(57)【要約】造形装置は，三次元立体部品を製造するための造形面と，造形面上に１種以上の造形材料を堆積させるための材料供給システムとを備え，前記１種以上の造形材料の少なくとも１種が光硬化性材料であり，更に，第１解像度を有する第１イメージング手段と，第１解像度とは異なる第２解像度を有する第２イメージング手段とを備える。この場合，第１イメージング手段及び第２イメージング手段は，光硬化性材料を照射することにより，三次元立体部品の連続層を少なくとも部分的に固化させるよう，個別的及び複合的に作動可能である。一実施形態においては，解像度がより低いイメージング手段により内部領域を固化させ，解像度がより高いイメージング手段により詳細境界部を固化させる。【選択図】図１
2018518400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元立体部品を製造するための造形面と；
造形面上に１種以上の造形材料を堆積させるための材料供給システムであって，前記１種以上の造形材料の少なくとも１種が光硬化性材料である，材料供給システムと；
第１解像度を有する第１イメージング手段と；
第１解像度とは異なる第２解像度を有する第２イメージング手段とを備え；
第１イメージング手段及び第２イメージング手段は，光硬化性材料を照射することにより，三次元立体部品の連続層を少なくとも部分的に固化させるよう，個別的及び複合的に作動可能である，造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の造形装置であって，前記材料供給システムが：
前記造形面上に所定量の粉末材料を堆積させるための粉末ディスペンサと；
前記造形面に接続し，前記粉末材料中に光硬化性樹脂を注入するための樹脂供給システムと；
を備える，造形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の造形装置であって：
前記第２解像度が前記第１解像度よりも高解像度であり；
前記第１イメージング手段が，前記三次元立体部品の内部領域に対応する造形材料の第１部分を選択的に照射可能であり；
前記第２イメージング手段が，前記三次元立体部品の内部領域の境界部に対応する造形材料の第２部分を選択的に照射可能である，造形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の造形装置であって：
１つ又は複数のコリメートビーム源と；
前記１つ又は複数のコリメートビーム源を前記造形面に向けて指向させるよう，制御可能に移動可能な１つ又は複数のミラー又はレンズと；を備える，造形装置。
を備える，造形装置。
【請求項５】
請求項１に記載の造形装置であって，前記第１イメージング手段が，回転可能な屈折性材料を含むプリズムラスタ装置を備える，造形装置。
【請求項６】
請求項５に記載の造形装置であって，前記第１イメージング手段が，少なくとも１つの回転可能なミラーを備える，造形装置。
【請求項７】
請求項５に記載の造形装置であって，前記第１イメージング手段が，前記造形面に対して移動可能なプリズムラスタ装置のアレーを備える，造形装置。
【請求項８】
請求項１に記載の造形装置であって，前記第１イメージング手段が，プログラム可能な面状光源を備える，造形装置。
【請求項９】
請求項１に記載の造形装置であって，前記第１イメージング手段が，コリメート源と，１つ又は複数のミラーとを用いるバルクイメージングシステムを備える，造形装置。
【請求項１０】
請求項１記載の造形装置であって，前記造形面が，前記第１イメージング手段及び前記第２イメージング手段の一方又は双方についてのキャリブレーションを行うための集積フィードバックセンサーを備える，造形装置。
【請求項１１】
三次元立体部品を製造するための造形方法であって；
造形面上に１種以上の造形材料を堆積させ，該１種以上の造形材料のうちの少なくとも１種を光硬化性材料とするステップと；
該光硬化性材料を，第１解像度を有する第１イメージング手段で選択的に照射するステップと；
該光硬化性材料を，第１解像度とは異なる第２解像度を有する第２イメージング手段で選択的に照射するステップと；
前記第１イメージング手段及び第２イメージング手段を個別的及び複合的に作動させて，前記三次元立体部品の連続層を少なくとも部分的に固化させるステップと； 
を備える，造形方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の造形方法であって，造形面上に１種以上の造形材料を堆積させるステップが：
前記造形面上に所定量の粉末材料を堆積させるステップと；
前記粉末材料に光硬化性樹脂を注入するステップと；
を備える，造形方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の造形方法であって，前記造形面上に支持材料を堆積させ，前記第１イメージング手段及び第２イメージング手段により前記光硬化性材料を選択的に照射するステップが：
前記支持材料を少なくとも部分的に固化させて支持構造体の連続層を形成するステップと；
前記支持構造体と前記三次元立体部品との間に未硬化材料層を設けて，前記支持構造体と前記三次元立体部品との直接接触を阻止するステップと；
を備える，造形方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の造形方法であって，
前記光硬化性材料を前記第１イメージング手段により選択的に照射するステップが，前記三次元立体部品の内部領域に対応する造形材料の第１部分を選択的に照射するステップを含み；
前記光硬化性材料を前記第２イメージング手段により選択的に照射するステップが，前記三次元立体部品の内部領域の境界部に対応する造形材料の第２部分を選択的に照射するステップを含む，造形方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の造形方法であって，該方法が，コンピュータ支援図面（ＣＡＤ）データを，前記内部領域の境界部に対応するデータを含む第１ファイルと，前記内部領域に対応するデータを含む第２ファイルとに分離するステップを備え，前記境界部をベクトルデータで表し，前記内部領域をビットマップデータで表す，造形方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の造形方法であって，前記第１イメージング手段が，１つ又は複数のプリズムラスタ装置を備え，該１つ又は複数のプリズムラスタ装置の各々が放射源を備え；
前記光硬化性材料を前記第１イメージング手段により選択的に照射するステップが；
前記放射源と前記造形面との間に配置した屈折性材料を第１方向に回転させるステップと；
前記１つ又は複数のプリズムラスタ装置を，前記第１方向とは異なる第２方向に漸進的にパニングさせるステップと；
前記放射源の選択的な作動を前記回転ステップ及び前記パニングステップと連係させて，前記三次元立体部品の連続層における１層に対応する造形面上にラスタパターンを生成するステップと；
