JP7277606B2 - 効率的な光路を備えた大型アレイステレオリソグラフィ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

この非仮特許出願は、Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の下でここに参照することによって援用される、２０１９年４月１２日出願のＲｏｂｅｒｔ Ｗ. Ｂｅａｕｃｈａｍｐらによる「ＬＡＲＧＥ ＡＲＲＡＹ ＳＴＥＲＥＯＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ ＷＩＴＨ ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ ＯＰＴＩＣＡＬ ＰＡＴＨ」と題された米国仮特許出願第６２／８３３，０５５号に対する優先権を主張する。

本開示は、放射線硬化（光硬化）樹脂から製造対象の固体三次元（３Ｄ）物品を作製する装置および方法に関する。より詳細には、本開示は、大型アレイステレオリソグラフィシステムの生産性および光学的効率を改良する。

三次元（３Ｄ）プリンタは、使用が急速に増加している。３Ｄプリンタの１つの種類には、放射線硬化（光硬化）液体樹脂の選択的硬化および固化を含むオペレーションの原則を有するステレオリソグラフィプリンタが含まれる。典型的なステレオリソグラフィシステムには、光硬化樹脂を保持する樹脂容器、支持表面に連結される移動機構、および制御可能な光エンジンが含まれる。ステレオリソグラフィシステムは、光硬化樹脂の層を選択的に硬化することにより製造対象の三次元（３Ｄ）物品を形成する。それぞれの選択的に硬化された層は、樹脂内の「構築平面」に形成される。

これらのシステムの１つの課題は、大型の構築平面システムについての処理速度を改良することである。別の課題は、光学的効率である。

本開示の第１の態様では、三次元プリントシステムは、樹脂を含む樹脂容器、結像バー（imaging bar）、結像バーに連結された移動機構、およびコントローラを含む。結像バーは、発光素子の配列を含み、これは、結像バーの出口面から放射線を選択的に照射して、樹脂中に構築平面を画定する。結像バーの出口面は、構築平面から１０ｍｍ未満である。コントローラは、走査軸に沿って結像バーを走査し、走査と同時に、結像バーを操作して構築平面に樹脂の層を選択的に結像するように構成されている。

一実装形態では、結像バーは、基板、視準層（collimation layer）、小型レンズ層（lenslet layer）、およびアパーチャ層を含む。基板は、発光素子の配列を含む。視準層は、基板に重なり、発光素子と個々に位置合わせされる複数のコリメータを画定する。小型レンズ層は、視準層に重なり、コリメータと個々に位置合わせされる複数の小型レンズを有する。アパーチャ層は、小型レンズ層に重なり、小型レンズと個々に位置合わせされる複数のアパーチャを画定するマスクを有する。

本開示の第２の態様では、三次元プリントシステムは、樹脂を含む樹脂容器、結像バー、結像バーに連結された移動機構、および制御装置を含む。結像バーは、基板、視準層、小型レンズ層、およびアパーチャ層を含む。視準層は、基板に重なり、発光素子と個々に位置合わせされる複数のコリメータを画定する。小型レンズ層は、視準層に重なり、コリメータと個々に位置合わせされる複数の小型レンズを有する。アパーチャ層は、小型レンズ層に重なり、小型レンズと個々に位置合わせされる複数のアパーチャを画定するマスクを有する。コントローラは、走査軸に沿って結像バーを走査し、走査と同時に、結像バーを操作して構築平面に樹脂の層を選択的に硬化するように構成されている。

一実装形態では、視準層は、コリメータを画定するポリマー材料のシートを含む。コリメータは、シートを通って延びる放物線状の開口部とすることができる。放物線状の開口部は、反射性の凹面材料の裏地を有している。コリメータは、視準のために放物線状であることの他に、他の最適化された形状を有してもよい。コリメータを備えた視準層は、射出成形またはマイクロエンボス加工によって形成することができる。反射性の凹面は、コリメータ上への金属の真空蒸着によって形成することができる。ポリマーシート材料は、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル、および環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）の１つまたは複数でもよい。

別の実装形態では、小型レンズ層は、小型レンズを画定するポリマーシートを含む。小型レンズは、射出成形またはマイクロエンボス加工によって形成することができる。ポリマーシート材料は、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル、および環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）の１つまたは複数でもよい。

