JP6865833B2 - ステレオリソグラフィ装置に供給するための改良されたカートリッジ、およびカートリッジを使用するステレオリソグラフィ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ステレオリソグラフィ装置に供給するための改良されたカートリッジ、およびカートリッジを使用するステレオリソグラフィ装置に関する。

本発明はまた、ステレオリソグラフィ装置に材料を供給することに進む前に、改良されたカートリッジによって材料を混合するための方法に関する。

公知であるように、ステレオリソグラフィ技術を用いることで、所定の放射線、一般的には光放射線にさらすことによって固化される液体またはペースト状材料の複数の層を重ね合わせることにより、三次元物体を製造できるようになる。

公知の型のステレオリソグラフィ装置は、材料を保持するための適切な容器、および電源を入れると垂直方向に動くようになるモデリングプラットフォームを備える。

この装置は、また、モデリングプラットフォームに隣接する材料の層を選択的に固化させることができる所定の放射線を放出するのに適した発光手段を備える。

物体の製造に使用するのに適した様々なステレオリソグラフィ材料が公知であり、これらは、色、色合い、機械的特性および他の物理的パラメータに関して互いに異なる。

同じステレオリソグラフィ装置は、作製される各個々の三次元物体に対して設定された要件に応じて、上記の異なる材料のいずれとも一緒に使用することができる。

特に、三次元物体を製造するためのステレオリソグラフィプロセスを実行している間、そのレベルを一定に維持するような様式で、容器内で保持されている材料を補給する必要があることが知られている。

同様に、同じ三次元物体の異なる領域に異なる材料を使用し、物体自体の製造中の異なる時にこの材料を添加することが可能である。

しかしながら、上記の操作は両方とも、時間を要し、かつ操作者が手動で行う必要があるため、実施するのに比較的快適性に欠けるという欠点をもたらす。

公知の変形実施形態によれば、容器内に存在する材料が補給されるか、または異なる材料が自動的に同じ容器内に導入される。これは、ステレオリソグラフィ装置に供給装置を備えることによって可能になる。

しかしながら、材料が自動的に補給されることよるこの最後の変形実施形態もまた、欠点をもたらすことが知られている。実際、これらのステレオリソグラフィ装置は、ステレオリソグラフィプロセスの間に自律的に材料を容器内に搬送する必要があるため、材料を引き出すことができる貯蔵部が設けられている。異なる機械的特性および異なる比重を有するいくつかの成分を混合することによって得られる材料を使用することが、ステレオリソグラフィの分野でますます頻繁になっているので、貯蔵部の内側では、材料中に存在するより重い粒子は、底部に沈降し、かつ材料自体のより多くの液体部分から分離する傾向がある。したがって、不都合なことに、所定量の材料を貯蔵部から容器に搬送する必要がある場合には、材料自体の液体部分のみが容器に搬送される可能性が非常に高い。

これは不都合なことに、予め確立されたものとは異なり、ほとんどの場合、より悪い機械的特性を有する三次元物体の製造がもたらされる。

言い換えれば、この種類の材料を使用する場合には、三次元物体を作製するために容器に搬送する前に、この材料を混合し、均質の状態を回復させる必要があることが知られている。

公知の型のステレオリソグラフィ装置によってもたらされるさらなる欠点は、処理サイクル中に容器の透明な底部が所定の放射線にさらされ、これにより不透明化の進行を受けるという事実に関連する。

こうした不透明化により、放射線の有効性が徐々に低下し、容器の交換が必要になる。

交換作業を実行する必要がある時期を決定するには、ある程度の専門知識を必要とする。

そのため、容器内における異なる材料の補給または導入、および容器を空にすること、容器自体の定期的な交換、および必要に応じた供給システムの清浄に関連する問題は、上述の型の装置が、熟練でないユーザによる使用に適していないことを意味する。

国際公開第２０１５／０１５２６１号は、アクセス開口部を備えた容器と、第１の液体またはペースト状材料を入れるのに適した第１の貯蔵部と、第２の液体またはペースト状材料を入れるのに適した第２の貯蔵部と、第１の材料および第２の材料を貯蔵部から容器に向かって搬送するのに適した供給手段と、を備えるステレオリソグラフィ装置のためのカートリッジについて記載している。

本発明は、上述の公知の型のカートリッジおよびステレオリソグラフィ装置によってもたらされる欠点をすべて克服することを企図している。
特に、本発明の第１の目的は、操作者にとって、同じステレオリソグラフィ装置において異なる材料を使用するのを容易にすることである。

本発明のさらなる目的は、処理容器に導入された材料が、材料自体の元のものと異なる機械的特性、色特性、または他の物理的パラメータを有することを妨げることである。

特に、本発明の目的は、三次元物体の製造に進む前に、容器に導入するのに適した材料を効率よく混合できるようにすることである。

上述の目的は、請求項１に従って作製されたステレオリソグラフィ装置用のカートリッジにより達成される。

上述の目的はまた、請求項１１に記載のカートリッジを備えるステレオリソグラフィ装置、ならびに請求項１３に記載の混合方法によっても達成される。

本発明の様々な態様のさらなる特徴および詳細は、従属請求項に記載されている。

有利には、本発明の主題であるカートリッジを用いることで、物体の異なる領域において異なる材料を有する三次元物体の製造が容易になる。

特に、歯科補綴物などのある種の三次元物体を作製するためには、作製される物体の色または色合いを漸進的に変化させるために、容器内に既に存在する第１の種類の基材に着色顔料を含む第２の材料を徐々に導入する必要があるので、本発明のカートリッジを用いることで、有利にも、漸進的に導入することが容易になり得、同時に使用される材料の元の色彩的および機械的特性が維持される。

