(57)【要約】【課題】  設置時にハウジング部からＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向の各移動機構に付加される歪（撓み）を低減して高精度かつ高品質の三次元造形物を得る。【解決手段】  少なくとも、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚを含む三次元造形機構部Ｍｏの全体を支持するインナシャーシ部Ｃを設け、このインナシャーシ部Ｃをハウジング部Ｈの底面を構成するハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕ上に配するとともに、インナシャーシ部Ｃの下面Ｃｄに、当該ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに接触して結合する複数のシャーシ結合部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、ハウジング底面部Ｈｄの下面Ｈｄｄに配設した複数のハウジング脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対して異なる位置に配設する。【選択図】  図１
2010069714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に載置するハウジング部と、このハウジング部の内部に配した、造形テーブルに対して造形用材料を射出する射出ヘッドをＸ方向に相対移動させるＸ方向移動機構，前記造形テーブルに対して前記射出ヘッドをＹ方向に相対移動させるＹ方向移動機構及び前記射出ヘッドに対して前記造形テーブルをＺ方向に相対移動させるＺ方向移動機構を有する三次元造形機構部とを備える三次元造形機であって、少なくとも、前記Ｘ方向移動機構，前記Ｙ方向移動機構及び前記Ｚ方向移動機構を含む前記三次元造形機構部の全体を支持するインナシャーシ部を設け、このインナシャーシ部を前記ハウジング部の底面を構成するハウジング底面部の上面上に配するとともに、前記インナシャーシ部の下面に、当該ハウジング底面部の上面に接触して結合する複数のシャーシ結合部を、前記ハウジング底面部の下面に配設した複数のハウジング脚部に対して異なる位置に配設してなることを特徴とする三次元造形機。
【請求項２】
前記ハウジング底面部は、矩形状に形成し、前記ハウジング脚部を当該ハウジング底面部の四隅付近にそれぞれ配設するとともに、前記シャーシ結合部を相隣る二つの前記ハウジング脚部間の中間位置にそれぞれ配設することを特徴とする請求項１記載の三次元造形機。
【請求項３】
前記シャーシ結合部は、前記インナシャーシ部の形状を選定して設けることを特徴とする請求項１又は２記載の三次元造形機。
【請求項４】
前記シャーシ結合部は、前記ハウジング底面部と前記インナシャーシ部間に介在させる支持部材を用いることを特徴とする請求項１，２又は３記載の三次元造形機。
【請求項５】
前記支持部材には、剛性部材又は弾性部材を用いることを特徴とする請求項４記載の三次元造形機。
【請求項６】
前記造形用材料には、三次元造形物を造形する造形材及びこの三次元造形物以外の空間を埋めるサポート材を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の三次元造形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設置面に載置するハウジング部及びこのハウジング部の内部に配した三次元造形機構部を備える三次元造形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、設置面に載置するハウジング部及びこのハウジング部の内部に配した三次元造形機構部を備える三次元造形機としては、特許文献１で開示される３次元造形機が知られている。
【０００３】
同文献１で開示される３次元造形機は、設置面に載置するフレーム（ハウジング部）と、このフレームの内部に配した三次元造形機構部を備えており、この三次元造形機構部は当該フレームを利用して組付けられる。なお、三次元造形機構部は、加熱することにより溶融して接着力を生じる接着剤を塗布した素材シートを積層中の積層体上面に送り込む素材シート供給手段と、素材シートを加熱し積層体の上面に押圧して接着する加熱手段と、素材シートを３次元形状データに基づいて所定の形状にレーザビームによって切断して３次元立体形状のモデル等を造形する切断手段とよりなる３次元造形機において、機械本体の一方側に素材シートロールを装架する供給シャフトと加工済の素材シートを巻き取る巻取シャフトを上下に水平軸線方向で平行して設けた構成を備えている。
