JP3419724B2 - Liquid level measurement device and three-dimensional molding device - Google Patents

Liquid level measurement device and three-dimensional molding device

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チャールズ、ダブリュ.ハル
ボルゾ.モドレク
アンドルジェイ、アール.セルクチェウスキー
ポール、エフ.ジェイコブ
チャールズ、ダブリュ.ルイス
マーク、エー.ルイス
アブラハム.リラン
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、立体造形において
使用する液体媒質の液面レベルを測定する装置、および
液面レベル測定機構を有する立体造形装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a liquid level of a liquid medium used in three-dimensional modeling, and a three-dimensional modeling apparatus having a liquid level measuring mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、「立体造形による三次元物体の製
造のための装置」と題する米国特許第4,575,33
0号に記載されたような「立体造形」システムが実用化
されている。基本的に、立体造形は、重合性液体媒質の
多数の薄層を各層の上に連続的に硬化させ、すべての薄
層が結合されて部品全体を形成させることにより、複雑
な立体プラスチック部品を自動的に製作するための方法
である。重合化され硬化された各層は、本質的に、希望
の三次元物体の薄い断面層である。この技術では、部品
は、文字通り、重合性液体媒質を含有する槽の中で創出
される。この方法は、設計構想を迅速に具体的な形状に
し、試作品のモデルを作るために極めて有効である。さ
らに、複雑な部品も工具を要さずに迅速に製作できる。
このシステムは、コンピュータを利用して断面パターン
を生成するので、CAD/CAMシステムと容易に連結
することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, U.S. Pat. No. 4,575,33 entitled "Apparatus for producing three-dimensional objects by three-dimensional modeling".
A "three-dimensional modeling" system as described in No. 0 has been put into practical use. Basically, stereolithography involves the formation of complex three-dimensional plastic parts by successively curing multiple thin layers of a polymerizable liquid medium on top of each layer, and combining all the thin layers to form the entire part. This is a method for automatic production. Each polymerized and cured layer is essentially a thin cross-sectional layer of the desired three-dimensional object. In this technique, parts are literally created in a bath containing a polymerizable liquid medium. This method is extremely effective for quickly turning a design concept into a concrete shape and making a model of a prototype. Furthermore, complex parts can be manufactured quickly without the need for tools.
Since this system uses a computer to generate a cross-sectional pattern, it can be easily connected to a CAD / CAM system.

【0003】好ましい重合性液体媒質は、実用的なモデ
ル製作材料とするのに十分な高速で紫外ビームで硬化す
るものである。部品製作時に重合に用いられなかった液
体はそのまま槽内に残して以後の部品を製作するのに使
用する。レーザから発せられた紫外ビームが、ガルバノ
メータミラーを使用したX−Y走査装置によりその液体
媒質の液面上を既定のパターンで移動する小さな高強度
の紫外ビームのビームスポットを作る。走査装置は、コ
ンピュータ生成ベクトルなどによって駆動され、精密か
つ複雑なパターンがこの技術によって容易に作成され
る。
The preferred polymerizable liquid medium is one that cures with an ultraviolet beam at a rate high enough to make it a working model building material. The liquid that was not used for polymerization at the time of manufacturing the parts is left in the tank as it is and used for manufacturing the parts thereafter. The ultraviolet beam emitted from the laser forms a small high-intensity ultraviolet beam beam spot that moves in a predetermined pattern on the liquid surface of the liquid medium by an XY scanning device using a galvanometer mirror. The scanning device is driven by computer generated vectors and the like, and precise and complex patterns are easily created by this technique.

【0004】立体造形システムには、レーザ走査装置、
重合性液体媒質を入れるための槽、槽内を上下動可能な
物体支持台、および制御コンピュータが含まれる。シス
テムは、一度に一つの薄層断面を形成し、層単位で希望
の三次元物体を作り上げることによりプラスチック部品
を自動的に製作するようにプログラムされる。
The three-dimensional modeling system includes a laser scanning device,
It includes a tank for containing the polymerizable liquid medium, an object support stand that can be moved up and down in the tank, and a control computer. The system is programmed to automatically make plastic parts by forming one thin section at a time and building the desired three-dimensional object layer by layer.

【0005】通常の立体造形手順では、粘性の高い硬化
性の重合性液体媒質の薄層がすでに硬化された層の上に
付与され、その重合性液体媒質の薄層が重力によって平
滑になるだけの十分な時間が経過した後、コンピュータ
制御されたビームが薄層上を移動し、その重合性液体媒
質を十分に硬化させ、その上に以後の層が付与できるよ
うにする。薄層が平滑になるための待機時間は、重合性
液体媒質の粘度、層の厚さといったいくつかの要因によ
って異なる。
In a typical stereolithography procedure, a thin layer of a highly viscous, curable polymerizable liquid medium is applied over an already cured layer, and the thin layer of polymerizable liquid medium is only smoothed by gravity. After a sufficient amount of time has passed, the computer-controlled beam travels over the thin layer, allowing the polymerizable liquid medium to cure sufficiently to allow subsequent layers to be applied thereon. The waiting time for the thin layer to become smooth depends on several factors such as the viscosity of the polymerizable liquid medium and the layer thickness.

【0006】通常、硬化層は、上下動可能な物体支持台
に支持されており、粘性の高い重合性液体媒質が硬化層
上に満たされるように希望の層厚さに等しい距離だけ、
該重合性液体媒質の浴の液面下に浸漬される。液面が平
坦になると、層はビームによる硬化の準備が整ったこと
になる。
Usually, the hardened layer is supported on a vertically movable object support, and a distance equal to a desired layer thickness is set so that a highly viscous polymerizable liquid medium is filled on the hardened layer.
It is submerged below the bath of the polymerizable liquid medium. When the liquid level is flat, the layer is ready for beam curing.

【0007】立体造形の詳細については、米国特許第
4,575,330号および以下に挙げる係属中の米国
特許出願に説明されている。
Details of stereolithography are set forth in US Pat. No. 4,575,330 and in the pending US patent applications listed below.

【0008】米国特許出願番号第339,246号「立
体造形におけるカールの低減」(1989年4月17日
出願)米国特許出願番号第331,664号「立体造形
による高分解能三次元物体の製造のための方法および装
置」(1989年3月31日出願)米国特許出願番号第
183,015号「立体造形による三次元物体の製造方
法および装置」(1988年4月18日出願)米国特許
出願番号第182,801号「立体造形による三次元物
体の製造方法および装置」(1988年4月18日出
願)米国特許出願番号第268,429号「部分的に重
合化された部品を硬化させる方法」(1988年11月
8日出願)米国特許出願番号第268,428号「部分
的に重合化された部品を作成する方法」(1988年1
1月8日出願)米国特許出願番号第268,408号
「部分的に重合化された部品から排液する方法」(19
88年11月8日出願)米国特許出願番号第268,8
16号「ビームの輪郭を描くための装置および方法」
(1988年11月8日出願)米国特許出願番号第26
8,907号「立体造形におけるドリフトを補正する装
置および方法」(1988年11月8日出願)米国特許
出願番号第268,837号「立体造形装置を較正・標
準化する装置および方法」(1988年11月8日出
願)米国特許出願番号第249,399号「立体造形に
よる三次元物体の製造方法および装置」(1988年9
月26日出願)米国特許出願番号第365,444号
「統合化立体造形」(1989年6月12日出願)米国
特許出願番号第265,039号「液面を測定・制御す
る装置および方法」(1988年10月31日出願)本
発明は、液面レベルを測定する装置、特に、立体造形装
置において使用する液体媒質の液面レベルを測定する装
置を利用するものである。
US Patent Application No. 339,246 "Reduction of Curl in Stereolithography" (filed April 17, 1989) US Patent Application No. 331,664 "Production of high resolution three-dimensional objects by stereolithography. US Patent Application No. 183,015 “Method and apparatus for producing three-dimensional objects by three-dimensional modeling” (filed April 18, 1988) US Patent Application No. No. 182,801 “Method and apparatus for producing three-dimensional objects by three-dimensional modeling” (filed on April 18, 1988) US Patent Application No. 268,429 “method for curing partially polymerized parts” (Filed Nov. 8, 1988) U.S. Patent Application No. 268,428 "Method for Making Partially Polymerized Parts" (1988 1
Filed Jan. 8) U.S. Patent Application No. 268,408 "Method for draining partially polymerized parts" (19
(Filed on November 8, 1988) US Patent Application No. 268,8
No. 16, "Apparatus and Method for Contouring a Beam"
(Filed Nov. 8, 1988) US Patent Application No. 26
No. 8,907, "Apparatus and method for correcting drift in three-dimensional modeling" (filed on November 8, 1988), U.S. Patent Application No. 268,837, "apparatus and method for calibrating and standardizing three-dimensional modeling apparatus" (1988) (Filed on Nov. 8) U.S. patent application no.
Filed on Mar. 26) U.S. patent application number 365,444 "Integrated three-dimensional modeling" (filed Jun. 12, 1989) U.S. patent application number 265,039 "apparatus and method for measuring and controlling liquid level" (Application October 31, 1988) The present invention utilizes an apparatus for measuring a liquid level, particularly an apparatus for measuring a liquid level of a liquid medium used in a three-dimensional modeling apparatus.

【0009】多くの科学実験および工業用途では、液面
レベルの測定を必要とする。ここで用いる「液面レベ
ル」とは、重力場または他の加速座標系における液面の
高度を意味する。この液面をなす液体は、多くの可能性
が考えられ、海でもあり、自動車のガソリンタンク内の
ガソリンでもあり、試験管内の液体薬品でもあり得る。
こうした液体の液面レベルを測定するために、浸漬棒、
杭の側面に塗装された線、試験管側面の印、フロートな
ど、各種の手段が長年にわたって採用されている。しか
し、液面レベルを極めて精密かつ高い信頼性をもって測
定できる装置の必要性が存在する。この種の装置は、工
業用途で特に有益であり、液面レベルを希望の高度に維
持するためにポンプのプランジャ、ダイヤフラムその他
の調節装置などの液面レベル維持装置と組み合わせるこ
とができる。
Many scientific experiments and industrial applications require liquid level measurements. As used herein, "liquid level" means the altitude of the liquid surface in a gravitational field or other accelerating coordinate system. There are many possibilities for the liquid that forms this liquid level, and it can be the sea, the gasoline in a gasoline tank of an automobile, or the liquid chemical in a test tube.
To measure the level of these liquids, dip sticks,
Various means have been adopted for many years, such as painted wire on the side of the pile, marking on the side of the test tube, and float. However, there is a need for a device that can measure liquid level very accurately and reliably. Devices of this type are particularly useful in industrial applications and can be combined with liquid level maintenance devices such as pump plungers, diaphragms and other regulators to maintain the liquid level at the desired altitude.

【0010】特に、立体造形装置は、使用する液体媒質
の液面レベルの極めて精確な管理を必要とする。前述の
チャールズ.W.ハルの米国特許第4,575,330
号は、立体造形による三次元物体の製造のための装置を
開示している。この立体造形装置で用いられる液体媒質
は、通常、紫外ビームの照射によって硬化可能な液状感
光性重合体である。米国特許第4,575,330号に
記載されているように、好ましい実施例において使用さ
れる液体媒質の液面レベルは、紫外ビームが一定の平面
で高精度に正確に焦点を維持するように一定のレベルに
維持されなければならない。
In particular, the three-dimensional modeling device requires extremely precise control of the liquid level of the liquid medium used. Charles. W. U.S. Pat. No. 4,575,330 to Hull
No. 1 discloses an apparatus for the production of three-dimensional objects by stereolithography. The liquid medium used in this three-dimensional modeling apparatus is usually a liquid photosensitive polymer that can be cured by irradiation with an ultraviolet beam. As described in U.S. Pat. No. 4,575,330, the liquid level of the liquid medium used in the preferred embodiment is such that the ultraviolet beam maintains a precise and accurate focus in a constant plane. Must be maintained at a certain level.

【0011】液状感光性重合体の液面における紫外ビー
ムの全強度およびビーム断面における強度分布(ビーム
プロファイル)は、他の要因(液状感光性重合体の特
性、ビームが単一のスポットに留まっている時間など)
と関連して、ビームの照射により硬化または重合化する
感光性重合体の深さおよび輪郭を決定する。ビームプロ
ファイルは、ビームが液状感光性重合体の既定の液面レ
ベルで既知の輸郭を有するように焦点を結ぶので、液状
感光性重合体の液面レベルによって異なる。液状感光性
重合体が既定の液面レベルと異なる液面レベルを有した
場合、ビームプロファイルの相違は、硬化した感光性重
合体の幅およびその深さを予定の深さおよび幅とは異な
るものにさせる。
The total intensity of the ultraviolet beam on the liquid surface of the liquid photopolymer and the intensity distribution (beam profile) on the beam cross section depend on other factors (characteristics of the liquid photopolymer, the beam stays in a single spot). Time etc.)
In connection with this, the depth and contour of the photopolymer that is cured or polymerized by the irradiation of the beam is determined. The beam profile is dependent on the liquid level of the liquid photopolymer as the beam is focused so as to have a known contour at a given liquid level of the liquid photopolymer. If the liquid photopolymer has a liquid level that is different from the predetermined liquid level, the difference in beam profile is that the width of the cured photopolymer and its depth are different from the intended depth and width. Let

【0012】さらに、液状感光性重合体の液面レベルが
既定の液面レベルよりも高ければ、硬化した感光性重合
体の深さは、先行の硬化層まで到達して付着するために
十分でなく、物体の構造結合性にとって不都合な結果を
生じることになる。反対に液状感光性重合体の液面レベ
ルが低ければ、新しい層が予定よりも薄くなり、物体の
再現精度に不都合となる。
Further, if the liquid level of the liquid photosensitive polymer is higher than the predetermined liquid level, the depth of the cured photosensitive polymer is sufficient to reach and adhere to the preceding cured layer. And will result in adverse effects on the structural integrity of the object. On the contrary, if the liquid level of the liquid photosensitive polymer is low, the new layer becomes thinner than expected, which is inconvenient for the object reproduction accuracy.

【0013】液状感光性重合体の液面レベルは、液状感
光性重合体の硬化、加熱、蒸発などによって生じる収縮
や減少にかかわらず維持されなければならない。立体造
形装置の初期の機種では、この液面レベルは、排液路を
設けることによって維持していた。液状感光性重合体の
液面レベルは、オーバーフロー用排液路をわずかに超え
る所まで(表面張力により)上昇した。しかし、排液路
は、立体造形装置によって作成される部品の高分解能を
可能にするほど十分な精度で液状感光性重合体の液面レ
ベルを管理できない。従って、液面レベルを測定するさ
らに精密な手段の必要性が存在する。
The liquid level of the liquid photosensitive polymer must be maintained regardless of shrinkage or reduction caused by curing, heating, evaporation or the like of the liquid photosensitive polymer. In the early model of the three-dimensional modeling apparatus, this liquid level was maintained by providing a drainage channel. The liquid level of the liquid photopolymer rose slightly (due to surface tension) to just above the overflow drain. However, the drainage channel cannot control the liquid level of the liquid photopolymer with sufficient accuracy to allow high resolution of parts made by the stereolithography machine. Therefore, there is a need for more precise means of measuring liquid level.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたものであり、立体造形装置の液体媒質の液
面レベルを極めて精密かつ高い信頼性をもって測定する
ことを可能とする液面レベルを測定する装置、および液
面レベル測定機構を有する立体造形装置を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of measuring the liquid level of a liquid medium of a three-dimensional modeling apparatus with extremely high precision and high reliability. An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a level and a three-dimensional modeling apparatus having a liquid level measuring mechanism.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
液面レベルを測定する装置は、液体媒質を硬化して三次
元物体を立体造形する装置の容器内の該液体媒質の液面
レベルを測定する装置であって、液体媒質を含有する上
記の容器の第一の槽、該第一の槽の外側に設けられ、該
第一の槽と接続された、上記の容器の第二の槽であっ
て、上方が開口しており、少なくとも該第二の槽内の液
体媒質の液面が、該第一の槽内の液体媒質の液面から隔
てられている第二の槽、および、該第二の槽内の液体媒
質の液面レベルを測定し、該第二の槽内の測定した液体
媒質の液面レベルから上記の第一の槽内の液体媒質の液
面レベルを決定する手段を備えていることを特徴とする
装置である。
That is, an apparatus for measuring a liquid surface level according to the present invention determines a liquid surface level of a liquid medium in a container of an apparatus for curing a liquid medium and three-dimensionally molding a three-dimensional object. An apparatus for measuring, the first tank of the above-mentioned container containing a liquid medium, the second tank of the above-mentioned container, which is provided outside the first tank and is connected to the first tank. A second tank having an upper opening and at least a liquid surface of the liquid medium in the second tank is separated from a liquid surface of the liquid medium in the first tank, and The liquid surface level of the liquid medium in the second tank is measured, and the liquid surface level of the liquid medium in the first tank is determined from the measured liquid surface level of the liquid medium in the second tank. An apparatus characterized in that it is provided with means.

