JP3117693B2 - 三次元モデル自動形成システムと方法 - Google Patents

三次元モデル自動形成システムと方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は三次元モデル形成装置に関し，特に計算機出
力に応答して三次元モデルを形成する装置に関する。
従来の技術 三次元モデル形成のための各種のシステムが提案され
た。米国特許第4575330号に記載された装置は立体リト
グラフによって三次元物品を製造する。ここに記述され
たシステムは三次元物品を流体媒体から製造し，媒体は
所定の共働刺激を受けた時に凝固する。このシステム
は、物品の断面薄層を二次元の境界面ごとに形成する装
置と、該断面薄層を順次形成すべく断面位置を動かすこ
とにより物品を段階的に形成する装置とを有し、三次元
物品が事実上、二次元面の積み重ねから作り出される。
三次元合成樹脂モデルを光硬化ポリマーで製造する自
動的方法Rev.Sci.Instrum.52（11）Nov.1981 pp1770−1
773コダマ・ヒデオ，は上記の特許の多くの特性と他の
特長とを記載する。
ハーバートAlanJ.Herbertの文献固体物体生成Journal
of Applied Photographic Engineering 8:185−188,19
82は光ポリマーを使用して固体物体のレプリカを製造す
る装置の設計を記述する。
前述の特許の第５図及びコダマの文献の第1A,1B図は
接触印刷技法を使用して凝固可能液にマスクを通して光
を照射させてモデルを層毎に形成する。それ故，各層の
パターンマスクは形成される物品と1:1の寸法比とし，
著しく近接させる必要がある。
所要の1:1寸法比で接触印刷技法を使用することは各
種の問題点がある。一辺10in（254mm）の複雑な物体を
製造し，各層が10μとすればほぼ2500枚のマスクを必要
とし総面積150平方米となる。マスクを動かすための著
しく早い機構と所定寸法出力のための所定寸法の標準外
フィルムとが必要になる。
接触印刷露光での物体とマスクとの所要の近接距離は
この環境では不適当であり，マスクの位置決めと動きの
際の振動，又は不時の衝撃によるマスクと凝固可能液と
の接触が生ずる。
上述の特許もコダマの文献も異なる層へのマスクの正
確な位置決めとマスクの正確な一致に関しての記載はな
い。位置決め誤差は所要の分解能，通常100μを超えて
はならない。
両文献共に凝固可能液の容器内にあり容器に対して動
くベース上に物体を構築する。この構成はベース移動装
置を容器内とし凝固可能液に接触させることになる。こ
の液は高粘度で糊状であり，形成する物体の機械的特性
又は色を変更する場合に材料の変換は非実際的である。
更に，光を液に過大に照射すれば容器内全体が凝固し
内部に支持機構を封入する。
所定層の凝固の最低限度は上述の文献では放射エネル
ギレベルの精密な制御による。エネルギ強度は液内では
深さに応じて対数的に減少する事実から，この技法は層
厚さに関して正確ではない。この特許では最低限度の問
題を上向き放射技法を使用して解決する示唆を行うが，
この技法は多くの幾何学的形状に適用できない。
上述の特許と文献は問題のある各種形状，例えば中空
ボール等の閉鎖内部空洞，リンクチェーン等の個別部
品，簡単な呑口等の垂直凹面形等をモデル形成する方法
の記載がない。支持構造物の形成を必要とする場合の認
識，支持構造物の自動形成に関する示唆はなく，既知文
献から自明でもない。両文献ともに、モデル形成に使用
できる空間容量を最大にする示唆はない。
上述の文献に記載されたモデル形成技法では考察され
なかった他の問題点は，凝固間の凝固可能液の収縮であ
る。使用可能樹脂の大部分は定常収縮約８％容積であ
り，直線寸法で約２％となる。この収縮は、次の主要な
態様で三次元モデルの寸法精度に影響する。すなわち、
二次元直線寸法変化，個々の層が凝固する時の二次元非
直線変歪，最終硬化段階での全体のモデル内応力から生
ずる三次元変歪である。
上記特許の技法はベクトルモードでの直接レーザー書
込みの使用を示唆するが，一定エネルギレベルを保ち均
等な層厚さを生ずるために著しく均等な書込み速度と極
めて感度の良い樹脂を必要とする。
発明が解決しようとする課題 本発明の目的は三次元モデル形成装置を提供し高速
度，正確で工業環境で使用するに好適な装置とするにあ
る。
課題を解決するための手段 本発明による、座標情報に応答して所要形状の三次元
物理的モデルを自動形成するシステムは、凝固可能材料
を順次の層として選択的に凝固させる装置を有し、１個
の所定層の選択的凝固の後に、非凝固部分を除去し、上
記凝固可能材料と同じ条件では凝固しない除去可能な支
持材料によって、上記非凝固部分に取って代えるように
する。
本発明の好適な実施例による、座標情報に応答して所
要形状の三次元物理的モデルを自動形成する方法は、凝
固可能材料を順次の層として選択的に凝固させる装置を
有し、１個の所定層の選択的凝固の後に、非凝固部分を
除去し、上記凝固可能材料と同じ条件では凝固しない除
去可能な支持材料によって、上記非凝固部分に取って代
えるようにする。
他の本発明の好適な実施例によって、所要形状の三次
元物理的モデルを自動的に形成するシステムは、受けた
座標情報に応じて製造された消去可能マスクを介して凝
固可能液の複数の層に順次光を照射する手段を備える。
別の本発明の好適な実施例によって、所要形状の三次
元物理的モデルを自動的に形成するシステムは、凝固可
能液の複数の層を順次にマスクを介して非接触近接露光
方式で光を照射する手段を備える。マスクは、受けた座
標情報に応じて作られるが、マスクが層から離れている
こと、および、非接触近接露光方式において非平行照射
を使用することによる歪みを補正して作られる。
更に、本発明の好適な実施例による所要形状の三次元
物理的モデルを自動的に形成する方法は、受けた座標情
報に応じて製造された消去可能マスクを介して凝固可能
液の複数の層に順次光を照射する。
他の本発明の好適な実施例によって、所要形状の三次
元物理的モデルを自動的に形成する方法は、凝固可能液
の複数の層を順次にマスクを介して非接触近接露光方式
で光照射する。マスクは、受けた座標情報に応じて作ら
れるが、マスクが層から離れていること、および、非接
触近接露光方式において非平行照射を使用することによ
る歪みを補正して作られる。
本発明において、補正されたマスクの作成は、即時ま
たは殆ど即時に行われる。該補正は、例えば座標の線形
変換によって行うことができる。
本発明の好適な実施例によって、消去可能マスクを通
す露光は、例えば光スイッチアレーのような電気光学シ
ャッターを使用して線ごとに行うか、あるいは、例えば
