特開 2024-168436 三次元成形用ツールヘッド及びそれを用いた三次元成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168436

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】三次元成形用ツールヘッド及びそれを用いた三次元成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20241128BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20241128BHJP

   B29C 64/321 20170101ALI20241128BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241128BHJP

   B29C 64/236 20170101ALI20241128BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20241128BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

B29C64/209

B29C64/118

B29C64/321

B33Y30/00

B29C64/236

B33Y50/02

B29C64/393

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085128

(22)【出願日】2023-05-24

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】522069507

【氏名又は名称】株式会社グーテンベルク

(74)【代理人】

【識別番号】110003890

【氏名又は名称】弁理士法人ＳＩＰＰｓ

(72)【発明者】

【氏名】山口 勇二

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 哲也

(72)【発明者】

【氏名】グェン ミン トゥ

【テーマコード（参考）】

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F213AC02

4F213AK13

4F213AM16

4F213AM24

4F213WA25

4F213WB01

4F213WF01

4F213WF36

4F213WL02

4F213WL32

4F213WL74

4F213WL85

4F213WL95

(57)【要約】

【課題】 本発明は、フィラメントをダイレクト方式で送出する熱溶解積層法の三次元成形において、高速造形が可能な三次元成形用ツールヘッドを提供する。
【解決手段】 本発明は、三次元成形装置用のツールヘッド（１００）であって、フィラメント（２００）を送出するためのエクストルーダ（１０）、前記エクストルーダ（１０）を駆動するためのエクストルーダモータ（２０）、前記エクストルーダ（１０）から送出されたフィラメント（２００）を溶融するための加熱部（４０）、及び前記加熱部（４０）で溶融されたフィラメント（２００）を吐出するためのノズル（４１）、前記エクストルーダモータを冷却するためのファン（３０）を具備している、三次元成形装置用のツールヘッド（１００）に関する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元成形装置用のツールヘッドであって、
フィラメントを送出するためのエクストルーダ、
前記エクストルーダを駆動するためのエクストルーダモータ、
前記エクストルーダから送出されたフィラメントを溶融するための加熱部、及び
前記加熱部で溶融されたフィラメントを吐出するためのノズル、
前記エクストルーダモータを冷却するためのファン
を具備している、三次元成形装置用のツールヘッド。

【請求項2】

前記エクストルーダモータを冷却するためのファンが、前記加熱部を冷却するホットエンドファンであり、前記ホットエンドファンからの冷却風が、前記加熱部と共に前記エクストルーダモータを冷却するように構成されている、請求項１に記載のツールヘッド。

【請求項3】

前記冷却風のための通風路がその内部に存在している、請求項２に記載のツールヘッド。

【請求項4】

前記エクストルーダが、第１回転部材及び第２回転部材を有しており、
第１回転部材が、
前記エクストルーダモータの第１駆動ギアから駆動力を受ける第１従動ギア、
前記第２回転部材に駆動力を伝える第２駆動ギア、及び
前記第１従動ギア及び第２駆動ギアを支持する第１支軸
を具備しており、
第２回転部材が、
前記第２駆動ギアから駆動力を受ける第２従動ギア、及び
第２従動ギアを支持する第２支軸
を具備しており、
前記第１回転部材と第２回転部材とで前記フィラメントを挟み込んで送出する、請求項１に記載のツールヘッド。

【請求項5】

前記第１従動ギアが、前記第１駆動ギアよりも歯数が多く、かつ前記第２駆動ギアが、第１従動ギアよりも歯数が少ない、請求項４に記載のツールヘッド。

【請求項6】

さらに造形物を冷却するためのパーツクーリングファンを具備する、請求項１に記載のツールヘッド。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のツールヘッド、
前記ツールヘッドを水平方向に移動させるＸＹ機構、
前記ツールヘッドから吐出されて成形される造形物が載置されるビルドプレート、
前記ビルドプレートを昇降させる昇降機構、
前記ツールヘッドにフィラメントを提供するフィラメント提供機構、及び
これらの動作を制御する制御装置
を具備する三次元成形装置。

