JP6585597B2

JP6585597B2 - レーザー印刷システム

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Publication number: JP6585597B2
Application number: JP2016539227A
Authority: JP
Inventors: マテス，トーマス; パーテルノステル，ステファン; カンツラー，ゲルト; フィリッピ，ヨッヒェン; フローネンボルン，ステファン; ホイスラー，ゲロ; メンヒ，ホルガー; コンラーツ，ラルフ
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2019-10-02
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Description

本発明は、レーザー印刷システム及びレーザー印刷の方法に関する。すなわち、本発明は、例えば、高速プロトタイピングに用いられる積層造形（additive manufacturing：付加製造）のためのレーザーによる３Ｄ印刷の分野におけるレーザー印刷システム及びレーザー印刷の方法に関する。本発明は、文書の印刷等の２Ｄ印刷には言及していない。

選択的レーザー溶融機は、単一の高出力レーザーと、照射されるエリアにわたってレーザーをスキャンするスキャナーとからなる。そのような機械では、レーザー及びスキャナーは、プロセスチャンバーの外部に配置され、レーザー光は、入射窓を通過して、構築エリア（building area）を含むプロセスチャンバー内に入ることができる。処理速度を高めるには、エリアのかなりの部分をカバーする幾つかの独立したチャネルを備えた印刷ヘッド、すなわち、アドレス指定可能レーザーアレイを有することが望ましい。好ましくは、印刷ヘッドは、ピクセル当たり１つのアドレス指定可能レーザー源を用いて印刷されるエリアの全幅をカバーし、そのため、印刷ヘッドは、１方向にのみ移動する必要がある。そのようなアドレス指定可能アレイの信頼性及びサービスコストは問題となる場合がある。

特許文献１は、電子写真式レーザー印刷のデバイスを開示している。電子写真式印刷システムが、複数のマイクロ光学発光アレイを備えるレーザープリントバーイメージャアセンブリを有する。このマイクロ光学発光アレイは、複数の垂直共振器面発光レーザーを備え、各垂直共振器面発光レーザーは、マイクロ光学素子を用いて合焦される。

米国特許出願公開第２００５／０１５１８２８号

したがって、本発明の目的は、改良されたレーザー印刷システム及び対応するレーザー印刷の方法を提供することである。

第１の態様によれば、作業面においてレーザー印刷システムのレーザーモジュールに対して移動する物体を照射する当該レーザー印刷システムが提供される。レーザーモジュールは、半導体レーザーの少なくとも２つのレーザーアレイと、少なくとも１つの光学素子とを備える。光学素子は、１つのレーザーアレイの半導体レーザーのレーザー光がレーザー印刷システムの作業面における１つのピクセルに結像されるように、レーザーアレイによって放出されたレーザー光を結像するよう適合される。

好ましくは、ピクセルのエリア要素（area element）が、少なくとも２つの半導体レーザーによって照射される。

既知のレーザー印刷システムは、単一の高出力レーザー又はレーザーのアレイのいずれかを用いる。高出力レーザーの場合、例えば、単一の端面発光半導体レーザーが用いられる場合があるのに対して、レーザーアレイの場合、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）が好ましくは用いられる。ＶＣＳＥＬアレイは、ウェハーベースのプロセスにおいて容易に製造することができるが、通常、端面発光半導体レーザーよりも放出する出力が低い。これらの既知のレーザー印刷システムの光学系は、各半導体レーザーの発光層を作業面（working plane）に投影又は合焦する。

この手法とは対照的に、本発明の好ましい実施形態は、少なくとも２つのレーザーアレイを光学素子によって作業面における２つのピクセルに結像することを提案する。レーザーアレイの像は、半導体レーザーの発光層の鮮鋭な像を含まない。レーザーアレイのうちの１つの少なくとも２つのレーザーによって放出された光は、１つの単一の半導体レーザーによってのみ照射されるエリア要素が存在しないようにピクセルの各エリア要素を照射する。好ましくは、１つのレーザーアレイの３つ、４つ又は多数の半導体レーザーが、ピクセルの１つのエリア要素を同時に照射する。２つのレーザーアレイが同じピクセルに同時に結像される場合さえある。このため、ピクセルのエリア要素当たり多数の半導体レーザーを用いることによって、より大きな強度を作業面に提供することができる。アレイの多数の半導体レーザーの拡散像が、作業面においてピクセル形成する。レーザー印刷システムは、各単一の半導体レーザーの照射への寄与が相対的に低いこと又は光エネルギーによる作業面における物体へのエネルギー入力が相対的に少ないことに起因して、より高い信頼性を有することができる。その結果、レーザーアレイの単一の半導体レーザーの機能不良は、レーザー印刷システムの機能不良を引き起こさない。

レーザーモジュールはレーザー印刷システムに対して移動することができ（スキャン）、及び／又は物体はレーザー印刷システムに対して移動することができる。物体は、レーザー印刷システムによって焼結させることができる粉体層とすることができる。物体のみが移動されることが好ましい場合がある。レーザー印刷システムが、１つ、２つ、３つ、４つ又はそれよりも多くのレーザーモジュールによって物体の幅に垂直に移動する当該物体の全幅を照射することを可能にすることができる。半導体レーザーは、端面発光半導体レーザーとすることができるが、コストがより低いことから、ＶＣＳＥＬアレイが好ましい場合がある。

光学素子は、作業面に対する光学素子の対物面（object plane）が半導体レーザーの面と一致しないように配置することができ、隣接する半導体レーザーによって放出されたレーザー光の錐が対物面において重複するようになっていることができる。レーザーアレイの半導体レーザーの面は、半導体レーザーの発光層によって規定される。これらの発光層は、活性層と、対応する共振器ミラーとを備える半導体レーザーの光共振器を備える。光学素子は、作業面に対する対物面を規定する単一の結像レンズ又はより複雑な結像光学部品とすることができる。レーザーアレイの半導体レーザーの発光層に対する対物面の配置は、作業面における発光層の拡散した重複する像をもたらすことができる。このため、作業面におけるエネルギー分布は、作業面への半導体層の各発光層の投影と比較して、より一様なものにすることができる。さらに、光学素子は、レーザーモジュール当たり１つの投影レンズと同程度に単純なものとすることができるが、作業面とレーザーモジュールとの間の距離を増加させるためにレンズのより複雑な組み合わせを用いることもできる。各発光層の鮮鋭な投影を提供するのに、マイクロレンズアレイは必要とされない場合がある。

レーザー印刷システムの単数又は複数のレーザーモジュールは、好ましくは、３つ、４つ又は多数のレーザーアレイを備える。単一のレーザーアレイを作業面における１つのピクセルに結像することができる。ピクセルは、１つのレーザーアレイの放出された光出力の一部分が、別のレーザーアレイによって放出された光出力と重複するように互いに隣接することができる。２つ、３つ又はそれよりも多くのレーザーアレイを作業面における同じピクセルに写像することができる場合さえある。光学素子は、例えば、レーザーモジュールの例えば２つの隣接するアレイのレーザー光を作業面における１つのピクセルに結像することができるマイクロ光学素子のアレイを含むことができる。この場合、２つ以上のアレイを１つのピクセルに結像することができる。代替的に又は付加的に、それぞれ異なるレーザーアレイによって放出されたレーザー光が、それぞれ異なる時刻に物体の表面の同じ部分を照射することができる場合がある。これは、第１のアレイの光が、物体の規定された表面を時刻ｔ_１において照射することができ、第２のアレイの光が、物体のこの規定された表面を、物体がレーザーモジュール（複数の場合もある）に対して移動されたｔ_１よりも後の時刻ｔ_２において照射することができることを意味する。さらに、印刷システムは、それぞれ異なる作業面を有するレーザーモジュールを備えることができる。これは、基準表面に対してそれぞれ異なる高さにレーザーモジュールを配置することによって、及び／又はそれぞれ異なる光学素子を設けることによって行うことができる。それぞれ異なる作業面は、３次元印刷に有利であり得る。代替的に又は付加的に、レーザーモジュール（複数の場合もある）は、当該レーザーモジュールに対して規定された距離に常に存在する作業面に平行な基準表面に対して移動させることができる場合がある。

単数又は複数のレーザーモジュールのレーザーアレイは、作業面における物体の移動方向に垂直な列に配置することができる。列は、レーザーアレイの第１の列の第１のレーザーアレイが、物体の第１のエリアを照射するように適合され、レーザーアレイの第２の列の第２のレーザーアレイが物体の第２のエリアを照射するように適合されるように互いに千鳥状にするか又はカスケードすることができ、第１のエリアは、物体の連続的な照射が可能になるように第２のエリアに隣接している。レーザーアレイの像は、上記で論述したように部分的に重複することができる。

レーザーアレイは長方形とすることができ、この長方形の長辺は、作業面における物体の移動方向に平行に配置されている。この配置は、ピクセル当たりより多くの半導体レーザーを設けることによって、物体の動方向に垂直な横方向における解像度を低減することなく、ピクセル当たりより高い総出力を可能にする。

本発明によれば、レーザー印刷システムは、２つ、３つ、４つ又は多数のレーザーモジュール備える。多数のレーザーモジュールを用いることによって、より大きな印刷エリアを可能にすることができる。さらに、例えば、レーザーモジュール当たり１つの結像レンズを用いることによって、複雑な光学素子を回避することができる。

