(57)【要約】【課題】三次元造形装置の槽の残寿命を表示する。【解決手段】  本発明に係る三次元造形装置１０は、光硬化性樹脂１００を収容し、かつ、光が透過する透過領域２０ａを有する槽２０を備える。また、槽２０が配置されている筐体１２と、透過領域２０ａに光を照射する光学装置２２とを備える。さらに、ＬＥＤランプ２８と、制御装置３０とを備える。ＬＥＤランプ２８は、筐体１２に取り付けられている。制御装置３０は、演算部３０ａ、および操作部３０ｂを有する。演算部３０ａは、前記槽２０の残寿命を演算するように設定されている。操作部３０ｂは、演算部３０ａで演算された槽２０の残寿命に基づいて、ＬＥＤランプ２８を操作するように設定されている。【選択図】図１
2018015910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光硬化性樹脂を収容し、かつ、光が透過する透過領域を有する槽と、
前記槽が配置された筐体と、
光を照射する光源を備え、かつ、前記光源から前記透過領域に向けて光が照射されるように配置された光学装置と、
前記筐体に取り付けられたＬＥＤランプと、
制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記槽の残寿命を演算するように設定された演算部と、
前記演算部で演算された前記槽の残寿命に基づいて、前記ＬＥＤランプを操作するように設定された操作部と
を備えた三次元造形装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤランプは、複数の表示態様で表示可能に構成され、
前記操作部は、
前記演算部で演算された前記槽の残寿命に基づいて、予め定められた複数の残寿命レベルから、一つの残寿命レベルを決定し、
前記決定された残寿命レベルに対応する前記ＬＥＤランプの表示態様を決定する
ように設定された、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記複数の残寿命レベルのそれぞれに、前記ＬＥＤランプの表示態様が一つ、予め割り当てられるように設定された記憶部を備え、
前記操作部は、
前記記憶部に記憶されている前記割り当てに基づいて、前記決定された残寿命レベルに対応する前記ＬＥＤランプの表示態様を決定する
ように設定された、
請求項２に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤランプは、一つのフルカラーＬＥＤランプであり、
前記記憶部は、前記ＬＥＤランプの表示態様として、前記フルカラーＬＥＤランプの点灯色を記憶するように設定された、
請求項３に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤランプであり、
前記記憶部は、前記ＬＥＤランプの表示態様として、点灯するＬＥＤランプの組み合わせを記憶するように設定された、
請求項３に記載の三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光硬化性樹脂に光を照射し、光硬化性樹脂を硬化させることによって造形を行う三次元造形装置においては、光の照射によって、光硬化性樹脂を収容する槽に劣化が発生する。一定以上の槽の劣化は、被造形物の品質低下を招く。特開２０１６−８７８６６号公報（特許文献１）は、槽の劣化が一定の状態を超えた場合には、照射する光のエネルギーを抑え、槽の劣化を抑制する対策を開示している。
【０００３】
同問題に対し、特開２０１６−９７６２６号公報（特許文献２）は、造形前に光硬化性樹脂を硬化させない波長の光を照射領域に照射し、造形予定領域が使用可能かどうか判定する対策を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８７８６６号公報
【特許文献２】特開２０１６−９７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
槽の残寿命を知ることは、品質管理の点から重要である。より良い品質管理のためには、槽の寿命が残っているかどうかだけでなく、どの程度残っているか知ることが望ましい。また随時把握できることが望ましい。さらに、できるだけ簡単かつ、明瞭に認識できることが必要である。例えば槽の残寿命が三次元造形装置を制御するパソコン画面に表示されるような場合、使用者はパソコン画面を逐一見ない場合が多く、警告が出ていても気が付かない虞がある。
【０００６】