【請求項8】

前記ＸＹ機構が、
前記ツールヘッドを水平移動させる２つのベルト、
前記ベルトのそれぞれを駆動させる２つのモータ、及び
前記ツールヘッドと接続されているＸバー、及び前記Ｘバーの両側にある２つのＹバー
を具備しており、
前記２つのＹバーが、レール及びブロックを有するリニアガイドで構成されており、前記ブロック上に、前記２つのベルトのためのプーリが存在している、請求項７に記載の三次元成形装置。

【請求項9】

前記ＸＹ機構の２つのモータが、三次元成形を行うチャンバの外部にある、請求項８に記載の三次元成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元成形用ツールヘッド及びそれを用いた三次元成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、三次元の造形物を簡単に成形することができる三次元成形装置、所謂３Ｄプリンタの普及が進んでいる。三次元成形装置には、様々な方式があり、例えばＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂のフィラメントを高温で溶かし積層させることによって三次元造形物を成形する熱溶解積層法等が知られている。

【0003】

熱溶解積層法の三次元成形装置において、樹脂を吐出するツールヘッドにフィラメントを送出する方式として、いわゆるボーデン方式とダイレクト方式の２種類が知られている。ボーデン方式は、フィラメントをツールヘッドに送出するエクストルーダが、ツールヘッド以外の場所、例えばプリンタのフレーム等に取り付けられている方式であり、ダイレクト方式は、エクストルーダがツールヘッドに取り付けられている方式である。

【0004】

ボーデン方式は、ツールヘッドにエクストルーダがないためにツールヘッドの軽量化が容易であり、その分だけ高速造形がしやすいが、柔らかいフィラメント材料の送出及び高精度でのフィラメント材料の送出が難しくなる。一方で、ダイレクト方式は、ツールヘッドが重くなる結果、高速でツールヘッドを駆動させることが難しくなるが、様々なフィラメント材料を使用することが可能となり、またフィラメントの高精度での送出も容易になる。

【0005】

例えば、特許文献１は、ダイレクト方式の熱溶解積層法の三次元成形装置を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－０５１９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、フィラメントをダイレクト方式で送出する熱溶解積層法の三次元成形において、高速造形が可能な三次元成形用ツールヘッド及びそれを含む三次元成形装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、以下の本発明により、上記課題を解決できることを見出した。

【0009】

第１の実施形態として、本発明は、三次元成形装置用のツールヘッドであって、
フィラメントを送出するためのエクストルーダ、
前記エクストルーダを駆動するためのエクストルーダモータ、
前記エクストルーダから送出されたフィラメントを溶融するための加熱部、
前記加熱部で溶融されたフィラメントを吐出するためのノズル、及び
前記エクストルーダモータを冷却するためのファン
を具備している、三次元成形装置用のツールヘッドに関する。

【0010】

本発明においては、エクストルーダモータに対してファンで冷却を行うことに特徴を有する。これにより、エクストルーダモータに大きな電流を用いて高い負荷を掛けて駆動させても、過熱の影響を防ぐことができる。すなわち、本発明のツールヘッドにおいては、通常のモータに通常の駆動をさせるのではなく、比較的小型軽量のモータに大きな負荷で駆動させる。ツールヘッドの部品の中でも特に大きな体積と重量を占めるエクストルーダモータとして、比較的小型軽量のモータを採用することによって、ツールヘッド全体の小型化とツールヘッドの重量を小さくすることができ、それによりチャンバの小型化とさらにはヘッドの速度及び加速度を向上させることができて高速造形が可能となる。造形を行うチャンバの小型化は、装置全体の小型化と熱効率の向上をもたらすことができるため、このような構成は非常に有利である。また、エクストルーダモータが比較的高温になってもファンで冷却することで悪影響がしにくくなるため、比較的高温で溶融させるフィラメントを用いる場合にも、このような構成が有利である。