さらに、レーザーモジュールは、作業面における物体の移動方向に垂直な列に配置されている。これらの列は、レーザーモジュールの第１の列の第１のレーザーモジュールが物体の第１のエリアを照射するように適合されるとともに、レーザーモジュールの第２の列の第２のレーザーモジュールが物体の第２のエリアを照射するように適合されるよう互いに千鳥状になっているか又はカスケードされている。第１のエリアは、物体の連続的な照射が可能になるように第２のエリアに隣接している。

レーザーモジュールの複数の列を、レーザーモジュールの１つの列内のレーザーモジュール間の距離が最小になるように配置することができる。レーザーモジュールの直径及びアレイの像の幅は、レーザーモジュールによる物体の照射をカバーするエリアを可能にするために必要とされる列の数を決定することができる。アレイ配置の像の幅に対してレーザーモジュールの直径が大きいほど、必要とされる列はより多くなる場合がある。

各レーザーモジュールのレーザーアレイは、細長い配置に配置することができ、この細長い配置の長辺は、作業面における物体の移動方向に垂直な配置されている。各レーザーモジュールは、作業面における物体の移動方向に垂直なレーザーアレイの、例えば、２つ、３つ又はそれよりも多くの列を備えることができる。列当たりのアレイの数は、列の数を越えることができる。この配置は、特に、２つ以上のレーザーモジュールがレーザー印刷システムによって備えられている場合に、単一のアレイの比較的単純な駆動方式によって物体の一様な照射を可能にすることができる。物体の各エリア要素は、この場合、１つの専用レーザーアレイによってのみ照射することができ、隣接するレーザーアレイが隣接するピクセルを照射する。作業面における物体の移動速度は、物体のエリア要素当たりの総エネルギーを規定するように適合させることができる。

レーザー印刷システムは、２つ、３つ、４つ又は多数のレーザーモジュールを備えることができ、各レーザーモジュールのレーザーアレイは、レーザー印刷システムの広い作業空間（物体の移動方向に垂直な印刷幅）を可能にするために細長い配置に配置される。

各レーザーモジュールのレーザーアレイは、代替的に細長い配置に配置することができ、この細長い配置の長辺は、作業面における物体の移動方向に垂直な方向に対して傾斜又は回転して配置されている。レーザーモジュールのこの細長い配置のそれらの中心の回りの規定された傾斜角又は回転は、特に、ピクセルが互いに僅かに位置合わせ不良である場合に、隣接するピクセルと重複することもできる滑らかな勾配を有する積分強度プロファイルが、全強度分布の一様性を改善することを可能にすることができる。これによって、レーザーアレイの位置合わせの労力が低減され、このため、レーザーモジュール及びレーザー印刷システムの製造コストが低減される。位置合わせ不良は、極端な場合には、時間当たりのエネルギー入力及び較正物体のエリア要素に対する物体の移動速度が求められるレーザー印刷システムの追加の較正ランによって補償することができる。

代替的に、同じレーザーモジュール又はそれぞれ異なるレーザーモジュールの２つ、３つ又はそれよりも多くのレーザーアレイを、物体の同じエリア要素を照射するように配置することができる。これらのレーザーアレイは、エリア要素をその後照射するように配置することができる。作業面における物体のエリア要素への時間当たりのエネルギー入力は増加させることができる。これによって、物体のより速い速度を可能にすることができ、このため、レーザー印刷システムのより高いスループットを可能にすることができる。さらに、レーザーアレイの位置合わせ不良及び単一の半導体レーザーの機能不良に関する許容範囲を改善することができる。それぞれ異なるアレイの駆動方式は、上記で説明したように較正物体を用いた較正ランに基づいて適合させることができる。

レーザーモジュールの光学素子は、作業面におけるレーザーアレイの像を縮小するように配置することができる。縮小倍率は、より小さなピクセルサイズ及びより高いエネルギー密度を可能にすることができる。各レーザーアレイは、光学素子の一部分であるマイクロレンズアレイを更に備えることができ、このマイクロレンズアレイは、半導体レーザーによって放出されたレーザー光の発散を低下させるように配置することができる。発散の低減は、対物面における半導体レーザーによって放出されたレーザー光の重複と単一のピクセルのサイズとの間の妥協点を見つけるのに用いることができる。さらに、レーザーアレイと作業面との間の距離は、マイクロレンズアレイによって適合させることができ及び／又は光学素子（結像光学部品）は単純化することができる。

レーザーアレイの密度は、レーザー印刷システムによって照射される物体のエリアに応じて変化する場合がある。これによって、物体の規定された部分におけるより高い出力密度を可能にすることができる。代替的に又は付加的に、アレイ内の半導体レーザーの密度を、例えば、より小さな強度又はより大きな強度をピクセルの周縁に提供することができるように適合させることができる。さらに、一様性を改善するように及び／又は作業面において規定された強度分布を生み出すようにアレイの形状を調整することができる。アレイは、例えば、菱形、三角形、円形、楕円形、台形又は平行四辺形の形状を有することができる。

レーザー印刷システムは、互いに隣り合って配置された少なくとも第１のレーザーモジュール及び第２のレーザーモジュールを備える。各レーザーモジュールは、少なくとも２つのレーザーアレイを備えることができ、第１のレーザーモジュール又は第２のレーザーモジュールの２つのレーザーアレイのうちの少なくとも一方は、動作中、作業面内の同じエリア要素を、重複レーザー光源と、重複レーザー光源を備えるレーザーモジュールに隣り合って配置されたレーザーモジュールのレーザーアレイとが照射することができるような重複レーザー光源として配置されている。

重複レーザー光源は、作業面における物体に意図しない照射ギャップをもたらす場合があるレーザーモジュールの潜在的な位置合わせ不良を補償するように配置される。したがって、重複は部分的なものとすることができる。

レーザーアレイは、作業面におけるそれぞれ１つのピクセルを照射することができる。重複レーザー光源として配置されるレーザーアレイは、近傍のレーザーモジュールのレーザーアレイと同じピクセル又は同じピクセルの一部分を照射するように配置することができる。これは、双方のレーザーアレイが作業面における同じエリア要素を同時に照射することができることを意味する。代替的に、重複レーザー光源は、近傍のレーザーモジュールのレーザーアレイと同じエリア要素を時間的により遅く又はより早く照射するように配置することができる。重複レーザー光源の光は、例えば、作業面における物体の１つのエリア要素を時刻ｔ１において照射することができ、近傍のレーザーモジュールのレーザーアレイは、レーザーモジュールに対する物体の移動によって、同じエリア要素をｔ１よりも後の時刻ｔ２において照射することができる。この相対移動は、物体の移動、レーザーモジュールの移動又は物体及びレーザーモジュールの移動によって引き起こすことができる。物体の規定されたエリア要素に提供される全強度は、重複レーザー光源を必要としない完全に位置合わせされたレーザーモジュールの場合と実質上同じエネルギーがエリア要素ごとに提供されるように適合されなければならない。エリア要素ごとに提供されるエネルギーは、物体における欠陥が回避されるように適合されなければならない。照射されるエリア間が完全に一致している場合、重複レーザー光源又は近傍のレーザーモジュールのレーザーアレイのみを用いることができる。代替的に、双方を適合した強度（例えば、５０％の強度）とともに用いることができる。この適合した強度は、レーザーモジュールに対する物体の相対速度に適合させることができる。提供されたレーザー光の適合は、照射されるエリア要素間が完全に一致していない（例えば、位置合わせ不良に起因して半分しか重複していない）場合に、過度に多くのエネルギー又は過度に少ないエネルギーが提供されることを回避するために重要となり得る。

従属請求項２〜１３に記載の技術手段及び対応する説明は、上記で説明したような重複レーザー光源と組み合わせることができる。

作業面における少なくとも１つの規定されたエリア要素に提供される総エネルギーは、重複レーザー光源を有しない位置合わせされたレーザーモジュールの場合と実質上同じエネルギーがエリア要素ごとに提供されるようなエネルギーとすることができる。

加えて、作業面における少なくとも１つの規定されたエリア要素に提供される総エネルギーは、レーザーアレイによる少なくとも１つの規定されたエリア要素の照射と、対応する重複レーザー光源による少なくとも１つの規定されたエリア要素の照射との間の時間オフセットｔ２−ｔ１がない場合と実質上同じエネルギーがエリア要素当たり提供されるようなものとすることができる。

レーザーアレイ及び／又は対応する重複レーザー光源の適合された強度は、時刻ｔ１においてレーザーアレイによって照射されるとともに時刻ｔ２において重複レーザー光源によって照射されるか又はその逆順で照射される作業面における規定されたエリア要素のレーザーアレイによる照射と、対応する重複光源による照射との間の時間内のエネルギー損失が補償されるようなものとすることができる。

レーザーアレイ及び／又は対応する重複レーザー光源の適合された強度は、３Ｄ印刷に用いられる構築材料に応じて選択することができる。

重複レーザー光源を備える、請求項に記載されていないレーザーシステムでは、単一のレーザーとしてのレーザー光源を、上記で説明したようなレーザーアレイの代わりに用いることができる。従属請求項２〜１５に記載の技術的手段及び対応する説明は、適用可能な場合には、（レーザーアレイの代わりに）単一のレーザーを備えるレーザーシステムにおいて重複レーザー光源と組み合わせることができる。