LCDアレー等の平面アレーを使用してフレームごとに行
う。
他の実施例によって，インキジェットプリンタ又はプ
ロッタによって凝固可能液の面に直接マスクを書込む。
別の実施例によって，凝固可能の液を調整して比較的
少ない収縮とする。
本発明の好適な実施例によって，凝固可能液は所定の
収縮係数を有する能動樹脂と所定の膨張係数を有する第
２の樹脂とを混合して零又は零に近い収縮係数の液とす
る。
他の本発明の好適な実施例によって、凝固可能液の層
に対して光が照射されて収縮が生じた時に、さらなる凝
固可能液が移動して収縮分を補充して凝固し、凝固可能
液の全体の凝固部分が均等な厚さを保つようにする。
別の実施例によって、液層に対する光の照射をパター
ン化し、所定時間の収縮を局部面積に限定する。
実施例 本発明を例示とした実施例並びに図面について説明す
る。
第1A,1B図は本発明による三次元モデル形成装置の２
種の実施例を示す。第1A図の実施例は凝固可能液を直接
露光するものであり、第1B図の実施例は間接的に露光す
るものを示す。
第１に第1A図の実施例は，エネルギ源20をレーザー又
は短い間隙の強いアーク灯等とし，放射ビームをビーム
変調偏向器30を介して照射し，偏向器30はデータ源29か
らデータ入力を受ける。データ源29は所要のデータ源と
し，好適な例で，計算機使用設計システム（CAD），計
算機化断層走査装置（CT），グラフ作業ステーション例
えばシテックス社ScitexCorp.,Herzlia,Israel製造のPR
ISMAシステム，又は同社製造のR280システム等の地図作
成システムとして使用されるディジタル地形モデル（DT
M）が使用可能である。
変調偏向されたビームは凝固面23上にある凝固可能液
の層に照射される。凝固可能液は所要の放射重合化材料
とし，一般的に被覆，印刷業界で使用される。好適な例
でビトラリット社Vitralit,Zurich,Switzerlandの6180,
エレクトロライト社Electro−lite Corp,Danbury,Conn.
USAのELC−4480ゼネラルエレクトリック社General Elec
tric Co.,Schenectady,NewYork,USAのUVE−1014を使用
できる。
凝固可能層は、典型的には位置決め機構26上に支持さ
れ、原料及び支持材料供給装置28と層固定装置30とによ
って形成される。集成モデル24を画成する複数の層のそ
れぞれには、順次選択的に凝固される。所定層の選択的
な部分が凝固されると、次に、その層の凝固されなかっ
た部分が除去され、この凝固可能材料と同じ条件では凝
固しない別の除去可能な支持材料によって取って代わら
れる。
ビーム偏向器30から受けたデータは所要の形式とし、
好適な例でラスタ形式、ベクトル形式、またはこれらの
組み合わせとする。ラスタデータを受けた時は、ビーム
は凝固面全体にわたって偏向され、ビームは層全面を密
に規則的パターンで、典型的には密な平行線として周期
的に走行する。このパターンを実施するには、ビームを
第１の次元で早い鋸歯パターンで偏向させ、直交する次
元で遅い鋸歯パターンで偏向させる。ビームが凝固可能
面を走行するとき、計算機からのデータは変調器に指令
して放射エネルギのオンオフを切換え，ビームが凝固さ
せる位置に達した時に放射エネルギを発生させ，凝固を
希望しない部位にビームが達した時は放射エネルギは生
じない。ラスタデータに使用するビーム偏向器駆動装置
は好適な例で走査ミラー，例えばリンカンラスター社Li
ncoln Laster Co.,Phenix,ArizonaUSAのＳ−225−015−
XLOB5を使用する。
ベクトルデータを受けた時は，ビームは偏向して凝固
面内の固体部品の所要形状に追随してこれに区画された
部分に充満する。ベクトルデータに使用するビーム偏向
器駆動装置は好適な例でハニウエル社Honeywell,TestIn
stumentDivision,Denver,Colorado,USA製造の検流計式
記録器を使用できる。
第1B図の間接露光方式の実施例においては、グラフィ
ック露光マスク38を製造する装置32が含まれる。該装置
32は、レーザーダイオード等の小さな可視光レーザー源
としたエネルギ源34を含み，ビーム変調及び偏向器35は
計算機等の記憶媒体からデータ出力を受け，イメージ機
構36は露光されるべき凝固可能液の各層又は層の群に対
してグラフィック露光マスク38を供給する。
グラフィック露光マスク38は光源40,好適な例でフュ
ージョン社FusionUV CuringSystems,RockvilleUSAのAEL
−1B型，又は所要の平行光源とする。第1A図の実施例と
同様にいマスクのイメージを凝固面23に放射して選択的
に凝固可能液の層を凝固させる。
凝固可能層は、典型的には、位置決め機構26上に支持
され、原料及び支持材料供給装置28と、層固定装置30と
によって形成される。集成モデル24を画成する複数の層
のそれぞれは、順次選択的に凝固される。所定層の選択
的な部分が凝固されると、次に、その層の凝固されなか
った部分が除去され、この凝固可能材料と同じ条件では
凝固しない別の除去可能な支持材料によって取って代わ
られる。
本発明の好適な実施例によって、形状情報を前処理す
ることにより、複雑な、又は中空の物体の形成を可能に
した。
本発明の実施例によって，形状情報を三次元CADシス
テム，好適な例でマックオート社McAutoStLouis,Missou
ri,USAのユニグラッフィクシステムからファセットファ
イル，商品名ユニピックスのソフトウエアパッケージの
地図ファイル等，から受ける。本発明の装置はこのファ
セットファイルから次々の層のフォーマットとして座標
情報を抽出することができる。
本発明の他の実施例によって,CADフォーマットからラ
スタフォーマットにデータを変換するには,CADシステム
により一連の物体の平行断面を作り出し、各断面間の間
隔は、必要とする分解能により定める。この各断面から
のデータを所要の分解能を有する二次元ラスタフォーマ
ットに変換する。この断面の積み重ねが三次元マトリッ
クスを画成する。
三次元物体を順次、断面にしてゆくことは、CADシス
テムの通常の能力でありプライムコンピュータ社Natick
Mass.USAのMEDUSAシステムの地形図機能として知られ
る。CADデータのラスタ形式への二次元変換は周知であ
り，前記シテックス社製造のQuantumlシステムとして市
販され，このシステムのプロット機能として知られる。
第1C図は本発明の好適な実施例による非接触近接露光
態様を示す。光源50と組合せた反射器52はフージョン社
のAEL−1B型等とし，ほぼ円錐形ビーム54としたUVバン
ドの光をマスク56に照射する。マスク56は透明担体5Bを