【0011】

第２の実施形態として、本発明のツールヘッドは、前記エクストルーダモータを冷却するためのファンが、前記加熱部を冷却するホットエンドファンであり、前記ホットエンドファンからの冷却風が、前記加熱部と共に前記エクストルーダモータを冷却するように構成されている。

【0012】

このような実施形態では、エクストルーダモータ用のファンを別途設けることなく、エクストルーダモータの冷却が可能となるため非常に有利である。また、ホットエンドファンがあることによって、フィラメントの流路内でフィラメントが溶融して送出が困難になるという現象を防ぐことができる。

【0013】

第３の実施形態として、本発明のツールヘッドは、前記冷却風のための通風路がその内部に存在している。

【0014】

このような実施形態では、ホットエンドファンからの冷却風が効果的にエクストルーダモータに当たり、ホットエンドファンを効果的に冷却することができる。

【0015】

第４の実施形態として、本発明のツールヘッドは、前記エクストルーダが、第１回転部材及び第２回転部材を有しており、
第１回転部材が、
前記エクストルーダモータの第１駆動ギアから駆動力を受ける第１従動ギア、
前記第２回転部材に駆動力を伝える第２駆動ギア、及び
前記第１従動ギア及び第２駆動ギアを支持する第１支軸
を具備しており、
第２回転部材が、
前記第２駆動ギアから駆動力を受ける第２従動ギア、及び
第２従動ギアを支持する第２支軸
を具備しており、
前記第１回転部材と第２回転部材とで前記フィラメントを挟み込んで送出する。

【0016】

このような実施形態では、駆動ギア及び従動ギアの歯数を様々に変更することによって、エクストルーダモータがフィラメントを送出するトルク及び速度を自由に選択することができる。

【0017】

第５の実施形態として、本発明のツールヘッドは、前記第１従動ギアが、前記第１駆動ギアよりも歯数が多く、かつ前記第２駆動ギアが、第１従動ギアよりも歯数が少ない。

【0018】

このような実施形態では、第１従動ギアが、第１駆動ギアよりも歯数が多いことによって、また第２駆動ギアが、第１従動ギアよりも歯数が少ないことによって、エクストルーダモータのトルクが比較的小さくても、第１回転部材と第２回転部材を回転させてフィラメントを送出することができる。これにより、エクストルーダモータとして低トルクの小型のモータを採用することができるため、ツールヘッドの重量を小さくすることができ、それにより高速造形が可能となる。さらにはギアによって減速されることによって送り出しの分解能が高まり、より緻密な送出が容易になる。

【0019】

第６の実施形態として、本発明のツールヘッドは、さらに造形物を冷却するためのパーツクーリングファンを具備する。

【0020】

このような実施形態では、ノズルから吐出された樹脂を効果的に冷却することができるため造形物の表面に凹凸等を発生させずに成形することができる。

【0021】

第７の実施形態として、本発明の三次元成形装置は、
上記のようなツールヘッド、
前記ツールヘッドを水平方向に移動させるＸＹ機構、
前記ツールヘッドから吐出されて成形される造形物が載置されるビルドプレート、
前記ビルドプレートを昇降させる昇降機構、
前記ツールヘッドにフィラメントを提供するフィラメント提供機構、及び
これらの動作を制御する制御装置
を具備する。

【0022】

この実施形態の三次元成形装置によれば、ツールヘッドを小型軽量化することができるため、高速造形が可能となる。

【0023】

第８の実施形態として、本発明の三次元成形装置は、前記ＸＹ機構が、
前記ツールヘッドを水平移動させる２つのベルト、
前記ベルトのそれぞれを駆動させる２つのモータ、及び
前記ツールヘッドと接続されているＸバー、及び前記Ｘバーの両側にある２つのＹバー
を具備しており、
前記２つのＹバーが、レール及びブロックを有するリニアガイドで構成されており、かつ前記ブロック上に、前記２つのベルトのためのプーリが存在している。

