造型パッド、立体造型品、及び造形品支持体造型のための方法
【課題】 修理／保守問題が軽減され、操作がより簡単で、費用がより少なく、効率がより高い、造型パッド、立体造型品、及び造形品支持体造型のための方法を提供する。
【解決手段】 立体造形のための造形パッドにおいて、造形パッドの表側の第１の平表面及び裏側の第２の平表面；及び第１及び第２の平表面のそれぞれから突き出し、第１及び第２の平表面に平行で単一のあらかじめ定められた距離だけ前記平表面の平面に対して垂直ではない角度を成して前記平表面から突き出す複数の第２の不連続平表面を定める、複数の離散構造；を有する。単一のあらかじめ定められた距離はパッドの表側と裏側で同じとするかまたは異ならせることができる。
【解決手段】 立体造形のための造形パッドにおいて、造形パッドの表側の第１の平表面及び裏側の第２の平表面；及び第１及び第２の平表面のそれぞれから突き出し、第１及び第２の平表面に平行で単一のあらかじめ定められた距離だけ前記平表面の平面に対して垂直ではない角度を成して前記平表面から突き出す複数の第２の不連続平表面を定める、複数の離散構造；を有する。単一のあらかじめ定められた距離はパッドの表側と裏側で同じとするかまたは異ならせることができる。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００７年１月１７日に出願された、名称を「立体造形装置用カートリッジ；造形材料を一層ずつ運搬するための方法；空気引込みを低減するため及び立体造形装置における整合性のある反復が可能な位置合せのために立体像造形プラットフォームを傾けるためのエレベーターを含む、立体造形装置及び方法（Solid Imaging Apparatus and Method Including: Cartridge for Solid Imaging Apparatus; Method for Conveying Build Material Layer-by-Layer; Elevator for Tilting Solid Image Build Platform for Reducing Air Entrainment and for Consistent Repeatable Alignment in a Solid Imaging Apparatus）」とする、米国仮特許出願第６０/８８５２５７号、２００７年７月１３日に出願された、名称を「立体造形装置用カートリッジ；造形材料を一層ずつ運搬するための方法；空気引込みを低減するため及び造形品離脱のために立体像造形プラットフォームを傾けるためのエレベーター；造形プラットフォーム、立体像及び立体造形のための方法；立体造形装置における整合性のある反復が可能な位置合せのための像形成装置及び方法；構築材はみ出しを低減するための偏心往復ブラシ及び方法を含む、立体造形装置及び方法（Solid Imaging Apparatus and Method Including: Cartridge for Solid Imaging Apparatus; Method for Conveying Build Material Layer-by-Layer; Elevator for Tilting Solid Image Build Platform for Reducing Air Entrainment and for Build Release; Build Platform, Solid Image, and Method for Solid Imaging; Imager and Method for Consistent Repeatable Alignment in a Solid Imaging Apparatus; Eccentric Reciprocating Brush and Method for Reducing Overbuild）」とする、米国仮特許出願第６０/９４９６１４号、及び、２００７年８月１５日に出願された、名称を「立体造形装置用カートリッジ、造形材料を一層ずつ運搬するための方法；空気引込みを低減するため及び造形品離脱のために立体像造形プラットフォームを傾けるためのエレベーター；造形プラットフォーム、立体像及び立体造形のための方法；立体造形装置における整合性のある反復が可能な位置合せのための像形成装置及び方法；及び余剰未硬化造形材料を除去するための集成イントラレイヤークリーニング装置及び方法を含む、立体造形装置及び方法（Solid Imaging Apparatus and Method Including: Cartridge for Solid Imaging Apparatus; Method for Conveying Build Material Layer-by-Layer; Elevator for Tilting Solid Image Build Platform for Reducing Air Entrainment and for Build Release; Build Platform, Solid Image, and Method for Solid Imaging; Imager and Method for Consistent Repeatable Alignment in a Solid Imaging Apparatus; and Intra-Layer Cleaning Assembly and Method for Removing Excess Uncured Build Material）」とする、米国仮特許出願第６０/９５６０５１号による優先権を主張する。上記出願の明細書の内容は、それぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は立体造形装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
立体造形装置は製品開発のためのモデルの高速試作に用いられ、さらに最近では製造工程に用いられている。立体造形装置は、一般にコンピュータ制御に応答する露光により、可融性粉末または光硬化性液体から３次元物体を作成する。３次元物体の薄い断面層を表すデータが物体の、一般には一層毎の、自動化造形に対するプログラムのための制御パラメータをコンピュータに与える。立体造形に適するレーザまたはその他の光源が順次に造形材料の個々の薄層を照射し、光照射に応答して材料が固体に転換し、層に層を重ねて、立体造形品が作成される。
【０００４】
立体造形は時に「高速試作及び製造」と称され、ステレオリソグラフィ、レーザシンタリング、インクジェットプリンティング及びその他のような、多様な手法を包含する。立体造形のための粉末、液体及びその他の材料は時に「造形材料」と称され、立体造形で作成される３次元物体は時に「造形品」、「パーツ」及び「立体造形品」と呼ばれ、これらは様々な形状を有することができる。造形品は通常、造形品の表面を像形成光と接触させるために上昇または下降させることができる、「造形パッド」または「造形プラットフォーム」と称される表面上で作成される。造形材料が露光される領域は時に「造形面」または「像面」と称される。
【０００５】
立体造形のために開発された装置及び方法は多様であるにもかかわらず、多くの欠点が未だに解決されなければならない。立体造形を実施するための装置及び方法は、ある程度特徴的に、修理、保守及び操作に多大な労力が必要となり得る、非常に多くの可動部品及び複雑なシステムになりがちである。レーザ像形成システム及びＵＶ像形成システムは高価になる傾向があり、これらのシステムは多くの応用の適用範囲から外されがちである。光源と像面との複雑で退屈な位置合せ工程は効率を下げ、費用を高める。ステレオリソグラフィに用いられる液体樹脂の大型液体容器は高価であり、硬化した樹脂片で汚染され得る。立体造形装置では一般に「未硬化」３次元品が作成され、「未硬化」３次元品では未硬化造形材料が表面を濡らして、３次元品を粘着させ、３次元品を硬化させる前に造形品全体にかけてのクリーニングが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、修理／保守問題が軽減され、操作がより簡単で、費用がより少なく、効率がより高い、立体造形システム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、造形材料を入れる交換可能な集成カートリッジ、カートリッジから造形面に一層ずつ造形材料を輸送するための輸送面及び層の塗布の間に造形品から余剰未硬化造形材料を除去するための輸送面に取り付けられた集成クリーニング部品を有する、改善されたシステムを提供するための多くの副集成装置／部品で根底から完全に再設計された立体造形装置及び方法に関する。本発明のカートリッジは、保管または輸送中に漏れをおこすことはなく、光に対して密閉され、操作担当者によって装置に挿入されてスイッチが入れられるまでは、造形材料の計量分配が起動されることはない。本システムの操作担当者は、使用済カートリッジを取り出して新しい造形材料が入っている未使用のカートリッジと交換し、使用済カートリッジを廃棄するかまたはリサイクルすることしか必要ではない。
【０００８】
カートリッジの特定の実施形態においては、一般に可撓性フィルムが輸送面としてはたらく。カートリッジは、造形材料が入っている筐体、造形材料をフィルムに供給するためのポンプ、フィルムを格納するための内部集成部品及び、フィルムを造形材料でコーティングし、フィルムを引き出し、フィルムを引き込むために外部モーターと協同する集成クリーニング部品を有する。フィルムは集成クリーニング部品に取り付けられ、集成クリーニング部品によって引き出される。集成クリーニング部品は、フィルムが引き込まれる際に余剰未硬化造形材料を除去するために造形品に接触するためのブラシを有し、余剰未硬化造形材料は濾過及び再使用のためにカートリッジ筐体に戻される。
【０００９】
本発明は立体造形装置のための集成像形成装置を提供し、集成像形成装置は、像形成装置の造形装置への精確な取付けのために像形成装置に固定態様で取り付けられた位置合せ取付治具を有する。装置の操作担当者は、複雑な位置合せ工程をさらに行うことなく、像形成装置の簡単な取外し及び交換を行うことができる。像形成装置は下側から造形品を照射する。
【００１０】
本発明は、ほぼ６００Ｗ程度の、高輝度ＵＶランプ及び、空気を流すための、付帯冷却チャネルを含み、ＵＶランプは像形成及びクリーニング後のパーツのそれぞれの層に対する硬化工程のために底面から造形品を照射する。本装置によって作成された造形品は粘着性が実質的に低減されているかまたは全くなく、装置内で完全に硬化された状態で作成され得る。
【００１１】
一実施形態において、造形パッドは、造形品のための支持面のための格子をその上に構築することができるグリッドを形成し、造形パーツへの接合を強化し、天地反転位置でのパーツの造形を一層よく可能にする、不連続突起面を一方の側に有する。造形品を天地反転位置で保持することにより、造形品上の余剰未硬化造形材料をより少なくして造形することが容易になる。造形パッドは、研削された平坦な金属の造形プラットフォームに対して真空下で造形パッドを支持する目的のためのグリッドを形成する、不連続突起面を反対側に有する。この造形パッドの側面の周縁に沿って真空封止部品が設けられる。
【００１２】
別の実施形態において、造形パッドは硬化光に対して透明であり、真空支持グリッドをもたず、造形プラットフォームは造形品への硬化光の妨げられない照射を提供するブラケットであり、造形パッド全体を支持する。この実施形態においては、複数の、約１００Ｗの、比較的低電力の集成ＵＶ源がイントラレイヤー硬化のために備えられ、より輝度が高いＵＶ源は通常用いられない。
【００１３】
集成エレベーターアームが造形品への空気引込みの可能性を低め、輸送面からの造形品の離脱を容易にする。造形パッドが造形面において輸送面上の造形材料に近づくにつれて、独立に操作されるエレベーターアームが造形パッドのための保持フレーム及び支持プラットフォームを若干傾ける。接近時に傾けることにより空気の脱出路が与えられる。像形成が行われた後に造形プラットフォームを傾けると同時に造形品を輸送面から持ち上げて離すことにより、輸送面からの造形品の離脱が容易になる。
【００１４】
輸送面をもつ集成カートリッジ、集成コーティング／クリーニング部品、及び造形材料、集成像形成装置及び補助集成後硬化部品、造形パッド及びグリッド、傾け機構をもつ集成エレベーター、並びに追加の集成部品及び機構が協同して、立体造形による、さらに乾燥し、さらに清浄で、さらに精密で、完全に硬化した造形品の作成を促進する。輸送面により、フレキシブル輸送造形装置に本発明を用いることが可能になる。望ましければ、カートリッジ、集成像形成装置及び集成後硬化部品、造形パッド、集成エレベーター、及び追加の機構を組み合せて、卓上型造形装置形態を含む、小型形態にすることができる。
【００１５】
すなわち、本発明はとりわけ、単一容器内の造形材料及び輸送フィルムの取外し可能で交換可能な消耗コンポーネントを備えるフレキシブル輸送立体造形のための卓上型造形装置を提供する。本発明は、造形後のクリーニング及び硬化をほとんど必要としない造形品を作成でき、完全に反応した、非粘着性の造形品を作成できる、卓上型造形装置を提供する。本発明は、他の立体造形装置及び方法と関連して用いるための個別に適合させることができる副集成装置／部品もいくつか提供する。
【００１６】
本発明の上述の及びその他の利点及び特徴並びにそれらの利点及び特徴が達成される態様は、本発明のフレキシブル輸送卓上型造形装置の好ましく、例示的な実施形態を示す添付図面とともになされる、以下の本発明の詳細な説明を考察すれば一層容易に明らかなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面の内のいくつかの図にわたり、対応する参照数字は対応する要素を示す。
【００１８】
本発明は、本明細書に以下に説明される、図面に示される特定の実施形態及びその異形態を参照することで最善に理解され得る。本発明はそのようにして説明されるが、本発明を図面に示される実施形態に限定する意図はないことは当然である。逆に、本発明は、添付される特許請求の範囲に定められるような本発明の範囲及び精神内に含められ得る、別形、改変及び等価形態の全てを含む。
【００１９】
図１は本発明の卓上型造形装置のための、全体として参照数字９９で示される、筐体の一実施形態を斜視図で示す。筐体９９は蝶番式の右扉１０２及び左扉１０４を有する。扉１０２のための蝶番は見ることができ、参照数字１０６で示されている。扉１０２には把手１１０，１１４がそれぞれ扉の前面及び上部に設けられ、扉１０４には把手１１２，１１６がそれぞれ扉の前面及び上部に設けられる。広範な把手配置を有益に用い得ることは当然であり、第一義的な要件は筐体または少なくともその下で装置が用いられる条件が稼働中に光を侵入させないことである。トラック１１８が扉上に設けられ、トラック１１８には、造形が進行中であるときまたは造形が完了したとき、あるいはドアが施錠されているときまたはアクセスできるように解錠されているときのような、装置の様々な動作段階を示すための、コントローラに応答する発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、信号光源を収めることができる。
【００２０】
筐体９９は右側面外装パネル１２２，左側面外装パネル１２４及び上面パネル１２６も有する。電気コントロールパネル１２８が装置の背部に設けられる。筐体コンポーネントは一般に、ステンレス鋼板を含む、金属板材からつくられるがその他の材料も有用なはずである。強制空冷のための数多くの通気口の内の１つが右側面パネル１２２に設けられ、参照数字１３０で示されている。通気口１３０は、以降の図で見ることができる、装置の像形成装置のための２つの強制通気口の内の１つである。
【００２１】
内部を見せるために選択された筐体コンポーネントが取り外されている本発明の立体造形装置が、図２及び２Ａでは全体として参照数字１００で示される別の実施形態の斜視図で示され、図３では全体として参照数字１０１で示される別の実施形態の斜視図で示される。図２及び３は装置の前面側を右手上方から見た図である。図２Ａは、図２の装置を反時計回りに回転させて装置の前面側を左手上方から見た図を提供する。これらの装置はフレキシブルな造形のための卓上型造形装置であり、内部の図は支持フレームコンポーネントに取り付けられた関係にある内部集成装置／部品を示す。本明細書にはフレキシブル輸送卓上型造形装置が説明され、図示されているが、図示されるような卓上型造形装置に限定されない適用性を有する、いくつかの特徴、コンポーネント及び副集成部品を本発明が導入していることは当然である。ここでの詳細な説明は本発明のいくつかの副集成部品及びさらなる態様の図示及び説明を提示し、添付される特許請求の範囲に述べられるような本発明の範囲を逸脱しない様々な改変及び変更がなされ得る。
【００２２】
卓上型造形装置１００，１０１がコンピュータ制御装置であり、操作担当者のコンピュータ制御ステーションが造形装置の動作及び、本明細書には示されていない、様々な副集成部品の動作を制御するために電気パネルを介して通信可能な態様で造形装置に接続することも当然である。
【００２３】
図２，２Ａ及び３は造形装置の実施形態のいくつかの主要な動作コンポーネント副集成部品を示し、副集成部品として参照数字が図２，２Ａ及び３の便宜が良く、容易な場所に付されている。図２，２Ａ及び３において参照数字が付されている個々のコンポーネントが副集成部品のいくつかのコンポーネントの１つに過ぎず、そのような場合には副集成部品を詳細に示す後の図面で異なる参照数字を帯び得ることは当然である。
【００２４】
図２及び２Ａに示される副集成部品には、
１） 支柱１３２，フロア１３４，上部水平支持体１３６及び下部水平支持体１３７，上部キャップ１３８，及び、図示されていない、電気パネルがその上に取り付けられるスロット付後壁１３９を有する、外部フレームコンポーネント、
２） 概ね前後及び天地の方向に延び、強制空気循環及び電気通路のため並びにいくつかの副集成部品を支持するためのいくつかの切り欠き部分をもつ、垂直な左壁１４０及び右壁１４２、及び、像形成装置１１００（図２Ａ）を支持する、概ね側面から側面の方向に延びる垂直な壁１４３を有する、本発明の副集成部品のための内部フレームコンポーネント、
３） 造形材料供給源、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び、造形材料を輸送するための、引出し及び引込みが可能な輸送フィルム４００を備える、取外し及び交換が可能な自足型集成カートリッジ２００'。集成カートリッジは、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び輸送面４００を引き込むためのモーター５２４及び輸送面４００に造形材料を塗布するためのモーター５２６を有する、図１に示されるようなフレーム５００に取り付けられる、
４） 輸送面４００が像形成のためにそれにかけて引き出されて造形材料を送り、立体造形光及び後硬化光がそれを通って造形品表面に到達する、集成造形面６００、
５） 造形プラットフォーム及び集成フレーム７００、
６） 集成造形面６００に対して集成造形プラットフォーム７００を上昇及び下降させるための、独立に動作する一対の左エレベータアーム９００及び右エレベータアーム１０００を有する集成エレベーター、
７） 造形品を構築するために造形品に光を供給するための、取付ブラケット１１０２のトング及び嵌合溝を介して垂直内部構造壁１４３に取り付けられている、集成像形成装置１１００、
８） １つは図１で右側にあり、１つは図２で左側にある、像形成装置１１００のための複数の集成通気口１３００の内の１つ、
９） ＵＶシールド１４００及び壁１４０２で形成され、一対のミラーを収め、シールド１４００内にＵＶ基準フォトダイオード１４０１，像形成装置からの像を造形面に送るミラーを有し、ミラーの内の１つを引き出し、引き込むための図２Ａのモーター１４２５を有する、ミラーボックス１４００，１４０２（図６５，６６及び６７）、
１０） 造形品を層毎に後硬化させるための、高輝度紫外光源である、ＵＶボックス１５００、
１１） ＵＶ光源１５００のための複数の集成通気口１６００の一実施形態、
がある。
【００２５】
図３の実施形態に示される副集成部品または副集成部品の各部分には、
１） 外部フレームコンポーネントの一部であるフロア１３４'。外部フレームの残部は明解さのために取り除いてある、
２） 像形成装置１１００（図２）を支持する、概ね側面から側面の方向に延びる内部フレームコンポーネントである、垂直壁１４３'。内部フレームの残部は明解さのために取り除いてある、
３） 造形材料供給源、（図３には示されていない）集成イントラレイヤークリーニング部品及び、造形材料を輸送するための、（図３には示されていない）引出し及び引込みが可能な輸送フィルムを備える、取外し及び交換が可能な自足型集成カートリッジ２００''。集成カートリッジは、集成イントラレイヤークリーニング部品及び輸送面を引き込むためのモーター５２４''及び輸送面に造形材料を塗布するためのモーター５２６''を有する、フレーム５００'に取り付けられる、
４） 造形のために輸送面がそれにかけて引き出されて造形材料を送り、立体造形光及び後硬化光がそれを通って造形品表面に到達する集成造形面６００'、
５） 造形プラットフォーム及び集成フレーム７００'、
６） 集成造形面６００'に対して集成造形プラットフォーム７００'を上昇及び下降させるための、独立に動作する一対の左エレベータアーム９００及び右エレベータアーム１０００を有する集成エレベーター、
７） 造形品を構築するために造形品に光を供給するための、取付ブラケット１１０２のトング及び嵌合溝を介して垂直内部構造壁１４３'に取り付けられている集成像形成装置１１００、
８） １つは図１で右側にあり、１つは左側にある（図３には示されていないが、図２に参照数字１３００で示される通気口と同様の）、像形成装置１１００のための複数の集成通気口１３００の内の１つ、
９） 像形成装置からの像を造形面に送るための集成固定ミラー１３９９。ミラーの方位は図１３に参照数字１４０５及び１４０７で示されるように造形面に対して定められる、
１０） 造形品を層毎に後硬化させるための、紫外光源、エレベーター１５０１'に取り付けられた集成ハロー光照射部品１５００'及び集成フード光照射部品１５００''、
がある。
【００２６】
本発明の実施に関して以下で説明される造形材料は可視領域及び紫外領域の化学線に反応する。術語「立体造形光」は、本明細書において、可視光源またはＵＶ光源あるいはその他の光源のいずれであるかにかかわらず、光硬化性液体に反応をおこさせて固体にするいかなる化学線も指して用いられる。以下で説明される像形成装置は、可視領域及び紫外領域の両方で造形材料像を初期硬化させるための立体造形光を造形品表面に与える。これらの像形成装置は、それについての特定の実施形態が図示され、論じられる、改修された市販のデジタル光処理プロジェクタ（ＤＬＰプロジェクタ）を含む、それを行うための装置の限界内で、可視光及びＵＶ光のいずれをも与えるように改修されている。像形成装置に用いられる改修ＤＬＰプロジェクタはＵＶ光よりも可視光を多く発生し、造形材料は用いられる特定のプロジェクタから最大の利益を受けるように調製することができる。ＵＶ光源または可視光を含まないその他の立体造形化学線源及びそのような光源のために調製された造形材料に基づく像形成装置作成できることも当然である。
【００２７】
初期造形後にさらに十分にまたは完全に反応した造形品を得るための、後硬化工程に用いられる立体造形光のための化学線源は、一般には可視光を供給せず、紫外光だけを供給する。そのようなＵＶ光源も以下でさらに詳細に説明される。
【００２８】
次にカートリッジの議論に移る。図４及び４Ａは、全体として参照数字２００で示される、本発明のカートリッジの一実施形態を背面側からの斜視図で示す。カートリッジは、例えば、ボールドライブ及び、カートリッジフレーム上に取り付けられた対応するモーター５２４及び５２６（図２及び２Ａ）と嵌合するための、蓋２０４と上部区画２２０の間のスペースから延びる、ヘックスシャフトカップリングとすることができる、可撓性カップリング２２４及び２２６を有する。カップリングとモーターは協同して集成クリーニング部品３００及び輸送面４００（図２及び２Ａ）をカートリッジに引き込み、輸送面を新鮮な造形材料でコーティングする。カートリッジ内部の造形材料流量を制御するためのロータリーバルブ２０３の末端は、造形材料が貯蔵されている下部区画２５０の上面に隣接するオリフィスからカートリッジの外部に突き出る。バルブ２０３は、バネロックプレート２０５で固定された、直立の閉位置で示される。
【００２９】
図３の実施形態に示されるカートリッジ２００''は、カートリッジ内部に関して以下でさらに説明するように、モーター５２４''及び５２６''とのボールヘックス駆動カップリングの相互作用においてある程度同様の設計であり、同様の内部コンポーネントを有する。カートリッジ２００''は集成クリーニング部品３００を有さず、代りに、造形品表面から余剰未硬化造形材料を除去するために輸送面を用いるために以下で説明される態様で動作する。カートリッジ２００''はまた、図４及び４Ａのカートリッジ２００には存在しない、必要に応じる把手を含めて示される。
【００３０】
図４及び４Ａに示されるように、一実施形態におけるカートリッジは、フィッティング２０７を有するバネロックプレート２０５を有し、バネロックプレートは、プレートが外されるまでは、バルブ２０３にかみ合って造形材料流開位置へのバルブの回転を防止することができる。プレートは、バネロックプレートが外されるまでは、輸送フィルの引込みまたはコーティングを防止するために歯付カップリング２２４及び２２６のそれぞれとかみ合うコーナーフィッティング２０９及び２１１を有する。バネロックプレートは、図４Ａに方向指示矢印で示されるように、プレートを押し下げることによって外される。
【００３１】
図５及び６はカートリッジの背面図であり、ロックプレートの解放を時系列で示す。ロックプレートは、カートリッジ筐体から延びるスタンドオフ上に取り付けられたねじりバネ２０６によってカップリング２２４，２２６及びバルブ２０３とかみ合うロック位置に押し込まれる。
【００３２】
図７，８及び９はロックプレートのさらに詳細な側面図を与え、カートリッジフレーム上のカートリッジ作動／ロック解除素子５０５とのロックプレートの相互作用を示す。フレーム上の部材５０５がロックプレート上の対応する傾斜面２０５と接して、カートリッジがカートリッジフレームに完全に挿入されるように、ロックプレートを押し下げる。カートリッジが完全に挿入されるまで、カートリッジ上のロータリーバルブ及びカップリングは完全に回転可能である。この機構は図３のカートリッジ実施形態に関しても用いることができ、造形材料をこぼさずに、使用準備ができるまでカートリッジの安全な輸送及び保管を提供する。カートリッジは光侵入に対して完全に密閉されて、保管及び本発明の装置における使用のいずれの間も、同様に、造形材料を保護する。
【００３３】
図１０及び１１は、カートリッジの背面からではなく前面からロータリーバルブ２０３（図１１）をロックするための別の手段を示す。ロータリーバルブの末端にあるスナップ２６２に取り付けられた把手１９００が歯付部材１９０１とかみ合い、操作担当者が把手を意識的につかみ、把手を持ち上げて、歯を飛び越し、よって上に論じられる実施形態のバネブラケットロック部材を無視して、バルブを開位置まで回すまで、バルブの回転を防止する。
【００３４】
図１０及び１１は、図４及び４Ａの蓋２５０，上部区画２２０及び下部区画２０４にそれぞれ対応する、蓋２５０'，上部区画２２０'及び下部区画２０４'という同じ基本構造を有し、より丸みを帯びた好ましい外観を有する筐体２０２'も示す。これらの構造は全てカートリッジ内部及びカートリッジの動作に関して以下で詳細に論じられる。
【００３５】
図１２から１５は、ボールヘックスフレキシブルカップリングの取付け及び、卓上型造形装置のカートリッジがフレーム５００，５００（図２及び３）に完全に挿入されるまでの、作業に対してカートリッジの安全確保のための別の構成を示す。筐体上部区画２２０'のブラケット２２４''及び２２６''並びに対応する筐体下部区画のブラケットは、カートリッジ内に収められるフレキシブルカップリングのヘックス部分上の歯１１５０'（図１３）に対応する、内部ノッチ１５５０を有する。ヘックスカップリングは、コンタクトロール及び塗りロールの軸１７１７，１７２８のそれぞれの回転を防止するために歯１５５０'が対応するノッチ１５５０に挿入されるように、バネ（図１４の１７２６，１８２６）で押し付けられる。対応するボール５２４'，５２６'がヘックスカップリングに入ると、ヘックスカップリングはバネに対抗してノッチとの接触が外され、回転できるようになる（図１５）。この実施形態の一利点はヘックスカップリングがカートリッジ筐体内部にあることである。
【００３６】
図１６はカートリッジ筐体の底２５０を背面右手下方から見た斜視図を示し、カートリッジ内で造形材料を循環させるため及び造形材料を輸送面に運ぶための膜ポンプを動作させるための内部空気流路１６５０におけるカートリッジの空気源への接続のための一実施形態を示す。膜ポンプは用意されたチャンバ内の参照数字１３５０で示される場所におかれ、その特徴及び動作は以下で詳細に説明される。
【００３７】
図１７及び１８は図１６の空気流路１６５０を通しての膜ポンプへの空気供給を示す。卓上型造形装置の空気ポンプに接続された、電気パネル１２８（図１）に一般に配置される、対応する空気プローブ１６５０'は、カートリッジがフレーム５００（図１７；図３には５００'で示される）に挿入されたときに、流路１６５０に入る。空気流路はオリフィス１３５１を介して、カートリッジ筐体下部２５０（図１８；図１０の２５０'）にある、膜ポンプチャンバ２７８に連結する。
【００３８】
フレーム５００（図３の５００'）は膜ポンプへの空気プローブ連結を有する実施形態についての図１７に十分に示されている。空気プローブは、カートリッジがフレームに挿入されたときに、フレームの後壁にあるオリフィス及びフレームフロア５３０を通して入り、空気流路１６５０（図１６）の嵌合のためにフレームフロアに固定される。カートリッジは、造形材料を識別して、互換性を保証するために、フレーム上の読取装置５４５に対応する、フレキシブル駆動モーターカップリングの下に取り付けられる無線周波識別タグを筐体上に有することもできる。
【００３９】
図１９から２２は膜ポンプのための空気供給の別の実施形態を示す。フレキシブル吸気供給コンジット１６５３（図１９及び２０）が造形装置の背面のエレクトロニクスコンポーネントパネル（図１）に収められた空気源（図示せず）から空気供給を受ける。空気供給コンジット１６５３はフレーム５００（図１７；図３の５００'）のフロア５３０の下を通る。操作担当者がカートリッジをカートリッジフレームに挿入すると、カートリッジはフレームフロアにおかれたレバーアームアクチュエータ１６５４のバネ押え傾斜面１６５２に接し、空気供給コンジットを押して、膜ポンプ上の空気受けオリフィス１３５２と通じさせる（図３６）（図２１及び２２）。カートリッジを支持しているフレームフロアの下側に取り付けられたバネ１６５５が、アクチュエータ１６５４を通過する、空気コンジットをカートリッジと空気供給連結状態に保つ（図２２）。
