(57)【要約】【課題】３次元プリンタ及びそのスキャンモジュールを提供する。【解決手段】本発明に係る３次元プリンタ１０は、シャーシ１と、印刷ステージ２と、洗浄モジュール３と、３次元印刷モジュール４と、着色ノズルモジュール５と、スキャンモジュール６とを含み、シャーシ１は、内部にキャビティ１１を有し、キャビティ１１には第１領域１２と第２領域１３とが仕切られ、印刷ステージ２は、第１領域１２に取り付けられ、洗浄モジュール３は、第２領域１３の一部に配置され、着色ノズルモジュール５を洗浄するために用いられ、第２領域１３の洗浄モジュール３が配置されない部分には、余剰スペースｓが形成され、３次元印刷モジュール４は、印刷ステージ２の上方に取り付けられ、着色ノズルモジュール５は、印刷ステージ２の上方に取り付けられ、洗浄モジュール３まで移動可能であり、スキャンモジュール６は、余剰スペースｓに取り付けられる。【選択図】図１
2019119193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシ（１）と、印刷ステージ（２）と、洗浄モジュール（３）と、３次元印刷モジュール（４）と、着色ノズルモジュール（５）と、スキャンモジュール（６）とを含み、
前記シャーシ（１）は、内部にキャビティ（１１）を有し、当該キャビティ（１１）には第１領域（１２）と第２領域（１３）とが仕切られ、
前記印刷ステージ（２）は、前記第１領域（１２）に取り付けられ、
前記洗浄モジュール（３）は、前記第２領域（１３）の一部に配置され、前記着色ノズルモジュール（５）を洗浄するために用いられ、
前記第２領域（１３）の前記洗浄モジュール（３）が配置されない部分には、余剰スペース（ｓ）が形成され、
前記３次元印刷モジュール（４）は、前記印刷ステージ（２）の上方に取り付けられ、
前記着色ノズルモジュール（５）は、前記印刷ステージ（２）の上方に取り付けられ、前記洗浄モジュール（３）まで移動可能であり、
前記スキャンモジュール（６）は、前記余剰スペース（ｓ）に取り付けられることを特徴とする３次元プリンタ。
【請求項２】
前記余剰スペース（ｓ）は、前記洗浄モジュール（３）の他側に対応して形成される第１のデッドスペース（ａ１）と、前記洗浄モジュール（３）の下方に形成される第２のデッドスペース（ａ２）とに分けられ、
前記スキャンモジュール（６）は、撮像機構（６１）と回転盤（６２）とを含み、
前記撮像機構（６１）は、前記第１のデッドスペース（ａ１）に取り付けられ、前記回転盤（６２）に対応して配置され、
前記回転盤（６２）は、前記第２のデッドスペース（ａ２）に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の３次元プリンタ。
【請求項３】
前記シャーシ（１）には、前記キャビティ（１１）に連通する開口（１４）が設けられ、
前記第１領域（１２）は、前記開口（１４）から離れて配置され、
前記第２領域（１３）は、前記開口（１４）に隣接して配置されることを特徴とする請求項２に記載の３次元プリンタ。
【請求項４】
前記シャーシ（１）は、前記キャビティ（１１）の底部に配置されるベース（１５）を含み、
前記撮像機構（６１）及び前記回転盤（６２）は、それぞれ前記ベース（１５）に着脱可能に接続され、
前記ベース（１５）は、第１の電気コネクタ（１５１）を有し、
前記撮像機構（６１）は、第２のコネクタ（６１３）を有し、
前記第２のコネクタ（６１３）は、前記第１の電気コネクタ（１５１）に電気的に挿着されることを特徴とする請求項２に記載の３次元プリンタ。
【請求項５】
前記撮像機構（６１）は、ハウジング（６１１）と、当該ハウジング（６１１）に取り付けられる少なくとも１つの画像プロセッサ（６１２）とを含み、
前記第２のコネクタ（６１３）は、前記ハウジング（６１１）の底部に取り付けられ、
前記画像プロセッサ（６１２）は、前記第２のコネクタ（６１３）に電気的に接続され、ビデオカメラ又は構造化光発生器を有する３Ｄスキャナであることを特徴とする請求項４に記載の３次元プリンタ。
【請求項６】