【0024】

このような実施形態では、２つのＹバーに通常採用されるキャリッジを採用することなく、非常に簡易的かつ軽量にＸＹ機構を構成することができ、それによりツールヘッドの高速での水平移動が可能となる。

【0025】

第９の実施形態として、本発明の三次元成形装置は、ＸＹ機構の２つのモータが、三次元成形を行うチャンバの外部にある。

【0026】

このような実施形態では、内部が高温になるチャンバの外側にモータが存在することで、ＸＹ機構の２つのモータの過熱を防ぐことができる。これにより、モータに大きな負荷を掛けた運転が可能になり、ツールヘッドの高速での水平移動が可能となる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、フィラメントをダイレクト方式で送出する熱溶解積層法の三次元成形において、高速造形が可能な三次元成形用ツールヘッド及びそれを含む三次元成形装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の１つの実施形態に係るツールヘッドの断面図を示している。

【図2】図２は、本発明の１つの実施形態に係るツールヘッドの斜視図を示している。

【図3】図３は、本発明の１つの実施形態に係るツールヘッドにあるエクストルーダのギア機構を示している。

【図4】図４は、本発明の１つの実施形態に係るツールヘッドのホットエンド部分の側面図を示している。

【図5】図５は、本発明の１つの実施形態に係る三次元成形装置のＸＹ機構を示している。

【図6】図６は、本発明の１つの実施形態に係る三次元成形装置のＸＹ機構において、リニアガイドであるＹバーに取り付けられているＸバー及びプーリを示している。

【図7】図７は、本発明の１つの実施形態に係る三次元成形装置のＸＹ機構において、モータが成形が行われるチャンバから空間的に隔離されている状態を示している。

【図8】図８は、本発明の１つの実施形態に係る三次元成形装置において、ＸＹ機構のモータが外部に露出している状態を示している。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明を以下の実施形態を例として具体的に説明をするが、本発明はこれによって限定されるものではない。本明細書における各装置、機構、手段等について特に詳細な言及がない場合には、これらについては当業者であれば周知の機械的装置、機構、手段等を用いることができる。各実施形態は、当業者が通常の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、各実施形態について特記していない構成については、他の実施形態と同じ構成又はその実施形態に適した構成を有することができる。

【0030】

本明細書において、「水平方向」とは図面中のＸ－Ｙ方向をいい、「水平」とは、Ｘ－Ｙ平面のＸ－Ｚ方向及びＹ－Ｚ方向の一方又は両方で、Ｚ方向の変位が三次元造形する上で無視できる程度であることをいう。また、「上下方向」とは、図面中のＺ方向をいう。

【0031】

図１は、本発明の１つの実施形態に係るツールヘッドの断面図を示しており、図２は、その斜視図を示している。

【0032】

ツールヘッド１００は、フィラメント２００を送出するためのエクストルーダ１０、エクストルーダ１０を駆動するためのエクストルーダモータ２０、エクストルーダ１０から送出されたフィラメント２００を溶融するための加熱部４０、加熱部４０で溶融されたフィラメント２００を吐出するためのノズル４１、エクストルーダモータ２０を冷却するためのファン３０を具備している。

【0033】

エクストルーダ１０は、ツールヘッド１００の外部から提供されるフィラメント２００を、フィラメントを溶融するための加熱部４０及びその先のノズル４１へと送り出すための機構である。エクストルーダ１０は、エクストルーダモータ２０によって駆動される。

【0034】

図３に示すように、エクストルーダ１０は、第１回転部材１１及び第２回転部材１２を有している。第１回転部材１１は、エクストルーダモータ２０の第１駆動ギア２１から駆動される第１従動ギア１１ａ、第２回転部材１２に駆動力を伝える第２駆動ギア１１ｂ、及び第１従動ギア１１ａ及び第２駆動ギア１１ｂを支持する第１支軸１１ｃを有している。また、第２回転部材１２は、第２駆動ギア１１ｂから駆動力を受ける第２従動ギア１２ａ、及び第２従動ギア１２ａを支持する第２支軸１２ｂを有している。

