JP3443365B2 - 三次元物体を形成する方法および装置 - Google Patents

三次元物体を形成する方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
【０００２】
【従来の技術】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。
【０００３】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４，０４１，４
７６号、同第４，０７８，２２９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。
【０００４】近年、「立体造形法による三次元物体の生
産のための装置」と題する米国特許第４，５７５，３３
０号に記載された、「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
成するための極めて強力な方法である。
【０００５】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Ｘ−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。
【０００６】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(Stereolithography 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。
【０００７】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／Ｃ
ＡＭへの自然なデータ・リンクが存在する。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。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】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。
【００１１】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、一般に固体形成に不適当な速度となって
いる。
【００１２】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。
【００１３】設計段階から原型段階へ、さらに最終生産
へ迅速かつ高信頼性をもって移行できる、特に、経済性
および自動化にもとづく大量生産のために、そうしたプ
ラスチック部品のコンピュータ設計から事実上ただちに
原型に直接移行できる技術および設備についての設計生
産技術に関する必要性が長期にわたり存在する。
【００１４】従って、三次元プラスチック物体などの開
発生産関係者は、先行技術の三次元生産システムの複雑
な焦点合わせ、整合および露光の問題を回避しながら、
設計段階から原型段階さらに生産へとすばやく移行でき
る、より迅速で、高信頼性をもって、経済的かつ自動化
された手段に関する改良が望ましいことを長い間認めて
いる。
【００１５】本発明は、こうした問題のすべてを満足さ
せるものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の三次元物体の形
成方法は、転移可能な流動性媒体の多数の層の各々を所
定の刺激の選択されたパターンに露出することによって
選択的に硬化させることにより、多数の重ね合わされた
薄層(30a,30b,30c)から構成される三次元物体を形成す
る方法であって、各々の層の前記選択されたパターン
が、前記物体の所望の形状を定義する記憶データを処理
することにより得られる方法において、前記データ処理
工程が、前記物体の形状の中実部を定義する前記記憶デ
ータの一部を変更して、該中実部を、第一の露出レベル
にしたがって硬化すべき領域および第二のより低い露出
レベルにしたがって硬化すべきまたは個々の薄層の最初
の形成中には硬化されないままの状態に維持される領域
からなる部分に変換する変更データを提供する工程を含
むことを特徴とするものである。
【００１７】また、本発明の三次元物体の形成装置は、
三次元物体を該物体の所望の形状を定義する記憶データ
から形成する装置であって、該物体が、転移可能な流動
性媒体の一つの層を所望の刺激の選択的な露出によって
硬化することにより各々が形成された多数の重ね合わさ
れた薄層(30a,30b,30c)から構成される装置であって、
前記記憶データから各々の流動性層に施される前記刺激
のパターンを作成するデータ処理手段を備えた装置にお
いて、該データ処理手段が、前記記憶データに応答する
データ変更手段であって、前記物体の所望の形状に対す
る中実部を、第一の露出レベルにしたがって硬化すべき
領域および第二のより低い露出レベルにしたがって硬化
すべきまたは個々の薄層の最初の形成中には硬化されな
いままの状態に維持される領域からなる部分に変換する
変更データを作成するデータ変更手段を備えていること
を特徴とするものである。
【００１８】また本発明の立体造形方法は、形成すべき
三次元物体に関して、応力およびカールを低減するため
に該物体の構造を指定する、特に作成された物体定義デ
ータを提供し、前記特に作成されたデータを用いて、前
記三次元物体を立体造形的に形成する各工程からなるこ
とを特徴とするものである。
【００１９】さらに本発明の立体造形装置は、液状樹脂
の表面で所定の線に沿って、この線を硬化させ、その表
面の下にあるすでに硬化した線に付着させるのに十分な
露出で、紫外線ビームを投射する形式の立体造形装置に
おいて、実線部分と切れ目部分とを交互に持つ折れ線を
描くものであって、該切れ目部分が、それぞれ直線以外
の反復幾何学構造によって接続され、かつ、前記線が、
前記切れ目部分では露出されないが、前記実線部分では
露出され、幾何学構造をこれら実線部分の下にある線に
付着させるように結合させることを特徴とするものであ
る。
【００２０】さらに本発明の立体造形装置は、液状樹脂
の表面で所定の線に沿って、この線が硬化し、その表面
の下にあるすでに硬化した線に付着するように、十分な
露出で、紫外線ビームを投射する形式の立体造形装置に
おいて、前記表面で実線部分と断絶部分とを交互に持つ
点線を描くものであって、前記線が、前記断絶部分では
露出されないが、前記実線部分では露出されて、該実線
部分の下にある前記線に付着することを特徴とするもの
である。
【００２１】また、本発明の立体造形装置は、液状樹脂
の表面で所定の線を、この線がその表面の下にあるすで
に硬化した線に付着するのに十分な露出で紫外線ビーム
によりたどる形式の立体造形装置において、前記線がそ
の下にある線に付着しないようなより低い露出で線を描
き、その後に紫外線レーザビームを１回以上通過させる
ことによって、リベットと呼ばれる線の選択された部分
を、該リベットで下にある線に付着させるのに十分な各
通過に関する増分露出で硬化させることにより、前記線
をリベット止めすることを特徴とするものである。
【００２２】さらに本発明の立体造形方法は、液状樹脂
の表面で、所定の線がその表面の下にあるすでに硬化し
た線に付着するように十分な露出で紫外線レーザビーム
により前記線を描く形式の立体造形方法において、前記
線を描いてカールを低減または除去する工程を含むこと
を特徴とするものである。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】「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。
【００２６】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。
【００２７】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できることは当然理解できる。
【００２８】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。
【００２９】初めに、立体造形の過程に特に関係するこ
となく、ＣＡＤ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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】固体模型の表面はその後、通常“ＰＨＩＧ
Ｓ”〔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Ｃ
ＡＤ設計に関して物体は高精度になる。
【００３４】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（ＸＹ平面）にスライス
する。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】
【発明の実施の形態】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。
【００４４】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。
【００４５】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。
【００４６】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。
【００４７】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。
【００４８】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。
【００４９】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。これは軌条で
曲げモーメントを生じさせる。
【００５０】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）。
【００５１】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。
【００５２】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 S
outh Mt. Prospect Road, Des Plaines, Illinois 6001
8）が製造するDeSoto SLR800 立体造形樹脂である。
【００５３】〔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。
【００５４】カールを管理する方法は、前述の（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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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。
【００６１】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（Quarter 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。
【００６２】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。
【００６３】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。
【００６４】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 事件番号第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、Ｘ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、Ｃ
ＡＤ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適した
立体造形システム全体を示す。
【００６５】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。
【００６６】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、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。
【００６７】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。
【００６８】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, In
c., Sylmar, California）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。
【００６９】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。
【００７０】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。
【００７１】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。
【００７２】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。
【００７３】「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。
【００７４】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。
【００７５】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４，５７５，３３０号に述べられ
た立体造形の開発を敷衍する。
【００７６】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 Hierarchial Interactive Grap
hics System])に適合する。この規格は、例えば、テン
プレート社（Template, Megatek Corp., San Diego, Ca
lifornia）から出版された、「ＰＨＩＧＳの理解」“Un
derstanding PHIGS”に説明されている。
【００７７】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。
【００７８】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。
【００７９】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。
【００８０】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
体の他の断面を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。
【００８１】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。
【００８２】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。
【００８３】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。
【００８４】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。
【００８５】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。
【００８６】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。
【００８７】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た樹
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。
【００８８】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、既定の作業表面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。
【００８９】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、３
０ｂ、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。
【００９０】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。
【００９１】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。