を備える，造形方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の造形方法であって，前記１つ又は複数のプリズムラスタ装置を前記第２方向に漸進的にパニングさせるステップが，前記１つ又は複数のプリズムラスタ装置を前記放射源のビーム幅よりも小さい間隔で漸進的にパニングさせるステップを含むことにより，前記ラスタパターンが複数の重複線で構成されるようにし；
前記三次元立体部品の連続層を，前記第１イメージング手段により２回照射されてときにのみ，前記第１イメージング手段により固化させる，造形方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の造形方法であって，前記１つ又は複数のプリズムラスタ装置を漸進的にパニングさせる間に，前記造形面を，前記第１イメージング手段から遠ざかる方向に，連続的又は半連続的に移動させる，造形方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載の造形方法であって：
前記造形面と交信可能に配置した１つ又は複数のセンサーから，フィードバックを生成するステップと；
前記第１イメージング手段及び第２イメージング手段の一方又は双方による光硬化性材料の選択的な照射を，前記１つ又は複数のセンサーからのフィードバックに基づいて調整するステップと；
を備える造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［優先権主張］
本願は，２０１５年４月７日付の米国特許仮出願第６２／１４４，０１６号の優先権を主張するものであり，その開示は全体が参照により本明細書に取り込まれる。
【０００２】
本明細書に開示される発明は，概して，金属材料，プラスチック材料，セラミック材料又は二種以上の材料の組み合わせを含む複合材料から，物体を立体造形するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
付加製造（ＡＭ）は，立体造形（ＳＦＦ），３Ｄ印刷（３ＤＰ），直接ディジタル製造（ＤＤＭ）又は立体イメージングとしても知られており，視覚面で実証的であると共に機能的な部品の試作方法として益々広範に適用されている。これは，特定の場合には，費用対効果の高い量産手法ともなっている。ディジタルモデルに基づいて部品を製造するために種々の手法が存在しており，いずれも完全な設計サイクルに要する時間及びコストを低減するものであって，多くの業界においてイノベーションを加速している。
【０００４】
一般的に，ＳＦＦは階層的に実行され，この場合にはディジタルモデルを水平な断層に区分し，各断層は造形面上の二次元イメージとして作成される。このような断層の連続的な作成により薄層の集積体が形成され，これらは全体として，ディジタルモデルで表される三次元物品に対応する。伝統的な製造技術，例えばコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）型の機械加工，射出成型等とは対照的に，ＳＦＦは製造時間及びコストを顕著に低減させ，従って，伝統的な手法による少量生産が過度に高価となり得る研究開発目的で広範に適用されている。更に，一般的にＳＦＦ装置は，ＣＮＣ装置と対比して，操作するために必要とされる熟練度がより低い。ＣＮＣ装置で製造される個々の部品は，コストが通常は高額であり，これはセットアップ時間がより長く，装置の操作コストがより高額だからである。ＣＮＣ装置で製造される部品は，往々にして，ＳＦＦ装置で製造される部品よりも高強度でより詳細な特徴を有するため，特定の用途においてはより望ましい。ＳＦＦ技術がＣＮＣ装置で製造される部品と同等の解像度及び機能を有する部品を製造可能となるまで，部品製造へのＳＦＦ技術の適用は制約されることとなる。
【０００５】
ＳＦＦにおいて最も一般的な技術には，ステレオリゾグラフィ（ＳＬＡ），選択的堆積モデリング（ＳＤＭ），熱溶融堆積モデリング（ＦＤＭ）及び選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）が含まれる。これらのアプローチは，使用可能な材料の種類，層毛性手法，製造すべき部品の解像度及び品質において異なるものである。典型的には，バルク材料堆積法又は選択的な材料堆積法により層が形成される。層形成のためにバルク材料堆積法を使用する場合，層イメージングは，典型的には熱的，化学的又は光学的プロセスにより達成される。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書には，各種用途のための金属部品，プラスチック部品及びセラミック部品を立体造形するための装置及び関連する方法の実施形態が開示されている。
【０００７】
本明細書に開示されるＳＦＦ装置は，ディジタルモデルの三次元的な立体表示を製造するための材料層を受容するための表面と，所要の造形材料層を堆積させるための手段と，造形材料を，ディジタルモデルに含まれるデータを代表する断面にイメージングするための手段とを含むことができる。特に，いくつかの実施形態において，造形材料は，任意の順に堆積される粒状材料及び光硬化性樹脂材料からなる。造形面におけるこれら材料の組み合わせによれば，粉末複合部品の製造に用いられていた前記装置のレオロジー的制約が克服される。また，いくつかの実施形態において，層イメージングに用いられるイメージング技術は，イメージング速度を改善すると共にイメージの解像度を維持すべく，粗い解像度のバルクイメージング技術と，高解像度の細密イメージング技術との組み合わせを含むことができる。
【０００８】
後述する装置は，多様な粒状材料のうち，任意の材料を用いることができ，これには，限定されるものではないが，造形材料の１種としてのセラミック材料，プラスチック材料又は金属材料が含まれる。この装置から製造される部品は，造形プロセスが完了した後，隣接粒子間の結合を容易化するよう処理することができる。このような処理には，限定されるものではないが，熱処理，化学処理，圧力処理，並びにこれらの組み合わせが含まれる。この造形技術及び処理プロセスにより得られる結果物には，限定されるものではないが，立体金属部品，立体セラミック部品，多孔質金属部品，多孔質セラミック部品，複合プラスチック部品，並びに１種又は２種以上の材料よりなる複合部品が含まれる。
【０００９】
粒状材料の堆積はいくつかの手法により達成することができ，その手法には，限定されるものではないが，ブレード機構による塗布，転写面上への静電堆積及び引き続く造形面上への堆積，押圧ローラ上への静電堆積及び引き続く造形面上への堆積が含まれる。同様に，光硬化性樹脂の堆積はいくつかの手法により達成することができ，その手法には，限定されるものではないが，インクジェット式印刷ヘッドからの液滴堆積，粒状材料を平準化するためのブレード装置への樹脂の射出及び粒状材料の樹脂材料への注入，粒状材料を樹脂材料に注入するためのローラ装置への樹脂の射出と，ブラシ，スポンジ又はフィルム等の転写機構への樹脂の移送，ローラ又はブレード装置等の堆積機構への樹脂の転写機構による移送及びこれに引き続く樹脂材料の造形面上への堆積が含まれる。材料の堆積及び組み合わせは，造形面において，あるいは上述したローラ又はブレード等の材料堆積手段内において，光硬化性樹脂に注入された粒状材料の層が形成されるように行われるものである。
【００１０】
