JP2021500250A - 積層造形において光を適用するための技術、関連するシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

積層造形装置の構築領域内で光硬化性材料を照らすための技術が説明される。いくつかの態様によれば、構築領域に沿って移動することができる光源が提供され、光源を動かすことによって光を構築領域内の任意の所望の位置に向けることができる。この構成はまた、光源から構築体積までの距離を一定に維持しながら光源を移動させることにより、光源から構築領域までの距離を、構築領域を横切って各位置で実質的に同じにすることを可能にし得る。記載されたアプローチは、そのような装置におけるレーザー光源の使用によって課され得る構築体積の面積に対する実際的な上限を拡大または排除することにより、積層造形装置におけるより大きな部品の造形を可能にし得る。

Description

本出願は、「Techniques For Application Of Light In Additive Fabrication And Related Systems And Methods」と題された、2017年10月20日に出願された米国仮特許出願番号62/575,250の35 U.S.C. § 119(e)に基づく優先権を主張し、また、「Improved Stereolithography Techniques And Related Systems And Methods」と題された、2018年6月1日に出願された米国特許仮出願第62/679,167号の35 U.S.C. § 119(e)に基づく優先権を主張し、各々は参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

本発明は、概して、積層造形（例えば、３次元印刷）装置内に光源を向けるためのシステムおよび方法に関する。

積層造形、例えば、３次元（３Ｄ）印刷は、典型的には、構築材料の部分を特定の場所で固化させることによって、部品を造形する技術を提供する。積層造形技術は、ステレオリソグラフィー、選択的または熱溶解積層法、直接複合材製造（direct composite manufacturing）、薄膜積層法、選択相領域堆積、多相ジェット固化、弾道粒子製造、粒子堆積、レーザー焼結またはそれらの組み合わせを含み得る。多くの積層造形は、所望の部品の典型的な断面である連続する層を形成することによって部品を構築する。典型的には、各層は、予め形成された層または部品が構築される基板のいずれかに接着するように形成される。

ステレオリソグラフィーとして知られている積層造形の１つのアプローチでは、固体部品は、典型的には最初に基材上に、次に別の基材上に、液体フォトポリマー（例えば、硬化性フォトポリマー樹脂）の薄い層を連続的に形成することによって生成される。化学線への曝露は液体フォトポリマーの薄い層を硬化させ、それを強化し予め硬化させた層または構築プラットフォームの底面に接着させる。

いくつかの態様において、構築プラットフォーム上に固体材料の層を形成するように構成された積層造形装置が提供され、各材料の層は、構築プラットフォームの表面および／または以前に形成された材料の層に加えて、コンテナに接触するように形成され、積層造形装置は、第１の方向および第１の方向に垂直な第２の方向に延びる内部底面を有するコンテナ；および、第１の方向に移動するように構成された可動ステージであって、コンテナの下方に配置され、第２の方向に沿って互いにオフセットされ、コンテナの内部底面を通して光を向けるように動作可能な複数の光源を含む、前記可動ステージを含む。

いくつかの態様において、積層造形方法が提供され、方法は、積層造形装置内で、第１の方向および第１の方向に垂直な第２の方向に延びる内部底面を有するコンテナの下方の可動ステージを移動させるステップであって、コンテナは、液体フォトポリマーを保持し、および可動ステージは、第１の方向に移動するように構成され、可動ステージは、コンテナの下方に配置され、第２の方向に沿って互いにオフセットされ、コンテナの内部底面を通して光を向けるように動作可能な複数の光源を含む、前記ステップ；および複数の光源の少なくともいくつかからの化学線を、コンテナの内部底面を介して、コンテナによって保持された液体フォトポリマーに向けることで、構築プラットフォームの表面および／または以前に形成された材料の層に加えて内部底面に接触する固体材料の層を形成するステップを含む。

前述の装置および方法の実施形態は、上記または以下でさらに詳細に説明される態様、特徴、および動作の任意の適切な組み合わせで実施され得る。本教示のこれらおよび他の態様、実施形態、および特徴は、添付の図面と併せて以下の説明からより完全に理解することができる。

添付の図面は、一定の縮尺で描かれることを意図していない。明確にするために、すべての構成要素がすべての図面で符号付けされているとは限らない。

図１Ａは、いくつかの実施形態による、例示的なＬＥＤアレイを描写する。

図１Ｂは、いくつかの実施形態による、ＬＥＤアレイおよび撮像レンズの例示的な配置の断面図を描写する。

図２は、いくつかの実施形態による、光源および撮像レンズの例示的な配置の動作を示す断面図を描写する。

図３Ａは、いくつかの実施形態による、ステレオリソグラフィー積層造形装置の概略図を提供する。 図３Ｂは、いくつかの実施形態による、ステレオリソグラフィー積層造形装置の概略図を提供する。

図３Ｃ−Ｄは、いくつかの実施形態による、セグメント化されたローラーを含む例示的な可動ステージを描写する。

図４は、いくつかの実施形態による、例示的なステレオリソグラフィー積層造形装置の動作中に発生する可能性があるコンテナの表面の歪みを説明する。

図５Ａは、いくつかの実施形態による、ローラーに連結されたＬＥＤアレイの動きを説明する。 図５Ｂは、いくつかの実施形態による、ローラーに連結されたＬＥＤアレイの動きを説明する。 図５Ｃは、いくつかの実施形態による、ローラーに連結されたＬＥＤアレイの動きを説明する。

図６Ａは、いくつかの実施形態による、ローラーに連結された複数のＬＥＤアレイの動きを説明する。 図６Ｂは、いくつかの実施形態による、ローラーに連結された複数のＬＥＤアレイの動きを説明する。 図６Ｃは、いくつかの実施形態による、ローラーに連結された複数のＬＥＤアレイの動きを説明する。

図７は、いくつかの実施形態による、リング形状のローラーを具備する光源を説明する。

図８は、いくつかの実施形態による、光源および関連するヒートシンクおよび冷却ファンを説明する。

図９Ａは、例示的な積層造形装置のシステム構成要素および動作を説明する。 図９Ｂは、例示的な積層造形装置のシステム構成要素および動作を説明する。

図１０は、いくつかの実施形態による、構築領域を横切って延び、軸に沿って移動するように構成された線形ＬＥＤアレイを説明する。

図１１は、いくつかの実施形態による、本発明の態様を実施するのに適したシステムのブロック図である。

図１２は、本発明の態様を実施することができるコンピューティングシステム環境の例を説明する。

積層造形装置において光源を生成および向けるためのシステムおよび方法が提供される。上述のように、積層造形では、複数の材料層を構築プラットフォーム上に形成することができる。場合によっては、１以上の層は、別の層または構築プラットフォーム以外の表面と接触するように形成されてもよい。

１つの例示的な積層造形技術を説明するために、いわゆる逆ステレオリソグラフィー積層造形装置（または「プリンタ」）が図９Ａ〜Ｂに示されている。例示的なステレオリソグラフィックプリンタ９００は、部品の層が、前に硬化された層または構築プラットフォームに加えて、コンテナ９０６の表面と接触して形成されるように、構築プラットフォーム９０４上に下向き方向に部品を形成するように構成される。図９Ａ〜Ｂの例では、ステレオリソグラフィックプリンタ９００は、構築プラットフォーム９０４、コンテナ９０６、液体フォトポリマー９１０、レーザー９１６、およびスキャナーシステム９１８を含む。構築プラットフォーム９０４は、液体フォトポリマー９１０を含むコンテナ９０６の床に対向する。図９Ａ〜Ｂの例では、ステレオリソグラフィックプリンタ９００は、部品の層が、以前に硬化された層または構築プラットフォーム９０４に加えて、コンテナ９０６の表面と接触して形成されるように、図９Ｂに示されている部品９１２などの部品を、構築プラットフォーム９０４の下向きの方向に形成するように構成されている。

図９Ｂに示すように、部品９１２は、ステレオリソグラフィックプリンタ９００の構築体積内に層状に形成されてもよく、最初の層が構築プラットフォーム９０４に取り付けられる。本明細書で言及されるように、構築体積は、液体などを凝固させることによって装置によって固体材料を生成することができる積層造形装置の体積領域である。コンテナの床は化学線を透過させることができ、構築領域の一部をターゲットにすることができる。本明細書で言及されるように、構築領域は、構築体積の二次元断面を指す。図９Ｂの例では、例えば、構築領域は、コンテナ９０６の表面の一部または全部を含み得る。例えば、構築領域は、光９２２が向けられ得るコンテナのそれらの部分によって規定され得る。理解され得るように、本明細書に開示される技術は、部品が光硬化性材料から形成される任意の積層造形技術での使用に適し得、図９Ａ〜９Ｂに示される例示的な逆ステレオリソグラフィーアプローチに限定されない。例えば、この技術は、ステレオリソグラフィーへのいわゆる右側面上アプローチ（right-side up approach）にも適用することができる。

