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特表2024-5273543Dプリント液面高さを一定に維持する装置と方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-07-24
(54)【発明の名称】3Dプリント液面高さを一定に維持する装置と方法
(51)【国際特許分類】
   B29C 64/393 20170101AFI20240717BHJP
   B29C 64/124 20170101ALI20240717BHJP
   B29C 64/245 20170101ALI20240717BHJP
   B29C 64/255 20170101ALI20240717BHJP
   B33Y 10/00 20150101ALI20240717BHJP
   B33Y 30/00 20150101ALI20240717BHJP
   B33Y 50/02 20150101ALI20240717BHJP
【FI】
B29C64/393
B29C64/124
B29C64/245
B29C64/255
B33Y10/00
B33Y30/00
B33Y50/02
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024500335
(86)(22)【出願日】2021-07-15
(85)【翻訳文提出日】2024-02-02
(86)【国際出願番号】 CN2021106459
(87)【国際公開番号】W WO2023283874
(87)【国際公開日】2023-01-19
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520217401
【氏名又は名称】深▲せん▼摩方新材科技有限公司
(74)【代理人】
【識別番号】110002262
【氏名又は名称】TRY国際弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】彭 冲
【テーマコード(参考)】
4F213
【Fターム(参考)】
4F213AA44
4F213AR07
4F213AR14
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL03
4F213WL12
4F213WL35
4F213WL37
4F213WL72
4F213WL73
4F213WL74
4F213WL85
4F213WL92
(57)【要約】
本出願は、3Dプリント液面高さを一定に維持する装置に関する。この装置は、プリント液を収容するための液タンクと、プリントサンプルを運ぶために使用され、液タンク内に伸び、プリント昇降装置の駆動により昇降できるプリントプラットフォームと、液タンク内に延びる液面バランスブロックと、連動機構と、を含み、該連動機構は、プリントプラットフォーム及び液面バランスブロックにそれぞれ接続され、プリントプラットフォームが下降するときに液面バランスブロックを上昇させることができ、プリントプラットフォームの体積と液面バランスブロックの体積とは対応関係にあり、プリントプラットフォームが下降してプリント液に浸漬される体積が、液面バランスブロックが上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす。本発明の有益な効果は、バランスブロックの体積を利用して、機器の排液体積を平衡させ、3Dプリント中に、プリントプラットフォームがどれだけ昇降しても、液面高さを常に一定の高さに維持して変化しないことを確保することである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
3Dプリント液面高さを一定に維持する装置であって、
プリント液を収容するための液タンク(1)と、
プリントサンプルを運ぶために使用され、前記液タンク(1)内に延び、プリント昇降装置の駆動により昇降できるプリントプラットフォーム(2)と、
前記液タンク(1)内に延びる液面バランスブロック(6)と、
連動機構と、を含み、
前記連動機構は、前記プリントプラットフォーム(2)及び前記液面バランスブロック(6)にそれぞれ接続され、前記プリントプラットフォーム(2)が下降するときに前記液面バランスブロック(6)を上昇させることができ、前記プリントプラットフォーム(2)の体積と前記液面バランスブロック(6)の体積とは対応関係にあり、前記プリントプラットフォーム(2)が下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロック(6)が上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす、ことを特徴とする3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項2】
前記連動機構は、
同期ベルト(9)と、
同期ベルト取り付けコンポーネントと、
バランスブロック接続部材(10)と、
プリントプラットフォーム接続部材(11)と、を含み、
前記同期ベルト(9)は、前記同期ベルト取り付けコンポーネントに取り付けられ、前記同期ベルト(9)の一方側が第1方向に沿って移動すると、他方側が第1方向とは反対の第2方向に沿って移動し、前記同期ベルト(9)の一方側は、前記バランスブロック接続部材(10)を介して前記液面バランスブロック(6)に接続され、前記同期ベルト(9)の他方側は、前記プリントプラットフォーム接続部材(11)を介して前記プリントプラットフォーム(2)に接続される、ことを特徴とする請求項1に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項3】
