(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面データから三次元物体を層毎に形成する、固化性液体構築材料を用いる固体イメージング装置であって、
ａ．  フレーム、
ｂ．  前記構築材料がそこを通して分配される開口部を有する、前記フレームに連結された固化性液体構築材料分配機、
ｃ．  前記フレームに回転可能に搭載されたエンドレスのフレキシブルな構築材料キャリヤであって、第１の縁および反対の第２の縁の間に第１の面および反対の第２の面を有し、該第１の面が前記構築材料分配機から流体ウェッジで液体の構築材料を受け取るものであるキャリヤ、
ｄ．  起動されると選択的に前記液体構築材料を固化させるのに効果的な、前記フレームに取り付けられた照射線源、
ｅ．  前記構築材料を固化するために前記三次元物体の各層においてピクセルを選択的に照射する照射線変調装置、および
ｆ．  張力が低いと、前記構築材料キャリヤが受け取る構築材料の層が厚くなり、張力が高いと、前記構築材料キャリヤが受け取る構築材料の層が薄くなるように、前記流体ウェッジを制御するのに効果的な、前記構築材料キャリヤが前記構築材料分配機の前記開口部を所定の経路の周りで回転して通り過ぎるときに、該構築材料キャリヤの張力を制御する、前記フレームに取り付けられた構築材料キャリヤ張力調節手段、
を組み合わせて備えた装置。
【請求項２】
前記構築材料キャリヤがフレキシブルエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記フレキシブルエンドレスベルトが照射線に対して透明であることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記フレームに旋回可能に取り付けられたドライブローラカートリッジをさらに備え、該ドライブローラカートリッジに少なくとも１つのドライブローラがそこに移動可能に取り付けられており、該ドライブローラが前記フレームの反対側に少なくとも１つのアイドラーローラに対して所定の距離で配置されており、前記構築材料キャリヤが前記ドライブローラおよびアイドラーローラの周りに回転可能に取り付けられていることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
ピボット式取付具と接触可能なプランジャであって、前記ドライブローラと前記アイドラーローラとの間の距離を、伸張させるために前記取付具を移動させるように伸張するまたは短縮するために該取付具を移動させるように引っ込め、それによって、前記構築材料ベルトが所定の経路の周りを移動するときに、該ベルトの張力を増加または減少させる際に作動するプランジャをさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記液体構築材料分配機が、前記構築材料がその中を通って前記構築材料ベルトの第１の面に分配される細長いチャンネル開口部を有することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記アイドラーローラと前記ドライブローラの周りで前記エンドレス構築材料ベルトを中心に合わせるために、該ベルトがその所定の経路の周りを移動するときに、該ベルをずらせるのに効果的なトラッキングモータをさらに備えることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
縁がもはや検知されなくなった場合、前記構築材料キャリヤが前記ドライブローラにより駆動されるときに、該キャリヤが前記アイドラーローラの周りでそれ自体を中央に置くようにトラッキングするように、縁を検出し、前記トラッキングモータを作動させて、前記ベルトをずらせるのに効果的な、第１の縁と第２の縁に隣接した対向するセンサをさらに備えることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記エンドレス構築材料ベルトを前記対向するセンサの間で平行移動させるように、前記トラッキングモータが、前記ドライブローラカートリッジに第２の旋回軸の周りで旋回させることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記照射線源が紫外線または可視光を照射するものであることを特徴とする請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層毎の様式で三次元物体を形成するための装置において、固化性構築材料を用いて画像投影装置により断面層を形成することに関する。