特許 6649929 三次元プリンティング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6649929

(24)【登録日】2020年1月21日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】三次元プリンティング装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20200210BHJP

   B29C 64/30 20170101ALI20200210BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20200210BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20200210BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/209

   B29C64/30

   B29C64/393

   B33Y30/00

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-210674(P2017-210674)

(22)【出願日】2017年10月31日

(65)【公開番号】特開2018-187912(P2018-187912A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2019年1月21日

(31)【優先権主張番号】201710307376.0

(32)【優先日】2017年5月4日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】514008930

【氏名又は名称】三緯國際立體列印科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＸＹＺｐｒｉｎｔｉｎｇ， Ｉｎｃ．

(73)【特許権者】

【識別番号】511067204

【氏名又は名称】金▲宝▼電子工業股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】李 洋得

(72)【発明者】

【氏名】陳 建志

(72)【発明者】

【氏名】▲黄▼ 識維

【審査官】 田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１０７４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８７４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１２４２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５３３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６６８２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／２０９

Ｂ２９Ｃ ６４／３０

Ｂ２９Ｃ ６４／３９３

Ｂ３３Ｙ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元（３−Ｄ）プリンティング装置であって、
ボディと、
前記ボディ内に配置されたプラットフォームと、
制御モジュールと、
前記ボディに取り付けられて前記制御モジュールに電気的に接続されたプリントヘッドモジュールであって、前記制御モジュールに制御されて前記ボディ内を移動して前記プラットフォーム上に３−Ｄオブジェクトを形成するプリントヘッドモジュールと、
前記プリントヘッドモジュールに取り付けられて前記ボディ内を前記プリントヘッドモジュールとともに移動する感知モジュールであって、前記制御モジュールに電気的に接続され、プローブを備える感知モジュールと、
を備え、
前記制御モジュールは、前記プリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、前記ボディの一部が前記感知モジュールに当たるようにし、これによって前記プローブが前記プリントヘッドモジュールから突出して第１の状態となるように駆動し、
前記第１の状態において、前記制御モジュールは、前記プリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、前記プローブを前記プラットフォームに接触させ、これによって前記プラットフォームの表面状態を判別する、
ことを特徴とする３−Ｄプリンティング装置。

【請求項2】

前記感知モジュールは、軸方向に沿って前記ボディの一部に当たり、前記プローブを、前記軸方向に沿って前記プリントヘッドモジュールから突出させ、
前記第１の状態において、前記プローブは、前記軸方向に沿って浮遊状態にある、ことを特徴とする請求項１に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項3】

前記感知モジュールは、軸方向に沿って前記プリントヘッドモジュールに移動可能に取り付けられた押圧部材を備え、
前記プローブは、前記軸方向に沿って前記押圧部材に移動可能にスリーブ状に収容され、前記押圧部材とともに移動し、
前記ボディの一部は、前記軸方向に沿って前記押圧部材に当たり、これによって前記プローブを駆動して前記プリントヘッドモジュールから突出させて前記第１の状態にさせる、ことを特徴とする請求項１に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項4】

前記感知モジュールは、さらに、前記プリントヘッドモジュールと前記押圧部材との間に接触する第１の弾性部材を備え、
前記第１の弾性部材は、継続的に前記プローブを駆動して前記第１の状態から前記プリントヘッドモジュールに退避させて第２の状態にさせる、ことを特徴とする請求項３に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項5】

前記感知モジュールは、さらに、前記プリントヘッドモジュールに向けてピボットしたトグル部材を備え、
前記第１の状態において、前記トグル部材及び前記押圧部材は、互いに干渉して前記第１の状態を維持する、ことを特徴とする請求項４に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項6】

前記トグル部材は、前記押圧部材に向けて延伸する第１の停止部を備え、
前記押圧部材は、前記トグル部材に向けて延伸する弾性片持ち梁を備え、
前記第１の停止部は、前記弾性片持ち梁の移動経路上に位置し、
前記第１の状態を形成するプロセスにおいて、前記弾性片持ち梁が移動して前記第１の停止部を切り替えて前記トグル部材をピボットさせ、
前記押圧部材は、前記第１の弾性部材を変形させて、前記第１の状態において、前記第１の弾性部材の弾性回復力によって前記押圧部材が駆動されて移動し、前記弾性片持ち梁を前記第１の停止部と干渉させる、ことを特徴とする請求項５に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項7】