【００４０】
次にカートリッジ内部の詳細な議論に進む。内部コンポーネントは図４の筐体実施形態を参照して論じられるが、図３の実施形態は単独の集成クリーニング部品を有さず、集成クリーニング部品の代替が以下で提示されることを除いて、図４の内部コンポーネントは図３及び１０の内部コンポーネントと概ね同様であることを読者は認識すべきである。
【００４１】
図２３及び２４は、蓋２０４が取り外され、余剰未硬化造形材料の除去のためのローラーブラシ３１４が筐体３２０に回転可能な態様で取り付けられている集成イントラレイヤークリーニング部品を含む、筐体の上部区画２２０の内部コンポーネントがあらわにされている、カートリッジ筐体２０２を示す。余剰未硬化造形材料は、クリーニングのためにブラシを回転させるか、または、集成クリーニング部品の詳細図面に関連して以下で詳細に説明されるように、再使用のために絞りロールを用いて余剰未硬化造形材料を回収することによって、除去することができる。カートリッジが費消されて、交換されるまで、造形品表面から除去された余剰未硬化造形材料は、フィルム上に残っている余剰未硬化造形材料とともに、再使用のために粒子を除去するためのフィルタ２６７（図２８及び２９）を通して、カートリッジの下部区画２５０に送ることができる。
【００４２】
コンタクトロール２３０が引出し及び引込みのためにフィルムに接し、モーター５２４（図２及び３）によって駆動されるフィルムの引込みのために回転可能な態様でカップリング２２４に結合される。グラビア塗りロール２４０が造形材料をフィルムに塗布する。塗りロール２４０は、フィルムをコーティングするために、モーター５２６（図２及び３）に連結されたカップリング２２６によって駆動されるロッド２４５によって起動される。塗りロールにある厚さの造形材料４１０を塗布するために、この図には示されていない、トレイ液槽が塗りロールの直下に配置される。図２３では、フィルムは完全に引き込まれ、集成クリーニング部品は筐体に完全に引き込まれて示される。図２４では、フィルムは引き出されて、コーティングされて示される。
【００４３】
図２５は、フィルムに塗布される造形材料の厚さの制御を説明するために、取り出された塗りロールの詳細図を提示する。図２５に示されるように、造形材料の厚さは塗りロール２４０と塗りロールの末端の硬質プラスチック製止めディスク２４２'及び２４３'の間の距離によって決定される。隣接する末端部２４２及び２４３は塗りロール２４０と同じエラストマー材料、一般にはシリコーンゴムでつくられるが、コンタクトロール上のフィルムとの締り嵌めのために若干大きな直径を有し、フィルムの引出しに対抗して塗りロールを回転させるための駆動タイアとして作用する。末端部２４２及び２４３は弾性があり、フィルムに塗布される造形材料の厚さを制御するために硬質プラスチック製止め２４２'及び２４３'の直径まで圧縮される。
【００４４】
図２６及び２７の断面図はさらに、塗りロールがコンタクトロールとどのように接するかを示す。アクチュエータロッド２４５が造形材料４１０を収めているトレイ液槽２４６及び塗りロール２４０にレバーとして連結される。図２６に示されるように、アクチュエータロッド２４５が作動させられない限り、塗りロールはフィルムに接触せず、造形材料を塗布することはできない。図２７に示されるように、ロッドが前に押されると、液槽及び塗りロールはコンタクトロール上のフィルム４００に接触して、フィルムが引き出されるにつれてフィルムをコーティングする。
【００４５】
フィルムに塗布された造形材料の層はフィルムにかけて塗布されるときに実質的に一様な深さを有するべきであるが、深さはそれぞれの層においてある上限と下限の間で変わることができる。輸送フィルム上の造形材料の厚さは、造形プロセス中に形成されている、対応する断面の層と少なくとも同じ厚さにするべきである。フィルムに塗布される造形材料の層が厚すぎれば、造形品が所望の層厚をもつパーツ層を形成するに十分な造形材料を造形品から除くことができない。フィルムに塗布される造形材料の層が薄すぎれば、造形品上に形成される断面は所望の厚さより薄くなり、おそらくは造形品を損なうことになろう。一般的に言って、フィルムに塗布される層の深さは約０.００４５〜０.００５５インチ（１１４.３〜１３９.７μｍ）厚の範囲にあるであろう。補聴器の外殻の製造においては、より薄い、約０.００２〜０.００２５インチ（５０.８〜６３.５μｍ）厚の層が一般的である。
【００４６】
造形プロセス中に造形品に塗布される造形材料の層の厚さは作成される造形体の分解能に寄与する。個々の層の深さは造形されているパーツまたは作成の段階に依存して層毎に変わり得る。支持構造体のための造形材料の初期層は若干厚くされることがあり、一方で繊細な薄い造形構造体のための層は若干薄くされることがある。
【００４７】
造形品に塗布されたままでの造形材料層の厚さは、輸送フィルムの厚さ及び造形プロセス中に輸送フィルムに塗布される初期層及び後続層の厚さの２つの主要な要因によって決定される。フィルムは通常造形材料層厚より若干厚く、一般には約０.０００５〜０.００１５インチ（１２.７〜３８.１μｍ）厚い。フィルム厚は全長にわたりある程度変わり得るが、実質的に一様なフィルム厚が望ましい。
【００４８】
次にカートリッジの内部コンポーネントの議論に移る。これらのコンポーネントはカートリッジ筐体の３つの区画に配置され、図２８及び２９は、引き出されているフィルム（図２８）及び引き込まれて格納されているフィルム（図２９）を示すために、集成カートリッジ２００の断面図を示す。集成クリーニング部品３００が示されているが、この機構は図３の実施形態にはなく、以下でさらに説明されるように、それでも残りのコンポーネントの動作及び配置は実質的に同じであることは当然である。
【００４９】
図２８及び２９はカートリッジ筐体の蓋２０４内でフィルム４００に取り付けられた集成イントラレイヤークリーニング部品３００を示す。図２８は、筐体の上部区画２２０に隣接する蓋２０４の開口から引き出されているフィルム並びに蓋とカートリッジ筐体の上部区画の間及び筐体の上部区画と下部区画の間に形成される封止２８０を示す。完全に引き込まれた集成イントラレイヤークリーニング部品のための封止を含め、封止は、ＵＶ光を含む、光による造形材料の損失及び汚染を防止する。
【００５０】
カートリッジ筐体の上部区画内のグラビア液槽２４６が筐体の下部区画内の液貯液槽２９０から造形材料４１０を受け取り、図２４から２７に関連して上述した態様で輸送フィルムをコーティングするために、造形材料がグラビア液槽２４６から塗りロール２４２に運ばれる。
【００５１】
筐体下部区画には造形材料のための液槽である第１のウエットチャンバ２９０があり、ウエットチャンバ２９０は、シャーシー脚２７６を収め、カートリッジが組み立てられるときに引き込まれたフィルムを格納するための第２のドライチャンバを定める内壁２９１によって隔てられ、さらに、塗りロール２４２による輸送フィルム４００への塗布のために液槽２９０から上部区画２２０に造形材料を運ぶための膜ポンプ（図３６）のための第３のチャンバ２７８がある。組み立てられると、シャーシー脚２７６は筐体の上部区画を通って筐体下部区画のドライチャンバ内に延び、一方、塗りロール２４２及びコンタクトロール２３０は筐体上部区画におかれる。全シャーシーは図３０及び３０Ａの斜視図に全体として参照数字２７５で示される。
【００５２】
図２８及び２９はカートリッジ筐体の内壁２９１の鋭角をなす上端で定められるスクレーパ２６０も示す。スクレーパは、フィルムが引き込まれたときにフィルムに接し、清浄なフィルムが得られるであろうように、フィルムから樹脂を除去する。
【００５３】
筐体２２０の上部区画のフロア２２１は、フィルムから除去され、集成イントラレイヤークリーニング部品から得られた、余剰未硬化造形材料をエラストマーフィッティング２５２及び２５４（図３１）を通して、回収された造形材料を通過させてカートリッジの下部区画の造形材料貯液槽２９０に送る、開放ロータリーバルブ２０３に導く。
【００５４】
造形材料は固体を除去するために、筐体の下部区画の造形材料貯液槽の下の第３のポンプチャンバ２７８におかれた膜ポンプによって、フィルタ２６７を通して引かれる。膜ポンプは均質性を維持するために使用中は造形材料を連続的に循環させる。
【００５５】
図３０及び３０Ａは、コンタクトロール２３０，塗りロール２４２及びグラビア液槽２４６がその上に取り付けられている（図２８及び２９）、フィルムシャーシー２７５を斜視図で示す。シャーシーは細長い脚２７６及び、フィルムが塗りロールに隣接する終点までそのまわりを進む従動ロッド２６５のためのトラックを提供する細長い縦スロット２７６'をそれぞれの脚に有する。従動ロッドはフィルムの引出し中または引込み中にフィルムに張力を与える。牽引モーター５２４（図２）が、それぞれの脚２７６の外側に配置され、アイドラーロッド２７９に取り付けられた、引上げストラップ２７７を使って、従動ロッド２６５をスロット内で押し下げてフィルムを引き込ませる。
【００５６】
図３１から３４はロータリーバルブ２０３の動作を示し、カートリッジの上部区画２２０の底に向かって見上げてロータリーバルブの下側を見ている。バルブ２０３の末端は筐体下部区画２５０（図４；図１０では２５０'）の開口を通して突き出し、一端２６２は延び出してバルブ把手（図２，３参照；図１０のコンポーネント１９００）に嵌合し、他端２６４は、図４の実施形態において、延び出してバネロックブラケット２０５に嵌合する（図１０の実施形態においてロックブラケットは必要ではなく、代りにロックバルブ把手に頼る）。
【００５７】
バルブ２０３は、開位置において、未使用造形材料の戻りのために下部区画の造形材料貯液槽（本図には示されていない）との流通を確立する。閉位置において、バルブは下部ウエット区画へのまたはウエット区画からの造形材料の液流を封じる。未使用造形材料は、集成クリーニング部品３００による除去によって造形品またはフィルム及び、未使用造形材料がその上に残っている、引き込まれたフィルム自体のいずれからも戻ってくる。未使用造形材料は通し開口２５３を介してバルブとカートリッジの下部区画の間のフロア２５０に嵌め込まれたエラストマーフィッティング２５２，２５４に進む。
【００５８】
貯液槽から上部区画（本図には示されていない）のグラビアトレイ２４６に造形材料を供給するためのコンジット２５８が備えられる。図３１及び３３においてバルブは流通可能状態にある。図３２及び３４におけるように、バルブが閉位置にあると、コンジットは上部区画の下側から延びる支持部材２６０との間で締め付けられ、エラストマー部材２５２及び２５４に対して封じられて、下部区画の液槽へのまたは液槽からの液流を防止する。
【００５９】
集成カートリッジには、蓋を外し、開口２５３を通して、上面側から造形材料が充填されることに注意すべきである。あるいは、図示されるように、それを通して造形材料を充填することができ、次いでキャップで封じられる、オリフィス２６９を設けることができよう。
【００６０】
図３５及び３６は膜ポンプ１３５０をかなり詳細に示す。膜ポンプは造形材料４１０を筐体２００の第１のウエットチャンバ２９０（図２８及び２９）からコーティング液槽２４６に送り込む。ポンプは造形材料貯液槽（第１のウエットチャンバ２９０）の下の第３のチャンバ２７８にあり、よって、造形材料をポンプに流すために重力を用い、したがって、カートリッジが交換されるかまたは排気される前に、ウエット区画内に入れられた造形材料の全てが使い尽くされ得ることが保証される。
【００６１】
膜ポンプは、ポンプ内の造形材料を、コンジット２５８を通してグラビア液槽２４６に押し込むために膜レトラクタ１３５４を作動させるための、空気取入口１３５２（図３６）を有する。空気が切られると、造形材料の重量がウエットチャンバ（図示せず）の底のスロットを通してリードバルブ１３５５を押して、ポンプキャビティを造形材料で満たし、膜をポンプカバーに対して平らにする。リードバルブは、ウエットチャンバからポンプに造形材料を流れさせるが、ウエットチャンバに逆流させない。同様に、コーティング液槽へのコンジットの造形材料流出口に設けられたボールチェックバルブ１３５６が、ポンプからコンジットを通してコーティング液槽に造形材料を流れさせるが、ポンプへの逆流は防止する。
【００６２】
ポンプ送流のために膜を作動させるため、空気がオリフィス１３５２を通して供給され、膜１３５４に当たって、膜を上方に押し上げ、造形材料コンジット２５８を通して上部区画の集成コーティング液槽２４６に造形材料を送り込む。空気を交互に入れたり切ったりすることにより、間断なくポンプキャビティを満たしたり空にして、造形材料を液槽に運ぶ。
【００６３】
カートリッジがユーザに配送されるときには、膜ポンプは造形材料で満たされており、ロータリーバルブ把手は閉位置にあるであろう。造形材料液流のためのロータリーバルブ開口は側方に回されており、液流コンジットを締め付け、コンジットを通る筐体の上部区画への液流を防止しているであろう。ロックが解除される（図１０）まで、あるいは、集成カートリッジが卓上型造形装置に完全に挿入されて、バネクリップがカートリッジフレーム（図４Ａ）の後壁上のフィッティングとかみ合うまでは、バルブ把手でロータリーバルブを回すことはできない。これらの機構は、集成クリーニング部品及び、以下で論じられる筐体区画の結合具に関するその他の封止機構とともに、カートリッジから造形材料が漏れる可能性を大きく低下させる。
【００６４】
閉位置に回されると、バルブは膜ポンプからコーティング液槽へのコンジットを締め付け、極めておこりそうもないことであるが、膜ポンプの機能不良のリードバルブ及びチェックバルブを通り抜けることができたとしても、液が液槽に入ることを防止する。作動させられると、膜ポンプに空気が供給され、ロータリーバルブは液コンジットを解放し、バルブはスクレーパ及びフィルタから主液槽へのリサイクル通路を提供する。このリサイクル通路は、カートリッジが造形装置に完全に挿入されたときにバルブが回されるまでは閉じられている。
【００６５】
次にカートリッジからのフィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の引出しの議論に移る。図３７から４６は様々な集成イントラレイヤークリーニング部品を示し、図４７及び４７Ａは集成クリーニング部品がフィルムに取り付けられていない、図３の装置の集成イントラレイヤークリーニング部品を含む実施形態を示す。
【００６６】
図３７及び３７Ａは集成イントラレイヤークリーニング部品の一実施形態のコンポーネント及び動作を示す。ローラーブラシ３１４が、軸３１５を中心とする筐体３２０内での回転のために、軸に沿って取り付けられる。軸３１５はモーター駆動アーム３１０を介して駆動モーター３１２に回転可能な態様で連結される。モーター駆動アーム３１０は集成クリーニング部品及びフィルムを引き出すために、以下で説明される態様で、個別に駆動される。
【００６７】
適するローラーブラシ３１４には接着剤または塗料を塗布するためのローラーに用いられる合成モヘアブラシがある。これらのローラーブラシは、造形品を損なわず、未硬化造形材料を容易に除去できる、柔らかなパイル及び約３/１６インチ（約１.６ｍｍ）の短い繊維を有する。
【００６８】
ローラーブラシはフィルムとともに引き出され、図３７Ａの矢印の方向への引込み時に造形品の表面に接触して余剰未硬化造形材料を除去する。回転するブラシが造形品の表面に接触し、通常は反時計回り方向の約３６０ｒｐｍ（回転/分）程度の、適する速度で回転して余剰未硬化造形材料を除去する。図示される実施形態においては、クリーニングローラーブラシ３１４から余剰未硬化造形材料を除去するための絞りロール３２２が備えられる。バネ３２２'の張力の下でクリーニングブラシに押し付けられている絞りロールは、クリーニングブラシの繊維を連続的に絞り、造形材料を除去して（図３７Ａ）カートリッジに戻す。
【００６９】
余剰未硬化造形材料は筐体３２０から筐体の開口３２１を通ってフィルム上に進み、回収のためにカートリッジに進む。集成クリーニング部品がカートリッジに戻ると、カートリッジは、図３９から４０Ｅの実施形態に関して以下で説明されるように、ＵＶ露光に対して密閉される。
【００７０】
図３８から３８Ｂは、先の図３７及び３７Ａのローラーブラシ３１４の別形を示す。図３８から３８Ｂの集成クリーニング部品は、モーター３１２'によって偏心アーム３１１上で振動させられる、直進振動ブラシ３１４'である。集成クリーニング部品筐体３２０及び直進振動ブラシ３１４'のカートリッジ２０２内での固定を補助するために板バネ３２３'が備えられる。図３８はカートリッジから引き出され、造形のために造形面６０５及びフレーム６１０にかけて矢印の方向に走行している集成クリーニング部品及びフィルムを示す。図３８Ａ及び３８Ｂはモーター３１２'及び直進ブラシ３１４'と偏心アームの関係を示す。
【００７１】
図３９から４０Ｇは、回転するブラシ３１４が図３７のローラーブラシの態様におけるように余剰未硬化造形材料を除去する、本発明の集成クリーニング部品３００のまた別の実施形態を示す。絞りロールを用いてブラシから余剰未硬化造形材料を除去する代りに、図３９から４０Ｇの実施形態では、ローラーブラシ３１４及び筐体３２０がカートリッジ筐体に完全に引き込まれて密閉されると、ローラーブラシが約５０００ｒｐｍで時計回り方向に高速回転する。ローラーブラシは、余剰未硬化造形材料をブラシから跳ね飛ばすために、約３０００から６０００ｒｐｍないしさらに高く、通常は約５０００ｒｐｍの、十分に高い回転速度で回転する。筐体は集成イントラレイヤークリーニング部品に適するはね除け３２３，３２３'（図４０Ｆ及び４０Ｇ）を備え、濾過及び循環のために余剰未硬化造形材料をカートリッジに戻すための筐体の開口３２１'（図３９）は図３７の開口に比較して若干広くなっている。
【００７２】
これらの実施形態の全てにおいて、筐体３２０は、光の侵入を遮り、ブラシから除去された造形材料によるカートリッジの外部領域の汚染を防止するために、周縁が封止される。図３９は、カートリッジ筐体の内部のカム面３３７とかみ合うようにレバーアーム３３５によって作動させられる、光侵入に対して密閉するための、エラストマーシール３２０'を示す。しぶき除け３２３（図４０Ｆ）がブラシから跳ね飛ばされた造形材料からシール３２０'を保護する。材料は約４５°の角度でブラシから跳ね飛ばされる。
【００７３】
図４０Ａ及び４０Ｂはカム面に当るレバーアームを示す。図４０Ｃ及び４０Ｄは、カートリッジ筐体に嵌合して遮光するために支持体３４１上のシール３２０'を持ち上げるための、カムにかかるレバーアーム３３５の運動で作動させられるピボットヒンジ３３９を示す。蓋２０４の表面には、ブラシがカートリッジに入るときにブラシが蓋にあたって濡らすことのないように、そうでないとＵＶ光源が濡れた蓋上の材料を硬化させるであろうから、集成クリーニング部品のための入口スロット近傍で参照数字３２７により示される（図４０Ｆ）ようにテーパがかけられていることに注意すべきである。ブラシは、ブラシがシール３２０'を過ぎると蓋２０４に接触し、完全にカートリッジに挿入されるように、垂直に配置される。この配置は、ブラシは回転しているから、ブラシが蓋上に堆積した材料を連続的に除去し、よって未硬化造形材料がクリーニングされ、ブラシは蓋上に残らないことが保証されることを意味する。
【００７４】
図４０Ｅ及び４０Ｆは高速回転位置でカートリッジ筐体に引き込まれた集成クリーニング部品を示す。造形材料が蓄積すると、回転速度が低下して造形材料の跳ね飛ばしを停止し、ブラシから跳ね飛ばされた造形材料をクリーニングするために少なくとも１回は前後に動き、造形材料は、はね除け３２３'で与えられる右側の開口（図４０Ｇ）に集まる。図４０Ｇを参照して示されるように、造形材料はカートリッジ筐体上部区画内に滴り落ち、バルブを通って流れて、輸送フィルムから掻き取られた余剰未硬化造形材料とともに下部区画の造形材料ウエットチャンバに入る。ピボットヒンジ３３９が、シールを持ち上げてカートリッジ筐体の蓋部分２０４とかみ合わせるためにＴ字形の両側でシール支持体を嵌合させ、図４０Ｇに示されるように、ブラシから跳ね飛ばされた造形材料をクリーニングするためにブラシ筐体を左に移動させている間、シールは蓋に押し付けられたままである。
【００７５】
図４１から４６は集成クリーニング部品３００のモーターアーム３１０（図３７から４０）への取付けを示す。カートリッジが卓上型造形装置に挿入されると、操作担当者は可回転機械式レバーアーム３１６を介して集成イントラレイヤークリーニング部品をモーター駆動アームに連結する。レバーアーム３１６は軸３３０を中心とするレバーの回転のための把手を備える。軸３３０は筐体３２０から延び出して、レバーアームの開口に入る。軸を中心にしてレバーアームを回転させると、軸を囲むレバーアームのエラストマーフィッティング３３４が筐体３２０をモーター駆動アームに密に合せ込む。
【００７６】
ブラシの動作に強く影響するいくつかの要因がある。直進ブラシまたは回転ブラスのいずれが選ばれるかにかかわらず、十分な余剰未硬化造形材料を除去するに十分な回数、ブラシは造形品表面を擦過するべきであり、造形品表面に材料を再付着させず、カートリッジを汚染しないように、ブラシから造形材料がクリーニングされるべきである。造形品から材料を、同時にまた別のクリーニング工程に先立ち、ブラシから材料を跳ね飛ばさずに可能な限り迅速に除去するような擦過を与えることが望ましい。擦過速度は経験的に決定される。ブラシ上に材料を保持する力はブラシを構成する繊維上の材料の表面エネルギーに比例する。表面エネルギーが高い場合には、表面エネルギーが低い場合より擦過速度が一般に若干高くなる。
【００７７】
回転ブラシについては、樹脂にかかる遠心力をｒｐｍで表した角速度及びブラシ直径の関数である。直径１.２５インチ（約３１.８ｍｍ）の剛毛ナイロンブラシ及び本明細書で説明する造形材料に対しては、３６０ｒｐｍが、速すぎないでブラシからの材料の跳ね飛びを避けられ、クリーニングが無効になるほど遅すぎない、クリーニングに適する回転速度であることが実証されている。
【００７８】
左方向及び右方向のいずれにも、造形品表面にかけてブラシを複数回掃引することが一般的である。図に示されるように、右方向に動くときは、回転ブラシは時計回り方向に回転する。左方向に動いて集成クリーニング部品の再引出しをおこなうときは、回転ブラシは反時計回り方向に回転する。すなわち、回転ブラシは単に造形品表面に接することで自由に回転するであろう方向に逆らって動く。
【００７９】
集成ブラシが造形品表面にかけて引き出され、引き込まれる速度は、ある限界範囲内で変わり得るが、速度を高めるほど一般にサイクルタイムが向上し、速度を低めるほどクリーニング効果が強くなる。掃引回数と速度の適する組合せは、約１〜９インチ/秒（２５.４〜２２８.６ｍｍ/秒）において約１〜５掃引である。
【００８０】
剛毛の先端と造形品表面の間の干渉の大きさである、ブラシ侵入深さも造形品表面からの余剰未硬化材料の除去に寄与する。侵入深さが大きくなるほど効果は高くなるが、大きすぎると繊細な造形品表面を損ない得る。図示される実施形態では約０.０８０インチ（約２.０３ｍｍ）の侵入深さが考えられている。
【００８１】
上で論じたパラメータは造形の段階に応じて若干変わることに注意すべきである。例えば、支持体の造形時には、清浄な側壁（垂直壁）はそれほど必要とされず、水平面から大量の未硬化材料を拭き取るために一層低速でブラシを当てることができる。回転ブラシは、自由に回転するであろう方向及び速度と同じ方向及び速度で回転することができる。
【００８２】
カートリッジ内部でブラシから造形材料を除去するには、速ければ速いほどよい。材料除去速度はｒｐｍの二乗で高くなる。３０００ｒｐｍで１.５インチブラシをクリーニングでき、５０００ｒｐｍでは同じブラシをより高速にクリーニングできるであろう。ブラシが小さくなるほど一般により高いｒｐｍが必要になるであろう。機械的な回転装置が十分であれば、６０００ｒｐｍをこえる速度を達成できる。ブラシから除去されるべき余剰材料が大量であれば、掃引間にブラシがカートリッジに引き込まれてクリーニングされる。少量の材料しかなければ、クリーニングサイクルに対する掃引を完了することができ、ＵＶランプ露光が行われている間にブラシは引き込まれてクリーニングされる。
【００８３】
図４７及び４８は、輸送フィルム上に単独の集成クリーニング部品が備えられておらず、輸送フィルム自体が余剰未硬化造形材料のイントラレイヤー除去のために用いられる、別の構成を示す。図４７及び４８に示される構成は、例えば、図３の実施形態とともに用いることができる。図４８は、集成造形面にかけて輸送フィルムを引き出すための牽引モーター３１２'及び輸送フィルムを造形面６０５上の所定の位置に保持する真空及び剪断力を解放するためのソレノイドポペット３１３を示す。輸送フィルムは集成クリーニング部品３００（図２）の代りにプルストラップ（図示せず）に取り付けられ、プルストラップは、カートリッジが挿入されたときに、操作担当者によって牽引モーターに取り付けられる。プルストラップは輸送面がカートリッジに完全に引き込まれたときに造形面にかけて引き出されるから、後硬化作業の選択肢も選ばれる場合には、この実施形態ではストラップ像のアーティファクトを有する造形品が作成され得る。集成クリーニング部品の代りにプルストラップが連結される輸送フィルムの末端４０２'は図４７に見ることができる。
【００８４】
動作において、図４７及び４８の実施形態では、カートリッジから造形面に造形材料を運ぶために輸送フィルムが牽引モーターによって引き出される。以下で説明される態様で、フィルムを造形面に固定するために真空が印加され、造形材料層が造形品表面上に造形される。真空が解放され、ソレノイドポペットがフィルムの末端を押し上げて、引込みのための造形面からのフィルムの解放を補助する。フィルムがカートリッジに引き込まれ、その時にカートリッジが造形材料をフィルムから掻き取る。フィルムは次いで、層間でまたは造形プロセスの様々な段階において必要に応じて、及び、余剰未硬化造形材料を除去し、余剰造形材料をカートリッジに戻すために造形品表面に当てるための造形材料がない場合に、何回も引き出すことができる。
【００８５】
次に集成造形面並びに集成クリーニング部品及び輸送フィルムの造形面との相互作用の議論に移る。図４９から５５Ｄはこれらの構造に向けられたばらし図を与える。図４９は、全体として参照数字６００で示される本発明の集成造形面及び全体として参照数字２００で示されるカートリッジの、左手上方から見た斜視図を与える。集成カートリッジ２００は、蓋２０４，上部区画２２０及び下部区画２５０を有する筐体２０２を有する。集成造形面６００は造形面６０５及び造形面を収めて支持するためのフレーム６１０を有する。一般に光透過ガラスが造形面を構成する。造形面は、意図された目的のために装置の動作を可能にするための、十分に強く、選択された立体造形光及び硬化光を十分に透過させる、様々なプラスチックを含む、いずれかの材料で作成することができる。
【００８６】
図４９には、カートリッジから集成イントラレイヤークリーニング部品３００を引き出すためのモーター駆動アーム３１０も示される。この集成クリーニング部品は図３の実施形態に存在せず、図４７及び４８に関連して上で説明したように、この目的のための牽引モーターに取り付けるためにプルストラップが用いられることが認識されるべきである。
【００８７】
モーター駆動アーム３１０は、モーター駆動アーム３１０に取り付けられ、集成イントラレイヤークリーニング部品３００の一部を形成するブラシ（この図には示されていない）と連結されている、ローラーブラシまたは直進ブラシ用のモーター３１２を有する。モーター駆動アーム３１０には、集成イントラレイヤークリーニング部品３００がそれによってモーター駆動アームに取り付けられる機械的レバーアーム３１６も取り付けられる。
【００８８】
図４９Ａは図４９と同様の図であり、カートリッジ２００から造形面６０５にかけて、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び、造形材料４１０でコーティングされた、取り付けられたフィルム４００を引き出しているモーター駆動アーム３１０を示す。この実施形態における集成イントラレイヤークリーニング部品は概ね矩形の、３つの側面をもつ、開放筐体３２０を有し、筐体３２０の左手側面は機械的アーム３１６によってモーター駆動アーム３１０に固定される。筐体３２０はローラーブラシ回転モーター３１２とブラシ回転態様で連結している可回転ローラーブラシ３１４を収める。ブラシ３１４は造形材料の層が造形品上で硬化された後に、余剰の、照射及びＵＶ硬化後に造形品表面上に残り、造形品の精度におそらくは干渉し得る、未硬化材料と回転しながら接触することによって余剰未硬化造形材料を除去するために、造形品と接触する。
【００８９】
ローラーブラシ筐体３２０には、光透過性のフレキシブルフィルム４００である、造形材料のための輸送面が機械的レバーアーム３１６の反対側に取り付けられる。図４９Ａは造形面６０５の反対側の上方を向いている表面上に造形材料が塗布されているフィルム４００を示す。
【００９０】
交互に引出し及び引込みが可能な輸送面４００は一般に、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素化エチレンプロピレン並びにこれらの混合物及びコポリマーのような、１つまたはそれより多くのフルオロポリマー樹脂からなるフレキシブルフィルムである。テフロン（商標）フィルムを含むポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムが、硬化した樹脂が容易に離れて造形品表面に移ることが一因で、有用である。一般に、フィルムは弾性的ではない。用いられる材料にかかわらず、交互に引出し及び引込みが可能な面は、立体造形に十分な光を透過させるように、少なくともある程度は透明であるべきである。本明細書で用いられるように、本明細書に用いられるように、本発明の状況で用いられるような術語「透明」材料は、造形材料を固化させる光重合反応をおこさせるに十分な（ＵＶ光または可視光のような）光の通過を可能にする、いずれか適する材料を意味する。そのような透明材料は非常に薄くすることができるから、この術語には半透明材料またはある程度透明な材料も含まれる。
【００９１】
造形材料４１０は、一般に「樹脂」と称される、立体造形に適する多くの化合物材料の内のいずれかとすることができ、第一義的な要件は造形材料が流動可能なことである。造形材料は、フィルム４００表面への適切な厚さの層の塗布のために集成カートリッジ２００の下部区画２５０からポンプで送ることができなければならない。造形材料は、あらかじめ選ばれた波長の立体造形光で露光されると固化しなければならず、造形体への良好な密着性を有するべきであり、固化したときは輸送フィルムから容易に離れるべきである。造形材料は、可視光及びＵＶ光のいずれへの露光時にも固化するように、すなわち、初期液相においては可視光によって卓越して硬化され、その後、未硬化状態においてはＵＶ光で卓越して硬化されるように、ＵＶ光重合開始剤及び可視光重合開始剤のいずれをも含有する。本発明の実施において造形材料として使用するに適する樹脂には、２００５年４月１日に出願された、名称を「像投影システムにおいて有用な光硬化性組成物（Radiation Curable Compositions Useful In Image Projection Systems）」とする、米国特許出願第１１/０９６７３９号の明細書に説明される樹脂がある。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【００９２】