前記同期ベルト取り付けコンポーネントは、上端定滑車(7)と下端定滑車(8)を含み、前記バランスブロック接続部材(10)とプリントプラットフォーム接続部材(11)はいずれも接続ロッドである、ことを特徴とする請求項2に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項4】
前記プリントプラットフォーム(2)は、台板(21)と、前記台板(21)の一方側に垂直に固定された昇降セクション(22)とを含み、
前記昇降セクション(22)及び前記液面バランスブロック(6)はいずれも柱形である、ことを特徴とする請求項2に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項5】
前記昇降セクション(22)の断面積をS、前記液面バランスブロック(6)の断面積をS、前記同期ベルト(9)の一方側の移動速度をv、他方側の移動速度をvとすると、
=-S、を満たすことを特徴とする請求項4に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項6】
バランスブロック昇降ガイドレール(17)をさらに含み、前記バランスブロック昇降ガイドレール(17)にはスライドブロックが設けられ、前記スライドブロックは前記バランスブロック接続部材(10)に接続される、ことを特徴とする請求項2~5のいずれか一項に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項7】
前記スライドブロックと前記バランスブロック接続部材(10)との接続箇所には、バランスブロック接続部材(10)と同期ベルト(9)の接続を緩めるための平衡器緩めノブ(16)が設けられる、ことを特徴とする請求項6に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項8】
前記バランスブロック接続部材(10)と液面バランスブロック(6)は平衡器着脱ノブ(20)を介して接続される、ことを特徴とする請求項7に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項9】
プリントプラットフォームZシャフト支持板(24)と、プリントプラットフォームZシャフト(26)とをさらに含み、前記プリントプラットフォーム(2)は、前記プリントプラットフォームZシャフト(26)を介して前記プリントプラットフォームZシャフト支持板(24)に接続され、プリントプラットフォームのRx水平調整機構(25)とプリントプラットフォームのRy水平調整機構(23)はプリントプラットフォームZシャフト(26)のスライドブロックに固定され、プリントプラットフォームZシャフト(26)は、プリントプラットフォーム(2)の位置を正確に制御するために使用される、ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置。
【請求項10】
3Dプリント液面高さを一定に維持する方法であって、
前記液タンク(1)内に延びる液面バランスブロック(6)を提供するステップと、
連動機構を提供するステップと、を含み、
前記連動機構は、前記プリントプラットフォーム(2)及び前記液面バランスブロック(6)にそれぞれ接続され、前記プリントプラットフォーム(2)が下降するときに前記液面バランスブロック(6)を上昇させることができ、前記プリントプラットフォーム(2)の体積と前記液面バランスブロック(6)の体積とは対応関係にあり、前記プリントプラットフォーム(2)が下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロック(6)が上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす、ことを特徴とする3Dプリント液面高さを一定に維持する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は3Dプリントの技術分野に関し、特に高精度光硬化3Dプリントプロセスに適用される精度制御に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、高精度光硬化3Dプリントは、光機が上に、液タンクが下に配置される案を採用することが多い。その目的は、より薄い離型フィルムやセルフレベリング方式を利用して、パターンをより正確に感光性樹脂に投影し、高精度を達成することである。光機が上に配置される案を採用すると、プリントが進むにつれてプリントプラットフォームが徐々に降下して、ますます多く液タンクに浸入する。図1の左側の図に示すように、プリントが開始されると、プリント開始時のサンプル301の体積が小さく、押しのけられたプリント液の体積が少なく、プリント開始時の離型フィルム又は液面501の高さが比較的低い。プリントを続けるにつれて、図1の右側の図に示すように、一定期間プリントされたサンプル302の高さは増加し続け、プリントプラットフォーム2の支持ロッドは液タンク1内に浸入し続け、液タンク内のプリント液4を押しのけて、一定の高さをプリントした後の離型フィルム又は液面502を上昇させる。それにより、1.元々焦点面に位置していたプリント開始時の離型フィルム又は液面501が焦点面からずれ、さらに投影パターンがぼやけ、プリントXY幅面内の精度が大きく低下し、2.液面は上昇し続け、プリントパーツの高さのZ方向の誤差が増加する。
【発明の概要】
【0003】