【0016】上記の本発明に係る液面レベルを測定する
装置においては、上記の決定する手段は、上記の液体媒
質を硬化させない測定用ビームを発生するビーム源、該
測定用ビームを上記の第二の槽内の液体媒質の液面に入
射させるビーム方向付け手段、および、該第二の槽内の
液体媒質の液面で反射した測定用ビームを検出するセン
サであって、そこに入射する該測定用ビームの位置に応
じて異なる信号を出力するセンサを備えているものであ
ってもよい。
In the above-mentioned apparatus for measuring the liquid level according to the present invention, the determining means is a beam source for generating a measuring beam that does not cure the liquid medium, and the measuring beam is the above-mentioned first beam. Beam directing means for entering the liquid surface of the liquid medium in the second tank, and a sensor for detecting the measurement beam reflected by the liquid surface of the liquid medium in the second tank A sensor that outputs a different signal depending on the position of the measurement beam may be provided.

【0017】この場合において、上記の測定用ビームを
発生するビーム源は、レーザであってもよい。
In this case, the beam source for generating the measuring beam may be a laser.

【0018】また、上記のセンサは、2セル型光検出器
であってもよい。この場合において、上記の液面レベル
を測定する装置は、2セル型光検出器より発生した二つ
の別々の信号から信号を作成する手段をさらに備えてい
てもよい。
The sensor may be a two-cell type photodetector. In this case, the device for measuring the liquid level may further include means for producing a signal from two separate signals generated by the two-cell photodetector.

【0019】さらに、上記の第一と第二の槽が、該第一
と第二の槽内の液体媒質の液面レベルが同一のレベルと
なるように配列されたものであり、上記のセンサが出力
する信号が、第一の槽内の液体媒質の液面レベルを示す
ものであってもよい。
Further, the above-mentioned first and second tanks are arranged so that the liquid level of the liquid medium in the first and second tanks becomes the same level, and the above-mentioned sensor. The signal output by may output a liquid level of the liquid medium in the first tank.

【0020】また、上記の第一の槽は、上記の第二の槽
に隣接し、該第一と第二の槽を接続する、液体媒質中に
沈んだ開口部を有する共通壁により該第二の槽から隔て
られているものであってもよい。
Further, the first tank is adjacent to the second tank and has a common wall having an opening submerged in a liquid medium, which connects the first and second tanks. It may be separated from the second tank.

【0021】さらに、上記の液面レベルを測定する装置
は、上記の決定する手段に接続された、液体媒質の液面
レベルを調節する手段をさらに備えていてもよい。この
場合において、上記の調節する手段は、液体媒質中に並
びにその外に移動可能なプランジャを備えていてもよ
く、さらに加えて、上記の液面レベルを測定する装置
が、該プランジャを液体媒質中に並びにその外に移動さ
せるモータを備えていてもよい。ここで、該モータは、
上記の決定する手段が測定した第二の槽内の液面レベル
に基づいて、上記のプランジャを移動させるものであっ
てもよい。
Furthermore, the device for measuring the liquid level may further comprise means for adjusting the liquid level of the liquid medium, which is connected to the determining means. In this case, the adjusting means may comprise a plunger movable into and out of the liquid medium, and in addition, the device for measuring the liquid level may include the plunger in the liquid medium. A motor may be provided for moving in and out. Where the motor is
The plunger may be moved based on the liquid level in the second tank measured by the determining means.

【0022】また、上記のセンサは、上記の第二の槽に
対して固定された位置に配されているものであってもよ
い。
Further, the sensor may be arranged at a position fixed with respect to the second tank.

【0023】さらに、上記の液面レベルを測定する装置
は、上記の測定用ビームを方向付ける、第二の槽に対し
て固定された位置に配された鏡をさらに備えていてもよ
い。
Furthermore, the device for measuring the liquid level may further include a mirror for directing the measuring beam, which is arranged at a fixed position with respect to the second tank.

【0024】また、上記の第一の槽内の液体媒質と上記
の第二の槽内の液体媒質は、同一の液体媒質であっても
よい。
The liquid medium in the first tank and the liquid medium in the second tank may be the same liquid medium.

【0025】また、本発明に係る立体造形装置は、硬化
された液体媒質から形成された造形途中の三次元物体の
先に形成された層の上に、液体媒質の層を形成し硬化し
ていくことにより、実質的に層毎に該三次元物体を造形
する立体造形装置であって、液体媒質を含有する容器の
第一の槽であって、該第一の槽内において上記の三次元
物体が造形される第一の槽、造形途中の三次元物体を、
該第一の槽内の液体媒質の液面より下に浸漬させる手
段、該第一の槽の外側に設けられ、該第一の槽と接続さ
れた、上記の容器の第二の槽であって、上方が開口して
おり、少なくとも該第二の槽内の液体媒質の液面が、該
第一の槽内の液体媒質の液面から隔てられている第二の
槽、および、該第二の槽内の液体媒質の液面レベルを測
定し、該第二の槽内の測定した液体媒質の液面レベルか
ら上記の第一の槽内の液体媒質の液面レベルを決定する
手段を備えていることを特徴とする装置である。
In the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention, a layer of the liquid medium is formed and cured on the layer formed in front of the three-dimensional object which is being formed from the cured liquid medium. A three-dimensional modeling device for modeling the three-dimensional object substantially layer by layer, the first tank of a container containing a liquid medium, and the three-dimensional object in the first tank. The first tank in which the object is molded, the three-dimensional object in the process of molding,
Means for immersing the liquid medium in the first tank below the liquid level, a second tank of the above-mentioned container provided outside the first tank and connected to the first tank. A second tank having an upper opening and at least the liquid surface of the liquid medium in the second tank is separated from the liquid surface of the liquid medium in the first tank; Means for measuring the liquid level of the liquid medium in the second tank and determining the liquid level of the liquid medium in the first tank from the measured liquid level of the liquid medium in the second tank The device is characterized by being provided.

【0026】好ましい実施の形態では、始めに、重合性
液体媒質の層が物体支持台の表面に付与される。希望の
層厚さの平滑な層を得るために層の表面上をブレードで
引く(掃引する、ならす)ことにより、余分な重合性液
体媒質が層から掻き取られる。硬化用ビームなどの硬化
媒質が平滑にされた層の上表面すなわち作業表面に事前
に選択されたパターンで当てられ、それによりその層が
十分に硬化し、希望の三次元物体を形成するために以降
の層が同様にして付与され硬化できるようにする。
In a preferred embodiment, first a layer of polymerizable liquid medium is applied to the surface of the object support. Excess polymerizable liquid medium is scraped from the layer by bladed over the surface of the layer to obtain a smooth layer of the desired layer thickness. A curing medium, such as a curing beam, is applied to the upper or work surface of the smoothed layer in a preselected pattern so that the layer is sufficiently cured to form the desired three-dimensional object. Subsequent layers are similarly applied and allowed to cure.

【0027】好ましい実施の態様では、物体支持台は、
三次元物体を構成する層が積層される表面を有してお
り、第一の槽内の重合性液体媒質の浴中を上下できるよ
うに設けられている。その物体支持台は、その表面(最
新の硬化層の場合もある)が全体的に希望の層厚よりも
大きい距離だけ重合性液体媒質の浴の液面より下にある
ように浴中に下げられる。次に支持台は、表面の粘度の
高い重合性液体媒質が浴の液面よりも上に位置するよう
に引き上げられる。その後、水平移動ドクターブレード
が希望の厚さの重合性液体媒質の液層ができるように水
平に移動して余分な重合性液体媒質を掻き取る。次いで
支持台は平滑にされた重合性液体媒質の層の上面のレベ
ルが浴の液面レベルとほぼ同じレベルになるように下げ
られる。その後、硬化用ビームが図形パターンで平滑に
された層の上に照射され、その薄い液体層を硬化させ、
その結果、それ以降の重合性液体媒質の層がその上に積
層できるようになる。一部硬化した固体層を載せた物体
支持台は、重合性液体媒質がその固体層上に流入できる
ように浴の液面からさらに下げられ、上記のサイクルが
繰り返される。
In a preferred embodiment, the object support is
It has a surface on which the layers constituting the three-dimensional object are laminated, and is provided so as to be able to move up and down in the bath of the polymerizable liquid medium in the first tank. The object support is lowered into the bath so that its surface (which may be the latest hardening layer) is generally below the level of the bath of polymerizable liquid medium by a distance greater than the desired layer thickness. To be The support is then raised so that the highly viscous polymerizable liquid medium on the surface is above the liquid level of the bath. After that, the horizontally moving doctor blade horizontally moves to scrape the excess polymerizable liquid medium so that a liquid layer of the polymerizable liquid medium having a desired thickness is formed. The support is then lowered so that the level of the upper surface of the smoothed layer of polymerizable liquid medium is approximately the same as the level of the bath. A curing beam is then applied over the layer smoothed in a graphic pattern to cure the thin liquid layer,
As a result, subsequent layers of the polymerizable liquid medium can be laminated thereon. The object support with a partially cured solid layer is further lowered from the bath level to allow the polymerizable liquid medium to flow over the solid layer and the above cycle is repeated.

【0028】このプロセスは、それらの層を一体に結合
しながら多数の連続的に形成される層の作成によって、
希望の三次元物体が形成されるまで継続される。立体造
形の最終製品は、以後の取扱いに対して十分な強さを有
していなければならない。通常、物体は形成後に最終硬
化が行われる。上記の工程において、浴中の重合性液体
媒質の液面レベルは、特にその平滑にされた層が浴中に
下げられて硬化用ビームによって硬化される際に一定の
液面レベルに維持されるように注意しなければならな
い。浴中の液体媒質が液体媒質の平滑な層の境界を形成
するからである。好ましい実施例では、浴中の液体媒質
の液面レベルが適切な方法で検出され、その液面レベル
が希望のレベルと比較され、その差異に応答して、浴内
のピストンすなわちプランジャが液面レベルを希望の設
定点に制御するように浴内で上下される。
This process involves the formation of a number of successively formed layers while bonding the layers together.
This is continued until the desired three-dimensional object is formed. The three-dimensional molded final product must be strong enough for subsequent handling. Normally, the object is final cured after formation. In the above process, the level of the polymerizable liquid medium in the bath is maintained at a constant level, especially when the smoothed layer is lowered into the bath and cured by the curing beam. You have to be careful. This is because the liquid medium in the bath forms the boundary of the smooth layer of the liquid medium. In a preferred embodiment, the liquid level of the liquid medium in the bath is detected in a suitable manner, the liquid level is compared to a desired level, and in response to the difference, the piston or plunger in the bath is Raised and lowered in the bath to control the level to the desired set point.

【0029】三次元物体は、液体媒質の液面上でへリウ
ム−カドミウムレーザによる紫外ビームなどの硬化用ビ
ームを移動させ、それが照射された部分の液体媒質を凝
固させることによって一度に1水平層ずつ形成される。
液体媒質の紫外線吸収により紫外ビームが液体媒質中に
深く透過するのを妨げ、薄層が形成されるようにする。
The three-dimensional object is moved one level at a time by moving a curing beam such as an ultraviolet beam by a helium-cadmium laser on the liquid surface of the liquid medium and solidifying the liquid medium in the portion irradiated with it. Layer by layer.
Ultraviolet absorption of the liquid medium prevents the ultraviolet beam from penetrating deep into the liquid medium, forming a thin layer.

【0030】液面レベル制御には、液体媒質を硬化させ
ない測定用ビームを発生するための装置と、液体媒質の
液面に衝突し反射した測定用ビームの位置の変化に応じ
て異なる電気信号を出力するセンサを含む、液面レベル
を測定するための新しい改良された装置が使用される。
このセンサは、液面に対して垂直方向の一定距離に設置
される。測定用ビームは、液面に対して一定の角度で第
1の光路に沿って液面に向けて発せられ、液面からセン
サへの第2の光路に沿ってセンサのビーム検出可能位置
に反射される(測定用ビームは可視光である必要はない
が、「光路」という用語を使用する)。液面レベルの変
化は、測定用ビームがセンサに衝突する位置を変え、そ
れによってセンサからの電気信号の変化を生じさせる。
この信号は、その後、ポンプ、ダイヤフラム、プランジ
ャなどの液面レベルを管理する装置を制御するために使
用することができる。
For the liquid level control, a device for generating a measuring beam that does not harden the liquid medium and an electric signal that differs according to the change in the position of the measuring beam that collides with the liquid surface of the liquid medium and is reflected. A new and improved device for measuring liquid level, including an output sensor, is used.
This sensor is installed at a fixed distance in the vertical direction with respect to the liquid surface. The measurement beam is emitted at a constant angle with respect to the liquid surface toward the liquid surface along the first optical path, and is reflected at the beam detectable position of the sensor along the second optical path from the liquid surface to the sensor. (The measurement beam need not be visible light, but the term "optical path" is used). The change in liquid level changes the position at which the measuring beam strikes the sensor, thereby causing a change in the electrical signal from the sensor.
This signal can then be used to control devices that manage liquid level, such as pumps, diaphragms, plungers and the like.

【0031】液体媒質の液面は、平坦、すなわち、液体
媒質の液面レベルが変化する場合でも、測定用ビームに
関して同一角度を保つものと仮定する。従って、測定用
ビームが液面から反射する角度は変化しない。液面が平
坦でない場合、測定用ビームは反射されないか、また
は、予測できない角度で反射される。加重された鏡付フ
ロートを液面に置いて測定用ビームを反射させてもよ
い。
It is assumed that the liquid surface of the liquid medium is flat, that is, it maintains the same angle with respect to the measuring beam even when the liquid surface level of the liquid medium changes. Therefore, the angle at which the measuring beam is reflected from the liquid surface does not change. If the liquid surface is not flat, the measuring beam will not be reflected or will be reflected at an unpredictable angle. A weighted mirrored float may be placed on the liquid surface to reflect the measuring beam.

【0032】好ましい実施の態様では、測定用ビームを
発生させるための装置はレーザであり、センサは液面に
垂直方向に沿って液面からずらして位置する多数の結合
されたフォトセル(光電池)を含む。レーザによる測定
用ビームは、液体の状態を変化させるものであってはな
らない。フォトセルのそれぞれの電気出力信号を比較
し、それによって測定用ビームがセンサに衝突した時の
ビームの位置の移動を検出する電子回路が使用される。
液面レベルが変化すると、測定用ビームは、センサ上の
同じ位置には衝突しない。あるフォトセルは以前より多
くのビームを受け、別のフォトセルは以前より少なく受
ける。これが、フォトセルのそれぞれからの電気出力信
号を変化させる。比較回路がこの相違を検出し、液面レ
ベルを表示する計器もしくは液面レベルを変化させるた
めの装置(プランジャなど)のいずれか一方、または、
双方を駆動させる。
In a preferred embodiment, the device for producing the measuring beam is a laser and the sensor is a number of coupled photocells (photovoltaic cells) located offset from the liquid surface along a direction perpendicular to the liquid surface. including. The measuring beam by the laser should not change the state of the liquid. Electronic circuitry is used to compare the electrical output signals of each of the photocells and thereby detect movement of the position of the measuring beam as it strikes the sensor.
When the liquid level changes, the measuring beam does not strike the same position on the sensor. One photocell receives more beams than before and another photocell receives less. This changes the electrical output signal from each of the photocells. The comparison circuit detects this difference and either the instrument for displaying the liquid level or the device for changing the liquid level (plunger, etc.), or
Drive both.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明に係る液面レベルを測定する装置
は、液体媒質を硬化して三次元物体を立体造形する装置
の容器内の該液体媒質の液面レベルを測定する装置であ
って、液体媒質を含有する上記の容器の第一の槽、該第
一の槽の外側に設けられ、該第一の槽と接続された、上
記の容器の第二の槽であって、上方が開口しており、少
なくとも該第二の槽内の液体媒質の液面が、該第一の槽
内の液体媒質の液面から隔てられている第二の槽、およ
び、該第二の槽内の液体媒質の液面レベルを測定し、該
第二の槽内の測定した液体媒質の液面レベルから上記の
第一の槽内の液体媒質の液面レベルを決定する手段を備
えているものであるので、液面レベルの測定を、極めて
精密かつ高い信頼性をもって行うことが可能となる。本
発明に係る立体造形装置についても同様である。
The apparatus for measuring the liquid surface level according to the present invention is an apparatus for measuring the liquid surface level of a liquid medium in a container of an apparatus for curing a liquid medium to three-dimensionally form a three-dimensional object. A first tank of the above-mentioned container containing a liquid medium, a second tank of the above-mentioned container provided outside the first tank and connected to the first tank, wherein A second tank which is open and in which at least the liquid surface of the liquid medium in the second tank is separated from the liquid surface of the liquid medium in the first tank; and in the second tank For measuring the liquid surface level of the liquid medium, and for determining the liquid surface level of the liquid medium in the first tank from the measured liquid surface level of the liquid medium in the second tank Therefore, the liquid level can be measured with extremely high precision and high reliability. The same applies to the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention.