本発明は、より詳しくは、紫外線または可視光への露光に応答して構築される三次元物体を形成するのに用いられる固化性液体構築材料を所望の厚さで供給するために用いられるエンドレスベルトの張力およびトラッキングを制御するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元モデルの高速製造のための多くの異なる技法が、工業用途に開発されてきた。これらの固体イメージング技法は、高速試作製造（「ＲＰ＆Ｍ」）技法と称されることもある。一般に、高速試作製造技法では、形成すべき物体の断面を表すスライスされたデータ・セットを用いて作業媒質から層毎に三次元物体を構築する。一般に、物体の表示は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムにより最初に提供される。
【０００３】
現在最も一般的なＲＰ＆Ｍ技法であるステレオリソグラフィーは、ＣＡＤデータから三次元物体を形成する最初に商業的に成功した固体イメージング技法であった。ステレオリソグラフィーは、物体の連続層（すなわち、薄層）を固化し、付着させるために作業面で材料層の選択的露光を用いて流体状材料から三次元物体を自動的に製造するための技法と定義されるであろう。ステレオリソグラフィーにおいて、三次元物体を表すデータが、その物体の断面を表す二次元層データとして入力されるか、または層データに変換される。材料の層は、ほとんどの場合、紫外線（ＵＶ）のコンピュータ制御されたレーザビームを用いて、連続的に形成され、二次元層データにしたがって連続薄層に選択的に転換または固化（すなわち、硬化）される。転換中、連続薄層は、先に形成された薄層に結合して、三次元物体の一体形成が可能になる。これは加法プロセスである。最近の設計では、一般に樹脂と称される感光性樹脂(photopolymer)構築材料を硬化させるために重合反応を開始するのに可視光を用いている。
【０００４】
ステレオリソグラフィーは、工作機械を用いずに、複雑または単純な部品を迅速に製造するための前例のない様式を表す。この技術は、断面パターンを生成するためにコンピュータの使用に依存するので、ＣＡＤ／ＣＡＭへのデータ・リンクが当然ある。そのようなシステムは、収縮、反りや他の歪み、並びに解像度、精度に関連する難点、および特定の物体形状を製造する上での難点に遭遇し、それらの難点を克服しなければならなかった。ステレオリソグラフィーは、三次元物体を形成するための効果的な技法であることを示してきたが、ステレオリソグラフィーに固有の難点に対処し、ＲＰ＆Ｍの他の利点を提供するために、やがて他の固体イメージング技法が開発されてきた。
【０００５】
これらの代わりの技術は、ステレオリソグラフィーと共に、総称して、固体自由形状製造または固体イメージング技法と称されている。それらの技術としては、積層物体製造（ＬＯＭ）、レーザ焼結、溶融堆積モデル形成（ＦＤＭ）、および温度変化または光硬化により固化する構築材料または粉末材料いずれかに液体結合剤を供給するための様々なインク・ジェットに基づくシステムが挙げられる。ごく最近、デジタル・光加工技術を用いた技術で、一般に樹脂と称される感光性樹脂構築材料を硬化させるために光重合反応を開始するのに可視光を採用し始めた。これらの加法技術の各々は、精度、構築速度、材料特性、低減したコスト、および構築物体の外観の内の１つ以上を様々に改善してきた。
【０００６】
固体イメージングまたは自由形状製造技法の全ては、うまくいくためには、完全な密度に近い、すなわち意図せぬ空隙またはエア・ポケットのない物体を形成しなければならない。エア・ポケットにより生じた空隙は、ＣＡＤ表示から形成されている物体の三次元態様を正確に再現できないだけでなく、構築されている物体に不連続や弱さが生じてしまう。この問題は、中間体転写プロセスを用いた層毎に配置される固化性液体樹脂を用いた技術において特に深刻である。固化性液体樹脂が支持台または材料の下にある層に転写される中間体転写表面の使用により、完成部品から除去しなければならない過剰の樹脂の量が減少し、樹脂の大桶または大型容器内で構築する必要性がなくなる。これにより、そのとき必要とされた部品を構築するのに必要な量を超えた余分な樹脂のコストが減少する。    