層イメージングはいくつかの手法により達成することができ，その手法には，限定されるものではないが，ＤＬＰプロジェクタ等のプログラム可能な面光源を，詳細イメージングのための高解像度レーザ光源のベクトリング運動と，詳細イメージングのための二次レーザ光源よりも大きなビーム径のラスタ用レーザ光源によるバルクイメージングとの組み合わせで行うことが含まれる。一般的には，このようなイメージング処理の後，三次元物体の複数層への断層化により，三次元物体を代表するデータを処理し，層データの境界部を代表するデータと，層データの内部領域を代表するデータを取得し，バルクイメージングのために境界部データを，そして詳細イメージングのために内部領域データを使用する。
【００１１】
更に，一態様において，粒状材料及び樹脂材料よりなる複合物品を，所与の三次元物体を代表するディジタルデータから製造することのできるＳＦＦ装置が提供される。
【００１２】
他の態様において，材料層を形成するためにバルク堆積技術を用いるＳＦＦ装置が提供される。
【００１３】
他の態様において，複合材料層を形成するために粒状材料を光硬化性樹脂材料と組み合わせるＳＦＦ装置が提供される。
【００１４】
他の態様において，広範な材料の組み合わせを可能とすべく，材料成分の互換性を許容するＳＦＦ装置が提供される。
【００１５】
他の態様において，イメージの大きな内部領域と詳細な境界部とを別々にイメージングするＳＦＦ装置が提供される。
【００１６】
他の態様において，造形すべき物体に固有の領域に対して外側の領域を，これらの領域の一部又は全部が，造形すべき物体とは接触しないが，造形すべき物体の造形プロセスにより及ぼされる力の作用を制限できるように硬化させて，造形すべき物体のディジタルデータに対する当該物体の忠実度を維持可能とするＳＦＦ装置が提供される。
【００１７】
他の態様においては，ＳＦＦ装置により製造される物体を熱的，化学的又は機械的に処理して材料成分の内部結合を向上可能とする。
【００１８】
他の態様において，そのような処理には，液体チャンバ内における加圧，溶媒との接触，粒状材料の結合を容易とするための加熱，造形プロセスに由来する内部応力を緩和するための加熱，あるいは粒状材料の部分的焼結と，引き続く三元材料，例えば主たる粒状材料よりも融点が低いセラミック材料及び／又は金属材料の注入が含まれる。
【００１９】
本発明のいくつかの態様について上述し，これらの態様の全部又は一部は開示された発明により達成されるものであるが，更なる特徴は，本発明に係る以下の詳細な記載及び添付図面から明白である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るＳＦＦ装置の第１作動位置における左側斜視図である。
【図２】図１のＳＦＦ装置の第２作動位置における左側斜視図である。
【図３】図１のＳＦＦ装置の第３作動位置における左側斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＳＦＦ装置の左側斜視図である。
【図５】図４の装置におけるサブアセンブリの左側斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るＳＦＦ装置と併用するイメージングユニットの斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＳＦＦ装置の前部左側斜視図である。
【図８】図７の装置の後部右側斜視図である。
【図９】図７の装置と併用するイメージングユニットの後部右側斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るＳＦＦ装置の第１作動位置における前部左側斜視図である。
【図１１】図１０のＳＦＦ装置の第２作動位置における前部左側斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るＳＦＦ装置と併用するイメージングユニットの正面図である。
【図１３】図１２のイメージングユニットの斜視図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るＳＦＦトレースパターンを示す平面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るＳＦＦトレース及びラスタパターンを示す平面図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る代替的なＳＦＦトレース及びラスタパターンを示す平面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る代替的なＳＦＦトレースパターンを示す平面図である。
【図１８】本発明の第４実施形態に係るＳＦＦ装置の前部左側斜視図である。
【図１９】図１８の装置の前部左側断面斜視図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係るラスタ硬化パターンの斜視図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るＳＦＦ装置と併用するイメージングユニットの右側斜視図である。
【図２２】図２１の装置の右側断面斜視図である。
【図２３】本発明の任意の実施形態において使用するための層堆積装置の前部左側斜視図である。
【図２４】図２３の装置における粉末ホッパーの左側斜視図である。
【図２５】図２３の装置における粉末ディスペンサの斜視図である。
【図２６】図２３の装置の左側断面斜視図である。
【図２７】図２３の装置の第２位置における前部左側斜視図である。
【図２８】図２７の装置の左側断面斜視図である。
【図２９】図２３の装置の第３位置における前部左側斜視図である。
【図３０】図２９の装置の左側断面斜視図である。
【図３１】図２３の装置における粉末掃出及び注入用ブレードの斜視図である。
【図３２】図３１における部品の断面斜視図である。
【図３３】本発明の任意の実施形態において使用するための層堆積装置の第２実施形態を示す左側斜視図である。
【図３４】図３３の装置の後部左側斜視図である。
【図３５】図３４の装置の後部断面斜視図である。
【図３６】本発明の任意の実施形態において使用するための材料堆積装置の一実施形態を示す左側斜視図である。
【図３７】図３６の装置の左側断面斜視図である。
【図３８】図３６の装置の第２位置における左側斜視図である。
【図３９】図３８の装置の左側断面斜視図である。
【図４０】本発明の任意の実施形態において使用するための材料堆積装置の第２実施形態を示す右側斜視図である。
【図４１】図４０の装置の右側断面斜視図である。
【図４２】図４０の装置の第２位置における右側斜視図である。
【図４３】図４２の装置の右側断面斜視図である。
【図４４】本発明の任意の実施形態において使用するための粉末供給装置の一実施形態を示す右側斜視図である。
【図４５】図４４の装置の前部斜視図である。
【図４６】図４４の装置の右側頂部断面斜視図である。
【図４７】図４４の装置の左側頂部断面斜視図である。
【図４８】本発明の任意の実施形態において使用するための造形プラットフォームの一実施形態を示す斜視図である。
【図４９】図４８の装置の転回斜視図である。
【図５０】図４８の装置におけるセンサーアレーの斜視図である。
【図５１】図５０のセンサーアレーの断面斜視図である。
