特許 6872019 傾斜しているタンクを備えているステレオリソグラフィー機械

(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】6872019

(24)【登録日】2021年4月20日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】傾斜しているタンクを備えているステレオリソグラフィー機械

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/129 20170101AFI20210510BHJP

   B29C 64/255 20170101ALI20210510BHJP

   B29C 64/357 20170101ALI20210510BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/129

   B29C64/255

   B29C64/357

   B33Y30/00

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-530741(P2019-530741)

(86)(22)【出願日】2017年12月11日

(65)【公表番号】特表2020-516480(P2020-516480A)

(43)【公表日】2020年6月11日

(86)【国際出願番号】IB2017057789

(87)【国際公開番号】WO2018109636

(87)【国際公開日】20180621

【審査請求日】2019年10月24日

(31)【優先権主張番号】102016000127377

(32)【優先日】2016年12月16日

(33)【優先権主張国】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】516369778

【氏名又は名称】ディーダブリューエス エス．アール．エル．

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】ゼネーレ，セルジオ

(72)【発明者】

【氏名】ブサト，レンツォ

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０３３８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１８８２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１３５８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１５０８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１８−５１５３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準の方向（Ｘ）を有している実質的に水平の支持平面（π）上にあるように配置されるように構成されている支持構造（１ａ）と、
前記支持構造（１ａ）に結合されており、底（２ａ）を備えている感光液体物質を収容するためのタンク（２）と、
前記底（２ａ）に実質的に垂直な移動方向（Ｚ）に従って、前記タンク（２）の上方での自体の移動のために移動手段（４）を介して前記支持構造（１ａ）に結合されている支持グループ（５）と、
３次元物体を支持するために、モデリングプレート（３）のモデリング表面（３ａ）が、前記底（２ａ）に対して、実質的に平行な位置で、対向するように前記支持グループ（５）に接続されているモデリングプレート（３）と、
を有するステレオリソグラフィー機械（１、１００、２００）であって、
前記ステレオリソグラフィー機械（１、１００、２００）は、前記３次元物体を製造するステレオリソグラフィープロセスの少なくとも実行中に、前記底（２ａ）と前記モデリング表面（３ａ）とが、前記支持平面（π）と交差して、前記支持平面（π）と共に交差の角度α１とα２とをそれぞれ定め、前記支持平面（π）と共に前記基準の方向（Ｘ）に直交する交差の線（γ１、γ２）をそれぞれ定める平面上（π１、π２）にあるように、前記タンク（２）と、前記支持グループ（５）と、前記モデリングプレート（３）とが前記支持構造（１ａ）に結合されるように構成されており、
前記タンク（２）と、前記支持グループ（５）と、前記モデリングプレート（３）とは、前記底（２ａ）と、前記モデリングプレート（３）とが、前記支持平面（π）と交差している前記平面（π１、π２）上にある、前記ステレオリソグラフィープロセスの動作状態と、前記底（２ａ）と、前記モデリングプレート（３）とが支持平面（π）に対して実質的に水平で平行な位置に配置されている前記ステレオリソグラフィー機械（１００）の休止状態との間、またはその逆の間で、交差の角度α１とα２とを修正するように、支持構造（１ａ）に対して、タンク（２）の位置と、支持グループ（５）の位置と、モデリングプレート（３）の位置とを変化させるように構成されている傾斜手段（１１）を介して前記支持構造（１ａ）に結合されており、
前記タンク（２）には、前記タンク（２）内に収容されている前記感光液体物質を、前記基準の方向（Ｘ）に沿って両方が定められているタンク（２）の第１の端部（２ｃ、２ｄ）から第２の端部（２ｄ、２ｃ）に移動させるように構成されている再循環回路（６）が備わっており、
前記再循環回路（６）は、
前記タンク（２）の外側に配置されている変形可能な材料から作られており、前記端部の一方（２ｃ）と前記端部の他方（２d）とのぞれぞれの位置で、前記タンク（２）に流体力学的に連通している第１の口（８ａ）と第２の口（８ｂ）とを有しているダクト（８）であって、該ダクト（８）は、コントラスト壁（１０）の近くに配置されている少なくとも１個のセグメント（８ｃ）を有しているダクト（８）と、
本体（９１）を備えているロータ（９）であって、本体（９１）の中心に回転の軸線（Ｙ）が定められており、本体（９１）の周辺に、該ロータ（９）の回転中に、特定の角度範囲（β）について、前記コントラスト壁（１０）と連動して、前記セグメント（８ｃ）を絞るように、前記コントラスト壁（１０）とは反対側で、前記ダクト（８）の前記セグメント（８ｃ）に接触し、絞ることが可能な少なくとも１個のコントラスト要素（９２）が結合されている本体（９１）を備えているロータ（９）と、
を備えている蠕動ポンプ（７）を有していることを特徴とする、ステレオリソグラフィー機械（１、１００）。

【請求項2】

少なくとも前記ステレオリソグラフィープロセスの間、前記交差の角度α１とα２との値は約π／４ｒａｄに定められていることを特徴とする、請求項１に記載のステレオリソグラフィー機械（１、１００、２００）。

