JP2016530125A - ステレオリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

ステレオリソグラフィ装置は、支持枠組立体と、前記支持枠組立体上に支持されたタンクと、垂直移動モジュールと、組み立て台と、を備える。前記タンクは、前記支持枠組立体に固定されるアンカー部を有する。前記組み立て台は、前記垂直移動モジュールによって前記タンクに対し垂直に移動される。樹脂層が硬化され、前記タンクの底と前記組み立て台に固着されたのちに、前記タンクは、前記アンカー部に近接する樹脂層の一部から開始して前記樹脂層から剥離され、前記組み立て台が前記支持枠組立体を離れる際に、前記支持枠組立体に対し前記アンカー部を中心として部分的に上昇する。前記硬化樹脂層と前記タンクとの間の分離力をさらに低減するため、前記タンクの底は、透明で、耐薬品性、耐衝撃性、及び／または、弾性を有する材料で覆われる。【選択図】図１

Description

本出願は、２０１３年８月２７日に出願されたアメリカ合衆国仮出願番号６１／８７０，６６８号、及び２０１４年４月１５日に出願されたアメリカ合衆国仮出願番号６１／９７９，５３７号に基づく優先権を主張し、これらの内容は参照により本出願に包含される。

本開示は、３次元物体印刷に関し、より詳しくは、本開示は、光硬化性液状樹脂を硬化させることによって３次元物体を製造するためのステレオリソグラフィに関する。

ステレオリソグラフィ技術は、光硬化性液状樹脂によって形成された固体の薄い層を積み重ね、接着することによって３次元物体を製造する。最初に、印刷される物体の３次元コンピュータモデルをスライス（断片化）して、複数の２次元グラフィック層を形成する。次に、これらの２次元パターンは、液状樹脂の重合を開始するのに適切な波長と十分な量を有する光とともに、通常は感光性モノポリマである液状樹脂に対して、投射される。第１の層は組みたて台に接着し、残りは先行する層に固着されて、３次元の固体物体を形成する。

Ｈｕｌｌによって開示された従来のステレオリソグラフィ装置（米国特許第４，９２９，４０２号）は、タンク内に保持された光硬化性液状樹脂を、前記タンクの上から光パターンを投射することによって、硬化させる。この上から下への構成により、タンクは、完全に印刷された物体を全体的に沈めるのに十分な樹脂を保持する必要がある。前記樹脂の表面は、各層の均一性を確保するために、各層の露光の後に平らにならされる。その上、樹脂の表面は、印刷工程を通して同じ高さにとどまらないので、各印刷層で同じ厚みを維持するように、垂直方向の動きを補償する必要がある。硬化は、空気に曝した樹脂の表面上で起こるので、酸素阻害によって樹脂硬化の時間が増加する。

Ｊｏｈｎによって開示されているもう１つの従来の方法（米国特許第７，０５２，２６３号）は、光パターンが樹脂タンクの透明で平らな底面を通して液状樹脂に投射される下から上への構成を含むので、前述の欠点を回避し、機械の構造を単純化するために用いられる。この構成によれば、樹脂タンクは印刷のための十分な液体の樹脂を保持し、タンクの容積は大いに低減される。硬化樹脂層は、樹脂タンクの底と、先行する層もしくは組み立て台との間に挟まれる。硬化層が空気に曝される液状樹脂の最表面に形成されないので、層の均一性及び酸素阻害の問題はなく、機械内に樹脂表面ならし装置を含む必要がない。各層はタンクの底から分離され持ち上げられて、次の層のための空間が残される。

米国特許第４，９２９，４０２号明細書 米国特許第７，０５２，２６３号明細書

しかしながら、硬化層と樹脂タンクとの間には、ファンデルワールス双極子力、化学結合力や吸引力による固着が、常に存在する。分離力の大きさは、前述の複数の力と硬化面積の大きさに正の相関関係を有し、高解像度印刷にとって最も重要な限定要因の１つである。従来、固着を低減するために、テフロン（登録商標）やシリコーンといった化学的に不活性なフィルムやコーティングを樹脂タンクの底に設けて、硬化樹脂層がタンクに固着することを防止している。しかしながら、こうした改良をもってしても、分離力は依然として精細な印刷を解像するには大きすぎる。

印刷された精細な構造を保つために、特に、硬化面積が広い場合、あるいは、印刷物が機械的に弱い場合には、剥離機構が適用される。樹脂タンクから硬化層を剥離することで、全体の硬化面積に対して一度に固着力を分散するのではなく、非常に小さい面積に徐々に固着力を分散する。このようにして、分離力は大いに低減される。能動的な剥離動作は、柔軟性のない樹脂タンクを下方に傾ける作動装置によってなされる。剥離を容易にするため、通常、樹脂タンクの底は弾性を有するシリコーンの層で覆われている。シリコーンはほとんどの材料と化学結合しないが、広範囲の紫外線及び熱暴露の下で、より反応性が高い樹脂から影響を受けるおそれがないというわけではない。用いられる樹脂によって、シリコーンは不透明になったり、変形したり、あるいは数千層の印刷の後に硬化された樹脂と強く結合することがあり得る。