さらに有利には、本発明のカートリッジでは、容器の供給システムを清掃する必要性を回避することができる。

さらなる利点は、容器自体の底部が透明でなくなった場合に、容器の交換が容易になることにある。

さらに有利には、カートリッジは、例えば宝飾品または歯科の分野で作業する操作員などの熟練していない操作者によって使用されるのにも特に適している。

上記の目的および利点は、以下に例解される他のものと共に、添付の図面を参照して非限定的な例として提供される本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明において強調される。
第１の実施形態による本発明の主題であるカートリッジを示す不等角投影図である。 図１に例解する第１の実施形態による本発明のカートリッジを示す上面図である。 縦断面による図１および図２に示すカートリッジに付属している容器を示す図である。 本発明のカートリッジを収容するように構成された本発明によるステレオリソグラフィ装置の概略図を示す図である。 再循環ポンプを備えた、本発明の第１の実施形態による本発明のカートリッジを示す図である。 第２の実施形態による本発明のカートリッジの不等角投影図である。 図６に例解されたカートリッジに付属している貯蔵部の構造の詳細図である。 第１の実施形態による本発明のカートリッジの容器に第１の材料が搬送されるステップを例解している図である。 第１の実施形態による本発明のカートリッジを用いて実施される本発明の混合方法のステップを示す図である。 第１の実施形態による本発明のカートリッジを用いて実施される本発明の混合方法のステップを示す図である。 第１の実施形態による本発明のカートリッジを用いて実施される本発明の混合方法のステップを示す図である。

図１および図２において、全体として１と示されている第１の好ましい実施形態によれば、ステレオリソグラフィ装置に供給するための本発明のカートリッジは、容器４が一体化されている支持構造体３を備える。

しかし、本発明の第１の好ましい実施形態に対する代替の実施形態では、容器４は、本発明のカートリッジ１に付属していなくてもよく、むしろ、ステレオリソグラフィ装置２００に独立して挿入され、操作構成において同じカートリッジ１と作動可能に一体化されている別個の要素であり得ることを排除することはできない。

カートリッジ１はさらに、支持構造体３に一体化し、所定の放射線Ｒにさらされることによって固化させるのに適した第１の液体またはペースト状材料Ｍ１を入れるのに適した第１の貯蔵部５をさらに備える。第１の貯蔵部５は、送液口８１を介して容器４に面する第１の導管８を介して、容器４と連通している。

明らかに、容器４の存在を含まない本発明のカートリッジ１の代替実施形態によれば、第１の導管８および独立した容器が、双方とも、操作構成でステレオリソグラフィ装置２００に設置されている場合、第１の導管８は、独立した容器に作動可能に一体化させ得るように構成されている必要がある。

必須ではないが好ましくは、第１の材料Ｍ１は、光硬化性樹脂またはフォトポリマーであり、所定の放射線Ｒは光である。

さらに、カートリッジ１には、以下に詳細に説明する様態で、第１の導管８の送液口８１を閉じるのに適したシャッタ手段９が設けられている。
カートリッジ１は、支持構造体３と一体化されており、第１の材料Ｍ１を第１の貯蔵部５から容器４に向かって搬送するのに適した供給ユニット７をさらに備える。

支持構造体３は、図４に概略的に示すとおり、ステレオリソグラフィ装置２００に接続するのに適した取り外し可能な接続手段１０を備えている。

一方、ステレオリソグラフィ装置２００には、図４に例解する操作構成を画定するような様式で、カートリッジ１の接続手段１０と協働するのに適した取り外し可能な接続手段２０１が設けられている。

容器４にはまた、図４に示すように、カートリッジ１がステレオリソグラフィ装置に接続されているとき、容器４自体にステレオリソグラフィ装置２００のモデリングプラットフォーム２０２を挿入できるようにするのに適しているアクセス開口部１１が設けられている。

カートリッジ１と装置２００とを連結することにより、ステレオリソグラフィ装置２００に付属している発光手段２０３によって生成された所定の放射線Ｒに選択的にさらされたときに、三次元物体を形作るような様式で固化する材料Ｍを保持するのに適した容器４を有することができるようになることが理解され得る。

有利には、カートリッジ１は、装置２００と容易に連結され、必要に応じて交換され得る。

明らかに、類似の構造を有するが、異なるカートリッジを実施可能である。したがって、カートリッジは、装置２００に接続するのにすべてが等しく適しているが、カートリッジに含まれる材料により、互いに異なる。

したがって、有利には、操作者は、製造される特定の三次元物体に最も適した材料を含むカートリッジを選択できる場合もある。

本発明によれば、カートリッジ１はまた、支持構造体３と一体化しており、第１の貯蔵部５に入っている材料と同じ材料Ｍ１、または第１の貯蔵部５に入っている材料とは異なる種類の第２の液体またはペースト材料Ｍ２を入れるのに適した第２の貯蔵部１２を備え、第２の材料Ｍ２は、所定の放射線Ｒにさらすことにより固化され得るものとする。言い換えれば、第２の材料Ｍ２は、所定の放射線Ｒにさらされた後に固化できる材料Ｍの混合物を形成するような様式で、第１の材料Ｍ１と混合するのに適した種類のものである必要がある。

