JP2963478B2 - 三次元物体の形成方法および装置 - Google Patents

三次元物体の形成方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、流体媒質から三次元物体を形成する方法お
よび装置の改良に関する。詳細には、三次元物体の生産
のための改良されたデータ操作および造形技術の利用を
含む新規で改良された立体造形システムに関する。これ
によって、こうした物体は、より迅速に、高信頼性をも
って、正確に、経済的に、かつ応力およびカールを低減
させて作成できる。
発明の背景 プラスチック部品などの生産では、通常、初めにこう
した部品を設計し、その後、苦労してこの部品の原型を
作る。これらはいずれも、相当の時間、労力および費用
を要する。その後、この設計を検討し、設計が最適にな
るまで、この手間のかかる過程を何回も繰り返す。設計
が最適になった後、次の工程は製造である。ほとんどの
量産プラスチック部品は射出成形される。この製法は、
設計時間が長く、金型費が非常に高いので、通常、プラ
スチック部品の大量生産の場合にしか実用的ではない。
プラスチック部品の生産には、直接的な機械加工、真空
成形および直接成形といった他の加工法が利用できる
が、これらの方法は主として短時間運転による生産につ
いてのみコスト効果を示し、製造された部品は通常、射
出成形部品よりも品質が劣る。
これまで、流体媒質の中で三次元物体を作成する極め
て精巧な技術が開発されている。流体媒質の三次元の容
積内の規定の交点で選択的に焦点を結ぶ放射ビームによ
って、流体媒質が選択的に硬化する。こうした三次元シ
ステムの典型は、米国特許第4,041,476号、同第4,078,2
29号、同第4,238,840号および同第4,288,861号に記述さ
れている。これらのシステムはいずれも、流体容積内の
他のすべての点を除外して、流体容積内の選択された深
さの点に相乗的なエネルギーを付与することに頼ってい
る。しかし、残念ながら、こうした三次元造形システム
は、分解能および露光の制御に関して多くの問題に遭遇
している。交点が流体媒質の深部に移行するにつれての
焦点の輻射強度および造形分解能の損失により、制御が
困難となっている。吸収、拡散、分散および回析といっ
たすべてが、経済性および信頼性にもとづく流体媒質内
の深部での加工の困難さを招いている。
近年、米国特許第4,575,330号に記載された、「立体
造形」システムが使用されている。この立体造形は、基
本的に、感光性重合体（液状プラスチックなど）の薄い
層を所定の断面パターンに露光固化させ、この固化薄層
のすべてが順に接合され部品全体を形成するまで、それ
ぞれの上に連続的に作画形成することによって、複雑な
プラスチック部品を自動的に作成する方法である。この
技術では、部品は液状プラスチックのタンクの中で文字
通り成長する。この加工法は、具体的な成形の設計方案
を容易に削減し、原型を作成するするための極めて強力
な方法である。
光硬化性重合体は、光の照射で液体から固体に変化
し、紫外線（UV）によるその感光速度は、この重合体を
実用的な模型製作材料とするに十分である。一つの部品
が作成される時に重合化しないで残った材料はそのまま
再使用することができ、連続して部品が作成される間タ
ンク内に残されている。紫外線レーザは、小さな強い紫
外線スポットを発生する。このスポットは検流鏡Χ−Ｙ
スキャナにより液体表面を移動する。スキャナは、コン
ピュータが生成するベクトルなどによって操作される。
こうした技術によって、精密で複雑なパターンを迅速に
作ることができる。
レーザ・スキャナ、感光性重合体タンクおよび昇降器
は制御用コンピュータとともに一体をなし、SLA（Stere
olithography Apparatus）と称する立体造形装置を形成
する。SLAは、１度に１層の薄層断面を描き、その部分
を各層ごとに作り上げることによって、１つのプラスチ
ック部品を自動的に製造するようにプログラムされる。
立体造形は、部品の複雑単純を問わず、金型を用いず
に容易に部品を製作するまったく新しい方法である。こ
の技術は、断面のパターンを作成するためにコンピュー
タの使用にもとづいているので、CAD/CAMへの自然なデ
ータ・リングが存在する。しかし、こうしたシステム
は、分解能、精度および一定の物体形状を作る際の困難
さと同様、収縮、応力およびカールその他の変形に関す
る困難性を有している。
立体造形を用いて作られる物体は、使用する材料が液
状状態から固体状態に転移する間で密度を変化させる際
に、変形する傾向がある。密度の変化は材料を収縮また
は膨張させ、このことが、部品の形成に際して、前に硬
化させた下層または隣接する構造を「カール」させるこ
とによって応力を生じ、結果として全体的な変形をもた
らす。密度の変化が少ない材料はカールを示しにくい
が、他の点で立体造形に有効な多くの材料は高収縮性で
ある。カールの発生は、立体造形による物体形成の精度
を制限する。本発明は、このカールの発生を解消または
低減する方法を提供する。
材料の収縮は、重合体材料および、こうした材料を使
用する加工法（プラスチック成形など）にとって共通の
問題である。しかし、立体造形は新技術であり、収縮に
よる変形に関する問題は広範に取り組まれていない。発
明人が採った物体の変形を低減するための他の主な方法
は、収縮が少なく応力を生じにくい感光性材料または低
剛性で応力を生じさせにくい材料を使用することであっ
た。
こうした他の方法は、ある程度効果的であるが、短所
がある。感光性重合体において低収縮を得るための方法
は、まず高初期当量を持つ低重合体材料を使用すること
であった。これらの材料は、光重合反応での単位体積当
たりの新しい結合形成が少ないので、収縮を起こしにく
い。しかし、こうした高当量材料は、一般に、低分子量
材料に比べて高分子量であり、所与の温度においてずっ
と高粘度である。高粘度は液面の平坦化を遅くさせる。
また、高粘度は加工温度を高めることによって克服でき
るが、高温は液体の寿命を制限する。
感光性重合体の収縮は、アクリル結合の形成における
収縮によるものである。感光性重合体は、アクリル系誘
導体以外の官能基を反応させることによっても作られる
が、アクリル結合材料に比べ反応性がかなり低く、従っ
て、一般的に固体形成に不適当な速度となっている。
成形の際に多少柔軟な材料は、物体中で歪みを長距離
伝えることができないので、通常、低変形の物体が得ら
れる。しかし、この特性は、最終目的が剛性物体を作る
ことである場合は、欠点となる。一部の材料は、成形時
に柔軟であるが、高レベルの輻射その他の手段によって
後硬化時に硬化する。これらは立体造形に有効な材料で
ある。液体から固体に転移する過程によって低変形を生
じる材料の全体の課題は、現在、検討されている。しか
し、変形のまったくない部品を製造できる材料は、現
在、存在しない。
発明の要約 本発明の三次元物体の形成方法は、所定の刺激に露出
することにより転移可能な流動性媒体の層を選択的に固
化することにより形成される厚み方向に重ね合わされた
薄層により物体を作成する三次元物体の形成方法であっ
て、前記流動性媒体の層からの少なくとも１つの薄層の
形成が、該層を所定のパターンの前記所定の刺激に少な
くとも１回最初に露出して、前に形成された薄層に直接
的には付着しない薄層の部分を形成し、その後所定のパ
ターンの前記所定の刺激に少なくとも１回さらに露出し
て、少なくとも部分的に、前記薄層の部分を前記前に形
成された薄層に直接的に結合させるさらなる薄層の部分
を形成するものであり、前記少なくとも１つの薄層が、
それまでに形成された薄層に、１層の厚さに等しい硬化
深さを得るのに必要な量より大きい量の露出を施すこと
により接着せしめられることを特徴とするものである。
また、本発明の三次元物体の形成装置は、所定の刺激
に露出することにより転移可能な流動性媒体の層を選択
的に固化することにより各々が形成される厚み方向に重
ね合わされた薄層から三次元物体を形成する装置であっ
て、前記所定の刺激の供給源、前記物体の連続した薄層
を形成するために前記転移可能な流動性媒体の層を連続
的に提供する手段、該層の各々を所定の刺激に選択して
露出して連続した薄層を形成する手段、および該層の各
々を選択的に露出して前記薄層を形成する手段を、所定
のプログラムにしたがって制御する制御装置からなり、
該制御装置が、前記層の各々を選択的に露出して前記薄
層を形成する手段を制御して、所定のパターンにしたが
って、前記所定の刺激の少なくとも１回の最初の露出を
第１の前記層に施して、前に形成した薄層に直接的に付
着しない薄層の部分を形成し、その後所定のパターンに
したがって、前記所定の刺激の少なくとも１回のさらな
る露出を前記第１の層に施して、少なくとも部分的に、
前記最初の部分を前に形成した薄層に結合させる前記第
１の層により形成される薄層のさらなる部分を形成する
ものであり、かつ少なくとも１つの前記層に、１層の厚
さに等しい硬化深さを得るのに必要な量より大きい量の
露出を施して、該層を前に形成された薄層に接着せしめ
るものであることを特徴とするものである。
前記方法および装置において、前記最初の露出の少な
くとも１回が線状の露出からなり、前記さらなる露出が
該線状の露出を再露出するものとしてもよい。
また、前記最初の露出を少なくとも１回が線状の露出
からなり、前記さらなる露出が該線状の露出の一部のみ
を再露出するものとしてもよい。
また、前記さらなる露出により、選択された位置で、
前記薄層が前に形成された薄層に接続される部分が形成
されるようにしてもよい。
また、前記少なくとも１回の最初の露出が１回のみの
露出でもよい。
また、前記少なくとも１回の最初の露出が少なくとも
２回の露出からなるものでもよい。
また、前記少なくとも１回のさらなる露出が１回のみ
の露出でもよい。
また、前記少なくとも１回のさらなる露出が少なくと
も２回の露出からなるものでもよい。
また、前記少なくとも２回の露出が、異なる量の露出
でもよい。
また、前記少なくとも１回の最初の露出および少なく
とも１回のさらなる露出を、前記流動性媒体の表面に所
定の刺激のビームを走査することにより行なうようにし
てもよい。
また、前記層の各々の露出が同一の所定のパターンに
よるものであり、層の固化が前に形成された薄層に向か
って累進的に深くされて、固化された層が該前に形成さ
れた薄層に付着されるようにしてもよい。
また、前記薄層の輪郭部分が、２回の露出において前
に形成された薄層に付着するように形成され、該薄層の
内側部分の少なくとも一部を該前に形成された薄層に付
着させるのに、より多くの露出を用いるものとしてもよ
い。
また、前記薄層の輪郭部分が、１回のみの露出で前に
形成された薄層に付着するように形成されるようにして
もよい。
また、前記最初の露出およびさらなる露出が、前記層
のカールにより歪みやすい領域に施されるようにしても
よい。
また、前記所定の刺激は、放射線、紫外線、可視光、
不可視光、粒子の衝撃、電子ビームまたは反応性化学物
質のいずれでもよい。
また、前記流動性媒体は液体高分子とすることができ
る。
また、前記流動性媒体は金属粉末またはプラスチック
粉末でもよい。
本発明の他の三次元物体の形成方法は、所定の刺激へ
の露出により転移可能な流動性媒体の層の選択的な固化
によって形成される薄層を重ね合わせることにより三次
元物体を形成する方法であって、該流動性媒体の層から
少なくとも１つの薄層を形成することが、前記層を所定
のパターンの前記所定の刺激に少なくとも１回最初に露
出して、横方向に離れた少なくとも２つの部分からなる
薄層を形成すること、およびその後所定のパターンにし
たがって、前記層を前記所定の刺激に少なくとも１回さ
らに露出して、前記横方向に離れた部分を接続するとと
もに該横方向に離れた部分の間に層の未固化部分を残す
構造物を形成することからなることを特徴とするもので
ある。
その際、前記横方向に離れた部分が、所定の長さに亘
い互いに対向する側面を有し、前記構造物が該所定の長
さ未満に亘り該側面を接続するものであるようにしても
よい。
本発明の他の三次元物体の形成装置は、所定の刺激に
露出することにより転移可能な流動性媒体の層を選択的
に固化することにより各々が形成される厚み方向に重ね
合わされた薄層から三次元物体を形成する装置であっ
て、前記所定の刺激の供給源、前記物体の構造した薄層
を形成するために前記転移可能な流動性媒体の層を連続
的に提供する手段、該層の各々を所定の刺激に選択的に
露出して連続した薄層を形成する手段、および該層の各
々を選択的に露出して前記薄層を形成する手段を、所定
のプログラムにしたがって制御する制御装置からなり、
該制御装置が、前記層の各々を選択的に露出して前記薄
層を形成する手段を制御して、所定のパターンにしたが
って、該層に所定の刺激の少なくとも１回の最初の露出
を施して、横方向に離れた少なくとも２つの部分からな
る薄層を形成し、その後所定のパターンにしたがって、
該層に所定の刺激の少なくとも１回のさらなる露出を施
して、該横方向に離れた部分を接続するとともに該横方
向に離れた部分の間に層の未固化部分を残す構造物を形
成するものであることを特徴とするものである。
前記制御装置は、前記横方向に離れた部分の形成を、
該横方向に離れた部分が所定の長さに亘り互いに対向す
る側面を有するように制御し、前記構造物の形成を、該
構造物が該所定の長さ未満に亘り該側面を接続するよう
に制御するものであってもよい。
本発明は、基本的に、立体造形における「カール」に
よる変形を解消または低減するためのシステムに関す
る。「カール」という語は、紙のような物に塗料を塗る
際に見られる現象に類似の現象を述べるために用いる。
紙に収縮する物質を塗布した場合、紙は塗料側に丸ま
る。これは、塗料が収縮と同時に紙に付着し、紙の下側
ではなく上側に引張り力を加えるためである。１枚の紙
片ではこの引張り力に耐える力が足りないので、ほとん
どの塗料は紙を丸める。硬化した感光性重合体の薄層の
上で次の感光性重合体の薄層が硬化する際に、同様のこ
とが生じる。
好ましい実施例では、これに限らないが例えば、本発
明は、コンピュータ図形処理の原理を立体造形と組み合
わせて利用する。すなわち、コンピュータの命令によっ
て直接三次元物体を製造する際の、コンピュータ援用設
計（CAD）およびコンピュータ援用製造（CAM）を同時に
行うために、立体造形技術を三次元物体の生産に応用す
る。本発明は、製品開発の設計段階での模型および原型
を製作する目的で、または製造装置を目的に、または純
粋な芸術形式を目的としても、応用できる。
CADシステムのデータベースはいくつかの形式を採る
ことができる。一つは、物体の表面を三角形の網目とし
て表すものである。これらの三角形は、物体の内面およ
び外面を完全に形成する。このCAD表現は一般に、各三
角形についての単位長さの法線ベクトルも含む。法線ベ
クトルはその三角形が囲む固体から向かう。
「立体造形」は、紫外線硬化材料などの流動性媒体の
薄層の上に新たな薄層を連続的に作画形成することによ
って三次元物体を製作するための方法および装置であ
る。紫外線硬化性液体の表面または層を照射するプログ
ラムされた可動紫外線スポットビームを用いて、液面で
物体の固体断面を形成する。その後物体は、プログラム
に従って１層の厚さだけ液面から内部に遠ざけられ、次
の断面層が液面に形成されてその物体を形成している直
前の層に付着する。こうして、完全な物体が形成される
までこの過程が継続される。
本発明の技術によって、ほとんどすべての種類の物体
の形が作成できる。複雑な形は、プログラム命令の生成
を助け、プログラム信号を立体造形成形下位システムに
送信するコンピュータの機能を用いることにより、容易
に作成できる。
粒子による衝撃（電子ビームなど）、マスクを介して
またはインクジェットによる材料の吹付けまたは、紫外
線以外の衝撃性輻射線による化学反応などの、硬化性流
体の媒質への他の適当な形式の相乗的なエネルギーも、
本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明の
実施に利用することは当然理解できる。
立体造形は、液状プラスチックの連続的な層を凝固さ
せることにより部品を作るために可動レーザビームを使
用する三次元作画製法である。この方法により、設計者
は、CADシステムで設計を行い、数時間で正確なプラス
チック部品を作ることができる。立体造形の過程は、現
在好ましい実施例では、これに限らないが例えば、以下
の手順から成る。
初めに、立体造形の過程に特に関係することなく、CA
Dシステムで通常の方法により固体模型を設計する。立
体造形加工用の模型の複製を作る。本発明に従えば、以
下に詳述するように、物体は、最終成形物体において応
力およびカールを低減する構造形状で設計できる。
本発明に従えば、物体の垂直または水平構成の一部で
ある立体造形の線が実線ではなく切れ目を持つ線で描か
れる場合（「破線」技術）、通常そのベクトルに沿って
伝達される引張り力は除去される。物体の垂直または水
平構成の一部である立体造形の線が実線ではなく屈曲部
のある線で描かれる場合（「折れ線」技術）、通常その
ベクトルに沿って伝達される引張り力は低減され、カー
ルが低減される。物体の垂直または水平構成の一部であ
る立体造形の線がその下または横の線には直接には結合
しないが、二次構造物が形成された後に結合されるよう
に描かれる場合（「二次構造」技術）、通常そのベクト
ルの下方に伝達される引張り力は除去され、隣接する線
の曲げモーメントは低減され、カールは大幅に低減され
る。物体の垂直または水平構成の一部である立体造形の
線が、材料が十分に反応するまで、その下または横の線
に直接結合しないように描かれる場合（「マルチパス」
技術）、そのベクトルの下方の引張り力は低減され、構
造は変形に耐えられるだけ硬質であり、カールは大幅に
低減される。
これに限らないが例えば、本発明は、カールの低減さ
れた軌条（レーザビーム等に線状に露出したレール状硬
化部）を描く方法を想定している。１）引張り力を分断
させるための破線。２）引張り力を分断するために相互
に角をなす短い線分による線。３）引張り力を除去する
ために、層の下方に付かないが、他の構造とともに保持
される線。４）ゲル化点（および付着）を下層にまで達
する露光が適用される前に可能な限り十分に固化する
線。
立体造形のための物体作成は、昇降台の最適な配向を
選択して、三次元物体の支持部を加え、立体造形システ
ムの作業パラメータを選択することから成る。最適な配
向は、（１）物体が液体をすべて消費することを可能に
し、（２）無支持表面を最低数にし、（３）重要な表面
を最適化し、（４）物体が樹脂タンク内に適合すること
を可能にする。支持は、非接合部分を保持するなどの目
的で加えられ、支持部のCADライブラリは、この目的で
用意できる。立体造形の作業パラメータは、物体のスケ
ールおよび薄層（スライス）の厚さの選択を含む。
固体模型の表面はその後、通常“PHIGS"〔プログラマ
ー階層会話形図形処理システム〕により三角形に分割さ
れる。三角形はベクトル計算のための最も単純な多角形
である。より多くの三角形が形成されればされるほど、
表面の分解能は良好になり、従ってCAD設計に関して物
体は高精度になる。
三角形の座標を示すデータ点はその後、適切なネット
ワーク通信を介して立体造形システムに伝送される。立
体造形システムのソフトウエアは、選択した層の厚さで
三角形の断面を水平（ΧＹ平面）にスライスする。
次に、立体造形装置（SLA）は、スライス断面の輪郭
を形成する境界線ベクトル、輪郭内を接続するクロスハ
ッチ・ベクトルおよび表面を形成する平面（外皮）ベク
トルを計算する。クロスハッチ・ベクトルは、境界線ベ
クトルの間のクロスハッチから構成される。いくつかの
様式が使用できる。外皮ベクトルは、高速度で、大きな
重なり合いで描かれ、物体の外側の平面を形成する。上
部および下部外皮の、内部の平面領域は、クロスハッチ
・ベクトル以外では充填されない。
SLAはその後、光硬化流動性樹脂の表面を横切るよう
にヘリウム−カドミウム・レーザによる紫外線ビームを
動かし、露光された部分の液体を凝固させることによ
り、一度に物体のスライスされた１平面層を形成する。
樹脂による紫外線の吸収は、レーザ光が深く透過するの
を妨げ、薄層を形成させる。各層は、境界線ベクトル、
クロスハッチ・ベクトル、外皮ベクトルの順序で描かれ
る各ベクトルによって構成される。
SLAによって描かれた第１の層は、液面直下に位置す
る水平の台に付着する。この台は、コンピュータ制御の
もとで垂直に下降する昇降器に取り付けられている。１
層が描かれた後、台は、数ミリメートル液中に浸漬し、
前に硬化した層が新しい液体樹脂に覆われると、わずか
に上昇して、第２の層が形成される分の液体樹脂の層を
残す。液面が十分に平滑になるように間を置いた後、次
の層が描かれる。樹脂には接着性があるので、第２の層
は第１の層にしっかり付着する。すべての層が描かれ、
全体の三次元物体が形成されるまで、この過程が繰り返
される。通常、物体の底部0.25インチほどが、希望の部
品が作られるための支持構造である。レーザ光に露出さ
れていない樹脂は、タンク内に残り、次の部品に使用さ
れる。材料のむだはほとんどまったくない。
後処理は、過剰樹脂を除去するために成形物体を加熱
する、重合を完了させるために紫外線または加熱により
硬化させる、支持部を除去することから成る。サンダー
仕上げおよび作業模型への組立てを含む付加的な処理が
行われることもある。
立体造形装置は、プラスチックの物体を製造するため
に現在使用されている装置に優る多くの利点がある。こ
の装置は、設計のための配置図および図面を作成するこ
と、さらに、金型の図面および金型を製作する必要がな
い。設計者は、コンピュータおよび立体造形装置を用い
て直接作業することができ、コンピュータの出力画面に
表示された設計に満足すれば、部品を作成して直接調査
することができる。設計を修正しなければならない場合
も、コンピュータを通じて容易に行うことができ、その
後、新たな部品を作成して変更が正しいことを確認する
ことができる。相互に関連する設計パラメータを持つ複
数の部品を要求する設計の場合、本発明の方法はいっそ
う有効である。その部品の設計のすべてについて容易に
変更でき、必要な場合何度でも繰り返して作成し、全体
の組立品を製作し調査できるからである。
設計が完了すれば、部品の生産はただちに開始でき、
設計から生産の間の数週間、数ヶ月が節約できる。最終
生産速度および部品コストは、短時間運転生産の現在の
射出成形のコストと同様で、労務費は射出成形に関する
よりもずっと低くなるはずである。射出成形は多数の同
一部品が求められる場合にのみ経済的である。立体造形
は、金型の必要がなくなり、生産のための設備時間が最
小であるため、短時間運転生産に有効である。同様に、
この技術を用いることにより、設計の変更および特注部
品の供給が容易に行える。部品製作の容易さにより、立
体造形は、現在は金属その他の材料の部品が使用されて
いる多くの分野でのプラスチック部品の使用を可能にす
る。さらに、費用のかかる金属その他の材料の部品の製
造を決定する前に、迅速かつ経済的に物体のプラスチッ
ク模型を製造できるようにする。
このように、立体造形装置は、三次元プラスチック部
品などを、迅速に、高信頼性をもって、正確に、経済的
に設計加工できるCAD/CAMシステムに対して長く存在す
る必要性を満足させる。
本発明の上記および他の目的および効果は、例示する
実施例の添付図面とともに理解される、以下の詳細な説
明によって明らかとなろう。
図面の簡単な説明 第１図は、立体造形による軌条の形成を示す図であ
る。
第２図は、反応領域の詳細を示す図である。
第３図は、破線軌条の斜視図である。
第４図は、短線分または折れ線軌条の斜視図である。
第5a図は、二次構造物で結合した軌条の端面図であ
る。
第5b図は、二次構造物で結合した軌条の斜視図であ
る。
第６図は、リベットにより結合された軌条の斜視図で
ある。
第７図は、４分の１円筒体の斜視図である。
第８図は、本発明において作成し得る適切な立体造形
システムのソフトウエア・アーキテクチャを示すフロー
チャートである。
第９図は、本発明の実施のための立体造形システムの
全体ブロック図である。
第10図および第11図は、本発明の立体造形を実施する
際に用いられる基本概念を示すフローチャートである。
第12図は、本発明の実施に適切なシステムの略立面断
面図およびブロック図の組合せである。
第13図は、本発明の実施のためのシステムの別の実施
例の立面断面図である。
第14a図は、下位の別の線の上にある線の引張り力を
示す図である。
第14b図は、引張り力のために上側に反った、第14a図
の線を示す図である。
第15a図は、間に未硬化樹脂の隙間を持つ２層の硬化
した線を示す図である。
第15b図は、第15a図の隙間にある未硬化樹脂が硬化す
る際に働く対抗力を示す図である。
第16a図は、個々の露光が１回のパスで行われる際に
得られる硬化深さを示す図である。
第16b図は、第16a図の露光が多数のパスで行われる際
に、レンズ効果によって得られる硬化深さを示す図であ
る。
第17a図は、マルチパス技術での下方の曲がりの問題
を示す図である。
第17b図は、マルチパス技術の初期段階での露光を増
すことにより、第17a図の問題の解決が可能であること
を示す図である。
第18図は、.Lファイルのリドローコマンドを例示する
プログラムである。
第19図は、.Rファイルのリドローコマンドを例示する
プログラムである。
第20a図および第20b図は、.PRMファイルのリドロー省
略時パラメータを例示するプログラムである。
第21a図は、物体の断面を走査するベクトルを示す図
である。
第21b図は、第21a図のベクトルの描画に関する有限ジ
ャンプ時間の影響を示す図である。
第21c図は、第21b図の問題を軽減するためのジグザグ
技術の使用を示す図である。
第22a図は、異なる層で堆積する線の側面図である。
第22b図は、個々の層の隣接する線を結合するために
リベット締めされた二次構造の使用を示す図である。
第22c図は、第22b図の二次構造の側面図である。
第22d図は、隣接する堆積層から二次構造を結合する
ためのリベットの使用を示す図である。
第22e図は、第22b図のリベット締め二次構造の平面図
である。
第23a図は、リベットの直径が線の幅よりも小さい場
合のリベットを示す図である。
第23b図は、リベットの直径が第23a図のリベットより
も大きい場合のリベットを示す図である。
第23c図は、リベットの直径が線の幅よりも大きい場
合のリベットを示す図である。
第24a図は、リベットで接続された堆積する線の側面
図である。
第24b図は、大形リベットの平面図である。
第24c図は、偏りリベットの平面図である。
第24d図は、堆積する支持線を接続するために使用さ
れたリベットの平面図である。
第25a図は、隣接する線を接続するために使用された
二次構造の側面図である。
第25b図は、堆積二次構造を接続するために使用され
たリベットを示す第25a図の構造の平面図である。
第25c図は、第25b図の二次構造およびリベットの側面
図である。
第26a図は、破線技術に従って製造された部品を示す
図である。
第26b図は、折れ線技術に従って製造された部品を示
す図である。
第26c図は、二次構造技術に従って製造された部品を
示す図である。
第27a図は、破線技術による「れんが・モルタル」技
術の使用を示す図である。
第27b図は、破線技術の「れんが・モルタル」技術の
変更技術の硬化の順序を示す図である。
第27c図は、破線技術の別の変更技術の硬化の順序を
示す図である。
第27d図は、破線技術の第３の変更技術の硬化の順序
を示す図である。
第27e図は、破線技術の第４の変更技術の硬化の順序
を示す図である。
第28a図は、折れ線技術による応力の除去を示す図で
ある。
第28b図は、1.02〜7.62ミリ（40〜300ミル）の大きさ
の隙間を持つ折れ線技術を示す図である。
第28c図は、第28b図の隙間よりも小さい隙間を持つ折
れ線技術を示す図である。
第28d図は、三角形状を持つ折れ線技術の変更技術を
示す図である。
第28e図は、折れ線技術の別の変更技術を示す図であ
る。
第28f図は、第28e図の変更技術に関係する角度を示す
図である。
第28g図は、折れ線技術の第３の変更技術を示す図で
ある。
第28h図は、折れ線技術の「れんが・モルタル」技術
の変更技術を示す図である。
第28i図は、第28h図の変更技術の硬化の順序を示す図
である。
第28j図は、折れ線技術の「れんが・モルタル」技術
の別の変更技術の硬化の順序を示す図である。
第29a図は、変形していない片持ちばり断面を示す図
である。
第29b図は、変形した片持ちばり断面を示す図であ
る。
第29c図は、カールを低減するために作られた片持ち
ばりの結合に寄与するベクトルの平面図である。
第30図は、物体のクリティカルエリアの仕様を例示す
るプログラムである。
第31図は、.LファイルのRIVITコマンドの仕様を例示
するプログラムである。
第32a図および第32b図は、.PRMファイルのRIVIT省略
時パラメータの仕様を例示するプログラムである。
第33a図および第33b図は、.Vファイルを例示するプロ
グラムである。
第34a図は、変形していない４分の１円筒体の側面図
である。
第34b図は、変形した４分の１円筒体の側面図であ
る。
第34c図は、円筒の層の平面図である。
第34d図は、水平カールを示す第34c図の層の平面図で
ある。
第35a図は、別の４分の１円筒体の側面図である。
第35b図は、内心円および外心円曲線軌条を示す４分
の１円筒体の平面図である。
第35c図は、曲線軌条に対する支柱部の角度を示す４
分の１円筒体の平面図である。
第35d図は、クロスハッチによって接続された内心円
および外心円軌条を示す４分の１円筒体の平面図であ
る。
第35e図は、第35d図の堆積クロスハッチを接続するた
めのリベットの使用を示す４分の１円筒体の平面図であ
る。
第35f図は、４分の１円筒体の斜視図である。
第35g図は、カール係数の定義を示す変形した４分の
１円筒体の側面図である。
第36a図は、溝のある断面を持つ部品の側面図であ
る。
第36b図は、第36a図の部品の正面図である。
第36c図は、第36a図の部品の平面図である。
第36d図は、微少なカールを示す第36a図の部品の側面
図である。
第37図は、立体造形製法の行程を示す図である。
第38a図から第38c図は、立体造形システムの主要な構
成要素を示す斜視図である。
第39図は、立体造形システムのブロック図である。
第40図は、立体造形システムのソフトウエア構成図で
ある。
第41a図および第41b図は、制御盤のスイッチおよび指
示器を示す図である。
第41c図は、部品記録シートの例を示す図である。
第42図は、作業曲線の例を示す図である。
実 施 例 本発明は、物体の各断面を規定する一連のベクトルを
ライトペンシルにより液面に描くことにより各層が形成
され、この時カールを除去または低減することを改良と
する、感光性重合体の連続層を堆積する形式の改良され
た三次元物体の形成方法および装置である。多くの技術
は、線状露光の一連の層である軌条（rail）を作り、結
果として生じる変形を検査して調べる。この場合、その
力すなわち応力は、以下の図に示すように、感光性重合
体が硬化（および収縮）し下位の層に付着する面で生じ
る。
ここで図面、特に第１図および第２図を説明する。ラ
イトペンシル３は図示の方向に液体２（流動性媒体）の
上を移動し、その結果液体を固体１に変化させる。これ
は固体の上層４を形成し、前に形成された下層５に付着
する。用語「ライトペンシル」は、液状感光性重合体の
表面に当たる紫外線などの相乗的なエネルギーを言う。
拡大図（第２図）に示すように、ライトペンシルから
の光は感光性重合体に透過し、反応領域６を形成する。
固体／液体界面９、すなわちゲル化点が示される。しか
し、反応領域の材料の重合状態はもっと複雑である。領
域のすべての材料は反応している。領域の左上の材料
は、光が最も強く、ペンシルがこの部分に最も多くの時
間あるので、最も強く反応する。右下の下層の真上の材
料は、光が最も弱く、ペンシルがこの部分に最も少ない
時間あるので、最も反応が弱い。
材料は、反応と同時に、密度を変化させる。ここでの
検討では、密度の変化は収縮を生じさせると仮定する
が、膨張も生じ得る。反応領域６は複雑な収縮円筒部と
してふるまい、収縮７はこの円筒部の内部に向かう。反
応領域６の左下部分では、上層４の新しい固体材料が付
着８によって下層５に結合する。
上層４が下層５に付着せずに形成された場合は、反応
領域６が収縮するにつれて、自己の層４で結合（および
抑圧）しているだけなので、「カール」の変形は生じな
い。この単層４を得る際に、この層は圧縮状態にある
が、曲げモーメントはまったく生じない。これは、収縮
反応による水平方向の力のすべてが、成形直後の層以外
に加わるための確固とした基礎を持たず、新しく固体と
なった反応物は、形成されると同時にわずかに左側に戻
ることができるからである。
しかし、上層４が形成されると同時に下層に付着する
場合、反応領域の結合材料の部分はやはり収縮する。こ
の収縮は２つの形式で軌条の他の部分に結合する。すな
わち、 a.付着点の真上の材料が収縮する。この収縮する材料
