JP3359026B2 - 立体造形方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は三次元物体の製造の
ための改良された立体造形の方法および装置に関し、特
に、形成される各層のサイクル時間を短縮するための改
良された立体造形方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、「立体造形による三次元物体の製
造のための装置」と題する米国特許第４，５７５，３３
０号に記載されたような「立体造形」システムが実用化
されている。基本的に、立体造形は、重合性液体の多数
の薄層を各層の上に連続的に硬化させ、すべての薄層が
結合されて部品全体を形成させることにより、複雑な立
体プラスチック部品を自動的に製作するための方法であ
る。重合化された各層は、本質的に、希望の三次元物体
の薄い断面層である。この技術では、部品は、文字通
り、液状プラスチックの槽の中で創出される。この方法
は、設計構想を迅速に具体的な形状にし、試作品のモデ
ルを作るために極めて有効である。さらに、複雑な部品
も工具を要さずに迅速に製作できる。このシステムは、
コンピュータを利用して断面パターンを生成するので、
ＣＡＤ／ＣＡＭシステムと容易に連結することができ
る。

【０００３】好ましい重合性液体は、実用的なモデル製
作材料とするのに十分な高速で紫外線で硬化するもので
ある。部品製作時に重合に用いられなかった液体はその
まま槽内に残して以後の部品を製作するのに使用する。
紫外線レーザが、ガルバノメータミラーを使用したＸ−
Ｙ走査装置によりその液体の表面上を既定のパターンで
移動する小さな高強度の紫外線スポットを作る。走査装
置は、コンピュータ生成ベクトルなどによって駆動さ
れ、精密かつ複雑なパターンがこの技術によって容易に
作成される。

【０００４】立体造形システムには、レーザ走査装置、
重合性液体を入れるための槽、槽内を上下動可能な物体
支持台、および制御コンピュータが含まれる。システム
は、一度に一つの薄層断面を形成し、層単位で希望の三
次元物体を作り上げることによりプラスチック部品を自
動的に製作するようにプログラムされる。

【０００５】通常の立体造形手順では、粘性硬化性プラ
スチック液体の薄層がすでに硬化された層の上に付与さ
れ、その重合性液体の薄層が重力によって平滑になるだ
けの十分な時間が経過した後、コンピュータ制御放射線
ビームが薄層上を移動し、そのプラスチック液体を十分
に硬化させ、その上に以後の層が付与できるようにす
る。薄層が平滑になるための待機時間は、重合性液体の
粘度、層の厚さといったいくつかの要因によって異な
る。

【０００６】通常、硬化層は、上下動可能な物体支持台
に支持されており、液状プラスチックが硬化層上に満た
されるように希望の層厚さに等しい距離だけ、粘性重合
性液体の浴の表面下に浸漬される。表面が平坦になる
と、層は放射線による硬化の準備が整ったことになる。

【０００７】立体造形の詳細については、米国特許第
４，５７５，３３０号および以下に挙げる係属中の米国
特許出願に説明されている。

【０００８】米国特許出願番号第３３９，２４６号「立
体造形におけるカールの低減」（１９８９年４月１７日
出願）米国特許出願番号第３３１，６６４号「立体造形
による高分解能三次元物体の製造のための方法および装
置」（１９８９年３月３１日出願） 米国特許出願番号第１８３，０１５号「立体造形による
三次元物体の製造方法および装置」（１９８８年４月１
８日出願） 米国特許出願番号第１８２，８０１号「立体造形による
三次元物体の製造方法および装置」（１９８８年４月１
８日出願） 米国特許出願番号第２６８，４２９号「部分的に重合化
された部品を硬化させる方法」（１９８８年１１月８日
出願） 米国特許出願番号第２６８，４２８号「部分的に重合化
された部品を作成する方法」（１９８８年１１月８日出
願） 米国特許出願番号第２６８，４０８号「部分的に重合化
された部品から排液する方法」（１９８８年１１月８日
出願） 米国特許出願番号第２６８，８１６号「ビームの輪郭を
描くための装置および方法」（１９８８年１１月８日出
願） 米国特許出願番号第２６８，９０７号「立体造形におけ
るドリフトを補正する装置および方法」（１９８８年１
１月８日出願） 米国特許出願番号第２６８，８３７号「立体造形装置を
較正・標準化する装置および方法」（１９８８年１１月
８日出願） 米国特許出願番号第２４９，３９９号「立体造形による
三次元物体の製造方法および装置」（１９８８年９月２
６日出願） 米国特許出願番号第３６５，４４４号「統合化立体造
形」（１９８９年６月１２日出願） 米国特許出願番号第２６５，０３９号「液面を測定・制
御する装置および方法」（１９８８年１０月３１日出
願） 現在必要とされており、これまで利用できなかったこと
は、プラスチックの各層を形成するためのサイクル時間
を短縮するための手段である。本発明は、その必要性を
満たすものである。

【０００９】本発明はまた、液体の水準（液位）を測定
・制御する装置および方法、特に、立体造形装置におけ
る使用液体の水準を測定・制御する装置および方法を利
用するものである。

【００１０】多くの科学実験および工業用途では、液位
の測定を必要とする。ここで用いる「液体の水準（液
位）」とは、重力場または他の加速座標系における液面
の高度を意味する。この表面は、液体は、多くの可能性
が考えられ、海でもあり、自動車のガソリンタンク内の
ガソリンでもあり、試験管内の液体薬品でもあり得る。
こうした液体の水準を測定するために、浸漬棒、杭の側
面に塗装された線、試験管側面の印、フロートなど、各
種の手段が長年にわたって採用されている。しかし、液
体の水準を極めて精密かつ高い信頼性をもって測定でき
る装置の必要性が存在する。この種の装置は、工業用途
で特に有益であり、液体の水準を希望の高度に維持する
ためにポンプのプランジャ、ダイヤフラムその他の調節
装置などの水準維持装置と組み合わせることができる。

【００１１】特に、立体造形装置は、使用液体の水準の
極めて精確な管理を必要とする。前述のチャールズ．
Ｗ．ハルの米国特許第４，５７５，３３０号は、立体造
形による三次元物体の製造のための装置を開示してい
る。この立体造形装置で用いられる使用液体は、通常、
紫外線の照射によって硬化可能な液状感光性重合体であ
る。米国特許第４，５７５，３３０号に記載されている
ように、好ましい実施例における使用液体の水準は、紫
外線のビームが一定の平面で高精度に正確に焦点を維持
するように一定の水準に維持されなければならない。

【００１２】液状感光性重合体の表面の紫外線ビームの
全強度およびビーム断面における強度分布（ビームプロ
ファイル）は、他の要因（液状感光性重合体の特性、ビ
ームが単一のスポットに留まっている時間など）と関連
して、ビームの照射により硬化または重合化する感光性
重合体の深さおよび輪郭を決定する。ビームプロファイ
ルは、ビームが液状感光性重合体の既定の水準で既知の
輸郭を有するように焦点を結ぶので、液状感光性重合体
の水準によって異なる。液状感光性重合体が既定の水準
と異なる水準を有した場合、ビームプロファイルの相違
は、硬化した感光性重合体の幅およびその深さを予定の
深さおよび幅とは異なるものにさせる。

【００１３】さらに、液状感光性重合体の水準が既定の
水準よりも高ければ、硬化した感光性重合体の深さは、
先行の硬化層まで到達して付着するために十分でなく、
物体の構造結合性にとって不都合な結果を生じることに
なる。反対に液状感光性重合体の水準が低ければ、新し
い層が予定よりも薄くなり、物体の再現精度に不都合と
なる。

【００１４】液状感光性重合体の水準は、液状感光性重
合体の硬化、加熱、蒸発などによって生じる収縮や減少
にかかわらず維持されなければならない。立体造形装置
の初期の機種では、この水準は、排液路を設けることに
よって維持していた。液状感光性重合体の水準は、オー
バーフロー用排液路をわずかに超える所まで（表面張力
により）上昇した。しかし、排液路は、立体造形装置に
よって作成される部品の高分解能を可能にするほど十分
な精度で液状感光性重合体の水準を管理できない。従っ
て、液体の水準を測定するさらに精密な手段の必要性が
存在する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】希望の三次元物体を形
成するためには、重合性液体の層を物体支持台の表面に
付与し、希望の層厚さの平滑な層を得るために層の表面
上をブレードで引く（掃引する、ならす）ことにより、
余分な重合性液体が層から掻き取り、放射線などの硬化
媒質が平滑にされた層の上表面すなわち作業表面に事前
に選択されたパターンで当てられ、それによりその層を
十分に硬化させ、以降の層を同様に付与し硬化させるこ
とが必要である。

【００１６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あり、適切な放射エネルギに応答して硬化する重合性液
体の表面で当該物体の連続的な薄肉の断面層を順次形成
することによって三次元物体を作成する際に、形成され
る各層のサイクル時間を短縮するための改良された立体
造形方法および装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、硬化手段への
露出により硬化可能な重合性液体の連続的に形成された
複数の層から三次元物体(40)を形成する立体造形方法で
あって、(a) 多量の前記重合性液体を保持する工程、
(b) 前記物体の先に形成された層の上に所望の層厚の
重合性液体の層(34)を形成する工程であって、該物体の
該先に形成された層の上に平滑化部材(26,300,400,505)
を掃引する工程を含み、該平滑化部材が、該物体の該先
に形成された層の上に位置するある過剰な重合性液体(3
02)を除去する工程、(c) 前記重合性液体の一部を硬化
させるために重合性液体の前記層(34)に硬化手段を選択
的に施して、それによって、前記物体の次の層が、該物
体の前記先に形成された層の上に形成され、この層に付
着する工程、(d) 前記工程(b)および(c)を複数回繰り
返して、前記物体の複数の付着した層から該物体(40)を
形成する各工程を含む方法において、前記掃引工程が、
(b1) 前記物体の第一の層の上に重合性液体の層を形成
するために、第一の掃引中に第一の速度で前記平滑化部
材(26,300,400,505)を掃引させる工程であって、該平滑
化部材が、該第一の速度で移動している間にある過剰の
重合性液体(302)を除去する工程、および(b2) 前記物
体の第二の層の上に重合性液体の層を形成するために、
第二の掃引中に第二の速度で前記平滑化部材(26,300,40
0,505)を掃引させる工程であって、該平滑化部材が、該
第二の速度で移動している間にある過剰の重合性液体(3
02)を除去し、該第二の速度が前記第一の速度とは異な
る工程を含むことを特徴とするものである。