本開示は、従来の技術に存在する前述した主要な問題を克服する、ステレオリソグラフィ装置を提供する。ステレオリソグラフィ装置は、支持枠組立体と、タンクと、垂直移動モジュールと、ならし玉継手と、組み立て台と、デジタル光パターン発生器と、を含む。前記タンクは、前記支持枠組立体上に支持される。前記タンクは、前記支持枠組立体に係留されるアンカー部を有する。前記垂直移動モジュールは、前記支持枠組立体上に固定される。前記ならし玉継手は、前記垂直移動モジュールに結合される。前記組み立て台は、前記垂直移動モジュールによって前記タンクに対し垂直に移動されるように、前記ならし玉継手に接続され、前記タンクの上方に配置される。前記デジタル光パターン発生器は、前記タンクの下方に配置される。１つの樹脂層が硬化され、前記タンクの底と前記組み立て台に固着されたのち、前記タンクの底は前記アンカー部に近接する前記樹脂層の一部から剥離され始める。前記組み立て台が前記支持枠組立体から離れる際に、前記タンクは部分的に、前記アンカー部を中心として前記支持枠組立体に対し自由に上方へ動く。

本開示の１つの実施例において、前記支持枠組立体は、支持体を含む。前記タンクは、透明底板と、壁構造と、を含む。前記透明底板は、前記支持体上に支持される。前記壁構造は、前記透明底板上に配置され、樹脂液を貯蔵するための収容空間を形成するように構成される。

本開示の１つの実施例において、前記アンカー部は前記タンクの一端であって、前記支持体に枢動可能に結合され、前記垂直移動モジュールは、前記タンクの上方に延びて、前記ならし玉継手に結合される片持ち梁を含む。

本開示の１つの実施例において、前記壁構造は、互いに対向する、第１の側面と、第２の側面と、を有する。前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記第１の側面から前記壁構造の外側に延びる。前記支持枠組立体は、第１の保持部材及び第２の保持部材をさらに含む。前記第１の保持部材は前記支持体に結合され、前記アンカー部の上方に配置される。前記第２の保持部材は前記支持体に結合され、前記第２の側面に隣接して配置される。前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間の距離は、前記アンカー部の末端と前記第２の側面との間の距離より小さく、そのため、前記タンクは、前記支持体に対し、実質的に前記第１の保持部材を中心として回転可能である。

本開示の１つの実施例において、前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記壁構造の外側に延びる。前記支持枠組立体は、枢支部材をさらに含む。前記枢支部材は、前記支持体に枢動可能に結合され、前記アンカー部に結合されており、そのため前記タンクは、前記支持体に対し前記枢支部材の回転軸を中心として回転可能である。

本開示の１つの実施例において、枢支部材は、ロッドと、ベアリングと、を含む。前記ロッドは前記支持体に固定される。前記ベアリングは、前記ロッドに枢動可能に結合され、前記アンカー部に結合される。

本開示の１つの実施例において、前記壁構造は、互いに対向する、第１の側面と、第２の側面と、を有する。前記アンカー部は、前記壁構造上に前記第１の側面に隣接して配置される。前記支持枠組立体は、枢支部材をさらに含む。前記枢支部材は、前記支持体上に配置され、前記アンカー部に枢動可能に結合されており、そのため前記タンクは、前記支持体に対し前記枢支部材の回転軸を中心として回転可能である。

本開示の１つの実施例において、前記枢支部材は、ベアリングと、ロッドと、を含む。前記ベアリングは、前記支持体に固定される。前記ロッドは、前記ベアリングに枢動可能に結合され、前記アンカー部に結合される。

本開示の１つの実施例において、前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記壁構造の外側に延びる。前記支持枠組立体は、ヒンジをさらに含む。前記ヒンジは、２つの折り畳みパネルを含む。前記折り畳みパネルは、互いに枢動可能に結合され、それぞれ前記支持体及び前記アンカー部に結合され、そのため前記タンクは、前記支持体に対し前記ヒンジの回転軸を中心として回転可能である。

本開示の１つの実施例において、前記アンカー部は、前記壁構造部の一側面に隣接して配置される。前記支持枠組立体は、前記支持体と前記アンカー部との間に結合された玉継手をさらに含み、そのため前記タンクは、前記支持体に対し前記玉継手を中心として回転可能である。

本開示の１つの実施例において、前記支持枠組立体は、２つの保持部材をさらに含む。前記保持部材は前記支持体に結合され、前記支持体に対する前記タンクの水平回転を維持するために、前記壁構造の２つの対向する側面に隣接して配置される。

本開示の１つの実施例において、前記透明底板は、可撓性透明材料から形成され、前記アンカー部は前記透明底板上に配置される。

本開示の１つの実施例において、前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記壁構造の外側に延びる。前記支持枠組立体は、前記支持体に固定されたクランプ部材をさらに含む。前記アンカー部は、前記支持体と前記クランプ部材との間に挟まれ固定される。

本開示の１つの実施例において、前記クランプ部材は、クランプ本体と、ホックと、を含む。前記クランプ本体の一端は、前記支持体に結合される。前記ホックは、前記クランプ本体の他端に結合され、前記支持体の一端に、着脱可能に留められる。