例えば、第１の材料Ｍ１は、三次元物体の固化層を形成するための基材として役立ち得、第２の材料Ｍ２は、基材Ｍ１と一緒に、基材Ｍ１と比較して異なる物理的特性を有する材料Ｍの混合物を成形するための補助材料として役立ち得る。

さらに詳細には、異なる色合い、色調または他の視覚特性を有する材料Ｍの混合物を得る必要がある場合には、第２の材料Ｍ２は、例えば顔料であり得る。

上記に加えて、またはその代わりとして、第２の材料Ｍ２は、材料Ｍの混合物に抵抗性、硬度などに関する特別な機械的特性を付与するのに適した粉体、例えばセラミック粒子を含み得る。

上記とは異なり、本発明のカートリッジ１は、第１の貯蔵部５内に第２の材料Ｍ２と、第２の貯蔵部１２内に同じ第２の材料Ｍ２、あるいは第１の材料Ｍ１とを導入するために使用され得ることに留意されたい。

最後に、単一のカートリッジ１内に互いに異なるいくつかの材料Ｍ１、Ｍ２が存在することによって、異なる材料から作製された三次元物体を製造できることが理解され得る。

さらに、操作者は、単一の操作により、得られる製品の種類に最も適したカートリッジ１をステレオリソグラフィ装置２００に接続できるため、ステレオリソグラフィ装置２００の準備は、公知の型の装置と比較して、容易であり、かつ迅速である。

明らかに、得られる三次元物体の各種類に対して、その種類の物体に最も適した材料を含む特定のカートリッジを製造することができる。

２つの貯蔵部５および１２に関して、それらの貯蔵部のうちの各１つの容積は、必須ではないが、好ましくは１ｃｍ^３〜５０ｃｍ^３である。
上記で特定された量は、歯科技術において使用される種類の歯科模型を製造するのに十分な材料Ｍ１、Ｍ２の量に相当する。

したがって、有利には、上に示したサイズを有する貯蔵部５、１２を備えたカートリッジ１は、使い捨てカートリッジとして使用可能であり、これにより、熟練でない操作者にとって、装置の使用を簡素化するのと同時に、材料Ｍ１、Ｍ２の量が、必要とされる最小量に制限される。

明らかに、貯蔵部５、１２の容量は、上記に特定したものと異なっていてもよく、かつ／または互いに異なっていてもよい。

本発明の変形実施形態によれば、同じカートリッジ１が３つ以上の材料Ｍｎを含み得るような様式で、カートリッジ１が２つ以上の第２の貯蔵部１２を備え得ることを排除することはできない。

本発明によれば、カートリッジ１は、第１の貯蔵部５と第２の貯蔵部１２との間に置かれ、それらが互いに連通させて配置される様式で、第２の導管１３をさらに備える。また、本発明によれば、供給ユニット７は、第２の貯蔵部１２に向かって、第１の貯蔵部５に入っている材料（複数可）Ｍ１、Ｍ２を搬送するようにも構成され、またはその逆で、第２の導管１３を通って第１の貯蔵部５に向かって、第２の貯蔵部１２に入っている材料（複数可）Ｍ１、Ｍ２を搬送するようにも構成される。特に、以下により詳細に説明されるように、供給ユニット７は、シャッタ手段９が送液口８１を閉じる位置に配置されたときにこれらの最後の操作が実行されるように構成される。

有利には、材料（複数可）Ｍ１、Ｍ２を、容器４に向かって流出させることなく、第２の導管１３を介して一方の貯蔵部から他方の貯蔵部へ１回以上搬送することによって、材料の異なる成分を機械的に移動させることができるようになる。これにより、それらの組成が都合よく均質となる。

言い換えれば、機械的混合操作により、同じ材料を容器４に分配する前に、２つの貯蔵部５または１２のうちの１つの底部におそらく堆積している所与の材料のより重い成分をより多くの液体成分と融合できるようになる。したがって、本発明の主目的は達成されたと考えられる。

以下に詳細に説明され、かつ上述されたように、供給ユニット７は、さらに、第１の貯蔵部５に入っている材料Ｍ１またはＭ２を１回の通過で容器４に移送できるようになるか、あるいは処理サイクルにおいて必要な場合には、シャッタ手段９の送液口８１を予め解放する。

本発明の第１の好ましい実施形態によれば、第１の貯蔵部５および第２の貯蔵部１２は互いに異なるものとして画定され、それらの貯蔵部は両方とも、図１および図２に示すように、実質的に中空円筒の形状である。

好ましい実施形態によれば、さらに、供給ユニット７は、第１の貯蔵部５の内側で摺動するように導入され適合された第１の押し込み手段７１、好ましくは第１のプランジャ７１１、ならびに第１の押し込み手段７１を移動させるように構成された第１のアクチュエータ手段（図示せず）を備える。さらに、供給ユニット７は、第２の貯蔵部１２の内側で摺動するように導入され適合された第２の押し込み手段７２、好ましくは第２のプランジャ７２１、ならびに第２の貯蔵部１２に沿って第２のプランジャ７２１を移動させるように構成された第２のアクチュエータ手段（図示せず）も備える。