【００１８】前記第二の層が第一の層であり、前記平滑
化部材(26,300,400,505)が該第一の層の上で二回掃引さ
れることが好ましい。なお、前記第一と第二の層は異な
っていてもよい。

【００１９】本発明は、硬化手段への露出により硬化可
能な重合性液体の連続的に形成された複数の層から三次
元物体(40)を立体造形する装置であって、 (a) 多量の(11)前記重合性液体を保持する容器(10)； (b) 前記物体の先に形成された層の上に所望の層厚を
有する重合性液体の層(34)を形成する手段(10,11,13,1
4,26,27,30-33)であって、平滑化部材(26,300,400,505)
および該物体の該先に形成された層の上で該平滑化部材
を掃引する手段を備え、該平滑化部材が該物体の該先に
形成された層の上に位置するある過剰な重合性液体(30
2)を除去する手段； (c) 前記重合性液体の一部を硬化させるために、重合
性液体の前記層(34)を硬化手段に選択的に施し、それに
よって、前記物体の次の層が、該物体の前記先に形成さ
れた層の上に形成され、その層に付着する手段(24)；お
よび (d) 前記手段(10,11,13,14,26,27,30-33)および(24)を
複数回繰り返して操作して、前記物体の複数の付着した
層から該物体(40)を形成する手段(25)を備えた装置にお
いて、前記手段(10,11,13,14,26,27,30-33)が、 (b1) 第一の速度で掃引したときにある過剰な重合性液
体(302)を除去するように、前記物体の第一の層の上に
重合性液体の層を形成するときに、第一の掃引中に該第
一の速度で前記平滑化部材(26,300,400,505)を掃引させ
る手段(27,30-33)、および (b2) 第二の速度で移動している間にある過剰な重合性
液体を除去するように、前記物体の第二の層の上に重合
性液体(302)の層を形成するときに、第二の掃引中に該
第二の速度で前記平滑化部材(26,300,400,505)を掃引す
る手段(27,30-33)を備えていることを特徴とするもので
ある。

【００２０】前記第二の層が前記第一の層であり、前記
平滑化部材(26,300,400,505)を掃引する手段(27,30-33)
が、前記第一の層の上で該平滑化部材を二回掃引させる
ように形成されていることが望ましい。なお、前記第一
と第二の層は異なっていてもよい。

【００２１】好ましい実施の態様では、物体支持台は、
それらの層が積層される表面を有しており、槽内の重合
性液体の浴中を上下できるように設けられている。その
物体支持台は、その表面（最新の硬化層の場合もある）
が全体的に希望の層厚よりも大きい距離だけ重合性液体
の浴の上面より下にあるように浴中に下げられる。次に
支持台は、表面の粘度の高い重合性液体が浴の上面より
も上に位置するように引き上げられる。その後、水平移
動ドクターブレードが希望の厚さの重合体の液層ができ
るように水平に移動して余分な重合性液体を掻き取る。
次いで支持台は平滑にされた重合性液体の層の上面が浴
とほぼ同じ水準になるように下げられる。その後、硬化
放射線が図形パターンで平滑にされた層の上に照射さ
れ、その薄い液体層を硬化させ、その結果、それ以降の
重合性液体の層がその上に積層できるようになる。一部
硬化した固体層を載せた物体支持台は、重合性液体がそ
の固体層上に流入できるように浴の表面からさらに下げ
られ、上記のサイクルが繰り返される。

【００２２】このプロセスは、それらの層を一体に結合
しながら多数の連続的に形成される層の作成によって、
希望の三次元物体が形成されるまで継続される。立体造
形の最終製品は、以後の取扱いに対して十分な強さを有
していなければならない。通常、物体は形成後に最終硬
化が行われる。上記の工程において、浴中の重合性液体
の水準（液面レベル）は、特にその平滑にされた層が浴
中に下げられて放射線によって硬化される際に一定の水
準（液面レベル）に維持されるように注意しなければな
らない。浴中の液体が液体の平滑な層の境界を形成する
からである。好ましい実施例では、浴中の液体の水準
（液面レベル、以下、単に「液面」ともいう）が適切な
方法で検出され、ある水準が希望の水準と比較され、そ
の差異に応答して、浴内のピストンすなわちプランジャ
が水準を希望の設定点に制御するように浴内で上下され
る。

【００２３】三次元物体は、光硬化性樹脂の表面にへリ
ウム−カドミウムレーザによる紫外線などの放射ビーム
を移動させ、それが照射された部分の液体を凝固させる
ことによって一度に１水平層ずつ形成される。樹脂の紫
外線吸収により紫外線が液中に深く透過するのを妨げ、
薄層が形成されるようにする。

【００２４】液面制御には、電磁線ビームを発生するた
めの装置と、液面に衝突した電磁線ビームの位置の変化
に応答して電気信号を変化させる検出器を含む、液面を
測定するための新しい改良された装置が使用される。こ
のビーム検出器は、液面に対して垂直方向の一定距離に
設置される。ビームは、液面に対して一定の角度で第１
の光路に沿って液面に向けて発せられ、液面から検出器
への第２の光路に沿ってビーム検出可能位置に反射され
る（ビームは可視光である必要はないが、「光路」とい
う用語を使用する）。液面の変化は、ビームが検出器に
衝突する地点を変え、それによって検出器からの電気信
号の変化を生じさせる。この信号は、その後、ポンプ、
ダイヤフラム、プランジャなどの液面を管理する装置を
制御するために使用することができる。

【００２５】液体の表面は、平坦、または、液体の表面
の高度が変化する場合でも、ビームに関して同一角度を
保つものと仮定する。従って、ビームが液面から反射す
る角度は変化しない。表面が平坦でない場合、ビームは
反射されないか、または、予測できない角度で反射され
る。波または乱れが予想される場合は、斜め揺れ、縦揺
れおよび横揺れを防止するように加重された鏡付フロー
トを液面に置いてビームを反射させてもよい。

【００２６】好ましい実施の態様では、電磁線ビームを
発生させるための装置はレーザであり、検出器は液面に
垂直方向に沿って液面からずらして位置する多数の結合
された光電池（フォトセル）である。レーザによる放射
線は、好ましくは、液体の状態を変化させるものであっ
てはならない。光電池のそれぞれの電気出力を比較し、
それによってビームが光電池に衝突した時のビームの位
置の移動を検出する電子回路が使用される。液面が変化
すると、ビームはそれ以上、同じ位置の光電池に衝突し
ない。ある光電池は以前より多くのビームを受け、別の
光電池は以前より少なく受ける。これが、作用される光
電池のそれぞれからの電気出力を変化させる。比較回路
がこの相違を検出し、液面を表示する計器もしくは液面
を変化させるための装置（プランジャなど）のいずれか
一方、または、双方を駆動させる。

【００２７】本発明の液面を側定するための装置は、迅
速で、高信頼性を有する、極めて敏感に反応する装置で
ある。この装置は、液面（液体の水準）を極めて精密に
測定し、それに従って極めて精確にその水準を維持する
ことができる。現在、本発明によって製作された液面測
定装置は、少なくとも±０．５ミル（±０．００５イン
チ＝０．１２５ｍｍ）の範囲内で液面を測定し（維持す
る）ことができる。

【００２８】すなわち、本発明の立体造形の方法および
装置は、形成される各層のサイクル時間を著しく短縮
し、寸法精度を向上させ、未処理強度および最終硬化強
度を増大させる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。第１図および第２図
は、本発明の特徴を具体化した三次元物体を形成するた
めの立体造形システムを図式的に示すものである。これ
らの図面に示すように、槽１０は重合性液体の浴１１を
入れるために備わっている。物体支持台１２は、槽１０
内に配置されており、モータ（図示せず）によって槽内
を上下するようにフレーム要素１３および１４によって
適合されている。支持台１２は、そこに本発明に従って
三次元物体が形成される部位である水平表面１５を有し
ている。槽１０には、その一方の壁面の上部にトラフ１
６が設けてあり、トラフ内にはプランジャ１７またはピ
ストンが配置されており、槽１０内の重合性液体の上面
２０の水準を制御するためにモー夕１８によって上下さ
れる。

【００３０】浴１１の上面２０の水準は、ある角度で上
面２０に向けられているＨｅ−Ｎｅレーザなどの線源２
１および、２セル型検出器などが可能である放射線検出
器２２によって検出される。検出器２２の位置は、Ｈｅ
−Ｎｅレーザからの放射線を受けるように上面２０に関
して余角をとるように調整される。モータ１８によるプ
ランジャ１７の移動を制御するために制御システム２３
が備えられている。

【００３１】コンピュータ制御放射線源２４が浴１１の
上方に配置されており、浴１１の上面２０に既定のパタ
ーンで紫外線その他の種類の硬化放射線などの硬化媒質
を発し、その放射線が作用した部分の支持台上の層の重
合性液体を硬化させる。線源２４の移動および動作なら
びに物体支持台１２の上下動は、以下に詳述するよう
に、本発明のシステムのコンピュータ制御システム２５
の一体部分である。

【００３２】槽１０の上部にドクターブレード２６が装
備されており、槽の上部を水平方向に移動するように適
応されている。ブレード支持２７は、槽１０の一方の側
面に沿って配置されたレール３０および３１に滑動でき
るように設置されている。ねじ山付駆動軸３２がブレー
ド支持２７のねじ山付通路（図示せず）を通っており、
モータ３３による軸の回転によってブレード支持２７が
移動し、それによりブレード２６が槽の上部を水平に移
動する。

【００３３】第１図および第２図に示した立体造形シス
テムの動作は、一連の図面、第３図から第６図によく示
されている。まず第３図において、物体支持台１２が、
その水平表面１５が浴の上面２０からわずかな距離に位
置するように重合性液体の浴１１内に位置決めされるこ
とから立体造形の手順は始まる。この距離は、硬化され
る重合性液体の層の希望の厚さよりも大きい。水平表面
１５のすぐ上の重合性液体の層が、硬化した時に、三次
元物体の最初の固体層を形成する。

