(57)【要約】【課題】固化性液体材料から、材料の作業面に施されたエネルギーに応答して三次元物体を形成するための装置において、材料を収容している槽を容易に交換できるようにする。【解決手段】三次元物体を同時に形成するための多数の固化性液体材料を収容する区画３１Ａ，３１Ｂを含み、それらの区画が、装置に取外し可能に留められ、個々のまたは多数の区画を取り外し、交換できるように少なくとも１つの迅速リリース・レバーによって装置から解放可能である。【選択図】図８
2006111013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固化性液体材料から、該材料の作業面に施されたエネルギーに応答して三次元物体を形成するための装置において、
ａ．  フレーム、
ｂ．  前記固化性液体材料にエネルギーを施すために、前記フレームに取り付けられたエネルギー源、
ｃ．  前記フレームに取り付けられた、前記固化性液体材料を収容するための容器であって、別個の固化性液体材料を収容するための多数の区画を有する容器、
ｄ．  前記三次元物体を表すデータを前記装置に供給するデータ源、
ｅ．  前記三次元物体を表すデータを受信し、該データを、前記装置により使用される層データを形成するために処理された層データフォーマットに変換して、前記三次元物体を形成するために前記固化性液体材料にエネルギーを施して層毎の液体から固体への変化を刺激するように前記エネルギー源を制御する、前記装置に連結されたデータ処理装置、
ｆ．  前記装置に連結された前記容器内の各区画について前記三次元物体が形成され、各区画内で移動可能に支持された支持台、および
ｇ．  各区画内で前記支持台を上昇および下降させるための、各区画内で各支持台を支持する昇降機アセンブリ、
を有してなる装置。
【請求項２】
前記固化性液体材料を収容するための前記容器内に少なくとも２つの区画を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記昇降機アセンブリが、前記装置に取外し可能に留められた昇降機レッグに連結された支持フレームを備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記昇降機レッグが、前記フレームに連結された取付板に取外し可能に留められ、各区画に関連付けられており、該取付板が、前記昇降機アセンブリに接触し保持するロック位置と、前記昇降機アセンブリを前記取付板から取り外せる解放位置との間で移動可能にそこに旋回取付されたロック・レバーを有することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記昇降機アセンブリがさらに、２つの間隔のおかれた昇降機レッグを連結するロック・バーを備え、該昇降機レッグが、前記昇降機アセンブリ支持フレームから上方に垂直に延在していることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
各取付板がそこから外側に水平に延在する支持ピンを有することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
各昇降機アセンブリの前記昇降機レッグが、前記ロック・レバーがロック位置に動かされ、該昇降機レッグが不動の様式でしっかりと留められるまで、移動可能に吊り下げ支持を提供するように前記取付板支持ピンが嵌る凹部をさらに有することを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記多数の区画が前記装置から個々に取外し可能であることを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記エネルギー源が前記固化性液体材料に紫外線または可視光を選択的に供給するものであることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記エネルギー源が紫外線レーザまたは可視光デジタル光プロジェクタであることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記固化性液体材料がフォトポリマーであることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
