(57)【要約】      （修正有）【課題】フィラメントの搬送部における過熱を防ぎ、安定した三次元造形を行う三次元造形装置の提供。【解決手段】加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル２６内に搬送し、ヒーターノズル２６内で加熱溶解し、筐体１２内の底部に配置されるステージ１０６上に、ヒーターノズル２６より溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置１０において、三次元造形装置１０を構成する筐体１２内の空気を筐体１２外へ排出する少なくとも１つのファンと、筐体１２に穿設される少なくとも１つの吸気口２０ａと、吸気口２０ａの筐体１２内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に筐体１２内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材２０とを有するようにした。【選択図】図２
2016107454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記三次元造形装置を構成する前記筐体内の空気を前記筐体外へ排出する少なくとも１つのファンと、
前記筐体に穿設される少なくとも１つの吸気口と、
前記吸気口の前記筐体内部側に設置されるものであって、前記ファンの起動により導入された前記空気について、前記空気が通過する際に前記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と
を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、
前記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、前記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、
前記昇降機構に搭載され、前記搬送ギアの回転により搬送される前記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した前記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、
前記筐体内の前記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージと
を有することを特徴とし、
前記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成される
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記三次元造形装置を構成する前記筐体内の空気を前記筐体外へ排出する少なくとも１つのファンと、
前記筐体に穿設される少なくとも１つの吸気口と、
前記吸気口の前記筐体内部側に設置されるものであって、前記ファンの起動により導入された前記空気について、前記空気が通過する際に前記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と、
前記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、
前記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、前記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、
前記昇降機構に搭載され、前記搬送ギアの回転により搬送される前記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した前記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、
前記筐体内の前記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージと
を有することを特徴とし、
前記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成される
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項４】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記三次元造形装置を構成する前記筐体外の空気を前記筐体内へ導入する少なくとも１つのファンと、
前記筐体に穿設されて排気を行う少なくとも１つの排気口と、
前記ファンの前記筐体内部側に設置されるものであって、前記ファンの起動により導入された前記空気について、前記空気が通過する際に前記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と
を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項５】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記三次元造形装置を構成する前記筐体外の空気を前記筐体内へ導入する少なくとも１つのファンと、
前記筐体に穿設されて排気を行う少なくとも１つの排気口と、
前記ファンの前記筐体内部側に設置されるものであって、前記ファンの起動により導入された前記空気について、前記空気が通過する際に前記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と、
前記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、
前記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、前記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、
前記昇降機構に搭載され、前記搬送ギアの回転により搬送される前記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した前記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、
前記筐体内の前記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージと
を有することを特徴とし、
前記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成される
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項６】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記三次元造形装置を構成する前記筐体の天井部に配置され、前記筐体内の空気を前記筐体外へ排出するファンと、
前記筐体の下方側の隅に穿設され、前記ファンが起動されると前記筐体外部の空気を導入する少なくとも１つの吸気口と、