図４９Ｂは図４９Ａと同様の図であり、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及びこれに取り付けられた、造形材料でコーティングされ、カートリッジ筐体２０２から造形面６０５（図４９）にかけて完全に引き出されている、造形材料輸送フィルムを示す。図４９Ｂにおいて輸送フィルムは造形材料４１０で隠されている。歯車２０００のある層の２次元像が像形成装置から受け取られ、上方に反射されて、造形面６０５を通り、輸送フィルム４００（図４９）を通って、輸送フィルムの上面上の造形材料層４１０に届く。この像が造形品のウエット面上で２次元像の形状２００１に造形材料を硬化させる。
【００９３】
図４９Ｃでは図４９Ｂの図に、造形品２００２がそれに載せられている、集成造形プラットフォーム７００が付け加えられている。集成造形プラットフォーム７００は造形品を矢印で示される方向に下降させて、輸送面４００上の造形材料層４１０と接触させる。像２００１が生造形材料に照射されると、像が造形品表面上で硬化させられ、よって別の層が１つ付け加えられて、最終的に３次元物体が造形される。
【００９４】
図４９Ｄは、輸送面４００との接触から持ち上げられた造形品２００２，造形材料をその形で含む、フィルム４００の領域から造形品表面上に硬化されている像２００１並びに輸送フィルム４００及び余剰未硬化造形材料４１０の集成イントラレイヤークリーニング部品３００と一緒の引込みを示す。コンピュータ制御造形プラットフォーム（図４９Ｃ）が像表面２００１をローラーブラシ３１４と接触させるために造形品を約１インチ（２５.４ｍｍ）の高さまで持ち上げる。モーター３１２が像表面２００１で造形品２００２の接触しているブラシを回転させていかなる未硬化造形材料も除去する。
【００９５】
図５０，５０Ａ及び５０Ｂは集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び輸送フィルム４００のカートリッジ内の元の位置（図５０）からの、集成造形面６００上の走行（図５０Ａ）及び、対向端までの走行による、造形面を覆うフィルムの展開（図５０Ｂ）を示す時系列図である。造形面フレーム６１０（図４９）の両端は角度が付けられて下方傾斜面６２０及び６２２（図５０，５０Ａ及び５０Ｂ）を形成することに注意すべきである。
【００９６】
集成イントラレイヤークリーニング部品３００には図示されるように、弾性気泡体ブロック３０５が、引き出されて造形面フレームに当ったときに気泡体ブロックが傾角面６２０に接して、フィルムを造形面６０５押し付けながら上方に圧縮されるように、下面とフィルムの間に配置されている。造形面にかけて完全に引き出された後、気泡体ブロックは傾斜面上で膨張してフィルムを造形面表面よりやや下に押し下げながら、傾斜面６２２上を下方に走行する。この効果は、太鼓の皮をきつく張る効果に類似であり、以下で説明するようなフィルムへの真空印加とともに、輸送フィルムの造形面への確実な密着を保証する。
【００９７】
集成コーティング部品３００用モーター駆動アーム３１０（図４９）はモーター３０９（図２）で駆動される。モーター３０９は、駆動時の比較的大きなトルクに耐え、減速することなく逆回転させることができる、ＤＣ遊星ギアモーターである。モーターは造形面フレーム（図示せず）の長さにわたって伸びるガイドに取り付けられた、アーム３１０に対して往復運動するカートリッジを駆動する。走行の終端において、フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品が造形面支持フレームの左端の下方傾斜端をこえた位置につくと、モーターは真空印加及び密着のためにアームを解放する。
【００９８】
モーター３０９はフィルム及び集成クリーニング部品を引き込まず、引込みは代りにカートリッジ内の引込みコンタクトロール２３０（図２３）及びカートリッジフレーム上の牽引モーター５２４（図２）によって達成される。それでも、引込み時にモーター３０９によって印加される小さな起電力が引込みに抵抗する摩擦力に打ち勝つに役立つ。
【００９９】
図５１及び５２は図５０Ｂおよび５０Ａのそれぞれと同様の時系列図であり、完全に引き出されてコーティングされた輸送フィルム４００上の照射のための位置に降ろされた集成造形プラットフォーム７００及び造形品２００２（図４９Ｃ）、次いで、イントラレイヤークリーニング並びに輸送フィルムの引込み及び再コーティングのために持ち上げられた集成造形プラットフォーム７００及び造形品２００２（図４９Ｄ）を示す。集成造形プラットフォームは、以下でさらに詳細に論じられる、造形品２００２を固定するための造形品支持体のための複数の不連続な離散突出面７１５をもつ取外し及び交換が可能な造形パッド７１０及び造形プラットフォームを固定するための造形プラットフォーム支持／固定フレーム７５０を有する。独立に動作するエレベーターブラケット９０１，１００１が、造形プラットフォームを上昇及び下降させるための集成エレベーター９００，１０００（図２）のそれぞれに取り付けられる。ここでも、集成クリーニング部品３００及びこれに関連する機構がないことを別にすれば、造形プラットフォーム、パッド及びエレベーターを含む、図３の実施形態の機構はいくつかの実施形態と実質的に同様とすることができる。
【０１００】
図５３及び５４は集成イントラレイヤークリーニング部品３００への輸送フィルム４００の取付けの一実施形態を示す。フィルムは、フィルムが集成イントラレイヤークリーニング部品にそれによって取り付けられる薄板金クランプフィッティング４０２に挿入される。クランプフィッティングは、フィルムと造形面の間への空気引込みの可能性を低めるために、望ましければ、造形面にフィルムを押し付けるため、クリップから延びるフィルム部分に隣接する領域で下方に曲げることができる。図５０から５０Ｂに示される実施形態によれば、弾性部材３０５がこの目的に役立つから、この曲げは必要がないはずである。
【０１０１】
集成造形面６００（図２及び３）は、（図５５から５５Ｄには示されていない）輸送フィルムへの真空印加を示す目的のための図５５から５５Ｄにさらに十分に示される。図５５は、造形面を取り付けるための、オリフィス６３０をもつフレーム６１０に載せられている造形面６０５を示す。フレーム６１０には、造形面コーナーのクリアランスのために、それぞれの内部コーナーにチャネル６２７が設けられる。空気を排除し、造形中及び造形された造形品を持ち上げて輸送フィルムから外すときに輸送フィルムを所定の場所に保持するために、造形面（図５５Ａ，５５Ｂ及び５５Ｃ）の上面６２５に真空を印加するためのチャネル６２８が設けられる。造形面フレームの垂直壁６２９の上面６１１と造形面６０５の上面６２５の間には、真空路のための狭い間隙がある。
【０１０２】
図５５Ａから５５Ｃは、真空チャネルを破断斜視図（図５５Ａ）及び断面図（図５５Ｂ及び５５Ｃ）でさらに詳細に示し、造形面がそれに押し付けられて配置される壁６２９に切り込まれたチャネル６２８を示す。造形面が造形面と壁６２９の間の真空路を塞がないように、水平に伸ばされたエッジ６２９'が造形面を支持する。エッジ６２９'は造形面を支持して、オリフィス６２６（図５５Ｄ）を通して引かれる真空がチャネル６２８を通り、造形面の上面とフレームの上面の間の間隙に輸送フィルムを引き込むために輸送フィルムの下を通って進むように、約０.００１〜０.００５インチ（２５.４〜１２７.０μｍ）の狭いオフセット間隙を造形面６２５の上面とフレーム６１１の上面の間につくる。間隙が広すぎるとフィルムがエッジで巻き上がってフィルム端とフレームの間に漏洩経路をつくり、真空が低下するであろう。間隙が狭すぎると、造形品が持ち上げられたときにフィルムは十分に造形面に密着することができない。
【０１０３】
フィルムにかかる補助真空引きは、輸送面及び輸送面上の造形材料層が可能な限り平らになるように、そうしなければ輸送面と平シートの間にトラップされるであろう空気を除去する。補助真空引きは造形中及び造形品が持ち上って輸送フィルム表面から離れるときにも平シートに輸送面を固定する。その後、図３の実施形態においては図４８のソレノイドポペットを用いることにより、または集成クリーニング部品３００（図２）の引込みにより、輸送面が引込みのために造形面における剪断力に打ち勝つことができるように、真空を解放することができる。
【０１０４】
造形面支持フレームの下に配置されたニップル６２６（図５５Ｄ）が適する真空ポンプへのコンジットのための真空チャネル６２８への連結点を提供する。コンジット及びポンプはいずれも図示されていない。一般に真空ポンプは造形装置に取り付けられた、同じく図示されていない、電気筐体内に配置されるであろう。真空は単に真空ブリードを行うことで解放されるが、造形面においてフィルムと硬質平シートの間に発現し得る剪断力に打ち勝つためにはさらに追加の工程をとることが望ましいであろう。真空ポンプを逆転させることによって剪断力の克服を補助するための陽圧空気流を与えることができる。
【０１０５】
次に図５６から５８に参照数字７００で示される造形パッド及び造形パッドプラットフォーム及び集成フレームに移る。造形パッド７１０は造形体またはパーツをそれに取り付けることができる表面である。造形パッドは初期造形品支持層に密着する表面を有するべきである。造形材料支持体の造形パッドへの密着を容易にするため、造形パッドは、複数の不連続な離散平表面を定める、造形パッドの平表面から突き出す複数の構造７１５を有することができる。図５６から５８に示される造形パッドの実施形態において、造形パッドから突き出しているこれらの構造は造形パッドの表面に平行な平表面を有する平頭角錐の形状をとるが、この構造は、円柱、矩形、正方形、楕円形の上部形状、または造形パーツへの支持を与えるために造形パッドの平表面から突き出すことができるその他のいずれかの形状とすることができる。造形パッドが射出成形されたプラスチックでつくられる場合は、構造は、射出成形金型からの容易な離型のために十分な非直角で造形パッドの表面から構造が突き出すような形状にすることができる。造形を開始するための不連続面を与えるいずれかの形状に完全に硬化した像形成構造をもつガラス造形パッドをつくることができる。形状のいかなる配置、寸法及び間隔も、構造が必要な支持基体を提供する限り、用いることができる。
【０１０６】
図５６から５８の図示される実施形態において、平頭角錐構造は、約０.１４０〜約０.５６２インチ（約３.５６〜約１４.３ｍｍ）間隔の、格子パターンで配列されている。有用な実施形態の１つは０.２８１インチ（約７.１４ｍｍ）間隔の角錐を有する。平頭角錐構造は全て、造形パッドの表面から約０.１インチ（約２.５ｍｍ）のあらかじめ定められた単一の距離だけ突き出している。
【０１０７】
一実施形態（図５６，５６Ａ及び５６Ｃ）において、造形パッドは、一対のエレベーターアーム９００，１０００（図２及び３）のそれぞれに取り付けられた、エレベーターブラケット９０１，１００１に取り付けられている磨き平造形プラットフォーム７５０に取り付けられたフレームスナップアタッチメント７５１に支持された透明パッドとして示される。造形パッドの切欠き７５１'（図５６Ｂ）がスナップアタッチメント７５１のための取付点を提供する。図５６Ａは、切欠き７５１'との嵌合を示すために、図５６Ｃの矢印に沿って示されるような、スナップアタッチメント及び造形パッドの一部を通る横断面を与える。造形プラットフォームへの確実な固定のために造形パッドを真空で引くために、装置のための電気筐体１２８（図１）内の真空ポンプに連結された、真空ホース７５３（図２及び５６）が備えられる。
【０１０８】
図５７から５７Ａは透明ではない別形の造形パッドを示し、パッドの造形品に面する側に造形品支持のための上述と同様の角錐構造７１５'を有するが、これらの実施形態は、逆側に、磨き平造形プラットフォーム（図５６）と連結するための複数の離散支持構造７１４，真空オリフィス７１１及び確実な真空取付けのための周縁を囲む気泡体シールを有する。支持構造７１４は、支持を与え、同時にパッドの表面にかけて均等な真空引きが可能になるように、構成される。シールは、エレベーターに関連して以下で説明されるように、造形プラットフォームがそれに取り付けられるエレベーターの初期圧縮行程時に支持構造の上面との点レベルまで圧縮され、よって封止が形成される。
【０１０９】
図５６の磨き平造形プラットフォームのまた別の形態が図５８に示される。造形パッドの取外し及び交換のための蝶番止め部分７１８をもつ開放フレーム７１６が造形パッドに備えられる。このフレームに用いられる透明造形パッド７１０は、層への像形成後の、造形パッドを通した造形品の紫外（ＵＶ）硬化を提供する。この実施形態は図３に示され、ＵＶ硬化は以下で論じられる。
【０１１０】
図５９及び６０は造形品２００２のための支持体構造を示す。造形品がその上につくられる支持体構造の基体を形成する、一連の立体造形材料（図５９）の離散部分７４０の固化層を、造形パッドから延びるこれらの構造７１５（図５７では７１５'）から構築することができる。これらの、離散部分７４０にかけて複数の縦部材として突き出す複数の固化立体造形材料層を形成することにより、離散部分から格子７４８／７４９（図５９及び６０）が構築される。縦部材は、交差して、造形パッドから隔てられて造形パッドに平行な格子を形成する、二連の平行部材７４８，７４９を有する。二連の縦部材はほぼ９０°の角度で交差することができ、よって正方グリッドが得られる。
【０１１１】
格子のグリッドは、図６０に示される、４５°の角度で突き出す造形パッドの構造で造形された離散部分を対角線的に連結するように、造形することができる。格子は、造形品パーツのための支持のために用いられるべき大きさの領域にわたることができ、バッファ領域を形成し、よって支持体のグリッドへの固着を可能にするために、そのような領域より数ピクセル分大きく広がることができる。支持体は、格子面に概ね垂直な、間隔をおいて隔てられた離散縦部材として格子から突き出す、複数の固化立体造形材料層として構築される。格子及び造形パッダから突き出す支持体を構築するために、同じかまたは異なる、様々な立体造形樹脂を用いることができる。造形品パーツの全ての表面の照射を可能にするためにパーツを造形パッドから隔てるだけでなく、支持体の使用は一層複雑な三次元物体に対する造形中の構造的支持をさらに提供する。造形パッド上の格子形態の突起表面及び突起表面から突き出す支持体の使用によって、集成二次／後硬化部品で、造形パッドの連結された表面を含む、造形品パーツの全ての表面を硬化させて不粘着性にすることが可能になる。
【０１１２】
次に、集成エレベーター及びその動作の議論に移る。エレベーターアーム９００，１０００（図２及び３）は、造形品の表面を、固化可能な感光性ポリマー造形材料である、立体造形材料と接触させ、露光後、固化可能な感光性ポリマー造形材料から離して、造形プロセス中に連続層が形成されるように、造形プラットフォーム及びパッド、したがって造形品を移動させる。造形プラットフォームの造形面に向かう運動及び造形面から離れる運動を可能にするため、図２及び３に示されるような、一組の独立な集成ｚ軸エレベーターが、図５６に示されるエレベーターブラケット９０１，１００１によって造形プラットフォームに取り付けられる。
【０１１３】
集成エレベーターは図６１に示される。それぞれの集成エレベーターは、親ねじ１００７とともに作動して、取り付けられた造形プラットフォームの親ねじの長さに沿う運動を行わせるための、独立動作のステップモーター１００５またはＤＣサーボモーターを有する。ガイドシャフト１００９が、取り付けられた造形プラットフォームの運動を案内する。ガイドシャフトは、装置内に装着された、上部取付けブロック１１１１及び下部取付ブロック１１１３を固定する。ステップモーターは、ガイドシャフトに沿って上部取付ブロックと下部取付けブロックの間を走行できる、ステップモーター取付ブロック１１１５に取り付けられる。親ねじは一端で上部取付ブロックに固定され、親ねじの他端は連結されていない自由終端になっている。造形プラットフォームは、ステップモーター取付ブロックから突き出し、造形プラットフォームに取り付けられた、一対のブラケット９０１，１００１（図５６）によって集成エレベーターに連結することができる。
【０１１４】
それぞれの集成エレベーターは互いに独立に運動するから、造形プラットフォームの位置は、造形プラットフォームが造形面に平行であることを保証するため、いかなる造形プロセスにも先立って、初期化されなければならない。さもないと、造形パッド全体にわたって造形パッドと造形面の間隔が一様になり得ず、層厚が不等になり得る。この初期化は集成エレベーターの圧縮行程を用いて達成される。この圧縮行程中に、造形プラットフォームは、造形パッドが造形面に接するまで、造形面に向けて降下させられる。造形パッドが造形面に押し付けられると、集成エレベーターのそれぞれの上部取付ブロック上の親ねじの取付端に固定された押込スイッチ１１１７と協同するバネ作動プランジャー１１２０が、印加される力を登録する。
【０１１５】
一実施形態において、プランジャーは約２２ポンドすなわち約９７.８６ニュートンの力で押込スイッチ１１１７を作動させる。造形プラットフォームがその上限位置に到達したことを示すためのホーミングスイッチ１１１６を押込スイッチに隣接して備えることもできる。圧縮行程はさらに、図５７に関連して上述した真空シールをはたらかせるために、または造形パッドが存在するか否かさえも検出するために役立つ。圧縮行程の動向は監視することができ、コンポーネントの相対位置の少なくともある程度の近似により、集成エレベーターが可能であるはずよりも遠くまで造形プラットフォームを移動させることができれば、造形パッドが存在しないことを知ることができよう。
【０１１６】
プラットフォーム及びパッドの初期化後、造形品を、支持体で出発させて、進行させることができる。図６２に示されるように、集成エレベーターが造形品表面をフィルム上の造形材料の層に近づけるときには、一端が他端より先に造形材料に接するように、造形品表面を傾けることが望ましい。次いで造形品を造形材料層内で水平にすることができる。下押し傾斜は造形材料層間の気泡または気孔の排除に役立つ。その後、新鮮な造形材料層に、図６２に矢印で示されるように、造形品表面上に層を固化させるために造形光源からの光で像形成がなされる。
【０１１７】
下押し傾斜動作は左または右のエレベーターを初めに下に動かすことで開始させることができ、造形中に右エレベーターと左エレベーターを交互させて下押し傾斜を形成することで、一方または他方のエレベーターで開始される傾きの間に生じ得る若干の差を均等化できることは当然である。
【０１１８】
樹脂層が像形成装置によって硬化すると、図６３に示されるように、造形体を輸送フィルムから離脱させることができる。集成エレベーターが造形プラットフォームを動かして造形面から離し、コーティングフィルム上に残っているいかなる樹脂も除去して濾過するために、矢印の方向にフィルムをカートリッジに戻すことが可能になる。集成イントラレイヤーコーティング部品３００（図２）によるか、または造形材料がない状態で輸送面を引き出す（図３）ことにより、余剰未硬化造形材料の除去のためのコーティング落し手順を開始することができる。輸送フィルムを再び引き出して、造形体に付け加えられる別の層で造形品を再びコーティングする前に樹脂を堅くするために、以下で説明される、後造形ＵＶ硬化をさらに実施することができる。
【０１１９】
層の付加に続く輸送フィルムへの造形体の密着によって生じる、造形パーツにかかる過度の応力を避けるため、剥取り動作の付加によってコーティングフィルムからの造形体の離脱を補助するために集成エレベーターを用いることができる。これはより大きな断面をもつパーツに対して特に重要である。図６２に示されるように、下押し傾斜を形成して造形材料の層間の気泡または気孔を排除するために集成エレベーターを独立に作動させることができるのとちょうど同じように、図６２の一次硬化が完了すると、図６３に示されるように、上揚げ傾斜を形成するために集成エレベーターを独立に作動させることができる。この上揚げ傾斜は輸送フィルムと造形材料の間に生じる引力を無効にし、よって造形パーツを陰面から離脱させるに必要な力を小さくし、造形品の構造に応力を与えるかまたは構造を破壊する機会を少なくするためにはたらく。上揚げ傾斜工程には、独立な集成エレベーターの非同期運動の結果としての造形品構造の、歪、曲げまたは裂けを避けるための、造形プラットフォームの水平変位を含めることができる。
【０１２０】
上揚げ傾斜動作は左または右のエレベーターを初めに上に動かすことで開始させることができ、造形中に右エレベーターと左エレベーターを交互させて上揚げ傾斜を形成することで、一方または他方のエレベーターで開始される傾きの間に生じ得る若干の差を均等化できる。
【０１２１】
造形プラットフォームを傾斜に対応する方向に横に移動させることにより、造形体全体は単に一端が持ち上がるのではなく回転し、これは剪断力を生じさせ得る。エレベーター装置が移動する必要がある水平距離は、傾斜を生じさせるためにエレベーターの一方が動く垂直距離にエレベーター間の距離で造形パーツの高さを除した値を乗じた値に等しい。例えば、高さがＨのパーツの離脱プロセスを開始するために左エレベーターが距離Ｄだけ上に動かされ、２つのエレベーターが距離Ｗで隔てられているとすれば、造形プラットフォームは距離ｄ＝Ｄ・Ｈ/Ｗだけ右に移動させられるべきである。理想的には、２つの運動に対する加速が整合させられるべきである。コーティングされたフィルムに接するためにパーツが降ろされるときに、エレベーター、したがって造形パーツの、同じ移動動作を反転態様で実施することができる。
【０１２２】
あるいは、同じ回転を達成するため、造形プラットフォームに取り付けられたエレベーターの代りにフィルムを移動させることができる。フィルムは造形面に、自然にまたは真空保持によって、密着し得るから、パーツをコーティングフィルムから引き離しながら、コーティングフィルム及び造形面の両者を造形面内で移動させることができる。
【０１２３】
次に、本発明の集成照射部品、特に像形成装置１１００の照射部品に移る。図６４から６４Ｂは像形成装置アライメント筐体の分解組立図を示す。像形成装置１１００は、特注のＵＶプロジェクタまたはレーザシステム、あるいはフレキシブル輸送造形システムの配置に基づいて確立される所望の焦点距離及び用いられる造形材料に基づいて調節される光強度を有する、フィルタリングされていないＵＶ-Ａ波長及び可視光波長を出すように光学系が改修された市販のデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタとすることができる。その他の有用な像形成装置には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロジェクタ、液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）プロジェクタ及び、ＬＣＤプロジェクタと同様であり、アークランプの代りに高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いる、ＬＥＤプロジェクタがある。ＵＶ専用につくられたＤＬＰプロジェクタも考えられるが、そのようなプロジェクタを十分に利用するためには造形材料を改変する必要があり得る。変換レンズをもつプロジェクタにおけるＵＶ専用ＬＥＤアレイまたはプラズマアレイの、像形成装置を考えることもできる。従来のＣＲＴプロジェクタを可視及びＵＶ用に、あるいはＵＶ専用に用いることができる。
【０１２４】
特定の実施形態の１つにおいて、像形成装置は、ランプ及び、９インチ×６.７５インチ（２２８.６ｍｍ×１７１.４５ｍｍ）の像領域にかけて４００ｍｍの投影距離で焦点を結ぶ３５０〜４５０ｎｍを含む立体造形に適するスペクトル範囲にわたるランプからの光を像形成する、９素子投影レンズを有する、ＤＬＰプロジェクタである。ＤＬＰプロジェクタは所望のスペクトル範囲を外れるランプからの光を取り除くためのＵＶ/ＩＲフィルタを有することができる。ランプからの光を像形成素子にかけて一様に分布させるために照明レンズを用いることができる。ランプと照明レンズを相互に結合するＵＶ強化光パイプ並びに照明レンズ及び像形成素子と指向性をもって光を伝達するＵＶ強化ミラーも備えることができる。
【０１２５】
像形成装置は造形パッドの寸法に対応する特定の焦点距離を有しており、したがって造形品が大きくなるほど必要な焦点距離は長くなるから、造形品が大きくなるほど対応して必要な立体造形装置は大きくなるであろう。あるいは、より長い焦点距離を維持しながら装置内で投影光を実効的に「曲げ」て、より小さなフレーム内で造形面上に投射光を反射させるために、図６５及び６６０に示されるような一組のミラー１４０５，１４０７、または図３に示されるような集成ミラー１３９９が備えられる。
【０１２６】
像の位置合せは一般に、位置が合された像を得るために本発明の装置のユーザが行わなければならないことは使用済みの造形装置を取り外して新しい装置と交換することだけであるように、ユーザへの出荷前に既になされている。像形成装置の位置合せは、ユーザが造形装置を購入する前に、以下で説明されるように、像形成装置位置合せ取付治具及び位置合せ手順を用いて達成される。
【０１２７】
像形成装置は一般に、像形成装置コンポーネントがそれに固定される、フレーム１１０９，１１０７を有し、フレームは位置合せ取付治具１１０５のレセプタクル１１０５'（図６４）に対応する位置合せ部材１１０６（図６４Ａ）を有する。レセプタクルはフレームを所定の位置で確実に位置合せ取付治具に固定するために接着剤を入れることができる。３つのそのようなフレーム位置合せ部材１１０６のための、位置合せ取付治具レセプタクル１１０５'を有する、位置合せ取付治具１１０５の一実施形態が図６４から６４Ｂに示される。
【０１２８】
像形成装置位置合せ取付治具は、次いで、立体造形装置（図２及び３）に配置された対応する位置合せ取付治具１１０２内に嵌め込むために、精確に位置合せして、インターロックすることができる。対応する位置合せ取付治具間の結合は装置側取付治具の１つまたはそれより多くの溝に対応する像形成装置側取付治具の１つまたはそれより多くのさねとすることができる。像形成装置及び付帯する位置合せ取付治具１１０５を収める筐体１１０９，１１０９'及び１１０７は像形成装置で発生する熱を排出するための通気口も有する。
【０１２９】
したがって、ユーザへの出荷前に像形成装置を位置合せして焦点を合せるためには、像形成装置位置合せ取付治具が精確に配置されるべきであり、ターゲットと像形成装置の間の固定された距離においてターゲットに像形成がなされるべきであり、ターゲット上の精確な場所に像形成がなされるように適宜に像形成装置の位置が調節されるべきであり、像形成装置の焦点が合せられるべきであり、次いで位置合せ取付治具が調節された像形成装置に固定されるべきである。このシステムにおいて像形成装置を位置合せするため、造形パッドの所定の位置で造形面上にターゲット取付治具を置くことができ、造形パッド支持フレームを調節することによって取付治具を調節することができる。その後、ユーザによって対応する支持フレームに挿入される造形パッドが像形成装置に対して位置合せされることになろう。
【０１３０】
像形成装置の位置合せが完了すると、ユーザへの出荷前に、造形品の境界の固化のあらかじめ定められた閾値に対し、像のいずれのピクセルについても像形成装置をグレイスケールで性能を評価することができる。グレイスケール調節は、２００６年８月２９日に出願された、名称を「改善された壁面平滑性（Improved Wall Smoothness）」とする、同時係属の、共通に所有される、米国特許出願第１１/４６８０９０号の明細書に説明されている。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【０１３１】
別の、ただし造形品の境界を改善するにはそれほど有効ではなく、必ずしも等価な結果は得られない、方法は、２００５年４月１日に出願された、名称を「立体造形に用いるための低解像度投射像による縁端平滑性（Edge Smoothness with Low Resolution Projected Images for Use in Solid Imaging）」とする、同時係属の、共通に所有される、米国特許出願第１１/０９６７４８号の明細書に説明されているように、造形品の境界においてより高い解像度を達成するためにサブピクセル範囲内で像をシフトさせながら、１回より多く造形材料層に像形成することである。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【０１３２】
次に、造形層をさらに反応させて乾燥させるための二次硬化に用いられる、本発明の補助集成照射装置の議論に移る。図６５及び６６は集成高輝度ＵＶランプ１５００及び像形成装置１１００を簡略に示す。コンパクトな形態で像を造形面に送るように、一対のミラー１４０５及び１４０７が、卓上型造形装置内でＵＶシールド１４００（図２）の背後に配置される。ミラー１４０５は卓上型造形装置内に固定された態様で配置されるが、ミラー１４０７はトラックホイール１４０９によって前後に移動させるために往復運動可能な態様で配置される。
【０１３３】
ミラー１４０５は一般に垂直線に対して約３０°の角度をなして配置され、ミラー１４０７は一般に垂直線に対して約６０°の角度をなして配置される。ミラー１４０７は、引き出されたとき（図６５）には集成造形面６００の照射に用いられ、引きた込まれとき（図６６）には集成高輝度ＵＶ装置１５００による集成造形面の照射に用いられるように、往復運動可能な態様で取り付けられる。強度をモニタするための基準フォトダイオード１４０１（図２）が、像形成装置の累積使用時間に応じてプロセス調節を行うため及び高輝度ＵＶ源の性能をモニタするために有用であり、いずれもＵＶシールド１４００に有用に配置することができる。
【０１３４】
主として露光時間を調節して一定の露光を達成するために、上述したフォトダイオードのような、ＵＶセンサ／ランプ劣化インジケータが用いられる。像形成装置及び高輝度ＵＶランプの光強度は像形成装置の累積使用時間とともに低下し得るから、ＵＶセンサ／ランプ劣化インジケータは、いかなる劣化にも対抗するために像形成装置の強度を高める必要がある場合、あるいは最終的に像形成装置または高輝度ＵＶランプを交換する必要がある場合に信号を出すこともできる。
【０１３５】
投影された像の強度は黒から白まで０〜２５５段階のグレイスケールに対して測定し、評価することができる。グレイスケールは１つの場所で測定され、強度測定値は、造形面にわたりコーナーからコーナーへの対角線方向並びに造形面にわたり水平方向及び垂直方向で選ばれた１６の異なる場所でとることができる。
【０１３６】
集成高輝度ＵＶランプ１５００は、必要に応じて交換するための卓上型造形装置への挿入及び卓上型造形装置からの取外しが容易にできる、引出式筐体フレーム１５０１（図２）を有する。フレーム内に高強度ＵＶランプ１５０２及び放物面反射器１５０３が配置され、ＵＶランプ１５０２は個々の層のそれぞれによる造形品を硬化させて先に造形された層に付加することができる、図示される実施形態においては一般に約６００Ｗである、強度をもつ。透明造形パッドは通常、高輝度ＵＶ源による造形品通し硬化を達成するには必要ではない。高強度ＵＶは、それぞれの層が初めに像形成装置１１００によって硬化され、集成イントラレイヤークリーニング部品３００（図２）によってクリーニングされた後に、印加される。高輝度ＵＶ源は、不粘着性の、完全に硬化した造形品をつくる、最終硬化を提供する。
