JP6970173B2 - レジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３ｄプリンタ - Google Patents

Description

以下の説明は、レジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタに関する。

３Ｄプリンタは、出力素材として光硬化性レジン（ｒｅｓｉｎ）を使用する。光硬化性レジンは常に水のような液体状態であるが、レーザなど特殊な光に照査されれば硬化する性質を有するプラスチックの一種である。すなわち、ＳＬＡ方式は、レーザとスキャナから出力されるレーザを介して光硬化性レジンを硬化し、これを繰り返し３Ｄの形状物を作る方式をいう。

既存の３Ｄプリンタは、水槽にレジンを充填させた状態で硬化作業を行いながら３Ｄ形状を出力する。大きい面積であるほど大量のレジンが求められ、初期運用のためのレジンのコストは極めて高価である。実際、水槽のレジンは表面の部分のみが実際のプリンティングに用いられる。また、他の種類のレジンを使用したい場合、水槽内側にレジンを全て交換しなければならない問題があった。３Ｄプリンタにおいて、初期運用コスト及び使用コストなどを減らすための技術が求められている実状である。

前述した背景技術は、発明者が本発明の導出過程で保有、習得したものであり、必ずしも本発明の出願前に一般に公開された公知技術ではない。

本発明は、課題番号１４１５１６３１２６に基づいて韓国政府の支援によって行われ、当該課題の研究課題名は、超高速大面積３Ｄプリンティングを活用した未来自動車の内外装プラスチック部品製作技術開発であり、部署名は産業通商資源部であり、研究管理専門機関は韓国産業技術評価管理院であり、主管機関は株式会社リンクソリューションである。

本発明は、課題番号Ｓ２７８９７７０に基づいて韓国政府の支援によって行われ、当該課題の研究課題名は、需要部品基盤大型プラスチックの部品製造のための素材可変型大型（２．１ｍ）レーザの積層装備開発であり、部署名は中小ベンチャー企業部であり、研究管理専門機関は中小企業技術情報振興院であり、主管機関は株式会社リンクソリューションである。

本発明は、課題番号１７１１０９３０７３に基づいて韓国政府の支援によって行われ、当該課題の研究課題名は、中小企業の製造技術革新力量強化のためのスマートエンジニアリング技術開発であり、部署名は科学技術情報通信部であり、研究管理専門機関は情報通信企画評価院であり、主管機関は株式会社リンクソリューションである。

本発明は、課題番号１４２５１３５１４１に基づいて韓国政府の支援によって行われ、当該課題の研究課題名は産業群（自動車、半導体）の高強度プラスチック需要部品製造のためのＤｆＡＭ設計基盤ＰＥＥＫ（高強度、高耐熱性）素材ＦＤＭ方式の製造技術開発であり、部署名は中小ベンチャー企業部であり、研究管理専門機関は中小企業の技術情報振興院であり、主管機関は株式会社リンクソリューションである。

一実施形態に係る目的は、水槽内側のほとんどをレジンと混合することなく、レジンよりも密度の高いフローティング溶液で充填することで、初期運用コスト及び使用コストを画期的に減少させ得る３Ｄプリンタを提供することにある。

一実施形態に係るレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタは、メインフレームと、前記メインフレーム内側に備えられる水槽と、前記水槽に沿って鉛直方向に摺動可能なビルド・プラットフォームと、前記メインフレームの上側に設けられ、前記ビルド・プラットフォームにレーザビームを照射する光学部と、前記水槽内側に設けられるレジンと、前記水槽内側に備えられ、前記レジンと混合せず、前記レジンよりも密度が高く、前記レジンを支持するフローティング溶液を含む。

前記ビルド・プラットフォームは、鉛直方向に摺動し、前記レジン及びフローティング溶液の境界を通過し、前記レジン及びフローティング溶液は重力によって分離され得る。

前記フローティング溶液は、塩又はグリセリンを含み得る。

前記フローティング溶液は、グリセリン９９重量％以上を含み、脱泡（ｄｅｆｏａｍａｔｉｏｎ）作業が完了した状態で前記水槽内側に設けられ得る。

前記フローティング溶液は、脱泡作業が完了した状態で前記水槽内側に設けられ得る。

前記３Ｄプリンタは、前記ビルド・プラットフォーム上にレジンを排出するリコータと、前記メインフレームに連結し、前記リコータを水平方向に駆動させるためのリコータ駆動部をさらに含み得る。

前記リコータは、柱形状の中空空間を含むリコータボディと、前記リコータボディに連結され、前記リコータボディから排出されるレジンに作用する空気の影響を減らすウィンドウカバーを含み得る。

前記リコータは、前記リコータボディの幅方向を基準にして両端部に設けられ、前記リコータボディから排出されるレジンが前記リコータボディの幅方向に離脱することを防止するガイドプレートをさらに含み得る。