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、使用者が、槽の残寿命の変化を段階的に、随時に、かつ簡単明瞭に確認できる三次元造形装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る三次元造形装置は、槽と、筐体と、光学装置と、ＬＥＤランプと、制御装置とを備えている。槽は、光硬化性樹脂を収容し、少なくとも一部に光が透過する透過領域を有している。筐体には、槽が配置されている。光学装置は、光を照射する光源を備え、光源から槽の透過領域に向かって光が照射されるように配置されている。ＬＥＤランプは、筐体に取り付けられている。制御装置は、演算部、および操作部を有している。演算部は、前記槽の残寿命を演算するように設定されている。操作部は、演算部で演算された槽の残寿命に基づいて、ＬＥＤランプを操作するように設定されている。
【０００８】
前記三次元造形装置においては、使用者は、ＬＥＤランプの表示を見ることにより、槽の残寿命を随時確認することができる。また、ＬＥＤランプが筐体に取り付けられていることにより、使用者は、確認のための作業を要さず、簡単に槽の残寿命を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態における三次元造形装置の縦断面図である。
【図２】フルカラーＬＥＤランプの点灯色によって槽の残寿命レベルを表示する実施態様における、残寿命表示のイメージ図である。
【図３】フルカラーＬＥＤランプの点灯色によって槽の残寿命レベルを表示する実施態様における、槽の残寿命演算および表示のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。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潔化する。
【００１１】
図１は一実施形態における三次元造形装置１０の縦断面図である。図１においては、図中の左方を装置の前方、図中の右方を装置の後方とする。また、図中の上方を装置の上方、図中の下方を装置の下方とする。本実施形態の説明において、方向について述べるときは、上述の方向を意味するものとする。図１に、前方をＦ、後方をＲｒ、上方をＵ、下方をＤで示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、三次元造形装置１０の設置態様を限定するものではない。
【００１２】
本実施形態によれば、三次元造形装置１０は、筐体１２と、槽２０と、光学装置２２と、ホルダ２４と、スライダ２６と、カバー１４と、ＬＥＤランプ２８と、制御装置３０と、を備えている。
【００１３】
筐体１２には、槽２０が配置されている。図１においては、筐体１２の天板に開口部１２ａが開けられ、前記開口部１２ａの上に、槽２０が載置されている。また、筐体１２内には、光学装置２２が収納されている。筐体１２においては、開口部１２ａの上に載置された槽２０が、開口部１２ａを通して光学装置２２からの光を受けられるように、開口部１２ａと光学装置２２が配置されている。また筐体１２には、カバー１４、スライダ２６等が取り付けられ、筐体１２はそれらを支持している。さらに、筐体１２にはＬＥＤランプ２８が取り付けられている。
【００１４】
槽２０は、液体の光硬化性樹脂１００が収容されうる有底の容器であり、透過領域２０ａを有する。ここで、透過領域２０ａは、光学装置２２から照射された光が透過する領域であって、造形が行われ得る全領域を含むものである。本実施形態においては、槽２０の底部２０ｂは、平坦な面となっており、当該平坦な面に透過領域２０ａが設けられている。図１において、透過領域２０ａは、槽２０の底部２０ｂのうち、筐体１２の開口部１２ａに対面する部分である。透過領域２０ａは、光を透過する材料で構成されている。槽２０全体が、当該材料で構成されていてもよい。光硬化性樹脂１００は、例えば、特定波長の紫外線によって硬化する、アクリル系樹脂等である。そこで、透過領域２０ａにおける、光を透過する材料とは、上記特定波長の光を透過させる材料のことを意味する。
【００１５】
光学装置２２は、光を照射する光源２２ａを備え、光源２２ａから槽２０の透過領域２０ａに向けて光が照射されるように配置されている。本実施形態においては、光学装置２２は、筐体１２内であって、槽２０の載置場所の下方に位置する場所に設置されている。即ち、光学装置２２は、槽２０の下方から、槽２０の透過領域２０ａに向けて光を照射するように配置されている。本実施形態において、光学装置２２は、光源２２ａの他に、ミラー２２ｂを備えている。図１において、光学装置２２は、筐体１２内にあって、光源２２ａとミラー２２ｂを含む、二点鎖線で囲まれた部分である。光源２２ａは、光硬化性樹脂１００を硬化させる波長と強さの光を発する。光源２２ａは、光の強さ等を調整できるようになっていてもよい。ミラー２２ｂは角度を調整できるミラーである。光源２２ａから照射された光はミラー２２ｂで反射され、槽２０の透過領域２０ａに照射される。例えばミラー２２ｂは、造形が行われ得るすべての領域をカバーするように角度が調整されていてもよいし、造形中、光源２２ａと連動して角度を変えながら、前記領域を走査するようにしてもよい。勿論、ミラー等を使わず、直接光源２２ａから光を照射してもよい。透過領域２０ａへの光の照射方法は限定されない。