【0034】すなわち本発明に係る液面レベルを測定す
る装置は、迅速で、高信頼性を有する、極めて敏感に反
応する装置である。この装置は、液面レベルを極めて精
密に測定し、それに従って極めて精確にその液面レベル
を維持することができる。現在、本発明によって製作さ
れた液面レベルを測定する装置は、少なくとも±0.5
ミル(±0.0005インチ=0.0125mm)の範
囲内で液面レベルを測定し(維持する)ことができる。
本発明に係る立体造形装置についても同様である。この
ように液面レベルが極めて精密かつ高い信頼性をもって
測定されることにより、本発明の立体造形装置により形
成される三次元物体は、極めて寸法精度が向上したもの
となり、また三次元物体を形成する各層の形成サイクル
時間を著しく短縮することが可能となり、未処理強度お
よび最終硬化強度を増大させることができる。
That is, the apparatus for measuring the liquid surface level according to the present invention is a rapid, highly reliable apparatus which reacts extremely sensitively. This device is able to measure the liquid level very precisely and to maintain it accordingly very accurately. Currently, the device for measuring liquid level made according to the present invention is at least ± 0.5.
The liquid level can be measured (maintained) within the range of mil (± 0.0005 inch = 0.0125 mm).
The same applies to the three-dimensional modeling apparatus according to the present invention. By measuring the liquid level in this way with extremely high precision and high reliability, the three-dimensional object formed by the three-dimensional modeling apparatus of the present invention has extremely improved dimensional accuracy, and the three-dimensional object is formed. It is possible to significantly reduce the formation cycle time of each layer to be processed, and it is possible to increase the untreated strength and the final cured strength.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0036】第1図および第2図は、三次元物体を形成
するための立体造形装置の一例を図式的に示すものであ
る。これらの図面に示すように、槽10は重合性液体媒
質の浴11を入れるために備わっている。物体支持台1
2は、槽10内に配置されており、モータ(図示ぜず)
によって槽内を上下するようにフレーム要素13および
14によって適合されている。支持台12は、そこに本
発明に従って三次元物体が形成される部位である水平表
面15を有している。槽10には、その一方の壁面の上
部にトラフ16が設けてあり、トラフ内にはプランジャ
17またはピストンが配置されており、槽10内の重合
性液体媒質の液面20の液面レベルを制御するためにモ
ー夕18によって上下される。
1 and 2 schematically show an example of a three-dimensional modeling apparatus for forming a three-dimensional object. As shown in these figures, a vessel 10 is provided for containing a bath 11 of a polymerizable liquid medium. Object support stand 1
2 is arranged in the tank 10 and is a motor (not shown)
Are adapted by frame elements 13 and 14 to move up and down in the bath. The support 12 has a horizontal surface 15 on which the three-dimensional object is formed according to the invention. A trough 16 is provided on the upper surface of one wall of the tank 10, and a plunger 17 or a piston is arranged in the trough to adjust the liquid level of the liquid surface 20 of the polymerizable liquid medium in the tank 10. Moved up and down by the control 18 to control.

【0037】浴11の液面20の液面レベルは、ある角
度で液面20に向けられているHe−Neレーザなどの
線源21および、2セル型検出器などが可能であるビー
ムセンサ(検出器)22によって検出される。センサ2
2の位置は、He−Neレーザからの測定用ビームを受
けるように液面20に関して余角をとるように調整され
る。モータ18によるプランジャ17の移動を制御する
ために制御システム23が備えられている。
The liquid surface level of the liquid surface 20 of the bath 11 is a radiation source 21 such as a He-Ne laser directed to the liquid surface 20 at an angle, and a beam sensor capable of a two-cell type detector ( (Detector) 22. Sensor 2
The position of 2 is adjusted so as to form a complementary angle with respect to the liquid surface 20 so as to receive the measurement beam from the He-Ne laser. A control system 23 is provided to control the movement of the plunger 17 by the motor 18.

【0038】コンピュータ制御された硬化用ビーム源2
4が浴11の上方に配置されており、浴11の液面20
に既定のパターンで紫外ビームその他の種類の硬化用ビ
ームなどの硬化媒質を発し、その硬化用ビームが作用し
た部分の支持台上の層の重合性液体媒質を硬化させる。
硬化用ビーム源24の移動および動作ならびに物体支持
台12の上下動は、以下に詳述するように、コンピュー
タ制御システム25の一体部分である。
Computer controlled curing beam source 2
4 is arranged above the bath 11, and the liquid surface 20 of the bath 11
A curing medium such as an ultraviolet beam or another type of curing beam is emitted in a predetermined pattern to cure the polymerizable liquid medium in the layer on the support table at the portion where the curing beam acts.
The movement and movement of the curing beam source 24 and the up and down movement of the object support 12 are an integral part of the computer control system 25, as will be described in more detail below.

【0039】槽10の上部にドクターブレード26が装
備されており、槽の上部を水平方向に移動するように適
応されている。ブレード支持27は、槽10の一方の側
面に沿って配置されたレール30および31に滑動でき
るように設置されている。ねじ山付駆動軸32がブレー
ド支持27のねじ山付通路(図示せず)を通っており、
モータ33による軸の回転によってブレード支持27が
移動し、それによりブレード26が槽の上部を水平に移
動する。
A doctor blade 26 is equipped on the upper part of the tank 10 and is adapted to move horizontally on the upper part of the tank. The blade support 27 is slidably installed on rails 30 and 31 arranged along one side surface of the tank 10. The threaded drive shaft 32 passes through a threaded passage (not shown) in the blade support 27,
Rotation of the shaft by the motor 33 moves the blade support 27, which causes the blade 26 to move horizontally over the top of the tank.

【0040】第1図および第2図に示した立体造形シス
テムの動作は、一連の図面、第3図から第6図によく示
されている。まず第3図において、物体支持台12が、
その水平表面15が浴の液面20からわずかな距離に位
置するように重合性液体媒質の浴11内に位置決めされ
ることから立体造形の手順は始まる。この距離は、硬化
される重合性液体媒質の層の希望の厚さよりも大きい。
水平表面15のすぐ上の重合性液体媒質の層が、硬化し
た時に、三次元物体の最初の固体層を形成する。
The operation of the three-dimensional modeling system shown in FIGS. 1 and 2 is well illustrated in a series of drawings, FIGS. 3-6. First, in FIG. 3, the object support 12 is
The stereolithography procedure begins with the horizontal surface 15 being positioned within the bath 11 of the polymerizable liquid medium such that it lies a short distance from the liquid level 20 of the bath. This distance is greater than the desired thickness of the layer of polymerizable liquid medium to be cured.
The layer of polymerizable liquid medium just above the horizontal surface 15 forms the first solid layer of the three-dimensional object when cured.

【0041】プロセスの次の段階は第4図に示される。
物体支持台12は、水平表面15上の重合性液体媒質の
層34が浴11の液面20より上に保たれるように引き
上げられる。この重合性液体媒質は比較的粘性のある液
体であり、そのため、層が浴から引き上げられた時に、
支持台12の水平表面15の縁からすぐに流出しない。
ドクターブレード26が水平方向に移動し、その下縁3
5が層34から余分な重合性液体媒質を掻き取り、上部
作業面36を平滑にする。作業面36に希望のレベルを
付与するために適切なブレード速度が経験的に決定され
る。ここで「作業面」とは、支持台12上にある重合性
液体媒質の、紫外ビームその他の適当な硬化用ビームを
当てる、硬化させる作業が行われる面を意味する。さら
に、平滑な希望のレベル34を付与するために特定の速
度でドクターブレード26による1以上のパスが必要な
場合もある。通常のブレード速度は、ほぼ毎秒、1〜1
0インチ(2.54〜25.4センチ)の間であろう。
低粘度の重合性液体媒質が使用される場合は、硬化する
まで重合性液体媒質を留めておく囲い枠を用いてもよ
い。
The next stage in the process is shown in FIG.
The object support 12 is raised so that the layer 34 of the polymerizable liquid medium on the horizontal surface 15 is kept above the liquid level 20 of the bath 11. This polymerizable liquid medium is a relatively viscous liquid, so that when the layer is withdrawn from the bath,
It does not immediately drain from the edge of the horizontal surface 15 of the support 12.
The doctor blade 26 moves horizontally and its lower edge 3
5 scrapes excess polymerizable liquid medium from layer 34, smoothing upper working surface 36. The appropriate blade speed is empirically determined to impart the desired level to the work surface 36. Here, the "working surface" means a surface on which the work of hardening the polymerizable liquid medium on the support 12 by applying an ultraviolet beam or other suitable hardening beam is performed. In addition, one or more passes through the doctor blade 26 at a particular speed may be required to provide the desired level of smoothness 34. Typical blade speeds are approximately 1 to 1 per second
It will be between 0 inches (2.54 and 25.4 cm).
If a low viscosity polymerizable liquid medium is used, an enclosure may be used to hold the polymerizable liquid medium until it cures.

【0042】層34の作業面36がドクターブレード2
6によってならされた後、物体支持台12は第5図に示
すように浴11中に下げられ、層34の平滑な作業面3
6は浴11の液面20と同じ高さ、すなわち同一平面と
なる。層34を囲む浴11の重合性液体媒質は、本質的
に層34の外周を支持する壁となる界面37を形成す
る。物体支持台12および層34の浴11への浸漬によ
って生じる作業面36または浴11の液面20のいずれ
の乱れも、比較的わずかであり、すぐにおさまる。
The working surface 36 of the layer 34 is the doctor blade 2
After being leveled by 6, the object support 12 is lowered into the bath 11 as shown in FIG.
6 has the same height as the liquid surface 20 of the bath 11, that is, the same plane. The polymerizable liquid medium of the bath 11 surrounding the layer 34 forms an interface 37 which essentially becomes a wall supporting the outer periphery of the layer 34. Disturbances in either the working surface 36 or the liquid surface 20 of the bath 11 caused by the immersion of the object support 12 and the layer 34 in the bath 11 are relatively slight and subside quickly.

【0043】コンピュータ制御された硬化用ビーム源2
4は、液面の何らかの乱れを解消するために短い遅延を
もって作動され、紫外ビームその他の適切な硬化用ビー
ムを既定のパターンで層34の作業面36上に当て、硬
化用ビームが作用する部位の重合性液体媒質を硬化させ
る。層34は十分に硬化され、以後同様にして作成され
る付加的な層を支えるために、また、立体造形が終わり
最終硬化前の成形物体の取扱いを容易にするために必要
な未処理強度を得る。
Computer controlled curing beam source 2
4 is actuated with a short delay to eliminate any turbulence of the liquid surface and places an ultraviolet beam or other suitable curing beam on the working surface 36 of layer 34 in a predetermined pattern, where the curing beam acts. To cure the polymerizable liquid medium. Layer 34 is sufficiently cured to provide the green strength needed to support additional layers that are subsequently made as well, and to facilitate handling of the molded object after it has been three-dimensionally shaped and before final curing. obtain.

【0044】層34の照射後、物体支持台12はさら
に、第6図に示すように引き下げられ、浴11から重合
性液体媒質が先行の硬化層34上に流入し、新しい層3
8を形成し、プロセスの新たなサイクルが開始される。
After irradiation of the layer 34, the object support 12 is further lowered, as shown in FIG. 6, allowing the polymerizable liquid medium from the bath 11 to flow over the preceding hardened layer 34, and the new layer 3
8 is formed and a new cycle of the process is started.

【0045】上述のようにして、一連の重合化され硬化
した層が第1図に示すように積層され、このとき各層は
事実上、所望の三次元物体40の薄い断面となってい
る。個々の層の厚さは、重合性液体媒質の組成および粘
度ならびに硬化媒質の性質および強度にもとづいて変更
できる。しかし、通常の厚さは、約0.005から0.
01インチ(0.125〜0.254mm)までの範囲
である。前述の立体造形システムによって形成された最
終三次元物体40は、槽10から取り出され、三次元物
体の境界表面内に残っている未硬化材料の硬化を完了さ
せるためにさらに処理が行われる。必要な場合、サンダ
仕上げなどの表面仕上げを行ってもよい。
As described above, a series of polymerized and cured layers are laminated as shown in FIG. 1, with each layer effectively being a thin cross section of the desired three-dimensional object 40. The thickness of the individual layers can be varied based on the composition and viscosity of the polymerizable liquid medium and the nature and strength of the curing medium. However, the typical thickness is about 0.005 to 0.
The range is up to 01 inches (0.125 to 0.254 mm). The final three-dimensional object 40 formed by the stereolithography system described above is removed from the bath 10 and further processed to complete the cure of the uncured material remaining within the bounding surface of the three-dimensional object. If necessary, a surface finish such as sander finish may be applied.

【0046】本発明では、広範な硬化媒質と同様、各種
の重合性液体媒質が使用できる。しかし現在のところ、
アクリル樹脂などの光重合性液体媒質が、その硬化のた
めの紫外ビームとともに好ましい。好ましくは、重合性
液体媒質の粘度は、100センチポアズを超えなければ
ならず、約1000〜6000センチポアズの範囲が好
ましい。
A wide variety of polymerizable liquid media can be used in the present invention, as well as a wide variety of curing media. But for now,
A photopolymerizable liquid medium such as acrylic resin is preferred with an ultraviolet beam for its curing. Preferably, the viscosity of the polymerizable liquid medium should exceed 100 centipoise, with the range of about 1000-6000 centipoise being preferred.

【0047】第1図および第2図に概略的に示されたコ
ンピュータ制御された立体造形装置を、第7図に示した
三次元物体を形成するために使用したところ、この物体
の底面は8.25×8.25インチ(20.9cm×2
0.9cm)、最大高さは約4インチ(約10cm)、
最小高さは約1インチ(約2.54cm)であった。肉
厚は約0.25インチであった。重合性液体媒質は、デ
ソト・ケミカル・カンパニー社製の4112−65樹脂
と称する比較的粘調な樹脂を使用した。その液体媒質の
温度は約30℃に維持された。作製する各層の厚さは約
0.02インチ(約0.5mm)であった。
The computer controlled stereolithography apparatus shown schematically in FIGS. 1 and 2 was used to form the three-dimensional object shown in FIG. 0.25 x 8.25 inches (20.9 cm x 2
0.9 cm), maximum height is about 4 inches (about 10 cm),
The minimum height was about 1 inch (about 2.54 cm). The wall thickness was about 0.25 inch. As the polymerizable liquid medium, a relatively viscous resin called 4112-65 resin manufactured by Desoto Chemical Company was used. The temperature of the liquid medium was maintained at about 30 ° C. The thickness of each layer to be made was about 0.02 inch (about 0.5 mm).