前記リコータは、前記リコータ駆動部に対して相対的な位置が調節可能である。

前記リコータ駆動部は、前記リコータを固定させるために設けられる複数のリコータ固定部を含み、前記リコータは、前記複数のリコータ固定部のうち少なくとも１つのリコータ固定部に連結され得る。

前記リコータは前記リコータ駆動部となしている角度が調節可能である。

前記リコータは、前記リコータボディに位置調節可能に連結され、前記リコータボディの柱形状の中空空間の幅の大きさを設定するためのリコータシールドをさらに含み得る。

一実施形態に係るレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタは、水槽内側にフローティング溶液を備えることで、初期運用コスト及び使用コストを画期的に減少させることができる。

また、レジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタのフローティング溶液は、密度及び粘度が高く、ビルド・プラットフォームが下降する間に大きく揺れることなく、レジンを安定的に支持することができる。

また、レジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタは、他の種類のレジンを使用したい場合、すでに水槽内側に備えられているレジンとフローティング溶液の上端部のみを水槽内側から外部に取り除き、他の種類のレジンを水槽内側に供給する方式によってレジン交換のコストを大きく節減することができる。

実施形態に係る３Ｄプリンタを概略的に示す図である。 一実施形態に係る水槽内側にレジン及びフローティング溶液が備えられている形状を示す断面の斜視図である。 一実施形態に係る水槽内側からレジン及びフローティング溶液の上端部が外部に取り除かれた形状を示す断面の斜視図である。 一実施形態に係る３Ｄプリンタのリコータが水平方向に移動する形状を概略的に示す図である。 一実施形態に係る３Ｄプリンタのビルド・プラットフォームが上下方向に移動する形状を概略的に示す図である。 一実施形態に係る３Ｄプリンタを示す斜視図である。 一実施形態に係るリコータを示す斜視図である。 一実施形態に係るリコータを示す側面図である。 一実施形態に係るリコータを示す側面図である。 一実施形態に係るリコータを示す側面図である。 一実施形態に係るリコータを示す断面図である。 一実施形態に係るリコータボディでレジンが流動する形状を時間順に示す図である。 一実施形態に係るリコータシールドを示す図である。 一実施形態に係るレジン供給部の斜視図である。 一実施形態に係るレジン供給部でレジンが流動する形状を概略的に示す図である。 一実施形態に係るメッシュプレートの斜視図である。 一実施形態に係るメッシュプレートの斜視図である。 一実施形態に係るビルド・プラットフォーム及びビルド・プラットフォームの駆動部を示す斜視図である。 一実施形態に係るビルド・プラットフォーム及びビルド・プラットフォームの駆動部を示す分解斜視図である。 一実施形態に係るビルド・プラットフォームがビルド・プラットフォームの駆動部に締結される方向に摺動する形状を示す側面図である。 一実施形態に係る弾性部材がビルド・プラットフォームに接触して変形された状態を示す側面図である。 一実施形態に係るビルド・プラットフォームがビルド・プラットフォームの駆動部に完全に締結された形状を示す側面図である。

実施形態に対する特定の構造的又は機能的な説明は単なる例示のための目的として開示されたものとして、様々な形態に変更される。したがって、実施形態は特定の開示形態に限定されるものではなく、本明細書の範囲は技術的な思想に含まれる変更、均等物ないし代替物を含む。

第１又は第２などの用語を複数の構成要素を説明するために用いることがあるが、このような用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ解釈されなければならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に第２構成要素は第１構成要素とも命名することができる。

いずれかの構成要素が他の構成要素に「連結」されているか「接続」されていると言及されたときには、その他の構成要素に直接的に連結されているか、又は接続されているが、中間に他の構成要素が存在し得るものと理解されなければならない。

本明細書で用いられる用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味をもたない限り複数の表現を含む。本明細書において、「含む」又は「有する」等の用語は明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。

図１Ａは、一実施形態に係る３Ｄプリンタを概略的に示す図であり、図１Ｂは、一実施形態に係る水槽内側にレジン及びフローティング溶液が備えられている形状を示す断面の斜視図であり、図１Ｃは、一実施形態に係る水槽内側からレジン及びフローティング溶液の上端部が外部に取り除かれた形状を示す断面の斜視図である。

図２は、一実施形態に係る３Ｄプリンタのリコータが水平方向に移動する形状を概略的に示す図であり、図３は、一実施形態に係る３Ｄプリンタのビルド・プラットフォームが上下方向に移動する形状を概略的に示す図であり、図４は、一実施形態に係る３Ｄプリンタを示す斜視図である。図４において、説明の便宜のために、メインフレーム１１及び光学部１４を省略することを明らかにする。

図１Ａ〜図４を参照すると、一実施形態に係る３Ｄプリンタ１は、光硬化性レジン（以下、「レジン」という）にレーザビームを照射してレジンを硬化させる方式により所望する出力物を製造する。３Ｄプリンタ１は、メインフレーム１１、水槽１２、ビルド・プラットフォーム１３、光学部１４、リコータ１５、レジン供給部１６、ビルド・プラットフォームの駆動部１７、リコータ駆動部１８、水位センサ１９、レジンＲ、及びフローティング溶液Ｆを含む。