【請求項3】

前記ロータ（９）の前記回転の軸線（Ｙ）は、前記ロータ（９）の回転中に、前記角度範囲（β全体について、前記少なくとも１個のコントラスト要素（９２）が前記セグメント（８ｃ）に接触し、次第に絞るように、前記ダクト（８）のある平面（π３）に実質的に直交するように定められていることを特徴とする、請求項１に記載のステレオリソグラフィー機械（１、１００）。

【請求項4】

前記ダクト（８）の前記セグメント（８ｃ）と前記コントラスト壁（１０）とは、互いに平行で隣接している位置で、実質的に直線状に延びており、
前記ロータ（９）は、前記本体（９１）と前記少なくとも１個のコントラスト要素（９２）との間に配置されている機械的グループ（９３）を有しており、機械的グループ（９３）は、前記コントラスト要素（９２）が、前記ロータ（９）の前記回転中に、前記角度範囲（β）の全体について、前記ダクト（８）の前記少なくとも１個の直線状のセグメント（８ｃ）に接触し徐々に絞ることができるように、前記コントラスト要素（９２）と前記本体（９１）との間の半径方向の距離（ｒ、ｒ１、ｒ２）の変更を可能にするように構成されている、ことを特徴とする、請求項３に記載のステレオリソグラフィー機械（１、１００）。

【請求項5】

前記機械的グループ（９３）は、 前記本体（９１）と前記少なくとも１個のコントラスト要素（９２）との間に配置されている伸縮アーム（９３１）と、
休止状態で、前記伸縮アーム（９３１）を最大に延びている位置で維持するように構成されている弾性手段（９３２）と、
を有することを特徴とする、請求項４に記載のステレオリソグラフィー機械（１、１００）。

【請求項6】

前記機械的グループ（９３）は、
互いにヒンジ接続されている連接棒（９３１１）とクランク（９３１２）とを備えており、前記本体（９１）と前記少なくとも１個のコントラスト要素（９２）との間に配置されている関節アームと、
休止状態で、前記関節アームを最大に延びている位置で維持するように構成されている弾性手段（９３２）と、
を有することを特徴とする、請求項４に記載のステレオリソグラフィー機械（１、１００）。

【請求項7】

前記ロータ（９）は、前記本体（９１）の周辺に配置されている複数のコントラスト要素（９２）を有しており、前記コントラスト要素（９２）の各々は、予め定められた角度距離（ω）で隣接しているコントラスト要素（９２）から離れていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィー機械（１）。

【請求項8】

前記ロータ（９）は、感光液体物質が、前記基準の方向（Ｘ）に沿って、前記底（２ａ）がある平面と前記支持平面（π）との間で前記交差の線（γ１）の近くに定められている前記タンク（２）の端部（２ｄ）から前記交差の線（γ１）に対して遠方の位置に定め垂れている前記タンク（２）の端部（２ｃ）まで前記ダクト（８）を通して流れることができる方向に回転するように設定可能なことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のステレオリソグラフィー機械（１、１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３次元物体を作成するステレオリソグラフィープロセス、特に３次元物体の作成中に感光液体物質の染色の変更が必要な３次元物体を作成するステレオリソグラフィープロセスの高速化及び簡略化を可能にするステレオリソグラフィー機械に関する。

【背景技術】

【0002】

既知のように、ステレオリソグラフィー機械は、感光液体物質、好ましくは光ビームによって層状に重合される感光樹脂から複雑な３次元物体を作成するのに使用されている。説明を簡単にするために、以降では、「樹脂」という用語は、感光樹脂または３次元物体を作成するステレオリソグラフィープロセスで使用される感光樹脂と同等の任意の他の感光液体物質を意味するのに単に使用される。

【0003】

ステレオリソグラフィー機械は、前述の樹脂を収容するのに適合しているタンク及び実質的に平行な位置で、タンクの底に対向しており、形成中の３次元物体を支持するモデリングプレートを有していることも知られている。モデリングプレートは、タンクの底に実質的に直交している移動の方向に従って、このプレートを移動させる支持グループに関連している。物体の各層を作るために、前の層の表面または１番目の層の場合はモデリングプレートの表面が、樹脂の対応する層を定めるように、形成される層の厚さに等しいタンクの底からのある距離に配置されるまで樹脂に浸される。その後、樹脂の前述の層が、タンクの下側の部分からの光ビームの照射によって重合され、タンクはこの目的のために底が透明である。

【0004】

特に、ある層と次の層との重合化の手順の間に、ステレオリソグラフィーの方法は、凝固した層が液体樹脂から出て、以降の層の処理に必要な液体樹脂の厚さを回復できるようにモデリングプレートを底から離す。

【0005】

実際に、モデリングプレート及び凝固した層を持ち上げると、液体樹脂に凹部が残るが、凹部は樹脂自体の流出によって自然に満たされる。

【0006】

前述の平坦化は、物体の新しい層の凝固に必要な液体樹脂の厚さを回復し、また、以降のモデリングプレートの下降中に、３次元物体の以降の層の完全性を危険に曝す空気の泡が液体樹脂中に閉じ込められたままになるのを防止する。

