(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された厚さを有する樹脂からなる複数の層を順次レーザ硬化させることを利用して高速に原型を作成するための光ステレオリソグラフィ法において、硬化されるべき樹脂領域を決定して所望の形状の硬化樹脂を製造する方法であって、
(a)  上記所望の形状を有するコンピュータモデルを生成する工程と、
(b)  該モデルを上記樹脂の上記層の厚さと等しい厚さを有しそれぞれ対応する層データにより硬化されるべき樹脂領域を画定する複数の層に分割する工程と、
(c)  中間層を含みそれに連続的に隣接する上記樹脂の複数の上記層からなる１つの集合を選択し、一連の硬化処理で１層以上後の上記樹脂の層のレーザ硬化により寸法超過を起こす上記中間層の樹脂領域を決定する工程と、
(d)  上記寸法超過を補償するよう上記層データを修正する工程と、
(e)  それぞれ上記中間層としてほぼ全ての上記樹脂の上記層を含むよう上記樹脂の複数の上記層からなる集合を順次選択することにより工程(c)及び工程(d)を繰り返す工程とを備え、
上記各集合は、Ｎ個の層を含み、Ｎは、３、５、７もしくはそれ以上の奇数から選択され、
上記中間層は、上記樹脂の層の上記集合の中央の層である光ステレオリソグラフィ法の樹脂硬化領域決定方法。
【請求項２】
上記集合はそれぞれ次の集合が先に選択された集合の中間層に隣接する層を中間層として有するように順次選択される請求項１記載の方法。
【請求項３】
最初に選択される集合は最初に硬化されるべき層を含んでおり、順次後続の集合はそれぞれ中間層として次に硬化される隣接層を含んでいる請求項２記載の方法。
【請求項４】
上記各集合は補償されるべき厚さの層数分を単位として樹脂のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のある寸法により決定される請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
１層分の厚さの寸法超過を補償するために
(a)  上記コンピュータモデルの層により画定される多角形を最初に硬化されるべき層で始まるＰ１，Ｐ２，．．．ＰＫ．．．と名づける工程と、
(b)  上記選択される集合として最初の３層Ｐ１ないしＰ３を選択し、上記中間層を中央の層Ｐ２に決定する工程と、
(c)  以下の式
【数１】
0004405671.tif 000021
で示され、層Ｐ３のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のある層Ｐ２内の領域を決定する工程と、
(d)  以下の式
【数２】
0004405671.tif 000022
で示されるPoly 1とＰ１との間の差を求めることにより、先に硬化した隣接層の対応領域内に硬化した樹脂が存在しないことから寸法超過が実際に発生するPoly 1内の領域を決定する工程と、
(f)  上記モデル内の全ての層集合が処理されるまで先の集合の２番目の層から始まり連続するそれぞれ３層からなる集合に関して上記工程(b)ないし工程(e)を順次繰り返す工程とを備えた請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
２層分の厚さの寸法超過を補償するために
(a)  上記コンピュータモデルの層により画定される多角形を最初に硬化されるべき層で始まるＰ１，Ｐ２，．．．ＰＫ．．．と名づける工程と、
(b)  上記選択される集合として最初の５層Ｐ１ないしＰ５を選択し、上記中間層を中央の層Ｐ３に決定する工程と、
(c)  以下の式
【数３】
0004405671.tif 000023
で示され、層Ｐ４のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のある層Ｐ３内の領域を決定する工程と、
(d)  以下の式
【数４】
0004405671.tif 000024
