JP6058502B2 - ３次元造形装置 - Google Patents

Description

本発明は、３次元造形装置に関する。

従来から、槽内に収容された液体の光硬化性樹脂に光を照射し、上記光硬化性樹脂を硬化させることによって３次元物体を造形する３次元造形装置が知られている。この種の３次元造形装置は、開口が形成された台と、台の上に載置された槽と、槽の上方に配置された昇降自在なホルダとを備える。台の下方には、光源およびミラー等を有する光学装置が配置される。光源から照射された光は、ミラーで反射され、台の開口を通じて槽内の樹脂に照射される。槽内の樹脂のうち、光が照射された部分は硬化する。光の照射位置を制御することにより、硬化する樹脂の位置を適宜変更することができ、硬化後の樹脂により所望の断面形状を形成することができる。ホルダを順次上昇させることにより、所望の断面形状が下方に向かって連続的に形成される。これにより、硬化後の樹脂によって所望の３次元物体が造形される。

上記３次元造形装置では、３次元物体を造形する前に、液体の光硬化性樹脂が収容された槽を台の上に載置し、３次元物体を造形した後に、液体の光硬化性樹脂が残った槽を台の上から移動させることになる。その際、槽から上記樹脂が飛び散り、その樹脂が開口を通じて光学装置に付着してしまうおそれがある。そこで、飛び散った樹脂が開口を通過しないように、開口をガラス等の透明板で塞いでしまうことが知られている。

しかし、開口を透明板で塞いでしまうと、光源から照射された光は、光硬化性樹脂に照射される前に透明板で減衰してしまう。そのため、槽内の樹脂を効率的に硬化できないという課題がある。また、槽から飛び散った樹脂が透明体に付着してしまう場合があり、付着した樹脂によって、光源からの光が遮られてしまうおそれがある。

そこで、開口に開閉制御可能なシャッターを設けることが提案されている。特許文献１には、台の上に槽が載置されているか否かを検出するセンサと、シャッターを開閉駆動するモータとを備えた３次元造形装置が記載されている。センサは、台から出没自在な突起と、突起を常時上向きに付勢するばねとを有している。槽を台の上に載せると、突起は槽の底壁によって押し下げられ、台の内部に没入する。槽を台の上から取り除くと、突起はばねの力により台から突出する。この突起の状態により、槽が台の上にあるか否かが検出される。この３次元造形装置では、台の上に槽が載置されたことが検出されると、モータによりシャッターが自動的に閉じられる。また、台の上から槽が移動されたことが検出されると、モータによりシャッターが自動的に開かれる。

特開２０１２−１８７８０７号公報

しかし、特許文献１に記載された３次元造形装置では、上記突起を押し下げるように槽を上方から台に載置するように構成されている。槽を台に載置するときに、わずかな時間ではあるが、シャッターが開いたまま槽と台との間に隙間が生じてしまうことがある。また、槽を台から移動させるときにも、シャッターが開いたまま槽と台との間に隙間が生じてしまうことがある。そのため、その隙間から光硬化性樹脂が入り、光学装置に付着するおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光硬化性樹脂が台の開口を通じて光学装置に付着しにくい３次元造形装置を提供することである。

本発明に係る３次元造形装置は、開口が形成された台と、前記台上に載置され、液体の光硬化性樹脂を収容する槽と、前記台の下方に配置され、光を発する光源を少なくとも有し、前記開口を通じて前記光源からの光を前記槽内の前記光硬化性樹脂に照射する光学装置と、前記光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を引き上げる昇降自在なホルダと、前記開口を開閉自在に覆うシャッターと、前記槽が前記開口の上方から外れた準備位置と前記開口の上方の設置位置との間でスライド可能なように、前記台上における前記槽のスライドを案内するスライドガイドと、前記開口の全体の上方に前記槽が位置していると前記シャッターが開き、前記開口の少なくとも一部の上方に前記槽が位置していないと前記シャッターが閉じるように、前記台上における前記槽のスライドに連動して前記シャッターを開閉させる連動装置と、を備えている。

前記３次元造形装置によれば、台上にて槽のスライドを案内するスライドガイドを備えている。槽の準備位置と設置位置との間の移動は、槽が台上をスライドすることによって行われる。また、台の開口の全体の上方に槽が位置しているとシャッターが開き、開口の少なくとも一部の上方に槽が位置していないとシャッターが閉じるように、槽のスライドに連動してシャッターが開閉される。そのため、前記従来技術（すなわち、出没自在な突起により台上の槽を検出し、設置の際には槽を上方から台の上に載置し、取り除く際には槽を台から上方に移動させる従来技術）と異なり、シャッターが開いたまま槽と台との間に隙間が生じることはない。そのため、槽から飛び散った光硬化性樹脂が開口を通じて光学装置に付着することを防止することができる。

本発明の好ましい一態様によれば、前記連動装置は、前記槽がスライドして前記開口の全体の上方に位置するようになってから前記シャッターを開き始め、前記槽がスライドして前記開口の少なくとも一部の上方に前記槽が位置しなくなる前に前記シャッターを閉じ終わるように、前記槽のスライドと前記シャッターとを連動させるように構成されている。

槽は台上をスライドすることによって準備位置から設置位置に移動するので、槽が開口の全体の上方の位置にまで移動したときには、開口は槽によって完全に覆われることになる。したがって、上記態様によれば、槽が完全に開口を覆った状態になってから、シャッターが開き始める。また、槽は台上をスライドすることによって設置位置から準備位置に移動するので、台の開口の少なくとも一部の上方に槽が位置しなくなるまでは、開口は槽によって完全に覆われていることになる。したがって、上記態様によれば、開口が槽によって完全に覆われなくなる前にシャッターは閉じ終わる。よって、槽から飛び散った光硬化性樹脂が開口を通じて光学装置に付着することを、より確実に防止することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記連動装置は、前記槽と係合し、前記槽のスライドに伴って移動する係合部材と、前記係合部材の移動に伴って前記シャッターが開閉するように前記係合部材と前記シャッターとを連結する連結部材と、前記シャッターが閉じるように前記シャッターに弾性力を与える弾性部材と、を備えている。