さらに別の実装形態では、小型レンズ層は、２つの小型レンズ層を含むことができる。２つの層の小型レンズは、位置合わせされた光軸を有する。

さらなる実装形態では、アパーチャ層は、剛性プレートである。剛性プレートは、ガラスでもよい。マスクは、パターン加工された金属層とすることができる。アパーチャを画定するマスクは、ガラスプレートの内側表面に位置してもよい。アパーチャは、金属層をエッチングして、金属がエッチング除去されたスポットであるアパーチャを画定することによって個々に画定される。

三次元物品を作製するための三次元プリントシステムの第１の実施形態の概略図 図１の第１の実施形態の特定の実施形態の等角図 結像バー内の発光から構築平面までの光路の実施形態を示す図 結像バーを製造する方法の一部の実施形態を示すフローチャート 構築平面上の発光素子とスポットとの間の光路の実施形態を示す図 三次元物品を作製するための三次元プリントシステムの第２の実施形態の概略図

図１は、三次元物品３を作製するための三次元プリントシステム２の第１の実施形態の概略図である。システム２の説明において、互いに直交する軸Ｘ、Ｙ、およびＺが使用される。軸ＸおよびＹは、概して水平な横軸である。軸Ｚは、重力参照（gravitational reference）に対して概して位置合わせされた縦軸である。概して位置合わせされるとは、意図的にであるが通常の製造公差の範囲内で位置合わせされることを意味する。軸Ｘは、走査軸と称されてもよい。軸Ｙは、主軸と称されてもよい。

システム２は、光硬化樹脂６を含む樹脂容器４を備える。樹脂容器４は、樹脂６についての下限を提供する透明シート８を含む。透明シート８の下には、剛性の透明プレート１０がある。構築トレイ１２は、物品３を支持するための下面１４を有する。エレベータ機構１６が、構築トレイ１２に連結されている。

結像バー１８は、プレート１０の下に配置され、概して上向きの方向に放射線２０を照射するように構成されている。結像バー１８は、１つまたは２つの横軸に沿って構築平面２４に対して結像バー１８の横方向の動きを与えるキャリッジ（carriage）２２に連結されている。この横方向の動きにより、結像バー１８は、構築平面２４に対応し、物品３の下面２６上に樹脂を選択的に硬化することができる。

コントローラ２８は、エレベータ機構１６、結像バー１８、およびキャリッジ２２に連結され、これらを制御するように構成されている。コントローラ２８は、情報記憶装置に連結されたプロセッサを含む。情報記憶装置は、コンピュータ可読プログラムコード部分を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。プロセッサによる実行に応答して、コンピュータ可読プログラムコード部分は、システム２の一部を操作して、少なくとも以下の工程を実行する：（１）エレベータ機構を操作して、下面１４または下面２６を構築平面２４に配置する工程；（２）走査軸Ｘに沿って結像バー１８を走査する工程；（３）走査と同時に、結像バー１８を操作して、構築平面２４に沿って樹脂６を選択的に結像および硬化する工程；および（４）工程（１）～（３）を繰り返して、層ごとの態様で物品３の作製を完了する工程。一実施形態では、追加の工程が、構築平面２４に完全に対応するために、横軸Ｙに沿った動きを含むことができる。

図２は、図１の三次元プリントシステム２の特定の実施形態の等角図である。システム２は、主垂直サポート３０を含む。樹脂容器４は、下地の支持プレート（いくつかの他の構成要素の説明をするために図示せず）によって主垂直サポート３０に取り付けられる。

走査機構３２は、走査軸Ｘに沿ってキャリッジ２２および結像バー１８を走査するように構成されている。走査機構３２は、走査軸Ｘに沿って延びる送りネジ３６に連結されたモータ３４を含む。送りネジ３６は、ハウジング３８内に固定され、軸Ｘの周りに回転する。送りネジ３６の回転運動は、キャリッジ２２の内ネジに係合し、走査軸Ｘに沿ってキャリッジ２２を平行移動させる。

結像バー１８は、横軸Ｙに沿って構築平面２４に亘る発光素子のアレイ４０を含む。したがって、Ｘに沿った結像バーの走査動作により、発光素子のアレイ４０が構築平面２４に完全に対応することができる。