【００９２】また、硬化した固形物は、固体状態となっ
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。
【００９３】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 M
t. Prospect Road, Des Plaines, Illinois 60018）が
製造するDeSoto SLR800立体造形用樹脂である。
【００９４】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２
２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。
【００９５】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Ｈ
ｅＣｄマルチモード・レーザ(Model 4240-N HeCd Multi
mode Laser）などのヘリウム−カドミウム紫外線レーザ
である。
【００９６】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。
【００９７】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。
【００９８】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。
【００９９】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。
【０１００】三次元物体３０が形成された後、昇降台２
９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。
【０１０１】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。
【０１０２】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に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２
２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。
【０１０３】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。
【０１０４】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。
【０１０５】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。
【０１０６】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。
【０１０７】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（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。
【０１０８】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１４ａ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ければ、両層とも第１４
ｂ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図に関して、マ
ルチパスによって、上層１００は下層１０に接近してほ
とんど硬化できるが、ほぼ数ミル（ミルは1000分の1イ
ンチ＝0.0254ミリ）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
パスでの収縮は前記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。
【０１０９】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、上層１
００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。
【０１１０】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（０．０２５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。
【０１１１】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（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０．
０５〜０．０８ミリ（２〜３ミル）の隙間が硬化し、付
着を得る。
【０１１２】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、下層の数ミル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０．４
６〜０．４８ミリ（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。
【０１１３】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。
【０１１４】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。
【０１１５】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Ｘ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、Ｘ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。
【０１１６】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（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。
【０１１７】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持つので、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。
【０１１８】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。
【０１１９】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、１０３
ａ，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（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。
【０１２０】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。
【０１２１】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。
【０１２２】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、その後各段階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。
【０１２３】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。
【０１２４】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、各パ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。
【０１２５】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。
【０１２６】 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。
【０１２７】最初の例は、マルチパスの２回パスの実施
例である。
【０１２８】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１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。
【０１２９】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。
【０１３０】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。
【０１３１】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。
【０１３２】次の例は３回パスの実施例である。
【０１３３】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。
【０１３４】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（２
２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。
【０１３５】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。
【０１３６】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。
【０１３７】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。
【０１３８】すなわち、上記の諸例は、異なるパスで一
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。
【０１３９】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、所与のパスで生じ得る。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。
【０１４０】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。
【０１４１】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。
【０１４２】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１
００は、それぞれ参照番号１０４ａ，１０４ｂおよび１
０４ｃ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１０４ｂ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１０４ｃ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
層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。
【０１４３】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１０４ｃ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。
【０１４４】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
として既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。
【０１４５】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。
【０１４６】リドロー機能は、ビルド（ＢＵＩＬＤ）プ
ログラム（他のソフトウエア・バージョンではＳＵＰＥ
Ｒ）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２６９，８０１号およびその
同時係属継続出願Lyon & Lyon 事件番号第１８６／１９
５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省略時パラメータファ
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。
【０１４７】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。
【０１４８】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。
【０１４９】リドローパラメータは、プリペア（ＰＲＥ
ＰＡＲＥ）プログラムとして既知のユーザ・インタフェ
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。
【０１５０】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２
０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。
【０１５１】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。
【０１５２】第２のリドローコマンドはＲＤ####であ
り、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、レーザが各パスの開始時に
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。
【０１５３】ここで注意しなければならないことは、Ｊ
Ｄ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。
【０１５４】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，１０
６ｂ，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。
【０１５５】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。
【０１５６】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、個別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。
【０１５７】前述のとおり、ＪＤおよびＲＤ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１
０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄおよび１０６ｅ
は、すべて、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。
【０１５８】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。
【０１５９】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、Ｓ
Ｓ##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（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（０．３ミル）から最大約５０．８
センチ（２０インチ）までの範囲が可能な距離について
処理できる。
【０１６０】ＲＳの単位はＳＳの倍数である。例えば、
ＳＳが２でＲＳが１０００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。
【０１６１】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４
０００ないし６５００の範囲の値が可能である。
【０１６２】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。
【０１６３】.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；Ｒ
Ｄ０；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Ｌ
Ｂ１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。
【０１６４】.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；Ｒ
Ｓ１０００；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。
【０１６５】.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。