前記吸気口の前記筐体内部側に設置されるものであって、前記ファンの起動により導入された前記空気について、前記空気が通過する際に前記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と
を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項７】
加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、前記ヒーターノズル内で前記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、前記ヒーターノズルより溶解した前記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、
前記三次元造形装置を構成する前記筐体の天井部に配置され、前記筐体内の空気を前記筐体外へ排出するファンと、
前記筐体の下方側の隅に穿設され、前記ファンが起動されると前記筐体外部の空気を導入する少なくとも１つの吸気口と、
前記吸気口の前記筐体内部側に設置されるものであって、前記ファンの起動により導入された前記空気について、前記空気が通過する際に前記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と、
前記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、
前記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、前記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、
前記昇降機構に搭載され、前記搬送ギアの回転により搬送される前記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した前記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、
前記筐体内の前記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージと
を有することを特徴とし、
前記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成される
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記筐体内の温度を、前記熱可塑性材料が有するガラス転移温度以下に保つ
ことを特徴とする三次元造形装置。  
【請求項９】
請求項１、３、６または７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記ファンは、前記三次元造形装置より排出された空気を脱臭する脱臭フィルタを有する
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１０】
請求項４または５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記排気口は、前記三次元造形装置より排出された空気を脱臭する脱臭フィルタを有する
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１１】
請求項１、３、６または７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記吸気口に、冷却装置を有する冷却ユニットを取り付ける
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１２】
請求項４または５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記ファンに、冷却装置を有する冷却ユニットを取り付ける
ことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１３】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記熱可塑性材料は、ＡＢＳ樹脂またはＰＬＡ樹脂よりなる
ことを特徴とする三次元造形装置。
【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し、さらに詳細には、フィラメントの搬送部における過熱を防ぐようにした三次元造形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、三次元造形の手法のひとつとして、熱溶解積層法が知られている。
【０００３】
こうした熱溶解積層法による三次元造形においては、線状に加工した熱可塑性材料（以下、適宜に「フィラメント」と称することとする。）に熱を加えて溶かした材料を順次積層し、所定のデータに基づいて所望の形状の造形物を得るものである。
【０００４】
ここで、図１を参照しながら、従来の三次元造形装置について詳細に説明することとする。
【０００５】
従来の三次元造形装置１００は、筐体１０２内の底部に配置されたガイドレール１０４上にＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に移動自在に配設されたステージ１０６と、ステージ１０６の上方側の位置に、それぞれが水平方向に平行であるように、筐体１０２の両側面１０２ａ、１０２ｂにその両端部を係止される２本のガイドレール１０８、１１０と、２本のガイドレール１０８、１１０に支持されて水平方向に沿って摺動可能に配設される搬送部１１２とを有して構成されている。
【０００６】
また、上記搬送部１１２は、ガイドレール１０８、１１０に摺動可能に貫通される孔を有して後述する部材を搭載する搬送部１１２の基部となるキャリッジ１１４と、キャリッジ１１４に連結され、キャリッジ１１４に対して下方側の領域において上下方向に移動する昇降機構１１６と、昇降機構１１６の底部１１６ａ前方側に穿設された孔にＺ軸方向に沿って着脱可能に貫装されるヒーターノズル１１８と、熱可塑性材料よりなる後述するフィラメント１２０を三次元造形装置１００の外部より筐体１０２内に引き込んだ後フィラメント１２０をヒーターノズル１１８の先端の押出口より押し出すために、ヒーターノズル１１８の上方側で、かつ、フィラメント１２０の両側にそれぞれ配置されて、それぞれがフィラメント１２０側に回転することによりフィラメント１２０を下方側に誘導するものである金属材料よりなる搬送ギア１２２および１２４と、金属材料よりなるシャフト（図示せず。）を介して搬送ギア１２２と接続されるものであり、搬送ギア１２２の背面側に配置されて搬送ギア１２２を回転させるモーター１２６と、金属材料よりなるシャフト（図示せず。）を介して搬送ギア１２４と接続されるものであり、搬送ギア１２４の背面側に配置されて搬送ギア１２４を回転させるモーター１２８と、搬送ギア１２２および１２４を冷却するために搬送部１１２における搬送ギア１２２および１２４の前方側に配設される搬送ギア冷却ファン１３０と、昇降機構１１６の底部１１６ａ後方側に配設されるステージ１０６上の造形物を冷却するための造形物冷却ファン１３２とが搭載されている。
【０００７】