で示されるPoly 1とＰ２との間の差を求めることにより、先に硬化した隣接層の対応領域内に硬化した樹脂が存在しないことから寸法超過が実際に発生するPoly 1内の領域を決定する工程と、
(e)  以下の式
【数５】
0004405671.tif 000025
で示され、層Ｐ５のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のあるＰ３内の領域を決定する工程と、
(f)  以下の式
【数６】
0004405671.tif 000026
で示すPoly 3とＰ１との差を求めることにより、先の２層の対応領域内に硬化した樹脂が存在しないことから２番目の層の寸法超過が実際に発生するPoly 3内の領域を決定する工程と、
(g)  上記モデル内の全ての層集合が処理されるまで先の集合の２番目の層から始まり連続するそれぞれ５層からなる集合に関して上記工程(b)ないし工程(f)を順次繰り返す工程とを備えた請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記コンピュータモデルは、１層及び２層下方で寸法超過を発生させる全ての領域を層Ｐ３から除去し、修正層として以下の式
【数７】
0004405671.tif 000027
で表される多角形を結果として示すことによって修正される請求項６記載の方法。
【請求項８】
２層分の厚さの寸法超過を補償するために
(a)  上記コンピュータモデルの層により画定される多角形を最初に硬化されるべき層で始まるＰ１，Ｐ２，．．．ＰＫ．．．と名づける工程と、
(b)  上記選択される集合として最初の５層Ｐ１ないしＰ５を選択し、上記中間層を中央の層Ｐ３に決定する工程と、
(c)  層Ｐ４のレーザ硬化により１層分の厚さの寸法超過を起こす可能性のある層Ｐ３内の領域を決定し、その領域を以下の式
【数８】
0004405671.tif 000028
で表す工程と、
(d)  層Ｐ５のレーザ硬化の結果として先の２層で寸法超過が発生するＰ３内の領域を決定し、その領域を以下の式
【数９】
0004405671.tif 000029
で表す工程と、
(e)  層Ｐ４及びＰ５のレーザ硬化の結果として下方で寸法超過を発生させる全ての領域を層Ｐ３から除去し、その結果得られた多角形を以下の式
【数１０】
0004405671.tif 000030
で表すことによって上記コンピュータモデルを修正する工程とを備えた請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
上記連続する層はｚ軸方向あるいは積層方向に硬化される請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
上記最初に硬化される層が最下層となるように上記ｚ方向がステレオリソグラフィ法の垂直方向に対応している請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上記修正層のデータはコンピュータメモリ、磁気媒体もしくは光学媒体に保存される請求項１ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の樹脂硬化領域決定方法を備え、高速原型作成用の光ステレオリソグラフィ装置を制御して寸法超過を抑制する方法。
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、高速原型作成（ラピッドプロトタイピング）のための光ステレオリソグラフィ法に関する。さらに詳しくは、高速原型作成のための光ステレオリソグラフィ法において樹脂の硬化領域を決定する方法に関するものである。本発明はまた、レーザー光線の過透過や樹脂の過硬化による成形品の積層（ｚ軸）方向の不正確さや寸法超過を減少させるために光ステレオリソグラフィ装置を制御する方法を提供する。
【０００１】
（発明の背景）