【０１３７】
造形品通し硬化は、利用できるＵＶエネルギー及び層を通す硬化と造形品の、造形パッド上の支持体に取り付けられた側である、裏側における不粘着性条件を得るにかかる時間の関数である。一般的に言って、造形品通し硬化は、感光性が比較的強い造形材料を用い、約０.６４Ｊ/ｃｍ２の、８０ｍＷ/ｃｍ２のＵＶ-Ａの約８秒の印加によって得ることができる。造形材料の感度が低くなるほど必要なエネルギーは多くなり、したがって有用なＵＶ-Ａの範囲は特定の造形材料の必要量に依存して約０.５〜３Ｊ/ｃｍ２である。図６７Ａに示される反射器入力パワーが６００Ｗの中圧水銀アークランプによって、９×６.７５インチ、すなわち３９２ｃｍ２の造形面積にわたり、８０ｍＷ/ｃｍ２を達成することができ、これは約３１ＷのＵＶ-Ａ総利用になる。
【０１３８】
個々のランプは効率がさらに高いかまたはさらに低いことがあり、本発明は、操作担当者が硬化速度を高めたいかまたは低めたいかに依存して、さらに強いかまたはさらに弱いＵＶ-Ａを用いて実施することができよう。例えば、約３００Ｗまでの低めのパワーをもつか、あるいは数１０００Ｗまでの高めのパワーをもつ、水銀アークランプを利用することができる。これらの光源は時間及び冷却の実用限界内並びに使用状況の範囲内で用いることができよう。高パワーシステムはオフィス用卓上型造形装置での使用には適合し得ない。
【０１３９】
像形成装置またはその他の光源が、上述したように、造形品の後硬化を得るに十分なＵＶを与える限り、像形成装置として上述した光源を含み、可視光またはその他の光も与えるＵＶ源を含む、その他の様々なＵＶ源を用い得ることは当然である。
【０１４０】
次に、図６７から６８にさらに詳細に示されるような往復運動ミラー１４０７（図６５及び６６）の動作の議論に移る。図６７は往復運動ミラー１４０７のための筐体ボックスフレーム１４００，１４０２の上面に取り付けられた集成造形面６００を示す。右端の歯付ゴムローラーホイール１４１０が摩擦トラック１４１２と接してミラーの引込み及び引出しを行う。１つはミラー１４０７の左側にあり、１つは右側にある、２つのそのようなローラー及びトラックがある。図６７において、ミラーは集成造形面への像形成のために完全に引き出されている。図６７Ａにおいて、ミラーは引き込まれて下側にあるＵＶランプ１５０２及び放物面反射器１５０４に対して造形面を露出させている。ローラーホイールは、輸送フィルム及び集成イントラクリーニング部品を引き出すために用いられるモーターと同様のＤＣ遊星ギアモーターの、モーター１４２５（図２及び６８）によって駆動される。
【０１４１】
ＵＶランプは大量の熱を発生させることができ、ＵＶランプは瞬時に消灯及び点灯させることができないから、この熱は一般に装置の使用中は常時とどまっている。ランプ表面は１０００°Ｆ（約５４０℃）ないしそれ以上に達することができ、ランプ蔽いの表面は２００°Ｆ（約９３℃）ないしそれ以上に達することができる。装置には、過剰な熱を除去するための強制空冷のための複数の冷却チャネル及び（図２の一実施形態では参照数字１６００で示される）ファンが備えられ、望ましければ、吸気のための塵埃フィルタ及び臭気抑制のための活性炭フィルタも備えることができる。
【０１４２】
例えば、図３のフロア１３４'に示されるように装置の排気口付筐体フロアに塵埃フィルタを備えることができる。筐体フロアの塵埃フィルタを通して空気を引き込む、適切に配置された吸気ファンがミラーボックスフレーム１４０２内及びＵＶボックスフレーム１５００，１５０１（図６７Ｂ）背後を排熱する。吸気ファンから受け取った空気を放物面反射器１５０３（図６５）の周囲に吹き渡らせ、ミラーボックスフレーム１４００，１４０２（図６７）に吹き込むために、ＵＶボックス内部にファンを配置することができる。ミラーボックスフレームは筐体周囲、したがって筐体外に排熱するために開放型とすべきである。この目的のために有用な排気ファン及び臭気抑制のための活性炭フィルタは筐体の背部に配置することができる。
【０１４３】
図６７Ｂは、引き込まれたミラーを示し、ミラーボックスフレーム１４１５及び、ホイール１４１０（図６７Ａ）に対応する、左端の歯付ゴムホイール１４０９のための支持体１４１３のさらに詳細な図を示す。ミラーはミラーフレーム１４０２の上に往復運動可能な態様で取り付けられたボックスフレーム素子１４１５の上で支持体１４１３に載る。歯付ホイール１４０９を通る断面は、モーターＭ（図２のコンポーネント１４２５）との電気接続及び摩擦トラック１４１６，ミラー１４０７及びミラー支持フレーム１４１３の関係を示す。
【０１４４】
同様の一対のミラーを有する別の集成固定ミラー１３９９が図３に示される。図３の別の構成において、ミラーの下には個別のＵＶ源が配置されていないから、集成ミラー１３９９のミラーは図２及び６５のミラーと同じ角度で固定され、往復運動動作のために引き込まれることはない。代りに、あるとすれば、後硬化用ＵＶは以下で上の図３との関連において説明されるように、ミラー及び、別のＵＶ源、集成ハロー光照射部品１５００'及び集成フード光照射部品１５００''を介して、像形成装置によって造形面を通して与えられる。
【０１４５】
図６９は集成ハロー光照射部品１５００'を示す。集成ハロー光照射部品はステップモーター／ガイドロッドエレベーター上を走行して、造形品の垂直方向表面に約１００Ｗより若干低い強度のＵＶ光を与える。フレーム１５０３'に収められたＵＶランプ１５０２'は造形品の垂直表面周囲をＵＶ光で満たす。
【０１４６】
図７０は、透明造形パッド（図５８）を通して支持体及び初期造形層にＵＶ光を与えるための（分解組立図で示される）レバーアーム及び集成モーター１５０４''を有する（同じく分解組立図で示される）フレーム１５０３'''に取り付けられた、約１００ＷのＵＶランプ１５０２'を有する、集成フード光照射部品１５００''を示す。
【０１４７】
本発明を好ましい実施形態を特に参照して説明した。しかし、上記明細書で説明され、添付される特許請求の範囲で定められるような、本明細書の精神及び範囲内において変形がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】図１は、本発明の装置のための筐体の、右手上方から見た、斜視図である
【図２−１】図２は、外部筐体が取り外され、内部支持フレームコンポーネントに取り付けられた関係にある内部集成コンポーネントを示す、斜視図である
【図２−２】図２Ａは、前面の様子を示すために反時計回りに回転させた図２の装置の、左手上方から見た斜視図である
【図３】図３は、図２の装置とは別の本発明の装置の斜視図である
【図４−１】図４は、右後方から見た本発明のカートリッジの一実施形態の斜視図であり、ロック機構を示す
【図４−２】図４Ａは、ロック開状態を示す、図４のカートリッジの斜視図である
【図５】図５は、図４のカートリッジの後面図である
【図６】図６は、造形材料に対するフロー位置へのロータリーバルブの回転並びに輸送面への造形材料の塗布及び輸送面の引込みのためのカップリングの回転をさらに示す、図４のカートリッジの後面図である
【図７】図７は、図４のカートリッジの後壁の側面から見た部分平面図である
【図８】図８は、図４のカートリッジの後壁の側面から見た部分平面図である
【図９】図９は、スプリングブラケットロックの下からとられ、下方から見た、図４のカートリッジの後壁の断面図である
【図１０】図１０は、図４のカートリッジとは別のカートリッジ及びロック機構の前面図である
【図１１】図１１は、図１０の装置の一部の部分斜視図である
【図１２】図１２は、図１０の装置の後部の部分斜視図である
【図１３】図１３は、図１２に示される装置の一部の斜視図である
【図１４】図１４は、図１２に示される装置の、装置の別の部分に対する関係を図１５と時系列で示す断面図である
【図１５】図１５は、図１２に示される装置の、装置の別の部分に対する関係を図１４と時系列で示す断面図である
【図１６】図１６は、本発明のカートリッジの下側の右手下方から見た部分斜視図である
【図１７】図１７は、本発明のカートリッジの選択された実施形態をそれに挿入できるフレームの部分斜視図である
【図１８】図１８は、図１７の装置の部分側断面図である
【図１９】図１９は、カートリッジを支持している、図３に示されるフレームのフロアの上方から見た部分斜視図であり、カートリッジフロアと接し、カートリッジに圧気を確実に接続するための封止部品のための連結筐体を示す
【図２０】図２０は、図３に示されるカートリッジフレームフロアの下からとられた、図１９に示される連結封止筐体の部分下方斜視図であり、筐体に接しているカートリッジフレームの下側に取り付けられた板バネを示す
【図２１】図２１は、図２０のカートリッジフレームフロアの下側から見た、板バネ及び連結封止筐体の部分平面図であり、フレームへの挿入に際してカートリッジが接しつつある、封止筐体を示す
【図２２】図２２は、図２０のカートリッジフレームフロアの下側から見た、板バネ及び連結封止筐体の部分平面図であり、カートリッジが完全に挿入されたときの、所定の位置にある筐体を示す
【図２３】図２３は、カバーが取り外されている図４のカートリッジの上方から見た部分斜視図であり、集成イントラレイヤークリーニング部品、輸送面を引き込むための集成コンタクトロール及び造形材料を輸送面に塗布するための集成塗りロールを示す
【図２４】図２４は、２３と同様の図であり、集成イントラレイヤークリーニング部品及びカートリッジからある程度引き出された輸送面を示す
【図２５】図２５は、図２３および２４の取り出されたコンポーネントの斜視図である
【図２６】図２６は、図２３のカートリッジの上部区画の部分側断面図である
【図２７】図２７は、図２４のカートリッジの上部区画の部分側断面図である
【図２８】図２８は、造形材料がコーティングされていない輸送面の引出しを、図２９と時系列で示す、図１０のカートリッジの横断面図である
【図２９】図２９は、輸送面からの造形材料の掻取り及び回収を含む輸送面の引込みを、図２８と時系列で示す、図１０のカートリッジの横断面図である
【図３０−１】図３０は、本発明の集成シャーシーの斜視図である
【図３０−２】図３０Ａは、本発明の集成シャーシーの斜視図である
【図３１】図３１は、図２の装置の前面に図２５のカートリッジが面しているときに、カートリッジの前面からとられたカートリッジの一区画の下部を左手上方から見た、開位置にある、造形材料の流量を制御するためのロータリーバルブを図３２と時系列で示す
【図３２】図３２は、図２の装置の前面に図２５のカートリッジが面しているときに、カートリッジの前面からとられたカートリッジの一区画の下部を左手上方から見た、閉位置に回された、造形材料の流量を制御するためのロータリーバルブを図３１と時系列で示す
【図３３】図３３は、図３１の線３３-３３に沿ってとられた、図３４と時系列で示す、断面図である
【図３４】図３４は、図３２の線３４-３４に沿ってとられた、図３３と時系列で示す、断面図である
【図３５】図３５は、主造形材料液槽、造形材料用膜ポンプ及び下部区画の上方におかれた造形材料用トレイ型容器への供給コンジットを示す、図４のカートリッジの下部区画の、一部破断部分断面図である
【図３６】図３６は、膜ポンプ及びポンプへの造形材料流量を制御するためのリードバルブの斜視図である
【図３７−１】図３７は、集成イントラレイヤークリーニング部品の一実施形態の、カートリッジ側からとられた、右手上方から見た斜視図である
【図３７−２】図３７Ａは、図３７の集成イントラレイヤークリーニング部品の、余剰未硬化造形材料が除去されて再使用のために収集されているときの造形品の断面をさらに示す、部分横断面図である
【図３８−１】図３８は、カートリッジから引き出され、造形面に覆って示される、集成イントラレイヤークリーニング部品の別の実施形態の上方から見た斜視図である
【図３８−２】図３８Ａは、図３８の装置の一部の部分斜視図である
【図３８−３】図３８Ｂは、図３８の装置の一部の部分斜視図である
【図３９】図３９は、輸送フィルムとともに引き出されて示される、本発明の集成イントラレイヤークリーニング部品のまた別の実施形態の上方から見た斜視図である
【図４０−１】図４０Ａは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第１の図である
【図４０−２】図４０Ｂは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第２の図である
【図４０−３】図４０Ｃは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第３の図である
【図４０−４】図４０Ｄは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第４の図である
【図４０−５】図４０Ｅは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第５の図である
【図４０−６】図４０Ｆは、図４０Ａ〜４０Ｅの、集成イントラレイヤークリーニング部品のコンポーネントから造形材料を除去するための位置にある、集成イントラレイヤークリーニング部品を簡略に示す
【図４０−７】図４０Ｇは、図４０Ａ〜４０Ｅの、集成イントラレイヤークリーニング部品自体から造形材料を除去するための位置にある、集成イントラレイヤークリーニング部品を簡略に示す
【図４１】図４１は、輸送フィルムの引出しのために集成イントラレイヤークリーニング部品を固定するための集成部品の、集成イントラレイヤークリーニング部品とは逆の側からの、上方から見た部分斜視図である
【図４２】図４２は、集成牽引モーターに集成イントラレイヤークリーニング部品を固定していることを示すために反時計回りに回転させた、図４１と同様の図である
【図４３】図４３は、集成イントラレイヤークリーニング部品を固定するための、直立した、非固定位置にある、図４１からとられた集成モーターのレバーアームの前面図である
【図４４】図４４は、図４３の線４４-４４に沿ってとられた図４３のレバーアームの側断面図である
【図４５】図４５は、固定位置に回転させられたレバーアームを示す、図４３と同様の前面図である
【図４６】図４６は、図４５の線４６-４６に沿ってとられた図４５のレバーアームの側断面図である
【図４７】図４７は、本発明の、図３に対応する、別の実施形態の上面図である
【図４８】図４８は、本発明の、図３及び４７の実施形態に付帯する、装置の一部の部分斜視図である
【図４９−１】図４９は、図２からとられた、本発明の、取り出された、造形面、造形面支持フレーム及びカートリッジの、左手上方から見た斜視図である
【図４９−２】図４９Ａは、引き出し中の集成イントラレイヤークリーニング部品及び、造形材料がコーティングされた、集成イントラレイヤークリーニング部品に取り付けられた輸送フィルムをさらに示す、図４９と同様の図である
【図４９−３】図４９Ｂは、完全に引き出された集成イントラレイヤークリーニング部品、完全に引き出されたコーティング済輸送フィルム及びフィルム上の造形材料層の下側からの像形成をさらに示す、図４９及び４９Ａと同様の図である
【図４９−４】図４９Ｃは、フィルム上の造形材料と接し、集成造形プラットフォームによって所定の位置に保持された造形品をさらに示す、図４９Ｂと同様の図である
【図４９−５】図４９Ｄは、輸送フィルム上の造形材料層の像形成後のカートリッジへの輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の引込みを示す、図５と同様の斜視図である
【図５０−１】図５０は、カートリッジからの引出し及び造形面への重なりを示す、造形面、造形面支持フレーム、輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の初期状態の前面図である
【図５０−２】図５０Ａは、カートリッジからの引出し及び造形面への重なりを示す、造形面、造形面支持フレーム、輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の中間状態の前面図である
【図５０−３】図５０Ｂは、カートリッジからの引出し及び造形面への重なりを示す、造形面、造形面支持フレーム、輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の最終状態の前面図である
【図５１】図５１は、図５０Ｂの位置から開始される、図５０，５０Ａ及び５０Ｂと同様の、硬化のために輸送フィルム上の造形材料に接している造形品及び集成プラットフォームをさらに示す前面図である
【図５２】図５２は、図５０Ｂの位置から開始される、図５０，５０Ａ及び５０Ｂと同様の、図５１に続き、集成イントラレイヤークリーニング部品によるイントラレイヤークリーニングのために造形面から持ち上げられている造形品をさらに示す前面図である
【図５３】図５３は、ブラケットに取り付けられた輸送フィルムの一端を示す部分斜視図である
【図５４】図５４は、図５３の線２４−２４に沿ってとられた断面図である
【図５５−１】図５は、造形面及び造形面支持フレームの右手上方から見た前面斜視図である
【図５５−２】図５５Ａは、真空チャネルを示す、造形面支持フレームの１つのコーナーの上方から見た部分斜視図である
【図５５−３】図５５Ｂは、造形面のための支持フレームにおける光透過造形面の配置を図５５Ｃと時系列で示す簡略な部分断面図である
【図５５−４】図５５Ｃは、造形面のための支持フレームにおける光透過造形面の配置を図５５Ｂと時系列で示す簡略な部分断面図である
【図５５−５】図５５Ｄは、ブラケットにおける輸送フィルムの一端の取付け及び本発明の集成イントラレイヤークリーニング部品への取付けを示す、図２に示されるような装置の下側前方右手からみた部分斜視図である
【図５６−１】図５６は、造形プラットフォーム、支持フレーム、一対の独立エレベーターブラケット及び、造形プラットフォームを集成造形プラットフォームに確実に取り付けるための、真空供給系を含む、集成造形プラットフォームに挿入されている造形プラットフォームを示す、図２の装置の前面右手から見た部分斜視図である
【図５６−２】図５６Ａは、造形品を支持するための造形プラットフォームの下側の不連続突起構造体及び造形プラットフォーム支持フレームの一区画がはまり込む造形プラットフォームのリセスを示す図５６Ｃの線５９−５９に沿ってとられた断面を示す、造形プラットフォームが挿入されている図５６の集成造形プラットフォームの下側から見た部分断面平面図である
【図５６−３】図５６Ｂは、図５６の造形プラットフォームの下側左手から見た斜視図である
【図５６−４】図５６Ｃは、支持フレームに固定された造形プラットフォームを示す図５６の集成造形プラットフォームの前面図である
【図５７−１】図５７は、本発明の造形パッドの別の実施形態の上面の斜視図である
【図５７−２】図５７Ａは、本発明の造形パッドの別の実施形態の下面の斜視図である
【図５８】図５８は、本発明の別の造形プラットフォームの斜視図である
【図５９】図５９は、造形面に接近しつつある造形品及び本発明の造形プラットフォームの断面図である
【図６０】図６０は、造形パッド及び造形品のための支持構造体の平面図である
【図６１】図６１は、本発明の集成エレベーターの斜視分解組立図である
【図６２】図６２は、造形面に入りつつある造形品及び本発明の造形プラットフォームの断面図である
【図６３】図６３は、造形面から持ち上げられた造形品及び本発明の造形プラットフォームの断面図である
【図６４−１】図６４は、本発明の集成像形成装置及び位置合せ取付治具の斜視分解組立図である
【図６４−２】図６４Ａは、本発明の集成像形成装置及び位置合せ取付治具の斜視分解組立図である
【図６４−３】図６４Ｂは、本発明の集成像形成装置及び位置合せ取付治具の斜視分解組立図である
【図６５】図６５は、像を折り返すための集成ミラーを介して光透過性造形面の下側を照射しているデジタル光処理（ＤＬＰ）像形成装置を示す、図２の装置を反時計回りに回転させることによって装置の右側からとられた、図６６と時系列をなす、簡略な平面図である
【図６６】図６６は、像形成後硬化のための集成高輝度ＵＶ装置による造形面の照射のための１つのミラーの引込みを示す、図２の装置を反時計回りに回転させることによって装置の右側からとられた、図６６と時系列をなす、簡略な平面図である
【図６７−１】図６７は、図２の装置の前面を左手上方から見た、図６７Ａと時系列をなす、引込み可能ミラーを示す、造形面の一部及び集成ＵＶ装置の上に取り付けられた造形面のためのフレームの斜視図である
【図６７−２】図６７Ａは、図２の装置の前面を左手上方から見た、図６７と時系列をなす、集成ＵＶ装置による造形面の照射のためのミラーの引込みを示す斜視図である
【図６７−３】図６７Ｂは、摩擦面に対して回転してミラーの引込み及び引出しを行う左端のゴムローラーホイールに面して、造形面の下側から、図６７Ａの引き込まれたミラーを示す、図６７Ａの集成ＵＶ装置の前面右手コーナーの内側から見た部分斜視図である
【図６８】図６８は、歯付ゴムローラーホイール、駆動モーターＭ、摩擦面、ミラー支持フレーム及びミラー引込みトラックを示す、図６７Ｂからとられた簡略な部分側断面図である
【図６９】図６９は、造形品の側面の二次硬化ＵＶ露光のための本発明の集成ハロー光照射部品の斜視図である
【図７０】図７０は、造形プラットフォームを通過する二次硬化ＵＶ露光のための本発明の集成フード光照射部品の斜視図である
【符号の説明】
【０１４９】
１００，１０１ 卓上型造形装置
２００ カートリッジ
３００ 集成イントラレイヤークリーニング部品
４００ 輸送フィルム
１１００ 像形成装置
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、２００７年１月１７日に出願された、名称を「立体造形装置用カートリッジ；造形材料を一層ずつ運搬するための方法；空気引込みを低減するため及び立体造形装置における整合性のある反復が可能な位置合せのために立体像造形プラットフォームを傾けるためのエレベーターを含む、立体造形装置及び方法（Solid Imaging Apparatus and Method Including: Cartridge for Solid Imaging Apparatus; Method for Conveying Build Material Layer-by-Layer; Elevator for Tilting Solid Image Build Platform for Reducing Air Entrainment and for Consistent Repeatable Alignment in a Solid Imaging Apparatus）」とする、米国仮特許出願第６０/８８５２５７号、２００７年７月１３日に出願された、名称を「立体造形装置用カートリッジ；造形材料を一層ずつ運搬するための方法；空気引込みを低減するため及び造形品離脱のために立体像造形プラットフォームを傾けるためのエレベーター；造形プラットフォーム、立体像及び立体造形のための方法；立体造形装置における整合性のある反復が可能な位置合せのための像形成装置及び方法；構築材はみ出しを低減するための偏心往復ブラシ及び方法を含む、立体造形装置及び方法（Solid Imaging Apparatus and Method Including: Cartridge for Solid Imaging Apparatus; Method for Conveying Build Material Layer-by-Layer; Elevator for Tilting Solid Image Build Platform for Reducing Air Entrainment and for Build Release; Build Platform, Solid Image, and Method for Solid Imaging; Imager and Method for Consistent Repeatable Alignment in a Solid Imaging Apparatus; Eccentric Reciprocating Brush and Method for Reducing Overbuild）」とする、米国仮特許出願第６０/９４９６１４号、及び、２００７年８月１５日に出願された、名称を「立体造形装置用カートリッジ、造形材料を一層ずつ運搬するための方法；空気引込みを低減するため及び造形品離脱のために立体像造形プラットフォームを傾けるためのエレベーター；造形プラットフォーム、立体像及び立体造形のための方法；立体造形装置における整合性のある反復が可能な位置合せのための像形成装置及び方法；及び余剰未硬化造形材料を除去するための集成イントラレイヤークリーニング装置及び方法を含む、立体造形装置及び方法（Solid Imaging Apparatus and Method Including: Cartridge for Solid Imaging Apparatus; Method for Conveying Build Material Layer-by-Layer; Elevator for Tilting Solid Image Build Platform for Reducing Air Entrainment and for Build Release; Build Platform, Solid Image, and Method for Solid Imaging; Imager and Method for Consistent Repeatable Alignment in a Solid Imaging Apparatus; and Intra-Layer Cleaning Assembly and Method for Removing Excess Uncured Build Material）」とする、米国仮特許出願第６０/９５６０５１号による優先権を主張する。上記出願の明細書の内容は、それぞれの全体が本明細書に参照として含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は立体造形装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
立体造形装置は製品開発のためのモデルの高速試作に用いられ、さらに最近では製造工程に用いられている。立体造形装置は、一般にコンピュータ制御に応答する露光により、可融性粉末または光硬化性液体から３次元物体を作成する。３次元物体の薄い断面層を表すデータが物体の、一般には一層毎の、自動化造形に対するプログラムのための制御パラメータをコンピュータに与える。立体造形に適するレーザまたはその他の光源が順次に造形材料の個々の薄層を照射し、光照射に応答して材料が固体に転換し、層に層を重ねて、立体造形品が作成される。
【０００４】
立体造形は時に「高速試作及び製造」と称され、ステレオリソグラフィ、レーザシンタリング、インクジェットプリンティング及びその他のような、多様な手法を包含する。立体造形のための粉末、液体及びその他の材料は時に「造形材料」と称され、立体造形で作成される３次元物体は時に「造形品」、「パーツ」及び「立体造形品」と呼ばれ、これらは様々な形状を有することができる。造形品は通常、造形品の表面を像形成光と接触させるために上昇または下降させることができる、「造形パッド」または「造形プラットフォーム」と称される表面上で作成される。造形材料が露光される領域は時に「造形面」または「像面」と称される。
【０００５】
立体造形のために開発された装置及び方法は多様であるにもかかわらず、多くの欠点が未だに解決されなければならない。立体造形を実施するための装置及び方法は、ある程度特徴的に、修理、保守及び操作に多大な労力が必要となり得る、非常に多くの可動部品及び複雑なシステムになりがちである。レーザ像形成システム及びＵＶ像形成システムは高価になる傾向があり、これらのシステムは多くの応用の適用範囲から外されがちである。光源と像面との複雑で退屈な位置合せ工程は効率を下げ、費用を高める。ステレオリソグラフィに用いられる液体樹脂の大型液体容器は高価であり、硬化した樹脂片で汚染され得る。立体造形装置では一般に「未硬化」３次元品が作成され、「未硬化」３次元品では未硬化造形材料が表面を濡らして、３次元品を粘着させ、３次元品を硬化させる前に造形品全体にかけてのクリーニングが必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、修理／保守問題が軽減され、操作がより簡単で、費用がより少なく、効率がより高い、立体造形システム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、造形材料を入れる交換可能な集成カートリッジ、カートリッジから造形面に一層ずつ造形材料を輸送するための輸送面及び層の塗布の間に造形品から余剰未硬化造形材料を除去するための輸送面に取り付けられた集成クリーニング部品を有する、改善されたシステムを提供するための多くの副集成装置／部品で根底から完全に再設計された立体造形装置及び方法に関する。本発明のカートリッジは、保管または輸送中に漏れをおこすことはなく、光に対して密閉され、操作担当者によって装置に挿入されてスイッチが入れられるまでは、造形材料の計量分配が起動されることはない。本システムの操作担当者は、使用済カートリッジを取り出して新しい造形材料が入っている未使用のカートリッジと交換し、使用済カートリッジを廃棄するかまたはリサイクルすることしか必要ではない。
【０００８】
カートリッジの特定の実施形態においては、一般に可撓性フィルムが輸送面としてはたらく。カートリッジは、造形材料が入っている筐体、造形材料をフィルムに供給するためのポンプ、フィルムを格納するための内部集成部品及び、フィルムを造形材料でコーティングし、フィルムを引き出し、フィルムを引き込むために外部モーターと協同する集成クリーニング部品を有する。フィルムは集成クリーニング部品に取り付けられ、集成クリーニング部品によって引き出される。集成クリーニング部品は、フィルムが引き込まれる際に余剰未硬化造形材料を除去するために造形品に接触するためのブラシを有し、余剰未硬化造形材料は濾過及び再使用のためにカートリッジ筐体に戻される。
【０００９】
本発明は立体造形装置のための集成像形成装置を提供し、集成像形成装置は、像形成装置の造形装置への精確な取付けのために像形成装置に固定態様で取り付けられた位置合せ取付治具を有する。装置の操作担当者は、複雑な位置合せ工程をさらに行うことなく、像形成装置の簡単な取外し及び交換を行うことができる。像形成装置は下側から造形品を照射する。
【００１０】
本発明は、ほぼ６００Ｗ程度の、高輝度ＵＶランプ及び、空気を流すための、付帯冷却チャネルを含み、ＵＶランプは像形成及びクリーニング後のパーツのそれぞれの層に対する硬化工程のために底面から造形品を照射する。本装置によって作成された造形品は粘着性が実質的に低減されているかまたは全くなく、装置内で完全に硬化された状態で作成され得る。
【００１１】