【0048】各層は、以下の工程により作製された。立
体造形装置の物体支持台を重合性液体媒質としての41
12−65樹脂の浴中に沈め、希望の厚さよりも厚めの
重合性液体媒質の初層を形成するためにこの重合性液体
媒質を支持台の表面上に流入させる。支持台を引き上
げ、その初層が浴の液面よりも上にあるようにする。毎
秒約1インチ(約2.54cm)で移動するブレードが
1パスで約0.1インチ(約2.54mm)の重合性液
体媒質を掻き取り、支持台の支持表面に約0.02イン
チ(約0.5mm)の重合性液体媒質を残す。支持台は
その後、層の平滑な作業面が、浴の液面と同じ高さにな
るように下げられる。層は、約15ミリワットの出力で
約325ナノメートルの波長でビームを発するHe−C
dレーザからの紫外ビームを受ける。各層のサイクルの
合計時間は約35秒であった。従来の方法によりこうし
た部品を製作するための時間は、層サイクル当たり約1
65秒であった。この第1図および第2図の装置を利用
することにより節約された合計時間は、約7.5時間で
あった。
Each layer was manufactured by the following steps. The object support base of the three-dimensional modeling apparatus is used as a polymerizable liquid medium.
It is submerged in a bath of 12-65 resin and poured onto the surface of the support to form an initial layer of polymerizable liquid medium that is thicker than desired. Raise the support so that its first layer is above the bath level. A blade moving at about 1 inch per second (about 2.54 cm) scrapes about 0.1 inch (about 2.54 mm) of polymerizable liquid medium in one pass, and about 0.02 inch ( Leave about 0.5 mm) of polymerizable liquid medium. The support is then lowered so that the smooth working surface of the layer is level with the liquid level of the bath. The layer is a He-C that emits a beam at a wavelength of about 325 nanometers with a power output of about 15 milliwatts.
Receives an ultraviolet beam from a d laser. The total time for each layer cycle was about 35 seconds. The time to make such parts by conventional methods is about 1 per layer cycle.
It was 65 seconds. The total time saved by utilizing the apparatus of Figures 1 and 2 was about 7.5 hours.

【0049】次に、本発明の1つの実施形態を示した第
8図について説明する。本実施形態では、第一の槽(主
槽)30a内の液体媒質20(デソト#65などの紫外線
硬化性感光性重合体)の液面を測定するための好ましい
機構が、立体造形装置に付属されて示されている。第8
図に示す立体造形装置の上記の液面レベル測定のための
付属機構以外の部分は、米国特許第4,575,330
号(すでに参照により一体を成している)に示されてお
り、頭字語SLA−1の名称により3Dシステムズ社に
よって販売されている商用立体造形装置に見られる基本
的な形式を有している。
Next, FIG. 8 showing one embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a preferable mechanism for measuring the liquid level of the liquid medium 20 (UV curable photosensitive polymer such as Desoto # 65) in the first tank (main tank) 30a is attached to the three-dimensional modeling apparatus. Has been shown. 8th
Parts of the three-dimensional modeling apparatus shown in the figure other than the auxiliary mechanism for measuring the liquid level described above are described in US Pat. No. 4,575,330.
Has the basic form found in commercial stereolithography equipment sold by 3D Systems, Inc. under the acronym SLA-1. .

【0050】立体造形装置には、第一の槽30aの壁60
にある開口部50によって第一の槽30aと連絡している
第二の槽(副槽)40aが付加されている。第二の槽の寸
法は、本発明の好ましい実施例では7×4インチ(1
7.78cm×10.1cm)である。液体媒質20
が、第一の槽30aおよび第二の槽40aを満たしてい
る。液体媒質20は、第二の槽から第一の槽ヘ、また逆
に、第一の槽から第二の槽ヘ、自由に流れることができ
る。第一の槽(従って、第二の槽)の液面レベルは、部
品(立体造形により製作される物体を「部品」と称す
る)の立体造形による製作を実行するために既定のレベ
ルに精確に管理されなければならない。本発明の装置
は、図示された好ましい実施例の形式により、この目的
を達成する。
The solid modeling apparatus includes a wall 60 of the first tank 30a.
A second tank (sub tank) 40a communicating with the first tank 30a is added by the opening 50 in the. The dimensions of the second tank are 7 x 4 inches (1 inch) in the preferred embodiment of the invention.
7.78 cm × 10.1 cm). Liquid medium 20
Fills the first tank 30a and the second tank 40a. The liquid medium 20 is free to flow from the second tank to the first tank and, conversely, from the first tank to the second tank. The liquid level of the first tank (and hence the second tank) is precisely at a predetermined level for performing the three-dimensional manufacturing of parts (objects manufactured by three-dimensional modeling are referred to as “parts”). Must be managed. The device of the present invention achieves this end by the form of the preferred embodiment shown.

【0051】第二の槽40aの側面下方の第一の槽30
aの外面にへリウム−ネオンレーザ100が装備されて
いる。このレーザは、その出力である測定用ビームが第
二の槽の側面に沿って真上に発せられるように調整が行
われている。本発明の好ましい実施例では、ユニフェー
ズ社の1508レーザが良好であった。ユニフェーズ1
508レーザは、その低価格、小型であること、およ
び、低出力要求条件を理由に選択された。このレーザか
ら発せられる測定用ビームは、液体媒質を硬化させな
い。
The first tank 30 below the side surface of the second tank 40a
A helium-neon laser 100 is mounted on the outer surface of a. The laser is adjusted so that its output measuring beam is emitted right above the side surface of the second tank. In the preferred embodiment of the invention, the Uniphase 1508 laser was successful. Uniphase 1
The 508 laser was chosen because of its low cost, small size, and low power requirements. The measuring beam emitted by this laser does not cure the liquid medium.

【0052】へリウム−ネオンレーザから出力された測
定用ビーム110は、第二の槽上方の張出しに取り付け
られた鏡120(ロリン・オプティクス社#60.2
1)に向けて上方に発せられる。この鏡は、第9図でよ
くわかるように、第二の槽40a中の液体媒質の液面7
0への第1の光路に沿って測定用ビームを屈折させる。
測定用ビームは、角度βで液体媒質の液面70にぶつか
る(入射角は90°−βである)。角度βは、測定用ビ
ームが第2の光路114に沿って反射されるような値を
持つ。角度の可変範囲は、液体媒質およびレーザの特性
ならびに第二の槽の寸法にもとづいて、その第2の光路
の要求条件に適合する。ここで説明する好ましい実施例
では、この角度は15°である。
The measuring beam 110 output from the helium-neon laser was a mirror 120 (Lorin Optics # 60.2, mounted on an overhang above the second chamber.
It is emitted upward toward 1). As can be seen in FIG. 9, this mirror is provided with the liquid surface 7 of the liquid medium in the second tank 40a.
Refract the measuring beam along a first optical path to 0.
The measuring beam strikes the liquid surface 70 of the liquid medium at an angle β (incident angle is 90 ° -β). The angle β has a value such that the measuring beam is reflected along the second optical path 114. The variable range of angles meets the requirements of the second optical path, based on the characteristics of the liquid medium and the laser and the dimensions of the second vessel. In the preferred embodiment described here, this angle is 15 °.

【0053】本明細書に説明する装置は、第一の槽では
なく、第二の槽の液体媒質の液面レベルを測定する。こ
れは、部品製作の各サイクルで部品または支持体が液体
媒質の液面を通過する時に第一の槽に気泡その他の液面
の乱れが生じる恐れがあるので、有利だからである。こ
うした気泡その他の液面の乱れに測定用ビームが当たっ
た場合、測定用ビームが誤った角度で液体媒質の液面か
ら反射する原因となる可能性がある。他の液面の乱れ
は、誤った測定用ビームの屈折の原因となり得る浸漬部
品の上部に生じるかもしれず、こうした乱れを平滑にす
るために時間がかかることになる。これらは液体媒質の
ふくれ、または、ブレードの引きのために、再コーティ
ングにおいてブレードにより過剰な液体媒質が押し出さ
れてしまった領域を含む。こうした問題は、閉鎖容積部
分を有する、または、大形の平坦な水平表面を有するあ
る種の部品形状の場合に特に深刻となるが、そうした形
状については後に詳述する。第二の槽の液体媒質の液面
レベルを測定することにより、上記の問題は、最小限に
なるかまたは完全に解決される。
The apparatus described herein measures the liquid level of the liquid medium in the second tank, but not in the first tank. This is advantageous because bubbles or other turbulence of the liquid surface may occur in the first tank when the component or the support passes through the liquid surface of the liquid medium in each cycle of manufacturing the component. When the measurement beam hits such a bubble or other turbulence of the liquid surface, the measurement beam may be reflected from the liquid surface of the liquid medium at an incorrect angle. Other liquid surface turbulences may occur at the top of the submerged part, which may cause erroneous measurement beam refraction, and it will take time to smooth these turbulences. These include areas where the liquid medium has been extruded by the blade during recoating due to swelling of the liquid medium or pulling of the blade. These problems are especially acute for certain component geometries that have closed volumes or have large flat horizontal surfaces, which are discussed in more detail below. By measuring the liquid level of the liquid medium in the second bath, the above problems are minimized or completely solved.

【0054】使用される液体媒質の液面70からの反射
後、測定用ビームは、該測定用ビームが液面70にぶつ
かった時の液面に対する角度と同じ角度で第2の光路1
14に沿って戻る。その後、測定用ビームは、鏡120
と反対側の第二の槽40aの側面のプランジャーハウジ
ング85に取り付けられた2セル型光検出器130に当
たる。鏡は、液面70が希望の液面レベルにある時に測
定用ビームが2セル型光検出器130に当たるように調
整される。鏡は、液面70が希望の液面レベルにある時
に測定用ビームを液体媒質の液面70から2セル型光検
出器に反射させるように調整された後は、移動または回
転することはない。
After reflection from the liquid surface 70 of the liquid medium to be used, the measurement beam has a second optical path 1 at the same angle as the angle with respect to the liquid surface when the measurement beam hits the liquid surface 70.
Return along 14. Then, the measurement beam is reflected by the mirror 120.
This corresponds to the two-cell type photodetector 130 attached to the plunger housing 85 on the side surface of the second tank 40a on the opposite side. The mirror is adjusted so that the measuring beam impinges on the two-cell photodetector 130 when the liquid level 70 is at the desired liquid level. The mirror does not move or rotate after being adjusted to reflect the measurement beam from the liquid surface 70 of the liquid medium to the two-cell photodetector when the liquid surface 70 is at the desired liquid surface level. .

【0055】第11図に示すような、良好な2セル型光
検出器は、シリコン・ディテクター・コーポレーション
社製の、製品番号SD113−24−21−021とし
て知られているものである。他の製品および大きさの2
セル型光検出器も満足できるであろう。ハママツ二次元
PSD(S1544)や二次元ラテラルセル(S1B5
2)といった線形PSD(位置検出器)も適応できるで
あろうし、長さ単位で大量の出力を測定し表示すること
を目的とする装置の場合には好ましいかもしれない。2
セル型光検出器は2の並列フォトセル140から成る。
2セル型光検出器は、並列フォトセル140が一方が他
方の上にあり、両方のフォトセルが液面70より上にあ
るように、プランジャハウジング85に取り付けられて
いる。この2セル型光検出器は、第2の光路114と直
角に交差するように傾けることができ、これは第9図お
よび第12図でよくわかる。こうすることにより、2セ
ル型光検出器上の測定用ビームのビームスポットの輪郭
を、測定用ビームの断面が本来円形の輸郭であった場合
に、楕円にならず、円になるようにできる。
A good two-cell type photodetector as shown in FIG. 11 is known as product number SD113-24-21-021 manufactured by Silicon Detector Corporation. 2 of other products and sizes
Cellular photodetectors would also be satisfactory. Hamamatsu 2D PSD (S1544) and 2D lateral cell (S1B5
Linear PSDs (position detectors) such as 2) could also be accommodated and may be preferable for devices intended to measure and display a large amount of output in length units. Two
The cell type photodetector consists of two parallel photocells 140.
The two-cell photodetector is mounted in the plunger housing 85 such that the parallel photocells 140 are one above the other and both photocells are above the liquid level 70. The two-cell photodetector can be tilted to intersect the second optical path 114 at a right angle, which is best seen in FIGS. 9 and 12. By doing so, the contour of the beam spot of the measurement beam on the two-cell photodetector is made to be a circle instead of an ellipse when the cross section of the measurement beam is originally a circular contour. it can.

【0056】液面レベルがカール、加熱などによる収縮
のために上下した場合、測定用ビームは液面70の異な
る位置に当たる。従って、測定用ビームは2セル型光検
出器の異なる位置に当たる。測定用ビームのこの作用は
第9図の影線で示されており、図では液体媒質の液面レ
ベルが低いレベル80にあるときは、測定用ビームは第
2の光路150に沿って反射し、2セル型光検出器の低
い位置にぶつかる。
When the liquid level rises or falls due to contraction due to curling or heating, the measuring beam strikes different positions on the liquid level 70. Therefore, the measurement beam impinges on a different location of the two-cell photodetector. This effect of the measuring beam is shown in phantom in FIG. 9, where the measuring beam is reflected along the second optical path 150 when the liquid level of the liquid medium is at a low level 80. It hits the low position of the 2-cell photodetector.

【0057】液面レベルの変化はこの作用を図示するた
めに誇張されているが、本発明の好ましい実施例は、既
定のレベルにその液面レベルを維持するために該液面レ
ベルを測定するものである。液面レベルの変化は、そう
した液面レベルの変化が以下の説明するようにすばやく
補正されるので、ごくわずかである。液面レベルの所与
の変化は、2セル型光検出器が傾けられずに垂直に取り
付けられている場合には、値βにかかわらず、測定用ビ
ームが2セル型光検出器にぶつかる位置を同じく変位さ
せる。第10図は、低いレベル82から高いレベル84
への液面レベルの変化の結果を図示している。液面レベ
ル82と84との間の差は垂直距離dである。2の異な
る測定用ビームは、第1の光路151および152に沿
って到達し、それぞれ、角度β1およびβ2で液体媒質
の液面にぶつかることが示されている。(低い方のレベ
ル82についての)第2の光路153および154は、
垂線Pの同一の点Y1に交わるように設定されている。
液面レベルが高い方のレベル84まで上昇すると、測定
用ビームはそれぞれ第2の光路155および156をた
どる。単純な三角法による計算は、両方の第2の光路1
55および156は垂線Pの同一の点Y2に交わり、Y
1とY2との間の垂直距離は液面レベルの垂直変化、値
dの2倍であることを示している。従って、2セル型光
検出器が傾けられずに垂直に取り付けられている場合に
は、βの変化は、本発明に従って液面レベルを測定する
装置の精度に影響しない。選択するβの値は、主とし
て、装置の制約条件内の測定用ビームの良好な反射を得
る角度に依存する。
Although the change in liquid level is exaggerated to illustrate this effect, the preferred embodiment of the present invention measures the liquid level to maintain it at a predetermined level. It is a thing. Changes in liquid level are negligible as such changes in liquid level are quickly corrected as described below. For a given change in liquid level, the position at which the measuring beam hits the two-cell photodetector, irrespective of the value β, if the two-cell photodetector is mounted vertically without tilting Is also displaced. FIG. 10 shows low level 82 to high level 84.
The result of the change of the liquid surface level is shown in FIG. The difference between the liquid level 82 and 84 is the vertical distance d. It is shown that two different measuring beams arrive along the first optical paths 151 and 152 and strike the liquid surface of the liquid medium at angles β1 and β2, respectively. The second optical paths 153 and 154 (for the lower level 82) are
It is set so as to intersect the same point Y1 of the perpendicular line P.
When the liquid level rises to the higher level 84, the measuring beam follows the second optical paths 155 and 156, respectively. A simple trigonometric calculation is performed on both second optical paths 1
55 and 156 intersect the same point Y2 of the perpendicular P, and Y
The vertical distance between 1 and Y2 indicates a vertical change in liquid level, which is twice the value d. Therefore, if the two-cell photodetector is mounted vertically without tilting, the change in β does not affect the accuracy of the device for measuring the liquid level according to the present invention. The value of β chosen depends mainly on the angle at which a good reflection of the measuring beam is obtained within the constraints of the device.