光ステレオリソグラフィとは、コンピュータデータから複合３次元物体を作るために順次積層方法を使用する製造技術である。この技術は、コンピュータグラフィックス、レーザー重合、及び光化学技術を組み合せて使用する。多くの利点のうちには、顕著な生産性利益や製造設計におけるコスト削減、及び短時間で概念モデルを導入することができることが含まれる。この方法は、３次元成形品が造形されるまで先の層の上に各層を作り、連続するフォトポリマの薄膜層を硬化させる走査紫外線レーザー光線によるものである。
【０００２】
この技術は、ラピッドプロトタイピング業界では一般的である。作成するモデルの正確さ、特に寸法超過を抑制することによって垂直すなわちＺ軸方向の正確さを向上させるために多大な努力がなされている。Ｚ軸方向の不正確さ又は寸法超過は、Ｘ軸及びＹ軸方向の５０μｍに比べ２００μｍもの高さになる。しかし、Ｘ軸及びＹ軸誤差は、殆どの光ステレオリソグラフィ機械で簡単に補正することが可能である。その大きな可能性にもかかわらず、寸法誤差が適切に補正されなければ、この寸法誤差によってラピッドプロトタイピング成形品が設計検証のみに適用が制限されてしまう。
【０００３】
寸法超過の原因は２つある。まず一つには、層間の接合を確実にするよう、フォトモノマーを膜厚Ｌpよりも大きい深さｄまで硬化させるために、レーザー出力を標準的に選択していることである。したがって、その下がステージや先に硬化した層ではなく液状樹脂である張り出し部分の最下層を硬化する場合、層は所望の層ピッチよりも厚く形成される。
【０００４】
２つ目の原因は、レーザー光線によって２番目の層を走査又は硬化する場合に、先に硬化した層の下の液状樹脂も硬化してしまうことにある。これは、レーザーの過透過効果によるものであり、固体樹脂が液状樹脂よりも紫外線レーザーに対してより透過することを示唆している。３番目の層をレーザーで走査する場合には、この過透過効果により、硬化した層の下の液状樹脂をさらに過硬化することになる。図１は、レーザーの過透過によって生じた寸法超過効果を示す。以下は図１において示す：
Ｌp：  所望の層ピッチ（または各工程後のステージの降下量）
ｄ1：  １番目の層の硬化深さ
ｄ2：  １番目及び２番目の層の総硬化深さ
ｄ3：  １番目，２番目及び３番目の層の総硬化深さ
δd：  レーザー光線の過透過効果による寸法超過分
【０００５】
図１では、成形ステージ２に張り出している部分及び張り出していない部分の両方の硬化層１の実際の深さｄと、張り出している部分の硬化層１の所望の層ピッチＬpとを比較している。また、層１の１回の走査による過硬化効果３と、２番目の層６及び３番目の層７の走査によるレーザーの過透過によって生ずる寸法超過効果４、５を示している。
【０００６】
米国特許５，２５６，３４０号及び米国特許５，５７１，４７１号のような光ステレオリソグラフィに関するごく最近の米国特許では、寸法超過効果による不正確さを克服する解決方法は提示されていない。米国特許５，３９８，１９３号では、様々な形成方法によって形成された余分な物質を除去するための削減又は除去工程を教示している。日本特許出願１２５０７８：１９９５号及び１２５０７９：１９９５号では、三次元モデルデータを寸法超過の値で相殺してモデルの正確さを向上させることを教示している。
【０００７】
（発明の開示）
本発明の目的は、高速原型作成のための光ステレオリソグラフィ法において樹脂の硬化領域を決定する方法を提供することにある。本発明の更なる目的は、高速原型作成のためのより正確なモデルを製造するための改良型光ステレオリソグラフィ法を提供することにある。
【０００８】
一つの特徴として、本発明は、選択された厚さを有する樹脂からなる複数の層を順次レーザ硬化させることを利用して高速に原型を作成するための光ステレオリソグラフィ法において、硬化されるべき樹脂領域を決定して所望の形状の硬化樹脂を製造する方法を提供しており、この方法は
(a)  上記所望の形状を有するコンピュータモデルを生成する工程と、
(b)  該モデルを上記層の厚さと等しい厚さを有しそれぞれ対応する層データにより硬化されるべき樹脂領域を画定する複数の層に分割する工程と、
(c)  中間層を含みそれに連続的に隣接する上記複数の層からなる１つの集合を選択し、一連の硬化処理で１層以上後のレーザ硬化により寸法超過を起こす上記中間層の樹脂領域を決定する工程と、