本開示の１つの実施例において、前記タンクは、さらに、弾性を有する可撓性材料から形成され、前記支持体は、透明支持板である。

本開示の１つの実施例において、前記ステレオリソグラフィ装置は、前記支持体上に配置され前記透明底板に結合された動力計をさらに含む。

本開示の１つの実施例において、前記タンクは、透明弾性層と、透明低表面エネルギー保護フィルムとをさらに含む。前記透明弾性層は、前記収容空間内の透明底板上に配置される。前記透明低表面エネルギー保護フィルムは、前記透明弾性層の上に配置される。

本開示の１つの実施例において、前記タンクは、高い耐衝撃・引裂性を有する透明フィルムをさらに含み、前記透明フィルムは、前記透明弾性層と前記透明低表面エネルギー保護フィルムとの間に配置される。

本開示の１つの実施例において、前記透明弾性層の材料は、シリコーン、ポリウレタン、またはアクリルゲルを含み、前記透明低表面エネルギー保護フィルムの材料は、フッ素ポリマ、ポリエチレン、またはポリプロピレンを含む。

本開示の１つの実施例において、前記タンクは、耐薬品性、耐衝撃性、及び弾性を有する、低表面エネルギー透明材料をさらに含み、前記材料は、前記収容空間内の前記透明底板上に配置されるか、あるいは収容タンクに加工される。

従って、本開示の前記ステレオリソグラフィ装置は、前記タンクの前記アンカー部を前記支持枠組立体に係留し、一方で、前記タンクを、前記アンカー部を中心として前記支持枠組立体に対し部分的に上昇可能に構成することによって、前記タンクを下方に傾けるための余分な作動器を設ける必要性を省くことによって実現される、受動的な自己剥離機構を提供する。上述した受動機構を備えることにより、印刷機の構造は、組み立て台を持ち上げ、降下させるための単一の垂直作動器によって単純化される。その上、本開示の前記ステレオリソグラフィ装置は、前記透明弾性層を保護するために、前記透明弾性層の表面に接着された前記耐衝撃性フィルムの表面に接着される前記透明低表面エネルギー保護フィルムを、さらに提供する。結果として、本開示の前記ステレオリソグラフィ装置は、印刷の質と速度を改善し、印刷機の構造を単純化し、印刷機の信頼性を高め、印刷機のコストを下げることができる。

本開示は、添付の図面に対し作成された以下の説明とともに、以下に記載の実施例の詳細な説明を読むことによって、より十分に理解され得る。
図１は、本開示の１つの実施例に係る、ステレオリソグラフィ装置の軸測図である。 図２Ａは、本開示の１つの実施例に係る、印刷サイクル前のタンクに対する組み立て台の位置を図示した自己剥離機構の側面図である。 図２Ｂは、完全分離直前の前記タンクに対する前記組み立て台の位置を図示した前記自己剥離機構の側面図である。 図２Ｃは、本開示の他の実施例に係る、図２Ａの前記タンクの側面図である。 図３Ａは、本開示の１つの実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図３Ｂは、暴露前の図３Ａの側面図である。 図３Ｃは、完全分離前の図３Ａの側面図である。 図４Ａは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図４Ｂは、完全分離前の図４Ａの側面図である。 図５Ａは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図５Ｂは、完全分離前の図５Ａの側面図である。 図６は、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図７は、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図８Ａは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンクの軸測図である。 図８Ｂは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図８Ｃは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。 図８Ｄは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンクの軸測図である。 図８Ｅは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンクの軸測図である。

図１は、本開示の１つの実施例に係る、ステレオリソグラフィ装置１の軸測図である。本開示の実施例において、前記ステレオリソグラフィ装置１は、支持枠組立体と、タンク２ａと、ならし玉継手２１と、組み立て台３と、垂直移動モジュール４と、デジタル光パターン発生器２３と、を備える。前記支持枠組立体は、支持体６ａを含む。前記タンク２ａは、前記支持体６ａ上に支持される。前記タンク２ａは、前記支持体６ａに係留されるアンカー部２４ａを有する。前記垂直移動モジュール４ａは、前記支持体６ａ上に固定され、前記ならし玉継手２１を通して前記組み立て台３に結合される。前記デジタル光パターン発生器２３は、前記タンク２ａの下方に配置される。より詳しくは、前記垂直移動モジュール４は、前記タンク２ａの上方に延びる片持ち梁４０を含み、前記ならし玉継手２１は、前記片持ち梁４０と前記組み立て台３との間に結合される。前記ならし玉継手２１は、前記組み立て台３に、急速ならし機構をもたらすことができる。

前記タンク２ａは、透明底板２０ａと、壁構造２２ａと、を含む。前記透明底板２０ａは、前記支持体６ａ上に支持される。前記壁構造２２ａは、前記透明底板２０ａ上に配置され、液状樹脂１０を貯蔵するための収容空間を形成するように構成される（図２Ａ及び図２Ｂに示される）。前記透明底板２０ａは、前記支持体６ａ上に位置する際に、硬化層の均一性を確実にすることができる。より詳しくは、前記アンカー部２４ａは透明底板２０ａの一端であり、前記アンカー部２４ａは、前記支持体６ａに枢動可能に結合されている。