【0007】

前述の自動的な平坦化の最後に、モデリングプレートは、前述のように、再び液体樹脂内に浸され、それから物体のさらなる層を凝固させる。

【0008】

前述の方法には、３次元物体の全体の処理時間が、物体の各層の凝固後に発生する液体樹脂の平坦化の待ち時間によって実質的に長くなるという欠点がある。

【0009】

ステレオリソグラフィーによって得られる物体を形成する層の数は、数百で多く、前述の待ち時間によって、機械加工時間が実質的に増加することを理解することができる。

【0010】

待ち時間は、液体樹脂の粘度に比例することは明らかである。

【0011】

そのような欠点を克服するために、平坦化手段、好ましくは、モデリングプレートが持ち上げられたときに、樹脂を凹部に向けて押すために介入するように構成されているへらを有しているステレオリソグラフィー機械が知られている。

【0012】

特に、前述の平坦化手段は、樹脂を実際に再配分して、その上側の表面を平坦化するように、樹脂に接触しているタンクの底に対して平坦化手段を移動させるように構成されているモータ駆動手段に関連している。

【0013】

そのような操作は、前述の樹脂の自動的な再配分と比較して前述の凹部をより素早く満たすことができるのは明らかであって、その結果、前述の平坦化手段なしのステレオリソグラフィー機械と比較して、３次元物体を作る全体の加工時間が短縮される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２，８３５，２５１号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１４／０８５６２０号明細書

【特許文献3】国際公開第２０１６／１７２７８８号

【特許文献4】独国特許発明第１０２０１４１０８６３３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

しかし、最後に説明した従来技術のそのような解決手段では、ステレオリソグラフィー機械の複雑さが増大するが、それは、追加の要素及び前述のステレオリソグラフィー機械と比較して、関連する移動手段を設けることが必要になるからである。また、平坦化手段がプレートとその下方のタンクとの間に定められている空間を通して摺動できるように、モデリングプレートが十分な高さに持ち上げられた後にだけ前述の平坦化手段が介入することが知られており、不利である。そのため、前述の平坦化手段を有しているステレオリソグラフィー機械によって、平坦化手段を有していないステレオリソグラフィー機械と比較して３次元物体の作成時間を短縮できるが、いずれにしても、前述の動作の正確な順序が無視できない処理時間となって不利である。

【0016】

特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４は、すべて、液体樹脂を層に凝固させることによって３次元物体を作成するステレオリソグラフィーシステムを記述している。

【0017】

本発明は、従来技術の前述の欠点をすべて克服することを目的としている。

【0018】

特に、本発明の目的は、従来技術のステレオリソグラフィー機械のなんらかの形式と構造の複雑さが同じで、従来技術のステレオリソグラフィー機械と比較して、液体樹脂の層状に凝固させることによる３次元物体のより素早い作成を可能にするステレオリソグラフィー機械を作ることである。

【0019】

同時に、本目的のさらなる目的は、同じ３次元物体を作成するのに必要な処理時間が同じである何らかの形式の従来技術のステレオリソグラフィー機械と比較して、より単純な構造を有しているステレオリソグラフィー機械を作ることである。

【0020】

本発明のさらなる目的は、前述のステレオリソグラフィー機械の使用によって必要な樹脂の量と比較して、使用する樹脂の量を少なくできるステレオリソグラフィー機械を作ることである。

【課題を解決するための手段】

【0021】

前述の目的は、請求項１の層状の３次元物体を作成するステレオリソグラフィー機械によって達成される。

【0022】

本発明のさらなる詳細な特徴は、関連する従属請求項において得られる。

【0023】

請求項３から１０の発明のステレオリソグラフィー機械は、タンク内に配置されている樹脂の再循環を実行できるようにするので有利である。その結果、本発明のステレオリソグラフィー機械は、樹脂の染料を素早く徐々に変化させ、タンク内に既に存在している樹脂に素早く一様に混合され、融合される様々なグラデーションの樹脂または様々な色の樹脂を連続している瞬間に導入することを可能にするので、また有利である。そのため、このように、本発明のステレオリソグラフィー機械によって、様々な染料の層を備えており、各層は一様に染色されている３次元物体の素早く単純な作成が可能になる。

【0024】

本発明のステレオリソグラフィー機械のさらなる利点は、タンクの内部の樹脂の再循環機能によって、あるステレオリソグラフィープロセスと次のステレオリソグラフィープロセスとの間で、操作者の介入の必要なしに、その清掃操作が実行できるようになることによって得られる。

【0025】

本発明のステレオリソグラフィー機械の実施形態の最後の、しかし最小ではない利点は、３次元物体を作成するステレオリソグラフィープロセスの最後でタンク内に存在している樹脂を素早くそして容易に回収して、回収した樹脂を以降のステレオリソグラフィープロセスで再使用できることによる。