【図５２】図４８における造形プラットフォームの第２実施形態を示す斜視図である。
【図５３】図４８における造形プラットフォームの第３実施形態を示す斜視図である。
【図５４】図５３の造形プラットフォームの展開斜視図である。
【図５５】図４８における造形プラットフォームの第４実施形態を示す斜視図である。
【図５６】図５５の造形プラットフォームの展開斜視図である。
【図５７】図５５の装置における材料収容容器の斜視図である。
【図５８】図５５の装置の第２位置における斜視図である。
【図５９】図５８の装置における材料収容容器及び造形面の斜視図である。
【図６０】本発明により形成可能な物体の斜視図である。
【図６１】図６０の物体のために使用可能な支持材料配置の斜視図である。
【図６２】図６１の支持材料配置の断面斜視図である。
【図６３】本発明の一実施形態に係るＳＦＦ装置による物体造形に使用するための支持材料配置を製造するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６４】本発明により製造される物体の層イメージングのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６５】本発明における印刷速度を改善するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下，添付図面を参照して本発明の実施形態について詳述する。
【００２２】
多くのＳＦＦ装置は３つの基本的部品を備えている。図１〜図３は，従来技術に係る構造体上で造形を行うＳＦＦ装置及びプロセスを示す。この装置は，造形面102と，材料堆積モジュール104と，イメージングユニット100よりなる。材料堆積モジュール104は造形面102上に光硬化性材料106を堆積させるものであり，造形面102上ではイメージングユニット100によりイメージが生成される。この配置において，イメージングユニット100は材料106を，造形すべき物体の層を代表するパターン（例えばＣＡＤデータで代表される）に硬化させるために使用することができる。造形プラットフォーム102は他の層のためのスペースを形成できるように移動させ，このプロセスは物体が層単位で造形されるまで反復される。この場合，材料層106は光により硬化可能であり，これにより材料を固化させて物体を形成する，本発明の目的は，これら各プロセスを改良することである。
【００２３】
そのために，一態様において，本発明は立体造形（ＳＦＦ）装置を提供する。図４〜図６は，新規なイメージング配置と，これに関連する構成要素を示す。現行の多くのＳＦＦ装置は，材料層106を硬化させるためのプログラム可能な面光源，例えば図６にしめすようなＤＬＰプロジェクタを備えるイメージングユニット100を使用する。この技術の利点は，単一レーザを用いる方法との対比において，層がイメージ状に硬化され，これにより造形速度を改善できることである。しかしながら，このような構成においては局所解像度がピクセル解像度により制約されることがある。特に，例えば大きな物体を造形する場合にイメージ寸法が増加すればピクセルの物理的寸法が増加する。このようなピクセルサイズのスケーリングは，場合によっては，プロジェクタ110のみにより高解像度で印刷可能な物体の寸法に対する大きな制約となり得るものである。
【００２４】
しかしながら，図４に示す装置におけるイメージングユニット100の構成においては，プロジェクタ110を精密イメージング装置120と併用する。これに関連して，本明細書に開示するＳＦＦ装置は，三次元立体部品を製造するための造形面102と，造形面102上に1層又は２層以上の材料層106を堆積させるように構成された材料供給システムとを備え，材料層106のうちの少なくとも１層は光硬化性材料からなり，更に，第１解像度を有する第１イメージング手段（例えば，プロジェクタ110）と，第１解像度とは異なる第２解像度を有する第２イメージング手段（例えば，精密イメージング装置120）とを備える。このような構成において，第１イメージング手段及び第２イメージング手段は，光硬化性材料を照射することにより，三次元立体部品の連続層を少なくとも部分的に固化させるよう，個別的及び複合的に作動可能である。特に，例えば第２イメージング手段のビーム径は，第１イメージング手段（例えば，プロジェクタ110）の相当ビーム径（例えば，ピクセルサイズ）以下となるように設計することができる。このような組み合わせ来よれば，プロジェクタ110により所与の断面の内部領域を迅速にイメージングし，精密イメージング装置120により断面の境界部（重ね合わせたときに部品の外部領域を形成する断面の縁部）を迅速にイメージングすることができる。従って，部品サイズに関わらず，所要の解像度及びイメージング速度が維持される。
【００２５】
いくつかの実施形態において，例えば，精密イメージング装置120は，光ビーム134を造形面102（例えば，造形面102上のブラケット124に取り付けられる）に向けるように配置されたコリメート光源122を備える。いくつかの実施形態において，例えば，コリメート光源122は，少なくとも１つのレーザ，1組のミラー及び／又はレンズの１つでコリメートされるＬＥＤ，又は当業界において既知の他の多様な光源のいずれかを備えることができる。いずれの構成においても，光ビーム134を造形面102に向ける方向を選択的に移動させて詳細イメージを生成可能とすることができる。図５に示す精密イメージング装置120の実施形態において，例えば，光ビーム134を主ミラー126において反射させ，このミラーを選択的に可動として光ビーム134の方向を変更することができる。とくに，例えば，主ミラー126の位置を選択的にピボット回動させて，光ビーム134により第１次元で第１軸線（例えば，ロータリーアクチュエータ128により制御される）周りに造形プラットフォーム102を横切って走査可能とすることができる。これに加えて，いくつかの実施形態において，光ビーム134を二次ミラー130において反射させて，光ビーム134の方句を更に調整可能とすることができる。図示の実施形態においては，例えば，二次ミラー130の位置を選択的にピボット回動させて，光ビーム134により第２次元（第１次元と直交する）で第２軸線（例えば，第２ロータリーアクチュエータ132により制御される）周りに造形プラットフォーム102を横切って走査可能とすることができる。その結果，これらミラー126, 130の位置を変えることにより，材料層106上で光ビーム134が生成するスポットの位置を，二次元の断面がイメージされるように制御することができる。精密イメージング装置120をプロジェクタ110と併用することにより，プロジェクタを基礎とするイメージングシステムにおける解像度問題は，プロジェクタ110が照射するイメージの縁部を精密イメージング装置120の比較的精細な焦点で「平滑化」することにより解消することができる。これに関連して，所与の層の精度は精密イメージング装置120の位置精度により決定されるが，イメージング時間はプロジェクタを基礎とするイメージングシステムによるものと実質的に同等とすることができる。
【００２６】