好ましくは、２つのアクチュエータ手段は、それぞれのプランジャ７１１および７２１を互いに独立して移動させるように構成される。

この最後の特徴の有用性は、本発明の主題である方法の説明の間に、以下に明らかになるであろう。

本発明の変形実施形態では、２つの貯蔵部５および１２は、中空円筒の形状とは異なる形状を有するものとして画定され得、また押し込み手段７１および７２は、プランジャ７１１、７２１に対して異なる型のものであってもよく、同一の押し込み手段７１および７２は、一方の貯蔵部から他方の貯蔵部に材料Ｍ１、Ｍ２を搬送できるものとすることは排除できない。

好ましくは、第１および第２のアクチュエータ手段は、好ましくはステレオリソグラフィ装置２００に付属している外部制御手段により制御され、貯蔵部５と１２との間および容器４に向かう材料Ｍ１、Ｍ２の流れを制御するように構成される。

本発明の変形実施形態によれば、第１および第２のアクチュエータ手段もまた、カートリッジ１が設置されているステレオリソグラフィ装置２００に付属し得る。

カートリッジ１の第１の好ましい実施形態によれば、２つの貯蔵部５と１２および容器４は、単一の部品を形成するような様式で、支持構造体３を介して取り外しできない様態で相互に一体化されている。

さらにより好ましくは、貯蔵部５と１２および容器４を画定するような様式で、支持構造体３が構成されている。

しかし、本発明の第１の好ましい実施形態の構築変化形態によれば、２つの貯蔵部５および１２、ならびに／または容器４は、支持構造体３に取り外し可能に接続され得ることは排除できない。

好ましくは、また図３に示すように、容器４の底部２は、所定の放射線Ｒに対して少なくとも部分的に透明であり、そのアクセス開口部１１の反対側に配置される。

アクセス開口部１１および透明な底部２の構成により、図４に概略的に例解された型のステレオリソグラフィ装置２００においてカートリッジ１が使用できるようになり、所定の放射線Ｒは、容器４の下に配置される発光手段２０３によって照射される。

実際、透明な底部２は、それを介して所定の放射線Ｒを通過させ、これにより、容器４内に入っている材料Ｍが固化されるようになる。

さらに、アクセス開口部１１により、モデリングプラットフォーム２０２を容器４内に導入し、かつ軸線Ｘに沿って移動させることができるようになるため、ステレオリソグラフィプロセスを実行できるようになる。

さらに、上述の実施形態のすべてにおいて、供給ユニット７は、容器４内に保持された材料Ｍのレベルを検出するのに適し、任意の異常なレベルを信号で知らせるように構成されたセンサ７３を備え得る。

好ましくは、センサ７３は、それらの動作を制御するような様式で、アクチュエータ手段に作動可能に接続されている。

好ましくは、カートリッジ１は、貯蔵部５、１２に入っている材料Ｍ１、Ｍ２のレベルを検出するための手段１５も備える。

検出手段１５は、貯蔵部５、１２に入っている材料Ｍ１、Ｍ２がほぼなくなるときに表示され得、それにより、操作者は、必要に応じてカートリッジ１を交換できるようになる。

有利には、検出手段１５により、ステレオリソグラフィ装置２００の使用がさらに容易になる。

明らかに、検出手段１５は、貯蔵部５、１２に補給する必要があることを信号で送るために、ステレオリソグラフィ装置２００に組み込まれた供給ユニットにおいても有利に使用することができる。

好ましくは、検出手段１５は、貯蔵部５、１２に入っている材料Ｍ１、Ｍ２のレベルを示すことを意図した電気信号を発するように構成されている。

電気信号は、例えば、ステレオリソグラフィ装置２００に付属している第２のコネクタに取り外し可能に接続されるのに適した第１のコネクタを備え得る接続手段を介して、カートリッジ１の外側に配置された装置に送信されることが好ましい。

ステレオリソグラフィ装置２００は、好ましくは、それ自体、公知ではあるが、図示されていない信号伝達手段を備え、電気信号を受信時に、それぞれの貯蔵部５、１２内において、材料Ｍ１、Ｍ２がほぼなくなる場合、操作者に警告を送信するような様式で構成されている。

本発明の好ましい実施形態について、第２の導管１３を貯蔵部５および１２の一方または双方から取り外すことができるような様式で、第２の導管１３は、第１の貯蔵部５に画定された第１の接続要素５１、および第２の貯蔵部１２に画定された第２の接続要素１２１に取り外し可能に接続されている。有利には、この特性により、必要に応じて２つの貯蔵部５および１２内の材料を補給することがより容易になる。

しかしながら、第２の導管１３が取り外し不可能な様態で２つの貯蔵部５および１２と一体化され得ることを排除することはできない。

本発明のカートリッジ１は、好ましくは、第２の導管１３に沿って配置された取り外し可能な閉鎖要素１６も備え、これにより、一時的に閉じて、第１の貯蔵部５から第２の貯蔵部１２へ（その逆もある）材料Ｍ１およびＭ２が通過するのを防ぐようにする。