図９Ａ〜Ｂの例では、光を構築領域に向けることにより、液体フォトポリマー９１０を化学線に曝露し、液体フォトポリマーの薄層を硬化させ、それを強化させる。図９Ｂでは、最も最近に硬化された層が層９１４として示されている。層９１４が形成されるとき、それは少なくとも部分的にコンテナ９０６の表面と接触している。層９１４の反対側は、コンテナ９０６の透明な床に加えて、前に硬化された層と結合（bond）する。層９１４の形成に続いて部品の追加の層を形成するために、コンテナ９０６の透明な床と層９１４との間に生じるあらゆる結合が破壊されなければならない。例えば、層９１４の表面（または表面全体）の１以上の部分は、次の層の形成前に接着（adhesion）を除去しなければならないように、コンテナ９０６に接着することができる。

化学線への曝露によって層９１４を硬化させるために、ステレオリソグラフィックプリンタ９００は、レーザー９１６およびスキャナーシステム９１８を使用して、レーザービーム９２２を生成することができる。レーザー９１６は、スキャナーシステム９１８に向けられるレーザー光線９２０を生成することができる。スキャナーシステム９１８は、レーザービーム９２２を構築体積の場所に向ける。レーザービーム９２２は、ビームが構築体積に入射する点でのレーザービームの断面サイズに基づいて、構築体積内にスポットサイズを有することができる。液体フォトポリマー９１０の一部をレーザーに曝露すると、液体フォトポリマーの一部が硬化する。例えば、層９１４の構築体積の全体がレーザービーム９２２に曝露されたとき、部品９１２の層９１４が形成され得る。スキャナーシステム９１８は、複数の検流計および／またはレーザー９１６によって放出された光を向けるように動作され得るレンズなどの任意の数およびタイプの光学構成要素を含み得る。

従来のステレオリソグラフィーシステムでは、製造システムで使用される光源の制限により、複数の問題が発生する可能性がある。レーザー光源の課題の１つは、レーザーが液体フォトポリマーに入射したときにスポットサイズが固定されることである。したがって、形成される層のサイズや形状に関係なく、構築体積内の特定の位置に向けられたときのレーザーのスポットサイズは固定される。さらに、レーザービームが部品の層を定義する領域をスキャンするのに時間がかかる場合がある。したがって、走査に必要な固定スポットサイズおよび時間は、レーザーが固体材料を形成するように向けられ得る速度、したがって、製造プロセスが完了され得る速度を制限する。

レーザー光源を使用する積層造形システムで発生する可能性のあるもう１つの問題は、レーザービームを、通常、レーザー光源から異なる距離に配置されている構築体積内のさまざまな位置に向ける必要があることである。したがって、レーザー光源から液体フォトポリマーが硬化する位置までの光路長は、構築体積を横切って異なる。これにより、レーザービームとそれに関連付けられた光学系が、より長い光路長であまり明確でない（たとえば、より拡散した）光スポットを生成し、および／または、光が様々な角度の範囲で構築体積に入射するため、製造が複雑になり、それにより、異なる形状の光のスポットが作成されることがある。これらの問題は、光路長が長くなると悪化し、その結果、レーザービームが外部領域または構築体積の光源から遠い領域に向けられ、（例えば、コンテナ９０６の側面付近のもの）は、（例えば、光のスポットがより明確でないために）より正確でない方法でそれらの外部領域に形成される固体材料をもたらすかもしれない。

多くの積層造形装置では、レーザー源のこの制限により、レーザーベースのシステムの構築領域のサイズに実際的な上限が設定される。一部の従来のシステムは、積層造形装置の光源としてデジタル光処理（ＤＬＰ）光源を交互に使用する。これは、構築体積のすべてのポイントに対して同じ光路長を持つ光を生成し、構築領域の大部分（たとえば、すべて）を化学線に同時に曝露することができる。これにより、全体的な構築時間を短縮できるが、ＤＬＰ光源には光源の固定配列が含まれているため、構築体積内に、直接光を照射できない場所や、必要な精度で光を照射できない場所がある可能性があるため、構築体積内の固定された場所にのみ光が向けられる。さらに、構築体積が増加すると、光はより長い距離を移動する必要があり、より長い距離に渡って発散する可能性があるため、ＤＬＰ光源の精度が低下する可能性がある。

発明者らは、光源を動かすことにより、光を構築領域内の任意の位置に向けることで、構築領域を横切って移動することができる光源が上記の問題を軽減するであろうことを認識し理解した。この構成により、光源から構築体積までの距離（光路長）を、光源から構築体積までの距離を一定に保ちながら光源を移動することで、構築領域を横切って各位置で実質的に同じにすることもできる。この構成は、上述のように、レーザー光源の使用によって課されることができる構築体積の面積に対する実際的な上限を排除することにより、積層造形装置におけるより大きな部品の製造を可能にすることができる。

上述の光を適用する技術は、底面が固いコンテナに液体フォトポリマーが保持されているシステムでの使用に適しているかもしれないが、コンテナがフィルムなどの可撓性底面を含む場合、追加の問題が発生する可能性がある。そのようなシステムでは、造形された部品の層は、可撓性表面の歪みの結果として歪む可能性がある。例えば、システム９００では、コンテナ９０６の底面は、（例えば、部分９１２をコンテナに押し込むことによって）液体に下向きの力を加えること、および／またはフィルムを垂れ下がらせる液体フォトポリマーの重量によって、プラットフォーム９０４などの様々な力の結果として変形する可能性があるフィルムから形成されてもよい（またはそれを含んでもよい）。コンテナ９０６の表面のそのような歪みは、もはや平らではなく、部品９１２と、その上に固体材料が形成されるコンテナ９０６の領域との間に示される平行な表面であるかもしれないので、層９２０の部分が、所望よりも厚くまたは薄く形成される結果となる場合がある。

発明者は、コンテナ９０６の表面の歪みを打ち消すメカニズムが、それにより、造形された部品の歪みを低減できることを認識し理解した。特に、ローラーなどのレベリング要素は、可撓性表面に上向きの力を提供しながら、構築領域を横切って横方向に移動することができ、それにより、製造を進めるのに十分に平らな表面を生成する。さらに、本発明者らは、積層造形装置が、上記のレベリング要素および１以上の光源の両方が配置される可動ステージを含むように構成され得ることを認識し理解した。したがって、結果として生じる可動ステージは、力をコンテナの可撓性部分に加える１以上のレベリング要素と連携して、構築領域を横切って移動することができる光源を提供することができる。

いくつかの実施形態によれば、可動ステージは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイなどの光源の１以上のアレイを含むことができる。いくつかの実装形態では、光源によって照らされる構築体積内の光の領域のサイズは、（１）可動ステージ内のさまざまな異なるサイズのビームを生成する光源（たとえば、それぞれ異なるサイズのビームを生成するアレイ）を含み、および選択された光源をアクティブ化して所望のビームサイズを生成すること、および／または（２）１以上の光源を構築体積に向けてまたは構築体積から遠ざけることによって調整することができる。可変照明領域は、固体材料を形成するときに、積層造形装置が大きなスポットサイズを利用して大きな領域を埋め、小さなスポットサイズを利用して小さな領域を埋めることを可能にすることで、作製時間を短縮する。いくつかの実施形態では、光源のそれぞれは、同じサイズのビームを生成することができ、所望のビーム面積は、１以上の個々のビームをアクティブにすることによって生成することができる。

以下は、積層造形および関連する方法で光源を向けることに関連するさまざまな概念とその実施形態のより詳細な説明である。本明細書で説明される様々な態様は、多数の方法のいずれかで実装され得ることが理解されるべきである。特定の実施例は、例示のみを目的としてここに提供されている。さらに、以下の実施形態で説明される様々な態様は、単独でまたは任意の組合せで使用することができ、本明細書で明示的に説明される組合せに限定されない。

本明細書の実施形態は主にステレオリソグラフィーシステムに関して開示されているが、本明細書で説明される技法は、化学線の適用を通じて固体材料を生成する他のシステムにも等しく適用可能であり得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるような１以上の積層造形技術によって造形される構造は、複数の層から形成されてもよく、または複数の層を含んでもよい。例えば、層ベースの積層造形技術は、一連の層を形成することによって部品を造形することができ、部品の観察を通じて検出可能であり得、そのような層は、１０ミクロンから５００ミクロンの間の任意の厚さを含む任意のサイズであり得る。いくつかの使用例では、層ベースの積層造形技術により、異なる厚さの層を含む部品を造形することができる。