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、転写される液体樹脂における信頼性のある一貫した層厚、並びに材料の断面が形成されるときに転写表面として用いられるエンドレスベルトの張力およびトラッキングの調整の必要性が増す。
【０００８】
さらに、どの従来技術の固体自由形状製造手法も、相当な改善がなされているが、それでも、精度が高く視覚的に魅力のある三次元物体を短い構築時間で製造する本当に低コストのシステムを完成してはいない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの課題は、三次元物体を形成するのに用いられる固化性液体樹脂を均一な厚さで一貫して塗布しながら、ＣＡＤ表示を精確に反映した三次元物体を形成する様式で、デジタルイメージングプロジェクションまたはレーザ走査の使用と共に、低コストの固体イメージング技法で材料転写技法および装置を用いることによって、本発明の設計により解決される。
【００１０】
本発明のある態様において、紫外線または可視光と、感光性樹脂構築材料とを用いて構築される三次元物体において高解像度のイメージングを行うために、固化性液体構築材料の転写層の厚さを精密に制御する、照射線に対して透明な構築材料キャリヤおよび構築材料分配システムを用いた固体イメージング装置が提供される。本発明のこの態様のある実施の形態は、断面データから三次元物体を層毎に形成する、固化性液体構築材料を用いる固体イメージング装置であって、
ａ．  フレーム、
ｂ．  前記構築材料がそこを通して分配される開口部を有する、前記フレームに連結された固化性液体構築材料分配機、
ｃ．  前記フレームに回転可能に搭載されたエンドレスのフレキシブルな構築材料キャリヤであって、第１の縁および反対の第２の縁の間に第１の面および反対の第２の面を有し、該第１の面が前記構築材料分配機から流体ウェッジで液体の構築材料を受け取るものであるキャリヤ、
ｄ．  起動されると選択的に前記液体構築材料を固化させるのに効果的な、前記フレームに取り付けられた照射線源、
ｅ．  前記構築材料を固化するために前記三次元物体の各層においてピクセルを選択的に照射する照射線変調装置、および
ｆ．  張力が低いと、前記構築材料キャリヤが受け取る構築材料の層が厚くなり、張力が高いと、前記構築材料キャリヤが受け取る構築材料の層が薄くなるように、前記流体ウェッジを制御するのに効果的な、前記構築材料キャリヤが前記構築材料分配機の前記開口部を所定の経路の周りで回転して通り過ぎるときに、該構築材料キャリヤの張力を制御する、前記フレームに取り付けられた構築材料キャリヤ張力調節手段、
を組み合わせて備えた装置に関する。
【００１１】
本発明のある特徴は、三次元部品を形成するために、ベルトに塗布され、受取基体に層毎に転写される固化性液体構築材料の層の厚さを制御するために、照射線に対して透明なエンドレスベルトおよびベルト張力調節装置が用いられることである。
【００１２】
本発明の別の特徴は、固化性液体構築材料が、流体ウェッジにより、分配カートリッジ内の通路からエンドレスベルトに分配されることである。
【００１３】
本発明のさらに別の特徴は、回転経路を移動するときに、エンドレスベルトを中央に維持するために、ベルトトラッキングおよびアライメント装置が用いられることである。
【００１４】
本発明のさらに別の特徴は、張力が高いほど層が薄くなるように、エンドレスベルトへの張力により、エンドレスベルトに塗布される固化性構築材料の層の厚さを制御することである。
【００１５】
本発明にさらなる特徴は、光センサが、エンドレスベルトの存在をベルトの縁で検知し、縁で検知されなかったときに、ベルトトラッキングに補正の信号を送ることである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のある利点は、三次元物体の構築中に構築材料の精確かつ繰返し可能な層を提供する、低コストの固体イメージング装置が提供されることである。
【００１７】
本発明の別の利点は、ベルト張力調節材料分配設計が、単純であり、三次元物体を層毎に製造するのに効果的であることである。