さらにより好ましくは、閉鎖要素１６は、第２の導管１３を閉じ、これにより本発明のカートリッジ１を設置する前、および使用する前に、一方の貯蔵部から他方の貯蔵部への材料Ｍ１およびＭ２の流れを防ぐのに適した取り外し可能な挟持部である。本発明の可能な変形実施形態によれば、閉鎖要素１６は、第２の導管１３を一時的に閉じることができるという条件で、それ自体公知の別の型のものであり得る。例えば、閉鎖要素１６は、第２の導管１３に沿って配置され、手動でまたは外部制御要素によって操作されるのに適した弁であり得る。

さらに、本発明のカートリッジ１の異なる実施形態によれば、閉鎖要素１６は存在しなくてもよい。

好ましくは、本発明のカートリッジ２は、ポンプ１８、好ましくは、概略的に図５に示される蠕動型ポンプも備える。このポンプは、吸液用導管１８１を有する、容器４の第１端部４ａの高さに画定された吸液口１９、および送液用導管１８２を有する、第１の端部４ａとは反対側にある、同じ容器４の第２の端部４ｂの高さに画定された送液口２０に、それぞれ、作動可能に接続されている。

ポンプ１８は、容器４の内側に存在する材料Ｍの再循環および混合を可能にするように有利に構成されている。

変形実施形態によれば、蠕動ポンプ１８は存在しなくてもよく、または本発明のカートリッジ１が設置されるのに適しているステレオリソグラフィ装置２００に付属し得る。この場合、明らかに、本発明のカートリッジ１およびポンプ１８には、ステレオリソグラフィ装置２００に設置されたときに、同じポンプ１８とカートリッジ１との間に取り外し可能な動作的接続が得られるような様式で、都合の良い相補的接続手段を備えるものとする。好ましくは、本発明のカートリッジ１が、ポンプ１８と一体化することにより、吸液口１９に近接している容器４の底部２に凹部２１が形成され得る。この場合、容器４内に画定された吸液口１９は、図３の断面図に示すように、実質的に凹部１９の高さに設けられる。

有利には、凹部２１が存在することで、吸液動作中に吸液口１９が容器４の内側に存在する材料Ｍによって完全に浸水されるようになる。したがって、これにより、ポンプ１８が、材料Ｍのほかに空気を吸い込むことを防ぐ。

さらに、容器４は、バッフル要素２２、好ましくは容器４の内側の送液口２０に面する底部２に対して直角に配置された壁を備えることが好ましい。

バッフル要素２２は、有利には、材料Ｍが送液口２０から流出しないような様式で、また、同材料Ｍが、図５の詳細に、概略的に示されるように、送液口２０対して横方向に配置されている容器４の領域にも達することができるように構成されている。

とりわけ、ポンプ１８、凹部２１、およびバッフル要素２２を一緒に組み合わせた上記の解決策では、それ自体が、特許請求の範囲の主題であり得ることを指摘することが重要である。また、本発明の好ましい実施形態または上記の代替実施形態に従って、カートリッジ１内に上記解決策を実施する必要はない。実際、特徴の最後の組み合わせは、それ自体で、上述の利点の達成が可能になる。

シャッタ手段９に関して、これらは好ましくは第１の位置と第２の位置との間において送液口８１内に摺動可能に導入されるように構成された弁体９１を備え、第１の位置では、それに従って、同弁体９１により、材料が第１の貯蔵部５から容器４へ通過するのを防ぎ、その代わりに、第２の位置では、それに従って、弁体９１により、同材料が、２つの要素５と４の間を流れることができようになる。図１の詳細に示されるように、弁体９１は、実質的に長手方向に伸張する弾性要素９２に作動可能に接続されている。特に、弾性要素９２は、弁体９１を、第１の位置から第２の位置へ（その逆も同様である）移動させることができるような様式で、端部９２ａの第１の端部の高さで弁体９１に作動可能に接続され、また第１の端部９２ａと反対側にあるその第２の端部９２ｂを有するカートリッジ１に画定されている固定点に作動可能に接続される。

図６および図７に概略的に表され、全体として１００と示されている本発明のカートリッジの第２の好ましい実施形態は、上記のすべての変形実施形態など、第１の好ましい実施形態とは異なる。第１の貯蔵部５および第２の貯蔵部１２は、実質的に中空円筒の形状である単一の本体１４内に画定されており、供給ユニット７は、中空円筒体１４の内側において摺動するように配置されているか、または摺動に適している単一の押し込み手段７１、特に、単一のプランジャ７１１を備える。

さらに、第２の実施形態によれば、供給ユニット７は、押し込み手段７１、好ましくはプランジャ７１１を中空円筒体１４に沿って移動させるように構成された単一のアクチュエータを備える。

明らかに、本発明の変形実施形態によれば、図７に示すように、２つの貯蔵部５および１２は、同一の中空円筒体１４に画定されており、プランジャ７１１を介して互いから流体動的に分離されている。これにより、プランジャ７１１を移動させることによって内部容積が変化し、互いに対して相補的になるようになる。

既に上述したように、本発明は、上述の特徴を有するステレオリソグラフィ装置２００も含む。特に、ステレオリソグラフィ装置２００は、所定の放射線Ｒを放出するのに適した発光手段２０３と、移動軌跡Ｘに沿って移動させるのに適した電力手段と一体化させたモデリングプラットフォーム２０２とを備える。本発明によれば、ステレオリソグラフィ装置２００は、本発明によるカートリッジ１、１００の挿入および動作的接続に適している接続手段２０１を備える。