【0058】液面レベルの変化は、2セル型光検出器に
よって発せられた電気信号の変化をもたらす。2セル型
光検出器のフォトセル140は、厚さ1ミル(0.02
5mm)未満の狭いスリット160によって分離されて
いる(第11図参照)。2セル型光検出器が測定用ビー
ムによって照射されていない時、または、測定用ビーム
がフォトセル140の間のスリット160を精確に中心
としている時は、両方のフォトセルの出力信号は等し
い。ビームが移動して他方のフォトセルではなく一方の
フォトセルに当たるようになった場合、出力信号は等し
くなくなる。比較回路による不等出力信号の比較は、以
下に述べるように、プランジャ95を駆動させるため
に、ステップモータ90に送られる信号を生じる。プラ
ンジャ95(第9図参照)は、液面レベルを維持するた
めに必要に応じて上下する。
The change in liquid level causes a change in the electrical signal emitted by the two-cell photodetector. The photocell 140 of the 2-cell photodetector has a thickness of 1 mil (0.02
They are separated by a narrow slit 160 of less than 5 mm (see Fig. 11). When the two-cell photodetector is not illuminated by the measurement beam, or when the measurement beam is exactly centered on the slit 160 between the photocells 140, the output signals of both photocells are equal. If the beam moves so that it hits one photocell instead of the other, the output signals will be unequal. The comparison of the unequal output signals by the comparator circuit results in a signal being sent to the stepper motor 90 to drive the plunger 95, as described below. The plunger 95 (see FIG. 9) moves up and down as needed to maintain the liquid level.

【0059】プランジャは、液面レベルを空間的にほぼ
一定のレベルに維持する。これは、レーザから発せられ
た硬化用ビームの焦点を保つために有利である。部品製
作の各サイクルで第一の槽に新しい液体媒質を供給する
何らかの液体媒質供給システムの場合のように、液面レ
ベルが変化できるようになっている場合、硬化用ビーム
を発するレーザは新しい液面レベルについて再び焦点を
合わせされなければならないであろう。
The plunger maintains the liquid surface level spatially at a substantially constant level. This is advantageous for keeping the curing beam emitted by the laser in focus. If the liquid level is variable, as is the case with some liquid medium supply systems that supply a new liquid medium to the first bath at each cycle of component fabrication, the laser emitting the curing beam will generate a new liquid medium. The face level would have to be refocused.

【0060】第12図について説明する。第12図は、
フォトセル140とステップモータ90との間に設けら
れたフィードバックループを図示したものである。この
フィードバックループにより、ステップモータ90は、
2つのフォトセル140からの電流出力信号に基づい
て、プランジャ95を上下に移動させる。フォトセル1
40の電流出力信号205および207は、各フォトセ
ルの出力を0〜2.5ボルトの間の電圧に変換する電流
/電圧変換器200に供給される。電流/電圧変換器2
00の2の電圧出力信号215および217(各フォト
セル140が各自の出力信号を有する)は減算器220
に供給され、そこで電圧出力信号同士は減算される。基
準電圧の加算により(図示せず)、電圧出力信号215
と217との間の差は、0〜+5ボルトの間の信号22
5である。液面レベルが希望のレベルにあれば、信号2
25は+2.5ボルトになる。信号225は、アナログ
/ディジタル変換器230に送られ、そこで信号はディ
ジタル信号235に変換され、コンピュータ240に送
られる。コンピュータ240は、信号235を希望の液
面レベルの既定のディジタル信号と比較し、ステップモ
ータ制御装置245を起動させる。ステップモータ制御
装置245は、次に、液面レベルを希望の値に戻すため
に液面レベルを変位させるためにプランジャ95を上下
に移動させるステップモータ90(好ましい実施例で
は、ミナリック・エレクトリック社のLAS3802−
001ステップモータ)を作動させる。
FIG. 12 will be described. Figure 12 shows
6 illustrates a feedback loop provided between the photocell 140 and the step motor 90. With this feedback loop, the step motor 90
The plunger 95 is moved up and down based on the current output signals from the two photocells 140. Photo cell 1
The current output signals 205 and 207 of 40 are provided to a current / voltage converter 200 which converts the output of each photocell to a voltage between 0 and 2.5 volts. Current / voltage converter 2
00 of the two voltage output signals 215 and 217 (each photocell 140 has its own output signal).
Where the voltage output signals are subtracted from each other. The voltage output signal 215 is generated by adding the reference voltage (not shown).
And 217 is the difference between the signal 22 between 0 and +5 volts.
It is 5. If the liquid level is at the desired level, signal 2
25 will be +2.5 volts. The signal 225 is sent to the analog-to-digital converter 230, where it is converted to a digital signal 235 and sent to the computer 240. Computer 240 compares signal 235 with a predetermined digital signal of the desired fluid level and activates stepper motor controller 245. The step motor controller 245 then steps motor 90 which moves the plunger 95 up and down to displace the liquid level in order to return it to the desired value (in the preferred embodiment, Mineral Electric Company). LAS3802-
001 step motor).

【0061】コンピュータは、最初の浸漬動作の後ただ
ちに液面レベルを測定するようにプログラムされてお
り、この動作において、部品は、支持台を液体媒質中に
深めに動かして浸漬された後、支持台は引き上げられ、
部品上に次の層を描く。液面レベルは、製作プロセスに
おけるこの特定時間にのみ測定され制御される。コンピ
ュータは、この特定時間にのみ信号235を基準電圧と
比較し、ステップモータ制御装置245がステップモー
タ90を動作させる時間および方向を決定する、ステッ
プモータ制御装置245への信号242を生成する。
The computer is programmed to measure the liquid level immediately after the first dipping operation, in which the part is submerged by moving the support deep into the liquid medium before The platform is raised,
Draw the next layer on the part. The liquid level is measured and controlled only at this particular time in the fabrication process. The computer compares the signal 235 to the reference voltage only at this particular time and generates a signal 242 to the stepper motor controller 245 that determines the time and direction in which the stepper motor controller 245 operates the stepper motor 90.

【0062】次に、本発明の立体造形装置にも付加して
使用することができる、再コーティング装置の補助的な
例を説明する。この例では、ブレード再コーティングプ
ロセスに関連したいくつかのパラメータを変更できる能
力が備わっており、これらのパラメータには、ドクター
ブレードと三次元物体が形成される槽(上記の実施形態
では第一の槽)中の液体媒質の液面との間の距離である
ブレードギャップ、ブレードと部品上部との間の距離で
あるブレードクリアランスがある。通常、ブレードクリ
アランスは、形成される次の層の層厚さと同じである
が、そうでない場合もある。
Next, an auxiliary example of the recoating apparatus which can be added to the three-dimensional modeling apparatus of the present invention and used will be described. In this example, the ability to change several parameters related to the blade recoating process is provided, these parameters include the doctor blade and the bath in which the three-dimensional object is formed (the first one in the above embodiment). There is a blade gap, which is the distance between the liquid surface of the liquid medium in the tank) and a blade clearance, which is the distance between the blade and the upper part of the component. Usually the blade clearance is the same as the layer thickness of the next layer formed, but it may not be.

【0063】ブレードギャップの最適な大きさは、いく
つかの検討事項の比較考量によって異なる。大きなブレ
ードギャップは、平滑になるのに時間を要し、液体媒質
の浴の液面にしわを生じる恐れがあるので問題である。
これがそうした問題となる理由は、ブレードギャップ
が、部品の上部を掻取りのために液体媒質の液面より上
に引き上げなければならない程度および、その後に、次
の層の硬化が始められる前に部品の上部を下げなければ
ならない程度を決定するからである。例えば、ブレード
ギャップが125ミル(3.125mm)、希望のブレ
ードクリアランスが20ミル(0.51mm)である場
合について説明すると、部品は、その全体を液体媒質中
に深めに浸漬された後、掻取りのために液体媒質の液面
よりも高く引き上げられる。具体的には、ブレードクリ
アランスが20ミル(0.51mm)であるから、部品
の上部は掻取りが始められる前に液体媒質の液面よりも
105ミル(2.67mm)だけ引き上げられなければ
ならない。その後、硬化が始められる前に作業面となる
液体媒質の浴の液面まで、すなわち125ミル(3.1
75mm)だけ下ろし、それにより部品の上部は液体媒
質の液面下20ミル(0.51mm)にあるようにな
る。部品上部の移動が大きくなればなるほど、支持台お
よび支持体ならびに部品の他の部分による液体媒質内外
への移動による液面に生じ得る乱れは大きくなる。この
乱れは上述では「しわ」と述べた。これらのしわは、通
常、液体媒質と部品との界面で生じる。
The optimum size of the blade gap depends on the weight of some considerations. A large blade gap is problematic because it takes time to smooth and can wrinkle the liquid surface of the bath of liquid medium.
The reason this is such a problem is the extent to which the blade gap must be raised above the level of the liquid medium to scrape the top of the part, and then the part before the next layer begins to cure. This is because it determines how much the upper part of the must be lowered. For example, if the blade gap is 125 mils (3.125 mm) and the desired blade clearance is 20 mils (0.51 mm), then the part is scratched after it is fully immersed in the liquid medium. It is pulled above the liquid surface of the liquid medium for removal. Specifically, because the blade clearance is 20 mils (0.51 mm), the top of the part must be raised 105 mils (2.67 mm) above the liquid surface of the liquid medium before the scraping can begin. . After that, up to the surface of the bath of liquid medium, which is the working surface before curing begins, ie 125 mils (3.1
75 mm) so that the top of the part is 20 mils (0.51 mm) below the surface of the liquid medium. The greater the movement of the upper part of the component, the greater the turbulence that can occur on the liquid surface due to the movement of the support and the support and other parts of the component into and out of the liquid medium. This turbulence was described as "wrinkle" in the above. These wrinkles usually occur at the interface of the liquid medium and the component.

【0064】ブレードギャップが小さい場合も問題であ
る。ブレードギャップが小さくなればなるほど、通常、
ドクターブレードが所定の掻取りで大量の液体媒質を押
し出すことになるからである。例えば、ブレードギャッ
プが0ミルであり、ドクターブレードが浴の液面で正確
に保たれている場合、上述のしわの問題は低減できるか
もしれないが、ドクターブレードは、三次元物体が形成
される槽の液面全体から液体媒質を掻き取らなければな
らないかもしれない。これは液体媒質のわずかな波を生
じ、三次元物体が形成される槽の側面にあふれさせ、液
体媒質の液面に気泡を生じ破裂させる可能性がある。
A small blade gap is also a problem. The smaller the blade gap, the more
This is because the doctor blade pushes out a large amount of liquid medium with a predetermined scraping. For example, if the blade gap is 0 mils and the doctor blade is kept exactly at the bath level, the wrinkle problem described above may be reduced, but the doctor blade will form a three-dimensional object. It may be necessary to scrape the liquid medium from the entire liquid surface of the bath. This creates a slight wave of the liquid medium, which can flood the sides of the tank in which the three-dimensional object is formed, causing bubbles to burst on the liquid surface of the liquid medium.

【0065】25ミル(0.64mm)のブレードギャ
ップが上述の両者の問題の良好な妥協点となることがわ
かっている。通常、ブレードギャップは部品製作前に一
度設定すれば、その後、部品製作を通じて一定に維持さ
れる。
It has been found that a blade gap of 25 mils (0.64 mm) is a good compromise between both problems mentioned above. Normally, the blade gap is set once before the parts are manufactured, and then kept constant throughout the parts manufacturing.

【0066】変更が有利である別のパラメータは、ブレ
ードクリアランスである。しかし、ブレードギャップと
異なり、ブレードクリアランスは、部品製作前に一度だ
けではなく、部品製作においてブレードクリアランスを
変更できることが望ましい。
Another parameter for which modification is advantageous is blade clearance. However, unlike the blade gap, it is desirable that the blade clearance can be changed not only once before the component is manufactured but also during the component manufacturing.

【0067】可変ブレードクリアランスは、段階再コー
ティングが可能になるので有利である。段階再コーティ
ングは、各掻取りで異なるブレードクリアランスおよ
び、おそらく異なるブレード速度によって、所定の層の
再コーティングのためにブレードの多数の掻取りが使用
される場合である。例えば、次の層の層厚さが20ミル
(0.51mm)であるとすれば、段階再コーティング
プロセスでは、ブレードクリアランスは、第1の掻取り
で60ミル(1.52mm)、第2の掻取りで40ミル
(1.02mm)、第3の掻取りで20ミル(0.51
mm)としてもよい。その結果、各掻取りで、再コーテ
ィングに単一の掻取りが使用された場合に比べて少量の
液体媒質が掻き取られ、再コーティングに単一の掻取り
が使用された場合に比べてブレード前面に液体媒質のふ
くれが生じることが少ない。ブレード前面に大きなふく
れが生じることは、閉鎖容積の液体媒質がブレードとぶ
つかった場合に問題となる。閉鎖容積がある場合、重力
により、ブレードの下に大きなふくれの液体媒質が流れ
込み、ブレードの跡に形成される平滑な層の希望の層厚
さを乱す可能性がある。最初の時にふくれを生じさせな
ければ、この問題はそれほど深刻にはならないであろ
う。この問題は、第13図によって示すことができ、掻
取り途中のブレード300が示されている。部品304
は、ブレードクリアランスとなる距離303だけブレー
ドより下に下げられている。平滑な液体媒質の層301
は、ブレードの跡に形成されるが、参照番号302で指
示された余分な液体媒質のふくれがブレードの前面に生
じる。ブレードが参照番号305で指示された閉鎖容積
の液体媒質にぶつかった時、ふくれ302が十分に大き
い場合、ふくれによる液体媒質は、指示されているよう
にブレードの下に流れ込み、平滑な層301の形成を乱
す恐れがある。この作用は、ブレードが部品の平坦な水
平表面を移動している場合は、液体媒質がブレードの下
に流れ込む余地が少ないので、それほど大きくない。
Variable blade clearance is advantageous because it allows for step recoating. Staged recoating is where multiple scrapings of blades are used for recoating a given layer, with different blade clearances at each scraping and possibly different blade speeds. For example, if the layer thickness of the next layer is 20 mils (0.51 mm), in the step recoating process the blade clearance is 60 mils (1.52 mm) on the first scraping and the second 40 mils (1.02 mm) for scraping, 20 mils (0.51) for third scraping
mm). As a result, each scrape scrapes a smaller amount of liquid medium than if a single scraper was used for recoating and the blade compared to when a single scrape was used for recoating. Blisters of liquid medium rarely occur on the front surface. Large blistering on the front of the blade is a problem when a closed volume of liquid medium hits the blade. In the presence of a closed volume, gravity can cause a large, blistering liquid medium to flow under the blade, disturbing the desired layer thickness of the smooth layer formed at the trail of the blade. This problem would not be so serious if it did not cause blistering at the first time. This problem can be illustrated by FIG. 13, showing the blade 300 in the process of being scraped. Part 304
Is lowered below the blade by a distance 303 which is a blade clearance. Smooth liquid layer 301
Are formed in the imprint of the blade, but excess liquid medium swelling, indicated by reference numeral 302, occurs on the front surface of the blade. If the blisters 302 are large enough when the blade hits the closed volume of liquid medium indicated by reference numeral 305, the blistering liquid medium will flow underneath the blades as indicated and the smooth layer 301 May disturb formation. This effect is not so great when the blade is moving on a flat horizontal surface of the part, since there is little room for the liquid medium to flow under the blade.

【0068】変更できるもう一つのパラメータは、ブレ
ード速度、それも特に、各掻取りについて異なる速度が
指定できる段階掻取りにおけるブレード速度である。部
品形状に合わせてブレード速度を設定できるようにする
ことが有利である。ブレードが部品の大きい平坦な水平
領域を移動している場合、ブレードの移動が速すぎれ
ば、引張りによって過剰な液体媒質が掻き取られる恐れ
があり、それはブレード下の液体媒質を個別の速度で動
かすことになる。例えば、ブレードが毎秒5インチ(約
13cm)で動いている時、ブレード下1ミル(約0.
025mm)の液体媒質は毎秒4インチ(約10cm)
で、さらにその下の液体媒質は毎秒3インチ(約7.6
cm)で動かされるかもしれない。ある場合には、平坦
な領域でも引張りが相当深刻になり、すべての液体媒質
がブレードによって掻き取られるかもしれない。従っ
て、大きい平坦領域では、上記の問題が生じないように
ブレード速度を減速することが望ましいであろう。
Another parameter that can be changed is the blade speed, and more particularly the blade speed in step scraping, where a different speed can be specified for each scraping. It is advantageous to be able to set the blade speed according to the part geometry. If the blade is moving in a large flat horizontal area of the part, if the blade moves too fast, excess liquid medium can be scraped off by the tension, which moves the liquid medium under the blade at discrete speeds. It will be. For example, when the blade is moving at 5 inches per second (about 13 cm), 1 mil below the blade (about 0.
(025 mm) liquid medium is 4 inches per second (about 10 cm)
And the liquid medium below it is 3 inches per second (about 7.6
cm). In some cases, even in flat areas, the tension can be quite severe and all the liquid medium may be scraped off by the blade. Therefore, in large flat areas, it may be desirable to reduce the blade speed so that the above problems do not occur.