好適な例でガラス製とし裏面にゼログラフィック被覆に
よってマスクパターン60を形成する。
マスク56は凝固可能層62の頂面から離間させて凝固可
能材料によるマスク56の汚損を防ぐ。好適な間隔は0.5
−1.0mmとする。
本発明において、マスクパターン60の形状および寸法
は、非平行照射が使用され且つマスク56と層62とが分離
されていることの影響を補正するように定められる。
第２図は中空物体100を示す。本発明によって排出導
管102と空気導管103とをモデルの組立間に形成し，中空
部104からの支持材料の排出を可能にする。排出導管の
形成は次のシーケンスの作動ステップで行う。
1.三次元マトリックスの頂部の層を検査し，各層を層毎
に検査する。
2.マトリックスの検査した層は最下部の層か。YESなら
ばステップ９へ。
3.検査した層の零二進値を有する部分を認識する。これ
はシテックス社のＲ−280システムのCLAR機能で利用可
能のアルゴリズムを使用して得られる。
4.検査した層の零部分が前に検査した層の零部分と重な
るかどうかを検査する。
5.NOならば新しいキャビティーを宣言し，重ならない零
部分を割当て，前に検査した層の下の次の層に関してス
テップ２に進む。
6.YESであり，検査した層の零部分が前に検査した層の
零部分に正確に一致する場合は，前に検査した層の零部
分に割当てたと同じキャビティーに割当て，前に検査し
た層の下の次の層はステップ２に進む。
7.YESであり，検査した層の零部分が前に検査した層の
２個以上の零部分に合致し，前に検査した層の重なる零
部分が凡て同じキャビティーに割当てられた時は，検査
した零部分を前に検査した層の重なり零部分に割当てた
と同じキャビティーに割当て，前に検査した層の下の次
の層に対してステップ２に進む。
8.YESであり，検査した層の零部分が前に検査した層の
２個以上の零部分に合致し，前に検査した層の重なる零
部分が異なるキャビティーに割当てられた時は，検査し
た層の零部分を割当て，前に検査した層に連通する凡て
の零部分の割当てを訂正して１個のキャビティーとし，
再割当てした零部分の残りのキャビティー割当てを放棄
し，前に検査した層の下の次の層に関してステップ２に
進む。
9.マトリックスの凡ての層の検査後に，各キャビティー
のx,y,z値の最小最大値を定める。
10.この値の何れかがマトリックスの外周にあれば，独
立でないためこのキャビティーを放棄する。他のキャビ
ティーは独立とみなす。
11.各独立キャビティーについて夫々のｚ値の最高最低
値を有する最頂部底部位置にx,y座標を選択する。
12.各キャビティーについて，頂部位置と同じx,y座標を
有し又はその付近で頂部位置より高いｚ値を有する座標
を有する位置に零値を割当て，かくして導管を画成す
る。
13.各キャビティーについて，底部位置と同じx,y座標を
有し又はその付近で底部位置より底いｚ値を有する座標
を有する位置に零値を割当て，かくして導管を画成す
る。
14.ステップ12,13によって形成したチャンネルがマトリ
ックスの外周に連通した導管に関して既に画成したキャ
ビティーに連通する時はステップ12,13を終了させる。
15.更に，チャンネルをブロックするには，排出後にチ
ャンネルの全部又は一部を凝固可能液で充填して凝固さ
せる。
第３図は互いに独立した部品106,108を有する物体を
示す。本発明の実施例によって，固体材料を使用しない
時は固体支持脚110を形成させて独立部品を容器の床又
は所要の支持とした他の部品に支持させる。支持脚の厚
さはモデル製造の際の支持すべき負荷によって定める。
この支持脚の形成は次の動作ステップのシーケンスに
よって行う。
1.三次元マトリックスの頂部の層を検査し，各層を層毎
に検査する。
2.マトリックスの検査層が最低層かを検査し,YESならば
ステップ９に進む。
3.検査した層の単一二進値を有する部分を識別する。こ
れはシテックス社のＲ−280システムのCLAR機能のアル
ゴリズムを使用する。
4.検査した層のある部分が前に検査した層の何れかの部
分に重なるかどうかを検査する。
5.NOならば新しい部品と宣言し重ならない１個の部分と
し，前に検査した層の下の次の層についてステップ２に
進む。
6.YESであり，検査した層の部分が正確に前に検査した
層に重なる時は，前に検査した層に割当てたと同じ部品
として割当て，前の検査した層の下の次の層についてス
テップ２に進む。
7.YESであり，検査した層の部分が前に検査した層の２
個以上の部分に合致し，前に検査した層の重なる部分が
凡て同じ部品に割当てられた時には検査した部分を前に
検査した層の重なり部分に割当てたと同じ部品に割当
て，前に検査した層の下の次の層に対してステップ２に
進む。
8.YESであり，検査した層の部分が前に検査した層の２
個以上の部分に合致し，前に検査した層の重なる部分が
異なる部品に割当てられた時は，検査した層の部分を割
当て，前に検査した層に連通する凡ての部分の割当てを
訂正して１個の部品とし，再割当てした部分の残りの部
品割当てを放棄し，前に検査した層の下の次の層に関し
てステップ２に進む。
9.マトリックスの凡ての層の検査後に，凡ての部品のx,
y,z値の最小最大値を定める。
10.何れかの最小ｚの値が１であれば，これはマトリッ
クスの底部にあり支持を必要としないため放棄する。他
の凡ての部品を独立部品と宣言する。
11.各独立部品について，極限x,y座標に関して４個の点
を定める。好適な例でこの位置はx,y値の拡大する位置
とし，部品の広い支持を得る。
12.各部品について，同じx,y座標を有し，極限位置又は
座標が所定範囲，例えば極限位置の位置座標の1mm内に
あり，下部ｚ座標が極限以外の位置にある位置に１個の
値を割当てる。かくして複数の支持脚を画成する。
13.更に，上述によって画成された支持脚が既にマトリ
ックスの外周に連通して導管に組合せて画成された部品
と接触した時はステップ12,13を終了する。
更に，本発明の好適な実施例によって，第４図に示す
通り，複数の別個の物体112,114を共にモデル化し相対
接触しないように置き，同時に複数の物体を互いに包容
して最小の全体容積とすることができる。
同時にモデル化すべき複数の物体の包容は次の動作ス
テップのシーケンスによって得る。
1.モデル化すべき各物体に対して，極限座標を定め，各
物体について最小外包容積を箱の形式として計算する。
2.容積の減少順序で外包容積を分類する。
3.物体を収容する三次元ラスタマトリックス即ちマスタ
ーマトリックスを画成する。
4.物体のマトリックスの内容をマスターマトリックス内
に複写して最大外包容積をマトリックス内に置き，位置
（1,1,1）から開始する。
5.残りの外包容積については，次の最大容積から開始し