【0026】

前述の目的及び利点は、以降で述べる他の項目と共に、図面の以下の表を参照して限定的な例としてではない本発明のいくつかの好ましい実施形態の以下の説明において明確になる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、本発明のステレオリソグラフィー機械の第１の実施形態の模式的な軸測投影図を示している。

【図2】図２は、本発明のステレオリソグラフィー機械の第１の実施形態の模式的な側面図を示している。

【図3】図３は、図１及び２の本発明のステレオリソグラフィー機械に属しているタンク及びモデリングプレートの断面の詳細を示している。

【図4】図４は、図１及び２の本発明のステレオリソグラフィー機械の再循環回路の第１の実施形態の上方からの模式図を示しており、図は樹脂が流れるダクトに対して異なる位置に配置されるのが理想的なコントラスト要素を有している再循環回路に属しているロータを示している。

【図5】図５は、図１及び２の本発明のステレオリソグラフィー機械の再循環回路の第２の実施形態の上方からの模式図を示しており、図は樹脂が流れるダクトに対して異なる位置に配置されるのが理想的なコントラスト要素を有している再循環回路に属しているロータを示している。

【図6】図６は、図１及び２の本発明のステレオリソグラフィー機械の再循環回路の第３の実施形態の上方からの模式図を示しており、図は樹脂が流れるダクトに対して異なる位置に配置されるのが理想的なコントラスト要素を有している再循環回路に属しているロータを示している。

【図7】図７は、図４に示している再循環回路に属しているロータの詳細の上方からの図を示している。

【図8】図８は、図５に示している再循環回路に属しているロータの詳細の上方からの図を示している。

【図9】図９は、図６に示している再循環回路に属しているロータの詳細の上方からの図を示している。

【図10】図１０は、本発明のステレオリソグラフィー機械の第２の実施形態の模式的な軸測投影図を示している。

【図11】図１１は、本発明のステレオリソグラフィー機械の第２の実施形態の模式的な側面図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0028】

第１の実施形態の本発明のステレオリソグラフィー機械を図１及び２に示しており、全体を１で示している。

【0029】

そのような図からわかるように、ステレオリソグラフィー機械１は、例えば、実験室ベンチの上側の表面のような、実質的に水平な支持平面πに載るように配置されるように構成されている支持構造１ａを有している。以降で明らかになるように、本記述の残りの部分においてより正確に定義される基準の方向Ｘは、前述の支持平面π上で識別されている。

【0030】

そのような支持構造１ａは、感光樹脂であることが好ましい感光液体物質を収容するように、底２ａ及び側壁２ｂを備えているタンク２を支持するように構成されている。

【0031】

底２ａは、図示していないが、本来既知で、タンク２の下方に配置されている源からの光ビームが通過できるように透明である。そのような光ビームは、底２ａ自体に隣接して配置されている樹脂の層を選択的に凝固させるように適合しているのは明らかである。

【0032】

図２からわかるように、タンク２の上方で、実質的に平行な位置で、底２ａに対向しているモデリング表面３ａを備えているモデリングプレート３も存在している。

【0033】

モデリング表面３ａは、硬化させた３次元物体の第１の層を支持するのに使用され、今度は、第１の層が第２の層の支持部分となり、続く層についても同様である。

【0034】

モデリングプレート３は、図２に示しているように、支持グループの５及び、その結果、プレート３の、底２ａに直交している移動の方向Ｚに従った移動のための移動手段４を介して支持構造１ａに関連している支持グループ５によって支持されている。

【0035】

移動手段４は、図には示していないが、例えばステッピング形式のサーボモータを有していることが好ましいが必須ではない。

【0036】

前述のサーボモータは、同様に図示しておらず、支持グループ５に連動しているウォームねじを作動させるのが好ましい。したがって、移動手段４によって、モデリング表面３ａまたは物体の最後の硬化させた層の表面を、作成される以降の層の厚さに対応している底２ａからの距離で樹脂に浸して配置するように、移動の方向Ｚに従ってモデリングプレート３を移動させることができる。

【0037】

本発明によれば、図１及び２に明確に示しているように、本発明のステレオリソグラフィー機械１は、前述の支持平面πと共に交差の角度α１及びα２を定め、支持平面πと共に前述の基準の方向Ｘに直交する交差の線γ１及びγ２を定めている、前述の支持平面πに共に交差する平面π１及び平面π２上に底２ａ及びモデリング表面３ａがそれぞれあるように、３次元物体を作成する少なくともステレオリソグラフィープロセス中は、タンク２、支持グループ５、及びモデリングプレート３が支持構造１ａに結合されているようにする。

【0038】

ところで、「３次元物体を作成するステレオリソグラフィープロセス」という表現は、前述の物体を構成している層の各々の樹脂の選択的な凝固のために実行される動作ステップ全体を示すことを意図している。

【0039】

基本的に、本発明の新規の概念に戻ると、ステレオリソグラフィー機械１では、タンク２の底２ａ及びモデリングプレート３に属しているモデリング表面３ａが、少なくとも前述のステレオリソグラフィープロセスの実行中に、支持平面πに対して傾斜の角度α１及びα２で傾斜して配置されるようにしている。