一実施形態において、造形パッドは、造形品のための支持面のための格子をその上に構築することができるグリッドを形成し、造形パーツへの接合を強化し、天地反転位置でのパーツの造形を一層よく可能にする、不連続突起面を一方の側に有する。造形品を天地反転位置で保持することにより、造形品上の余剰未硬化造形材料をより少なくして造形することが容易になる。造形パッドは、研削された平坦な金属の造形プラットフォームに対して真空下で造形パッドを支持する目的のためのグリッドを形成する、不連続突起面を反対側に有する。この造形パッドの側面の周縁に沿って真空封止部品が設けられる。
【００１２】
別の実施形態において、造形パッドは硬化光に対して透明であり、真空支持グリッドをもたず、造形プラットフォームは造形品への硬化光の妨げられない照射を提供するブラケットであり、造形パッド全体を支持する。この実施形態においては、複数の、約１００Ｗの、比較的低電力の集成ＵＶ源がイントラレイヤー硬化のために備えられ、より輝度が高いＵＶ源は通常用いられない。
【００１３】
集成エレベーターアームが造形品への空気引込みの可能性を低め、輸送面からの造形品の離脱を容易にする。造形パッドが造形面において輸送面上の造形材料に近づくにつれて、独立に操作されるエレベーターアームが造形パッドのための保持フレーム及び支持プラットフォームを若干傾ける。接近時に傾けることにより空気の脱出路が与えられる。像形成が行われた後に造形プラットフォームを傾けると同時に造形品を輸送面から持ち上げて離すことにより、輸送面からの造形品の離脱が容易になる。
【００１４】
輸送面をもつ集成カートリッジ、集成コーティング／クリーニング部品、及び造形材料、集成像形成装置及び補助集成後硬化部品、造形パッド及びグリッド、傾け機構をもつ集成エレベーター、並びに追加の集成部品及び機構が協同して、立体造形による、さらに乾燥し、さらに清浄で、さらに精密で、完全に硬化した造形品の作成を促進する。輸送面により、フレキシブル輸送造形装置に本発明を用いることが可能になる。望ましければ、カートリッジ、集成像形成装置及び集成後硬化部品、造形パッド、集成エレベーター、及び追加の機構を組み合せて、卓上型造形装置形態を含む、小型形態にすることができる。
【００１５】
すなわち、本発明はとりわけ、単一容器内の造形材料及び輸送フィルムの取外し可能で交換可能な消耗コンポーネントを備えるフレキシブル輸送立体造形のための卓上型造形装置を提供する。本発明は、造形後のクリーニング及び硬化をほとんど必要としない造形品を作成でき、完全に反応した、非粘着性の造形品を作成できる、卓上型造形装置を提供する。本発明は、他の立体造形装置及び方法と関連して用いるための個別に適合させることができる副集成装置／部品もいくつか提供する。
【００１６】
本発明の上述の及びその他の利点及び特徴並びにそれらの利点及び特徴が達成される態様は、本発明のフレキシブル輸送卓上型造形装置の好ましく、例示的な実施形態を示す添付図面とともになされる、以下の本発明の詳細な説明を考察すれば一層容易に明らかなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面の内のいくつかの図にわたり、対応する参照数字は対応する要素を示す。
【００１８】
本発明は、本明細書に以下に説明される、図面に示される特定の実施形態及びその異形態を参照することで最善に理解され得る。本発明はそのようにして説明されるが、本発明を図面に示される実施形態に限定する意図はないことは当然である。逆に、本発明は、添付される特許請求の範囲に定められるような本発明の範囲及び精神内に含められ得る、別形、改変及び等価形態の全てを含む。
【００１９】
図１は本発明の卓上型造形装置のための、全体として参照数字９９で示される、筐体の一実施形態を斜視図で示す。筐体９９は蝶番式の右扉１０２及び左扉１０４を有する。扉１０２のための蝶番は見ることができ、参照数字１０６で示されている。扉１０２には把手１１０，１１４がそれぞれ扉の前面及び上部に設けられ、扉１０４には把手１１２，１１６がそれぞれ扉の前面及び上部に設けられる。広範な把手配置を有益に用い得ることは当然であり、第一義的な要件は筐体または少なくともその下で装置が用いられる条件が稼働中に光を侵入させないことである。トラック１１８が扉上に設けられ、トラック１１８には、造形が進行中であるときまたは造形が完了したとき、あるいはドアが施錠されているときまたはアクセスできるように解錠されているときのような、装置の様々な動作段階を示すための、コントローラに応答する発光ダイオード（ＬＥＤ）のような、信号光源を収めることができる。
【００２０】
筐体９９は右側面外装パネル１２２，左側面外装パネル１２４及び上面パネル１２６も有する。電気コントロールパネル１２８が装置の背部に設けられる。筐体コンポーネントは一般に、ステンレス鋼板を含む、金属板材からつくられるがその他の材料も有用なはずである。強制空冷のための数多くの通気口の内の１つが右側面パネル１２２に設けられ、参照数字１３０で示されている。通気口１３０は、以降の図で見ることができる、装置の像形成装置のための２つの強制通気口の内の１つである。
【００２１】
内部を見せるために選択された筐体コンポーネントが取り外されている本発明の立体造形装置が、図２及び２Ａでは全体として参照数字１００で示される別の実施形態の斜視図で示され、図３では全体として参照数字１０１で示される別の実施形態の斜視図で示される。図２及び３は装置の前面側を右手上方から見た図である。図２Ａは、図２の装置を反時計回りに回転させて装置の前面側を左手上方から見た図を提供する。これらの装置はフレキシブルな造形のための卓上型造形装置であり、内部の図は支持フレームコンポーネントに取り付けられた関係にある内部集成装置／部品を示す。本明細書にはフレキシブル輸送卓上型造形装置が説明され、図示されているが、図示されるような卓上型造形装置に限定されない適用性を有する、いくつかの特徴、コンポーネント及び副集成部品を本発明が導入していることは当然である。ここでの詳細な説明は本発明のいくつかの副集成部品及びさらなる態様の図示及び説明を提示し、添付される特許請求の範囲に述べられるような本発明の範囲を逸脱しない様々な改変及び変更がなされ得る。
【００２２】
卓上型造形装置１００，１０１がコンピュータ制御装置であり、操作担当者のコンピュータ制御ステーションが造形装置の動作及び、本明細書には示されていない、様々な副集成部品の動作を制御するために電気パネルを介して通信可能な態様で造形装置に接続することも当然である。
【００２３】
図２，２Ａ及び３は造形装置の実施形態のいくつかの主要な動作コンポーネント副集成部品を示し、副集成部品として参照数字が図２，２Ａ及び３の便宜が良く、容易な場所に付されている。図２，２Ａ及び３において参照数字が付されている個々のコンポーネントが副集成部品のいくつかのコンポーネントの１つに過ぎず、そのような場合には副集成部品を詳細に示す後の図面で異なる参照数字を帯び得ることは当然である。
【００２４】
図２及び２Ａに示される副集成部品には、
１） 支柱１３２，フロア１３４，上部水平支持体１３６及び下部水平支持体１３７，上部キャップ１３８，及び、図示されていない、電気パネルがその上に取り付けられるスロット付後壁１３９を有する、外部フレームコンポーネント、
２） 概ね前後及び天地の方向に延び、強制空気循環及び電気通路のため並びにいくつかの副集成部品を支持するためのいくつかの切り欠き部分をもつ、垂直な左壁１４０及び右壁１４２、及び、像形成装置１１００（図２Ａ）を支持する、概ね側面から側面の方向に延びる垂直な壁１４３を有する、本発明の副集成部品のための内部フレームコンポーネント、
３） 造形材料供給源、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び、造形材料を輸送するための、引出し及び引込みが可能な輸送フィルム４００を備える、取外し及び交換が可能な自足型集成カートリッジ２００'。集成カートリッジは、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び輸送面４００を引き込むためのモーター５２４及び輸送面４００に造形材料を塗布するためのモーター５２６を有する、図１に示されるようなフレーム５００に取り付けられる、
４） 輸送面４００が像形成のためにそれにかけて引き出されて造形材料を送り、立体造形光及び後硬化光がそれを通って造形品表面に到達する、集成造形面６００、
５） 造形プラットフォーム及び集成フレーム７００、
６） 集成造形面６００に対して集成造形プラットフォーム７００を上昇及び下降させるための、独立に動作する一対の左エレベータアーム９００及び右エレベータアーム１０００を有する集成エレベーター、
７） 造形品を構築するために造形品に光を供給するための、取付ブラケット１１０２のトング及び嵌合溝を介して垂直内部構造壁１４３に取り付けられている、集成像形成装置１１００、
８） １つは図１で右側にあり、１つは図２で左側にある、像形成装置１１００のための複数の集成通気口１３００の内の１つ、
９） ＵＶシールド１４００及び壁１４０２で形成され、一対のミラーを収め、シールド１４００内にＵＶ基準フォトダイオード１４０１，像形成装置からの像を造形面に送るミラーを有し、ミラーの内の１つを引き出し、引き込むための図２Ａのモーター１４２５を有する、ミラーボックス１４００，１４０２（図６５，６６及び６７）、
１０） 造形品を層毎に後硬化させるための、高輝度紫外光源である、ＵＶボックス１５００、
１１） ＵＶ光源１５００のための複数の集成通気口１６００の一実施形態、
がある。
【００２５】
図３の実施形態に示される副集成部品または副集成部品の各部分には、
１） 外部フレームコンポーネントの一部であるフロア１３４'。外部フレームの残部は明解さのために取り除いてある、
２） 像形成装置１１００（図２）を支持する、概ね側面から側面の方向に延びる内部フレームコンポーネントである、垂直壁１４３'。内部フレームの残部は明解さのために取り除いてある、
３） 造形材料供給源、（図３には示されていない）集成イントラレイヤークリーニング部品及び、造形材料を輸送するための、（図３には示されていない）引出し及び引込みが可能な輸送フィルムを備える、取外し及び交換が可能な自足型集成カートリッジ２００''。集成カートリッジは、集成イントラレイヤークリーニング部品及び輸送面を引き込むためのモーター５２４''及び輸送面に造形材料を塗布するためのモーター５２６''を有する、フレーム５００'に取り付けられる、
４） 造形のために輸送面がそれにかけて引き出されて造形材料を送り、立体造形光及び後硬化光がそれを通って造形品表面に到達する集成造形面６００'、
５） 造形プラットフォーム及び集成フレーム７００'、
６） 集成造形面６００'に対して集成造形プラットフォーム７００'を上昇及び下降させるための、独立に動作する一対の左エレベータアーム９００及び右エレベータアーム１０００を有する集成エレベーター、
７） 造形品を構築するために造形品に光を供給するための、取付ブラケット１１０２のトング及び嵌合溝を介して垂直内部構造壁１４３'に取り付けられている集成像形成装置１１００、
８） １つは図１で右側にあり、１つは左側にある（図３には示されていないが、図２に参照数字１３００で示される通気口と同様の）、像形成装置１１００のための複数の集成通気口１３００の内の１つ、
９） 像形成装置からの像を造形面に送るための集成固定ミラー１３９９。ミラーの方位は図１３に参照数字１４０５及び１４０７で示されるように造形面に対して定められる、
１０） 造形品を層毎に後硬化させるための、紫外光源、エレベーター１５０１'に取り付けられた集成ハロー光照射部品１５００'及び集成フード光照射部品１５００''、
がある。
【００２６】
本発明の実施に関して以下で説明される造形材料は可視領域及び紫外領域の化学線に反応する。術語「立体造形光」は、本明細書において、可視光源またはＵＶ光源あるいはその他の光源のいずれであるかにかかわらず、光硬化性液体に反応をおこさせて固体にするいかなる化学線も指して用いられる。以下で説明される像形成装置は、可視領域及び紫外領域の両方で造形材料像を初期硬化させるための立体造形光を造形品表面に与える。これらの像形成装置は、それについての特定の実施形態が図示され、論じられる、改修された市販のデジタル光処理プロジェクタ（ＤＬＰプロジェクタ）を含む、それを行うための装置の限界内で、可視光及びＵＶ光のいずれをも与えるように改修されている。像形成装置に用いられる改修ＤＬＰプロジェクタはＵＶ光よりも可視光を多く発生し、造形材料は用いられる特定のプロジェクタから最大の利益を受けるように調製することができる。ＵＶ光源または可視光を含まないその他の立体造形化学線源及びそのような光源のために調製された造形材料に基づく像形成装置作成できることも当然である。
【００２７】
初期造形後にさらに十分にまたは完全に反応した造形品を得るための、後硬化工程に用いられる立体造形光のための化学線源は、一般には可視光を供給せず、紫外光だけを供給する。そのようなＵＶ光源も以下でさらに詳細に説明される。
【００２８】
次にカートリッジの議論に移る。図４及び４Ａは、全体として参照数字２００で示される、本発明のカートリッジの一実施形態を背面側からの斜視図で示す。カートリッジは、例えば、ボールドライブ及び、カートリッジフレーム上に取り付けられた対応するモーター５２４及び５２６（図２及び２Ａ）と嵌合するための、蓋２０４と上部区画２２０の間のスペースから延びる、ヘックスシャフトカップリングとすることができる、可撓性カップリング２２４及び２２６を有する。カップリングとモーターは協同して集成クリーニング部品３００及び輸送面４００（図２及び２Ａ）をカートリッジに引き込み、輸送面を新鮮な造形材料でコーティングする。カートリッジ内部の造形材料流量を制御するためのロータリーバルブ２０３の末端は、造形材料が貯蔵されている下部区画２５０の上面に隣接するオリフィスからカートリッジの外部に突き出る。バルブ２０３は、バネロックプレート２０５で固定された、直立の閉位置で示される。
【００２９】
図３の実施形態に示されるカートリッジ２００''は、カートリッジ内部に関して以下でさらに説明するように、モーター５２４''及び５２６''とのボールヘックス駆動カップリングの相互作用においてある程度同様の設計であり、同様の内部コンポーネントを有する。カートリッジ２００''は集成クリーニング部品３００を有さず、代りに、造形品表面から余剰未硬化造形材料を除去するために輸送面を用いるために以下で説明される態様で動作する。カートリッジ２００''はまた、図４及び４Ａのカートリッジ２００には存在しない、必要に応じる把手を含めて示される。
【００３０】
図４及び４Ａに示されるように、一実施形態におけるカートリッジは、フィッティング２０７を有するバネロックプレート２０５を有し、バネロックプレートは、プレートが外されるまでは、バルブ２０３にかみ合って造形材料流開位置へのバルブの回転を防止することができる。プレートは、バネロックプレートが外されるまでは、輸送フィルの引込みまたはコーティングを防止するために歯付カップリング２２４及び２２６のそれぞれとかみ合うコーナーフィッティング２０９及び２１１を有する。バネロックプレートは、図４Ａに方向指示矢印で示されるように、プレートを押し下げることによって外される。
【００３１】
図５及び６はカートリッジの背面図であり、ロックプレートの解放を時系列で示す。ロックプレートは、カートリッジ筐体から延びるスタンドオフ上に取り付けられたねじりバネ２０６によってカップリング２２４，２２６及びバルブ２０３とかみ合うロック位置に押し込まれる。
【００３２】
図７，８及び９はロックプレートのさらに詳細な側面図を与え、カートリッジフレーム上のカートリッジ作動／ロック解除素子５０５とのロックプレートの相互作用を示す。フレーム上の部材５０５がロックプレート上の対応する傾斜面２０５と接して、カートリッジがカートリッジフレームに完全に挿入されるように、ロックプレートを押し下げる。カートリッジが完全に挿入されるまで、カートリッジ上のロータリーバルブ及びカップリングは完全に回転可能である。この機構は図３のカートリッジ実施形態に関しても用いることができ、造形材料をこぼさずに、使用準備ができるまでカートリッジの安全な輸送及び保管を提供する。カートリッジは光侵入に対して完全に密閉されて、保管及び本発明の装置における使用のいずれの間も、同様に、造形材料を保護する。
【００３３】
図１０及び１１は、カートリッジの背面からではなく前面からロータリーバルブ２０３（図１１）をロックするための別の手段を示す。ロータリーバルブの末端にあるスナップ２６２に取り付けられた把手１９００が歯付部材１９０１とかみ合い、操作担当者が把手を意識的につかみ、把手を持ち上げて、歯を飛び越し、よって上に論じられる実施形態のバネブラケットロック部材を無視して、バルブを開位置まで回すまで、バルブの回転を防止する。
【００３４】
図１０及び１１は、図４及び４Ａの蓋２５０，上部区画２２０及び下部区画２０４にそれぞれ対応する、蓋２５０'，上部区画２２０'及び下部区画２０４'という同じ基本構造を有し、より丸みを帯びた好ましい外観を有する筐体２０２'も示す。これらの構造は全てカートリッジ内部及びカートリッジの動作に関して以下で詳細に論じられる。
【００３５】
図１２から１５は、ボールヘックスフレキシブルカップリングの取付け及び、卓上型造形装置のカートリッジがフレーム５００，５００（図２及び３）に完全に挿入されるまでの、作業に対してカートリッジの安全確保のための別の構成を示す。筐体上部区画２２０'のブラケット２２４''及び２２６''並びに対応する筐体下部区画のブラケットは、カートリッジ内に収められるフレキシブルカップリングのヘックス部分上の歯１１５０'（図１３）に対応する、内部ノッチ１５５０を有する。ヘックスカップリングは、コンタクトロール及び塗りロールの軸１７１７，１７２８のそれぞれの回転を防止するために歯１５５０'が対応するノッチ１５５０に挿入されるように、バネ（図１４の１７２６，１８２６）で押し付けられる。対応するボール５２４'，５２６'がヘックスカップリングに入ると、ヘックスカップリングはバネに対抗してノッチとの接触が外され、回転できるようになる（図１５）。この実施形態の一利点はヘックスカップリングがカートリッジ筐体内部にあることである。
【００３６】
図１６はカートリッジ筐体の底２５０を背面右手下方から見た斜視図を示し、カートリッジ内で造形材料を循環させるため及び造形材料を輸送面に運ぶための膜ポンプを動作させるための内部空気流路１６５０におけるカートリッジの空気源への接続のための一実施形態を示す。膜ポンプは用意されたチャンバ内の参照数字１３５０で示される場所におかれ、その特徴及び動作は以下で詳細に説明される。
【００３７】
図１７及び１８は図１６の空気流路１６５０を通しての膜ポンプへの空気供給を示す。卓上型造形装置の空気ポンプに接続された、電気パネル１２８（図１）に一般に配置される、対応する空気プローブ１６５０'は、カートリッジがフレーム５００（図１７；図３には５００'で示される）に挿入されたときに、流路１６５０に入る。空気流路はオリフィス１３５１を介して、カートリッジ筐体下部２５０（図１８；図１０の２５０'）にある、膜ポンプチャンバ２７８に連結する。
【００３８】
フレーム５００（図３の５００'）は膜ポンプへの空気プローブ連結を有する実施形態についての図１７に十分に示されている。空気プローブは、カートリッジがフレームに挿入されたときに、フレームの後壁にあるオリフィス及びフレームフロア５３０を通して入り、空気流路１６５０（図１６）の嵌合のためにフレームフロアに固定される。カートリッジは、造形材料を識別して、互換性を保証するために、フレーム上の読取装置５４５に対応する、フレキシブル駆動モーターカップリングの下に取り付けられる無線周波識別タグを筐体上に有することもできる。
【００３９】
図１９から２２は膜ポンプのための空気供給の別の実施形態を示す。フレキシブル吸気供給コンジット１６５３（図１９及び２０）が造形装置の背面のエレクトロニクスコンポーネントパネル（図１）に収められた空気源（図示せず）から空気供給を受ける。空気供給コンジット１６５３はフレーム５００（図１７；図３の５００'）のフロア５３０の下を通る。操作担当者がカートリッジをカートリッジフレームに挿入すると、カートリッジはフレームフロアにおかれたレバーアームアクチュエータ１６５４のバネ押え傾斜面１６５２に接し、空気供給コンジットを押して、膜ポンプ上の空気受けオリフィス１３５２と通じさせる（図３６）（図２１及び２２）。カートリッジを支持しているフレームフロアの下側に取り付けられたバネ１６５５が、アクチュエータ１６５４を通過する、空気コンジットをカートリッジと空気供給連結状態に保つ（図２２）。
【００４０】
次にカートリッジ内部の詳細な議論に進む。内部コンポーネントは図４の筐体実施形態を参照して論じられるが、図３の実施形態は単独の集成クリーニング部品を有さず、集成クリーニング部品の代替が以下で提示されることを除いて、図４の内部コンポーネントは図３及び１０の内部コンポーネントと概ね同様であることを読者は認識すべきである。
【００４１】
図２３及び２４は、蓋２０４が取り外され、余剰未硬化造形材料の除去のためのローラーブラシ３１４が筐体３２０に回転可能な態様で取り付けられている集成イントラレイヤークリーニング部品を含む、筐体の上部区画２２０の内部コンポーネントがあらわにされている、カートリッジ筐体２０２を示す。余剰未硬化造形材料は、クリーニングのためにブラシを回転させるか、または、集成クリーニング部品の詳細図面に関連して以下で詳細に説明されるように、再使用のために絞りロールを用いて余剰未硬化造形材料を回収することによって、除去することができる。カートリッジが費消されて、交換されるまで、造形品表面から除去された余剰未硬化造形材料は、フィルム上に残っている余剰未硬化造形材料とともに、再使用のために粒子を除去するためのフィルタ２６７（図２８及び２９）を通して、カートリッジの下部区画２５０に送ることができる。
【００４２】
コンタクトロール２３０が引出し及び引込みのためにフィルムに接し、モーター５２４（図２及び３）によって駆動されるフィルムの引込みのために回転可能な態様でカップリング２２４に結合される。グラビア塗りロール２４０が造形材料をフィルムに塗布する。塗りロール２４０は、フィルムをコーティングするために、モーター５２６（図２及び３）に連結されたカップリング２２６によって駆動されるロッド２４５によって起動される。塗りロールにある厚さの造形材料４１０を塗布するために、この図には示されていない、トレイ液槽が塗りロールの直下に配置される。図２３では、フィルムは完全に引き込まれ、集成クリーニング部品は筐体に完全に引き込まれて示される。図２４では、フィルムは引き出されて、コーティングされて示される。
【００４３】
図２５は、フィルムに塗布される造形材料の厚さの制御を説明するために、取り出された塗りロールの詳細図を提示する。図２５に示されるように、造形材料の厚さは塗りロール２４０と塗りロールの末端の硬質プラスチック製止めディスク２４２'及び２４３'の間の距離によって決定される。隣接する末端部２４２及び２４３は塗りロール２４０と同じエラストマー材料、一般にはシリコーンゴムでつくられるが、コンタクトロール上のフィルムとの締り嵌めのために若干大きな直径を有し、フィルムの引出しに対抗して塗りロールを回転させるための駆動タイアとして作用する。末端部２４２及び２４３は弾性があり、フィルムに塗布される造形材料の厚さを制御するために硬質プラスチック製止め２４２'及び２４３'の直径まで圧縮される。
【００４４】
図２６及び２７の断面図はさらに、塗りロールがコンタクトロールとどのように接するかを示す。アクチュエータロッド２４５が造形材料４１０を収めているトレイ液槽２４６及び塗りロール２４０にレバーとして連結される。図２６に示されるように、アクチュエータロッド２４５が作動させられない限り、塗りロールはフィルムに接触せず、造形材料を塗布することはできない。図２７に示されるように、ロッドが前に押されると、液槽及び塗りロールはコンタクトロール上のフィルム４００に接触して、フィルムが引き出されるにつれてフィルムをコーティングする。
【００４５】
フィルムに塗布された造形材料の層はフィルムにかけて塗布されるときに実質的に一様な深さを有するべきであるが、深さはそれぞれの層においてある上限と下限の間で変わることができる。輸送フィルム上の造形材料の厚さは、造形プロセス中に形成されている、対応する断面の層と少なくとも同じ厚さにするべきである。フィルムに塗布される造形材料の層が厚すぎれば、造形品が所望の層厚をもつパーツ層を形成するに十分な造形材料を造形品から除くことができない。フィルムに塗布される造形材料の層が薄すぎれば、造形品上に形成される断面は所望の厚さより薄くなり、おそらくは造形品を損なうことになろう。一般的に言って、フィルムに塗布される層の深さは約０.００４５〜０.００５５インチ（１１４.３〜１３９.７μｍ）厚の範囲にあるであろう。補聴器の外殻の製造においては、より薄い、約０.００２〜０.００２５インチ（５０.８〜６３.５μｍ）厚の層が一般的である。
【００４６】
造形プロセス中に造形品に塗布される造形材料の層の厚さは作成される造形体の分解能に寄与する。個々の層の深さは造形されているパーツまたは作成の段階に依存して層毎に変わり得る。支持構造体のための造形材料の初期層は若干厚くされることがあり、一方で繊細な薄い造形構造体のための層は若干薄くされることがある。
【００４７】
造形品に塗布されたままでの造形材料層の厚さは、輸送フィルムの厚さ及び造形プロセス中に輸送フィルムに塗布される初期層及び後続層の厚さの２つの主要な要因によって決定される。フィルムは通常造形材料層厚より若干厚く、一般には約０.０００５〜０.００１５インチ（１２.７〜３８.１μｍ）厚い。フィルム厚は全長にわたりある程度変わり得るが、実質的に一様なフィルム厚が望ましい。
【００４８】
次にカートリッジの内部コンポーネントの議論に移る。これらのコンポーネントはカートリッジ筐体の３つの区画に配置され、図２８及び２９は、引き出されているフィルム（図２８）及び引き込まれて格納されているフィルム（図２９）を示すために、集成カートリッジ２００の断面図を示す。集成クリーニング部品３００が示されているが、この機構は図３の実施形態にはなく、以下でさらに説明されるように、それでも残りのコンポーネントの動作及び配置は実質的に同じであることは当然である。
【００４９】
図２８及び２９はカートリッジ筐体の蓋２０４内でフィルム４００に取り付けられた集成イントラレイヤークリーニング部品３００を示す。図２８は、筐体の上部区画２２０に隣接する蓋２０４の開口から引き出されているフィルム並びに蓋とカートリッジ筐体の上部区画の間及び筐体の上部区画と下部区画の間に形成される封止２８０を示す。完全に引き込まれた集成イントラレイヤークリーニング部品のための封止を含め、封止は、ＵＶ光を含む、光による造形材料の損失及び汚染を防止する。
【００５０】
カートリッジ筐体の上部区画内のグラビア液槽２４６が筐体の下部区画内の液貯液槽２９０から造形材料４１０を受け取り、図２４から２７に関連して上述した態様で輸送フィルムをコーティングするために、造形材料がグラビア液槽２４６から塗りロール２４２に運ばれる。
【００５１】
筐体下部区画には造形材料のための液槽である第１のウエットチャンバ２９０があり、ウエットチャンバ２９０は、シャーシー脚２７６を収め、カートリッジが組み立てられるときに引き込まれたフィルムを格納するための第２のドライチャンバを定める内壁２９１によって隔てられ、さらに、塗りロール２４２による輸送フィルム４００への塗布のために液槽２９０から上部区画２２０に造形材料を運ぶための膜ポンプ（図３６）のための第３のチャンバ２７８がある。組み立てられると、シャーシー脚２７６は筐体の上部区画を通って筐体下部区画のドライチャンバ内に延び、一方、塗りロール２４２及びコンタクトロール２３０は筐体上部区画におかれる。全シャーシーは図３０及び３０Ａの斜視図に全体として参照数字２７５で示される。
【００５２】
図２８及び２９はカートリッジ筐体の内壁２９１の鋭角をなす上端で定められるスクレーパ２６０も示す。スクレーパは、フィルムが引き込まれたときにフィルムに接し、清浄なフィルムが得られるであろうように、フィルムから樹脂を除去する。
【００５３】
筐体２２０の上部区画のフロア２２１は、フィルムから除去され、集成イントラレイヤークリーニング部品から得られた、余剰未硬化造形材料をエラストマーフィッティング２５２及び２５４（図３１）を通して、回収された造形材料を通過させてカートリッジの下部区画の造形材料貯液槽２９０に送る、開放ロータリーバルブ２０３に導く。
【００５４】
造形材料は固体を除去するために、筐体の下部区画の造形材料貯液槽の下の第３のポンプチャンバ２７８におかれた膜ポンプによって、フィルタ２６７を通して引かれる。膜ポンプは均質性を維持するために使用中は造形材料を連続的に循環させる。
【００５５】
図３０及び３０Ａは、コンタクトロール２３０，塗りロール２４２及びグラビア液槽２４６がその上に取り付けられている（図２８及び２９）、フィルムシャーシー２７５を斜視図で示す。シャーシーは細長い脚２７６及び、フィルムが塗りロールに隣接する終点までそのまわりを進む従動ロッド２６５のためのトラックを提供する細長い縦スロット２７６'をそれぞれの脚に有する。従動ロッドはフィルムの引出し中または引込み中にフィルムに張力を与える。牽引モーター５２４（図２）が、それぞれの脚２７６の外側に配置され、アイドラーロッド２７９に取り付けられた、引上げストラップ２７７を使って、従動ロッド２６５をスロット内で押し下げてフィルムを引き込ませる。
【００５６】
図３１から３４はロータリーバルブ２０３の動作を示し、カートリッジの上部区画２２０の底に向かって見上げてロータリーバルブの下側を見ている。バルブ２０３の末端は筐体下部区画２５０（図４；図１０では２５０'）の開口を通して突き出し、一端２６２は延び出してバルブ把手（図２，３参照；図１０のコンポーネント１９００）に嵌合し、他端２６４は、図４の実施形態において、延び出してバネロックブラケット２０５に嵌合する（図１０の実施形態においてロックブラケットは必要ではなく、代りにロックバルブ把手に頼る）。
【００５７】
バルブ２０３は、開位置において、未使用造形材料の戻りのために下部区画の造形材料貯液槽（本図には示されていない）との流通を確立する。閉位置において、バルブは下部ウエット区画へのまたはウエット区画からの造形材料の液流を封じる。未使用造形材料は、集成クリーニング部品３００による除去によって造形品またはフィルム及び、未使用造形材料がその上に残っている、引き込まれたフィルム自体のいずれからも戻ってくる。未使用造形材料は通し開口２５３を介してバルブとカートリッジの下部区画の間のフロア２５０に嵌め込まれたエラストマーフィッティング２５２，２５４に進む。
【００５８】
貯液槽から上部区画（本図には示されていない）のグラビアトレイ２４６に造形材料を供給するためのコンジット２５８が備えられる。図３１及び３３においてバルブは流通可能状態にある。図３２及び３４におけるように、バルブが閉位置にあると、コンジットは上部区画の下側から延びる支持部材２６０との間で締め付けられ、エラストマー部材２５２及び２５４に対して封じられて、下部区画の液槽へのまたは液槽からの液流を防止する。
【００５９】
集成カートリッジには、蓋を外し、開口２５３を通して、上面側から造形材料が充填されることに注意すべきである。あるいは、図示されるように、それを通して造形材料を充填することができ、次いでキャップで封じられる、オリフィス２６９を設けることができよう。
【００６０】