複数対象に係るイメージングユニット100についての上記説明は，特に図４及び図５を参照するものであるが，当業者であれば理解できるように，前述した技術を一般化することにより，ＳＦＦ装置のいずれの実施形態においても同様なデュアルイメージング技術を適用して解像度及び速度を改善することができる。一般的に，「バルクイメージング」は断面の内部領域を硬化させるために使用し，「精密イメージング」は断面の境界部を硬化させるために使用することができる。このようなデュアルイメージングは，多くの態様で達成することができる。
【００２７】
特に，例えば，図７〜図９はこの技術を用いる代替的な実施形態を示す。この実施形態において，バルクイメージングは，放射ビームを主アクチュエータ144により制御される主ミラー142に向けて放射するコリメート放射源140のアレーにより実現することができる。ビームは，二次アクチュエータ146により制御される二次ミラー148に向けて反射させる。このような構成において，主ミラー142及び二次ミラー148を選択的に移動させることにより，ビームで造形面102上の材料層106をラスタすることができる。即ち，ビームが造形面102に向けられる方向を，材料層106に亘る逐次走査パターンで移動させて，照射すべき全エリアを一時に１行単位で漸進走査するものである。いくつかの実施形態において，例えば，ビームにより照射対象エリアを，（例えば，主ミラー142の回転により）全幅に沿って第１次元で走査し，次にビームを（例えば，二次ミラー148の回転により）第２次元において所定の増加距離だけ前進させ，このようなプロセスを照射対象エリアの全域がカバーされるまで，行単位で反復する。ビームは，装置により形成される断面イメージに対応する態様でのラスタ走査の間，制御可能にオン・オフ切り替えすることができる。この実施形態は，詳細イメージングを２個の精密イメージングモジュールにより実行しているが，一般的には，任意数の精密イメージングモジュールを使用することができる。
【００２８】
更なる代替的な実施形態において，図１０〜図１３も，バルクイメージング及び精密イメージングの同一コンセプトを採用した構成を示す。この実施形態において，バルクイメージングは，プリズムラスタモジュール150のアレーにより達成される。図１２及び図１３に示すように，各プリズムラスタモジュール150は，コリメート放射ビーム156を放射するように構成された放射源154を備えることができる。そのビームは回転型の屈折材料，例えばプリズム158に入射して屈折する。プリズム158を出射すると第２の屈折が生じ，その結果として変位ビーム160が生じる。図１２及び図１３に示すように，いくつかの実施形態において，プリズム158は，厚さがビーム156のビーム径を超える略矩形断面を有する。しかしながら，当業者であれば理解できるように，プリズム158は，一般的には偶数の面を有する多角形とすることができる。いくつかの場合においては，必要とされる屈折及び変位挙動に応じて，プリズム158の対向面を互いに平行又は非平行に配置することができる。
【００２９】
図１０〜図１３に示す特定の実施形態を再び参照すると，各プリズムラスタモジュール150におけるプリズム158はアクチュエータ162によって回転させ，これにより変位ビーム160に造形面102を横切るラスタを行わせる。このようなプリズムラスタモジュール150のアレーは，ＳＦＦ装置のベース139と係合するレール137によるガイド下で可動としたブラケット135上に取り付けることにより，図１１に示すように，造形面102を横切って並進移動可能である。代替的に，造形面102に対するプリズムラスタモジュール150の上述した物理的並進移動ではなく，プリズムラスタモジュール150を造形面102に対して固定した相対位置に取り付け，１つ又は複数のミラー，レンズ又は他の屈折材料（例えば，図７〜図９の実施形態について上述した二次ミラー148）をプリズム158と造形面102との間に配置して，変位ビーム160が造形面に向けられる方向のパニングが行われるように制御可能とすることができる。ラスタ走査が造形面102に沿って漸進的なパニングを行う特定の機構の如何を問わず，イメージングすべき断面に応じて放射源154がオン・オフ切り替えされる間にバルクイメージングが行われる。
【００３０】
これに関連して，例えば，図１４は，上述したプリズムラスタモジュール150のアレーによりイメージング可能なトレースパターンを示す。また，図１５は，円形断面166のためのラスタパターンと重ね合わせるトレースパターン164を示す。プリズムラスタモジュール150が並進移動し，プリズム158がトレースパターン164に追従回転すると，放射源154が選択的に作動することにより，変位ビーム160がラスタパターン165内の造形面102のみを照射する構成とすることができる。このようにして，バルクイメージングは，イメージングされる断面166の内部領域に限定される。
【００３１】
しかしながら，当業者であれば理解できるように，これが常に当て嵌まるものでないことは図１６に照らして明白である。図１６に示すように，放射源154の特性や硬化させるべき材料層106の特性に応じて，少なくとも断面166の縁部まで達する代替的なラスタパターン168が望ましい場合がある。特定の放射源を高度にフォーカス化する場合，及び／又は，硬化させる材料層が低い侵入深度定数を有する場合，又は，硬化の間に材料が収縮傾向を呈する場合には，目標断面イメージの厳密な境界を超えた領域まで硬化させるパターン（又はこれに類似するパターン）が望ましい場合がある。これに加えて，ラスタ速度と横方向への並進移動速度を適切に調和させれば，図１７に示すように，重なり合ったラスタパターンを達成することができる。特に，例えば，横方向への並進移動は，ラスタモジュールが回転して１本のラスタ線を生成する間に，モジュールがレーザビームの公称径に相当する距離だけ移動するように制御することができる。この実施形態において，放射源154は，照射すべき樹脂が完全に硬化するために２パスを必要とするように構成することができる。これにより，重なり合ったパターンに基づいて樹脂が１回目のパスに際して部分的に硬化し，２回目のパスに際して完全に硬化する。従って，放射源154を適切に制御すれば単一ラスタ線の線幅よりも精細な解像度を達成することができる。
【００３２】
図１８及び図１９は，造形面に対して代替的な配向としたプリズムラスタモジュール150を用いる本発明の実施形態を示す。この場合，材料は造形プラットフォーム102の頂面には堆積されない。その代わりに，造形プラットフォーム102は材料のバット170内まで降下させる。放射線はバット170の底部171に対して照射し，その底部は使用する放射線に対して略透明とする。これにより材料層が，造形プラットフォーム102とバット170の底部171との間で，形成すべき物体の断面に対応する態様で硬化する。造形プラットフォーム102とバット170の底部171との間隔により，層厚が決定される。層のイメージングが完了した後に造形プラットフォーム102を上向きに並進移動させると，バット170内に収められた樹脂が，造形すべき物体とバット170の底部171との間の空隙を満たす。この場合の層形成は，独立したプロセスではなく，装置に備わった本来的な特性である。
【００３３】