１つのピクセルは、レーザーアレイの多数の半導体レーザーによって同時に照射することができ、半導体レーザーの総数は、所定の数よりも少ない数の半導体レーザーの障害がレーザーアレイの出力パワーを所定の許容範囲値内でしか低下しないような数とすることができる。これによって、半導体レーザーの耐用年数に関する要件が不必要に増えることが回避される。

レーザーモジュールは、レーザーモジュールと関連付けられた単一の光学素子を用いて、少なくとも２、４、８、１６、３２、６４又はそれよりも多くのピクセルを照射するように構成することができる。

レーザーモジュールと関連付けられた光学素子は、２つの対抗する側部において切り取られた、円形の輪郭又は回転対称の輪郭から得られる外部輪郭を有することができ、これらの対抗する側部は、好ましくは移動方向に垂直な方向に向いた軸に沿って互いに位置合わせされている。これによって、移動方向に千鳥状になっている複数のレーザーモジュールを備える照射ユニットのコンパクトな設計を達成することができる。

照射に用いられていない半導体レーザー又はレーザーアレイが作業面に熱を提供するのに用いられるように、半導体レーザーを個別に制御するか又はレーザーアレイを制御する制御デバイスを設けることができる。

照射に用いられていない半導体レーザー又はレーザーアレイは、照射に用いられる半導体レーザー又はレーザーアレイよりも低電力を用いて動作することができる。

１つのレーザーアレイの少なくとも２つの半導体レーザー又は１つのレーザーアレイの半導体レーザーの少なくとも２つのサブグループは、レーザーアレイの出力パワーが、１つ又は複数の半導体レーザー又は１つ又は複数の半導体レーザーのサブグループをオフに切り替えることによって制御可能であるように個別にアドレス指定可能とすることができる。これによって、構築材料の溶融又は焼結を伴わない加熱にレーザーアレイを用いること又は重複レーザー光源の場合に必要とされる強度を提供すること等の様々な機能を、それぞれのレーザーアレイを用いて実行することが可能になる。

アレイを形成する複数の半導体レーザーは、アレイ外部輪郭が実質的に多角形、好ましくは実質的に六角形の形状を有するように配置することができる。そのような設計を用いると、アレイの強度分布は、先鋭なエッジが実質的にないものとなる。

また更なる態様によれば、３Ｄ印刷システムは、材料の層の支持部を備えるプロセスチャンバーを備え、レーザーモジュールは、プロセスチャンバー内に配置され、好ましくは、保護デバイスが支持部に向いているレーザーモジュールの側に配置されている。

保護デバイスは、レーザー光に透明な少なくとも１つのプレート、好ましくは少なくとも１つのガラスプレートから形成することができる。保護デバイスは、光学素子及び光源を保護し、レーザーモジュールを、蒸気及び凝縮物がない状態に保つ。

支持部の方に向いた保護デバイスの少なくとも表面の温度を制御する温度制御デバイスが設けることができる。

温度制御デバイスは、作業面における材料から保護デバイスへの熱放射が実質的に防止されるとともに照射ユニット内への熱輸送が可能な限り良好に防止されるように、保護デバイスを加熱するように構成することができる。

３Ｄレーザー印刷システムは、レーザーモジュールを用いて、各層に形成される物品の断面に対応するロケーションにおいて材料を層ごとに固化するように構成することができる。

材料は粉体とすることができる。

レーザーモジュールは、照射ユニットを形成し、照射ユニットは、作業面にわたって移動するように構成することができる。

１つのレーザーアレイは、単一の半導体レーザーから構成することができるが、少なくとも２つの半導体レーザーを備えることができる。

半導体レーザーは垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）及び／又は垂直外部共振器面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）を含むことができる。

本発明の更なる態様によれば、レーザー印刷の方法が提供される。本方法は、
物体を作業面においてレーザーモジュールに対して移動させるステップと、
半導体レーザーの少なくとも２つのレーザーアレイと、少なくとも１つの光学素子とを備えるレーザーモジュールによってレーザー光を放出するステップと、
１つのレーザーアレイの半導体レーザーのレーザー光が作業面における１つのピクセルに結像されるように、レーザーアレイによって放出されたレーザー光を光学素子によって結像するステップと、
を含む。好ましくは、ピクセルのエリア要素は、少なくとも２つの半導体レーザーによって照射される。

本方法は、作業面においてより一様な強度分布を可能にすることができる。

本方法は、作業面に平行な基準面に垂直にレーザーモジュール（複数の場合もある）を移動させる更なるステップを含むことができる。この基準面に垂直な移動によって、互いに平行なそれぞれ異なる作業面が可能になる。

更なる態様によれば、本方法において用いられるレーザー印刷システムは、積層造形の３Ｄ印刷システムであり、作業面における物体の移動方向に垂直な列に配置された２つ、３つ、４つ又は多数のレーザーモジュールが用いられ、列は、レーザーモジュールの第１の列の第１のレーザーモジュールが物体の第１のエリアを照射するように適合されるとともにレーザーモジュールの第２の列の第２のレーザーモジュールが物体の第２のエリアを照射するように適合されるよう互いに千鳥状になっており、第１のエリアは、物体の連続的な照射が可能になるように第２のエリアに隣接している。

半導体レーザーによって放出された放射の影響下で変化する粉体材料、例えば、溶融又は焼結する粉体材料を本方法において用いることができる。

本方法は、作業エリアにわたって照射ユニットを移動させるステップを更に含むことができる。

請求項１に記載のレーザー印刷システム及び請求項３３に記載の方法は、特に従属請求項に規定されるような類似の実施形態及び／又は同一の実施形態を有することが理解されるべきである。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項とそれぞれの独立請求項との任意の組み合わせとすることもできることが理解されるべきである。特に、本方法は、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のレーザー印刷システムを用いて実行することができる。

更なる有利な実施形態が以下に規定されている。

本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下で説明する実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して明瞭にされる。

次に、本発明を、添付図面に関する実施形態に基づいて例として説明する。

第１のレーザー印刷システムの主要な概略図である。第１のレーザー印刷システムの一セクションを示す図である。第２のレーザー印刷システムの一セクションの主要な概略図である。レーザー印刷システムのレーザーモジュールにおけるレーザーアレイの配置の主要な概略図である。レーザー印刷システムのレーザーモジュールの第１の配置の主要な概略図である。レーザー印刷システムのレーザーモジュールの第２の配置の主要な概略図である。図６に示すレーザーモジュールの配置において１つおきのピクセルがオフである状態の積分強度プロファイルを示す図である。図６に示すレーザーモジュールの配置においてオン／オフに切り替えられたピクセルの任意のパターンを有する積分強度プロファイルを示す図である。レーザー印刷の方法の方法ステップの主要な概略図である。レーザー印刷システムのレーザーモジュールの第３の配置の主要な概略図である。積層造形の３Ｄ印刷システムの主要な概略図である。積層造形の３Ｄ印刷システムの上面図の主要な概略図である。レーザーモジュールの第１の配置及び作業面においてそれぞれ関連付けられた印刷エリアの主要な概略図である。レーザーモジュールと関連付けられた光学素子の一実施形態の主要な概略図である。レーザー光源のアレイにおけるレーザー光源の代替の配置の主要な概略図である。アレイにおけるレーザー光源の配置及びアレイの関連した積分強度プロファイルの主要な概略図である。オン／オフに切り替えられたピクセルのパターンを有する図４に示すレーザーモジュールにおける図１６ａによるレーザーアレイの配置及び関連した積分強度プロファイルを示す図である。図１５に類似したアレイにおけるレーザー光源の配置及びアレイの関連した積分強度プロファイルの主要な概略図である。オン／オフに切り替えられたピクセルのパターンを有する図４に示すレーザーモジュールにおける図１７ａによるレーザーアレイの配置及び関連した積分強度プロファイルを示す図である。

図において、同様の参照符号は、全体を通じて同様の対象物を指す。図における物体は、必ずしも一律の縮尺で描かれていない。

次に、本発明の様々な実施形態を、図を用いて説明する。

図１は、第１のレーザー印刷システム１００の主要な概略図を示している。レーザー印刷システム１００は、半導体レーザー１１５を有する２つのレーザーアレイ１１０と、光学素子１７０とを備える。半導体レーザー１１５は、半導体チップ上に設けられたＶＣＳＥＬである。この場合、１つのアレイ１１０の全てのＶＣＳＥＬ１１５は、１つのチップ上に設けられている。光学素子１７０は、焦点距離ｆを有する結像レンズである。アレイ１１０は、結像レンズによって作業面１８０に拡散して結像される図面の平面に垂直な幅Ｄを有する。幅Ｄを有する各アレイ１１０の、作業面１８０における拡散像の幅ｄは、作業面１８０におけるピクセルの幅を規定する。ピクセルの幅ｄは、それぞれのアレイの幅Ｄよりも小さい。このため、アレイの像は縮小される。作業面１８０と結像レンズ、すなわち光学素子１７０との間の距離ｂは、結像レンズの焦点距離ｆよりも大きい。光学素子１７０、すなわち結像レンズは、結像レンズの焦点距離よりも大きな距離ｇにある対物面１５０を、作業面１８０とともに規定する。ＶＣＳＥＬ１１５の発光面は、対物面内ではなく、対物面の背後において、ＶＣＳＥＬ１１５の発光面の鮮鋭な投影がもたらされないような距離に配置される。ＶＣＳＥＬ１１５の発光層と対物面との間の距離ａは、１つのレーザーアレイ１１０の少なくとも２つのＶＣＳＥＬ１１５のレーザー光がピクセルのエリア要素を同時に照射するように選ばれる。図２は、対物面１５０に対する１つのＶＣＳＥＬ１１５によって放出されたレーザー光の発散角の配置をより詳細に示している。ＶＣＳＥＬ１１５の発散角は、図２に示すような角度αによって与えられ、単一のＶＣＳＥＬ１１５によって放出されたレーザー光の錐を規定する。レーザーアレイ１１０におけるＶＣＳＥＬ１１５は、互いに対して距離ｐ（ピッチ）を有する。ピッチｐと距離ａとの間の関係は、以下の条件を満たさなければならない。