図１Ａは、いくつかの実施形態による、ステレオリソグラフィー積層造形装置内の照明に適した光源１００を示す。図１Ａの例では、光源１００は、それぞれが電極１０３Ａおよび１０３Ｂと、ＬＥＤエミッタ１０４の複数の行とを含む２つの発光ダイオード（「ＬＥＤ」）アレイ１０１を含む。図示の構成では、図１Ａに示すように、４つの行のＬＥＤは、２つのＬＥＤアレイのそれぞれの隣接する行に対して互い違いまたはオフセットされており、これは、デバイス１００がインストールされる積層造形装置の信頼性および解像度を改善し得る。図１Ａの例では、電極１０３Ａは、例えば、共通のカソードであってもよく、電極１０３Ｂは、それぞれがそれぞれのＬＥＤに連結されたアノードであってもよい。

たとえば、ＬＥＤの間隔、つまりプリントの最終的な解像度は、１つの行にいくつのＬＥＤが収まるかによって制限される場合がある。いくつかの実施形態では、ＬＥＤの第１の列によって照らされない樹脂の領域が１つ以上の互い違いの列によって照らされ得るように、互い違いに並んだＬＥＤを配置することによって、そのような制限に対処することができる。次に、そのような互い違いの列からなり得るＬＥＤアレイは、フレーム１０２に取り付けられる。いくつかの実施形態によれば、フレーム１０２は、上述のように可動ステージに連結されてもよく、またはその一部を形成してもよい。

理解され得るように、ＬＥＤアレイの構築は、特定の形状または寸法に限定されない。ＬＥＤアレイは、任意の形状またはサイズに構成できる。理解され得るように、特定の構成は、速度または単純さなどの特定の所望のパラメータに対してより有利であり得る一方で、代替構成は、コストまたは柔軟性などのパラメータに対してより有利であり得る。例えば、印刷の速度を優先し、単純さを重視する構成では、動きを減らし、印刷可能な領域全体を一度に照明できるようにするために、印刷領域全体のサイズのＬＥＤアレイを含めることが有利な場合がある。柔軟性とコストを優先する構成では、コストを削減し、さまざまなアプリケーションの解像度を調整するなど、さまざまな印刷ニーズに対応するための柔軟性を追加するために、１以上の小さなＬＥＤアレイを含める方が有利である。

いくつかの実施形態では、ＬＥＤエミッタ１０４の１以上のアレイは、共通のカソード１０３に集合的に接続されてもよい。いくつかの実施形態は、図１Ｂに示すように、アレイ内のエミッタの一部またはすべてに渡って吊り下げられ得、デバイス内のアレイの一部またはすべてに渡って吊り下げられ得る撮像レンズ１０５を含み得る。いくつかの実施形態では、様々な異なる数のカソード１０３および撮像レンズ１０５ならびにＬＥＤエミッタ１０４、ならびにＬＥＤエミッタ１０４の異なる配置を使用することができる。これらの要素がどのように配置されているかに関係なく、説明を簡単にするために、本明細書では、ＬＥＤアレイ１０１の動きは、ＬＥＤエミッタ１０４、カソード１０３、撮像レンズ１０５、およびフレーム１０２の集合的な動きを指す。上述のように、そのような移動は、これらの要素を可動ステージに機械的に連結して、要素が可動ステージを動かすことによって互いに連携して動くようにすることによって達成することができる。しかしながら、これらの構成要素はまた、本発明がこの点で限定されないので、個々にまたは任意の組み合わせで集合的に移動されてもよい。

いくつかの実施形態では、図１Ａ〜１Ｂに示されているものなどのＬＥＤアレイは、レーザー光源の製造精度に匹敵する製造精度を提供することができる。本明細書で言及されるように、造形された部品の「正確さ」は、造形された部品と、部品を造形するための命令が生成された三次元モデルとの間の類似性の尺度を指す場合がある。３次元モデルは物理的なオブジェクトではないため、任意の縮尺で詳細を表示できるが、造形されたオブジェクトは、形成可能なさまざまな特徴のサイズに実際的な下限がある場合がある。したがって、積層造形装置は、一般に、部品を製造するための命令が生成されたそれぞれの三次元モデルと比較して、完全な精度を有する部品を製造しない場合がある。それにもかかわらず、さまざまな積層造形装置および技術により、さまざまな程度の精度で部品が製造される場合がある。ここでの精度の向上への言及は、説明された手法により、部品を造形するための命令が生成された元の３次元モデルに関して、その手法がない場合に生成されるものよりも部品のより近い複製が可能になることを示す場合がある。説明されている手法は、必ずしもすべてではないが一部の部品の精度を向上させる可能性があることに注意されたい。

図２は、いくつかの実施形態による、光源および撮像レンズの例示的な配置の動作を示す断面図を描写する。ステレオリソグラフィー装置２００の一部が図２に示されており、可動ステージ２０２上に配置された光源２０１と、光源２０１からの光を液体フォトポリマー２０９に向けるように配置されたレンズ２０５とを含む。液体フォトポリマーは、デバイス２００の適切なコンテナに保持されてもよいが、この構成要素は、明確にするために図２には示されていないことが理解されよう。

いくつかの実施形態によれば、光源２０１は、ランベルト光源である１以上のＬＥＤ（例えば、図１Ａに示されるような１以上のＬＥＤアレイ）を含み得る。そのような光源では、図２のそれぞれの光源２０１から発散する発散放射２０６によって示されるように、光源からのビームは発散する傾向がある。放射のターゲットがＬＥＤから離れているほど、放射はターゲットに到達する前に発散する可能性が高くなる。したがって、ＬＥＤをターゲットから遠ざけると、スポットサイズが大きくなり、光源の精度と光源の強度が低下する可能性がある。これは、ＬＥＤが必要な時間内に樹脂を正確に硬化する能力に影響を与える可能性がある。この問題を緩和するために、いくつかの実施形態では、撮像レンズ２０５は、ＬＥＤ放射線２０７を液体フォトポリマー（例えば、液体フォトポリマー樹脂）２０９上に画像化することにより、放射線のこの発散を打ち消すことができる。

いくつかの実施形態によれば、撮像レンズ２０５は、発散した放射線を再び集束させて、スポットサイズを減少させ、および／または光源２０１によって生成される光の強度を増加させることができる。実際には、光源２０１からの放射の精度は、撮像レンズ２０５によって再構築され得る。さらに、光源２０１は、単一のビームに限定される代わりに、複数の光ビームを使用することにより、液体フォトポリマーのより広い領域を集合的に放射することができる。これらの光ビームまたはエミッタは、ビームサイズが異なり、放射サイズは、光源のサイズ、アレイあたりの光源の数、および／または光源の数の１以上を変更することで調整できる。

光源を含む可動ステージを含む逆ステレオリソグラフィックプリンタの例示的な実施形態が図３Ａに示されている。図３Ａの例では、ステレオリソグラフィックプリンタ３００は、構築プラットフォーム３１２、支持構造３１３、液体フォトポリマー３０９、支持体３１１、ローラー３０８、撮像レンズ３０５、ＬＥＤアレイ３０１、およびフレーム３０２を含む。部品が形成される構築プラットフォーム３１２は、Ｚ軸に沿って液体フォトポリマー３０９に対して構築プラットフォーム３１２を動かすように構成された支持構造３１３に取り付けられる。液体フォトポリマー３０９は、フィルム３１０の上、および支持体３１１の間に置かれ、バット３１４と呼ぶことができる領域を形成する。いくつかの実施形態では、フィルム３１０の一部は、化学線に対して透明であり得、その結果、化学線は、フィルム３１０を通して液体フォトポリマー３０９の一部を標的とすることができる。フレーム３０２は、プリンタ内でＬＥＤアレイ３０１を支持および移動することができ、撮像レンズ３０５は、ＬＥＤアレイからの放射を集束させることができる。

いくつかの実施形態では、構築プロセスにおける一連のステップを繰り返すことにより、部品を構築プラットフォーム３１２上に層状に形成することができる。示される例示的なプロセスでは、構築プラットフォーム３１２は、Ｚ軸に沿ってバットに下げられてもよい。場合によっては、構築プラットフォーム３１２の下向きの動きは、液体フォトポリマー３０９をバット３１４の底部に向かって押す傾向があるかもしれない。この流体運動は、バットの底に力を及ぼす可能性があり、歪んだ領域を形成させ、フィルム３１０はもはや比較的平坦ではなくなる可能性がある。以下でさらに説明するこの歪んだ領域は、液体フォトポリマー３０９の望ましい厚さを超える領域を表す。したがって、この領域でフォトポリマーの硬化を進めると、層の厚さが一定せず、部品に望ましくない歪みが生じたり、部品の形成に失敗したりする可能性がある。