【0040】

そのようにすることで、実質的に水平な位置に、支持平面πに平行に配置されているタンクの底及びモデリング表面を代わりに有している従来技術のステレオリソグラフィー機械によって実行される３次元物体の作成と比較して、多数の利点を得ることができる。

【0041】

まず、図２に模式的に示しているように、支持平面πに対して傾斜している底２ａの配置によって、重力の力を、前述の交差の線γ１に対して遠方の位置に定められており、したがって、交差の線γ１の近くに、したがって、支持平面πを基準にすると、より低い高さに定められているタンク２の第２の端部２ｄに対してより高い位置に配置されているタンク２の第１の端部２ｃの位置で導入される樹脂の流出に利用することができる。図２からわかるように、タンク２の２個の端部２ｃ及び２ｄは、前述の基準の方向Ｘに対して互いに並んで定められていることは明らかである。

【0042】

したがって本発明の解決策は、ステレオリソグラフィー機械１が前述の平坦化手段を有していない場合でも、前述のように層の作成の最後にモデリングプレート３を持ち上げるのに続いて生じる凹部を素早く満たすことを可能にするので有利である。また、重力による樹脂の流出は、前述の平坦化手段による平坦化操作に必要な時間よりも短くないにしても同等である。

【0043】

これに関して、図３に模式的に示しているように、実際に、３次元物体の層を作成中にモデリングプレート３が下降した位置にあって、樹脂に浸されているときに、タンク２の第１の端部２ｃの位置にある樹脂Ｒは、重力によって下に移動し、モデリングプレート３の上側の縁３ｂの位置で衝突して蓄積する。そのような状況は、物体の特定の層を作っているときに、モデリングプレート３が下降したままである間は維持される。モデリングプレート３の持ち上げに続いて、そのような層の作成の最後に、結果として前述の凹部ができた後で、モデリングプレート３の上側の端部３ｂの位置に蓄積した樹脂が、重力によって即座に下方に流れ、以前に形成された凹部を素早く満たすことができるので有利である。

【0044】

本発明の前述の第１の好ましい実施形態によれば、２個の交差平面π１及びπ２の支持平面πとの交差によって定められている前述の交差の角度α１及びα２の値が、実際のステレオリソグラフィープロセス中及びステレオリソグラフィー機械１の休止状態の両方で、予め定められており、変化しないように、タンク２、支持グループ５、及びモデリングプレート３は、支持構造１ａに結合している。

【0045】

この状況において、「ステレオリソグラフィー機械の休止状態」という表現は、ステレオリソグラフィー機械が非作動の状況及びステレオリソグラフィー機械が構成及び設定の状態である状況の両方を意味している。

【0046】

言い換えると、本発明の前述の第１の好ましい実施形態では、もちろん支持グループ５及びモデリングプレート３は、前述の移動方向Ｚに沿って移動手段４によって移動できるが、タンク２、支持グループ５、及びモデリングプレート３は、支持構造１ａに対して前述の単一の結合構成を実現している。

【0047】

交差の角度α１及びα２の値は、１／８π ｒａｄと３／８π ｒａｄとの間の範囲で、好ましくは約π／４ ｒａｄに選択されているのが好ましいが必須ではない。

【0048】

以降では、本発明のステレオリソグラフィー機械１を定めている構成要素のそのような所定の変化しない配置の代替の解決策を提供する本発明のさらに好ましい実施形態を説明する。

【0049】

本発明の好ましい実施形態に戻ると、タンク２に収容されている樹脂を、基準の方向Ｘに沿って両方が定められているその第１の端部２ｃ（またはその代わりに２ｄ）からタンク２の第２の端部２ｄ（またはその代わりに２ｃ）に移動させるように構成されている再循環回路６がタンク２に備わっていることが好ましいが必須ではない。

【0050】

本発明のステレオリソグラフィー機械１に存在している再循環回路６の３個の具体的な代替の形態を図４から９に模式的に示しており、以降で詳細に説明する。

【0051】

意図的に前の２個の段落の記述では、再循環回路６は、単一の循環の方向に従って樹脂を再循環させるのではなく、その代わりに、ここでも支持平面πを基準に、タンク２の２個の端部２ｃ及び２ｄの相互の高さに関係なく循環の両方向に従って樹脂の再循環を実行できることを意味している。

【0052】

しかし、本発明の好ましい実施形態によれば、図２に模式的に示しているように、前述の再循環回路６は、樹脂を交差の線γ１の近くに定められており、したがって前述の交差の線γ１に対して遠くより高い端部２ｃよりも低い端部２ｄから少なくとも移動させるように構成されていなければならない。

【0053】

実際に、これによって、ステレオリソグラフィープロセス中に、前述の交差の線γ１に対して遠方で、そのためより高い端部２ｃから、前述の交差の線γ１に近く、したがってより低い端部２ｄに、重力よって樹脂が流れ出て、その樹脂が再び前述のより低い端部２ｄからより高い端部２ｃへ再循環回路６の効果によって運ばれる、タンク２の内側の樹脂の連続した再循環を実行できる。