各区画が異なる固化性液体材料を収容することを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項１３】
固化性液体材料から、該材料の作業面に施されたエネルギーに応答して三次元物体を形成するための装置において、
該装置が、三次元物体を同時に形成するための多数の固化性液体材料を収容する区画を含み、該区画が、前記装置に取外し可能に留められ、個々のまたは多数の区画を取り外し、交換できるように少なくとも１つの迅速リリース・レバーによって該装置から解放可能であることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記三次元物体がその上に形成される各区画内の支持台をさらに備え、該支持台が、前記装置な取外し可能に連結され、前記少なくとも１つの迅速リリース・レバーによって解放可能である昇降可能な昇降機アセンブリによって支持されていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
各昇降機アセンブリが、前記少なくとも１つの迅速リリース・レバーが旋回取付けされている取付板を介して前記装置に取外し可能に連結された少なくとも１つの昇降機レッグを有し、該少なくとも１つの迅速リリース・レバーが、ロック位置と、個々のまたは多数の区画を取り外すために該昇降機アセンブリを前記装置から取り外すことのできる解放位置との間で移動可能であることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
各昇降機アセンブリが２つの間隔のおかれた昇降機レッグを連結するロック・バーを有し、該昇降機レッグが昇降機アセンブリ支持フレームから上方に垂直に延在しており、該ロック・バーが、前記昇降機アセンブリを適所に維持するために前記ロック位置で前記ロック・レバーにより接触されていることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
区画に関連し、そこから水平に延在する支持ピンを有し、前記ロック・レバーが前記ロック位置に動かされ、前記昇降機レッグが不動の態様でしっかりと留められるまで可動様式で吊り下げ式に支持されている取付板を含むことを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記エネルギーが赤外線または可視光であることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記固化性液体材料がフォトポリマーであることを特徴とする請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
各区画が異なるフォトポリマーを収容することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層毎の様式で三次元物体を形成するためのステレオリソグラフィー装置に関し、より詳しくは、ステレオリソグラフィー物体の構築中に二カ所以上の部品位置を使用することができ、改良型取付システムを使用することによる多数の樹脂槽または樹脂容器の１つの槽または容器への、または多数の槽間での容易かつ迅速な切換えが可能な多数の樹脂槽または容器を有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元モデルの高速製造のための様々な技法が、工業用途に数多く開発されてきた。これらは、高速試作および製造（「ＲＰ＆Ｍ」）技法と呼ばれることもある。一般に、高速試作および製造技法では、形成すべき三次元物体の断面を表すスライスされたデータセットを使用して、作業媒体から層毎に三次元物体を構築する。一般に、物体の表示は、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムによって最初に提供される。
【０００３】