前記弾性片持ち梁は、傾斜面を有し、
前記弾性片持ち梁が前記トグル部材を切り替えるプロセスにおいて、前記第１の停止部が前記傾斜面に沿って移動して前記トグル部材をピボットさせ、前記第１の停止部が前記弾性片持ち梁の前記移動経路から徐々に離間する、ことを特徴とする請求項６に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項8】

前記第１の停止部は、前記トグル部材の構造上の重心側に位置し、
前記トグル部材は、前記第１の停止部を介して前記弾性片持ち梁が前記第１の停止部を前記弾性片持ち梁の前記移動経路から離間させた後、前記構造上の重心に対してピボット回転し、これによって前記第１の停止部を前記弾性片持ち梁の前記移動経路に戻す、ことを特徴とする請求項７に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項9】

前記第１の状態において、前記制御モジュールは、前記プリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、前記ボディの一部を前記トグル部に当てて当該トグル部をピボットさせ、前記第１の停止部を前記弾性片持ち梁から離間させて前記トグル部材と前記押圧部材との間の干渉を解除して第２の状態に変化させる、ことを特徴とする請求項６に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項10】

前記感知モジュールは、さらに、前記押圧部材と前記プローブとの間に接触する第２の弾性部材を備え、
前記押圧部材は、前記プローブを駆動して移動させ、前記第２の弾性部材を介して前記プリントヘッドモジュールから突出させ、第１の状態にさせ、
前記プローブは、前記第２の弾性部材を介して前記押圧部材に対して浮遊状態にある、ことを特徴とする請求項３に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項11】

前記感知モジュールは、さらに、前記制御モジュールに電気的に接続される感知ユニットを備え、
前記プローブは、さらに、浮遊状態にある前記感知ユニットをオン、オフするシャッター部を備える、ことを特徴とする請求項２に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項12】

前記押圧部材は、第１の部位と、第２の部位と、第３の部位とを備え、前記第２の部位は、前記第１の部位と前記第３の部位との間で前記軸方向に対して回転可能に隣接し、
前記プローブは、前記軸方向に沿って前記第３の部位にスリーブ状に収容され、
前記ボディは、前記軸方向に沿って前記第１の部位に当たり、前記第２の部位及び前記第３の部位を駆動して移動させる、ことを特徴とする請求項４に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項13】

前記第２の部位及び前記第３の部位は、それぞれ、前記第２の部位及び前記第３の部位が前記軸方向に沿って押された際に互いに接触して相互に前記軸方向に対して回転するラチェット構造を備える、ことを特徴とする請求項１２に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項14】

前記プリントヘッドモジュールは、前記軸方向に沿って延伸する少なくとも１つのトラックを有し、
前記第２の部位は、前記トラックに摺動可能に結合された少なくとも１つのガイドブロックを備え、前記第２の状態から前記第１の状態に切り替えるプロセスにおいて、前記ガイドブロックが前記トラックから離脱するまで、前記ガイドブロックは前記第２の部位とともに前記トラックに沿って回転なしに移動し、
前記ガイドブロックが前記トラックから離脱した場合、前記ラチェット機構は、前記第２の部位を前記第３の部位に対して回転させ、前記第３の部位が駆動されて前記第１の弾性部材の弾性回復力によって戻り、前記ガイドブロックが前記トラックの先端に接触して干渉し、前記第１の状態を維持する、ことを特徴とする請求項１３に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【請求項15】

前記第１の状態が前記第２の状態に切り替わるプロセスにおいて、前記制御モジュールは前記プリントヘッドモジュールを駆動して移動させて前記ボディの一部を前記軸方向に沿って前記第１の部位に再度当て、前記第２の部位及び前記第３の部位を連続的に駆動して前記ガイドブロックと前記トラックとの間の干渉を解除させ、前記ラチェット機構を介して前記第２の部位を前記第３の部位に対して回転させ、前記ガイドブロックが前記トラックに対して位置合わせされ、
前記第３の部位が駆動されて前記第１の弾性部材の前記弾性回復力によって戻る、ことを特徴とする請求項１４に記載の３−Ｄプリンティング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、三次元(３−Ｄ)プリンティング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