上記態様によれば、槽のスライドに伴って、シャッターは機械的に自動開閉される。そのため、槽を検出するセンサおよびシャッターを駆動するモータは不要である。センサおよびモータを用いる場合、センサが検出を行ってからモータが駆動し、シャッターが開閉されるが、センサの検出からシャッターの開閉までの間に制御の時間遅れが生じる。それにより、台の開口が槽によって覆われていないにも拘わらず、シャッターが開いたままになるおそれがある。しかし、上記態様によれば、そのような制御の時間遅れは生じない。よって、槽から飛び散った光硬化性樹脂が開口を通じて光学装置に付着することを好適に防止することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽が前記設置位置から前記準備位置にスライドする方を前方、前記準備位置から前記設置位置にスライドする方を後方としたときに、前記連動装置は、前後方向に延びるガイド棒と、前記シャッターと一体となって移動可能なように前記シャッターに設けられ、鉛直方向に延びるガイド溝が形成され、前記ガイド棒にスライド自在に係合したスライダと、前記槽の後部と当接する当接部と、前記スライダの前記ガイド溝にスライド自在に係合した係合部と、前記当接部と前記係合部とをつなぐ棒状部と、を有するリンク部材と、左右方向に延び、前記リンク部材の前記当接部と前記係合部との間の部分を支持する回転軸と、前記スライダの後方に配置された上端部と、前記リンク部材の前記回転軸と前記係合部との間の部分に係止された下端部とを有する引っ張りばねと、を備えている。

上記態様によれば、簡単な構成で、槽のスライドに伴ってシャッターを開閉させることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽を前記設置位置にロックするロック機構を備えている。

上記態様によれば、槽はロック機構によって設置位置にロックされるため、槽に衝撃が与えられたとしても、槽は設置位置から動かない。槽を設置位置に安定して保持することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽が前記設置位置から前記準備位置にスライドする方を前方、前記準備位置から前記設置位置にスライドする方を後方としたときに、前記槽は、底壁と、底壁の左部から垂直に延びる左壁と、底壁の右部から垂直に延びる右壁とを備えている。前記スライドガイドは、前記台上に取り付けられ、それぞれ前後方向に延びる左縦板と前記左縦板から右方に延びる左上板とを有し、前記槽の前記左壁と摺接可能な左ガイド部材と、前記台上に取り付けられ、それぞれ前後方向に延びる右縦板と前記右縦板から左方に延びる右上板とを有し、前記槽の前記右壁と摺接可能な右ガイド部材と、を備えている。

上記態様によれば、台上における槽のスライドを安定して案内することのできるスライドガイドを得ることができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽が前記設置位置から前記準備位置にスライドする方を前方、前記準備位置から前記設置位置にスライドする方を後方としたときに、前記シャッターは、前後方向にスライド自在なプレート部と、前記プレート部の後端部から上方に突出する突出部と、を備えている。

シャッターが前後方向にスライド自在なプレート部を備えていると、万が一プレート部の上に液体の光硬化性樹脂が付着した場合、シャッターを前方に移動させたときに、その付着した光硬化性樹脂がプレート部の後端部から落下し、光学装置に付着するおそれがある。しかし、上記態様によれば、プレート部の後端部に上方に突出する突出部が形成されている。そのため、シャッターを前方に移動させたときに、プレート部の上に付着した光硬化性樹脂は突出部にせき止められ、下方への落下は防止される。したがって、光硬化性樹脂が光学装置に付着することを防止することができる。

本発明の好ましい他の一態様によれば、前記槽は、底壁と、底壁の側方に位置する側壁と、を備えている。前記底壁の下面は、前記側壁の下面よりも上方に位置する。

上記態様によれば、底壁の下面は側壁の下面よりも上方に位置するので、側壁の下面は台の表面に接触するが、底壁の下面は台の表面に接触しない。槽が準備位置と設置位置との間でスライドする際、槽の底壁は台に摺接しない。そのため、槽のスライドによって、槽の底壁が汚れることを防止することができる。よって、台の開口を通じて槽内の光硬化性樹脂に光を効率よく照射することができる。

本発明によれば、光硬化性樹脂が台の開口を通じて光学装置に付着しにくい３次元造形装置を提供することができる。

３次元造形装置の側面図である。 台の上に槽が載置された状態における台の平面図である。 槽の垂直断面図である。 槽および台の平面図である。 槽、台、および連動装置の側面図である。 槽および台の平面図である。 槽、台、および連動装置の側面図である。 槽および台の平面図である。 槽、台、および連動装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る３次元造形装置について説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。

図１は、本実施形態に係る３次元造形装置１の側面図である。なお、以下の説明においては、図１の右、左をそれぞれ３次元造形装置１の前、後とする。また、図１等において、符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒは、それぞれ前、後、左、右を示している。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、３次元造形装置１の設置態様を何ら限定するものではない。図１に示すように、３次元造形装置１は、台１１と、槽１２と、光学装置１３とを備えている。

図２は、台１１の上に槽１２が載置された状態における台１１の平面図である。台１１には開口２１が形成されている。開口２１の形状は特に限定されない。本実施形態では、開口２１は平面視矩形状に形成されている。

図１に示すように、槽１２は台１１上に載置される。槽１２は、液体の光硬化性樹脂２３を収容する。光硬化性樹脂２３とは、光を照射することによって硬化することが可能な樹脂のことである。槽１２は、光を透過させることのできる材料、例えば透明な樹脂またはガラス等で形成されている。本実施形態では、槽１２は透明なアクリル樹脂で形成されている。なお、槽１２は、底壁１２Ｂ（図２参照）の少なくとも一部が光を透過させることのできる材料で形成されていればよい。