【特許文献１】特開２００１−２８７２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した３次元造形機をはじめ、従来の三次元造形機は一般に次のような解決すべき課題が存在した。
【０００５】
第一に、この種の三次元造形機は三次元造形を行うため、造形時におけるＸ方向，Ｙ方向及びＺ方向の絶対位置のみならず各方向間における相対位置や相対角度（座標直交性）を正確に維持することが高精度かつ高品質の三次元造形物を得る上で重要な要素となるが、従来の三次元造形機、例えば、特許文献１の場合には、フレーム（ハウジング部）を利用して三次元造形機構部を組付けるため、造形機を設置する設置面に凹凸等がある場合、フレームの歪（撓み）がフレーム内部の三次元造形機構部に影響しやすい。したがって、通常、フレームの底面四隅に設けた高さ調整可能なハウジング脚部により高さ調整（アライメント調整）を行うことにより、平坦性を確保しているが、調整作業が大変になるとともに、人為的作業のため調整にバラツキを生じやすく、また、初期調整を正確に行っても長期使用により狂いを生じやすい。
【０００６】
第二に、大型の三次元造形機の場合には、設置場所を決めて設置するため、一度設置すれば、頻繁に設置場所を変更することがないとともに、仮に、変更する場合であっても専門業者等により行われるため、再設置時においても再調整が行われるが、小型の三次元造形機、例えば、机の上に載置可能な卓上型のような小型の三次元造形機の場合には、ユーザがレイアウト変更等により頻繁に移動することも考えられる。この場合、ユーザは、十分な調整を行わない場合も少なくなく、結局、精度の高い最適な状態を維持しにくい。なお、高い剛性を有する構造を採用すればよいが、小型の三次元造形機の場合には、大型化や重量アップ及びコストアップを招くため、高剛性化には限界がある。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した三次元造形機の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、設置面Ｓに載置するハウジング部Ｈと、このハウジング部Ｈの内部に配した、造形テーブル２に対して造形用材料Ｒを射出する射出ヘッド３をＸ方向に相対移動させるＸ方向移動機構Ｍｘ，造形テーブル２に対して射出ヘッド３をＹ方向に相対移動させるＹ方向移動機構Ｍｙ及び射出ヘッド３に対して造形テーブル２をＺ方向に相対移動させるＺ方向移動機構Ｍｚを有する三次元造形機構部Ｍｏとを備える三次元造形機１を構成するに際して、少なくとも、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚを含む三次元造形機構部Ｍｏの全体を支持するインナシャーシ部Ｃを設け、このインナシャーシ部Ｃをハウジング部Ｈの底面を構成するハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕ上に配するとともに、インナシャーシ部Ｃの下面Ｃｄに、当該ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに接触して結合する複数のシャーシ結合部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、ハウジング底面部Ｈｄの下面Ｈｄｄに配設した複数のハウジング脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対して異なる位置に配設してなることを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、ハウジング底面部Ｈｄは、矩形状に形成し、ハウジング脚部５ａ…を当該ハウジング底面部Ｈｄの四隅付近にそれぞれ配設するとともに、シャーシ結合部４ａ…を相隣る二つのハウジング脚部５ａと５ｂ，５ｂと５ｃ…間の中間位置にそれぞれ配設することができる。また、シャーシ結合部４ａ…としては、インナシャーシ部Ｃの形状を選定して設けてもよいし、ハウジング底面部Ｈｄとインナシャーシ部Ｃ間に介在させる支持部材４ａｓ…を用いてもよい。この際、支持部材４ａｓ…には、剛性部材１２又は弾性部材１３を用いることができる。なお、造形用材料Ｒには、三次元造形物Ａを造形する造形材Ｒａ及び三次元造形物Ａ以外の空間を埋めるサポート材Ｒｓが含まれる。