順次に最小容積に達するまで進行し，各場合に前に位置
決めした外包容積に重なり又は接触せずに置き得るマス
ターマトリックス内の姿勢を定め，同時に前に選択した
マスターマトリックス画成容積の膨張をなくし又は最小
とする。適合試験においては６個の可能直角方向姿勢の
試験を行う。
6.最良の適合を発見すれば，各残りの外包容積を最良適
合位置に置く。
7.上述の支持脚形成手順を第４図に組合せて使用し，隣
接の非接触物体のの支持とする。このための他の所要の
技法を使用できる。
第5A,5B図は物体のモデル化を示し，最初は離間した
部分を結合してモデルとして底から頂部まで集成する。
第5A図に示すモデルは中間段階であり，部分120は主部1
22から離間する。各部分120は支持を必要とする。第5B
図は完成したモデルであり，両部分を結合し，部分120
は別の支持を必要としない。
支持材料の選択が支持部分120に対する剛性に欠ける
場合は，最初にこの部分が中間支持を要するものと認識
して第３図に説明した上述の支持脚を形成させる。
この部分が支持を必要と認識するステップは次の動作
ステップのシーケンスを含む。
1.三次元マトリックス底の層を検査し，各層を次々の検
査を開始する。
2.単位二進値を有する検査層の面積を確認し，上述のシ
テックス社のＲ−280システムのCLAR機能のアルゴリズ
ムを使用して行い得る。
3.検査層のある面積が前に検査した層の面積と重なりを
検査する。
4.NOの場合は，個別面積と宣言し，次のステップを行
う。YESの場合はステップ２で次の層に進む。
5.各個別面積に支持を発生させ，上述の第３図の技法を
使用し，又は次のメッシュを形成する。
6.メモリーＡから二次元メッシュマトリックスを書き，
通常は凝固面に平行の面内とし，巾の線を１−３ボクセ
ル程度とする。メッシュを独立部分の面に重ね，独立部
分を容器の壁に結合し，容器内の安定した物体とする。
モデルが完成すればメッシュは容易に除去できる。
更に，本発明の実施例によって，モデルに参照マーク
を組合せ，所定層で凝固可能液の色を選択的に変化させ
る。
第６図は本発明の別の実施例を示し，凝固可能層375
を容器376の凝固面のみに設ける。この下は支持材料374
とし，通常は固体形成とする。各層には重合化樹脂372
を示す。非重合化樹脂は各層の非重合化樹脂から除去し
次に支持材料374で充填し，これは最初は液又はペース
ト状とする。かくして，凝固の深さは凝固液層375の厚
さによって定まる。モデル373が容器内で形成される時
に支持材料の高さは増加し，凝固面の直下に達する。
ワックスの凝固は層375の面に低温板を作用させて加
速する。面の急速冷却のための他の技法も使用できる。
支持材料374の施与は拡げる又は所要の他の技法を使
用する。支持材料は凝固させ得る。所要の凝固可能の支
持材料の例は鋳造ワックス例えば，アルゲソ社M.Argeso
＆ Co.,Inc.,Mamaroneck,NewYork,USAのワックスCerit
aFillerPatternWaxF−875である。このワックスは50−8
0℃で液体であり室温で放置して凝固する。
モデル完成後にワックスを約60℃で溶融して除去し，
本発明の凝固可能材料として代表的なポリマーは90℃ま
で分解することなく耐える。ワックスの加熱は膨張を生
じ，ある場合にはモデルを破損する。
本発明によって，ワックス以外の支持材料を使用す
る。他の好適な支持材料の例は膨張可能ポリスチレン
（EPS）があり，液として供給し剛性に凝固し，アセト
ン等の所要の溶剤で後に除去する。
ワックスの溶融はオーブン内の加熱で行う。このため
のマイクロ波オーブンを使用する時はワックスの添加材
として水を混入しマイクロ波エネルギを吸収させる。マ
イクロ波用ワックスの例はアルゲソ社の28−17がある。
他の例として，ワックスの膨張を希望しない時は，支
持材料を溶剤での洗浄によって除去する。水を溶剤とし
て使用する時は，支持材料はアルゲソ社のワックスCeri
taSolubleWax No.999を使用できる。
固体支持材料の使用はモデル形成を容器なしで行う可
能性を提供する。しかし，予見し得る困難は凝固可能材
料の凝固前の溢出である。第７図はこの問題を示し，樹
脂等の重合化可能材料の層378が前に形成された層382上
に溢出する。溢出材料380を示す。
溢出の問題を除去するには露出面を囲む外周障壁を保
つ。本発明の好適な実施例によって，第８図に示す通り
溢出の問題を除去する。外壁388を層を囲んで形成し，
例えば重合化可能材料に光源384から強いUV光をマスク3
86を介して露光して光重合によって外壁を形成する。
第８図の別の露光による外壁の形成を避けるために
は，外壁をモデル形成ソフトウエアによってイメージデ
ータに組込む。第９図はこの内蔵モデル形成ソフトウエ
アによって形成した層を示し，物体392,外壁394,支持材
料396を含む。
第10図はモデル本体398を支持素子400によって支持す
る集成外壁402を示し，ベース404上に支持された外壁40
2と共に一体に形成する。
第11図は本体の好適な実施例による未凝固の凝固可能
材料401の再生装置を示す。装置のプッシュプル流体ス
トリップ形成装置403のプッシュ部405は流体流入口407
を有し加圧流体，空気等のガス供給源に結合し，細長の
ノズル409を画成する。プッシュ部405に固着されたプル
部411の細長の入口ノズル413はノズル409に離間して対
向し流体出口を経て図示しない真空源に連通する。
流体ストリップ形成装置403の作動はノズル409,413間
に流体ストリップ417を形成する。流体ストリップ417は
未凝固の凝固可能材料401を層419を未露光部分から引出
し，材料401をノズル413,出口415を経て図示しない再生
リザーバー又は廃棄位置に搬送する。層419と装置403と
の間に相対運動を生じさせ，ほぼ凡ての未凝固の凝固可
能材料が層419から除去された後の層は支持材料を与え
られる。
更に、本体の好適な実施例によって、未重合の凝固可
能材料の除去を、凝固した支持材料を除去することなく
行う他の技法が得られる。第12図はこの技法の４段階を
示す。段階１では樹脂は所定のパターンによって、ある
部分406は重合され、他の部分408は非重合状態となる。
段階２では，イソプロパノール等の溶剤410を配分器4
12から供給する。段階３ではブラシ414を使用して溶剤
と樹脂を混合して低粘度の流体とする。段階４では，導
管416から真空を作用して低粘度流体を除去する。
第12図の技法を使用してもある量の残存未重合樹脂42
0が第13図に示す通り重合樹脂418の中に残る。
残存樹脂418を完全に硬化するのが望ましい。第13図
は残存樹脂硬化技法の３段階を示す。段階Ａでは，第12