前記撮像機構（６１）は、少なくとも１つの発光アセンブリ（６１４）をさらに含み、
前記発光アセンブリ（６１４）は、前記ハウジング（６１１）に取り付けられ、前記画像プロセッサ（６１２）と同じ側に配置され、前記第２のコネクタ（６１３）に電気的に接続され、ＬＥＤライトバーであることを特徴とする請求項５に記載の３次元プリンタ。
【請求項７】
前記撮像機構（６１）は、少なくとも１つの光拡散構造（６１５）をさらに含み、
前記光拡散構造（６１５）は、前記ハウジング（６１１）に取り付けられ、前記発光アセンブリ（６１４）を覆い、フロスト板であることを特徴とする請求項６に記載の３次元プリンタ。
【請求項８】
前記画像プロセッサ（６１２）、前記発光アセンブリ（６１４）及び前記光拡散構造（６１５）の数がそれぞれ２つであり、
前記ハウジング（６１１）は、中間部において上方に向かって厚さが徐々に増加するように延びる傾斜ブロック（６１６）を有し、
２つの前記画像プロセッサ（６１２）は、傾斜ブロック（６１６）に上下に間隔をおいて取り付けられ、
前記ハウジング（６１１）には、前記傾斜ブロック（６１６）の両側に２つの凹溝（６１７）が設けられ、
２つの前記発光アセンブリ（６１４）は、２つの前記凹溝（６１７）にそれぞれ収容され、
２つの前記光拡散構造（６１５）は、２つの前記凹溝（６１７）をそれぞれ覆うことを特徴とする請求項７に記載の３次元プリンタ。
【請求項９】
前記スキャンモジュール（６）は、バックプレート（６３）をさらに含み、
前記バックプレート（６３）は、前記ベース（１５）に着脱自在に接続され、前記回転盤（６２）の前記撮像機構（６１）から離れた側を囲むように配置され、
前記バックプレート（６３）は、光反射板又は光吸収板であることを特徴とする請求項４に記載の３次元プリンタ。
【請求項１０】
３次元プリンタ（１０）のスキャンモジュール（６）であって、
前記３次元プリンタ（１０）は、第１の電気コネクタ（１５１）を有するベース（１５）を備え、
前記スキャンモジュール（６）は、撮像機構（６１）と回転盤（６２）とを含み、
前記撮像機構（６１）は、前記ベース（１５）に着脱可能に接続され、前記第１の電気コネクタ（１５１）に電気的に挿着される第２のコネクタ（６１３）を有し、
前記回転盤（６２）は、前記ベース（１５）に着脱可能に接続され、
前記撮像機構（６１）は、前記回転盤（６２）に対応して配置されることを特徴とする３次元プリンタのスキャンモジュール。
【請求項１１】
前記撮像機構（６１）は、ハウジング（６１１）と、当該ハウジング（６１１）に取り付けられる少なくとも１つの画像プロセッサ（６１２）とを含み、
前記第２のコネクタ（６１３）は、前記ハウジング（６１１）の底部に取り付けられ、
前記画像プロセッサ（６１２）は、前記第２のコネクタ（６１３）に電気的に接続され、ビデオカメラ又は構造化光発生器を有する３Ｄスキャナであることを特徴とする請求項１０に記載の３次元プリンタのスキャンモジュール。
【請求項１２】
前記撮像機構（６１）は、少なくとも１つの発光アセンブリ（６１４）をさらに含み、
前記発光アセンブリ（６１４）は、前記ハウジング（６１１）に取り付けられ、前記画像プロセッサ（６１２）と同じ側に配置され、前記第２のコネクタ（６１３）に電気的に接続され、ＬＥＤライトバーであることを特徴とする請求項１１に記載の３次元プリンタのスキャンモジュール。
【請求項１３】
前記撮像機構（６１）は、少なくとも１つの光拡散構造（６１５）をさらに含み、
前記光拡散構造（６１５）は、前記ハウジング（６１１）に取り付けられ、前記発光アセンブリ（６１４）を覆い、フロスト板であることを特徴とする請求項１２に記載の３次元プリンタのスキャンモジュール。
【請求項１４】
前記画像プロセッサ（６１２）、前記発光アセンブリ（６１４）及び前記光拡散構造（６１５）の数がそれぞれ２つであり、
前記ハウジング（６１１）は、中間部において上方に向かって厚さが徐々に増加するように延びる傾斜ブロック（６１６）を有し、
２つの前記画像プロセッサ（６１２）は、傾斜ブロック（６１６）に上下に間隔をおいて取り付けられ、