コンピュータ支援製造(ＣＡＭ)における進歩とともに、製造産業では、オリジナルのデザインコンセプトを迅速に物理オブジェクトに変換する三次元(３−Ｄ)プリンティング技術が開発された。３−Ｄプリンティング技術は、実際には、一連のラピッドプロトタイピング(ＲＰ)技術の一般的なデザイン技法である。その基本原理は、最終的に３−Ｄオブジェクトを形成するように、スキャニングを通じてＸ−Ｙ平面におけるワークピースの断面形状を形成し、Ｚ軸に沿って層の厚さ分、断続的にシフトするＲＰ機器を用いた付加製造である。３−Ｄプリンティング技術は特定の幾何学的形状に限定されず、部品が複雑であればあるほど、ＲＰ技術はより優れたデモンストレーションを行うことができる。３−Ｄプリンティング技術は、マンパワー及び処理時間を非常に節約し得る。最短時間の要求とともに、３−Ｄコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアを用いてデザインされたデジタル３−Ｄモデルは、触れられるものとして真に提供される。一方で、３−Ｄオブジェクトの幾何学的形状を実際に感じられるのみならず、各ピースの組立性もまたテストされ、あるいは機能試験をもテストされ得る。

【0003】

一般に、現在利用可能な３−Ｄプリンティング装置は、上述したＲＰ技術を用いてデジタル３−Ｄモデルに関連する３−Ｄオブジェクトを構築するため、通常デジタル３−Ｄモデルを読み込む。しかしながら、時間の経過とともに、形成材料を搬送するために用いる３−Ｄプリンティング装置の基部が、水平面と比較して徐々に傾斜する一方で、デジタル３−Ｄモデルの座標は変化せずにプリントヘッドがオリジナルの平面に基づくプラットフォーム上に形成材料を積み重ねる。この結果、プリントされた３−Ｄオブジェクトは実際の期待に沿えず、３−Ｄプリンティング装置のプリンティング品質及び歩留まりに悪影響が与えられる場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、三次元（３−Ｄ）プリンティング装置に関し、感知モジュールがプリントヘッドモジュールに取り付けられてプリントヘッドモジュールに沿って移動し、このようにして制御モジュールがプリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、ボディの一部が感知モジュールに接触するようにし、これによって感知モジュールのプローブがプリントヘッドモジュールから突出するように駆動する。従って、プラットフォームが、その平面度をテストするために好適に校正される。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の実施の形態によれば、提供される３−Ｄプリンティング装置は、ボディと、プラットフォームと、制御モジュールと、プリントヘッドモジュールと、感知モジュールとを備える。プラットフォームはボディ内に配置される。プリントヘッドモジュールは、ボディに取り付けられて制御モジュールに電気的に接続される。プリントヘッドモジュールは、制御モジュールによって制御されてボディ内を移動し、プラットフォーム状に３−Ｄオブジェクトを形成する。感知モジュールは、プリントヘッドモジュールに取り付けられてボディ内をプリントヘッドモジュールとともに移動する。感知モジュールは、制御モジュールに電気的に接続され、また感知モジュールはプローブを備える。制御モジュールはプリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、ボディの一部を感知モジュールに当てる。これにより、プローブを駆動してプリントヘッドモジュールから突出させて第１の状態にさせる。第１の状態において、制御モジュールはプリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、プローブをプラットフォームに接触させ、これによってプラットフォームの表面状態を判別する。

【発明の効果】

【0006】

以上より、３−Ｄプリンティング装置において、感知モジュールはプリントヘッドモジュールに取り付けられ、これによって感知モジュールはプリントヘッドモジュールとともに同時に移動し、制御モジュールは、感知モジュールを駆動してプラットフォームの表面状態を感知させ、プリントヘッドモジュールを駆動して３−Ｄプリンティング動作を行わせる。従って、プラットフォームの表面状態が、３−Ｄプリンティング動作が行われる前に取得され、事前の校正あるいはプリンティング動作の間の補償に好適である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】本開示の実施形態に係る三次元(３−Ｄ)プリンティング装置を示す概略図である。