本発明が解決しようとする技術的問題は以下のとおりである。従来技術における3Dプリント液面高さの変化による前記誤差の問題を解決するために、3Dプリント液面高さを一定に維持する装置及び方法を提供する。
【0004】
本発明がその技術的問題を解決するために採用する技術的解決策は下記のとおりである。
3Dプリント液面高さを一定に維持する装置であって、
プリント液を収容するための液タンクと、
プリントサンプルを運ぶために使用され、前記液タンク内に伸び、プリント昇降装置の駆動により昇降できるプリントプラットフォームと、
前記液タンク内に延びる液面バランスブロックと、
連動機構と、を含み、
前記連動機構は、前記プリントプラットフォーム及び前記液面バランスブロックにそれぞれ接続され、前記プリントプラットフォームが下降するときに前記液面バランスブロックを上昇させることができ、前記プリントプラットフォームの体積と前記液面バランスブロックの体積とは対応関係にあり、前記プリントプラットフォームが下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロックが上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす。
【0005】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、前記連動機構は、
同期ベルトと、
同期ベルト取り付けコンポーネントと、
バランスブロック接続部材と、
プリントプラットフォーム接続部材と、を含む。
前記同期ベルトは、前記同期ベルト取り付けコンポーネントに取り付けられ、前記同期ベルトの一方側が第1方向に沿って移動すると、他方側が第1方向とは反対の第2方向に沿って移動し、前記同期ベルトの一方側は、前記バランスブロック接続部材を介して前記液面バランスブロックに接続され、前記同期ベルトの他方側は、前記プリントプラットフォーム接続部材を介して前記プリントプラットフォームに接続される。
【0006】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、前記同期ベルト取り付けコンポーネントは、上端定滑車と下端定滑車を含み、前記バランスブロック接続部材とプリントプラットフォーム接続部材はいずれも接続ロッドである。
【0007】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、前記プリントプラットフォームは、台板と、前記台板の一方側に垂直に固定された昇降セクションとを含み、
前記昇降セクション及び前記液面バランスブロックはいずれも柱形である。
【0008】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、前記昇降セクションの断面積をS、前記液面バランスブロックの断面積をS、前記同期ベルトの一方側の移動速度をv、他方側の移動速度をvとすると、
=-Sを満たす。
【0009】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置は、バランスブロック昇降ガイドレールをさらに含む。前記バランスブロック昇降ガイドレールにはスライドブロックが設けられ、前記スライドブロックは前記バランスブロック接続部材に接続される。
【0010】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、前記スライドブロックと前記バランスブロック接続部材との接続箇所には、バランスブロック接続部材と同期ベルトの接続を緩めるための平衡器緩めノブが設けられる。
【0011】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、前記バランスブロック接続部材と液面バランスブロックは平衡器着脱ノブを介して接続される。
【0012】
好ましくは、本発明の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置は、プリントプラットフォームZシャフト支持板と、プリントプラットフォームZシャフトとをさらに含む。前記プリントプラットフォームは、前記プリントプラットフォームZシャフトを介して前記プリントプラットフォームZシャフト支持板に接続され、プリントプラットフォームのRx水平調整機構とプリントプラットフォームのRy水平調整機構はプリントプラットフォームZシャフトのスライドブロックに固定され、プリントプラットフォームZシャフトは、プリントプラットフォームの位置を正確に制御するために使用される。
【0013】
3Dプリント液面高さを一定に維持する方法であって、
前記液タンク内に延びる液面バランスブロックを提供するステップと、
連動機構を提供するステップと、を含み、
前記連動機構は、前記プリントプラットフォーム及び前記液面バランスブロックにそれぞれ接続され、前記プリントプラットフォームが下降するときに前記液面バランスブロックを上昇させることができ、前記プリントプラットフォームの体積と前記液面バランスブロックの体積とは対応関係にあり、前記プリントプラットフォームが下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロックが上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす。
【0014】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
バランスブロックの体積を利用して、機器の排液体積を平衡させ、3Dプリント中に、プリントプラットフォームがどれだけ昇降しても、液面高さを常に一定の高さに維持して変化しないことが確保される。それにより、