図の技法を施す前であり，段階Ｂは残存樹脂を示す。本
発明の好適な実施例によって残存未重合樹脂を含む全体
の樹脂をUV放射で露光し，残存樹脂を第13図の段階Ｃに
示す通りに重合する。
上述の残存未重合樹脂の硬化技法は層間の接着を良く
する。精度は多少悪くなるが許容限度内である。
本発明の好適な実施例によって，モデルの所定層の厚
さと平面度を制御する。このために，多少厚い樹脂層と
支持材料を拡げ，凝固可能材料と支持材料の硬化の次に
機械的加工を行う。この技法を使用すれば樹脂層の形成
の厚さに広い公差を採用できる。
機械加工は次の作動上の利点を得る。即ち，垂直精
度，層面を粗し次の層の接着を良くし，不時にワックス
の被覆したポリマーを露出し，油性成分を含む支持材料
ワックスの上面を除去し，酸素による反応停止のため完
全には重合しなかった重合化材料の頂部層の除去が可能
である。
第14図は１個又は複数のブレードのフライカッタ430
を使用して均等な厚さの層456を形成し，過剰材料428を
除去する。第15図は層面434を加工する代表的フライカ
ッタ432を示す。フライカッタ432の使用の利点は所定時
間に工作物に作用する正味力がほぼ無視し得る点にあ
る。
本発明によって，凝固可能材料の凝固の際の収縮によ
る空間的歪みの問題に対処する。上述の通りこの収縮は
直線方向に最大２％に達する。本発明の好適な実施例に
よって，収縮の問題を克服するには多段光照射技法を使
用し，最初の光照射の後に生じた収縮によって空虚とな
った部分に過剰の凝固可能材料が入る。
第２の光照射ステップにおいては第１のステップと同
様として行う。次の光照射，硬化，充満のサイクルを所
要階数行う。上述の収縮克服技法を連続的に行うには光
照射の作用時間を延長する。この技法は本発明には特に
有効であり，コダマ等の特許の技法と反対に，本発明は
に使用する均等な支持材料は凝固可能材料を凝固させる
光照射では凝固しないため，不均等光照射による不時の
凝固を生ずることはない。
本発明の他の実施例によって，非収縮凝固可能液を製
造するには，通常の収縮性凝固可能液に凝固に際して膨
張する他の液を収縮性凝固可能材料の収縮を相殺する量
だけ混合する。収縮係数に従って両成分の比を調節し，
混合物は全体の収縮係数が零又はほぼ零となる。重合化
に際して膨張する代表的樹脂はノルボルネン・スピロオ
ーソカーボネートNorborneneSpiroorthocarbonateであ
りRADCURE,1984,p11−１に記載される。これは収縮係数
約２％のエポキシ型フォトポリマーに混合可能である。
最終硬化ステップ間に生ずるモデル内応力による変形
を避けるには最終硬化ステップを省略し，各凝固層の形
成に際して過露光を行って各層を完全に硬化させる。こ
の技法はコダマ等の特許では不可能である。
本発明の別の実施例によって，収縮効果を減殺するに
は大面積の凝固可能層を同時に光照射，凝固させるのを
避ける。これを第16A−16D図に示し，相補チェッカーボ
ードパターンの所定のパターンの２ステップ放射を示
す。
第16A図は所定のモデルの層の凝固パターンを示す。
本発明の好適な実施例によって，このパターンを分解し
て相補チェッカーボードパターンマスクとし，第16B,16
C図に示す。このパターン分解は所要のスクリーンを使
用して写真的に行い，又はマスクパターンとデータパタ
ーンの間の論理AND作動によって電子的に行う。
凝固可能層を各相補形パターンマスクを使用して別個
に行い第１の露光後の収縮による変形は少なくとも部分
的に第２の露光の際に補正される。所要に応じて，完全
なパターン又は選択した部分に相当するマスクを使用し
て第３の露光を行い，パターン内の未凝固スペースを充
填する。相補形パターン露光の技法の結果は第16D図の
重なった凝固パターンとして示す。
本発明の他の実施例によって，イメージにグリッドパ
ターンを重ねて部分毎に分割する。グリッドパターンは
好適な例で各隣接層に対して方向づけされる。
本発明の別の実施例によって，収縮補正を行うため
に，前処理によって露光マスクを変形させ，完成モデル
の最終収縮を計算に入れる。この技法は鋳造に使用され
型をこのために変形させる。
本発明の他の実施例によって，透明板上にイオノグラ
フ電子写真法によって1:1又は1:1に近い寸法でイメージ
を形成する。この方法を行うイオン蒸着装置は例えばデ
ルファックスシステムズ社DelphaxSystemsInc.,Toront
o,CanadaのS3000型を使用し，透明誘電板例えばガラス
又はプレキシガラスの裏側に静電イメージを荷電する。
板を装置を横切って動かした時にイメージを単一成分現
像装置，例えば上述のS3000型を使用して現像する。板
は可視像を有する。板を新しい層の上に動かし非接触イ
メージ形成プロセス用の露光マスクとして使用する。露
光後には板は清掃され、被覆ステーションに戻される。
好適な例で，板の清掃は現像ステーションで行い，殆
ど凡てのトナーがトナーのプールに戻り，再循環され
る。
トナーのオーバーフローは非平行光照射によって補正
し得る。電子写真では誘電媒体上の荷電イメージは極め
て正確であるが，乾燥トナーのイメージは黒い部分から
白い部分にオーバーフローする傾向がある。光平行の程
度を制御して白い部分を黒い部分上に拡げてトナーのオ
ーバーフローを補正してイメージの精度を向上させる。
イメージを黒いガラス板に転写するには，板を透明導
体の極めて薄い層，例えば酸化錫で被覆しこれにマイラ
ー等の誘電材料の層を被覆する。導電層に高圧を作用す
れば誘電材料は荷電する。
第17図は他の間接露光技法を示し，第1B図の技法との
差異は多少高価な写真フィルムを使用せずに消去可能マ
スクを使用する。
第17図に示す通り，マスクは電子写真技法等によって
ガラス担体264上に形成される。所要のパターンは荷電
電子写真ドラム上にレーザー源268からのレーザービー
ムによって，ビーム変調器270,走査装置272を経て形成
され，走査装置はドラム266上にビームを順次の線とす
る。
ドラムの方向274への回転によってドラム266の書込み
パターンにリザーバ276からのトナーを受ける。次にト
ナーパターンは担体264に転写され，次に通常の溶融ス
テーション278で溶融される。本発明の他の実施例によ
って，トナーパターンは直接ドラムから担体に転写せ
ず，このための１個以上の中間転写シリンダを使用す
る。
パターン付マスクは凝固可能層281に殆ど接触した印
刷関係にあり，水銀蒸気ランプ等の高輝度光源でフラッ
ド露光する。
露光後に担体を清掃ステーション282で洗浄，清掃，
乾燥して再使用する。
イメージを担体264に転写した後はドラム面を清掃ブ
レード284で清掃し，コロナ放電装置286等で均等に荷電