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成を有する本発明に係る三次元造形機１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１）  少なくとも、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚを含む三次元造形機構部Ｍｏの全体を支持するインナシャーシ部Ｃを設け、このインナシャーシ部Ｃをハウジング部Ｈの底面を構成するハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕ上に配するとともに、インナシャーシ部Ｃの下面Ｃｄに、当該ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに接触して結合する複数のシャーシ結合部４ａ…を、ハウジング底面部Ｈｄの下面Ｈｄｄに配設した複数のハウジング脚部５ａ…に対して異なる位置に配設してなるため、凹凸を有する設置面Ｓに設置し、ハウジング部Ｈに歪（撓み）が生じた場合であっても、インナシャーシ部Ｃ、更にはＸ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚに付加される歪は平均して半分程度に低減される。したがって、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚの相対位置や相対角度（座標直交性）のズレが大幅に低減され、三次元造形物Ａの高精度化及び高品質化に寄与できる。
【００１２】
（２）  三次元造形機１を設置面Ｓに設置した際に発生するハウジング部Ｈの歪を平均して半分程度に低減できるため、平坦性を確保するための調整（アライメント調整）を不要或いは簡易化することができ、設置の容易化に寄与できるとともに、インナシャーシ部Ｃ等の剛性構造も簡略化することができ、全体の小型化，軽量化及び低コスト化にも寄与できる。
【００１３】
（３）  好適な態様により、ハウジング底面部Ｈｄを、矩形状に形成し、ハウジング脚部５ａ…を当該ハウジング底面部Ｈｄの四隅付近にそれぞれ配設するとともに、シャーシ結合部４ａ…を相隣る二つのハウジング脚部５ａと５ｂ，５ｂと５ｃ…間の中間位置にそれぞれ配設するようにすれば、インナシャーシ部Ｃに付加される歪の低減度合が平均化されるため、全体にバランスのとれた最適な態様として構成できる。
【００１４】
（４）  好適な態様により、シャーシ結合部４ａ…として、インナシャーシ部Ｃの形状を選定して設ければ、インナシャーシ部Ｃをハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに直接重ねることができるため、シャーシ結合部４ａ…の簡略化に寄与できる。
【００１５】
（５）  好適な態様により、シャーシ結合部４ａ…として、ハウジング底面部Ｈｄとインナシャーシ部Ｃ間に介在させる支持部材４ａｓ…を用いれば、インナシャーシ部Ｃをハウジング底面部Ｈｄに対して離間させることができる。したがって、インナシャーシ部Ｃの形状が制限されることがなく、インナシャーシ部Ｃの形状に対する設計自由度を高めることができる。
【００１６】
（６）  好適な態様により、支持部材４ａｓ…として、剛性部材１２を用いれば、インナシャーシ部Ｃを支持する際の安定性を高めることができるとともに、支持部材４ａｓ…として、弾性部材１３を用いれば、ハウジング部Ｈに生じた歪（撓み）を吸収できるため、三次元造形物Ａの高精度化及び高品質化、更には設置の容易化及び剛性構造の簡略化を、より推進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
まず、本実施形態に係る三次元造形機１の構成について、図１〜図９を参照して具体的に説明する。
【００１９】
図９に、本実施形態に係る三次元造形機１の外観構成を示す。三次元造形機１は、全体がハウジング部Ｈにより覆われており、大きさは机等の上面に載置できるように卓上型として構成する。このハウジング部Ｈの内部には、図５に示す三次元造形機構部Ｍｏを配する。この三次元造形機構部Ｍｏは、造形テーブル２に対して造形用材料Ｒを射出する射出ヘッド３をＸ方向に相対移動させるＸ方向移動機構Ｍｘ，造形テーブル２に対して射出ヘッド３をＹ方向に相対移動させるＹ方向移動機構Ｍｙ及び射出ヘッド３に対して造形テーブル２をＺ方向に相対移動させるＺ方向移動機構Ｍｚを備える。
【００２０】