【0008】

【図1B】図１Ａにおいて示した３−Ｄプリンティング装置の構成要素の一部における電気的な関連を示す図である。

【0009】

【図2A】プリントヘッドモジュール及び感知モジュールの状態の変化を示す概略図である。

【0010】

【図2B】別の視角におけるプリントヘッドモジュール及び感知モジュールの状態の変化を示す概略図である。

【0011】

【図3】プリントヘッドモジュール及び感知モジュールのアセンブリを示す概略図である。

【0012】

【図4A】感知モジュールを示す概略図である。

【0013】

【図4B】図４Ａにおいて示した感知モジュールを示す側面図である。

【0014】

【図4C】別の状態における図４Ａにおいて示した感知モジュールの一部を示す側面図である。

【0015】

【図4D】別の状態における図４Ａにおいて示した感知モジュールの一部を示す側面図である。

【0016】

【図5A】本開示の別の実施形態に係る感知モジュールを示す概略図である。

【0017】

【図5B】感知モジュールを示す分解図である。

【0018】

【図6A】感知モジュールを示す断面図である。

【0019】

【図6B】別の状態における感知モジュールを示す断面図である。

【0020】

【図6C】感知モジュールを示す部分断面図である。

【0021】

【図6D】感知モジュールを示す部分拡大図である。

【0022】

【図6E】別の状態における感知モジュールを示す部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１Ａは、本開示の実施形態に係る三次元(３−Ｄ)プリンティング装置を示す概略図である。図１Ｂは、三次元プリンティング装置の構成要素の一部の電気的な関連を示す。なお、構成要素の説明のために直行座標系Ｘ−Ｙ−Ｚ系を示す。

【0024】

図１Ａ及び図１Ｂの両方を参照すると、本実施形態では、３−Ｄプリンティング装置１００は、ボディ１１０と、制御モジュール１２０と、プリントヘッドモジュール１３０と、感知モジュール１４０と、プラットフォーム１５０とを備える。プラットフォーム１５０はボディ１１０内に配置される。プリントヘッドモジュール１３０は、ボディ１１０に移動可能に取り付けられ、制御モジュール１２０に電気的に接続され、プラットフォーム１５０上に３−Ｄオブジェクトをプリントして形成するように、プリントヘッドモジュール１３０が制御モジュール１２０によって制御されてボディ１１０の内部を移動する。この場合、３−Ｄプリンティング装置１００は、例えば熱溶解積層方式(ＦＤＭ)プリンティング装置であり、その詳細な動作については繰り返しの説明を省略する。上述したように、３−Ｄプリンティング装置１００に形成材料を搬送するために用いられるプラットフォーム１５０は、時間の経過とともに、徐々に傾斜する。３−Ｄプリンティング動作が実行される場合に常に品質を維持するため、本実施形態の３−Ｄプリンティング装置１００は、さらに、プローブ(後述して詳細に説明する)及び感知ユニット１４４を備えた感知モジュール１４０を備える。感知ユニット１４４は、制御モジュール１２０に電気的に接続され、３−Ｄプリンティング動作が行われる前に、制御モジュール１２０がプローブを駆動してプラットフォーム１５０を検査し、プラットフォーム１５０の現在の平面度あるいは表面アウトラインを示し、３−Ｄプリンティング装置１００の処理モジュールあるいはユーザに対して基準を提供し、対応してプラットフォーム１５０を調整させ、これによって校正効果を取得する。

【0025】

ここで、処理モジュールあるいはユーザに基準を提供することは、処理モジュールあるいはユーザが、プラットフォーム１５０の平面度を取得した後に校正を対応して実行し、これによってプラットフォームを元に戻し、あるいは求められる平面度に従ってプラットフォームを位置合わせする。別の状態では、プラットフォーム１５０の平面度を取得した後、処理モジュールあるいはユーザは、３−Ｄプリンティング動作のプロセスの間に測定された情報に従って続けて補償を対応して行う。プラットフォーム１５０の平面度が感知された後に行われる対応する動作は、これに制限されない。

【0026】

図２Ａは、プリントヘッドモジュール及び感知モジュールの状態の変化を示す概略図である。図２Ｂは、別の視角におけるプリントヘッドモジュール及び感知モジュールの状態の変化を示す概略図である。図３は、プリントヘッドモジュール及び感知モジュールのアセンブリを示す概略図である。図２Ａ、図２Ｂ及び図３を同時に参照すると、本実施形態では、ボディ１１０内をプリントヘッドモジュール１３０とともに移動するように感知モジュール１４０がプリントヘッドモジュール１３０に取り付けられる。３−Ｄプリンティング動作が実行される前に、制御モジュール１２０は、プリントヘッドモジュール１３０を駆動して図１Ａにおいて示される矢印で示される経路に沿ってボディ１１０の一部に向かって移動させる。この場合、テーパー状の円筒ピラー１１２を例にし、プリントヘッドモジュール１３０がピラー１１２に向かって移動する場合、感知モジュール１４０は、ピラー１１２に対して位置決めされる、つまり、感知モジュール１４０は、ピラー１１２の下で垂直に位置する。次に、制御モジュール１２０は、プリントヘッドモジュール１３０を駆動してＺ軸(正のＺ軸に向かう方向)に沿って上方へ移動させ、感知モジュール１４０のプローブ１４３が駆動されてプリントヘッドモジュール１３０から突出して図２Ａ及び図２Ｂに示す浮遊状態となる。この状況では、プリントヘッドモジュール１３０から突出するプローブ１４３の長さは、プリントヘッドモジュール１３０のプリントヘッド１３２の長さよりも大きい。従って、この状況における制御モジュール１２０は、さらに、プリントヘッドモジュール１３０を駆動してＸ−Ｙ平面に沿って移動させ、プローブ１４３をプラットフォーム１５０に接触させる。従って、移動プロセスの間に、プローブ１４３は、接触によってプラットフォーム１５０の平面度あるいは表面アウトラインを示し、感知ユニット１４４は平面度あるいは表面アウトラインに関連するデータを感知し、当該データを制御モジュール１２０に送る。そのため、処理モジュールあるいは３−Ｄプリンティング装置１００のユーザは、対応する動作を行うためのプラットフォーム１５０の表面状態を取得し得る。