例えば、図４は、いくつかの実施形態による、フィルム内の歪んだ領域の誇張された図を示す。ステレオリソグラフィックプリンタ４００の一部が示され、フィルム４１０は、歪んだ領域４１５を含む。構築プラットフォーム４１２およびサポート構造４１３が、比較のために示されている。

従来のシステムは、ワイパーをレベリング（leveling）要素として利用することにより、フィルムの歪みに対処している。このようなシステムでは、ワイパーは歪みの領域をＸ軸に沿って移動する。フィルム３１０とのこの相互作用は、それが歪みによって以前に占められていた領域を通って移動するときに、レベリング要素に続く領域に実質的に平坦化された界面領域の形成をもたらし得る。しかしながら、ワイパーがフィルム３１０の全長を横切って移動し、材料を放射線に曝露する前にその元の位置に反転するまで待つ必要があるかもしれない。ワイパーとフィルム３１０の相互作用と放射との間のこの遅延により、合間にフィルムの新しい歪みが形成される可能性がある。

いくつかの実施形態では、これらの問題および他の問題は、このラグを制限するためのレベリング要素としてのローラー３０８の使用によって対処され得る。ローラー３０８は、光源３０１の真上にあるフィルム３１０の部分をぴんと張って、したがって比較的平坦に保つことができる。これは図３Ａに示されており、ローラー３０８間のフィルム３１０の部分のみが比較的平坦であるが、フィルム３１０の他の領域は比較的緩い。ローラー３０８がシフトすると、図３Ａに比べてＸ軸に沿った異なる位置にローラーおよび可動ステージを有するシステム３００を示す図３Ｂに示されるように、ピンと張ったフィルム３１０の部分もシフトする。フィルム３１０の真下にあるローラー３０８は、構築プラットフォーム３１２および液体フォトポリマー３０９の下向きの力に対抗することができる上向きの力を及ぼすことができる。いくつかの実施形態によれば、ローラー３０８は、直接に、または１以上の他の機械的要素を介して、可動ステージ３０２に連結されてもよい。いくつかの実施形態では、ローラー３０８および可動ステージは、ハウジングなどの共通の要素に取り付けられるか、そうでなければ連結されてもよく、Ｘ軸方向に移動するように構成されており、可動ステージとローラーを動きで運ぶことができる。

ローラー３０８を用いて光源３０１を移動させることは、ローラーによる位置決めと光源からの放射への曝露との間の時間を有利に短縮し、それにより、その時間間隔における潜在的な歪みを低減することができる。レベリング要素と光源のこの協調動作の追加の利点は、ローラー３０８の真上にないフィルム３１０と、そして、ローラー３０８間の領域が、それから印刷された部品の任意の部分を緩め、徐々に「剥がし」得ることである。このアプローチにより、フィルム３１０は、固体材料と支持液体フォトポリマー（supporting liquid photopolymer）３０９との間の接触領域に対して湾曲した表面を有することとなる。フィルム３１０の湾曲した表面は、部品に加えられる力を最小化するのに役立ち、部品とコンテナ３１１の表面との間の付着を取り除くのに役立つ力の漸進的および／または均一な適用を可能にし得る。フィルム３１０の曲げを使用するこの受動的剥離は、固体材料の形成直後に、固体印刷材料と支持フォトポリマー液体との間の接着力を減少させるのに役立ち得る。接着力のこの減少は、構築プラットフォーム３１２を上げる際により弱い力を使用することを可能にすることを含む、いくつかの利点に役立ち得る。

さらに、ローラーには、静的な突起と比較して多くの潜在的な利点があり、要素とフィルムの間の接触領域の最小プロファイルと、フィルムによって加えられる摩擦力に応じて、スライドではなく「回転」する機能の両方を含む。しかし、場合によっては、許容差を小さくして平坦な表面を同じ高さで一貫して生産する必要があるため、ローラーは全体的に不利になることがある。このような厳密な許容誤差は、実際に満たすのが困難で費用がかかる場合がある。しかしながら、発明者らは、ローラー要素の各構成要素がそのような小さな許容差で個別に製造される必要なしに、十分に平坦なフィルム表面を製造できるローラー要素設計を認識し理解した。特に、ローラーは、共通の軸に沿って配置された、いくつかのローラーセグメントから形成され得る。ローラーセグメントは互いに連結されてもよく、および／または各ローラーセグメントの独立した回転を可能にする適切な構造内に保持されてもよい。

一例として、図３Ｃ〜３Ｄは、いくつかの実施形態による、セグメント化されたローラーを含む例示的な可動ステージを示す。図３Ｃに示される可動ステージ３５９の例では、２つの描かれたローラー要素３６１のそれぞれは、４つのローラーセグメント３６２を含む。可動ステージ３５９は、ローラーセグメント３６２がデバイス３００のＹ軸に沿って、Ｘ軸とＺ軸の両方に垂直に延びるように、例えば、図３Ａ〜３Ｂのステレオリソグラフィックプリンタ３００に描かれた可動ステージ（例えば、要素３０１、３０２、３０５および３０８を含むステージ）として含まれてもよい。

図３Ｃ〜３Ｄの例では、ローラーセグメント３６２はそれぞれ、任意の適切な材料から形成され得るが、好ましくは、アルミニウム、ステンレス鋼（例えば、３０３グレードのステンレス鋼）、クロム鋼、および／または軸受に一般的に使用される他のグレードの鋼などの比較的非圧縮性で耐摩耗性の材料を含み得る。いくつかの実施形態では、ローラーセグメント３６２は、１以上のセラミック、窒化チタン、クロム、またはそれらの組み合わせなどの１以上のコーティング材料を施すことができる。いくつかの実装形態では、ローラーセグメント３６２は、約３〜１０ｍｍの軸受鋼ロッドを含み得、各ロッドは、２０ｍｍ〜６０ｍｍの長さを有する。いくつかの実装形態では、可動ステージ３５９は、各ローラー要素内に４つのローラーセグメントを含むことができ、セグメントは、４５ｍｍの個々の長さおよび６．３５ｍｍの直径を有する。図１および２の例では等しい長さであるように示されているが。図３Ｃ〜３Ｄに示されるように、ローラーセグメントの長さは、一般に、互いに異なり得る。例示的なローラー要素における４つのローラーセグメントの使用が一例として提供され、任意の数のローラーセグメント３６２が一般に各ローラー要素３６１内に配置され得ることが理解されるであろう。

図３Ｃの例では、スペーサー３６７は、ローラーセグメント３６２間の所定の分離距離を維持するために提供され、ローラーセグメント３６２間の摩耗および他の接触相互作用を防止するように作用し得る。いくつかの実施形態では、そのようなスペーサーは、シリコーン接着剤接続ローラーセグメント３６２などの可撓性連結であってよい。いくつかの実施形態では、スペーサー３６７は、ボールベアリングなどの独立して可動な要素を含み得る。

図３Ｄの例に示されるように、ローラーセグメント３６２は、保持機能３６８内に配置され得る。いくつかの実施形態によれば、ローラーセグメントは、保持機能または可動ステージ３５９の他の一部に取り付けられてもよく、または取り付けなしで保持機能に保持されてもよい。保持機能３６８は、ローラーセグメント３６２の動きの範囲を制限するように機能し得る。特に、図３Ｄの例に示されるように、保持機能３６８は、オーバーハング（overhang）または「フィンガー」３７０を含み得、これは、ローラーセグメント３６２の横方向および／または上方の運動範囲を制限し得る。保持機能３６８は、ローラーセグメントの下向きの運動範囲を制限する支持ベース部分３６９をさらに含み得る。

いくつかの実施形態では、保持機能３６８は、ローラーセグメント３６２がフィンガー３７０および支持ベース３６９に対して移動することを可能にする、ナイロン、ポリアセタール、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ＰＥＥＫなどの低摩擦および／または耐摩耗性材料を含み得る。しかしながら、ローラーセグメント３６２が実際に連続的にまたは動作中に全く回転する必要はないが、そのような回転はフィルムに対して及ぼされる横方向の力を低減し得ることに注意すべきである。一般に、発明者らは、保持機能３６８とローラーセグメント３６２との間の少量の隙間が有利であることを見出した。特に、保持機能３６８とローラーセグメント３６２との間のクリアランスは、１０μｍと５０μｍの間、または２０μｍと４０μｍの間、または５０μｍ未満であり得る。