槽１２は、平面視略矩形状の容器である。ただし、槽１２の形状は特に限定される訳ではない。図２に示すように、本実施形態では、槽１２は、底壁１２Ｂと、前壁１２Ｆと、後壁１２Ｒｒと、左壁１２Ｌと、右壁１２Ｒとを備えている。なお、前壁１２Ｆ、後壁１２Ｒｒ、左壁１２Ｌおよび右壁１２Ｒは、底壁１２Ｂの側方に位置する側壁の一例である。本実施形態では、底壁１２Ｂは平板状に形成されている。ただし、底壁１２Ｂの形状は限定されない。底壁１２Ｂは、台１１よりも小さく、台１１に形成された開口２１よりも大きい。なお、底壁１２Ｂの表面には、光硬化性樹脂２３が固着してしまうことを抑制する層が設けられていてもよい。例えば、底壁１２Ｂの表面には、シリコン層が設けられていてもよい。

前壁１２Ｆは、底壁１２Ｂの前部から垂直に延びている。後壁１２Ｒｒは、底壁１２Ｂの後部から垂直に延びている。左壁１２Ｌは、底壁１２Ｂの左部から垂直に延びている。左壁１２Ｌは、前壁１２Ｆおよび後壁１２Ｒｒと連続している。右壁１２Ｒは、底壁１２Ｂの右部から垂直に延びている。右壁１２Ｒは、前壁１２Ｆおよび後壁１２Ｒｒと連続している。左壁１２Ｌおよび右壁１２Ｒは、前後方向に延びている。底壁１２Ｂ、前壁１２Ｆ、後壁１２Ｒｒ、左壁１２Ｌ、および右壁１２Ｒは、一体成形されていてもよく、組み立てられていてもよい。

図３は、槽１２の垂直断面図である。本実施形態では、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１は、左壁１２Ｌの下面１２Ｌ１および右壁１２Ｒの下面１２Ｒ１よりも上方に位置する。換言すると、左壁１２Ｌおよび右壁１２Ｒの下部は、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１よりも下方に突出している。なお、図示は省略するが、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１は、前壁１２Ｆの下面および後壁１２Ｒｒの下面よりも上方に位置する。換言すると、前壁１２Ｆおよび後壁１２Ｒｒの下部は、底壁１２Ｂの下面よりも下方に突出している。槽１２が台１１上に載置された状態において、底壁１２Ｂと台１１との間には、空間１２Ｓが形成されている。底壁１２Ｂは台１１から離間しており、台１１とは接触しない。槽１２の前壁１２Ｆ、後壁１２Ｒｒ、左壁１２Ｌおよび右壁１２Ｒは、台１１と接している。

図１に示すように、光学装置１３は、台１１の開口２１を通じて槽１２内の光硬化性樹脂２３に光を照射する装置である。光学装置１３は、台１１の下方に配置されている。本実施形態では、光学装置１３は台１１の下方に設けられたケース２５に収容されている。光学装置１３は、光源３１と、ミラー３２とを備えている。

光源３１は光を発する。本実施形態では、光源３１は、台１１の前部の下方に配置されている。光源３１は、前方から後方へ向かって光を発する。光源３１の種類は特に限定されない。例えば、光源３１として、レーザダイオード、プロジェクタ等を好適に用いることができる。

本実施形態では、光源３１には、制御装置３５が接続されている。制御装置３５は、光源３１から発せられる光を制御する。例えば、制御装置３５は、光源３１から発せられる光の波長帯域、光の形状および光を発するタイミングなどを制御する。制御装置３５の構成は特に限定されない。例えば、制御装置３５は、コンピュータであり、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。

ミラー３２は、光源３１から発せられた光を反射させる部材である。本実施形態では、ミラー３２は、台１１に形成された開口２１の下方に配置され、光源３１の後方に配置されている。ミラー３２は、鏡面が前方斜め上を向くように配置されている。光源３１からの光は、ミラー３２によって反射され、開口２１を通じて槽１２内の光硬化性樹脂２３に照射される。なお、ミラー３２の角度は自由に制御することができる。ミラー３２の角度を制御することによって、槽１２内における光の照射位置を適宜変更することができる。光の照射位置を適宜変更することによって、所望の位置で光硬化性樹脂２３を硬化させることができる。そして、硬化後の光硬化性樹脂２３によって、所望の断面形状を形成することができる。

３次元造形装置１は、ホルダ１４を備えている。ホルダ１４は、光源３１からの光が照射されて硬化した光硬化性樹脂２３を引き上げる昇降自在な部材である。本実施形態では、台１１の後部には、上下方向に延びた支柱４１が設けられている。支柱４１には、スライダ４２が取り付けられている。スライダ４２は、支柱４１に沿って昇降自在であり、モータ（図示せず）によって上方または下方に駆動される。ここでは、ホルダ１４は、昇降自在なスライダ４２に取り付けられている。ホルダ１４は、上記モータによって上方または下方に駆動される。ホルダ１４は、台１１の開口２１の上方に配置されている。

３次元造形装置１は、シャッター１５を備えている。シャッター１５は、台１１に形成された開口２１を開閉自在に覆うものである。本実施形態では、シャッター１５は、台１１の下に配置されている。シャッター１５は、プレート部５１と、突出部５２と、係合板５３とを備えている。