メインフレーム１１は、３Ｄプリンタ１の部品、例えば、水槽１２、光学部１４、レジン供給部１６、ビルド・プラットフォームの駆動部１７、リコータ駆動部１８、及び水位センサ１９を支持する。メインフレーム１１には、外面に沿って紫外線遮断コーティングフィルム（図示せず）が備えられ、紫外線遮断コーティングフィルムは、外部からの紫外線を遮断することで、レジンの劣化を防止することができる。

水槽１２は、レジンＲ及びフローティング溶液Ｆを担持する。水槽１２は、内部に中空を有する形状であってもよい。例えば、水槽１２は、上方が開口されるようにメインフレーム１１の内側に備えられた柱形状であってもよい。例えば、水槽１２は、四角の柱形状であってもよい。水槽１２は、メインフレーム１１に脱着可能に連結される。ユーザは、水槽１２に担持されたレジンＲが一定量以下に減少した場合、水槽１２をメインフレーム１１から分離してからレジンを補充する。

水槽１２には、レジンＲのみならず、フローティング溶液Ｆが備えられる。例えば、水槽１２内側の空間のほとんどはフローティング溶液Ｆで充填され、水槽１２の上端部の部分のみがレジンＲで充填されている。フローティング溶液Ｆは、半永久的に水槽１２内に位置する。フローティング溶液Ｆをそのまま置いた状態で、レジンＲは自由に交換させることができる。例えば、３Ｄプリンタ１で製造しようとする製品によりレジンＲの種類は変わることがある。ユーザは、水槽１２からすでに備えられていたレジンＲを取り除き、新しいレジンＲを補充する。ここで、フローティング溶液Ｆはそのまま水槽１２内に保持され得る。

フローティング溶液Ｆは、水槽１２の内側に備えられる。フローティング溶液Ｆは、半永久的に水槽１２内に位置するが、必要に応じて、例えば、３Ｄプリンタ１の移転などにより水槽１２から取り除かれることはもちろんである。フローティング溶液ＦはレジンＲと混合せず、レジンＲよりも密度が高い。したがって、フローティング溶液Ｆは、レジンＲを支持することができる。例えば、レジンＲの下面はフローティング溶液Ｆの上面に接する。レジンＲとフローティング溶液Ｆの境界面をビルド・プラットフォーム１３が通過する場合、レジンＲ及びフローティング溶液Ｆは、一時的に一部が混合されるが、重力によって再びフローティング溶液ＦはレジンＲの下側に位置する。

フローティング溶液Ｆは、例えば、レジンＲよりも高い粘度を保有する。フローティング溶液Ｆ内でビルド・プラットフォーム１３が駆動される間に、フローティング溶液Ｆは揺れる。フローティング溶液Ｆが高い粘度を有する場合、フローティング溶液Ｆの揺れる程度は小さくなり、レジンＲの揺れる程度も小さくなる。フローティング溶液Ｆの粘度は、ビルド・プラットフォーム１３の摺動を制限する粘度よりは低い。

フローティング溶液Ｆは、用いられるレジンＲの密度よりも高い密度を有する。また、フローティング溶液Ｆは、用いられるレジンＲの粘度よりも高い粘度を有する。フローティング溶液Ｆは、脱泡（ｄｅｆｏａｍａｔｉｏｎ）作業が完了した状態で水槽１２の内側に備えられる。例えば、フローティング溶液Ｆの脱泡作業が完了していない状態で、フローティング溶液ＦがレジンＲを支持する場合、フローティング溶液Ｆ及びレジンＲの一時的な混合が発生するとき、例えば、ビルド・プラットフォーム１３がフローティング溶液Ｆ及びレジンＲの境界を通過するとき、レジンＲの一部がフローティング溶液Ｆ内の気泡内に流入される。このような危険を防止するために、フローティング溶液Ｆは、脱泡作業が完了した状態で水槽１２の内側に備えられる。

ビルド・プラットフォーム１３は、水槽１２に沿って鉛直方向に摺動可能である。ビルド・プラットフォーム１３は、硬化されるレジンを支持する。ビルド・プラットフォーム１３は、水槽１２に担持されたレジン表面から一定の距離下降した状態で停止する。その次に、レジン硬化作業が行われる。当該層のレジン硬化作業が完了した後、ビルド・プラットフォーム１３は、再び一定の距離下降して、ビルド・プラットフォーム１３がレジン表面から一定の距離下降された状態であることを確認した場合、レジン硬化作業が行われる。出力物はこのようなステップの繰り返しの実行により製造される。