【０１６６】 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。
【０１６７】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。
【０１６８】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。
【０１６９】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９２０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。ＣＡＤ／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、２３．４ミリ（９２０ミル）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。
【０１７０】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式について
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；ＳＰ２
０；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１８．３ミリ（７
２０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（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。
【０１７１】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、
下層に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。
【０１７２】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。
【０１７３】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（３０〜１００ミル）の間
隔に対して約０．０３〜０．１０ミリ（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。
【０１７４】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。
【０１７５】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号に詳述されている。
【０１７６】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。
【０１７７】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。
【０１７８】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０．０３〜０．１３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。
【０１７９】 層 厚 さ 未硬化隙間 ０．５１ミリ（２０ミル） ０．０３〜０．１３ミリ（１〜５ミル） ０．３８ミリ（１５ミル） ０．０３〜０．０８ミリ（１〜３ミル） ０．１３ミリ（ ５ミル） ０．０３〜０．０５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、この樹脂は、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。
【０１８０】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０．０３〜
０．０５ミリ（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。
【０１８１】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２
２ｅ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。
【０１８２】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１０７ｂ(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。
【０１８３】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１０８
ａ，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１０７
ｃ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１
０７ｂの線であり、二次構造１０８ａ，１０８ｂ，１０
８ｃ，１０８ｄおよび１０８ｅによって結合された線の
側面図を示す。
【０１８４】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２２
ｄ図および第２２ｅ図に示す。第２２ｅ図に示す通り、
層１０７ｂの二次構造物１０８は、層を構成する線１０
７ｂ(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)，１０８ｃ(1)，１０８
ｄ(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２２
ｅ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。
【０１８５】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，１０９ｂ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
線の幅よりもずっと大きいリベットを持つ線を示す。
【０１８６】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。
【０１８７】リベットのこの点は、第２４ａ図から第２
４ｄ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。
【０１８８】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１
０７ｂ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１０７ｃから
構成される部品を示す。
【０１８９】リベット１０８ａ(2)および１０８ｂ(2)の
平面図は第２４ｂ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。
【０１９０】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１
０８ｂ(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１１１
ｂ(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。
【０１９１】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。
【０１９２】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２
５ａ図に図示するように、連続する層１１３ａ、１１３
ｂ、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。
【０１９３】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２
５ｂ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１１６
ｃを示す。部品の外面１１４および１１５は連続層の高
露光部分の堆積によって形成され、表面１１４は堆積部
分１１３ａおよび１１３ｃから一部成っており、表面１
１５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。
【０１９４】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
を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。
【０１９５】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。
【０１９６】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２６
ａ図に関して、図中参照番号１１７ａにより指示された
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、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。
【０１９７】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。
【０１９８】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。
【０１９９】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２７ｄ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。
【０２００】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。
【０２０１】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。
【０２０２】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。
【０２０３】破線技術のその他の変更技術は第２７ｄ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。
【０２０４】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２８ａ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。
【０２０５】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１１
８ａ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２８ｃ
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。
【０２０６】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ある。
【０２０７】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（２５０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。
【０２０８】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２８
ｆ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１．０２ミリ（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。
【０２０９】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。
【０２１０】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。
【０２１１】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。
【０２１２】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、その一部継続出願米国特許出願番号
第２６９，８０１号およびその継続出願Lyon & Lyon 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。
【０２１３】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、その一部継続出願米国特許出願番号第２６
９，８０１号およびその継続出願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。
【０２１４】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１２０
ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ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１２
１によって支持されている。断面の方向も図示してい
る。
【０２１５】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。
【０２１６】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１２
０ｄ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。
【０２１７】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。
【０２１８】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、その一部継続出願米国特許出願番号第２６
９，８０１号およびその継続出願Lyon & Lyon 事件番号
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。
【０２１９】1) 層境界線ベクトルは、ＬＢではなくＺ
が使用されていた。
【０２２０】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。
【０２２１】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。
【０２２２】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。
【０２２３】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ＮＦＵ
Ｆである。
【０２２４】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。
【０２２５】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。
【０２２６】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。
【０２２７】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Ｘ
Ｉ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ＡＳＣ
ＩＩ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 .ＳＬＩファイル
をマージする（米国特許出願番号第１８２，８３０号、
その一部継続出願米国特許出願番号第２６９，８０１号
およびその継続出願Lyon & Lyon 事件番号第１８６／１
９５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。Ｓ
ＬＩＣＥ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。
【０２２８】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。
【０２２９】ＸＶ,.９４,.０４,.２５０，８．７５０,.
２５０,.２５０，４．３７５,.２５０，４．３７５，
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。
【０２３０】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。０．０
４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。
【０２３１】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 .ＳＬＩ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、その一部継続出願米国特許