シャッター１５は、前後方向にスライド自在である。シャッター１５が後方に移動してプレート部５１が台１１の開口２１の下方に位置すると、開口２１は閉じられる。シャッター１５が前方に移動してプレート部５１が開口２１の下方の位置からずれると、開口２１は開かれる。このように、シャッター１５は、プレート部５１が前後方向にスライドすることにより、開口２１を開閉する。プレート部５１は、前後方向にスライド自在なものである。プレート部５１は、平面視において、開口２１を覆うことが可能な大きさを有している。ここでは、プレート部５１は、開口２１と同様、平面視矩形状に形成されている。ただし、プレート部５１の形状は特に限定されない。プレート部５１の平面視形状と開口２１の平面視形状とは同じであってもよく、異なっていてもよい。ここでは、プレート部５１は水平な板状に形成されている。ただし、プレート部５１は曲板状に形成されていてもよく、その他の形状を有していてもよい。突出部５２は、プレート部５１の後端部から上方に突出している。突出部５２は、プレート部５１の左端部から右端部にかけて、左右に延びている。係合板５３は、プレート部５１の前端部から下方に突出している。係合板５３には、後述するガイド棒７１と係合する孔５３ａ（図５参照）が形成されている。

図２に示すように、３次元造形装置１は、スライドガイド１６を備えている。なお、以下の説明において、槽１２が台１１の開口２１の上方から外れた位置を準備位置Ａとする（図４参照）。槽１２が開口２１の上方に設置された位置を設置位置Ｂとする（図２参照）。スライドガイド１６は、槽１２が準備位置Ａと設置位置Ｂとの間でスライド可能なように、台１１上における槽１２のスライドを案内するものである。本実施形態では、スライドガイド１６は、左ガイド部材６１と、右ガイド部材６２とを備えている。

左ガイド部材６１は、台１１の上面の左部に取り付けられている。左ガイド部材６１は、前後方向に延びている。左ガイド部材６１は、槽１２の左壁１２Ｌと摺接可能である。本実施形態では、左ガイド部材６１は、左縦板６３ａと、左上板６３ｂと、左止め板６３ｃとを備えている。

左縦板６３ａは、前後方向に延びており、台１１に対して直交する方向に配置されている。左上板６３ｂは、左縦板６３ａの上端から右方に延びている。ここでは、左縦板６３ａの右側であって、左上板６３ｂの下側の空間に、槽１２の左壁１２Ｌがスライド可能に配置され得る。左止め板６３ｃは、左縦板６３ａの下端から左方に延びている。ここでは、図１に示すように、左止め板６３ｃは、ねじ６５ａおよび６５ｂによって台１１に取り付けられている。ねじ６５ａおよび６５ｂは、台１１に取り付けられている。本実施形態では、台１１とねじ６５ａの頭部６５ａａとの間、および、台１１とねじ６５ｂの頭部６５ｂａとの間において、左ガイド部材６１は上下方向にスライド可能である。また、ねじ６５ａの頭部６５ａａと止め板６３ｃとの間には、ばね６６が設けられている。ばね６６によって、左ガイド部材６１は、下方に付勢されている。左ガイド部材６１には、固定部材６５ｃが取り付けられている。固定部材６５ｃによって、左ガイド部材６１の上下方向の移動を規制することができる。

図２に示すように、右ガイド部材６２は、台１１の上面の右部に取り付けられている。右ガイド部材６２は、前後方向に延びている。右ガイド部材６２は、槽１２の右壁１２Ｒと摺接可能である。本実施形態では、右ガイド部材６２は、右縦板６７ａと、右上板６７ｂと、右止め板６７ｃとを備えている。

右縦板６７ａは、前後方向に延びており、台１１に対して直交する方向に配置されている。右上板６７ｂは、右縦板６７ａの上端から左方に延びている。ここでは、右縦板６７ａの左側であって、右上板６７ｂの下側の空間に槽１２の右壁１２Ｒがスライド可能に配置され得る。右止め板６７ｃは、右縦板６７ａの下端から右方に延びている。ここでは、右止め板６７ｃは、複数のねじ６８によって台１１に取り付けられている。図示は省略するが、左ガイド部材６１と同様、右ガイド部材６２の少なくとも一つのねじ６８には、右ガイド部材６２を下方に付勢するばねが設けられていてもよい。右ガイド部材６２も上下方向にスライド可能であるが、固定部材６９によってその上下方向の移動を規制することができる。

図１に示すように、３次元造形装置１は、連動装置１７を備えている。連動装置１７は、台１１上における槽１２のスライドに連動してシャッター１５を開閉させるものである。具体的には、連動装置１７は、台１１の開口２１の全体の上方に槽１２が位置していると、シャッター１５を開くようにする。また、連動装置１７は、開口２１の少なくとも一部の上方に槽１２が位置していないと、シャッター１５を閉じるようにする。本実施形態では、連動装置１７は、槽１２が後方にスライドして台１１の開口１２の全体の上方に位置するようになってからシャッター１５を開き始める。また、連動装置１７は、槽１２が前方にスライドして開口１２の少なくとも一部の上方に槽１２が位置しなくなる前に、シャッター１５を閉じ終わるようにする。ここでは、連動装置１７は、台１１の左部に設けられている。ただし、連動装置１７の設置位置は特に限定されず、台１１の右部に設けられていてもよい。連動装置１７は、ガイド棒７１と、スライダ７２と、リンク部材７３と、引っ張りばね７４とを備えている。

ガイド棒７１は、前後方向に延びている。本実施形態では、ガイド棒７１は、台１１と略平行となるように、台１１の下方に配置されている。具体的には、台１１の下面の前部および後部には、取付部材８１および８２が配置されている。ガイド棒７１の前端は、取付部材８１に取り付けられている。ガイド棒７１の後端は、取付部材８２に取り付けられている。ガイド棒７１は、シャッター１５の係合板５３に形成された孔５３ａ（図５参照）に挿入されている。そのため、シャッター１５は、ガイド棒７１に沿って前後方向にスライド自在である。

スライダ７２は、シャッター１５と一体となって移動可能なようにシャッター１５に設けられている。スライダ７２とシャッター１５とは一体化されていてもよい。また、スライダ７２は、シャッター１５に固定されていてもよい。本実施形態では、スライダ７２は、シャッター１５のプレート部５１の下面における左端部の後部に設けられている。スライダ７２は、プレート部５１と直交するようにしてプレート部５１の下面から下方に延びている。スライダ７２には、ガイド溝８３が形成されている。ガイド溝８３は、ガイド棒７１と直交する方向、すなわち、スライダ７２の長手方向に沿って延びている。ガイド溝８３は鉛直方向に延びている。