は、この時下層の上部を確固とした基礎として使用する
ことができるので、この基礎に圧縮応力を加える。新し
い層が形成されるにつれ、以前の（下位の）層の上部の
すべては圧縮され、このことが下層で曲げモーメントを
生じさせる。
b.反応領域が収縮し、現在形成されている上層に結合す
る。この領域は、未結合層が形成される場合のように左
側に引っ張られる。しかし、反応領域がこの時、下層に
も結合されるので、左側への移動に抵抗し、そのため収
縮も上層を右へ引っ張る。これば軌条で曲げモーメント
を生じさせる。
感光性重合体の反応に関して２種類の収縮があること
に注意しなければならない。第一の機構は、重合体が高
分子結合の形成により収縮するものである。結果は、固
体の重合体の状態が液体の初期重合体の状態よりも高密
度であるので、重合体の所与の量は、これが形成された
初期重合体よりも小さい体積を持つことになる。この収
縮の機構は、レーザ・パターンを発生するためにかかる
時間に比較して、ほとんど瞬時である（１マイクロ秒未
満）。
第二の機構は、熱効果である。感光性重合体は、発熱
性であるので、反応時に熱を発する。この熱は、重合体
の温度を高め、地質に広がっていく。以後の冷却および
収縮は、緩慢な場合を除き、状態の変化による収縮と同
じ効果を持っており、レーザ・パターンを発生するため
にかかる時間に比較して、長くかかる（数秒）。現在加
工に使用される感光性重合体については、状態機構の変
化は、この２種類の収縮のうちの大きいほうである。
立体造形用感光性重合体の典型的な例は、デソト・イ
ンコーポレーテッド（DeSoto.Inc.,1700 South Mt.Pros
pect Road,Des Plaines,Illinois 60018）が製造するDe
Soto SLR800立体造形樹脂である。
〔カールの管理方法〕
本発明に従えば、物体の垂直または水平形成の一部で
ある立体造形の線が実線ではなく切れ目のある線で描か
れる場合（「破線」技術）、そのベクトルに沿って通常
伝達される引張り力は除去される。物体の垂直または水
平形成の一部である立体造形の線が直接ではなく屈曲の
ある線で描かれる場合（「折れ線」技術）、そのベクト
ルに沿って通常伝達される引張り力は低減され、カール
が低減される。物体の垂直または水平形成の一部である
立体造形の線がその下または横に直接付着しないが、二
次構造が形成された後に付着するように描かれる場合
（「二次構造」技術）、そのベクトルの下方に通常伝達
される引張り力は除去され、隣接する線の曲げモーメン
トは低減され、カールは大幅に低減される。物体の垂直
または水平形成の一部である立体造形の線が、材料が十
分に反応するまで、その下または横の線に直接付着しな
いように描かれる場合（「マルチパス」技術）、そのベ
クトルの下方の引張り力は低減され、構造はカールに耐
えられるように硬質である。
カールを管理する方法は、前述（ａ）および（ｂ）の
現象が除去または低減されるような方法で部品を作るこ
とにかかっている。カールを低減させて軌条を描く方法
の単純な例はいくつかある。１）引張り力を分断させる
ための破線。２）引張り力を分断するために相互に角を
なす短い線分による線。３）引張り力を除去するため
に、下層に付かないが、他の構造ともに保持される線。
４）ゲル化点（および付着）を下層にまで拡張する露光
が適用される前に、可能な限り十分に反応する線。これ
らの技術は、それぞれ、破線技術、折れ線技術、二次構
造技術およびマルチパス技術と呼ぶ。これらの基本的な
軌条を以下に詳述する。
破線技術によって作られる軌条は第３図に示す。第４
図は、互いに角をなす短線分によって作られた軌条を示
す。第5a図および第5b図は、下層に付着しないが、他方
の構造とともに保持される線によって作られた軌条を示
す。
下層への付着に先行する線の反応方法をできる限り完
全に理解するには、固体の形成過程を理解することが必
要である。立体造形における単層の形成にかかる反応時
間は、層の厚さ、入射反応体エネルギーの吸着速度およ
び材料の反応速度によって異なる。
入射反応体エネルギーによって液面に固体の膜を形成
するための厚さ応答曲線は、対数関数である。液体／固
体界面の固体材料は、ちょうどゲル化点であり、表面の
固体材料は最も反応している。薄層が形成された後、以
後の露光は表面の反応を高めるが、薄層の残りの厚さを
どんどん小さくする。
カールを管理する効果的な方法は、新しい上層本体が
高度に硬化（反応）するように十分な大きさの層厚さ
（下層上の液体樹脂層の厚さ）を選択することである。
最後の数回の露光だけが上層と下層に付着させるように
多数の露光によってこの層を硬化させることは、さらに
効果的である。この場合、反応領域の材料のほとんど
は、反応が生じる前に、すでに密度を変化させている。
また、新しい上層および下層は、より完全に硬化し、変
形に耐えられる。
本発明の現在好ましい実施例では、軌条は、第６図の
ように、両層が付着しない程度に十分小さい露光によ
る、互いに接近した２つの平行な壁によって作られ、こ
の壁は、層がこれらの点で付着し、その構造を結合する
ように十分な深さまで露光された、短い垂直ベクトルに
よって接続されている。
この方法では、２つの壁のベクトルは両方とも、各層
について伸び、付着はこの接続ベクトルに付加的な露光
を用いることにより得られる。
この概念は、部品作成方法として一般化されている。
この方法では、部品は、内壁および外壁、さらに接続ウ
ェブによって設計される。後述の４分の１円筒体（Quar
ter Cylinder）は、前述のそうした部品例である。図面
の第７図はこの部品を示す。この製作方法は「リベッテ
ィング」と称し、この時、高露光を受けた接続ベクトル
を「リベット」と呼ぶ。
この製作方法を使用する際に、内壁および外壁が付着
を生じさせるほど十分に露光された場合、その部品のカ
ールの程度は、重合体の深さを層の深さに等しくさせる
のに必要な量を超える露光量にかかっている。すなわ
ち、それらの壁が、その層が下位の層に触れる点を超え
て露光されればされるほど、部品はカールが大きくな
る。これは実際、本出願において後に詳述する各種樹脂
の標準「カール試験」の基礎である。この試験によれ
ば、これらの一連の４分の１円筒体は、各種露光によっ
て製作され、露光に対するカールがプロットされる。こ
の試験によって、各種の樹脂配合物が様々にカールする
ことがわかっており、最善の樹脂の選択を可能にする。
また、カールを低減するためにここに説明する方法
は、発熱レーザを用いて金属またはプラスチック粉末を
溶融させることにより部品を製作する技術にも適用でき
ることに注目しなければならない。実際、粉末溶融技術
は、感光性重合体によって製作する場合よりもカールを
受けやすいはずなので、このカール低減技術は、この方
法にとって、さらに必要になる。
また、米国特許出願番号第182,830号、その一部継続
出願番号第269,801号およびその継続出願Lyon ＆ Lyon
事件番号186/195号に説明された、一般的な製作アルゴ
リズムにより、部品は、CADシステムによって設計で
き、Χ軸クロスハッチ、60゜および120゜クロスハッチ
によってスライスされ、適切なMIA（最小交差角で、ス
ライス中に層の境界に平行なハッチ・ベクトルを削除す
る処理）によって放射状クロスハッチを作成するために
指定できるということも注意しなくてはならない。この
部品がその後クロスハッチについて大きな露光を、境界
線について少ない露光を受ければ、前段に述べた部品製
作方法は、CAD設計によって実施されたことになる。図
面の第８図は、上記の同時係属出願に詳述されたこの目
的に達した立体造形システム全体を示す。
この基本発明の変更技術は、破線または折れ線が表面
構造を平滑にするために低露光による破線によって「充
填」できるようなものとして可能である。破線は、その
下位または隣合う線に直接付着しない支持線として使用
できる。この非支持線は、小さな付加的な構造の線によ
って支持線に接続される。非支持線を接合するための二
次構造は、下層にこれらの線を接続するために上層への
高露光の「リベット」となり得る。
薄い層は、上部表面近くの材料がほぼ完全に反応する
一方の、所与の露光が薄膜を生じるように、材料の吸収
を調整することによって形成できる。
カールを管理するために説明した各種方法は累積的で
ある。すなわち、２以上の方法を組み合わせた場合、カ
ールはいっそう低減される。また、説明した技術の他の
多くの変更技術が可能である。
本発明を実施しているカリフォルニア州シルマーのス
リー・デー・システムズ社（3D Systems,Inc.,Sylmar,C
alifornia）によって提供された商用システムの一つの
実施例は、全体構成が付記Ａに抜粋した、その据え付け
および操作を含む、初期型式のSLA−１ベータ・サイト
立体造形システムのシステム全体を説明する説明書に記
載され、ソフトウエアの概略が付記Ｂに抜粋した、SLA
−１ソフトウエア・マニュアルに記載されている。
ここで図面、特に第９図を説明する。この図は、本発
明の実施に適した立体造形システム全体のブロック図を
示す。CADジェネレータS2および適切なインターフェー
スS3は、形成される物体のデータ記述を主としてPHIGS
書式で行う。これは、インターフェース・コンピュータ
S4へのイーサネット（ETHERNET）などのネットワーク通
信を介して行われる。このコンピュータにおいて、物体
のデータは、データを最適化し、かなり難しい複雑な物
体形成についても、応力、カールおよび変形を低減し、
分解能、強度、精度、再生産の速度および経済性を高め
る、出力ベクトルを与えるために操作される。インター
フェース・コンピュータS4は、連続的にスライシングを
行い、層の厚さを変化させ、多角形の頂点を巡り、充填
し、平坦な表面、平坦に近い表面、上向き表面および下
向き表面を生成し、スケーリング、クロスハッチング、
ベクトルのオフセットおよびベクトルの順序づけを行う
ことによってスライス薄層のベクトルのデータを生成す
る。
コンピュータS4からのデータおよびパラメータは、シ
ステムの立体造形レーザ、ミラー、昇降器などを作動す
るための制御下位システムS5に送られる。
第10図および第11図は、立体造形によって三次元物体
を作成するための本発明の基本システムを示すフローチ
ャートである。
紫外線の露光または、可視不可視光を問わず、電子ビ
ームなどの他の形式の相乗的なエネルギーの露光また
は、インクジェットもしくは適切なマスクを介して適用
される反応性化学薬品等の刺激に露出することによっ
て、固体重合体プラスチックに転移変化させることが可
能な多くの液状化学薬品（流動性媒体）が知られてい
る。紫外線硬化化学薬品は、現在、高速印刷用インクと
して、紙その他の材料の被覆過程において、接着剤とし
て、また他の特殊分野において使用されている。
「リソグラフィー」は、各種技術を用いた図形対象を
再現する技術である。現代の例としては、写真の複製、
乾式複写および、マイクロエレクトロニクス回路板の製
造において使用されているようなマイクロリソグラフィ
ーがある。プロッタまたはCRT表示装置に表示されるコ
ンピュータ生成図形もリソグラフィーの形式であり、こ
こでは像がコンピュータ符号化対象である。
コンピュータ援用設計（CAD）およびコンピュータ援
用製造（CAM）は、コンピュータの能力を設計および製
造の過程に応用する技術である。CADの典型的な例は、
電子部品のプリント回路の設計の分野であり、この場
合、コンピュータおよびプロッタがプリント回路板の設
計を描き、設計パラメータはコンピュータのデータ入力
として与えられる。CAMの典型的な例は数値制御フライ
ス盤であり、この場合、コンピュータおよびフライス盤
が金属部品を製造し、適切なプログラム命令が与えられ
る。CADおよびCAMとも、重要であり、急速に発展してい
る技術である。
本発明の最も重要な目的は、CADおよびCAMを同時に実
行し、コンピュータの命令によって三次元物体を直接製
造するために、紫外線硬化性プラスチックなどの使用と
組み合わせて、コンピュータ図形処理の原理を活用する
ことである。本発明は、立体造形と称し、製品開発の設
計段階での模型および原型を製作するためにまたは、製
造装置としてまたは、純粋な芸術形式としても、使用で
きる。本発明は、発明人の一人であるチャールズ・W.ハ
ルに対して1986年３月11日に交付された米国特許第4,57
5,330号に述べられた立体造形の開発を敷衍する。
ここで、立体造形の方法を概説する、図面第10図をよ
り詳しく説明する。段階S8は、このシステムにより形成
される三次元物体を表す、主としてデジタル形式による
CADその他のデータの生成を要求する。このCADデータ
は、通常、現在好ましいとされる勾配の指示などについ
て、多辺形形式、三角形およびこれらの三角形の平面に
垂直な法線により表面を規定し、本発明の現在好ましい
実施例において、現在ANSI規格に適合するプログラマー
階層会話形図形処理システム（PHIGS［PRogrammer's Hi
erarchial Interactive Graphics System］）に適合す
る。この規格は、例えば、テンプレート社（Template,M
egatek Corp.,San Diego,California）から出版され
た、「PHIGSの理解」“Understanding PHIGS"に説明さ
れている。
本発明に従えば、段階S9で、PHIGSデータまたはその
等価物は、三次元物体を形成する際に立体造形出力シス
テムを作動させるための修正データベースに独自の変換
システムによって変換される。この点に関して、物体を
定義する情報は、応力、カールおよび変形を低減し、分
解能、強度および再現精度を高めるために、特に処理さ
れる。
第10図の段階S10は、形成される三次元物体の断面を
表す個々の固体単層の作成を要求する。段階S11は、選
択的な硬化のためにシステムにプログラムされた希望の
三次元物体を形成するために、連続的に形成された隣接
する単層を結合する。
このように、本発明の立体造形システムは、流体媒質
の選択された表面で形成される物体の断面パターンを作
成することによって三次元物体を生成する。流体媒質は
例えば、衝撃性輻射線、電子ビームその他の粒子による
衝撃、または、（流体表面に隣接するマスクの上にイン
クジェットまたは吹付けにより）塗布された化学薬品な
どの適切な相乗的なエネルギーに応答して、その物理状
態を転移変化させる紫外線硬化性液体などであって、物
体の対応する連続する隣接断面を表す連続する隣接単層
は、物体の段階的なまたは薄層の堆積を与えるために自
動的に形成され統合され、これによって、三次元物体
は、形成過程において流体媒質のほぼ平面またはシート
状表面から形成され、引き出される。
第10図に示した前記の技術は、第11図のフローチャー
トにおいてさらに詳しく概説されており、この図におい
ても、段階S8は、このシステムにより形成される三次元
物体を表す、主としてデジタル形式によるCADその他の
データの生成を要求する。また、段階S9で、PHIGSデー
タは、三次元物体を形成する際に立体造形出力システム
を作動させるための修正データベースに独自の変換シス
テムによって変換される。段階S12は、既定の反応性エ
ネルギーに応答して凝固できる流体媒質を含むことを要
求する。段階S13は、第９図のコンピュータS4から出力
されたデータに応答して、その表面で、製造する三次元
物体の隣接断面を表す各層である、薄い固体の個別層を
形成するために、規定の流体表面に、そのエネルギーを
図形パターンとして加えることを要求する。本発明の実
際の用途では、各単層は、薄い単層であるが、断面を形
成し、形成される物体の他の断面に規定する隣接する単
層に付着する上で適切に凝集性であるのに十分な厚さで
ある。
第11図の段階S14は、各層を統合し、希望の三次元物
体を形成するために、形成と同時に、それぞれの層の上
に連続的な隣接する層または単層を付加することを要求
する。本発明の通常の実施においては、流体媒質が硬化
して単層を規定するために固体が形成されると同時に、
その単層は流体媒質の作業面から遠ざけられ、以前に形
成された単層に取って代わった新しい液体の層において
次の単層が形成され、それぞれの連続する単層が他の断
面の単層にすべてに（硬化した流体媒質の自然の接着性
によって）付加され統合される。当然、前述のように、
本発明は、垂直および水平の間の転移の際に生じる問題
も扱っている。
こうした断面単層を作成する過程が、全体の三次元物
体が形成されるまで繰り返される。物体はその後取り出
され、システムは、以前の物体と同一である、または、
立体造形システムを制御するプログラムを変更すること
によってまったく新しい物体として形成される別の物体
を製造する準備が整えられる。
図面の第12図および第13図は、システムおよび第９図
から第11図のフローチャートによって説明された立体造
形を実施するために適切な各種装置を示す。
前に指摘したように、「立体造形」は、紫外線硬化性
材料などの硬化性材料の薄層を他の層の上に連続的に作
画形成することによって物体を作成するための方法およ
び装置である。紫外線硬化性液体の表面または層を照ら
すプログラム可能可動紫外線スポットビームが、液面で
物体の固体断面を形成するために使用される。その後、
この物体は、プログラムされた方法で１層の厚さの分だ
け液面から移動して遠ざけられ、物体を形成する直前の
層に付着し、次の断面が作成される。この過程は、全体
の物体が形成されるまで継続される。
本発明の技術によって、ほとんどすべての種類の物体
の形が作成できる。複雑な形は、プログラムされたコマ
ンドの生成を助け、プログラム信号を立体造形成形下位
システムに送信する、コンピュータの機能を用いて、よ
り容易に作成できる。
CADシステムのデータベースはいくつかの形式を採る
ことができる。一つは、以前に指摘したように、物体の
表面を三角形の網目として表すものである（PHIGS）。
これらの三角形は、物体の内面および外面を完全に形成
する。このCAD表現は、各三角形の単位長さの法線ベク
トルも含む。この法線はその三角形が囲む固体から向か
う。本発明は、こうしたCADデータを、立体造形によっ
て物体を形成するために必要な層ごとのベクトルのデー
タに処理する手段を提供する。
立体造形が有効に働くためには、１層と次の層に良好
な付着がなければならない。従って、１層の樹脂は、以
前の層が作成された時に形成された樹脂を覆わなければ
ならない。垂直線分でできた物体を製作する際に、１層
の上に形成されたプラスチックは、直前の層から以前に
形成された樹脂に正確に当たるので、良好な付着を与え
る。垂直部分から水平部分に移行し始めるにつれ、層の
厚さによる有限ジャンプを用いて、点は、１層の上に形
成された樹脂が以前の層の上に形成される樹脂に接触し
ないところに事実上達するので、これは重大な付着の問
題を生じる。水平面自体は、水平であることによって、
全体の断面は、構造統合性を維持する各硬化線の側面対
側面の付着によって１層に作られるので、付着の問題を
生じない。本発明は、垂直断面から水平断面に、また
は、水平断面から垂直断面に移行する際に、層間の付着
を保証する一般的な手段を提供すると同時に、表面を完
全に境界を定める方法および成形部品の応力および歪み
を除去または低減する方法を提供する。
新規で改良された立体造形システムの現在好ましい実
施例は、第12図の立体断面図に示す。容器21は、規定の
作業表面23を与えるために紫外線硬化性液体22などの所
定の刺激に露出することにより転移可能な流動性媒体で
充填されている。プログラム可能な紫外線の光源26（刺
激の供給源）などは、表面23の面に紫外線のスポット27
（刺激）を生じる。スポット27は、光源26とともに使用
されるミラーその他の光学または機械要素（第12図には
図示しない）の動きによって表面23を動くことができ
る。表面23でのスポット27の位置は、コンピュータ制御
装置28によって制御される。以前に指摘したように、制
御装置28は、CAD設計システムなどのジェネレータ20に
よって生成され、PHIGS形式または等価形式で、物体を
定義する情報が、応力、カールおよび変形を低減し、分
解能、強度および再現精度を高めるために特に処理され
るコンピュータ変換システム25に向けられるCADデータ
の制御のもとにある。
容器21の内側の可動昇降台29は、選択的に上下に可動
でき、台29の位置は制御装置28によって制御されてい
る。この台が動きながら、30a、30b、30cなどの統合さ
れた単層（薄層）の段階的な堆積（厚み方向の重ね合わ
せ）によって三次元物体30を製造する。
紫外線硬化性液体22の表面23は、容器21で一定の液面
が維持され、紫外線のスポット27または、液体を硬化さ
せ固体に転化させるのに十分な強度の他の適切な形式の
反応性エネルギーが、プログラムされた方法で作業表面
23の上を動く。液体22が硬化し、固体が形成されると、
初め表面23の直下にあった昇降台29は、いずれかの適切
な作動器によって、プログラムされた方法で表面23から
下方へ動く。こうして、初めに形成された薄層は、表面
23の下に移動し、新しい液体22が流れて表面23を覆う液
体の層を形成する。この新しい液体の層が、次に、プロ
グラムされた紫外線スポット27によって固体薄層に転移
され、新しい薄層部分はその下の薄層部分に付着して結
合される。この過程が、三次元物体30全体が形成される
まで継続される。物体30はその後容器21から取り出さ
れ、システムは別の物体を製造する準備が整えられる。
その後、別の物体が製造でき、または、コンピュータ制
御装置28のプログラムを変更することによっていずれか
の新しい物体が作成できる。
紫外線硬化性液体などの硬化性液体22は、いくつかの
重要な特性を持っていなければならない。（Ａ）使用可
能な紫外線源について、実際的な物体形成時間ができる
限り十分に速くなければならない。（Ｂ）連続する層が
互いに付着できるように接着性がなければならない。
（Ｃ）昇降器が物体を動かした時に、新しい液体材料の
層がすばやく表面を覆うことができる程度、その粘度が
十分に低くなければならない。（Ｄ）形成された薄膜が
合理的に薄くなるほど、紫外線を吸収しなければならな
い。（Ｅ）物体が形成された後に紫外線硬化性液体およ
び部分硬化液体を除去するために洗浄できる程度、固定
状態の同様の溶剤に合理的に不溶性でなければならな
い。（Ｆ）可能な限り無毒性かつ非刺激性でなければな
らない。
また、硬化した固形物は、固定状態となった後に希望
の特性を持っていなければならない。これらの特性は、
他のプラスチック材料の従来の用途と同様、関係する用
途によって異なる。色、質感、強度、電気的性質、易燃
性および柔軟性といった項目が検討すべき特性に含まれ
る。さらに、材料のコストも多くの場合重要である。
立体造形作業装置の現在好ましい実施例（第12図）で
使用される紫外線硬化性材料は、デソト・インコーポレ
ーデッド（DeSoto,Inc.,1700 South Mt.Prospect Road,
Des Plaines,Illinois 60018）が製造するDeSoto SLR80
0立体造形用樹脂である。
光源26は、希望する物体の細部が形成できるほど十分
に小さく、使用される紫外線硬化性液体22を十分に実用
的な程度に急速に硬化させるだけ十分な強度を持つ紫外
線スポット27を生じる。光源26は、電源の入切および、
集中されたスポット27が液体22の表面23上に動けるよう
に動作するために、プログラムできるようになってい
る。従って、スポット27が動くにつれて、液体22を硬化
させ、図表記録器またはプロッタがペンを用いて紙の上
に描くのとほぼ同じ方法で表面に固体のパターンを作画
する。
立体造形システムの現在好ましい実施例の光源26は、
主に、カリフォルニア州サニーベールのリンコニスク社
（Linconix）が製造する4240−Ｎ型HeCdマルチモード・
レーザ（Model 4240−N HeCd Multimode Laser）などの
ヘリウム−カドミウム紫外線レーザである。
第12図のシステムにおいて、焦点スポット27が一定の
焦点面で焦点をはっきりと保ち、それによって作業表面
23に沿って高位の層を形成する際に最大の分解能を保証
するように、表面23を一定のレベルに保ち、物体30が移
動された後にこの材料を補充するための手段を付与する
こともできる。これに関して、作業表面23で高強度のス
ポット27が得られ、液体内で急速に強度が低下し、それ
により形成される物体に最も薄い適切な断面層を付与す
るために硬化過程の深さを限定できるように焦点を形成
することが望まれる。
昇降台29は、形成される物体30を支持し、必要に応じ
てそれを上下させるために使用される。通常、層が形成
された後、物体30は、次の層の厚さ以上に動かされ、そ
れにより液体22は前に硬化し固体が形成された薄層と表
面23との間のわずかな隙間に流れ込むことができ、その
後物体は次の薄層の正しい厚さに戻され流体の層が形成
される。昇降台29の要求事項は、プログラムされた方法
で適切な速度で適切な精度をもって動くことができ、さ
らに、形成される物体30の重量を扱えるだけ十分な強度
を持つことである。さらに、設定段階および物体が移動
する際に昇降台29の位置を手動で微調整できればより有
効である。
昇降台29は、機械式、空圧式、液圧式または電子式が
可能であって、位置を精密に制御するために光学または
電子式フィードバックを行うこともできる。昇降台29
は、通常、ガラスまたはアルミニウムのいずれかにより
加工されるが、硬化したプラスチック物体が付着するい
ずれかの材料が適する。
コンピュータ制御ポンプ（図示せず）は、作業表面23
で液体22のレベルを一定に維持するために使用できる。
適切なレベル検知システムおよびフィードバック網は、
公知の技術であり、流体容積の変化を相殺し、表面23で
一定の流体レベルを維持するために、昇降台29が流体媒
質の中に動くにつれて流体媒質から動く中実棒（図示せ
ず）などの流体ポンプまたは液体変位装置を駆動するた
めに使用できる。他に、光源26は、検知されたレベルに
関連して動くことができ、作業表面23ではっきりした焦
点を自動的に維持することができる。こうした選択方法
はいずれも、コンピュータ制御システム28と関係した適
切なデータオペレーティングによって容易に得られる。
三次元物体30が形成された後、昇降台29は上げられ、
物体は後処理のために台29から取り外される。
図面第13図から明らかなように、立体造形システムの
別な機器構成を示すことができる。紫外線硬化性液体22
または類似物は、液体22に対して非混和性かつ非湿潤性
である重い紫外線透過性液体32の上に浮いている。例え
ば、エチレングリコールまたは重水はこの中間液体32に
適する。第13図のシステムでは、三次元物体30は、第12
図のシステムに示すような、液体22中に下方に向かうよ
りもむしろ液体22から引き上げられる。
第13図において、光源26は、液体22と非混和性中間液
体32との間の界面でスポット27の焦点を結び、紫外線
は、容器21の底部で支持された水晶などの適切な紫外線
透過窓33を経て通過する。硬化性液体22は、非混和性中
間液体32の上にごく薄い層で与えられ、それによって、
理想的には極薄単層が形成されるので硬化深さを限定す
るためにもっぱら吸収などに頼るのではなく直接の層の
厚さを限定できる利点がある。従って、形成の領域がよ
り明確に限定され、一部の表面は第12図の装置よりも第
13図の装置によっていっそう平滑に形成される。さら
に、紫外線硬化性液体22の容積の小さいことが求めら
れ、一つの硬化性材料を他の材料に交換することが容易
である。
この新規で改良された立体造形の方法および装置は、
プラスチック物体を製造するために現在使用されている
方法に優る多くの利点がある。この方法は、金型の図面
および金型を製作する必要をなくす。設計者は、コンピ
ュータおよび立体造形装置を用いて直接作業することが
でき、コンピュータの出力画面に表示された設計に満足
すれば、直接に部品を製造して調査することができ、得
られた情報により、カールおよび変形を低減し、分解
能、強度および再現精度を高めるために、特別に加工さ
れる物体を定義できる。設計を修正しなければならない
場合もコンピュータを通じて容易に行うことができ、そ
の後、新たに別の部品を作って変更が正しいことを確認
することができる。相互の連関する設計パラメータを持
つ複数の部分を要求する設計の場合、本発明の方法は、
その部品の設計のすべてが容易に変更でき、全体の組立
品を、必要な場合何度でも繰り返して形成し調査できる
ので、いっそう有効である。
設計が完了した後、部品の生産はただちに開始でき、
設計から生産の間の数週間、数カ月が節約できる。最終
生産速度および部品コストは、短時間運転生産の現在の
射出成形のコストと同様で、労務費は射出成形に関する
よりもずっと低くなるはずである。射出成形は、多数の
同一部品が求められる場合にのみ経済的である。立体造
形は、金型の必要がなくなり、生産のための設備時間が
最小であるため、短時間運転生産に有効である。同様
に、この技術を用いることにより、設計の変更や特注部
品の供給が容易に行える。部品製造の容易さによって、
立体造形は、現在は金属その他の材料の部品が使用され
ている多くの分野でのプラスチック部品の使用を可能に
する。さらに、費用のかかる金属その他の材料の部品の
製造を決定するのに先立って、迅速かつ経済的に物体の
プラスチック模型を製造することを可能にする。
前述から明らかなように、各種の立体造形システムが
本発明の実施のために開示されているが、これらはいず
れも、事実上二次元表面で描き、その表面から三次元物
体を抽出するという概念を共通して持っている。
本発明は、三次元のプラスチック部品などを、迅速
に、信頼性をもって、正確に、経済的に設計加工でき、
かつ、応力およびカールを低減できるCAD/CAMシステム
のための技術に対して長期に存在する必要性を満足させ
る。
ここで前述のマルチパス・カール低減技術の実施例を
説明する。この実施例では、液状樹脂の薄層は、層が最
初のパス（最初の露出）では下位の隣接するすでに硬化
した層（前に形成された薄層）に付着しないように樹脂
の上に紫外線レーザビームの多数のパスによって特定の
深さまで段階的に硬化させられる。その代わりに、後の
パス（さらなる露出）で付着が得られ、実際、付着が得
られた後の付加的なパスは、さらに付着を得ることがで
きる。例えば、0.51ミリ（20ミル）の層の厚さについ
て、付着は、0.51ミリ（20ミル）まで層を増分をもって
段階的に硬化させるように十分なパスが行われた場合に
得られる。しかし、付着が得られた後でも、層間にさら
に大きな付着を与えるために、下位のすでに硬化した層
にさらに0.15ミリ層（６ミル層）を浸透させるために付
加的なパスを行うことができる。その結果、層の厚さが
0.51ミリ（20ミル）だけであっても0.66ミリ（26ミル）
の硬化深さが得られる。
マルチパスは２通りの方法でカールを低減する。第１
の方法は、層を増分をもって硬化させ、層の上部がすで
に硬化した層に応力を伝えることなく硬化させる。第14
a図に関して、上層100が１回のパスで硬化する場合、層
を作る樹脂は下層101（前に形成された薄層）に対する
付着と収縮が同時に生じ、応力をこの層に伝える。その
結果、下層101がある程度応力の伝達に抵抗するように
固着しなげれば、両層とも第14b図に示すように上方に
カールする。他方、上層100が多数のパスで硬化した場
合、下層101に相当の応力を伝えることなく硬化でき
る。第15a図に示すようにマルチパスによって上層100は
下層100に接近して殆ど硬化できるが、ほぼ数ミル（ミ
ルは1000分の１インチ＝0.0254mm）の距離102だけ分離
できる。その後、以後のパス（最終パス）では、層は互
いに付着するが、最終パスで硬化する樹脂量は少量であ
るので、最終パスの収縮は前記１回のパスに比べて少な
く、従って、下層101に伝わる応力も少なくなる。
マルチパスによってカールを低減する第２の方法は、
付着を生じるパスが行われた時に、そのパスで硬化する
樹脂がすでに硬化した硬質な下層と、現在の上層のすで
に硬化した硬質部分との間でサンドイッチになるように
することである。第15b図に関して、この中間層102の樹
脂の硬化は、硬化した上層100および下層101の両方に同
時に応力を生じ、互いに相殺し合う傾向がある。例え
ば、中間層102の収縮により、下層101は、上方に曲がる
傾向があり、一方、上方100は図示のように下方に曲が
る傾向がある。その結果、これらの効果は、下層101を
上方に曲げようとする力は上層100のすでに硬化した部
分の剛性によってつり合うが、上層100を下方に曲げる
ようとする力は下層101の剛性によってつり合うので、
互いに相殺することになる。
マルチパスの可能な実施例は、所与の層に対して、２
回目のパスで付着（およびさらに良好な付着のために次
の層に浸透するために可能な過硬化）が生じるように２
回だけのパスを行うことである。この実施例では、１回
目のパス（最初の露出）で、下層に可能な限り密接する
（0.0254ミリ（１ミル）以内）ように硬化させ、２回目
のパス（さらなる露出）で下層に付着することが好まし
い。
マルチパスの好ましい実施例は、所与の層に対して、
１回目のパスの後、層間の未硬化の隙間の増分量が約0.