この実施形態における問題点は，各層を硬化後にバット170の底面から剥離させる必要があることである。そのために，典型的には，造形プラットフォーム102を，次の層形成のために占めるべき位置を超えて移動させ（即ち，底面から所要層厚より大きい距離だけ移動させ），その後に所定位置まで（即ち，底面から所要層厚と略等しい距離となるまで）復帰移動させる必要がある。この移動は層形成プロセスとして機能するものであるが，底面からの層剥離と多段階的な層の漸進移動により，造形すべき物体にかなりの応力が作用すると共に相当の時間が必要となる。しかしながら，プリズムラスタモジュール150がバット170内の樹脂を能動的に硬化させている間に造形プラットフォーム102を垂直方向で連続的に並進移動させれば，層全体と一挙に剥離させる代わりに，層が形成されている間に漸進的に剥離され，これにより造形速度を最適化すると共に造形中の物体に作用する応力を最小化することができる。このようなプロセスにより達成される空間的硬化パターンは，例えば，図２０に示すパターンとすることができる。図２０は，造形面170の一部が２層のラスタ硬化パス172, 174を有することを示す。ガウスエネルギー分布を有するコリメート放射源を使用して光硬化性物質を照射すれば，硬化体積の形状は図２０に示すようにパラボラ断面柱状となることが実証された。この例では，漸進的な層剥離が，バット170の底面に対するラスタ硬化パスの172, 174の角度により，そして低位側セットのラスタパス172における１本のパスの一部のみがバット170の底面に接触している事実により表される。このような層形成プロセスの変形形態においても，放射源154を適切にオン・オフ切り替えすれば，前述した方法と同様な態様で物体を造形することができる。
【００３４】
図２１及び図２２は，上述したプリズムラスタモジュール150の他の実施形態を示す。上述したようにプリズムラスタモジュール150が造形面102を横切って並進移動する構成とは対照的に，本実施形態においては，変位させた放射ビーム160を固定ミラー178で反射させてから１組の回転ミラー175に入射させて変位ビーム160を第２次元（回転プリズム158をスイープさせる次元とは異なる）において走査する。回転ミラー175は，アクチュエータ176により制御する。図２１及び図２２に示す実施形態では回転ミラー175が八角形プリズム形状に示されているが，当業者であれば理解できるように，一般的に，回転ミラーは任意の各種多角プリズム形状（例えば，五角形又は六角形のプリズム形状）に形成することができる。回転ミラー175の特定の形態如何を問わず，この装置における反射ビーム177は，回転ミラー175をイメージングユニット150の他スター速度に対して適切な速度で回転させれば，所定のトレースパターン（例えば，図１４に示すパス）に沿うものとなる。特に，例えば，回転ミラー175は，ビーム160が回転プリズム158により変位される際，１本のラスタ線をトレースする間の出射ビーム177の角変位量が出射ビーム177の公称径と略等しくなるように作動させることができる。これにより連続的な，重なり合わないラスタ線が生成される。重なり合ったラスタ線が特定用途のために望ましい場合には，回転ミラー175の角速度を調整することができる。回転ミラー175の１面が入射ビームを通過して回動すると，次の面に移動し，次の層のためにパターンを反復する。従って，光学ユニットの連続開店に伴って完全なラスタトレースパターンが自動的に実行され，この連続回転は高速で最小振動のものとすることができる。これは，イメージエリアをラスタするためにミラーを往復移動させる必要のある伝統的なＳＬＡイメージングユニットと対比して有利である。慣性及び振動効果は，イメージング速度を最適化する際に伝統的な装置における制約的な要因となるものである。
【００３５】
図２１及び図２２に示すように，イメージングユニット150の直線状ラスタビーム160をエリアラスタパターンに変換するために使用される光学素子は，固定ミラー178と，１組の回転ミラー175である。いくつかの実施形態において，ミラーは平面ミラーである。代替的に，１つ又は複数の固定ミラー178及び／又は回転ミラー175を局面ミラーで構成して異なる光学効果を生じさせることもできる。特に，例えば，固定ミラー178を僅かに凸型とし，回転ミラー175を対応する凹型とすれば，造形面102において達成されるラスタパスの幅はイメージングユニット150により放射されるビーム160がトレースするラスタパスの幅よりも広くなる。使用するミラーの凹凸度は，そのような効果を維持しつつビームのコリメーションを維持するように選択することができ，また，パス幅を増加させるのではなく，減少させるように選択することができる。更に，他の光学素子，例えばレンズを光路に沿う種々の位置に介挿して同様の効果を達成させることもできる。
【００３６】
特定の構成の如何を問わず，主ビーム変位のための回転プリズム装置によるイメージングユニット150と，二次ビーム変位のための回転ミラーセット175を組み合わせれば，特定の目標エリアについての準則ラスタ装置が得られる。これは，一般的には任意の組み合わせのプリズム及び回転ミラーセットにより達成することができる。（例えば，２個の回転プリズム，２組の回転ミラー，又は１組の回転ミラーを主ビーム変位のために使用し，１個の回転プリズムを二次ビーム変位のために使用することができる。）等速回転する光学素子を使用することの利点は，構成の如何を問わず概ね同一であるが，特定用途に応じたシステムの最適化のために特定の選択を行うこともできる。
【００３７】
上述したイメージング技術は，一般的には，造形材料として光硬化性樹脂を使用する任意のＳＦＦ装置に適用可能である。また，「ハイブリッド樹脂」が使用される場合にも適用可能である。ハイブリッド樹脂とは，一般的に，その組成に粒状材料が含まれる樹脂を指す。これらの樹脂は，典型的には，粒状物質を樹脂溶液中に懸濁状態に留めるある種の分散剤を含有する。これらの樹脂における粒子負荷は，懸濁液の粘度をＳＦＦ装置内での新たな材料層の生成が許容される十分に低い値に維持するために限定されている。この粒子負荷は，事後的に焼結する部品の前駆体としてのハイブリッド樹脂の使用可能性に対する制約要因となり得る。樹脂と結合したセラミック組成物又は金属組成物の粒子集合体に熱処理又は化学処理を施して結合剤を除去し，粒状物質を互いに焼結させて立体部品を形成することができる。このようにして，通常のＳＬＡ技術を使用してセラミック部品又は金属部品を製造することができる。粘度及び保存寿命（粒子凝集による）に対する制約は，先進的用途へのハイブリッド樹脂の使用に対する挑戦的課題となっている。光硬化性樹脂及び粒状材料から材料層を形成し，層形成まで２種の材料を分離状態に維持しておくプロセスは，予備混合を必要としない光硬化性樹脂及び粒状材料の種々の組み合わせが許容される限り，多くの点で有利な場合があり，層形成におけるレオロジー的制約を後述する態様で克服し得るものである。
【００３８】