ハウジング部Ｈは、図１及び図２に示すように、ハウジング底面部Ｈｄとハウジング本体部Ｈｍからなり、設置面Ｓ（机等の上面）に直接載置することができる。ハウジング底面部Ｈｄは、全体を平板により矩形状（例示は長方形）に形成し、ハウジング部Ｈの底面を構成する。ハウジング底面部Ｈｄの下面Ｈｄｄにおける四隅付近には、それぞれ下方に突出したハウジング脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを配設する。このハウジング脚部５ａ…は、剛性であるか弾性であるかは問わないとともに、キャスタ等であってもよい。一方、ハウジング本体部Ｈｍは、ハウジング底面部Ｈｄの上方を覆うボックス状に構成し、図９に示すように、開閉扉７１及び電源スイッチ７２等を備える。また、ハウジング部Ｈの内部には造形機制御部７５を備える。
【００２１】
さらに、ハウジング部Ｈの内部には、図１及び図２に示すように、当該ハウジング部Ｈとは別体に形成したインナシャーシ部Ｃを配し、このインナシャーシ部Ｃにより、少なくとも、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚを含む三次元造形機構部Ｍｏの全体を支持する。この場合、インナシャーシ部Ｃは、ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕ上に配するとともに、インナシャーシ部Ｃの下面Ｃｄには、当該ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに接触して結合する複数のシャーシ結合部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを、ハウジング底面部Ｈｄの下面Ｈｄｄに配設したハウジング脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに対して異なる位置に配設する。例示する各シャーシ結合部４ａ…は相隣る二つのハウジング脚部５ａと５ｂ…間の中間位置、望ましくは中央位置にそれぞれ配設する。具体的には、図１に示すように、ハウジング脚部５ａと５ｂ間の中央位置にシャーシ結合部４ａを、ハウジング脚部５ｂと５ｃ間の中央位置にシャーシ結合部４ｂを、ハウジング脚部５ｃと５ｄ間の中央位置にシャーシ結合部４ｃを、ハウジング脚部５ｄと５ａ間の中央位置にシャーシ結合部４ｄを、それぞれ配設する。このように、ハウジング底面部Ｈｄを、矩形状に形成し、ハウジング脚部５ａ…を当該ハウジング底面部Ｈｄの四隅付近にそれぞれ配設するとともに、シャーシ結合部４ａ…を相隣る二つのハウジング脚部５ａと５ｂ…間の中間位置にそれぞれ配設するようにすれば、インナシャーシ部Ｃに付加される歪の低減度合が平均化されるため、全体にバランスのとれた最適な態様として構成できる。
【００２２】
また、シャーシ結合部４ａ…は、インナシャーシ部Ｃの形状を選定して設けてもよいし（図１及び図２）、ハウジング底面部Ｈｄとインナシャーシ部Ｃ間に介在させる支持部材４ａｓ…を用いてもよい（図３）。
【００２３】
図１及び図２に示すように、インナシャーシ部Ｃの形状を選定してシャーシ結合部４ａ…を設ける場合には、インナシャーシ部Ｃの形状を、図１に示すように、平面視を十字形に形成する。これにより、十字形をなすインナシャーシ部Ｃにおける四つの先端付近の部位をボルト・ナット等の固定部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄによりハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕ上にそれぞれ固定すれば、ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに接触して結合するシャーシ結合部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを構成できる。このように、シャーシ結合部４ａ…として、インナシャーシ部Ｃの形状を選定して設ければ、図２に示すように、インナシャーシ部Ｃをハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに直接重ねることができ、シャーシ結合部４ａ…の簡略化を図ることができる。
【００２４】
他方、図３に示すように、ハウジング底面部Ｈｄとインナシャーシ部Ｃ間に介在させる支持部材４ａｓ…を用いる場合には、ボルト・ナット等の固定部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにより固定する際に、ボルト等が挿通するリング形（偏平筒形）の支持部材４ａｓ，４ｂｓ，４ｃｓ，４ｄｓをハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕとインナシャーシ部Ｃの下面Ｃｄ間に介在させればよい。このように、シャーシ結合部４ａ…として、ハウジング底面部Ｈｄとインナシャーシ部Ｃ間に介在させる支持部材４ａｓ…を用いれば、インナシャーシ部Ｃをハウジング底面部Ｈｄに対して離間させることができる。したがって、インナシャーシ部Ｃの形状が制限されることがなく、例えば、矩形状に形成できるなど、インナシャーシ部Ｃの形状に対する設計自由度を高めることができる。