エレベータ機構１６は、構築トレイ１２を支持する一対のアーム４２を備える。エレベータ機構はまた、アーム４２および構築トレイ１２を垂直方向に搬送するためのモータ（図示せず）および送りネジ（図示せず）を含む。送りネジは、垂直軸Ｚに沿って延び、垂直軸Ｚの周りに回転する。

図３は、結像バー１８内の発光から構築平面２４までの光路４４の一実施形態を示す図である。放射線２０は、結像バー１８の出口面４５から出射し、距離Ｄを横断して構築平面２４に至る。例示的な実施形態では、距離Ｄは１０ミリメートル未満である。より詳細には、Ｄは、５ミリメートル未満または３～４ミリメートルの範囲内である。特定の実施例では、Ｄは約３．６ミリメートルとすることができる。出口面４６から構築平面までの距離が短いことで、結像バー１８の光学的効率が向上する。

結像バー１８は、基板４６、視準層４８、小型レンズ層５０、およびアパーチャ層５２を含む層状構造を含む。基板４６は、発光素子５４の複数またはアレイ４０を含み、発光素子５４は発光ダイオード（ＬＥＤ）５４でもよい。基板４６は、離散ＬＥＤが取り付けられたプリント回路基板（ＰＣＢ）を含むことができる。他の実施形態では、発光素子５４は、基板４６上に直接形成することができる。一実施形態では、基板４６は、フラットパネルディスプレイを形成するものと同様のプロセスで形成することができる。

視準層４８は、発光素子５４と個々に位置合わせされた複数のコリメータ５６を画定する。一実施形態では、視準層４８は、射出成形またはマイクロエンボス加工されたポリマーである。コリメータ５６は、視準層４８を通って垂直に伸長し、金属などの反射材料で裏打ちされた開口部とすることができる。

小型レンズ層５０は、発光素子５４およびコリメータ５６と個々に位置合わせされる複数の小型レンズ５８を含む。小型レンズ層５０は、図５に関して図示されるように、小型レンズ５８の複数の層を含むことができる。視準層４８と同様に、小型レンズ層５０は、射出成形またはマイクロエンボス加工されたポリマーでもよい。層４８または５０は、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）の１つまたは複数でありうる光学グレードポリマー、および他の光学グレードポリマーから形成されてもよい。

アパーチャ層５２またはプレートは、小型レンズ５８、発光素子５４、およびコリメータ５６と個々に位置合わせされる複数のアパーチャ６０を画定する。アパーチャは、金属層６２でありうるマスク層６２によって画定される。アパーチャ層５２は、金属化されたガラスプレート５２とすることができる。図示された実施形態では、金属層６２は、ガラスプレート５２の内側にある。金属層は、ガラスプレート５２の表面上に薄膜蒸着のようなプロセスから形成されてもよく、その後、エッチングにより金属層６２にアパーチャ６０開口部６０を画定する。アパーチャ６０は、金属層６２における開口部または透明な窓である。図示されているように、結像バー１８の層は、発光素子５４から構築平面２４内のスポット６４までの光路４４を画定している。図示された実施形態では、アパーチャ層５２は、約１ミリメートルの厚さを有することができる。

図４は、結像バー１８を製造する方法６６の一部を示すフローチャートである。方法６６の図示された工程は、必ずしも特定の連続した順序を示すものではない。図示された工程７０、７２、７６、および８０は、他の工程と非同期的に実行することができる。しかしながら、工程６８、７４、７８、および８０は、これらの工程が重ね合わせた層の順序であるため、順番に行われる傾向にある。

６８によれば、発光素子５４のアレイ４０を有する基板４６が製造される。一実施形態では、基板４６の製造は、フラットパネルディスプレイの製造と同様の方法で、発光素子５４を基板上に直接作製する工程を含む。別の実施形態では、発光素子５４は、基板４６上の回路にワイヤボンディングされる前に、ピックアンドプレース操作を介して基板４６取り付けられるディスクリートパッケージデバイスである。さらに別の実施形態では、ＬＥＤは、１つまたは複数の細長い基板に作製される「マイクロＬＥＤ」と称される。