次に、三次元造形装置１００外部の構成について説明すると、三次元造形装置１００の外部には、造形前のフィラメント１２０が巻回されているスプール１３４と、フィラメントを三次元造形装置１００内に送り込むボーデン式エクストルーダー１３６と、ボーデン式エクストルーダー１３６と三次元造形装置１００とを連結するガイド１３８とが配置されるものである。
【０００８】
より詳細には、三次元造形装置１００外部より上記搬送部１１２に引き込まれるフィラメント１２０は、線状に加工した熱可塑性樹脂であって、例えば、ＡＢＳ樹脂やＰＬＡ樹脂（ポリ乳酸樹脂）などよりなる材料であり、スプール１３４に巻回されて上記三次元造形装置１００外部に設置される。
【０００９】
そして、フィラメント１２０の先端は、上記スプール１３４より三次元造形装置１００の筐体１０２の背面側に設置されるフィラメント１２０の押出機たるボーデン式エクストルーダー１３６内に導入される。
【００１０】
ここで、ボーデン式エクストルーダー１３６は、フィラメント１２０を搬送部１１２に送り込む装置であり、フィラメント１２０はスプール１３４よりボーデン式エクストルーダー１３６に入り、その上部に穿設された孔１３６ａより搬送部１１２に向かって送り出されるものである。
【００１１】
そして、こうした孔１３６ａと搬送部１１２とはポリテトラフルオロエチレンよりなるチューブ１３８により連結されている。なお、筐体１０２の天井部は透明な板状体である天板１０２ｄにより閉鎖されているが、天井部にはチューブ１３８を挿通させるための孔１０２ｃが穿設されており、ボーデン式エクストルーダー１３６と搬送部１１２との間はチューブ１３８により連結可能となっている。
【００１２】
こうして孔１３６ａより引き出されたフィラメント１２０は、上記チューブ１３８内部を通過して搬送部１１２に到達する。
【００１３】
上記チューブ１３８の搬送部１１２側の端部は、昇降機構１１６の上部に穿設された孔１１６ｂに導入され、搬送ギア１２２および１２４の上部付近において係止される。
【００１４】
そして、チューブ１３８の端部より押し出されるフィラメント１２０は、ヒーターノズル１１８の上端部よりヒーターノズル１１８に導入される。
【００１５】
ここで、ヒーターノズル１１８は、内部にヒーターノズル１１８の両端部を貫通する所定の直径の管を有する筒状体であり、ヒーターノズル１１８のうち上方側に位置する図示しない常温部と中央部に位置する加熱部１１８ａと下方側に位置するノズル部１１８ｂとにより構成される。
【００１６】
フィラメント１２０は、こうしたヒーターノズル１１８内の管を上方側から下方側へ向かって通過する。
【００１７】
即ち、上方側の常温部よりフィラメント１２０が導入され、加熱部１１８ａにおいてフィラメント１２０が加熱され、ノズル部１１８ｂ先端の押出口より溶解したフィラメント１２０がステージ１０６上に押し出される。
【００１８】
次に、三次元造形装置１００の前面について説明すると、三次元造形装置１００の前面部分は、前方側に引き上げることで開閉可能であって、外部より内部を観察可能な透明材料よりなる蓋１０２ｅが取り付けられる。
【００１９】
こうした従来の三次元造形装置１００の全体の操作は、三次元造形装置１００に搭載された図示しないマイクロコンピューターによって制御される。
【００２０】
そして、ＣＡＤデータなどにより作成されたデータの指示に基づいて、三次元造形物が造形されるものである。
【００２１】
以上の構成において、三次元造形装置１００を用いて三次元造形物を造形するには、上記データに基づいて、搬送部１１２がステージ１０６の領域上をＸ軸方向への移動もしくは上下方向への移動を行いながら、フィラメント１２０をヒーターノズル１１８よりＹ軸方向に移動するステージ１０６上に押し出すことを繰り返すことにより所望の造形物の造形が行われる。
【００２２】
こうしたフィラメント１２０は、上記したようにボーデン式エクストルーダー１３６の動作ならびに搬送ギア１２２および１２４が回転することによりヒーターノズル１１８まで送られ、さらに、ヒーターノズル１１８の加熱部１１８ａにおいてフィラメント１２０が高温に加熱されることで溶解して柔らかくなり、ステージ１０６上に積層される。
【００２３】
従来の三次元造形装置においては、造形の際に搬送ギアを回転させるためモーターを駆動するが、こうしたモーターの動作により生じる熱がモーターよりシャフトを介して金属よりなる搬送ギアに伝わり、搬送ギア周辺が発熱するものであった。
【００２４】
そして、搬送ギア周辺が発熱した状態のままフィラメントが搬送されると、ヒーターノズルにフィラメントが到達する前にフィラメントが柔らかくなりすぎるため、ボーデン式エクストルーダー１３６により送る力が伝わらないことや、搬送ギアが柔らかくなったフィラメントをうまく搬送することができないことから、フィラメントが搬送されなくなるという問題点があった。
【００２５】
そのため、図１に示すように、上記従来の三次元造形装置１００においては、搬送ギア周辺の過熱を防ぐために、搬送ギア周辺を冷却しながら造形を行うことが可能であるように搬送ギア冷却ファン１２８を用いていた。
【００２６】
さらに、ステージ上に押し出されたフィラメントがあたたかく柔らかい状態のままで次層のフィラメントが押し出されると、新たに積層された樹脂の重みで下の樹脂がつぶれてしまうという問題点があったが、そうした問題点の解消に対しても、図１に示すように、ステージ上の造形物を冷却するために搬送部の底部に配設された造形物冷却ファンを用いていた。
【００２７】
しかしながら、上記搬送ギア冷却ファンや造形物冷却ファンをキャリッジに搭載することにより、搬送部が重くなることや、可動部となる搬送部内にファンの配線を通す必要があるため配線が複雑になり、挟み込みや巻き込みなどのおそれがあることが新たな問題点として招来されるものであった。
【００２８】
また、押し出されたばかりのフィラメントを急激に冷却することにより、造形物を形成する樹脂が強制的に冷やされ、造形物にひずみが生じるという新たな問題点を招来するものであった。
【００２９】
なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
本発明は、従来の技術の有する上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィラメントの搬送部における過熱を防ぎ、安定した三次元造形を行うことができる三次元造形装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的を達成するために、本発明は、三次元造形装置内に気流を生じさせるようにしたものである。
【００３２】
また、本発明は、フィラメントを搬送する搬送ギアを熱伝導率の低い材料を用いて形成するようにしたものである。
【００３３】
即ち、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記三次元造形装置を構成する上記筐体内の空気を上記筐体外へ排出する少なくとも１つのファンと、上記筐体に穿設される少なくとも１つの吸気口と、上記吸気口の上記筐体内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に上記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材とを有するようにしたものである。
【００３４】