リンク部材７３は、槽１２の移動に伴ってシャッター１５が開閉するように、槽１２の移動をシャッター１５に伝える部材である。リンク部材７３は、当接部８４と、係合部８５と、棒状部８６とを有している。当接部８４は、槽１２が後方にスライドしてきたときに槽１２と係合し、槽１２のスライドに伴って移動する。なお、当接部８４は、係合部材の一例である。本実施形態では、当接部８４は、槽１２の後部と当接可能である。具体的には、当接部８４は、台１１の上方に配置されている。当接部８４は、槽１２の後壁１２Ｒｒの後面に当接可能である。係合部８５は、スライダ７２のガイド溝８３にスライド自在に係合する部材である。棒状部８６は、当接部８４と係合部８５とをつなぐ部材である。本実施形態では、当接部８４は棒状部８６から屈曲しているが、当接部８４は棒状部８６の延長線上に延びていてもよい。本実施形態では、図２に示すように、台１１の左部の中央部分よりも後ろには、前後方向に延びた挿通孔８８が形成されている。棒状部８６は、挿通孔８８に挿通された状態で、当接部８４と係合部８５とをつないでいる。

図１に示すように、リンク部材７３には回転軸８７が設けられている。回転軸８７は、左右方向に延びている。回転軸８７は、当接部８４と係合部８５との間の部分を支持する。なお、本実施形態では、スライダ７２、係合部８５、棒状部８６、および回転軸８７は、連結部材を構成している。

引っ張りばね７４は、シャッター１５が閉じるようにシャッター１５に弾性力を与える部材である。引っ張りばね７４は、スライダ７２の後方に配置された一端部７４ａと、回転軸８７と係合部８５との間に係止された他端部７４ｂとを有している。本実施形態では、引っ張りばね７４の一端部７４ａは、台１１の下面の後部に配置された取付部材８２に取り付けられている。引っ張りばね７４の他端部７４ｂは、リンク部材７３の棒状部８６に取り付けられている。引っ張りばね７４は、弾性部材の一例である。

図２に示すように、３次元造形装置１は、ロック機構１８を備えている。ロック機構１８は、槽１２を設置位置Ｂにロックする機構である。本実施形態では、ロック機構１８は、固定棒９１と、つまみ９２とを備えている。固定棒９１の一端は、右ガイド部材６２の前部に取り付けられている。固定棒９１の他端は、左ガイド部材６１の前部に取り付けられている。固定棒９１は、右ガイド部材６２の前部から左ガイド部材６１の前部に向かって延びている。固定棒９１は、右ガイド部材６２を中心にして上向きに回動可能である。固定棒９１は、左ガイド部材６１と一体となって移動するため、左ガイド部材６１の左止め板６３ｃが、ねじ６５ａの頭部６５ａａまたはねじ６５ｂの頭部６５ｂａに当接する位置まで、固定棒９１は回動可能である。つまみ９２は、固定棒９１の他端に設けられている。利用者がつまみ９２を上に持ち上げることによって、固定棒９１は回動する。このとき、固定棒９１の回動に伴って、左ガイド部材６１も上に移動する。なお、本実施形態に係るロック機構１８は一例に過ぎず、他の形態のロック機構１８を用いることができることは勿論である。

次に、槽１２を台１１の上に設置する手順について説明する。本実施形態では、３次元物体の造形を行うときには、槽１２をスライドガイド１６に沿ってスライドさせることで、台１１の開口２１の上に配置する。図４、図６および図８は、槽１２および台１１の平面図である。図５、図７および図９は、槽１２、台１１、および連動装置１７の側面図である。図４および図５は、槽１２が準備位置Ａに配置された状態を表す。図６および図７は、槽１２が準備位置Ａから設置位置Ｂに至る間であって、シャッター１５が開口２１を閉じていない状態を表す。図８および図９は、槽１２が準備位置Ａから設置位置Ｂに至る間であって、シャッター１５が開口２１を閉じている途中の状態を表す。なお、図１および図２は、槽１２が設置位置Ｂに配置された状態を表している。

先ず、図４に示すように、槽１２を準備位置Ａに配置する。このとき、図５に示すように、リンク部材７３の棒状部８６は引っ張りばね７４により後方に引っ張られているので、リンク部材７３の係合部８５と係合しているスライダ７２は、後方に引っ張られている。したがって、スライダ７２は最も後方に位置付けられている。図４に示すように、台１１に形成された開口２１は、シャッター１５に覆われ、閉じた状態となっている。なお、図５に示すように、リンク部材７３の係合部８５は、スライダ７２のガイド溝８３の下端に位置している。また、リンク部材７３の当接部８７は、回転軸８７よりも前に傾いている。

このような状態において、図６に示すように、槽１２の後壁１２Ｒｒの後面がリンク部材７３の当接部８４に当接するまで、槽１２をスライドガイド１６に沿って後方へスライドさせる。このとき、槽１２の左壁１２Ｌは、スライドガイド１６の左ガイド部材６１の左縦板６３ａの右側であって、左上板６３ｂの下側の空間に収められている。槽１２の右壁１２Ｒは、スライドガイド１６の右ガイド部材６２の右縦板６７ａの左側であって、右上板６７ｂの下側の空間に収められている。したがって、槽１２はスライドガイド１６に案内され、真っ直ぐ後方に移動する。なお、図７に示すように、槽１２の後壁１２Ｒｒの後面が当接部８４に当接するまでは、スライダ７２はリンク部材７３を介して引っ張りばね７４により後方に引っ張られているので、シャッター１５は閉じたままとなる。図６に示すように、当接部８４の前端は開口２１の後端よりも後方に位置しているので、槽１２が開口２１の全体を覆うまでは、槽１２と当接部８４とは当接しない。言い換えると、槽１２が当接部８４と当接するときには、台１１に形成された開口２１は、シャッター１５によって覆われているとともに、槽１２の底壁１２Ｂによって覆われている。