７０によれば、視準層４８は、コリメータ５６を画定するための開口部を備えて作製される。開口部は、放物線状または別の最適化された形状とすることができる。一実施形態では、視準層４８は、ポリマーを射出成形することによって形成される。別の実施形態では、視準層４８は、マイクロエンボス加工処理（金属マスターによって適用される熱および圧力）によって形成される。７２によれば、反射材料が開口部上に堆積され、コリメータ５６を画定する。一実施形態では、７２は、金属の真空蒸着を含む。工程７２はまた、金属の上へのパッシベーション材料の蒸着も含みうる。７４によれば、コリメータ５６が発光素子５４に個々に位置合わせされた状態で、視準層４８が基板上に取付けまたは積層される。

７６によれば、小型レンズ層５０が製造される。視準層４８と同様に、小型レンズ層５０は、射出成形、マイクロエンボス加工、または別のプロセスを使用して製造することができる。工程７６はまた、小型レンズ上への１つまたは複数の光学コーティングの堆積を含んでもよい。７８によれば、小型レンズ層５０は、小型レンズ５８がコリメータ５６に個々に位置合わせされた状態で、視準層４８の上に取付けまたは積層される。

８０によれば、アパーチャマスクがアパーチャ層５２上にパターン加工される。例示的な実施形態では、工程８０は、ガラスプレート上に金属マスク層６２（クロムなど）をパターン加工し、アパーチャプレート５２を提供する工程を含む。これは、薄膜蒸着プロセスを用いてアパーチャプレート５２に金属マスク層６２を重ね、その後、金属マスク層６２を選択的にエッチング除去してアパーチャ６０を画定することによって達成することができる。したがって、アパーチャ６０は、金属マスク層６２がエッチング除去されるスポットによって画定される。８２によれば、アパーチャ層５２が、アパーチャ６０が小型レンズ５８と個々に位置合わせされた状態で、小型レンズ層５０の上に取り付けられる。

図５は、発光素子またはＬＥＤ５４と構築平面２４上のスポット６４との間の光路４４の一実施形態を示す図である。図示された実施形態では、ＬＥＤ５４は、広い円錐角を有する光を照射する。このため、コリメータ５６を使用しないと、ＬＥＤ５４からの光のごく一部しかスポット６４に結像されない。

コリメータ５６は、偏角（off-angle）光を反射して方向転換し、小型レンズ５８および開口部６０を通過してスポット６４に到達させる反射面８４を有する。図示された実施形態では、表面８４は放物線形状を有するが、他の最適化された表面形状が可能である。例示的な実施形態では、コリメータ５６は、約５ミリメートルであるＺに沿った長さＬを有する。コリメータ５６は、偏角光線を方向転換するのにより効果的なアスペクト比（幅に対する長さまたは直径に対する長さ）を有する。アスペクト比は、３より大きい、４より大きい、または約５でもよい。

小型レンズ５８は、コリメータ５６からのビームの焦点をスポット６４に合わせる。アパーチャ６０は、スポット６４に集約されない偏角光線を排除する。例示的な実施形態では、スポットは、約０．１５ミリメートルの横寸法を有する。

図６は、三次元物品１０３を作製するための三次元プリントシステム１０２の第２の実施形態の概略図である。システム１０２は、光硬化樹脂１０６を含む樹脂容器１０４を備える。電動構築平面１０８は、樹脂１０６内に配置され、三次元物品１０３を支持するための上面１１０を有する。エレベータ機構１１２は、電動構築平面１０８に接続されている。分配モジュール１１４は、三次元物品１０３の上面１１８上に樹脂１０６の層１１６を分配するように構成されている。

結像バー１８は、樹脂層１１６の上に配置され、概して下向きの方向に放射線を照射するように構成されている。結像バー１８は、１つまたは２つの軸に沿って構築平面１２２に対して結像バーの横方向の動きを与えるキャリッジ１２０に連結されている。この横方向の動きにより、結像バー１８は構築平面１２２に対処することができ、物品３の上面１１８上に樹脂を選択的に硬化させる。図示された実施形態では、分配モジュール１１４およびキャリッジ１２０は、スライダロッド１２４に沿って平行移動する。