出願番号第２６９，８０１号およびその継続出願Lyon &
Lyon 事件番号第１８５／１９５号に述べられている。
【０２３２】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。
【０２３３】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。
【０２３４】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。
【０２３５】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（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。
【０２３６】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。
【０２３７】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る硬化
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。
【０２３８】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。
【０２３９】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＃ＴＯ
Ｐ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１
０００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号およびその継続出願Lyon
& Lyon 事件番号第１８５／１９５号に詳述されてい
る。
【０２４０】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、＃ＣＡＸ
Ｖ，２５０，２５０，３７５０，２５０，３７５０，８
７５０，２５０，８７５０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。
【０２４１】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；ＲＣ
１；ＶＣ２；ＶＲ５００；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１０００
μ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５
００ＳＳ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
（２．４ミル））で与えられており、これは、端から約
３０．４８ミリ（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。
【０２４２】第３２ａ図及び第３２ｂ図は、例示する目
的でのみＳＵＰＥＲ .ＰＲＭ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、その一部継続出願米国特
許出願番号第２６９，８０１号およびその継続出願Lyon
& Lyon 事件番号第１８５／１９５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ＮＦＤＨ
１で表されてあり、上記の表に従えば、Ｘ，Ｙまたは６
０／１２０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。
【０２４３】 ＬＨ１，ＲＣ ２；ＳＰ ２０，８０；ＪＤ ０；ＳＳ ８； ＶＣＲ ５； ！リベット・カウント ＶＲ ９９； ！リベット・リダクション ＶＰ １１，１２，１３，１４，１５” ！リベット・ステップ量期間 ＮＦＤＨ１，ＲＣ １；ＳＰ １７６；ＪＤ ０；ＳＳ ２；ＶＣ ５；ＶＲ ９９； ＶＰ １１，１２，１３，１４，１５” 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、１１０，１
２０，１３０，１４０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、９９Ｓ
Ｓ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（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。
【０２４４】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９４
０について置かれる。
【０２４５】次に、上記の各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。
【０２４６】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，１２
０ｂ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。
【０２４７】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
り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。
【０２４８】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。
【０２４９】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１
２５、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は２５層から成り、支柱層１２
６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。
【０２５０】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、内側の軌条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。
【０２５１】第３５ａ図に関して、支柱層１２６は支柱
の組１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ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、同心円の弧の、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。
【０２５２】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１８
２，８３０号、その一部継続出願米国特許出願番号第２
６９，８０１号およびその継続出願Lyon & Lyon 事件番
号第１８５／１９５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３
５ｅ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。
【０２５３】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０．７
６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０．７６ミリ（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。
【０２５４】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、０．０３〜
０．０５ミリ（１〜２ミル）から最大１．０２ミリ（４
０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Ｃ
Ｆ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。
【０２５５】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。
【０２５６】第３５ｄ図に関して、それぞれ１２９、１
２８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。
【０２５７】微少な湾曲は、溝付断面１３１ａ，１３１
ｂ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。
【０２５８】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。
【０２５９】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。
【０２６０】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。
【０２６１】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 説明および一般的知識 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。
【０２６２】 ・ 工業でのエンジニアリング ・ 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。
【０２６３】 ・ 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。
【０２６４】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。最適の方向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。
【０２６５】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、２
００，０００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。
【０２６６】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。
【０２６７】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・ベクトルによる以外はぬりつぶされない。
【０２６８】６． ＳＬＡ−１は、光硬化性樹脂の表面
を、ヘリウム、カドミウム・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。
【０２６９】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０．２
５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。
【０２７０】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。
【０２７１】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３
８ｃ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。
【０２７２】１．２．２．１ 電子キャビネット組立図 電子キャビネットには、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。
【０２７３】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。
【０２７４】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。
【０２７５】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。
【０２７６】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。
【０２７７】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。
【０２７８】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摂氏）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
ロックは開い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。
【０２７９】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。
【０２８０】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。
【０２８１】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。
【０２８２】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、ＣＡ
Ｄ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。
【０２８３】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、Ｃ
ＡＤ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。
【０２８４】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。
【０２８５】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。
【０２８６】
【表１】
【０２８７】
【表２】
【０２８８】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。
【０２８９】２．２ ＳＬＡ−１部品用ＣＡＤ設計 ２．２．１ ＳＬＡ−１用ＣＡＤ部品設計法 ＳＬＡ−１装置で部品を作製する前に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ＣＡ
Ｄ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。
【０２９０】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。
【０２９１】ａ． 壁厚さは、０．０２０〜０．１５０
inchとするのが理想的である。
【０２９２】ｂ． ＣＡＤ部品を下記の条件になるよう
な方向に回転する。
【０２９３】１． 部品ができる時の気泡部分を最小に
する。
【０２９４】２． 上向きのよい表面を利用する。
【０２９５】３． 下向きの表面をできるだけ見えない
ようにする。
【０２９６】４． 支持の設計を容易にし、最適とす
る。
【０２９７】５． 部品が作られるとき安定および強く
する。
【０２９８】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。
【０２９９】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。
【０３００】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。
【０３０１】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。
【０３０２】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０．６５in
chの長さ（台の１／４inch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。
【０３０３】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。
【０３０４】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。
【０３０５】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。
【０３０６】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。
【０３０７】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。
【０３０８】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。
【０３０９】ａ． 上向きの表面は１次元（Ｘまたは
Ｙ）だけのもので、０．００２inch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。
【０３１０】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。