いくつかの実施形態では、ローラーセグメント３６２は、保持機能３６８のフィンガー３７０に対してＺ軸を移動するために２００μｍ未満のクリアランスを有し、保持機能の側面に対してＸ軸を移動するために５０μｍ未満のクリアランスを有し得る。いくつかの実施形態では、ローラーセグメント３６２は、ローラーセグメント３６２と接触しているフィルムの張力によって、支持ベース３６９から離れる動きを抑制され得る。

いくつかの実施形態では、フィンガー３７０は、ローラーセグメントの動きを制限するのに十分な量でローラーセグメント３６２に渡って延びてもよい。加えて、または代替として、ローラーセグメント３６２の端部は、Ｙ軸に沿って互いに隣接するセグメント間の望ましくない相互作用を最小限にするために、様々な方法で形作られてもよい。いくつかの実施形態では、円筒形の離間領域が各ローラーセグメントの端部に形成されてもよく、離間領域は、ローラーの非離間領域の直径よりも小さい直径を有する。いくつかの実施形態では、そのような狭い円筒形セグメントによって形成される狭い正の特徴は、円筒形窪みによって形成される当接ローラーの負の特徴と対になり、したがってローラーセグメント３６２を部分的に連結する。ローラーセグメント３６２の側面は、面取りまたは他の特徴をさらに組み込んでもよいが、好ましくは、フィルム１０３に対する摩耗を増加させ得る鋭いエッジを回避するように研磨される。

発明者らは、ローラーセグメント３６２は、ローラー要素が所望のフィルム平坦性を生成するために通常必要な許容差と比較して、ローラーセグメントが真直度または平均直径などの著しく大きな寸法許容差を有することを可能にすることを認識し理解した。上記のように、ローラー要素は一般に小さな公差を要求するため、同じ高さで平坦な表面が一貫して生成される。しかしながら、ローラーセグメントを含むローラー要素は、同じ円筒形材料が単一ピースのローラー要素として使用されたとしたならば一貫して平坦なフィルム表面が生じない場合でも、一貫して平坦なフィルム表面を生成し得る。

例えば、単一の長いローラーの曲がりなどの真直度の小さな偏差は、ローラーの中心点での正中線からのローラーの表面の大幅な変位をもたらす可能性がある。しかし、同じ長さの真直度の偏差は、より短い長さのローラーでは、より短いローラーの中点からの正中線からのローラー表面のはるかに小さい総変位をもたらすであろう。したがって、複数の、したがってより短いローラーセグメント３６２の使用は、真直度の許容差が同じであっても、より小さい総変位を可能にする。したがって、はるかに広い範囲の許容差が、ローラーセグメント３６２において許容可能であり得る。言い換えれば、特に支持ベース３６９に関する保持機構の寸法公差は、ローラーセグメント自体の寸法公差ではなく、ローラーセグメントの運動の精度および正確さに対する主要な影響であり得る。しかしながら、（ＸＹ構築平面に対して）均一に平坦で水平な支持ベース３６９を設けることは、かなり容易であり、費用がかからない場合がある。

図示のセグメント化された円筒形ローラーセグメント３６２の代替として、いくつかの実施形態では、１以上の異なるセグメント構造を組み合わせてローラーセグメントを形成することができる。例えば、例示的な円筒形ローラーセグメントの代わりに、円形ボールベアリングおよび／または可撓性ロッドを配置することができる。概念的には、十分に可撓性のロッドは、ロッドの所与の部分のたわみおよび／または偏差を、ロッド上のより遠い点から切り離すことができる。いくつかの実施形態では、そうでなければ可撓性のないロッドは、ロッドの長さに沿って間隔を置いて配置された円形の切り込みを追加することによって修正することができる。一例として、６．３５ｍｍの直径および２００ｍｍの長さを有する比較的可撓性のないロッドは、ロッドの長さに沿って４０ｍｍ離間したロッドに約２ｍｍの放射状の切り込みまたは溝を作ることによって修正され得る。直径２．３５ｍｍのロッドの残りのコアは、全幅のロッドよりも比較的可撓性であり、セグメンテーションの形式を可能にすることにより、溝の間に位置するロッドの未変更領域は、溝によって薄くされた領域での偏向を分離することができる。

いくつかの実施形態では、ローラーセグメント３６２は、共通の軸に沿って支持および／または相互接続されてもよい。一例として、ローラーセグメント３６２は、セグメント３６２および取り付けデバイスを縦方向に貫通する円筒形の穴を含み得る。細いロッドまたは可撓性ワイヤのようなものは、そのような円筒形の穴を通って一群のセグメント３６２を通って延びることができる。あるいは、またはさらに、ローラーセグメント３６２は、隣接するローラーセグメント３６２の窪んだ部分に第１のローラーセグメント３６２の突出部分が部分的に延びるように、隣接する端部に一連の突起および窪みを含み得る。

図３Ｃの例では、可動ステージ３５９は、ローラー要素３６２の間に配置された曝露源３６０を形成する１以上の光源をさらに含む。曝露源３６０は、上述のＬＥＤアレイなどの発光素子の線形アレイとして構成することができる。

本明細書に記載されるいくつかの実施形態は、レベリング要素としてローラーを使用するが、ローラーはレベリング要素のほんの一例として記載されていることを理解でき、フィルム３１０をレベリングする目的を果たす他の任意の構造または形状が、任意の１以上のローラーの代わりに使用されてもよい。したがって、１以上のローラーを含む本明細書に記載の任意の実施形態では、本明細書に記載される技術は、特定のタイプのレベリング要素に限定されないため、他の任意の適切なレベリング要素を任意の１以上のローラーの代わりに使用できることが理解されよう。

レベリング要素（例えば、ローラー）は、様々な方法で構成することができ、その例は、２つの真っ直ぐな平行ローラーを示す図５Ａ〜５Ｃに示されている。いくつかの実施形態では、シリンダーは、それらがローリングおよび／またはスライドすることによって移動することが容易であるため、有利である。他の形状および構造もそのような動きが可能であるかもしれないが、シリンダー、またはシリンダーに近いものは、いくつかの利点があるかもしれない。たとえば、円柱または円柱に近いものは、直角プリズムなどの鋭いエッジを持つローラーよりも抵抗する摩擦が少なくなる。シリンダーまたはシリンダーに近いものも、鋭いエッジからの痕跡や傷を残さないことにより、フィルムの完全性を維持することができる。円筒形状に近づく追加の面を持つ構造と形状は、厳密な公差を確保するなどのレベリング要素としての利点を提供する。いくつかの実施形態では、摩擦をさらに制限するためにコーティングまたはフィルムを含めることもできる。コーティングまたはフィルムをレベリング要素の表面に塗布して、摩擦を低減することができる。

いくつかの実施形態では、上記のようなＬＥＤアレイおよびローラー部材の使用を組み合わせることができる。そのような実施形態では、光源は、ローラーと共に動くように構成されてもよい。一例として、図５Ａ〜５Ｃに示すように、アレイはローラーと共にＹ方向に移動することができる。図５Ｃの例では、ローラー５０８は、その間に２つの光源５０１（例えば、ＬＥＤアレイ）がレンズ５０５の下方に配置される可動ステージ５０２と共に配置される。ローラーおよび可動ステージの動きを生成するための追加の構成要素も含まれてもよいが、明確にするために図５Ａ〜５Ｃには示されていないことが理解されよう。

場合によっては、光源の複数のアレイを、独立して移動および操作して光を生成することができる異なる可動ステージ上に配置することができる。発明者らは、追加のアレイを追加するか、アレイを変更して複数のエミッターサイズまたは代替のＬＥＤ配置にすることで、スケーラビリティのための複数のオプションを有することは、ＤＬＰプロジェクターを使用する積層造形装置でレーザー光源または新しいプロジェクターを使用する積層造形装置に、完全に新しいレーザーを追加することと比較して、追加の柔軟性またはコストの線形増加／出力の増加を可能にすることができることを理解した。

ローラーの複数のセットに連結された複数のＬＥＤアレイの動きの例示的な実施形態が、図６Ａ〜Ｃに示されている。図６Ａは、すべてＸ軸およびＹ軸の両方に沿って移動することができる４組の光源（例えば、４対のＬＥＤアレイ）６０１を示す。図６Ｂは、Ｙ軸に沿った移動後の４組の光源を示し、図６Ｃは、Ｘ軸に沿った移動を示す。ローラーに連結された複数のＬＥＤアレイを備えたローラーの複数のセットを含めることにより、部品の造形効率が従来のシステムの効率より大幅に向上する可能性がある。たとえば、構築体積の複数の部分を同時に光源に曝露することができる。これにより、部品の造形時間を大幅に短縮できる。