(d)  上記寸法超過を補償するよう上記層データを修正する工程と、
(e)  それぞれ上記中間層としてほぼ全ての層を含むよう上記複数の層からなる集合を順次選択することにより工程(c)及び工程(d)を繰り返す工程とを備えている。
【０００９】
好ましくは、上記集合はそれぞれ次の集合が先に選択された集合の中間層に隣接する層を中間層として有するように順次選択される。
【００１０】
また、最初に選択される集合は最初に硬化されるべき層を含んでおり、順次後続の集合はそれぞれ中間層として次に硬化される隣接層を含んでいることが好ましい。
【００１１】
好ましくは、上記各集合はＮ個の層を有し、Ｎは補償されるべき厚さの層数分を単位として樹脂のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のある寸法により決定される３、５、７もしくはそれ以上の奇数から選択される。
【００１２】
ある特定の形態において、本発明は、２層分の厚さの寸法超過を補償する方法を提供するものであって、この方法は
(a)  上記コンピュータモデルの層により画定される多角形を最初に硬化されるべき層で始まるＰ１，Ｐ２，．．．ＰＫ．．．と名づける工程と、
(b)  上記選択される集合として最初の５層Ｐ１ないしＰ５を選択し、上記中間層を中央の層Ｐ３に決定する工程と、
(c)  以下の式
【００１３】
【数１１】
0004405671.tif 000002
【００１４】
で示され、層Ｐ４のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のある層Ｐ３内の領域を決定する工程と、
(d)  以下の式
【００１５】
【数１２】
0004405671.tif 000003
【００１６】
で示されるPoly 1とＰ２との間の差を求めることにより、先に硬化した隣接層の対応領域内に硬化した樹脂が存在しないことから寸法超過が実際に発生するPoly 1内の領域を決定する工程と、
(e)  以下の式
【００１７】
【数１３】
0004405671.tif 000004
【００１８】
で示され、層Ｐ５のレーザ硬化により寸法超過を起こす可能性のあるＰ３内の領域を決定する工程と、
(f)  以下の式
【００１９】
【数１４】
0004405671.tif 000005
【００２０】
で示すPoly 3とＰ１との差を求めることにより、先の２層の対応領域内に硬化した樹脂が存在しないことから２番目の層の寸法超過が実際に発生するPoly 3内の領域を決定する工程と、
(g)  上記モデル内の全ての層集合が処理されるまで先の集合の２番目の層から始まり連続するそれぞれ５層からなる集合に関して上記工程(b)ないし工程(f)を順次繰り返す工程とを備えている。
【００２１】
好ましくは、上記コンピュータモデルは、１層及び２層下方で寸法超過を発生させる全ての領域を層Ｐ３から除去し、修正層として以下の式
【００２２】
【数１５】
0004405671.tif 000006
【００２３】
で表される多角形を結果として示すことによって修正される。
【００２４】
別の特定事項として、本発明は２層分の厚さの寸法超過を補償する方法を提供するものであって、この方法は
(a)  上記コンピュータモデルの層により画定される多角形を最初に硬化されるべき層で始まるＰ１，Ｐ２，．．．ＰＫ．．．と名づける工程と、
(b)  上記選択される集合として最初の５層Ｐ１ないしＰ５を選択し、上記中間層を中央の層Ｐ３に決定する工程と、
(c)   層Ｐ４のレーザ硬化により１層分の厚さの寸法超過を起こす可能性のある層Ｐ３内の領域を決定し、その領域を以下の式
【００２５】
【数１６】
0004405671.tif 000007
【００２６】
で表す工程と、
(d)   層Ｐ５のレーザ硬化の結果として先の２層で寸法超過が発生するＰ３内の領域を決定し、その領域を以下の式
【００２７】
【数１７】
0004405671.tif 000008
【００２８】