【０３１１】ｃ． 表面をつくらないで支援ファイルを
スライスする。
【０３１２】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。
【０３１３】ａ． ENTER を押す。−ＭＡＩＮ ＭＥＮ
Ｕが表示される。
【０３１４】＊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。
【０３１５】＊ｃ． ＴＥＬＮＥＴ、端末ユーティリテ
ィを選択し、ENTER を押す。
【０３１６】ｄ． S promptが表示されたら、ＵＩ（us
er interface）とタイプして、ENTERを押す。−ＳＬＩ
ＣＥ ＵＳＥＲ ＩＮＴＥＲＦＡＣＥメニューが表示さ
れる。
【０３１７】ｅ． オプション１（ＤＡＴＡＢＡＳＥフ
ァイル名）を選択する。
【０３１８】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.stl）をタイプして、ENTER を押す。
【０３１９】ｇ． Type File BinaryまたはASCII(B,
A); Promptが表示されたら、ｂ（binary）または（ASCI
I ）を適用としてタイプし、ENTER を押す。
【０３２０】ｈ． オプション２（scale ）を選択す
る。
【０３２１】ｉ． Enter Scale Value: prompt が表示
されたら、scale value per CAD dimension unit）をタ
イプしてENTER を押す。（1000を選択した場合、1000.0
00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。
【０３２２】ｋ． Enter FixedまたはVarible spacing
（Ｆ，ＶまたはＱ）Value: 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）。
【０３２３】ｌ． オプション４（Ｘ hatch spacing）
を選択する。
【０３２４】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。
【０３２５】オプション６（６０／１２０度hatch spac
ing ）を使用する場合は、オプション５（Ｙ hatch spa
cing）は使用しない。
【０３２６】ｎ． オプション５（Ｙ hatch spacing）
を選択する。
【０３２７】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 hatch spacingをタイプし、ENTER を
押す。
【０３２８】ｐ． オプション６（６０／１２０度hatc
h spacing ）を選択する。
【０３２９】ｑ． Enter Hatch Spacing （６０／１２
０）value: prompt 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。
【０３３０】ｒ． オプション７（Ｘ skin fill for n
ear flat surface）を選択する。
【０３３１】ｓ． Enter skin fill for near flat su
rface (hfx) Value: 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。
【０３３２】ｔ． オプション８（Ｙ skin fill for n
ear flat surface）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。
【０３３３】ｕ． Enter skin fill for near flat su
rface (hfy) Value ; prompt が表示されたら、Ｙ skin
fillをmil でタイプし、ENTER を押す。
【０３３４】ｖ． オプション９（minimum Surface An
gle for scanned facets）を選択する。
【０３３５】ｗ． Enter a Minium Surface Angle pro
mptが表示されたら、垂直からの望みの角（例えば、６
０）を度でタイプし、ENTER を押す。
【０３３６】ｘ． オプション１０（Minium Hatch Int
ersect Angle ）を選択する。
【０３３７】ｙ． Enter a Minium Intersect Angle V
alue: 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。
【０３３８】ｚ．オプション１１（Segment Output fil
e Name）を選択する。
【０３３９】ａａ． Enter Segment File Name: promp
t 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。
【０３４０】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
ENTER を押す。
【０３４１】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。
【０３４２】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。
【０３４３】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。
【０３４４】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。
【０３４５】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 sequ
ence”を選択し、ENTER を押す。
【０３４６】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・シャッターを開けるために、フ
ァンクション・キー１，２および３を押す。
【０３４７】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。
【０３４８】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。
【０３４９】ａ． ENTER を押す。MAIN MANU が表示さ
れる。
【０３５０】ｂ． オプション１（Data Transfer ）を
選択する。
【０３５１】ｃ． （data transfer ）promptが表示さ
れたら、２（ＦＴＰ）（file transfer program ）をタ
イプし、ENTER を押す。
【０３５２】ｄ． （ftp ）promptが表示されたら、Ｏ
ＰＥＮをタイプし、ENTER を押す。
【０３５３】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。
【０３５４】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。
【０３５５】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。
【０３５６】ｈ． （ftp ）promptが表示されたら、Ｇ
ＥＴをタイプし、ENTER を押す。
【０３５７】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。
【０３５８】ｊ． （local-fill test.sli in defane
t）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promptする。
【０３５９】ｋ． ＦＴＰから出るには、（ftp ）prom
ptが表示されたら、ＢＹＥをタイプし、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。） ｌ． MAIN MENU は、転送が完了した後に表示される。
【０３６０】２．４．３ クリティカル・ボリュームの
挿入法 この手順は、クリティカル・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。
【０３６１】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。
【０３６２】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。
【０３６３】ｅ． 矢印キーを使用してWrite を選択
し、ENTER を押す。
【０３６４】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で.box（例えば、
test .box ）を入力し、ENTER を押す。
【０３６５】ｇ． 矢印キーを使用してEditを選択し、
ENTER を押す。
【０３６６】ｈ． C: Test Box enter:promptが表示さ
れたら、下記を挿入する。
【０３６７】＜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。
【０３６８】＜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。
【０３６９】＜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。
【０３７０】ｉ． ESC（escape ）キーを押す。
【０３７１】ｊ． 矢印キーを使用してFileを選択し、
ENTER を押す。
【０３７２】ｋ． 矢印キーを使用してSareを選択し、
ENTER を押す。
【０３７３】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。
【０３７４】ａ． ENTER を押す。−ＮＡＩＮ ＭＥＮ
Ｕが表示される。
【０３７５】ｂ． オプション２（MERGE ）を選択し、
ENTER を押す。
【０３７６】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。
（“xxx ”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。
【０３７７】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。
【０３７８】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。
【０３７９】ｂ． 進行中の部品に不必要な応力を与え
ないように浸す速度を遅くする。
【０３８０】ｃ． 次の場合は、さらに長く浸す。
【０３８１】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
〜０．００８inchの過硬化を与える作業曲線からの露出
速度を選ぶ。
【０３８２】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。
【０３８３】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。
【０３８４】ａ． ENTER を押す。−ＭＡＩＮ ＭＥＮ
Ｕが表示される。
【０３８５】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。
【０３８６】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。
【０３８７】ｄ． 矢印をEdit 1block まで移動し、EN
TER を押す。値を省略パラメータ（ＳＵＰＥＲ．ＰＲ
Ｍ）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。
【０３８８】２． 矢印キーを使用して、Fileを選択し
ENTER を押す。
【０３８９】３． 矢印キーを使用してSaveを選択し、
ENTER を押す。
【０３９０】４． Ｑキーを押す。−ＭＡＩＮ ＭＥＮ
Ｕが表示される。
【０３９１】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。
【０３９２】ａ． プロセスコンピュータで、ENTER を
押す。−ＭＡＩＮ ＭＥＮＵが表示される。
【０３９３】ｂ． オプション４（スーパバイザ）を選
択し、ENTER を押す。
【０３９４】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ＳＨＵＴＴＥＲ ＯＰＥＮおよびＬＡＳＥ
Ｒ ＯＮ表示灯が点灯するのを確認する。
【０３９５】ｄ． 第１層の形を監視する。
【０３９６】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。
【０３９７】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。
【０３９８】ａ． 容器から上げて予備的に液をきる。
【０３９９】１． プロセス・コンピュータで、ENTER
を押す。−ＭＡＩＮ ＭＥＮＵが表示される。
【０４００】２． ユーティリティ・メニューを選択
し、ENTER を押す。
【０４０１】３． Ｚ−stage Mover を選択し、ENTER
を押す。
【０４０２】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。
【０４０３】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。
【０４０４】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。
【０４０５】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。
【０４０６】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１／４
inchのところまでおろす。
【０４０７】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。
【０４０８】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。
【０４０９】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。
【０４１０】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。
【０４１１】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。
【０４１２】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。
【０４１３】２． 温度を８０℃〜９０℃に設定して、
１時間待つ。
【０４１４】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。
【０４１５】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。
【０４１６】２． 部品に紫外線を、乾燥し粘りがなく
なるまであてる。
【０４１７】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。
【０４１８】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。
【０４１９】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。
【０４２０】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る必要があるかもしれない。
【０４２１】２． 空の台を液抜き皿にのせる。
【０４２２】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。
【０４２３】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。
【０４２４】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。
【０４２５】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。
【０４２６】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。
【０４２７】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。
【０４２８】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。
【０４２９】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。
【０４３０】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。