05〜0.08ミリ（約２〜３ミル）だけの隙間が残るまで以
後のパスで増分をもって硬化するように、３回以上、つ
まり４または５回のパスを実施することである。その
後、以後の１回のパスで残っている２〜３ミルの隙間が
硬化し、付着を得る。
２回だけのパスによるマルチパスか３回以上のパスに
よるマルチパスを実施するかの決定には、所与の層の硬
化深さを評価および／または管理できる精度を考慮する
ことが重要である。例えば、硬化深さが0.05〜0.08ミリ
（２〜３ミル）の精度で評価される場合は、２回パスの
実施例では最初のパスで付着がなされ、第１の例でマル
チパスを使用する目的を無効にし、カールを生じる場合
もある。当然、前記の好ましいマルチパスの実施例にお
けるよりも、硬化深さを評価する際の不正確さによっ
て、希望のパス以前に付着が生じる（次の層への過硬化
が生じた場合最終パスではなくなる）危険があるが、こ
れは、付着が生じるパスでは主としてごく少量の樹脂だ
けが硬化し、従ってごくわずかな応力しか下層に伝わら
ないので、２回パスの場合よりもずっと小さな問題であ
る。他方、２回パスの場合、一般に、最初のパスで多量
の液状樹脂が硬化し、その結果、下層へ伝わる応力は付
着が生じる際に硬化した樹脂の量の依存するので、この
パスでの付着が大きなカールをもたらすことになる。２
回パスの場合において１回目のパスで多量の樹脂が硬化
する理由は、前述のように、この実施例では、１回目の
パスで下層の数ミル以内までが硬化し、２回目のパスで
付着が得られるように硬化させることが重要だからであ
る。従って、１回目のパスでは、通例、下層の数ミリ以
内まで硬化させるために多量の樹脂が硬化させられる。
0.51ミリ（20ミル）の層厚さでは、これは、１回目のパ
スが下層に向って約0.46〜0.48ミリ（約18〜19ミル）ま
で作用することを要し、大量の液状樹脂を硬化させるこ
とを意味する。
他方、好ましいマルチパスの実施例では、第１パスが
層をそれぞれの数ミルの範囲にする必要はない。それど
ころか、第１パスの後にもっと大きな隙間を残すことが
でき、層をそれぞれの数ミルの範囲にするのは以後のパ
スに任せ、最終的に付着させることになる。従って、希
望のパス以前に付着がすべて生じる場合、大量の液状樹
脂だけが硬化する時は確かに第１パスで生じないが、比
較的少量の液状樹脂だけが硬化する時は後のパスで生じ
るだけである。また、ベールの法則（後述）に従えば、
硬化深さのかなり少ない透過は通常、紫外線レーザの露
光が各パスで同じに保たれていても、第１パスに比べて
以後のパスで得られる。
硬化深さを評価する際の不正確は、多くの原因によ
る。一般に、硬化深さは紫外線レーザの露光に対数関数
的に依存する。つまり、露光が２倍、３倍になっても、
硬化深さは２倍、３倍にならず、これよりずっと小さく
増加する。
この関係（露光と硬化深さとの間の）は、ベールの法
則として公知の式If＝IoeaXによって理論的に記述され
る。式中、Ifは距離Χでの液体への紫外線の強度、Ioは
液面での紫外線の強度、ａは比例定数、Χは強度Ifが測
定される液体中の距離を表す。従って、原則的に、所与
のパスでの硬化深さの増加は、以前のパスの累積された
露光および所与のパスで受けた増分の露光にもとづいて
決定できる。
しかし、いくつかの「現実の」実際的な理由のため
に、硬化深さの増加はベールの法則に正確に従わない場
合がある。第一に、「レンズ効果」として公知の現象に
よって、マルチパスの実施においてベールの法則にもと
づいて評価される硬化深さは、約0.05〜0.08ミリ（約２
〜３ミル）だけ、得られた実際の硬化深さよりも過少に
評価される。そのため、付着は予想よりも早期に得られ
る。
このレンズ効果は、硬化した樹脂が液状樹脂に比べて
異なる反射率をもつので、以前のパスにより硬化した樹
脂がレンズとして作用するために生じる。マルチパスの
実施において、中間パスでは、レーザビームは以前のパ
スですでに硬化した樹脂を通過し、上述のように、この
硬化樹脂はレンズとして作用し、紫外線レーザビームを
集中させ、その結果、ベールの法則によって予測される
よりも大きな硬化深さの透過を得させる。
レンズ効果は、第16図によって例証できる。この図で
は、以前の第14図に対して類似の要素は類似の参照番号
で示される。第16a図は、特定の露光での紫外線レーザ
の１回のパスによって得られた硬化樹脂103を示す。得
られた硬化深さはT1で指示される。
第16b図は、紫外線レーザビームのマルチパスによっ
て得られた硬化樹脂を示す。この図で、各パスでの硬化
深さの累進的増加は、それぞれ、103a,103b,103cおよび
103dで指示される。各パスで適用された増分露光の合計
がベールの法則にもとづき、第16a図の１回のパスで適
用された露光に等しいと仮定すれば、T2はT1に等しいと
予想される。しかし図示したように、レンズ効果によっ
て、T2は、約0.05〜0.08ミリ（約２〜３ミル）になるT3
で指示された増分だけ、T1より大きくなる。
硬化深さの評価の不正確さの別な理由は、樹脂の光重
合開始剤成分の漂白（別名「光漂白」）によるものであ
り、これは、樹脂が紫外線のマルチパスによって何度も
露光されることによって生じる。光漂白により、光重合
開始剤は予測よりも少ない紫外線を吸収し、その結果、
レーザは予測よりも深く樹脂に透過する。
不正確さの第３の理由は、レーザが作る光の強度の変
動であり、これはさかのぼればレーザ出力の変動によっ
て生じる。
例えば、3Dシステムズ社が製造する商用立体造形装置
SLA−250に現在使用されているレーザは、約20mWの連続
出力を有する。出力の変動のために、レーザの出力は16
〜28mWの出力バーストによって中断されることもある。
SLA−250では、レーザビームは、増分をもって増加する
各段階で液状樹脂の表面を移動し、その後階段後に所与
の期間静止するように指示される。液面の極小部分のレ
ーザの露光は、段階の大きさで割った段階期間をかけた
レーザ出力に正比例する。言い換えれば、所与のレーザ
出力について、樹脂への露光は、段階の期間を増すかま
たは段階の大きさを減じることによって増大できる。従
って、レーザ出力の変動は、露光の変動として直接現
れ、その結果、硬化深さはこうした変動のために期待さ
れる深さから数ミルだけ変化することもある。
すなわち、レンズ効果の組み合わされた影響、光重合
開始剤の漂白およびレーザ出力の変動が、硬化深さを評
価する際の不正確さをもたらし、その結果、実際問題と
して３回以上のパスによるマルチパスを実施することが
好ましい。
マルチパスの他の好ましい実施例は、各パスのレーザ
の露光を一定にすることである。しかし、多くの場合、
各バスでの均一な露光は、各パスの露光の一定の増分は
硬化深さの一定の増分をもたらさないことを示すベール
の法則のために、不可能である。むしろ、第１のパスで
は、以降のパスに比べて、より多くの部分が硬化する。
例えば、第１のパスが層の厚さの90％を硬化させ、第２
のパスが第１のパス後に残された未硬化の隙間の90％を
硬化させ、第３のパスが第２のパス後に残された未硬化
の隙間の90％を硬化させる…といったことが完全に可能
である。その結果、均一な露光により、層は２回のパス
だけで付着し、付加的なパスにより層間にさらに大きな
付着をもたらすことになる。結果として、一般に、異な
るパスで非均一の露光が可能な実施例が好ましい。
ここで、異なるパスで非均一の露光の選択を行う利益
を示すいくつかの例を挙げる。これらの例はすべて、希
望の層厚さが0.51ミリ（20ミル）であり、各層は隣接す
る下層に0.15ミリ（６ミル）透過するように硬化し、１
累積露光レベルによって0.66ミリ（26ミル）の硬化深さ
が得られ、露光の倍加は硬化深さで0.10ミリ（４ミル）
の増分増加をもたらすものと仮定する。これらの仮定に
もとづき、以下の硬化深さと露光レベルの関係が得られ
る。
硬化深さ 累積露光 0.66ミリ（26ミル） 1 0.56ミリ（22ミル） 1/2 0.46ミリ（18ミル） 1/4 0.36ミリ（14ミル） 1/8 0.25ミリ（10ミル） 1/16 全部の例において、すべてのパスによる累積露光が１
であって、その結果すべてのパスが行われた後の硬化深
さが0.66ミリ（26ミル）になると仮定する。パスの数お
よび各パスの露光の増分は各例で変化する変量である。
従って、これらの例では、露光は、そのパス以前に適用
された累積露光ではなく、それぞれのパスで適用された
増分の露光を言う。
最初の例は、マルチパスの２回パスの実施例である。
例1.） ２回パス、一定露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/2 0.56ミリ（22ミル） ２ 1/2 0.66ミリ（26ミル） この例（1/2の各パスで一定の露光を示す）は、第１
パスで、層厚さ0.51ミリ（20ミル）よりも大きな0.56ミ
リ（22ミル）の硬化深さを得るので、層が第一パスで付
着されることからマルチパスの好ましくない実施であ
る。
例2.） ２回パス、変化露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/4 0.46ミリ（18ミル） ２ 3/4 0.20ミリ（８ミル） 第１パスでの硬化深さは0.46ミリ（18ミル）だけなの
で、この例は容認できる実施である。
例3.） ２回パス、変化露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/8 0.36ミリ（14ミル） ２ 7/8 0.30ミリ（12ミル） 第１パスでの硬化深さは0.36ミリ（14ミル）だけなの
で、この例も容認できる実施である。
例2.）と3.）を比較すれば、例2.）が好ましいことが
示される。上層が第１パス後に下層に近接して硬化し、
その結果第２パスでは硬化する際に硬化すべき樹脂が少
ないからである。実際、硬化深さが第１パスで正確に評
価できれば、最適な解決は、第１パス後に層間の隙間を
小さくさせる、1/4〜1/2の範囲となる第１パスの露光を
要求する。しかし、上述の硬化深さを評価する際の不正
確さのために、第１パスの露光が1/2よりもむしろ1/4に
近いことが好ましい。従って例3.）に比べて例2.）が好
ましい。
次の例は３回パスの実施例である。
例4.） ３回パス、一定露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/3 0.50ミリ（19.7ミル） ２ 1/3 0.60ミリ（23.7ミル） ３ 1/3 0.66ミリ（26 ミル） 指摘したように、この例は容認できる実施ではないで
あろう。付着が第２パスで生じるためであり、さらに、
関係する不正確の程度によって、0.50ミリ（19.7ミル）
の硬化深さは層の厚さ0.51ミリ（20ミル）に非常に近い
ので、恐らく、ある程度の付着が第１パスで生じるため
である。硬化する液状樹脂の量が多い場合、第１パスで
付着が生じる重大な危険があるので、この例はマルチパ
スの好ましい実施例ではない。
例5.） ３回パス、変化露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/4 0.46ミリ（18ミル） ２ 1/4 0.56ミリ（22ミル） ３ 1/2 0.66ミリ（26ミル） この例では、第２パス後の硬化深さは0.56ミリ（22ミ
ル）であるので、付着は第２パスで生じるため、付着が
第３パスで望まれる場合、許容できない。他方、第１パ
スは0.46ミリ（18ミル）の硬化深さを得るので、第２パ
スにおいて硬化する樹脂の量は多くなく、第２のパスで
の付着によって生じる硬化はたぶん大きなものではな
い。
例6.） ３回パス、変化露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/4 0.46ミリ（18 ミル） ２ 1/8 0.52ミリ（20.3ミル） ３ 5/8 0.66ミリ（26 ミル） 第２パス後の硬化深さが0.52ミリ（20.3ミル）である
ので、第２パス後に恐らくある程度の付着が生じるが、
第２パスで硬化する樹脂の量は、第１パスが0.46ミリ
（18ミル）の硬化深さを得られると評価されるので、少
ない。さらに、硬化深さを評価する際の不正確さのため
に、付着が第２パスではまったく生じないことが起こり
得る。
例7.） ３回パス、変化露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/4 0.46ミリ（18 ミル） ２ 1/16 0.49ミリ（19.3ミル） ３ 11/16 0.66ミリ（26 ミル） 第２パス後の硬化深さが0.49ミリ（19.3ミル）だけで
あるので、この例は容認できる実施であるが、硬化深さ
を評価する際の不正確さのために、ある程度の付着が第
２パスの後で起こる。しかし、付着が第２パス後に生じ
たとしても、第２パスで硬化する樹脂の量は、第１パス
がすでに0.46ミリ（18ミル）の硬化深さを得ているの
で、多くはない。
例8.） ３回パス、変化露光 パス 露 光 硬化深さ １ 1/16 0.25ミリ（10ミル） ２ 1/16 0.36ミリ（14ミル） ３ 14/16 0.66ミリ（26ミル） 第２パス後の硬化深さが0.36ミリ（14ミル）だけであ
るので、この例は容認できる実施である。しかし、0.15
ミリ（６ミル）の厚さの樹脂量は、付着が生じる第３パ
スで硬化しなければならず、それが相当のカールを生じ
る。従って、例8.）は、第３パスで硬化しなければなら
ない樹脂は相当少ないので、好ましい実施である。
すなわち、上記の諸例は、異なるパス一定でない露光
レベルは、多くの場合、一定の露光は早期の付着をもた
らすので、各パスで一定の露光レベルを要求する実施に
とって好ましい。また、上記の諸例は、例示する目的で
のみ提示したものであって、いかなる制限を与えるもの
ではない。
マルチパスのための露光レベルを選択する際の検討事
項は、下方へのカールを防止することであり、この問題
は、以前のパスで得られた硬化深さが非常に小さい場
合、後のパスで生じる液状樹脂の硬化が以前のパスで硬
化した樹脂を下方に曲げさせるということが、所定のパ
スで生じ得る。実際、下方への曲げが十分に大きい場合
は、下層への付着が予測よりも早期に生じ、上述のよう
に、下層の上方へのカールを生じることによって部品に
さらに大きな応力を生じ得る。この問題は、各パスでの
増分の硬化深さが一定の場合、この例では、以前のパス
での硬化樹脂が（第１パスを除き）比較的薄く、従って
後のパスでの硬化によっていっそう曲がりやすいので、
特に深刻になる。
さらに、下方への曲がりは、後のパスにおいて硬化す
る樹脂の量が増えれば増えるほど、初期のパスによって
硬化した樹脂に伝わる応力が大きくなるので、後のパス
において硬化する樹脂の量に依存する。しかし、特にマ
ルチパスが３回以上のパスで実施された場合は、後のパ
スで硬化する樹脂の量は比較的小さく、その結果、下方
への曲がりの問題はこの形式の実施によって軽減され
る。
下方への曲がりの問題は、第17a図によって例示され
る。この図では、以前の図についてと同様、類似の要素
は類似の参照番号で指示される。
図示したように、個々のマルチパスの実施において
は、下層101はすでに硬化しており、上層100は、それぞ
れ参照番号104a,104bおよび104cで指示される液状樹脂
の増分が硬化するマルチパスによって硬化している。図
示のように、樹脂104cが硬化すると、収縮と硬化樹脂10
4bへの付着が同時に生じ、その結果、応力を伝え、下方
への曲げを生じる。上層100のすでに硬化した下面部分1
04cの両端における下方への曲がりは、十分に大きく、
両端が下方101の上面に接触する場合もあり、早期の付
着をもたらすことになる。
この問題を軽減するには、２つの解決が可能である。
それぞれ104aおよび104bの初期のパスにおいて硬化する
樹脂の厚さを後のパスで硬化する樹脂104cの厚さに対し
て大きくするか、または逆に、後のパス硬化する樹脂10
4cでの厚さを104aおよび104bの初期のパスにおいて硬化
した樹脂厚さに対して小さくすることである。これは第
17b図に示す。この図では、以前の図についてと同様、
類似の要素は類似の参照番号で指示される。
マルチパスによって生じ得る別の問題は、マルチパス
の間に相当の遅延があった場合に起こり得る変形であ
る、“鳥の巣状の変形”である。この問題は、特定のパ
スで硬化する樹脂が、付加的なパス（さらなる露出）が
この硬化樹脂を下層に付着させる前に、液状樹脂の表面
で長時間浮遊させられた場合に生じる。この遅延が十分
に長い場合、液面に浮遊する硬化樹脂は、下層に付着す
る前に、移動し得る。鳥の巣状の変形は、同一線上に多
数のパスを行うリドロー（REDRAW）機能として機知のマ
ルチパスの商用実施例の検討の際に以下で詳述するが、
こうした変形の可能な解決は、連続するパス間の遅延を
可能な限り低減することであると留意すべきである。
リドローの完全に作動する商用バージョン（マルチパ
スの一定ではない露光の値の指定を付与する）は、付記
ＢのSLA−１ベータ・リリース・ソフトウエア・マニュ
アルに説明されている。
リドロー機能は、ビルド（BUILD）プログラム（他の
ソフトウェア・バージョンではSUPER）にある（第８図
参照）。これらのプログラムについては、1988年４月18
日に出願された、米国特許出願番号第182,830号、その
同時係属一部継続出願である米国特許出願番号第269,80
1号およびその同時係属継続出願Lyon ＆ Lyon事件番号
第186/195号に詳述されている。要約すれば、ビルドプ
ログラムは、STEREOおよびLASERという他の２つのプロ
グラムを用いてレーザの動きを制御し、また、以下のい
ずれかのファイルに与えられた情報にもとづいて多数の
リドロー機能を実施するために必要なパラメータを得
る。これらのファイルは、1.）ユーザが省略時リドロー
パラメータを指定できる.PRM省略特パラメータファイ
ル、2.）ユーザが層ごとに、またはベクトル形式ごとに
リドローパラメータを指定できる.L層制御ファイル、
3.）ユーザが１範囲の層、１範囲のベクトル形式につい
てリドローパラメータを指定できる.R範囲制御ファイル
である。リドロー機能を実施するには、リドローパラメ
ータを指定する各種コマンド行が、（上記同時係属出願
に説明した）他の硬化パラメータを定義するのと同様の
方法で、これらのファイルのいずれかに配置される。
ビルドプログラムがリドロー制御パラメータを探す最
初の位置は、.Lファイルまたは.Rファイルのいずれか一
方であり、両方ではない。上述の通り、.Lファイルはユ
ーザが硬度の制御でリドローパラメータを指定できるよ
うにする。ユーザは、.Lファイルによって、物体の１層
内の個々のベクトル形式についてリドローパラメータを
指定できる。例えば、第18図に示す、４物体のマージさ
れたデータから成る、.Lファイルでは、そのデータは11
の異なるベクトル形式を表し、.Lファイルは、各層につ
いて指定される44の異なるリドローパラメータを指定で
きる。つまり、.Lファイルはマルチパスの層ごとの制御
を行う。
第19図に示す.Rファイルは、.Lファイルによって可能
な層ごとの制御が必要ない用途向けに設計されている。
層ごとの制御を行うのではなく、.Rファイルは、いくつ
かの隣接する層を１範囲とする範囲ごとに制御を行う。
リドローパラメータは、プリペア（PREPARE）プログ
ラムとして既知のユーザ・インターフェース・プログラ
ムを用いて.Rファイルに置くことができる。リドローパ
ラメータを、.Lファイルに置くには、標準のワードプロ
セッサ型ラインエディタが使用できる。
ビルドプログラムが.Lファイルまたは.Rファイルから
得ることができないいずれかのリドローパラメータを要
求する場合、ビルドプログラムは、第20図に示す.PRM省
略時パラメータ・ファイルからそれらのパラメータを求
める。リドローパラメータは、プリペアプログラムを用
いることによって、これらのファイルに置くことができ
る。
第１のリドローコマンドはRC＃＃であり、ここでRCは
“リドロー・カウント”のニーモニックである。このコ
マンドは、レーザビームが、断面の各ベクトルについて
行うパスの回数、すなわち個々の層に対するパスの回数
を指定する。指定できるパスの回数は１から10の範囲で
ある。
第２のリドローコマンドはRD＃＃＃＃であるい、ここ
でRDは“リドロー・ディレイ”のニーモニックである。
このコマンドは、レーザが各パスに開始時に待機する時
間の長さを指定する。前述の通り、レーザビームは、各
段階で遅延を伴った段階で樹脂の表面を移動する。各段
階の遅延は、ニューモニックSPで指示される“ステップ
・ピリオド”として既知であり、SPの個々の値を指定す
るコマンドは、SP＃＃で、この時選択される値は10マイ
クロ秒単位である。RDの値は０から65,535の範囲のいず
れかの数として指定でき、この数はSP値の倍数である単
位で遅延を表す。従って、10のRDは、SPについて指定し
た値の10倍の遅延を表す。一般に、RDコマンドはそれほ
ど使用されないので、標準値は０である。RDコマンドは
JDコマンド（“ジャンプ・ディレイ”のニューモニック
を意味する）に類似する。
ここで注意しなければならないことは、JDコマンドお
よびRDコマンドとも、プロセスコンピュータで走行する
ソフトウエア（このソフトウエアはダイナミック・ミラ
ーの回転を制御し、それによりレーザビームの液状樹脂
への動きを制御する）が、レーザビームが最初のベクト
ルを描き終わった後に別のベクトルにジャンプするのに
かかる時間を考慮できないことによって必要になるとい
うことである。レーザビームが個々のベクトルを描くよ
うに指示された後、ソフトウエアは、ビームが以前のベ
クトルの端とは異なる位置から始まるであろう別のベク
トルを描くことを開始するように指示すると同時に、ビ
ームがその次のベクトルの始点に瞬時に位置されるよう
に、レーザがベクトルを動くのにかかる時間をカウント
ダウンし始める。多くの場合、プロセスコンピュータ
は、レーザビームがまだベクトルの始点にジャンプして
いる間にカウントを開始する。レーザが最終的に正しい
位置に達すると、プロセスコンピュータは、ただちにカ
ウントダウンした位置に位置づけ、その結果ベクトルの
最初の部分が飛ばされ、未硬化のまま残される。
この作用は第21a図および第21b図によって例示でき
る。第21a図は、物体の断面105ならびに、断面の表面を
走査するベクトル106a,106b,106c,106dおよび106eを示
す。これらのベクトルは、断面105を形成する液状樹脂
を硬化させる際のレーザビームの動きを示す。連続する
ベクトルの始点と終点の間の点線は、ベクトルから次の
ベクトルにジャンプする際のレーザの動きであり、上述
の問題を生じさせるこれらのジャンプのジャンプ時間で
ある。
このジャンプ時間の影響は、第21b図によって例示さ
れる。この図では、第21a図についてと同様、類似の要
素は類似の参照番号で指示される。ジャンプ時間は、第
21b図で参照番号107で指示される領域をもたらし、これ
は未硬化のまま残される。
JDコマンドおよびRDコマンドの使用は、この問題を回
避するように設計される。これらのコマンドによって指
定された遅延は、プロセスコンピュータが、個々のベク
トルを硬化させた後、次のベクトルにかかるまでに待機
を指示する時間である。リドローの文脈において、RD
は、個々の領域に対するパスを完了した後、その領域の
次のパスを開始するまでに待機を指示される時間であ
る。次の処理はレーザビームが正しく位置づけられるま
で遅延される。
前述のとおり、JDおよびRD込コマンドはほとんど使用
されず、その理由は第21c図に示す。第21c図は、移動距
離を減らすことにより連続するベクトル間のジャンプ時
間を減少させるために現在このソフトウェアで実施され
ている「ジグザグ」技術として既知の技術を例示する。
図示のように、連続するベクトル106a,106b,106c,106d
および106eは、すべで、第21a図および第21b図のように
同じ方向に向くのではなく、第21c図の通り交互の方向
を向くようになっている。これらのベクトルの方向は、
レーザビームがこのベクトルを描く際の樹脂表面での動
きを示している。その結果、ジャンプ時間は大幅に削減
され、JDコマンドを使用することをほとんど不要にす
る。この技術は、リドローでも実施され、レーザビーム
は、マルチパスにおいて、個々の領域のパスごとに交互
の方向に生じることになる。その結果、RDコマンドを使
用することもほとんど不要になる。
第３のリドローコマンドは、RS＃＃＃＃であり、ここ
でRSは“リドロー・サイズ”のニーモニックである。既
知の通り、一部の形式によるマルチパスの問題は鳥の巣
状の変形であり、この問題を軽減するには、RSコマンド
を加えて、所与の断面の大きなベクトルを小さな小ベク
トルに分解させ、マルチパスが、各小ベクトルで実施さ
れた後に次の小ベクトルにかかるようにすることであ
る。小ベクトルの適当な大きさを選択することによっ
て、初期のパスによる硬化樹脂は、所与のパスで全体の
ベクトルを描く場合よりも、ずっと速く下層に付着でき
る。RSコマンドは、断面のベクトルが分割される小ベク
トルの大きさを指定する。
前述の通り、レーザビームは各ステップで移動し、そ
のステップの大きさはニーモニックSSで指示される。ス
テップの大きさを指定するコマンドは、SS＃＃であり、
ここで指定される数は０から65,538ビットの範囲が可能
であり、１ビットは約0.008ミリ（約0.3ミル）を表す
（実際の変換は１インチ当たり3560ビットである）。そ
の結果、個々のパスは、最低約0.008ミリから最大約50.