【００３４】プロセスの次の段階は第４図に示される。
物体支持台１２は、水平表面１５上の重合性液体の層３
４が浴１１の上面２０より上に保たれるように引き上げ
られる。この重合性液体は比較的粘性のある液体であ
り、そのため、層が浴から引き上げられた時に、支持台
１２の水平表面１５の縁からすぐに流出しない。ドクタ
ーブレード２６が水平方向に移動し、その下縁３５が層
３４から余分な重合性液体を掻き取り、上部作業面３６
を平滑にする。作業面３６に希望の水準を付与するため
に適切なブレード速度が経験的に決定される。ここで
「作業面」とは、支持台１２上にある重合性液体の、紫
外線その他の適当な放射線である硬化媒質を当てる、硬
化させる作業が行われる面を意味する。さらに、平滑な
水準３４を付与するために特定の速度でドクターブレー
ド２６による１以上のパスが必要な場合もある。通常の
ブレード速度は、ほぼ毎秒、１〜１０インチ（２．５４
〜２５．４センチ）の間であろう。低粘度の重合性液体
が使用される場合は、硬化するまで液体を留めておく囲
い枠を用いてもよい。

【００３５】層３４の作業面３６がドクターブレード２
６によってならされた後、物体支持台１２は第５図に示
すように浴１１中に下げられ、層３４の平滑作業面３６
は浴１１の上面２０と同じ高さ、すなわち同一平面とな
る。層３４を囲む浴１１の重合性液体は、本質的に層３
４の外周を支持する壁となる界面３７を形成する。物体
支持台１２および層３４の浴１１への浸漬によって生じ
る作業面３６または浴１１の上面２０のいずれの乱れ
も、比較的わずかであり、すぐにおさまる。

【００３６】コンピュータ制御放射線源２４は、上面の
何らかの乱れを解消するために短い遅延をもって作動さ
れ、好ましくは紫外線その他の適切な放射線である硬化
媒質を既定のパターンで層３４の作業面３６上に当て、
放射線が作用する部位の重合性液体を硬化させる。層３
４は十分に硬化され、以後同様にして作成される付加的
な層を支えるために、また、立体造形が終わり最終硬化
前の成形物体の取扱いを容易にするために必要な未処理
強度を得る。

【００３７】層３４の照射後、物体支持台１２はさら
に、第６図に示すように引き下げられ、浴１１から重合
性液体が先行の硬化層３４上に流入し、新しい層３８を
形成し、プロセスの新たなサイクルが開始される。

【００３８】上述のようにして、一連の重合化した層が
第１図に示すように積層され、このとき各層は事実上、
所望の三次元物体４０の薄い断面となっている。個々の
層の厚さは、重合性液体の組成および粘度ならびに硬化
放射媒質の性質および強度にもとづいて変更できる。し
かし、通常の厚さは、約０．００５から０．０１インチ
（０．１２５〜０．２５４ｍｍ）までの範囲である。前
述の立体造形システムによって形成された最終三次元物
体４０は、槽１０から取り出され、三次元物体の境界表
面内に残っている未硬化材料の硬化を完了させるために
さらに処理が行われる。必要な場合、サンダ仕上げなど
の表面仕上げを行ってもよい。

【００３９】本発明では、広範な硬化媒質と同様、各種
の重合性液体が使用できる。しかし現在のところ、アク
リル樹脂などの光重合性液体が、その硬化のための紫外
線とともに好ましい。好ましくは、重合性液体の粘度
は、１００センチポアズを超えなければならず、約１０
００〜６０００センチポアズの範囲が好ましい。

【００４０】本発明の好ましい実施態様の一例として、
本出願人によって開発された、第１図および第２図に概
略的に示されたコンピュータ制御立体造形システムが、
第７図に示した三次元物体を形成するために使用され
た。この物体の底面は８．２５×８．２５インチ（２
０．９ｃｍ×２０．９ｃｍ）、最大高さは約４インチ
（約１０ｃｍ）、最小高さは約１インチ（約２．５４ｃ
ｍ）であった。肉厚は約０．２５インチであった。重合
性液体は、デソト・ケミカル・カンパニー社製の４１１
２−６５樹脂と称する比較的粘調な樹脂を使用した。そ
の液体の温度は約３０℃に維持された。作成する各層の
厚さは約０．０２インチ（約０．５ｍｍ）であった。

【００４１】本発明の特徴を具体化する以下の工程によ
り各層を作成した。立体造形システムの物体支持台を４
１１２−６５樹脂の浴中に沈め、希望の厚さよりも厚め
の重合性液体の初層を形成するために液状樹脂を支持台
の表面上に流入させる。支持台を引き上げ、その初層が
浴よりも上にあるようにする。毎秒約１インチ（約２．
５４ｃｍ）で移動するブレードが１パスで約０．１イン
チ（約２．５４ｍｍ）の重合性液体を掻き取り、支持台
の支持表面に約０．０２インチ（約０．５ｍｍ）の重合
性液体を残す。支持台はその後、層の平滑な作業面が、
浴の上面と同じ高さになるように下げられる。層は、約
１５ミリワットの出力で約３２５ナノメートルの波長で
放射線を発するＨｅ−Ｃｄレーザからの紫外線を受け
る。各層のサイクルの合計時間は約３５秒であった。従
来の方法によりこうした部品を製作するための時間は、
層サイクル当たり約１６５秒であった。この実施例にお
いて本発明の実施態様を利用することにより節約された
合計時間は、約７．５時間であった。

【００４２】次に、第８図について説明する。本発明の
水準側定の面に関する好ましい実施例が、樹脂槽３０の
使用液体２０（デソト＃６５などの紫外線硬化性感光性
重合体）の水準を測定するために立体造形装置に付属さ
れて示されている。第８図に示す立体造形装置は、本発
明の好ましい実施例の追加および関連装置とは別であ
り、米国特許第４，５７５，３３０号（すでに参照によ
り一体を成している）に示されており、頭字語ＳＬＡ−
１の名称により３Ｄシステムズ社によって販売されてい
る商用立体造形装置に見られる基本的な形式を有してい
る。

【００４３】立体造形装置は、樹脂槽３０の壁６０にあ
る通路５０によって樹脂槽３０と連絡している副槽４０
が付加されている。副槽の寸法は、本発明の好ましい実
施例では７×４インチ（１７．７８ｃｍ×１０．１ｃ
ｍ）である。使用液体２０が、樹脂槽３０および副槽４
０を満たしている。使用液体は、副槽から樹脂槽ヘ、ま
た逆に、樹脂槽から副槽ヘ、自由に流れることができ
る。樹脂槽（従って、副槽）の液面は、部品（立体造形
により製作される物体を「部品」と称する）の立体造形
製作を実行するために既定の水準に精確に管理されなけ
ればならない。本発明の装置は、図示された好ましい実
施例の形式により、この目的を達成する。

【００４４】副槽４０の側面下方の樹脂槽３０にへリウ
ム−ネオンレーザ１００が装備されている。このレーザ
は、その出力ビームが副槽の側面に沿って真上に発せら
れるように調整が行われている。本発明の好ましい実施
例では、ユニフェーズ社の１５０８レーザが良好であっ
た。ユニフェーズ１５０８レーザは、その低価格、小型
であること、および、低出力要求条件を理由に選択され
た。このレーザから発する光は使用液体を重合化させな
い。

【００４５】へリウム−ネオンレーザの出力ビーム１１
０は、副槽上方の張出しに取り付けられた鏡１２０（ロ
リン・オプティクス社＃６０．２１）に向けて上方に発
せられる。この鏡は、第９図でよくわかるように、副槽
４０の使用液体の表面７０への第１の光路に沿ってビー
ムを屈折させる。ビームは、表面７０に対して角度βで
使用液体の表面にぶつかる（入射角は９０°−βであ
る）。角度βは、ビームの検出可能成分が第２の光路１
１４に沿って反射されるような値を持つ。角度の可変範
囲は、使用液体およびレーザの特性ならびに槽の寸法に
もとづいて、その第２の光路の要求条件に適合する。こ
こで説明する好ましい実施例では、この角度は１５°で
ある。

【００４６】本明細書に説明する装置は、樹脂槽ではな
く、副槽の樹脂の水準を測定する。これは、部品製作の
各サイクルで部品または支持体が樹脂表面を通過する時
に主槽に気泡その他の表面の乱れが生じる恐れがあるの
で、有利だからである。こうした気泡その他の表面の乱
れにビームが当たった場合、ビームが誤った角度で樹脂
表面から反射する原因となる可能性がある。他の表面の
乱れは、誤ったビームの屈折の原因となり得る浸漬部品
の上部に生じるかもしれず、こうした乱れを平滑にする
ために時間がかかることになる。これらは樹脂のふく
れ、または、ブレードの引きのために、再コーティング
においてブレードにより過剰な樹脂が押し出されてしま
った領域を含む。こうした問題は、閉鎖容積部分を有す
る、または、大形の平坦な水平表面を有するある種の部
品形状の場合に特に深刻となるが、そうした形状につい
ては後に詳述する。副槽の樹脂の水準を測定することに
より、上記の問題は、最小限になるかまたは完全に解決
される。

【００４７】使用液体の表面７０からの反射後、ビーム
は、ビームが液面７０にぶつかった時の液面に対する角
度と同じ角度で第２の光路１１４に沿って戻る。その
後、ビームは、鏡１２０と反対側の副槽４０の側面のプ
ランジャーハウジング８５に取り付けられた２セル型光
検出器１３０に当たる。鏡は、液面が希望の高さにある
時にビームが２セル型光検出器１３０に当たるように調
整される。鏡は、液面が希望の高さにある時にビームを
使用液体の表面から２セル型光検出器に反射させるよう
に調整された後は、移動または回転することはない。