【０４３１】１２． 液抜き皿を取り除く。
【０４３２】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。
【０４３３】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。
【０４３４】３． 要求通りに表面を仕上げる。
【０４３５】２．４．５．５ 停止手順 ａ． ＯＶＥＮ ＬＩＧＨＴスイッチをＯＦＦ（下）に
する。ＯＶＥＮ ＬＩＧＨＴ表示灯が消灯するのを確認
する。
【０４３６】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。
【０４３７】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。
【０４３８】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。
【０４３９】ｂ． プロセス・コンピュータで、ENTER
を押す。−ＭＡＩＮ ＭＥＮＵが表示される。
【０４４０】ｃ． ユーティリティー・メニューを選択
して、ENTER を押す。
【０４４１】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（Ｓ
Ｐ）を入力する。ＳＬＡ−１はbanjo を容器中に準備す
る。
【０４４２】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。
【０４４３】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。
【０４４４】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、４０，８０，１６０，３２
０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
テップ時間は厚いbanjo stringをつくる。
【０４４５】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。
【０４４６】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。
【０４４７】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。
【０４４８】ｌ． 選択した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．
５．５．２項） 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XENIX ）
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
ックスと考えられます。
【０４４９】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。
【０４５０】スライスコンピュータは、スライスプログ
ラム（SLICE ）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。
【０４５１】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、何らか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。
【０４５２】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。
【０４５３】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ＴＥＬＮＥＴ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。
【０４５４】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。
【０４５５】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。
【０４５６】実際上、スーパバイザのジョブは、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。このプログラムは、
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。
【０４５７】デバイスドライバＳＴＥＲＥＯ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。
【０４５８】多数の異なるプログラムによって使用でき
るドライバである、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。
【０４５９】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 −ＦＴＰ 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ＳＬ
Ａ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。
【０４６０】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。
【０４６１】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。
【０４６２】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ＰＲＯＦＩＬＥ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。
【０４６３】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。
【０４６４】 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 ＰＲＯＦＩＬＥ −ビームプロファイラ 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
正しい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。
【０４６５】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。
【０４６６】3.0 ＳＬＩＣＥ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。
【０４６７】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、ＳＬＩＣＥユーザ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。
【０４６８】3.1 ＳＬＩＣＥ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。ＳＬＩＣ
Ｅ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。
【０４６９】ＳＬＩＣＥは以下の順序でブロックを出力
します。
【０４７０】 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。
【０４７１】3.2 ＳＬＩＣＥ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。
【０４７２】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（｀
slice20b´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。
【０４７３】−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。
【０４７４】−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。
【０４７５】−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。
【０４７６】−hy＜hatch spacing value＞ Ｙ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。
【０４７７】−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。
【０４７８】−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。
【０４７９】−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。
【０４８０】−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。
【０４８１】−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。
【０４８２】−c センタリング 物体の座標を32768,32768を中心にします。
【０４８３】−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。
【０４８４】−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。
【０４８５】−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。
【０４８６】−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。
【０４８７】−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。
【０４８８】−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。
【０４８９】−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。
【０４９０】−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。
【０４９１】−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。
【０４９２】−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。
【０４９３】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。
【０４９４】3.3 ＳＬＩＣＥ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ＳＬ
ＩＣＥ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（UI）は、イーサネットを通じてリモートで実
行できます。
【０４９５】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。
【０４９６】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“.UIZ”）を定義することもできます。
【０４９７】3.3.1 ＵＩ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ＳＬＩＣ
Ｅ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スペ
ーシングをサポートしていることです。
【０４９８】ＵＩは、ＳＬＩＣＥユーザが、オプション
を変更したり、ＳＬＩＣＥ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。
【０４９９】ＵＩは、いずれのプロセスのＵＮＩＸまは
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ＳＬ
ＩＣＥ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。
【０５００】ＵＩコマンドのコマンドシンタクスは次の
通りです。
【０５０１】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。
【０５０２】3.3.2 ＵＩ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。
【０５０３】＜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。
【０５０４】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。
【０５０５】＜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。
【０５０６】＜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。
【０５０７】＜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。
【０５０８】＜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。
【０５０９】＜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。
【０５１０】＜クイット＞ＵＩから出ます。セーブは行
いません。ＵＮＩＸまたはＸＥＮＩＸコマンドレベルに
戻ります。
【０５１１】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。
【０５１２】“リベットによるクロスハッチ”（XV）お
よび“クロスハッチ無視”（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。
【０５１３】*.BOX ファイルのフォーマットについては
7.4を、リベットに関しては 5.5を参照して下さい。
【０５１４】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。
【０５１５】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。
【０５１６】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。
【０５１７】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。
【０５１８】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。
【０５１９】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。
【０５２０】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。
【０５２１】ＧＥＴＳＰは、ＳＵＰＥＲ．ＰＲＭ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。
【０５２２】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。
【０５２３】 ！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 address 50 Elevator pitch parm, 100 for alphas, 50 for betas 1.0 XY-only scale factor; does not affect Z-axis 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。