【００１８】
ベルトに塗布され、受取基体に転写される固化性液体構築材料の層の厚さを制御するために分配機で形成された流体ウェッジを制御するように、エンドレスベルトを、照射線に対して透明な構築材料キャリヤおよびベルト張力調節装置として用いた固体イメージング装置および方法を使用することによって、本発明によりこれらと他の態様、特徴、および利点が得られる。
【００１９】
本発明のこれらと他の態様、特徴および利点は、特に、添付の図面と共に解釈したときに、本発明の以下の詳細な開示を考慮した際に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここに開示されたタイプのフレキシブル・トランスポート固体イメージングは、フレキシブル・トランスポート・エンドレスベルトまたは往復移動可能なフイルムシートにより供給される照射線硬化性液体感光性樹脂材料からの物品の層毎の構築において、適切な電気光学照射線源を使用する工程を有してなる。照射線源は、電子または粒子ビームに関するライトバルブ技術などの、電磁スペクトルからの反射を助長するどのような波長の照射線を用いても差し支えないが、可視光または紫外線を使用することが好ましい。液体感光性樹脂材料は、三次元物体が構築されているときに新たな材料を提供して新たな層を形成するために、感光性樹脂構築材料をフレキシブル・トランスポート装置に転写させる、グラビアホイールまたは流体ウェッジなどの、適切なコーティング装置を用いて、カートリッジからフレキシブルエンドレスベルトまたは往復移動可能なフイルムシートに塗布される。感光性樹脂構築材料は、転写された層に気泡を取り込ませずに、転写手段により、受取基体に転写される。感光性樹脂構築材料は、デジタルＵＶプロジェクタまたはデジタル可視光プロジェクタいずれかから投射された照射線によりイメージ化され、層毎に固化されることが好ましい。プロジェクタは、イメージングのためのピクセルを選択的に照射するデジタル・マイクロミラー装置（「ＤＭＤ」）などの、空間光変調器を備えている。可視光投射が好ましい手法である。
【００２１】
固体イメージングにより形成される部品は、構築プロセス中に連続層または薄層が形成されているときに、構築物体または部品を液体感光性樹脂構築材料と接触するように上昇させられる昇降台であって、露光後に、降下させられ、液体感光性樹脂構築材料と接触しなくなる昇降台上に構築されることが好ましい。構築物体は、昇降台上に直接というよりもむしろ、支持体として知られている構造体上に構築することができる。支持体は、支持されていないまたは部分的に支持されていない表面を有する、構築中のより複雑な三次元物体に使用される。
【００２２】
オレゴン州ウィルソンビル所在のインフォーカス社(InFocus Corporation)およびカリフォルニア州アービン所在のベンキュー・アメリカ社(BenQ America Corp.)から販売されているものなどの、より短い焦点距離を有するように必要に応じて改良された、市販のデジタルライトプロジェクタを用いてもよい。
【００２３】
本発明のある用途において、感光性樹脂構築材料は、ポリプロピレンまたはポリカーボネートなどの、照射線に対して透明なフレキシブル構築材料キャリヤフイルムによりイメージング区域に供給される。感光性樹脂構築材料は、図１に示される実施の形態において、フレキシブル構築材料キャリヤまたは搬送フイルムに薄層として塗布される。
【００２４】
図１から分かるように、カバーが取り外されたフレキシブル・トランスポート固体イメージング装置は、概して、参照番号１０により示される。フレキシブル・トランスポート固体イメージング装置１０は、ドライブローラ１４と１５およびフォロアローラまたはアイドラーローラ１９と２０の周りに配置されたエンドレスベルト１１の形態で、照射線に対して透明な構築材料キャリヤを有する。構築材料供給カートリッジアセンブリは、概して、参照番号１２により示されている。カートリッジアセンブリ１２およびアイドラーローラ１９と２０は、それらの相対位置に固定されている。ベルト１１は、それぞれ、ローラ１４と１５を駆動する電気駆動モータ２２と２４によって矢印２１で示されている方向に駆動される。ドライブローラ１４と１５の間の垂直距離は固定されているが、ドライブローラ１４と１５およびアイドラーローラ１９と２０の間の水平距離は、エンドレスベルト１１における張力を制御するように可変である。図３から分かるように、アイドラーローラ１９と２０は、垂直枠部材１７と２３の間に回転可能に取り付けられている。