また、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、上記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、上記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、上記昇降機構に搭載され、上記搬送ギアの回転により搬送される上記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した上記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、上記筐体内の上記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージとを有することを特徴とし、上記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成されるようにしたものである。
【００３５】
また、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記三次元造形装置を構成する上記筐体内の空気を上記筐体外へ排出する少なくとも１つのファンと、上記筐体に穿設される少なくとも１つの吸気口と、上記吸気口の上記筐体内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に上記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と、上記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、上記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、上記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、上記昇降機構に搭載され、上記搬送ギアの回転により搬送される上記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した上記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、上記筐体内の上記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージとを有することを特徴とし、上記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成されるようにしたものである。
【００３６】
また、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記三次元造形装置を構成する上記筐体外の空気を上記筐体内へ導入する少なくとも１つのファンと、上記筐体に穿設されて排気を行う少なくとも１つの排気口と、上記ファンの上記筐体内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に上記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材とを有するようにしたものである。
【００３７】
また、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記三次元造形装置を構成する上記筐体外の空気を上記筐体内へ導入する少なくとも１つのファンと、上記筐体に穿設されて排気を行う少なくとも１つの排気口と、上記ファンの上記筐体内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に上記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と、上記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、上記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、上記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、上記昇降機構に搭載され、上記搬送ギアの回転により搬送される上記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した上記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、上記筐体内の上記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージとを有することを特徴とし、上記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成されるようにしたものである。
【００３８】
また、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記三次元造形装置を構成する上記筐体の天井部に配置され、上記筐体内の空気を上記筐体外へ排出するファンと、上記筐体の下方側の隅に穿設され、上記ファンが起動されると上記筐体外部の空気を導入する少なくとも１つの吸気口と、上記吸気口の上記筐体内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に上記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材とを有するようにしたものである。
【００３９】
また、本発明は、加熱により溶解する性質を有する線状に加工された熱可塑性材料をヒーターノズル内に搬送し、上記ヒーターノズル内で上記熱可塑性材料を加熱溶解し、筐体内の底部に配置されるステージ上に、上記ヒーターノズルより溶解した上記熱可塑性材料を押し出して積層することにより三次元形状の造形を行う三次元造形装置において、上記三次元造形装置を構成する上記筐体の天井部に配置され、上記筐体内の空気を上記筐体外へ排出するファンと、上記筐体の下方側の隅に穿設され、上記ファンが起動されると上記筐体外部の空気を導入する少なくとも１つの吸気口と、上記吸気口の上記筐体内部側に設置されるものであって、上記ファンの起動により導入された上記空気について、上記空気が通過する際に上記筐体内部で旋回する気流を発生させることが可能な形状を有するガイド部材と、上記筐体内に配置される水平方向に平行なガイドレール上を摺動するキャリッジと、上記キャリッジに対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って摺動可能であるように配設され、かつ、上記熱可塑性材料を搬送する搬送ギアを有する昇降機構と、上記昇降機構に搭載され、上記搬送ギアの回転により搬送される上記熱可塑性材料を導入して加熱溶解させ、先端に有する孔より溶解した上記熱可塑性材料を押し出すヒーターノズルと、上記筐体内の上記ヒーターノズルの下方側に水平に配置され、三次元造形物を積層されるステージとを有することを特徴とし、上記搬送ギアは、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、ポリカーボネート、アクリル樹脂またはポリプロピレン樹脂のいずれかの材料により形成されるようにしたものである。