【0035】

エクストルーダモータ２０の第１駆動ギア２１は、比較的小さい直径と比較的少ない歯数を有しており、エクストルーダモータ２０が高い回転数で回転することで、小さなトルクで、第１回転部材１１の第１従動ギア１１ａを駆動することができる。第１従動ギア１１ａは、比較的大きい直径と比較的多い歯数を有しており、小さい回転数で高いトルクを得ることができる。

【0036】

第１支軸１１ｃは、ツールヘッド内の外装等に回転可能に取り付けられており、第１従動ギア１１ａの回転によって回転し、それにより第２駆動ギア１１ｂも回転する。第２駆動ギア１１ｂは、第２回転部材１２を駆動する。第２駆動ギア１１ｂは、第１従動ギア１１ａよりも小さい直径と少ない歯数を有している。

【0037】

第２支軸１２ｂも、ツールヘッド内の外装等に回転可能に取り付けられており、第２駆動ギア１１ｂによって駆動される第２従動ギア１２ａの回転によって回転する。第２駆動ギア１１ｂと第２従動ギア１２ａとは、実質的に同一の直径と同一の数の歯数を有している。

【0038】

フィラメント２００は、第１支軸１１ｃと第２支軸１２ｂとによって挟み込まれて送出されるが、これらに限定されず、第１回転部材１１及び第２回転部材１２のいずれかの部材、例えば第１支軸１１ｃと第２支軸１２ｂに取り付けられた他の部材等で送出されてもよい。

【0039】

フィラメント２００の材料としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ乳酸系樹脂等を用いることができる。

【0040】

エクストルーダモータ２０は、エクストルーダ１０を駆動させる。この実施形態において、エクストルーダ１０は、フィラメント２００を引き込むために、ツールヘッド１００の上部に位置しており、それを駆動させるためのエクストルーダモータ２０もツールヘッド１００の上部に位置している。

【0041】

エクストルーダモータ２０は、ファン３０によって冷却される。この実施形態において、ファン３０は、フィラメント２００を溶融するための加熱部４０を冷却するためのホットエンドファン３０である。ホットエンドファン３０からの冷却風Ａは、加熱部４０を冷却した後に、エクストルーダモータ２０に到達するように構成されており、ツールヘッド１００の内部に冷却風Ａが通るための通風路が存在している。加熱部４０は、エクストルーダ１０の下部にあるために、冷却風Ａは、ツールヘッド１００内で下部から上部に向かって流れる構成となっている。

【0042】

ファン３０は、ホットエンドファンに限定されず、エクストルーダモータ２０を冷却するための独立したファンであってもよく、またパーツクーリングファン６０がエクストルーダモータ２０も冷却する構成であってもよい。

【0043】

加熱部４０は、ホットエンドとも呼ばれ、フィラメントを溶融するためのヒータ４３と、フィラメントの流路でフィラメントの溶融をさせないようにするヒートシンク４４を有することができる。例えば、加熱部４０は、図４に示されるように、溶融されたフィラメントを吐出するノズル４１、冷却風Ａによって冷却されるヒートシンク４２、発熱部であるヒータ４３、保熱するためのヒートブロック４４、及び温度を図るためのサーミスタ４５を含むことができる。ヒータ４３で及びヒートブロック４４によって溶融されるフィラメントは、ヒートシンク４２付近では冷却風Ａによって冷却されるため、その付近での溶融を防ぐことができる。このようにして、エクストルーダ１０からのフィラメント２００は、ツールヘッド１００の下部にあるヒータ４３にまでしっかりと送出できるようになる。

【0044】

この実施形態において、ツールヘッド１００は、ツールヘッド１００を水平方向に移動させるためのＸＹ機構のＸバーに、摺動可能に取り付けられる。ツールヘッド１００は、Ｘバーを取り付けるための取付部５０を有しており、例えばＸバーをリニアガイドで構成することによって、リニアガイドのブロックにツールヘッド１００の取付部５０を固定する。また、ツールヘッド１００が２つのベルトを用いるＸＹ機構で水平方向に移動する場合には、図２に示すように、そのためのベルト接続部５１，５２を有することができる。