現在のところ最も一般的なＲＰ＆Ｍ技法であるステレオリソグラフィーは、作業面での流体状材料の層を選択的に露光して、物体の連続層（すなわち、薄層）を固化し付着させることによって、流体状材料から三次元物体を自動製造するための技法として定義されるであろう。ステレオリソグラフィーにおいて、三次元物体を表すデータは、物体の断面を表す二次元の層データとして入力されるか、または層データに変換される。材料の層は、コンピュータ制御された紫外線（ＵＶ）のレーザビームを用いて、二次元の層データにしたがって連続薄層に連続的に形成され、選択的に転換または固化（すなわち、硬化）される。転換中、連続薄層は、先に形成された薄層に結合されて、三次元物体を一体成形することができる。より最近の設計では、一般に樹脂と称されるフォトポリマー構築材料を硬化するために重合反応を開始させるのに可視光を使用している。
【０００４】
ステレオリソグラフィーは、工具作業を行わずに、複雑または単純な部品を迅速に製造するための前例のない様式を表す。この技術は、断面パターンの作成のためにコンピュータの使用に依存するので、ＣＡＤ／ＣＡＭへのデータリンクが当然ある。そのようなシステムは、収縮、カールおよび他の歪みに関連する難点、並びに解像度、精度および特定の物体形状を製造する上での難点に遭遇し、それらを克服してきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ステレオリソグラフィーは、三次元物体を形成するための効果的な技法であることが示されているが、この技術の難点に対処し、可能性のある製造用途を広げる様々な改良が、かねてから望まれている。多くの改良は、上述した難点に対処しており、長年に亘り、物体の精度、速度および構築物体の外観に対して行われてきた。ステレオリソグラフィー用途が、近年、患者の耳のデジタルデータを用いて注文製造の補聴器シェルを作製している補聴器シェル製造の分野にまで広がってきた。これは、ステレオリソグラフィーシステムを用いて一回の運転で１６０個ほど多くの補聴器シェルが製造されるような大規模で行われている。多くの患者は、各耳に１つずつで、２つの補聴器シェルを製造してもらう。その他の患者は、１つだけ補聴器シェルを必要とする。それにもかかわらず、いくつかの製造業者では、シェルを使用すべきなのはどちらの耳であるかにより補聴器シェルを色識別するという慣習がある。生物学的に適合して着色された樹脂すなわち構築材料の出現により、左耳と右耳両方のために一回の運転サイクルで補聴器シェルを製造する能力が必要とされるようになってきた。これには、従来のステレオリソグラフィーシステムに関して少なくとも２つの別個の槽を使用する必要がある。したがって、ステレオリソグラフィーシステムが、２つの異なる色の補聴器シェルを一回の運転サイクルで製造できるように、第２の槽または樹脂材料容器を収容する必要がある。さらに、１つ槽と２つの槽との間でステレオリソグラフィーシステム内の槽を容易に切り換えられる、または単純に既存の槽を置き換えることのできる必要がある。
【０００６】
これらの問題は、本発明の設計において解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、一回の運転サイクル中に多数の区画樹脂槽またはフォトポリマー容器の同時使用を可能にするステレオリソグラフィー装置を提供する。
【０００８】
本発明の別の態様は、１つの区画槽から多数の区画槽への、または多数の区画槽間での樹脂槽またはフォトポリマー材料容器の容易な切換えを可能にする、樹脂槽をステレオリソグラフィーシステムに確保するための改良設計を提供する。
【０００９】
本発明の特徴の１つは、ステレオリソグラフィーシステムにおいて三次元部品を形成するために一回の運転サイクル中に、多数の樹脂槽またはフォトポリマー材料容器を使用できることである。
【００１０】
本発明の別の特徴は、樹脂槽またはフォトポリマー材料容器における昇降機レッグのための取付システムが、イージーリリース・ロックシステムを使用していることである。
【００１１】
本発明のさらに別の特徴は、樹脂槽またはフォトポリマー材料容器が、昇降機レッグおよび支持台と共に、ステレオリソグラフィーシステムから取外しできることにある。
【００１２】
本発明のさらに別の特徴は、多数の区画樹脂槽またはフォトポリマー材料容器内の樹脂レベルが、動作中に各区画内において同じレベルにあることである。本発明の利点の１つは、異なる物理的性質を持つ三次元物体を製造するために、異なる色の樹脂を含む多数の樹脂をステレオリソグラフィーシステム内で同時に使用できることである。