前記ハウジング（６１１）には、前記傾斜ブロック（６１６）の両側に２つの凹溝（６１７）が設けられ、
２つの前記発光アセンブリ（６１４）は、２つの前記凹溝（６１７）にそれぞれ収容され、
２つの前記光拡散構造（６１５）は、２つの前記凹溝（６１７）をそれぞれ覆うことを特徴とする請求項１３に記載の３次元プリンタのスキャンモジュール。
【請求項１５】
前記スキャンモジュール（６）は、バックプレート（６３）をさらに含み、
前記バックプレート（６３）は、前記ベース（１５）に着脱自在に接続され、前記回転盤（６２）の前記撮像機構（６１）から離れた側を囲むように配置され、
前記バックプレート（６３）は、光反射板又は光吸収板であることを特徴とする請求項１０に記載の３次元プリンタのスキャンモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ構造に関し、特に、３次元プリンタ及びそのスキャンモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄ印刷（３Ｄ  ｐｒｉｎｔｉｎｇ）技術は、ラピッドプロトタイピング技術の一種として、可動ステージによってワークステージを移動させて、粉末状の金属又は樹脂等の接着可能な材料を用いて順次積層させてワークステージ上に物体を形成すると、「積層造形」の構造体が完成する。現在、おもちゃの部品、機械部品や人工骨を３Ｄ印刷技術によって高速に製造することができる。そのため、３Ｄ印刷技術は、次第に広く普及してきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、現在の３Ｄ印刷の設計プロセスは、まず、コンピュータアニメーションモデリングソフトウェア又はＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｄｅｓｉｇｎ）を用いてモデリングし、モデリングされた３次元モデルを層毎の断面に分割し、最後に層毎の断面情報に基づいて、層毎に印刷を行うよう３Ｄプリンタに指示する。従って、ユーザは、３Ｄプリンタを正常に動作させるために、モデリングソフトウェアを習得しなければならない。そのため、３Ｄプリンタの普及率に限界がある。
【０００４】
以上に鑑みて、本発明の発明者は、研究と理論の使用とによって、設計が合理的であり、有効に上記の欠点を改善、解決することができる本発明を得た。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態では、本発明に係る３次元プリンタは、シャーシと、印刷ステージと、洗浄モジュールと、３次元印刷モジュールと、着色ノズルモジュールと、スキャンモジュールとを含み、前記シャーシは、内部にキャビティを有し、当該キャビティには第１領域と第２領域とが仕切られ、前記印刷ステージは、前記第１領域に取り付けられ、前記洗浄モジュールは、前記第２領域の一部に配置され、前記着色ノズルモジュールを洗浄するために用いられ、前記第２領域の前記洗浄モジュールが配置されない部分には、余剰スペースが形成され、前記３次元印刷モジュールは、前記印刷ステージの上方に取り付けられ、前記着色ノズルモジュールは、前記印刷ステージの上方に取り付けられ、前記洗浄モジュールまで移動可能であり、前記スキャンモジュールは、前記余剰スペースに取り付けられる。
【０００６】
本発明の実施形態では、本発明に係る３次元プリンタのスキャンモジュールにおいて、前記３次元プリンタは、第１の電気コネクタを有するベースを備え、前記スキャンモジュールは、撮像機構と回転盤とを含み、前記撮像機構は、前記ベースに着脱可能に接続され、前記第１の電気コネクタに電気的に挿着される第２のコネクタを有し、前記回転盤は、前記ベースに着脱可能に接続され、前記撮像機構は、前記回転盤に対応して配置される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る３次元プリンタ及びそのスキャンモジュールは、シャーシ内部の余剰スペースを利用してスキャンモジュールを取り付けることにより、ユーザは、スキャンモジュールを介して被スキャンオブジェクトの３次元モデル情報を取得して、この３次元モデル情報により、被スキャンオブジェクトと同じ３次元オブジェクトを層毎に印刷するよう３次元プリンタに指示する。これにより、ユーザは、モデリングソフトウェアを習得しなくても３次元プリンタを円滑に操作できる。その結果、３次元プリンタの普及率を向上させることができる。