【０５２４】 #TOP,"BX 8500;BY 34300" ！レーザビームが（ホーム）ポジションから始まる LB1,"RD 1;RS 300;RC 1; ！リドローのディレイ、サイズおよびカウント SP 25; ！ステップピリオド JP 0; ！ジャンプディレイ SS 2" ！ステップサイズ NFDB1,"RP 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS2" LH1, "RC 1;SP 25;JD 0;SS 2; VC 5; ！リベットカウント VR 99; ！リベット減少量 VP 11,12,13,14,15" ！リベットステップピリオド NFDH1"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" FDF1,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 16" NFDF1, RC 1;SP 25;JD 0;SS 16" NFGF1,"RC 1;SP 50;JD 0;SS 16" FUF1,"RC 1;SP 10;JD 0;SS 16" LB2,"RD 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS 2" NFDB2, RD 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS 2" LH2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" NFDH2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" FDF2,"RC 1;SP 25;JP 0;SS 16" NFDF2, RC 1;SP 25;JD 0;SS 16" NFUF2, RC 1;5P 25;JP 0;SS 16" FUF2."RC 1;SP 10;JD 0;SS 16" #BTM,"ZW 10; ！秒単位での Z軸の待ち時間 ZD 5; ！mm単位での Z軸浸漬深さ ZV 0.8; ！ Z軸速度パラメータ ZA 0.1" ！ Z軸加速パラメータ 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。
【０５２５】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。
【０５２６】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。
【０５２７】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。
【０５２８】*.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。
【０５２９】RC 1;SP 25;JD 0;SS 2 次に、 *.LからのＦＤＦ１オーバライド行がＳＴＥＲＥ
Ｏに送られます。
【０５３０】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。
【０５３１】 RC 1;SS 2;SP 10;JD 10 NFDF1, RC 1;SP 25;JD 0;SS 16" NFDF1,"RC 1;SP 50;JD 0;SS 16" FUF1,"RC 1;SP 10;JD 0;SS 16" LB2,"RD 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS 2" NFDB2, RD 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS 2" LH2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" NFDH2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" FDF2,"RC 1;SP 25;JP 0;SS 16" NFDF2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 16" NFUF2,"RC 1;SP 50;JD 0;SS 16" FUF2,"RC 1;SP 10;JP 0;SS 16" #BTM,"ZW 10; ！秒単位での Z軸の待ち時間 ZD 5; ！mm単位での Z軸浸漬深さ ZV 0.8; ！ Z軸速度パラメータ ZA 0.1" ！ Z軸加速パラメータ 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。
【０５３２】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。
【０５３３】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。
【０５３４】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。
【０５３５】ＳＵＰＥＲを呼び出すと、以下のタイトル
が表示されます。
【０５３６】
【表３】
【０５３７】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。ＳＵＰ
ＥＲ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。
【０５３８】 7800: L1 LB1 LH1 NFDB1 NFDH1 FDF1 NFDF1 L2 LB2 Waiting … Dipping… Relaxing … 0 7810: L1 LB1 LH1 L2 LB2 NFUB2 NFUF2 FFUF2 Waiting … Dipping… Relaxing … 19 : : : 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、 Relaxing"の後に表示されます。
【０５３９】Ｚステージの制御 層制御ファイル（*.L ）および自己のＳＵＰＥＲ．ＰＲ
Ｍ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、ＳＴ
ＥＲＥＯ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。
【０５４０】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。
【０５４１】 ZWディレイ 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。
【０５４２】 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ＳＴＥ
ＲＥＯ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。
【０５４３】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。
【０５４４】リベットは以下のように行われます。
【０５４５】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Ｖ
Ｃ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。
【０５４６】ＳＴＥＲＥＯドライバは、以前と同様にＪ
Ｘ、ＪＹおよびＮＸ、ＮＹコマンドを処理します。（ST
EREO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。
【０５４７】1. ＳＴＥＲＥＯはステップピリオドをＶ
Ｐ０（リベットピリオド#0）値に設定します。
【０５４８】2. ＳＴＥＲＥＯはドローされる完全なベ
クトルを設定します。
【０５４９】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，ＶＰ
２... 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。
【０５５０】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。
【０５５１】5. ＳＴＥＲＥＯはプロセスを続けます。
【０５５２】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、そうしたリベットリドロ
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。
【０５５３】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。
【０５５４】 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＝0.84μs(1.19 MHz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。
【０５５５】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。
【０５５６】6.0 その他のプログラム 6.1 ＳＴＥＲＥＯ（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。
【０５５７】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ＳＴ
ＥＲＥＯに呼び出すことができます。
【０５５８】6.1.1 ＳＴＥＲＥＯコマンド ＳＴＥＲＥＯは以下のコマンドを理解します。
【０５５９】 BX 0〜65535 開始Ｘ位置 （位置） BY 0〜65535 開始Ｙ位置 （位置） JX 0〜65535 新しいＸ位置にジャンプ （位置） JY 0〜65535 新しいＹ位置にジャンプ （位置） NX 0〜65535 次のＸ位置 （位置） NY 0〜65535 次のＹ位置 （位置） SS 1〜65535 ステップサイズ （相対増分） SP 5〜65535 マルチパスステップピリオド （10μS） SD 0〜65535 スキャニングディレイ （ステップピリオド） JS 1〜65535 ジャンプサイズ （相対増分） JD 0〜65535 ジャンプディレイ （ステップピリオド） LO 0〜65535 レーザオンディレイ （10μS） LF 0〜65535 レーザオフディレイ （10μS） NS シーケンスモード入力 − AB 絶対モード入力 − EX 実行 − EC 実行およびクリア − CL テーブルのクリア − MD AS -/+ オートシャッタモードの設定 （オン／オフ） MD BL -/+ ブロックモードの設定 （オン／オフ） MD PA -/+ Pos Ack モードの設定 （オン／オフ） SR ソフトリセット HR ハードリセット RC 1〜10 リドローパスカウント （#パス） RD 0〜65535 リドローディレイ （ステップピリオド） RS 0〜65535 リドローサイズ （距離） VC 1〜10 リベットパスカウント （#パス） VP 5〜65535 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） WI 0〜32767 アイドル状態待ち （遅延） ここで、10μs ：10マイクロ秒ごとの数 分解能＝0.84μs(1.19 MHzクロックの場合） 位置 ：0〜65535範囲の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 相対増分：位置増分の相対数 #パス ：リドローパス数 ステップピリオド：SPコマンドによってプログラムされたステップ数 （チックカウント）の範囲の時間 遅延 ：ミリ秒での遅延値（高速のコンピュータではより速くなる） 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。
【０５６０】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。
【０５６１】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。
【０５６２】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、10
000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させます。
【０５６３】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。
【０５６４】この緩慢なレーザビーム移動は、ＳＳ，Ｓ
Ｐ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。
【０５６５】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ムポジションへの移
動およびそこからの移動のための遅延です。
【０５６６】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。
【０５６７】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。
【０５６８】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。
【０５６９】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。
【０５７０】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。Ｒ
Ｃ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。
【０５７１】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ではなく、ＶＸおよびＶＹを使用します。
【０５７２】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ＳＴＥＲＥ
Ｏ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。
【０５７３】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。
【０５７４】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。
【０５７５】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。
【０５７６】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。
【０５７７】 /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。
【０５７８】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。
【０５７９】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。
【０５８０】7.1 ＳＬＩＣＥ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。
【０５８１】ＳＬＩＣＥ入力フォーマットは、ＰＨＩＧ
Ｓ（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。
【０５８２】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。ＳＬＩＣ
Ｅ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。
【０５８３】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。Ｓ
ＬＩＣＥ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。
【０５８４】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。
【０５８５】 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、浮動少数点とす
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。
【０５８６】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。
【０５８７】.BOXファイルのフォーマットは以下の通り
です。
【０５８８】 <type>,<base>,<height>,<x1>,<y1>,<x2>,<y2>,<x3>,<y3>,<x4>,<y4> ： ： ： ： 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｀ＸＶ’、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。
【０５８９】7.3 スーパバイザデフォールトパラメータ
ファイル（SUPER.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。
【０５９０】 ！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。
【０５９１】 ！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−50 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。