図２３〜図３２は，ＳＦＦ装置において材料の複合層を堆積させるために使用する機材及び部品を示す。図新の実施形態においては，造形面102の縁部の上方に粉末ホッパー180が配置される。粉末ホッパー180は粉末分配溝184が設けられた粉末ディスペンサ182を有し，粉末ディスペンサ182は粉末分配溝184が粉末ホッパー180又は造形面102に選択的に接続されるように回転可能である。粉末分配溝184は，粉末ホッパー180内にあれば粉末を受け入れることができる。粉末ディスペンサ182が回転して粉末分配溝184が造形面102と対向すると，粉末ディスペンサ182は造形面102上に所定量の粉末188を堆積させるように構成することができる。この時点で，いくつかの実施形態においては，造形プラットフォーム102を横切って粉末平準化ブレード190を移動させることにより，粉末層を形成することができる。粉末平準化ブレード190は，樹脂を樹脂供給源から受け入れるための１つ又は複数の樹脂入口ポート192を備えることができる。いくつかの実施形態において，例えば，樹脂入口ポート192は全体的又は個別的に樹脂を，粉末平準化ブレード190のブレード部内における主樹脂チャンネル194に供給する。１つ又は複数の樹脂注入チャンネル196が，主樹脂チャンネル194から分岐し，粉末平準化ブレード190のエッジ部において終端する。これにより，ブレード190が粉末188を平準化する際に樹脂が吸引され，材料層106を形成する樹脂とブレンドされる。この粉末堆積プロセスは，樹脂注入プロセスとは独立して実行することもできる。
【００３９】
図３３〜図３５は，複合材料層を製造するための代替的なシステムを示す。図示のとおり，これらの図面は粉末層の初期段階での堆積を前提としているが，材料堆積の順序は任意とすることができる。材料層106を形成するための注入プロセスは，樹脂を注入材料，例えばスポンジ202内に分配するための多数のニードルを収めた樹脂ディスペンサ204を通して吸引することを含む。注入された樹脂はローラ200の外面を被覆し，ローラ200が材料層106を横切って転動することにより樹脂に注入される。ローラ200の回転は，アクチュエータ206により制御される。ローラ200の回転は，所望の注入挙動を達成するために，その接線速度が並進移動速度を超えるように，又は下回るように，又は等しくなるように制御することができる。
【００４０】
図３６〜図３９は，複合材料層を製造するための材料堆積システムを示す。粉末ホッパー210には，粉末リテーナ212により保持される粉末214が収められている。粉末リテーナ212が持ち上げられると，粉末214が粉末ホッパー210から放出することができる。粉末ホッパー210と造形面102との間隔により，ホッパー210がプラットフォーム102を横切って移動する際に形成される材料層の層厚が制御される。
【００４１】
図４０〜図４３は，複合材料層を製造するための他の材料堆積システムを示す。粉末ホッパー220は粉末232をフィルム222上に分配し，フィルム222は３個のローラ224, 226, 228を通過する。駆動ローラ228は，アクチュエータ230により駆動され，フィルム222を移動させると共に，他のローラ224, 226を作動させる。主層ローラ224は，粉末232を粉末ホッパー220から造形面102に移送する。二次粉末ローラ226は，フィルム222の造形プラットフォーム102に対する位置を制御し，材料層を付加的に圧縮可能である。粉末ホッパー220は外部供給源から補給することができ，外部供給源はパウダーコーティングガンにおけると同様に粉末を帯電させることができる。静電荷を粉末に与えるためには，標準的な産業技術を適用することができる。本装置においては，主層ローラ224を接地し，電荷により粉末を，ホッパー220から分配される際にフィルム222に付着させることにより，材料層として分配する際のコンシステンシーを維持する構成とすることができる。
【００４２】
図４４〜図４７は，粉末補給ユニット240を示す。この粉末補給ユニット240は，上述した粉末ホッパー220又は前述したいずれかの粉末分配手段に粉末を補給可能とするものであり，造形エリア102から離隔させて配置することができる。粉末補給ユニット240は放出ポート244を有し，このポートは通気された粉末を流出させるものであって，粉末の供給が必要とされる任意の容器に接続可能である。空気又はその他のガスが通気入口242内に吸引され，４本の通気チューブ248, 250, 252, 254を経てユニット240に流入する。ガス流により粉末を，補給ユニット240内で渦流パターンに拡散させる。これらの図面には粉末が図示されていないが，補給ユニット240内のリザーブにより保持される粉末量の如何を問わず，通気チューブ248, 250, 252, 254の孔列により渦流挙動が生じる。遠心力により粉末が，フィルタ246を通過して出口ポートから放出される。所望サイズの粉末のみがフィルタ246を通過できるので，粉末管理システムの対する追加的な品質管理手段となるものである。
【００４３】
上述したＳＦＦ装置に使用されるイメージング装置及び／又は材料供給システムの形式の如何を問わず，所与のＳＦＦ装置において複数のイメージング装置を使用する場合には，これらイメージング装置の連携は困難な課題となし得る。従って，個別のイメージング装置とは独立的に作動して，ＳＦＦ装置内での物体造形プロセスに直ちに適用可能な物理的参照フレーム内のフィードバックを提供するフィードバック機構を設けることが有用である。図４８〜図５１は，そのようなシステムの一実施形態を示す。変更された造形プラットフォーム262は，着脱式造形面260を有する。この造形面260の下方にはセンサーモジュール264のアレーが配置され，これは複数のイメージング装置のキャリブレーションを行うためのフィードバックを提供する。各センサーモジュール264は，シュラウド付きのセンサー266を備え，そのシュラウドはフィードバックシステムの精度を向上するものである。
【００４４】
図５２は，キャリブレーションフィードバックシステムの第２実施形態を示す。前述したセンサーモジュール264と同様な構成のセンサーは，アクチュエータ278で制御されるネジ280により，主運動軸線に沿って移動可能とされている。主軸アセンブリ全体は，二次アクチュエータ272で制御される二次ネジ274により，二次運動軸線に沿って移動可能とされている。このようなシステムによれば，キャリブレーションプロセスの間にセンサーモジュール280を，造形エリア内における任意の位置に移動可能である。変更されたいずれの造形プラットフォーム262, 270も，キャリブレーションのために造形面260が取り外され，その時点において造形プラットフォーム262, 270は，センサー面が，造形プロセスの間に物体を造形するために使用される初期の面位置と同一の位置を占める位置まで移動させることができる。従って，センサーによる読み取り値は，造形プロセスの間に使用される適正な印刷位置における実際の照射パターンの読み取り値である。
【００４５】
前述したように，着脱式造形面260は，ＳＦＦ装置内における複数のイメージング装置の協調を支援するビルトイン型のキャリブレーションを許容する利点を提供することができる。多くのＳＦＦ装置が造形プラットフォーム，造形トレー及び，造形プロセスの完了後に造形部品を収容するその他の物体を備えるが，そのいずれも権利保護された，そして往々にして複雑な構成を有している。剛性材料からなる実質的に平坦な部片で着脱式の造形面260を構成することは，交換コストを低減すると共に造形面を使用するプロセスを簡略化する点で有利な場合がある。従って，図５３及び図５４は，着脱式造形面260を有する造形プラットフォーム300の一実施形態を示す。この着脱式造形面260は，造形プロセスの間に取り付け部302, 304, 306, 308により定位置に保持することができる。取り付け部は，着脱式造形面260を保持するための磁石又は真空を作用させるポートを含むことができる。一般的に，取り付け部302, 304, 306, 308は，実質的に平坦で実質的に均一な着脱式造形面260に力を作用させる任意の機構で構成することができる。