【０００８】
本発明によれば、シャーシの内部には、洗浄モジュールが取り付けられる。印刷ステージが上下移動時に洗浄モジュールに突き当たるのを回避するために、印刷ステージと洗浄モジュールとの配置スペースが重なり合うことはできない。しかし、洗浄モジュールの配置スペースの体積は、印刷ステージの配置スペースの体積よりはるかに小さいので、洗浄モジュールの一側及び下方には、余剰スペースが形成されることになる。シャーシ内部の余剰スペースを利用してスキャンモジュールを取り付けることにより、３次元プリンタの元の体積を維持したままスキャン機能を効果的に拡張することができる。その結果、３次元プリンタは、省スペース及び使用効率が向上するという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る３次元プリンタを示す立体図である。
【図２】本発明に係る３次元プリンタを示す立体分解図である。
【図３】本発明に係るスキャンモジュールを示す概略立体図である。
【図４】本発明に係る３次元プリンタを示す概略正面図である。
【図５】本発明に係る３次元プリンタを示す概略平面図である。
【図６】本発明に係る３次元プリンタの使用状態を示す概略図である。
【図７】本発明に係る３次元プリンタの他の使用状態を示す概略図である。
【図８】本発明に係る３次元プリンタを示す概略断面図である。
【図９】図８に示す９−９線に沿った概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照して以下に説明するが、図面は、ただ参考及び説明に用いるのみであり、本発明の特許請求の範囲に制限を加えるものではない。
【００１１】
図１〜図９を参照する。本発明は、３次元プリンタ及びそのスキャンモジュールを提供する。この３次元プリンタ１０は、主としてシャーシ１と、印刷ステージ２と、洗浄モジュール３と、３次元印刷モジュール４と、着色ノズルモジュール５と、スキャンモジュール６とを含む。スキャンモジュール６は、主として撮像機構６１と回転盤６２とを含む。
【００１２】
図１、図６〜図７に示すように、シャーシ１は、内部にキャビティ１１を有し、キャビティ１１には第１領域１２と第２領域１３とが仕切られる。シャーシ１には、キャビティ１１に連通する開口１４が設けられる。シャーシ１は、キャビティ１１の底部に配置されるベース１５を含む。ベース１５は、第１の電気コネクタ１５１を有する。
【００１３】
図１、図６〜図７に示すように、印刷ステージ２は、通常、矩形のステージ又は円形のステージであるため、印刷ステージ２を上下に昇降させるためには、より大きな矩形のスペースが必要である。そして、印刷ステージ２が上下移動時に洗浄モジュール３に突き当たるのを回避するために、印刷ステージ２と洗浄モジュール３との配置スペースが互いに離れており、重なり合うことはできない。しかし、洗浄モジュール３の配置スペースの体積が印刷ステージ２の配置スペースの体積よりはるかに小さいので、印刷ステージ２が第１領域１２に取り付けられ、洗浄モジュール３が第２領域１３の一部に配置され、第２領域１３の残りの部分（洗浄モジュール３が配置されない部分）には、余剰スペースｓが形成されることになる。余剰スペースｓは、洗浄モジュール３の他側に対応して形成される第１のデッドスペースａ１と、洗浄モジュール３の下方に形成される第２のデッドスペースａ２とに分けられる。
【００１４】
また、印刷ステージ２は、第１領域１２上に移動可能又は固定的に取り付けられてもよい。そして、洗浄モジュール３は、第２領域１３の一部に移動可能又は固定的に配置されてもよい。第１領域１２は、シャーシ１の開口１４から離れて配置され、第２領域１３は、シャーシ１の開口１４に隣接して配置される。ここで、洗浄モジュール３は、頻繁に交換し清掃する必要があるので、開口１４の近くに配置されることで、ユーザが簡単に取り外したり取り付けたりすることができる。