【００２５】
デジタルライトプロジェクタは、図４にもっともよく示されているように、支持台５３上で形成されている三次元物体の断面の露光において、エンドレスベルト１１の上側の移動部の下にあるミラーシステム４１に照射するための選択されたピクセルを持つイメージを投射する照射線源４４である。図３を参照のこと。図５に見られる実施の形態に示されるように、支持台５３は、ステッパモータ５８により昇降される。図１〜４の実施の形態において、イメージング装置１０の反対側にあるネジ付き親ネジ５９およびガイドレール６０をずり上がる一組のステッパモータ５８が用いられる。ガイドレール６０は、システムの枠組みに適切に固定されたガイドレール錨板６１と６２により適所に保持されている。支持台アセンブリバー５４は、各ステッパモータ５８に固定されている。
【００２６】
図１〜４にもっともよく示されているように、支持台アセンブリバー５４が、それぞれ、枠端板３５と４０に設けられたスロット５５と５６を通って延在する。これにより、支持台アセンブリバー５４は、支持台５３を昇降させるようにステッパモータ５８により動かすことができる。これにより、既に形成された断面層が、構築材料供給カートリッジアセンブリ１２の一部である樹脂または固化性液体媒体カートリッジ分配機１３からエンドレスベルト１１上に堆積される樹脂または固化性液体構築材料４７の層と接触せしめられる。カートリッジ分配機１３は、固化性液体媒体の樹脂貯蔵槽および固化性液体構築材料がそこを通してベルト１１に塗布される分配スリットまたはチャンネル４５を含む。手短に図８を参照のこと。
【００２７】
図１および２は、概して、参照番号２７により示されている、ドライブローラカートリッジを示している。ドライブローラ１４と１５は、垂直枠部材１６と１８の間に回転可能に取り付けられている。駆動モータ２２と２４は、垂直枠部材１８に取り付けられており、ローラ１４と１５を駆動するように駆動連結されている。ドライブローラ垂直枠部材２５が駆動モータの端部に取り付けられている。ベルトトラッキングモータ２６が、ベルト１１がローラ１４，１５，１９および２０の周りに回転するときにベルト１１のトラッキングを制御し、駆動モータ２２と２４の反対方向を向いている。モータシャフト２８が、図２にもっともよく示されているように、モータ２６から枠部材２５を通って延在している。ベルトトラッキング制御アーム２９がシャフト２８の端部に取り付けられている。トラッキング制御アーム枠部材３０が、枠部材１６と１８を連結し、ドライブローラカートリッジ２７を取り付けるのに用いられるピボット式取付具３１を備えている。図４および６を手短に参照のこと。左縁ベルトトラッキング光センサ３３および右縁ベルトトラッキング光センサ３７が、図１および２に示されているように、枠部材３０に取り付けられている。
【００２８】
図６は、ドライブローラカートリッジ２７の平面図である。ドライブローラ１４、アイドラーローラ１９およびエンドレスベルト１１（点線）が、垂直枠部材１６，１８および２５と共に示されている。取付アーム３６が、ドライブローラカートリッジ上のピボット式取付具３１と、枠端板３５上のピボット３９との間に取り付けられている。ピボット式取付具３１上の旋回軸は、取付具３１の中心からわずかな距離だけずれている。エアシリンダ３２が、シリンダプランジャ３４が、図１および２のトラッキング制御アーム枠部材３０の背面にあるピボット式取付具３１の背面に接触するように、端板３５を通って取り付けられている。図６のエアシリンダ３２が加圧されると、プランジャ３４がピボット式取付具３１を介してドライブローラカートリッジに力を加える。ドライブローラカートリッジ全体が、ピボット３９の周りで移動し、この移動により、ドライブローラ１４と１５およびアイドラーローラ１９と２０の間の距離が伸び、それによって、プランジャ３４が延長されたときにエンドレスベルト１１に張力をかけ、またプランジャ３４が引っ込められたときに、その距離を短くし、それによって、張力を減少させる。それゆえ、所望の張力を、エンドレスベルト１１に維持することができる。
【００２９】