必須ではないが好ましくは、ステレオリソグラフィ装置２００において、カートリッジ１、１００を、ステレオリソグラフィ装置２００が載置される水平面に対して斜めの位置に配置できるように、接続手段２０１が構成される。

実際には、カートリッジ１、１００は、容器４の透明な底部２が、所定の放射線Ｒの軌跡に沿って配置され、かつアクセス開口部１１が、モデリングプラットフォーム２０２の移動軌道Ｘに沿って配置されるような動作位置において、装置２００に一体化している。１つ以上の材料Ｍ１、Ｍ２の所定量が貯蔵部５、１２から容器４に移送された後、三次元物体が、公知の型のステレオリソグラフィプロセスを経て製造される。

特に、可変色調を特徴とする外面を有する歯科補綴物を作製するために使用される、図１および図２に例解されている第１の好ましい実施形態によるカートリッジ１では、基材として使用される第１の材料Ｍ１が、第１の貯蔵部５の内側に配置されるべきであり、着色顔料を含む第２の材料Ｍ２が、第２の貯蔵部１２の内側に配置されるべきであるものとする。

したがって、上述の状況では、ステレオリソグラフィ装置２００を介して実行されるステレオリソグラフィプロセスによれば、まず、第１の材料Ｍ１が送液口８１から流出され得るような様式で、シャッタ手段９が第２の位置に配置される。好ましくは、シャッタ手段９は、ステレオリソグラフィ装置２００に付属しており、シャッタ手段９と作動可能に一体化されたアクチュエータ要素、特に、機械的な指（図解なし）によって移動させられる。

続いて、ステレオリソグラフィプロセスに従って、カートリッジ１の第１のプランジャ７１１は、図８に概略的に示すように、第２のプランジャ７２１を静止状態に維持するのと同時に、第１の材料Ｍ１を送液口８１に向かって搬送させるような様式で、第１のアクチュエータ手段を介して動作させる。

この最後の解決策では、第１の材料Ｍ１が第２の導管１３を通って第２の貯蔵部１２に向かって搬送されるのを有利に防ぐ。上記に加えて、本発明の好ましい実施形態によるカートリッジ１では、閉鎖要素１６を備えるため、第１の材料Ｍ１および第２の材料Ｍ２が汚染されないことがさらに保証される。

第１のプランジャ７１１の動作は、好ましくは、第１の材料Ｍ１（この特定の場合には基材Ｍとして機能する）が、容器４内に完全に搬送されると停止する。必要な場合には、三次元物体を作り出すための実際のステレオリソグラフィプロセスを実行する前に、好ましくは蠕動ポンプ１８を作動させることによって、容器４に入っている基材を混合することが必要とされ得る。

一旦上記の操作が実行されると、モデリングプラットフォーム２０２が容器４内に存在する材料と接触することによって、三次元物体の製造が開始され得る。

モデリングプラットフォーム２０２と接触して配置された材料の層は、次に、その層を固化させるような様式で、所定の放射線Ｒにより選択的に照射される。

続いて、第２の層を作製するために同じ材料を調製できるようにするために、モデリングプレート２０２を持ち上げる。

特に、当面の場合、材料を調製するステップでは、着色顔料を含む所定量の第２の材料Ｍ２を、その色および／または色合いを実際に変更するために、すでに同じ容器４内に存在している基材Ｍと混合させるような様式で、容器４内に搬送する操作を含む。

既に上で説明したように、第２の貯蔵部１２の内側に存在する第２の材料Ｍ２のより重い成分は底部に堆積し得、より多くの液体成分から分離され得るため、搬送操作に進む前に、本発明の混合方法を適用することによって、第２の材料Ｍ２を混合する必要がある。以下にその操作ステップを記載する。より詳細には、本発明の方法によれば、前述のように、送液口８１を通って材料が流れるのを防ぐような様式で、第１の操作位置にシャッタ手段９が配置される。閉鎖要素１６も設けられている場合、第２の導管１３を通って材料が流れることができるようにするために、これも明らかに取り除かなければならない。この時点で、本発明の混合方法によれば、供給ユニット７は、第２の材料Ｍ２を第２の貯蔵部１２から第１の貯蔵部５に搬送し、続いて反対方向である第１の貯蔵部５から第２の貯蔵部１２に搬送するような様式で、操作される。より正確に、図９に概略的に示す第１の好ましい実施形態によるカートリッジ１の場合、操作動作中、第２のプランジャ７２１が第２の貯蔵部１２内に押し込まれ、同時に第１のプランジャ７１１が第１の貯蔵部５から出される。これにより、実際に、第２の材料Ｍ２を第２の貯蔵部１２から第１の貯蔵部５に搬送する操作が容易になるようにする。対称的な様態では、第２の材料Ｍ２を第１の貯蔵部５から第２の貯蔵部１２に搬送するために、図１０に概略的に示すように、第１のプランジャ７１１が第１の貯蔵部５内に押し込まれ、同時に第２のプランジャ７２１が第２の貯蔵部１２から出される。

本発明の方法によれば、第２の材料Ｍ２の都合のよい均質度が得られるまで、２つの操作が順次繰り返される。

本発明の方法により、混合操作が完了すると、第２の材料Ｍ２が第２の貯蔵部１２の内側にあるべき場合には、同じ材料が、最後に、送液口８１を備えている第１の貯蔵部５に搬送される。