【0027】

図４Ａは感知モジュールを示す概略図である。図４Ｂは、図４Ａに示した感知モジュールを示す側面図である。図３、図４Ａ及び図４Ｂを同時に参照すると、本実施形態では、感知モジュール１４０は押圧部材１４１と、トグル部材１４２と、感知ユニット１４４と、第１の弾性部材１４５ａと、第２の弾性部材１４５ｂと、プローブ１４３とを備える。この場合、プリントヘッドモジュール１３０は、構造Ａ１及びＡ２によって略形成される。押圧部材１４１は、Ｚ軸に沿って移動可能に構造Ａ２に取り付けられる。プローブ１４３も、Ｚ軸に沿って移動可能に押圧部材１４１に取り付けられ、トグル部材１４２はＸ軸を中心としてピボットするように構造Ａ１及びＡ２の間でピボットする。図４Ａに示すように、押圧部材１４１とプローブ１４３との間に第２の弾性部材１４５ｂが接触する。図４Ｂに示すように、押圧部材１４１とプリントヘッドモジュール１３０(実質的には構造Ａ１)との間に第１の弾性部材１４５ａが接触する。このように、感知モジュール１４０が上記のようにピラー１１２に対して位置合わせされた場合、感知モジュール１４０の押圧部材１４１がピラー１１２の下で垂直に位置する。従って、ピラー１１２に当たっている押圧部材１４１は、負のＺ軸に沿った方向に移動し、図２Ａ及び図２Ｂにおける矢印で示す状態変化のように、プローブ１４３が、プリントヘッドモジュール１３０の底部から突出して第１の状態を形成し、感知モジュール１４０のプローブ１４３が第２の状態（プローブ１４３がプリントヘッドモジュール１３０に退避している状態）から第１の状態（プローブ１４３がプリントヘッドモジュール１３０の底部から突出する状態）に移行する。換言すると、押圧部材１４１が下降した場合、押圧部材１４１の下降によってプローブ１４３がプリントヘッドモジュール１３０の底部から突出する。

【0028】

図４Ｃは、別の状態における図４Ａで示した感知モジュールの一部を示す側面図である。図４Ｄは、別の状態における図４Ａに示した感知モジュールの一部を示す側面図である。図４Ｂから図４Ｄを同時に参照すると、本実施形態では、押圧部材１４１は、トグル部材１４２から突出する弾性片持ち梁１４１ａと、トグル部材１４２とを備え、プリントヘッドモジュール１３０のピボット部１４２ａに対してピボットすることに加え、弾性片持ち梁１４１ａの移動経路上に配置された第１の停止部１４２ｂを備える。更に、弾性片持ち梁１４１ａは、傾斜面１４１ｂを備える。片持ち梁１４１ａがトグル部材１４２を回転させるプロセスにおいて、第１の停止部１４２ｂは、傾斜面１４１ｂに沿って移動してトグル部材１４２をピボットさせ、従って第１の停止部１４２ｂは、徐々に弾性片持ち梁１４１ａの移動経路から離間する。図４Ｃに示すように、この場合のトグル部材１４２は、反時計回りに回転して押圧部材１４１から離間する。次に、図４Ｃ及び図４Ｄの両方を参照すると、第１の停止部１４２ｂは、トグル部材１４２の構造上の重心側に位置し、弾性片持ち梁１４１ａがトグル部材１４２を回転することで第１の停止部１４２ｂが弾性片持ち梁１４１ａの移動経路から離間（反時計回りの回転）した後、トグル部材１４２は、構造上の重心に対してピボット（時計回りの回転）し、第１の停止部１４２ｂが弾性片持ち梁１４１ａの移動経路に戻る。この場合、押圧部材１４１は、図４Ｄに示す位置に移動し、従って、第１の停止部１４２ｂは、弾性片持ち梁１４１ａ上に略位置する。また、押圧部材１４１は、ピラー１１２に当たって下方向に押圧され、これによって第１の弾性部材１４５ａを変形してプレスする。従って、押圧部材１４１がピラー１１２によって下方向に押圧されなくなると、押圧部材１４１は、第１の弾性部材１４５ａの弾性回復力によって駆動されて戻って上方向に移動する。この場合、第１の停止部１４２ｂは、弾性片持ち梁１４１ａのリターン経路上に位置し、トグル部材１４２の第１の停止部１４２ｂ及び押圧部材１４１の弾性片持ち梁１４１ａは互いに干渉し、これによって感知モジュール１４０を第１の状態に維持する。