図３５及び３６は膜ポンプ１３５０をかなり詳細に示す。膜ポンプは造形材料４１０を筐体２００の第１のウエットチャンバ２９０（図２８及び２９）からコーティング液槽２４６に送り込む。ポンプは造形材料貯液槽（第１のウエットチャンバ２９０）の下の第３のチャンバ２７８にあり、よって、造形材料をポンプに流すために重力を用い、したがって、カートリッジが交換されるかまたは排気される前に、ウエット区画内に入れられた造形材料の全てが使い尽くされ得ることが保証される。
【００６１】
膜ポンプは、ポンプ内の造形材料を、コンジット２５８を通してグラビア液槽２４６に押し込むために膜レトラクタ１３５４を作動させるための、空気取入口１３５２（図３６）を有する。空気が切られると、造形材料の重量がウエットチャンバ（図示せず）の底のスロットを通してリードバルブ１３５５を押して、ポンプキャビティを造形材料で満たし、膜をポンプカバーに対して平らにする。リードバルブは、ウエットチャンバからポンプに造形材料を流れさせるが、ウエットチャンバに逆流させない。同様に、コーティング液槽へのコンジットの造形材料流出口に設けられたボールチェックバルブ１３５６が、ポンプからコンジットを通してコーティング液槽に造形材料を流れさせるが、ポンプへの逆流は防止する。
【００６２】
ポンプ送流のために膜を作動させるため、空気がオリフィス１３５２を通して供給され、膜１３５４に当たって、膜を上方に押し上げ、造形材料コンジット２５８を通して上部区画の集成コーティング液槽２４６に造形材料を送り込む。空気を交互に入れたり切ったりすることにより、間断なくポンプキャビティを満たしたり空にして、造形材料を液槽に運ぶ。
【００６３】
カートリッジがユーザに配送されるときには、膜ポンプは造形材料で満たされており、ロータリーバルブ把手は閉位置にあるであろう。造形材料液流のためのロータリーバルブ開口は側方に回されており、液流コンジットを締め付け、コンジットを通る筐体の上部区画への液流を防止しているであろう。ロックが解除される（図１０）まで、あるいは、集成カートリッジが卓上型造形装置に完全に挿入されて、バネクリップがカートリッジフレーム（図４Ａ）の後壁上のフィッティングとかみ合うまでは、バルブ把手でロータリーバルブを回すことはできない。これらの機構は、集成クリーニング部品及び、以下で論じられる筐体区画の結合具に関するその他の封止機構とともに、カートリッジから造形材料が漏れる可能性を大きく低下させる。
【００６４】
閉位置に回されると、バルブは膜ポンプからコーティング液槽へのコンジットを締め付け、極めておこりそうもないことであるが、膜ポンプの機能不良のリードバルブ及びチェックバルブを通り抜けることができたとしても、液が液槽に入ることを防止する。作動させられると、膜ポンプに空気が供給され、ロータリーバルブは液コンジットを解放し、バルブはスクレーパ及びフィルタから主液槽へのリサイクル通路を提供する。このリサイクル通路は、カートリッジが造形装置に完全に挿入されたときにバルブが回されるまでは閉じられている。
【００６５】
次にカートリッジからのフィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の引出しの議論に移る。図３７から４６は様々な集成イントラレイヤークリーニング部品を示し、図４７及び４７Ａは集成クリーニング部品がフィルムに取り付けられていない、図３の装置の集成イントラレイヤークリーニング部品を含む実施形態を示す。
【００６６】
図３７及び３７Ａは集成イントラレイヤークリーニング部品の一実施形態のコンポーネント及び動作を示す。ローラーブラシ３１４が、軸３１５を中心とする筐体３２０内での回転のために、軸に沿って取り付けられる。軸３１５はモーター駆動アーム３１０を介して駆動モーター３１２に回転可能な態様で連結される。モーター駆動アーム３１０は集成クリーニング部品及びフィルムを引き出すために、以下で説明される態様で、個別に駆動される。
【００６７】
適するローラーブラシ３１４には接着剤または塗料を塗布するためのローラーに用いられる合成モヘアブラシがある。これらのローラーブラシは、造形品を損なわず、未硬化造形材料を容易に除去できる、柔らかなパイル及び約３/１６インチ（約１.６ｍｍ）の短い繊維を有する。
【００６８】
ローラーブラシはフィルムとともに引き出され、図３７Ａの矢印の方向への引込み時に造形品の表面に接触して余剰未硬化造形材料を除去する。回転するブラシが造形品の表面に接触し、通常は反時計回り方向の約３６０ｒｐｍ（回転/分）程度の、適する速度で回転して余剰未硬化造形材料を除去する。図示される実施形態においては、クリーニングローラーブラシ３１４から余剰未硬化造形材料を除去するための絞りロール３２２が備えられる。バネ３２２'の張力の下でクリーニングブラシに押し付けられている絞りロールは、クリーニングブラシの繊維を連続的に絞り、造形材料を除去して（図３７Ａ）カートリッジに戻す。
【００６９】
余剰未硬化造形材料は筐体３２０から筐体の開口３２１を通ってフィルム上に進み、回収のためにカートリッジに進む。集成クリーニング部品がカートリッジに戻ると、カートリッジは、図３９から４０Ｅの実施形態に関して以下で説明されるように、ＵＶ露光に対して密閉される。
【００７０】
図３８から３８Ｂは、先の図３７及び３７Ａのローラーブラシ３１４の別形を示す。図３８から３８Ｂの集成クリーニング部品は、モーター３１２'によって偏心アーム３１１上で振動させられる、直進振動ブラシ３１４'である。集成クリーニング部品筐体３２０及び直進振動ブラシ３１４'のカートリッジ２０２内での固定を補助するために板バネ３２３'が備えられる。図３８はカートリッジから引き出され、造形のために造形面６０５及びフレーム６１０にかけて矢印の方向に走行している集成クリーニング部品及びフィルムを示す。図３８Ａ及び３８Ｂはモーター３１２'及び直進ブラシ３１４'と偏心アームの関係を示す。
【００７１】
図３９から４０Ｇは、回転するブラシ３１４が図３７のローラーブラシの態様におけるように余剰未硬化造形材料を除去する、本発明の集成クリーニング部品３００のまた別の実施形態を示す。絞りロールを用いてブラシから余剰未硬化造形材料を除去する代りに、図３９から４０Ｇの実施形態では、ローラーブラシ３１４及び筐体３２０がカートリッジ筐体に完全に引き込まれて密閉されると、ローラーブラシが約５０００ｒｐｍで時計回り方向に高速回転する。ローラーブラシは、余剰未硬化造形材料をブラシから跳ね飛ばすために、約３０００から６０００ｒｐｍないしさらに高く、通常は約５０００ｒｐｍの、十分に高い回転速度で回転する。筐体は集成イントラレイヤークリーニング部品に適するはね除け３２３，３２３'（図４０Ｆ及び４０Ｇ）を備え、濾過及び循環のために余剰未硬化造形材料をカートリッジに戻すための筐体の開口３２１'（図３９）は図３７の開口に比較して若干広くなっている。
【００７２】
これらの実施形態の全てにおいて、筐体３２０は、光の侵入を遮り、ブラシから除去された造形材料によるカートリッジの外部領域の汚染を防止するために、周縁が封止される。図３９は、カートリッジ筐体の内部のカム面３３７とかみ合うようにレバーアーム３３５によって作動させられる、光侵入に対して密閉するための、エラストマーシール３２０'を示す。しぶき除け３２３（図４０Ｆ）がブラシから跳ね飛ばされた造形材料からシール３２０'を保護する。材料は約４５°の角度でブラシから跳ね飛ばされる。
【００７３】
図４０Ａ及び４０Ｂはカム面に当るレバーアームを示す。図４０Ｃ及び４０Ｄは、カートリッジ筐体に嵌合して遮光するために支持体３４１上のシール３２０'を持ち上げるための、カムにかかるレバーアーム３３５の運動で作動させられるピボットヒンジ３３９を示す。蓋２０４の表面には、ブラシがカートリッジに入るときにブラシが蓋にあたって濡らすことのないように、そうでないとＵＶ光源が濡れた蓋上の材料を硬化させるであろうから、集成クリーニング部品のための入口スロット近傍で参照数字３２７により示される（図４０Ｆ）ようにテーパがかけられていることに注意すべきである。ブラシは、ブラシがシール３２０'を過ぎると蓋２０４に接触し、完全にカートリッジに挿入されるように、垂直に配置される。この配置は、ブラシは回転しているから、ブラシが蓋上に堆積した材料を連続的に除去し、よって未硬化造形材料がクリーニングされ、ブラシは蓋上に残らないことが保証されることを意味する。
【００７４】
図４０Ｅ及び４０Ｆは高速回転位置でカートリッジ筐体に引き込まれた集成クリーニング部品を示す。造形材料が蓄積すると、回転速度が低下して造形材料の跳ね飛ばしを停止し、ブラシから跳ね飛ばされた造形材料をクリーニングするために少なくとも１回は前後に動き、造形材料は、はね除け３２３'で与えられる右側の開口（図４０Ｇ）に集まる。図４０Ｇを参照して示されるように、造形材料はカートリッジ筐体上部区画内に滴り落ち、バルブを通って流れて、輸送フィルムから掻き取られた余剰未硬化造形材料とともに下部区画の造形材料ウエットチャンバに入る。ピボットヒンジ３３９が、シールを持ち上げてカートリッジ筐体の蓋部分２０４とかみ合わせるためにＴ字形の両側でシール支持体を嵌合させ、図４０Ｇに示されるように、ブラシから跳ね飛ばされた造形材料をクリーニングするためにブラシ筐体を左に移動させている間、シールは蓋に押し付けられたままである。
【００７５】
図４１から４６は集成クリーニング部品３００のモーターアーム３１０（図３７から４０）への取付けを示す。カートリッジが卓上型造形装置に挿入されると、操作担当者は可回転機械式レバーアーム３１６を介して集成イントラレイヤークリーニング部品をモーター駆動アームに連結する。レバーアーム３１６は軸３３０を中心とするレバーの回転のための把手を備える。軸３３０は筐体３２０から延び出して、レバーアームの開口に入る。軸を中心にしてレバーアームを回転させると、軸を囲むレバーアームのエラストマーフィッティング３３４が筐体３２０をモーター駆動アームに密に合せ込む。
【００７６】
ブラシの動作に強く影響するいくつかの要因がある。直進ブラシまたは回転ブラスのいずれが選ばれるかにかかわらず、十分な余剰未硬化造形材料を除去するに十分な回数、ブラシは造形品表面を擦過するべきであり、造形品表面に材料を再付着させず、カートリッジを汚染しないように、ブラシから造形材料がクリーニングされるべきである。造形品から材料を、同時にまた別のクリーニング工程に先立ち、ブラシから材料を跳ね飛ばさずに可能な限り迅速に除去するような擦過を与えることが望ましい。擦過速度は経験的に決定される。ブラシ上に材料を保持する力はブラシを構成する繊維上の材料の表面エネルギーに比例する。表面エネルギーが高い場合には、表面エネルギーが低い場合より擦過速度が一般に若干高くなる。
【００７７】
回転ブラシについては、樹脂にかかる遠心力をｒｐｍで表した角速度及びブラシ直径の関数である。直径１.２５インチ（約３１.８ｍｍ）の剛毛ナイロンブラシ及び本明細書で説明する造形材料に対しては、３６０ｒｐｍが、速すぎないでブラシからの材料の跳ね飛びを避けられ、クリーニングが無効になるほど遅すぎない、クリーニングに適する回転速度であることが実証されている。
【００７８】
左方向及び右方向のいずれにも、造形品表面にかけてブラシを複数回掃引することが一般的である。図に示されるように、右方向に動くときは、回転ブラシは時計回り方向に回転する。左方向に動いて集成クリーニング部品の再引出しをおこなうときは、回転ブラシは反時計回り方向に回転する。すなわち、回転ブラシは単に造形品表面に接することで自由に回転するであろう方向に逆らって動く。
【００７９】
集成ブラシが造形品表面にかけて引き出され、引き込まれる速度は、ある限界範囲内で変わり得るが、速度を高めるほど一般にサイクルタイムが向上し、速度を低めるほどクリーニング効果が強くなる。掃引回数と速度の適する組合せは、約１〜９インチ/秒（２５.４〜２２８.６ｍｍ/秒）において約１〜５掃引である。
【００８０】
剛毛の先端と造形品表面の間の干渉の大きさである、ブラシ侵入深さも造形品表面からの余剰未硬化材料の除去に寄与する。侵入深さが大きくなるほど効果は高くなるが、大きすぎると繊細な造形品表面を損ない得る。図示される実施形態では約０.０８０インチ（約２.０３ｍｍ）の侵入深さが考えられている。
【００８１】
上で論じたパラメータは造形の段階に応じて若干変わることに注意すべきである。例えば、支持体の造形時には、清浄な側壁（垂直壁）はそれほど必要とされず、水平面から大量の未硬化材料を拭き取るために一層低速でブラシを当てることができる。回転ブラシは、自由に回転するであろう方向及び速度と同じ方向及び速度で回転することができる。
【００８２】
カートリッジ内部でブラシから造形材料を除去するには、速ければ速いほどよい。材料除去速度はｒｐｍの二乗で高くなる。３０００ｒｐｍで１.５インチブラシをクリーニングでき、５０００ｒｐｍでは同じブラシをより高速にクリーニングできるであろう。ブラシが小さくなるほど一般により高いｒｐｍが必要になるであろう。機械的な回転装置が十分であれば、６０００ｒｐｍをこえる速度を達成できる。ブラシから除去されるべき余剰材料が大量であれば、掃引間にブラシがカートリッジに引き込まれてクリーニングされる。少量の材料しかなければ、クリーニングサイクルに対する掃引を完了することができ、ＵＶランプ露光が行われている間にブラシは引き込まれてクリーニングされる。
【００８３】
図４７及び４８は、輸送フィルム上に単独の集成クリーニング部品が備えられておらず、輸送フィルム自体が余剰未硬化造形材料のイントラレイヤー除去のために用いられる、別の構成を示す。図４７及び４８に示される構成は、例えば、図３の実施形態とともに用いることができる。図４８は、集成造形面にかけて輸送フィルムを引き出すための牽引モーター３１２'及び輸送フィルムを造形面６０５上の所定の位置に保持する真空及び剪断力を解放するためのソレノイドポペット３１３を示す。輸送フィルムは集成クリーニング部品３００（図２）の代りにプルストラップ（図示せず）に取り付けられ、プルストラップは、カートリッジが挿入されたときに、操作担当者によって牽引モーターに取り付けられる。プルストラップは輸送面がカートリッジに完全に引き込まれたときに造形面にかけて引き出されるから、後硬化作業の選択肢も選ばれる場合には、この実施形態ではストラップ像のアーティファクトを有する造形品が作成され得る。集成クリーニング部品の代りにプルストラップが連結される輸送フィルムの末端４０２'は図４７に見ることができる。
【００８４】
動作において、図４７及び４８の実施形態では、カートリッジから造形面に造形材料を運ぶために輸送フィルムが牽引モーターによって引き出される。以下で説明される態様で、フィルムを造形面に固定するために真空が印加され、造形材料層が造形品表面上に造形される。真空が解放され、ソレノイドポペットがフィルムの末端を押し上げて、引込みのための造形面からのフィルムの解放を補助する。フィルムがカートリッジに引き込まれ、その時にカートリッジが造形材料をフィルムから掻き取る。フィルムは次いで、層間でまたは造形プロセスの様々な段階において必要に応じて、及び、余剰未硬化造形材料を除去し、余剰造形材料をカートリッジに戻すために造形品表面に当てるための造形材料がない場合に、何回も引き出すことができる。
【００８５】
次に集成造形面並びに集成クリーニング部品及び輸送フィルムの造形面との相互作用の議論に移る。図４９から５５Ｄはこれらの構造に向けられたばらし図を与える。図４９は、全体として参照数字６００で示される本発明の集成造形面及び全体として参照数字２００で示されるカートリッジの、左手上方から見た斜視図を与える。集成カートリッジ２００は、蓋２０４，上部区画２２０及び下部区画２５０を有する筐体２０２を有する。集成造形面６００は造形面６０５及び造形面を収めて支持するためのフレーム６１０を有する。一般に光透過ガラスが造形面を構成する。造形面は、意図された目的のために装置の動作を可能にするための、十分に強く、選択された立体造形光及び硬化光を十分に透過させる、様々なプラスチックを含む、いずれかの材料で作成することができる。
【００８６】
図４９には、カートリッジから集成イントラレイヤークリーニング部品３００を引き出すためのモーター駆動アーム３１０も示される。この集成クリーニング部品は図３の実施形態に存在せず、図４７及び４８に関連して上で説明したように、この目的のための牽引モーターに取り付けるためにプルストラップが用いられることが認識されるべきである。
【００８７】
モーター駆動アーム３１０は、モーター駆動アーム３１０に取り付けられ、集成イントラレイヤークリーニング部品３００の一部を形成するブラシ（この図には示されていない）と連結されている、ローラーブラシまたは直進ブラシ用のモーター３１２を有する。モーター駆動アーム３１０には、集成イントラレイヤークリーニング部品３００がそれによってモーター駆動アームに取り付けられる機械的レバーアーム３１６も取り付けられる。
【００８８】
図４９Ａは図４９と同様の図であり、カートリッジ２００から造形面６０５にかけて、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び、造形材料４１０でコーティングされた、取り付けられたフィルム４００を引き出しているモーター駆動アーム３１０を示す。この実施形態における集成イントラレイヤークリーニング部品は概ね矩形の、３つの側面をもつ、開放筐体３２０を有し、筐体３２０の左手側面は機械的アーム３１６によってモーター駆動アーム３１０に固定される。筐体３２０はローラーブラシ回転モーター３１２とブラシ回転態様で連結している可回転ローラーブラシ３１４を収める。ブラシ３１４は造形材料の層が造形品上で硬化された後に、余剰の、照射及びＵＶ硬化後に造形品表面上に残り、造形品の精度におそらくは干渉し得る、未硬化材料と回転しながら接触することによって余剰未硬化造形材料を除去するために、造形品と接触する。
【００８９】
ローラーブラシ筐体３２０には、光透過性のフレキシブルフィルム４００である、造形材料のための輸送面が機械的レバーアーム３１６の反対側に取り付けられる。図４９Ａは造形面６０５の反対側の上方を向いている表面上に造形材料が塗布されているフィルム４００を示す。
【００９０】
交互に引出し及び引込みが可能な輸送面４００は一般に、ポリプロピレン、ポリカーボネート、フッ素化エチレンプロピレン並びにこれらの混合物及びコポリマーのような、１つまたはそれより多くのフルオロポリマー樹脂からなるフレキシブルフィルムである。テフロン（商標）フィルムを含むポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムが、硬化した樹脂が容易に離れて造形品表面に移ることが一因で、有用である。一般に、フィルムは弾性的ではない。用いられる材料にかかわらず、交互に引出し及び引込みが可能な面は、立体造形に十分な光を透過させるように、少なくともある程度は透明であるべきである。本明細書で用いられるように、本明細書に用いられるように、本発明の状況で用いられるような術語「透明」材料は、造形材料を固化させる光重合反応をおこさせるに十分な（ＵＶ光または可視光のような）光の通過を可能にする、いずれか適する材料を意味する。そのような透明材料は非常に薄くすることができるから、この術語には半透明材料またはある程度透明な材料も含まれる。
【００９１】
造形材料４１０は、一般に「樹脂」と称される、立体造形に適する多くの化合物材料の内のいずれかとすることができ、第一義的な要件は造形材料が流動可能なことである。造形材料は、フィルム４００表面への適切な厚さの層の塗布のために集成カートリッジ２００の下部区画２５０からポンプで送ることができなければならない。造形材料は、あらかじめ選ばれた波長の立体造形光で露光されると固化しなければならず、造形体への良好な密着性を有するべきであり、固化したときは輸送フィルムから容易に離れるべきである。造形材料は、可視光及びＵＶ光のいずれへの露光時にも固化するように、すなわち、初期液相においては可視光によって卓越して硬化され、その後、未硬化状態においてはＵＶ光で卓越して硬化されるように、ＵＶ光重合開始剤及び可視光重合開始剤のいずれをも含有する。本発明の実施において造形材料として使用するに適する樹脂には、２００５年４月１日に出願された、名称を「像投影システムにおいて有用な光硬化性組成物（Radiation Curable Compositions Useful In Image Projection Systems）」とする、米国特許出願第１１/０９６７３９号の明細書に説明される樹脂がある。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【００９２】
図４９Ｂは図４９Ａと同様の図であり、集成イントラレイヤークリーニング部品３００及びこれに取り付けられた、造形材料でコーティングされ、カートリッジ筐体２０２から造形面６０５（図４９）にかけて完全に引き出されている、造形材料輸送フィルムを示す。図４９Ｂにおいて輸送フィルムは造形材料４１０で隠されている。歯車２０００のある層の２次元像が像形成装置から受け取られ、上方に反射されて、造形面６０５を通り、輸送フィルム４００（図４９）を通って、輸送フィルムの上面上の造形材料層４１０に届く。この像が造形品のウエット面上で２次元像の形状２００１に造形材料を硬化させる。
【００９３】
図４９Ｃでは図４９Ｂの図に、造形品２００２がそれに載せられている、集成造形プラットフォーム７００が付け加えられている。集成造形プラットフォーム７００は造形品を矢印で示される方向に下降させて、輸送面４００上の造形材料層４１０と接触させる。像２００１が生造形材料に照射されると、像が造形品表面上で硬化させられ、よって別の層が１つ付け加えられて、最終的に３次元物体が造形される。
【００９４】
図４９Ｄは、輸送面４００との接触から持ち上げられた造形品２００２，造形材料をその形で含む、フィルム４００の領域から造形品表面上に硬化されている像２００１並びに輸送フィルム４００及び余剰未硬化造形材料４１０の集成イントラレイヤークリーニング部品３００と一緒の引込みを示す。コンピュータ制御造形プラットフォーム（図４９Ｃ）が像表面２００１をローラーブラシ３１４と接触させるために造形品を約１インチ（２５.４ｍｍ）の高さまで持ち上げる。モーター３１２が像表面２００１で造形品２００２の接触しているブラシを回転させていかなる未硬化造形材料も除去する。
【００９５】
図５０，５０Ａ及び５０Ｂは集成イントラレイヤークリーニング部品３００及び輸送フィルム４００のカートリッジ内の元の位置（図５０）からの、集成造形面６００上の走行（図５０Ａ）及び、対向端までの走行による、造形面を覆うフィルムの展開（図５０Ｂ）を示す時系列図である。造形面フレーム６１０（図４９）の両端は角度が付けられて下方傾斜面６２０及び６２２（図５０，５０Ａ及び５０Ｂ）を形成することに注意すべきである。
【００９６】
集成イントラレイヤークリーニング部品３００には図示されるように、弾性気泡体ブロック３０５が、引き出されて造形面フレームに当ったときに気泡体ブロックが傾角面６２０に接して、フィルムを造形面６０５押し付けながら上方に圧縮されるように、下面とフィルムの間に配置されている。造形面にかけて完全に引き出された後、気泡体ブロックは傾斜面上で膨張してフィルムを造形面表面よりやや下に押し下げながら、傾斜面６２２上を下方に走行する。この効果は、太鼓の皮をきつく張る効果に類似であり、以下で説明するようなフィルムへの真空印加とともに、輸送フィルムの造形面への確実な密着を保証する。
【００９７】
集成コーティング部品３００用モーター駆動アーム３１０（図４９）はモーター３０９（図２）で駆動される。モーター３０９は、駆動時の比較的大きなトルクに耐え、減速することなく逆回転させることができる、ＤＣ遊星ギアモーターである。モーターは造形面フレーム（図示せず）の長さにわたって伸びるガイドに取り付けられた、アーム３１０に対して往復運動するカートリッジを駆動する。走行の終端において、フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品が造形面支持フレームの左端の下方傾斜端をこえた位置につくと、モーターは真空印加及び密着のためにアームを解放する。
【００９８】
モーター３０９はフィルム及び集成クリーニング部品を引き込まず、引込みは代りにカートリッジ内の引込みコンタクトロール２３０（図２３）及びカートリッジフレーム上の牽引モーター５２４（図２）によって達成される。それでも、引込み時にモーター３０９によって印加される小さな起電力が引込みに抵抗する摩擦力に打ち勝つに役立つ。
【００９９】
図５１及び５２は図５０Ｂおよび５０Ａのそれぞれと同様の時系列図であり、完全に引き出されてコーティングされた輸送フィルム４００上の照射のための位置に降ろされた集成造形プラットフォーム７００及び造形品２００２（図４９Ｃ）、次いで、イントラレイヤークリーニング並びに輸送フィルムの引込み及び再コーティングのために持ち上げられた集成造形プラットフォーム７００及び造形品２００２（図４９Ｄ）を示す。集成造形プラットフォームは、以下でさらに詳細に論じられる、造形品２００２を固定するための造形品支持体のための複数の不連続な離散突出面７１５をもつ取外し及び交換が可能な造形パッド７１０及び造形プラットフォームを固定するための造形プラットフォーム支持／固定フレーム７５０を有する。独立に動作するエレベーターブラケット９０１，１００１が、造形プラットフォームを上昇及び下降させるための集成エレベーター９００，１０００（図２）のそれぞれに取り付けられる。ここでも、集成クリーニング部品３００及びこれに関連する機構がないことを別にすれば、造形プラットフォーム、パッド及びエレベーターを含む、図３の実施形態の機構はいくつかの実施形態と実質的に同様とすることができる。
【０１００】
図５３及び５４は集成イントラレイヤークリーニング部品３００への輸送フィルム４００の取付けの一実施形態を示す。フィルムは、フィルムが集成イントラレイヤークリーニング部品にそれによって取り付けられる薄板金クランプフィッティング４０２に挿入される。クランプフィッティングは、フィルムと造形面の間への空気引込みの可能性を低めるために、望ましければ、造形面にフィルムを押し付けるため、クリップから延びるフィルム部分に隣接する領域で下方に曲げることができる。図５０から５０Ｂに示される実施形態によれば、弾性部材３０５がこの目的に役立つから、この曲げは必要がないはずである。
【０１０１】
集成造形面６００（図２及び３）は、（図５５から５５Ｄには示されていない）輸送フィルムへの真空印加を示す目的のための図５５から５５Ｄにさらに十分に示される。図５５は、造形面を取り付けるための、オリフィス６３０をもつフレーム６１０に載せられている造形面６０５を示す。フレーム６１０には、造形面コーナーのクリアランスのために、それぞれの内部コーナーにチャネル６２７が設けられる。空気を排除し、造形中及び造形された造形品を持ち上げて輸送フィルムから外すときに輸送フィルムを所定の場所に保持するために、造形面（図５５Ａ，５５Ｂ及び５５Ｃ）の上面６２５に真空を印加するためのチャネル６２８が設けられる。造形面フレームの垂直壁６２９の上面６１１と造形面６０５の上面６２５の間には、真空路のための狭い間隙がある。
【０１０２】
図５５Ａから５５Ｃは、真空チャネルを破断斜視図（図５５Ａ）及び断面図（図５５Ｂ及び５５Ｃ）でさらに詳細に示し、造形面がそれに押し付けられて配置される壁６２９に切り込まれたチャネル６２８を示す。造形面が造形面と壁６２９の間の真空路を塞がないように、水平に伸ばされたエッジ６２９'が造形面を支持する。エッジ６２９'は造形面を支持して、オリフィス６２６（図５５Ｄ）を通して引かれる真空がチャネル６２８を通り、造形面の上面とフレームの上面の間の間隙に輸送フィルムを引き込むために輸送フィルムの下を通って進むように、約０.００１〜０.００５インチ（２５.４〜１２７.０μｍ）の狭いオフセット間隙を造形面６２５の上面とフレーム６１１の上面の間につくる。間隙が広すぎるとフィルムがエッジで巻き上がってフィルム端とフレームの間に漏洩経路をつくり、真空が低下するであろう。間隙が狭すぎると、造形品が持ち上げられたときにフィルムは十分に造形面に密着することができない。
【０１０３】
フィルムにかかる補助真空引きは、輸送面及び輸送面上の造形材料層が可能な限り平らになるように、そうしなければ輸送面と平シートの間にトラップされるであろう空気を除去する。補助真空引きは造形中及び造形品が持ち上って輸送フィルム表面から離れるときにも平シートに輸送面を固定する。その後、図３の実施形態においては図４８のソレノイドポペットを用いることにより、または集成クリーニング部品３００（図２）の引込みにより、輸送面が引込みのために造形面における剪断力に打ち勝つことができるように、真空を解放することができる。
【０１０４】
造形面支持フレームの下に配置されたニップル６２６（図５５Ｄ）が適する真空ポンプへのコンジットのための真空チャネル６２８への連結点を提供する。コンジット及びポンプはいずれも図示されていない。一般に真空ポンプは造形装置に取り付けられた、同じく図示されていない、電気筐体内に配置されるであろう。真空は単に真空ブリードを行うことで解放されるが、造形面においてフィルムと硬質平シートの間に発現し得る剪断力に打ち勝つためにはさらに追加の工程をとることが望ましいであろう。真空ポンプを逆転させることによって剪断力の克服を補助するための陽圧空気流を与えることができる。
【０１０５】
次に図５６から５８に参照数字７００で示される造形パッド及び造形パッドプラットフォーム及び集成フレームに移る。造形パッド７１０は造形体またはパーツをそれに取り付けることができる表面である。造形パッドは初期造形品支持層に密着する表面を有するべきである。造形材料支持体の造形パッドへの密着を容易にするため、造形パッドは、複数の不連続な離散平表面を定める、造形パッドの平表面から突き出す複数の構造７１５を有することができる。図５６から５８に示される造形パッドの実施形態において、造形パッドから突き出しているこれらの構造は造形パッドの表面に平行な平表面を有する平頭角錐の形状をとるが、この構造は、円柱、矩形、正方形、楕円形の上部形状、または造形パーツへの支持を与えるために造形パッドの平表面から突き出すことができるその他のいずれかの形状とすることができる。造形パッドが射出成形されたプラスチックでつくられる場合は、構造は、射出成形金型からの容易な離型のために十分な非直角で造形パッドの表面から構造が突き出すような形状にすることができる。造形を開始するための不連続面を与えるいずれかの形状に完全に硬化した像形成構造をもつガラス造形パッドをつくることができる。形状のいかなる配置、寸法及び間隔も、構造が必要な支持基体を提供する限り、用いることができる。
【０１０６】
図５６から５８の図示される実施形態において、平頭角錐構造は、約０.１４０〜約０.５６２インチ（約３.５６〜約１４.３ｍｍ）間隔の、格子パターンで配列されている。有用な実施形態の１つは０.２８１インチ（約７.１４ｍｍ）間隔の角錐を有する。平頭角錐構造は全て、造形パッドの表面から約０.１インチ（約２.５ｍｍ）のあらかじめ定められた単一の距離だけ突き出している。
【０１０７】