次に、槽１２の後壁１２Ｒｒと当接部８４とが当接した後、更に、槽１２をスライドガイド１６に沿って後方へスライドさせる。このとき、当接部８４は槽１２によって後方に押されるので、図９に示すように、リンク部材７３は回転軸８７を中心として回転する。この際、当接部８４は、槽１２の後壁１２Ｒｒと当接しながら後方へ移動する。棒状部８６の回転に伴って、棒状部８６と繋がった係合部８５は、前斜め上向きに移動する。スライダ７２は係合部８５によって前方に押されるので、スライダ７２が前方に移動するとともに、係合部８５がスライダ７２のガイド溝７３に沿って上方へ移動する。スライダ７２はシャッター１５と一体になっているため、スライダ７２が前方へ移動すると、シャッター１５はガイド棒７１に沿って前方へとスライドする。

前述したように、槽１２が当接部８４と当接し始めるときには、台１１の開口２１の全体が槽１２によって覆われている。そのため、シャッター１５は、槽１２が開口２１の全体の上方に位置するようになってから開き始める。図８および図９に示すように、槽１２を更に後方にスライドさせると、シャッター１５は更に前方に移動し、開口２１は徐々に開かれる。そして、図１に示すように、リンク部材７３の係合部８５がスライダ７２のガイド溝８３の上端に到達すると、リンク部材７３の回転が規制され、槽１２の後方への移動が規制される。図２に示すように、槽１２は設置位置Ｂに位置付けられ、開口２１の全体が開かれる。また、槽１２が設置位置Ｂに到達すると、槽１２はロック機構１８によってロックされる。詳しくは、ロック機構１８の固定棒９１を槽１２の前壁１２Ｆに係合させ、槽１２の前方への移動を規制する。

以上により、槽１２の設置位置Ｂへの設置が完了し、３次元造形を開始することが可能となる。

次に、槽１２を台１１から取り出す手順について説明する。先ず、ロック機構１８のつまみ９２を上に持ち上げて、固定棒９１と槽１２の前壁１２Ｆとの係合状態を解除する。リンク部材７３は引っ張りばね７４によって引っ張られているので、固定棒９１と槽１２の前壁１２Ｆとの係合状態が解除されると、当接部８４が前方に移動するようにリンク部材７３が回転する。これにより、槽１２は当接部８４によって前方に押され、槽１２の後壁１２Ｒｒが当接部８４から離反するまで槽１２が前方にスライドする。また、リンク部材７３が回転すると、スライダ７２はリンク部材７３の係合部８５によって後方に引っ張られる。スライダ７２はシャッター１５と一体になっているため、スライダ７２が後方へ移動するとともに、シャッター１５はガイド棒７１に沿って後方へとスライドし、台１１の開口２１を覆う。当接部８４が最も前方の位置（すなわち、槽１２の後壁１２Ｒｒが当接部８４から離反する位置）に至ると、開口２１の全体がシャッター１５によって閉じられる。

ところで、槽１２の後壁１２Ｒｒが当接部８４から離反する位置は、設置時に槽１２の後壁１２Ｒｒが当接部８４と当接し始める位置と同じである。図６に示すように、当接部８４が槽１２から離反する位置は、開口２１の後端よりも後方である。したがって、シャッター１５は、開口２１の少なくとも一部の上方に槽１２が位置しなくなる前に閉じ終わる。槽１２が当接部８４から離反した後は、槽１２を更に前方にスライドさせ、スライドガイド１６から取り外す。これにより、槽１２を台１１から取外すことができる。

以上のように、本実施形態によれば、図１に示すように、槽１２が台１１の開口２１の全体の上方に位置しているとシャッター１５が開き、図４に示すように、開口２１の少なくとも一部の上方に槽１２が位置していないとシャッター１５が閉じるように構成されている。そのため、槽１２から液体の光硬化性樹脂２３が飛び散ったとしても、その光硬化性樹脂２３が開口２１を通じて光学装置１３に付着することを防止することができる。また、槽１２から飛び散った光硬化性樹脂２３がシャッター１５に付着したとしても、槽１２内の光硬化性樹脂２３に光を照射する際にはシャッター１５を開くため、シャッター１５に付着した光硬化性樹脂２３が上記照射を邪魔することはない。

更に、図２に示すように、本実施形態では、台１１上にて槽１２のスライドを案内するスライドガイド１６を備えており、槽１２の準備位置Ａと設置位置Ｂとの間の移動は、槽１２を台１１の上でスライドさせることによって行われる。槽１２が台１１の開口２１の上方に位置していることを検出してシャッター１５を閉じる装置であったとしても、槽１２を上方から台１１の上に載置する装置の場合、シャッター１５が開いたまま槽１２と台１１との間に隙間が生じることがある。しかし、本実施形態によれば、槽１２は台１１上でスライドすることによって開口２１の上方に移動するので、シャッター１５が開いたまま槽１２と台１１との間に隙間が生じることはない。そのため、槽１２から飛び散った光硬化性樹脂２３が開口２１を通じて光学装置１３に付着することを、より確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、スライドガイド１６があるために、利用者は槽１２を上方から台１１の上に設置することはできない。そのため、利用者が誤って槽１２を上方から設置することを防ぐことができる。