図７は、いくつかの実施形態による、リング形状のローラーを有する実施形態を示す。システム７００は、レンズ７０５の下方の可動ステージ７０２上に配置された光源７０１を含む。リング形状のローラー７０８は、可動ステージの周りに配置され、可動ステージと共にＸ軸方向とＹ軸方向の両方に移動するように構成することができる。リング形状のローラーは、直線形状のローラーよりも自由度が高い場合がある。いくつかの実施形態では、積層造形装置は、リング形状の複数のローラーを含み得る。複数のローラーは、積層造形装置の構築領域を横切って同時に移動することができる。リング形状のローラーは、さらに異なる方向に移動する可能性があり、印刷プロセスをさらに促進する可能性がある。

図８は、光源の下方に冷却ファンを含むステレオリソグラフィックプリンタ８００を示す。図８の例において、光源８０１（例えば、ＬＥＤアレイ）は、レンズ８０５の下方の可動ステージ８０２上に配置され、ローラー８０８とともにフィルム８１０および壁８１１によって形成されるコンテナの下方を移動するように構成される。コンテナは、液体フォトポリマー８０９を保持し、プリンタは、支持構造体８１３によって支持される、構築プラットフォーム８１２上に部品を形成するように構成される。

図８の例では、ヒートシンク８１７および冷却ファン８１６は、光源８０１の下方に配置される。ＬＥＤのようないくつかの光源は発熱反応を介して放射するので、ヒートシンクおよび／または冷却ファンは、生成された熱を吸収し、一般に積層造形装置、特にＬＥＤアレイの温度を制御するのを助けることができる。これは、ＬＥＤアレイおよび／または積層造形装置のより長い寿命を可能にし得る。

可動ステージは構築領域の任意の適切な部分に渡って延びることができるが、図１０は、ＬＥＤアレイ１００１が構築領域１００４の１つの完全な寸法を横切って延びるように構成される一実施形態を示す。すなわち、ＬＥＤアレイ（または、少なくともＬＥＤアレイが配置される可動ステージ）は、幅などの構築領域の一次元に渡って完全に延び、場合によってはさらに延びることがある。この光源の配置は、本明細書では線形ＬＥＤアレイと呼ばれる。図１０の例では、ＬＥＤアレイ１００１（それぞれは、例えば、図１Ａに示されるＬＥＤアレイ１０１の１つであり得る）は、可動ステージに沿ってそれらの間にスペースを置いて描かれている。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、単一の大きなＬＥＤアレイを効果的に生成するために、端と端を合わせて並べられてもよい。

図１０の例では、可動式ステージ１００２と結合された線形ＬＥＤアレイ１００１の動きが１つの軸１００３に制限されるように、線形ＬＥＤアレイ１００１は１つの軸に沿って整列している。当業者には理解されるように、ステージを単一の軸、この場合はｘ軸に沿って移動させることが有利な場合がある。さらに理解され得るように、線形ＬＥＤアレイは、１つの連続的なＬＥＤアレイ、または一緒に配置された複数のより小さなＬＥＤアレイから構成され得る。ＬＥＤアレイは、１列のＬＥＤ、または一列にまたは互い違いで配置された複数列のＬＥＤから構成され得る。この配置は、複数のリニアＬＥＤアレイの使用を含む、ここで説明されている他の構成と組み合わせることができる。

図１１は、いくつかの実施形態による、本発明の態様を実施するのに適したシステムのブロック図である。システム１１００は、積層造形装置による積層造形を実行するための命令を生成するのに適したシステムと、オブジェクトを造形するための積層造形装置のその後の動作とを示している。例えば、上記の様々な技術によって説明されるように、光源をアクティブ化または非アクティブ化する、可動ステージを動かすなどの命令は、システムによって生成され、積層造形装置に提供され得る。可動ステージの動作に関連する様々なパラメータは、システムコンピュータシステム１１１０によって格納され、部品を造形するための積層造形装置１１２０のための命令を生成するときにアクセスされ得る。

いくつかの実施形態によれば、コンピュータシステム１１１０は、それぞれがオブジェクトのセクションを含み得る２次元レイヤーを生成するソフトウェアを実行し得る。次に、この層データから命令が生成され、積層造形装置１１２０などの積層造形装置に提供され、装置によって実行されると、層が造形され、それによってオブジェクトが造形される。そのような命令は、任意の適切な有線および／または無線通信接続を含み得るリンク１１１５を介して通信され得る。いくつかの実施形態では、リンク１１１５がシステム１１００のハウジング内の２つのモジュールを接続する内部リンクであるように、単一のハウジングがコンピューティングデバイス１１１０および積層造形装置１１２０を保持する。

このように、本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明してきたが、様々な変更、修正、および改善が当業者には容易に思い浮かぶであろうことを理解されたい。そのような変更、修正、および改善は、この開示の一部であることが意図されており、本発明の精神および範囲内にあることが意図されている。さらに、本発明の利点が示されているが、本明細書に記載されている技術のすべての実施形態が、記載されているすべての利点を含むわけではないことを理解されたい。いくつかの実施形態は、本明細書で有利であると説明された特徴を実施しない場合があり、いくつかの例では、説明された特徴の１以上を実装して、さらなる実施形態を達成することができる。したがって、前述の説明および図面は、例にすぎない。

図１２は、本明細書で説明される技術を実施することができる適切なコンピューティングシステム環境１２００の例を示す。例えば、コンピューティング環境１２００は、図１１に示されるコンピュータシステム１１１０の一部またはすべてを形成することができる。コンピューティングシステム環境１２００は、適切なコンピューティング環境の一例にすぎず、本明細書で説明されている技術の使用または機能の範囲に関する制限を示唆することを意図したものではない。また、コンピューティング環境１２００は、例示的な動作環境１２００に示されている構成要素のいずれか１つまたは組み合わせに関連する依存性または要件を有するものとして解釈されるべきではない。

ここで説明するテクノロジーは、他の多くの汎用または専用コンピューティングシステム環境または構成で動作する。本明細書に記載されている技術での使用に適している可能性がある、よく知られたコンピューティングシステム、環境、および／または構成の例は、限定されず、パーソナルコンピュータ、サーバーコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップデバイス、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサーベースのシステム、セットトップボックス、プログラム可能な家電、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上記のシステムまたはデバイスなどを含む分散コンピューティング環境などを含む。

コンピューティング環境は、プログラムモジュールなどのコンピュータ実行可能命令を実行することができる。一般に、プログラムモジュールには、特定のタスクを実行したり、特定の抽象データ型を実装したりするルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などが含まれる。本明細書で説明する技術は、通信ネットワークを介してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実行される分散コンピューティング環境で実施することもできる。分散コンピューティング環境では、プログラムモジュールは、メモリストレージデバイスを含むローカルとリモートの両方のコンピュータストレージメディアに配置できる。

図１２を参照すると、本明細書で説明される技術を実装するための例示的なシステムは、コンピュータ１２１０の形の汎用コンピューティングデバイスを含む。コンピュータ１２１０の構成要素は、処理ユニット１２２０、システムメモリ１２３０、およびシステムメモリを含む様々なシステム構成要素を処理ユニット１２２０に結合するシステムバス１２２１を含み得るが、これらに限定されない。システムバス１２２１は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、および様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のいずれであってもよい。限定ではなく例として、このようなアーキテクチャには、業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、拡張ＩＳＡ（ＥＩＳＡ）バス、ビデオエレクトロニクス標準協会（ＶＥＳＡ）ローカルバス、およびメザニンバスとも呼ばれる周辺機器相互接続（ＰＣＩ）バスが含まれる。

コンピュータ１２１０は、通常、様々なコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ１２１０によってアクセスすることができる任意の利用可能な媒体とすることができ、揮発性および不揮発性媒体、取り外し可能および取り外し不能媒体の両方を含む。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含むことができる。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実施される揮発性および不揮発性、取り外し可能および取り外し不可能媒体を含む。コンピュータ記憶媒体には、限定されず、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたはその他のメモリテクノロジー、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）またはその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶装置、または、所望の情報を格納するために使用することができ、コンピュータ１２１０によってアクセスすることができる任意の他の媒体を含む。通信媒体は、通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを、搬送波または他のトランスポートメカニズムなどの変調データ信号に具体化し、任意の情報配信媒体を含む。「変調データ信号」という用語は、情報を信号に符号化するような方法で設定または変更されたその特性の１以上を有する信号を意味する。限定ではなく例として、通信媒体には、有線ネットワークまたは直接配線接続などの有線媒体、ならびに音響、ＲＦ、赤外線および他の無線媒体などの無線媒体が含まれる。上記のいずれかの組み合わせも、コンピュータ読み取り可能な媒体の範囲内に含まれるべきである。