した後に書込みを行う。
上述の実施例の利点は凝固可能材料のフラッド露光が
可能であり，比較的露光時間が短く，高感度フォトポリ
マー又は高価な写真フィルムは必要としない。
本発明の他の実施例によって，第17図の装置はガラス
に代えてマイラー等の可撓性担体の連続バンドを使用し
得る。この実施例を第18図に示し，第17図と同じ符号に
よって同様の部分を示す。担体は再使用可能であり，又
は使用後に廃棄する。使い捨てマスクを使用する場合は
所要のレーザープリンター又はプロッターを通常の通り
に作動させて使用できる。
第19図は第1A図の直接露光技法の他の実施例を示す。
第19図の実施例は細長光源288を使用して凝固可能層上
のボクセルの単一線を電子線マスク290を介して照射す
る。電子線マスクは好適な例でフィリップス社Phillip
s,ValvoDivisionの光スイッチアレイを使用する。他の
例として，マスクは液結晶アレイ,PZT電気光スイッチア
レイ，機械的作動の直線マスクも使用できる。
マスクと光源を凝固可能面を横切って方向292に単方
向移動装置によって移動させる。
第19図の装置に使用した技法の利点はマスクに伴う消
耗品が不要である。
各種の小型物体を前述の内包技法で組合せ可能であ
り,1回の組合せプロセスで全部を形成できる。同様に大
型物体を部分毎に分解し，夫々を前述の技法で製作でき
る。
本発明の他の実施例によって,UV光の所要の放射のた
めに，特殊な鏡を使用し，反射を変調して一部は反射し
他部は反射しない。この反射システムはグレーホークシ
ステムズ社GreyhawkSystems Inc.,Milpitas,Cal.,USAの
ソフトプロット1221型大面積モノクロームディスプレー
を使用できる。この投射装置の構成は第20図に示す。
第21図は単一素子を組合せて三次元モデルの形成を示
す。この素子はハンガー491と表記493を含む。更に，内
部連通導管495をモデル496内に形成する。このモデルは
取外可能内部連通ポート497と共に形成され，ポートは
外部器具例えば支持材料をモデルの内部空洞から排出す
る器具を導管495に取付ける。ポート497に必要がなくな
ればモデルから取外す。単一素子の幾何学的形状は計算
機メモリー内の記憶装置に記憶させ，素子を所要の時に
読出し寸法合せしモデル内の所要の位置とする。
本発明の好適な実施例によって，前述の技法と装置を
負のモードで使用し，支持材料製とし凝固可能材料の比
較的薄い外殻によって囲む。このモデルは金属等の材料
のインベストメント鋳造法等のパターンとして直に使用
できる。
第22図は本発明のシステムと方法の好適な実施例と，
前述の種々の技法とを集約して示す。
第22図に示すシステム500は三次元物理モデルを形成
し,2個の基本的サブシステム，即ちマスク形成サブシス
テム502と物理モデル形成サブシステム504とを含む。マ
スク形成サブシステムは好適な例でイオノグラフィック
イメージ装置506を有し，イオノグラフィック書込みヘ
ッド508,例えばデルファックス社のＳ−6000プリンター
内の2460型グラフィックエンジンの書込みカートリッジ
等を含む。
書込みヘッド508はイオンガンの列を有し，上述のグ
ラフィックエンジン510の生じた制御電流を受けた時に
イオン流を生ずる。グラフィックエンジン510の作動は
通常のグラフィックフォーマットに受けたグラフィック
データを制御電流に変換する。
書込みヘッド510はガラス等の透明担体514の下面に形
成した透明導電面に被覆した透明誘電面512上に書込
む。担体514は直線案内516に沿って書込みヘッド508に
直角に移動するキャリッジ513に支持され，書込みヘッ
ドは静止である。導電面と誘電面とはハニタ社Hanita,I
sraelの販売するHA−01215型のフィルムを使用できる。
書込みヘッド508にイオン付着後に担体514は現像ユニ
ット518例えば上述の2460型グラフィックエンジンに組
込んだ現像ユニット等に作動係合する。現像ユニット51
8はトナーを担体514のイオン化部分に付着させてマスク
515を形成する。
マスク形成サブシステム502は担体清掃及びトナー除
去装置520を有し，使用後にマスクを担体から除去す
る。装置520はブラシユニット521と真空ユニット522と
を含む。コロナ放電ユニット523はトナー除去後に担体
を電気的に放電する。他の例として，トナーの除去は磁
気的に行い，又は現像ユニットの一部としたローラーに
よって行う。
担体514上の潜像のイオノグラフィックイメージの現
像後に担体514はマスク形成サブシステム502を離れ物理
モデル形成サブシステム504に搬送される。
物理モデル形成サブシステム504では，マスク保有担
体を正確に現像ユニット530例えばフュージョン社Fusio
nUV CuringSystems,Rockwille,MD.USAのAEL1B型UV光源
等に作動係合させる。機械的シャッター532が露光を制
御する。
三次元モデルはモデル支持面で層毎に形成されて所要
の位置決め装置536によってx,y軸に沿って選択的に位置
決めされる。最初はモデル支持面534は樹脂アプリケー
タ540例えばノードソン社NordsonCorp.,Atlanta,Georgi
a,USAのSNAH88型の部品名PN−6507116の下に作動係合さ
せる。
アプリケータ540はリザーバ542からの樹脂を弁544供
給ポンプ546を経て受け，支持面534上に均等な厚さ0.15
mmの層550を形成する。樹脂層の形成後に面534は露光ユ
ニット530の下に作動係合させ，担体514上に形成したマ
スクは光源と層550の中間で層550に近接させて第1C図に
示す近接露光を行う。シャッター532を所要時間例えば
５秒間開け，層550はマスク515を経て露光されて層550
の露光部分を硬化する。次にシャッターを閉る。
マスク515を担体514と共にマスク形成サブシステム50
2に戻して清掃し，次のマスクを準備する。担体の透過
率の固有の欠陥，例えば気泡の存在，亀裂，掻き傷によ
るモデルの構造に欠陥を生ずるのを防ぐために，担体51
4上の潜像515の相対位置を変化させて，イオノグラフイ
メージ装置に対する担体の姿勢を次々の層に関してラン
ダムに変化させ，露光ユニット530で変化を正確に補正
してモデルの層の一致を保つ。それ故，次々の層では欠
陥は同じ位置に生ぜず，欠陥の影響は無視できる。
次のマスク形成の間もモデル形成プロセスは継続す
る。露光した層550を流体ストリップ形成器560に作動係
合に位置決めして層550から未硬化樹脂を除去し第11図
の説明と同様とする。形成器560はプッシュプル流体循
環装置562に連通し,1個以上のポンプを有して所要の正
負圧力を生ずる。形成器560は分離器564に連通して凝固