続いて、混合方法によれば、供給ユニット７が停止され、次いで送液口８１が開かれ、次にシャッタ手段９が第２の動作位置に位置決めされることによって、供給ユニット７が再び操作される。このときに、第２の材料Ｍ２の少なくとも一部分を、送液口８１を通って第１の貯蔵部５から容器４内へ搬送できるようになる。容器４に導入される材料の量は、容器４自体の内側の材料を特徴づける色調に依存する。

図１１に示すように、本発明のカートリッジ１の第１の好ましい実施形態の場合には、この最後の搬送操作中に、第２のプランジャ７２１が第２の貯蔵部１２の内側に完全に配置され、第１のプランジャ７１１は、容器４内に搬送される第２の材料Ｍ２の所定量に比例する距離分、第１の貯蔵部５の内側を進む。有利には、第２の貯蔵部１２の内側に完全に第２のプランジャ７２１が配置されることにより、第１のプランジャ７１１によって押されたときに、第２の導管１３を介して第２の材料Ｍ２が同一の第２の貯蔵部１２に流入することを防ぎ、その結果、同じ材料Ｍ２を容器４内に送達させるときに、より高い精度を達成できるようになる。

本発明の混合方法を実施した終わりに、ステレオリソグラフィ装置２００を進めて、三次元物体の第２の層を作成し、モデリングプラットフォーム２０２を容器４内に存在する材料と再び接触させて、固化させるような様式で、このように画定された層に所定の放射線Ｒを選択的に照射する。

公知であるように、ステレオリソグラフィプロセス中に、三次元物体を画定するような様式で、複数の重ね合わされた層が固化される。好ましくは、本発明の混合方法は、各個々の層の作製と次の層の作製との間に実行される。

しかしながら、混合方法は、所定の数の層の作製後、または操作者が使用するのが都合がよいと考えるときはいつでも実行され得ることを排除することはできない。

いずれの場合においても、本発明の方法を実施することにより、容器４への導入前に材料の最適混合を得ることができるようになる。

このようにして、材料（この場合は第２の材料Ｍ２）のより多くの液体成分のみが容器４に導入され、より重い成分が第２の貯蔵部１２の内側に残るリスクを回避することが可能である。

以上により、上述のカートリッジは、設定された目的を達成することが理解され得る。

特に、本発明は、操作者が同じステレオリソグラフィ装置内で異なる材料を使用することをより簡単にするという目的を達成する。

本発明はまた、処理容器内に導入された材料が、材料自体の元のものと異なる機械的および色特性および他の物理的パラメータを有することを妨げるという目的を達成する。

特に、本発明は、三次元物体の製造に進む前に、容器に導入するのに適した材料の効率のよい混合を可能にするという目的を達成する。

Claims (13)