結像バー１８は、放射線を上向きではなく下向きに照射するように逆さにされていることを除いて、図１～５に示されているのと同様である。先の図に示されているように、結像バー１８は、構築平面１２２から１０ミリメートル未満または５ミリメートル未満である出口面４５を有する。例示的な実施形態では、出口面４５から構築平面１２２までの距離Ｄは、３～４ミリメートルの範囲でもよい。結像バー１８が樹脂の上を通過すると、樹脂のフィルムが出口面４５上に蓄積され得る。

サービスモジュール１２６は、樹脂容器１０４の側面でスライダロッド１２４に沿って配置される。キャリッジ１２０は、スライダロッド１２４に沿って平行移動し、結像バー１８をサービスモジュール１２６内に配置することができる。サービシングモジュール１２６は、出口面４５から蓄積された樹脂を除去するように構成されている。サービシングモジュール１２６は、出口面４５上に剥離層または酸化剤を堆積させて、樹脂１０６が出口面４５上で付着および／または硬化することを防止するよう構成されてもよい。

サービスモジュール１２６は、出口面４５から樹脂残留物を除去するためのワイパー（図示せず）および／または他の機能を含むことができる。ワイパーは、固定式または可動式のワイパーブレードまたは回転式ワイパーを含むことができる。サービスモジュール１２６はまた、出口面４５上に酸化剤を分配するディスペンサ（図示せず）を含むことができる。

コントローラ１２８は、エレベータ機構１１２、分配モジュール１１４、キャリッジ１２０、結像モジュール１８、およびサービスモジュール１２６に連結され、これらを制御するように構成されている。コントローラは、情報記憶装置に連結されたプロセッサを含む。情報記憶装置は、コンピュータ可読プログラムコード部分を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。

プロセッサによる実行に応答して、コンピュータ可読プログラムコード部分は、システム１０２の一部を操作して、少なくとも以下の工程を実行する：（１）エレベータ機構を操作して、上面（１１０または１１８）を構築平面１２２に配置する工程；（２）キャリッジ１２０を操作して、走査軸Ｘに沿ってかつ構築平面１２２の特定領域上で結像バー１８を走査する工程；（３）走査と同時に、結像バー１８を操作して、構築平面１２２に沿って薄い樹脂層１１６を選択的に結像および硬化する工程；および（４）工程（１）～（３）を繰り返して、層ごとの態様で物品３の作製を完了する工程。一実施形態では、追加の工程が、走査の間に横軸Ｙに沿ったキャリッジの増分運動を含むことができる。別の実施形態では、単一の走査が、横軸Ｙに沿った構築平面１２２全体に対応する。

プロセッサによる実行に応答して、コンピュータ可読プログラムコード部分は、システム１０２の一部を操作して、少なくとも以下の追加の工程を実行する：（Ａ）キャリッジ１２４を操作して、結像バー１８をサービスモジュール内に移動させる工程；および（Ｂ）サービスモジュール１２６を操作して、出口面４５から樹脂残留物を除去する。いくつかの実施形態では、工程（Ｂ）はまた、出口面４５上に剥離フィルムまたは酸化フィルムを堆積する工程を含むことができる。工程（Ａ）および（Ｂ）は、物品３の作製中に構築平面１２２上に結像バー１８を走査する前または後に生じてもよい。工程（Ａ）および（Ｂ）は、清浄な出口面４５を維持する任意の頻度で発生させることができる。

いくつかの実施形態において、上記工程（Ｂ）は、以下の工程を含むことができる：（Ｂ１）ワイパーと出口面４５との間に運動を付与し、出口面４５から樹脂残留物を拭き取る工程；（Ｂ２）ディスペンサを操作して、出口面４５上に剥離フィルムまたは酸化フィルムの層を分配する。このような実施形態の場合、サービスモジュール１２６は、ワイパー、ディスペンサ、および必要に応じて出口面に対して動きを与えるために必要な装置を含む。