図８に示されているように、エンドレスベルト１１が構築材料カートリッジ分配機１３内の分配スリットまたはチャンネル４５を横切って下方に垂直に移動するときに、ベルト１１の張力が、ベルト１１に塗布される固化性液体構築材料４７の厚さを制御する。分配スリットまたはチャンネル４５は、カートリッジ分配機１３内の貯蔵槽（図示せず）から構築材料をベルト１１の表面５１に供給する。カートリッジ分配機１３は、それぞれ、参照番号４６と４８により示された、チャンネル４５の上と下の平らな部分、およびベルトがローラ１４，１５，１９と２０の周りの経路を駆動されるときに、ベルト１１の被覆表面５１の構築材料４７のクリアランスを提供する、底部に大きな半径を持つ弓形部分４９を有している。あるいは、部分４９は、要求されるクリアランスを提供するために、鋭角または直角であっても差し支えない。ベルト１１がチャンネル４５を通り過ぎて移動するときに、流体ウェッジがチャンネル４５の底部の縁５０に発生し、これにより、張力が大きくなれば、コーティングが薄くなるように、流体ウェッジ効果により、ベルト１１上に均一なコーティングが塗布される。カートリッジ分配機１３は、それと一体になった、またはそれから離れた液体構築材料４７の貯蔵槽を有することができる。分配機１３から離れて配置される場合、貯蔵槽がカートリッジ分配機１３から切り離して交換できるように、分配機１３と流体流連絡している。
【００３０】
コーティング厚は、パターン認識装置などの適切なセンサによりモニタされる。コーティング厚が厚すぎる場合、シリンダプランジャ３４が、ベルト１１の張力を増加させ、流体ウェッジを減少させ、それによって、正確な厚さのコーティングが得られるまでコーティングを薄くするように、ゆっくりと伸ばされる。あるいは、コーティングが薄すぎる場合、プランジャ３４が引っ込められ、ベルト１１の張力を減少させ、それによって、流体ウェッジを増加させて、所望の厚さが得られるまでコーティングを厚くする。コーティング厚は、より速いイメージングについては、約０．０５ｍｍ（０．００２インチ）に、より遅いイメージングについては、約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）に、制御できる。エアシリンダ３２は、ベルトがローラ１４，１５，１９と２０の周りに張りつめていることを確実にするように、ベルト１１に対して約６９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）と約１３８ｋＰａ（２０ｐｓｉ）の間の圧力を加えることができる。電磁弁、スプリングまたは他の適切な機械的システムなどの任意の他の効果的な装置を用いて、ベルト１１に圧力を加えても差し支えない。チャンネル４５に対して斜めの底部縁５０もしくは真っ直ぐなまたは丸まった底部表面がある場合、流体ウェッジを効果的に形成できる。流体ウェッジの効果は、固化性液体構築材料４７の粘度、構築材料４７とベルト１１との間の表面張力、カートリッジ分配機１３内の液体構築材料４７の圧力ヘッド、分配チャンネル４５の開口部の高さ、平らな部分４６と４８の長さ、およびローラ１４，１５，１９と２０の周りを移動し、チャンネル４５を通り過ぎるときのベルト１１の速度と張力を含む多数の要因の関数である。
【００３１】
ここで、図６および７を見てみると、ベルトトラッキングモータ２６がトラッキング制御アーム２９に回転力を加えている。制御アーム２９は、磁気ボール３８などの、ドライブローラカートリッジ２７を旋回させるのに適した任意の連結により、取付アーム３６に取り付けられている。ボール３８は、制御アーム２９内のスロットと取付アーム３６内の皿穴内に置かれている。モータ２２が時計方向の回転力を加えると、制御アーム２９が磁気ボール３８を取付アーム３６中に押し、ドライブローラカートリッジ２７を取付アーム３６から離す。逆に、モータ２２が反時計方向の回転力を加えると、制御アーム２９が取付アーム３６から離れて動き、磁力がカートリッジを取付アーム３６に向かって引っぱる。これにより、ドライブローラカートリッジが図６の旋回軸３１の周りに回転する。それゆえ、ドライブローラ１４と１５が回転してベルト１１を導く。図１および２に示されているように、ドライブローラカートリッジ２７が時計方向に回転する場合、ベルト１１が左に導かれ、反時計回転では、右に導かれる。図２を再度見ると、トラッキング光センサ３３と３７が、ベルト１１の幅が、それぞれ、センサ３３と３７の縁に亘り丁度延在するような距離だけ離れて配置されている。センサ３３と３７は、ベルト１１の存在を検知する光センサである。動作において、ベルト１１が駆動されているときに、センサ３３または３７の一方を露わにするまで、ベルトは側方に平行移動する。次いで、トラッキングモータ２６への力が逆にされ、他方のセンサが露わにされるまで、ベルト１１が平行移動し、そのプロセスが再び逆になる。このようにして、ベルト１１は、小さな距離に亘り横に行きつ戻りつ常に移動する。