8センチ（最低約0.3ミルから最大約20インチ）までの範
囲が可能な距離について処理できる。
RSの単位はSSの倍数である。例えば、SSが２でRSが10
00の場合、各パスは、後のパスで行うためにジャンプし
て戻る前に、2000ビットのベクトル情報を描くことにな
る。また、SSが８でRSが1000の場合、別のパスを開始す
る前に8000ビットのベクトル情報を描く。
リドローの最後のコマンドは、各パスについて異なる
レーザ露光値を与えるためのコマンドである。これは、
前述の通り、露光はSPに正比例するので、各パスについ
て異なるSP値を指定することによって行える。コマンド
の形式は、SP＃＃＃＃，＃＃＃＃，＃＃＃＃…であり、
パスの回数によって異なる。SPの値は10マイクロ秒を単
位とし、各SPは約５ないし15から約4000ないし6500の範
囲の値が可能である。
前述の通り、物体の所与の層について、.Lファイルを
用いることにより、その層の各ベクトル形式に対し異な
るリドローパラメータを指定できる。さらに、すべての
リドローコマンドは、次のベクトル形式についてのリド
ローコマンドが予想される前に、個々のベクトル形式に
ついて完了する。
.Lファイルにおける典型的なコマンド行は、以下のよ
うになる。920,LB1,“RC3;TR0;RS1000;SP250,150,1000;
SS2"。このコマンド行は、底部から920垂直ビットに位
置する第１の物体の層において、ニーモニックLB1によ
って指示されたその物体の層の輪郭部分を形成する境界
線ベクトルについて、各境界線ベクトルに対して３回の
パスが実施され（コマンドRC3が示す）、各パスは次の
パスに移行するまでに2000ビットの境界線ベクトルを描
き（SS2およびRS1000が示す）、第１、第２および第３
のパスのSP値がそれぞれ250,150および1000であること
を指示する。
.Rファイルにおける典型的なコマンド行は、以下のよ
うになる。LB1,“RC3;RD0;RS1000;SP250,150,1000;SS
2"。このコマンドは、指定範囲内のすべての層に適用さ
れるために層の指定が与えられていないことを除き、.L
ファイルの上記コマンド行に同じである。.PRM省略時パ
ラメータのコマンドはこれに類似する。
.Lファイルの形式を例示するプログラムは第18図に示
す。図示した通り、第１の物体のベクトルだけが表され
ており、リドローコマンドはその物体の１層内の各ベク
トルについて指定できる。ベクトル形式および関係する
ニーモニックは以下の通りである。
LB 層の境界線 LH 層のクロスハッチ NFDB 平坦に近い下向き外皮境界線 NFDH 平坦に近い下向き外皮クロスハッチ NFUB 平坦に近い上向き外皮境界線 FB 平坦下向き外皮境界線 FDF 平坦下向き外皮充填 NFDF 平坦に近い下向き外皮充填 NFUF 平坦に近い上向き外皮充填 FUB 平坦上向き外皮境界線 FUF 平坦上向き外皮充填 これらの各種ベクトル形式については、米国特許出願
番号第182,830号、その同時係属一部継続出願米国特許
出願番号第269,801号およびその同時係属継続出願Lyon
＆ Lyon事件番号第186/195号に詳述されている。簡単に
言えば、境界線ベクトルは各層の周囲の輪郭部分を描く
ために、クロスハッチ・ベクトルは層の境界線によって
囲まれた各層の内部を描くために、外皮充填ベクトルは
物体の外面を描くために使用される。これらは、境界
線、クロスハッチおよび外皮の順序で描かれる。
第19図は、.Rファイルの形式を例示するプログラムで
ある。図示した通り、この形式は、リドローパラメータ
の指定は１範囲の層の個々のベクトル形式について可能
なことだけを除き、.Lファイルの形式と同様である。
第19図に示すように、個々の範囲のリドローコマンド
はニーモニック＃TOPおよび＃BTMによって形成され、リ
ドローコマンドが適用する層の範囲は＃TOPの前の行で
与えられる。
第19図のリドローコマンドの第１ブロックについて、
指定された範囲は920,920であり、これは、リドローコ
マンドの第１ブロックの指定された範囲が、底部から92
0スライス（SLICE）単位にある１層（920番目の層）で
あることを示す（CAD/CAM単位はインチ、希望の分解能
は1000と仮定すれば、スライスの単位はミルである。CA
D/CAMスケールとスライス基準スケールとの間の差は、
米国特許出願番号第182,830号、その同時係属一部継続
出願米国特許出願番号第269,801号およびその同時係属
継続出願Lyon ＆ Lyon事件番号第186/195号に詳述され
ている）。これは、この範囲の始点と終点が、920ミル
（23.4ミリ）と同一であるためである。範囲の終点は、
CAD/CAM基準スケールの他の値とはまったく同様に指定
でき、この場合、コマンドのブロックは指定された範囲
のすべての層に適用される。
第20a図および第20b図は.PRMファイルにリストされた
省略時パラメータを示し、このパラメータは、.Lファイ
ルまたは.Rファイルのいずれでも指定されない場合に使
用される。例示のように、省略時パラメータは各物体に
ついて指定でき（２個以上の物体が同時に作成されると
仮定して）、さらに、各物体について、その物体の層内
の各ベクトル形成について指定できる。例えば、第１の
物体の層の境界線ベクトルについて指定される省略時パ
ラメータは以下の通りである。LB1,“RD1;RS300;RC1;SP
20;JD0;SS8"。このコマンド行は以下のように解釈され
る。省略時のリドロー・ディレイは１（省略時SP値20に
よって与えられる200マイクロ秒を表す）、リドロー・
サイズは300（省略時SS値８によって与えられる、2400
ビット、約18.29ミリ（約720ミル）を表す）、リドロー
・カウントは１（１回パスを示し、層境界線ベクトルは
マルチパスで描かれないことを示す）、ステップ・ピリ
オドは20（200マイクロ秒を表す）、ジャンプ・ディレ
イは０（このコマンドが使用されないことを示す）、ス
テップ・サイズは８（８ビット、約0.06ミリ（約2.4ミ
ル）を示す）である。RCの省略時値が１であるので、層
境界線ベクトルについて.Lまたは.Rファイルでマルチパ
スが指定されない限り、これらのベクトルについてはマ
ルチパスが行われないことを示す。
前述から明らかなように、リドロー機能の商用実施例
は「短ベクトル」技術として既知の技術を利用してい
る。この技術では、いずれかのベクトルが一連の短い小
ベクトルに分割され、各小ベクトルについて連続的にマ
ルチパスを実施することにより全体のベクトルのマルチ
パスが実施される。この短ベクトル技術の目的は、特に
大きなベクトルについてベクトル全体にマルチパスを実
施しようとする場合に生じる得る問題である、鳥の巣状
の変形を除去することである。この場合、初期パスにお
いて硬化する樹脂は、以後の追加のパスでの硬化によっ
て下層表面に付着する前に液状樹脂表面でしばらく浮遊
することになる。その結果、この硬化樹脂は、下層の最
終的に付着する前に動く可能性があり、最終部品での変
形として現れる問題を生じる。この変形は、鳥の巣に似
ているので、鳥の巣状の変形と呼ばれる。
短小ベクトルが過度に小さくされると、別の問題が生
じることがわかっている。これは、下方への曲がりまた
は下方湾曲を生じることであり、第17a図および第17b図
に関して前に検討されており、これによれば、初期パス
で硬化した樹脂は、後のパスで硬化する樹脂の下の樹脂
の収縮によって下方への湾曲が生じる。この影響によ
り、付着が早期に生じ、上方へのカールが起こる。この
問題は、部品の表面の波形外観として現れる。
上述の鳥の巣状変形および下方湾曲を軽減するには、
いくつかの方法が可能である。第一に、境界線ベクトル
は、通例、他のベクトルと断絶して描かれ、従って描か
れている時に付着する部分を持たないので、マルチパス
によって描かれているベクトルによって鳥の巣状変形が
生じる唯一のベクトルである。他方、クロスハッチ・ベ
クトルは、通常、境界線ベクトルが描かれた後に描かれ
るので、マルチパスで描かれるとしても、描かれた時に
境界線ベクトルによる硬化樹脂に付着する。外皮ベクト
ルおよび平坦に近い外皮ベクトルも、通常、境界線ベク
トルおよびクロスハッチ・ベクトルが描かれた後に描か
れるので、描かれた時にこれらのベクトルによる硬化樹
脂に付着する。さらに、これらのベクトル間の間隔は通
常ごく小さいので（クロスハッチ・ベクトルの約0.76〜
2.54ミリ（約30〜100ミル）の間隔に対して約0.025〜0.
10ミリ（約１〜４ミル））、付着は隣接する外皮ベクト
ルおよび平坦に近い外皮ベクトルの硬化樹脂によっても
生じることになる。
従って、鳥の巣状変形の問題に対する一つの解決は、
クロスハッチ・ベクトルだけをマルチパスで描き、境界
線ベクトルは行わないことである。すべてのクロスハッ
チ・ベクトルをマルチパスで描くことができ、または選
択的に、クロスハッチ・ベクトルの一部だけをマルチパ
スで描くこともできる。クロスハッチ・ベクトルがマル
チパスによって下方湾曲の外観を持ったとしても、これ
は部品の外観に影響しない。この解決は、.Lファイ
ル、.Rファイルまたは.PRMファイルの使用はすべて、選
択したベクトル形式についてのみマルチパスが実施でき
るようにするので、前述のリドロー機能の商用実施例で
実現可能である。従って、リドロー機能はクロスハッチ
・ベクトルについてのみ行える。
別の解決法は、すべてのベクトル形式についてマルチ
パスを行うが、“ウェブ・サポート”または“スモーリ
ー方式”などの他の技術を使用して鳥の巣状変形を削除
することである。“ウェブ・サポート”は、1988年４月
18日に出願された、米国特許出願番号第182,801号に対
応するヨーロッパ特許第0338751に詳述されている。
“スモーリー方式”は、1988年４月18日に出願された、
米国特許出願番号第183,015号に対応するヨーロッパ特
許第EP−Ａ−0355945号に記述されている。
第３の解決法は、第１パスによる硬化樹脂が第２パス
で付着し、それにより短時間しか浮遊しないように、２
回パスのマルチパスの実施を使用することである。その
欠点は、前述の通り、硬化深さの評価に際しての不正確
さを処理するには３回以上のパスのほうが有効である点
である。この欠点は、（鳥の巣状の変形が問題となる）
境界線ベクトルだけを２回パスのマルチパスで描き、残
りのベクトルは３回以上のパスによるマルチパスを行う
ことによって軽減できる。
第４の可能な解決法は、部品の片持ばり断面などの極
めて変形を受けやすい領域である、重要な容積の特徴を
持つ部品の領域（クリティカルエリア）にマルチパスの
使用を限定することである。これらの領域は、マルチパ
スが適用される１範囲の断面を指定するために使用でき
る.Rファイルを用いて限定できる。
前記リドロー機能の商用実施例の重要な側面は、異な
るパスについて、異なるSP値（従って異なる露光）を指
定できることである。前述の通り、希望より早期に付着
が生じることを防ぐために、異なるパスについて異なる
露光値を指定することが多くの場合必要になる。好まし
くは、第１のパスで層間の隙間の大部分が硬化し、連続
するパスで硬化する未硬化領域を残し、この領域は、層
厚さおよび可能な公差によって異なるがわずか0.025〜
0.13ミリ（１〜５ミル）の範囲の厚さを持つように、SP
値は選択すべきである。隙間の好ましい大きさは、層厚
さによって以下の通りである。
層厚さ 未硬化隙間 0.51ミリ（20ミル） 0.025〜0.13ミリ（１〜５ミル） 0.38ミリ（15ミル） 0.025〜0.08ミリ（１〜３ミル） 0.13ミリ（ 5ミル） 0.025〜0.05ミリ（１〜２ミル） 上記からわかるように、第１パスの後に残される未硬
化隙間の大きさは層厚さにつれて大きくすることができ
る。この理由は、層厚さが大きくなればなるほど、第１
パスで硬化する樹脂の量も多くなり、の樹脂は、硬化す
るにつれて未硬化隙間の樹脂の収縮によって下方への曲
がりを受けにくくなるためである。
第１パスの後、残りのパスについてのSP値は、好まし
くは、パス当たりの硬化深さに0.025〜0.05（１〜２ミ
ル）の増加を生じるように選択すべきである。その結
果、付着が生じるパスでは、ごくわずかな量の樹脂だけ
が硬化し、それにより、上層の硬化部分および下位の硬
化層に伝わるはずであった、そのパスでの樹脂の収縮に
よって生じる応力は最小になる。
ここで、破線技術、折れ線技術および二次構造技術の
例をいくつか説明する。第22a図から第22e図は、軌条
（線状の露出によるレール状硬化部分）を結合するため
に未固化部分を残す構造物としての二次構造とリベット
を使用する技術を組み合わせた例を示す。これらの図で
はいずれも、類似の要素は類似の参照番号で指示され
る。第22a図は、相互の上に堆積される層107a、107bお
よび107cの側面図を示す。図示の通り、これらの層は、
層が硬化中に相互に応力を伝える能力を層から除去する
ことによってカールを低減するために、互いに隔絶して
硬化される。しかし、図示するように層を互いに隔絶し
て硬化させることによる問題は、層を一体に保持する部
分がないために、最終部品が非常に弱くなることであ
る。その結果、層を結合するために二次構造を付加しな
ければならない。
第22a図の各層は、事実上、平行な２線から構成さ
れ、各層の平面図は第22b図に示す。この図は平行な線1
07b（１）および107b（２）から構成される層107bを示
す。図示の通り、所与の層の線もカールを低減するため
に相互に隔絶して硬化させられており、部品に構造を付
与するためにいずれかの二次構造によって結合されなけ
ればならない。
第22b図は層107bの平面図であり、特定の層の線、こ
の場合、層107bの線107b（１）および107b（２）を結合
するための二次構造物108a,108b,108c,108dおよび108e
を示す。さらに、この二次構造物は、隣接する他の層10
7cの線を結合してもいる。これは第22c図に示されてお
り、この図は、層107cの線の上に堆積された層107bの線
であり、二次構造108a,108b,108c,108dおよび108eによ
って結合された線の側面図を示す。
この二次構造物は、２面を持っており、低露光の支持
線および、隣接層の支持線を結合するためのリベットと
しての高露光の領域から成る。これは第22d図および第2
2e図に示す。第22e図に示す通り、層107bの二次構造物1
08は、層を構成する線107b（１）および107b（２）に比
べて低露光による結合支持線108a（１）,108b（１）,10
8c（１）,108d（１）および108e（１）から一部構成さ
れている（その結果、支持線は層を構成する線に比べて
低い硬化深さを持つ）。さらに、支持線は、層を構成す
る線を、この場合、層107bの線107b（１）および107b
（２）も結合している。また、二次構造物108は、リベ
ットとして既知の高露光の領域から一部構成されてい
る。第22e図では、これらのリベットは108a（２）,108b
（２）,108c（２）,108d（２）および108e（２）として
指示されており、それぞれ、支持線または層を構成する
線のいずれよりも高露光を受ける領域であり、その結果
リベットは、隣接層107cの支持線に深くまで透過し付着
する硬化深さを持つ。このことは、第22d図に例示され
ており、層107bおよび107cの支持線を結合するリベット
108a（２）を示す。
リベットの重要な点は、第23a図から第23c図に例示さ
れており、この図では類似の要素は類似の参照番号で指
示される。異なる層の線がリベットによって結合される
場合、ある例では、リベットの径を線の幅よりも小さく
することが重要になる。これは逆に、この状態が生じな
いようにリベットを作成するために使用する露光を十分
に低く保つことによって達成できる。第23a図は、リベ
ットの径が線の幅よりもずっと小さいリベット109a,109
bおよび109cを持つ線を示す。第23b図は、第23a図の径
よりも大きいリベットを持つ線を示す。第23c図は、リ
ベットの径が幅よりもずっと大きいリベットを持つ線を
示す。
リベットの径を線の幅よりも小さくすることは、線が
部品の層の外面を形成する場合にのみ重要である。この
場合、部品の外面が平滑を保つように、リベットの径を
線の幅よりも小さくすることが重要である。リベット締
めされる線が物体内部の支持線である場合、リベットの
径を線の幅よりも小さくすることは必要ではないことも
ある。実際、この場合、第23b図および第23c図に図示し
た通り、リベットの径を支持線の幅よりも大きくするこ
とができる。
リベットのこの点は、第24a図から第24d図に詳細に図
示されており、この図では類似の要素は類似の参照番号
で指示される。
第24a図は、リベット109a（２）および109b（２）
（層107aを層107bに結合する）ならびにリベット108a
（２）および108b（２）（層107bを層107cに結合する）
によって隣接層と結合されている各層107a,107bおよび1
07cから構成される部品を示す。
リベット108a（２）および108b（２）の平面図は第24
b図に示す。線107bが最終部品の外面を構成し、リベッ
トの径が線の幅よりも大きい場合、粗い外面が生じる。
この問題を軽減するには３つの技術が可能である。前
述の１つの技術は単にリベットの径の大きさを小さくす
ることである。第２の技術は、第24c図に図示したよう
に、リベットが表面のレベルを超えないように、最終部
品の外面を形成する線の表面110からリベットをずらす
ことである。第３の技術は、第24d図に図示し、前に詳
述したように、支持線を採用し、この支持線だけをリベ
ット締めすることである。実際、上記のこれらの技術は
組み合わせることができる。第24d図は、隣接層の支持
線にリベット108a（２）および108b（２）によって結合
される低露光支持線によって結合された線107b（１）お
よび107b（２）を示す。さらに、線107b（１）はリベッ
ト111a（２）および111b（２）によって隣接層の線に結
合され、線107b（２）はリベット110a（２）および110b
（２）によって隣接層の線に結合される。これらの線の
いずれかが部品の外面を形成する場合、前述の通り、リ
ベットの径は過度に大きくできない。その場合、リベッ
トは、リベットが部品の外面のレベルを超えないよう
に、部品の内部方向にずらさなければならない。
第24d図で注意しなければならないことは、同一層の
線間の距離112が1.02〜7.62ミリ（40〜300ミル）の範囲
にあり、さらに、連続する隣接層の線もこの距離の分だ
け分離されている場合に部品が良好に作成されているこ
とである。しかし、この範囲を多少外れた距離で線を分
割することによって他の例も可能であり、上記の範囲は
例示する目的でのみ挙げたものであって、いかなる限定
を与えるものではない。
第25a図から第25c図は、線を結合するために二次構造
を使用する別の例を示す。これらの図では、類似の要素
は類似の参照番号で指示される。第25a図に図示するよ
うに、連続する層113a、113b、113cおよび113dが描か
れ、この時、各構造は、第25c図に示すように、比較的
低露光により作成された部分113a（１）および高露光に
より作成された別の部分113a（２）を持つ。さらに、第
25a図に図示するように、高露光部分を作成するために
選択された露光は、図中の113a（２）および113c（２）
の連続して堆積する高露光部分がわずかに接触するよう
なものにすべきである。実際、良好な部品は、連続する
高露光部分が相互に1.02〜7.62ミリ（40〜300ミル）以
内で、この技術を用いて作成される。しかし、上記の範
囲は例示する目的でのみ挙げたものであって、いかなる
限定も付与するものではない。
図中113a（１）および113b（１）の連続する低露光部
分は重なり合っていることに注意しなければならず、連
続層が相互に付着するようにこれらの重なり合う部分を
リベット締めする必要がある。これは第25b図に図示さ
れており、この図は、113a（１）および113b（１）で示
す連続層による重なり合う低露光部分を結合するリベッ
ト116a,116bおよび116cを示す。部品の外面114および11
5は連続層の高露光部分の堆積によって形成され、表面1
14は堆積部分113aおよび113cから一部成っており、表面
115は堆積部分113bおよび113dから一部成っていること
に注意しなければならない。
上述のカール低減技術はすべて、以下の３通りの方法
のいずれかを用いてカールを低減するということに注意
しなければならない。1.）応力を低減する、2.）応力に
耐える、3.）応力を除去する。1.）の例は、連続層が多
数のパスを通じて硬化し、付着する際に隣接層にごくわ
ずかな応力だけが伝わるようにするマルチパスである。
2.）の例は、層の可能な限り多くの部分が第１パスで硬
化し、この部分が上方へのカールだけでなく上方のカー
ルによる下方への湾曲にも耐えるように強度も持たせる
ことである。3.）の例は、破線または折れ線であり、こ
の場合、応力は事実上、層からの他の層に伝わらず、切
れ目や折れが応力を除去するように作用する。
所与の用途について適切なカール低減技術は、構造強
度とカールとの相殺が関係する。一般に、それぞれの用
途について構造強度が高くなればなるほど、カールは大
きくなる。
第26a図から第26c図は、異なるカール低減技術を用い
て作成された部品を示す。第26a図は破線技術を、第26b
図は折れ線技術を、第26c図は二次構造技術を用いて作
成された部品を示す。第26a図に関して、図中参照番号1
17aにより指示された線の実線部分の長が1.02〜7.62ミ
リ（40〜300ミル）の範囲であり、図中参照番号117bに
より指示された連続する線間の断絶部分も1.02〜7.62ミ
リ（40〜300ミル）の範囲である場合、部品は良好に作
成される。しかし、上記の範囲は例示する目的でのみ挙
げたものであって、いかなる限定も付与するものではな
い。
第26b図では、図中参照番号118aで指示された線の実
線部分の長さが1.02〜7.62ミリ（40〜300ミル）の範囲
であり、さらに、図中参照番号118bで指示された実線部
分の間の隙間も同じ範囲である場合、部品は良好に作成
される。やはり、上記の範囲は例示する目的でのみ挙げ
たものであって、いかなる限定も付与するものではな
い。
第26c図では、図中参照番号119で指示された個々の層
の軌条間の距離が1.02〜7.62ミリ（40〜300ミル）の範
囲である場合に、部品は良好に作成される。上記の範囲
は例示する目的でのみ挙げたものであって、他の例も可
能である。
破線技術による問題は、線の断絶部分のために不良な
部品表面の仕上がりが生じることがあり、さらに部品が
弱くなる可能性があることである。この問題を軽減する
ために、３通りの変更技術が使用でき、これらは第27a
図から第27e図に示してあり、類似の要素は類似の参照
番号で指示される。
第１の変更技術である「れんが・モルタル」技術は、
第27a図に示す。この技術によれば、破線の実線部分は
“れんが”にたとえられ、連続するれんがの間の切れ目
は“モルタル”にたとえられる液状樹脂で満たされ、れ
んが部分よりも低露光で硬化される。この技術の問題
は、モルタルが強度を改善するためにれんがと同じレベ
ルで連続して露光を受けた場合、カールが再び生じるこ
とである。
第２の変更技術は第27b図に示す。この場合、破線は
実線の上に置かれる。第27b図では図示した部分が連続
的に硬化する順序を示している。図示したように、固体
層が描かれると、その上に間隔をおいてれんがが描か
れ、れんがの間の隙間はモルタルで充填された後、好ま
しくはれんが部分よりも低露光で硬化される。固体層の
上でれんがを硬化させる利益は、固体層が上方のカール
に耐える強度を持つようになることである。
第３の変更技術は第27c図に示す。この技術は、線の
実線部分が第２の線の切れ目の部分にまたがるように、
第２の線の上にずらして破線を置くものである。第27c
図は図示された部分が硬化する順序を示している。図示
の通り、れんがが１層の上に描かれた後、次の層にもれ
んがが描かれるが、この時、第２の層のれんがは第１の
層のれんがの間の隙間にまたがるように第１の層のれん
がとずらして描かれる。この技術の問題は、標準の実線
が描かれた場合とほとんど同じ程度のカールが生じるこ
とである。
破線技術のその他の変更技術は第27d図および第27e図
に示す。図中の数字は図示された実線部分を描く順序を
示す。第27d図は、実線上に第１の破線を置き、第１の
破線の上に第２の破線がずらされて置かれることを示
す。第27e図は、実線上にいくつかの破線が並べて置か
れ、これらの連続する破線がずらされていることを示
す。
折れ線技術の概略は第26b図に示されており、この技
術の変更技術は第28a図から第28j図に示す。第28a図に
示す通り、折れ線技術の基本的な考え方は、所与の層に
隣接する層から伝わる応力を解放することである。第28
a図について、線118の部分118aおよび118bに生じた応力
は、これらの部分の間隙118cへの横方向の動きによって
解放される。これは、部分が応力を解放しようとするか
らであり、第28a図の例では、間隙118cへ横に動くこと
ができる部分118aおよび118bがこれに当たる。
第28b図に示した寸法、すなわち線の実線部分が1.02
〜7.62ミリ（40〜300ミル）の範囲であり、実線部分間
の間隙もこの範囲である場合に、部品は良好に作成され
ている。他の例も可能であり、上記の範囲は例示する目
的でのみ挙げたものであって、いかなる限定も付与する
ものではない。間隙の大きさは、好ましくは、可能な限
り小さくすべきであるが、実際には、連続する固体部分
が接触しないことが極めて重大であるので、可能な公差
によって異なる。第28a図の例では、間隙118cが小さす
ぎて、実線部分118aおよび118bが接触しないことが極め
て重大である。これらが接触すると、カールが生じる。
従って、可能な公差が小さくなればなるほど、折れ線の
連続する実線部分の間の間隙は大きくすべきである。1.