レーザーアレイ１１０のＶＣＳＥＬ１１５によって放出されたレーザー光は、対物面１５０におけるレーザーアレイ１１０と同じサイズの各エリアが少なくとも２つのＶＣＳＥＬ１１５によって照射されるように、対物面１５０において重複する。ピクセルサイズｄによって規定されるピクセルの各エリア要素は、その結果、それぞれのレーザーアレイ１１０の少なくとも２つのＶＣＳＥＬ１１５によっても結像レンズを介して照射される。各レーザーアレイのＶＣＳＥＬは、並列に駆動され、このため、レーザー光を同時に放出する。ピクセルのサイズは、以下の式によって与えられる。

ここで、倍率Ｍは、以下の式によって与えられる。

作業面１８０におけるレーザーアレイ１１０の像は、作業面１８０における物体へのエネルギー入力の一様性を高めるとともに単一のＶＣＳＥＬの機能不良に対する信頼性を改善するために拡散している。

レーザーモジュールのレーザーアレイ１１０と作業面１８０との間の総距離は、図３に示すように、レーザーアレイ１１０と組み合わせることができるマイクロレンズアレイ１７５によって増加させることができる。マイクロレンズアレイ１７５は、各ＶＣＳＥＬ１１５の発散角αを減少させるために、レーザーアレイ１１０と対物面１５０との間に配置することができる。距離ａ、したがって、作業面１５０までの総距離は、ＶＣＳＥＬ１１５のピッチが同じままである場合には、条件ａ≧ｐ＊（ｔａｎα）^−１を満たすために増加されなければならない。

図２に関して論述した条件の改善は、円形のアパーチャを有するＶＣＳＥＬ１１５の場合にＶＣＳＥＬ１１５の有効直径ｖを考慮に入れることによって達成することができる。有効直径ｖは、活性層の発光エリアの直径に対応する。有効直径ｖ、ピッチｐ及び距離ａの間の関係は、この改良された実施形態では、以下の条件を満たさなければならない。

図４は、レーザー印刷システム１００のレーザーモジュールにおけるレーザーアレイ１１０の配置の主要な概略図を示している。レーザーアレイ、すなわちＶＣＳＥＬアレイ１１０は、正方形ではなく長方形であり、この長方形の長辺は、物体の移動方向に配置されている（図５参照）。これによって、横方向の解像度を低減することなく、ピクセル当たりより高い総出力が可能になる。ＶＣＳＥＬアレイ１１０は、互いに僅かにシフトされた２つの列に更に配置される（カスケード配置又は千鳥配置）。これによって、物体がＶＣＳＥＬの列の方向に垂直に移動する場合、その物体のエリア要素の照射に関して、規定された重複が可能になる。

図５は、レーザー印刷システム１００のレーザーモジュールの第１の配置の主要な概略図を示している。これらのレーザーモジュールは、図４に示すような千鳥配置又はカスケード配置のレーザーアレイ１１０と、光学素子１７０とを備える。光学素子１７０は、それぞれのレーザーモジュールの全てのレーザーアレイ１１０をレーザー印刷システム１００の作業面１８０に結像する。光学素子１７０は、レーザーモジュールの総サイズＹを規定し、それぞれのレーザーモジュールのレーザーアレイ１１０のこの配置の幅は、１つのレーザーモジュールの印刷幅ｙを規定する。レーザーモジュールは、互いに平行な列に配置され、各列は、物体がレーザーモジュールに対して方向２５０に移動する場合に、作業面１８０において連続的なエリアを照射することができるようにシフトされている。印刷エリアは、このため、単一のレーザーモジュールのサイズＹ及び印刷幅ｙから独立して、作業面における物体のサイズに適合することができる。作業面１８０において移動する物体を連続的に照射するために必要とされる列の数は、レーザーモジュールのサイズＹ及び印刷幅ｙに依存する。１つの列内のレーザーモジュールは、少なくともＮ＝Ｙ／ｙ個の列が必要となるように距離Ｙだけ隔てられている。カスケードされた光学素子１７０は、例えば、ガラス成形によって単一の部品として製作することができる。代替的に、能動的位置合わせ（active alignment：アクティブアライメント）又は受動的位置合わせ（passive alignment：パッシブアライメント）によって個々のレンズからレンズアレイを組み立てることができる。

図６は、レーザー印刷システムのレーザーモジュールの第２の配置の主要な概略図を示している。この配置は、図５に関して論述した配置とかなり類似している。レーザーモジュールのレーザーアレイ１１０は、レーザーモジュールに対する物体の移動方向２５０に垂直な方向に対して傾斜されている（それらの中心の回りに回転されている）。これによって、隣接するピクセルと重複する場合もある図７及び図８に示すように滑らかな勾配を有する積分強度プロファイルが、特にピクセルが互いに僅かに位置合わせ不良である場合に、全強度分布の一様性を改善することが可能になる。

図７は、１つおきのピクセルが図６に示すレーザーモジュールの配置においてオフになっている状態において、レーザーモジュールに対する物体の移動方向２５０に垂直な方向６１０における積分強度プロファイルを示している。このピクセルプロファイルは、ほとんど三角形であり、隣接するピクセルと重複する大きな勾配を有する。図８は、図６に示すレーザーモジュールの配置においてオン／オフに切り替えられるピクセルの任意のパターンを有する積分強度プロファイルを示している。数字「１」及び「０」は、隣接するレーザーアレイ１１０のいずれがオン又はオフに切り替えられるのかを示している。この積分強度プロファイルは、作業面１８０における２つ以上の近傍ピクセルの重複を示している。

図９は、レーザー印刷の方法の方法ステップの主要な概略図を示している。図示したステップのシーケンスは、必ずしも、この方法の実行中の同じシーケンスを暗に意味するものではない。方法ステップは、異なる順序で又は並列に実行することができる。ステップ９１０において、１枚の用紙のような物体が、レーザーモジュールに対してレーザー印刷システムの作業面内を移動される。ステップ９２０において、レーザー光が、半導体レーザーの少なくとも２つのレーザーアレイと少なくとも１つの光学素子とを備えるレーザーモジュールによって放出される。ステップ９３０において、１つのレーザーアレイの半導体レーザーのレーザー光が作業面内の１つのピクセルに結像されるとともに、このピクセルのエリア要素が少なくとも２つの半導体レーザーによって照射されるように、レーザーアレイによって放出されたレーザー光が結像される。物体を移動させることができ、それと同時に、レーザーアレイのレーザー光を放出して、作業面に結像させることができる。

個別にアドレス指定可能なレーザー又はレーザーアレイを用いると、ラインに沿って、全ての個々のピクセルを同時に書き込むことができる、すなわち、ピクセル当たり個別のレーザー又はレーザーアレイによって書き込むことができるとき、３Ｄ印刷プロセスにおける最大速度を取得することができる。レーザー印刷システム又はレーザー印刷機における通常のライン幅は、ほぼ３０ｃｍ以上である。他方、個別にアドレス指定可能なレーザー又はレーザーアレイのレーザーモジュールのサイズ又は印刷幅は数ｃｍに制限される。これらのレーザーモジュールは、通常、当該レーザーモジュールが配置されている１つのマイクロチャネルクーラーに対応する。

したがって、複数のレーザーモジュール及び対応するマイクロチャネルクーラーを用い、これらをともに積重して完全なレーザー印刷モジュール又は印刷ヘッドにすることが必要である。近傍のマイクロチャネルクーラーとレーザーモジュールとの間の位置合わせ許容範囲は、レーザー光を提供することができないギャップ、又は十分なレーザー光を提供することができないギャップを作業面１８０にもたらす場合がある。最悪の場合に、そのようなギャップは、低品質の印刷用紙のような物体の処理に関して又は３Ｄプリンター／積層造形機によって作製される部分において欠陥をもたらす。

レーザー光源１１６の通常のサイズが１００μｍであることと、幾つかの位置合わせ許容範囲がともに合算されることを考慮すると、ギャップの問題は深刻な課題である。レーザー印刷システムを組み立てる個々の各ステップにおいてタイトな許容範囲を用いても、全体の許容範囲の連鎖は、３０μｍ以上の大きなずれをもたらす可能性がある。