【００１３】
本発明の別の利点は、樹脂槽または材料容器の容易かつ迅速な切換えおよび１つの区画槽動作から多数の区画槽動作へのもしくはその逆の切換えを可能にした単独の樹脂槽および昇降機レッグ取付システムを使用することである。
【００１４】
本発明のさらに別の利点は、槽の切換えの間にステレオリソグラフィーシステムの部品を洗浄する必要がないことである。
【００１５】
これらと他の態様、特徴、および利点が、ステレオリソグラフィーシステムにおいて多数のフォトポリマー構築材料の同時使用および樹脂槽の容易な切換えを可能にした多数の区画樹脂槽および迅速な分離取付システムの使用により本発明によって得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のこれらと他の態様、特徴および利点は、特に添付の図面と共に解釈したときに、本発明の以下の詳細の開示を考慮した上で明らかとなるであろう。
【００１７】
ステレオリソグラフィーは一般に、液体モノマーの槽または容器から製品の層毎の構築を含む。ステレオリソグラフィー部品は、ステレオリソグラフィープロセス中に連続層または薄層が形成されるときに、構築物体または部品を上下に移動させる昇降台上に直接というよりもむしろ、支持体として知られる構造体上に構築されることが好ましい。液体のフォトポリマー材料の槽は、物体が構築されるときに新たな層を形成するために新たな材料を供給する。
【００１８】
典型的なステレオリソグラフィーシステムが、図１に参照番号１０により示されている。そのようなシステムは、Ｖｉｐｅｒ  ｓｉ２（商標）ＳＬＡ（登録商標）システムとして、カリフォルニア州バレンシア所在のスリーディー・システムズ社(3D Systems, Inc.)により市販されている。システム１０は、制御コンピュータ、コンピュータ端末およびモニタを備えたコンピュータ・コンソール１１を含む。システム１０は、レーザ、ミラー、結晶およびウー(Wu)等に発行され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第６１５７６６３号明細書に記載されたタイプのレーザシステムの他の構成部材を備えたレーザ・ハウジング１２も有する。レーザシステムは、ビームを槽内の光硬化性液体または樹脂材料の表面に発射して、形成されている断面すなわち槽の液体を硬化または固化させる。この光硬化動作は、囲われたプロセス・チャンバ１４内で行われ、昇降アセンブリによって材料槽内で上下に移動可能な支持台１５上に部品がその下にある支持構造体と共に形成される。
【００１９】
ここで図２を参照すると、ＵＶ硬化性液体の表面に照射される光のプログラム可能な移動性スポット・ビームを使用することにより、先に固化された材料の頂面上に、固化された材料の薄層を連続的に形成することによって固体物体を形成するステレオリソグラフィーシステムの概略図が示されている。図２は、支持台１５上で支持された三次元物体１７を形成するために樹脂１９の表面にレーザビーム２１を発射するレーザ２０を示している。支持台１５は、光硬化性樹脂１９を収容している槽１６中まで延在する昇降機１８によって昇降させられる。ＣＡＤデータを適切なデジタル・ステレオリソグラフィー層データフォーマットに変換し、層データを、データを最適化しかつ出力ベクトルを提供するために物体データが操作されるコンピュータ制御システム２４にフィードする、参照番号２２により示されたＣＡＤステーションからステレオリソグラフィーシステムにデータが送られる。ステレオリソグラフィー層データフォーマットまたはＳＴＬファイルは、各表面多辺形の３つの頂点の各Ｘ，ＹおよびＺ座標、並びに表面法線の方向を示す指数からなるモザイク状物体表記である。表面多辺形が三角形であることが好ましい。操作されたデータは、応力、カールおよび歪みを減少させ、ある程度難しく複雑な物体形状についてさえも、解像度、強度、精度、速度および複製の経済性を増す。インターフェースのコンピュータ制御システム２４は、スライス、層厚の変更、多辺形の頂点の丸め、充填、拡大縮小、クロスハッチ、ベクトルのオフセット、ベクトルの順序付け、および平らな表皮、ほぼ平らな表皮、上向き表皮および下向き表皮の生成によって、層データを生成する。