システムメモリ１２３０は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２３１およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１２３２などの揮発性および／または不揮発性メモリの形のコンピュータ記憶媒体を含む。起動時などにコンピュータ１２１０内の要素間で情報を転送するのに役立つ基本ルーチンを含む基本入出力システム１２３３（ＢＩＯＳ）は、通常、ＲＯＭ１２３１に格納されている。ＲＡＭ１２３２は、通常、データおよび／またはプログラムモジュールを含み、これらは、処理ユニット１２２０によって即座にアクセス可能であり、かつ／または現在操作されている。例として、限定としてではなく図１２は、オペレーティングシステム１２３４、アプリケーションプログラム１２３５、他のプログラムモジュール１２３６、およびプログラムデータ１２３７を示す。

コンピュータ１２１０は、他の取り外し可能／取り外し不可能、揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体も含むことができる。一例に過ぎないものとして、図１２は、取外し不可能な不揮発性磁気媒体から読み書きするハードディスクドライブ１２４１、フラッシュメモリなどの取外し可能な不揮発性メモリ１２５２から読み書きするフラッシュドライブ１２５１、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学媒体などの取り外し可能な不揮発性光ディスク１２５６から読み取りまたはそこに書き込む光ディスクドライブ１２５５を示す。例示的な動作環境で使用することができる他のリムーバブル／非リムーバブル、揮発性／不揮発性のコンピュータ記憶媒体には、これらに限定されないが、磁気テープカセット、フラッシュメモリカード、デジタル多用途ディスク、デジタルビデオテープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭなどを含む。ハードディスクドライブ１２４１は、通常、インターフェース１２４０などの取り外し不可能なメモリインターフェースを介してシステムバス１２２１に接続される。磁気ディスクドライブ１２５１および光ディスクドライブ１２５５は、典型的には、インターフェース１２５０などの取り外し可能なメモリインターフェースによってシステムバス１２２１に接続される。

上記で説明し、図１２に示すドライブおよびそれらに関連するコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ１２１０にコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、および他のデータのストレージを提供する。図１２では、例えば、ハードディスクドライブ１２４１は、オペレーティングシステム１２４４、アプリケーションプログラム１２４５、他のプログラムモジュール１２４６、およびプログラムデータ１２４７を格納するものとして示されている。これらの構成要素は、オペレーティングシステム１２３４、アプリケーションプログラム１２３５、他のプログラムモジュール１２３６、およびプログラムデータ１２３７と同じでも、異なっていてもかまわないことを知るべきである。オペレーティングシステム１２４４、アプリケーションプログラム１２４５、他のプログラムモジュール１２４６、およびプログラムデータ１２４７には、少なくとも異なるコピーであることを示すために、ここでは異なる番号が与えられている。ユーザーは、キーボード１２６２、および一般にマウス、トラックボール、またはタッチパッドと呼ばれるポインティングデバイス１２６１などの入力デバイスを介して、コマンドおよび情報をコンピュータ１２１０に入力することができる。他の入力デバイス（図示せず）には、マイクロフォン、ジョイスティック、ゲームパッド、衛星放送受信アンテナ、スキャナなどが含まれ得る。これらおよび他の入力デバイスは、システムバスに連結されているユーザー入力インターフェース１２６０を介して処理ユニット１２２０に接続されることが多いが、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）などの他のインターフェースおよびバス構造によって接続されてもよい。モニタ１２９１または他のタイプのディスプレイデバイスも、ビデオインターフェース１２９０などのインターフェースを介してシステムバス１２２１に接続される。モニタに加えて、コンピュータは、スピーカー１２９７およびプリンタ１２９６などの他の周辺出力デバイスも含むことができ、これらは出力周辺インターフェース１２９５を介して接続することができる。

コンピュータ１２１０は、リモートコンピュータ１２８０などの１以上のリモートコンピュータへの論理接続を使用してネットワーク環境で動作することができる。リモートコンピュータ１２８０は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークＰＣ、ピアデバイスまたは他の一般的なネットワークノードであり得、通常、コンピュータ１２１０に関して上述した要素の多くまたはすべてを含み、ただし、図１２にはメモリ記憶装置１２８１のみが示されている。図１２に示す論理接続は、 ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２７１およびワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１２７３を含むが、他のネットワークを含むこともできる。このようなネットワーキング環境は、オフィス、企業全体のコンピュータネットワーク、イントラネット、インターネットでは一般的である。

ＬＡＮネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ１２１０は、ネットワークインターフェースまたはアダプタ１２７０を介してＬＡＮ １２７１に接続される。ＷＡＮネットワーキング環境で使用される場合、コンピュータ１２１０は、通常、インターネットなどのＷＡＮ１２７３を介して通信を確立するためのモデム１２７２または他の手段を含む。モデム１２７２は、内蔵でも外付けでもよく、ユーザー入力インターフェース１２６０または他の適切なメカニズムを介してシステムバス１２２１に接続することができる。ネットワーク化された環境では、コンピュータ１２１０またはその一部に関して示されているプログラムモジュールは、リモートメモリストレージデバイスに格納され得る。例として、限定としてではなく、図１２は、リモートアプリケーションプログラム１２８５を、メモリデバイス１２８１上に常駐するものとして示している。示されたネットワーク接続は例示的であり、コンピュータ間の通信リンクを確立する他の手段が使用されてもよいことが理解されよう。

本明細書で説明する技術の上記の実施形態は、多数の方法のいずれかで実装することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを使用して実装されてもよい。ソフトウェアで実装する場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータで提供されるか、複数のコンピュータに分散されているかに関係なく、任意の適切なプロセッサまたはプロセッサのコレクションで実行できる。そのようなプロセッサは、ＣＰＵチップ、ＧＰＵチップ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、またはコプロセッサなどの名前で当技術分野で知られている市販の集積回路構成要素を含む集積回路構成要素内の１以上のプロセッサとともに、集積回路として実装され得る。あるいは、プロセッサは、ＡＳＩＣなどのカスタム回路、またはプログラマブルロジックデバイスを構成することから生じるセミカスタム回路で実装されてもよい。さらなる代替として、プロセッサは、市販されているか、セミカスタムであるかカスタムであるかにかかわらず、より大きな回路または半導体デバイスの一部であってもよい。特定の例として、いくつかの市販のマイクロプロセッサは、それらのコアの１つまたはサブセットがプロセッサを構成できるように複数のコアを持っている。しかしながら、プロセッサは、任意の適切なフォーマットの回路を使用して実施され得る。

さらに、コンピュータは、ラックマウント型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、またはタブレット型コンピュータなど、多くの形態のいずれかで実施できることを理解されたい。さらに、コンピュータは、一般にコンピュータとは見なされないが、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォン、または他の任意の適切な携帯型または固定型電子デバイスを含む、適切な処理機能を備えたデバイスに組み込まれ得る。

また、コンピュータには１つ以上の入力および出力デバイスがある。これらのデバイスは、特にユーザーインターフェイスを表示するために使用できる。ユーザーインターフェイスを提供するために使用できる出力装置の例には、出力の視覚的提示のためのプリンタまたはディスプレイ画面、および出力の聴覚的提示のためのスピーカーまたは他の音発生装置が含まれる。ユーザーインターフェイスに使用できる入力デバイスの例としては、キーボード、マウス、タッチパッド、デジタル化タブレットなどのポインティングデバイスがある。別の例として、コンピュータは、音声認識を介して、または他の可聴フォーマットで入力情報を受け取ることができる。

そのようなコンピュータは、ローカルエリアネットワークまたは企業ネットワークやインターネットなどのワイドエリアネットワークを含む、任意の適切な形式の１以上のネットワークによって相互接続することができる。そのようなネットワークは、任意の適切な技術に基づくことができ、任意の適切なプロトコルに従って動作することができ、無線ネットワーク、有線ネットワーク、または光ファイバーネットワークを含むことができる。

また、本明細書で概説される様々な方法またはプロセスは、様々なオペレーティングシステムまたはプラットフォームのいずれか１つを採用する１以上のプロセッサで実行可能なソフトウェアとしてコード化されてもよい。さらに、そのようなソフトウェアは、いくつかの適切なプログラミング言語および／またはプログラミングまたはスクリプトツールのいずれかを使用して記述でき、フレームワークまたは仮想マシンで実行される実行可能マシン言語コードまたは中間コードとしてコンパイルすることもできる。

