の換気及び冷却システムの第１の実施形態の略図である
【図５】図４の換気及び冷却システムを組み込んだ装置を前面から示す等角図である
【図６】図４の換気及び冷却システムを組み込んだ選択堆積模型作成装置を背面から示す等角図である
【図７】本発明の換気及び冷却システムの第２の実施形態の略図である
【図８】図７の換気及び冷却システムを組み込んだ選択堆積模型作成装置を前面から示す等角図である
【図９】図７の換気及び冷却システムを組み込んだ選択堆積模型作成装置を背面から示す等角図である
【図１０】本発明を実施するための図２の選択堆積模型作成装置の前面等角図である
【符号の説明】
【００５９】
１０　　ＳＤＭ装置
１２　　構築環境
１４　　構築台
１６　　作動手段
１８　　レールシステム
２０　　定量吐出トロリー
２２　　構築材料
２４　　定量吐出器
２５　　ヒータ
２７　　放出オリフィス
３２　　平坦化装置
３４　　外部コンピュータ
３６，７９　　フラッシュ露光システム
３８，８０　　ランプ
４０　　コンピュータコントローラ
４４　　３次元物体
４６　　支持構造体
４８　　支持材料
４９，５０　　遠隔貯槽
５２　　導管
６４　　廃液受け
７８　　ファン
９０，１２０　　空気ダクト
９８　　空気層流
１０６，１５７　　フィルタ
１０８，１１０，１３１，１４６　　空気流
１１２　　フラッシュ冷却システム
１１４，１２８　　通風機
１１６　　吸気口
１３０　　ベンチュリダクト
１３２，１６２　　通気路
１３４　　換気及び冷却システム
１３６　　外装筐体
１４４　　限流チャンバ
１５２　　排気ダクト
１５４　　圧力センサ
１５６　　真空圧調整器
１９４　　圧力ポート
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
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