【0069】他方、閉鎖容積の上では、ブレードが過度
に緩慢に移動した場合、これは、ふくれの液体媒質がブ
レードの下に流れ込むのに多くの時間がかかることにな
る。従って、閉鎖容積の上では、液体媒質が流れ込むだ
けの時間がないようにブレードの移動速度を高めること
が望ましい。しかし、速度を過度に高めると、液体媒質
の波がブレードの前面に形成され、気泡を生じたり破裂
させたりする恐れがあるので、速度を過度に高めること
はできない。
On the other hand, above the closed volume, if the blade moves too slowly, this will cause the blistering liquid medium to take a lot of time to flow under the blade. Therefore, above the closed volume, it is desirable to increase the velocity of movement of the blade so that there is not enough time for the liquid medium to flow. However, the speed cannot be increased too much, because if the speed is increased too much, waves of the liquid medium may form on the front surface of the blade and cause bubbles or bursts.

【0070】残念ながら、部品製作中に、部品形状にも
とづいて動的にブレードの速度を変化させることは難し
い。しかし、段階再コーティングの各掻取りについて可
変速度が付与された場合、各掻取りのブレード速度およ
び掻取り数は、通常の部品について上述の問題を最小限
にするように選択できる。例えば、大きな平坦な領域と
閉鎖容積が合わさっているような一定の部品の場合、各
掻取りで比較的緩慢なブレード速度により5〜10の範
囲で、層ごとに多数の掻取りを使用することが望ましい
かもしれない。多数の掻取りにより、各掻取りで少量の
液体媒質だけが押し出され、その結果、閉鎖容積にぶつ
かった時でもふくれが生じてブレードの下に流れ込むこ
とができなくなる。他方、緩慢なブレード速度による、
大形の平壇な水平部品の表面から液体媒質を過度に押し
出すという問題は、最小限になる。これは、ブレードが
すべての液体媒質を掻き取るほど十分に引張りを生じる
ことができないからである。さらに、緩慢なブレード速
度は、大きなふくれが形成できないので、閉鎖容積の上
では問題とはならず、緩慢なブレード速度でもブレード
の下に流れ込む液体媒質の問題はほとんど、または、ま
ったく生じない。
Unfortunately, it is difficult to dynamically change the blade speed based on the shape of the part during part manufacture. However, if a variable speed is applied for each scrap of the step recoating, the blade speed and number of scrapes for each scrap can be selected to minimize the above-mentioned problems for conventional parts. For example, for certain parts with a large flat area and closed volume combined, use multiple scrapes per layer, in the range of 5-10, with relatively slow blade speeds at each scraping. May be desirable. Due to the multiple scrapings, only a small amount of liquid medium is extruded with each scraping, resulting in blisters that cannot flow under the blades when hitting the closed volume. On the other hand, due to the slow blade speed,
The problem of over-extruding the liquid medium from the surface of large flat horizontal parts is minimized. This is because the blade cannot produce enough tension to scrape all the liquid medium. Moreover, slow blade speeds are not a problem on closed volumes, as large blisters cannot be formed, and slow blade speeds cause little or no liquid medium flow below the blades.

【0071】掻取り開始前に部品が液体媒質中に過浸漬
される程度を変化できることも有利である。前述のよう
に、部品は、通常、次の層の希望の層厚さよりも大きい
厚さだけ液体媒質の液面の下に浸漬される。例えば、本
発明の譲受人である、3Dシステムズ社により製造され
ているSLA−250として公知のSLAの商用実施例
では、好ましい層厚さは1/2mm以下である。SLA
−250では、部品は、通常、液体媒質中に8mm過浸
漬され、この厚さは適常の層厚さの数倍である。従っ
て、層厚さに応じてこのパラメー夕を変更できることが
望ましい。
It is also advantageous to be able to vary the extent to which the part is over-immersed in the liquid medium before the start of scraping. As mentioned above, the component is usually dipped below the liquid surface of the liquid medium by a thickness greater than the desired layer thickness of the next layer. For example, in the commercial embodiment of the SLA known as SLA-250 manufactured by 3D Systems, Inc., the assignee of the present invention, the preferred layer thickness is ½ mm or less. SLA
At -250, the part is usually over-immersed in a liquid medium by 8 mm, the thickness of which is several times the nominal layer thickness. Therefore, it is desirable to be able to change this parameter according to the layer thickness.

【0072】通常の再コーティングサイクルは、以下の
段階を含む。1)部品の深い過浸漬、2)液体媒質の液
面レベルの測定および調整、3)浸漬の引き上げ、4)
掻取り、5)液面が安定するまでの遅延。層厚さより大
きい厚さの過浸漬は、掻取りにおいて平滑にできる部品
の上部に液体媒質のふくれが生じることを保証するだけ
でなく、段階2)の液体媒質の液面レベルの測定を妨げ
る可能性のある液面の乱れが高速に平滑になることを保
証する。部品が液面近くに浸漬された場合、部品の上に
形成し得る何らかの液面の乱れが平滑化するために、よ
り多くの時間がかかるであろう。これは、部品の上部と
液体媒質との間の「通路」が小さくなり、乱れを平滑に
するのに必要な液体媒質の動きを制限するからである。
従って、層厚さよりも大きい過浸潰により、液面レベル
の測定はそれに応じてさらに精確になる。さらに、過浸
漬が1層の厚さに制限された場合、1/2mm(約20
ミル)以下の薄い層厚さはあまり望ましいものではない
だろう。しかし、こうした層厚さは、高分解能によるあ
る種の部品を製作するには必要かもしれない。従って、
深い過浸漬はまた、この範囲での薄層を使用することを
容易にする。
A typical recoating cycle involves the following steps. 1) Deep over-immersion of parts, 2) Measurement and adjustment of liquid level of liquid medium, 3) Lifting of immersion, 4)
Scraping, 5) Delay until the liquid level stabilizes. Over-immersion of a thickness greater than the layer thickness not only ensures that the liquid medium swells on top of the parts that can be smoothed during scraping, but can also hinder the measurement of the liquid medium level in step 2) Guarantees that the turbulence of the liquid surface is smoothed at high speed. If the part were submerged near the surface, it would take more time due to any leveling of the surface disturbances that could form on the part. This is because the "passage" between the top of the part and the liquid medium is small, limiting the movement of the liquid medium necessary to smooth the turbulence.
Therefore, over-immersion greater than the layer thickness makes the measurement of the liquid level even more accurate. Furthermore, if over-immersion is limited to a single layer thickness, 1/2 mm (about 20 mm
Thin layer thicknesses below (mils) would be less desirable. However, such layer thicknesses may be necessary to fabricate certain components with high resolution. Therefore,
Deep over-dip also facilitates the use of thin layers in this range.

【0073】すなわち、上記の例では、ブレードギャッ
プ、ブレードクリアランス、過浸漬の深さおよびブレー
ド速度を変化できる能力、ならびに、段階再コーティン
グを使用できる能力は、特定の部品形状に合わせた特注
のブレード再コーティングを改善させるための手段を付
与し、それにより、これらの形状に関した特定の問題を
克服することができる。
That is, in the above example, the ability to change the blade gap, blade clearance, over-immersion depth and blade speed, and the ability to use step recoating is a bespoke blade tailored to a particular part geometry. Means may be provided to improve recoating, thereby overcoming certain problems associated with these geometries.

【0074】補助的な例において、ブレード設計をさら
に効率的にするために変更することができる。SLA−
250では、ドクターブレードの断面は1/8インチ
(3.175mm)の幅を有する方形である。さらに、
ブレードは、ブレードおよびその支持体が片持ちばりに
似たようにブレードの移動を案内する支持レールと一端
だけで支持されている。これは、フラッタおよびねじれ
として公知の問題を生じる可能性があり、それはブレー
ドの不支持端の揺れやねじれとなり、不均一な層厚さな
どの再コーティングプロセスの不具合につながる。不支
持端がねじれや揺れを生じる程度は、ブレード長の平方
に比例する。生じ得る付加的な問題は、この問題による
ブレードギャップの設定である。このプロセスは、それ
ぞれが不具合を生じ得る多数の段階を含んでおり、ま
た、時間のかかるものである。さらに、そのプロセス
は、トルクを与えることになるねじを回転する必要があ
り、従って、ブレードを変形させる。
In the ancillary example, the blade design can be modified to be more efficient. SLA-
At 250, the doctor blade cross section is rectangular with a width of 1/8 inch (3.175 mm). further,
The blade is supported only at one end with a support rail that guides the blade and its movement in a manner similar to a cantilever. This can lead to problems known as flutter and twist, which can result in wobbling and twisting of the unsupported end of the blade, leading to failure of the recoating process such as uneven layer thickness. The degree to which the unsupported end twists or wobbles is proportional to the square of the blade length. An additional problem that can occur is the setting of the blade gap due to this problem. This process involves a number of steps, each of which can result in failures, and is time consuming. In addition, the process requires rotating the screw that will impart the torque, thus deforming the blade.

【0075】やはり3Dシステムズ社によって開発され
た、SLA−500として公知の立体造形システムの新
しい商用実施例では、ブレードは、SLA−250で用
いられているブレードから設計し直されている。
In a new commercial embodiment of the stereolithography system known as SLA-500, also developed by 3D Systems, the blades are redesigned from the blades used in SLA-250.

【0076】初めに、ブレードギャップの設定をより容
易に得ることを可能にするために、マイクロメータねじ
がブレードの各端に付与されており、このねじが、液体
媒質の液面上のブレードの各端の高さがブレードにトル
クを与えることなく1/2ミル(0.0125mm)の
許容差で公知の値に独立して調整されるようにする。
First, in order to make it easier to obtain the setting of the blade gap, a micrometer screw is provided at each end of the blade, this screw of the blade on the liquid surface of the liquid medium. Allow the height of each end to be independently adjusted to a known value with a tolerance of 1/2 mil (0.0125 mm) without torque on the blade.

【0077】さらに、ねじ山の付けられた伸縮自在な針
がブレードの各端に一つずつ備わっており、各針はブレ
ードの底面から既知の距離だけ出るようになっており、
その距離は期待のブレードギャップに等しい。現在のと
ころ、針はブレードの底面から25ミル(0.64m
m)出るようになっている。異なるブレードギャップが
希望であれば、異なる量だけ伸びる針を使用することが
できる。
In addition, there are threaded and extendable needles, one at each end of the blade, each needle extending a known distance from the bottom of the blade,
That distance is equal to the expected blade gap. Currently, the needle is 25 mils (0.64 m) from the bottom of the blade.
m) It is supposed to come out. If different blade gaps are desired, needles that extend different amounts can be used.

【0078】このような針は第14図および第15図に
図示されている。第14図は、両端に針401および4
02が備わっているブレード400を示している。第1
5図は、ブレードに取り付けられた針の一方の拡大図で
ある。図示されたように、針は、ブレードの底面408
から距離404だけ出ている延長部分403を有してい
る。SLA−500では、この距離は25±0.5cm
(0.635±0.0125mm)である。図のよう
に、針は、好ましくは、60回転/インチ(23.6回
転/cm)のマイクロメータねじであるねじ山部分40
5を有している。
Such a needle is illustrated in FIGS. 14 and 15. FIG. 14 shows needles 401 and 4 at both ends.
2 shows a blade 400 equipped with 02. First
FIG. 5 is an enlarged view of one of the needles attached to the blade. As shown, the needle is attached to the bottom surface 408 of the blade.
It has an extension 403 that extends a distance 404 away from. For SLA-500, this distance is 25 ± 0.5 cm
(0.635 ± 0.0125 mm). As shown, the needle is preferably a threaded portion 40 that is a 60 revolutions / inch (23.6 revolutions / cm) micrometer screw.
Have five.

【0079】ブレードの針取付部は参照番号409で識
別されている。図のように、取付部は、ブレードの底面
から針が出る程度を制御するための、針のねじ山部分が
ねじ込まれることができるねじ山部分406および止め
407を有している。
The blade needle mount is identified by reference numeral 409. As shown, the mount has a threaded portion 406 and a stop 407 into which the threaded portion of the needle can be screwed in to control the extent to which the needle exits the bottom surface of the blade.

【0080】ブレードギャップを設定するには、針が適
切な量だけ出るまでブレードの中に針をねじ込むことに
より取り付け、ブレードの一端のマイクロメータねじを
その端の針が液体媒質の液面に触れるまで回転する。こ
れは、針の先端が、1/4〜1/2cm(0.0064
mm〜0.0127mm)の範囲で接した時に液体媒質
の液面と容易に観察できる大きなメニスカスを形成する
ので、目視により容易に判断できる。従って、針は1/
4〜1/2cm(0.0064mm〜0.0127m
m)の許容差で液面レベルに位置させることができる。
次に、ブレードの他方の端のマイクロメータねじを、そ
の端の針が液体媒質の液面に触れるまで調整する。その
後、ブレードを引き上げてから、両方の針が同時に液面
に接するかどうかを調べるために引き下げる。同時に接
しない場合は、接するようになるまで上記のサイクルを
繰り返す。両方の針が同時に液面に接すれば、ブレード
ギャップは設定されたとみなし、針はねじ込まず、それ
以上出さない。しかし、針はブレードの重さが同一であ
るように取付部に保持される。
To set the blade gap, attach the needle by screwing it into the blade until the needle is out the proper amount, and the micrometer screw at one end of the blade touches the liquid surface of the liquid medium with the needle at that end. Rotate up to. This is because the tip of the needle is 1/4 to 1/2 cm (0.0064
(mm to 0.0127 mm), a large meniscus that can be easily observed with the liquid surface of the liquid medium is formed when it comes into contact with the liquid medium, so that it can be easily visually determined. Therefore, the needle is 1 /
4 to 1/2 cm (0.0064 mm to 0.0127 m
It can be positioned at the liquid level with a tolerance of m).
Then adjust the micrometer screw at the other end of the blade until the needle at that end touches the liquid surface of the liquid medium. Then the blade is pulled up and then pulled down to see if both needles touch the surface at the same time. If they do not touch at the same time, repeat the above cycle until they touch. If both needles touch the surface of the liquid at the same time, the blade gap is considered set and the needles do not screw in and do not extend any further. However, the needle is held in the mount so that the blades have the same weight.

【0081】針をブレードに取り付けるための他の手段
も、ラチェット機構で使用されているものに類似の戻り
止めピンおよびレリースボタンの使用を含め、可能であ
る。
Other means for attaching the needle to the blade are possible, including the use of detent pins and release buttons similar to those used in ratchet mechanisms.

【0082】ブレードのねじれや揺れを低減するため
に、第2のレールを付加して、レールの各端がそのレー
ルによって支持されるようにすることができる。これ
は、ブレードの不支持端のねじれや揺れを低減または解
消するであろう。
To reduce twisting and wobbling of the blades, a second rail can be added so that each end of the rail is supported by that rail. This will reduce or eliminate twisting and wobbling of the unsupported end of the blade.

【0083】こうした二重レール支持により、ブレード
は、強度を増すとともに、ブレード中央の揺れを低減す
るために厚くすることができる。厚いブレードは、より
大きくたわむので、1つの支持だけでは支持できないか
もしれない。現在、SLA−500のブレードは、幅1
/8インチ(3.175mm)、3/16インチ(4.
76mm)および1/4インチ(6.35mm)のもの
が入手できる。
With such dual rail support, the blade can be made thicker to increase strength and reduce wobbling in the center of the blade. Thick blades may deflect more and may not be supported by just one support. Currently, the SLA-500 blade has a width of 1
/ 8 inch (3.175 mm), 3/16 inch (4.
76 mm) and 1/4 inch (6.35 mm).