この点において、重複する強度分布を提供するだけでなく、各レーザーモジュールのエッジに追加のレーザー光源１１６を用いることが有利であり得る。これらのレーザー光源１１６は、いわゆる重複レーザー光源１１７であり、これらの重複レーザー光源１１７の光が近傍のレーザーモジュールのレーザー光源１１６の光と重複するように配置される。これは、近傍のレーザーモジュール間のピッチがレーザーモジュールの全印刷幅よりも少なくとも１つのレーザー光源１１６の幅（例えば、１００μｍ）だけ小さいことを意味する。

近傍のレーザーモジュールの機械的／光学的位置合わせによる最大許容範囲が、１つのレーザー光源１１６の幅よりも小さい場合、レーザー光を提供することができない作業面内のギャップを回避するには、１つのレーザー光源１１６の重複を設計によって有することで十分である。いずれにしても、近傍のレーザーモジュールの機械的／光学的位置合わせによる最大許容範囲が、１つのレーザー光源１１６の幅よりも大きい場合には、２つ以上の重複レーザー光源１１７を設けることが代替的に可能であり得る。この場合、近傍のレーザーモジュール間のギャップの幅に従って重複レーザー光源１１７を用いることが可能であり得る。この場合、重複レーザー光源１１７がレーザーモジュール間の意図しないギャップを埋めるように、レーザー印刷システムを較正することができる。ギャップ及び１つのレーザー光源１１６の幅に応じて、作業面の連続的な照射、すなわちシームレスな照射を可能にするために、重複レーザー光源１１７のうちの１つ、２つ、３つ又はそれよりも多くが用いられる場合がある。

図１０は、レーザーサブモジュール１２０の互いに対する潜在的な位置合わせ不良を補償するために、レーザーサブモジュール１２０である近傍のレーザーモジュールの重複する配置に配置された重複レーザー光源１１７を有するそのような配置の一実施形態を示している。重複レーザー光源１１７は、ラインパターンによって示されている。

近傍のレーザーサブモジュール１２０の印刷幅は、完全なレーザー光源１１６又はより明示的な重複レーザー光源１１７の分だけ重複する。レーザー光源１１６は、従前の実施形態とは異なって単一のレーザーのみを備えることもできるし、従前の実施形態に従ってレーザーアレイ１１０等のレーザーアレイを備えることもできる。単一のレーザーは、マイクロレンズのような光学素子を備えることができる。レーザーアレイの場合、マイクロレンズアレイを含めることができる。レーザーサブモジュール１２０の配置は、図５に示すような配置と同様である。図５に示すレーザーモジュールは、各レーザーアレイ１１０が作業面１８０における専用ピクセル又は専用エリア要素を照射するように配置されている。図１０に示すようなレーザーサブモジュール１２０は、アセンブリ中に位置合わせ誤差がない場合、重複レーザー光源１１７が作業面１８０において、近傍のレーザーサブモジュール１２０のレーザー光源１１６と同じエリア要素を照射することができるように適合されるよう配置される。

図１１及び図１２は、積層造形の３Ｄレーザー印刷システムの一実施形態を概略的に示している。図１１を参照すると、３Ｄレーザー印刷システムは、支持部４００を有するプロセスチャンバー３００を備える。この支持部は、構築材料と、その上に構築される３次元物品５００とを運ぶためのものである。支持部４００上には、構築プロセスが終了した後に３次元物品５００を取り除くための着脱可能基部としての機能を果たす構築プラットフォーム４５０を設けることができる。構築プラットフォーム４５０は省略することもできることに留意されたい。垂直壁等の境界構造部４７０は、支持部４００の周囲に配置され、支持部４００上の構築材料の層を閉じ込めることができる。この境界構造部は、着脱可能フレームとして配置することができる。この着脱可能フレームは、支持部４００に着脱可能に取り付けられるとともに、構築プラットフォーム４５０にも同様に着脱可能に取り付けられる、垂直に移動可能な基部を備えることができる。図１２に示すように、構築エリア４８０は、境界構造部４７０によって規定することができる。構築エリア４８０は、図１２に示すような長方形の輪郭を有することもできるし、正方形状又は円形の輪郭等であるがこれらに限定されない他の任意の輪郭を有することもできる。

支持部４００の上方には、照射ユニット７００が配置されている。好ましくは、照射ユニット７００は、図１２における矢印によって示す方向に構築エリア４８０にわたって移動可能である。この矢印によって示す方向は、この実施形態では移動方向２５０である。照射ユニット７００は、反対方向に戻って移動するように構成することができる。照射ユニットは、戻り移動中にオンに切り替えることもできるし、オフに切り替えることもできる。

支持部４００は、照射ユニットに対して垂直方向、すなわち、照射ユニット７００の移動方向２５０に対して垂直な方向に上及び下に移動可能である。支持部４００は、構築材料の最上層が作業エリア１８０を形成するように制御される。

３Ｄレーザー印刷システムは、３Ｄ印刷システムの様々な機能を制御する制御システム８００を更に備える。再被覆デバイス（図示せず）を設けて、構築材料の層を構築プラットフォーム４５０若しくは支持部４００又は着脱可能フレーム（図示せず）の移動可能な基部上に付着させることができる。さらに、構築材料の付着層をプロセス温度に加熱し及び／又は必要な場合には境界構造部４７０において構築材料の温度を制御するのに用いることができる１つ又は複数の別個の加熱デバイス（図示せず）を設けることができる。

構築材料は、好ましくは、レーザー光源によって放出されたレーザー光の影響下で粘性塊に変化するように構成された粉体材料である。この変化は、例えば、溶融又は焼結及びその後の固化及び／又は溶融物内の重合を含むことができる。好ましくは、構築材料は、プラスチック粉体、例えば、熱可塑性粉体である。そのようなプラスチック粉体の例は、ＰＡ１２（ポリアミド１２）若しくは他のポリアミド、ＰＥＥＫ等のポリアリールエーテルエーテルケトン、又は他のポリエーテルケトンである。この粉体は、プラスチック結合剤若しくは金属結合剤を有するか若しくは有しない金属若しくは金属合金、若しくはセラミック若しくは合成物からの粉体、又は他の種類の粉体とすることもできる。一般に、半導体レーザーによって放出されたレーザー光の影響下で粘性塊に変化する能力を有する全ての粉体材料を用いることができる。構築材料は、粉体及び或る量の液体を含むペースト状の材料とすることもできる。粉体の通常の中粒度サイズは、ＩＳＯ１３３２０−１に従ってレーザー回折を用いて測定された１０μｍ又はそれ未満と１００μｍとの間にある。

レーザー光源の通常の波長は、吸収材（粉体材料へのレーザー光吸収添加物）と併せると、好ましくは９８０ｎｍ又は８０８ｎｍである。この吸収材は、例えば、選ばれた波長の十分な吸収を可能にするのに適したカーボンブラックであるが、これに限定されるものではない。原理的には、適した吸収材の材料を粉体材料に追加することができる限り、任意の波長が可能である。粉体層の通常の層の厚さは、特にプラスチック粉体の場合には約１０μｍと約３００μｍとの間の範囲とすることができ、特に金属粉体の場合には約１μｍ〜約１００μｍとすることができる。

照射ユニット７００を図１１〜図１３を参照してより詳細に説明する。図１３は、図５のものと同様であるが、３つ以上の列と、光学素子を有するレーザーモジュールによって作業面１８０内に作成される縮小された像とが示されているという相違を有するレーザーモジュールの配置を示している。図１３は、斜視図とみなされるべきではなく、単にレーザーモジュールの配置及び対応する縮小された像を示す概略図とみなされるべきである。図１３に概略的に示すように、照射ユニット７００は、移動方向２５０に垂直な列に配置された複数のレーザーモジュール２００を備える。図５及び図６と同様に、レーザーモジュールの列は、レーザーモジュールの第１の列ｃ１の第１のレーザーモジュール２００_１が作業面１８０内の粉体の第１のエリアｙ１を照射するように適合されるよう互いに千鳥状になっている。レーザーモジュールの第２の列ｃ２の第２のレーザーモジュール２００_２は、作業面１８０内の粉体の第２のエリアｙ２を照射するように適合されている。物体の連続的な照射、すなわち、シームレスな照射が可能になるように、第１のエリアｙ１は第２のエリアｙ２に隣接している。これによって、作業面１８０内の照射エリアｙｌ、ｙ２は、移動方向に垂直な方向に連続エリアを形成する。図１３に更に示すように、移動方向２５０に千鳥状になっているレーザーモジュールはカスケードを形成する。第１のカスケードｋ１は、列の第１のレーザーモジュール２００_１、２００_２、２００_ｎによって形成される。第２のカスケードｋ２は、列の第２のレーザーモジュール２０１_１、２０１_２、２０１_ｎによって形成される。これ以降のカスケードも同様に形成される。カスケードの数は、移動方向２５０に垂直な方向における個々の印刷幅ｙの合計が構築エリア４８０の幅をカバーするようになっている。それぞれ異なる構築エリアを有するそれぞれ異なる３Ｄレーザー印刷システムの場合、カスケードの数は、それぞれの構築エリア４８０のそれぞれ異なる幅をカバーするように容易に適合させることができる。半導体レーザーとしてＶＣＳＥＬを用いる積層造形の３Ｄレーザー印刷システムの一般的な例では、１つのアレイは、数百個の半導体レーザー、例えばＶＣＳＥＬを有することができ、１つのレーザーモジュールは、２×１６＝３２個のアレイを備えることができ、１つのカスケードは、９個のレーザーモジュールを備えることができ、照射ユニットは、それらのカスケードのうちの幾つか、例えば３つを備えることができる。これによって、通常、約８４ｍｍの構築エリア４８０を照射することが可能になる。他の構築エリアは、カスケード当たり適切な数のレーザーモジュールと、適切な数のカスケードとを選択することによって達成することができる。上記で説明したように、１つの単一の光学素子１７０は、１つのレーザーモジュールと関連付けられ、１つのレーザーモジュールは、好ましくは、作業面内の１６個、３２個又は６４個のピクセルを照射するのに用いられる。