可能材料の未凝固部分を流体流によって分離して再生リ
ザーバ566に送る。
清掃した層550は支持材料アプリケータユニット570,
弁574,ポンプ576と作動係合し，ユニット540,542,544,5
46と同様の構造作動であり，支持材料を層550内の未凝
固凝固可能材料を除去した部分に充填する。好適な例で
支持材料は溶融ワックスとし上述の形成とする。ユニッ
ト570はほぼ均等な頂面を層550に提供する。
層550に溶融ワックスを施した後に層を冷却ユニット5
80に作動係合させる。ユニット580は冷却板582をアルミ
ニウムブロックに内部通路を形成して冷却流体供給源58
4に連通した冷却流体を通す。供給源584の例はネスラブ
社NESLAB Instruments Inc.,Portsmouth,N.H.,USAのク
ールフローCFT−33型がある。板582は位置決め機構586
によって位置決めする。層550内のワックスは冷却板582
に接触して急速に硬化し，次のプロセスに送る。
層550のワックスが硬化した後に，層を加工ユニット5
90に送って作動係合させる。ユニット590は通常の多数
ブレードのフライカッタ592をモータ594で駆動し塵収集
フード596と真空クリーナ598を有する。加工ユニット59
0は層550の頂面の凝固した凝固可能材料と凝固した支持
材料の過大厚さを除去して正確で平な均等な厚さとす
る。
上述の単層の作動を多数回繰返し，支持面534は順次
低下し，正確な制御寸法の多層集成モデルが形成され
る。
本発明を好適な実施例について説明したが実施例並び
に図面は例示であって発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
第1A,1B図は本発明の好適な実施例による三次元モデル
形成装置の２種の実施例を示すブロック線図，第1C図は
第1A,1B図の装置の好適な実施例による近接露光装置の
図，第２図は本発明による液排出導管を有する中空物体
の断面図，第３図は複雑な物体に一体の支持脚を有する
斜視図，第４図は本発明による内包物体の斜視図，第5
A,5B図は形成間の最初は離れた物体と完成物体を示す斜
視図，第６図は固体支持材料を使用する三次元マップと
モデル形成技法を示す図，第７図は凝固可能材料の溢出
の問題を示す図，第８図は凝固可能材料の溢出の問題を
解決する技法を示す図，第９図は溢出の問題を解決する
三次元モデルの断面図，第10図は三次元モデルを外周容
器に結合する断面図，第11図は流体流を使用した材料除
去装置の斜視図，第12図は非重合凝固可能材料の除去技
法のプロセスを示す図，第13図は残存非重合凝固可能材
料の凝固技法のプロセスを示す図，第14図は加工技法に
よる層の厚さを制御する技法を示す図，第15図は第14図
の装置の図，第16A,16B,16C,16D図は相補形マスクを通
す放射による収縮補正技法を示す図，第17図は三次元モ
デル形成装置の側面図，第18図は第17図の装置の変形例
を示す図，第19図は直接露光モデル形成装置用の直接露
光装置の図，第20図は部分反射鏡を使用するイメージ形
成装置を示す図，第21図は個別素子を組合せた三次元モ
デルの図，第22図は本発明による三次元モデル形成シス
テムの全体図である。 20,34,50,530……エネルギ源、23……凝固面 24,100,106,108,112,114,392,398,406,418,491−496…
…モデル、26……位置制御装置 28……材料供給機構、29……データ源 30,35……ビーム変調偏向器 32……グラフィックマスク形成装置、56……マスク 62……凝固可能層、372……重合樹脂、374……支持材料 388……外壁、400……支持素子 407……プッシュプル流体ストリップ形成装置 405……プッシュ部、409,413……ノズル、411……プル
部 417……流体ストリップ、432……フライカッタ 266……ドラム、272……走査装置 278……溶融ステーション、281……凝固可能層 280……水銀ランプ、290……線マスク 500……三元モデル形成システム 502……マスク形成サブシステム 504……モデル形成サブシステム 506……イメージ装置、508……書込みヘッド 510……グラフィックエンジン、515……マスク 530……露光ユニット、534……モデル支持面 550……樹脂層
フロントページの続き (72)発明者 バリー・ベン―エズラ イスラエル国ラマト・ハシャロン，シム タット・アロウゴット ７ (72)発明者 イェホシュア・シェインマン イスラエル国テル・アビブ，バブリ・ス トリート 35 (72)発明者 ギル・バレケット イスラエル国ヘルズリア，アルターマ ン・ストリート ５ (72)発明者 ミカエル・ナグラー イスラエル国テル・アビブ，ラマト・ア ビブ・ギメル，ベン・ヨゼフ・ストリー ト 27 (72)発明者 アビグドル・ビエバー イスラエル国ラナンナ，エリーゼル・ヤ フェ・ストリート 47 (72)発明者 マチュー・カッツ イスラエル国ハイファ，ネベ・シャナ ン，アシャー・ストリート 12 (56)参考文献 特開 昭63−138318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208909（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 67/00

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所要形状の三次元物理的モデルを自動的に
    形成するシステムであって、 受けた座標情報に従って作られたマスクにして、再使用
    可能な担体を有するマスクを介して、凝固可能な材料の
    複数の層を順次に光照射する手段と、 前記複数の層のひとつの露光のための第１のマスクとし
    て使用すべく第１の所要のパターンを形成するようトナ
    ーを前記再使用可能な担体上に置き、次いで、前記複数
    の層の別のひとつの露光のための第２のマスクとして使
    用すべく第２の所要のパターンを形成するようトナーを
    前記再使用可能な担体上に置くための手段と、 を備える三次元モデル自動形成システム。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記順次に照射する手段が電気光学シャッターを有して
    いる、システム。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記凝固可能材料が、凝固に際して所定の収縮係数を呈
    する第１の樹脂と、凝固に際して所定の膨張係数を呈
    し、且つ、前記第１の樹脂と混合される第２の樹脂とを