【０５９２】 #TOP."BX 8500:BY 34300" ！レーザビームが（ホーム）ポジションから始まる LB1,"RD 1;RS 300;RC 1; ！リドローのディレイ、サイズ、カウント SP 25; ！ステップピリオド JD 0; ！ジャンプディレイ SS 2" ！ステップサイズ NFDB1,"RD 1;RS 300;RC 1;SP 25,JD 0;SS 2" LH1,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2; VC 5; ！リベットカウント VR99; ！リベット減少量 VR 11,12,13,14,15" ！リベットステップピリオド NFDH1,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" FDF1,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 16" NFDF1, RC 1;SP 50;JD 0;SS 16" NFUF1,"RC 1;SP 10;JD 0;SS 16 FUF1, "RC 1;SP 50;JD 0;SS 16" LB2,"RD 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS 2" NFDB2,"RD 1;RS 300;RC 1;SP 25;JD 0;SS 2" LH2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" NFDH2,"RC 1;SP 25;JD 0;SS 2;VC 5;VR 99;VP 11,12,13,14,15" FGF2,"RC 1;SP 25;JP 0;SS 16" NFDF2,"RC 1;SP 25 JD 0;SS 16" NFUF2,"RC 1;SP 50;JD 0;SS 16" FUF2,"RC 1;SP 10;JP 0;SS 16" "BTM,"ZW 10; ！秒単位での Z軸の待ち時間 ZD 5; ！mm単位での Z軸浸漬深さ ZV 0.8; ！ Z軸速度パラメータ ZA 0.1" ！ Z軸加速パラメータ 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。
【０５９３】7.4 ＳＴＥＲＥＯ．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．Ｄ
ＥＦファイルの例を示します。これらは、インストール
時にＳＴＥＲＥＯ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、ＳＵＰＥ
Ｒ．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。
【０５９４】！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
【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１６
ｂ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２０
ｂ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２８ａ図
は、折れ線技術による応力の除去を示す図である。第２
８ｂ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２
８ｆ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３６
ａ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４
２図は、作業曲線の例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチュアート ティー． スペンス アメリカ合衆国カリフォルニア州、サウ ス、パサデナ、グランド、アベニュ、 333 (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、バ ン、ニュイス、ワイナンドット、ストリ ート、14608 (72)発明者 ウェイン ビー． ビンソン 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 ウェイン エス． フレッド 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 デニス ローレット スモーリー 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 昭63−72526（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−237122（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−232026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 67/00

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 選択されたパターンに基づいて集束ビー
    ムを走査することによって、転移可能な流動性媒体の多
    数の層の各々を選択的に硬化させることにより、多数の
    重ね合わされた薄層(30a,30b,30c)から構成される三次
    元物体を形成する方法であって、各々の層についての前
    記選択されたパターンが、前記物体の所望の形状を定義
    する記憶データを処理することにより得られる方法にお
    いて、 前記データ処理工程が、前記所望の形状の内部を定義す
    る前記記憶データの一部を変更して、該所望の形状の内
    部を、第一の露出レベルにしたがって硬化すべき領域お
    よび第二のより低い露出レベルにしたがって硬化すべき
    または個々の薄層の層ごとの形成中には硬化されないま
    まの状態に維持される領域を含む部分に変換する変更デ
    ータを提供する工程を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 三次元物体を該物体の所望の形状を定義
    する記憶データから形成する装置であって、該物体が、
    選択されたパターンに基づいて集束ビームを走査するこ
    とによって転移可能な流動性媒体の一つの層を硬化する
    ことにより各々が形成された多数の重ね合わされた薄層
    (30a,30b,30c)から構成される装置であって、各々の前
    記流動性媒体の層についての前記選択されたパターンを
    前記記憶データから作成するデータ処理手段を備えた装
    置において、 該データ処理手段が、前記記憶データに応答するデータ
    変更手段であって、前記所望の形状の内部を、第一の露
    出レベルにしたがって硬化すべき領域および第二のより
    低い露出レベルにしたがって硬化すべきまたは個々の薄
    層の層ごとの形成中には硬化されないままの状態に維持
    される領域を含む部分に変換する変更データを作成する
    データ変更手段を備えていることを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 前記変更データが、実線部分が前記第一
    の露出レベルにしたがって硬化される破線を指定して、
    引張り効果を分断させるものであることを特徴とする請
    求項２記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記変更データが、相互に所定の角をな
    す短い線分による前記第一の露出レベルにしたがって硬
    化される線を指定して、引張り効果を分断させるもので
    あることを特徴とする請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記変更データが、前記第一の露出レベ
    ルにしたがって硬化されるリベットを指定するものであ
    り、各部が一体に保持されることを特徴とする請求項２
    記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記変更データが、実線部分が前記第一
    の露出レベルにしたがって硬化される破線を指定して、
    引張り効果を分断させるものであることを特徴とする請
    求項１記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記変更データが、相互に所定の角をな
    す短い線分による前記第一の露出レベルにしたがって硬
    化される線を指定して、引張り効果を分断させるもので
    あることを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記変更データが、前記第一の露出レベ
    ルにしたがって硬化されるリベットを指定するものであ
    り、各部が一体に保持されることを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  9. 【請求項９】 液状樹脂の表面で所定の線に沿って、こ
    の線が硬化し、その表面の下にあるすでに硬化した線に
    付着するように、十分な露出で、集束紫外線ビームを投
    射して、三次元物体を層ごとに形成する形式の立体造形
    装置において、前記表面で、他の層を介して一体に連結
    される実線部分と、断絶部分とを交互に持つ破線を描く
    ものであって、各層の層ごとの形成中に、前記線が、前
    記断絶部分では露出されないが、前記実線部分では露出
    されて、該実線部分の下にある前記線に付着することを
    特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 液状樹脂の表面で所定の線に沿って、
    この線が硬化し、その表面の下にあるすでに硬化した線
    に付着するように、十分な露出で、集束紫外線ビームを
    投射して、三次元物体を層ごとに形成する形式の立体造
    形装置において、前記表面で実線部分と断絶部分とを交
    互に持つ破線を描くものであって、各層の層ごとの形成
    中に、前記線が、前記実線部分では前記十分な露出で露
    出されて、該実線部分の下にある前記線に付着し、前記
    断絶部分は、前記液状樹脂で実質的に満たされ、前記実
    線部分よりも低い露出で硬化されることを特徴とする装
    置。
  11. 【請求項１１】 液状樹脂の表面で所定の線に沿って、
    この線を硬化させ、その表面の下にあるすでに硬化した
    線に付着させるのに十分な露出で、紫外線ビームを投射
    する形式の立体造形装置において、実線部分と切れ目部
    分とを交互に持つ折れ線を描くものであって、該切れ目
    部分が、それぞれ直線以外の反復幾何学構造によって接
    続され、かつ、前記線が、前記切れ目部分では露出され
    ないが、前記実線部分では露出され、幾何学構造をこれ
    ら実線部分の下にある線に付着させるように結合させる
    ことを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 前記切れ目部分が、液状樹脂で実質的
    に満たされ、前記線の残りの部分よりも低い露出で硬化
    されることを特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 液状樹脂の表面で所定の線を、この線
    がその表面の下にあるすでに硬化した線に付着するのに
    十分な露出で紫外線ビームによりたどる形式の立体造形
    装置において、前記線がその下にある線に付着しないよ
    うなより低い露出で線を描き、その後に紫外線レーザビ
    ームを１回以上通過させることによって、リベットと呼
    ばれる線の選択された部分を、該リベットで下にある線
    に付着させるのに十分な各通過に関する増分露出で硬化
    させることにより、前記線をリベット止めすることを特
    徴とする装置。
  14. 【請求項１４】 前記線が所定の幅を持ち、前記リベッ
    トが該線の幅よりも大きい直径を持つ円であることを特
    徴とする請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記線が所定の幅を持ち、前記リベッ
    トが該線の幅にほぼ等しいかまたは小さい直径を持つ円
    であることを特徴とする請求項１３記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記線が所定の幅を持ち、前記リベッ
    トが所定の中心を持つ円であって、該円の中心が前記線
    の中心から外れていることを特徴とする請求項１３記載
    の装置。
  17. 【請求項１７】 所定の層で描かれた線が、所定の部分
    の断面の周囲を表す輪郭線、または該輪郭線を接続する
    前記断面の内部を表すクロスハッチ線であり、該クロス
    ハッチ線のみがリベット止めされていることを特徴とす
    る請求項１３記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記所定の部分が、歪みの生じ得る方
    向を持ち、前記クロスハッチ線のより高く露出された部
    分もまた、前記歪みの生じ得る方向に対してほぼ垂直に
    配置された線分でもあることを特徴とする請求項１７記
    載の装置。
  19. 【請求項１９】 所定の重要部位または前記所定の部分
    の特にカールを生じやすい区域を表すクロスハッチ線の
    みがリベット止めされることを特徴とする請求項１７記
    載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記リベットが、２回の通過で前記下
    にある層に付着するように硬化させられることを特徴と
    する請求項１３記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記リベットが、２回より多い通過で
    前記下にある層に付着するように硬化させられることを
    特徴とする請求項１３記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記クロスハッチ線が輪郭線と交差す
    る点から規定の距離の範囲内の長さにわたり、各クロス
    ハッチのベクトルがリベット止めされることを特徴とす
    る請求項１７記載の装置。
  23. 【請求項２３】 液状樹脂の表面で、所定の線がその表
    面の下にあるすでに硬化した線に付着するように十分な
    露出で集束紫外線レーザビームにより前記所定の線を描
    いて三次元物体を層ごとに形成する形式の立体造形方法
    において、前記所定の線が、他の層を介して一体に連結
    される実線部分と、断絶部分とを交互に持つ破線を含
    み、カールを低減または除去するために、個々の層の層
    ごとの形成中において、該破線は、該断絶部分では露出
    されないが、該実線部分では露出されてこれら実線部分
    の下にある線に付着することを特徴とする方法。
  24. 【請求項２４】 液状樹脂の表面で、所定の線がその表
    面の下にあるすでに硬化した線に付着するように十分な
    露出で紫外線レーザビームにより前記所定の線を描く形
    式の立体造形方法において、前記所定の線が、実線部分
    と切れ目部分とを交互に持ちカールを低減または除去す
    る折れ線を含み、該切れ目部分が、それぞれ直線以外の
    反復幾何学構造によって接続され、前記折れ線は、該切
    れ目部分では露出されないが、前記実線部分では露出さ
    れ、幾何学構造をこれら実線部分の下にある線に付着さ
    せるように結合することを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 液状樹脂の表面で、所定の線がその表
    面の下にあるすでに硬化した線に付着するように十分な
    露出で紫外線レーザビームにより前記所定の線を描く形
    式の立体造形方法において、前記所定の線が平行線を含
    み、カールを低減または除去するために、該平行線が、
    前記表面の下にある平行線に付着しないように低露出で
    該表面に描かれ、支持線をさらに低露出で描いて、各層
    で平行線を接続させ、その後、該支持線の一部を十分な
    露出を行って下にある支持線に付着させることを特徴と
    する方法。
  26. 【請求項２６】 液状樹脂を紫外線レーザービームの走
    査により硬化して三次元物体を形成する立体造形方法で
    あって、前記液状樹脂の表面において、１つまたは複数
    の線を、前記表面の下の既に硬化された部分に付着しな
    い第一の連続構造を成すように硬化し、１つまたは複数
    の支持線を、前記表面の下の前記既に硬化された部分に
    付着する第二の連続構造を成すように硬化することによ
    り、カールを低減または除去することを特徴とする方
    法。
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