ビルド・プラットフォーム１３は、図４に示すように格子状を有する。ビルド・プラットフォーム１３が下降することで、格子の間にレジンが流入される。ビルド・プラットフォーム１３の格子の大きさは、ユーザが製造しようとする出力物の大きさに応じて決定される。例えば、相対的に小さい大きさの出力物を製造しようとする場合、相対的に小さい大きさの格子を有するビルド・プラットフォーム１３が用いられ、相対的に大きい大きさの出力物を製造しようとする場合、相対的に大きい大きさの格子を有するビルド・プラットフォーム１３が用いられる。

光学部１４はメインフレーム１１の上側に設けられ、ビルド・プラットフォーム１３にレーザビームを照射する。光学部１４は、光源（図示せず）、複数のリレーレンズ（図示せず）、及びコリメーター（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）（図示せず）を含む。光学部１４は、ビルド・プラットフォーム１３に照射されるレーザビームの直径を調節する。例えば、出力物の外観、すなわち、出力物の境界のように微細作業が求められる部分を製造する間に、光学部１４はレーザビームの直径を小さく調節して精密作業を行うことができる。一方、相対的に精密度が求められない出力物の内部を作業する間、光学部１４は、レーザビームの直径を大きく調節して迅速に作業を行うことができる。例えば、レーザビームの直径は約０．２〜０．８ｍｍの間の範囲で変わり得る。

光学部１４は複数の光学モジュールを含む。例えば、光学部１４は、メインフレーム１１の上側に並んで備えられる第１光学モジュール１４ａ及び第２光学モジュール１４ｂを含む。第１光学モジュール１４ａ及び第２光学モジュール１４ｂの各々は、光源、複数のリレーレンズ、及びコリメーターを含む。光学部１４の光学モジュールの個数に比例して出力物の製造速度は迅速になる。

リコータ１５は、メインフレーム１１に沿って水平方向に摺動しながら、ビルド・プラットフォーム１３上でレジンを排出する。リコータ１５は、ビルド・プラットフォーム１３上にレジンが平たく置かれるように補助する。例えば、ビルド・プラットフォーム１３が水槽１２に沿って下降するとき、水槽１２に格納されたレジンの表面張力及び粘度に応じて、ビルド・プラットフォーム１３上に空いている空間が生じる可能性がある。リコータ１５は、前記空いている空間にレジンを排出させることができる。

レジン供給部１６は、水槽１２から供給されたレジンをリコータ１５に供給する。例えば、水槽１２の下方にはレジン供給部１６にレジンを供給するためのポンプ（図示せず）が備えられる。レジンは、水槽１２からレジン供給部１６まで第１ホースｈ１に沿って移動する。また、レジンは、レジン供給部１６からリコータ１５まで第２ホースｈ２に沿って移動する。

レジン供給部１６は、リコータ１５へ持続的にレジンを供給することができるため、リコータ１５は水槽１２と離隔して摺動する。例えば、リコータ１５は、水槽１２から約２０〜３０ｃｍ離隔した状態を保持し、水平方向に摺動する。また、リコータ１５は、約０．７〜１．２ｍ／ｓの速い速度で摺動可能である。

ビルド・プラットフォームの駆動部１７は、メインフレーム１１に連結され、ビルド・プラットフォーム１３を鉛直方向に駆動させる。例えば、図２に示すように、ビルド・プラットフォームの駆動部１７は、ビルド・プラットフォーム１３を支持する支持フレーム１７１と、支持フレーム１７１の移動をガイドするプラットフォームガイド１７２と、支持フレーム１７１及び／又はプラットフォームガイド１７２に動力を伝達する駆動モータ（図示せず）を含む。例えば、支持フレーム１７１及びプラットフォームガイド１７２は、ボールねじ方式で駆動される。ビルド・プラットフォームの駆動部１７は、ビルド・プラットフォーム１３を安定的に支持するため、長手方向に複数備えられることができる。例えば、図２は、２つのビルド・プラットフォームの駆動部１７が備えられた３Ｄプリンタを概略的に図示している。

リコータ駆動部１８はメインフレーム１１に連結され、リコータ１５を水平方向に駆動させることができる。例えば、図３に示すように、リコータ駆動部１８は、リコータを支持するリコータホルダ１８１と、リコータホルダ１８１の移動をガイドするリコータガイド１８２と、リコータホルダ１８１及び／又はリコータガイド１８２に動力を伝達する駆動モータ（図示せず）を含む。例えば、リコータホルダ１８１及びリコータガイド１８２は、ボールねじ方式により駆動される。

リコータ１５は、メインフレーム１１に直接的に連結せず、リコータ駆動部１８に連結されているため、リコータ１５が移動するとき発生して水槽１２及び光学部１４に伝えられる振動の大きさは減少し得る。