図２Ａは、本開示の１つの実施例に係る、印刷サイクル前の前記タンク２ａに対する前記組み立て台３の位置を図示した自己剥離機構の側面図である。図２Ｂは、完全分離直前の前記タンク２ａに対する前記組み立て台３の位置を図示した自己剥離機構の側面図である。印刷前の実施例において、前記タンク２ａは、３次元固体物体を製造するための印刷物の体積以上の体積を有する液状樹脂１０によって満たされている。１つの層の印刷サイクルは、前記垂直移動モジュール４ａによって、前記組み立て台３を、前記透明底板２０ａ上の１層の厚みまで降下させることから始まる。前記デジタル光パターン発生器２３は、前記支持体６ａ及び前記透明底板２０ａを通して、前記タンク２ａの収容空間に硬化光Ｌを発生させるため、前記支持体６ａの下方に配置される。実際の適用においては、前記支持体６ａは、前記硬化光Ｌが通過するように、窓（図示せず）を有するか、または、透明である。図２Ｂの樹脂層１０ａが、前記硬化光Ｌによって硬化され、前記透明底板２０ａと前記組み立て台３に固着された後、前記組み立て台３は、前記垂直移動モジュール４ａによって持ち上げられる。剥離または分離は、前記組み立て台３を持ち上げる間に、前記アンカー部２４ａに近接する前記樹脂層１０ａの一部から始まる。前記タンク２ａは、前記アンカー部２４ａを中心として自由に上方に移動できるので、前記タンク２ａと前記樹脂層１０ａとの間の固着力によって、前記タンク２ａの固定されていない部分が持ち上げられる。結果として、前記アンカー部２４ａは、前記タンク２ａが前記硬化樹脂層１０ａから分離されるまで徐々に、前記タンク２ａを前記硬化樹脂層１０ａから剥離する。つまり、前記タンク２ａは部分的に、前記アンカー部２４ａを中心として前記支持体６ａに対し自由に上方に移動する。次に、前記タンク２ａは、完全分離後に前記支持体６ａに戻り落ちて、次の層の印刷サイクルを待つ。

硬化樹脂層１０ａがより大きな面積を有する場合、分離力も増加して、前記タンク２ａは前記支持体６ａに戻り落ちる前に、より高く持ち上げられる。持ち上げられる高さＨは、硬化樹脂層１０ａの分離力を測定することによって較正され得る。測定された力は、印刷される次の層の分離力を予測するために使用され得る。予測はその後、適応可能な持ち上げ高さと速度のため、コンピュータアルゴリズムにフィドバックされ、その結果として、より短い印刷時間が達成され得る。図２Ｂに示されるように、透明底板２０ａの真下の前記支持体６ａ上に組み込まれているセンサー１４（例えば、動力計）は、リアルタイムで分離力を監視でき、測定値を、適応可能な持ち上げ高さと速度のためコンピュータアルゴリズムにフィドバックできる。前記適応可能な持ち上げ機構を備えているため、印刷工程はより速く、より信頼性がある。

図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示されるように、前記分離力は、前記透明底板２０ａを、透明で、耐薬品性、耐衝撃性、及び／または、弾性を有する材料によって覆うことにより、さらに低減され得る。図２Ａにおいては、薄い透明低表面エネルギー保護フィルム８が、前記タンク２ａの前記収容空間内における前記透明樹脂層７の上面に接着された、耐衝撃性フィルム９の上面に接着される。前記透明低表面エネルギー保護フィルム８は、耐薬品性であり、他の材料に対し簡単には貼り付かない。

前記耐薬品性の透明低表面エネルギー保護フィルム８は、フッ素ポリマ、ポリエチレン、あるいはポリプロピレンを含むがこれらに限定されるものではなく、光学的に透明転写テープあるいは液状の光学的に透明接着剤によって、前記耐衝撃性フィルム９あるいはシリコーンに接着される。２５〜１２５マイクロメーターの範囲にある前記透明低表面エネルギー保護フィルム８の厚みは、下層にあるシリコーンの弾性を維持することが好まれる。前記透明弾性層７が保護される場合、前記透明弾性層７は、シリコーンのみに限定されるわけではなく、ポリウレタンまたはアクリルゲルを含むがこれらに限定されない他の透明弾性材料も、耐薬品性や堅さによって課される限定なしに、同様の弾性を提供できる。

前記透明低表面エネルギー保護フィルム８は、より高い分離力を経験した際には、伸ばされ、変形させられてもよい。前記透明低表面エネルギー保護フィルム８の耐用期間を伸ばすために、前記下層にある透明弾性層７の硬さは、弾性に由来するいくつかの利点と相殺することによって、ショアＡ９０まで増加され得る。前記透明低表面エネルギー保護フィルム８の耐用期間を延ばすためのもう１つの方法は、高い耐衝撃性及び耐引き裂き性を有する透明フィルム９を（図２Ａ及び図２Ｂに示されるように）、前記透明低表面エネルギー保護フィルム８と前記下層の透明弾性層７との間に、光学的に透明転写テープまたは液状の光学的に透明接着剤を使用して、貼り付けることである。