【００４８】第１１図に示すような、良好な２セル型光
検出器は、シリコン・ディテクター・コーポレーション
社製の、製品番号ＳＤ１１３−２４−２１−０２１とし
て知られているものである。他の製品および大きさの２
セル型光検出器も満足できるであろう。ハママツ二次元
ＰＳＤ（Ｓ１５４４）や二次元ラテラルセル（Ｓ１Ｂ５
２）といった線形ＰＳＤ（位置検出器）も適応できるで
あろうし、長さ単位で大量の出力を測定し表示すること
を目的とする装置の場合には好ましいかもしれない。２
セル型光検出器は２の並列光電池１４０から成る。２セ
ル型光検出器は、並列光電池１４０が一方が他方の上に
あり、両方の光電池が液面より上にあるように、プラン
ジャハウジング８５に取り付けられている。光検出器
は、第２の光路１１４と直角に交差するように傾けるこ
とができ、これは第９図および第１２図でよくわかる。
こうすることにより、光検出器のビームの輪郭を、ビー
ムが本来円形の輸郭であった場合に、楕円にならず、円
になるようにできる。

【００４９】液面がカール、加熱などによる収縮のため
に上下した場合、ビームは表面７０の異なる点に当た
る。従って、ビームは２セル型光検出器の異なる点に当
たる。ビームのこの作用は第９図の影線で示されてお
り、図では使用液体の低位水準８０はビームを第２の光
路１５０に沿って反射し、２セル型光検出器に対して低
位の点にぶつかる。

【００５０】液面の変化はこの作用を図示するために誇
張されているが、本発明の好ましい実施例は、既定の高
さにその水準を維持するために液面を測定するものであ
る。水準の変化は、そうした水準の変化が以下の説明す
るようにすばやく補正されるので、ごくわずかである。
液面の所与の変化は、値βにかかわらず、ビームが２セ
ル型光検出器にぶつかる点で同じ変位を生じる。第１０
図は、水準８２から高位水準８４への液面の変化の結果
を図示している。水準８２と８４との間の差は垂直距離
ｄである。２の異なるビームは、第１の光路１５１およ
び１５２に沿って到達し、それぞれ、角度β１およびβ
２で液体の表面にぶつかることが示されている。（第１
の水準８２についての）第２の光路１５３および１５４
は、垂線Ｐの同一の点Ｙ１に交わるように設定されてい
る。液面が水準８４まで上昇すると、ビームはそれぞれ
第２の光路１５５および１５６をたどる。単純な三角法
による計算は、両方の第２の光路１５５および１５６は
垂線Ｐの同一の点Ｙ２に交わり、Ｙ１とＹ２との間の垂
直距離は液面の垂直変化、値ｄの２倍であることを示し
ている。従って、βの変化は、本発明に従って液面を側
定する方法の精度に影響しない。選択するβの値は、主
として、装置の制約条件内のビームの良好な反射を得る
角度に依存する。

【００５１】液面の変化は、２セル型光検出器によって
発せられた電気信号の変化をもたらす。２セル型光検出
器の光電池１４０は、厚さ１ミル（０．０２５ｍｍ）未
満の狭いスリット１６０によって分離されている（第１
１図参照）。２セル型光検出器がレーザによって照射さ
れていない時、または、レーザビームが光電池１４０の
間のスリット１６０を精確に中心としていない時は、両
方の光電池の出力は等しい。ビームが移動して他方のセ
ルではなく一方のセルに当たるようになった場合、出力
は等しくなくなる。比較回路による不等出力の比較は、
以下に述べるように、プランジャ９５を駆動させるため
に、ステップモータ９０に送られる信号を生じる。プラ
ンジャ９５（第９図参照）は、液面を維持するために必
要に応じて上下する。

【００５２】プランジャは、液面を空間的にほぼ一定の
水準に維持する。これは、レーザビームの焦点を保つた
めに有利である。部品製作の各サイクルで槽に新しい樹
脂を供給する何らかの樹脂供給システムの場合のよう
に、水準が変化できるようになっている場合、レーザは
新しい水準について再び焦点を合わせされなければなら
ないであろう。

【００５３】第１２図について説明する。光電池１４０
の電流出力２０５および２０７は、各光電池の出力を０
〜２．５ボルトの間の電圧に変換する電流／電圧変換器
２００に供給される。電流／電圧変換器２００の２の電
圧出力２１５および２１７（各光電池１４０が各自の出
力を有する）は減算器２２０に供給され、そこで電圧出
力は減算される。基準電圧の加算により（図示せず）、
電圧出力２１５と２１７との間の差は、０〜＋５ボルト
の間の信号２２５である。液体が希望の水準にあれば、
信号２２５は＋２．５ボルトになる。信号２２５は、ア
ナログ／ディジタル変換器２３０に送られ、そこで信号
はディジタル信号２３５に変換され、コンピュータ２４
０に送られる。コンピュータ２４０は、信号２３５を希
望の液面の既定のディジタル信号と比較し、ステップモ
ータ制御装置２４５を起動させる。ステップモータ制御
装置２４５は、次に、液面を希望の値に戻すために液体
を変位させるためにプランジャ９５を上下に移動させる
ステップモータ９０（好ましい実施例では、ミナリック
・エレクトリック社のＬＡＳ３８０２−００１ステップ
モータ）を作動させる。

【００５４】コンピュータは、最初の浸漬動作の後ただ
ちに液面を測定するようにプログラムされており、この
動作において、部品は、支持台を液体中に深めに動かし
て浸漬された後、支持台は引き上げられ、部品上に次の
層を描く。液面は、製作プロセスにおけるこの特定時間
にのみ測定され制御される。コンピュータは、この特定
時間にのみ信号２３５を基準電圧と比較し、ステップモ
ータ制御装置２４５がステップモータ９０を動作させる
時間および方向を決定する、ステップモータ制御装置２
４５への信号２４２を生成する。

【００５５】本発明の再コーティング装置の補助的な実
施例では、ブレード再コーティングプロセスに関連した
いくつかのパラメータを変更できる能力が備わってお
り、これらのパラメータには、ドクターブレードと槽の
樹脂浴の表面との間の距離であるブレードギャップ、ブ
レードと部品上部との間の距離であるブレードクリアラ
ンスがある。通常、ブレードクリアランスは、形成され
る次の層の層厚さと同じであるが、そうでない場合もあ
る。

【００５６】ブレードギャップの最適な大きさは、いく
つかの検討事項の比較考量によって異なる。大きなブレ
ードギャップは、平滑になるのに時間を要し、樹脂浴の
表面にしわを生じる恐れがあるので問題である。これが
そうした問題となる理由は、ブレードギャップが、部品
の上部を掻取りのために樹脂表面より上に引き上げなけ
ればならない程度および、その後に、次の層の硬化が始
められる前に部品の上部を下げなければならない程度を
決定するからである。例えば、ブレードギャップが１２
５ミル（３．１２５ｍｍ）、希望のブレードクリアラン
スが２０ミル（０．５１ｍｍ）である場合について説明
すると、部品は、その全体を液体中に深めに浸漬された
後、掻取りのために樹脂表面よりも高く引き上げられ
る。具体的には、ブレードクリアランスが２０ミル
（０．５１ｍｍ）であるから、部品の上部は掻取りが始
められる前に樹脂表面よりも１０５ミル（２．６７ｍ
ｍ）だけ引き上げられなければならない。その後、硬化
が始められる前に作業面となる樹脂浴の表面まで、すな
わち１２５ミル（３．１７５ｍｍ）だけ下ろし、それに
より部品の上部は樹脂表面下２０ミル（０．５１ｍｍ）
にあるようになる。部品上部の移動が大きくなればなる
ほど、支持台および支持体ならびに部品の他の部分によ
る液状樹脂内外への移動による樹脂表面に生じ得る乱れ
は大きくなる。この乱れは上述では「しわ」と述べた。
これらのしわは、通常、樹脂と部品との界面で生じる。

【００５７】ブレードギャップが小さい場合も問題であ
る。ブレードギャップが小さくなればなるほど、通常、
ドクターブレードが所定の掻取りで大量の樹脂を押し出
すことになるからである。例えば、ブレードギャップが
０ミルであり、ドクターブレードが浴の表面で正確に保
たれている場合、上述のしわの問題は低減できるかもし
れないが、ドクターブレードは、槽の表面全体から樹脂
を掻き取らなければならないかもしれない。これは樹脂
のわずかな波を生じ、槽の側面にあふれさせ、樹脂表面
の気泡を生じ破裂させる可能性がある。

【００５８】２５ミル（０．６４ｍｍ）のブレードギャ
ップが上述の両者の問題の良好な妥協点となることがわ
かっている。通常、ブレードギャップは部品製作前に一
度設定すれば、その後、部品製作を通じて一定に維持さ
れる。

【００５９】変更が有利である別のパラメータは、ブレ
ードクリアランスである。しかし、ブレードギャップと
異なり、ブレードクリアランスは、部品製作前に一度だ
けではなく、部品製作においてブレードクリアランスを
変更できることが望ましい。

【００６０】可変ブレードクリアランスは、段階再コー
ティングが可能になるので有利である。段階再コーティ
ングは、各掻取りで異なるブレードクリアランスおよ
び、おそらく異なるブレード速度によって、所定の層の
再コーティングのためにブレードの多数の掻取りが使用
される場合である。例えば、次の層の層厚さが２０ミル
（０．５１ｍｍ）であるとすれば、段階再コーティング
プロセスでは、ブレードクリアランスは、第１の掻取り
で６０ミル（１．５２ｍｍ）、第２の掻取りで４０ミル
（１．０２ｍｍ）、第３の掻取りで２０ミル（０．５１
ｍｍ）としてもよい。その結果、各掻取りで、再コーテ
ィングに単一の掻取りが使用された場合に比べて少量の
樹脂が掻き取られ、再コーティングに単一の掻取りが使
用された場合に比べてブレード前面に樹脂のふくれが生
じることが少ない。ブレード前面に大きなふくれが生じ
ることは、閉鎖容積の樹脂がブレードとぶつかった場合
に問題となる。閉鎖容積がある場合、重力により、ブレ
ードの下に大きなふくれの樹脂が流れ込み、ブレードの
跡に形成される平滑な層の希望の層厚さを乱す可能性が
ある。最初の時にふくれを生じさせなければ、この問題
はそれほど深刻にはならないであろう。この問題は、第
１３図によって示すことができ、掻取り途中のブレード
３００が示されている。部品３０４は、ブレードクリア
ランスとなる距離３０３だけブレードより下に下げられ
ている。平滑な樹脂層３０１は、ブレードの跡に形成さ
れるが、参照番号３０２で指示された余分な樹脂のふく
れがブレードの前面に生じる。ブレードが参照番号３０
５で指示された閉鎖容積の樹脂にぶつかった時、ふくれ
３０２が十分に大きい場合、ふくれによる樹脂は、指示
されているようにブレードの下に流れ込み、平滑な層３
０１の形成を乱す恐れがある。この作用は、ブレードが
部品の平坦な水平表面を移動している場合は、樹脂がブ
レードの下に流れ込む余地が少ないので、それほど大き
くない。