1. ステレオリソグラフィ装置（２００）用のカートリッジ（１、１００）であって、前記カートリッジが、
   −前記ステレオリソグラフィ装置（２００）に取り外し可能に接続するのに適した接続手段（１０）を備えた支持構造体（３）と；
   −所定の放射線（Ｒ）にさらされることによって固化させるのに適した液体またはペースト状材料（Ｍ１、Ｍ２）を入れるのに適した第１の貯蔵部（５）であって、容器（４）と連通させて前記第１の貯蔵部（５）を配置するのに適した、第１の導管（８）および送液口（８１）を備える、第１の貯蔵部（５）と；
   −前記材料（Ｍ１、Ｍ２）を前記第１の貯蔵部（５）から前記容器（４）に供給するのに適した供給ユニット（７）と；
   −前記第１の導管（８）の前記送液口（８１）を閉じるのに適したシャッタ手段（９）と；
   −前記材料（Ｍ１、Ｍ２）を入れるのに適した少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）と、を備え、
   少なくとも１つの第２の導管（１３）であって、前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）と連通させて前記第１の貯蔵部（５）を配置する様式で、前記第１の貯蔵部（５）と前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）との間に配置されている第２の導管（１３）を備えることと；
   前記供給ユニット（７）は、前記シャッタ手段（９）が前記送液口（８１）を閉じる位置にある場合、前記第２の導管（１３）を介して、前記材料（Ｍ１、Ｍ２）を前記第１の貯蔵部（５）から前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）へ、またその逆に搬送し、前記シャッタ手段（９）が前記送液口（８１）を閉じない位置にあって、前記送液口（８１）が開かれている場合には、前記第１の導管（８）と前記送液口（８１）を通して、前記材料を前記第１の貯蔵部（５）から前記容器（４）内に搬送できるように構成されていることと、を特徴とする、カートリッジ。
2. −前記第１の貯蔵部（５）および前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）は、実質的に中空円筒の形状である単一の本体（１４）内に画定されていることと；
   −前記供給ユニット（７）は、前記単一の本体（１４）の内側で摺動するのに適したプランジャ（７１１）と、前記単一の本体（１４）に沿って前記プランジャ（７１１）を移動させるように構成された第１のアクチュエータ手段とを備えることと、を特徴とする、請求項１に記載のカートリッジ（１００）。
3. −前記第１の貯蔵部（５）と前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）とが互いに区別されるように画定され、前記貯蔵部が両方とも実質的に中空円筒の形状であることと；
   −前記供給ユニット（７）が、前記第１の貯蔵部（５）の内側で摺動するのに適した第１のプランジャ（７１１）と、前記第１のプランジャ（７１１）を前記第１の貯蔵部（５）に沿って移動させるように構成された第１のアクチュエータ手段と、前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）の内側で摺動するのに適した第２のプランジャ（７２１）と、前記第２のプランジャ（７２１）を前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）に沿って移動させるように構成された第２のアクチュエータ手段と、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のカートリッジ（１）。
4. 前記第２の導管（１３）が、前記第１の貯蔵部（５）に画定された第１の接続要素（５１）および前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）に画定された第２の接続要素（１２１）に取り外し可能に接続されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカートリッジ（１、１００）。
5. 第１の貯蔵部（５）から前記少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）へ、およびその逆の、前記材料（Ｍ１、Ｍ２）の通過を防ぐために、前記第２の導管（１３）に沿って配置された取り外し可能な閉鎖要素（１６）を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカートリッジ（１、１００）。
6. 前記容器（４）が、前記カートリッジ（１、１００）に付属しており、アクセス開口部（１１）と、前記所定の放射線（Ｒ）に対して少なくとも部分的に透明であり、前記アクセス開口部（１１）の反対側に配置される底部（２）とを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカートリッジ（１、１００）。
7. 吸液用導管（１８１）を有し、前記容器（４）の第１の端部（４ａ）の高さに画定された吸液口（１９）と、送液用導管（１８２）を有し、前記第１の端部（４ａ）とは反対側にあり、前記容器（４）の第２の端部（４ｂ）の高さに画定された送液口（２０）とにそれぞれ作動可能に接続されたポンプ（１８）を備え、前記ポンプ（１８）が、前記容器（４）の内側で前記材料（Ｍ１、Ｍ２）の再循環および混合を可能にするように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のカートリッジ（１、１００）。
8. 前記ポンプ（１８）が蠕動ポンプ（１８）であることを特徴とする、請求項７に記載のカートリッジ（１、１００）。
9. −前記吸液口（１９）に近接して前記容器（４）の底部（２）に形成された凹部（２１）であって、前記吸液口（１９）が実質的に前記凹部（２１）の高さに画定されている、前記凹部（２１）と；
   −前記容器（４）の送液口（２０）に面しているバッフル要素（２２）と、を備えることを特徴とする、請求項７または８に記載のカートリッジ（１、１００）。
10. 前記シャッタ手段（９）が、
    −第１の位置と第２の位置との間で前記送液口（８１）内に摺動可能に導入され得るような様式で構成されている弁体（９１）であって、前記第１の位置では、前記弁体（９１）により、前記材料（Ｍ１、Ｍ２）が前記第１の貯蔵部（５）から前記容器（４）へ通過するのを防ぎ、前記第２の位置では、前記弁体（９１）により、前記第１の貯蔵部（５）と前記容器（４）との間を前記材料（Ｍ１、Ｍ２）が流れることができるようになる、弁体（９１）と；
    −実質的に長手方向に伸張し、第１の端部（９２ａ）を有する前記第１の弁体（９１）に作動可能に接続され、また前記第１の端部（９２ａ）の反対側にある第２の端部（９２ｂ）を有する前記カートリッジ（１）に画定されている固定点に作動可能に接続される弾性要素（９２）と、を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のカートリッジ（１、１００）。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカートリッジ（１、１００）を備えることを特徴とする、ステレオリソグラフィ装置（２００）。
12. 内部に導入し、前記カートリッジ（１、１００）と動作接続するための接続手段（２０１）を備え、前記ステレオリソグラフィ装置（２００）が載置される水平面に対して斜めの位置に前記カートリッジ（１、１００）を配置できるように前記接続手段（２０１）が構成されていることを特徴とする、請求項１１に記載のステレオリソグラフィ装置（２００）。
13. 材料（Ｍ１、Ｍ２）を混合するための方法であって、前記材料（Ｍ１、Ｍ２）は、前記所定の放射線（Ｒ）にさらすことによって固化されるのに適しており、かつ請求項１〜１０のいずれか一項に記載のカートリッジ（１、１００）に付属している前記第１の貯蔵部（５）、または少なくとも１つの第２の貯蔵部（１２）に含まれており、
    ａ）前記シャッタ手段（９）を前記第１の動作位置に配置することによって前記送液口（８１）を閉じることと；
    ｂ）前記材料（Ｍ１、Ｍ２）を前記第１の貯蔵部（５）から前記第２の貯蔵部（１２）へ、またはその逆に前記第２の導管（１３）を介して搬送するような様式で、前記供給ユニット（７）を操作することと；
    ｃ）前記材料（Ｍ１、Ｍ２）の所定の均質度が達成されるまで、操作ｂ）を繰り返すことと；
    ｄ）前記材料（Ｍ１、Ｍ２）を前記第１の貯蔵部（５）に搬送することと；
    ｅ）前記供給ユニット（７）を停止することと；
    ｆ）前記シャッタ手段（９）を前記第２の操作位置に配置することによって前記送液口（８１）を開くことと；
    ｇ）前記材料（Ｍ１、Ｍ２）を少なくとも部分的に、前記第１の貯蔵部（５）から前記送液口（８１）を介して前記容器（４）へ搬送するような様式で、前記供給ユニット（７）を操作することと、を含むことを特徴とする、方法。

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