1.高精度3Dプリント(特に焦点深度10μm以内の高精度)では焦点がぼけず、プリントパーツのXY幅面内の精度を確保しており、
2.プリント中に液面が変化せず、プリントパーツの高さ、Z方向の精度を保証することが達成される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
以下、添付の図面及び実施例を参照しながら、本出願の技術的解決策をさらに詳細に説明する。
図1】従来技術における3Dプリンタでサンプルをプリントする前後のプリントプラットフォームの位置と液面の変化模式図である。
図2】本出願の実施例に係る、3Dプリント液面高さを一定に維持する装置の構造模式図である。
図3】本出願の実施例に係る、昇降セクションと液面バランスブロックの断面構造模式図である。
図4】本出願の実施例に係る、3Dプリント液面高さを一定に維持する装置の三次元構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
なお、矛盾がない場合、本出願の実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる。
【0017】
本発明の説明では、「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語で示される方位又は位置関係は、図面で示される方位又は位置関係に基づいて、本出願の説明を容易にするためのものに過ぎず、言及された装置又は部品が必ず特定の方位を有し特定の方位で構造及び操作を指示又は示唆するものではないため、本出願の保護範囲に対する制限と理解することはできない。また、「第1」、「第2」などの用語は、説明の目的でのみ使用され、相対的な重要性を指示したり示唆したり、あるいは示される技術的特徴の数を暗黙的に示したりするものとして理解することはできない。それにより、「第1」、「第2」などにより限定される特徴は、明示的に又は暗黙的に、1又は複数の該特徴を含むことができる。本発明の説明では、特に明記されていない限り、「複数」の意味は、2つ以上である。
【0018】
なお、本出願の説明では、特に明確に規定及び限定されていない限り、「取り付け」、「連結」、「接続」という用語は広い意味で理解する必要がある。例えば、固定接続、取り外し可能な接続、又は一体型接続の場合がある。機械的連結又は電気的連結の場合がある。直接連結、中間媒体を介した間接的連結、又は2つの素子の内部連通の場合がある。当業者にとって、本出願における上記の用語の具体的な意味は、具体的な状況に応じて理解することができる。
【0019】
以下、添付の図面及び実施例を参照しながら、本出願の技術的解決策を詳細に説明する。
実施例
【0020】
本実施例は、3Dプリント液面高さを一定に維持する装置を提供する。図2に示すように、この装置は、
プリント液を収容するための液タンク1と、
プリントサンプルを運ぶために使用され、前記液タンク1内に延び、プリント昇降装置の駆動により昇降できるプリントプラットフォーム2と、
前記液タンク1内に延びる液面バランス6と、
連動機構と、を含み、
前記連動機構は、前記プリントプラットフォーム2及び前記液面バランスブロック6にそれぞれ接続され、前記プリントプラットフォーム2が下降するときに前記液面バランスブロック6を上昇させることができ、前記プリントプラットフォーム2の体積と前記液面バランスブロック6の体積とは対応関係にあり、前記プリントプラットフォーム2が下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロック6が上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす。
【0021】
本実施例の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、図2に示すように、プリントプラットフォームが下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロックが上昇してプリント液から離れる体積と等しくなるため、3Dプリント中に、プリントプラットフォームがどれだけ昇降しても、液面高さを常に一定の高さに維持して変化しないことが確保される。
【0022】
好ましくは、本実施例の3Dプリント液面高さを一定に維持する装置は、図2に示すように、前記連動機構は、
同期ベルト9と、
同期ベルト取り付けコンポーネントと、
バランスブロック接続部材10と
プリントプラットフォーム接続部材11と、を含み、
前記同期ベルト9は、前記同期ベルト取り付けコンポーネントに取り付けられ、前記同期ベルト9の一方側が第1方向に沿って移動すると、他方側が第1方向とは反対の第2方向に沿って移動し、前記同期ベルト9の一方側は、前記バランスブロック接続部材10を介して前記液面バランスブロック6に接続され、前記同期ベルト9の他方側は、前記プリントプラットフォーム接続部材11を介して前記プリントプラットフォーム2に接続される。
【0023】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、図2に示すように、前記同期ベルト取り付けコンポーネントは、上端定滑車7と下端定滑車8を含む。前記バランスブロック接続部材10とプリントプラットフォーム接続部材11はいずれも接続ロッドである。
【0024】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、図3に示すように、前記プリントプラットフォーム2は台板21と、前記台板21の一方側に垂直に固定された昇降セクション22とを含む。