この点で、本発明は、１以上のプログラムで符号化されたコンピュータ可読記憶媒体（または複数のコンピュータ可読媒体）（たとえば、コンピュータメモリ、１つまたは複数のフロッピーディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）、光ディスク、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイまたはその他の半導体デバイスの回路構成、またはその他の有形 コンピュータ記憶媒体）として具現化することができ、１以上のコンピュータまたは他のプロセッサ上で実行されるとき、上で議論された本発明の様々な実施形態を実装する方法を実行する。前述の例から明らかなように、コンピュータ可読記憶媒体は、非一時的形式でコンピュータ実行可能命令を提供するのに十分な時間、情報を保持することができる。そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、その上に格納されたプログラムが１以上の異なるコンピュータまたは他のプロセッサにロードされて上述の本発明のさまざまな態様を実装できるように、可搬式であり得る。本明細書で使用される場合、「コンピュータ可読記憶媒体」という用語は、製造物（すなわち、製造品）または機械と見なすことができる非一時的なコンピュータ可読媒体のみを包含する。代替的または追加的に、本発明は、伝播信号などのコンピュータ可読記憶媒体以外のコンピュータ可読媒体として具体化されてもよい。

「プログラム」または「ソフトウェア」という用語は、本明細書で使用される場合、一般的な意味で使用され、任意のタイプのコンピュータコードまたはコンピュータ実行可能命令のセットを指す。これは、コンピュータまたは他のプロセッサをプログラムして、上述の本発明の様々な態様を実装するために使用することができる。さらに、この実施形態の一態様によれば、実行時に本発明の方法を実行する１以上のコンピュータプログラムは、単一のコンピュータまたはプロセッサ上に存在する必要がないことを理解されたい。しかし、本発明の様々な態様を実施するために、いくつかの異なるコンピュータまたはプロセッサの間でモジュール方式で分散されてもよい。

コンピュータ実行可能命令は、１以上のコンピュータまたは他のデバイスによって実行される、プログラムモジュールなどの多くの形式であり得る。一般に、プログラムモジュールには、特定のタスクを実行したり、特定の抽象データ型を実装したりするルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造などが含まれる。通常、プログラムモジュールの機能は、さまざまな実施形態で必要に応じて組み合わせたり分散したりすることができる。

また、データ構造は、任意の適切な形式でコンピュータ可読媒体に格納することができる。 説明を簡単にするために、データ構造は、データ構造内の場所を通じて関連するフィールドを有するように示されている場合がある。同様に、そのような関係は、フィールド間の関係を伝えるコンピュータ可読媒体内の場所をフィールドに記憶域に割り当てることによって達成することができる。しかしながら、ポインタ、タグ、またはデータ要素間の関係を確立する他のメカニズムの使用によるものを含む、データ構造のフィールド内の情報間の関係を確立するために、任意の適切なメカニズムを使用することができる。

本発明の様々な態様は、単独で、組み合わせて、または前述の実施形態で具体的に説明されていない様々な構成で使用することができる。したがって、その適用において、前述の説明に記載された、または図面に示された構成要素の詳細および構成に限定されない。たとえば、一実施形態で説明された態様は、他の実施形態で説明された態様と任意の方法で組み合わせることができる。

また、本発明は方法として具現化されてもよく、その一例が提供されてきた。 この方法の一部として実行される行為は、任意の適切な方法で順序付けることができる。したがって、例示的な実施形態では順次動作として示されているが、いくつかの動作を同時に実行することを含み得る、動作が図示とは異なる順序で実行される実施形態を構築することができる。

さらに、一部のアクションは「ユーザー」が実行したものとして説明されている。 「ユーザー」は単一の個人である必要はないことを理解されたい。いくつかの実施形態では、「ユーザー」に起因するアクションは、個人のチームおよび／または個人がコンピュータ支援ツールまたは他のメカニズムと組み合わせて実行することができる。

請求項中の要素を変更するための請求項内での「第１」、「第２」、「第３」などの通常の用語の使用は、それ自体では、ある請求項中の要素の優先順位、優先順位、または順序を他の要素より優先すること、または方法の動作が実行される時間的順序を意味するものではなく、請求項中の要素を区別するために、特定の名前のある請求項中の要素を同じ名前の別の要素と区別するためのラベルとしてのみ使用されする（ただし、通常の用語を使用するため）。

また、本明細書で使用される表現および用語は、説明を目的とするものであり、限定と見なされるべきではない。本明細書における「包含している」、「含む」、または「有する」、「含有する」、「包含する」、およびそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目およびその均等物ならびに追加の項目を包含することを意味する。

Claims (20)

1. 構築プラットフォーム上に固体材料の層を形成するように構成された積層造形装置であって、各材料の層は、構築プラットフォームの表面および／または以前に形成された材料の層に加えて、コンテナに接触するように形成され、
   第１の方向および第１の方向に垂直な第２の方向に延びる内部底面を有するコンテナ；および、
   第１の方向に移動するように構成された可動ステージであって、コンテナの下方に配置され、第２の方向に沿って互いにオフセットされ、コンテナの内部底面を通して光を向けるように動作可能な複数の光源を含む、前記可動ステージを含む、前記積層造形装置。
2. 複数の光源と連携して第１の方向に移動するように構成された１以上のローラーをさらに含む、請求項１に記載の積層造形装置。
3. １以上のローラーが、可動ステージに機械的に連結されている、請求項２に記載の積層造形装置。
4. 可動ステージに連結され、複数の光源の１以上とコンテナとの間に配置された少なくとも１つのレンズをさらに含む、請求項１に記載の積層造形装置。
5. コンテナの内部底面が、少なくとも部分的に、吊り下げられたフィルムから形成される、請求項１に記載の積層造形装置。
6. 複数の光源が、第１のサイズの複数の光源と、第１のサイズとは異なる第２のサイズの複数の光源とを含む、請求項１に記載の積層造形装置。
7. 第１のサイズの複数の光源が、第２のサイズの複数の光源から第１の方向に沿ってオフセットされる、請求項６に記載の積層造形装置。
8. 複数の光源が：
   第２の方向に沿って互いにオフセットされた第１の光源群；および
   第２の方向に沿って互いにオフセットされ、第１のグループの光源から第１の方向にオフセットされている、第２の光源群を含む、
   請求項１に記載の積層造形装置。
9. 第２の光源群の各光源が、第１の光源群のすべての光源から第１および第２の方向の両方にオフセットされている、請求項８に記載の積層造形装置。
10. 可動ステージが、第２の方向に沿ってコンテナの全範囲に渡って延びる、請求項１に記載の積層造形装置。
11. 複数の光源が、複数のＬＥＤを含む、請求項１に記載の積層造形装置。
12. 積層造形装置内で、第１の方向および第１の方向に垂直な第２の方向に延びる内部底面を有するコンテナの下方の可動ステージを移動させるステップであって、コンテナは、液体フォトポリマーを保持し、および可動ステージは、第１の方向に移動するように構成され、可動ステージは、コンテナの下方に配置され、第２の方向に沿って互いにオフセットされ、コンテナの内部底面を通して光を向けるように動作可能な複数の光源を含む、前記ステップ；および
    複数の光源の少なくともいくつかからの化学線を、コンテナの内部底面を介して、コンテナによって保持された液体フォトポリマーに向けることで、構築プラットフォームの表面および／または以前に形成された材料の層に加えて内部底面に接触する固体材料の層を形成するステップを含む、積層造形方法。
13. 積層造形装置が、可動ステージに連結された少なくとも１つのレンズを含み、少なくとも１つのレンズは、複数の光源の１以上とコンテナとの間に配置される、請求項１２に記載の方法。
14. コンテナの内部底面が、少なくとも部分的に、吊り下げられたフィルムから形成される、請求項１２に記載の方法。
15. 複数の光源が、第１のサイズの複数の光源と、第１のサイズとは異なる第２のサイズの複数の光源とを含む、請求項１２に記載の方法。
16. 第１のサイズの複数の光源が、第２のサイズの複数の光源から第１の方向に沿ってオフセットされる、請求項１５に記載の方法。
17. 複数の光源が、
    第２の方向に沿って互いにオフセットされた第１の光源群；および
    第２の方向に沿って互いにオフセットされ、第１のグループの光源から第１の方向にオフセットされている、第２の光源群を含む、請求項１２に記載の方法。
18. 第２の光源群の各光源が、第１の光源群のすべての光源から、第１および第２の方向の両方にオフセットされる、請求項１７に記載の方法。
19. 可動ステージが、第２の方向に沿ってコンテナの全範囲に渡って延びる、請求項１２に記載の方法。
20. 複数の光源が、複数のＬＥＤを含む、請求項１２に記載の方法。