図１１を再び参照すると、照射ユニット７００は、プロセスチャンバー内に配置されるので、平均温度、温度勾配、蒸気、不活性ガス流等のガス流、塵埃、構築エリアから発生する可能性がある溶融材料の飛沫、構築材料の変換プロセスから発生してプロセスチャンバー内を動き回るモノマー等のプロセスチャンバー３００内に存在する周囲条件に暴露される。構築エリアの方を向いている照射ユニット７００の最も外側の光学素子と作業面１８０との間の距離は、約５ｍｍ〜約５０ｍｍの範囲内とすることができる。照射ユニット７００のこの配置は、既知のレーザー溶融機又はレーザー焼結機と異なる。照射ユニット７００を保護するために、保護デバイス７５０が、支持部４００に向いている照射デバイス７００の側に配置される。保護デバイス７５０は、レーザー光に透明な少なくとも１つのプレートによって実現することができる。この透明プレートは、照射デバイス７００と一体形成することができる。特に、保護デバイス７５０は、ガラスプレートとすることができる。その上、保護デバイス７５０は、照射ユニット７００の全てのレーザーモジュールを保護する単一の部品とすることもできるし、レーザーモジュールごとに１つの複数の部品から構成することもできる。保護デバイスの最も外側の表面と作業エリアとの間の距離は、ほんの数ミリメートル、例えば約５ｍｍとすることができる。より一般的に言えば、ｎ：１の特定の縮小倍率が意図されている場合、半導体レーザーのレーザー放出部分と最も外側の光学素子との間の（光学距離による）距離は、この最も外側の光学素子と作業エリア１８０との間の距離の実質上約ｎ倍とすることができる。

好ましくは、温度制御デバイス（図示せず）が、保護デバイス７５０と関連付けられる。この温度制御デバイスは、或る数（すなわち、１つ又は複数）の加熱素子の形で実現することができる。好ましくは、これらの加熱素子は、透明プレート上において、特に、実際上、レーザー光が送信されない箇所又はレーザー光の送信が意図されていない箇所のような位置にのみ配置される。より好ましくは、加熱素子は、支持部４００から遠ざかる方を向いた保護デバイス７５０の側、すなわち、照射ユニット７００のレーザー光源の方を向いた保護デバイス７５０の側に設けられる。これによって、保護デバイスのクリーニングが容易になり、加熱素子のアブレシブ摩耗が低減される。加熱素子は、熱伝導路の形にすることができる。特に、加熱素子は、保護デバイスの製造中に蒸着することもできるし、透明プレート内に設けることもできる。更なる変更形態では、保護デバイス７５０は、断熱のためにプレート間内に真空又はガスを有する２つ以上のガラスプレートのアセンブリを備えることができる。そのような設計を用いると、照射ユニット７００の内部への熱流量を低減又は防止さえもすることもできる。プレートのアセンブリの場合、加熱デバイスは、隣接するプレートの方を向いている１つのプレートの内側、特に、その隣接するプレートの方を向いている最も外側のプレートの内側に設けることができる。

温度制御デバイスは、温度が、好ましくは、プロセス温度よりもほぼ数ケルビン（好ましくは、多くとも１０ケルビン、より好ましくは多くとも５ケルビン、最も好ましくは多くとも３ケルビン）下から、プロセス温度よりも数ケルビン（好ましくは、多くとも１０ケルビン、より好ましくは多くとも５ケルビン、最も好ましくは多くとも３ケルビン）上までの間の範囲内の特定の温度に調整されるように保護デバイス７５０の温度を制御する。半導体レーザーのエネルギー消費及び限られた効率に起因して、照射ユニット７００は、冷却され、好ましくは、用いられる構築材料に応じて、構築材料の変化プロセスのプロセス温度よりもかなり低くすることができる温度に保持される。したがって、構築材料の層から照射ユニット７００への熱放射による熱損失が低減又は防止される。その上、保護デバイス７５０の表面における凝縮物の形成を低減又は回避することができる。それらの凝縮物は、ガラスプレート／レーザーウィンドウ／保護デバイスの透明度を低減することになり、したがって、外乱及び／又は粉体材料の表面において吸収されるレーザー光エネルギーの量を低減することになる。その結果、構築される３次元物品の品質は低下することになる。したがって、温度制御デバイスは、構築される３次元物品の良好な品質を確保する。

保護デバイス７５０が存在するには、像距離ｂ、すなわち、光学素子１７０と作業面１８０（図１参照）との間の距離が或る特定の最小の像距離であることが必要である。必要な縮小倍率に起因して、対物距離（object distance）ｇ、すなわち、対物面１５０と光学素子１７０との間の距離は相対的に大きい。各ＶＣＳＥＬ１１５の発散角αによって、結果として、隣接するレーザーモジュールのＶＣＳＥＬアレイのビーム経路は互いに交差することになり、これによって、対物面１５０上へのレーザーモジュールごとの結像が困難になる。これを回避するために、照射ユニット７００は、レーザーモジュールごとに図３に示すようなマイクロレンズアレイ１７５を備える。

好ましくは、レーザーモジュール２００のレーザーアレイ１１０は、図１４に示すように配置される。更に好ましい実施形態では、レーザーアレイ１１０のそのような配置と関連付けられた光学素子１７０は、対抗する両側部において切り取られた、円形の輪郭又は回転対称の輪郭から得られる輪郭を有し、光学素子１７０のこれらの対抗する両側部ｌは、好ましくは移動方向２５０に垂直な方向に向いた軸に沿って互いに位置合わせされている。より正確に言えば、図１４のようなレーザーアレイの配置の場合、光学素子１７０は、平行な長い側部ｌを接続する２つの対向する弓形の短い側部ｓを有する修正された長方形の輪郭を有する。これは、円形の光学素子が、図１４に示すようなレーザーアレイの長方形配置を用いると完全に照射されるとは限らないことを考慮に入れている。したがって、完全には照射されない円形の光学素子の部分は省略することができる。光学素子１７０の形状によって、移動方向２５０におけるレーザーモジュールのサイズを低減することができる。その結果、移動方向２５０における照射ユニット７００全体のサイズを低減することができる。これは、移動方向に向いたラインを削減された時間内で照射することができ、これによって、３Ｄ印刷システム全体の生産性が向上するという利点を有する。また、１つのカスケードｋ１の１つのレーザーモジュール２００_１と近傍のレーザーモジュール２００_２との間、及び／又は１つのカスケードｋ１の１つのレーザーモジュール２００_ｎと近傍のカスケードｋ２の近傍のレーザーモジュール２０１_１との間の境界における近傍のピクセルを、削減された時間オフセットを用いて照射することができる。これによっても、３次元物品の品質が向上する。

レーザーアレイ１１０におけるＶＣＳＥＬの配置は、強度プロファイルを規定する。この配置が実質的に長方形である場合、すなわち、ＶＣＳＥＬが行及び列のアレイに配置されている場合、このアレイの積分強度プロファイル６００は実質的に長方形である。すなわち、この積分強度プロファイルは、図１６ａに示すような、いわゆる「フラットトップ」プロファイルを有する。幾つかのアレイ１１０がオンに切り替えられ、幾つかのアレイがオフに切り替えられる図４によるレーザーモジュールでは、移動方向２５０に垂直な方向６１０におけるレーザーモジュールの積分強度は、図１６ｂに示すとおりであり、すなわち、（対物面１５０が、半導体レーザーの活性エリアと一致する場合に）先鋭なエッジを有する。

先鋭なエッジを有しない積分強度プロファイルを有することが望ましい場合がある。これは、図１５による配置によって達成することができ、１つのアレイ１１０におけるＶＣＳＥＬは、行及び列に位置決めされ、このアレイの外部輪郭は実質的に多角形、特に実質的に六角形である。個々のＶＣＳＥＬは、１つの列から次の列に千鳥状になっているグリッド点に位置決めされ、これらの列は、移動方向２５０に垂直に向いている。好ましくは、アレイの外部輪郭は、移動方向２５０に垂直に延びる２つの対向する平行な側部ｐを有する六角形の形状を有する。

図１７ａに示すように、図１５に示すような実質的に六角形の形状を有するレーザーアレイの積分強度プロファイル６００は、丸みのあるエッジを有し、ガウス強度分布と類似している。オン／オフに切り替えられるアレイを有するレーザーモジュールの場合、方向６１０に沿った積分強度プロファイル６００は、図１７ｂに示すような丸みのある遷移を含む。したがって、強度の平均値からのずれはより小さい。