本実施形態では、図１に示すように、槽１２のスライドに連動してシャッター１５を開閉させる連動装置１７を備えている。連動装置１７は、スライドして台１１の開口２１の全体の上方に槽１２が位置するようになってからシャッター１５を開き始め、槽１２がスライドして開口２１の少なくとも一部の上方に槽１２が位置しなくなる前にシャッター１５を閉じ終わるように構成されている。そのため、槽１２が開口２１の全体を覆った状態になってから、シャッター１５が開き始める。また、開口２１の一部が槽１２によって覆われなくなる前に、シャッター１５は閉じ終わる。そのため、台１１の開口２１は、槽１２および／またはシャッター１５によって絶えず閉じている状態となる。よって、槽１２から飛び散った光硬化性樹脂２３が開口２１を通じて光学装置１３に付着することを、より確実に防止することができる。

また、本実施形態に係る連動装置１７によれば、槽１２のスライドに伴って、シャッター１５は機械的に自動開閉される。そのため、槽１２を検出するセンサは不要であり、シャッター１５を駆動するモータは不要である。３次元造形装置１のコストダウンを図ることができる。また、センサの検出に基づいてシャッター駆動用のモータを制御する装置では、センサの検出からシャッターの開閉までの間に制御の時間遅れが生じる。それにより、開口２１が槽１２によって覆われていないにも拘わらず、シャッター１５が開いたままになるおそれがある。しかし、本実施形態によれば、上記制御は不要であるので、制御の時間遅れは生じない。よって、制御の時間遅れに起因して光学装置１３に光硬化性樹脂２３が付着することを防止することができる。

また、本実施形態に係る連動装置１７によれば、簡単かつ安価な構成で、槽１２のスライドに伴ってシャッター１５を開閉させることができる。

また、本実施形態では、図２に示すように、３次元造形装置１は、槽１２を設置位置Ｂにロックするロック機構１８を備えている。このことによって、３次元物体を造形中に、槽１２に衝撃が与えられたとしても、槽１２は設置位置Ｂから動かない。そのため、槽１２を設置位置Ｂに安定して保持することができる。また、本実施形態では槽１２は、リンク部材７３を介して、準備位置Ａに向かう方向の力を引っ張りばね７４から常に受けている。しかし、ロック機構１８を備えているので、引っ張りばね７４から常に力を受けているにも拘わらず、槽１２を設置位置Ｂに安定して保持することができる。

本実施形態では、スライドガイド１６は、槽１２の左壁１２Ｌと摺接可能な左ガイド部材６１と、槽１２の右壁１２Ｒと摺接可能な右ガイド部材６２とを備えている。このことによって、簡単な構成で、槽１２を台１１上でスライドさせることができる。槽１２を真っ直ぐにスライドさせることができ、設置位置Ｂへの設置作業が容易になる。

ところで、仮にシャッター１５のプレート部５１上に液体の光硬化性樹脂２３が付着したとすると、シャッター１５が前方に移動したときに、その光硬化性樹脂２３がプレート部５１の後端部から流れ落ち、光学装置１３に付着する可能性がある。しかし、本実施形態では、図１に示すように、シャッター１５は、プレート部５１の後端部から上方に突出する突出部５２を備えている。そのため、シャッター１５が前方に移動したときに、プレート部５１上の光硬化性樹脂２３は突出部５２によってせき止められ、プレート部５１から流れ落ちることは防止される。したがって、光硬化性樹脂２３が光学装置１３に付着することを防止することができる。

本実施形態では、図３に示すように、槽１２の底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１は、槽１２の前壁１２Ｆの下面、後壁１２Ｒｒの下面、左壁１２Ｌの下面１２Ｌ１、および右壁１２Ｒの下面１２Ｒ１よりも上方に位置する。このことによって、槽１２が準備位置Ａと設置位置Ｂとの間でスライドする際、槽１２の底壁１２Ｂは台１１に接触しない。そのため、槽１２のスライドによって、槽１２の底壁１２Ｂが汚れることを防止することができる。槽１２のうち、台１１の開口２１の上に位置するのは底壁１２Ｂである。槽１２内の光硬化性樹脂２３には、底壁１２Ｂを通じて光が照射される。本実施形態によれば、底壁１２Ｂが汚れにくいので、槽１２内の光硬化性樹脂２３に光を効率よく照射することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することが可能である。

上記実施形態では、図１に示すように、槽１２は、前方から後方に向かってスライドすることによって、台１１の開口２１の上に載置されていた。しかし、槽１２のスライド方向は特に限定されない。例えば、槽１２は、左方から右方に向かってスライドすることによって、台１１の開口２１の上に載置されてもよい。この場合、スライドガイド１６は、左右方向に延びているとよい。

スライドガイド１６の構成は特に限定されない。上記実施形態では、スライドガイド１６は左ガイド部材６１および右ガイド部材６２を備えていた。しかし、スライドガイド１６は、左ガイド部材６１および右ガイド部材６２のうちいずれか一方のみを備えていてもよい。

上記実施形態では、図３に示すように、槽１２の前壁１２Ｆの下面、後壁１２Ｒｒの下面、左壁１２Ｌの下面１２Ｌ１、および右壁１２Ｒの下面１２Ｒ１が、槽１２の底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１よりも下方に位置していた。しかし、槽１２の底壁１２Ｂと台１１との接触を避ける観点からは、必ずしも上記構成である必要はない。例えば、槽１２の前壁１２Ｆの下面および後壁１２Ｒｒの下面のみが、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１よりも下方に位置していてもよい。また、左壁１２Ｌの下面１２Ｌ１および右壁１２Ｒの下面１２Ｒ１のみが、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１よりも下方に位置していてもよい。また、前壁１２Ｆの下面の全体、後壁１２Ｒｒの下面の全体、左壁１２Ｌの下面１２Ｌ１の全体、および右壁１２Ｒの下面１２Ｒ１の全体が、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１よりも下方に位置している必要はない。例えば、槽１２の四隅部の下面のみが、底壁１２Ｂの下面１２Ｂ１よりも下方に位置していてもよい。