【００１６】
ホルダ２４は被造形物１０２を保持する機構を備えている。本実施形態においては、ホルダ２４は、槽２０の上方、透過領域２０ａの真上に位置している。ホルダ２４は、スライダ２６に連結されていて、スライダ２６は上下に昇降可能な機構を備えている。図１に示すような、筐体１２に固定された上下方向に延びる支柱に沿って、上下にスライドする機構等である。スライダ２６の駆動はモーター等で行われ、停止位置、昇降のタイミング、昇降スピード等が制御されている。ホルダ２４は、スライダ２６に連結されているので、被造形物１０２を保持しつつ、スライダ２６の昇降につれて昇降するようになっている。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態における三次元造形装置１０には、カバー１４が設けられていてもよい。カバー１４は、使用者が作業をする際には開けることができ、造形中には、使用者の安全や、埃による造形品質の低下防止のために、閉めることができる機構を持つことが望ましい。また、その主要な材料は、造形に使用する波長の光を遮蔽する材料であって、閉めたときには外部に光が透過しないことが望ましい。
【００１８】
ＬＥＤランプ２８は、筐体１２に取り付けられている。図１において、ＬＥＤランプ２８の取り付け場所は、筐体１２の前面であるが、使用者にとって視認が容易な場所であれば、取り付け場所は前面に限られるものではない。
【００１９】
制御装置３０は、ＬＥＤランプ２８と接続されている。制御装置３０は、槽２０の残寿命を演算する演算部３０ａと、前記槽２０の残寿命に基づいてＬＥＤランプ２８を操作する操作部３０ｂとを備えている。
【００２０】
制御装置３０は、単一の装置（例えば、三次元造形装置１０本体に組み込まれたユニット）に限られない。例えば、本体と接続された外部のコンピュータ等で、機能の一部または全部を担ってもよい。外部コンピュータ等は、データ等を送受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵが実施する演算プログラムを格納するＲＯＭと、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭと、各種データを格納する記憶装置とを備えているとよい。
【００２１】
本実施形態における三次元造形装置１０は、上述のような構成要素を有している。そして、以下のようなプロセスで造形を実施する。即ち、三次元造形装置１０は、光硬化性樹脂１００を硬化させて被造形物１０２の断面の形状を持つ樹脂層に形成し、その樹脂層を順次積層することによって三次元形状を造形する。造形中、被造形物１０２は、最後に形成された面を、液体の光硬化性樹脂１００に浸漬させている。当該面と槽２０の底部２０ｂとの間には一定のクリアランスがあり、その間に光硬化性樹脂１００が入り込んでいる。クリアランス内に入り込んでいる光硬化性樹脂１００は、光学装置２２から発せられ、槽２０の透過領域２０ａを透過して入ってくる光によって硬化させられる。この硬化によって樹脂層の新たな一層が形成される。この形成された層は、被造形物１０２の、その垂直位置における断面形状を持つ層である。この後、スライダ２６によってホルダ２４が前記クリアランスと同じ距離だけ引き上げられ、ホルダ２４に保持されている被造形物１０２も引き上げられる。以下、同様の処理の繰り返しによって三次元形状が造形される。本実施形態における三次元造形装置１０は、上述のようなプロセスで被造形物１０２の造形を行うため、槽２０の状態管理は、品質管理上、重要である。
【００２２】
ここで提案された三次元造形装置１０は、槽２０と、筐体１２と、光学装置２２と、ＬＥＤランプ２８と、制御装置３０とを備えている。槽２０は、光硬化性樹脂１００を収容し、かつ、光が透過する透過領域２０ａを有している。筐体１２には、槽２０が配置されている。光学装置２２は、光を照射する光源２２ａを備え、光源２２ａから槽２０の透過領域２０ａに向かって光が照射されるように配置されている。ＬＥＤランプ２８は、筐体１２に取り付けられている。制御装置３０は、演算部３０ａ、および操作部３０ｂを有している。演算部３０ａは、前記槽２０の残寿命を演算するように設定されている。操作部３０ｂは、演算部３０ａで演算された槽２０の残寿命に基づいて、ＬＥＤランプ２８を操作するように設定されている。
【００２３】
上述の三次元造形装置１０は、筐体１２に取り付けられたＬＥＤランプ２８によって、槽２０の残寿命を随時表示する。ＬＥＤランプ２８は、筐体１２に取り付けられているため、槽２０の残寿命の確認が容易である。