【００２５】
また、この支持部材４ａｓ…は、金属素材等の剛性部材１２により形成してもよいし、ゴム素材等の弾性部材１３により形成してもよい。剛性部材１２を用いれば、インナシャーシ部Ｃを支持する際における安定性を高めることができるとともに、弾性部材１３を用いれば、ハウジング部Ｈに生じた歪（撓み）を吸収できるため、三次元造形物Ａの高精度化及び高品質化、更には設置の容易化及び剛性構造の簡略化を、より推進させることができる。さらに、剛性部材１２を用いた支持部材４ａｓ…と弾性部材１３を用いた支持部材４ａｓ…を組合わせてもよい。図３に例示する形態は、剛性部材１２を用いた一つの支持部材４ｄｓと弾性部材１３を用いた三つの支持部材４ａｓ，４ｂ，４ｃを組合わせたものであり、これにより、剛性部材１２と弾性部材１３の双方の利点を享受できる。
【００２６】
次に、このインナシャーシ部Ｃにより支持して好適な三次元造形機構部Ｍｏについて、図５〜図９を参照して説明する。
【００２７】
図５において、Ｍｃはキャリッジ機構、ＭｘはＸ方向移動機構、ＭｙはＹ方向移動機構、ＭｚはＺ方向移動機構をそれぞれ示す。キャリッジ機構Ｍｃは、キャリッジフレーム２１を備え、このキャリッジフレーム２１は、Ｙ方向に沿って配した一対のＹ方向ガイドレール２２ｐ，２２ｑによりスライド自在に支持される。なお、Ｙ方向ガイドレール２２ｐ，２２ｑは、インナシャーシ部Ｃにより支持され、位置が固定されている。キャリッジ機構Ｍｃは、造形用材料Ｒを造形テーブル２に射出する射出ヘッド３及び造形テーブル２に射出された造形用材料Ｒをクリーニングするクリーニングローラ２３を有するとともに、Ｘ方向移動機構Ｍｘの一部を支持する。射出ヘッド３は、インクジェット方式によりノズルから液体の造形用材料Ｒを射出する機能を備えており、イエロー，マジェンタ，シアンを含む色別の造形材Ｒａを射出するノズル群及びサポート材Ｒｓを射出するノズルを有する。また、クリーニングローラ２３は、図６に示すように、キャリッジフレーム２１の背面側、即ち、射出ヘッド３を配した側に対して反対側に配し、キャリッジフレーム２１に対して固定した位置に回動自在に支持される。さらに、図示を省略したが、キャリッジフレーム２１の底面には、造形用材料Ｒを硬化させる紫外線（ＵＶ）ランプを備える。
【００２８】
キャリッジ機構Ｍｃに配するＸ方向移動機構Ｍｘの一部には、キャリッジフレーム２１の両側に回動自在に配した一対のプーリ２４，２５及びこのプーリ２４，２５間に架け渡したタイミングベルト２６からなるヘッド移動機構Ｍｈと、プーリ２４に対して同軸上に配し、かつプーリ２４と一体に回転する第二伝達ギア２８と、この第二伝達ギア２８に噛合する第一伝達ギア２７が含まれる。射出ヘッド３は連結部材２９を介してタイミングベルト２６の所定位置に固定されるとともに、タイミングベルト２６の移動方向に沿って配したＸ方向ガイドレール３０によりスライド自在に支持される。なお、プーリ２４には回転数を検出するロータリエンコーダ３１を付設する。
【００２９】
Ｘ方向移動機構Ｍｘは、さらに、キャリッジ機構Ｍｃに対して別体に設けたＸ方向駆動部３２を備える。このＸ方向駆動部３２は、Ｘ方向回転駆動部３３と、このＸ方向回転駆動部３３により回転するＹ方向に沿ったガイドシャフト３４を備える。Ｘ方向回転駆動部３３には、ステッピングモータ又はサーボモータ等の駆動モータを内蔵する。また、ガイドシャフト３４は、キャリッジフレーム２１に貫通し、上述した第一伝達ギア２７に挿通する。さらに、ガイドシャフト３４の周面には一又は二以上の軸方向（Ｙ方向）に沿った凹溝による周方向規制部３４ｃを有し、ドーナツ形に形成した第一伝達ギア２７の内周面に形成した凸部が当該凹溝（周方向規制部３４ｃ）に係合する。これにより、第一伝達ギア２７はガイドシャフト３４に対して軸方向にスライド自在となり、かつ周方向規制部３４ｃにより周方向への回動変位が規制される。このような構成を採用すれば、制御時の応答性及び制御性の向上を図れるＸ方向移動機構Ｍｘを容易かつ確実に実現できるとともに、特に、第二伝達ギア２８を介在させることにより射出ヘッド３の移動方向及び移動速度を容易に設定できる。
【００３０】