上記実施形態では、図１に示すように、シャッター１５が閉じるようにシャッター１５に弾性力を与える弾性部材として、リンク部材７３およびスライダ７２を介してシャッター１５を後ろ向きに引っ張る引っ張りばね７４が用いられていた。しかし、弾性部材は引っ張りばね７４に限定されない。例えば、弾性部材として、リンク部材７３およびスライダ７２を介してシャッター１５を後ろ向きに押す圧縮ばねを用いることも可能である。また、リンク部材７３に対して回転軸８７回りの回転力を与えるトーションばねを用いることも可能である。

上記実施形態では、リンク部材７３の当接部８４は、槽１２の後壁１２Ｒｒに当接するように構成されていた。しかし、当接部８４の当接箇所は、後壁１２Ｒｒに限定されない。例えば、槽１２の左壁１２Ｌに左方に延びる被当接部が設けられ、リンク部材７３の当接部８４は上記被当接部に当接するようになっていてもよい。この場合、当接部８４と上記被当接部とは、槽１２が後方にスライドして開口２１の全体を覆ってから当接することが好ましい。

上記実施形態では、連動装置１７は、シャッター１５の開閉と槽１２のスライドとを機械的に連動させるものであった。しかし、連動装置１７は、シャッター１５の開閉と槽１２のスライドとを電気的に連動させるものであってもよい。シャッター１５は、電気的に制御することによって開閉するものであってもよい。例えば、シャッター１５を開閉するモータ等のアクチュエータと、槽１２が設置位置Ｂに設置されているか否かを検出するセンサとを備えていてもよい。この場合、上記センサによって槽１２が設置位置Ｂに設置されたと検出された場合、制御装置３５によって上記アクチュエータを制御し、シャッター１５を開くようにしてもよい。

１ ３次元造形装置
１１ 台
１２ 槽
１３ 光学装置
１４ ホルダ
１５ シャッター
１６ スライドガイド
１７ 連動装置
２１ 開口
２３ 光硬化性樹脂
３１ 光源
３２ ミラー
７３ リンク部材
７４ 引っ張りばね

Claims (8)

1. 開口が形成された台と、
   前記台上に載置され、液体の光硬化性樹脂を収容する槽と、
   前記台の下方に配置され、光を発する光源を少なくとも有し、前記開口を通じて前記光源からの光を前記槽内の前記光硬化性樹脂に照射する光学装置と、
   前記光が照射されて硬化した前記光硬化性樹脂を引き上げる昇降自在なホルダと、
   前記開口を開閉自在に覆うシャッターと、
   前記槽が前記開口の上方から外れた準備位置と前記開口の上方の設置位置との間でスライド可能なように、前記台上における前記槽のスライドを案内するスライドガイドと、
   前記開口の全体の上方に前記槽が位置していると前記シャッターが開き、前記開口の少なくとも一部の上方に前記槽が位置していないと前記シャッターが閉じるように、前記台上における前記槽のスライドに連動して前記シャッターを開閉させる連動装置と、
   を備えた、３次元造形装置。
2. 前記連動装置は、前記槽がスライドして前記開口の全体の上方に位置するようになってから前記シャッターを開き始め、前記槽がスライドして前記開口の少なくとも一部の上方に前記槽が位置しなくなる前に前記シャッターを閉じ終わるように、前記槽のスライドと前記シャッターとを連動させるように構成されている、請求項１に記載の３次元造形装置。
3. 前記連動装置は、
   前記槽と係合し、前記槽のスライドに伴って移動する係合部材と、
   前記係合部材の移動に伴って前記シャッターが開閉するように前記係合部材と前記シャッターとを連結する連結部材と、
   前記シャッターが閉じるように前記シャッターに弾性力を与える弾性部材と、
   を備えている、請求項１または２に記載の３次元造形装置。
4. 前記槽が前記設置位置から前記準備位置にスライドする方を前方、前記準備位置から前記設置位置にスライドする方を後方としたときに、
   前記連動装置は、
   前後方向に延びるガイド棒と、
   前記シャッターと一体となって移動可能なように前記シャッターに設けられ、鉛直方向に延びるガイド溝が形成され、前記ガイド棒にスライド自在に係合したスライダと、
   前記槽の後部と当接する当接部と、前記スライダの前記ガイド溝にスライド自在に係合した係合部と、前記当接部と前記係合部とをつなぐ棒状部と、を有するリンク部材と、
   左右方向に延び、前記リンク部材の前記当接部と前記係合部との間の部分を支持する回転軸と、
   前記スライダの後方に配置された上端部と、前記リンク部材の前記回転軸と前記係合部との間の部分に係止された下端部とを有する引っ張りばねと、
   を備えている、請求項１または２に記載の３次元造形装置。
5. 前記槽を前記設置位置にロックするロック機構を備えている、請求項１〜４のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
6. 前記槽が前記設置位置から前記準備位置にスライドする方を前方、前記準備位置から前記設置位置にスライドする方を後方としたときに、
   前記槽は、底壁と、底壁の左部から垂直に延びる左壁と、底壁の右部から垂直に延びる右壁とを備え、
   前記スライドガイドは、
   前記台上に取り付けられ、それぞれ前後方向に延びる左縦板と前記左縦板から右方に延びる左上板とを有し、前記槽の前記左壁と摺接可能な左ガイド部材と、
   前記台上に取り付けられ、それぞれ前後方向に延びる右縦板と前記右縦板から左方に延びる右上板とを有し、前記槽の前記右壁と摺接可能な右ガイド部材と、
   を備えている、請求項１〜５のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
7. 前記槽が前記設置位置から前記準備位置にスライドする方を前方、前記準備位置から前記設置位置にスライドする方を後方としたときに、
   前記シャッターは、前後方向にスライド自在なプレート部と、前記プレート部の後端部から上方に突出する突出部と、を備えている、請求項１〜６のいずれか一つに記載の３次元造形装置。
8. 前記槽は、底壁と、底壁の側方に位置する側壁と、を備え、
   前記底壁の下面は、前記側壁の下面よりも上方に位置する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の３次元造形装置。

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