【００２４】
演算部３０ａによる槽２０の残寿命は、例えば、予め定められた槽２０の寿命、および槽２０が光を受けた合計時間（以下、受光時間と呼ぶ。）に基づいて求められる。槽２０の寿命は、装置１０の製造者が、製造時に登録してもよいし、使用者が実情に合わせて登録してもよい。受光時間は、光学装置２２の制御データ等から得られる。演算部３０ａは、例えば槽２０の残寿命を、
槽２０の残寿命＝（槽２０の寿命―槽２０の受光時間）／槽２０の寿命
というような演算式で演算する。上記例は比の形であるが、差の形で、
槽２０の残寿命＝槽２０の寿命―槽２０の受光時間
というようにしてもよい。演算式は、使用者が選択するようになっていてもよい。勿論、上述の演算方式は一つの実施例であって、残寿命の演算は、上述の方式に従ったものに限られない。
【００２５】
本発明の一つの実施態様によれば、前記ＬＥＤランプは、複数の表示態様で表示可能に構成されている。また、前記操作部３０ｂは、前記演算部３０ａが演算した槽２０の残寿命に基づいて、予め定められた複数の残寿命レベルから、一つの残寿命レベルを決定するように設定されている。さらに、前記操作部３０ｂは、前記決定された残寿命レベルに対応する、ＬＥＤランプ２８の表示態様を決定するように設定されている。
【００２６】
上述の態様において、操作部３０ｂが、残寿命レベルを決定するプロセスは、以下のようなものである。例えば、槽２０の残寿命の演算式が、
槽２０の残寿命＝（槽２０の寿命―槽２０の受光時間）／槽２０の寿命
と定義されているとする。また、残寿命レベルは以下のように定められているとする。
レベルＡ：残寿命０％未満
レベルＢ：残寿命０％以上２５％未満
レベルＣ：残寿命２５％以上
もし槽２０の残寿命が０．１５（１５％）であれば、操作部３０ｂは、槽２０の残寿命レベルとして、レベルＢを決定する。レベル数とレベル間の境界値は、製造者が設定してもよいし、使用者が設定できるようになっていてもよい。当然ながら、上述槽２０の残寿命レベルの決定プロセスは例示であって、本発明に係る三次元造形装置１０が、上記プロセスに限定されることを意味するものではない。
【００２７】
また、ひとつの実施態様によれば、制御装置３０は、記憶部３０ｃを備えていてもよい。記憶部３０ｃには、複数の残寿命レベルのそれぞれに、ＬＥＤランプ２８の一つの表示態様が予め割り当てられている。操作部３０ｂは、前記記憶部３０ｃに記憶された前記割り当てに基づいて、決定された残寿命レベルに対応するＬＥＤランプ２８の表示態様を決定する。
【００２８】
上述の態様によれば、三次元造形装置１０は、槽２０の残寿命の変化を段階的に表示することができる。
【００２９】
上述の実施態様によれば、記憶部３０ｃは、例えば、以下のような割り当てを記憶している。
レベルＡ（残寿命０％未満）→ＬＥＤランプ２８を早点滅させる
レベルＢ（残寿命０％以上２５％未満）→ＬＥＤランプ２８を遅点滅させる
レベルＣ（残寿命２５％以上）→ＬＥＤランプ２８を点灯させる
そこで、例えば、槽２０の残寿命レベルがＢであれば、操作部３０ｂは、ＬＥＤランプ２８を遅点滅させる表示態様を決定する。操作部３０ｂは、決定した表示態様でＬＥＤランプ２８を点灯させる操作をする。
【００３０】
上述の実施態様における三次元造形装置１０は、ＬＥＤランプ２８として、一つのフルカラーＬＥＤランプを有し、記憶部３０ｃは、ＬＥＤランプ２８の表示態様として、点灯色を記憶するように設定されていてもよい。
【００３１】
上述の、フルカラーＬＥＤランプ２８の点灯色によって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様によれば、槽２０の残寿命レベルを明瞭に表示することができる。またＬＥＤランプ２８が１個でよいため、省スペースに資する。
【００３２】
上述、フルカラーＬＥＤランプ２８の点灯色によって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様においては、記憶部３０ｃに記憶される割り当ては、例えば以下のようなものである。
レベルＡ（残寿命０％未満）→ＬＥＤランプ２８を赤色に点灯
レベルＢ（残寿命０％以上２５％未満）→ＬＥＤランプ２８を黄色に点灯
レベルＣ（残寿命２５％以上）→ＬＥＤランプ２８を青色に点灯
もし槽の残寿命レベルがＢであれば、操作部３０ｂは、ＬＥＤランプ２８を黄色に点灯させる表示態様を決定する。図２に、装置１０の本実施態様における、残寿命表示のイメージ図を示す。図２において、三次元造形装置１０は、筐体１２前面にフルカラーＬＥＤランプ２８を１個備えている。図２では、槽２０の残寿命が減少してゆくのに従って、ＬＥＤランプ２８の点灯色が、青色→黄色→赤色と変化している。
【００３３】