で表す工程と、
(e)  層Ｐ４及びＰ５のレーザ硬化の結果として下方で寸法超過を発生させる全ての領域を層Ｐ３から除去し、その結果得られた多角形を以下の式
【００２９】
【数１８】
0004405671.tif 000009
【００３０】
で表すことによって上記コンピュータモデルを修正する工程とを備えている。
【００３１】
好ましくは、上記連続する層を直交するｘ、ｙ、ｚ座標のｚ軸方向に硬化する。ｚ軸方向は、上記最初に硬化される層が下層になるようにステレオリソグラフィ法の垂直方向すなわち積層方向に対応していることが好ましい。
【００３２】
修正層のデータは、例えば、コンピュータメモリ、磁気媒体、又は光学媒体に記憶される。
【００３３】
本発明は、その範囲内において、上記の樹脂硬化領域決定方法を含み、高速原型作成用の光ステレオリソグラフィ装置を制御して寸法超過を抑制する方法も包含している。
【００３４】
本発明の一実施形態を例示として説明する。
【００３５】
（発明を実施するための最良の形態）
上述したように、光ステレオリソグラフィ技術を用いて製造された成形品は寸法が超過する不正確さを有している。成形品の加工時に使用される様々なパラメータはそれぞれ異なる寸法超過効果をもたらすことになる。上記不正確さを補償する技術はこれらのばらつきに対応しなければならない。例えば、図２（ａ）に示すように、楔形モデル１０が２００μｍピッチの層１１を使用して構築され、その最大超過寸法が４００μｍである場合、寸法超過部１２は２層分に等しい。図２（ａ）に示すように、相殺や補償が全くない場合には、モデルはその傾斜に沿って最大２層分の寸法超過部１２を有することになる。
【００３６】
本発明の方法を、最大超過寸法が２層分（実施例１）である場合と１層分（実施例２）である場合における寸法超過効果の克服例で説明する。レーザ光線、感光性樹脂特性及び層ピッチの選択を様々に組み合わせることによって、寸法超過効果を３層分もしくはそれ以上にさえすることが可能である。しかしながら、実用向きには、レーザ光線と樹脂特性を適切に選択することで通常は３層ないしそれ以上の寸法超過を回避することが可能である。しかしながら、３層分もしくはそれ以上の寸法超過に対する同様の解決策を同じ対処方法を用いて得ることが可能である。
【００３７】
実施例１ − ２層分寸法超過問題
２層分の寸法超過効果を補償する従来技術は一部の図形を消失する恐れがある。図２（ｂ）の楔形モデル１０に示すように、現行の補償技術が適用されると、すなわち、寸法超過部１２が所望の形状に一致するよう全ての層が２層分相殺されると、モデル１０上端の一部の図形１３が失われる。
【００３８】
本発明は図形の消失を抑制するとともに寸法制度を向上させるより選択的な補償技術を提供する。図２（ｃ）は本発明の補償技術を利用して楔形モデル１０を形成した結果の一例である。層１１の数を固定して相殺する代わりに、寸法超過を起こす領域を特定して除去することによりより高い精度を達成する。したがって、この技術は光ステレオリソグラフィ法により構築されるモデルの精度を向上させる。
【００３９】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は一つの例示的なモデルをそれぞれ正射影図と等角投影図で示したものである。
【００４０】
２層分寸法超過問題に関して、表１に実際の観察から決定され最も近い半層まで丸められた寸法超過効果を示す。表１のデータと例示された図１に基づいて、以下のことがわかる。
(i)  １層分のみ全体にわたって走査することによりレーザ硬化を行うと、走査された層の下に硬化した樹脂やステージが存在しない場合には半層分の厚さ寸法が発生し超過する。この半層分の厚さの寸法超過は走査された樹脂の過硬化によるもので  ある。
(ii)  最初に走査された層の上方の別の層を走査することでレーザ硬化を行うと、先に硬化した層の下の樹脂も硬化させ総計で１層分の厚さを有する寸法超過を発生させる。