【００２０】
コンピュータ制御システム２４からのベクトルデータおよびパラメータは、構築物体または部品の断面を表す個々の固体薄層を生成し、薄層をうまく組み合わせて、三次元部品を形成できる、システムのステレオリソグラフィーレーザ、ミラー、昇降機などを動作させるための制御装置サブシステムに向けられる。この部品は、個々の薄い層すなわち薄層を形成するために流体の媒体表面でこれらのベクトルデータおよびパラメータにしたがってグラフィック・パターンとしてエネルギー刺激の適切な形態の適用により生成される。各固体層または個々の薄層は、製造すべき三次元物体の隣接する断面を表す。連続した隣接層は、形成されながら、積み重ねられて三次元物体または部品を生成する。
【００２１】
エネルギー刺激のプログラム可能な供給源、この場合は、紫外線（「ＵＶ」）はレーザにより提供される。あるいは、ＤＬＰなどの可視光を用いた新規のシステムを用いて、光硬化性樹脂１９を硬化させてもよい。エネルギー刺激を選択的に適用するために、いずれの手法にフォトマスクを用いても差し支えなく、このエネルギー刺激は、電子ビーム粒子の衝突または化学反応性材料の適用などの、液体から固体への変化を刺激するエネルギーの任意の他の適切な形態であってもよい。図１のＳＬＡシステム１０の動作および図２の略図が、ハル(Hall)等に発行され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５１８４３０７号明細書に詳しく記載されている。
【００２２】
図３を参照すると、二重槽または樹脂容器３１を保持する昇降機およびＺステージ・アセンブリ２５を備えたＳＬＡシステムの内部フレームが部分前方斜視図で示されている。概して参照番号２５で示された昇降機およびＺステージ・アセンブリは、それを支持するフレームであって、フレームの四辺全てを囲み、枠支持体２９がボルト止めされた機械加工アルミニウム製槽枠２８を含むフレーム２６を有する。枠支持体２９も、システム１０のフレームに固定されている（図示せず）。枠支持体２９は、槽枠２８が密封状にその上に着座する底部を有する。槽枠２８は、フレーム２６に３つのボール（図示せず）上で運動可能に取り付けられている。
【００２３】
リコータ装置３０が、槽枠２８に沿った前後の移動のためにフレームに可動に取り付けられている。しかしながら、二重槽構成において、リコータ装置は用いられない。ステレオリソグラフィーシステム１０において１つの槽が用いられる場合にリコータ装置３０が採用され、その動作は、アルムキスト(Almquist)等に発行され本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５９０２５３７号明細書に詳しく記載されている。本発明の利点は、多数の区画槽の１つの区画槽への切換えまたは交換中に、ステレオリソグラフィーシステム、特にリコータ装置の洗浄が必要ないことである。
【００２４】
図３に示した二重槽３１は、槽３１の側部に固定されたフランジ３３に両側が取り付けられたハンドル３４（一方のみが示されている）を有する。図４および８に最もよく示されている、槽仕切板３２が、槽の２つの区画３１Ａおよび３１Ｂを仕切っている（図４を手短に参照のこと）。それゆえ、２つの区画を持つ槽３１は、赤または青に着色された樹脂、もしくは異なる顔料の樹脂または透明樹脂などの二種類の異なる樹脂を保持できる。樹脂補充リザーバ３５が、二重槽３１内の２つの槽の内の１つと流体流連絡で連結されている。この構成において、このリザーバは、マスター槽区画３１Ｂとは対称的にスレーブ槽区画として知られている槽区画３１Ａに流体流連絡で連結されている。図３および８に最もよく示されている、手動で作動されるボール弁３６が、スレーブ槽区画３１Ａおよびマスター槽区画３１Ｂの底部に連結されて、所望の時に、排液孔３７を通して樹脂を排出することができる。槽区画３１Ａおよび３１Ｂの床は、槽区画からの樹脂の排出を促進させるように排液孔３７に向かって下方に傾斜している。手動動作ボール弁３６は、槽排出ハンドル３８を用いて開かれる。
【００２５】