図２Ｃは、本開示の他の実施例に係る、図２Ａに記載の前記タンク２ａの側面図である。代わりに、図２Ｃに示されるように、透明フッ素エラストマのような、耐薬品性、弾性、及び耐衝撃性を有する、低表面エネルギーを有するより進んだ透明材料７ａが、前記透明弾性層７と、前記透明低表面エネルギー保護フィルム８と、高い耐衝撃性及び耐引き裂き性を有する前記透明フィルム９とを組み合わせることによって提供される機能と同様の機能を達成するため、前記収容空間内の前記透明底板２０ａの上に配置され得る。

図３Ａは、本開示の１つの実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｂの軸測図である。図３Ｂは、暴露前における図３Ａの側面図である。図３Ｃは、完全分離前における図３Ａのもう１つの側面図である。本開示の実施例において、前記タンク２ｂは、透明底板２０ｂと、壁構造２２ｂと、を含む。前記壁構造２２ｂは、互いに対向する、第１の側面２２ｂ１と、第２の側面２２ｂ２と、を有する。アンカー部２４ｂは、透明底板２０ｂの一端に結合され、前記第１の側面２２ｂ１から前記壁構造２２ｂの外側に延びる。前記支持枠組立体は、支持体６ｂと、第１の保持部材５ａと、第２の保持部材１１と、を含む。前記第１の保持部材５ａは、前記支持体６ｂに結合され、前記アンカー部２４ｂの上方への動作をブロックするため、前記アンカー部２４ｂの上方に正確に配置される。前記第２の保持部材１１は、前記支持体６ｂに結合され、前記第２の側面２２ｂ２に隣接して配置される。図３Ｂ及び図３Ｃに示されるように、前記第１の保持部材５ａと前記第２の保持部材１１との間の距離は、前記アンカー部２４ｂの末端と前記第２の側面２２ｂ２との間の距離より小さく、そのため前記タンク２ｂは、前記支持体６ｂに対し、実質的に前記第１の保持部材５ａを中心として回転可能であり、前記第２の保持部材１１は、前記タンク２ｂが前記第１の保持部材５ａから離れることを防止できる。前記第１の保持部材５ａはロッドであるが、本開示は、この点に関して限定されない。実際の適用においては、前記第２の保持部材１１は、急速解除装置としても使用され得る。前記第２の保持部材１１を降下させると、前記タンク２ｂを前記第１の保持部材５ａから引き離すことによって、前記タンク２ｂは前記支持枠組立体から素早く取り外され得る。

図４Ａは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンク２ｂの軸測図である。図４Ｂは、完全分離前における図４Ａの側面図である。本開示の実施例においては、前記アンカー部２４ｂは、前記透明底板２０ｂの一端に結合され、前記壁構造２２ｂの外側に延びる。前記支持枠組立体は、支持体６ｃと、ロッド５ｂと、ベアリング１２と、を含む、枢支部材を含む。前記ロッド５ｂは前記支持体６ｃに固定され、前記ベアリング１２は前記ロッド５ｂに枢動可能に結合され、前記アンカー部２４ｂに結合されており、そのため前記タンク２ｂは、前記支持体６ｃに対し前記ロッド５ｂの回転軸を中心として回転可能である。前記アンカー部２４ｂは、ネジ１８によって前記ベアリング１２に留められているが、本開示はこの点に関し限定されない。

図５Ａは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｃの軸測図である。図５Ｂは、完全分離前における図５Ａの側面図である。本開示の実施例において、前記タンク２ｃは、透明底板２０ｃと壁構造２２ｃを含む。前記壁構造２２ｃは、互いに対向する、第１の側面２２ｃ１と、第２の側面２２ｃ２と、を有する。アンカー部２４ｃは、前記壁構造２２ｃ上であって前記第１の側面２２ｃ１に隣接して配置される。より詳しくは、前記アンカー部２４ｃは、前記第１の側面２２ｃ１に平行な、前記壁構造２２ｃ上のスルーホールである。前記支持枠組立体は、支持体６ｄと、２つのベアリング１５ａ、１５ｂと、ロッド５ｃと、を含む枢支部材を含む。前記ベアリング１５ａ及び１５ｂは前記支持体６ｄに固定され、前記ロッド５は、前記ベアリング１５ａ及び１５ｂに枢動可能に結合され、アンカー部２４ｃに結合され、そのため前記タンク２ｃは、前記支持体６ｄに対し前記ロッド５ｃの回転軸を中心として回転可能である。実際の適用においては、前記ベアリング１５ａ及び１５ｂは、前記タンク２ｃの急速解除を可能にするように、外側にスライド可能である。

図６は、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンク２ｂの軸測図である。本開示の実施例においては、前記アンカー部２４ｂは前記透明底板２０ｂの一端に結合され、前記壁構造２２ｂの外側に延びる。前記支持枠組立体は、支持体６ｅと、ヒンジ１６と、を含む。前記ヒンジ１６は、互いに枢動可能に結合された２つの折り畳みパネルを含み、それぞれ支持体６ｅとアンカー部２４ｂに結合され、そのため前記タンク２ｂは、支持体６ｅに対し前記ヒンジ１６の回転軸を中心として回転可能である。本実施例においては、前記ヒンジ１６は、ネジ１８によって前記支持体６ｅと前記アンカー部２４ｂに留められるが、本開示はこの点に関し限定されない。