上述、フルカラーＬＥＤランプ２８の点灯色によって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様に、例えば、ＬＥＤランプ２８の点滅を組み合わせてもよい。さらに、点滅の周期（早点滅、遅点滅等）等を組み合わせてもよい。それらの組み合わせにより、視認性がさらに高くなり得る。
【００３４】
また、上述の実施態様における三次元造形装置１０は、ＬＥＤランプ２８として、複数のＬＥＤランプを有し、記憶部３０ｃは、ＬＥＤランプ２８の表示態様として、点灯するＬＥＤランプの組み合わせを記憶するように設定されていてもよい。
【００３５】
上述の、複数のＬＥＤランプによって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様によっても、槽２０の残寿命レベルの、明瞭な表示が可能である。残寿命のレベル分けを細かく行う場合には、特に有効である。
【００３６】
上述、複数のＬＥＤランプによって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様においては、記憶部３０ｃに記憶される割り当ては、例えば以下のようなものである。
レベルＡ（残寿命０％未満）→第１のＬＥＤランプが点灯
レベルＢ（残寿命０％以上２５％未満）→第２のＬＥＤランプが点灯
レベルＣ（残寿命２５％以上）→第３のＬＥＤランプが点灯
あるいは、以下のようなものである。
レベルＡ（残寿命０％未満）→すべてのＬＥＤランプが消灯
レベルＢ（残寿命０％以上２５％未満）→第１のＬＥＤランプが点灯
レベルＣ（残寿命２５％以上）→第１および第２のＬＥＤランプが点灯
上記例では、レベル数は３レベルであるが、槽２０の残寿命レベルの変化を細かく把握したいときには、例えば１０レベル程度に分割し、レベル数に応じたＬＥＤランプ２８を取り付ければよい。
【００３７】
上述、複数のＬＥＤランプによって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様に、ＬＥＤランプ２８の点灯色と点滅を組み合わせてもよい。さらに、点滅の周期等を組み合わせてもよい。それらの組み合わせにより、視認性がさらに高くなり得る。
【００３８】
図３に、フルカラーＬＥＤランプの点灯色によって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様における、槽２０の残寿命演算、および表示のフローチャートを示す。ステップＳ０１において、制御装置３０は、光学装置２２を制御する制御データ等に基づいて、槽２０の受光時間を演算する。ステップＳ０２では、前記受光時間と、予め登録された槽２０の寿命に基づいて、槽２０の残寿命を演算する。ステップＳ０３では、予め定められている複数の残寿命レベルから、槽２０の残寿命レベルを決定する。そしてステップ０４で、記憶部３０ｃに記憶されているＬＥＤランプ２８の点灯色の割り当てに基づいて、残寿命レベルに対応したＬＥＤランプ２８の点灯色が決定される。
【００３９】
上述のように、ここで提案する三次元造形装置１０によれば、使用者は随時、槽２０の残寿命を確認することが可能である。また、ＬＥＤランプ２８は筐体１２に取り付けられているため、確認が容易である。さらに、槽２０の残寿命を、予め定められた残寿命レベルに対応する表示態様で表示する実施態様では、使用者は、槽２０の残寿命の変化を段階的に知ることができる。フルカラーＬＥＤランプ２８の点灯色によって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様は、ＬＥＤランプが１個でよいため、省スペースの点で有利である。また、複数のＬＥＤランプによって槽２０の残寿命レベルを表示する実施態様は、残寿命レベルを細かく区分するときに有利である。
【００４０】
以上、実施の形態について説明したが、勿論、本発明に係る三次元造形装置は、上述実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、造形後の残寿命レベルを造形前に演算し、当該造形後の残寿命レベルを表示する機能を持たせること等も可能である。その場合、例えば現在状態を表示するＬＥＤランプとは別のＬＥＤランプを設ける等して、識別を容易にするとよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０  三次元造形装置
１２  筐体
１４  カバー
２０  槽
２０ａ  透過領域
２２  光学装置
２４  ホルダ
２６  スライダ
２８  ＬＥＤランプ
３０  制御装置
３０ａ  演算部
３０ｂ  操作部
３０ｃ  記憶部
１００  光硬化性樹脂
１０２  被造形物
【図１】
2018015910.tif 000003
【図２】
2018015910.tif 000004
【図３】
2018015910.tif 000005