02ミリ（40ミル）程度の小さい間隙によって良好な部品
が作成されるが、さらに小さい間隙も可能である。第28
c図は、間隙が実線部分の長さに比べてかなり小さい折
れ線の例を示す。
破線技術と比較した際の折れ線技術の利益は、折れ線
は破線よりもずっと強度があり、さらに、その応力抵抗
は、部品が折れ線を用いて作成された後に極めて大きく
なることでる。
第28d図は、線の屈曲部が三角形状をしている折れ線
の変更例を示す。各三角形状屈曲部が約6.35ミリ（約25
0ミル（1/4インチ））の長さによって部品は良好に作成
される。さらに、各三角形状屈曲部の頂角は、第28d図
では90゜と図示されているが、この角度から変更でき
る。実際、この角度より小さくされた場合、結果として
得られる線は第28c図の線に類似し、さらにカールを除
去することができる。角度をこれより大きくすると、折
れ線は直線に近くなり、カール効果が顕著になる。
折れ線の別の変更例は、第28e図および第28f図に示
す。第28e図に示す通り、折れ線を用いて部品は良好に
作成できる。この時、線の屈曲部は図示したように反転
された三角形状を持っており、第28f図では各屈曲部は
図示の寸法、すなわち幅3.18ミリ（125ミル（1/8イン
チ））、連続する実線部分間の間隙40ミル以下、各三角
形状屈曲部の角度はそれぞれ45゜,45゜および90゜とな
っている。前述の通り、折れ線の連続する固体部分が接
触しないことが極めて重大である。接触した場合、カー
ルが生じる。従って、第28e図において、線の間隙は、
連続する実線部分が接触しない限り、できるだけ小さく
すべきである。第28g図は、屈曲部が台形状をしてい
る、折れ線技術の別の変更例を示す。他の例も可能であ
り、上記の例は例示の目的でのみ挙げたものであって、
いかなる限定も与えるものではない。
破線技術と同様、折れ線で作成した部品も不良な表面
仕上がりを示すことがある。この問題を回避するには、
折れ線の間隙を液状樹脂で充填した後部分的に露光す
る、折れ線技術の「れんが・モルタル」変更技術が可能
である。破線技術について前述したように、この樹脂が
線の残りの部分と同じ露光を受けた場合、カールが生じ
る。第28h図は、線の間隙を液状樹脂で充填した後その
樹脂を部分的に露光する技術を示す。図の数字は、図示
した部分が硬化する順序を示す。
別の変更例は、第28i図に示すように、実線上に折れ
線を置くことである。この場合、最初に描かれた実線が
上方へのカールに耐えるという利点がある。さらに、表
面の外観を改善するには、第28h図のように、折れ線の
間隙を樹脂で充填して部分的に露光する。硬化が生じる
順序は図中の数字で示している。
第28j図は、さらに別の変更例を示す。この場合、第
１の折れ線が実線の上に置かれ、第２の折れ線は、第１
の折れ線の上に置かれるが、この時、第２の折れ線の固
体部分が第１の折れ線の間隙の部分にまたがるように、
第１の線からずらして置かれる。図の数字は図示した部
分が硬化する順序を示す。
次に、カールを低減するためのリベット技術の実施に
ついて説明する。リベットの初期の実施では、基本プロ
グラミング言語で記述されたプログラムとして与えられ
ており、部品の層が、米国特許出願番号第182,830号、
その一部継続米国特許出願番号第269,801号およびヨー
ロッパ特許EP−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ L
yon事件番号第186/195号）に説明されているように、層
を記述するデータをベクトルに再フォーマットする中間
段階を持たずに、レーザビームで直接走査されるように
プログラムされていた。これらの層は、硬化深さが層間
に付着を生じさせるのに必要な深さよりも小さくなるよ
うに走査された。その後プログラムは、付着を生じさせ
るために各層の選択した領域の付加的な、しかしそれら
の選択した領域だけについての走査（露光）を要求す
る。付着が生じるそうした領域の数が比較的少ない場
合、層の付着によって生じる変形およびカールは最小限
であることがわかった。このような高露光付着領域がこ
こでリベットと呼ばれるものであり、部品の変形は、付
着点の数が増えるにつれて大きくなるが、付着領域の数
が少ない場合はその影響も小さい。
その後の実施では、層データをベクトルに再フォーマ
ットする中間段階を伴って行われている。各種ベクトル
形式の詳細は、米国特許出願番号第182,830号、その一
部継続米国特許出願番号第269,801号およびヨーロッパ
特許EP−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ Lyon事
件番号第186/195号）に説明されている。初期のベクト
ルにもとづいた実施は、付記Ｂに説明してある。これら
の実施は、個々のベクトルの大きさが層間の付着に寄与
するベクトルについて小さく、これらのベクトル間に間
隙があることを必要とする。さらに、部品の構造統合性
を保証するために層間に多数の付着ベクトルを使用する
ことが許容できるであろう。ただしこれらのベクトル
は、結果として生じるいずれのカールも表面の精度に影
響しないように、部品の外部境界線の内部になければな
らない。
また、これらのベクトルは、一般に、起こり得る変形
の方向に対して垂直になるように配置すべきである。例
えば、片持ちばりに関しては、これらのベクトルの方向
は好ましくは片持ちばりの断面の軸に対して垂直とすべ
きである。第29a図は、隣接する層に図示のように付着
して全体の断面を構成する個々の層120a,120b,120c,120
dおよび120eから成る未変形の片持ちばり断面120を示
す。この片持ちばり断面は、通常、軌条（rail）と呼ば
れるものである。この断面は台122に直接接触している
支持部121によって支持されている。断面の方向も図示
している。
第29b図は、カールによって生じた変形が表れている
同じ片持ちばり断面を示す。この図では、第29a図に対
して、類似の要素は類似の参照番号で指示される。図示
の通り、カールの方向は、片持ちばり断面の軸と同じ方
向で、上向きである。
第29c図は、層120dと120eとの間の付着に寄与するベ
クトルの方向を示す断面の層120dの平面図である。図示
の通り、これらのベクトルの方向はすべて、変形の方向
に対して、従って片持ちばり断面の軸に対して垂直であ
る。
この初期のベクトルにもとづいた実施の問題は、部品
の軸の方向への依存性のために部品の幾何学形状に依存
することである。最近のベクトルにもとづいた実施で
は、リベットによる上述の顕著な利益を与えると同時
に、そうした部品の幾何学形状への高い依存性を伴わず
に良好な構造統合性を保証する、別の方法が採られてい
る。
このような初期のベクトルにもとづいたリベットの実
施では、各種のベクトル形式を表すために使用されるニ
ーモニックは、米国特許出願番号第182,830号、その一
部継続米国特許出願番号第269,801号およびヨーロッパ
特許EP−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ Lyon事
件番号第186/195号）で使用されたものとは異なってい
た。簡単に言えば、境界線ベクトルは層の周囲の輪郭部
分を描くために、クロスハッチ・ベクトルは層の内部を
描くために、外皮充填ベクトルは部品の外面を描くため
に使用される。これらは、境界線ベクトル、クロスハッ
チ・ベクトル、外皮充填ベクトルの順序で描かれる。以
下は、これらのニーモニックの対応を示す。
１） 層境界線ベクトルは、LBではなくＺが使用されて
いた。
２） クロスハッチ・ベクトルは、X,Yおよび60/120ク
ロスハッチ・ベクトルを表すために、それぞれ、X,Y,I
が使用されていた。その後の実施では、これらのベクト
ルは一緒になり、単一のニーモニックLHで表される。
３） 平坦上向き外皮境界線ベクトルは、平坦および平
坦に近い境界線ベクトル両方を表すために単一のニーモ
ニックとしてＳが使用されていた。その後の実施では、
これらのベクトル形式は、それぞれ、FUBおよびNFUBで
表される異なる形式に分類された。
４） 上向き外皮クロスハッチ・ベクトルは、X,Yおよ
び60/120外皮クロスハッチ・ベクトルを表すために、そ
れぞれ、A,B,Jが使用されていた。現在の実施で使用さ
れるニーモニックには対応するものがない。
５） 上向き外皮充填ベクトルは、ＸおよびＹ外皮充填
ベクトルを表すために、それぞれ、ＨおよびＶが使用さ
れていた。平坦および平坦に近い充填ベクトルの両方が
これらのニーモニックに含まれていた。その後の実施で
は、ＸおよびＹ外皮充填ベクトルは一緒になり、平坦お
よび平坦に近い充填ベクトルは分割された。新しいニー
モニックは、それぞれ、FUFおよびNFUFである。
６） 下向き外皮境界線ベクトルは、平坦および平坦に
近い境界線ベクトルの両方を表すためにＣが使用されて
いた。その後の実施では、これらのベクトル形式は分割
され、それぞれ、ニーモニックFDBおよびNFDBで表され
る。
７） 下向き外皮クロスハッチ・ベクトルは、X,Yおよ
び60/120クロスハッチ・ベクトルを表すために、それぞ
れ、F,G,Kが使用されていた。最近の実施では、平坦に
近い下向き外皮クロスハッチだけが可能であり、ニーモ
ニックNFDHで表される。
８） 下向き外皮充填ベクトルは、ＸおよびＹ外皮充填
ベクトルを表すために、それぞれ、ＤおよびＥが使用さ
れていた。平坦および平坦に近い充填ベクトルの両方が
これらのニーモニックに含まれていた。その後の実施で
は、ＸおよびＹ外皮充填ベクトルは１つのニーモニック
になり、平坦および平坦に近い充填ベクトルは分割され
た。新しいニーモニックは、平坦および平坦に近い充填
ベクトルについて、それぞれ、FDFおよびNFDFである。
リベットのベクトルにもとづいた実施の第１の点は、
リベットが位置する、個々または複数の層のクリティカ
ルエリアを指定することである。これらのクリティカル
エリアは、クリティカルボックス・ファイルとして既知
のファイルを生成することにより指定される。このファ
イルは、クロスハッチ・ベクトルをリベット締めさせる
か走査をまったく行わせない容積を囲む２以上の指定を
含む。ボックス指定の最初に置かれたXVはボックス内部
のクロスハッチ・ベクトルがリベット締めされることを
示し、ボックス指定の最初に置かれたXIはボックス内部
のクロスハッチ・ベクトルが走査されないことを示す。
このクリティカルボックス・ファイルは、従来のテキス
トエディタによって生成されたASCIIファイルであり、
マージ（MERGE）プログラムによって生成される出力フ
ァイルの名称と同じ名称が付与される（.Lファイルおよ
び.Vファイル）。マージプログラムは、ベクトルを描く
過程を開始する前に、.Lまたは.Vファイルの代わりに拡
張.BOXファイルを持っている場合を除き、各種物体の.S
LIファイルをマージする（米国特許出願番号第182,830
号、その一部継続米国特許出願番号第269,801号および
ヨーロッパ特許EP−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon
＆ Lyon事件番号第186/195号）に詳述する）。簡単に言
えば、物体のCADファイルは、その物体の、.STLファイ
ルと呼ばれる。SLICEとして既知のプログラムは、.STL
ファイルを、物体の.STLファイルに置かれるベクトルに
もとづく層のデータにスライスまたは変換する。その後
マージプログラムは、各物体の.SLIファイルをマージ
し、マージされたベクトル・データを含む.Vファイルと
ともに、制御用の.Lファイルを作成する。その後、ビル
ドプログラムが.Vファイルおよび.Lファイルを受け取
り、ベクトルを描き始める。マージプログラムが各種物
体のその入力.SLIファイルをマージし始める時、対応す
る.BOXファイルを探す。このファイルが見つかると、マ
ージプログラムは、要求に応じて指示されるすべての層
についてクリティカルエリアの指定を付加する。
その内容は、第30図に例示するように、１以上の単一
行によるクリティカルボックスの指定から成る。単一の
ボックスは、空間の位置を伴った個々のベクトル形式の
直方体から成る。典型的な指定は以下のようになる。
XV,.94,.04,.250,8.750,.250,.250,4.375,.250,4.37
5,8.750 XVはこのボックスがリベット締めされる容積を囲むも
のであることを示す。
次の0.94は、このボックスの底の位置が、部品のCAD
設計で使用されるものと同じ単位および基準スケールに
あることを示す。CADの単位がインチの場合、0.94は、
ボックスの底の位置が、CAD空間の底から0.94インチで
あることを示す。0.04は、CAD単位で（上例ではイン
チ）底の上のボックスの高さを表す。次の８個の数字
は、CAD単位でのボックスの角を示し、CADシステムによ
って指定される空間における部品の位置にもとづく。第
30図は、通常の.BOXファイル（例示する目的でREVIT.BO
Xと呼ぶ）のフォーマットを示し、このファイルはリベ
ット締めされる容積を指定する２個のボックスを表す。
この例は、作画形成するためだけに囲まれる単一のテキ
スト行から成るファイルを示す。
注意すべきことは、マージプログラムの利益は、物体
の異なる下位容積について、異なる下位容積を別々の.S
LIファイルに置き、各下位容積について異なる.SLIファ
イルにそれぞれ分割し、それらをマージすることにより
指定できる点である。これは、各.STIファイルについて
異なるリベッティング・パラメータが指定できるからで
ある。.STIおよび.STIファイルのフォーマットについて
の詳細は、米国特許出願番号第182,830号、その一部継
続米国特許出願番号第269,801号およびヨーロッパ特許E
P−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ Lyon事件番号
第186/195号）に述べられている。
リベッティングを制御するための.BOXファイルの使用
にとって別な選択方法は、リベットか、ベクトル形式単
位で、層ごとおよび層の範囲内で制御されるようにす
る.Lファイルのリベット・コマンドを指定することであ
る。リベッティングを制御する別の方法は、個々のベク
トル形式について、省略時リベッティング・パラメータ
を、.PRMファイルで指定することである。簡単に言え
ば、.PRMファイルは省略時パラメータを含み。ビルドプ
ログラムが、.Lファイルで特定のリベッティング・パラ
メータを見つけることができないと、.PRMファイルでそ
のパラメータを探す。リベット・コマンドは以下のよう
に説明される。
1.）VCは“リベット・カウント”のニーモニックであ
り、このコマンドは引数１〜７を持ち、層のベクトルを
隣接層にリベット締めする際に行うパスの数を表す。コ
マンド形式VC2およびVC5は、それぞれ、２回パスおよび
５回パスを指定する。
2.）VRは“リベット・リダクション”のニーモニックで
あり、このコマンドは、大きな変形により部品の表面仕
上がりの劣化を生じさせないために、クロスハッチ・ベ
クトルが境界線ベクトルに接触する地点でリベット締め
されるのを防止するために用いられる。部品の幾何学形
状に大きく依存していた、初期のベクトルにもとづいた
リベットの実施に比べ、リベット締めのためのクロスハ
ッチ・ベクトルの使用は、必ずしもすべての層ではない
がほとんどの層に存在するクロスハッチ・ベクトルが層
間付着を与えるので、幾何学形状に依存しないことを可
能にする。特定の用途が特定の部品形状に合わせてリベ
ット締めを行うことが必要な場合、クリティカルボック
ス構成を指定する.BOXファイルの使用および、前述のよ
うにマージされる各種下位容積の.SLIファイルの各種リ
ベッティング・パラメータの指定によって、それを行う
ことができる。
VRコマンドは、最初の走査を除き、縮小された長さで
あるすべての走査を要求する。すなわち、最初の走査は
ベクトルの全長で行われるが、その後の走査はVR量だけ
縮小される。このコマンドは、リベット締めされないベ
クトルの各端で特定の距離を指定する引数を受け取る。
引数は、１〜65535の範囲の値をとることができる。こ
の引数は、VCコマンドによって指定される複数の走査を
行う前にベクトルの各端から引かれるSSの倍数の数値を
示す。SSの引数がビット（１ビットは約0.008ミリ（約
0.3ミル））にもとづいているので、VRの引数は、それ
をSSパラメータに掛けることによりビットに変換でき
る。
3.）VPは“リベット・ピリオド”のニーモニックであ
り、VCコマンドによって指定された各走査の露光量を指
定するという点でSPに類似のコマンドである。リドロー
機能によるのと同様、露光値が各パスで指定できる場
合、VPはVCコマンドによって要求される走査ごとの引数
を持つ。各引数は、10μ秒単位で約10〜6500の値を取る
ことができる。VC＝４の典型的なVPコマンドは次のよう
になる。
VC 4;VP 40,50,60,70 このコマンドは以下のように解釈される。第１の走査
はベクトルの大きさ全体に行われ、40のSPを持つことに
なる。このSP値は、この走査によって得られ硬化深さが
層厚さよりもわずかに小さくなるように選択されること
が多い。第２の走査は、その端点がVRコマンドによって
指定された量だけ移され、50のSPに従って描かれるベク
トルにわたって行われる。第３の走査は第２の走査と同
じ領域を行うが、描く速度はSP60にもとづく。第４の走
査は、描く速度がSP70にもとづくことを除き、前の２つ
の走査と同じである。これらのリベット・コマンドはク
ロスハッチの各種形式にもとづいてのみ使用されること
に注意しなければならない。
リドロー機能として既知のマルチパスの実施に関して
前述したように、.Lファイルは、標準テキストエディタ
により生成され、硬化プロセスの層ごとの制御のための
ビルド（ソフトウエア・バージョンによってはSUPER）
プログラムにより使用される。.Rファイルは、１範囲の
層についての制御を行うが、ここで説明された個々のリ
ベットの実施のためのリベット締めを制御するのには使
用できない。.PRMファイルは、個々のパラメータが、.L
ファイルに指定されていない時に省略時リベッティング
・パラメータを得るためにビルドプログラムによって使
用される。すなわち、.Lファイルは、ベクトル形式ごと
にもとづいて、層単位で、１層の範囲内でリベット締め
を制御するために使用される。.PRMファイルは、クリテ
ィカルリベッティング・パラメータが.Lファイルに指定
されていない場合にのみ使用される。
リベット締めを制御する際に使用される.Lファイルの
フォーマットは、第31図に示す。上述のように、このフ
ァイルは例示の目的でのみ、RIVIT.Lと名づけられてお
り、リベット・パラメータがまったく指定されていない
状態の層920を示す。他方、層940は、適用される多数の
リベッティング・コマンドを持っており、これらのコマ
ンドはニーモニック＃TOPおよび＃BTMで形成される。パ
ラメータがCAD単位で指定されるRIVIT.BOXファイルとは
異なり、L.および.PRMのファイルのパラメータは、スラ
イス単位で指定されることに注意しなければならない。
CAD単位は、CADシステムで物体が設計される単位であ
り、物体の.STLファイルに関係する単位である。スライ
ス単位は、物体がスライス（SLICE）プログラムによっ
て層にスライスされる時の単位であり、その物体の.STL
ファイルに関係する単位である。例えばCAD単位がイン
チで、希望のスライス分解能が1000である場合、スライ
ス単位はミルである、CAD単位、スライス単位および分
解能については、米国特許出願番号第182,830号、その
一部継続出願米国特許出願番号第269,801号およびヨー
ロッパ特許EP−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ L
yon事件番号第186/195号）に詳述されている。
第31図において、層940について指定された第１リベ
ッティング・コマンド行は、＃CAXV,250,250,3750,250,
3750,8750,250,8750であり、ニーモニックCAは“クリテ
ィカル・エリア”を意味する。このコマンドは、前述
の.BOXファイルに類似しており、クリティカルボックス
を指定し、その範囲内でクロスハッチ・ベクトルは、リ
ベット締めされるか、またはまったく走査されない。ニ
ーモニックXVは、クロスハッチ・ベクトルがリベット締
めされることを示す。その次の８個の数字は、クリティ
カルエリアを構成するボックスの角を表す４組のXYペア
（スライス単位で）である。
層940の次のコマンド行は、Ｚベクトル（層の境界線
ベクトルであり、前記の表の通り、ニーモニックLBによ
るその後の実施で関係する）だけに適用されるコマンド
である。図示のように、コマンド行は、SS8;SP100;JD0;
RC1であり、VCコマンドが指定されていないので、層の
境界線ベクトルはリベット締めされないことを示す。層
940の次のコマンド行は、Ｘベクトル（前記の表の通
り、Ｘクロスハッチは現在、Ｙおよび60/120クロスハッ
チと結合され、単一のニーモニックLHである）だけに適
用され、次のようになる。SS8:SP100;JD0;RC1;VC2;VR50
0;VP20,100。コマンドVC2は、２回のパスのリベット・
カウントを指定し、第１パスについては露光20が、第２
パスについては露光100が指定される。露光単位は10μ
秒で与えられており、これは、それぞれ、400μ秒およ
び1000μ秒の露光と解釈される。コマンドVR500は、第
２パスについて、Ｘクロスハッチ・ベクトルがクロスハ
ッチ・ベクトルが層の境界線ベクトルに結合する点から
500SSマルチパス以内でリベット締めされるだけである
ことを示している。SSは８ビット（約0.06ミリ（約2.4
ミル））で与えられており、これは、端から約30.48ミ
リ（約1200ミル（1.2インチ））のオフセットが取られ
ていると解釈される。
第32a図及び第32b図は、例示する目的でのみSUPER.PR
Mと名づけた.PRMファイルの例を示す。.PRMファイルに
ついては、米国特許出願番号第182,830号、その一部継
続米国特許出願番号第260,801号およびヨーロッパ特許E
P−Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ Lyon事件番号
第186/195号）に詳述されており、ここでは、省略時リ
ベッディング・パラメータに関連する部分だけを説明す
る。初めに、示された唯一の省略時リベッティング・パ
ラメータは、第１の物体の層のクロスハッチ・ベクトル
についてのもの（図中ニーモニックLHで表されてあり、
前述の実施では、上記の表に従えば、X,Yまたは60/120
クロスハッチ・ベクトルについてそれぞれニーモニック
X,YまたはＩで表されていた）および、第１の物体の平
坦に近い下向き外皮ベクトルについてのもの（図中ニー
モニックNFDH1で表されてあり、上記の表に従えば、X,Y
または60/120クロスハッチ・ベクトルについてそれぞれ
ニーモニックF,GまたはＫで表されていた）である。フ
ァイルの関連部分は以下のように再生される。
LH1,RC2;SP20,80;JD0;SS8; VCR5; ！リベット・カウント VR99; ！リベット・リダクション VP11,12,13,14,15″ ！リベット・ステップ量期間 NFDH1,RC1;SP176;JD0;SS2;VC5;VR99;VP11,12,13,14,1
5″ 初めに、各行の！の後の部分は、読みやすさを目的と
した注釈である。層のクロスハッチ・ベクトルについ
て、省略時リベット・カウントは５パスであり、各パス
で指定された露光は11,12,13,14および15である（露光
単位は10μ秒であり、それぞれ、110,120,130,140およ
び150μ秒と解釈される）。省略時のリベット・リダク
ションの量は、99SSの倍数であり、省略時のSSは８と与
えられているので、792ビット、約6.04ミリ（約237.6ミ
ル）と解釈される。平坦に近い下向き外皮ベクトルにつ
いては、この省略時リベッティング・パラメータは、層
のクロスハッチ・ベクトルについて指定されたものと同
じである。
マージプログラムによって生成された.Vファイルは、
第33a図及び第33b図に示す。このファイルは、各種ベク
トル形式に分割された、各層で描かれるベクトルから構
成される。図示の通り、層920の場合、層境界線ベクト
ルのXYペア（第１で唯一の物体であることを示す１を伴
うニーモニックZ1で示された）は、クロスハッチ・ベク
トル（ニーモニックX1で示された）のXYペアの後に置か
れる。その後、層の境界線ベクトルおよびクロスハッチ
・ベクトルが、層940について置かれる。
次に、上記の種技術の効率を示す部分について説明す
る。前述の技術のいずれかのカールへの影響を測定する
ために特に開発された形式の部品である、４分の１円筒
体を作成する。
この４分の１円筒体は、実際、隣接する層に付着して
全体のはりを形成する多数の層から構成される片持ちば
りである。４分の１円筒体の一面は、上方（または垂
直）のカールの測定であり、これは、層の隣接する層へ
の付着によって得られる。第34a図および第34b図は、上
方カールの影響を示す４分の１円筒体の側面図である。
４分の１円筒体は、層120a,120bおよび120cから成る片
持ちばり120から構成されており、これは支持部121に支
持されている。第34a図は、上方カールが生じる前の４
分の１円筒体であり、第34b図は、上方カールが生じた
後の同じ４分の１円筒体を示す。第34b図は、上方カー
ルの別の部分を示し、硬化した層の数が増えるにつれ、
これらの層は、連続的に硬化した層により生じるねじり
モーメントに耐えるうえで、より効果的になることを示
している。その結果、第34b図の例では、層120が硬化す
るまでには、上方カールの影響はほとんど消滅する。
層は、水平の隣接する線が連続的に硬化して全体の層
を形成する段階で、実際に硬化する場合もあるというこ
とに注意することが重要である。線がすでに硬化した線
に沿って硬化した場合、第１の線は収縮し、すでに硬化
した線をそれらの線の間の付着の程度にもとづいて水平
方向にカールさせる。この硬化は、第34c図及び第34d図
に示す。第34c図は、線123a,線123bおよび123cから成る
層120aの平面図であり、第34d図は、同じ層での水平方
向のカールの影響を示す。図示の通り、より多くの線が
描かれるにつれて、すでに硬化した線が連続する線によ
り生じるねじるモーメントに十分耐えられるようになる
ので、水平方向のカールの影響は低減される。
４分の１円筒体の別の部分は、「微少な湾曲」として
ある程度図形的に知られる別の形式のカールを測定でき
ることである。微少な湾曲は、４分の１円筒体の全体の
構造を説明した後で説明する。
４分の１円筒体の特殊な例は第35a図に示す。図示の
通り、この部品は、上層124、支持層125、支柱層126お
よび基層127から構成される。好ましくは、上層124から
25層から成り、支柱層126は８層から成り、基層127は１
層から成り、支持層125は１層から成る。しかし、他の
例も可能であり、この例は例示する目的でのみ示された
ものであって、いかなる限定を付与するものではない。
４分の１円筒体の平面図である。第35b図に示す通
り、各層は、好ましくは、それぞれ128および129で示
す、同心円の内側および外側の曲線軌条で構成されてお
り、内側の軌状129の半径は27mmで、外側の軌条128の半
径は30mmである。第35c図に示す通り、曲線軌条128,129
はわずかに90゜より小さい５π/12の角度である。
第35a図に関して、支柱層126は支柱の組126a,126b,12
6cおよび126dから成り、第35c図に図示する通り、各支
柱の組は好ましくは２つの支柱から成る。例えば、支柱
の組126aは、それぞれ、支柱126a（１）および126a
（２）から成る。また、第35c図に示す通り、同心円の
孤の、半分よりやや大きい、π/4ラジアンが、支柱によ
って支持されており、各支柱の組は好ましくは円弧の支
持部分に沿ってπ/12ラジアンずつ一定に間隔を置かれ
ている。
第35d図に関して、層の内側および外側の軌条129,128
は、好ましくは、21の一定に間隔を置かれた低露光の支
持線（米国特許出願番号第182,830号、その一部継続米
国特許出願番号第269,801号およびヨーロッパ特許EP−
Ａ−0354637号（同時継続出願Lyon ＆ Lyon事件番号第1
86/195号）に説明されたクロスハッチ・ベクトルに類似
しており、従って、ここでは単にクロスハッチとして知
られる）によって接続されており、この場合、各線は好
ましくはπ/48ラジアンずつ一定に間隔を置かれてい
る。好ましくは、クロスハッチは、所与の層のクロスハ
ッチが隣接する層のクロスハッチに当初は付着しないよ
うに、低露光で露光される。最後に、第35e図に図示の
通り、第１のクロスハッチ線に始まり、所与の層の１つ
おきのクロスハッチの中心は余分な露光を受け、すなわ
ちリベット締めされ、その位置の下位のクロスハッチに
付着される。第35e図では、特定の層の連続するリベッ
トは、それぞれ、参照番号130a,130bおよび130cで指示
される。前述の通り、リベットの使用は、上方カールを
低減する技術である。
部品は、好ましくは、0.25ミリ（10ミル）の厚さの層
で作成されるが、露光は異なる硬化深さを付与するため
に層において変えられる。このことは、異なる硬化深さ
でカールの測定を可能にする。基層127は、好ましく
は、昇降台（図示せず）に良好な付着を確保するのに十
分な露光を与えられ、これは0.76ミリ（30ミル）の硬化
深さに相当する。支柱126は、好ましくは、同じく30ミ
ルの硬化深さに相当する、以前の層への良好な付着を確
保するのに十分な露光を与える。支持層125は、好まし
くは浸漬中に樹脂の流れに耐えるために十分な強さを保
証するために0.76ミリ（30ミル）の硬化を行う。リベッ
ト130は、好ましくは、上層124の線の層間の付着を保証
するための硬化深さで露光される。内側および外側両方
の上層124の線ならびに支持クロスハッチ線は、好まし
くは、異なる硬化深さで露光され、そのパラメータは、
４分の１円筒体を作るために使用される特定のカール低
減技術について作成された硬化深さ対カール曲線によっ
て異なる。４分の１円筒体の全体の見取図は第35f図に
示す。
個々のカール低減技術についてのカールを測定するた
めに、上層の線の硬化深さは、0.025〜0.05ミリ（１〜
２ミル）から最大1.01ミリ（40ミル）までの間で変えら
れる。第35g図に図示するように、各硬化深さで、４分
の１円筒体の厚さは２カ所で測定される。１）上層の無
支持端から最初のリベットにおいて、第35g図ではその
位置は参照番号131で指示され、その位置の厚さはｓで
示されている。２）上層の支持端から最初のリベットに
おいて、第35g図ではその位置は参照番号132で指示さ
れ、その位置の厚さはｆで示される。所与の硬化深さに
ついてのカール係数CFは比f/sとして定義される。ある
範囲の硬化深さのカール係数CFを計算した後、硬化深さ
に対してプロットする。個々の曲線がプロットされた
後、異なるカール低減技術について上記を繰り返して、
個々の適用について最善のカール低減技術を見つける。
上記は、カールを低減するためにリベットと組み合わせ
た二次構造の使用について述べたものであるが、破線、
折れ線、マルチパスといった前述の他の技術も、この技
術によって評価することができる。
次に、微少な湾曲として既知のカールについて説明す
る。直線の片持ちばりのバーがカールを測定するために
使用された場合、微少な湾曲の影響は生じないか測定で
きないことに注意しなければならない。微少な湾曲が生
じるのは、４分の１円筒体を形成するための片持ちばり
部分の層を曲げた場合だけである。
第35d図に関して、それぞれ129、128の内側および外
側の線がカールする場合、これらはほぼ同じ率で収縮す
る。収縮の率がほぼ同じなので、外側の線128の半径が
収縮する程度は、半径が大きい場合同じ率の変化を得る
にはより大きな増分変化が必要なので、内側の線129が
収縮する程度よりも大きい。その結果、外側の線は、よ
り大きな応力を周囲の構造に伝える。クロスハッチの存
在は、内側の線に向かう外側の線128の動きによって、
応力の除去を妨げる。従って、応力を除去するには、通
常、外側の線は上方に動き、微少な湾曲として既知の影
響を生じる。微少な湾曲の影響は、検討している部品の
断面の半径が大きくなるにつれて、生じやすくなること
に注意しなければならない。
微少な湾曲は、溝付断面131a,131bおよび131cを持つ
個々の部品の側面図、正面図および平面図をそれぞれ示
す、第36a図から第36c図によって図示される。微少な湾
曲の影響は、第36d図に示されており、部品の領域が図
中の溝131cの部分で、より大きく変形し、部品の固体部
分を分割させるほど大きいものであることを示してい
る。これは図中参照番号131dで示されている。
従って、４分の１円筒体は、上記の各種技術の微少な
湾曲に対する影響を評価するためにも使用できる。
本発明の個々の形態を図示し説明したが、様々な修正
が本発明の精神および範囲を逸脱することなく可能であ
ることは、前述より明らかである。従って、本発明は、
付随する特許請求の範囲によるところ以外、何ら限定を
受けるものではない。
以下、本発明のよりよき理解のための補足説明を付記
A,Bに示す。
付記Ａ （3Dシステムズ社SLA−１ベータサイト立体造形装置説
明書抜粋） 第１節 説明および一般知識 1.1 目的 SLA−１立体造形装置は、CADシステムから直接、三次
元の部品を作成する。長さ、幅、高さがそれぞれ９イン
チまでの作成された物体は、光硬化性プラスチックで作
成されている。それらは、種々の用途に広く利用するこ
とができ、例えば、次のような分野で使用されている。
・ 工業でのエジニアリグ ・ 設計エンジニアリング ・ 建築設計 ・ 医学 ・ 科学 1.2 説明 1.2.1 立体造形プロセス 立体造形は、レーザー・ビームを動かして、液状プラ
スチックの連続層を固化することによって部品を作成す
る三次元作画プロセスである。本方法によれば、設計者
は、CADシステムでの設計ができ、精確なプラスチック
・モデルを２、３時間で作成することができる。立体造
形プロセスは、第37図に示すように、次の８段階から構
成されている。
・ 固体モデル設計 ・ 立体造形用モデルの準備 ・ モデルの三角形への分割と転送用にデータの変形 ・ データ・ファイルのSLA−１スライス・コンピュー
タへの転送 ・ 三角形ファイルの水平スライス ・ ベクトルの計算、ハッチングおよびぬりつぶし ・ 物体の作成 ・ 後処理 1. 固体モデルは、立体造形プロセスとは特に関係な
く、CADシステムで、通常の方法で設計される。モデル
のコピーが、立体造形処理用に作成される。
2. 立体造形のモデル準備には、最適方向の選択、サポ
ートの追加、SLA−１操作パラメータの選択がある。最
適の方法をとることによって、（１）物体の液排水を可