図７は、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｄの軸測図である。本開示の実施例においては、前記タンク２ｄは、透明底板２０ｄと、壁構造２２ｄと、を含む。アンカー部２４ｄは、前記壁構造部２２ｄの一側面に隣接して、前記透明底板２０ｄ上に配置される。より詳しくは、前記アンカー部２４ｄは、前記透明底板２０ｄの角に配置される。前記支持枠組立体は、支持体６ｆと、前記支持体６ｆと前記アンカー部２４ｄとの間に結合された玉継手１７と、を含み、そのため前記タンク２ｄは、前記支持体６ｆに対し前記玉継手１７を中心として回転可能である。いくつかの実施例においては、前記タンク２ｄの角は、前記タンク２ｄを痛めることなしに前記分離力を保持できる程度に十分強い。

前記樹脂層１０ａが分離された後に前記タンク２ｄが前記組み立て台２の下に適切に配置されることを保証するため、前記支持枠組立体は、前記支持体６ｆに結合され、前記壁構造２２ｄの対向する２つの側面に隣接して配置された、前記支持体６ｆに対するタンク２ｄの水平な回転を維持するための２つの保持部材１３ａ及び１３ｂをさらに含む。剥離は、前記アンカー部２４ｄから始まり、前記タンク２ｄの対角線に沿って広がる。前記タンク２ｄの１つの角を回転するための平均分離力は、前記タンク２ｄの一端を回転するそれより小さい。もう１つの方法として、他の実施例において、前記玉継手１７は、同様の効果を達成するため１つの角の前記壁構造２２ｄの上に固定され得る。

図８Ａは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｅの軸測図である。本開示の実施例において、前記タンク２ｅは、可撓性透明材料から形成された透明底板２０ｅと、壁構造２２ｅと、を含み、アンカー部２４ｅは、前記透明底板２０ｅ上に配置される。前記支持枠組立体は、支持体６ｇを含む。前記アンカー部２４ｅは、回転することなくネジ１８で前記支持体６ｇに留められる。前記硬化樹脂層１０ａの平坦性と均一性を維持するため、前記透明底板２０ｅは、前記タンク２ｅが前記支持体６ｇ上に平らに置かれた際に、液状樹脂１０の重量で撓まない。前記透明底板２０ｅは、透明で可撓性ガラス、プラスチック、あるいはエラストマから形成され得る。剥離動作は、前記透明底板２０ｅを覆うシリコーンのような弾性剥離材料の補助を伴うか、もしくは伴わずに、前記可撓性タンク２ｅを上方に曲げることによって達成される。とはいえ、テフロン（登録商標）のような低表面エネルギー材料が、硬化後に前記透明底板２０ｅに化学結合することを防止するため使用される。重力が前記タンク２ｅを前記支持体６ｇに引き戻し、前記透明底板２０ｅの疲労を防止する。もし、前記可撓性透明材料が、弾性を有する、あるいは重量による曲げを避けるのに十分でない場合は、前記透明底板２０ｅは、たわみを防止するための平らな透明板で支持されなければならない。

図８Ｂは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｆの軸測図である。本開示の実施例において、前記タンク２ｆは、透明底板２０ｆと、壁構造２２ｆと、を含む。アンカー部２４ｆは、前記透明底板２０ｆの一端に結合され、前記壁構造２２ｆの外側に延びる。前記支持枠組立体は、支持体６ｈと、支持体６ｈに固定されたクランプ部材２４と、を含む。前記アンカー部２４ｆは、前記支持体６ｈと前記クランプ部材２４との間に挟まれる。本実施例において、前記クランプ部材２４は、解除ネジ２５で前記支持体６ｈにしっかり固定された急速解除棒であるが、この点に関し本開示は限定されない。

図８Ｃは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体と前記タンク２ｆの軸測図である。本開示の実施例において、支持枠組立体は、前記支持体６ｈと、前記支持体６ｈに固定されたクランプ部材２６と、をさらに含む。前記アンカー部２４ｆは、前記支持体６ｆと前記クランプ部材２６との間に挟まれる。より詳しくは、前記クランプ部材２６は、クランプ本体２６ａと、ホック２６ｂと、を含み、前記クランプ本体２６ａの一端は前記支持体６ｈに結合され、前記ホック２６ｂは、前記クランプ本体２６ａの他端に結合され、前記支持体６ｈの一端に着脱可能に引っ掛けられている。結果として、前記クランプ部材２６は、急速解除クリップとしての役割を果たす。