図８に示されているように、槽のレベリング動作中に液体樹脂を収容するために用いられるバッフル７８がある。バッフル７８は、１つの区画を含み、マスター槽区画３１Ｂ内の左側で底部が開いているが、スレーブ槽区画３１Ａの底部では閉じている。スレーブ槽区画３１Ａは、底の開いたバッフル７９も有している。バッフル７８内では、レベリング・ダイオード・スパイセンサ・アセンブリ４２からとレーザ・レベリング・ダイオード９３からのダイオードビームが、マスター槽区画３１Ｂ内の樹脂の高さを検出する。センサ９３は、マスター槽区画３１Ｂを正確な高さに移動させる。スパイセンサ・アセンブリ４２は、基準としてセンサ９３の検出を用い、高さを記録し、レーザ・ダイオード・センサ・アセンブリ４１の比較値を提供して、スレーブ槽区画３１Ａ内の樹脂の高さをマスター槽区画３１Ｂ内の樹脂と同じ高さに調節する。センサ・アセンブリ４１および４２は、槽区画３１Ａおよび３１Ｂ両方の内部の樹脂のレベルが正確に同じ高さであることを確実にするために用いられる。両方のレーザ・ダイオード・センサ・アセンブリ４１および４２では、上述したように、スレーブ槽区画３１Ａおよびマスター槽区画３１Ｂ内の樹脂の高さを検出するためにＯＭＲＯＮ  ＺＸＬＤ３０光センサ４３を用いている。センサ・アセンブリ４１は、バッフル７９内部にあるスレーブ槽区画３１Ａ内の樹脂の高さを検出する。バッフルは、槽区画内の気泡が、正確な樹脂高さの読取値を得るのを妨害するのを防ぐために用いられる。センサ・アセンブリ４１は、センサ４３からの検出値を、スパイセンサ・アセンブリ４２からの信号と比較して、必要に応じて、樹脂補充リザーバ３５から樹脂をより多く加えるか、または樹脂補充リザーバ３５中に樹脂をポンプで戻すかする。
【００２６】
二重槽３１は、この槽の下にあり、昇降機レッグ４８の分離に関して記載される様式で、取外しが必要なときに完全に下げられた位置まで槽を下降させるのに使用できる槽ホイスト（図示せず）により昇降させられる。
【００２７】
図３から分かるように、槽枠には、ステレオリソグラフィーシステム１０のためのレーザビームを、樹脂１９の表面上に画像形成していないときに有害とならない標的上で静止させられるセラミック製レーザビーム静止部３９が取り付けられている。枠支持体４０が、枠支持体２９を槽枠２８に固定するのに役立つセラミック製レーザビーム静止部３９に隣接しているのが示されている。
【００２８】
概して参照番号５７で示された昇降機は図５〜７に最もよく見られる。二重槽または仕切槽３１に関する二重槽の構成について、一対の取付ブラケット４５が、ボルト孔４７（図５を手短に参照のこと）を通してＺステージ・サドル６６の取付ブロック４４中に留められた４本のボルトによって固定される。昇降機レッグ４８は、以下に記載される様式で取付ブラケット４５に連結される。仕切槽３１中の各台６２（図４を手短に参照のこと）は、溶接されたステンレス鋼製の昇降機フレーム５０に留められた一対の昇降機レッグ４８により支持されている。フレーム５０は、台６２がその頂部で静止できるようにする対向側を連結するクロスバー５１を有する。
【００２９】
図５および６に最もよく見られる、槽の迅速分離ロック・レバー４６が、ロック・レバー・ピボット・ネジ５２によって各取付ブラケット４５に旋回または回転連結されている。レバー４６は、ハンドル５３を有し、対向する端部に、取付ネジ５５によってロック・レバー４６に留められたロール・ピン５４を有する。昇降機レッグ・ロック・バー４９は、各昇降台６２を支持する各昇降機アセンブリについて２つの対向する昇降機レッグ４８を連結している。図６に最もよく見られるように、ロック・レバー４６は、実線で示されたロック位置と、点線で示された解放位置との間で移動可能である。ロック位置において、ロール・ピン５４は、ロック・バー４９に対してカム状様式で押し付けられて、昇降機を適所に固定する。解放位置において、ロール・ピン５４は、ロール・ピン凹部５６中に旋回して持ち上げられる。ロック位置では、ロック・レバー４６は停止ピン５８によって完全にロックされた位置で停止する。図７に最もよく見られるように、台の昇降機レッグ４８（一方のみが示されている）に、取付ブラケット４５の両側から約６．３ｃｍ（約２．５インチ）延在する圧入ピンまたはだぼ５９が合わせられる。次いで、各昇降機レッグ４８の昇降機レッグ取付溝６０には、ピン５９が嵌め込まれ、引っかけられる。ロック・レバー４６がロック位置にない場合、昇降機レッグ４８は、ピン５９に自由にぶら下がる。