一実施形態（図５６，５６Ａ及び５６Ｃ）において、造形パッドは、一対のエレベーターアーム９００，１０００（図２及び３）のそれぞれに取り付けられた、エレベーターブラケット９０１，１００１に取り付けられている磨き平造形プラットフォーム７５０に取り付けられたフレームスナップアタッチメント７５１に支持された透明パッドとして示される。造形パッドの切欠き７５１'（図５６Ｂ）がスナップアタッチメント７５１のための取付点を提供する。図５６Ａは、切欠き７５１'との嵌合を示すために、図５６Ｃの矢印に沿って示されるような、スナップアタッチメント及び造形パッドの一部を通る横断面を与える。造形プラットフォームへの確実な固定のために造形パッドを真空で引くために、装置のための電気筐体１２８（図１）内の真空ポンプに連結された、真空ホース７５３（図２及び５６）が備えられる。
【０１０８】
図５７から５７Ａは透明ではない別形の造形パッドを示し、パッドの造形品に面する側に造形品支持のための上述と同様の角錐構造７１５'を有するが、これらの実施形態は、逆側に、磨き平造形プラットフォーム（図５６）と連結するための複数の離散支持構造７１４，真空オリフィス７１１及び確実な真空取付けのための周縁を囲む気泡体シールを有する。支持構造７１４は、支持を与え、同時にパッドの表面にかけて均等な真空引きが可能になるように、構成される。シールは、エレベーターに関連して以下で説明されるように、造形プラットフォームがそれに取り付けられるエレベーターの初期圧縮行程時に支持構造の上面との点レベルまで圧縮され、よって封止が形成される。
【０１０９】
図５６の磨き平造形プラットフォームのまた別の形態が図５８に示される。造形パッドの取外し及び交換のための蝶番止め部分７１８をもつ開放フレーム７１６が造形パッドに備えられる。このフレームに用いられる透明造形パッド７１０は、層への像形成後の、造形パッドを通した造形品の紫外（ＵＶ）硬化を提供する。この実施形態は図３に示され、ＵＶ硬化は以下で論じられる。
【０１１０】
図５９及び６０は造形品２００２のための支持体構造を示す。造形品がその上につくられる支持体構造の基体を形成する、一連の立体造形材料（図５９）の離散部分７４０の固化層を、造形パッドから延びるこれらの構造７１５（図５７では７１５'）から構築することができる。これらの、離散部分７４０にかけて複数の縦部材として突き出す複数の固化立体造形材料層を形成することにより、離散部分から格子７４８／７４９（図５９及び６０）が構築される。縦部材は、交差して、造形パッドから隔てられて造形パッドに平行な格子を形成する、二連の平行部材７４８，７４９を有する。二連の縦部材はほぼ９０°の角度で交差することができ、よって正方グリッドが得られる。
【０１１１】
格子のグリッドは、図６０に示される、４５°の角度で突き出す造形パッドの構造で造形された離散部分を対角線的に連結するように、造形することができる。格子は、造形品パーツのための支持のために用いられるべき大きさの領域にわたることができ、バッファ領域を形成し、よって支持体のグリッドへの固着を可能にするために、そのような領域より数ピクセル分大きく広がることができる。支持体は、格子面に概ね垂直な、間隔をおいて隔てられた離散縦部材として格子から突き出す、複数の固化立体造形材料層として構築される。格子及び造形パッダから突き出す支持体を構築するために、同じかまたは異なる、様々な立体造形樹脂を用いることができる。造形品パーツの全ての表面の照射を可能にするためにパーツを造形パッドから隔てるだけでなく、支持体の使用は一層複雑な三次元物体に対する造形中の構造的支持をさらに提供する。造形パッド上の格子形態の突起表面及び突起表面から突き出す支持体の使用によって、集成二次／後硬化部品で、造形パッドの連結された表面を含む、造形品パーツの全ての表面を硬化させて不粘着性にすることが可能になる。
【０１１２】
次に、集成エレベーター及びその動作の議論に移る。エレベーターアーム９００，１０００（図２及び３）は、造形品の表面を、固化可能な感光性ポリマー造形材料である、立体造形材料と接触させ、露光後、固化可能な感光性ポリマー造形材料から離して、造形プロセス中に連続層が形成されるように、造形プラットフォーム及びパッド、したがって造形品を移動させる。造形プラットフォームの造形面に向かう運動及び造形面から離れる運動を可能にするため、図２及び３に示されるような、一組の独立な集成ｚ軸エレベーターが、図５６に示されるエレベーターブラケット９０１，１００１によって造形プラットフォームに取り付けられる。
【０１１３】
集成エレベーターは図６１に示される。それぞれの集成エレベーターは、親ねじ１００７とともに作動して、取り付けられた造形プラットフォームの親ねじの長さに沿う運動を行わせるための、独立動作のステップモーター１００５またはＤＣサーボモーターを有する。ガイドシャフト１００９が、取り付けられた造形プラットフォームの運動を案内する。ガイドシャフトは、装置内に装着された、上部取付けブロック１１１１及び下部取付ブロック１１１３を固定する。ステップモーターは、ガイドシャフトに沿って上部取付ブロックと下部取付けブロックの間を走行できる、ステップモーター取付ブロック１１１５に取り付けられる。親ねじは一端で上部取付ブロックに固定され、親ねじの他端は連結されていない自由終端になっている。造形プラットフォームは、ステップモーター取付ブロックから突き出し、造形プラットフォームに取り付けられた、一対のブラケット９０１，１００１（図５６）によって集成エレベーターに連結することができる。
【０１１４】
それぞれの集成エレベーターは互いに独立に運動するから、造形プラットフォームの位置は、造形プラットフォームが造形面に平行であることを保証するため、いかなる造形プロセスにも先立って、初期化されなければならない。さもないと、造形パッド全体にわたって造形パッドと造形面の間隔が一様になり得ず、層厚が不等になり得る。この初期化は集成エレベーターの圧縮行程を用いて達成される。この圧縮行程中に、造形プラットフォームは、造形パッドが造形面に接するまで、造形面に向けて降下させられる。造形パッドが造形面に押し付けられると、集成エレベーターのそれぞれの上部取付ブロック上の親ねじの取付端に固定された押込スイッチ１１１７と協同するバネ作動プランジャー１１２０が、印加される力を登録する。
【０１１５】
一実施形態において、プランジャーは約２２ポンドすなわち約９７.８６ニュートンの力で押込スイッチ１１１７を作動させる。造形プラットフォームがその上限位置に到達したことを示すためのホーミングスイッチ１１１６を押込スイッチに隣接して備えることもできる。圧縮行程はさらに、図５７に関連して上述した真空シールをはたらかせるために、または造形パッドが存在するか否かさえも検出するために役立つ。圧縮行程の動向は監視することができ、コンポーネントの相対位置の少なくともある程度の近似により、集成エレベーターが可能であるはずよりも遠くまで造形プラットフォームを移動させることができれば、造形パッドが存在しないことを知ることができよう。
【０１１６】
プラットフォーム及びパッドの初期化後、造形品を、支持体で出発させて、進行させることができる。図６２に示されるように、集成エレベーターが造形品表面をフィルム上の造形材料の層に近づけるときには、一端が他端より先に造形材料に接するように、造形品表面を傾けることが望ましい。次いで造形品を造形材料層内で水平にすることができる。下押し傾斜は造形材料層間の気泡または気孔の排除に役立つ。その後、新鮮な造形材料層に、図６２に矢印で示されるように、造形品表面上に層を固化させるために造形光源からの光で像形成がなされる。
【０１１７】
下押し傾斜動作は左または右のエレベーターを初めに下に動かすことで開始させることができ、造形中に右エレベーターと左エレベーターを交互させて下押し傾斜を形成することで、一方または他方のエレベーターで開始される傾きの間に生じ得る若干の差を均等化できることは当然である。
【０１１８】
樹脂層が像形成装置によって硬化すると、図６３に示されるように、造形体を輸送フィルムから離脱させることができる。集成エレベーターが造形プラットフォームを動かして造形面から離し、コーティングフィルム上に残っているいかなる樹脂も除去して濾過するために、矢印の方向にフィルムをカートリッジに戻すことが可能になる。集成イントラレイヤーコーティング部品３００（図２）によるか、または造形材料がない状態で輸送面を引き出す（図３）ことにより、余剰未硬化造形材料の除去のためのコーティング落し手順を開始することができる。輸送フィルムを再び引き出して、造形体に付け加えられる別の層で造形品を再びコーティングする前に樹脂を堅くするために、以下で説明される、後造形ＵＶ硬化をさらに実施することができる。
【０１１９】
層の付加に続く輸送フィルムへの造形体の密着によって生じる、造形パーツにかかる過度の応力を避けるため、剥取り動作の付加によってコーティングフィルムからの造形体の離脱を補助するために集成エレベーターを用いることができる。これはより大きな断面をもつパーツに対して特に重要である。図６２に示されるように、下押し傾斜を形成して造形材料の層間の気泡または気孔を排除するために集成エレベーターを独立に作動させることができるのとちょうど同じように、図６２の一次硬化が完了すると、図６３に示されるように、上揚げ傾斜を形成するために集成エレベーターを独立に作動させることができる。この上揚げ傾斜は輸送フィルムと造形材料の間に生じる引力を無効にし、よって造形パーツを陰面から離脱させるに必要な力を小さくし、造形品の構造に応力を与えるかまたは構造を破壊する機会を少なくするためにはたらく。上揚げ傾斜工程には、独立な集成エレベーターの非同期運動の結果としての造形品構造の、歪、曲げまたは裂けを避けるための、造形プラットフォームの水平変位を含めることができる。
【０１２０】
上揚げ傾斜動作は左または右のエレベーターを初めに上に動かすことで開始させることができ、造形中に右エレベーターと左エレベーターを交互させて上揚げ傾斜を形成することで、一方または他方のエレベーターで開始される傾きの間に生じ得る若干の差を均等化できる。
【０１２１】
造形プラットフォームを傾斜に対応する方向に横に移動させることにより、造形体全体は単に一端が持ち上がるのではなく回転し、これは剪断力を生じさせ得る。エレベーター装置が移動する必要がある水平距離は、傾斜を生じさせるためにエレベーターの一方が動く垂直距離にエレベーター間の距離で造形パーツの高さを除した値を乗じた値に等しい。例えば、高さがＨのパーツの離脱プロセスを開始するために左エレベーターが距離Ｄだけ上に動かされ、２つのエレベーターが距離Ｗで隔てられているとすれば、造形プラットフォームは距離ｄ＝Ｄ・Ｈ/Ｗだけ右に移動させられるべきである。理想的には、２つの運動に対する加速が整合させられるべきである。コーティングされたフィルムに接するためにパーツが降ろされるときに、エレベーター、したがって造形パーツの、同じ移動動作を反転態様で実施することができる。
【０１２２】
あるいは、同じ回転を達成するため、造形プラットフォームに取り付けられたエレベーターの代りにフィルムを移動させることができる。フィルムは造形面に、自然にまたは真空保持によって、密着し得るから、パーツをコーティングフィルムから引き離しながら、コーティングフィルム及び造形面の両者を造形面内で移動させることができる。
【０１２３】
次に、本発明の集成照射部品、特に像形成装置１１００の照射部品に移る。図６４から６４Ｂは像形成装置アライメント筐体の分解組立図を示す。像形成装置１１００は、特注のＵＶプロジェクタまたはレーザシステム、あるいはフレキシブル輸送造形システムの配置に基づいて確立される所望の焦点距離及び用いられる造形材料に基づいて調節される光強度を有する、フィルタリングされていないＵＶ-Ａ波長及び可視光波長を出すように光学系が改修された市販のデジタル光処理（ＤＬＰ）プロジェクタとすることができる。その他の有用な像形成装置には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロジェクタ、液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）プロジェクタ及び、ＬＣＤプロジェクタと同様であり、アークランプの代りに高輝度発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源に用いる、ＬＥＤプロジェクタがある。ＵＶ専用につくられたＤＬＰプロジェクタも考えられるが、そのようなプロジェクタを十分に利用するためには造形材料を改変する必要があり得る。変換レンズをもつプロジェクタにおけるＵＶ専用ＬＥＤアレイまたはプラズマアレイの、像形成装置を考えることもできる。従来のＣＲＴプロジェクタを可視及びＵＶ用に、あるいはＵＶ専用に用いることができる。
【０１２４】
特定の実施形態の１つにおいて、像形成装置は、ランプ及び、９インチ×６.７５インチ（２２８.６ｍｍ×１７１.４５ｍｍ）の像領域にかけて４００ｍｍの投影距離で焦点を結ぶ３５０〜４５０ｎｍを含む立体造形に適するスペクトル範囲にわたるランプからの光を像形成する、９素子投影レンズを有する、ＤＬＰプロジェクタである。ＤＬＰプロジェクタは所望のスペクトル範囲を外れるランプからの光を取り除くためのＵＶ/ＩＲフィルタを有することができる。ランプからの光を像形成素子にかけて一様に分布させるために照明レンズを用いることができる。ランプと照明レンズを相互に結合するＵＶ強化光パイプ並びに照明レンズ及び像形成素子と指向性をもって光を伝達するＵＶ強化ミラーも備えることができる。
【０１２５】
像形成装置は造形パッドの寸法に対応する特定の焦点距離を有しており、したがって造形品が大きくなるほど必要な焦点距離は長くなるから、造形品が大きくなるほど対応して必要な立体造形装置は大きくなるであろう。あるいは、より長い焦点距離を維持しながら装置内で投影光を実効的に「曲げ」て、より小さなフレーム内で造形面上に投射光を反射させるために、図６５及び６６０に示されるような一組のミラー１４０５，１４０７、または図３に示されるような集成ミラー１３９９が備えられる。
【０１２６】
像の位置合せは一般に、位置が合された像を得るために本発明の装置のユーザが行わなければならないことは使用済みの造形装置を取り外して新しい装置と交換することだけであるように、ユーザへの出荷前に既になされている。像形成装置の位置合せは、ユーザが造形装置を購入する前に、以下で説明されるように、像形成装置位置合せ取付治具及び位置合せ手順を用いて達成される。
【０１２７】
像形成装置は一般に、像形成装置コンポーネントがそれに固定される、フレーム１１０９，１１０７を有し、フレームは位置合せ取付治具１１０５のレセプタクル１１０５'（図６４）に対応する位置合せ部材１１０６（図６４Ａ）を有する。レセプタクルはフレームを所定の位置で確実に位置合せ取付治具に固定するために接着剤を入れることができる。３つのそのようなフレーム位置合せ部材１１０６のための、位置合せ取付治具レセプタクル１１０５'を有する、位置合せ取付治具１１０５の一実施形態が図６４から６４Ｂに示される。
【０１２８】
像形成装置位置合せ取付治具は、次いで、立体造形装置（図２及び３）に配置された対応する位置合せ取付治具１１０２内に嵌め込むために、精確に位置合せして、インターロックすることができる。対応する位置合せ取付治具間の結合は装置側取付治具の１つまたはそれより多くの溝に対応する像形成装置側取付治具の１つまたはそれより多くのさねとすることができる。像形成装置及び付帯する位置合せ取付治具１１０５を収める筐体１１０９，１１０９'及び１１０７は像形成装置で発生する熱を排出するための通気口も有する。
【０１２９】
したがって、ユーザへの出荷前に像形成装置を位置合せして焦点を合せるためには、像形成装置位置合せ取付治具が精確に配置されるべきであり、ターゲットと像形成装置の間の固定された距離においてターゲットに像形成がなされるべきであり、ターゲット上の精確な場所に像形成がなされるように適宜に像形成装置の位置が調節されるべきであり、像形成装置の焦点が合せられるべきであり、次いで位置合せ取付治具が調節された像形成装置に固定されるべきである。このシステムにおいて像形成装置を位置合せするため、造形パッドの所定の位置で造形面上にターゲット取付治具を置くことができ、造形パッド支持フレームを調節することによって取付治具を調節することができる。その後、ユーザによって対応する支持フレームに挿入される造形パッドが像形成装置に対して位置合せされることになろう。
【０１３０】
像形成装置の位置合せが完了すると、ユーザへの出荷前に、造形品の境界の固化のあらかじめ定められた閾値に対し、像のいずれのピクセルについても像形成装置をグレイスケールで性能を評価することができる。グレイスケール調節は、２００６年８月２９日に出願された、名称を「改善された壁面平滑性（Improved Wall Smoothness）」とする、同時係属の、共通に所有される、米国特許出願第１１/４６８０９０号の明細書に説明されている。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【０１３１】
別の、ただし造形品の境界を改善するにはそれほど有効ではなく、必ずしも等価な結果は得られない、方法は、２００５年４月１日に出願された、名称を「立体造形に用いるための低解像度投射像による縁端平滑性（Edge Smoothness with Low Resolution Projected Images for Use in Solid Imaging）」とする、同時係属の、共通に所有される、米国特許出願第１１/０９６７４８号の明細書に説明されているように、造形品の境界においてより高い解像度を達成するためにサブピクセル範囲内で像をシフトさせながら、１回より多く造形材料層に像形成することである。上記明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【０１３２】
次に、造形層をさらに反応させて乾燥させるための二次硬化に用いられる、本発明の補助集成照射装置の議論に移る。図６５及び６６は集成高輝度ＵＶランプ１５００及び像形成装置１１００を簡略に示す。コンパクトな形態で像を造形面に送るように、一対のミラー１４０５及び１４０７が、卓上型造形装置内でＵＶシールド１４００（図２）の背後に配置される。ミラー１４０５は卓上型造形装置内に固定された態様で配置されるが、ミラー１４０７はトラックホイール１４０９によって前後に移動させるために往復運動可能な態様で配置される。
【０１３３】
ミラー１４０５は一般に垂直線に対して約３０°の角度をなして配置され、ミラー１４０７は一般に垂直線に対して約６０°の角度をなして配置される。ミラー１４０７は、引き出されたとき（図６５）には集成造形面６００の照射に用いられ、引きた込まれとき（図６６）には集成高輝度ＵＶ装置１５００による集成造形面の照射に用いられるように、往復運動可能な態様で取り付けられる。強度をモニタするための基準フォトダイオード１４０１（図２）が、像形成装置の累積使用時間に応じてプロセス調節を行うため及び高輝度ＵＶ源の性能をモニタするために有用であり、いずれもＵＶシールド１４００に有用に配置することができる。
【０１３４】
主として露光時間を調節して一定の露光を達成するために、上述したフォトダイオードのような、ＵＶセンサ／ランプ劣化インジケータが用いられる。像形成装置及び高輝度ＵＶランプの光強度は像形成装置の累積使用時間とともに低下し得るから、ＵＶセンサ／ランプ劣化インジケータは、いかなる劣化にも対抗するために像形成装置の強度を高める必要がある場合、あるいは最終的に像形成装置または高輝度ＵＶランプを交換する必要がある場合に信号を出すこともできる。
【０１３５】
投影された像の強度は黒から白まで０〜２５５段階のグレイスケールに対して測定し、評価することができる。グレイスケールは１つの場所で測定され、強度測定値は、造形面にわたりコーナーからコーナーへの対角線方向並びに造形面にわたり水平方向及び垂直方向で選ばれた１６の異なる場所でとることができる。
【０１３６】
集成高輝度ＵＶランプ１５００は、必要に応じて交換するための卓上型造形装置への挿入及び卓上型造形装置からの取外しが容易にできる、引出式筐体フレーム１５０１（図２）を有する。フレーム内に高強度ＵＶランプ１５０２及び放物面反射器１５０３が配置され、ＵＶランプ１５０２は個々の層のそれぞれによる造形品を硬化させて先に造形された層に付加することができる、図示される実施形態においては一般に約６００Ｗである、強度をもつ。透明造形パッドは通常、高輝度ＵＶ源による造形品通し硬化を達成するには必要ではない。高強度ＵＶは、それぞれの層が初めに像形成装置１１００によって硬化され、集成イントラレイヤークリーニング部品３００（図２）によってクリーニングされた後に、印加される。高輝度ＵＶ源は、不粘着性の、完全に硬化した造形品をつくる、最終硬化を提供する。
【０１３７】
造形品通し硬化は、利用できるＵＶエネルギー及び層を通す硬化と造形品の、造形パッド上の支持体に取り付けられた側である、裏側における不粘着性条件を得るにかかる時間の関数である。一般的に言って、造形品通し硬化は、感光性が比較的強い造形材料を用い、約０.６４Ｊ/ｃｍ２の、８０ｍＷ/ｃｍ２のＵＶ-Ａの約８秒の印加によって得ることができる。造形材料の感度が低くなるほど必要なエネルギーは多くなり、したがって有用なＵＶ-Ａの範囲は特定の造形材料の必要量に依存して約０.５〜３Ｊ/ｃｍ２である。図６７Ａに示される反射器入力パワーが６００Ｗの中圧水銀アークランプによって、９×６.７５インチ、すなわち３９２ｃｍ２の造形面積にわたり、８０ｍＷ/ｃｍ２を達成することができ、これは約３１ＷのＵＶ-Ａ総利用になる。
【０１３８】
個々のランプは効率がさらに高いかまたはさらに低いことがあり、本発明は、操作担当者が硬化速度を高めたいかまたは低めたいかに依存して、さらに強いかまたはさらに弱いＵＶ-Ａを用いて実施することができよう。例えば、約３００Ｗまでの低めのパワーをもつか、あるいは数１０００Ｗまでの高めのパワーをもつ、水銀アークランプを利用することができる。これらの光源は時間及び冷却の実用限界内並びに使用状況の範囲内で用いることができよう。高パワーシステムはオフィス用卓上型造形装置での使用には適合し得ない。
【０１３９】
像形成装置またはその他の光源が、上述したように、造形品の後硬化を得るに十分なＵＶを与える限り、像形成装置として上述した光源を含み、可視光またはその他の光も与えるＵＶ源を含む、その他の様々なＵＶ源を用い得ることは当然である。
【０１４０】
次に、図６７から６８にさらに詳細に示されるような往復運動ミラー１４０７（図６５及び６６）の動作の議論に移る。図６７は往復運動ミラー１４０７のための筐体ボックスフレーム１４００，１４０２の上面に取り付けられた集成造形面６００を示す。右端の歯付ゴムローラーホイール１４１０が摩擦トラック１４１２と接してミラーの引込み及び引出しを行う。１つはミラー１４０７の左側にあり、１つは右側にある、２つのそのようなローラー及びトラックがある。図６７において、ミラーは集成造形面への像形成のために完全に引き出されている。図６７Ａにおいて、ミラーは引き込まれて下側にあるＵＶランプ１５０２及び放物面反射器１５０４に対して造形面を露出させている。ローラーホイールは、輸送フィルム及び集成イントラクリーニング部品を引き出すために用いられるモーターと同様のＤＣ遊星ギアモーターの、モーター１４２５（図２及び６８）によって駆動される。
【０１４１】
ＵＶランプは大量の熱を発生させることができ、ＵＶランプは瞬時に消灯及び点灯させることができないから、この熱は一般に装置の使用中は常時とどまっている。ランプ表面は１０００°Ｆ（約５４０℃）ないしそれ以上に達することができ、ランプ蔽いの表面は２００°Ｆ（約９３℃）ないしそれ以上に達することができる。装置には、過剰な熱を除去するための強制空冷のための複数の冷却チャネル及び（図２の一実施形態では参照数字１６００で示される）ファンが備えられ、望ましければ、吸気のための塵埃フィルタ及び臭気抑制のための活性炭フィルタも備えることができる。
【０１４２】
例えば、図３のフロア１３４'に示されるように装置の排気口付筐体フロアに塵埃フィルタを備えることができる。筐体フロアの塵埃フィルタを通して空気を引き込む、適切に配置された吸気ファンがミラーボックスフレーム１４０２内及びＵＶボックスフレーム１５００，１５０１（図６７Ｂ）背後を排熱する。吸気ファンから受け取った空気を放物面反射器１５０３（図６５）の周囲に吹き渡らせ、ミラーボックスフレーム１４００，１４０２（図６７）に吹き込むために、ＵＶボックス内部にファンを配置することができる。ミラーボックスフレームは筐体周囲、したがって筐体外に排熱するために開放型とすべきである。この目的のために有用な排気ファン及び臭気抑制のための活性炭フィルタは筐体の背部に配置することができる。
【０１４３】
図６７Ｂは、引き込まれたミラーを示し、ミラーボックスフレーム１４１５及び、ホイール１４１０（図６７Ａ）に対応する、左端の歯付ゴムホイール１４０９のための支持体１４１３のさらに詳細な図を示す。ミラーはミラーフレーム１４０２の上に往復運動可能な態様で取り付けられたボックスフレーム素子１４１５の上で支持体１４１３に載る。歯付ホイール１４０９を通る断面は、モーターＭ（図２のコンポーネント１４２５）との電気接続及び摩擦トラック１４１６，ミラー１４０７及びミラー支持フレーム１４１３の関係を示す。
【０１４４】
同様の一対のミラーを有する別の集成固定ミラー１３９９が図３に示される。図３の別の構成において、ミラーの下には個別のＵＶ源が配置されていないから、集成ミラー１３９９のミラーは図２及び６５のミラーと同じ角度で固定され、往復運動動作のために引き込まれることはない。代りに、あるとすれば、後硬化用ＵＶは以下で上の図３との関連において説明されるように、ミラー及び、別のＵＶ源、集成ハロー光照射部品１５００'及び集成フード光照射部品１５００''を介して、像形成装置によって造形面を通して与えられる。
【０１４５】
図６９は集成ハロー光照射部品１５００'を示す。集成ハロー光照射部品はステップモーター／ガイドロッドエレベーター上を走行して、造形品の垂直方向表面に約１００Ｗより若干低い強度のＵＶ光を与える。フレーム１５０３'に収められたＵＶランプ１５０２'は造形品の垂直表面周囲をＵＶ光で満たす。
【０１４６】
図７０は、透明造形パッド（図５８）を通して支持体及び初期造形層にＵＶ光を与えるための（分解組立図で示される）レバーアーム及び集成モーター１５０４''を有する（同じく分解組立図で示される）フレーム１５０３'''に取り付けられた、約１００ＷのＵＶランプ１５０２'を有する、集成フード光照射部品１５００''を示す。
【０１４７】
本発明を好ましい実施形態を特に参照して説明した。しかし、上記明細書で説明され、添付される特許請求の範囲で定められるような、本明細書の精神及び範囲内において変形がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】図１は、本発明の装置のための筐体の、右手上方から見た、斜視図である
【図２−１】図２は、外部筐体が取り外され、内部支持フレームコンポーネントに取り付けられた関係にある内部集成コンポーネントを示す、斜視図である
【図２−２】図２Ａは、前面の様子を示すために反時計回りに回転させた図２の装置の、左手上方から見た斜視図である
【図３】図３は、図２の装置とは別の本発明の装置の斜視図である
【図４−１】図４は、右後方から見た本発明のカートリッジの一実施形態の斜視図であり、ロック機構を示す
【図４−２】図４Ａは、ロック開状態を示す、図４のカートリッジの斜視図である
【図５】図５は、図４のカートリッジの後面図である
【図６】図６は、造形材料に対するフロー位置へのロータリーバルブの回転並びに輸送面への造形材料の塗布及び輸送面の引込みのためのカップリングの回転をさらに示す、図４のカートリッジの後面図である
【図７】図７は、図４のカートリッジの後壁の側面から見た部分平面図である
【図８】図８は、図４のカートリッジの後壁の側面から見た部分平面図である
【図９】図９は、スプリングブラケットロックの下からとられ、下方から見た、図４のカートリッジの後壁の断面図である
【図１０】図１０は、図４のカートリッジとは別のカートリッジ及びロック機構の前面図である
【図１１】図１１は、図１０の装置の一部の部分斜視図である
【図１２】図１２は、図１０の装置の後部の部分斜視図である
【図１３】図１３は、図１２に示される装置の一部の斜視図である
【図１４】図１４は、図１２に示される装置の、装置の別の部分に対する関係を図１５と時系列で示す断面図である
【図１５】図１５は、図１２に示される装置の、装置の別の部分に対する関係を図１４と時系列で示す断面図である
【図１６】図１６は、本発明のカートリッジの下側の右手下方から見た部分斜視図である
【図１７】図１７は、本発明のカートリッジの選択された実施形態をそれに挿入できるフレームの部分斜視図である
【図１８】図１８は、図１７の装置の部分側断面図である
【図１９】図１９は、カートリッジを支持している、図３に示されるフレームのフロアの上方から見た部分斜視図であり、カートリッジフロアと接し、カートリッジに圧気を確実に接続するための封止部品のための連結筐体を示す
【図２０】図２０は、図３に示されるカートリッジフレームフロアの下からとられた、図１９に示される連結封止筐体の部分下方斜視図であり、筐体に接しているカートリッジフレームの下側に取り付けられた板バネを示す
【図２１】図２１は、図２０のカートリッジフレームフロアの下側から見た、板バネ及び連結封止筐体の部分平面図であり、フレームへの挿入に際してカートリッジが接しつつある、封止筐体を示す
【図２２】図２２は、図２０のカートリッジフレームフロアの下側から見た、板バネ及び連結封止筐体の部分平面図であり、カートリッジが完全に挿入されたときの、所定の位置にある筐体を示す
【図２３】図２３は、カバーが取り外されている図４のカートリッジの上方から見た部分斜視図であり、集成イントラレイヤークリーニング部品、輸送面を引き込むための集成コンタクトロール及び造形材料を輸送面に塗布するための集成塗りロールを示す
【図２４】図２４は、２３と同様の図であり、集成イントラレイヤークリーニング部品及びカートリッジからある程度引き出された輸送面を示す
【図２５】図２５は、図２３および２４の取り出されたコンポーネントの斜視図である
【図２６】図２６は、図２３のカートリッジの上部区画の部分側断面図である
【図２７】図２７は、図２４のカートリッジの上部区画の部分側断面図である
【図２８】図２８は、造形材料がコーティングされていない輸送面の引出しを、図２９と時系列で示す、図１０のカートリッジの横断面図である
【図２９】図２９は、輸送面からの造形材料の掻取り及び回収を含む輸送面の引込みを、図２８と時系列で示す、図１０のカートリッジの横断面図である
【図３０−１】図３０は、本発明の集成シャーシーの斜視図である
【図３０−２】図３０Ａは、本発明の集成シャーシーの斜視図である
【図３１】図３１は、図２の装置の前面に図２５のカートリッジが面しているときに、カートリッジの前面からとられたカートリッジの一区画の下部を左手上方から見た、開位置にある、造形材料の流量を制御するためのロータリーバルブを図３２と時系列で示す
【図３２】図３２は、図２の装置の前面に図２５のカートリッジが面しているときに、カートリッジの前面からとられたカートリッジの一区画の下部を左手上方から見た、閉位置に回された、造形材料の流量を制御するためのロータリーバルブを図３１と時系列で示す
【図３３】図３３は、図３１の線３３-３３に沿ってとられた、図３４と時系列で示す、断面図である
【図３４】図３４は、図３２の線３４-３４に沿ってとられた、図３３と時系列で示す、断面図である