【００４０】
また、本発明は、上記した発明において、上記筐体内の温度を、上記熱可塑性材料が有するガラス転移温度以下に保つようにしたものである。
【００４１】
また、本発明は、上記した発明において、上記ファンは、上記三次元造形装置より排出された空気を脱臭する脱臭フィルタを有するようにしたものである。
【００４２】
また、本発明は、上記した発明において、上記排気口は、上記三次元造形装置より排出された空気を脱臭する脱臭フィルタを有するようにしたものである。
【００４３】
また、本発明は、上記した発明において、上記吸気口に、冷却装置を有する冷却ユニットを取り付けるようにしたものである。
【００４４】
また、本発明は、上記した発明において、上記ファンに、冷却装置を有する冷却ユニットを取り付けるようにしたものである。
【００４５】
また、本発明は、上記した発明において、上記熱可塑性材料は、ＡＢＳ樹脂またはＰＬＡ樹脂よりなるようにしたものである。
【発明の効果】
【００４６】
本発明は、以上説明したように構成されているので、フィラメントの搬送部における過熱を防ぎ、安定した三次元造形を行うことができるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、従来の三次元造形装置１００の一例を示した概略構成斜視説明図である。
【図２】図２は、本発明による三次元造形装置１０の一例を示した概略構成斜視説明図である。
【図３】図３（ａ）は、図２に示すＩＩＩＡ矢印方向より見た場合の搬送ギア２８、シャフト３２、モーター３４の構成について分解して説明する概略構成矢視説明図であり、図３（ｂ）は、各種材料の熱伝導率の値を示した説明図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明による三次元造形装置１０内部の空気の流れを説明する概略構成斜視説明図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶＢ矢印方向から見た場合の矢視説明図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明による三次元造形装置２００内部の空気の流れを説明する概略構成斜視説明図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＶＢ矢印方向から見た場合の矢視説明図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の他の実施の形態による三次元造形装置の側面図を示した概略構成説明図であり、図６（ｂ）は、本発明の他の実施の形態による三次元造形装置の平面図を示した概略構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置の実施の形態の一例について詳細に説明するものとする。
【００４９】
なお、図１を参照しながら説明した従来の技術による三次元造形装置と同一または相当する構成については、上記において用いた符号と同一の符号を用いて示すことにより、その詳細な構成ならびに作用効果の説明は適宜に省略することとする。
【００５０】
図２は、本発明による三次元造形装置の一例の概略構成斜視説明図を示している。
【００５１】
この図２に示す三次元造形装置１０は、筐体１２内の底部に配置されたガイドレール１０４上にＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に移動自在に配設されて三次元造形物が積層されるステージ１０６と、ステージ１０６上の上方側においてそれぞれがＸ軸方向に平行であるように、筐体１２内の両側面１２ａ、１２ｂにその両端部を係止される２本のガイドレール１０８、１１０と、２本のガイドレール１０８、１１０に支持されてＸ軸方向に沿って摺動可能に配設される搬送部１４と、搬送部１４を構成するキャリッジ１６および昇降機構１８と、筐体１２の下方部に配置されて外気を導入して筐体内に気流を作るために配設される略長方体形状を有するガイド部材２０と、筐体１２内の空気を筐体１２外へ排出する風向きで旋回するファン２２と、ファン２２の上方側に着脱可能に設置される脱臭フィルタ２４とにより構成される。
【００５２】
ここで、各部材が有する構成について詳細に説明すると、まず、上記搬送部１４は、ガイドレール１０８、１１０に摺動可能に貫通される孔を有して搬送部１４の基部となるキャリッジ１６と、キャリッジ１６に対して下方側の領域において上下方向に摺動可能に配設されて後述する構成部材を搭載する昇降機構１８と、昇降機構１８の底部１８ａに穿設された孔にＺ軸方向に平行に配設され、着脱可能に貫装されるヒーターノズル２６と、後述するフィラメント１２０を三次元造形装置１０の外部より筐体１２内に引き込んだ後フィラメント１２０をヒーターノズル２６の先端より押し出すために、ヒーターノズル２６の上方側で、かつ、フィラメント１２０の両側にそれぞれ配置されて、フィラメント１２０に向かって回転することによりフィラメント１２０を下方側に送り出すものである搬送ギア２８および３０と、金属材料よりなるシャフト３２（後述する。）を介して搬送ギア２８と接続されるものであり、搬送ギア２８の背面側に配置されて搬送ギア２８を回転させるモーター３４と、金属材料よりなるシャフト３２を介して搬送ギア３０と接続されるものであり、搬送ギア３０の背面側に配置されて搬送ギア３０を回転させるモーター３６とが搭載されている。
【００５３】
次に、本発明による三次元造形装置１０において造形物を形成するフィラメント１２０としては、例えば、１．７５ｍｍの径を有する線状に加工されたＡＢＳ樹脂よりなるものであり、造形前のフィラメント１２０が巻回されるスプール１３４が三次元造形装置１０側面に配置され、筐体１２の側面１２ａに穿設された孔１２ｃを介して三次元造形装置１０内部に引き込まれる。
【００５４】
こうしたフィラメント１２０端部は、搬送部１４に導入され、搬送ギア２８および３０に接触しながら通過するものであって、搬送ギア２８および３０の内側方向への回転により送り出されてヒーターノズル２６の上端部よりヒーターノズル２６に導入される。
【００５５】
ここで、搬送ギア２８および３０を構成する材質について説明すると、本発明による三次元造形装置１０の搬送ギア２８および３０は、例えば、エポキシ樹脂などの熱伝導率の低い材料より構成するようにしたものである。
【００５６】
より詳細には、図３（ａ）には、本発明による三次元造形装置１０の搬送部１４の昇降機構１８に搭載される搬送ギア２８とシャフト３２とモーター３４を分解した状態を図２に示すＩＩＩＡ矢印方向より見た場合を示した概略構成矢視説明図を示している。
【００５７】
即ち、図３（ａ）に示すように、本発明による三次元造形装置１０の搬送部１４において、搬送ギア２８は、その中心に有する孔に金属材料よりなるシャフト３２を挿通され、シャフト３２の後方側の端部はモーター３４と接続されており、シャフト３２の前方側の端部には搬送ギア２８を貫装した後、留め具が装着されるようになされており、シャフト３２から搬送ギア２８が脱落することがないように係止されている。
【００５８】