(iii)  上記先に走査された層のさらに１層以上上方の層を走査すると、先に形成された寸法超過層の下にさらに別の層を発生させる。３層以上の走査層の下方の最大寸法超過はしたがって２層分である。
【００４１】
【表１】
0004405671.tif 000010
【００４２】
寸法超過が発生する領域を特定する工程を図３（ａ）の平面図に相当する図４に示す。そのコンピュータモデルは光ステレオリソグラフィ法の層厚に等しい厚さの複数層Ｐ１，Ｐ２，．．．ＰＫ．．．に分割される。各時点で検討中の５つの断面層Ｐ１ないしＰ５が存在する。その基本的な工程は以下の工程からなる。
【００４３】
(a)  Ｐ４におけるレーザ走査によりその下方で寸法超過を起こす可能性のあるＰ３内の領域を決定すること。これはＰ３とＰ４の間の共通部分を求めることによってなされる。
【００４４】
【数１９】
0004405671.tif 000011
【００４５】
とする。これを図４ａに示す。上記多角形（ポリゴン）、すなわちPoly 1はその上部で次の層Ｐ４が走査されるＰ３内の領域である。硬化した層Ｐ２がPoly 1の真下に存在しない場合は、Ｐ４の硬化に使用されるレーザ光線の一部がＰ３を透過してＰ３下方の液状樹脂をさらに硬化させるので寸法超過が発生することになる。そうではなく、Poly 1の真下に硬化した層Ｐ２が存在する場合には、寸法超過は起こらない。
【００４６】
(b)  その下方で寸法超過が実際に起こるPoly 1内の領域を決定すること。これはPoly 1とＰ２との間の差、すなわち
【００４７】
【数２０】
0004405671.tif 000012
【００４８】
を求めることによってなされる。これを図４ｂに示す。結果得られた多角形、すなわちPoly 2はその上部で次の層（Ｐ４）が走査され真下に硬化した層が存在しないＰ３内の領域である。言い換えると、Ｐ３の下方でPoly 2によって記された領域に液状樹脂が認められる。したがって、Ｐ４を走査すると，レーザエネルギの一部が  Ｐ３を透過してPoly 2の下方の液状樹脂に寸法超過を発生させる。
【００４９】
(c)  Ｐ５における走査によりその下方で寸法超過を起こす可能性のあるＰ３内の領域を決定すること。表１から、３番目の層が走査された際にさらにもう１層分超過寸法が増大することが分かる。この場合、表１の３番目の層はＰ５に相当し、すなわち、Ｐ５の走査がＰ３の下方で寸法超過を発生させることを意味する。したがって、そのことをアルゴリズムで検討する必要がある。Ｐ５における走査によりその下方で寸法超過が起こり得るＰ３内の領域を決定するために、Poly 1とＰ５の間の共通部分が求められる。図４ｃに示すように、
【００５０】
【数２１】
0004405671.tif 000013
【００５１】
である。この計算に関して、Ｐ３とＰ５の共通部分の領域がＰ４のどの部分とも重ならないので、Ｐ３の代わりにPoly 1が使用される（すなわち、
【００５２】
【数２２】
0004405671.tif 000014
【００５３】
は使用されない）。その場合、Ｐ５を透過するレーザ光線は硬化した層を透過しないのでＰ３の下方で過成長を発生させるが、Ｐ５下方の液状樹脂を硬化させる。あるいは、Poly 3は
【００５４】
【数２３】
0004405671.tif 000015
【００５５】
にも等しい。結果得られた多角形、すなわちPoly 3はその上部で連続する２層が走査されるＰ３内の領域である。Poly 3の下方に２層の硬化した樹脂Ｐ２及びＰ１が存在する場合は、過成長が（もしあるとすれば）Ｐ２とＰ１自体の中で発生させられるのでＰ３内で寸法超過は発生しない。そうではなく、Ｐ５が走査された場合は寸法超過が発生する。
【００５６】
(d)  同様に、Poly 3とＰ１との差を求めることによりＰ１層内でかつその下方で寸法超過が起こり得るPoly 3内の領域を決定すること。図４ｄに示すように、結果得られる多角形、すなわちPoly 4はその上部で連続する２層Ｐ４及びＰ５が走査されその真下に硬化した樹脂が存在しないＰ３内の領域である。言い換えると、Ｐ３あるいはＰ２の下方でPoly 4で記す領域内に液状樹脂が認められる。したがって、これらの領域で寸法超過が発生する。