【図３５】図３５は、主造形材料液槽、造形材料用膜ポンプ及び下部区画の上方におかれた造形材料用トレイ型容器への供給コンジットを示す、図４のカートリッジの下部区画の、一部破断部分断面図である
【図３６】図３６は、膜ポンプ及びポンプへの造形材料流量を制御するためのリードバルブの斜視図である
【図３７−１】図３７は、集成イントラレイヤークリーニング部品の一実施形態の、カートリッジ側からとられた、右手上方から見た斜視図である
【図３７−２】図３７Ａは、図３７の集成イントラレイヤークリーニング部品の、余剰未硬化造形材料が除去されて再使用のために収集されているときの造形品の断面をさらに示す、部分横断面図である
【図３８−１】図３８は、カートリッジから引き出され、造形面に覆って示される、集成イントラレイヤークリーニング部品の別の実施形態の上方から見た斜視図である
【図３８−２】図３８Ａは、図３８の装置の一部の部分斜視図である
【図３８−３】図３８Ｂは、図３８の装置の一部の部分斜視図である
【図３９】図３９は、輸送フィルムとともに引き出されて示される、本発明の集成イントラレイヤークリーニング部品のまた別の実施形態の上方から見た斜視図である
【図４０−１】図４０Ａは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第１の図である
【図４０−２】図４０Ｂは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第２の図である
【図４０−３】図４０Ｃは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第３の図である
【図４０−４】図４０Ｄは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第４の図である
【図４０−５】図４０Ｅは、本発明のカートリッジ内の図３９の集成イントラレイヤークリーニング部品の密閉工程を示す一連の断面図及び平面図の第５の図である
【図４０−６】図４０Ｆは、図４０Ａ〜４０Ｅの、集成イントラレイヤークリーニング部品のコンポーネントから造形材料を除去するための位置にある、集成イントラレイヤークリーニング部品を簡略に示す
【図４０−７】図４０Ｇは、図４０Ａ〜４０Ｅの、集成イントラレイヤークリーニング部品自体から造形材料を除去するための位置にある、集成イントラレイヤークリーニング部品を簡略に示す
【図４１】図４１は、輸送フィルムの引出しのために集成イントラレイヤークリーニング部品を固定するための集成部品の、集成イントラレイヤークリーニング部品とは逆の側からの、上方から見た部分斜視図である
【図４２】図４２は、集成牽引モーターに集成イントラレイヤークリーニング部品を固定していることを示すために反時計回りに回転させた、図４１と同様の図である
【図４３】図４３は、集成イントラレイヤークリーニング部品を固定するための、直立した、非固定位置にある、図４１からとられた集成モーターのレバーアームの前面図である
【図４４】図４４は、図４３の線４４-４４に沿ってとられた図４３のレバーアームの側断面図である
【図４５】図４５は、固定位置に回転させられたレバーアームを示す、図４３と同様の前面図である
【図４６】図４６は、図４５の線４６-４６に沿ってとられた図４５のレバーアームの側断面図である
【図４７】図４７は、本発明の、図３に対応する、別の実施形態の上面図である
【図４８】図４８は、本発明の、図３及び４７の実施形態に付帯する、装置の一部の部分斜視図である
【図４９−１】図４９は、図２からとられた、本発明の、取り出された、造形面、造形面支持フレーム及びカートリッジの、左手上方から見た斜視図である
【図４９−２】図４９Ａは、引き出し中の集成イントラレイヤークリーニング部品及び、造形材料がコーティングされた、集成イントラレイヤークリーニング部品に取り付けられた輸送フィルムをさらに示す、図４９と同様の図である
【図４９−３】図４９Ｂは、完全に引き出された集成イントラレイヤークリーニング部品、完全に引き出されたコーティング済輸送フィルム及びフィルム上の造形材料層の下側からの像形成をさらに示す、図４９及び４９Ａと同様の図である
【図４９−４】図４９Ｃは、フィルム上の造形材料と接し、集成造形プラットフォームによって所定の位置に保持された造形品をさらに示す、図４９Ｂと同様の図である
【図４９−５】図４９Ｄは、輸送フィルム上の造形材料層の像形成後のカートリッジへの輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の引込みを示す、図５と同様の斜視図である
【図５０−１】図５０は、カートリッジからの引出し及び造形面への重なりを示す、造形面、造形面支持フレーム、輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の初期状態の前面図である
【図５０−２】図５０Ａは、カートリッジからの引出し及び造形面への重なりを示す、造形面、造形面支持フレーム、輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の中間状態の前面図である
【図５０−３】図５０Ｂは、カートリッジからの引出し及び造形面への重なりを示す、造形面、造形面支持フレーム、輸送フィルム及び集成イントラレイヤークリーニング部品の最終状態の前面図である
【図５１】図５１は、図５０Ｂの位置から開始される、図５０，５０Ａ及び５０Ｂと同様の、硬化のために輸送フィルム上の造形材料に接している造形品及び集成プラットフォームをさらに示す前面図である
【図５２】図５２は、図５０Ｂの位置から開始される、図５０，５０Ａ及び５０Ｂと同様の、図５１に続き、集成イントラレイヤークリーニング部品によるイントラレイヤークリーニングのために造形面から持ち上げられている造形品をさらに示す前面図である
【図５３】図５３は、ブラケットに取り付けられた輸送フィルムの一端を示す部分斜視図である
【図５４】図５４は、図５３の線２４−２４に沿ってとられた断面図である
【図５５−１】図５は、造形面及び造形面支持フレームの右手上方から見た前面斜視図である
【図５５−２】図５５Ａは、真空チャネルを示す、造形面支持フレームの１つのコーナーの上方から見た部分斜視図である
【図５５−３】図５５Ｂは、造形面のための支持フレームにおける光透過造形面の配置を図５５Ｃと時系列で示す簡略な部分断面図である
【図５５−４】図５５Ｃは、造形面のための支持フレームにおける光透過造形面の配置を図５５Ｂと時系列で示す簡略な部分断面図である
【図５５−５】図５５Ｄは、ブラケットにおける輸送フィルムの一端の取付け及び本発明の集成イントラレイヤークリーニング部品への取付けを示す、図２に示されるような装置の下側前方右手からみた部分斜視図である
【図５６−１】図５６は、造形プラットフォーム、支持フレーム、一対の独立エレベーターブラケット及び、造形プラットフォームを集成造形プラットフォームに確実に取り付けるための、真空供給系を含む、集成造形プラットフォームに挿入されている造形プラットフォームを示す、図２の装置の前面右手から見た部分斜視図である
【図５６−２】図５６Ａは、造形品を支持するための造形プラットフォームの下側の不連続突起構造体及び造形プラットフォーム支持フレームの一区画がはまり込む造形プラットフォームのリセスを示す図５６Ｃの線５９−５９に沿ってとられた断面を示す、造形プラットフォームが挿入されている図５６の集成造形プラットフォームの下側から見た部分断面平面図である
【図５６−３】図５６Ｂは、図５６の造形プラットフォームの下側左手から見た斜視図である
【図５６−４】図５６Ｃは、支持フレームに固定された造形プラットフォームを示す図５６の集成造形プラットフォームの前面図である
【図５７−１】図５７は、本発明の造形パッドの別の実施形態の上面の斜視図である
【図５７−２】図５７Ａは、本発明の造形パッドの別の実施形態の下面の斜視図である
【図５８】図５８は、本発明の別の造形プラットフォームの斜視図である
【図５９】図５９は、造形面に接近しつつある造形品及び本発明の造形プラットフォームの断面図である
【図６０】図６０は、造形パッド及び造形品のための支持構造体の平面図である
【図６１】図６１は、本発明の集成エレベーターの斜視分解組立図である
【図６２】図６２は、造形面に入りつつある造形品及び本発明の造形プラットフォームの断面図である
【図６３】図６３は、造形面から持ち上げられた造形品及び本発明の造形プラットフォームの断面図である
【図６４−１】図６４は、本発明の集成像形成装置及び位置合せ取付治具の斜視分解組立図である
【図６４−２】図６４Ａは、本発明の集成像形成装置及び位置合せ取付治具の斜視分解組立図である
【図６４−３】図６４Ｂは、本発明の集成像形成装置及び位置合せ取付治具の斜視分解組立図である
【図６５】図６５は、像を折り返すための集成ミラーを介して光透過性造形面の下側を照射しているデジタル光処理（ＤＬＰ）像形成装置を示す、図２の装置を反時計回りに回転させることによって装置の右側からとられた、図６６と時系列をなす、簡略な平面図である
【図６６】図６６は、像形成後硬化のための集成高輝度ＵＶ装置による造形面の照射のための１つのミラーの引込みを示す、図２の装置を反時計回りに回転させることによって装置の右側からとられた、図６６と時系列をなす、簡略な平面図である
【図６７−１】図６７は、図２の装置の前面を左手上方から見た、図６７Ａと時系列をなす、引込み可能ミラーを示す、造形面の一部及び集成ＵＶ装置の上に取り付けられた造形面のためのフレームの斜視図である
【図６７−２】図６７Ａは、図２の装置の前面を左手上方から見た、図６７と時系列をなす、集成ＵＶ装置による造形面の照射のためのミラーの引込みを示す斜視図である
【図６７−３】図６７Ｂは、摩擦面に対して回転してミラーの引込み及び引出しを行う左端のゴムローラーホイールに面して、造形面の下側から、図６７Ａの引き込まれたミラーを示す、図６７Ａの集成ＵＶ装置の前面右手コーナーの内側から見た部分斜視図である
【図６８】図６８は、歯付ゴムローラーホイール、駆動モーターＭ、摩擦面、ミラー支持フレーム及びミラー引込みトラックを示す、図６７Ｂからとられた簡略な部分側断面図である
【図６９】図６９は、造形品の側面の二次硬化ＵＶ露光のための本発明の集成ハロー光照射部品の斜視図である
【図７０】図７０は、造形プラットフォームを通過する二次硬化ＵＶ露光のための本発明の集成フード光照射部品の斜視図である
【符号の説明】
【０１４９】
１００，１０１ 卓上型造形装置
２００ カートリッジ
３００ 集成イントラレイヤークリーニング部品
４００ 輸送フィルム
１１００ 像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体造形装置においてその上に立体造形品を支持するための造形パッドにおいて、前記造形パッドが、
ａ） 第１の平表面、及び
ｂ） 前記第１の平表面から突き出す、複数の不連続な第２の平表面を定める、複数の離散構造であって、前記不連続平表面上に立体造形品を支持するための、離散構造、
を有することを特徴とする造形パッド。
【請求項２】
前記不連続平表面が前記第１の平表面に平行であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項３】
前記複数の不連続平表面が単一のあらかじめ定められた距離だけ前記第１の平表面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項４】
前記構造が前記第１の平表面の平面に対して垂直ではない角度を成して前記第１の平表面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項５】
前記第１の平表面がガラスであり、前記複数の離散構造が完全に硬化した立体造形像であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項６】
前記造形パッドが射出成形でつくられた造形パッドであり、前記複数の離散構造が射出成形金型からの前記造形パッドの離型を容易にするような角度で前記第１の平表面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項７】
平面図で見て、前記不連続平表面の周囲の前記第１の平表面の面積のプラットフォームの総面積に対する百分率が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項８】
前記総面積に対する前記百分率が少なくとも約７５％であることを特徴とする請求項７に記載の造形パッド。
【請求項９】
前記総面積に対する前記百分率が少なくとも約８５％であることを特徴とする請求項７に記載の造形パッド。
【請求項１０】
前記構造が、前記第１の平表面から突き出してグリッド様パターンを形成し、前記構造の間隔を定める、平頭角錐構造であり、平面図で見て、前記不連続平表面の周囲の前記第１の平表面の面積のプラットフォームの総面積に対する百分率が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１１】
前記不連続平表面が、円柱、長方柱、正方柱または楕円柱の上面であり、前記構造が前記上面に対応することを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１２】
前記造形パッドが立体造形光に対して透明であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１３】
前記第１の平表面の裏側にあって前記第１の平表面に平行な第２の平表面をさらに有し、前記第２の平表面が、前記第２の平表面から突き出す、真空の力に対して造形プラットフォーム上に前記造形パッドを支持するための複数の第２の不連続平表面を定める複数の離散構造を有し、前記第２の平表面が真空源への連結のための取付具をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１４】
前記造形プラットフォームが前記造形パッドに押し付けられたときの前記造形プラットフォームの真空封止密接のための、前記第２の平表面の周縁から突き出し、前記造形パッドの前記第２の平表面上の前記第２の不連続平表面より垂直上方に突き出す、シールをさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の造形パッド。
【請求項１５】
周縁及び前記周縁のあらかじめ定められた場所に、前記プラットフォーム上に前記パッドを保持するための保持ブラケットと嵌合するための、切欠き部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１６】
概ね垂直下方の位置において立体造形品を支持するための造形パッドにおいて、前記造形パッドが、平表面から突き出し、立体造形品を支持するための複数の不連続平表面を定める、複数の平頭角錐を有することを特徴とする造形パッド。
【請求項１７】
前記不連続表面が、等間隔であり、平面図で見たときに前記平表面の総面積の１０〜１５％を占めることを特徴とする請求項１２に記載の造形パッド。
【請求項１８】
立体造形のための造形パッドにおいて、
ａ） 前記造形パッドの表側の第１の平表面及び裏側の第２の平表面、及び
ｂ） 前記第１及び第２の平表面のそれぞれから突き出し、前記第１及び第２の平表面に平行で単一のあらかじめ定められた距離だけ前記平表面の平面に対して垂直ではない角度を成して前記平表面から突き出す複数の第２の不連続平表面を定める、複数の離散構造、
を有し、
前記単一のあらかじめ定められた距離は前記パッドの表側と裏側で同じとするかまたは異ならせることができる、
ことを特徴とする造形パッド。
【請求項１９】
造形パッド上に立体造形品支持構造を造形する方法において、
ａ） 造形パッド上に立体造形材料の複数の離散固化層領域を形成する工程、
ｂ） 前記離散領域上に格子を形成する工程であって、前記格子は前記離散領域にわたる複数の縦部材として突き出す複数の固化立体造形材料層を有し、前記縦部材は第１の組及び第２の組の間隔がとられた平行部材を有し、前記第１の組は前記第２の組と交差して、前記造形パッドから隔てられ、前記造形パッドに平行な、格子を形成するものである工程、及び
ｃ） 前記格子上に立体造形品のための支持体を形成する工程であって、前記支持体は、前記格子の平面に概ね垂直な、縦方向に間隔がとられた複数の離散部材の形態で突き出す、複数の固化立体造形材料層を有するものである工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
格子を形成する前記工程が、前記第１の組の間隔がとられた平行部材及び前記第２の組の間隔がとられた平行部材を約９０°の角度で交差させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
あらかじめ定められた造形品のための前記支持体の境界領域の外側に全体として広がる領域まで造形パッド上に前記離散領域及び前記格子を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記支持体上に造形品を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記離散領域、前記格子及び前記支持体が同じかまたは異なる立体造形材料で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記離散領域、前記格子及び前記支持体が、立体造形光により、同じかまたは異なる流動可能立体造形材料で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
造形パッド上の立体造形において、
ａ） 第１の平表面及び、前記第１の平表面から突き出し、前記第１の表面から持ち上げられた複数の第２の不連続平表面を定める、複数の構造を有する立体造形パッドであって、前記パッドの前記第１の表面の光透過可能な面積は前記持ち上げられた第２の表面の面積より小さく、平面図で見て、前記第１の平表面及び前記第２の平表面の総面積の約５０〜９０％である造形パッド、
ｂ） 前記造形パッドの前記第２の平表面の内の選ばれた平表面上の複数の離散固化立体造形材料層領域、
ｃ） 前記離散領域にわたる複数の縦部材として突き出す複数の固化立体造形材料層の格子であって、前記縦部材は第１の組及び第２の組の間隔がとられた平行部材を有し、前記第１の組は前記第２の組と約９０°の角度で交差して、前記造形パッドの前記第１及び第２の面から隔てられ、前記造形パッドの前記第１及び第２の面に平行な、前記格子を形成するものである格子、
ｄ） 前記格子上の支持体であって、前記支持体は前記格子の平面に概ね垂直な、縦方向に間隔がとられた複数の離散部材の形態で突き出す、複数の固化立体造形材料層を有するものである支持体、及び
ｅ） 前記支持体上の立体造形品、
を含むことを特徴とする立体造形。
【請求項１】
立体造形装置においてその上に立体造形品を支持するための造形パッドにおいて、前記造形パッドが、
ａ） 第１の平表面、及び
ｂ） 前記第１の平表面から突き出す、複数の不連続な第２の平表面を定める、複数の離散構造であって、前記不連続平表面上に立体造形品を支持するための、離散構造、
を有することを特徴とする造形パッド。
【請求項２】
前記不連続平表面が前記第１の平表面に平行であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項３】
前記複数の不連続平表面が単一のあらかじめ定められた距離だけ前記第１の平表面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項４】
前記構造が前記第１の平表面の平面に対して垂直ではない角度を成して前記第１の平表面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項５】
前記第１の平表面がガラスであり、前記複数の離散構造が完全に硬化した立体造形像であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項６】
前記造形パッドが射出成形でつくられた造形パッドであり、前記複数の離散構造が射出成形金型からの前記造形パッドの離型を容易にするような角度で前記第１の平表面から突き出すことを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項７】
平面図で見て、前記不連続平表面の周囲の前記第１の平表面の面積のプラットフォームの総面積に対する百分率が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項８】
前記総面積に対する前記百分率が少なくとも約７５％であることを特徴とする請求項７に記載の造形パッド。
【請求項９】
前記総面積に対する前記百分率が少なくとも約８５％であることを特徴とする請求項７に記載の造形パッド。
【請求項１０】
前記構造が、前記第１の平表面から突き出してグリッド様パターンを形成し、前記構造の間隔を定める、平頭角錐構造であり、平面図で見て、前記不連続平表面の周囲の前記第１の平表面の面積のプラットフォームの総面積に対する百分率が５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１１】
前記不連続平表面が、円柱、長方柱、正方柱または楕円柱の上面であり、前記構造が前記上面に対応することを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１２】
前記造形パッドが立体造形光に対して透明であることを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１３】
前記第１の平表面の裏側にあって前記第１の平表面に平行な第２の平表面をさらに有し、前記第２の平表面が、前記第２の平表面から突き出す、真空の力に対して造形プラットフォーム上に前記造形パッドを支持するための複数の第２の不連続平表面を定める複数の離散構造を有し、前記第２の平表面が真空源への連結のための取付具をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１４】
前記造形プラットフォームが前記造形パッドに押し付けられたときの前記造形プラットフォームの真空封止密接のための、前記第２の平表面の周縁から突き出し、前記造形パッドの前記第２の平表面上の前記第２の不連続平表面より垂直上方に突き出す、シールをさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の造形パッド。
【請求項１５】
周縁及び前記周縁のあらかじめ定められた場所に、前記プラットフォーム上に前記パッドを保持するための保持ブラケットと嵌合するための、切欠き部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の造形パッド。
【請求項１６】
概ね垂直下方の位置において立体造形品を支持するための造形パッドにおいて、前記造形パッドが、平表面から突き出し、立体造形品を支持するための複数の不連続平表面を定める、複数の平頭角錐を有することを特徴とする造形パッド。
【請求項１７】
前記不連続表面が、等間隔であり、平面図で見たときに前記平表面の総面積の１０〜１５％を占めることを特徴とする請求項１２に記載の造形パッド。
【請求項１８】
立体造形のための造形パッドにおいて、
ａ） 前記造形パッドの表側の第１の平表面及び裏側の第２の平表面、及び
ｂ） 前記第１及び第２の平表面のそれぞれから突き出し、前記第１及び第２の平表面に平行で単一のあらかじめ定められた距離だけ前記平表面の平面に対して垂直ではない角度を成して前記平表面から突き出す複数の第２の不連続平表面を定める、複数の離散構造、
を有し、
前記単一のあらかじめ定められた距離は前記パッドの表側と裏側で同じとするかまたは異ならせることができる、
ことを特徴とする造形パッド。
【請求項１９】
造形パッド上に立体造形品支持構造を造形する方法において、
ａ） 造形パッド上に立体造形材料の複数の離散固化層領域を形成する工程、
ｂ） 前記離散領域上に格子を形成する工程であって、前記格子は前記離散領域にわたる複数の縦部材として突き出す複数の固化立体造形材料層を有し、前記縦部材は第１の組及び第２の組の間隔がとられた平行部材を有し、前記第１の組は前記第２の組と交差して、前記造形パッドから隔てられ、前記造形パッドに平行な、格子を形成するものである工程、及び
ｃ） 前記格子上に立体造形品のための支持体を形成する工程であって、前記支持体は、前記格子の平面に概ね垂直な、縦方向に間隔がとられた複数の離散部材の形態で突き出す、複数の固化立体造形材料層を有するものである工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
格子を形成する前記工程が、前記第１の組の間隔がとられた平行部材及び前記第２の組の間隔がとられた平行部材を約９０°の角度で交差させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
あらかじめ定められた造形品のための前記支持体の境界領域の外側に全体として広がる領域まで造形パッド上に前記離散領域及び前記格子を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記支持体上に造形品を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記離散領域、前記格子及び前記支持体が同じかまたは異なる立体造形材料で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記離散領域、前記格子及び前記支持体が、立体造形光により、同じかまたは異なる流動可能立体造形材料で形成されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
造形パッド上の立体造形において、
ａ） 第１の平表面及び、前記第１の平表面から突き出し、前記第１の表面から持ち上げられた複数の第２の不連続平表面を定める、複数の構造を有する立体造形パッドであって、前記パッドの前記第１の表面の光透過可能な面積は前記持ち上げられた第２の表面の面積より小さく、平面図で見て、前記第１の平表面及び前記第２の平表面の総面積の約５０〜９０％である造形パッド、
ｂ） 前記造形パッドの前記第２の平表面の内の選ばれた平表面上の複数の離散固化立体造形材料層領域、
ｃ） 前記離散領域にわたる複数の縦部材として突き出す複数の固化立体造形材料層の格子であって、前記縦部材は第１の組及び第２の組の間隔がとられた平行部材を有し、前記第１の組は前記第２の組と約９０°の角度で交差して、前記造形パッドの前記第１及び第２の面から隔てられ、前記造形パッドの前記第１及び第２の面に平行な、前記格子を形成するものである格子、
ｄ） 前記格子上の支持体であって、前記支持体は前記格子の平面に概ね垂直な、縦方向に間隔がとられた複数の離散部材の形態で突き出す、複数の固化立体造形材料層を有するものである支持体、及び
ｅ） 前記支持体上の立体造形品、
を含むことを特徴とする立体造形。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０−１】
【図３０−２】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７−１】
【図３７−２】
【図３８−１】
【図３８−２】
【図３８−３】
【図３９】
【図４０−１】
【図４０−２】
【図４０−３】
【図４０−４】
【図４０−５】
【図４０−６】
【図４０−７】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９−１】
【図４９−２】
【図４９−３】
【図４９−４】
【図４９−５】
【図５０−１】
【図５０−２】
【図５０−３】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５−１】
【図５５−２】
【図５５−３】
【図５５−４】
【図５５−５】
【図５６−１】
【図５６−２】
【図５６−３】
【図５６−４】
【図５７−１】
【図５７−２】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４−１】
【図６４−２】
【図６４−３】
【図６５】
【図６６】
【図６７−１】
【図６７−２】
【図６７−３】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図２−１】
【図２−２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０−１】
【図３０−２】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７−１】
【図３７−２】
【図３８−１】
【図３８−２】
【図３８−３】
【図３９】
【図４０−１】
【図４０−２】
【図４０−３】
【図４０−４】
【図４０−５】
【図４０−６】
【図４０−７】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９−１】
【図４９−２】
【図４９−３】
【図４９−４】
【図４９−５】
【図５０−１】
【図５０−２】
【図５０−３】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５−１】
【図５５−２】
【図５５−３】
【図５５−４】
【図５５−５】
【図５６−１】
【図５６−２】
【図５６−３】
【図５６−４】
【図５７−１】
【図５７−２】
【図５８】
【図５９】
【図６０】
【図６１】
【図６２】
【図６３】
【図６４−１】
【図６４−２】
【図６４−３】
【図６５】
【図６６】
【図６７−１】
【図６７−２】
【図６７−３】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【公開番号】特開２００８−１９５０６９（Ｐ２００８−１９５０６９Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−８３２４（Ｐ２００８−８３２４）
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（５９７０１３７１１）スリーディー システムズ インコーポレーテッド (43)
【復代理人】
【識別番号】１００１１６５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 香
【復代理人】
【識別番号】１００１３９７２３
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８３２４（Ｐ２００８−８３２４）
【出願日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願人】（５９７０１３７１１）スリーディー システムズ インコーポレーテッド (43)
【復代理人】
【識別番号】１００１１６５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 香
【復代理人】
【識別番号】１００１３９７２３
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 洋
【Ｆターム（参考）】
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