上記の構成を有するため、モーター３４により生じた熱は、シャフト３２に伝導して搬送ギア２８に到達するが、そうした熱が搬送ギアを介してフィラメントへ伝導することを防ぐために、本実施の形態においては、搬送ギア２８を熱伝導率の低いエポキシ樹脂によって形成している。
【００５９】
ここで、一般に、物体の伝熱量は以下の式（１）により表すことができる。
【００６０】
物体の伝熱量［Ｗ］＝（面積［ｍ２］／厚さ［ｍ］）×材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ］×温度差［Ｋ］  
・・・式（１）
【００６１】
上記式（１）に示されるように、物体の伝熱量と材料の熱伝導率とは比例しているため、熱伝導率が低い材料を用いればその物体の伝熱量は小さくなり、熱伝導率が高い材料を用いればその物体の伝熱量は大きくなる。
【００６２】
次に、式（１）の各パラメータについてさらに説明すると、搬送ギア２８の伝熱量を求める場合、まず、面積［ｍ２］とは搬送ギア２８の面積であり、厚さ［ｍ］とは搬送ギア２８の厚さである。
【００６３】
また、材料の熱伝導率［Ｗ／ｍ・Ｋ］とは、搬送ギア２８を形成する材料が有する固有の値である熱伝導率の値が用いられる。図３（ｂ）に、主な材料が有する熱伝導率をまとめた図表を示している。本実施の形態においては、搬送ギア２８および３０を形成する材料としてエポキシ樹脂を用いているため、材料の熱伝導率としては０．２１Ｗ／ｍ・Ｋの値が用いられる。
【００６４】
なお、これらの熱伝導率は室温における値であり、こうした熱伝導率については、平成２３年版理科年表（第８４冊（物５４））より得られた値を示している。
【００６５】
次に、温度差［Ｋ］とは、この場合、搬送ギア２８内における最も高い部分の温度ｔ０［Ｋ］と最も低い部分の温度ｔ［Ｋ］との温度差を算出した値である。なお、搬送ギア２８内において最も温度の高い部分とは、モーター３４（熱源）の熱を直接伝達するシャフト３２に触れている部分となる。
【００６６】
上記のパラメータを用いて式（１）を計算することにより、物体の伝熱量が算出される。
【００６７】
上記において説明したように、物体の伝熱量は物体を形成する材料の熱伝導率の値に影響されるものである。
【００６８】
図３（ｂ）に示すように、鉄の熱伝導率は８４Ｗ／ｍ・Ｋ、エポキシ樹脂の熱伝導率は０．２１Ｗ／ｍ・Ｋ、シリコーンゴムの熱伝導率は０．１６Ｗ／ｍ・Ｋの値をそれぞれ有する。
【００６９】
例えば、鉄よりなる搬送ギアを用いて三次元造形装置を構成した場合、熱源となるモーターの熱はシャフトを介して搬送ギアに伝導し、搬送ギアは熱を有するようになる。そうした熱が搬送ギアによって搬送されるフィラメントに伝わり、フィラメントを柔らかくしてしまうものである。
【００７０】
そのため、搬送ギアを形成する際に鉄のような金属材料を用いる代わりに、エポキシ樹脂やシリコーンゴムなどの熱伝導率の低い材料を用いれば、物体の伝熱量、即ち、搬送ギアの伝熱量を抑えることが可能であるため、例えば、鉄の代わりにエポキシ樹脂を用いることにより伝熱量を鉄の場合の４００分の１に抑えることが可能であり、フィラメントへの影響を抑制することができる。
【００７１】
なお、こうしたモーターの熱をフィラメントに伝わることを抑制することが可能な搬送ギアに用いる材料としては、その熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であって、より好ましくは０．１〜０．４Ｗ／ｍ・Ｋ程度の値を有する材料が好ましいものである。具体的には、エポキシ樹脂やシリコーンゴムの他、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂などが挙げられる。
【００７２】
即ち、本発明による三次元造形装置１０においては、搬送ギア２８および３０を形成する際に熱伝導率が低いエポキシ樹脂を用いるようにしているため、搬送ギア２８および３０の伝熱量が小さく、金属材料よりなる搬送ギアを用いる場合に比べてモーター３４の熱をフィラメント１２０へ伝えることを防止している。
【００７３】
上記したように、本発明による三次元造形装置１０においては、搬送ギア２８および３０をエポキシ樹脂により形成しているため、搬送ギア２８および３０の間を通って搬送されるフィラメント１２０に対して伝わる熱が抑制され、フィラメント１２０を搬送しやすい構成となっている。
【００７４】
次に、ヒーターノズル２６について説明すると、ヒーターノズル２６は、内部にヒーターノズル２６の両端部を貫通する管を有する筒状体であり、ヒーターノズル２６のうち上方側に位置する常温部２６ａと、中央部に位置して管内部を、例えば約３００℃に加熱することが可能な加熱部２６ｂと、下方側に位置してその口径を、例えば０．４ｍｍとする押出口２６ｄとなるノズル部２６ｃとにより構成される。
【００７５】
また、加熱部２６ｂからノズル部２６ｃにかけては溶解したフィラメント１２０が通過するようになるが、こうした溶解したフィラメント１２０が通過する部分においては、加熱部２６ｂおよびノズル部２６ｃの内径はフィラメント１２０の径よりわずかに大きく、例えば２ｍｍ程度の径を有する。
【００７６】
そしてノズル部２６ｃについては、逆三角形形状を有し、その下端部の押出口２６ｄに向かってなだらかに径が小さくなっていくように形成されている。
【００７７】
なお、こうしたヒーターノズル２６が有する押出口２６ｄの口径は、フィラメント１２０に適した口径のものを用いることが可能である。
【００７８】
フィラメント１２０は、こうしたヒーターノズル１１８内の管を上方側から下方側へ向かって通過する。
【００７９】
即ち、上記常温部２６ａ端部よりフィラメント１２０がヒーターノズル２６内部の円筒に導入され、加熱部２６ｂにおいてフィラメント１２０が加熱される。そして、加熱部２６ｂにおいて溶解したフィラメントはノズル部２６ｃの押出口２６ｄより押し出される。
【００８０】
こうして上記ヒーターノズル２６より押し出されたフィラメント１２０が、ステージ１０６上に積層され、三次元造形物を形成する。
【００８１】
次に、三次元造形装置１０を構成する筐体１２について説明すると、略直方体形状を有するものであり、天井部の一部は、筐体１２外部より内部を観察可能な透明材料よりなる天板１２ｄにより構成され、また、筐体１２の前方側の面は、前方側に引き上げることで開閉可能であって、外部より内部を観察可能な透明材料よりなる蓋１２ｅにより構成される。
【００８２】
そのため、三次元造形装置１０の使用者は、筐体１２と天板１２ｄと蓋１２ｅとにより包囲される作業空間を観察することが可能である。
【００８３】
なお、作業空間の後方側に位置する筐体１２内部には、図示しない三次元造形装置１０の制御部が配置される。
【００８４】
こうした制御部は、従来の三次元造形装置による技術が用いられるため、その詳細な説明は省略する。
【００８５】
また、三次元造形装置１０前面の下方側における一方の隅には、ガイド部材２０が形成されている。
【００８６】
こうしたガイド部材２０は、本実施の形態においては、略長方体形状を有する筒状体であって、そのガイド部材２０が有する吸気口２０ａより外部の空気が三次元造形装置１０内に導入されるようになされている。なお、ガイド部材２０は金属などの一枚板を長方体形状に加工することにより得られたものを用いることが可能である。
【００８７】