Ｙ方向移動機構Ｍｙは、キャリッジ機構Ｍｃを上述した一対のＹ方向ガイドレール２２ｐ，２２ｑに沿ってＹ方向に移動させる一対のプーリ３６，３７間に架け渡したタイミングベルト３８からなるキャリッジ移動機構Ｍｇを備える。このため、キャリッジフレーム２１はタイミングベルト３８、特に、上側に位置するタイミングベルト３８の所定位置に固定する。また、Ｙ方向移動機構Ｍｙは、Ｙ方向回転駆動部４１を備え、このＹ方向回転駆動部４１の回転軸は伝達シャフト４２を介して一方のプーリ３６の軸心に結合する。Ｙ方向回転駆動部４１には、ステッピングモータ又はサーボモータ等の駆動モータを内蔵する。なお、プーリ３７には回転数を検出するロータリエンコーダ３９を付設する。
【００３１】
一方、キャリッジフレーム２１には、Ｙ方向移動機構ＭｙのＹ方向移動量を回転移動量に変換する移動量変換部４３及び回転移動量をクリーニングローラ２３に伝達して当該クリーニングローラ２３を回転させる移動量伝達部４４を有するクリーニングローラ駆動機構Ｍｒを付設する。クリーニングローラ駆動機構Ｍｒは、図６〜図８に示すように、キャリッジフレーム２１に固定したサブフレーム４５を備え、このサブフレーム４５に、第一変換ギア４６及びこの第一変換ギア４６に噛合する第二変換ギア４７をそれぞれ回動自在に取付ける。この場合、第一変換ギア４６は、タイミングベルト３８、特に、下側のタイミングベルト３８の歯部に噛合３８ｃする。また、第二変換ギア４７は、歯部３８ｃに対しては浮いた位置に配され、この第二変換ギア４７により回転方向が変換される。したがって、第一変換ギア４７が移動量変換部４３を構成するとともに、第二変換ギア４７が移動量伝達部４４を構成する。さらに、第二変換ギア４７とクリーニングローラ２３は同軸上に配し、第二変換ギア４７の伝達シャフト４８は電磁クラッチ４９を介してクリーニングローラ２３に結合する。このような構成を採用すれば、クリーニングローラ２３を回転させる独立した駆動系を不要とするクリーニングローラ駆動機構Ｍｒを容易かつ確実に実現できるとともに、特に、第二変換ギア４７を介在させることによりクリーニングローラ２３の回転方向及び回転速度を容易に設定できる。
【００３２】
Ｚ方向移動機構Ｍｚは、射出ヘッド３に対して造形テーブル２をＺ方向に移動させる機能を備える。造形テーブル２は射出ヘッド３の下方に配し、この造形テーブル２がＺ方向移動機構Ｍｚにより昇降する。Ｚ方向移動機構Ｍｚは、Ｚ方向駆動部５１を備え、このＺ方向駆動部５１は、Ｚ方向回転駆動部５２と、このＺ方向回転駆動部５２の回転を昇降変位（Ｚ方向変位）に変換するボールねじ機構等を用いた運動変換部５３を備える。そして、運動変換部５３の昇降変位する出力軸５３ｅを造形テーブル２のテーブル脚部に結合する。Ｚ方向回転駆動部５２には、ステッピングモータ又はサーボモータ等の駆動モータを内蔵する。なお、５５は造形テーブル２の上面に載置した当該造形テーブル２に付属する造形物基台を示す。
【００３３】
他方、本実施形態に係る三次元造形機１は、図９に示すように、使用時には、他のコンピュータ８０に接続して三次元造形システムを構成する。この場合、三次元造形機１における造形機制御部７５とコンピュータ８０を有線手段（ＵＳＢケーブル等）８１又は無線手段（無線ＬＡＮ等）により接続する。コンピュータ８０には、汎用的なパソコン（パーソナルコンピュータ）等の各種コンピューティング装置を利用できる。したがって、コンピュータ８０には、三次元造形機１を総合的に制御するためのアプリケーションソフトウェア及び各種データ（データベース）が格納又は登録されている。図８において、６１は、造形機制御部７５とコンピュータ８０を含む制御系を示している。造形機制御部７５には、少なくとも、前述したロータリエンコーダ３１及び３９，Ｘ方向回転駆動部３３，Ｙ方向回転駆動部４１及びＺ方向回転駆動部５２をそれぞれ接続するとともに、射出ヘッド３及び電磁クラッチ４９を接続する。
【００３４】
このように構成する三次元造形機構部Ｍｏは、次のように動作する。まず、Ｘ方向移動機構Ｍｘは、Ｘ方向回転駆動部３３の回転動作によりガイドシャフト３４が回転するとともに、第一伝達ギア２７が回転する。また、第一伝達ギア２７の回転により、第二伝達ギア２８及びプーリ２４が回転する。これにより、タイミングベルト２６が移動し、射出ヘッド３がＸ方向ガイドレール３０に沿ってＸ方向に移動する。この際、Ｘ方向回転駆動部３３の回転方向を制御することにより、射出ヘッド３をＸ方向の正逆方向に移動させることができる。一方、プーリ２４の回転数は、ロータリエンコーダ３１により検出され、造形機制御部７５に付与される。これにより、射出ヘッド３のＸ方向位置に対するフィードバック制御が行われる。
【００３５】