図８Ｄは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｇの軸測図である。本開示の実施例において、前記タンク２ｇは、透明底板２０ｇと、壁構造２２ｇと、を含む。アンカー部２４ｇは、前記透明底板２０ｇの一端に結合される。前記支持枠組立体は、支持体６ｉと、前記支持体６ｉに固定された前記クランプ部材２４と、を含む。前記アンカー部２４ｇは、前記支持体６ｉと前記クランプ部材２４との間に挟まれる。本実施例においては、前記クランプ部材２４は、解除ネジ２５で前記支持体６ｉにしっかり留められた急速解除バーであるが、この点に関して本開示は限定されない。なお、本実施例の前記タンク２ｇは、さらに、弾性を有する可撓性材料から形成され、前記支持体６ｉは、弾性を有する前記透明底板２０ｇが撓むことを防止するための透明支持板である。

図８Ｅは、本開示の他の実施例に係る、支持枠組立体とタンク２ｇの軸測図である。本開示の実施例において、前記支持枠組立体は、前記支持体６ｉと、前記支持体６ｉに固定された前記クランプ部材２６と、をさらに含む。アンカー部２４ｇは、前記支持体６ｉと前記クランプ部材２６との間に挟まれる。より詳しくは、前記クランプ部材２６は、クランプ本体２６ａと、ホック２６ｂと、を含み、前記クランプ本体２６ａの一端が前記支持体６ｉに結合され、前記ホック２６ｂは前記クランプ本体２６ａの他端に結合されて、前記支持体６ｉの一端に着脱可能に引っ掛けられている。結果として、前記クランプ部材２６は、急速解除クリップとしての役割を果たす。なお、本実施例の前記タンク２ｇは、さらに、弾性を有する可撓性材料から形成され、前記支持体６ｉは、弾性を有する前記透明底板２０ｇは撓むことを防止するための透明支持板である。

本開示の実施例についての前述した詳説により、本開示の前記ステレオリソグラフィ装置は、前記タンクが、前記アンカー部を中心として前記支持枠組立体に対し部分的に自由に上方に移動することが可能な間、前記タンクの前記アンカー部を前記支持枠組立体に固定することによって達成され、そしてこのようにして前記タンクを下方に傾けるための追加の作動器の必要性を取り除く、受動自己剥離機構を提供するものであることが理解される。上述した受動機構を備えることにより、前記印刷機の構造は、前記組み立て台を持ち上げ、降下させるための唯一の垂直作動器に単純化される。その上、本開示の前記ステレオリソグラフィ装置は、前記透明弾性層を保護するための、前記透明弾性層の表面に接着される前記耐衝撃性フィルムの表面に接着される、前記透明低表面エネルギー保護フィルムを、さらに提供する。結果として、本開示の前記ステレオリソグラフィ装置は、印刷の質と速度を改善し、印刷機の構造を単純化し、印刷機の信頼性を高め、そして印刷機のコストを低減することができる。

本開示では、いくつかの実施例に関して、かなり詳細にわたって記載がなされているが、その他の実施例も可能である。従って、後に添付された特許請求の範囲の趣旨及び範囲は、ここに含まれる実施例の記載に限定されるべきではない。

本開示の範囲あるいは趣旨から離れることなく、様々な修正及び変化が本開示の構成に対し成され得ることは、当業者にとって明白であろう。前述した観点から、本開示は、本開示の修正及び変化が以下に述べる特許請求の範囲内にあるならば、それらをも含むものである。

１：支持枠組立体
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ：タンク
３：組み立て台
４：垂直移動モジュール
５ａ：第１の保持部材
５ｂ、５ｃ：ロッド
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ：支持体
７：透明弾性層
８：透明低表面エネルギー保護フィルム
９：耐衝撃性フィルム
１０：液状樹脂
１０ａ：樹脂層
１１：第２の保持部材
１２、１５ａ、１５ｂ：ベアリング
１３ａ、１３ｂ：保持部材
１４：センサー
１６：ヒンジ
１７、２１：ならし玉継手
１８：ネジ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ：透明底板
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ：壁構造
２２ｂ１、２２ｃ１：第１の側面
２２ｂ２、２２ｃ２：第２の側面
２３：デジタル光パターン発生器
２４、２６：クランプ部材
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ：アンカー部
２５：解除ネジ
２６ａ：クランプ本体
２６ｂ：ホック
４０：片持ち梁
Ｌ：硬化光

Claims (20)