【0084】さらにまた、第16図に示すように、ブレ
ードの断面は変更することができ、長方形である必要は
ない。まず、ブレードの底面は、底面付近のブレードの
非水平な縁が参照番号506および507で指示される
ような、それぞれ、迎え角および離れ角として公知の、
角を液体媒質の液面と形成するように構成することがで
きる。迎え角はブレードの移動方向の角であり、離れ角
は他方の縁の角である。これらの角は、ブレードの下へ
の液体媒質の流れをいっそう改善するために付加され
る。こうした角がない場合、ブレードの下で乱れが生
じ、気泡を生じる可能性がある。気泡は、ブレード下を
ブレードとともに移動し、ブレードが部品表面を掻き取
った後に残る恐れがあるので問題である。結果として、
気泡は部品の不良を生じるであろう。ブレードの縁に角
を付けることにより、ブレードの下の圧力勾配が低減さ
れ、液体媒質の分割を小さくし、従って、乱れの発生お
よび気泡の形成を少なくすることができる。部品形状に
よるが、これらの角は5〜8°の間の範囲とすることが
でき、また、迎え角は離れ角と異なるようにできること
がわかっている。SLA−500の場合、6°の迎え角
が使用されている。
Furthermore, as shown in FIG. 16, the cross section of the blade can be modified and need not be rectangular. First, the bottom surface of the blade is known as the angle of attack and the clearance angle, respectively, such that the non-horizontal edges of the blade near the bottom surface are indicated by reference numerals 506 and 507, respectively.
The corners can be configured to form the liquid surface of the liquid medium. The angle of attack is the angle in the direction of movement of the blade and the angle of departure is the angle of the other edge. These corners are added to further improve the flow of liquid medium below the blades. Without these corners, turbulence can occur under the blade and bubbles can form. Air bubbles are a problem because they can move under the blade with the blade and remain after the blade scrapes the surface of the component. as a result,
Air bubbles will cause component failure. By angling the edges of the blades, the pressure gradient under the blades can be reduced, resulting in less liquid medium splitting and thus less turbulence and bubble formation. It has been found that, depending on the part geometry, these angles can range between 5 and 8 ° and that the angle of attack can be different from the clearance angle. For the SLA-500, a 6 ° angle of attack is used.

【0085】第16図のブレードは、どちらの方向にも
掻き取りできるように相称形として示されている。また
は、移動方向の迎え角によるいずれかの方向に選択的に
掻き取るために非対称形のブレードを使用することも可
能であろう。その他のブレード構成も可能である。
The blade of FIG. 16 is shown as symmetrical so that it can be scraped in either direction. Alternatively, an asymmetric blade could be used to selectively scrape in either direction depending on the angle of attack of the direction of travel. Other blade configurations are possible.

【0086】第17図は、第16図のブレードで各頂角
が曲線である場合を示している。これは液体媒質の液面
の乱れをさらに低減できるだろう。第18図は底面全体
が曲面となっている例である。第19図は底面が鋭利な
頂角となっている例である。
FIG. 17 shows the blade of FIG. 16 with each apex angle being a curve. This will further reduce the disturbance of the liquid surface of the liquid medium. FIG. 18 is an example in which the entire bottom surface is a curved surface. FIG. 19 shows an example in which the bottom surface has a sharp apex angle.

【0087】次に、SLA−250で使用される再コー
ティング用ソフトウェアについて説明する。フローチャ
ートによるソフトウェアの仕様を第20図に示す。この
ソフトウェアを利用する前に、使用者はまず、支持台の
移動を制御するために用いられる一定のパラメータを指
定しなければならない。これらのパラメータは、ZA、
ZV、ZWおよびZDである。米国特許出願番号第33
1,644号に詳述されたように、支持台はPROCE
SSコンピュータとして既知のコンピュータの制御のも
とにある。ZAは、PROCESSコンピュータが支持
台を加速または減速させる量である。ZVは、支持台が
得ることができる最大速度である。ZDは、支持台を掻
取り前に液体媒質中に過浸漬させるための深さである。
前述のように、ZDは、通常、層厚さよりも大きい。Z
Wは、安定化のための遅延であり、掻取り後に支持台が
下げられた後、三次元物体が形成される槽中の液体媒質
の液面レベルと同じレベルに液体媒質の層の上面を付与
するために、PROCESSコンピュータが待機を指示
される時間量である。PROCESSコンピュータは、
部品上部の液体媒質を硬化させる前にZWによって指定
された時間量だけ待機する。
Next, the recoating software used in SLA-250 will be described. FIG. 20 shows the software specifications according to the flowchart. Before utilizing this software, the user must first specify certain parameters used to control the movement of the support. These parameters are ZA,
ZV, ZW and ZD. US Patent Application No. 33
As detailed in No. 1,644, the support base is PROCE
It is under the control of a computer known as the SS computer. ZA is the amount by which the PROCESS computer accelerates or decelerates the support. ZV is the maximum speed the support can achieve. ZD is the depth for overimmersing the support in the liquid medium before scraping.
As mentioned above, the ZD is usually greater than the layer thickness. Z
W is a delay for stabilization, and after the support is lowered after scraping, the upper surface of the layer of the liquid medium is brought to the same level as the liquid level of the liquid medium in the tank in which the three-dimensional object is formed. The amount of time the PROCESS computer is instructed to wait to grant. The PROCESS computer
Wait the amount of time specified by ZW before curing the liquid medium on top of the part.

【0088】これらのパラメータのほかに、使用者は、
層ごとの掻取り数を示すSN、大域速度を意味し、すべ
ての掻取りが指定の速度で行われることを指示するGV
といった、各層または一定範囲の層についての他の変数
を指定することができる。使用者はまた、1から7の各
掻取りに関するそれぞれ個別の速度であるV1からV7
を指定することもできる。これらの値を設定することに
より、使用者は、掻取りごとに速度を変化させたいと指
示することができる。
In addition to these parameters, the user
SN indicating the number of scrapings for each layer, meaning global speed, and GV indicating that all scrapings are performed at a specified speed
Other variables may be specified for each layer or range of layers, such as. The user can also use the individual speeds V1 to V7 for each scraping 1 to 7 respectively.
Can also be specified. By setting these values, the user can instruct to change the speed after each scraping.

【0089】プロセスはステップ700に始まり、この
場合、層Nが描かれる。次に、ステップ701で、支持
台は、ZAおよびZVにより決定された速度でZDの深
さだけ液体媒質の液面下に下げられる。ステップ703
では、支持台が動かされてから液体媒質を安定化させる
ために浸漬後の遅延が実施される。
The process begins at step 700, where layer N is depicted. Next, in step 701, the support is lowered below the surface of the liquid medium by a depth of ZD at a rate determined by ZA and ZV. Step 703
In, a post-immersion delay is performed to stabilize the liquid medium after the support is moved.

【0090】ステップ704では、2セル型光検出器か
らの信号が得られ、検出回路から導かれた偏り(BCV
AL−BIASと識別される)について補正される。そ
の信号の値は、UPLIMと指示される上限値およびL
OWLIMと指示される下限値と比較される。信号の値
がこれらの2値の間にあれば、液体媒質の液面レベルは
正しいレベルにあると推定される。
In step 704, the signal from the two-cell photodetector is obtained and the bias (BCV) introduced from the detection circuit is obtained.
(Identified as AL-BIAS)). The value of the signal is the upper limit and L designated as UPLIM.
OWLIM is compared with the lower limit value indicated. If the value of the signal is between these two values, the liquid level of the liquid medium is estimated to be at the correct level.

【0091】液面レベルが正しいレベルにあると仮定し
て、ステップ705では、フラグが設定されたかどうか
検査される。フラグは使用者が押すキーに応答して設定
され、使用者が手作業により槽に液体媒質を足す、また
は槽から液体媒質を除くことを指示する。フラグが設定
されていない場合、ステップ708で、層N+1の掻取
り数SNが0より大きく、かつ、ブレードが掻取り中に
ぶつからないような安全な位置に支持台があることを判
定するために検査が行われる。支持台の位置の上限は簡
略記憶名NOSWEEPで指示される。
Assuming the liquid level is at the correct level, step 705 checks to see if a flag has been set. The flag is set in response to a key pressed by the user and indicates that the user manually adds or removes the liquid medium from the bath. If the flag is not set, then in step 708 a determination is made that the scraping number SN of layer N + 1 is greater than 0 and that the support is in a safe position so that the blade does not bump during scraping. The inspection is done. The upper limit of the position of the support is designated by the simple memory name NOSWEEP.

【0092】これらの条件が満たされた場合、ステップ
709において、内部カウンタSWEEPがまず0に初
期化されてから、増分される。ステップ712で、ブレ
ードが三次元物体が形成される槽の前部にあるか後部に
あるかを判定するために検査される。そのとき三次元物
体が形成される槽の前部にあれば、ステップ713で、
ブレードは、SWEEPの現在値にもとづく速度で(S
WEEPDISTにより指定された距離だけ)三次元物
体が形成される槽の後部に向かって掻取りを行う。
If these conditions are met, then in step 709 the internal counter SWEEP is first initialized to 0 and then incremented. At step 712, the blade is inspected to determine whether it is at the front or the back of the bath in which the three-dimensional object is formed. At that time, if it is in the front part of the tank in which the three-dimensional object is formed, in step 713,
The blade moves at a speed based on the current value of SWEEP (S
Scraping towards the rear of the bath in which the three-dimensional object is formed (for the distance specified by WEEPDIST).

【0093】ブレードが三次元物体が形成される槽の後
部に達すると、通例、簡略記憶名LIMIT SWIT
CHで識別されるスイッチを動作させる。リミットスイ
ッチが作動すれば、ステップ727で、SNにより指定
されたすべての掻取りがその層について実行されたかど
うかを判定するために検査が行われる。掻取りが行われ
ていなければ、ステップ709にジャンプして戻り、上
述のサイクルが繰り返される。
When the blade reaches the rear of the tank in which the three-dimensional object is formed, it is customary to use the short memory name LIMIT SWIT.
Activate the switch identified by CH. If the limit switch is activated, then in step 727 a check is made to determine if all the scraping specified by SN has been performed for that layer. If the scraping has not been performed, the process jumps back to step 709 and the above-described cycle is repeated.

【0094】ステップ714に戻って、リミットスイッ
チが作動しない場合、ブレードは後部に向かって毎秒
0.5インチ(1.27cm)の速度でゆっくりと移動
し、リミットスイッチが2秒以内に作動すれば、ステッ
プ722にジャンプする。それでも作動しない場合、プ
ロセスはステップ721で終了する。
Returning to step 714, if the limit switch does not actuate, the blade moves slowly toward the rear at a rate of 0.5 inch (1.27 cm) per second, so long as the limit switch actuates within 2 seconds. , Jump to step 722. If still not working, the process ends at step 721.

【0095】ステップ712に戻り、ブレードが三次元
物体が形成される槽の後部にある場合、ステップ717
で、ブレードは現在の掻取り数の関数であるはずの速度
で三次元物体が形成される槽の前部に向かって掻取りを
行い、その後、ステップ718で、リミットスイッチが
作動したかどうかを確認するために検査が行われる。ス
イッチが作動すればステップ722にジャンプする。作
動しない場合、ブレードは前部に向かって毎秒0.5イ
ンチ(1.27cm)の速度でゆっくりと移動し、リミ
ットスイッチが2秒以内に作動すれば、ステップ722
にジャンプする。それでも作動しない場合、プロセスは
ステップ721で終了する。
Returning to step 712, if the blade is at the rear of the bath in which the three-dimensional object is formed, step 717.
, The blade scrapes towards the front of the vessel where the three-dimensional object is formed at a speed that should be a function of the current scraping number, and then in step 718, determines whether the limit switch has been activated. Inspections are performed to confirm. If the switch is activated, the process jumps to step 722. If not, the blade moves slowly toward the front at a rate of 0.5 inches (1.27 cm) per second, and if the limit switch is activated within 2 seconds, step 722.
Jump to. If still not working, the process ends at step 721.

【0096】支持台(および部品)が液体媒質の液面下
に過浸潰された直後の段階であるステップ704に戻っ
て、液体媒質の液面レベルが正しいレベルにない場合、
ステップ723において、液面レベルが高すぎるのか低
すぎるのかを確認するために検査が行われる。BCVA
L−BIASがUPLIMよりも大きければ、液面レベ
ルは低すぎるのであり、プランジャは下げられなければ
ならない。ステップ724では、プランジャがすでに該
プランジャが設置されている槽の底にあるかどうかを確
認するために検査が行われ、プランジャが槽の底になけ
れば、ステップ725および726においてプランジャ
は下げられ、簡略記憶名PLUNGPOSで識別される
プランジャ位置が更新される。ステップ727で、液面
を安定させるために遅延が開始され、再び液面レベルを
検査するためにステップ704にジャンプする。その
後、上述のサイクルが繰り返される。
Returning to step 704, which is a stage immediately after the support table (and the parts) is submerged below the liquid surface of the liquid medium, if the liquid surface level of the liquid medium is not at the correct level,
In step 723, a test is performed to see if the liquid level is too high or too low. BCVA
If L-BIAS is greater than UPLIM, then the liquid level is too low and the plunger must be lowered. At step 724, a check is made to see if the plunger is at the bottom of the tub where it is already installed, and if the plunger is not at the bottom of the tub, the plunger is lowered at steps 725 and 726, The plunger position identified by the short memory name PLUNGPOS is updated. At step 727, a delay is started to stabilize the liquid level and jumps again to step 704 to check the liquid level. After that, the above cycle is repeated.

【0097】ステップ724に戻って、プランジャが槽
の底にある場合、液面レベルを上げるための唯一の方法
は、槽中に液体媒質を加えることである。ステップ73
2で、液面レベルが再び検査され、液面レベルがまだ低
すぎるという場合、ステップ733および734で、使
用者は、手作業で液体媒質を加えることを指示するキー
を押すように求められる。このキーが押されるまで、プ
ロセスはループに入る。キーが押されると、フラグ(ス
テップ703で検査されるものと同じフラグ)が設定さ
れる。使用者が当然のこととして液体媒質を槽中に足し
ている間、ステップ739でプロセスは液体媒質の液面
レベルが現在の所望の液面レベルになるまでループに入
る。液体媒質の液面レベルが現在の所望の液面レベルに
なると、ステップ740で、十分な液体媒質が足された
ことを指示するメッセージが使用者に示され、ステップ
704にジャンプする。
Returning to step 724, if the plunger is at the bottom of the bath, the only way to raise the liquid level is to add a liquid medium into the bath. Step 73
At 2, the liquid level is checked again, and if the liquid level is still too low, in steps 733 and 734, the user is asked to press a key indicating to manually add the liquid medium. The process enters a loop until this key is pressed. When the key is pressed, the flag (the same flag that is checked in step 703) is set. While the user is naturally adding liquid medium to the bath, at step 739 the process enters a loop until the liquid medium level is at the current desired liquid level. When the liquid medium level reaches the current desired liquid level, a message is displayed to the user in step 740 indicating that sufficient liquid medium has been added, and jumps to step 704.

【0098】ステップ705に戻り、液体媒質が加えら
れ、液体媒質の液面レベルが正しいレベルになった後
に、フラグはリセットされなければならない。この状態
はステップ705および706で検出され、ステップ7
07でフラグはリセットされる。
Returning to step 705, the flag must be reset after the liquid medium is added and the liquid surface level of the liquid medium is at the correct level. This condition is detected in steps 705 and 706, step 7
At 07, the flag is reset.

【0099】ステップ723に戻って、BCVAL−B
IASがLOWLIMよりも小さい場合、液面レベルが
高すぎることを示し、プランジャは上げられなければな
らない。ステップ728で、プランジャがすでにその可
能な最高位置にある(0で指示される)かどうかを確認
するために検査が行われる。プランジャが最高位置にな
ければ、ステップ729および730においてプランジ
ャは上げられ、簡略記憶名PLUNGPOSで識別され
るプランジャ位置が更新される。その後、ステップ72
7で、液面を安定させるために遅延が開始され、ステッ
プ704にジャンプする。
Returning to step 723, BCVAL-B
If IAS is less than LOWLIM, it indicates that the liquid level is too high and the plunger must be raised. At step 728, a check is made to see if the plunger is already in its highest possible position (indicated by 0). If the plunger is not in the highest position, then in steps 729 and 730 the plunger is raised and the plunger position identified by the short memory name PLUNGPOS is updated. Then step 72
At 7, a delay is started to stabilize the liquid level and jump to step 704.