【００６１】変更できるもう一つのパラメータは、ブレ
ード速度、それも特に、各掻取りについて異なる速度が
指定できる段階掻取りにおけるブレード速度である。部
品形状に合わせてブレード速度を設定できるようにする
ことが有利である。ブレードが部品の大きい平坦な水平
領域を移動している場合、ブレードの移動が速すぎれ
ば、引張りによって過剰な樹脂が掻き取られる恐れがあ
り、それはブレード下の樹脂を個別の速度で動かすこと
になる。例えば、ブレードが毎秒５インチで動いている
時、ブレード下１ミル（０．０２５ｍｍ）の樹脂は毎秒
４インチ（１０．１６ｃｍ）で、さらにその下の樹脂は
毎秒３インチで動かされるかもしれない。ある場合に
は、平坦な領域でも引張りが相当深刻になり、すべての
液状樹脂がブレードによって掻き取られるかもしれな
い。従って、大きい平坦領域では、上記の問題が生じな
いようにブレード速度を減速することが望ましいであろ
う。

【００６２】他方、閉鎖容積の上では、ブレードが過度
に緩慢に移動した場合、これは、ふくれの樹脂がブレー
ドの下に流れ込むのに多くの時間がかかることになる。
従って、閉鎖容積の上では、樹脂が流れ込むだけの時間
がないようにブレードの移動速度を高めることが望まし
い。しかし、速度を過度に高めると、樹脂の波がブレー
ドの前面に形成され、気泡を生じたり破裂させたりする
恐れがあるので、速度を過度に高めることはできない。

【００６３】残念ながら、部品製作中に、部品形状にも
とづいて動的にブレードの速度を変化させることは難し
い。しかし、段階再コーティングの各掻取りについて可
変速度が付与された場合、各掻取りのブレード速度およ
び掻取り数は、通常の部品について上述の問題を最小限
にするように選択できる。例えば、大きな平坦な領域と
閉鎖容積が合わさっているような一定の部品の場合、各
掻取りで比較的緩慢なブレード速度により５〜１０の範
囲で、層ごとに多数の掻取りを使用することが望ましい
かもしれない。多数の掻取りにより、各掻取りで少量の
樹脂だけが押し出され、その結果、閉鎖容積にぶつかっ
た時でもふくれが生じてブレードの下に流れ込むことが
できなくなる。他方、緩慢なブレード速度による、大形
の平壇な水平部品の表面から樹脂を過度に押し出すとい
う問題は、最小限になる。これは、ブレードがすべての
樹脂を掻き取るほど十分に引張りを生じることができな
いからである。さらに、緩慢なブレード速度は、大きな
ふくれが形成できないので、閉鎖容積の上では問題とは
ならず、緩慢なブレード速度でもブレードの下に流れ込
む樹脂の問題はほとんど、または、まったく生じない。

【００６４】掻取り開始前に部品が樹脂中に過浸漬され
る程度を変化できることも有利である。前述のように、
部品は、通常、次の層の希望の層厚さよりも大きい厚さ
だけ樹脂の表面に下に浸漬される。例えば、本発明の譲
受人である、３Ｄシステムズ社により製造されているＳ
ＬＡ−２５０として公知のＳＬＡの商用実施例では、好
ましい層厚さは１／２ｍｍ以下である。ＳＬＡ−２５０
では、部品は、通常、樹脂中に８ｍｍ過浸漬され、この
厚さは適常の層厚さの数倍である。従って、層厚さに応
じてこのパラメー夕を変更できることが望ましい。

【００６５】通常の再コーティングサイクルは、以下の
段階を含む。１）部品の深い過浸漬、２）樹脂表面の水
準の検出および調整、３）浸漬の引き上げ、４）掻取
り、５）表面が安定するまでの遅延。層厚さより大きい
厚さの過浸漬は、掻取りにおいて平滑にできる部品の上
部に樹脂のふくれが生じることを保証するだけでなく、
段階２）の樹脂の水準検出を妨げる可能性のある表面の
乱れが高速に平滑になることを保証する。部品が表面近
くに浸漬された場合、部品の上に形成し得る何らかの表
面の乱れが平滑化するために、より多くの時間がかかる
であろう。これは、部品の上部と樹脂との間の「通路」
が小さくなり、乱れを平滑にするのに必要な樹脂の動き
を制限するからである。従って、層厚さよりも大きい過
浸潰により、水準検出はそれに応じてさらに精確にな
る。さらに、過浸漬が１層の厚さに制限された場合、１
／２ｍｍ（約２０ミル）以下の薄い層厚さはあまり望ま
しいものではないだろう。しかし、こうした層厚さは、
高分解能によるある種の部品を製作するには必要かもし
れない。従って、深い過浸漬はまた、この範囲での薄層
を使用することを容易にする。

【００６６】すなわち、この実施例では、ブレードギャ
ップ、ブレードクリアランス、過浸漬の深さおよびブレ
ード速度を変化できる能力、ならびに、段階再コーティ
ングを使用できる能力は、特定の部品形状に合わせた特
注のブレード再コーティングを改善させるための手段を
付与し、それにより、これらの形状に関した特定の問題
を克服することができる。

【００６７】補助的な実施例において、ブレード設計を
さらに効率的にするために変更することができる。ＳＬ
Ａ−２５０では、ドクターブレードの断面は１／８イン
チ（３．１７５ｍｍ）の幅を有する方形である。さら
に、ブレードは、ブレードおよびその支持体が片持ちば
りに似たようにブレードの移動を案内する支持レールと
一端だけで支持されている。これは、フラッタおよびね
じれとして公知の問題を生じる可能性があり、それはブ
レードの不支持端の揺れやねじれとなり、不均一な層厚
さなどの再コーティングプロセスの不具合につながる。
不支持端がねじれや揺れを生じる程度は、ブレード長の
平方に比例する。生じ得る付加的な問題は、この問題に
よるブレードギャップの設定である。このプロセスは、
それぞれが不具合を生じ得る多数の段階を含んでおり、
また、時間のかかるものである。さらに、そのプロセス
は、トルクを与えることになるねじを回転する必要があ
り、従って、ブレードを変形させる。

【００６８】やはり３Ｄシステムズ社によって開発され
た、ＳＬＡ−５００として公知の立体造形システムの新
しい商用実施例では、ブレードは、ＳＬＡ−２５０で用
いられているブレードから設計し直されている。

【００６９】初めに、ブレードギャップの設定をより容
易に得ることを可能にするために、ブレード高さ調整用
マイクロメータねじ装置がブレードの各端に付与されて
おり、このねじ装置が、樹脂表面上のブレードの各端の
高さがブレードにトルクを与えることなく１／２ミル
（０．０１２５ｍｍ）の許容差で公知の値に独立して調
整されるようにする。

【００７０】さらに、ねじ山の付けられた伸縮自在な針
がブレードの各端に一つずつ備わっており、各針はブレ
ードの底面から既知の距離だけ出るようになっており、
その距離は期待のブレードギャップに等しい。現在のと
ころ、針はブレードの底面から２５ミル（６．３５ｍ
ｍ）出るようになっている。異なるブレードギャップが
希望であれば、異なる量だけ伸びる針を使用することが
できる。

【００７１】このような針は第１４図および第１５図に
図示されている。第１４図は、両端に針４０１および４
０２が備わっているブレード４００を示している。第１
５図は、ブレードに取り付けられた針の一方の拡大図で
ある。図示されたように、針は、ブレードの底面４０８
から距離４０４だけ出ている延長部分４０３を有してい
る。ＳＬＡ−５００では、この距離は２５±０．５ミル
（６．３５±０．０５ｍｍ）である。図のように、針
は、好ましくは、６０回転／インチ（２３．６回転／ｃ
ｍ）の針伸縮用マイクロメータねじであるねじ山部分４
０５を有している。

【００７２】ブレードの針取付部は参照番号４０９で識
別されている。図のように、取付部は、ブレードの底面
から針が出る程度を制御するための、針のねじ山部分が
ねじ込まれることができるねじ山部分４０６および止め
４０７を有している。

【００７３】ブレードギャップを設定するには、針が適
切な量だけ出るまでブレードの中に針をねじ込むことに
より取り付け、ブレードの一端のブレード高さ調整用マ
イクロメータねじ装置をその端の針が樹脂表面に触れる
まで回転する。これは、針の先端が、１／４〜１／２ミ
ル（０．００６４ｍｍ〜０．０１２７ｍｍ）の範囲で接
した時に樹脂表面と容易に観察できる大きなメニスカス
を形成するので、目視により容易に判断できる。従っ
て、針は１／４〜１／２ミル（０．００６４ｍｍ〜０．
０１２７ｍｍ）の許容差で表面に位置させることができ
る。次に、ブレードの他方の端のブレード高さ調整用マ
イクロメータねじ装置を、その端の針が樹脂表面に触れ
るまで調整する。その後、ブレードを引き上げてから、
両方の針が同時に表面に接するかどうかを調べるために
引き下げる。同時に接しない場合は、接するようになる
まで上記のサイクルを繰り返す。両方の針が同時に表面
に接すれば、ブレードギャップは設定されたとみなし、
針はねじ込まず、それ以上出さない。しかし、針はブレ
ードの重さが同一であるように取付部に保持される。

【００７４】針をブレードに取り付けるための他の手段
も、ラチェット機構で使用されているものに類似の戻り
止めピンおよびリリースボタンの使用を含め、可能であ
る。

【００７５】ブレードのねじれや揺れを低減するため
に、第２のレールを付加して、レールの各端がそのレー
ルによって支持されるようにすることができる。これ
は、ブレードの不支持端のねじれや揺れを低減または解
消するであろう。