1. 支持枠組立体と、
   前記支持枠組立体に固定されたアンカー部を有する、前記支持枠組立体上に支持されたタンクと、
   前記支持枠組立体上に固定された垂直移動モジュールと、
   前記垂直移動モジュールに結合されたならし玉継手と、
   前記垂直移動モジュールによって前記タンクに対し垂直に移動されるように、前記ならし玉継手に結合され、前記タンクの上方に配置された組み立て台と、
   前記タンクの下方に配置されたデジタル光パターン発生器と、
   を備え、
   １層の樹脂層が硬化され、前記タンクの底と前記組み立て台に固着させられたのち、前記組み立て台が前記支持枠組立体から離れる際に、前記タンクの底が、前記アンカー部に近接する前記樹脂層の一部から、前記樹脂層から剥離され、前記アンカー部を中心として前記支持枠組立体に対し自由に、部分的に上昇することを特徴とする、
   ステレオリソグラフィ装置。
2. 前記支持枠組立体は支持体を含み、
   前記タンクは、
   前記支持体上に支持された透明底板と、
   前記透明底板上に配置され、樹脂液を貯蔵するための収容空間を形成するように構成された壁構造と、を含む、
   請求項１記載のステレオリソグラフィ装置。
3. 前記アンカー部は、前記タンクの一端であって、前記支持体に枢動可能に結合され、
   前記垂直移動モジュールは、前記タンクの上方に延びて前記ならし玉継手に結合された片持ち梁を含む、
   請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
4. 前記壁構造は、互いに対向する、第１の側面と第２の側面とを有し、
   前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記第１の側面から前記壁構造の外側に延びており、
   前記支持枠組立体は、
   前記支持体に結合され、前記アンカー部の上方に配置された第１の保持部材と、
   前記支持体に結合され、前記第２の側面に隣接して配置された第２の保持部材と、をさらに含み、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材との間の距離が、前記アンカー部の末端と前記第２の側面との間の距離より小さく、そのため前記タンクは、実質的に前記第１の保持部材を中心として前記支持体に対し回転可能である、
   請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
5. 前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記壁構造の外側に延びており、
   前記支持枠組立体は、前記支持体及び前記アンカー部に枢動可能に結合された枢支部材をさらに含み、そのため前記タンクは、前記枢支部材の回転軸を中心として前記支持体に対し回転可能である、
   請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
6. 前記枢支部材は、
   前記支持体に固定されたロッドと、
   前記ロッド及び前記アンカー部に枢動可能に結合されるベアリングと、を含む
   請求項５記載のステレオリソグラフィ装置。
7. 前記壁構造は、互いに対向する、第１の側面と第２の側面とを有し、
   前記アンカー部は、前記壁構造上に前記第１の側面に近接し配置され、
   前記支持枠組立体は、
   前記支持体上に配置され、かつ前記アンカー部に枢動可能に結合された枢支部材をさらに含み、そのため前記タンクは、前記枢支部材の回転軸を中心として前記支持体に対し回転可能である、
   請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
8. 前記枢支部材は、
   前記支持体に固定されたベアリングと、
   前記ベアリング及びアンカー部に枢動可能に結合されたロッドと、を含む、
   請求項７記載のステレオリソグラフィ装置。
9. 前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記壁構造の外側に延びており、
   前記支持枠組立体は、互いに枢動可能に結合され、それぞれ前記支持体及び前記アンカー部に結合された２つの折り畳みパネルを含むヒンジをさらに含み、そのため前記タンクは、前記支持体に対し前記ヒンジの回転軸を中心として回転可能である、
   請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
10. 前記アンカー部は、前記壁構造の一側面に隣接して配置され、
    前記支持枠組立体は、
    前記支持体と前記アンカー部との間に結合された玉継手をさらに含み、そのため前記タンクは、前記支持体に対し前記玉継手を中心として回転可能である、
    請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
11. 前記支持枠組立体は、
    前記支持体に結合され、前記支持体に対し前記タンクの水平回転を維持するため前記壁構造の２つの対向する側面に隣接して配置された２つの保持部材をさらに含む、
    請求項１０記載のステレオリソグラフィ装置。
12. 前記透明底板は、可撓性透明材料から形成され、
    前記アンカー部は、前記透明底板上に配置される、
    請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
13. 前記アンカー部は、前記透明底板の一端に結合され、前記壁構造の外側に延びており、
    前記支持枠組立体は、
    前記支持体に固定されたクランプ部材をさらに含み、前記アンカー部は前記支持体と前記クランプ部材との間に挟まれる、
    請求項１２記載のステレオリソグラフィ装置。
14. 前記クランプ部材は、
    その一端が支持体に結合されたクランプ本体と、
    前記クランプ本体の他端に結合され、前記支持体の一端に着脱可能に引っ掛けられるホックと、を含む、
    請求項１３記載のステレオリソグラフィ装置。
15. 前記タンクは、さらに、弾性を有する可撓性材料から形成され、
    前記支持体は、透明支持板である、
    請求項１２記載のステレオリソグラフィ装置。
16. 前記支持体上に配置され、前記透明底板に結合された動力計をさらに含む、
    請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
17. 前記タンクは、
    前記収容空間内の透明底板上に配置された透明弾性層と、
    前記透明弾性層の上に配置された、透明低表面エネルギー保護フィルムと、をさらに含む、
    請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。
18. 前記タンクは、高い耐衝撃性及び耐引き裂き性を有する透明フィルムをさらに含み、
    前記透明フィルムは、前記透明弾性層と前記透明低表面エネルギー保護フィルムとの間に配置される、
    請求項１７記載のステレオリソグラフィ装置。
19. 前記透明弾性層の材料は、シリコーン、ポリウレタン、またはアクリルゲルを含み、
    前記透明低表面エネルギー保護フィルムの材料は、フッ素ポリマ、ポリエチレン、またはポリプロピレンを含む、
    請求項１７記載のステレオリソグラフィ装置。
20. 前記タンクは、
    耐薬品性、耐衝撃性、及び弾性を有する、低表面エネルギーを有する透明材料をさらに含み、
    前記透明材料は、前記収容空間内の前記透明底板上に配置されるか、あるいは収容タンクに加工される、
    請求項２記載のステレオリソグラフィ装置。