【0100】ステップ728に戻り、プランジャがすで
にその可能な最高位置にあり、それ以上上げられない場
合、使用者は槽内の液体媒質の一部を除去するように通
告されるはずである。ステップ741で液面レベルがま
だ高すぎるかどうかを判定するために検査が行われ、ス
テップ742および743で、使用者は、液体媒質を除
去するように求めるメッセージが送られ、そのメッセー
ジを認めるキーを押すように要求される。キーが押され
るまでプロセスはループに入る。キーが押されると、ス
テップ744でフラグが設定され、その後、ステップ7
45で、使用者が液体媒質を除去している間、液体媒質
の液面レベルが適切なレベルになるまで検査される。液
体媒質の液面レベルが適切なレベルになるまで、プロセ
スはループに入る。液体媒質の液面レベルが正しいレベ
ルになると、ステップ746で使用者は液体媒質の除去
を停止するように通知され、ステップ704にジャンプ
する。ステップ705から707では、前述のように、
フラグがリセットされる。
Returning to step 728, if the plunger is already in its highest possible position and cannot be raised any further, the user should be informed to remove some of the liquid medium in the bath. At step 741 a check is made to determine if the liquid level is still too high, and at steps 742 and 743 the user is sent a message asking to remove the liquid medium and the key to acknowledge the message. You are prompted to press. The process goes into a loop until a key is pressed. If the key is pressed, the flag is set in step 744 and then step 7
At 45, while the user is removing the liquid medium, the level of the liquid medium is inspected to an appropriate level. The process enters a loop until the liquid surface level is at the proper level. When the liquid level of the liquid medium reaches the correct level, the user is informed in step 746 to stop the removal of the liquid medium, and jumps to step 704. In steps 705 to 707, as described above,
The flag is reset.

【0101】液面レベルの測定は、各層で実施される必
要はないが、1)熱膨張、2)収縮、および3)支持台
の支持によって生じた変位、のいずれかの理由で液面レ
ベルが変化した可能性がある場合には必要であることに
留意しなければならない。これらのいずれも存在しない
場合、液面レベルの測定は各層について行う必要はな
い。
The liquid level measurement need not be performed on each layer, but because of either 1) thermal expansion, 2) contraction, and 3) displacement caused by support of the support, It should be noted that this is necessary if the may have changed. If neither of these is present, then liquid level measurements need not be made for each layer.

【0102】ステップ749に戻って、層N+1のすべ
ての掻取りが実行されると、ZWである安定化のための
遅延が開始され、ステップ750および751で、層N
+1のベクトルが計算され、ステップ751でこれらの
ベクトルによって層が描かれる。ベクトルの計算および
層の描写に関する詳細は、米国特許出願番号第331,
644号に記載されている。
Returning to step 749, when all the scraping of layer N + 1 has been performed, the stabilization delay, which is ZW, is started, and in steps 750 and 751, layer N
Vectors of +1 are calculated and layers are drawn with these vectors in step 751. For more information on vector computation and layer delineation, see US patent application Ser.
No. 644.

【0103】その後、上記のサイクルが部品の残りのす
べての層について繰り返される。
The above cycle is then repeated for all remaining layers of the part.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】立体造形装置の一例の断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a three-dimensional modeling device.

【図2】第1図の装置の斜視図2 is a perspective view of the apparatus of FIG.

【図3】立体造形の手順の各段階における第1図に示す
槽の略断面図
3 is a schematic cross-sectional view of the tank shown in FIG. 1 at each stage of the three-dimensional modeling procedure.

【図4】立体造形の手順の各段階における第1図に示す
槽の略断面図
FIG. 4 is a schematic sectional view of the tank shown in FIG. 1 at each stage of the three-dimensional modeling procedure.

【図5】立体造形の手順の各段階における第1図に示す
槽の略断面図
5 is a schematic cross-sectional view of the tank shown in FIG. 1 at each stage of the three-dimensional modeling procedure.

【図6】立体造形の手順の各段階における第1図に示す
槽の略断面図
6 is a schematic cross-sectional view of the tank shown in FIG. 1 at each stage of the three-dimensional modeling procedure.

【図7】第1図の装置により製作された三次元物体の斜
視図
7 is a perspective view of a three-dimensional object manufactured by the apparatus shown in FIG.

【図8】本発明の液面レベル測定装置の好ましい実施例
を備えた立体造形装置の一部の斜視図
FIG. 8 is a perspective view of a part of a three-dimensional modeling apparatus including a preferred embodiment of the liquid level measuring apparatus of the present invention.

【図9】本発明の好ましい実施例の側面立面図FIG. 9 is a side elevational view of the preferred embodiment of the present invention.

【図10】液面レベルおよび入射角を変化させた条件の
もとでの本発明の好ましい実施例の測定用ビームがとる
光路の側面立面図
FIG. 10 is a side elevational view of the optical path taken by the measuring beam of the preferred embodiment of the present invention under conditions of varying liquid level and angle of incidence.

【図11】本発明の好ましい実施例で使用される2セル
型光検出器の正面立面図
FIG. 11 is a front elevation view of a two-cell photodetector used in the preferred embodiment of the present invention.

【図12】本発明の好ましい実施例の2セル型光検出器
と関係する電子部品のプロック図
FIG. 12 is a block diagram of electronic components related to a two-cell photodetector according to a preferred embodiment of the present invention.

【図13】閉鎖容積問題の説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of a closed volume problem.

【図14】ブレードギャップ設定用のねじ山付伸縮自在
針の説明図
FIG. 14 is an explanatory view of a retractable needle with a thread for setting a blade gap.

【図15】ブレードに取り付けられた針の拡大図FIG. 15 is an enlarged view of the needle attached to the blade.

【図16】ブレード移動方向の迎え角を有するブレード
の断面図
FIG. 16 is a sectional view of a blade having an attack angle in the blade moving direction.

【図17】第16図のブレードの別様の断面形状の説明
FIG. 17 is an explanatory view of another sectional shape of the blade of FIG.

【図18】第16図のブレードのさらに異なる例の断面
形状の説明図
FIG. 18 is an explanatory view of a sectional shape of a further different example of the blade of FIG.

【図19】第16図のブレードのさらに異なる例の断面
形状の説明図
FIG. 19 is an explanatory view of a sectional shape of still another example of the blade of FIG.

【図20】SLA−250で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部
FIG. 20: Part of Flowchart of Recoating Software Used in SLA-250

【図21】SLA−250で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き
FIG. 21 Partial continuation of a flowchart of the recoating software used on the SLA-250.

【図22】SLA−250で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き
FIG. 22 Partial continuation of the flowchart of the recoating software used on the SLA-250.

【図23】SLA−250で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き
FIG. 23 Partial continuation of the flowchart of the recoating software used on the SLA-250.

【図24】SLA−250で使用されている再コーティ
ング用ソフトウェアのフローチャートの一部の続き
FIG. 24 Partial continuation of the flowchart of the recoating software used on the SLA-250.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30a 第一の層 40a 第二の層 30a First layer 40a second layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ、ダブリュ.ハル アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン タ、クラリタ、ノース、タマラク、レー ン、28155 (72)発明者 ボルゾ.モドレク アメリカ合衆国カリフォルニア州、モン トベロ、ネール、アームストロング、ナ ンバー、306、1640 (72)発明者 アンドルジェイ、アール.セルクチェウ スキー アメリカ合衆国カリフォルニア州、ニュ ーホール、ノースレインボー、グレン、 26174 (72)発明者 ポール、エフ.ジェイコブ アメリカ合衆国カリフォルニア州、ラ、 クレセンタ、パインリッジ、ドライブ、 5347 (72)発明者 チャールズ、ダブリュ.ルイス アメリカ合衆国カリフォルニア州、シャ ーマン、オークス、コディー、ロード、 3930 (72)発明者 マーク、エー.ルイス アメリカ合衆国カリフォルニア州、バレ ンシア、サイカモアー、クリーク、 27624 (72)発明者 アブラハム.リラン アメリカ合衆国カリフォルニア州、ノー スリッジ、ビンセンス、ストリート、 18619 (56)参考文献 特開 昭62−37109(JP,A) 特開 昭51−88056(JP,A) 特開 昭59−28624(JP,A) 実開 昭62−135927(JP,U) 特表 平4−503634(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 67/00 G01F 23/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Charles, W. Hull United States California, Santa, Clarita, North, Tamarak, Lane, 28155 (72) Inventor Borzo. Modleque, Montobello, Nehru, California, Armstrong, Number, 306, 1640 (72) Inventor Andr J, Earl. Serkchewski, Glen, 26257 (72) Inventor Paul, F. Newhall, California, USA. Jacob, California, LA, Crecenta, Pine Ridge, Drive, 5347 (72) Inventor Charles, W. Lewis United States California, Sherman, Oaks, Codie, Road, 3930 (72) Inventor Mark, A.D. Lewis, Creek, Sycamore, Valencia, USA 27624 (72) Inventor Abraham. 18619 (56) Reference JP 62-37109 (JP, A) JP 51-88056 (JP, A) JP 59-28624 (JP, A) ) Actual development Sho 62-135927 (JP, U) Tokuheihei 4-503634 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B29C 67/00 G01F 23/28

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 液体媒質を硬化して三次元物体を立体造
形する装置の容器内の該液体媒質の液面レベルを測定す
る装置であって、 液体媒質を含有する前記容器の第一の槽(30a)、 該第一の槽の外側に設けられ、該第一の槽と接続され
た、前記容器の第二の槽(40a)であって、上方が開
口しており、少なくとも該第二の槽内の液体媒質の液面
が、該第一の槽内の液体媒質の液面から隔てられている
第二の槽、および該第二の槽内の液体媒質の液面レベル
を測定し、該第二の槽内の測定した液体媒質の液面レベ
ルから前記第一の槽内の液体媒質の液面レベルを決定す
る手段を備えていることを特徴とする装置。
1. An apparatus for measuring a liquid level of a liquid medium in a container of an apparatus for solidifying a three-dimensional object by hardening a liquid medium, the first tank of the container containing the liquid medium. (30a), a second tank (40a) provided outside the first tank and connected to the first tank, the second tank (40a) having an upper opening and at least the second tank Measuring the liquid surface level of the liquid medium in the second tank and the second tank in which the liquid surface of the liquid medium in the tank is separated from the liquid surface of the liquid medium in the first tank. An apparatus comprising means for determining the liquid level of the liquid medium in the first tank from the measured liquid level of the liquid medium in the second tank.
【請求項2】 前記決定する手段が、 前記液体媒質を硬化させない測定用ビームを発生するビ
ーム源、 該測定用ビームを前記第二の槽内の液体媒質の液面に入
射させるビーム方向付け手段、および前記第二の槽内の
液体媒質の液面で反射した前記測定用ビームを検出する
センサであって、そこに入射する前記測定用ビームの位
置に応じて異なる信号を出力するセンサを備えているこ
とを特徴とする請求項1記載の装置。
2. The beam source for generating a measuring beam that does not cure the liquid medium, the beam directing means for causing the measuring beam to enter the liquid surface of the liquid medium in the second tank. And a sensor for detecting the measurement beam reflected by the liquid surface of the liquid medium in the second tank, the sensor outputting a different signal depending on the position of the measurement beam incident thereon. The device according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記測定用ビームを発生するビーム源
が、レーザであることを特徴とする請求項2記載の装
置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the beam source for generating the measurement beam is a laser.
【請求項4】 前記センサが、2セル型光検出器である
ことを特徴とする請求項2記載の装置。
4. The device according to claim 2, wherein the sensor is a two-cell photodetector.
【請求項5】 前記2セル型光検出器より発生した二つ
の別々の信号から信号を作成する手段をさらに備えてい
ることを特徴とする請求項4記載の装置。
5. The apparatus of claim 4, further comprising means for producing a signal from two separate signals generated by the two cell photodetector.
【請求項6】 前記第一と第二の槽が、該第一と第二の
槽内の液体媒質の液面レベルが同一のレベルとなるよう
に配列され、前記センサが出力する前記信号が前記第一
の槽内の液体媒質の液面レベルを示すことを特徴とする
請求項2記載の装置。
6. The first and second tanks are arranged so that the liquid levels of the liquid media in the first and second tanks are the same level, and the signal output from the sensor is An apparatus according to claim 2, characterized in that it indicates the liquid level of the liquid medium in the first tank.
【請求項7】 前記第一の槽が、前記第二の槽に隣接
し、該第一と第二の槽を接続する、液体媒質中に沈んだ
開口部を有する共通壁により該第二の槽から隔てられて
いることを特徴とする請求項1記載の装置。
7. The second wall is defined by a common wall adjacent to the second tank and connecting the first and second tanks with an opening submerged in a liquid medium. The device of claim 1, wherein the device is separated from the tank.
【請求項8】 前記決定する手段に接続された、前記液
体媒質の液面レベルを調節する手段をさらに備えている
ことを特徴とする請求項1記載の装置。
8. The apparatus of claim 1, further comprising means for adjusting a liquid level of the liquid medium, the means being connected to the determining means.
【請求項9】 前記調節する手段が、前記液体媒質中に
並びにその外に移動可能なプランジャを備えていること
を特徴とする請求項8記載の装置。
9. The apparatus of claim 8 wherein said means for adjusting comprises a plunger movable in and out of said liquid medium.
【請求項10】 前記プランジャを、前記液体媒質中に
並びにその外に移動させるモータをさらに備えているこ
とを特徴とする請求項9記載の装置。
10. The apparatus of claim 9, further comprising a motor that moves the plunger into and out of the liquid medium.
【請求項11】 前記モータが、前記決定する手段が測
定した前記第二の槽内の液面レベルに基づいて、前記プ
ランジャを移動させることを特徴とする請求項10記載
の装置。
11. The apparatus according to claim 10, wherein the motor moves the plunger based on a liquid level in the second tank measured by the determining means.
【請求項12】 前記センサが、前記第二の槽に対して
固定された位置に配されていることを特徴とする請求項
2記載の装置。
12. The apparatus according to claim 2, wherein the sensor is arranged at a fixed position with respect to the second tank.
【請求項13】 前記測定用ビームを方向付ける、前記
第二の槽に対して固定された位置に配された鏡をさらに
備えていることを特徴とする請求項2記載の装置。
13. The apparatus according to claim 2, further comprising a mirror for directing the measuring beam, the mirror being arranged in a fixed position with respect to the second bath.
【請求項14】 前記第一の槽内の前記液体媒質と前記
第二の槽内の前記液体媒質とが同一の液体媒質であるこ
とを特徴とする請求項2記載の装置。
14. The apparatus according to claim 2, wherein the liquid medium in the first tank and the liquid medium in the second tank are the same liquid medium.
【請求項15】 硬化された液体媒質から形成された造
形途中の三次元物体の先に形成された層の上に、液体媒
質の層を形成し硬化していくことにより、実質的に層毎
に該三次元物体を造形する立体造形装置であって、 液体媒質を含有する容器の第一の槽(30a)であっ
て、該第一の槽内において前記三次元物体が造形される
第一の槽、 前記造形途中の三次元物体を、前記第一の槽内の液体媒
質の液面より下に浸漬させる手段、 前記第一の槽の外側に設けられ、該第一の槽と接続され
た、前記容器の第二の槽(40a)であって、上方が開
口しており、少なくとも該第二の槽内の液体媒質の液面
が、該第一の槽内の液体媒質の液面から隔てられている
第二の槽、および該第二の槽内の液体媒質の液面レベル
を測定し、該第二の槽内の測定した液体媒質の液面レベ
ルから前記第一の槽内の液体媒質の液面レベルを決定す
る手段を備えていることを特徴とする装置。
15. A layer of a liquid medium is formed and cured on a layer formed in advance of a three-dimensional object in the process of being formed from a cured liquid medium, thereby substantially layer by layer. A three-dimensional modeling apparatus for modeling the three-dimensional object, comprising: a first tank (30a) of a container containing a liquid medium, the first tank in which the three-dimensional object is molded. Tank, means for immersing the three-dimensional object in the process of shaping below the liquid surface of the liquid medium in the first tank, provided outside the first tank, and connected to the first tank. Further, the second tank (40a) of the container is opened at an upper side, and at least the liquid surface of the liquid medium in the second tank is the liquid surface of the liquid medium in the first tank. A second tank separated from the second tank and a liquid level of the liquid medium in the second tank, and measuring in the second tank. An apparatus comprising means for determining the liquid level of the liquid medium in the first tank from the liquid level of the liquid medium.
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