Ｙ方向移動機構Ｍｙは、Ｙ方向回転駆動部４１の回転動作により伝達シャフト４２が回転するとともに、プーリ３６が回転する。これにより、キャリッジ移動機構Ｍｇにおけるタイミングベルト３８が移動するとともに、キャリッジフレーム２１（キャリッジ機構Ｍｃ）がＹ方向ガイドレール２２ｐ，２２ｑに沿って移動し、射出ヘッド３がＹ方向に移動する。この際、Ｙ方向回転駆動部４１の回転方向を制御することにより、射出ヘッド３をＹ方向の正逆方向に移動させることができる。一方、プーリ３７の回転数は、ロータリエンコーダ３９により検出され、造形機制御部７５に付与される。これにより、射出ヘッド３のＹ方向位置に対するフィードバック制御が行われる。
【００３６】
ところで、上述した第一伝達ギア２７は、ガイドシャフト３４上に軸方向へ変位自在に支持されるため、キャリッジ機構ＭｃがＹ方向に移動した場合であってもキャリッジ機構Ｍｃの移動には何ら影響を及ぼさない。また、Ｘ方向移動機構Ｍｘの一部を構成するＸ方向回転駆動部３３及びガイドシャフト３４は、キャリッジ機構Ｍｃに搭載しない。したがって、キャリッジ機構Ｍｃの小型軽量化を実現することができ、Ｙ方向移動機構Ｍｙを制御する際における応答性（制御性）の向上，重量の二乗で増加する振動（Ｍ／Ｃ振動）の低減，制御の高精度化及び消費電力の低減などを図ることができる。
【００３７】
さらに、Ｙ方向移動機構Ｍｙの作動時には、タイミングベルト３８が移動するとともに、クリーニングローラ駆動機構Ｍｒにおける第一変換ギア４６が下側のタイミングベルト３８における歯部３８ｃに噛合しているため、第一変換ギア４６が回転し、この第一変換ギア４６の回転は第二変換ギア４７に伝達される。これにより、第二変換ギア４７の同軸上に一体に設けた伝達シャフト４８も回転する。したがって、電磁クラッチ４９を接続モード又は切離モードに切換えれば、クリーニングローラ２３を回転又は停止させることができる。
【００３８】
Ｚ方向移動機構Ｍｚでは、Ｚ方向回転駆動部５２が回転動作すれば、この回転はボールねじ機構等を用いた運動変換部５３により出力軸５３ｅの昇降変位（Ｚ方向変位）に変換される。これにより、出力軸５３ｅに支持される造形テーブル２も昇降変位（Ｚ方向変位）する。この際、Ｚ方向回転駆動部５２の回転方向を制御することにより、造形テーブル２をＺ方向の正逆方向に移動させることができる。これにより、造形テーブル２の昇降変位は、この上方に位置する射出ヘッド３のＺ方向の相対変位となる。
【００３９】
一方、実際の造形動作は次のように行われる。まず、コンピュータ８０には、造形を行う三次元造形物Ａに対する造形用データが設定されるため、この造形用データに基づいて造形処理が行われる。図７は、造形時の動作（作用）を示している。造形原理は、インクジェットプリンタと同じ原理により造形テーブル２（造形物基台５５）上に薄い造形層が順次プリントされることにより積層されていく。即ち、射出ヘッド３をＸ方向及びＹ方向に制御することにより、Ｚ方向における第一層目における造形用データに対応した造形材Ｒａを射出する。また、造形材Ｒａが射出される三次元造形物Ａに対応する部分以外の部分にはサポート材Ｒｓが射出される。第一層目の厚さは０．１〔ｍｍ〕程度となり、造形材Ｒａとサポート材Ｒｓにより第一層目の層面が全て埋められることになる。
【００４０】
さらに、紫外線ランプによる紫外線の照射により第一層目が硬化するとともに、完全に硬化する前に、クリーニングローラ２３により上面が平坦面となるように整えられる（クリーニングされる）。この後、造形テーブル２を第二層目に対応する変位量だけＺ方向へ下降させる。そして、同様の手順により第二層目の造形処理を行うとともに、第三層目から第ｎ層目（最終層）まで同様の手順により順次造形処理を行う。最終層まで造形処理が終了したなら、造形体を薬液に漬けるなどによりサポート材Ｒｓを除去すれば、目的の三次元造形物Ａを得ることができる。
【００４１】
よって、このような本実施形態に係る三次元造形機１によれば、少なくとも、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚを含む三次元造形機構部Ｍｏの全体を支持するインナシャーシ部Ｃを設け、このインナシャーシ部Ｃをハウジング部Ｈの底面を構成するハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕ上に配するとともに、インナシャーシ部Ｃの下面Ｃｄに、当該ハウジング底面部Ｈｄの上面Ｈｄｕに接触して結合する複数のシャーシ結合部４ａ…を、ハウジング底面部Ｈｄの下面Ｈｄｄに配設した複数のハウジング脚部５ａ…に対して異なる位置に配設してなるため、凹凸を有する設置面Ｓに設置し、ハウジング部Ｈに歪（撓み）が生じた場合であっても、インナシャーシ部Ｃ、更にはＸ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚに付加される歪は平均して半分程度に低減される。