【００７６】こうした二重レール支持により、ブレード
は、強度を増すとともに、ブレード中央の揺れを低減す
るために厚くすることができる。厚いブレードは、より
大きくたわむので、１つの支持だけでは支持できないか
もしれない。現在、ＳＬＡ−５００のブレードは、幅１
／８インチ（３．１７５ｍｍ）、３／１６インチ（４．
７６ｍｍ）および１／４インチ（６．３５ｍｍ）のもの
が入手できる。

【００７７】さらにまた、第１６図に示すように、ブレ
ードの断面は変更することができ、長方形である必要は
ない。まず、ブレードの底面は、底面付近のブレードの
非水平な縁が参照番号５０６および５０７で指示される
ような、それぞれ、迎え角および離れ角として公知の、
角を樹脂表面と形成するように構成することができる。
迎え角はブレードの移動方向の角であり、離れ角は他方
の縁の角である。これらの角は、ブレードの下への樹脂
の流れをいっそう改善するために付加される。こうした
角がない場合、ブレードの下で乱れが生じ、気泡を生じ
る可能性がある。気泡は、ブレード下をブレードととも
に移動し、ブレードが部品表面を掻き取った後に残る恐
れがあるので問題である。結果として、気泡は部品の不
良を生じるであろう。ブレードの縁に角を付けることに
より、ブレードの下の圧力勾配が低減され、液体の分割
を小さくし、従って、乱れの発生および気泡の形成を少
なくすることができる。部品形状によるが、これらの角
は５〜８°の間の範囲とすることができ、また、迎え角
は離れ角と異なるようにできることがわかっている。Ｓ
ＬＡ−５００の場合、６°の迎え角が使用されている。

【００７８】第１６図のブレードは、どちらの方向にも
掻き取りできるように相称形として示されている。また
は、移動方向の迎え角によるいずれかの方向に選択的に
掻き取るために非対称形のブレードを使用することも可
能であろう。その他のブレード構成も可能である。

【００７９】第１７図は、第１６図のブレードで各頂角
が曲線である場合を示している。これは樹脂表面の乱れ
をさらに低減できるだろう。第１８図は底面全体が曲面
となっている例である。第１９図は底面が鋭利な頂角と
なっている例である。

【００８０】次に、ＳＬＡ−５００の水準測定装置につ
いて説明する。この装置は、前述の２セル型光検出器に
よって生じる可能性のある問題を解消している。前述の
ように、２セル型光検出器は気泡の影響を受けやすい恐
れがある。上記の装置でこの問題を解決するために、気
泡が形成されないように副槽が付加されており、樹脂の
水準は副槽で検出される。しかし、樹脂の層が米国特許
出願番号第３６５，４４４号に記載されたような重質な
不混和性液体上に支持される場合、副槽の水準は、仮定
ではあるが、主槽の樹脂の水準の正確な決定要素とはな
らないかもしれない。その理由は、部品製作中に、主槽
の樹脂が副槽に対して不均等に消費される可能性がある
からである。この不均等さのために、副槽の液体は、全
体として見た場合、主槽の液体と同じ密度ではならなく
なる。このことが副槽の樹脂の水準を誤って高すぎるよ
うに示す原因となるかもしれない。

【００８１】この問題を解決するために、ＳＬＡ−５０
０では、前述の２セル型光検出器ではなく、主槽の樹脂
の水準を検出するためのフロートを含む装置が使用され
ている。このフロートは、気泡の影響を比較的受けにく
く、従って、副槽ではなく主槽の樹脂の水準を検出する
ために使用できるという利点がある。その理由は、フロ
ートの側面に気泡が付着してもフロートの重さ、それゆ
え、フロートが浮いている水準を変えることはないため
である。従って、副槽は必要とせず、フロートは、樹脂
層が重質の不混和性液体上に浮いている場合でも樹脂の
水準を正確に検出する。

【００８２】フロートは多様な形状をとることができ
る。ＳＬＡ−５００の場合、現在、そのフロートは、約
５０ｃｃ以上の容積を持つ小型缶の形をしている。さら
に、フロートは有利なようにテフロン（登録商標）被覆
されており、フロート上部に乗ったり、側面を濡らした
いずれの樹脂もすばやくはね落とし、相当の期間フロー
トの重さをほとんど変えることはない。

【００８３】気泡がフロートの下に滞留できたとした
ら、フロートの浸漬の程度を変えるので誤った水準測定
を生じるかもしれない。こうした場合、この問題を解決
するために、気泡をフロートの下に滞留させない、第２
０図に示すような別のフロート設計が可能である。

【００８４】ＳＬＡ−５００で現在使用されているフロ
ート装置を第２１図に示す。図示されたように、装置
は、フロート６０２、支持棹６０３、軸受６０４および
光学検出回路６０５を有している。図のように、支持棹
はフロートに連結されており、フロートは槽６００内の
樹脂表面６０１に浮いている。支持棹はまた、軸受６０
４を支点として上下に可動できる。ＳＬＡ−５００で
は、軸受６０４は有利なように等級９の軸受となってい
る。

【００８５】光学検出回路６０５は第２１図に詳しく図
示する。図示されたように、回路は、支持棹６０３に結
合されている部材６０５１、それぞれ光線６０５６およ
び６０５７を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）６０５２
および６０５３、ならびに、それぞれ光線６０５６およ
び６０５７の遮断されていない存在を検出する光検出器
６０５４および６０５５を含んでいる。光検出器は、前
述の、光検出器の電気信号に応答して樹脂の水準を上下
させるためのプランジャその他の装置（図示せず）と電
子工学的に結合されている。

【００８６】液面の何らかの変化は、フロートの対応し
た垂直変位を生じさせる。これは次に、支持棹６０３を
軸受６０４を支点として傾斜させ、部材６０５１を液体
の変位の大きさとなる距離だけ垂直に移動させる。

【００８７】図示のように、部材６０５１が２つの光線
６０５６および６０５７の間にあって、いずれの光線も
遮断していない限り、遮断されていない光線の存在がそ
れぞれ光検出器６０５４および６０５５によって検出さ
れ、樹脂の水準は正しい高さにあると推定される。光検
出器の不良によって対応するＬＥＤからの何らかの光線
を拾って検出されることもあるので、部材６０５１が対
応する光検出器への一方の光線の通過を十分に遮断する
ほど傾けられた場合にのみ、樹脂は誤った水準にあると
推定される。この場合、光検出器に電気的に結合された
プランジャその他の装置は、樹脂の水準すなわちフロー
トを正しい高さに位置決めするために上下いずれかに動
かされる。光検出器６０５４によって検出される光線６
０５６が部材によって遮断された場合は、樹脂の水準は
低すぎると推定され、その場合、樹脂の水準が正しい高
さまで上昇するまでプランジャその他の装置は下げられ
る。光検出器６０５５によって検出される光線６０５７
が部材によって遮断された場合は、樹脂の水準は高すぎ
ると推定され、その場合、樹脂の水準が正しい高さまで
下げられるまでプランジャその他の装置は上げられる。
光線６０５６および６０５７の両方が同時に部材６０５
１によって遮断されることはない点に留意しなければな
らない。従って、この装置は、樹脂の水準が正しくない
高さである場合に、その適切な対応が樹脂の水準を上げ
ることであるか、または、下げることであるかに関し
て、暖昧さはまずほとんど存在しない。

【００８８】次に、ＳＬＡ−２５０で使用される再コー
ティング用ソフトウェアについて説明する。フローチャ
ートによるソフトウェアの仕様を第２３図に示す。この
ソフトウェアを利用する前に、使用者はまず、支持台の
移動を制御するために用いられる一定のパラメータを指
定しなければならない。これらのパラメータは、ＺＡ、
ＺＶ、ＺＷおよびＺＤである。米国特許出願番号第３３
１，６４４号に詳述されたように、支持台はＰＲＯＣＥ
ＳＳコンピュータとして既知のコンピュータの制御のも
とにある。ＺＡは、ＰＲＯＣＥＳＳコンピュータが支持
台を加速または減速させる量である。ＺＶは、支持台が
得ることができる最大速度である。ＺＤは、支持台を掻
取り前に液状樹脂中に過浸漬させるための深さである。
前述のように、ＺＤは、通常、層厚さよりも大きい。Ｚ
Ｗは、安定化のための遅延であり、掻取り後に支持台が
下げられた後、槽の樹脂と同じ水準の部品の上部に樹脂
層の上面を付与するために、ＰＲＯＣＥＳＳコンピュー
タが待機を指示される時間量である。ＰＲＯＣＥＳＳコ
ンピュータは、部品上部の樹脂を硬化させる前にＺＷに
よって指定された時間量だけ待機する。

【００８９】これらのパラメータのほかに、使用者は、
層ごとの掻取り数を示すＳＮ、大域速度を意味し、すべ
ての掻取りが指定の速度で行われることを指示するＧＶ
といった、各層または一定範囲の層についての他の変数
を指定することができる。使用者はまた、１から７の各
掻取りに関するそれぞれ個別の速度であるＶ１からＶ７
を指定することもできる。これらの値を設定することに
より、使用者は、掻取りごとに速度を変化させたいと指
示することができる。

【００９０】プロセスはステップ７００に始まり、この
場合、層Ｎが描かれる。次に、ステップ７０１で、支持
台は、ＺＡおよびＺＶにより決定された速度でＺＤの深
さだけ樹脂表面下に下げられる。ステップ７０３では、
支持台が動かされてから樹脂を安定化させるために浸漬
後の遅延が実施される。

【００９１】ステップ７０４では、２セル型光検出器か
らの読みが得られ、検出回路から導かれた偏り（ＢＣＶ
ＡＬ−ＢＩＡＳと識別される）について補正される。そ
の読みは、ＵＰＬＩＭと指示される上限値およびＬＯＷ
ＬＩＭと指示される下限値と比較される。読みがこれら
の２値の間にあれば、樹脂の水準は正しい高さにあると
推定される。

【００９２】水準が正しい高さにあると仮定して、ステ
ップ７０５では、フラグが設定されたかどうか検査され
る。フラグは使用者が押すキーに応答して設定され、使
用者が手作業により槽に樹脂を足す、または、槽から除
くことを指示する。フラグが設定されていない場合、ス
テップ７０８で、層Ｎ＋１の掻取り数ＳＮが０より大き
く、かつ、ブレードが掻取り中にぶつからないような安
全な位置に支持台があることを判定するために検査が行
われる。支持台の位置の上限は簡略記憶名ＮＯＳＷＩＥ
ＥＰで指示される。