【００５７】
(e)  その下方で寸法超過が発生する領域Poly 2及びPoly 4をＰ３から差し引くことにより、図４ｅに示す所望の多角形を得る。結果得られた多角形は
【００５８】
【数２４】
0004405671.tif 000016
【００５９】
である。結果として得られた図４ｆに示す修正多角形は、走査されるべき層としてＰ３と置き換えるために、修正層ファイル内に修正された層として保存される。
【００６０】
(f)  ５つの層からなる最後の層集合が検討されるまで、次の層集合の最初の層として先の層集合の２番目の層から始めるようにしてその後の層集合に上記の処理を繰り返す。
【００６１】
(g)  全ての層が相殺もしくは補償された後、ラピッドプロトタイピング成形品の実際の製造のために修正層ファイルを光ステレオリソグラフィ装置に送る。
【００６２】
図５はソニー社製ソリッドクリエータシステム（ＳＣＳ）を用いてより精度の高いモデルを製作する上記の方法の実施例を示すフローチャートである。この図に示すように、以下の基本的な工程が実行される。
１） ＳＴＬ、ＩＧＥＳあるいはＨＰＧＬ形式のＣＡＤデータが作成されソニー社製ＳＣＳワークステーションに送られる。
２）  ＮＥＷＳ（ソニー社により開発されたＵＮＩＸワークステーション）が上記ＣＡＤデータを受け取り、ProSCSと呼ばれるデータ処理ソフトウェアを用いて０．１ｍｍないし０．３ｍｍの等間隔で断面スライスデータを計算する。
３）  続いて、これらのデータがmodel.ctr, model.1, model.2などの名称でバイナリファイルに変換される。
４）  ＳＣＳソフトウェアがレーザスポットの半分の寸法だけ層に沿ってレーザ走査を偏位させる。これは直径の半分のレーザスポットによって引き起こされる寸法超過を補償するためである。その後、Ｃ言語で記述された上記提案の補償アルゴリズムが、モデルの寸法超過を起こす恐れのある重なり合った層形状に基づいて、スライスされた層データを修正する。
５）  その後、ユーザが図形編集プログラム（EditSC）を用いて図形モデルのスライスデータを手動で編集することができる。
６）  ユーザはさらに必要に応じて従来どおり支援データを自動的にもしくは手動で作成することを選択してもよい。
７）  スライスデータがシステム制御装置に送られると、それらのデータは後に機械制御装置に送られるＤＥコマンド（スキャナのＣＰＵが理解する座標制御及びレーザ制御に関する情報を含むディジタル電子コマンド）、パルス列及び制御信号に変換される。
８）  システム制御装置からメッセージを受け取ると、機械制御装置はＸ−Ｙレーザスキャナを用いて紫外線硬化樹脂表面を繰り返し走査して硬化させることによりソリッドモデルを順次積層しながら構築を開始する。
【００６３】
本発明が他の光ステレオリソグラフィ装置を用いて実現可能であることは明らかである。
【００６４】
実施例２ − １層分寸法超過問題
１層分寸法超過問題では、寸法超過特性を表２で示す。
【００６５】
【表２】
0004405671.tif 000017
【００６６】
図６は補償を行う場合と行わない場合で構築された楔形モデルの側面図を示す。寸法超過特性に基づいて、３層からなる集合の寸法超過効果は以下のとおりである。
【００６７】
(i)  １層のみの走査により単に過硬化である半層分の厚さの寸法超過を発生させる。
【００６８】
(ii)  硬化した層の上方の別の層を走査することにより、上記硬化した層の下の液状樹脂をさらに硬化させ過成長を発生させる。そして、それにより１層分（過硬化＋過成長）まで寸法超過を増大させる。
【００６９】
(iii)  ２つの既存層全体にわたってさらに走査するが、もはや寸法超過は増大しない。
【００７０】
寸法超過が起こる領域を特定して除去する工程を（モデルの平面図に基づいて）図７に示す。この場合、３つの層Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３からなる集合がその２番目の層すなわち中間層をそれぞれ修正するために検討されることになる。Ｐ２およびそれ以降の層の修正後の走査領域を決定するための基本的な工程は以下の工程からなる。すなわち、