しかしながら、ロック・レバー４６がロック位置にある場合には、ロール・ピン５４がロック・バー４９に押し付けられ、昇降機レッグ４８並びに昇降機アセンブリ５７および台６２をしっかりと適所に保持する。各取付ブラケット４５の外側にあるスプリング附勢ボール型移動止め６３が、各対の外側の昇降機レッグ４８を外側に押して昇降機アセンブリ５７を偏らせ、したがって、対向する昇降機レッグが取付ブラケット４５に対してぴったりと引っぱられた状態になり、繰り返し着座される。これも図７から分かるように、昇降機フレーム取付ピン６１が、昇降機フレーム５０を各昇降機レッグ４８の底部に連結している。
【００３０】
ここで図４に戻ると、樹脂補充リザーバ３５に関して、ポンプ式電気モータ６５により駆動される補充リザーバ・ポンプ６４も示されている。このモータは、樹脂をリザーバ３５とスレーブ槽区画３１Ａとの間の両方向でポンプにより送り込む蠕動ポンプまたはポジティブ・ディスプレース・ポンプを回転させる。前述したように、２つのセンサ４２および４１が、樹脂をスレーブ槽区画３１Ａ中にポンプで送り込むか、または樹脂をスレーブ槽区画３１Ａから除去することによって、スレーブ槽区画３１Ａ中の樹脂の高さをマスター槽区画３１Ｂに一致させる。このことは、二重槽３１の構成において、両方の槽が正確に同じレベルの樹脂を有さなければならないからである。二重槽３１内で構築されている三次元部品１７の樹脂リコートは、物体の一層の露光および固化後に、丁度露光された層の頂部に新たな樹脂が流れ込むようにＺステージ・ステッパ・モータ６８により昇降機アセンブリ５７が台６２と共に下降されるディープ・ディップ・プロセスにより行われる。次いで、Ｚステージ・ステッパ・モータ６８は、その上のリコートされた部品と共に台６２を、槽３１内の樹脂１９の表面の下に一層分の厚さが生じる高さまで上昇させ、レーザビームが、画像形成を繰り返して、次の槽を形成する。
【００３１】
図４から分かるように、Ｚステージは、サドル６６および昇降機アセンブリ５７を昇降させるステッパ・モータ取付部６９に取り付けられたＺステージ・ステッパ・モータ６８を備えている。ステッパ・モータ６８は、Ｚステージ・サドル６６に連結されたボール・ネジに連結されている。Ｚステージは、２つの垂直トラック（図示せず）に乗っているリニア軸受け７２上で上下動する。ステッパ・モータ取付部６９は、連結バー７１によってステレオリソグラフィーシステムのフレームに連結されているＺステージ基部に連結されている。Ｚステージ・フラッグ７４は、上限スイッチ７５によって検出され、Ｚステージの高さの上昇をその最大値に制限している。対応する下限スイッチおよびフラッグ・アセンブリ９５が図３に簡単に示されている。
【００３２】
１つの槽を使用することが望ましい場合、ロック・レバー４６が解放位置に動かされ、ピン５９からずらし溝６０から外すようにアーム４８を摺動することによって昇降機アーム４８がピンから除去されて、各槽区画３１Ａおよび３１Ｂ中の昇降機アセンブリ５７および台６２を槽中に下降させられる。次いで、槽ホイスト（図示せず）が二重槽３１を下降させ、カートを用いて、二重槽３１をステレオリソグラフィーシステム１０から取り外す。次いで、単一区画槽８０を、フレーム２６中に槽を進めるカートにより適所に移動させる。図９から分かるように、取付ブラケット４５上の２つの外側のピン５９を単一槽昇降機レッグ・ロック・バー８４に用いて、二重槽３１と同じ様式で、昇降機レッグ８２に機械加工された溝６０中の適所にロックする。昇降機レッグ８２は、三次元部品がその上で構築される支持台８１を支持するフレーム５０に同様に連結されている。次いで、所望であれば、三次元部品の丁度形成された槽の上に樹脂の新たな層をリコートするために、リコータ・ブレード３０を必要に応じて用いることができる。あるいは、ディープ・ディップ・プロセスを用いても差し支えない。レーザ・ダイオード・レベラ９３をバッフル９４と共に用いて、単一区画槽８０内の液体のレベルを検出し、樹脂補充リザーバ３５から必要に応じて追加の樹脂を供給する。このレベリング動作は、アルムキスト等に発行され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第５２５８１４６号明細書により詳しく記載されている。
【００３３】