上記蓋１２ｅにおいては、こうしたガイド部材２０の吸気口２０ａに相当する部分は、吸気口２０ａの形状と一致するように蓋１２ｅの一部を切り欠いた形状を有するものとする。
【００８８】
また、三次元造形装置１０の筐体１２天井部の中央付近にはファン２２が配設される。
【００８９】
こうしたファン２２は、上記したように、筐体１２内の空気を筐体１２外へ排出する風向きで旋回するため、ファン２２を起動すると、筐体１２内の空気を吸い上げ排出するため、筐体内の気圧が低くなるものである。
【００９０】
また、あたたまった空気は上方側へ向かうため、三次元造形装置１０内で生じたあたたまった空気が上方部に配置されるファン２２により外部へ排出し、かつ、下方側からは吸気口２０ａより外部の常温の空気を取り入れることにより、内部の空気の温度を下げることができるものである。
【００９１】
そして、ファン２２の上面には、ファン２２が吸い上げた空気を脱臭する脱臭フィルタ２４が配設される。
【００９２】
こうした脱臭フィルタ２４は、三次元造形装置１０内部で生じるフィラメント１２０を溶かした際に生じる臭気を脱臭することが可能である。
【００９３】
本実施の形態においては、上記脱臭フィルタ２４は、脱臭フィルタとなる材料、例えば、活性炭やプラチナや銀などよりなるフィルタを所定のケース内部に配置し、ケースをファン２２上面に固定して取り付けるようにする。
【００９４】
上記したように、本発明による三次元造形装置１０においては、ファン２２より三次元造形装置１０内部の空気を排出し、筐体１２の下方部隅に配置した吸気口２０ａより導入した空気によって三次元造形装置１０内部に空気の流れを作りやすいようになされている。
【００９５】
そのため、上記吸気口２０ａおよびファン２２以外の部分については、空気の出入りを抑えるようにしている。
【００９６】
ここで、図４（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による三次元造形装置１０におけるファン２２とガイド部材２０とにより生成される気流について説明する。
【００９７】
図４（ａ）は、三次元造形装置１０の作業時にファン２２を稼働した際に生じる空気の流れを表す概略説明図を示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＩＶＢ矢印方向より三次元造形装置１０を見た場合の矢視説明図を示している。
【００９８】
三次元造形装置１０において造形を行う際、三次元造形装置１０の天井部に配設されるファン２２を起動すると、まず、三次元造形装置１０の筐体１２内に存在する空気がファン２２から筐体１２外へ排出される（図４（ａ）に示す矢印Ｌ（ファン２２により生じる空気の流れ）を参照する）。
【００９９】
こうして三次元造形装置１０の筐体１２内の空気が筐体１２外に送り出されると、筐体１２内の気圧が筐体１２外よりも低くなるため、ガイド部材２０の吸気口２０ａより空気が筐体１２内へ流入する（図４（ａ）に示す矢印Ｍ（吸気口２０ａより流入する空気の流れ）を参照する。）。
【０１００】
ここで、図４（ｂ）を参照しながら、ガイド部材２０の吸気口２０ａより流入した空気の流れについて説明すると、本発明による三次元造形装置１０においては、ガイド部材２０が所定の長さを有する長方体形状を有しているため、吸気口２０ａより流入した空気の流れを、ガイド部材２０の形状に沿って直進する方向へ促すことが可能である（図４（ｂ）に示す矢印Ｍを参照する。）。
【０１０１】
そして、ガイド部材２０に沿って直進した空気は、三次元造形装置１０内部を渦を巻くように旋回して流れるものである（図４（ｂ）に示す矢印Ｎを参照する。）。
【０１０２】
その際、三次元造形装置１０内のステージ１０６上において旋回して造形中の造形物を冷却する（図４（ａ）の矢印Ｎを参照する。）。
【０１０３】
そして、三次元造形装置１０の天井部に配設されたファン２２が吸入された空気の排出口となるため、三次元造形装置１０内部に存在する空気はファン２２に向かって上昇する。
【０１０４】
こうして、三次元造形装置１０内部全体において、空気の流れが発生するようになる。
【０１０５】
従来の三次元造形装置１００においては、こうした造形中の造形物の冷却を昇降機構１１６の底部１１６ａ後方側に配設された造形物冷却ファン１３２を用いて冷却し、また、搬送部１１２においては、搬送ギア１２２および１２４の過熱を防ぐために搬送ギア１２２および１２４の前方側に配設される搬送ギア冷却ファン１３０を用いて冷却するものであった。
【０１０６】
一方、本発明による三次元造形装置１０においては、ガイド部材２０およびファン２２を装置構成に取り入れることにより、装置全体に空気の流れを発生させており、そうした空気の流れにより搬送ギア２８および３０部分の過熱の防止と、積層される三次元造形物の冷却とを同時に可能としている。
【０１０７】
本発明による三次元造形装置１０においては、ファン２２の稼働およびガイド部材２０の配設により筐体１２内に空気の流れを作ることで、装置内部を冷却している。
【０１０８】
こうした冷却により、装置内部のフィラメントが当該フィラメントの材料のガラス転移温度以下であるように保つことができ、安定した三次元造形を行うことが可能である。
【０１０９】
即ち、フィラメントの材料がＡＢＳ樹脂の場合では８０〜１２０℃以下、ＰＬＡ樹脂の場合では６０℃以下に保つことで、フィラメントの熱による曲がりや、造形物の沈み込みを防止することが可能である。
【０１１０】
なお、こうした従来の三次元造形装置１０の全体の操作は、三次元造形装置１０の制御部に搭載された図示しないマイクロコンピューターによって制御される。
【０１１１】
そして、造形される三次元造形物としては、三次元造形装置１０外部に接続されるパーソナルコンピューター（図示せず。）より、ＣＡＤなどにより作成されたデータに基づいて作製されるものであって、そうしたパーソナルコンピューターはＺ軸方向に１層ずつ順に樹脂材料を押し出して積層することにより三次元造形物が造形されるようプログラムされているものである。
【０１１２】
こうした三次元造形装置１０に搭載される上記マイクロコンピューターや、三次元造形を行う際に用いるパーソナルコンピューターより転送されるデータについては、公知の技術であり、本願における三次元造形装置１０においては、公知である従来の技術を用いるものとしてその説明については省略することとする。
【０１１３】
以上の構成において、本発明による三次元造形装置１０において三次元造形物を積層する場合には、はじめに、フィラメント１２０の先端を搬送ギア２８および３０の間に通してヒーターノズル２６にセットする。そして、ファン２２を稼働しながら三次元造形装置１０を動作させると、三次元造形装置１０内部の空気がファン２２より排出され、吸気口２０ａより空気が流入する。
【０１１４】
フィラメント１２０がヒーターノズル２６において加熱されて溶解すると、ヒーターノズル２６の押出口２６ｄより押し出されたフィラメント１２０が、ステージ１０６上において積層する。
【０１１５】
こうした動作の間、吸気口２０ａより空気が導入され、導入した空気の気流によってステージ１０６上の造形物および搬送部１４における搬送ギア２８および３０等が冷却される。
【０１１６】