照射ユニット７００を用いると、作業エリア内の１つのピクセルは、レーザーアレイ１１０の多数の半導体レーザーによって同時に照射される。半導体レーザーの総数は、所定の数よりも少ない数の半導体レーザーの障害がレーザーアレイ１１０の出力パワーを所定の許容範囲値内でしか低下しないように選択することができる。その結果、個々のＶＣＳＥＬの耐用年数に関する要件は、あまり高くないものとすることができる。

レーザーアレイの個々のＶＣＳＥＬは、制御信号によるアドレス指定可能なものに関して、サブグループにグループ化することができる。サブグループは、少なくとも２つのＶＣＳＥＬを含むことができる。１つのレーザーアレイのＶＣＳＥＬの少なくとも２つのサブグループは、レーザーアレイ１１０の出力パワー、すなわち強度がＶＣＳＥＬの１つ又は複数のサブグループをオフに切り替えることによって制御可能であるように個別にアドレス指定可能とすることができる。また、個々の半導体レーザーをオン／オフに切り替えることによってレーザーアレイの出力パワーを制御することができるように、１つのレーザーアレイの半導体レーザーが個別にアドレス指定可能である一実施形態も提供することができる。

更なる実施形態では、照射に用いられていない半導体レーザー又はレーザーアレイを、作業面１８０における構築材料に熱を提供するのに任意選択的に用いることができるように、照射ユニット７００の半導体レーザー又はレーザーアレイを更に制御することができる。これを行うために、照射に用いられていない半導体レーザー又はレーザーアレイが、作業面における構築材料の加熱のみを行うために、構築材料を変化させるのに必要とされるような強度よりも少ない強度を放出するように、半導体レーザーを個別に制御するか又はレーザーアレイを制御する制御デバイスが設けられる。この加熱は、上記で説明した別個の加熱デバイスに加えて用いることもできるし、構築材料を作業温度に事前に加熱する専用の加熱システムとして用いることもできる。

照射ユニット７００は、図１０を参照して説明したような重複光源１１７を備えることができる。重複光源１１７は、好ましくは、１つの列の１つのレーザーモジュールと近傍の列の近傍のレーザーモジュールとの間の境界、例えば、図１３における列ｃ１のレーザーモジュール２００_１と、列ｃ２のレーザーモジュール２００_２との間の境界、及び／又は１つのカスケード内の１つのレーザーモジュールから近傍のカスケード内の近傍のレーザーモジュールへの境界、例えば、図１３におけるカスケードｋ１内のレーザーモジュール２００_ｎとカスケードｋ２内のレーザーモジュール２０１_１との間の境界に設けられる。重複光源１１７は、レーザーモジュールの千鳥状の配置及び／又はレーザーモジュールのカスケードされた配置に起因して移動方向２５０に垂直な隣接するピクセルの時間オフセットからもたらされるエネルギー損失をバランスさせる。

重複光源１１７は、時間オフセットに起因したエネルギー損失及び／又はＶＣＳＥＬ若しくはアレイの位置合わせ不良に起因したエネルギー損失若しくはエネルギー過剰を補償することができるように制御することができる。したがって、重複光源１１７によって作業エリアに提供されるエネルギーの合計は、時間オフセットが０である場合及び／又はＶＣＳＥＬ若しくはアレイが完全に位置合わせされている場合には、照射するのに必要なエネルギーになるように調整することができる。重複するＶＣＳＥＬ又はアレイによって提供されるエネルギーは、構築材料のタイプに応じて選択することができる。影響因子は、粉体層の熱伝導率、溶融物若しくは焼結塊の熱伝導率、粒子サイズ等とすることができる。

更なる変更形態では、照射ユニットの半導体レーザーは、垂直外部共振器面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）によって実現される。

上記で説明した３Ｄ印刷システムは、以下のように操作される。構築材料の層が、構築材料の新たな層が作業面１８０を形成するように、支持部４００若しくは構築プラットフォーム４５０又は以前に照射された層の上に連続して堆積される。次に、照射ユニット７００が、構築エリア４８０にわたって移動方向２５０に移動し、それぞれの層における３次元物品の断面に対応する位置で作業エリア１８０における構築材料を選択的に照射する。１つの層が照射された後、新たな層が作業エリア１８０を形成することができるように、支持部が下方に移動される。

本発明を図面及び上記説明において詳細に図示及び説明してきたが、そのような図及び説明は例証又は例示とみなされるべきであり、限定するものとみなされるべきでない。

本開示を読むことによって、他の変更形態が当業者に明らかになるであろう。そのような変更形態は、当該技術分野において既に知られているとともに本明細書において既述した特徴に代えて又はこれに加えて用いることができる他の特徴を伴うことができる。

開示した実施形態に対する変形形態は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲を検討することによって当業者が理解及び実施することができる。特許請求の範囲において、「備える／含む」という文言は、他の要素又はステップを除外するものではなく、個数が指定されていない要素又はステップは、単数だけでなく複数も含む。幾つかの特定の手段が、互いに異なる従属請求項に列挙されているということだけで、このことが、これらの手段の組み合わせを有利に用いることができないことを示すものではない。

特許請求の範囲におけるいずれの参照符号も、その範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

１００レーザー印刷システム
１１０レーザーアレイ
１１５半導体レーザー
１１６レーザー光源
１１７重複レーザー光源
１２０レーザーサブモジュール
１５０対物面
１７０光学素子
１７５マイクロレンズアレイ
１８０作業面
２００、２００_１、２００_２、２００_ｎ、２０１_１、２０１_２、２０１_ｎレーザーモジュール
２５０移動方向
３００プロセスチャンバー
４００支持部
４５０構築プラットフォーム
４７０境界構造部
４８０作業エリア
５００３次元物品
６００積分強度
６１０移動方向に垂直な方向
７００照射ユニット
７５０保護デバイス
８００制御システム
９１０物体の方法ステップ
９２０レーザー光を放出する方法ステップ
９３０レーザー光を結像する方法ステップ