【００４６】
着脱式造形プラットフォームのいずれも，商業的な迅速試作に際して事後処理を，別の物品の造形中に行える利点を有する。造形された物品を，別の物品の造形中に清掃し，仕上げ，顧客宛てに配送することができ，これによりＳＦＦ装置の処理能力を最適化することができる。更に，このような着脱式部品は，造形された物体及び未使用の造形材料を収容して作業環境下での材料使用を管理する機能を支援することができる。図５５〜図５９は，このような効果を達成するために着脱式造形面260を有する造形プラットフォーム320の変形実施形態を示す。この変形実施形態に係る造形プラットフォーム320は，前記同様の取り付け部302, 304, 306, 308を備え，更に，そのコーナー部322, 324, 326, 328に凹部を有する。プラットフォーム320をその底部位置まで降下させると，凹部322, 324, 326, 328が材料容器310内における凸部312, 314, 316, 318を通過移動する。これにより材料容器310が造形面260と係合し，これらが一体的に移動可能となり，その間に，造形された物体及び未使用の材料が事後の清掃及びその他の後処理のために収納状態に維持される。
【００４７】
ＳＦＦプロセスの間には，支持材料がしばしば使用される。支持材料は，新たな材料層を形成する間に及ぼされる力に対する物体の抵抗を支援し，特定の部品ジオメトリー，例えばオーバーハング形体等を安定化させるものである。支持材料は，物体の完成前に除去する必要があり，その作業はしばしば事後処理として行われる。支持材料を作成するための共通技術は，大きなバットレス上の支持構造体を複数の小さな接続点において物体に接続することである。支持材料は，これらの接続点において破断することにより容易に除去することができる。これらの接続点は，平滑な最終物体を形成するために，砂磨き等で仕上げ加工する。支持材料による追加的な仕上げ狩野は，ＳＦＦで製造される物体の製造時間を長引かせる。従って，支持材料が表面仕上げに及ぼす影響は軽減することが望ましい。
【００４８】
図６０は，造成面102上で造成すべき物体330を示す。また，図６１及び図６２は，造形プロセスの間の物体のための想定可能な支持材料を示す。粉末と樹脂の混合物から製造される物体は，その未硬化材料の半固体特性の利点を活用するように成形された支持材料332を有することができる。未硬化材料中に粉末が存在することにより，新たな材料層の再象に際して及ぼされる力に対する固有抵抗が与えられる。支持材料330は，物体330における安定化を必要とする部分を，その物体330と直接接触することなく包囲するように成形することができる。未硬化材料の薄層を物体330と支持材料332との間に残すことにより，図示の方向334に及ぼされるせん断力に抵抗し，物体を安定化させることができ，支持材料332と物体との間の接続点を最小化し，又は皆無とすることができる。その結果，より高い全体的な製造速度と製造された物体のより高品質の表面仕上げを，容易に実現することができる。
【００４９】
上述した支持技術のアルゴリズムは，図６３に示すとおりである。バットレス支持技術におけるように支持を必要とするオーバーハング領域や脆弱領域を決定する代わりに，この方法では，新たな材料層を形成する間に及ぼされるせん断力の方向に面する表面のモデル解析を行う。所与領域の脆弱性に基づいて，接続点が必要とされ，又は不要とされる。支持構造体のためのツールパスを，造成された物体のためのツールパスと統合して，所与の層内で同時に造形できる構成とする。
【００５０】
前述したとおり，イメージングを境界領域と内部領域について個別的に行うのが有利な場合がある。ここに境界領域とは，縁部，又は縁部を代表する領域，又はイメージングすべき領域を指し，イメージングされた領域の境界として役立つものである。また，内部領域とは，イメージングすべき領域を指し，境界領域によって画定されるものである。造形された物体全体の精度は，通常はその層の境界領域の解像度により規定される。図６４に示すように，ＣＡＤデータを断層化する標準的プロセスは，境界領域と内部領域との差別化によって更に拡張することができる。境界データを実質的にベクトルデータとして保存することができ，この場合には境界領域の詳細な曲線特性を維持することができる。内部データは実質的にビットマップ形式で保存することができ，この場合には曲率は維持されないが，イメージング装置による迅速なデータ処理が可能となる。内部領域のイメージングは，上述した各種の装置により行うことができる。境界データは，コリメート放射源によりイメージングすることができ，この場合には放射が境界領域に沿って，その精密な曲率が保全されるように指向される。標準的なＳＦＦファイル形式は，しばしば物体表示をポリゴン集合体に変換する。そのプロセスの間，曲率情報は多数の小セグメントによる表示に変換される。ユーザは，詳細を保全するために非常に大きなファイルを作成するか，あるいは精度を犠牲にしてファイルスペースとＳＦＦ装置による引き続く処理時間を節減するかを選択する。曲率を保全する別のファイル形式が境界データ及び内部データを生成するために利用できれば，精度とファイルサイズの両者を最適化することが可能である。図６４に示すアルゴリズムは，最終的な物体を製造するためにＳＦＦ装置において使用されるディジタル表示において，優れた精度を維持することのできる任意のファイル形式を念頭に置いたものである。
【００５１】
図６５は，層形成を加速化できるプロセスを示し，これは反転型及び標準型ＳＦＦ装置の両者に適用可能である。層形成プロセスは使用される樹脂の粘度により制約される。これは，特に複合樹脂混合物に当てはまる。粘度は，溶剤又は他の化学剤の導入により，又は樹脂材料の温度増加により低下させることができる。いくつかの場合において，例えば化学剤を導入する場合には，上述した添加剤を層が形成後に揮発させて流体粘度を基準化すると共に材料層を安定化させることが望ましいことがある。他のいくつかの場合において，例えば造形チャンバ全体が昇温下にある場合には，粘度が造形中に基準化されず，実際には温度が造形プロセスの完了まで昇温レベルに維持される。この方法は，本発明の多くの実施形態における造形速度を改善するものである。
【００５２】
本発明は，その精神及び本質的特性を逸脱することなく，他の形態でも実施できるものである。即ち，上述した実施形態はいずれの点においても単なる例示に過ぎず，限定的なものではない。本発明を特定の好適な実施形態について説明したが，他の実施形態は当業者において明白であって，本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【国際調査報告】
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