【0029】

また、プローブ１４３は、Ｚ軸に沿って移動可能な浮遊状態にあり、押圧部材１４１及びトグル部材１４２は互いに干渉している。さらに、プローブ１４３は、Ｚ軸に向かう方向における移動によってプリントヘッドモジュール１３０から落下することが防止されるが、これは、押圧部材１４１の凸部１４１ｃとプローブ１４３の第２の停止部１４３ｂとがＺ軸上で互いに干渉するためである。実質的に、凸部１４１ｃ上で、第２の弾性部材１４５ｂがプローブ１４３と押圧部材１４１との間で接触することのみによってプローブ１４３は浮遊状態となる。つまり、プローブ１４３は、プラットフォーム１５０に接触する際、プラットフォーム１５０の表面アウトラインの変化によってＺ軸に沿って移動してもよい。換言すると、押圧部材１４１は、プローブ１４３を駆動してプリントヘッドモジュール１３０の底部から突出するように移動させて第２の弾性部材１４５ｂによって第１の状態を形成し、プローブ１４３は、第２の弾性部材１４５ｂによって押圧部材１４１に対して浮遊状態となる。

【0030】

感知モジュール１４０は、さらに、制御モジュール１２０に電気的に接続される感知ユニット１４４を備え、また、プローブ１４３は、さらに、浮遊状態の感知ユニット１４４をオンあるいはオフにするためのシャッター部１４３ａを備える。図４Ｄを参照すると、感知ユニット１４４は、例えば、光センサであり、プラットフォーム１５０にプローブ１４３を接触させるプロセスにおいてＺ軸に沿って垂直に移動することが可能であり、従ってシャッター部１４３ａは感知ユニット１４４の感知光を遮断あるいは通過させる。このように、感知光を遮断あるいは通過させる動作に応じて、制御モジュール１２０は、プラットフォーム１５０の表面状態を判別し得る。ここでの表面状態はプラットフォーム１５０の平面度、表面アウトライン、粗さ等である。

【0031】

そして、感知モジュール１４０がプラットフォーム１５０の表面状態の感知動作を完了した後、制御モジュール１２０は、プリントヘッドモジュール１３０を駆動して再びピラー１１２に向けて移動させ、第１の停止部１４２ｂと反対の側でトグル部材１４２をピラー１１２に当て、トグル部材１４２が駆動されて反時計回りにピボット回転して第１の停止部１４２ｂを弾性片持ち梁１４１ａとの干渉から解放する。このように、押圧部材１４１は、第１の弾性部材１４５ａの弾性回復力によって駆動されて図４Ａ及び図４Ｂに示す第２の状態に戻る。以上で、プラットフォーム１５０の表面状態を感知する動作が３−Ｄプリンティング装置１００によって完了される。

【0032】

図５Ａは、本開示の別の実施形態に係る感知モジュールを示す概略図である。図５Ｂは感知モジュールを示す分解図である。図５Ａ及び図５Ｂの両方を参照すると、本実施形態では、感知モジュールも、同時に移動するようにプリントヘッドモジュール１３０に同様に配置される。上記実施形態と異なり、本実施形態の感知モジュールは、ハウジング２１０と、プローブ２２０と、押圧部材２３０とを備える。ハウジング２１０は、プリントヘッドモジュール１３０に取り付けられ、第１の部分２１２及び第２の部分２１４を備える。図示しない別の実施形態では、ハウジング２１０及びプリントヘッドモジュール１３０は、また一体構造を採用する。