以上において説明したように、本発明による三次元造形装置においては、筐体にガイド部材およびファンを設けるようにした。
【０１１７】
これにより、本発明による三次元造形装置においては、搬送部に複数のファンを用いることなく、搬送部の過熱を防ぎ、かつ、三次元造形物を適度に冷却を行うことが可能であるため、フィラメントの搬送部の過熱を防ぎ、安定した三次元造形物の造形を行うことができるようになる。
【０１１８】
また、本発明による三次元造形装置においては、搬送部において搬送ギアを熱伝導率の低い材料を用いて形成するようにした。
【０１１９】
これにより、本発明による三次元造形装置においては、搬送部に複数のファンを用いることなく、搬送部の過熱を防ぐことが可能であるため、フィラメントの搬送部の過熱を防ぎ、安定した三次元造形物の造形を行うことができるようになる。
【０１２０】
なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形することができるものである。
【０１２１】
（１）上記した実施の形態においては、１つのガイド部材による吸気口と１つのファンを設けるものとしたが、それに限られるものではないことは勿論であり、複数のガイド部材を設けて複数の吸気口を設けてもよいものであり、複数のファンを用いるようにしてもよいものである。
【０１２２】
図５（ａ）には、複数のガイド部材を有する三次元造形装置２００の概略構成斜視説明図を示しており、図５（ｂ）には、図５（ａ）に示すＶＢ矢印方向より見た場合の概略構成矢視説明図を示している。この三次元造形装置２００においては、ガイド部材２０に加えて対角線上の対向する位置に他のガイド部材２０２を設けていることのみ三次元造形装置１０と異なる。
【０１２３】
こうした三次元造形装置２００においては、前方側と後方側とにそれぞれガイド部材を有するため、図５（ｂ）に示すように、ガイド部材２０の吸気口２０ａより導入される矢印Ｍで示す空気に加えて、ガイド部材２０２の吸気口２０２ａより導入される矢印Ｏで示す空気が三次元造形装置２００内に導入される。
【０１２４】
こうした吸気口２０ａおよび２０２ａより導入される空気により旋回気流Ｐが生じ、三次元造形装置２００内部を冷却するものである。
【０１２５】
また、図６（ａ）には、三次元造形装置下方側にファンを配設し、上方側に排気口を穿設した例を示している。
【０１２６】
こうした三次元造形装置においては、下方側に配設されたファンより空気が導入され、気流を生じて上方側の排気口よりあたたまった空気が排出される。
【０１２７】
また、図６（ｂ）には、三次元造形装置内の下方側に２つのファンを配設した例を示している。
【０１２８】
こうした三次元造形装置においては、２つのファンの稼働させることにより内部で旋回する空気の流れを発生させる。
【０１２９】
ここで、三次元造形装置内に２つのファンを配置させる場合においては、三次元造形装置内部に旋回する空気の流れを発生させられる配置であればよいものであるが、その配置としては、直接対向しない位置であって、かつ、少なくとも一方を低い位置に配置させることが望ましい。
【０１３０】
また、２つのファンを三次元造形装置内の下方側に配置してもよいものであるが、一方、２つのファンを三次元造形装置内の上方側に配置することは効率的な冷却を行うことが難しくなるため適していないものである。
【０１３１】
図６（ａ）および（ｂ）に示す例においては、いずれもファンが三次元造形装置外より空気を導入する例を示しているが、このようなファンの三次元造形装置内部側に、空気の流れを作るガイド部材を配置してもよいものである。
【０１３２】
（２）上記した実施の形態においては、ガイド部材の形状を長方体形状としたが、それに限られるものではないことは勿論であり、三次元造形装置内部に空気を導入しやすく、かつ、内部に旋回気流を生じやすい形状であればよいものである。
【０１３３】
（３）上記した実施の形態においては、三次元造形装置内部に冷却装置などの冷却を促進する部材を設けていないものであるが、これに限られるものではないことは勿論であり、三次元造形装置に冷却装置を用いて導入される空気を予め冷やしておいてもよいものである。
【０１３４】
例えば、ガイド部材２０の吸気口２０ａに冷却装置を配設すると、三次元造形装置外部より空気が導入される際に冷却されるため、冷却された空気が内部に導入され、冷却された空気によって三次元造形装置内部に生じる気流が発生し、さらに効率よく筐体内部を冷却可能であるため、内部の過熱を抑制するのに適している。
【０１３５】
こうした冷却装置としては、ペルチェ素子などを吸気口の形状に嵌合させるように配設することで、導入する空気を予め冷やしておくことが可能である。
【０１３６】
（４）上記した実施の形態においては、２つの搬送ギアおよび２つのモーターを用いるようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、搬送ギアの１つをプーリーとしてもよいものであり、また、モーターを１つにして一方の搬送ギアにのみ動力を与えるようにしてもよいものである。
【０１３７】
この場合、例えば、１つの搬送ギアのみをモーターにより直接駆動するようにし、もう一方の搬送ギア等を図示しないプーリーや他の回転ギアを介するなどして動力を伝達させて駆動するようにしてもよいし、１つの搬送ギアのみをモーターにより直接駆動し、もう一方の搬送ギア等には動力を伝達させずに、フィラメントの動きに沿って回転させるようにしてもよい。
【０１３８】
即ち、こうした２つの搬送ギアは、それぞれが内側方向に向かって回転することにより、搬送ギア間でフィラメントを搬送することが可能であれば、従来の駆動方法を適宜に用いて駆動させればよいものである。
【０１３９】
（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明は、樹脂により三次元造形物の製造を行う三次元造形装置に利用することができるものである。
【符号の説明】
【０１４１】
１０、１００、２００  三次元造形装置、１２、１０２  筐体、１２ａ、１２ｂ、１０２ａ、１０２ｂ  側面、１２ｃ、１０２ｃ  孔、１２ｄ、１０２ｄ  天板、１２ｅ、１０２ｅ  蓋、１４、１１２  搬送部、１６、１１４  キャリッジ、１８、１１６  昇降機構、１８ａ、１１６ａ  底部、２０、２０２  ガイド部材、２０ａ  吸気口、２２  ファン、２４  脱臭フィルタ、２６、１１８  ヒーターノズル、２６ａ  常温部、２６ｂ、１１８ａ  加熱部、２６ｃ、１１８ｂ  ノズル部、２６ｄ  押出口、２８、３０、１２２、１２４  搬送ギア、２８ａ、２８ｂ  面、３２  シャフト、３４、３６、１２６、１２８  モーター、１０４、１０８、１１０  ガイドレール、１０６  ステージ、１１６ｂ  孔、１２０  フィラメント、１３０  搬送ギア冷却ファン、１３２  造形物冷却ファン、１３４  スプール、１３６  ボーデン式エクストルーダー、１３６ａ  孔、１３８  チューブ
【図３】
2016107454.tif 000003
【図４】
2016107454.tif 000004
【図５】
2016107454.tif 000005
【図６】
2016107454.tif 000006
【図１】
2016107454.tif 000007
【図２】
2016107454.tif 000008