【0054】

その結果、再循環の前述の方向によって、ステレオリソグラフィープロセス中に、色の異なる染料の同じ樹脂へのまたは、すでに樹脂内に存在している染料とは異なる色の樹脂の追加の場合に、樹脂の素早く一定の混合を得ることができるので、有利である。

【0055】

これは、作成時に３次元物体のある層と他の層との間で樹脂の着色の変更を可能にし、樹脂の層の全範囲で色及び粘度が一様な樹脂で各単一の層を作成することを同時に可能にするので有利である。

【0056】

また、タンク２内の樹脂の連続している循環は、各単一の層を作るのに必要な樹脂の量の削減に貢献する。そのような樹脂の量は、実質的に水平に配置されている底及びモデリング表面を備えているステレオリソグラフィー機械を使用した場合に必要な量よりも確実に減る。

【0057】

確かに、この後の場合、物体の層を作るのに実際に必要な量と比較して何倍も多い量の樹脂をタンク内に配置することが必要であるが、従来技術で説明したように自然なまたは前述の平坦化手段の助けによる樹脂の適切な平坦化にはそのような増加が必要だからである。

【0058】

さらに、前述のように、再循環回路６を、あるステレオリソグラフィープロセスと次のステレオリソグラフィープロセスとの間で、タンク２自体の清掃のためにタンク２内で溶剤等を連続して循環させるのに利用することができる。最後に、図示していない適切な流れ偏向要素を備えている再循環回路６を使用して、タンク２内に存在している樹脂を、ステレオリソグラフィープロセスの最後に回収できるので、また有利である。そのため、そのような樹脂は、適切なカートリッジ内に自動的に保存して、以降のステレオリソグラフィープロセスにおいて再使用することができる。

【0059】

本発明の第１の実施形態によれば、図４からわかるように、再循環回路６は、蠕動ポンプ７によって実装されており、そのため、タンク２の外側に配置されており、タンク２の第１の端部２ｃに流体力学的に接続されている第１の口８ａ及びタンク２の第２の端部２ｄに流体力学的に接続されている第２の口８ｂを有している変形可能な材料８のダクトを有している。ダクト８のそのような第１と第２の口８ａと８ｂとの間に、セグメント８ｃがコントラスト壁１０の近くに配置されるように定められている。

【0060】

また、前述の蠕動ポンプ７は、中心に回転の軸線Ｙが定められており、ローラであることが好ましい少なくとも１個のコントラスト要素９２が周辺に結合されている本体９１を備えているロータ９を有している。そのような少なくとも１個のコントラスト要素９２は、図４に示しているように、ロータ９の回転中にある角度範囲についてコントラスト壁１０に対して反対側のダクト８のセグメント８ｃに接触して狭めることができる。このように、コントラスト要素９２のコントラスト壁１０との連動が、セグメント８ｃを狭めることを決定し、蠕動の原理に従って、樹脂をロータ９自体の回転の方向に基づいている循環の特定の方向に押す。

【0061】

本発明の好ましい実施形態によれば、ロータ９には、本体９１の周囲に配置されており、同じ予め定められた角度距離ωで各々がコントラスト要素９２に隣接して離れている６個のコントラスト要素９２が備わっている。特に、あるコントラスト要素９２とそれに隣接するコントラスト要素９２との間の角度距離ωは、図７に示しているようにπ／３ ｒａｄに等しくなるように選択されている。

【0062】

さらに、ロータ９が、前述の回転の軸線Ｙがダクト８の置かれている平面π３に実質的に直交して定められ、各コントラスト要素９２が、ロータ９自体の回転中に、前述の角度範囲全体で、セグメント８ｃに接触し、徐々に狭めるように、ステレオリソグラフィー機械１に連動していることが好ましいが必須ではない。本発明のステレオリソグラフィー機械１の前述の第１の好ましい実施形態によれば、置かれている平面π３は、底２ａが置かれている交差平面π１に実質的に対応している、つまり少なくとも並行である。

【0063】

しかし、これは、これまで説明した本発明の第１の好ましい実施形態の代替の変形実施形態によれば、コントラスト要素９２の数が６個より多かったり少なかったりすること、様々な隣接している角度要素９２の間の角度距離ωが互いに異なるように定められていること、及び／またはロータ９の回転の軸線Ｙがダクト８の置かれている平面π３に実質的に直交していないことの可能性を除外するものではない。

【0064】

本発明の前述の第１の好ましい実施形態に戻ると、図４からわかるように、ダクト８のセグメント８ｃ及びコントラスト壁１０は、互いに平行で隣接している位置で実質的に直線状に延びている。特に、図４からわかるように、本発明の好ましい実施形態によれば、前述のコントラスト壁１０は、タンク２の外側の壁２１に対応している。