    含み、それによって、前記第１の樹脂と前記第２の樹脂
    との混合物が、凝固に際して零または零に近い収縮係数
    を呈するようにした、システム。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のシステムにおいて、 三次元の要素に関する座標情報を与える手段と、 該座標情報を与える手段から座標情報を受け、該座標情
    報を処理して三次元モデルの形成に使用可能とするよう
    に構成された手段と、 をさらに含む、システム。
  5. 【請求項５】請求項４に記載のシステムにおいて、 記憶された形状を前記三次元モデルに選択的に関連づけ
    る手段をさらに含む、システム。
  6. 【請求項６】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記トナーを置くための電子写真手段をさらに含む、シ
    ステム。
  7. 【請求項７】請求項１に記載のシステムにおいて、 座標情報に従って反射率を調節可能な鏡をさらに含み、
    該鏡の反射率の調節は、鏡の一部においては反射し、他
    の部分においては反射しないようにし、それによって前
    記凝固可能な材料を選択的に照射できるようになされ
    る、システム。
  8. 【請求項８】請求項１に記載のシステムにおいて、 物理的モデルを集成する層を機械的加工する手段をさら
    に含む、システム。
  9. 【請求項９】請求項８に記載のシステムにおいて、 前記機械加工する手段が、前記層を均等な厚さに形成す
    る手段を備えている、システム。
  10. 【請求項１０】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記凝固可能な材料を選択的に凝固させる手段をさらに
    含み、 該選択的に凝固させる手段が、凝固可能な材料を層の支
    持体上に適用する手段を備え、 前記凝固可能な材料に光照射する前記手段が、複数のマ
    スクを介して前記凝固可能な材料に光照射する手段を有
    している、システム。
  11. 【請求項１１】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記層から未凝固の凝固可能材料を除去して該未凝固の
    凝固可能材料を再生可能とするために流体ストリップを
    形成する手段をさらに含む、システム。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記再使用可能な担体からトナーを除去して再生するた
    めの手段をさらに含む、システム。
  13. 【請求項１３】請求項１に記載のシステムにおいて、 前記第１の所要のパターンおよび前記第２の所要のパタ
    ーンのうちの少なくとも一方が、イメージに重ねられる
    グリッドパターンである、システム。
  14. 【請求項１４】所要形状の三次元物理的モデルを自動的
    に形成するシステムであって、 受けた座標情報に従って作られたマスクにして、再使用
    可能な担体を有するマスクを介して、非接触近接露光方
    式で、凝固可能な材料の複数の層を順次に光照射する手
    段と、 前記非接触近接露光方式において、前記マスクが前記層
    から離れていること、および、非平行光の照射が用いら
    れることに起因する歪みを補正するための手段と、 前記複数の層のひとつの露光のための第１のマスクとし
    て使用すべく第１の所要のパターンを形成するようトナ
    ーを前記再使用可能な担体上に置き、次いで、前記複数
    の層の別のひとつの露光のための第２のマスクとして使
    用すべく第２の所要のパターンを形成するようトナーを
    前記再使用可能な担体上に置くための手段と、 を備える三次元モデル自動形成システム。
  15. 【請求項１５】所要形状の三次元物理的モデルを自動的
    に形成する方法であって、 受けた座標情報に従って作られたマスクを介して、凝固
    可能な材料の複数の層を順次に光照射する段階を含み、 該順次に光照射する段階が、前記複数の層のひとつの露
    光のための第１のマスクとして使用すべく第１の所要の
    パターンを形成するようトナーを再使用可能な担体上に
    置き、次いで、前記複数の層の別のひとつの露光のため
    の第２のマスクとして使用すべく第２の所要のパターン
    を形成するようトナーを前記再使用可能な担体上に置く
    段階を備える、 三次元モデル自動形成方法。
  16. 【請求項１６】請求項15に記載の方法において、 凝固可能な材料に光照射して、該凝固可能な材料に収縮
    が生じたときに、付加的な凝固可能な材料が適所に移動
    して該収縮を相殺して凝固し、それによって、凝固可能
    な材料の層の凝固部分全体の厚さが均一になるようにす
    る段階を含む、方法。
  17. 【請求項１７】請求項15に記載の方法において、 凝固可能な材料への光照射を、相補的なパターンで順次
    行う段階を含む、方法。
  18. 【請求項１８】請求項15に記載の方法において、 前記層から未凝固の凝固可能材料を除去して該未凝固の
    凝固可能材料を再生可能とするために、前記層と共働し
    て流体ストリップを形成する段階を含む、方法。
  19. 【請求項１９】請求項15に記載の方法において、 前記順次に光照射する段階が、前記マスクを形成するの
    に用いられる材料のオーバーフローを少なくとも部分的
    に補正するように光学的形状を選択する段階を含み、該
    補正は、前記順次に光照射する段階に用いられる光源を
    大きくして前記マスクを介して露光される前記層の領域
    を大きくすることによって行われる、方法。
  20. 【請求項２０】請求項15に記載の方法において、 前記再使用可能な担体によって画成された前記マスクを
    介しての前記光照射に次いで、該再使用可能な担体から
    前記トナーを除去する段階を含む、方法。
  21. 【請求項２１】請求項20に記載の方法において、 前記トナーを前記再使用可能な担体から除去した後、該
    トナーを再生する段階を含む、方法。
  22. 【請求項２２】請求項15に記載の方法において、 前記順次に光照射する段階が、前記再使用可能な担体上
    にトナーを置く相対的位置を不作為に変動させ且つ該変
    動を補正する段階を含み、それによって、前記再使用可
    能な担体における光学的な欠陥の影響を小さくする、方
    法。
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