水位センサ１９は、ビルド・プラットフォーム１３上のレジンの程度状態を検出する。例えば、水位センサ１９は、ビルド・プラットフォーム１３にレジンが平たく置かれているか否か、ビルド・プラットフォーム１３上に置かれたレジンの厚さなどを検出する。水位センサ１９で測定されたレジンの平衡度に基づいて、ビルド・プラットフォームの駆動部１７は、ビルド・プラットフォーム１３の駆動の有無を決定する。同様に、リコータ駆動部１８は、リコータ１５の駆動の有無を決定する。

水槽１２の内側空間のほとんどはフローティング溶液Ｆで充填され、水槽１２の内側空間のうちの一部（上端部）はレジンＲで充填されている。水槽１２の内側に備えられたフローティング溶液ＦはレジンＲを支持する。フローティング溶液Ｆが水槽１２の内側に半永久的に備えられているため、３Ｄプリンタ１は、少量のレジンＲだけでも３Ｄプリンティングを実現することができる。

また、レジンＲの種類を変更したい場合、ユーザは水槽１２の内側に備えられたレジンＲを水槽１２の内側から外部に取り除く。ここで、レジンＲとフローティング溶液Ｆの境界面に残っているレジンＲを確実に取り除くため、ユーザはレジンＲをフローティング溶液Ｆの一部と共に、水槽１２の内側から外部に取り除くことができる。図１Ｂは、水槽１２の内側にレジンＲ及びフローティング溶液Ｆが備えられた状態を示し、このとき、フローティング溶液Ｆの高さはＬ１である。図１Ｃは、レジンＲと共にフローティング溶液Ｆの一部が水槽１２の内側から外部に取り除かれた状態を示し、ここで、フローティング溶液Ｆの高さはＬ２である。Ｌ２は、フローティング溶液Ｆの量の減少によりＬ１よりも小さい。

図５は、一実施形態に係るリコータを示す斜視図である。図６Ａ〜図６Ｃは、一実施形態に係るリコータを示す側面図である。図７は、一実施形態に係るリコータを示す断面図である。

図５〜図７を参照すると、一実施形態に係るリコータ１５は、リコータボディ１５１、ウィンドウカバー１５２、ガイドプレート１５３、リコータヘッド１５４、リコータバルブ１５８、及び排気バルブ１５９を含む。

リコータバルブ１５８は、レジン供給部１６からレジンが供給され、リコータボディ１５１に伝達するバルブである。リコータバルブ１５８の一端は第２ホースｈ２（図４参照）に連結され、他端はリコータボディ１５１に連結されている。

排気バルブ１５９は、リコータバルブ１５８の一側に備えられ、リコータボディ１５１に供給される空気を取り除く。排気バルブ１５９は、レジンに含まれた空気を取り除くことで、レジン流動形状が安定的に形成されるように補助する。また、排気バルブ１５９は、ビルド・プラットフォーム１３上に排出されたレジン内に形成された気泡を減らすことができる。

リコータボディ１５１は、レジン供給部１６から供給されたレジンをビルド・プラットフォーム１３に排出する。リコータボディ１５１は、レジン供給部１６から供給されたレジンを収容する柱形状の中空空間を含む。例えば、リコータボディ１５１は、第１サブボディ１５１ａ及び第２サブボディ１５１ｂを含む。第１サブボディ１５１ａ及び第２サブボディ１５１ｂは互いに連結してリコータボディ１５１を形成する。第１サブボディ１５１ａは、柱形状の中空空間１５１ｄ、例えば、半円の柱形状の中空空間を含む。第１サブボディ１５１ａは、柱形状の中空空間１５１ｄが第２サブボディ１５１ｂと向かい合うように、第２サブボディ１５１ｂに連結される。この場合、第１サブボディ１５１ａ及び第２サブボディ１５１ｂは柱形状の中空空間を含む。

第１サブボディ１５１ａは、第２サブボディ１５１ｂと連結された状態を基準にして、第２サブボディ１５１ｂと接触する第１部分１５１ｃと、柱形状の中空空間１５１ｄと、第２サブボディ１５１ｂと一定の間隔離隔する第２部分１５１ｅを含む。第１サブボディ１５１ａ及び第２サブボディ１５１ｂが互いに連結された状態で、第１サブボディ１５１ａ及び第２サブボディ１５１ｂの最下端部はレジンを排出するレジン排出ホール１５１ｆである。

第１サブボディ１５１ａの柱形状の中空空間１５１ｄにより形成された柱形状の中空空間は、レジンが水槽１２に均等に排出されるように補助する。レジンがリコータ１５の中心部分に集中されることなく、幅方向に均等に広がる過程については以下の図８を参照して具体的に説明することにする。

ウィンドウカバー１５２は、リコータボディ１５１に連結され、リコータボディ１５１から排出されるレジンに作用する空気の影響を減らすことができる。例えば、ウィンドウカバー１５２は、リコータ１５が矢印方向又は矢印の反対方向に移動することでレジンとして作用する風を遮断する。ウィンドウカバー１５２は矢印方向が前方とするとき、リコータボディ１５１の前方に連結され、レジンの前方に作用する空気の影響を減らす前方ウィンドウカバー１５２ａと、リコータボディ１５１の後方に連結され、レジンの後方に作用する空気の影響を減らす後方ウィンドウカバー１５２ｂを含む。