【0045】

この実施形態において、ツールヘッド１００は、パーツクーリングファン６０を有しており、これによりノズル４１から吐出された樹脂を効果的に冷却することができるため、造形物の表面に凹凸等を発生させずに成形することができる。パーツクーリングファン６０の位置は特に限定されないが、この実施形態においては、ツールヘッド１００の後ろ側に位置しており、背面から吸い込んだ空気をファンダクト７０を通じて、造形物まで冷却風Ｂを送り込む。

【0046】

ツールヘッド１００は、ツールヘッド１００に信号を送るためのケーブル、ビルドプレートとの距離を測るセンサ等の様々な部材がさらに存在しているが、これらは本発明の特徴とは関係していないために、図面では省略されている。

【0047】

例えば、ツールヘッド１００は、水平度測定機構として、本分野で公知のタッチ式のレベリングセンサを有することができる。ツールヘッド１００をビルドプレート上で走査させて、例えば３点の位置でＺ方向の造形ヘッドからの距離を測定することによって、ビルドプレートの水平度を測定することができる。水平度測定機構としては、電磁誘導式センサ、Ｔｏｆ式の光センサ、ＬｉＤＡＲセンサ、通電式センサ等の様々な方式を用いることができる。

【0048】

図５は、三次元成形装置１０００の一部を示しており、三次元成形装置１０００は、ツールヘッド１００、ＸＹ機構３００、ＸＹ機構３００が取り付けられるＸＹプレート４００、及びビルドプレート５００が図示されており、フィラメント、筐体、昇降機構、制御装置、電源等については、図示されていない。図６は、フィラメント２００、フィラメントロール６００、制御装置７００、及び筐体８００を含む、三次元成形装置１０００を示している。

【0049】

三次元成形装置１０００は、熱溶解積層方式の装置である。この方式は、ビルドプレート５００上に、造形材料となる熱可塑性樹脂のフィラメント２００をツールヘッド１００で溶融しながら造形物を成形する。ツールヘッド１００は、水平方向に動いてビルドプレート５００上に溶融樹脂を吐出しながら、ビルドプレート５００が昇降機構によって上下方向に移動することで、三次元的に造形物を成形する。熱可塑性樹脂のフィラメント２００は、筐体８００の外側にあるフィラメントロール６００から筐体８００の開口部８１０を通じてツールヘッド１００のエクストルーダ１０に供給される。フィラメント２００は、このような造形材料提供機構によってツールヘッド１００に供給される。

【0050】

ツールヘッド１００は、水平方向に移動することができ、この移動の方式として、ＣｏｒｅＸＹ方式と呼ばれるオープンソースの動作方式を採用することができる。ただし、ＸＹ機構は、ツールヘッド１００を水平方向に移動できればこれに限定されるものではなく、他の方式、例えばデカルト（カルテシアン）方式、クロスガントリー方式、Ｈ－ｂｏｔ方式等を採用してもよい。

【0051】

図５は、ＸＹ機構がＣｏｒｅＸＹ方式である実施形態を示している。この方式では、ツールヘッド１００に２本のベルト３０１，３０２を接続して、ツールヘッド１００をＸ－Ｙ平面で駆動させる。２本のベルト３０１，３０２を、２つのモータ３５１，３５２で動かすことで、Ｘバー３１０及び２つのＹバー３２１，３２２を通じてツールヘッド１００を自由に移動させることができる。

【0052】

このＸＹ機構では、２本のベルト３０１，３０２の張力を同程度にすることが非常に重要であり、２本のベルト３０１，３０２のそれぞれに対応して、このＸＹ機構は、さらにベルトテンショナ３４１，３４２を有している。また、このＸＹ機構は、Ｙバー上のＹ方向のベルトを、Ｘバー上のＸ方向に変更するプーリ３３１，３３２を有しており、その他にも各所にプーリが存在している。