(a)  Ｐ３の走査によりＰ２の下方で寸法超過が発生するＰ２内領域を決定すること。これはＰ２とＰ３の間の共通部分を求めることによってなされる。すなわち、
【００７１】
【数２５】
0004405671.tif 000018
【００７２】
図７ａに示すように、結果得られる多角形、すなわちPoly 1はその上部で次の層Ｐ３が走査されるＰ２内の領域である。硬化した層Ｐ１がPoly 1の下に存在しない場合は、Ｐ３の硬化に使用されるレーザ光線の一部がＰ２を透過してＰ２の下の液状樹脂をさらに硬化させるので寸法超過が発生することになる。そうではなく、Poly 1の下に硬化した層Ｐ１が存在する場合には、寸法超過は起こらない。
【００７３】
(b)  寸法超過が発生するPoly 1内の領域を決定すること。これはPoly 1とＰ１との間の差、すなわち
【００７４】
【数２６】
0004405671.tif 000019
【００７５】
を求めることによってなされる。図７ｂに示すように、その結果得られた多角形、すなわちPoly 2はその上部で次の層Ｐ３が走査され真下に硬化した層が存在しないＰ２内の領域である。言い換えると、Ｐ２の下方でPoly 2によって記された領域に液状樹脂が認められる。したがって、Ｐ３を走査すると，レーザエネルギの一部がＰ２を透過してPoly 2の下方の液状樹脂に寸法超過を発生させる。
【００７６】
(c)   その下方で寸法超過が発生する領域をＰ２から差し引くことにより、図７ｃに示す修正された多角形、すなわち
【００７７】
【数２７】
0004405671.tif 000020
【００７８】
を得る。図７ｄの修正多角形はＰ２の代わりに利用するために修正層ファイル内に保存される。
【００７９】
(d)  全ての層の修正多角形が決定されるまで、先の層集合の２番目の層から始めるようにして３層からなるその後の層集合に上記の処理を繰り返す。
【００８０】
(e)  全ての層が補償された後、実際の製造のために修正層ファイルを光ステレオリソグラフィ装置に送る。
【００８１】
上記の説明は本発明の実施形態の一部を示すものであり、本発明の範囲から逸脱することなく変形がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は従来の光ステレオリソグラフィ法における連続層の硬化による寸法超過を概略的に示す。
【図２】  図２（ａ）は補償をせずに光ステレオリソグラフィ法を使用して構築された楔形モデルの側面図、図２（ｂ）は２層分の一定の相殺を行って光ステレオリソグラフィ法を使用して構築された楔形モデルの側面図、図２（ｃ）は本発明の方法をインテリジェント補償法と結合させ光ステレオリソグラフィ法を使用して構築された楔形モデルの側面図である。
【図３】  図３は本発明にかかる方法を説明するために使用する楔形モデルの２つの異なる図を示す。図３（ａ）はモデルを正射影図で示し、図３（ｂ）は等角投影図である。
【図４】  図４（ａ）ないし４（ｆ）は本発明の方法にかかる２層分の寸法超過問題における５層の補償アルゴリズムの各工程を示す平面図である。
【図５】  図５は市販の光ステレオリソグラフィ機械であるソニー社製ＳＣＳシステムにおいて本発明の方法を実施したものを示している。
【図６】  図６は１層分の寸法超過の例に対して本発明にしたがって補償を行う場合と行わない場合とで構築されたモデルの側面図である。
【図７】  図７は１層分の寸法超過の例に対して本発明にしたがって３層分補償する方法の手順を示す。
【図１】
0004405671.tif 000031
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004405671.tif 000034
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004405671.tif 000037