上記で説明した具体的な実施形態およびそのアプリケーションは、専ら説明目的のためのものであり、特許請求の範囲により包含される変更形態およびバリエーションを、除外するものではない。
他の実施形態
１． 三次元プリントシステムであって、
樹脂を含む樹脂容器；
結像バー；
前記結像バーに連結された移動機構；および
コントローラ
を備え、
前記結像バーは、該結像バーの出口面から放射線を選択的に照射して、前記樹脂中に構築平面を画定する発光素子の配列を含み、前記結像バーの出口面は、前記構築平面から１０ｍｍ未満であり、
前記コントローラは、
走査軸に沿って前記結像バーを走査し；かつ
走査と同時に、前記結像バーを操作して前記構築平面に樹脂の層を選択的に結像および硬化する
ように構成されている、三次元プリントシステム。
２． 前記結像バーが、走査軸に対して斜めまたは垂直である軸に沿って配置される発光素子の配列を支持する基板を含むことを特徴とする、実施形態１の三次元プリントシステム。
３． 前記発光素子が、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする、実施形態２の三次元プリントシステム。
４． 前記結像バーが、前記発光素子からの光を個々に受け取る、前記基板に重なる光コリメータの配列を含むことを特徴とする、実施形態２の三次元プリントシステム。
５． 前記光コリメータが個々に、反射性の放物線状の内面を含むことを特徴とする、実施形態４の三次元プリントシステム。
６． 前記放物線状の内面が、３：１より大きい長さ対幅比を有することを特徴とする、実施形態５の三次元プリントシステム。
７． 前記光コリメータの配列に重なり、かつ、個々に光コリメータからの光の焦点を前記構築平面に合わせる、小型レンズの配列をさらに含むことを特徴とする、実施形態４の三次元プリントシステム。
８． 前記小型レンズが、第１の小型レンズおよび該第１の小型レンズに重なる第２の小型レンズを含む２つの小型レンズを個々に含むことを特徴とする、実施形態７の三次元プリントシステム。
９． 前記小型レンズの配列に重なり、かつ、個々に偏角光を除去して前記構築平面における発光素子からスポットサイズを制約する、アパーチャの配列をさらに含むことを特徴とする、実施形態７の三次元プリントシステム。
１０． 前記結像バーの前記出口面が、前記構築平面から５ミリメートル未満であることを特徴とする、実施形態１の三次元プリントシステム。
１１． 前記結像バーの前記出口面が、前記構築平面から３～４ミリメートルの範囲内であることを特徴とする、実施形態１０の三次元プリントシステム。
１２． 三次元プリントシステムであって、
樹脂を含む樹脂容器；
結像バー；
前記結像バーに連結された移動機構；および
コントローラ
を備え、
前記結像バーは、
走査軸に沿って配置された複数の発光素子を含む基板；
前記発光素子と個々に位置合わせされる複数のコリメータを画定する、前記基板の上に重なる視準層；
前記コリメータと個々に位置合わせされて前記樹脂内の構築平面上に光の焦点を合わせる複数の小型レンズを有する、前記視準層に重なる小型レンズ層；および
前記小型レンズと個々に位置合わせされる複数のアパーチャを画定するマスクを有する、前記小型レンズ層に重なるアパーチャプレート
を含み、
前記コントローラは、
走査軸に沿って前記結像バーを走査し；かつ
走査と同時に、前記結像バーを操作して前記構築平面に樹脂の層を選択的に結像する
ように構成されている、三次元プリントシステム。
１３． 前記視準層が、前記コリメータを画定するポリマー材料層であり、前記コリメータが、前記ポリマー材料を通って伸長し反射性材料の裏地を有する放物線状の開口部であることを特徴とする、実施形態１２の三次元プリントシステム。
１４． 前記ポリマー材料が、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル、および環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のいずれかであることを特徴とする、実施形態１３の三次元プリントシステム。
１５． 前記反射性材料が、真空蒸着された金属であることを特徴とする、実施形態１３の三次元プリントシステム。
１６． 前記アパーチャプレートがガラスプレートであり、前記マスクがパターン加工された金属層であることを特徴とする、実施形態１２の三次元プリントシステム。
１７． 前記アパーチャプレートから前記構築平面までの距離が、１０ミリメートル未満であることを特徴とする、実施形態１２の三次元プリントシステム。
１８． 前記アパーチャプレートから前記構築平面までの距離が、５ミリメートル未満であることを特徴とする、実施形態１２の三次元プリントシステム。

２ 三次元プリントシステム
３ 三次元物品
４ 樹脂容器
６ 樹脂
１２ 構築トレイ
１６ エレベータ機構
１８ 結像バー
２４ 構築平面
２８ コントローラ

Claims (11)