【0033】

押圧部材２３０は、第１の部位２３１と、第２の部位２３２と、第３の部位２３３とを備える。第２の部位２３２は、軸方向(図５Ｂに示す)を中心に回転可能に第１の部位２３１と第３の部位２３３との間に隣接する。プローブ２２０は、軸方向に沿って第３の部位２３３に移動可能にスリーブ状に収容される。上記実施形態と同様に、第１の弾性部材２５０は、押圧部材２３０の第３の部位２３３とハウジング２１０の第２の部分２１４との間に接触する。プローブ２２０は、第３の部分２２１及び第４の部分２２２とを備える。第３の部分２２１は、第１の弾性部材２５０にスリーブ状に収容される。第２の弾性部材２６０は、第４の部分２２２の凸状シャフト２２２ａにスリーブ状に取り付けられ、第４の部分２２２と押圧部材２３０の第３の部位２３３との間に接触する。本実施形態では、第１の弾性部材２５０及び第２の弾性部材２６０によって得られる効果は、上記実施形態のものと同様であり、従って繰り返しの説明を省略する。

【0034】

上記実施形態と同様に、プローブ２２０の第３の部分２２１がハウジング２１０の第２の部分２１４から突出するように、また浮遊状態を維持するように（上述したように、プローブ１４３はプリントヘッドモジュール１３０の底部から突出し、浮遊状態に維持される）、押圧部材２３０の第１の部位２３１が力を受けて（例えば、上記のピラー１１２に当たることで）押圧されるように構成され、第２の部位２３２及び第３の部位２３３が移動される。そのため、第４の部分２２２のシャッター部２２２ｂが、感知光を遮断あるいは通過させることでプラットフォーム１５０の表面状態を感知するように感知ユニット２４０に対応する（光学センサがシャッター部に対応するのと同様である）。

【0035】

図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、感知モジュールを示す断面図である。図６Ｃは、感知モジュールを示す部分断面図である。図６Ｄ及び図６Ｅは、それぞれ、感知モジュールを示す部分拡大図である。図６Ａ乃至図６Ｅを同時に参照し、ならびに図５Ｂを参照すると、押圧部材２３０の第２の部位２３２がラチェット機構２３２ａを備え、第３の部位２３３が、ラチェット機構２３２ａに対応するラチェット機構２３３ａを備え、第２の部位２３２が、第３の部位２３３に対して略ピボットし、従って軸方向周りに加えられる力とそれに対応するラチェット機構２３２ａ、２３３ａがあることで、第２の部位２３２及び第３の部位２３３は、軸方向に関して互いにピボットする状態にある。

【0036】

更に、図６Ｃにおいて、ハウジング２１０の第１の部分２１２は、軸方向に延伸するトラック２１２ａを備え、第２の部位２３２は、トラック２１２ａに対応して摺動可能に結合可能なガイドブロック２３２ｂを備える。押圧部材２３０の第１の部位２３１が力(例えば、上述したようにピラー１１２に当たるような)によって押圧される場合、図６Ｂに示すように、第２の状態から第１の状態に移行するプロセスにおいて、第１の部位２３１は、第３の部位２３３に向けて移動するように第２の部位２３２を押し、ラチェット機構２３２ａと２３３ａとが互いに接触し、この時、ガイドブロック２３２ｂはまだトラック２１２ａ内を移動し、それによって制限されている。したがって、図６Ｄで示すように、第２の部位２３２及び第３の部位２３３は軸方向に関して互いにピボットしない。

【0037】

図６Ｄで示すように、ガイドブロック２３２ｂは、トラック２１２ａを出た後は、トラック２１２ａを形成する２つの側面のリブ２１２ｂによって制限されない。従って、第２の部位２３２は、軸方向に関して第３の部位２３３に対してピボットする。第１の弾性部材２５０は、押圧されるプロセスにおいて、押圧部材２３０によって押圧されて変形し、押圧力が解除された後、第３の部位２３３が駆動されて第１の弾性部材２５０の弾性回復力によって戻る(また、第２の部位２３２及び第１の部位２３１が確かに間接的に押圧される)。しかしながら、ガイドブロック２３２ｂがトラック２１２ａからこの時には離間しており、ガイドブロック２３２ｂが、第２の部位２３２のピボットによりガイドリブ２１２ｂの先端２１２ｃに略対応するので、弾性回復力によって駆動されたガイドブロック２３２ｂが、トラック２１２ａの先端(つまり、リブ２１２ｂの先端２１２ｃ)に接触して干渉し、感知モジュールが第１の状態に維持され、従って制御モジュール１２０は感知モジュールを駆動してプラットフォームの表面状態の測定を行う。