図４は、三次元造形機１を凹凸を有する設置面Ｓに設置した際に、ハウジング底面部Ｈｄの一つの隅部Ｈｄｐが上方に撓み、ハウジング底面部Ｈｄが仮想線で示すハウジング底面部Ｈｄｓの位置まで変位した状態を示す。この場合、一つの隅部Ｈｄｐは上方へ高さ（相対高さ）Ｌｏだけ相対変位するが、隅部Ｈｄｐの近傍に配設したハウジング脚部５ａと他のハウジング脚部５ｄ間の中間位置に配設したシャーシ結合部４ｄの位置では、変位する高さ（相対高さ）はＬｓとなり、この高さＬｓは高さＬｏに対して半分程度となる。
【００４２】
したがって、Ｘ方向移動機構Ｍｘ，Ｙ方向移動機構Ｍｙ及びＺ方向移動機構Ｍｚの相対位置や相対角度（座標直交性）のズレが大幅に低減され、三次元造形物Ａの高精度化及び高品質化に寄与できる。しかも、平坦性を確保するための調整（アライメント調整）を不要或いは簡易化することができ、設置の容易化に寄与できるとともに、インナシャーシ部Ｃ等の剛性構造も簡略化することができ、全体の小型化，軽量化及び低コスト化にも寄与できる。
【００４３】
また、本実施形態に係る三次元造形機１によれば、キャリッジ機構Ｍｃに造形テーブル２に射出された造形用材料Ｒをクリーニングするクリーニングローラ２３を設けるとともに、Ｙ方向移動機構ＭｙのＹ方向移動量を回転移動量に変換する移動量変換部４３及び回転移動量をクリーニングローラ２３に伝達して当該クリーニングローラ２３を回転させる移動量伝達部４４を有するクリーニングローラ駆動機構Ｍｒを設けたため、クリーニングローラ２３を回転させる独立した駆動系が不要となり、駆動系の大幅なコストダウンを図れるとともに、当該駆動系全体の小型コンパクト化（占有スペースの縮小）を図れる。したがって、机等の上に載置できる卓上型の三次元造形機１を容易に実現できる。
【００４４】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００４５】
例えば、ゴム素材等の弾性部材１３を挙げたが、ゴム素材には天然ゴム及び合成ゴムが含まれるとともに、弾性部材１３には、その他、弾性を有する合成樹脂素材、更にはコイルスプリングや板バネ等の弾性部材を用いることもできる。また、シャーシ結合部４ａ…は、相隣る二つのハウジング脚部５ａと５ｂ…間の中央位置に配設することが最も望ましいが、必ずしも中央位置に限定されるものではなく、ある程度片側に片寄った位置であっても所定の効果を得ることができる。なお、本発明に係る三次元造形機１は、小型コンパクト化を図れるため、特に、卓上型に構成して最適であるが、フロア設置型など各種タイプの三次元造形機にも同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る三次元造形機の要部構成を模式的に示す斜視構成図、
【図２】同三次元造形機の要部構成を模式的に示す断面正面図、
【図３】同三次元造形機の変更例に係る要部構成を模式的に示す断面正面図、
【図４】同三次元造形機の要部構成の原理説明図、
【図５】同三次元造形機における三次元造形機構部の構成を示す斜視図、
【図６】同三次元造形機における三次元造形機構部のクリーニングローラ駆動機構を明示する斜視図、
【図７】同三次元造形機の動作（作用）説明図、
【図８】同三次元造形機における制御系を含む三次元造形機構部を模式的に示す平面構成図、
【図９】同三次元造形機の外観図を含むシステム構成図、
【符号の説明】
【００４７】
１：三次元造形機，２：造形テーブル，３：射出ヘッド，４ａ：シャーシ結合部，４ｂ：シャーシ結合部，４ｃ：シャーシ結合部，４ｄ：シャーシ結合部，４ａｓ…：支持部材，５ａ：ハウジング脚部，５ｂ：ハウジング脚部，５ｃ：ハウジング脚部，５ｄ：ハウジング脚部，１２：剛性部材，１３：弾性部材，Ｓ：設置面，Ｈ：ハウジング部，Ｈｄ：ハウジング底面部，Ｈｄｕ：ハウジング底面部の上面，Ｈｄｄ：ハウジング底面部の下面，Ｍｏ：三次元造形機構部，Ｍｘ：Ｘ方向移動機構，Ｍｙ：Ｙ方向移動機構，Ｍｚ：Ｚ方向移動機構，Ｃ：インナシャーシ部，Ｃｄ：インナシャーシ部の下面，Ａ：三次元造形物，Ｒ：造形用材料，Ｒａ：造形材，Ｒｓ：サポート材
【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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