【0065】

その結果、ロータ９は、本体９１とコントラスト要素９２の各々との間に配置されている機械的グループ９３を有している。特に、各機械グループ９３は、関連しているコントラスト要素９２とその本体９１との間の半径方向の距離が変化して、前述のコントラスト要素９２が、ロータ９の回転中に角度範囲全体で直線状のセグメント８ｃに接触し徐々に狭めることができるように構成されている。

【0066】

言い換えると、本発明によれば、コントラスト要素９２が前述の直線状のセグメント８ｃの端部８１ｃ及び８２ｃに接触することを可能にするために、前述の機械グループ９３が関連するコントラスト要素９２を前述の角度範囲の実質的に両方の端部β１及びβ２の位置で本体９１からの第１の半径方向の距離ｒ１に配置できるように、ロータ９は、ダクト８から離れて位置していなければならない。また、機械グループ９３は、コントラスト要素９２が前述の直線状のセグメント８ｃの中心部分８３ｃに接触できることを可能にするために、関連するコントラスト要素９２を角度範囲の中心位置β３で、本体９１からの第２の半径距離ｒ２配置できなければならない。そのため、ステレオリソグラフィー機械１内のロータ９の位置と組み合わされており、また、ダクト８のセグメント８ｃと特に関連している機械グループ９３の前述の構成によって、コントラスト壁１０と共に、連続して、そして徐々に、直線状のセグメント８ｃの全体を狭めることができる。前述のように、これによって、ロータ９の回転の方向に基づいて、ダクト８に沿った樹脂の流れの方向を与えることができる。

【0067】

そのような最後に説明した解決策によって、ダクトの前述のセグメントが、複数のコントラスト要素が静的に周囲に配置されているロータと同軸で外側に配置されている湾曲しているセグメントである既知の蠕動ポンプと比較して蠕動ポンプ７、特に再循環回路６の構造を簡単にできるので有利である。

【0068】

本発明によって提案されている特定の解決策は、コントラスト壁１０として、タンク２の外側の壁２１を使用可能にし、ダクト８をタンク２に組み込むことができるようにするので、また有利である。

【0069】

さらに、そのような実施形態は、ダクト８及びロータ９を構造的に独立させ、そのため、容易に取り外しできるようにしている。これは、ステレオリソグラフィー機械１を、交換可能で、そのため、機械自体内に定められている適切な筐体内で取り外したり挿入したりできるタンク２と共に作ることを考えるときに有利である。実際に、ダクト８がロータ９から独立して、分離されていることで、ロータ９をステレオリソグラフィー機械１に固定して接続し、タンク２が前述の筐体に挿入されたときにだけ、ロータ９をタンク２自体に組み込まれているダクト８と連動させることができる。

【0070】

ところで、最後に、以降で説明する特定の実装を有している直前に提案した蠕動ポンプ７の解決策は、本発明の実施形態または前述した代替の実施形態によるステレオリソグラフィー機械１に実装される必要なしに、それ自体が請求項の目的となりえることを強調することが重要である。実際に、そのような、蠕動ポンプ７の最後に説明した解決策によって、概要を説明した利点自体を得ることができる。

【0071】

前述のように、より具体的に、本発明の第１の実施形態によれば、図７に模式的に示しているように、各機械グループ９３は、本体９１と関連するコントラスト要素９２との間に配置されている伸縮アーム９３１を有している。

【0072】

また、機械グループ９３は、休止状態で、伸縮アーム９３１を最大の伸びの位置に保持するように構成されている、ばねであることが好ましい弾性手段９３２を有している。機械グループ９３を指す「休止状態」という表現は、弾性手段９３２によって作用している押す力がどのような外力によっても妨げられていない状態を示すことを意味している。したがって、これによって、図４に示しているように、コントラスト要素９２が、ロータ９の回転中に前述の角度範囲の端部β１またはβ２にある時に、コントラスト要素９２を前述の第１の半径方向の距離ｒ１に配置することができる。同様に、また図４に示しているように、コントラスト要素９２が角度範囲の中央位置β３にある時に、コントラスト要素９２を本体９１に対して前述の第２の半径方向距離ｒ２に移動させるが、これは、コントラスト壁１０によってコントラスト要素９２に徐々に作用する押す力が、弾性手段９３２によって作用する押す力を妨げ打ち勝って、伸縮アーム９３１を縮ませるからである。

【0073】

図５及び８に示している前述した変形実施形態によれば、機械グループ９３は、本体９１とコントラスト要素９２との間に配置されており、互いにヒンジ接続されている連接棒９３１１及びクランク９３１２を備えている関節アームを有することができる。

【0074】

また、この場合、機械グループ９３には、関節アームを最大に延びている位置で休止状態に維持するように構成されている弾性手段９３２が設けられていなければならない。そのため、前述の場合と同様に、図５からわかるように、コントラスト要素９２がロータ９の回転中に角度範囲の端部β１及びβ２の位置にある場合に、弾性手段９３２は、関節アームと連動して、コントラスト要素９２を前述の第１の半径方向の距離ｒ１に維持する。それに対して、図５にまた示しているように、コントラスト要素９２が角度範囲の中央位置β３にある時に、本体９１に対して前述の第２の半径方向の距離ｒ２となるが、それは、コントラスト壁１０によってコントラスト要素９２に徐々に作用する押す力が、弾性手段９３２によって作用する押す力を妨げ、打ち勝って、クランク９３１２に対して連接棒９３１１を回転させ、そのため関節アームを縮ませるからである。