能にし、（２）支持のない表面の数が最少になり、
（３）重要な表面を最適状態にし、（４）物体を樹脂容
器に適合させることができる。支持は、離れた断面を固
定するためとその他の目的のために追加しなければなら
ない。支持のCADライブラリを本目的のため準備するこ
とができる。SLA−１操作パラメータには、モデル寸法
と層厚さ（スライス）の選択が含まれている。
3. 固体モデルの表面は、次いで三角形に分割される。
三角形は、ベクトル計算には、複雑さの最も少ない多角
形である。BetaSLA−１の能力は、200,000個の三角形に
近付いており、SLA−１の生産に関して計画されたさら
に改良された点がある。三角形の数が多い程、表面の分
解はより十分になり、したがって、CAD設計で形成され
る物体はより正確になる。
4. 三角形の座標を表わすデータ点は、イーサネット通
信でSLA−１に伝達される、SLA−１のソフトウエアは、
選択した層の厚さで、三角形断面を水平に（Ｘ−Ｙ面）
スライスする。
5. SLA−１は次に、断面の境界、ハッチング、および
水平面（表面）ベクトルを計算する。ハッチベクトル
は、境界ベクトルの間の、クロスハッチングならなる。
数種のタイプがある。高速で画かれ、大きな重なりのあ
る表面ベクトルは、物体の水平表面の外側を形成する。
上下の表面内の内部水平部分は、クロスハッチ・ベクト
ルいよる以外はぬりつぶされない。
6. SLA−１は、光硬化性樹脂の表面を、ヘリウム、カ
ドミウル・レーザーの紫外線を動かし、それがあたった
部分の液を固化させることによって一度に１つの水平層
の物体を形成する。樹脂に吸収されるので、レーザー光
線は深く浸透せず、薄い層をつくることができる。各層
は境界線、ハッチ、表面の順に画かれたベクトルから成
る。
7. 最初に画かれた層は、液面のすぐ下にある水平な台
に付着する。この台はコンピュータ制御で台を降ろす昇
降台に取り付けられている。１つの層を画いてから、台
は数ミリメータ液の中に浸って、先に硬化した層を新し
い液で覆う。ついで、薄い液の層をのこして少しだけ上
昇しこの薄い液の層から第２の層がつくられる。液面が
平らになるように、しばらく休止した後、次の層が画か
れる。樹脂は付着性をもっているので、第２の層は、第
１の層へしっかりくっつく。このプロセスが、すべての
層が画かれ、三次元物体の全体が形成されるまで繰り返
される。通常、物体の下部の0.25インチ程度は、望みの
部品がその上につくられる支持構造である。光にあたら
なかった樹脂は、容器の中に残って次の部品用に使用さ
れる。材料の浪費は非常に少い。
8. 後処理では、余分の樹脂を除くために、作成された
物体を熱し、紫外線または加熱硬化をして重合を完全に
し、支持を取り除く。さらにやすりでみがき、実用モデ
ルに組立てるなどの処理も追加して行われる。
1.2.2 立体造形装置 SLA−１はユーザーのCADシステムと直接接合する完備
した装置である。SLA−１は、第38a図〜第38c図に示す
ように、スライス・コンピュータ端末装置、電子キャビ
ネット組立品、光学系組立品、およびチャンバ組立品の
４主要要素グループから構成されている。SLA−１のブ
ロック図を第39図に示す。
1.2.2.1 電子キャビネット組立図 電子キャビネットは、プロセス・コンピュータ（ディ
スク駆動）、キーボード、モニター、電源、AC電力配電
盤、および制御盤がある。コンピュータ組立品には、端
末装置の制御用プラグイン回路盤、高速走査鏡および垂
直（Ｚ形の台）昇降機がある。レーザー用電源、ダイナ
ミックミラー、昇降機モータは、キャビネットの下部に
取り付けられている。
制御盤には、電源投入スイッチ／表示器、チャンバー
灯スイッチ／表示器、レーザー投入表示器およびシャッ
ター開表示器がある。故障診断およびレーザー性能情報
を含む操作と保守パラメータはモニターに表示される。
操作はキーボード、エントリで制御される。キーボード
およびディスク・ドライブのまわりの作業面は、掃除し
やすく、且つ長期使用に耐えるようフォーマイカでおお
ってある。
1.2.2.2 光学系組立品 ヘリウム、カドミウム（HeCd）レーザーと光学系構成
要素は、電子キャビネットとチャンバー組立品の上に取
り付けられている。レーザーと光学系板は、それぞれの
カバーをはずせば使いやすいようになっている。安全の
ために、カバーとめ具をはずすのに専用工具が必要で、
カバーがはずされている時は、インターロック・スイッ
チが生きている。インターロックは、どちらかのカバー
がはずれている時、レーザー光線を遮るためにソレノイ
ド制御のシャッターを作動させる。
光学系組立品の洗浄用具一式とインターロック短絡用
具が光学系カバーの下にある。洗浄用具は綿棒、専用の
洗浄ガーゼ、光線回転鏡と光線拡大レンズ洗浄用材料で
ある。インターロック・短絡用具は、使用中にインター
ロックをころすために使用される。これは、光学系およ
びレーザーのカバーがはずれた状態で、レーザーの照射
を必要とする、光学系の配列調整および実施操作を可能
にする。
シャッター組立品、２個の90゜の光線回転鏡、光線拡
大器、走査鏡組立品および光学窓は光学板の上に取り付
けられている。回転ソレノイド作動シャッターはレーザ
ーの出口に取り付けられ、安全インターロックが開いて
いる時、光線を遮るために回転する。90゜光線回転鏡は
レーザー光線を次の光学系構成要素へ反射する。光線拡
大器はレーザー光線を拡大して液面に集中する。高速走
査鏡はレーザー光線が樹脂表面にベクトルを画くように
する。光学系の封入されたものと反応室の間の水晶窓
は、レーザー光線を反応室へ通すが、それ以外は、２つ
の部分は隔離されている。
1.2.2.3 チャンバー組立品 チャンバー組立品には、環境制御されたチャンバーが
あり、台、反応容器、昇降機および光線プロファイラを
収納している。
物体がつくられた室は、操作者の安全を考え、一様な
操作条件を確保するように設計されている。室は約45℃
（140゜F）に熱してもよい。そして空気は循環させ、ろ
過される。上からのランプが反応容器と作業面を照ら
す。ガラスのアクセスドア上のインターロックは開して
いるときにレーザー光線を遮るようにシャッターを作動
させる。
反応容器はチャンバーの中、昇降機および台が配列さ
れている誘導装置上に設置されている。
部品は垂直軸昇降機あるいはｚ形の台に取り付けられ
た台の上に形成される。台は樹脂容器の中に浸され、物
体が形成されていく間に、下の方へ調節して動かされ
る。形成された部品を取り外すために、台は容器の上の
位置まで上げられる。ついで、台は昇降機から取りはず
され、後処理のためにチャンバーから取り外される。し
たたり落ちる樹脂を受けるために受け皿が準備されてい
る。
光線プロファイラは、反応容器の一方の側でレーザー
の焦点距離のところに取り付けられている。走査鏡は、
周期的に光線プロファイラ上へのレーザー光線に向くよ
うに指令され、プロファイラは光線の強度プロファイル
を測定する。そのデータは、強度の輪郭線のあるプロフ
ァイルまたは全体的な（積分された）光線強度を表わす
簡単な数として端末に表示される。この情報は、鏡を洗
浄および心合わせすべきか、レーザーを使用すべきか、
望みの厚さと幅のベクトルを出すパラメータ値などを決
定するのに使用される。
1.2.3 ソフトウエア SLA−１のソフトウエア図を第40図に示す。立体造形
装置を制御するのに必要なコンピュータは３つあり、そ
れはCADシステム、スライスコンピュータおよびプロセ
スコンピュータである。どのCADシステムも三次元空間
の部品を設計するのに使用することができる。これは対
象物のファイルと認められる。部品をつくるためには、
ゆがみを防ぐために支持を設けなければならない。これ
は、CAD部品設計に必要な支持を加え、CAD支持ファイル
をつくることによって実行される。結果としてCADでつ
くられた２個以上のファイルは、イーサネットを通して
スライスコンピュータに物理的に挿入される。
立体造形装置は、一番下の層から始めて一度に１層の
部品をつくる。スライスコンピュータは、CAD部品を個
々の水平なスライスに分割する。スライスコンピュータ
は、また、どこにハッチベクトルができるかを計算す
る。これは各層がつくられるとき最大強度になるように
行われる。Beta Sitesのスライスコンピュータは、それ
自身のキーボードとモニターをもった別個のコンピュー
タである。生産モデルでは、スライスコンピュータは、
SLA−１の電子キャビネットの中にあり、プロセスコン
ピュータとキーボードとモニターを共有することが予想
される。操作者は各スライスの厚さを変更することがで
き、ユーザー・インターフェイス・プログラムと各スラ
イスの他のパラメータを変えることができる。スライス
コンピュータは、ゼニックス機械語を使用しており、イ
ーサネット・データ・バスによってSLA−１プロセス・
コンピュータに接続されている。
スライスされたファイルは、ついで、イーサネットを
通してプロセス・コンピュータに転送される。各プロセ
ス・コンピュータは、スライスされた物体と支持ファイ
ルを層制御ファイルとベクトル・ファイルに併合する。
操作者は、次に、層およびパラメータ・ファイルにおい
て立体造形装置を運転するのに必要な制御を挿入する
（ベクトル・ファイルは、いつもは編集されていな
い）。操作者は、リベットを挿入することによって、部
品の特定の容積を強くすることができる。このことは、
スライスされたファイルを組合せる前に、必要なパラメ
ータをクリティカル・ボリューム・ファイルに挿入する
ことによって行われる。併合プログラムは、物体、支
持、クリティカル・ボリューム・ファイルを総合して、
その結果のデータを層制御ファイルに挿入する。操作者
は、層制御ファイルを編集することができ、省略パラメ
ータ・ファイルを変更することができる。省略パラメー
タ・ファイルは、部品を作る立体造形装置を操作するの
に必要な制御を含んでいる。プロセス・コンピュータ
は、MSDOS機械語を使用しており、立体造形装置に直接
接続されている。
1.3 性能仕様 ベータSLA−１の性能仕様を、すばやく参照できるよ
うに、表１−１に示した。
第２節 操作説明 2.1 序 本節には、モデル部品の設計と製作の全ての操作説明
が含まれている。CADシステムによる部品の支持の設
計、スライスコンピュータによる部品のスライス、部品
を作るためのSLA−１装置の操作と制御の説明が含まれ
ている。また、ファイル転送、クリティカル・ボリュー
ムの挿入、スライスされたファイルの組合せ、部品制御
ファイルの編集、省略パラメータ・ファイルの準備、部
品作成のスーパバイザの実行、部品の後処理および作業
曲線の使用についての説明も含まれている。
2.2 SLA−１部品用CAD設計 2.2.1 SLA−１用のCAD部品設計法 SLA−１装置で部品を作成する前にCADシステムでまず
設計しなければならない。このマニュアルでは、操作者
がCADシステムを使用して部品を設計する方法を知って
いるものとする。CAD設計をSLA−１装置に適合するよう
にするには、操作者は、物体ファイルと支援ファイルな
どの２つ以上のファイルをCADシステムに準備するのが
普通である。物体ファイルは、単にCAD部品である。支
援ファイルは、SLA−１装置で部品を作っている間、そ
の形を保つことができるように支持構造を加えるのに必
要である。
2.2.2 部品設計のルール SLA−１装置用CAD設計を準備するには、操作者は、次
のようにCAD物体ファイルを変更しなければならない。
a. 壁厚さは、0.020〜0.150inchとするのが理想的であ
る。
b. CAD部品を下記の条件になるような方向に回転す
る。
1. 部品ができる時の気泡部分を最小にする。
2. 上向きのよい表面を利用する。
3. 下向きの表面をできるだけ見えないようにする。
4. 支持の設計を容易にし、最適とする。
5. 部品が作られるとき安定および強くする。
c. 水平ギャップと穴がレーザの走査線の幅により望ま
れるより大きくなるように部品を設計する。
d. すべての固体部品は完全に一つの容積を構成しなけ
ればならない。単一平面ではクロスハッチのアルゴリズ
ムを混乱させる。
2.2.3 SLA−１用支援ファイル設計法 支持構造は、土台と柱とウェブで構成され、それらは
部品を適切に支持し、部品がSLA−１装置で作られてい
る間に曲がるのを防ぐ。支持は別の支援ファイルにおい
てCADシステムで設計されなければならない。
2.2.4 支持設計のルール 操作者は次のようにCAD支援ファイルを作らなければ
ならない。
a. 昇降機パネルにのるCAD部品の底部に構造を設計す
る。この台には、少くとも0.65inchの長さ（台の1/4inc
h穴の直径の２倍以上）数本の水平な脚がなければなら
ない。
b. 部品の外側に各角と交差するように支持を設計す
る。そこは大きな応力が生ずる場所であるからである。
c. 支持されていない下向きの境界が、先に作られた支
持の上になるように支持を配列する。
d. 最良の応力抵抗のため、最小距離を隔てて支持を配
置する。
e. 強力な結合のため、少くとも二つの垂直な二層が部
品の中に重なりをもつよう設計する。
2.3 スライス操作 2.3.1 ファイルのスライスの方法 スライスコンピュータ（Wyse PC 386）は、ユーザー
の制御の下で、物体と支援ファイルを個々のスライス
に、自動的に分割する。ユーザーは各スライスの厚さを
選択し、クロスハッチングの形と方法を決定しなければ
ならない。
2.3.2 スライスのルール 操作者は、CAD物体と支援ファイルを次のようにスラ
イスしなければならない。
a. 上向きの表面は１次元（ＸまたはＹ）だけのもの
で、0.002incnのオフセットでなければならない。露出
面は低くなければならない。
b. クロスハッチは通常、部品の端にできるだけ垂直に
近い状態でなければならない。部品の端に平行なクロス
ハッチは生産時間を増加し応力を増加する。
c. 表面をつくらないで支援ファイルをスライスする。
2.3.3 ユーザー・インターフェースの動かし方 この手順はユーザー・インターフェース・プログラム
を使用してスライス・パラメータを挿入し、スライス・
プログラムを動かすためにスライス・コンピュータを操
作する方法を示す。この手順は、CADファイルがスライ
ス・コンピュータの中に設置されているものと仮定して
いる。ステップの前の星印（＊）は、これが、共通のキ
ーボードを使用してスライス・コンピュータとプロセス
・コンピュータとを操作している場合に行われるために
だけ必要な任意のステップであることを示している。
a. ENTERを押す。−MAIN MENUが表示される。
＊b. データ転送（スライス）を選択して、ENTERを押
す。−データ転送メニューが表示される。
＊c. TELNET、端末ユーティリティを選択し、ENTERを
押す。
d. S promptが表示されたら、UI（user interface）と
タイプして、ENTERを押す。−SLICE USER INTERFACE
メニューが表示される。
e. オプション１（DATABASEファイル名）を選択する。
f. Enter Data File Name;promptが表示されたら、デ
ータ・ファイル名、つづいて、Stl（例えば−test.st
l）をタイプして、ENTERを押す。
g. Type File Binary又はASCII（B,A）;Promptが表示
されたら、ｂ（binary）または（ASCII）を適用として
タイプし、ENTERを押す。
h. オプション２（scale）を選択する。
i. Enter Scale Value:prmptが表示された、scale val
ue per CAD dimension unit）をタイプしてENTERを押
す。（1000を選択した場合、1000.000が値の列に挿入さ
れる。これは１つのCAD dimension unitの1/1000であ
る。）（例えばインチで設計された部品のCADの場合
は、1000のScaleは各スライス、単位を1milとする） j. オプション３（Z spacing）を選択する。
k. Enter Fixed又はVarible spacing（F,VまたはＱ）V
alue:promptが表示されたら、Ｆ（fixed）をタイプし、
ENTERを押す。次にスライス・スケール単位（オプショ
ン２より）（例えば−20）で厚さをタイプし、ENTERを
押す。（可変の厚さを選択する場合は、ソフトウエア・
マニュアルを参照）。
l. オプション４（X hatch spacing）を選択する。
m. Enter Hatch Spacing（hx）value:promptが表示さ
れたら、スライス・スケール単位（例えば、200（５ハ
ッチ/inch））でX hatch spacingをタイプし、ENTERを
押す。
オプション６（60/120度hatch spacing）を使用する
場合、オプション５（Y hatch spacing）は使用しな
い。
n. オプション５（Y hatch spacing）を選択する。
o. Enter Hatch Spacing（hy）value:promptが表示さ
れたら、スライス・スケール単位（例えば、200）でY h
atch spacingをタイプし、ENTERを押す。
p. オプション６（60/120度hacth spacing）を選択す
る。
q. Enter Hatch Spacing（60/120）value;prmptが表示
されたら、スライス・スケール単位（例えば、20）で60
/120hatch spacingをタイプし、ENTERを押す。
r. オプション７（X skin fill for near flat surfac
e）を選択する。
s. Enter skin fill for near flat surface（hfx）Va
lue:promptが表示されたら、X skin fill offsetをスラ
イス・スケール単位（例えば、２）でタイプし、ENTER
を押す。
t. オプション８（Y skin fill for near flat surfac
e）を選択する。X skin fillが使用される時は、Ｙは使
用してはならない。逆もまた同じである。
u. Enter skin fill for near flat surface（hfy）Va
lue:promptが表示されたら、Y skin fillをmilでタイプ
し、ENTERを押す。
v. オプション９（minimum surface Angle for scanne
d facets）を選択する。
w. Enter a Minium Surface Angle promptが表示され
たら、垂直からの望みの角（例えば、60）を度でタイプ
し、ENTERを押す。
x. オプション10（Minium Hatch intersect Angle）を
選択する。
y. Enter a Minilm Intersect Angle Value:Promptが
表示されたら、Intersect Angleを度で（例えば、20）
タイプし、ENTERを押す。
z. オプション11（Segment Output file Name）を選択
する。
aa. Enter Segment File Name:promptが表示された
ら、望みのoutput file name、次いで、sli（slice）
（例えば、test.sli）をタイプし、ENTERを押す。
ab. すべてのスライス・パラメータが選択されてしま
ってから、Ｓ（Save）を選択し、ENTERを押す。（これ
はパラメータを将来の使用と参考のためにセーブする） ac. “Press（Enter）to Continue"promptが表示され
たら、ENTERを押す。次に、ｄ（DoSlice）を選択しENTE
Rを押す。
ad. Slice Version to use（Default XY）;promptが表
示されたら、ENTERを押す。（プログラムは挿入された
スライス・パラメータを使用して、ファイルをスライス
する。） ae. スライスが完了したら、DATA TRANSFER NEMUが表
示される。
af. Ｑ（Quit）とENTERを押す。（スライスされたファ
イルは、プロセス・コンピュータに転送される状態にな
っている。） 2.4 SLA−１の操作 2.4.1 始動手順 a. POWER ONスイッチをONにする。（上）POWER ON表示
灯の点灯を確認する。
b. OVEN LIGHTスイッチをONにする。（上）OVEN LIGHT
表示灯の点灯と反応室のオーバーヘッド灯の点灯を確認
する。
SHUTTER OPENおよびLASER ON表示灯は操作中点灯す
る。SHUTTER OPEN表示灯は、レーザーシャッターが開い
ている時、点灯し、LASER ON表示灯は、レーザーが作動
している時、点灯する。
c. プロセス・コンピュータが始動した時、MAIN MENU
がモニタに表示される。“Power on sequence"を選択
し、ENTERを押す。
d. POWER SEQUENCEメニューが表示される。続いて、レ
ーザー、鏡および昇降機駆動機の電力を上げるためとレ
ーザー・シャッター開けるために、ファンクション・キ
ー1,2および３を押す。
e. レーザーの出力が安定して部品を作り始めるまで少
なくとも15分は持つ。他の機能（ファイル準備、データ
転送など）はレーザーの起動中に行える。
2.4.2 スライス・コンピュータからプロセスコンピュ
ータへのファイルの移し方 この手順は、スライスされた物体および支持ファイル
を、SLA−１内でスライス・コンピュータからプロセス
コンピュータ（Wyse PC 286）へ移す方法を説明する。
a. ENTERを押す。MAIN MANUが表示される。
b. オプション１（Date Transfer）を選択する。
c. （data transfer）promptが表示されたら、２（FT
P）（file transfer program）をタイプし、ENTERを押
す。
d. （ftp）promptが表示されたら、OPENをタイプし、E
NTERを押す。
e. （to）promptが表示されたら、スライス・コンピュ
ータのアドレスをタイプし、ENTERを押す。
f. Remote user promptが表示されたら、貴方の登録簿
の名前をタイプして、ENTERを押す。
g. Password promptが表示されたらあなたのpassword
をタイプして、ENTERを押す。
h. （ftp）promptが表示されたら、GETをタイプし、EN
TERを押す。
i. （remote−file）promptが表示されたら、name of
disired fileと通常それに次いで、sli（例えば、test.
sli）をタイプして、ENTERを押す。
j. （local−fill test.sli in defanet）promptと表
示されたら、ENTERを押す。（名前を変えたいとするの
でなければ）、FTPルーチンがファイルをプロセス・コ
ンピュータに転送する。それは転送が完了する時にprom
ptする。
k. FTPから出るには、（ftp）promptが表示されたら、
BYEをタイプ、ENTERを押す。（スライスされたファイル
は、SLA−１プロセス・コンピュータに転送されてい
る。） 1. MAIN MENUは、転送が完了した後に表示される。
2.4.3 クリティカル・ボリュームの挿入法 この手順は、コルティカル・ボリュームのセットアッ
プの方法を示す。これらのクリティカル・ボリューム
は、強度を増加するための、クロスハッチベクトルの上
のレーザー光線の多重パスであるリベットを挿入するた
め、あるいは、他の特別な処理のために使用することが
できる。（この手順は、CAD部品にクリティカル・ボリ
ュームがない場合は省略することができる。） a. CADコンピュータ上で、部品のCAD表示を呼び出す。
b. 長方形の固体の４つの底の角について、CAD空間で
のＸ、Ｙ、Ｚ座標を確認する。（クリティカル・ボリュ
ーム） c. プロセス・コンピュータで、オプション５（編集装
置ファイル）を選択し、ENTERを押す。
d. 新しいファイルをつくるオプションを選択する。−
Turbo Basicが表示される。
e. 矢印キーを使用してWriteを選択し、ENTERを押す。
f. New Name promptが表示されたら、クリティカル・
ボリュームの名について.box（例えば、test.box）を入
力し、ENTERを押す。
g. 矢印キーを使用してEditを選択し、ENTERを押す。
h. C:Test Box enter:promptが表示されたら、下記を
挿入する。
＜type＞，＜base＞，＜height＞，＜x1＞，＜y1＞，＜
x2＞，＜y2＞，＜x3＞，＜y3＞，＜x4＞，＜y4＞（必ず
各項の間にコンマを入れること。適切な構文が重要であ
る。） ＜type＞は、囲まれた範囲内でのクロス・ハッチを固
定するための“XV"、またはクロス・ハッチを無視する
ための“XI"である。
＜base＞はスライス・スケールに相対するboxのbase
であり、＜height＞はboxの高さである。
＜x1,y1＞はboxの第１座標である。＜x2,y2＞は第２
座標、＜x3,y3＞は第３座標、＜x4,y4＞は第４座標であ
る。
i. ESC（escape）キーを押す。
j. 矢印キーを使用してFjleを選択し、ENTERを押す。
k. 矢印キーを使用してSareを選択し、ENTERを押す。
l. 矢印キーを使用してQuitを選択し、ENTERを押す。
（新しい＜part＞.boxファイルがクリティカル・ボリュ
ームを確認するためにつくられている。） 2.4.4 スライス・ファイルの組合せ方 この手順は、物体と支援のファイルをベクトルと層制
御ファイルに組合せる方法を示す。
a. ENTERを押す。−NAIN MENUが表示される。
b. オプション２（MERGE）を選択し、ENTERを押す。
c. Slice File Name promptが表示されたら、組合され
るファイルの名前（名前の部分として、SLIが含まれ
る）をタイプし、ENTERを押す。（適合するならば、必
ずクリティカル・ボリュームを含めること） d. Output File Name promptが表示されたら、出力フ
ァイルの望み名前をタイプして、ENTERを押す。（“xx
x"endingは不用である） e. ENTERを押し、プロセス・コンピュータがファイル
（一度に１スライス）を組合せるのを待つ。（プログラ
ムは、組合せが完了するとプロンプトする。） 2.4.5 部品を作るためのSLA−１の操作方法 これらの手順は、反応容器の中で実際に部品をつくる
ためのプロセス・コンピュータの使用方法を示す。反応
容器の準備、組合せベクトルおよび制御ファイルの変
更、省略パラメータの準備、部品製作（スーパバイザ）
プログラムの活用が含まれている。
2.4.5.1 SLA−１部品の組立ルール SLA−１を部品をつくるように準備するために、操作
者は操作者のチェックリストを実行し、層制御（.L）フ
ァイル（SUPER .PRM）を編集し、省略パラメータを準
備し、スーパバイザ・プログラムを次のように作動させ
なければならない。
a. 第１支持層の速度を通常の層を画く速度の３倍遅い
速度に設定する。このことは第１層を昇降機の台にしっ
かり付着させることができるように充分硬化する。
b. 進行中の部品は不必要な応力を与えないように浸す
速度を遅くする。
c. 次の場合は、さらに長く浸す。
1. こわれやすい層 2. 台に近い支持の最低の層 3. 大面積の層の後 4. 樹脂の大きな気泡部分のある範囲 5. 浅い浸漬深さの場合（薄い層厚さ） d. 単一パスを使用し、先に作られた層に0.006〜0.008
ich（0.15〜0.20mm）の過硬化を与える作業曲線からの
露出速度を選ぶ。
e. パートログ（第41c図の例）の中の重要なパラメー
タとコメントを記録する。（ユーザーは特別の要求に対
して、顧客のパート・ログをつくることをすすめる。）
プリンタがあれば、重要パラメータは永久記録用にプリ
ントする。
2.4.5.2 省略パラメータにファイルの準備方法 この手順は、部品作成アクセスを制御するための省略
パラメータ（.PRM）を準備する方法を示す。
a. ENTERを押す。−MAIN MENUが表示される。
b. オプション５（編集システムファイル）を選択し、
ENTERを押す。
c. Load File Name Promptが表示されたら、ファイル
名（SUPER.PRMのみ挿入）を入力し、ENTERを押す。
d. 矢印をEdit 1blockまで移動し、ENTERを押す。値を
省略パラメータ（SUPER.PRM）ファイルに挿入すること
ができる。（コードの定義は、ソフトウエア・マニュア
ルを参照） e. 編集ファイルをやめるには、 1. Escキーを押す。
2. 矢印キーを使用して、Fileを選択しENTERを押
す。
3. 矢印キーを使用してSaveを選択し、ENTERを押
す。
4. Ｑキーを押す。−MAIN MENUが表示される。
2.4.5.3 部品をつくるスーパバイザの動かし方 ここで準備作業は全部完了した。この手順は実際に部
品を作る方法を説明する。
a. プロセスコンピュータで、ENTERを押す。−MAIN M
ENUが表示される。
b. オプション４（スーパバイサ）を選択し、ENTERを
押す。
c. Part Prefix promptが表示されたら、部品ファイル
の名前をタイプして、ENTERを押す。これがレーザーに
第１層のトレースを開始させる。操作者用制御盤のSHUT
TER OPENおよびLASER ON表示灯が点灯するのを確認す
る。
d. 第１層の形を監視する。
1. 部品が昇降機の台の中心にあるか？ 2. 第１層が台に固着するか？ 3. そうでない場合は、運転を中止して、問題点を修
正する。
2.4.5.4 SLA−１部品の後処理 この手順は、容器から仕上った部品を取り出し、液を
きり、硬化および乾燥させて、支持を取り除く方法を示
す。
a. 容器から上げて予備的に液をきる。
1. プロセス・コンピュータで、ENTERを押す。−MAI
N MENUが表示される。
2. ユーティリティ・メニューを選択し、ENTERを押
す。
3. Ｚ−stage Moverを選択し、ENTERを押す。
4. 非常にゆっくりと、矢印キー↑を利用して昇降機
が反応容器の上端から51inchのところまで上昇させる。
部品を急激に上げてはならない。さもないと、ゆがみが
生じる可能性がある。
5. 余分の樹脂が部品からしたたり落ちるように約15
分待つ。
b. 部品と台の取りはずし 1. 吸収性の敷き物を専用の液ぬき皿に敷く。
2. 液ぬき皿を昇降機の台の下にすべり込ませ、容器
の一方の側の棚上に置く。
3. キーボードの矢印キー↓を入れたり切ったりし
て、昇降機の台を吸収性敷き物の上約1/4inchのところ
までおろす。
4. 昇降機軸のノブの１個を１回ひねる。これは昇降
機軸の内側のねじのついた棒を昇降機台の一方の側のね
じ穴からゆるめ、部分的に台をゆるめる。
5. ステップ（４）を反対側の昇降機軸のノブについ
ても行う。
6. ステップ（４）および（５）を交互に行って、台
が軸からはなれて、1inchの何分の１か落ちて吸収性敷
き物の上にのるようにする。
7. 必要ならば、キーボードの矢印キー↑で昇降機軸
を上昇させる。
8. 液ぬき皿、台および取り付けられている部品を容
器室から取り除く。できれば、硬化していない部品に横
応力を与えないように台は水平に保っておく。
c.オーブン液抜き 1. 昇降機の台と部品をオーブンの中に入れる。
2. 温度を80℃〜90℃に設定して、１時間待つ。
3. 上向きおよび下向きの表面に付着している余分の
液状樹脂を綿棒で注意してふき取る。
d. 後硬化 1. 昇降機の台と部品を紫外線投光オーブンに入れ
る。
2. 部品に紫外線を、乾燥し粘りがなくなるまであて
る。
3. 目の細い鋸を使用し、部品を台に取り付けている
底部の支持を鋸で切ることによって、部品を昇降機の台
からはずす。この手順の間、部品が応力や初期衝撃をう
けないように保護する。
4. 次に進む前に「鋸くず」や支持のかけらをすべて
掃除する。
5. 部品をさかさまにして、（またはこれができなけ
れば、部品を横にして）ステップ１および２を繰り返
す。
e. 台の交換 1. 部品をはずした後にまだ昇降機の台に付着してい
る乾燥した樹脂をかき落す。台のねじ穴に＃10−32のタ
ップでねじを切り必要があるかもしれない。
2. 空の台を液抜き皿にのせる。
3. 液抜き皿を棚上のSLA−１容器室に入れ、容器の
上にできるだけ中心におく。
4. キーボードの矢印キー↓を非常にゆっくりと入り
切りして昇降機軸をねじを切った棒が台に非常に接近す
るまで下げる。軸のねじを破壊するので、軸が台または
皿の方へ行かないようにする。
5. 皿と台を、台のねじ穴が、正確にねじ棒の下にな
るよう調節する。
6. キーボードの矢印キー↓をゆっくりと入り切りし
て、ねじ棒が静かにねじ穴に接触するようにする。
7. 昇降機軸のノブの１個を１回ねじる。これにより
昇降機軸内のねじ棒は回転し、盤のねじ穴とかみあう。
8. 反対側の昇降機軸のノブについても、ステップ７
を繰返す。
9. 台が液抜き皿からはなれ、昇降機軸の底にしっか
りと接触するまで、ステップ７と８を繰返す。
10. 盤を軸に固定するために、昇降機軸のノブを備
える。内部のねじ棒を折ってしまうので締め過ぎないこ
と。
11. キーボードの矢印キー↑を入り切りして昇降機
を上昇させる。
12. 液抜き皿を取り除く。
f. 支持の取りはずしと仕上げ 1. 横切りペンチで支持を注意しながら切りはなす。
2. 適当なやすりで荒い表面を注意しながら滑らかに
する。
3. 要求通りに表面を仕上げる。
2.4.5.5 停止手順 a. OVEN LIGHTスイッチをOFF（下）にする。OVEN LI
GHT表示灯が消灯するのを確認する。
b. POWER ONスイッチをOFF（下）にする。POWER ON
およびその他の表示灯が消灯するのを確認する。
2.4.5.6 作業曲線の作り方と使い方 液状プラスチックが固化されうる程度は、次の３要因
で決定される。すなわち、（１）使用される樹脂の種
類、（２）レーザーの出力、（３）レーザーの焦点整合
の程度。操作者は、作業曲線を作ることによって、これ
ら３要因の変化を相殺するようにレーザーの作画速度を
調節することができる。したがって、新しい樹脂材料を
使用する毎に新しい作業曲線を準備しなければならな
い。そうしないと、パートログに示されているようにレ
ーザー出力にかなりの損失を生ずる。作業曲線は、ステ
ップの時間（レーザー作画速度）や省略パラメータと層
制御ファイルの中のステップの大きさを変更するのに使
用される。
a. キーボードの矢印キー↓を入り切りして、昇降機の
台を樹脂面の1inch下まで下降させる。作業曲線を作る
のに使用されるバンジョー・パートは樹脂表面に自由に
浮んで準備される。
b. プロセス・コンピュータで、ENTERを押す。−MAIN
MENUが表示される。
c. ユーティリティー・メニューを選択して、ENTERを
押す。
d. Banjoを選択し、ENTERを押す。メニューにしたがっ
て使用される最大ステップ時間（SP）を入力する。SLA
−１はbanjoを容器中に準備する。
e. banjo部品が完成した後、乾燥し硬化させる。（3.