1. 三次元プリントシステムであって、
   樹脂を含む樹脂容器；
   結像バー；
   前記結像バーに連結された移動機構；および
   コントローラ
   を備え、
   前記結像バーは、該結像バーの出口面から放射線を選択的に照射して、前記樹脂中に構築平面を画定する発光素子の配列を含み、前記結像バーの出口面は、前記構築平面から１０ｍｍ未満であり、
   前記コントローラは、
   走査軸に沿って前記結像バーを走査し；かつ
   走査と同時に、前記結像バーを操作して前記構築平面に樹脂の層を選択的に結像および硬化する
   ように構成され、
   前記結像バーが、走査軸に対して斜めまたは垂直である軸に沿って配置される発光素子の配列を支持する基板を含み、
   前記結像バーが、前記発光素子からの光を個々に受け取る、前記基板に重なる光コリメータの配列を含み、
   前記光コリメータが個々に、反射性の放物線状の内面を含み、
   前記放物線状の内面が、３より大きい長さ対幅比を有し、
   前記三次元プリントシステムが、前記光コリメータの配列に重なり、かつ、個々に光コリメータからの光の焦点を前記構築平面に合わせる、小型レンズの配列をさらに含み、
   前記三次元プリントシステムが、前記小型レンズの配列に重なり、かつ、個々に偏角光を除去して前記構築平面における発光素子からスポットサイズを制約する、アパーチャの配列をさらに含む、
   三次元プリントシステム。
2. 前記発光素子が、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする、請求項１に記載の三次元プリントシステム。
3. 前記小型レンズが、第１の小型レンズおよび該第１の小型レンズに重なる第２の小型レンズを含む２つの小型レンズを個々に含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の三次元プリントシステム。
4. 前記結像バーの前記出口面が、前記構築平面から５ミリメートル未満であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の三次元プリントシステム。
5. 前記結像バーの前記出口面が、前記構築平面から３～４ミリメートルの範囲内であることを特徴とする、請求項４に記載の三次元プリントシステム。
6. 三次元プリントシステムであって、
   樹脂を含む樹脂容器；
   結像バー；
   前記結像バーに連結された移動機構；および
   コントローラ
   を備え、
   前記結像バーは、
   走査軸に沿って配置された複数の発光素子を含む基板；
   前記発光素子と個々に位置合わせされる複数のコリメータを画定する、前記基板の上に重なる視準層；
   前記コリメータと個々に位置合わせされて前記樹脂内の構築平面上に光の焦点を合わせる複数の小型レンズを有する、前記視準層に重なる小型レンズ層；および
   前記小型レンズと個々に位置合わせされる複数のアパーチャを画定するマスクを有する、前記小型レンズ層に重なるアパーチャプレート
   を含み、
   前記コントローラは、
   走査軸に沿って前記結像バーを走査し；かつ
   走査と同時に、前記結像バーを操作して前記構築平面に樹脂の層を選択的に結像する
   ように構成され、
   前記視準層が、前記コリメータを画定するポリマー材料層であり、前記コリメータが、前記ポリマー材料を通って伸長し反射性材料の裏地を有する放物線状の開口部であり、
   前記放物線状の開口部が、３より大きい長さ対幅比を有する放物線状の内面を画定する、
   三次元プリントシステム。
7. 前記ポリマー材料が、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、アクリル、および環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）のいずれかであることを特徴とする、請求項６に記載の三次元プリントシステム。
8. 前記反射性材料が、真空蒸着された金属であることを特徴とする、請求項６または７に記載の三次元プリントシステム。
9. 前記アパーチャプレートがガラスプレートであり、前記マスクがパターン加工された金属層であることを特徴とする、請求項６～８のいずれか一項に記載の三次元プリントシステム。
10. 前記アパーチャプレートから前記構築平面までの距離が、１０ミリメートル未満であることを特徴とする、請求項６～９のいずれか一項に記載の三次元プリントシステム。
11. 前記アパーチャプレートから前記構築平面までの距離が、５ミリメートル未満であることを特徴とする、請求項６～１０のいずれか一項に記載の三次元プリントシステム。
    

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