【0075】

さらに、前述の２個の実施形態に対する代替の、図６及び９に示している第３の変形例の実施形態は、機械グループ９３が本体９１とコントラスト要素９２との間に配置されている弾性帯を有するようになっている。

【0076】

この場合、弾性効果は、コントラスト要素９２を休止状態に本体９１からの最大の距離の位置で維持するように構成されている帯によって確保されている。そのため、前述の場合のように、図６からわかるように、コントラスト要素９２がロータ９の回転中に角度範囲の端部β１及びβ２の位置にある場合に、帯は、コントラスト要素９２を前述の第１の半径方向の距離ｒ１に維持する。それに対して、図６にまた示しているように、コントラスト要素９２が角度範囲の中央位置β３にある時に、本体９１に対して前述の第２の半径方向の距離ｒ２となるが、それは、コントラスト壁１０によってコントラスト要素９２に徐々に作用する押す力が、前述の弾性帯によって作用する押す力を妨げ、打ち勝つからである。

【0077】

本発明のステレオリソグラフィー機械の第２の好ましい実施形態を、図１０及び１１に全体を示しており、全体を１００で示している。

【0078】

本発明のステレオリソグラフィー機械１００のそのような第２の実施形態は、これから概要を説明するものを除いて、考え得る変形例を含む前述の第１の実施形態について説明したすべての特徴を有している。そのため、簡略化のために、２個の実施形態の共通の特徴の全てを再び説明せず、また、共通の構造要素に対して、前述の図面と同じ参照番号を使用する。

【0079】

本発明の前述の２個の好ましい実施形態の違いについて、ステレオリソグラフィー機械１００は、前述のものとは異なり、タンク２、支持グループ５、及びモデリングプレート３を、支持構造１ａに、ステレオリソグラフィープロセスの実施の状態とステレオリソグラフィー機械１００の休止状態との間及びその逆の間で、交差α１及びα２の角度の値を変更するように構成されている傾斜手段１１を介して結合することができるということに関連している。

【0080】

特に、そのようなステレオリソグラフィー機械１００は、傾斜手段１１が、実際のステレオリソグラフィープロセスに進む構成及び設定の動作中に、底２ａ及びモデリング表面３ａが支持平面πに対して水平にそして平行な位置に実質的に配置されるように、タンク２、支持グループ５、及びモデリングプレート３を配置するように構成されるようにすることができる。そのような位置によって、オペレータは、前述の発明の第１の実施形態で可能なことと比較して、例えば、タンク２を前述の筐体へより素早くより容易に挿入するためにステレオリソグラフィー機械１００に介入することができるので有利である。

【0081】

そのような第２の実施形態のステレオリソグラフィー機械１００は、傾斜手段１１が、支持構造１ａに対して、タンク２、支持グループ５、及びモデリングプレート３の位置を変更して、休止状態から前述のステレオリソグラフィープロセスの実施状態へ、交差α１及びα２の角度を修正するように構成されるようにもなっている。ステレオリソグラフィープロセスの全期間中に、支持平面πに対する底２ａ及びモデリング表面３ａのそのような傾斜を維持するようにもなっている。

【0082】

この場合も、ステレオリソグラフィープロセスの間の交差の角度α１及びα２の値は、１／８π ｒａｄと３／８π ｒａｄとの間の範囲で、好ましくは約π／４ ｒａｄに選択されていることが好ましい。

【0083】

そのため、この場合、一方で、ステレオリソグラフィー機械１００によって、ステレオリソグラフィー機械１と同様に、前述の利点が支持平面πに対して傾斜している底２ａ及びモデリング表面３ａの使用によって得られ、他方、ステレオリソグラフィー機械１００の構成及び設定手順において、オペレータの介入が容易になる。

【0084】

そのため、説明したことに基づけば、本発明のステレオリソグラフィー機械は所定の目的の全てを達成する。

【0085】

特に、なんらかの形式の従来技術のステレオリソグラフィー機械と同じ構造の複雑さで、従来技術のステレオリソグラフィー機械と比較して、液体物質を層状に凝固させることによる３次元物体のより素早い作成を可能にするステレオリソグラフィー機械を作る目的を達成する。

【0086】

同じ３次元物体を作成するのに必要な処理時間が同じである何らかの形式の従来技術のステレオリソグラフィー機械と比較して、より簡単な構造でステレオリソグラフィー機械を作るという目的も達成する。

【0087】

達成されるさらなる目的は、前述のステレオリソグラフィー機械の使用によって必要な樹脂の量と比較して、使用する樹脂の量の削減を可能にするステレオリソグラフィー機械を作ることである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】