【００１５】
図１、図６〜図７に示すように、３次元印刷モジュール４は、印刷ステージ２の上方に取り付けられ、着色ノズルモジュール５は、印刷ステージ２の上方に取り付けられ、洗浄モジュール３まで移動可能である。洗浄モジュール３は、着色ノズルモジュール５を洗浄するために用いられる。ここで、本実施形態の３次元印刷モジュール４及び着色ノズルモジュール５は、同一の移動台（図示せず）に取り付けられて共に移動してもよいが、これに限定されない。３次元印刷モジュール４及び着色ノズルモジュール５は、異なる移動台に取り付けられて個別に移動してもよい。
【００１６】
図１〜図９に示すように、スキャンモジュール６は、余剰スペースｓに取り付けられ、撮像機構６１と回転盤６２とを含む。撮像機構６１は、第１のデッドスペースａ１に取り付けられ、回転盤６２は、第２のデッドスペースａ２に取り付けられ、撮像機構６１は、回転盤６２に対応して配置される。
【００１７】
具体的に、撮像機構６１及び回転盤６２は、それぞれベース１５に着脱可能に接続される。撮像機構６１は、第２のコネクタ６１３を有し、第２のコネクタ６１３は、ベース１５の第１の電気コネクタ１５１に電気的に挿着される。これにより、第１の電気コネクタ１５１は、撮像機構６１に電源を提供することができる。
【００１８】
また、撮像機構６１は、ハウジング６１１と、ハウジング６１１に取り付けられる少なくとも１つの画像プロセッサ６１２とを含む。第２のコネクタ６１３は、ハウジング６１１の底部に取り付けられる。画像プロセッサ６１２は、第２のコネクタ６１３に電気的に接続される。これにより、第１の電気コネクタ１５１は、画像プロセッサ６１２に電源を提供することができる。ここで、画像プロセッサ６１２は、ビデオカメラ又は構造化光発生器を有する３Ｄスキャナである。
【００１９】
そして、撮像機構６１は、１つ又は複数の発光アセンブリ６１４をさらに含む。発光アセンブリ６１４は、ハウジング６１１に取り付けられ、画像プロセッサ６１２と同じ側に配置される。発光アセンブリ６１４は、第２のコネクタ６１３に電気的に接続される。これにより、第１の電気コネクタ１５１は、発光アセンブリ６１４に電源を提供することができる。ここで、本実施形態の発光アセンブリ６１４は、ＬＥＤライトバーであるが、これに限定されない。
【００２０】
また、撮像機構６１は、１つ又は複数の光拡散構造６１５をさらに含む。光拡散構造６１５は、ハウジング６１１に取り付けられ、発光アセンブリ６１４を覆うように構成される。光拡散構造６１５は、フロスト板である。
【００２１】
本実施形態では、画像プロセッサ６１２、発光アセンブリ６１４及び光拡散構造６１５の数がそれぞれ２つである。ハウジング６１１は、中間部において上方に向かって厚さが徐々に増加するように延びる傾斜ブロック６１６を有する。２つの画像プロセッサ６１２は、傾斜ブロック６１６に上下に間隔をおいて取り付けられることで、回転盤６２に対して見下ろすように対応して配置されることができる。ハウジング６１１には、傾斜ブロック６１６の両側に２つの凹溝６１７が設けられる。２つの発光アセンブリ６１４は、２つの凹溝６１７にそれぞれ収容される。２つの光拡散構造６１５は、２つの凹溝６１７をそれぞれ覆うように構成される。
【００２２】
また、スキャンモジュール６は、バックプレート６３をさらに含む。バックプレート６３は、ベース１５に着脱自在に接続され、回転盤６２の撮像機構６１から離れた側を囲むように配置される。ここで、バックプレート６３は、光反射板又は光吸収板である。
【００２３】
図２、図６〜図９には、本発明に係る３次元プリンタ１０及びスキャンモジュール６の使用状態が示されている。シャーシ１内の余剰スペースｓにおいて、撮像機構６１及び回転盤６２を取り付ける。次に、印刷ステージ２を上昇させ、印刷ステージ２の下方のスペースを利用してバックプレート６３を、回転盤６２の撮像機構６１から離れた側を囲むように配置する。その後、被スキャンオブジェクト１００を回転盤６２上に載置して回転盤６２と共に回転させる。このようにして、撮像機構６１の画像プロセッサ６１２は、回転する被スキャンオブジェクト１００の３次元モデル情報を抽出することができる。