【００３２】
図示されていない、適切なサブピクセル画像変換装置が、照射線源４４と、固化性液体構築材料４７により被覆されたベルト１１の標的区域との間に配置されている。選択されたピクセルを照射することによる画像断面の露光によって、形成されている三次元物体の断面の固化部分が形成される。あるいは、サブピクセル画像変換装置は、エンドレスベルト１１の動く範囲から外れて位置するピクセルシフト装置を備えたミラーであっても、またはミラーとピクセルシフト装置の両方を１つの要素で組み合わせても差し支えない。
【００３３】
本発明の実施には、エネルギー刺激の適切な形態の適用に応答して固化できる任意の適切な液体構築材料を用いてもよい。紫外線または可視光の照射によって、固体状態のポリマープラスチックに変化するように誘発されうる液体状態の化学物質が数多く知られている。本発明の実施に用いてもよい適切な可視光硬化性感光性樹脂が以下の表１に示されている。この配合物は、ＢｅｎＱ  ＰＭ７２２０プロジェクタに使用したときに、優れた解像度および感光速度を示した。形成された部品は、靭性および剛性がバランスのとれた優れた生強度を示した。
【表１】
0004787204.tif 000002
【００３４】
シリコーンアクリレート材料などの、透明な搬送手段からの離型能力を向上させるために、配合物に添加剤を含ませても差し支えない。
【００３５】
動作において、三次元物体を構築するためのデータが、ＣＡＤステーション（図示せず）からフレキシブル・トランスポート固体イメージング装置に送られる。このＣＡＤステーションは、ＣＡＤデータを適切なデジタル層データフォーマットに変換し、それを、コンピュータ制御システム（これも図示せず）に供給し、ここで、デジタルライトプロジェクタのオン／オフ命令を提供するために、アルゴリズムによりデータを最適化するように物体データが操作される。固体イメージング層データは、断面データを形成するためのスライスプログラムにより処理されているＣＡＤデータにより得られる。次いで、形成されている断面における三次元物体の境界内の画像における選択されたピクセルを照射するようにデジタルライトプロジェクタの命令を作成するために、マイクロプロセッサまたはコンピュータなどの、適切な制御装置により断面データにアルゴリズムが施される。製造される断面の解像度およびエッジの滑らかさを増すために、適切なピクセルシフト画像変換装置を用いても差し支えない。
【００３６】
層のイメージングが完了したら、支持台５３を降下させる。硬化した画像は今ではベルト１１と支持台５３の両方にくっ付いているので、部品の層がベルト１１から剥がされるまで、ベルト１１を支持台５３と共に下方に引っぱると、ベルトは弓形になる。次いで、ベルト１１は真っ直ぐな形態に戻る。構築材料４７を担持する照射線に対して透明なベルト１１は、露光され固化された構築材料の層から剥がれて、それらの間で水平方向に動きなく、形成されている三次元物体の断面が形成される。照射線に対して透明なベルト１１の柔軟性により、分離は、剥離タイプの作用で生じることができる。何故ならば、分離力は、柔軟性のない平らな表面の場合に生じるような、露光された構築材料の全区域ではなく、構築材料４７の露光区域の幅に比例しているからである。
【００３７】
構築支持台５３上で部品がその上に構築されている基体は、それに対する部品の結合が、ベルト１１に対する結合よりも強くなるように選択される。基体材料は、透過性であり、柔軟であり、構築支持台５３に容易に取付可能であるべきである。それは、微細なサンドペーパーまたはグリップを与える類似の材料であって差し支えないが、任意の湿った未硬化の材料が、部品から流れ落ち、部品をできるだけ乾燥した状態に維持できる、粉末シリコーンなどの多孔質材料であることがより好ましい。
【００３８】