5.5.6項） f. 顕微鏡を使用して各ストリングの水平幅を測定す
る。
g. banjo部品を横に切って顕微鏡を使用して各ストリ
ングの厚さ（深さ）を測定する。
h. 作業曲線上に（第42図の例）選ばれたステップ時間
（例えば、40,80,160,320および640）で高さと幅をプロ
ットする。最低のステップ時間は最も薄いbanjo string
をつくり、最高のステップ時間は厚しbanjo stringをつ
くる。
i. 他のbanjoは、作業曲線の範囲を拡げるために、異
なったステップ時間でつくることができる。
j. 両方の作業曲線を形成するために５個以上の点を結
ぶ。
k. 作業曲線は、各スライスに対して、ステップ時間と
ステップの大きさを選択するのに使用することができ
る。
l. 選択してステップ時間とステップの大きさを省略パ
ラメータ・ファイルに挿入する。（2.4.5.2項） 以下に、立体造形プロセスで使用されているの意味を
列挙して説明する。
・60/120アングル・ハッチ 標準のＸおよびＹハッチングを補足するクロスハッチ
型の１種。
・バンジョ（banjo） 部品の作成と測定の時、作業曲線用にライン高さおよ
びライン幅のデータを与える部品。
・BASES（支持） 実際の部品が作成されている時に、台上に形成される
物体を支持するCADによってできた構造。（Websを参
照） ・ビーム・プロファイル レーザー光線エネルギの空間的分布 ・輪郭ベクトル 部品のスライスされた層の輪郭となる壁を定義するベ
クトルのブロック。
・CAD Computer aided desing.コンピュータ援用設計 ・DENTERING 自動的に部品を空間の中心に位置させるスライス・ル
ーチン。これは、ただ１つのスライス・ファイルで部品
が定義される場合にだけ行われる。ソフトウエア ・マニュアル参照。
・CLIFF BASICプログラムで主に使用されるソフトウエア・プ
ログラム。データをSTEREOに転送することによりDOSシ
ェルからの直接の指令を使用して鏡を動かすのにも使用
できる。
・クリティカル・エリア 組合せの前にテキスト・ファイル中で定義された座標
をもつ部品内のエリア。このエリアはリベッティングな
どの特別の属性をもつことができる。ソフトウエア・マ
ニュアル参照。
・クロスハッチ 壁に対する構造的完全さを与える一般的内部ベクトル
・タイプ。使用されるパターンはスライスの間に決めら
れる。ソフトウエア・マニュアル参照。
・CURL 部品の不正確の原因になる部品作成中に時々遭遇する
影響。
・浸漬加速 昇降機の浸漬速度を決める部品作成変数。必要であれ
ば層毎に変更することができる。
・浸漬遅延 浸漬ルーチンの開始と次の層計算（およびレーザーの
動き）の間の遅延を決める部品作成変数。層毎に変更す
ることができる。
・浸漬深さ 浸漬中に昇降機が下方に移動する距離を決める部品作
成変数。
・浸漬速度 昇降機の最大速度を決める部品作成変数。
・作画速度 レーザーの作画速度は、スーパバイザの変数ステップ
時間とステップの大きさによって決められる。これは、
レーザーの厚さ、樹脂の種類、レーザーの出力によって
変化する。使用される作画速度は、作業曲線の使用によ
ってきまるのが典型的である。
・動的鏡（回転鏡） 検流計ベクトル走査鏡で、SLA−１のソフトウエアで
制御されている。レーザー光線の動きはこれらの鏡の回
転によってきまる。
・昇降機 垂直に動く装置で、昇降機の台や部品がこれに取り付
けられる。
・イーサネット ファイル転送ソフトウエア・システム。大容量ファイ
ルの移動を容易にする。
・フットプリント（足跡） 昇降機の台に直接付着している支持の底部。
・素地部品（グリーン部品） 最終的に後硬化されていないレーザー硬化部品。
・ハッチ・スペース スライス中に決まるクロスハッチングの間隔 ・HaCd ヘリウム・カドミウム・レーザー ・Ｌファイル（層ファイル） merge generated制御ファイルで、すべての層毎のベ
クトル・ブロック識別情報を含んでいる。個々の層パラ
メータはＬファイルの中で変更できる。
・LASER レーザー制御装置のソフトウエア。液状の光重合体を
重合させるのに必要な光エネルギを与える装置でもあ
る。
・層厚さ layer to layerの浸漬距離（前回の層上の樹脂層の厚
さに相当）。部品全体に対して１つの値であるか、また
は部品を通して何回も変更される。（可変の層厚さ参
照） ・平坦化 樹脂が浸漬によって分布された後、平坦な表面に落ち
つく時間と温度によって決まるプロセス。平坦化する時
間は、浸漬遅延変数によって決まる。
・ライン高さ レーザーで硬化したプラスチック・ラインの垂直厚
さ。作画速度とレーザー出力／焦点距離によって変化す
る。
・ライン幅 レーザーで硬化したプラスチック・ラインの幅。作画
速度とレーザー出力／焦点距離によって変化する。
・組合せ 部品用の個々のスライスされたファイルをとり、それ
らを組合せるソフトウエア・プログラム。スーパバイザ
が部品を作るのに使用するＬおよびＶファイルをつく
る。
・MIA 最小交差角で、スライス中に層の境界に平行なハッチ
・ベクトルを削除するのに使用される。ソフトウエア・
マニュアル参照。
・モジュラス 全体のじん性を決める、材料の物理的特性。
・モノマー 化学上の種類で、一般に小さい分子量をもい、重合体
をつくるための成形ブロックとして使用される。
・MSA 最小表面角でスライス中に使用される。ソフトウエア
・マニュアル参照。
・MSHA 鉱山安全および健康局 ・NIOSH 国家職業安全および健康協会 ・PHIGSフォーマット 三角形を使ってCAD表面を定義するソフトウエア・プ
ログラム。
・光重合開始剤 レーザー・エネルギを化学エネルギに変換して、重合
プロセスを開始させる薬剤。
・光重合体 エネルギ源として光を使って作られる重合体。
・後硬化 素地部品を硬化するのに使用されるプロセス。後硬化
は、紫外線または熱によって行うことができる。
・ポット寿命 １ポットの化学薬品の予想有効寿命で、薬品の安全性
その他の要因によって決まる。
・１次基 レーザー光線が重合開始剤に吸収された時に形成され
る初期の基の種類。１次基が重合プロセスを開始させ
る。
・ラジアル・クロスハッチ クロスハッチの特殊なタイプで、一般に最上の全体強
度と支持を与える。（クロスハッチ参照） ・ラジオメーター レーザー出力の測定をする装置 ・樹脂 液状光重合体 ・RIVET 部品作成プロセスであって、ひずみに関係したエラー
が起こりがちな重要な場所に使用することができる。
・目盛係数 XY空間を大きくしたり、小さくしたりするのに使用で
きるスーパバイザの変数。垂直方向の寸法には影響しな
い。
・敏感性 ある個人が一定の薬品に繰返し皮膚を接触させると生
ずるアレルギー反応。
・皮膜（表皮）（外皮ベクトル） 部品の水平（平坦）または水平（平坦）に近い部分の
コーティング。
・SLA Stereolithography Apparatus（立体造形装置９ ・スライス（SLICE） CADで設計した三次元の部品を、一連の二次元の層
（薄片slices）に変換するソフトウエア。
・SMELLEY CAD設計された応力除去（緩和）された構造。
・ステップ時間 レーザー作画速度を決めるのに役立つスーパバイザの
変数。ステップ時間を増加すれば、速度は雄くなる。
（プラスチック・ラインの高さと幅が大きくなる。） ・ステレオ（STEREO） レーザー制御装置ソフトウエアのメモリ常駐部分。
・STLファイル（STL FILE） スライス用入力として使用されるPHIGSフォーマットC
ADファイル。
・スーパバイザ（SUPERVISOR） 部品作成中に鏡を動かしたり、Ｚ−ステージを上下に
動かしたりするための変数やデータの経過を管理するソ
フトウエア。
・引張強さ 材料を引き伸ばすのに必要なエネルギを規定する材料
の特性 ・TRAPPED VOLUME（気泡部分） 浸漬中に樹脂が流れ落ちない部品の部分。
・ユーザー・インターフェース スライス・プログラムを制御し、実行するのに使用さ
れるメニュー・駆動ソフトウエア。
・Ｖファイル すべての層毎にベクトル情報を含んでいるmerge gene
reted file.ソフトウエア・マニュアル参照。
・可変層厚さ 強さまたは精度を改善するために、異なった浸漬深さ
や層厚さを使うことを可能にするプロセス・トゥール
（手段）。スライス内で制御される。
・ウエブ CAD設計者によって設計された一種の支持構造で、必
要に応じて強度を増したり、支持を追加したりすること
ができる。
・作業曲線 バンジョートップで与えられたライン高さおよびライ
ン幅のデータを線状に画いたもの。レーザー出力ととも
に、作画速度情報を得るのに使用される。
付記Ｂ （SLA−１ソフトウエア・マニュアル抜粋） 1.1システムの概要 ここで“システム”とは、立体造形ソフトウエアシス
テムを意味します。それは一つの体系となっています。
２つのオペレーティングシステム（MS−DOSおよびXENI
X）と、それぞれが立体造形プロセスのいずれかの局面
にとって重要な10以上のプログラムを含んでいます。最
後に、９レベルのソフトウエアがあるとみなしていま
す。各レベルは、独自のタスクを引き受けているブラッ
クボックス打と考えられます。
1.2主な部品製作構成要素 スライスコンピュータ 80386ベースのスライスコンピュータは、多数のユー
ザが同時にサインオンし、CADファイルを転送し、スラ
イシングを行うことができる、フルボア・マルチタスキ
ングOSであるXENIXを含んでいます。このコンピュータ
では、いくつかのシステム管理プログラムおよび立体造
形ソフトウエアを使用します。
スライスコンピュータは、スライスプログラム（SLIC
E）およびユーザインタフェースプログラム（UI）を含
んでいます。SLICEは、三次元データベースを受け取
り、それを部品製作用に適した二次元データベースに変
換するプログラムです。SLICEは、プログラムの動作方
法がUNIX思想に従っているので、SLICEに対する便利な
メニュー方式のフロントエンドであるUIが開発されまし
た。
UIは、SLICEに知らせて。UIを介してSLICEに実行させ
たいパラメータを入力するために使用します。一般に、
何らのディスクまたはシステムの保守を行う必要がない
限り、サインオフするまでUIを出る必要はありません。
スライスコンピュータ レベル７ 三次元ファイルをスライスコンピュータに転
送 レベル６ 三次元部品を二次元層にスライス −UI ユーザインタフェースプログラム −SLICE 部品スライシングプログラム プロセスコンピュータ プロセスコンピュータには多数のプログラムがありま
す。DOSから各プログラムを呼び出す方法を説明する代
わりに、それに代わって使用できるメニュープログラム
を開発しました。このメニュープログラムは、主な部品
製作プログラム、ユーティリティプログラムのそれぞれ
に導き、いくつかのディスク管理機能を提供します。
SLA装置のオペレータは、スライスコンピュータを接
続し、次に製作したい部品の二次元データベースを引き
出します。これは、イーサネットソフトウエアプログラ
ムであるTELETおよびFTPによって実行されます。TELNET
は、スライスコンピュータにサインインし、ユーザイン
タフェースプログラムを実行できるように、一時的にプ
ロセスコンピュータをコンピュータ端末にします。その
後、FTPを使用して二次元データベースファイル（以
下、これをスライスドファイルと呼びます）をプロセス
コンピュータに転送することができます。
１つのスライスドファイルがプロセスコンピュータに
入ると、部品のベースを含むファイルなどの他のスライ
スドファイルと結合される必要がある場合もあります。
パーザであるPARSEがこのジョブを行い、これはまた、
部品製作プロセスを微調整するために編集することがで
きる特殊な層制御ファイルを作成します。
パーザの実行後、部品製作に責任を持つ唯一のプログ
ラムである、スーパバイザ、SUPERに進みます。スーパ
バイザは、レーザビームおよびＺステージエレベータの
動き、各層についてのディピングおよびポージングを制
御します。
実際上、スーパバイザのショブは、いくつかのより高
度なメモリ常駐ソフトウエアにレーザ移動情報を“詰め
ていく”ことです。スーパバイザは、当社が作成した、
ドローの特殊方法などのSLAの特殊事項や、レーザビー
ムに樹脂タンクの表面に線状に作図させる幾何学的補正
を理解している、特殊な立体造形デバイスドライバであ
るSTEREOにトークを行います。次に。STEREOは、低レベ
ルレーザコントローラであるLASERにトークを行いま
す。このプラグラムは、絶えず実行し、レーザビームを
１ステップ分ずつ移動させます。
デバイスドライバSETREOは、所与の層でのレーザの動
き方を制御する一連のコマンドを持っています。部品製
作プロセス中に、ある点でレーザに異なった振る舞いを
行わせたいような場合のために、スーパバイザには、一
定のファイルに置かれてあるコマンドをSTEREOに渡す能
力を持たせてあります。
多数の異なるプログラムによって使用できるトライバ
である、共通デバイスドライバのコマンドを習得してい
ただきたいと思います。STEREOのコマンドを習得すれ
ば、他のプログラムに容易に適応できるでしょう。
プロセスコンピュータ レベル５ 二次元ファイルをプロセスコンピュータに転
送 −TELNET 端末エミュレーションプログラム −TFP ファイル転送ユーティリティ レベル４ スライスドファイルをパーズ −PARSE パーザ レベル３ 部品製作スーパバイザ −SUPER スーパバイザ レベル２ レーザデバイスドライバ −STEREO システム資源 レベル１ 低レベルレーザコントローラ −LASER システム資源 1.3ユーティリティ 主要構成要素のほかに、部品製作プロセスを助ける様
々なユーティリティプログラムがあります。パワーオン
／オフシーケンサ（POWER）は、適切な指示によってSLA
装置の各種要素の電源の入切を安全に行うことができま
す。
キャリブレータ（CALIB）は、SLA装置を幾何学的に補
正させるために樹脂タンクの液面（“フィールド”）を
校正するためにまれに実行されます。このプログラムを
使用するには、特別な機器が必要です。
プロファイラ（PROFILE）は、レーザビームを分析す
るもので、恐らく１日に１回程度の頻度で実行されま
す。ビームの正確な形状および強度について監視しま
す。分析結果は、他のプログラムが読み出すことができ
る特別なファイルに保存されます。
そうしたプログラムの一つがゲットステップピリオド
（GETSP）です。このプログラムによって、容易にPROFI
LEのデータを読み出し、特定の部品を製作するためのス
テップピリオド（レーザの速度）を決定することができ
ます。このプログラムは、各種材料の作業曲線を覚え、
行おうとする部品製作プロセスの適切なステップピリオ
ドを選択します。
ZSATGEは、部品が製作される垂直エレベータであるＺ
ステージを制御します。部品を製作する直前にエレベー
タを設定するために使用されます。また、部品を樹脂タ
ンクから取り出す際にも使用されます。
ユーティリティプログラム POWER −パワーオン／オフシーケンサ CALIB −フィールドキャリブレータ RPOFILE −ビールプロファイラ GETSP −ゲットステップピリオド ZSTAGE −Ｚステージコントローラ 2.0始動 この章では、スライスコンピュータおよびプロセスコ
ンピュータが据付け説明書に従って設置され、それぞれ
の正し動作が確認されているものとします。従って、そ
れ以降、部品製作プロセスのためにこれらの２台のコン
ピュータの始動について説明します。
2.1スライスコンピュータの始動 スライシングを行うコンピュータは、スライスコンピ
ュータに自己のXENIXアカウントを設けなければなりま
せん。アカウントが開設されると、〔ファイル〕オーナ
はサインオンできます。
3.0SLICEおよびUI（ユーザインタフェース） SLICEおよびUIプログラムを使用する場合、スライス
コンピュータに、そのキーボードから直接に、または、
イーサネット通信リンクによってプロセスコンピュータ
からサインオンできます。
サインインされると、SLICEに実行させたいことを伝
えるのに２通りの方法があります。一つは、１行ですべ
てのオプションを指定しなければならないXENIXオペレ
ーティングシステムから直接作業します。もう一方は、
メニューセットを通じてオプションを指定できる、SLIC
EユーザーインタフェースプログラムのUIを使用するこ
とである。両方法については後に説明します。ほとんど
の場合、UIの使用が好まれているようです。
3.1SLICEブロック SLICEは三次元物体データベースを受け取り、小平面
を、平面、近平面、走査として分類します。SLICEが二
次元出力を生成することになると、層ベクトルを各種の
ブロックに組織します。
SLICEは以下の順序でブロックを出力します。
1.L 層識別子、ベクトルなし 2.LB 層境界線 3.LH 層ハッチ 4.NFDB 近平坦下向き外皮境界線 5.NFDH 近平坦下向き外皮ハッチ 6.NFUB 近平坦上向き外皮境界線 7.FDF 平坦下向き外皮充填 8.NFDF 近平坦下向き外皮充填 9.NFUF 近平坦上向き外皮充填 10.FUF 平坦上向き外皮充填 ブロックＬは実際にはありません。これは、内部Ｚ層
数に続くもので、以前のＺブロックと同様のものです。
しかし、当該の層についての完全な境界線を持っていた
以前のＺとは異なり、Ｌにはベクトルがまったくありま
せん。
3.2SLICEのコマンド行パラメータ SLICEをハードによって起動させるには、以下の書式
でXENIXコマンド行を入力します。
SLICE＜入力ファイル＜オプション＞ ここで、SLICEは現在のSLICEプログラム（‘slice20
b'など）。入力ファイルはSTL入力ファイル名です。＜
オプション＞は、以下のSLICEプログラムオプションの
組合せを表します。
−scale＜scale value＞ 入力ファイル座標のスケールを与えるために用いられ
る実数スケール値を指定するために使用します。デフォ
ールトのスケール値は１です。
−sf（segment output file＞ Ｚ平面の交点セグメントの出力ファイルを指定するた
めに使用します。デフォールトはセグメント出力ファイ
ルを生成しません。
−zs＜Z spacing value＞ 出力断面の一定のＺスペーシングを示すために使用し
ます。
−hy＜hatch spacing value＞ Ｘ軸に平行なハッチ線の間隔を設定するために使用し
ます。
−hx＜hatch spacing value＞ Ｘ軸に平行なハッチ線の間隔を設定するために使用し
ます。
−ha＜hatch spacing value＞ 60゜角のハッチ線の間隔を設定するために使用しま
す。
−hfy＜hatch spacing value＞ 平坦面のＹ軸に平行なハッチ線の間隔を設定します。
−hfx＜hatch spacing value＞ 平坦面のＸ軸に平行なハッチ線の間隔を設定します。
−zsf＜Z spacing control file＞ 可変Ｚスペーシングを内容とするファイルを指定する
ために使用します。
−c センタリング 物体の座標を32768,32768を中心にします。
−nsc セクションコードなし 出力ファイルのセクションコードを抑制します。
−msa 最小表面角 走査小平面の最小表面角度を指示します。有効値は０
〜90゜です。
−mia 最小交角 ハッチ線の最小交角を指示します。有効値は０〜90゜
です。
−b バイナリ入力 入力ファイルが２進形式であることを示します。
−d ディスプレイ 断面を作成されている通り画面上に表示させます。
−h ヘルプ このリストと同様のオプションの一覧を印刷し停止さ
せます。
−b バイナリ入力 入力ファイルが２進属性化形式であることを示しま
す。
−aries ARIES属性化２進入力 ２進ファイルがARIESであり属性が与えられている場
合に使用します。
−disk ディスク メモリではなくディスク上に中間情報をセーブさせま
す。
−ｘまたは−ｙスライス軸 標準Ｚ軸ではなく、ｘ軸またはｙ軸をスライス軸とし
て使用します。
SLICEは、標準XENIXプログラムとして直接実行させる
ことができますが、SLICE用の特殊なユーザインタフェ
ースプログラムを開発しており、以下に説明します。
3.3SLICEユーザインタフェースプログラム XENIXで実行するSLICE用の特殊なユーザインタフェー
スプログラムが開発されています。コマンド行を入力し
て実行させる方法に比べ、はるかに容易にSLICEを実行
させることができます。このユーザインタフェース（U
I）は、イーサネットを通じてリモート実行できます。
SLICEユーザインタフェース、UIは、メニューを提示
するので、特定のSTLスライス入力ファイルのための各
種SLICEオプションを容易に選択し定義することができ
ます。各種STLファイル用のオプションは、同一のファ
イル名プレフィクスを持っていますが、拡張子“.UII"
（UI情報）を持った特殊設定ファイルにあることに留意
してください。
UIはまた、部品の異なる断面について異なる間隔が与
えられた層を生成するためにSLICEによって使用され
る、特殊な可変Ｚスペーシングファイル（拡張子“.UI
Z"）を定義することもできます。
3.3.1UIの概要 このユーザインタフェースプログラム（UI）の開発を
促した要因は、特にUNIXベースのシステムでSLICEを用
いる際の複雑な性質でした。このプログラムは、立体造
形ユーザが容易に行える単純なフロントエンドソフトウ
エアであり、メニューから項目を選択することによっ
て、新しい部品のSLICEオプションを入力することがで
きます。UIの重要な特徴は、UIの外部で使用するには困
難なSLICEの機能である、可変Ｚベーシングをサポート
していることです。
UIは、SLICEユーザが、オプションを変更したり、SLI
CEを呼び出したりすることを可能にします。SLICEはそ
の後、このUIオプションを用いて三次元物体を二次元層
にスライスします。
UIは、いずれのプロセスのUNIXまたはXENIXアカウン
トから呼び出すことができます。ただし、そのようなシ
ステムは、すでに必要なソフトウエアが作成されている
ことが前提です。UIおよびSUICEの使用を必要とする方
は、各自のアカウントを得ておくことが勧められます。
UIコマンドのコマンドシンタクスは次の通りです。
ui＜オプションファイル名＞ ここで、＜オプションファイル名＞は、新しいオプシ
ョンセットに付けたい名前です。希望する場合、部品名
に関連したものにすることができます。＜オプションフ
ァイル名＞を付けなかった場合、最後に使用されたオプ
ションファイル名が使用され、そのオプションファイル
がロードされます。
3.3.2UIメインコマンドメニュー ユーザインタフェースのメインコマンドメニューは以
下の通りです。
＜オルター＞オプションメニューに行き、SLICEオプシ
ョンを変更できます。エクストラ−エクストラパラメー
タ画面に行き、非標準SLICEオプションを指定できま
す。
＜ロード＞異なるオプションセットをUIにロードしま
す。それまでの物体のオプション（それがある場合）
は、自動的にはセーブされません。ロードの使用は、UI
を出て、新しい物体の名前で再実行することと同じで
す。
＜セーブ＞現在のオプションデータを現在の物体ファイ
ルにセーブします。メインメニューに留まります。
＜ライト＞セーブと同様ですが、オプションデータを格
納するために別なファイルを指定できます。その新しい
名前が現在の物体ファイル名になります。
＜コピー＞異なる物体のオプションを現在の物体のオプ
ションにコピーします。このコマンドは、以前のいずれ
かの物体についてのオプションに類似したオプションを
新しい物体について定義しなければならない場合に、オ
プションの再入力の手間を省きます。それらの古いオプ
ションをコピーして若干の調整を加えることによって、
すばやくSLICEを実行させることができます。
＜ドゥスライス＞現在のオプションによってスライシン
グに移ります。使用したいSLICEのバージョンを指定す
ることができます。
＜クイット＞UIから出ます。セーブは行いません。UINX
またはXENIXコマンドレベルに戻ります。
4.0クリティカルエリア PARSEは、スーパバイザが、あるボックスの範囲内で
何かを実行するようにまたは実行しないように命令する
ことが可能な部分、クリティカルエリアをサポートして
います。＜part＞というファイル名プレフィクスを持っ
た部品が与えられた場合、PARSEは＜part＞.BOXファイ
ルを読み込もうとします。ファイルが見つからない場
合、PARSEは単に警告メッセージをプリントアウトし、
実行を継続します。ファイルが見つかれば、ファイルを
読み込み、パージング中にそれを解析します。
“リベットによるクロスハッチ”（XV）および“クラ
スハッチ無視”（XI）という２種類のクリティカルエリ
アがサポートされます。つまり、クリティカルエリア内
のすべてのクロスハッチベクトルは、リベット（強化の
ためのマルチパスドロー）になるか、無視されるかのい
ずれかです。
＊.BOXファイルのフォーマットについては7.4を、リ
ベットに関して5.5を参照して下さい。
5.0スーパバイザ スーパバイザは、部品、製作プロセスを監視します。
ファイルからベクトルを読み出し、レーザコントローラ
に送り、層制御ファイルに従って修正します。
スーパバイザは、部品製作にかかる期間実行されま
す。パケットにされたベクトルをSTEREOドライバに送
り、Ｚステージを制御し、各層の浸漬についてそれを上
下させます。
スーパバイザは３つのファイルを読み込みます。各ブ
ロックについてのデフォールトレーザコントローラパラ
メータを内容とするSUPER.PRM、オーバライドレーザコ
ントローラパラメータを内容とする部品層制御ファイル
の＜filename＞.L、パーザによって一つに結合されるす
べてのファイルからのすべてのベクトルを内容とする部
品ファイルの＜filename＞.Pの３種類です。
スーパバイザは、各形式のブロックについて、また、
それがどの番号のPARSEファイルのものであるかを知っ
ています。いずれのファイルのいずれのブロックについ
ても、スーパバイザに対して、ステップサイズやステッ
プピリオドなどの一定のレーザコントローラパラメータ
を変更するように指示することができます。
5.1スーパバイザ実行前の手順 必要な場合、ビームプロファイラおよびGETSPプログ
ラムを実行します。
ＺステージコントローラプログラムによってＺステー
ジを調整します。
5.1.1ステップピリオドの指定 新しい材料を使用するごとに、または、ビームプロフ
ァイラを実行させた後に、GETSPプログラムを実行しな
ければなりません。GETSPは、希望の線高さを（ミル単
位で）尋ね、次の部品に使用しなければならないステッ
プピリオドを見積もります。
GETSPは、SUPER.RPMのデフォールトパラメータファイ
ルを更新するかどうかを尋ねます。‘y'と答えると、次
の部品は計算されたステップピリオドで製作されます。
この時点では、希望する場合、一定のブロックについて
＊.L層制御ファイルの新しいステップピリオドを指定変
更することができます。
5.1.2スーパバイザのデフォールトパラメータファイル
の編集 以下に新しいSUPER.PRMファイルの例を示します。
！スーパバイザパラメータファイル ！バージョン 2.21 ！最終更新:9/28/87 ！理由：このファイルの新しいSUPERデフォールトオプ
ション行を試験するため ！デフォールトSUPERオプション ！ オプションは引用符号の内側に一緒に入れる。オプ
ションがない場合は“"!を用いる。あるプロトタイプ単
位に必要な/NEG2 ！“/NEG2" ！一般パラメータ 800 Elevator board base addres 50 elevator pitch parm,100 for alphas,50 for
betas 1.0 XY−only scale factor;does not affect Z−a
xis 0 Ｘ−coordinate offset 0 Ｙ−coordinate offset 750 Max number of vectors to send to Stereo ！−ブロックデフォールト− ！ スーパバイザが１ブロックを始めるごとに、以下の
各デフォールトストリン！グがSTEREOドライバに送られ
る。Z,X...はブロック形式（Ｚ境界線、Ｘクロス！ハッ
チなど）であり、その後にパーズ入力ファイル番号（１
は支柱ベクトルで！あり、２は物体ベクトルなどであ
る）。２つのSLICEファイルのデフォールト！だけがこ
こで設定されるが、最大10のファイルがサポートされ
る。
空白行および！で始まる行は無視されます。同様に、
！以降のテキストも無視されます。最初の数行は、ここ
で数を変更することによって影響されるにすぎない固定
スーパバイザパラメータを内容としています。ファイル
の残りは、各種ブロックのデフォールト設定を内容とし
ています。
L1の行は、（PARSE入力）ファイルからのＬブロック
が見つかると必ずSTEREOレーザドライバに送られる、デ
フォールトのレーザ制御コマンドを内容としています。
これらのデフォールトコマンドストリングは、いずれ
によっても固定されません。実験するためだけでも、希
望する方法で自由に変更できます。混乱させるような場
合、すべてのデフォールトを削除し、再び定義すること
ができます。
5.1.3層制御ファイルの編集 ファイルを編集するには、メインメニューから項目５
を選択し、エディタにどのファイルを編集したいかを知
らせます。層制御ファイルは、必ず拡張子.L″を持って
います。
＊.Lファイル（＊はいずれかのファイル名文字の組を
示します）は、いずれかのブロックのオーバーライドを
持っています。FDF1（ファイル１からの平坦下向き外皮
充填）ブロックがあると仮定します。スーパバイザは初
めに、そのSUPER.PRMファイルからSTEREOにFDF1行を送
ります。
RC 1:SP 25;JD 0;SS 2 次に、＊.LからのFDF1オーバライド行がSTEREOに送ら
れます。
SP 10;JD 10 後のコマンドは、前のコマンドにオーバライドするの
で、組み合わされた結果は次のようになります。
空白行および！で始まる行は無視されます。同様に、
！以降のテキストも無視されます。最初の数行は、ここ
で数を変更することによって影響されるにすぎない固定
スーパバイザパラメータを内容としています。ファイル
の残りは、各種ブロックのデフォールト設定を内容とし
ています。
L1の行は、（PARSE入力）ファイル１からＬブロック
が見つかると必ずSTEREOレーザドライバに送られる、デ
フォールトのレーザ制御コマンドを含んでいます。
これらのデフォールトコマンドストリングは、いずれ
によっても固定されません。実験するためだけでも、希
望する方法で自由に変更できます。混乱させるような場
合、すべてのデフォールトを削除し、再び定義すること
ができます。
5.2スーパバイザの操作 SUPERは、バージョン２の部品製作スーパバイザの名
称です。バージョン１のスーパバイザはSUPVと呼ばれて
いましたが、すでに使用されていません。
SUPERを呼び出すと、以下のタイトルが表示されま
す。
ここで、部品のファイル名のプレフィクスを入力しま
す。SUPERは自動的に、層制御ファイルはプレフィクス
の後に、.L″が、ベクトルファイルはプレフィクスの後
に、.P″が加わるものと仮定します。SUPERは、現在の
Ｚ層番号およびブロック名を表示する点でPARSEとほぼ
同様に、以下のように実行します。
SUPERは、レーザコントローラがアイドル状態にある
間の自己の待ち時間、エレベータの浸漬時間およびリラ
クシング（遅延）時間を知らせます。次の層までの時間
は、Relaxig″の後に表示されます。
Ｚステージの制御 層制御ファイル（＊.L）および自己のSUPER.PRMファ
イルによって、SUPERは、オペレータが、レーザビーム
ホームポジション、ドロースピード、ステップサイズな
どの項目を制御するためにSTEREOにコマンドを送ること
を可能にします。SUPERは、STEREOコマンドを見ないの
で、最大の柔軟性を有しています。それは、適切な時に
STEREOに対してコマンドストリングを渡すだけです。
XYレーザの移動に対するその制御は、現在、Ｚステー
ジにまで拡張されています。立体造形で各種のＺステー
ジパラメータを変化させることができる次の４つの新し
いコマンドが追加されています。
ZWディレィ Ｚステージの（浸漬後の）待ち時間を
設定 ZDデプス Ｚステージの浸漬深さを設定（mm単