ウィンドウカバー１５２は、レジンが鉛直の下方向に安定的に排出されるように補助する。また、ウィンドウカバー１５２と排出されるレジンとの間の間隔は、鉛直の下方向に次第に広がる。このような構造により、リコータ１５が速い速度で移動することで排出されるレジンが慣性によって曲がっても、レジンは、ウィンドウカバー１５２に接触しない。

ウィンドウカバー１５２は、半透明又は透明な材質で形成される。ユーザは、ウィンドウカバー１５２を介してレジンがリコータボディ１５１から円滑に排出されるか否かを観察する。

ガイドプレート１５３は、リコータボディ１５１の幅方向を基準にして両端部に設けられ、リコータボディ１５１から排出されるレジンがリコータボディ１５１の幅方向に離脱することを防止する。ガイドプレート１５３は、リコータボディ１５１の幅方向を基準にしてレジン排出ホール１５１ｆの両端部に設けられる。ガイドプレート１５３は、リコータボディ１５１に脱着可能に連結されている。

リコータヘッド１５４は、リコータボディ１５１の上側に連結され、リコータボディ１５１とリコータホルダ１８１を連結する。リコータヘッド１５４は、例えば、複数のヘッドホール１５４ａを含む。

リコータ１５は、リコータ駆動部１８（図４参照）のリコータホルダ１８１に対する相対的な位置が調節可能である。例えば、リコータ１５は、リコータホルダ１８１に沿って上下方向に位置調節することができる。リコータ１５は、上下方向に移動されることにより液膜の信頼性及び安定性を向上させることができる。例えば、リコータホルダ１８１は、長手方向に設けられる複数のリコータ固定部１８１ａを含む。例えば、複数のリコータ固定部１８１ａは、リコータホルダ１８１に貫通形成されるホールであり得る。

リコータ１５は、複数のリコータ固定部１８１ａのうち少なくとも１つのリコータ固定部１８１ａに連結される。例えば、リコータ１５は、リコータファスナー１５５によってリコータホルダ１８１に固定される。リコータファスナー１５５はリコータヘッドホール１５４ａを貫通し、リコータ固定部１８１ａに固定される。

リコータ１５は、リコータ駆動部１８（図４参照）のリコータホルダ１８１となしている角度を調節することができる。例えば、ユーザはリコータ１５及びリコータホルダ１８１の締結状態を解除した後、リコータ１５及びリコータホルダ１８１がなしている角度が設定された後、リコータファスナー１５５を介してリコータ１５及びリコータホルダ１８１を固定させることで、リコータ１５及びリコータホルダ１８１がなしている角度を調節することができる。

図８Ａは、一実施形態に係るリコータボディでレジンが流動する形状を時間順に示す図である。説明の便宜のために、図８Ａにおいて、リコータボディ１５１のうち第１サブボディ１５１ａのみを示すことを明らかにする。図８Ｂは、一実施形態に係るリコータシールドを示す図である。

図８Ａ及び図８Ｂを参照すると、リコータボディ１５１でレジンは中心に集まって排出されず、幅方向に均等に排出される。

最も上部に示された図面は、リコータボディ１５１にレジンが流入されない状態を示す図であり、中間に示された図面は、リコータボディ１５１にレジンが流入し始める形状を示す図であり、最も下方に示された図面は、リコータボディ１５１の柱形状の中空空間１５１ｄにレジンが充填した状態でレジンが第２部分１５１ｅに沿って排出される形状を示す図である。

まず、レジンは、リコータバルブ１５８（図５参照）から収容ホール１５１ｘに流入される。収容ホール１５１ｘに沿って流入されるレジンは、断面積が大きい柱形状の中空空間１５１ｄに沿って幅方向に流動する。少量のレジンは、収容ホール１５１ｘに流入しながら直ちに鉛直の下方向に流動し、多くのレジンは、柱形状の中空空間１５１ｄに沿って幅方向に流動する。柱形状の中空空間１５１ｄのレジンが充填された後、レジンは、第２部分１５１ｅに沿って鉛直の下方向に流動する。このような方式で、レジンは、リコータ１５（図５参照）の幅方向に広く広がった状態で水槽１２（図４参照）に排出される。

図８Ｂを参照すると、リコータは、リコータボディに位置調節可能に連結され、リコータボディの柱形状の中空空間１５１ｄの幅Ｄの大きさを設定するためのリコータシールド１５６をさらに含む。例えば、リコータシールド１５６は、収容ホール１５１ｘを基準にして互いに反対側に取り付けられ、柱形状の中空空間１５１ｄの幅Ｄの大きさを設定する。図面には２つのリコータシールド１５６が図示されているが、リコータシールド１５６は１つで備えられてもよい。リコータシールド１５６は、第１サブボディ１５１ａ及び第２サブボディ１５１ｂ（図７参照）の間の空間を遮断する。言い換えれば、レジンは、リコータシールド１５６を越えて流動することができない。リコータボディ１５１には、リコータシールド１５６を固定させるための複数の固定ホールが備えられる。