本発明の実施には、適切な形態のエネルギー刺激の適用に応答して固化できる任意の適切な液体媒質を用いてよい。紫外線の照射または電子ビーム、可視光または不可視光、もしくはインクジェットによりまたは適切なマスクを介して施される反応性化学物質などの他の形態の刺激によって、固体状態の高分子プラスチックへの変化を誘発させられる多くの液体状態の化学物質が知られている。本発明の実施に用いてもよい適切なフォトポリマーの例としては、カリフォルニア州、バレンシア所在のスリー・ディー・システムズ社により製造販売されている任意のフォトポリマーが挙げられる。これらは、以下に限られないが、スリー・ディー・システムズ社から市販されているＳＬＡ（登録商標）システムに使用するためのＳＩ１０、ＳＩ２０、ＳＩ４０およびＳＩ５０を含む。補聴器シェルを製造するために特に適しているのは、独国、ウンナ所在のドレーブ・オトプラスティック社(Dreve-Otoplastik GmbH)から市販されている７４００，７５００，７１００および７３００シリーズの樹脂である。補聴器シェルを製造する場合、樹脂槽３１および８０は浅く、約５から７．５ｃｍ（約２から３インチ）の深さを有する。
【００３４】
本発明は、本発明の譲受人であるスリー・ディー・システムズ社から市販されているＶｉｐｅｒ  ｓｉ２（商標）ＳＬＡ（登録商標）に関して記載してきたが、任意のステレオリソグラフィー装置について実施できる。
【００３５】
本発明をその特定の実施の形態に関して説明してきたが、ここに開示した発明の概念から逸脱せずに、材料、部品や工程の構成に多くの変更、改変および変種を行っても差し支えないことが明らかである。例えば、本発明の昇降機アーム迅速リリース装置および方法は、二重槽区画を、それぞれの昇降機アセンブリにより支持された２つの別個の容器に別々に形成することによって、二重槽３１内に区画の個々を交換できるように同様にうまく適用できる。次いで、１つの槽だけを交換する必要があるか異なる色が望ましい場合、２つの槽区画の既存の１つを、解放して、取り外し、新たな槽区画と交換することができる。さらに、二重区画の手法のみを説明してきたが、３つ以上の区画またはそれぞれの昇降機アセンブリにより支持され、個々に移動可能な３つ以上の別個の区画を有する槽を用いることも可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神および広い範囲は、この開示を読むことにより、当業者に考えられるであろうそのような変化、変更および変種の全てを包含することが意図されている。ここに引用された全ての特許出願、特許および他の出版物は、その全てが参照により含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ステレオリソグラフィーシステムの前方斜視図
【図２】ステレオリソグラフィーシステムの動作を示す概略図
【図３】本発明のステレオリソグラフィーシステムのフレームおよび支持構造体の多数の樹脂槽の部分斜視図
【図４】同時動作のために取り付けられた２つの樹脂槽を有するステレオリソグラフィーシステムの正面平面図
【図５】本発明のステレオリソグラフィーシステムの迅速分離昇降機アームの側面斜視図
【図６】本発明のステレオリソグラフィーシステムの実線で示した解放位置と、点線で示したロック位置との間に動かされるロック装置および迅速分離昇降機アームの正面図
【図７】本発明のステレオリソグラフィーシステムのロック位置で動かされるロック装置および迅速分離昇降機アームの側面図
【図８】本発明のステレオリソグラフィーシステムの各槽の別々の排液管を示す二樹脂槽システムの側面斜視図
【図９】本発明のステレオリソグラフィーシステムのフレームおよび支持構造体の１つの樹脂槽構成の部分斜視図
【符号の説明】
【００３７】
１０    ステレオリソグラフィーシステム
１１    コンピュータ・コンソール
１２    レーザハウジング
１５    支持台
１７    三次元物体
１９    樹脂
２０    レーザ
２１    レーザビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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