【００９３】これらの条件が満たされた場合、ステップ
７０９において、内部カウンタＳＷＥＥＰがまず０に初
期化されてから、増分される。ステップ７１２で、ブレ
ードが槽の前部にあるか後部にあるかを判定するために
検査される。その時槽の前部にあれば、ステップ７１３
で、ブレードは、ＳＷＥＩＥＰの現在値にもとづく速度
で（ＳＷＥＥＰＤＩＳＴにより指定された距離だけ）槽
の後部に向かって掻取りを行う。

【００９４】ブレードが槽の後部に達すると、通例、簡
略記憶名ＬＩＭＩＴ ＳＷＩＴＣＨで識別されるスイッ
チを動作させる。リミットスイッチが作動すれば、ステ
ップ７２７で、ＳＮにより指定されたすべての掻取りが
その層について実行されたかどうかを判定するために検
査が行われる。掻取りが行われていなければ、ステップ
７０９にジャンプして戻り、上述のサイクルが繰り返さ
れる。

【００９５】ステップ７１４に戻って、リミットスイッ
チが作動しない場合、ブレードは後部に向かって毎秒
０．５インチ（１．２７ｃｍ）の速度でゆっくりと移動
し、リミットスイッチが２秒以内に作動すれば、ステッ
プ７２２にジャンプする。それでも作動しない場合、プ
ロセスはステップ７２１で終了する。

【００９６】ステップ７１２に戻り、ブレードが槽の後
部にある場合、ステップ７１７で、ブレードは現在の掻
取り数の関数であるはずの速度で槽の前部に向かって掻
取りを行い、その後、ステップ７１８で、リミットスイ
ッチが作動したかどうかを確認するために検査が行われ
る。スイッチが作動すればステップ７２２にジャンプす
る。作動しない場合、ブレードは前部に向かって毎秒
０．５インチ（１．２７ｃｍ）の速度でゆっくりと移動
し、リミットスイッチが２秒以内に作動すれば、ステッ
プ７２２にジャンプする。それでも作動しない場合、プ
ロセスはステップ７２１で終了する。

【００９７】支持台（および部品）が樹脂表面下に過浸
潰された直後の段階であるステップ７０４に戻って、樹
脂の水準が正しい高さにない場合、ステップ７２３にお
いて、樹脂の水準が高すぎるのか低すぎるのかを確認す
るために検査が行われる。ＢＣＶＡＬ−ＢＩＡＳがＵＰ
ＬＩＭよりも大きければ、樹脂の水準は低すぎるのであ
り、プランジャは下げられなければならない。ステップ
７２４では、プランジャがすでに槽の底にあるかどうか
を確認するために検査が行われ、プランジャが槽の底に
なければ、ステップ７２５および７２６においてプラン
ジャは下げられ、簡略記憶名ＰＬＵＮＧＰＯＳで識別さ
れるプランジャ位置が更新される。ステップ７２７で、
樹脂を安定させるために遅延が開始され、再び樹脂の水
準を検査するためにステップ７０４にジャンプする。そ
の後、上述のサイクルが繰り返される。

【００９８】ステップ７２４に戻って、プランジャが槽
の底にある場合、水準を上げるための唯一の方法は、槽
に樹脂を加えることである。ステップ７３２で、水準が
再び検査され、水準がまだ低すぎるという場合、ステッ
プ７３３および７３４で、使用者は、手作業で樹脂を加
えることを指示するキーを押すように求められる。この
キーが押されるまで、プロセスはループに入る。キーが
押されると、フラグ（ステップ７０３で検査されるもの
と同じフラグ）が設定される。使用者が当然のこととし
て樹脂を槽に足している間、ステップ７３９でプロセス
は樹脂の水準が現在水準になるまでループに入る。樹脂
の水準が現在水準になると、ステップ７４０で、十分な
樹脂が足されたことを指示するメッセージが使用者に示
され、ステップ７０４にジャンプする。

【００９９】ステップ７０５に戻り、樹脂が加えられ、
樹脂の水準が正しい高さになった後に、フラグはリセッ
トされなければならない。この状態はステップ７０５お
よび７０６で検出され、ステップ７０７でフラグはリセ
ットされる。

【０１００】ステップ７２３に戻って、ＢＣＶＡＬ−Ｂ
ＩＡＳがＬＯＷＬＩＭよりも小さい場合、樹脂の水準は
高すぎることを示し、プランジャは上げられなければな
らない。ステップ７２８で、プランジャがすでにその可
能な最高位置にある（０で指示される）かどうかを確認
するために検査が行われる。プランジャが最高位置にな
ければ、ステップ７２９および７３０においてプランジ
ャは上げられ、簡略記憶名ＰＬＵＮＧＰＯＳで識別され
るプランジャ位置が更新される。その後、ステップ７２
７で、樹脂を安定させるために遅延が開始され、ステッ
プ７０４にジャンプする。

【０１０１】ステップ７２８に戻り、プランジャがすで
にその可能な最高位置にあり、それ以上上げられない場
合、使用者は槽の樹脂の一部を除去するように通告され
るはずである。ステップ７４１で樹脂の水準がまだ高す
ぎるかどうかを判定するために検査が行われ、ステップ
７４２および７４３で、使用者は、樹脂を除去するよう
に求めるメッセージが送られ、そのメッセージを認める
キーを押すように要求される。キーが押されるまでプロ
セスはループに入る。キーが押されると、ステップ７４
４でフラグが設定され、その後、ステップ７４５で、使
用者が樹脂を除去している間、樹脂の水準は、適切な高
さになるまで検査される。樹脂の水準が適切な高さにな
るまで、プロセスはループに入る。樹脂の水準が正しい
高さになると、ステップ７４６で使用者は樹脂の除去を
停止するように通知され、ステップ７０４にジャンプす
る。ステップ７０５から７０７では、前述のように、フ
ラグがリセットされる。

【０１０２】水準測定は、各層で実施される必要はない
が、１）熱膨張、２）収縮、および３）支持台の支持に
よって生じた変位、のいずれかの理由で水準が変化した
可能性がある場合には必要であることに留意しなければ
ならない。これらのいずれも存在しない場合、水準側定
は各層について行う必要はない。

【０１０３】ステップ７４９に戻って、層Ｎ＋１のすべ
ての掻取りが実行されると、ＺＷである安定化のための
遅延が開始され、ステップ７５０および７５１で、層Ｎ
＋１のベクトルが計算され、ステップ７５１でこれらの
ベクトルによって層が描かれる。ベクトルの計算および
層の描写に関する詳細は、米国特許出願番号第３３１，
６４４号に記載されている。

【０１０４】その後、上記のサイクルが部品の残りのす
べての層について繰り返される。

【０１０５】以下に、ＳＬＡ−５００で使用されてい
る、再コーティング用ソフトウェアのバージョン３．６
０のリストを記載する。このソフトウェアは、ＴＵＲＢ
ＯＰＡＳＣＡＬで書かれた以下のモジュールを含んでお
り、その各モジュールを記載する。

【０１０６】モジュール説明 ＵＴＬＳＷＥＥＰ．ＰＡＳ部品製作において掻取りを制
御する。ＢＵＩＬＤとともに使用される。

【０１０７】ＳＩＮＳＴＥＰ．ＰＡＳ 再コーティングにおける支持台の正弦波ステップを行わ
ぜる。

【０１０８】ＭＡＣＨＩＮＥ．ＰＲＭ 掻取りの入力／デフォールトパラメータを含む。

【０１０９】ＡＵＴＯＬＥＶＥＬ．ＰＡＳ 層の描写の問の水準測定を実行する。

【０１１０】ＵＴＬＡＤＪＵＳＴ．ＰＡＳ 部品製作前に樹脂の水準を設定するために使用される。

【０１１１】ＲＥＣＯＡＴＥＲ．ＰＡＳ ＢＵＩＬＤに無関係な再コーティング動作を実行するた
めに上記のプログラムを使用する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を具体化した立体造形システムの
断面図