部品ができあがるにつれ、各新しい層が、その下の層の硬化済み構築材料に結合する。一旦、支持台が最低の位置に到達したら、ベルト１１を構築材料４７で再被覆するために、ベルトを移動方向２１に駆動する。ベルト１１は、構築材料の層厚を一貫させるために、約３０ｃｍから４５ｃｍ（約１２インチから１８インチ）駆動される。次いで、支持台を所定の位置に上昇させる。今では、支持台５３上に約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）厚の部品のスライスがあるので、先の層が、ベルト１１の表面５１上の構築材料４７のコーティングと密接に接触している部品の頂部にあるように、支持台５３を先の層よりも約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）低い位置に上昇させる。実際には、この位置決めは、動作が非常に精密であり、繰返し可能な様式で、支持台５３を昇降させるステッパモータ５８により制御される。例えば、モータ５８が、各露光後に約１．２５ｃｍ（０．５００インチ）支持台を降下させるが、約１．２４７５（約０．４９９インチ）だけ上昇させる場合、それらは常に、１サイクル当たり０．０２５ｍｍ（約０．００１インチ）の蓄積を補う。ここで、ベルト１１は再被覆されており、支持台は適所にあり、部品の次のスライスが投射され、部品が完成するまでこのプロセスが続けられる。
【００３９】
本発明を、その特定の実施の形態に関して先に記載してきたが、ここに開示した本発明の概念から逸脱せずに、部品の材料、配置および工程の多くの変更、改変および変種が実施できることが明らかである。例えば、デジタルイメージプロジェクション設備の代わりに、レーザ、レーザ走査ミラーおよび他の関連装置を使用する場合、サブピクセル画像変換装置は用いられない。構築プロセスにおいて支持体が用いられる場合、２種類の別個の材料または構築物体と支持体とで同じ一種類の材料のいずれかが用いられる。
【００４０】
したがって、添付の特許請求の範囲の精神と広い範囲は、この開示を読んだ際に、当業者に思い浮かべられるそのような変更、改変および変種の全てを包含することが意図されている。ここに挙げられた全ての特許出願、特許、および他の刊行物は、その全てが引用により含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】構築材料転写手段およびトラッキング・張力調節装置として、照射線に対して透明なフレキシブルエンドレスベルトを用いたフレキシブル・トランスポート固体イメージング装置の前方斜視図
【図２】照射線に対して透明なフレキシブルエンドレスベルトおよびトラッキング・張力調節装置を示す、フレキシブル・トランスポート固体イメージング装置の部分的に分解された前方斜視図
【図３】照射線に対して透明なフレキシブルエンドレスベルト、ライトプロジェクタおよび構築材料供給カートリッジを示す、フレキシブル・トランスポート固体イメージング装置の後方斜視図
【図４】フレキシブル・トランスポート固体イメージング装置の正面図
【図５】支持台上に三次元物体を形成するために、固化性液体構築材料が照射線に対して透明なフレキシブルエンドレスベルトからそこに転写される支持台を昇降させるのに用いられる１つのステッパ・モータおよびフレキシブル・トランスポート固体イメージング装置の前方斜視図
【図６】フレキシブルエンドレスベルトトラッキング・検知システムの平面図
【図７】ベルトがフレキシブル・トランスポート固体イメージング装置の周りの経路を移動するときにベルトのトラッキングを制御する、フレキシブルエンドレスベルトトラッキングシステムの一部分の概略図
【図８】エンドレスベルトが分配機の分配スリットを横切る様子を示す断面図
【符号の説明】
【００４２】
１０    フレキシブル・トランスポート固体イメージング装置
１２    カートリッジアセンブリ
１３    固化性液体媒体カートリッジ分配機
１４，１５    ドライブローラ
１９．２０    アイドラーローラ
２２，２４    電気駆動モータ
２６    トラッキングモータ
４４    照射線源
５３    支持台
５８    ステッパモータ
【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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