位） ZVベロシティ Ｚステージの速度パラメータを設定 ZAアクセル Ｚステージの加速パラメータを設定 これらのコマンドは、以下のように、STEREOコマンド
の中に含めることができます。
1800;FUF,SP 10,10,;RC 2;ZW 10;ZD 5;RV 250" この層制御ファイルエントリは、新しいリドローパラ
メータを設定する中で、新しいＺステージの待ち時間お
よび浸漬深さを設定しています。コマンドSPおよびRCは
STEREOに渡され、SUPERが自身でコマンドZWおよびZDを
解析し、その後RVコマンドはSTEREOに渡されます。コマ
ンドストリング全体に対して引用符“”がやはり必要で
あることに注意して下さい。
5.3リベットの使用 レーザコントローラは、製作中のプラスチック部品の
強化を助けるために一定のベクトルの中間部分をリドロ
ーイングする。“リベット”をサポートしています。リ
ベットは、レーザコントローラのリドローモードを使用
する特殊な実施方法です。
リベットは以下のように行われます。
リドローパスカウントはRCコマンドによって１に設定
されます。リベットのリドローパス数はVCコマンドによ
って設定され、リベット減少量（リベットベクトルの両
端を断ち切るための量）はVRコマンドによって設定され
ます。また、パスについての各種ステップピリオドはSP
コマンドによって設定されます。
STEREOドライバは、以前と同様にJX、JYおよびNX、NY
コマンドを処理します。（STEREOコマンドセットについ
ては6.3に説明してあります。）STEREOドライバは、VX,
VYシーケンスを見つけると、このベクトルに対してリベ
ットを製作します。内部的には、これは次のように動作
します。
1.STEREOはステップピリオドをVP0（リベットピリオド
＃０）値に設定します。
2.STEREOはドローされる完全なベクトルを設定します。
3.STEREOは、リドローカウントをVC値に、マルチパスス
テップピリオドをVP,VP2...に設定し、さらにドローお
よびリドローされる減少されたベクトルを設定します。
4.STEREOはその後、もとのリドローカウントおよび通常
のステップピリオドを復元します。
5.SEREOはプロセスを続けます。
最も一定したレーザの動きは、標準リドローパスカウ
ントが１に設定された場合に生じます。この標準リドロ
ーモードをリベットのプロセス中に作動させたり、標準
リドローパスカウントを例えば２にして、リベットリド
ローパスカウントを例えば６にするようなこともできる
かもしれませんが、そうしたリベットドローは、リベッ
ト直前のリドロー部分の距離を切りつめることになり、
リベットの性能に影響を及ぼす可能性があります。
リベットの実施 いくつかのSTEREOコマンドがリベットをサポートして
います。これらのコマンドは、すべて‘V'で始まります
（‘R'はすでに“リドロー”について使用していますの
で‘R'ではありません）。“リベット製作”を行うため
のこのコードは、ベクトル移動、ジャンプおよびベクト
ルリドローとの組合せで使用します。
VC 1〜10 リベットパスカウント （＃パス） VP 5〜6553,..リベットステップピリオド （10μｓ） VR 0〜65535 リベット減少量 （距離） VX 0〜65535 リベット終了Ｘ位置 （位置） VY 0〜65535 リベット終了Ｙ位置 （位置） ここで、10μs :10マイクロ秒ごとの数 分解能＝0.84μ（1.19MHzクロック
の場合） 位置 ：フィールド内の絶対位置 距離 ：ステップサイズ単位での絶対距離 ＃パス :リドローパス数 SPコマンドと同様、VPコマンドは多数の引数を持って
います。リベットリドローの最大10のパスのそれぞれ
は、それ自身のステップピリオドを持つことができま
す。VPコマンドは１〜10の引数を持つことができ、各パ
スについてのステップピリオドはそれぞれ以下のように
なります。
VP VP0,VP1,VP2,VP3... ここで、VP0はリベットリドローパス０のステップピ
リオドであり（完全なベクトルのドロー）、VP1はリド
ローパス１のステップピリオド（リベットの第１のパ
ス）...。VPコマンドは、各リベットについてのバック
グラウンドコマンドキューに詰め入れられるので、リベ
ットリドローパスの数を制限するようにして下さい。
6.0その他のプログラム 6.1STEREO（立体造形デバイスドライバ） STEREOは、立体造形のために特に設計されたメモリ常
駐ドライバです。そのコマンドセットは、ジェネラル・
スキャニング社のPGシリーズレーザ制御用電子パッケー
ジとある程度互換性があるようになっています。
STEREOは、プロセスコンピュータが起動された時点で
そのコンピュータのメモリに自己をインストールし、メ
モリに留まります。レーザコントローラサービスを与え
るために、いずれのプログラムもSTEREOに呼び出すこと
ができます。
上記のリストで、それぞれの２文字のコマンドの後に
は、そのコマンドの引数として許された範囲の数が付け
られます。すべての数は符号なしの10進数です。
BXおよびBYは、レーザビームのホームポジションを設
定します。これは、部品製作活動が行われていない時に
レーザビームが位置するフィールドの位置です。
JXおよびJYは、レーザビームを新しい位置にすばやく
移動させます。重合化は行われません。
ジャンプはJSおよびJDによっても調節されます。JS
は、１度にジャンプするフィールド単位数であるジャン
プサイズを定義します。これは通常、10000などの大き
な数です。JDは、ジャンプ移動が完了した時のステップ
ピリオド遅延数を設定します。これによって機械式ミラ
ーを安定化させます。
NXおよびNYは、レーザビームを新しい位置にゆっくり
移動させます。重合化が行われます。
この緩慢なレーザビーム移動は、SS,SPおよびSDによ
って制御されます。SPは、それぞれ独立したレーザステ
ップについての時間であるステップピリオドを定義しま
す。SSは、各ステップピリオドで移動するフィールド単
位数であるジャンプサイズを定義します。SDは、レーザ
ビームがその目的位置に達した時点での遅延です。
LOおよびLFは、アイドルモードに入出する際のレーザ
オンおよびレーザオフの遅延を設定します。これらは、
レーザビームのホールポジションへの移動およびそこか
らの移動のための遅延です。
NSおよびABは、受け付けられますが、動作はしませ
ん。これらは単にジェネラル・スキャニング社の互換性
のために付与されているものです。
SLA−１では、通常MD AS−、MD BL＋およびMD PA−が
使用されます。MD BL＋は、ブロックモードをオンにし
ます。このモードでは、レーザコントローラコマンドは
キューを作り、その後、−EXまたはECコマンドとともに
実行されます。この手法は不要なアイドル時間を防ぎま
す。
EXは、その後、レーザのコマンドセットを実行させま
す。追加のEXは、同一のコマンドセットを再度実行させ
ます。ECは実行を行った後、コマンドをクリアします。
CLは実行を行わずコマンドをクリアします。ブロックモ
ードがオンの状態では、EXまたはECが使用されない限
り、いずれのコマンドも解釈されません。
SRおよびHRは、低レベルレーザコントローラをリセッ
トします。HRは、現在の活動をすべて停止させ、以前の
すべてのコマンドをクリアするので、極めて有用なコマ
ンドです。HRはプログラムの初めに使用できます。
RC、RDおよびRSは、リドローパラメータを制御しま
す。リドローは、レーザコントローラが同一ベクトル上
に多数のパスを行う場合をいいます。RCはパスカウント
を、RDは１つのパスを開始するまでの遅延を、RSはリド
ローのサイズを定義します。RCが１より大きい場合、ベ
クトルのすべてのRS部分はリドローされます。
VC,VP,VR,VXおよびVYは、リベットの特徴を制御しま
す。5.5で詳しく説明したように、リベットは、ベクト
ルの内部部分がリドローさる場合をいいます。VCはリド
ローのパス数を、VPは各パスについての多数のステップ
ピリオドを、VRはベクトル両端を断ち切るための量を定
義します。ゼロおよび負の長さのベクトルはリドローさ
れません。ベクトルがリベットであることをSTEREOに知
らせるには、NXおよびNYでなく、VXおよびVYを使用しま
す。
WIはアイドル状態を待ちます。WIのパラメータは、低
レベルレーザコントローラがSTEREOと同期をとるための
時間を持てるようにするような遅延です。通常、WI1000
が最も良好に作動します。
SP（およびVP）は多数の引数を持ちます。最大10まで
のリドローパスのそれぞれは、それ自身のステップピリ
オドを持つことができます。SPコマンドは、１〜10の引
数を持つことができ、各パスについてのステップピリオ
ドはそれぞれ以下のようになります。
SP SP0,SP1,SP2,SP3... ここでSP0はリドローパス０のステップピリオドであ
り（本来のベクトルの動き）、SP1はリドローパス１の
ステップピリオド、...となります。
STEREOを呼び出し、それをメモリにインストールさせ
るコマンド行は、次のような形式をとります。
STEREO/options ここで、/optionsは以下のユーザ選択オプションのい
ずれかの数です。
/NV−ベクトル一定速度 なし /NG−幾何学的補正 なし /NC−インストール時のバージョンチェック なし STEREOは、コンピュータが起動された後にのみインス
トールできます。異なるオプションが必要の場合は、コ
ンピュータシステムを完全にリブートしなければなりま
せん。
幾何学的補正は自動的に呼び出されます。幾何学的補
正が必要ない場合は、/NGオプションコマンド行に指定
しなければなりません。幾何学的補正は、STEREOが低レ
ベルレーザコントローラに渡すいずれかのベクトルの終
点で行われます。
7.0ファイルフォーマット この章では、各種の立体造形ファイルのフォーマット
について説明します。これらのうち、最も頻繁に使用す
るようになるファイルは、層制御ファイル（＊.L）およ
びSUPER.PRMデフォールトパラメータファイルです。
7.1SLICEの入力ファイル（＊.STL）のフォーマット CADプログラムは、以下に説明する特定のフォーマッ
トのファイルを生成できなければなりません。通常、こ
のファイルは、極めて大きな規模（数十万バイト）のフ
ァイルであり、イーサネットなどの高速データリンクに
よって386ベースの立体造形コンピュータに転送されま
す。RS−232およびフロッピディスクによる小規模ファ
イルの転送も可能ですが、勧められません。
SLICE入力フォーマットは、PHIGS（プログラマー階層
会話形図形処理規格）という図形処理規格にほぼ従って
おり、それをいくつかの点で改善してあります。第１
に、すべての数値データは、２進形式に圧縮でき、それ
により記憶ファイルの大きさを大幅に縮小し、立体造形
コンピュータへのデータ転送時間を短縮します。第２
に、特殊な部品製作属性のサポートによって、一定の特
徴を小平面に“付属させる”ことができ、その部品製作
スーパバイザにそのまま高速で渡されます。
SLICEに渡されるファイルは、拡張子“.STL"を持たな
ければなりません。つまり、ファイル名の後に“.STL"
を付けなければなりません。SLICEが実行され、拡張子
を持たないファイルが与えられると、SLICEは自動的に
拡張子“.STL"があるものと仮定します。ファイル名に
拡張子“DAT"を持った以前のファイルは、名前を付け直
すか、または、SLICEのコマンド行（2.1参照）でそのフ
ァイル名を完全に指定させなければなりません。
ファイルは、ASCIIまたは２進フォーマットのいずれ
かで格納できます。ASCIIフォーマットを使用すること
が勧められますが、現在、STLファイル作成ソフトウエ
アを開発しており、その後、２進フォーマットのリリー
スに向けて転換する予定です。SLICEの古いバージョ
ン、SLICE17以前は、２進フォーマットをサポートして
いません。
ASCIIフォーマットSTLファイルの例は以下の通りで
す。これは単純な四面体を定義するものです。
ASCIIフォーマットSTLファイルの重要な構造は、数値
データの型を識別するためのワードの使用です。小平面
の法線および頂点の情報は、浮動小数点とすることがで
き、43.332382912および1.304E＋３のような数が受け付
けられます。頂点は、右回りの規則に従います。法線ベ
クトルの大きさは１とします。
7.2クリティカルエリアファイル（＊.BOX）のフォーマ
ット バージョン2.04は、スーパバイザが、あるボックスの
範囲内で何かを実行するようにまたは実行しないように
命令されることが可能な部分である、クリティカルエリ
アをサポートしています。＜part＞というファイル名プ
レフィクスを持った部品が与えられた場合、PARSEは、
＜part＞.BOXファイルを読み込もうとします。ファイル
が見つからない場合、PARSEは単に警告メッセージをプ
リントアウトし、実行を継続します。ファイルが見つか
れば、ファイルを読み込み、パージング中にそれを解析
します。
.BOXファイルのフォーマットは以下の通りです。
ここで、 ＜type＞−囲まれた領域のクロスハッチをリベットと
する場合は‘XY'、クロスハッチを無視する場合は‘XI' ＜base＞−スケールに対応したボックスのベース ＜height＞−ボックスの高さ ＜x1＞，＜y1＞−ボックスの第１の座標 ＜x2＞，＜y2＞−ボックスの第２の座標 ＜x3＞，＜y3＞−ボックスの第３の座標 ＜x4＞，＜y4＞−ボックスの第４の座標 CADイメージがミル（１インチの1/1000）単位で描か
れ、スケールファクタが1000である場合に、 XV,8.0,0.3,1,1,1,−1,−1,−1,−1,1 XI,7.90,0.2,2,2,2,−0.5,−3,−2,−1,3.1 上記のファイルは、高さがそれぞれ3/10および2/10イン
チの２つのボックスを定義しています。最初のボックス
はリベットによるクロスハッチが行われる場合を、第２
のボックスはクロスハッチが行われない場合を示してい
ます。すべての座標はインチ単位で表されています。現
在のボックスのアルゴリズムは、Ｘ軸およびＹ軸に関す
る線だけをサポートしています。長方形のみ指定できま
す。ひし形または疑似三角形は指定できません。正確な
領域を切り離す必要がある場合は、ほぼそれに近似する
長方形の組を使用してください。
7.3スーパバイザデフォールトパラメータファイル（SUP
ER.PRM）のフォーマット 空白行および！で始まる行は無視されます。最初の数
行は、ここで数を変更することによって影響されるにす
ぎない固定スーパバイザパラメータを含んでいます。フ
ァイルの残りは、各種ブロックのデフォールト設定を含
んでいます。
！スーパバイザパラメータファイル ！バージョン 2.21 ！最終更新:9/28/87 ！ 理由：このファイルの新しいSUPERデフォールトオ
プション行を試験する ！デフォールトSUPERオプション ！オプションは引用符号の内側に一緒に入れる。
！オプションがない場合は“”を用いる。あるプロトタ
イプ単位に必要な/NEG2 ！“” ！一般パラメータ 800 エレベータボードベースアドレス 50 エレベータのピッチ、アルファ−100、ベーター5
0 1.0 XYのみのスケールファクタ;Z軸には影響しない 0 X座標オフセット 0 Y座標オフセット 750 STEREOに送るための最大ベクトル数 ！−ブロックデフォールト− ！ スーパバイザが１ブロックを始めるごとに、以下の
各デフォールトストリン！グがSTEREOドライバに送られ
る。Z,X...はブロック形式（Ｚ境界線、Ｘクロス！ハッ
チなど）であり、その後にパーズ入力ファイル番号（１
は支柱ベクトルで！あり、２は物体ベクトルなどであ
る）。２つのSLICEファイルのデフォールト！だけがこ
こで設定されるが、最大10のファイルがサポートされ
る。
このファイルは、STEREOコマンドを特殊スーパバイザ
Ｚステージコマンドの中に包含させます。コマンドスト
リングは数行に分けることができ、いずれの行の最後に
は（！で始まる）注釈を置くことができます。
7.4STEREO.DEFドライバデフォールトファイルフォーマ
ット 以下に、システムによって与えられるSTEREO.DEFファ
イルの例を示します。これらは、インストール時にSTER
EOによってロードされるデフォールト値です。このファ
イルの値はいずれも変更する必要のまったくないもので
す。実際、スーパバイザは、SUPER.PRMおよび＊.Lファ
イルの適切な行によって、これらの値を常にリセットし
ています。
!STEREOデバイスドライバ初期セットアップ 2 SS ステップサイズ 1190 SP ステップピリオド 64 SD スキャンディレイ 65535 JS ジャンプサイズ 100 JD ジャンプディレイ 0 LO レーザオンディレイ 0 LF レーザオフディレイ 1 RC リドローパスカウント 0 RD リドローディレイ 200 RS リドローサイズ 2 VC リベットパスカウント 1190 VP リベットステップピリオド 100 VR リベットリダクションアマウント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルイス，チャールズ ダブリュ. アメリカ合衆国カリフォルニア州、バ ン、ニュイス、ワイナンドット、ストリ ート、14608 (72)発明者 ビンソン，ウェイン ビー. アメリカ合衆国カリフォルニア州、バレ ンシア、デル、モント、ドライブ、 23735 (72)発明者 フレッド，ウェイン エス. アメリカ合衆国カリフォルニア州、ノー スリッジ、ロマー、ストリート、19601 (72)発明者 スモーリー，デニス ローレット アメリカ合衆国カリフォルニア州、ボー ルドウィン、パーク、ロサンジェルス、 ストリート、14131 (56)参考文献 特開 平１−237122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−145015（ＪＰ，Ａ) 米国特許4575330（ＵＳ，Ａ) 欧州公開250121（ＥＰ，Ａ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 67/00

Claims (38)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定の刺激（27）に露出することにより転
    移可能な流動性媒体（22）の層を選択的に固化すること
    により形成される厚み方向に重ね合わされた薄層（30a,
    30b,30c）により物体（30）を作成する三次元物体（3
    0）の形成方法であって、前記流動性媒体の層からの少
    なくとも１つの薄層（30a,30b,30c）の形成が、 該層を所定のパターンの前記所定の刺激（27）に少なく
    とも１回最初に露出して、前に形成された薄層（30a,30
    b,30c）に直接的には付着しない薄層（30a,30b,30c）の
    部分を形成し、その後 所定のパターンの前記所定の刺激（27）に少なくとも１
    回さらに露出して、少なくとも部分的に、前記薄層の部
    分を前記前に形成された薄層（30a,30b,30c）に直接的
    に結合させるさらなる薄層（30a,30b,30c）の部分を形
    成するものであり、 前記少なくとも１つの薄層が、それまでに形成された薄
    層に、１層の厚さに等しい硬化深さを得るのに必要な量
    より大きい量の露出を施すことにより接着せしめられる
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記最初の露出の少なくとも１回が線状の
    露出からなり、前記さらなる露出が該線状の露出を再露
    出することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記最初の露出の少なくとも１回が線状の
    露出からなり、前記さらなる露出が該線状の露出の一部
    のみを再露出することを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  4. 【請求項４】前記さらなる露出により、選択された位置
    で、前記薄層が前に形成された薄層に接続される部分が
    形成される（第24図）ことを特徴とする請求項３記載の
    方法。
  5. 【請求項５】前記少なくとも１回の最初の露出が１回の
    みの露出であることを特徴とする請求項１から４いずれ
    か１項記載の方法。
  6. 【請求項６】前記少なくとも１回の最初の露出が少なく
    とも２回の露出からなることを特徴とする請求項１から
    ４いずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】前記少なくとも１回のさらなる露出が１回
    のみの露出であることを特徴とする請求項１から６いず
    れか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】前記少なくとも１回のさらなる露出が少な
    くとも２回の露出からなることを特徴とする請求項１か
    ら６いずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】前記少なくとも２回の露出が、異なる量の
    露出であることを特徴とする請求項６または８記載の方
    法。
  10. 【請求項１０】前記少なくとも１回の最初の露出および
    少なくとも１回のさらなる露出を、前記流動性媒体の表
    面に所定の刺激のビームを走査することにより行なうこ
    とを特徴とする請求項２から８いずれか１項記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】前記層の各々の露出が同一の所定のパタ
    ーンによるものであり、層の固化が前に形成された薄層
    に向かって累進的に深くされて、固化された層が該前に
    形成された薄層に付着される（第16B図）ことを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記薄層の輪郭部分が、２回の露出にお
    いて前に形成された薄層に付着するように形成され、該
    薄層の内側部分の少なくとも一部を該前に形成された薄
    層に付着させるのに、より多くの露出を用いることを特
    徴とする請求項１から11いずれか１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記薄層の輪郭部分が、１回のみの露出
    で前に形成された薄層に付着するように形成されること
    を特徴とする請求項１から11いずれか１項記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記最初の露出およびさらなる露出が、
    前記層のカールにより歪みやすい領域に施されることを
    特徴とする請求項１から13いずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記所定の刺激が、放射線、紫外線、可
    視光、不可視光、粒子の衝撃、電子ビームまたは反応性
    化学物質であることを特徴とする請求項１から14いずれ
    か１項記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記流動性媒体が液体高分子であること
    を特徴とする請求項１から15いずれか１項記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記流動性媒体が金属粉末またはプラス
    チック粉末であることを特徴とする請求項１から15いず
    れか１項記載の方法。
  18. 【請求項１８】所定の刺激（27）に露出することにより
    転移可能な流動性媒体（22）の層を選択的に固化するこ
    とにより各々が形成される厚み方向に重ね合わされた薄
    層（30a,30b,30c）から三次元物体（30）を形成する装
    置であって、 前記所定の刺激の供給源（26）、 前記物体の連続した薄層（30a,30b,30c）を形成するた
    めに前記転移可能な流動性媒体（22）の層を連続的に提
    供する手段、 該層の各々を所定の刺激（27）に選択的に露出して連続
    した薄層（30a,30b,30c）を形成する手段、および 該層の各々を選択的に露出して前記薄層を形成する手段
    を、所定のプログラムにしたがって制御する制御装置
    （28）からなり、 該制御装置が、前記層の各々を選択的に露出して前記薄
    層を形成する手段を制御して、 所定のパターンにしたがって、前記所定の刺激（27）の
    少なくとも１回の最初の露出を第１の前記層に施して、
    前に形成した薄層（30a,30b,30c）に直接的に付着しな
    い薄層（30a,30b,30c）の部分を形成し、その後 所定のパターンにしたがって、前記所定の刺激（27）の
    少なくとも１回のさらなる露出を前記第１の層に施し
    て、少なくとも部分的に、前記最初の部分を前に形成し
    た薄層に結合させる前記第１の層により形成される薄層
    （30a,30b,30c）のさらなる部分を形成するものであ
    り、かつ 少なくとも１つの前記層に、１層の厚さに等しい硬化深
    さを得るのに必要な量より大きい量の露出を施して、該
    層を前に形成された薄層に接着せしめるものであること
    を特徴とする装置。
  19. 【請求項１９】前記最初の露出の少なくとも１回が線状
    の露出からなり、前記さらなる露出が該線状の露出を再
    露出することを特徴とする請求項18記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記最初の露出の少なくとも１回が線状
    の露出からなり、前記さらなる露出が該線状の露出の一
    部のみを再露出することを特徴とする請求項18記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】前記さらなる露出により、選択された位
    置で、前記薄層が前に形成された薄層に接続される部分
    が形成される（第24図）ことを特徴とする請求項20記載
    の装置。
  22. 【請求項２２】前記少なくとも１回の最初の露出が１回
    のみの露出であることを特徴とする請求項18から21いず
    れか１項記載の装置。
  23. 【請求項２３】前記少なくとも１回の最初の露出が少な
    くとも２回の露出からなることを特徴とする請求項18か
    ら21いずれか１項記載の装置。
  24. 【請求項２４】前記少なくとも１回のさらなる露出が１
    回のみの露出であることを特徴とする請求項18から23い
    ずれか１項記載の装置。
  25. 【請求項２５】前記少なくとも１回のさらなる露出が少
    なくとも２回の露出からなることを特徴とする請求項18
    から23いずれか１項記載の装置。
  26. 【請求項２６】前記少なくとも２回の露出が、異なる量
    の露出であることを特徴とする請求項23または25記載の
    装置。
  27. 【請求項２７】前記供給源が前記所定の刺激をビームと
    して供給するものであり、前記層を選択的に露出して前
    記薄層を形成する手段が、前記流動性媒体の表面に該ビ
    ームを選択的に走査させるように制御するものであるこ
    とを特徴とする請求項18から26いずれか１項記載の装
    置。
  28. 【請求項２８】前記層の各々の露出が同一の所定のパタ
    ーンによるものであり、層の固化が前に形成された薄層
    に向かって累進的に深くされて、固化された層が該前に
    形成された薄層に付着される（第16B図）ことを特徴と
    する請求項18記載の装置。
  29. 【請求項２９】前記所定のプログラムが、前記薄層の輪
    郭部分が、２回の露出において前に形成された薄層に付
    着するように形成され、該薄層の内側部分の少なくとも
    一部を該前に形成された薄層に付着させるのに、より多
    くの露出を用いるように構成されていることを特徴とす
    る請求項18から28いずれか１項記載の装置。
  30. 【請求項３０】前記薄層の輪郭部分が、１回のみの露出
    で前に形成された薄層に付着するように形成されること
    を特徴とする請求項18から28いずれか１項記載の装置。
  31. 【請求項３１】前記最初の露出およびさらなる露出が、
    前記層のカールにより歪みやすい領域に施されることを
    特徴とする請求項18から30いずれか１項記載の装置。
  32. 【請求項３２】前記所定の刺激が、放射線、紫外線、可
    視光、不可視光、粒子の衝撃、電子ビームまたは反応性
    化学物質であることを特徴とする請求項18から31いずれ
    か１項記載の装置。
  33. 【請求項３３】前記流動性媒体が液体高分子であること
    を特徴とする請求項18から32いずれか１項記載の装置。
  34. 【請求項３４】前記流動性媒体が金属粉末またはプラス
    チック粉末からなることを特徴とする請求項18から32い
    ずれか１項記載の装置。
  35. 【請求項３５】所定の刺激（27）への露出により転移可
    能な流動性媒体（22）の層の選択的な固化によって形成
    される薄層（30a,30b,30c）を重ね合わせることにより
    三次元物体（30）を形成する方法であって、 該流動性媒体の層から少なくとも１つの薄層（30a,30b,
    30c）を形成することが、 前記層を所定のパターンの前記所定の刺激（27）に少な
    くとも１回最初に露出して、横方向に離れた少なくとも
    ２つの部分（107b（１）,107b（２））からなる薄層を
    形成すること（第22E図、第24D図）、およびその後 所定のパターンにしたがって、前記層を前記所定の刺激
    （27）に少なくとも１回さらに露出して、前記横方向に
    離れた部分を接続するとともに該横方向に離れた部分の
    間に層の未固化部分を残す構造物（108）を形成するこ
    とからなることを特徴とする方法。
  36. 【請求項３６】前記横方向に離れた部分が、所定の長さ
    に亘り互いに対向する側面を有し、前記構造物（108）
    が該所定の長さ未満に亘り該側面を接続するものである
    ことを特徴とする請求項35記載の方法。
  37. 【請求項３７】所定の刺激（27）に露出することにより
    転移可能な流動性媒体（22）の層を選択的に固化するこ
    とにより各々が形成される厚み方向に重ね合わされた薄
    層（30a,30b,30c）から三次元物体（30）を形成する装
    置であって、 前記所定の刺激の供給源（26）、 前記物体の連続した薄層（30a,30b,30c）を形成するた
    めに前記転移可能な流動性媒体（22）の層を連続的に提
    供する手段、 該層の各々を所定の刺激（27）に選択的に露出して連続
    した薄層（30a,30b,30c）を形成する手段、および 該層の各々を選択的に露出して前記薄層を形成する手段
    を、所定のプログラムにしたがって制御する制御装置
    （28）からなり、 該制御装置が、前記層の各々を選択的に露出して前記薄
    層を形成する手段を制御して、 所定のパターンにしたがって、該層に所定の刺激（27）
    の少なくとも１回の最初の露出を施して、横方向に離れ
    た少なくとも２つの部分（107b（１）,107b（２））か
    らなる薄層（30a,30b,30c）を形成し（第22E図、第24D
    図）、その後 所定のパターンにしたがって、該層に所定の刺激（27）
    の少なくとも１回のさらなる露出を施して、該横方向に
    離れた部分を接続するとともに該横方向に離れた部分の
    間に層に未固化部分を残す構造物（108）を形成するも
    のであることを特徴とする装置。
  38. 【請求項３８】前記制御装置が、前記横方向に離れた部
    分の形成を、該横方向に離れた部分が所定の長さに亘り
    互いに対向する側面を有するように制御し、前記構造物
    の形成を、該構造物（108）が該所定の長さ未満に亘り
    該側面を接続するように制御するものであることを特徴
    とする請求項37記載の装置。
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