図９は、一実施形態に係るレジン供給部の斜視図であり、図１０は、一実施形態に係るレジン供給部でレジンが流動する形状を概略的に示す図であり、図１１及び図１２は、一実施形態に係るメッシュプレートの斜視図である。

図９〜図１２を参照すると、レジン供給部１６は、上部パート１６１、下部パート１６２、区画プレート１６３、メッシュプレート１６４、及びフィルタ部１６５を含む。

上部パート１６１は、レジン供給部１６の上部の部分であり、レジン流入バルブｖ１が設けられる部分である。レジン流入バルブｖ１は、第１ホースｈ１（図４参照）とレジン供給部１６を連結する部分に設けられ、第１ホースｈ１を固定させることができる。

下部パート１６２はレジン供給部１６の下部の部分であり、レジン吐出バルブｖ２が設けられる部分である。レジン吐出バルブｖ２は、第２ホースｈ２（図４参照）とレジン供給部１６を連結する部分に設けられ、第２ホースｈ２を固定させることができる。

区画プレート１６３は、上部パート１６１及び下部パート１６２を区画する部分である。区画プレート１６３は、上部パート１６１及び下部パート１６２を連通させる連結流路１６３ａを含む。区画プレート１６３は、レジン流入バルブｖ１からレジン吐出バルブｖ２まで移動するレジンの移動経路を増加させることができる。例えば、連結流路１６３ａは、レジン吐出バルブｖ２の反対側に形成されてもよい。例えば、図１０を基準にして、連結流路１６３ａは、区画プレート１６３の左側端部に形成され、レジン吐出バルブｖ２は、下部パート１６２の右側端部に形成されてもよい。

メッシュプレート１６４は、上部パート１６１に設けられ、レジン流入バルブｖ１を介してレジンと共に流入される不純物をろ過することができる。メッシュプレート１６４は、一次的にサイズが大きい不純物をろ過する。図１１及び図１２は、メッシュプレート１６４，２６４の様々な実施形態を示す。例えば、メッシュプレート１６４はこまかい格子型のプレートであってもよい。異なる例で、メッシュプレート２６４は複数の小さいホールを備えたプレートである。

フィルタ部１６５は、連結流路１６３ａ及びレジン吐出バルブｖ２の間に設けられ、第１プレート１６５ａ及び第２プレート１６５ｂを含む。

第１プレート１６５ａは、下部パート１６２の上面に設けられ、下方に延長形成される。

第２プレート１６５ｂは、下部パート１６２の下面に設けられ、上方に延長形成される。

第１プレート１６５ａ及び第２プレート１６５ｂは、連結流路１６３ａからレジン吐出バルブｖ２までの流路に沿って互いに交差して配置される。レジンは、連結流路１６３ａからレジン吐出バルブｖ２までの流路に沿って流動するとき、第１プレート１６５ａ及び第２プレート１６５ｂによって矢印方向に流動する。言い換えれば、レジンは、水平方向にのみ流動するだけではなく、上下方向にも流動できる。このような流動によってレジンと共に流動する不純物は、レジン吐出バルブｖ２に到達する前にろ過される。

図１３は、一実施形態に係るビルド・プラットフォーム及びビルド・プラットフォームの駆動部を示す斜視図であり、図１４は、一実施形態に係るビルド・プラットフォーム及びビルド・プラットフォームの駆動部を示す分解斜視図である。

図１３〜図１４を参照すると、一実施形態に係るビルド・プラットフォームの駆動部１７は、メインフレーム１１（図１Ａ参照）に連結され、ビルド・プラットフォーム１３を鉛直方向に駆動させることができる。ビルド・プラットフォームの駆動部１７は、支持フレーム１７１、プラットフォームガイド１７２、及びノブ１７１ｃを含む。また、ビルド・プラットフォームの駆動部１７は、支持フレーム１７１及び／又はプラットフォームガイド１７２に動力を伝達する駆動モータ（図示せず）を含む。

支持フレーム１７１は、ビルド・プラットフォーム１３を支持する。支持フレーム１７１は、例えば、「Ｌ」形状のベースフレーム１７１ａと、ベースフレーム１７１ａの一側に固定される弾性部材１７１ｂを含む。ベースフレーム１７１ａの垂直部分はプラットフォームガイド１７２に連結され、水平の部分はビルド・プラットフォーム１３を支持する。弾性部材１７１ｂは、ビルド・プラットフォーム１３が接触するとき弾性変形する。