前記昇降セクション22と前記液面バランスブロック6はいずれも柱形である。この設置で、昇降セクション22と液面バランスブロック6の単位高さの体積が計算しやすく、連動が便利になる。図3に示すように、前記昇降セクション22の断面積をS、前記液面バランスブロック6の断面積をS、前記同期ベルト9の一方側の移動速度をv、他方側の移動速度をvとして、S=-Sを満たす場合、前記プリントプラットフォーム2が下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロック6が上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす。
【0025】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置は、図4に示すように、バランスブロック昇降ガイドレール17をさらに含む。前記バランスブロック昇降ガイドレール17にはスライドブロックが設けられ、前記スライドブロックは前記バランスブロック接続部材10に接続される。液面バランスブロック6の昇降運動の安定性と精度を保証することができる。
【0026】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、図4に示すように、前記スライドブロックと前記バランスブロック接続部材10との接続箇所には、バランスブロック接続部材10と同期ベルト9の接続を緩めるための平衡器緩めノブ16が設けられる。この設置は、プリントプラットフォーム2が最も低い位置に下降し、液面バランスブロック6が最も高い位置に上昇した場合に、プリントしたサンプルをプリントプラットフォーム2から取り出す操作が困難になるという問題を解決するために使用される。
【0027】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、図4に示すように、前記バランスブロック接続部材10と液面バランスブロック6は平衡器着脱ノブ20を介して接続される。この構造は、液面バランスブロック6を取外し可能にして、液タンク1を取り付けるときに、具体的な状況に応じて、液面バランスブロック6を取り付けて或は取外して、取り付け困難を回避することができる。
【0028】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置は、図4に示すように、プリントプラットフォームZシャフト支持板24と、プリントプラットフォームZシャフト26をさらに含む。前記プリントプラットフォーム2は、前記プリントプラットフォームZシャフト26を介して前記プリントプラットフォームZシャフト支持板24に接続される。プリントプラットフォームのRx水平調整機構25とプリントプラットフォームのRy水平調整機構23は、プリントプラットフォームZシャフト26のスライドブロックに固定される。プリントプラットフォームZシャフト26は、プリントプラットフォーム2の位置を正確に制御するために使用される。
【0029】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置は、図4に示すように、滑車支持ロッド18をさらに含む。滑車支持ロッド18は、プリントプラットフォームZシャフト支持板24に対して固定される。滑車支持ロッド18には、上端定滑車7と下端定滑車8(図の中で遮られている)が上下に配置され、同期ベルト9は2つの滑車の間に取り付けられる。
【0030】
好ましくは、本実施例に係る3Dプリント液面高さを一定に維持する装置では、図4に示すように、プリントプラットフォームZシャフト26上にプリントプラットフォーム着脱ノブ27によってプリントプラットフォーム2が固定され、プリントプラットフォーム2着脱可能構造が提供される。
【0031】
本実施例は、3Dプリント液面高さを一定に維持する方法を提供する。この方法は、
前記液タンク1内に延びる液面バランスブロック6を提供するステップと、
連動機構を提供するステップと、を含む。
前記連動機構は、前記プリントプラットフォーム2及び前記液面バランスブロック6にそれぞれ接続され、前記プリントプラットフォーム2が下降するときに前記液面バランスブロック6を上昇させることができる。前記プリントプラットフォーム2の体積と前記液面バランスブロック6の体積とは対応関係にあり、前記プリントプラットフォーム2が下降してプリント液に浸漬される体積が、前記液面バランスブロック6が上昇してプリント液から離れる体積と等しくなることを満たす。
【0032】
本出願の上記の理想的な実施例を示唆として、上記の説明内容を通じて、当業者は、本出願の技術的アイデアから逸脱しない範囲内に、様々な変更及び修正を行うことができる。本出願の技術的範囲は、明細書の内容に限定されず、特許請求の範囲に基づいて決定されなければならない。
【符号の説明】
【0033】
1 液タンク
2 プリントプラットフォーム
4 プリント液
6 液面バランスブロック
7 上端定滑車
8 下端定滑車
9 同期ベルト
10 バランスブロック接続部材
11 プリントプラットフォーム接続部材
16 平衡器緩めノブ
17 バランスブロック昇降ガイドレール
18 滑車支持ロッド
20 平衡器着脱ノブ
21 台板
22 昇降セクション
23 プリントプラットフォームRy水平調整機構;
24 Zシャフト支持板;
25 プリントプラットフォームRx水平調整機構
26 プリントプラットフォームZシャフト軸
27 プリントプラットフォーム着脱ノブ
301 プリント開始時のサンプル
302 一定期間プリントしたサンプル
501 プリント開始時の離型フィルム又は液面
502 一定高さをプリントした後の離型フィルム又は液面。
図1
図2
図3
図4
【国際調査報告】