【0053】

この実施形態では、ＸＹプレート４００上に２つのＹバー３２１，３２２を固定することによって、振動の影響を低減させている。１つのＸバー３１０は、ツールヘッド１００と接続されており、Ｘバー３１０の両端にある２つのＹバー３２１，３２２にまたがって取り付けられている。

【0054】

図７に示すように、Ｙバー３２１は、レール３２１ａ及びブロック３２１ｂを有するリニアガイドで構成することができ、Ｙバー３２１のブロック３２１ｂに、Ｘバー３１０を固定して取り付けることができる。Ｙバー３２１のブロック３２１ｂには、さらに２つのベルト（図から省略）のためのプーリ３３１ａ及び３３１ｂが取り付けられている。このような実施形態では、非常に簡易的かつ軽量にＸＹ機構を構成することができ、それによりツールヘッド１００の高速での水平移動が可能となる。

【0055】

図８に示すように、ＸＹ機構のためのモータ３５１は、ベルト３０１，３０２の駆動を妨げないような形態で、モータカバー３６１によって覆われていてもよい。これにより、モータ３５１を、三次元成形を行うチャンバから空間的に隔離させることができる。このような実施形態では、内部が高温になるチャンバの外側にモータが存在することで、ＸＹ機構のモータの過熱を防ぐことができる。そして、モータに大きな負荷を掛けた運転が可能になり、ツールヘッドの高速での水平移動が可能となる。また、チャンバ内を比較的高温にしてもＸＹ機構のモータに悪影響がしにくくなるため、比較的高温で溶融させるフィラメントを用いる場合にも、このような構成が有利である。

【0056】

この実施形態では、モータ３５１は、モータカバー３６１によってチャンバ内とは空間的に隔離された上で、図７に示すように、筐体８００の開口から外気に露出されている。これにより、モータ３５１を外気によって冷却することができる。ただし、上記のような有利な効果を得るためには、モータ３５１は、チャンバ内と空間的に隔離されていれば、このような位置に限定される必要はない。

【0057】

ビルドプレート５００は、昇降機構によって、上下方向に移動することができ、それによりツールヘッド１００から吐出された造形材料の層を積層させることができる。昇降機構は、モータ及びすべりネジ等によって構成することができる。

【0058】

三次元成形装置１００は、制御装置７００のコントロールパネルを用いて、又は制御装置６０が有線又は無線で接続された端末を通じて、様々な設定がされる。制御装置７００の回路基板は、図示されていないが、三次元成形装置１００の下部、背面部等に位置させることができる。制御装置７００は、モータ等を制御して、ツールヘッド１００、ＸＹ機構３００、ビルドプレート５００等の動作を制御することができ、またヒータ、ファン等を制御することによってツールヘッド１００、ビルドプレート５００等の温度を制御することができる。

【符号の説明】

【0059】

１０…エクストルーダ
１１…第１回転部材
１１ａ…第１従動ギア
１１ｂ…第２駆動ギア
１１ｃ…第１支軸
１２…第２回転部材
１２ａ…第２従動ギア
１２ｂ…第２支軸
２０…エクストルーダモータ
２１…第１駆動ギア
３０…ファン（ホットエンドファン）
４０…加熱部
４１…ノズル
４２…ヒートシンク
４３…ヒータ
４４…ヒートブロック
４５…サーミスタ
５０…取付部
５１，５２…ベルト接続部
６０…パーツクーリングファン
７０…ダクト
１００…ツールヘッド
２００…フィラメント
３００…ＸＹ機構
３０１，３０２…ベルト
３１０…Ｘバー
３２１，３２２…Ｙバー
３２１ａ…レール
３２１ｂ…ブロック
３３１，３３２，３３１ａ，３３１ｂ…プーリ
３４１，３４２…ベルトテンショナ
３５１，３５２…モータ
３６１…モータカバー
４００…ＸＹプレート
５００…ビルドプレート
６００…フィラメントロール
７００…制御装置
８００…筐体
８１０…開口
１０００…三次元成形装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】