プラットフォームガイド１７２は、支持フレーム１７１の移動をガイドする。

ノブ１７１ｃは、支持フレーム１７１の一端に装着可能であり、ビルド・プラットフォーム１３が支持フレーム１７１から離脱することを防止する。ノブ１７１ｃは、例えば、ビルド・プラットフォーム１３に面接触した状態で支持フレーム１７１に固定される部材である。例えば、ノブ１７１ｃは支持フレーム１７１にねじ結合されてもよい。

図１５Ａは、一実施形態に係るビルド・プラットフォームがビルド・プラットフォームの駆動部に締結される方向に摺動する形状を示す側面図であり、図１５Ｂは、一実施形態に係る弾性部材がビルド・プラットフォームに接触して変形された状態を示す側面図であり、図１５Ｃは、一実施形態に係るビルド・プラットフォームがビルド・プラットフォームの駆動部に完全に締結された形状を示す側面図である。

以下、図１５Ａ〜図１５Ｃを参照して、ビルド・プラットフォーム１３がビルド・プラットフォームの駆動部１７の支持フレーム１７１に装着される過程について説明する。

図１５Ａは、ビルド・プラットフォーム１３が支持フレーム１７１上で左側に摺動する形状を示す。例えば、支持フレーム１７１は、ビルド・プラットフォーム１３の線形移動をガイドするための長手方向の溝を備え、ビルド・プラットフォーム１３は、前記長手方向の溝に挿入される長手方向の突出部を備える。同様に、支持フレーム１７１が長手方向の突出部を備え、ビルド・プラットフォーム１３が長手方向の溝を備える。

図１５Ｂは、弾性部材１７１ｂがビルド・プラットフォーム１３によって弾性変形される形状を示す。弾性部材１７１ｂは、初期状態で下方に曲がった部分を含む。この場合、ビルド・プラットフォーム１３が弾性部材１７１ｂを上側に変形させる力を加える。弾性部材１７１ｂは上側に変形され、ビルド・プラットフォーム１３は続けて移動する。

図１５Ｃは、弾性部材１７１ｂが再び初期状態に復元された形状を示す。弾性部材１７１ｂの下方に曲げられた部分は、ビルド・プラットフォーム１３がベースフレーム１７１ａから離脱することを防止する。

上述したように実施形態を例示的に限定された図面によって説明したが、当技術分野で通常の知識を有する者であれば、上記の説明に基づいて様々な技術的な修正及び変形を適用することができる。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順で実行されるし、及び／又は説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法と異なる形態で結合又は組み合わせられてもよいし、他の構成要素又は均等物によって置き換え又は置換されたとしても適切な結果を達成することができる。

Claims (8)

1. ３Ｄプリンタであって、
   メインフレームと、
   前記メインフレーム内側に備えられる水槽と、
   前記水槽内側に設けられるレジンと、
   前記水槽内側に備えられ、前記レジンよりも密度が高く前記レジンと混合せずに重力によって分離され、前記レジンを下側から支持するフローティング溶液と、
   前記レジン及びフローティング溶液の境界を通過して前記水槽に沿って鉛直方向に摺動可能なビルド・プラットフォームと、
   前記メインフレームの上側に設けられ、前記ビルド・プラットフォームにレーザビームを照射する光学部と、
   前記ビルド・プラットフォーム上にレジンを排出するリコータと、を含み、
   前記リコータは、
   柱形状の中空空間を含むリコータボディと、
   前記リコータボディに連結され、前記リコータボディから排出されるレジンに作用する空気の影響を減らすウィンドウカバーとを含み、
   前記ウィンドウカバーと前記排出されるレジンとの間の間隔は、鉛直方向下方向に徐々に増加する、
   ３Ｄプリンタ。
2. 前記フローティング溶液は、塩又はグリセリンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタ。
3. 前記メインフレームに連結し、前記リコータを水平方向に駆動させるためのリコータ駆動部をさらに含む、請求項１に記載のレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタ。
4. 前記リコータは、前記リコータボディの幅方向を基準にして両端部に設けられ、前記リコータボディから排出されるレジンが前記リコータボディの幅方向に離脱することを防止するガイドプレートをさらに含む、請求項１に記載のレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタ。
5. 前記リコータは、前記リコータ駆動部に対して相対的な位置が調節可能である、請求項１に記載のレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタ。
6. 前記リコータ駆動部は、前記リコータを固定させるために設けられる複数のリコータ固定部を含み、
   前記リコータは、前記複数のリコータ固定部のうち少なくとも１つのリコータ固定部に連結される、請求項５に記載のレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタ。
7. 前記リコータは、前記リコータ駆動部となしている角度が調節可能である、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
8. 前記リコータは、前記リコータボディに位置調節可能に連結され、前記リコータボディの柱形状の中空空間の幅の大きさを設定するためのリコータシールドをさらに含む、請求項１に記載のレジンの使用量節減のためのフローティング溶液を含む３Ｄプリンタ。

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