Claims

作業面（１８０）においてレーザー印刷システム（１００）のレーザーモジュールに対して移動する物体を照射する該レーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザーモジュールは、半導体レーザー（１１５）の少なくとも２つのレーザーアレイ（１１０）と、少なくとも１つの光学素子（１７０）とを備え、前記光学素子（１７０）は、１つのレーザーアレイ（１１０）の半導体レーザー（１１５）のレーザー光が該レーザー印刷システム（１００）の前記作業面（１８０）における１つのピクセルに結像されるように、前記レーザーアレイ（１１０）によって放出されたレーザー光を結像するよう適合され、
該レーザー印刷システムは、積層造形の３Ｄ印刷システムであり、
前記作業面（１８０）における前記物体の移動方向（２５０）に垂直な列に配置された複数のレーザーモジュールが設けられ、
前記列は、レーザーモジュールの第１の列の第１のレーザーモジュールが、前記物体の第１のエリアを照射するように適合され、レーザーモジュールの第２の列の第２のレーザーモジュールが、前記物体の第２のエリアを照射するように適合されるよう互いに千鳥状になっており、前記第１のエリアは、前記物体の連続的な照射が可能になるように前記第２のエリアに隣接しており、
前記半導体レーザーは垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である、
レーザー印刷システム。
作業面（１８０）においてレーザー印刷システム（１００）のレーザーモジュールに対して移動する物体を照射する該レーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザーモジュールは、半導体レーザー（１１５）の少なくとも２つのレーザーアレイ（１１０）と、少なくとも１つの光学素子（１７０）とを備え、前記光学素子（１７０）は、１つのレーザーアレイ（１１０）の半導体レーザー（１１５）のレーザー光が該レーザー印刷システム（１００）の前記作業面（１８０）における１つのピクセルに結像されるように、前記レーザーアレイ（１１０）によって放出されたレーザー光を結像するよう適合され、
該レーザー印刷システムは、積層造形の３Ｄ印刷システムであり、
前記作業面（１８０）における前記物体の移動方向（２５０）に垂直な列に配置された複数のレーザーモジュールが設けられ、
前記列は、レーザーモジュールの第１の列の第１のレーザーモジュールが、前記物体の第１のエリアを照射するように適合され、レーザーモジュールの第２の列の第２のレーザーモジュールが、前記物体の第２のエリアを照射するように適合されるよう互いに千鳥状になっており、前記第１のエリアは、前記物体の連続的な照射が可能になるように前記第２のエリアに隣接しており
前記半導体レーザーは垂直外部共振器面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）である、レーザー印刷システム。
請求項１又は２に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記ピクセルのエリア要素は、少なくとも２つの半導体レーザー（１１５）によって照射される、レーザー印刷システム。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記光学素子（１７０）は、前記作業面（１８０）に対する前記光学素子（１７０）の対物面（１５０）が前記半導体レーザー（１１５）の面と一致しないように配置され、隣接する半導体レーザー（１１５）によって放出されたレーザー光の錐が前記対物面（１５０）において重複するようになっている、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザーモジュールは、複数のレーザーアレイ（１１０）を備える、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記光学素子（１７０）は、前記レーザーアレイ（１１０）のレーザー光を前記作業面（１８０）に結像するように適合させた一つのレンズを有する、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記光学素子（１７０）は、前記レーザーアレイ（１１０）の像が前記作業面（１８０）において重複するように適合されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザーモジュールの前記レーザーアレイ（１１０）は、前記作業面（１８０）における前記物体の移動方向（２５０）に垂直な列に配置され、前記列は、レーザーアレイ（１１０）の第１の列の第１のレーザーアレイ（１１０）が、前記物体の第１のエリアを照射するように適合され、レーザーアレイ（１１０）の第２の列の第２のレーザーアレイ（１１０）が前記物体の第２のエリアを照射するように適合されるように互いに千鳥状になっており、前記第１のエリアは、前記物体の連続的な照射が可能になるように前記第２のエリアに隣接している、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザーアレイ（１１０）は長方形であり、該長方形の長辺は、前記作業面（１８０）における前記物体の移動方向（２５０）に平行に配置されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記物体の照射をカバーするエリアを可能にするために必要とされるレーザーモジュールの列の数が、前記レーザーモジュールの直径及び前記アレイの前記像の幅によって決定される、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、各レーザーモジュールの前記レーザーアレイ（１１０）は、細長い配置に配置され、該細長い配置の長辺は、前記作業面（１８０）における前記物体の前記移動方向（２５０）に垂直な配置されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、各レーザーモジュールの前記レーザーアレイ（１１０）は、細長い配置に配置され、該細長い配置の長辺は、前記作業面（１８０）における前記物体の前記移動方向（２５０）に垂直な前記方向に対して傾斜して配置されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記光学素子（１７０）は、前記作業面（１８０）において前記レーザーアレイ（１１０）の像を縮小するように配置されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、各レーザーアレイ（１１０）は、マイクロレンズアレイ（１７５）を備え、該マイクロレンズアレイは、前記半導体レーザー（１１５）によって放出された前記レーザー光の発散を低下させるように配置されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、互いに隣り合って配置された少なくとも第１のレーザーモジュール及び第２のレーザーモジュールを備え、各レーザーモジュールは、少なくとも２つのレーザーアレイ（１１０）を備え、前記第１のレーザーモジュール又は前記第２のレーザーモジュールの前記２つのレーザーアレイ（１１０）のうちの少なくとも一方は、動作中、前記作業面（１８０）内の少なくとも１つの規定されたエリア要素を、重複レーザー光源（１１７）と、該重複レーザー光源（１１７）を備える前記レーザーモジュールに隣り合って配置された前記レーザーモジュールの別個のレーザーアレイ（１１０）とが照射することができるような前記重複レーザー光源（１１７）として配置されている、レーザー印刷システム。
請求項１５に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記物体の前記少なくとも１つの規定されたエリア要素に提供される総エネルギーは、重複レーザー光源（１１７）を有しない位置合わせされたレーザーモジュールの場合と同じエネルギーがエリア要素ごとに提供されるようなエネルギーである、レーザー印刷システム。
請求項１〜１６のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、１つのピクセルは、レーザーアレイの多数の半導体レーザーによって同時に照射され、半導体レーザーの総数は、所定の数よりも少ない数の半導体レーザーの障害が前記レーザーアレイの出力パワーを所定の許容範囲値内でしか低下しないような数である、レーザー印刷システム。
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、レーザーモジュールは、該レーザーモジュールと関連付けられた単一の光学素子を用いて、少なくとも２、４、８、１６、３２、６４又はそれよりも多くのピクセルを照射するように構成されている、レーザー印刷システム。
請求項８に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、レーザーモジュールと関連付けられた前記光学素子（１７０）は、２つの対抗する側部において切り取られた、円形の輪郭又は回転対称の輪郭から得られる外部輪郭を有し、前記対抗する側部は、前記移動方向（２５０）に垂直な方向に向いた軸に沿って互いに位置合わせされている、レーザー印刷システム。
請求項１〜１９のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、照射に用いられていない半導体レーザー（１１５）又はレーザーアレイが前記作業面（１８０）に熱を提供するのに用いられるように、前記半導体レーザー（１１５）を個別に制御するか又は前記レーザーアレイを制御する制御デバイスが設けられる、レーザー印刷システム。
請求項２０に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、照射に用いられていない前記半導体レーザー（１１５）又はレーザーアレイは、照射に用いられる半導体レーザー（１１５）又はレーザーアレイよりも低電力を用いて動作される、レーザー印刷システム。
請求項１〜２１のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、１つのレーザーアレイ（１１０）の少なくとも２つの半導体レーザー（１１５）又は１つのレーザーアレイ（１１０）の半導体レーザーの少なくとも２つのサブグループは、前記レーザーアレイ（１１０）の出力パワーが、１つ又は複数の半導体レーザー（１１５）又は前記半導体レーザーのサブグループをオフに切り替えることによって制御可能であるように個別にアドレス指定可能である、レーザー印刷システム。
請求項１〜２２のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、複数の半導体レーザー（１１５）は、アレイ（１１０）を形成し、該アレイ（１１０）の外部輪郭が多角形の形状を有するように配置されている、レーザー印刷システム。
請求項２３に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、該アレイ（１１０）の外部輪郭が、六角形の形状を有する、レーザー印刷システム。
請求項１〜２４のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、材料の層の支持部を備えるプロセスチャンバー（３００）を更に備え、前記レーザーモジュールは、前記プロセスチャンバー内に配置されている、レーザー印刷システム。
請求項２５に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、保護デバイス（７５０）が前記支持部に向いている前記レーザーモジュールの側に配置されている、レーザー印刷システム。
請求項２５又は２６に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記保護デバイスは、前記レーザー光に透明な少なくとも１つのプレートから形成される、レーザー印刷システム。
請求項２７に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記少なくとも１つのプレートがガラスプレートである、レーザー印刷システム。
請求項２６に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記支持部の方に向いた前記保護デバイスの少なくとも前記表面の温度を制御する温度制御デバイスが設けられている、レーザー印刷システム。
請求項２９に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記温度制御デバイスは、前記作業面における材料から前記保護デバイスへの熱放射が防止されるように、前記保護デバイスを加熱するように構成されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜３０のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザー印刷システム（１００）は、前記レーザーモジュールを用いて、各層に形成される物品の前記断面に対応するロケーションにおいて材料を層ごとに固化するように構成されている、レーザー印刷システム。
請求項３１に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記材料は粉体である、レーザー印刷システム。
請求項１〜３２のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、前記レーザーモジュールは、照射ユニット（７００）を形成し、該照射ユニットは、前記作業面にわたって移動するように構成されている、レーザー印刷システム。
請求項１〜３２のいずれか１項に記載のレーザー印刷システム（１００）であって、１つのレーザーアレイは、少なくとも２つの半導体レーザーを備える、レーザー印刷システム。
物体を作業面（１８０）においてレーザーモジュールに対して移動させるステップと、
半導体レーザー（１１５）の少なくとも２つのレーザーアレイ（１１０）と、少なくとも１つの光学素子（１７０）とを備える前記レーザーモジュールによってレーザー光を放出するステップと、
１つのレーザーアレイ（１１０）の半導体レーザー（１１５）のレーザー光が前記作業面（１８０）における１つのピクセルに結像されるように、前記レーザーアレイ（１１０）によって放出された前記レーザー光を前記光学素子（１７０）によって結像するステップと、
を含み、
レーザー印刷システム（１００）は、積層造形の３Ｄ印刷システムであり、前記作業面（１８０）における前記物体の移動方向（２５０）に垂直な列に配置された複数のレーザーモジュールが用いられ、
前記列は、レーザーモジュールの第１の列の第１のレーザーモジュールが、前記物体の第１のエリアを照射するように適合され、レーザーモジュールの第２の列の第２のレーザーモジュールが、前記物体の第２のエリアを照射するように適合されるように互いに千鳥状になっており、前記第１のエリアは、前記物体の連続的な照射が可能になるように前記第２のエリアに隣接しており、
前記半導体レーザーは垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である、
レーザー印刷の方法。
物体を作業面（１８０）においてレーザーモジュールに対して移動させるステップと、
半導体レーザー（１１５）の少なくとも２つのレーザーアレイ（１１０）と、少なくとも１つの光学素子（１７０）とを備える前記レーザーモジュールによってレーザー光を放出するステップと、
１つのレーザーアレイ（１１０）の半導体レーザー（１１５）のレーザー光が前記作業面（１８０）における１つのピクセルに結像されるように、前記レーザーアレイ（１１０）によって放出された前記レーザー光を前記光学素子（１７０）によって結像するステップと、
を含み、
レーザー印刷システム（１００）は、積層造形の３Ｄ印刷システムであり、前記作業面（１８０）における前記物体の移動方向（２５０）に垂直な列に配置された複数のレーザーモジュールが用いられ、
前記列は、レーザーモジュールの第１の列の第１のレーザーモジュールが、前記物体の第１のエリアを照射するように適合され、レーザーモジュールの第２の列の第２のレーザーモジュールが、前記物体の第２のエリアを照射するように適合されるように互いに千鳥状になっており、前記第１のエリアは、前記物体の連続的な照射が可能になるように前記第２のエリアに隣接しており、
前記半導体レーザーは垂直外部共振器面発光レーザー（ＶＥＣＳＥＬ）である、
レーザー印刷の方法。