【図２】第１図に示す実施例をさらに説明する第１図の
システムの斜視図

【図３】立体造形の手順の各段階における第１図に示す
槽の略断面図

【図４】立体造形の手順の各段階における第１図に示す
槽の略断面図

【図５】立体造形の手順の各段階における第１図に示す
槽の略断面図

【図６】立体造形の手順の各段階における第１図に示す
槽の略断面図

【図７】本発明に従って製作された三次元物体の斜視図

【図８】本発明の液面測定装置の好ましい実施例を備え
た立体造形装置の一部の斜視図

【図９】本発明の好ましい実施例の側面立面図

【図１０】液面および入射角を変化させた条件のもとで
の本発明の好ましい実施例のレーザビームがとる光路の
側面立面図

【図１１】本発明の好ましい実施例で使用される２セル
型光検出器の正面立面図

【図１２】本発明の好ましい実施例の２セル型光検出器
と関係する電子部品のプロック図

【図１３】閉鎖容積問題の説明図

【図１４】ブレードギャップ設定用のねじ山付伸縮自在
針の説明図

【図１５】ブレードに取り付けられた針の拡大図

【図１６】ブレード移動方向の迎え角を有するブレード
の断面図

【図１７】第１６図のブレードの別様の断面形状の説明
図

【図１８】第１６図のブレードのさらに異なる例の断面
形状の説明図

【図１９】第１６図のブレードのさらに異なる例の断面
形状の説明図

【図２０】水準検出フロートの別様の形状の説明図

【図２１】フロートを含む水準検出装置

【図２２】第２１図の装置の光検出器の説明図

【図２３】ＳＬＡ−２５０で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部

【図２４】ＳＬＡ−２５０で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き

【図２５】ＳＬＡ−２５０で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き

【図２６】ＳＬＡ−２５０で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き

【図２７】ＳＬＡ−２５０で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き

【符号の説明】

１１ 重合性液体（重合性液体の浴） ２６ 平滑化部材 ４０ 三次元物体 ３００ 平滑化部材 ３０２ 過剰な重合性液体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ、ダブリュ．ハル アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン タ、クラリタ、ノース、タマラク、レー ン、28155 (72)発明者 ボルゾ．モドレク アメリカ合衆国カリフォルニア州、モン トベロ、ネール、アームストロング、ナ ンバー、306、1640 (72)発明者 アンドルジェイ、アール．セルクチェウ スキー アメリカ合衆国カリフォルニア州、ニュ ーホール、ノースレインボー、グレン、 26174 (72)発明者 ポール、エフ．ジェイコブ アメリカ合衆国カリフォルニア州、ラ、 クレセンタ、パインリッジ、ドライブ、 5347 (72)発明者 チャールズ、ダブリュ．ルイス アメリカ合衆国カリフォルニア州、シャ ーマン、オークス、コディー、ロード、 3930 (72)発明者 マーク、エー．ルイス アメリカ合衆国カリフォルニア州、バレ ンシア、サイカモアー、クリーク、 27624 (72)発明者 アブラハム．リラン アメリカ合衆国カリフォルニア州、ノー スリッジ、ビンセンス、ストリート、 18619 (56)参考文献 特開 昭61−114818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−35966（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−115620（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 67/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬化手段への露出により硬化可能な重合
   性液体の連続的に形成された複数の層から三次元物体(4
   0)を形成する立体造形方法であって、 (a) 多量の前記重合性液体を保持する工程、 (b) 前記物体の先に形成された層の上に所望の層厚の
   重合性液体の層(34)を形成する工程であって、該物体の
   該先に形成された層の上に平滑化部材(26,300,400,505)
   を掃引する工程を含み、該平滑化部材が、該物体の該先
   に形成された層の上に位置するある過剰な重合性液体(3
   02)を除去する工程、 (c) 前記重合性液体の一部を硬化させるために重合性
   液体の前記層(34)に硬化手段を選択的に施して、それに
   よって、前記物体の次の層が、該物体の前記先に形成さ
   れた層の上に形成され、この層に付着する工程、 (d) 前記工程(b)および(c)を複数回繰り返して、前記
   物体の複数の付着した層から該物体(40)を形成する各工
   程を含む方法において、前記掃引工程が、 (b1) 前記物体の第一の層の上に重合性液体の層を形成
   するために、第一の掃引中に第一の速度で前記平滑化部
   材(26,300,400,505)を掃引させる工程であって、該平滑
   化部材が、該第一の速度で移動している間にある過剰の
   重合性液体(302)を除去する工程、および (b2) 前記物体の第二の層の上に重合性液体の層を形成
   するために、第二の掃引中に第二の速度で前記平滑化部
   材(26,300,400,505)を掃引させる工程であって、該平滑
   化部材が、該第二の速度で移動している間にある過剰の
   重合性液体(302)を除去し、該第二の速度が前記第一の
   速度とは異なる工程を含むことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記第二の層が第一の層であり、前記平
   滑化部材(26,300,400,505)が該第一の層の上で二回掃引
   されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記第一と第二の層が異なることを特徴
   とする請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】 硬化手段への露出により硬化可能な重合
   性液体の連続的に形成された複数の層から三次元物体(4
   0)を立体造形する装置であって、 (a) 多量の(11)前記重合性液体を保持する容器(10)； (b) 前記物体の先に形成された層の上に所望の層厚を
   有する重合性液体の層(34)を形成する手段(10,11,13,1
   4,26,27,30-33)であって、平滑化部材(26,300,400,505)
   および該物体の該先に形成された層の上で該平滑化部材
   を掃引する手段を備え、該平滑化部材が該物体の該先に
   形成された層の上に位置するある過剰な重合性液体(30
   2)を除去する手段； (c) 前記重合性液体の一部を硬化させるために、重合
   性液体の前記層(34)を硬化手段に選択的に施し、それに
   よって、前記物体の次の層が、該物体の前記先に形成さ
   れた層の上に形成され、その層に付着する手段(24)；お
   よび (d) 前記手段(10,11,13,14,26,27,30-33)および(24)を
   複数回繰り返して操作して、前記物体の複数の付着した
   層から該物体(40)を形成する手段(25)を備えた装置にお
   いて、前記手段(10,11,13,14,26,27,30-33)が、 (b1) 第一の速度で掃引したときにある過剰な重合性液
   体(302)を除去するように、前記物体の第一の層の上に
   重合性液体の層を形成するときに、第一の掃引中に該第
   一の速度で前記平滑化部材(26,300,400,505)を掃引させ
   る手段(27,30-33)、および (b2) 第二の速度で移動している間にある過剰な重合性
   液体を除去するように、前記物体の第二の層の上に重合
   性液体(302)の層を形成するときに、第二の掃引中に該
   第二の速度で前記平滑化部材(26,300,400,505)を掃引す
   る手段(27,30-33)を備えていることを特徴とする装置。
5. 【請求項５】 前記第二の層が前記第一の層であり、前
   記平滑化部材(26,300,400,505)を掃引する手段(27,30-3
   3)が、前記第一の層の上で該平滑化部材を二回掃引させ
   るように形成されていることを特徴とする請求項４記載
   の装置。
6. 【請求項６】 前記第一と第二の層が異なることを特徴
   とする請求項４記載の装置。
7. 【請求項７】 立体造形システムにおいて部品層の上に
   既定の厚さの重合性液体の平滑な層を付与するための方
   法であって、 前記既定の厚さよりも大きい厚さだけ前記重合性液体の
   中に前記部品層を浸漬する工程と、 前記重合性液体の層が前記部品層の上にできた状態で、
   前記部品層を、前記重合性液体の液面よりも高く引き上
   げる工程と、 ドクターブレードと前記部品層との間に一定の隙間を持
   たせて、当該ドクターブレードを前記重合性液体の前記
   層の上で一度以上移動させ、各移動時に余分な前記重合
   性液体を掻き取らせることにより、前記ドクターブレー
   ドと前記部品層との間の前記重合性液体の前記層の厚さ
   を、前記既定の厚さに等しくする工程と、 前記既定の厚さとされた前記重合性液体の前記層の上面
   の高さが前記重合性液体の液面の高さと等しくなるよう
   に、前記部品層および前記重合性液体の前記層を引き下
   げる工程とを含む方法。
8. 【請求項８】 前記ドクターブレードの高さが、前記重
   合性液体の前記液面よりも高く引き上げられたときの前
   記部品層の上面の高さよりも高い一定の高さに固定され
   ていることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記ドクターブレードが、 各針が実質上既定の値だけ前記ドクターブレードの底面
   から突出するように、該底面上の両端に着脱可能に付属
   された、２の伸縮自在な針を有し、 前記ドクターブレードの高さが、 前記２の針のうちの一方が前記重合性液体の前記液面に
   接触するまで、前記ドクターブレードにトルクを与えな
   い第１のねじ装置を調整することによって前記ドクター
   ブレードの一端を下げる工程と、 前記２の針のうちの他方が前記重合性液体の前記液面に
   接触するまで、前記ドクターブレードにトルクを与えな
   い第２のねじ装置を調整することによって前記ドクター
   ブレードの他端を下げる工程と、 前記ドクターブレードを引き上げてから引き下げ、必要
   であれば、前記２の針が同時に前記重合性液体の前記液
   面に接触するように、前記第１および第２のねじ装置の
   再調整を行う工程により、前記一定の高さに固定される
   ことを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 重合性液体を相乗的エネルギーに露出
    することにより硬化して、第１の部品層の上に既定の厚
    さを有する第２の部品層を形成する立体造形装置であっ
    て、 前記第１の部品層を最上層として含む形成中の部品を上
    下に移動させる昇降装置と、 前記第１の部品層上の余分な前記重合性液体を、平滑に
    掻き取るためのドクターブレードと、 前記相乗的エネルギーを、前記重合性液体の液面に施す
    硬化装置とを備えてなり、 前記第２の部品層の形成に際し、 前記昇降装置が、前記既定の厚さよりも大きい厚さだけ
    前記重合性液体の中に前記第１の部品層を浸漬させ、 前記重合性液体の層が前記第１の部品層の上にできた状
    態で、前記昇降装置が、前記第１の部品層を、前記重合
    性液体の前記液面よりも高く引き上げ、 前記ドクターブレードが、当該ドクターブレードと前記
    第１の部品層との間に一定の隙間を持って、前記重合性
    液体の前記層の上を一度以上移動し、各移動時に余分な
    前記重合性液体を掻き取ることにより、前記ドクターブ
    レードと前記第１の部品層との間の前記重合性液体の前
    記層の厚さを、前記既定の厚さに等しくし、 前記昇降装置が、前記既定の厚さとされた前記重合性液
    体の前記層の上面の高さが前記重合性液体の液面の高さ
    と等しくなるように、前記第１の部品層および前記重合
    性液体の前記層を引き下げ、 前記硬化装置が、前記重合性液体の前記層に前記相乗的
    エネルギーを選択的に施すことにより、前記第２の部品
    層を形成することを特徴とする装置。
11. 【請求項１１】 前記ドクターブレードの高さが、前記
    重合性液体の前記液面よりも高く引き上げられたときの
    前記第１の部品層の上面の高さよりも高い一定の高さに
    固定されていることを特徴とする請求項１０記載の装
    置。
12. 【請求項１２】 前記ドクターブレードが、 各針が実質上既定の値だけ前記ドクターブレードの底面
    から突出するように、該底面上の両端に着脱可能に付属
    された、２の伸縮自在な針を有し、 前記ドクターブレードの高さが、前記２の針のうちの一
    方が前記重合性液体の前記液面に接触するまで、前記ド クターブレードにトルクを与えない第１のねじ装置 を調
    整することによって前記ドクターブレードの一端を下げ
    る工程と、 前記２の針のうちの他方が前記重合性液体の前記液面に
    接触するまで、前記ドクターブレードにトルクを与えな
    い第２のねじ装置を調整することによって前記ドクター
    ブレードの他端を下げる工程と、 前記ドクターブレードを引き上げてから引き下げ、必要
    であれば、前記２の針が同時に前記重合性液体の前記液
    面に接触するように、前記第１および第２のねじ装置の
    再調整を行う工程により、前記一定の高さに固定される
    ことを特徴とする請求項１１記載の装置。