【0038】

ハウジング２１０及びプリントヘッドモジュール１３０が一体構造の場合、ハウジング２１０は、障害物のないプリントヘッドモジュール１３０の構造Ａ２と略考えることができる。

【0039】

その後、測定が完了した後、上記と同様に、制御モジュール１２０は、プリントヘッドモジュール１３０を再度駆動してボディ１１０の一部(つまり、ピラー)に向けて移動させ、押圧部材２３０の第１の部位２３１を再度当該部分に当てて第１の部位２３１を押圧する。この状況で、第２の部位２３２及び第３の部位２３３は間接的に押される。対応するラチェット機構２３２ａ及び２３３ａによる影響のため、第２の部位２３２は、再度軸方向に関して第３の部位２３３対してピボットする。このように、ガイドブロック２３２ｂとリブ２１２ｂの先端２１２ｃとの間の干渉が解除され、ガイドブロック２３２ｂは、第２の部位２３２のピボットとともに、トラック２１２ａに再度対応する。従って、第３の部位２３３が第１の弾性部材２５０の弾性回復力によって再度駆動されて第２の部位２３２を押すと、ガイドブロック２３２ｂは、トラック２１２ａ内を当該トラックに沿って移動して、ポジションリターン効果を達成する。

【0040】

以上の実施形態に基づき、３−Ｄプリンティング装置では、感知モジュールは、プリントヘッドモジュールに取り付けられ、それによって感知モジュールは同時にプリントヘッドモジュールとともに移動し、制御モジュールは感知モジュールを駆動してプラットフォームの表面状態を感知させ、またプリントヘッドモジュールを制御して３−Ｄプリンティング動作を実行させる。従って、３−Ｄプリンティング動作が実行される前に、プラットフォームの表面状態が取得可能であり、これは事前の校正あるいはプリンティング動作中の補償に好適である。

【0041】

制御モジュールがプリントヘッドモジュールを駆動して感知モジュールの押圧部材をボディの一部に当てることで、それに従って感知モジュールのプローブがプリントヘッドモジュールの底部から突出して第１の状態になり、これはプラットフォームの表面状態の感知に寄与する。感知動作が完了すると、制御モジュールは再度押圧部材を駆動して当該部分に当てて、プローブがプリントヘッドモジュールに退避して第２の状態になる。従って、手動で感知をする場合に要する時間を効果的に短縮することができ、手動の感知動作において退避することで落下することにより、３−Ｄプリンティングの間にプローブが当たって損傷することを防止できる。

【0042】

当てる動作は様々なので、感知モジュールは、押圧部材としてトグル部材を採用することができ、ガイドブロック及び押圧部材のラチェット機構を介したトラックとともに用いることができ、プローブがプリントヘッドモジュールから突出した際の干渉効果を効果的に提供することが可能であり、これはプローブが突出状態を維持することに寄与し得る。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本開示は、三次元(３−Ｄ)プリンティング装置に関し、感知モジュールは、プリントヘッドモジュールに取り付けられてプリントヘッドモジュールと共に移動し、制御モジュールは、プリントヘッドモジュールを駆動して移動させ、またボディの一部を当てて感知モジュールを離間させ、制御モジュールが感知モジュールを駆動してプラットフォームの表面状態を感知させることができる。

【符号の説明】

【0044】

１００ ３−Ｄプリンティング装置
１１０ ボディ
１１２ ピラー
１２０ 制御モジュール
１３０ プリントヘッドモジュール
１４０ 感知モジュール
１４１、２３０ 押圧部材
１４１ａ 弾性片持ち梁
１４１ｂ 傾斜面
１４１ｃ 凸部
１４２ 片持ち梁
１４２ａ ピボット部
１４２ｂ 第１の停止部
１４３、２２０ プローブ
１４３ａ、２２２ｂ シャッター部
１４３ｂ 第２の停止部
１４４、２４０ 感知ユニット
１４５ａ、２５０ 第１の弾性部材
１４５ｂ、２６０ 第２の弾性部材
１５０ プラットフォーム
２１０ ハウジング
２１２ 第１の部分
２１２ａ トラック
２１２ｂ リブ
２１２ｃ 先端
２１４ 第２の部分
２２１ 第３の部分
２２２ 第４の部分
２２２ａ 凸状シャフト
２３１ 第１の部位
２３２ 第２の部位
２３２ａ、２３３ａ ラチェット機構
２３２ｂ ガイドブロック
２３３ 第３の部位
Ａ１、Ａ２ 構造
Ｘ−Ｙ−Ｚ 直交座標系

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】