【００２４】
図１及び図５〜図６に示すように、バックプレート６３を取り外した後、印刷ステージ２を正常に昇降させることができる。そして、上述した３次元モデル情報により、印刷ステージ２上に被スキャンオブジェクト１００と同じ３次元オブジェクトを層毎に印刷するよう３次元印刷モジュール４及び着色ノズルモジュール５に指示する。これにより、ユーザは、モデリングソフトウェアを習得しなくても３次元プリンタ１０を円滑に操作できる。その結果、３次元プリンタ１０の普及率を向上させることができる。
【００２５】
また、図３及び図７〜図９に示すように、２つの画像プロセッサ６１２は、傾斜ブロック６１６に上下に間隔をおいて取り付けられることで、被スキャンオブジェクト１００を見下ろして明確にスキャンすることができる。撮像機構６１は、発光アセンブリ６１４と光拡散構造６１５とをさらに含む。発光アセンブリ６１４によって生成された光が柔らかく被スキャンオブジェクト１００に対して補光することができる。バックプレート６３は、光反射板である場合、被スキャンオブジェクト１００に光を集光させることができる一方、光吸収板である場合、被スキャンオブジェクト１００上の余剰光を吸収することができる。従って、撮像機構６１は、正確で明確な３次元モデル情報を抽出することができる。
【００２６】
また、図１〜図２、図４〜図９に示すように、シャーシ１の内部には、洗浄モジュール３が取り付けられる。印刷ステージ２が上下移動時に洗浄モジュール３に突き当たるのを回避するために、印刷ステージ２と洗浄モジュール３との配置スペースが重なり合うことはできない。しかし、洗浄モジュール３の配置スペースの体積は、印刷ステージ２の配置スペースの体積よりはるかに小さいので、洗浄モジュール３の一側及び下方には、余剰スペースｓが形成されることになる。ここで、シャーシ１内部の余剰スペースｓを利用してスキャンモジュール６を取り付けることにより、３次元プリンタ１０の元の体積を維持したままスキャン機能を効果的に拡張することができる。その結果、３次元プリンタ１０は、省スペース及び使用効率が向上するという利点がある。
【００２７】
以上、本発明に係る３次元プリンタ及びそのスキャンモジュールは、同類の製品に見られず、公開使用もされていないものであり、また、産業上の利用可能性、新規性及び進歩性を備えたものである。このため、本発明に係る３次元プリンタ及びそのスキャンモジュールは、発明特許の出願要件を完全に満たすものであり、ここに特許法に基づき特許を出願するに至ったものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０…３次元プリンタ
１…シャーシ
１１…キャビティ
１２…第１領域
１３…第２領域
１４…開口
１５…ベース
１５１…第１の電気コネクタ
２…印刷ステージ
３…洗浄モジュール
４…３次元印刷モジュール
５…着色ノズルモジュール
６…スキャンモジュール
６１…撮像機構
６１１…ハウジング
６１２…画像プロセッサ
６１３…第２のコネクタ
６１４…発光アセンブリ
６１５…光拡散構造
６１６…傾斜ブロック
６１７…凹溝
６２…回転盤
６３…バックプレート
ｓ…余剰スペース
ａ１…第１のデッドスペース
ａ２…第２のデッドスペース
１００…被スキャンオブジェクト
【図１】
2019119193.tif 000003
【図２】
2019119193.tif 000004
【図３】
2019119193.tif 000005
【図４】
2019119193.tif 000006
【図５】
2019119193.tif 000007
【図６】
2019119193.tif 000008
【図７】
2019119193.tif 000009
【図８】
2019119193.tif 000010
【図９】
2019119193.tif 000011