(57)【要約】【課題】枠体の開口部の一部を塞ぎ、所定の方向に移動する移動体を備える三次元造形装置で、開口部の縁部と被覆部材との間に隙間が生じることを抑制することが出来る三次元造形装置を提供する。【解決手段】造形ヘッド１０と、開口部９０を有する天井枠体３１と、造形ヘッド１０を保持しつつ、所定の方向であるＸ軸方向に移動するＸ軸方向移動体７０と、開口部９０の縁であるＸ軸方向縁形成部３１ａとＸ軸方向移動体７０との間の部分開口部を被覆するＸ軸移動断熱シート５１と、を備え、Ｘ軸移動断熱シート５１は、移動可能なシート状の部材であり、Ｘ軸方向移動体７０の移動に応じて、Ｘ軸移動断熱シート５１における部分開口部を被覆する範囲が変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物を造形する造形手段と、
開口部を有する枠体と、
前記造形手段を保持しつつ、所定の方向に移動する移動体と、
前記開口部の縁と前記移動体との間の部分開口部を被覆する被覆部材と、を備え、
前記被覆部材は、移動可能なシート状の部材であり、
前記移動体の移動に応じて、前記被覆部材における前記部分開口部を被覆する範囲が変化することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１の三次元造形装置において、
前記所定の方向に直交する幅方向における前記開口部の縁と前記被覆部材との少なくとも一方に他方を吸着する吸着手段を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】
請求項２の三次元造形装置において、
前記所定の方向に直交する幅方向における前記被覆部材の端部近傍の表面は、前記開口部の前記幅方向の縁の表面と対向し、
前記枠体に前記吸着手段である枠体側吸着手段を備え、前記被覆部材における前記枠体側吸着手段と対向し得る箇所のみに前記吸着手段である被覆部材側吸着手段を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項４】
請求項２または３の三次元造形装置において、
前記被覆部材の前記所定の方向の一方の端部は、前記所定の方向における前記開口部の縁と前記移動体との一方に固定されており、
前記一方の端部からの前記被覆部材における前記所定の方向の距離によって、前記吸着手段が前記他方を吸着する吸着力が異なることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項５】
請求項１の三次元造形装置において、
前記被覆部材の前記所定の方向の一方の端部は、前記移動体に固定され、
前記枠体は、前記被覆部材の前記幅方向の端部と対向し、前記所定の方向に移動可能な枠体側移動対向部材を備え、
前記枠体側移動対向部材と前記被覆部材との少なくとも一方に他方を吸着する吸着手段を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の三次元造形装置において、
前記被覆部材は、前記所定の方向における前記開口部の縁と前記移動体との少なくとも一方から他方に向けて繰り出される構成であり、
前記被覆部材は、繰り出される量が変化することで、前記部分開口部を被覆する範囲が変化することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項７】
請求項６の三次元造形装置において、
前記被覆部材が繰り出される根元側に向けて、前記被覆部材を引っ張るように付勢する付勢手段を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項８】
請求項６または７の三次元造形装置において、
前記被覆部材が繰り出される根元側に、前記被覆部材を巻き取る巻き取り手段を備え、
前記被覆部材の前記繰り出し量の変化に応じて、前記巻き取り手段の巻き取り量が変化することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の三次元造形装置において、
前記被覆部材は複数枚の短冊状の板状部材を前記所定の方向に繋げた構造であることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかに記載の三次元造形装置において、
壁部材によって内部と外部とを空間的に仕切られた筐体と、
前記筐体の内部空間に配置され、前記三次元造形物を載置する載置面を有する載置台とを備え、
前記造形手段は加熱によって軟化した造形材料を射出部より射出することによって層状の造形構造物を前記載置面の上に順次積層することにより前記三次元造形物を造形するものであり、
前記造形手段の前記射出部は筐体の内部空間に位置し、
前記移動体を移動させる移動体駆動機構は前記筐体の外部に位置す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するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、所望の三次元形状をもった立体物（三次元造形物）を、加熱された処理空間内で造形する三次元造形装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ヒータによって加熱された製作チャンバー内の空間（処理空間）で、熱溶解積層法（ＦＤＭ）により三次元造形物を造形する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置は、製作チャンバー内の押出しヘッド（造形部材）が熱可塑性材料（造形材料）を押し出しながら水平面に沿って二次元方向へ移動する。これにより、プラットホーム（載置台）上に層状の造形構造物を順次積層して、最終的に三次元造形物を造形する。
【０００４】
この三次元造形装置の製作チャンバーの上面部には開口部が形成され、押出しヘッドを保持して移動する移動体（橋部）が開口部の一部を覆い、且つ、所定の方向に移動可能となっている。また、移動体の移動方向における開口部の両側の縁と移動体との間の部分開口部それぞれを被覆するように、変形可能な被覆部材（断熱材）が設けられている。この三次元造形装置では、変形可能な被覆部材が蛇腹構造となっており、移動体の移動に応じて蛇腹構造の被覆部材が伸縮する。これにより、移動体が移動したときに、移動後の移動体が被覆する部分と開口部の縁との間の部分開口部を被覆部材が変形して被覆する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、蛇腹構造は山折りと谷折りとを繰り返す構造であるため、被覆部材の伸縮方向に直交する幅方向の開口部の縁に被覆部材の表面を沿わすことが出来ず、幅方向の端部では、開口部の縁と被覆部材との間に隙間が生じてしまう。このような隙間が生じると、製作チャンバー内で温度が上昇した空気が製作チャンバーの外部に漏れ出てしまう。よって、隙間が生じることを抑制することが求められる。
チャンバーの外部の異物が開口部から内部に侵入することを抑制する被覆部材等、開口部を被覆する被覆部材によって空間的に仕切られた二つの空間の一方から他方への気体の移動を抑制することが求められる被覆部材を備える構成であれば同様に、隙間が生じることを抑制することが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、三次元造形物を造形する造形手段と、開口部を有する枠体と、前記造形手段を保持しつつ、所定の方向に移動する移動体と、前記開口部の縁と前記移動体との間の部分開口部を被覆する被覆部材と、を備え、前記被覆部材は、移動可能なシート状の部材であり、前記移動体の移動に応じて、前記被覆部材における前記部分開口部を被覆する範囲が変化することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、枠体の開口部の一部を塞ぎ、所定の方向に移動する移動体を備える三次元造形装置で、開口部の縁部と被覆部材との間に隙間が生じることを抑制することが出来るという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態における三次元造形装置の構成を模式的に示す説明図。
【図２】本実施形態における三次元造形装置の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図。
【図３】本実施形態における三次元造形装置の内部に設けられるチャンバーを図２とは異なる方向から見た外観を示す斜視図。
【図４】本実施形態における三次元造形装置の図３中の手前部分を切断して除外した状態の斜視図。
【図５】本実施形態の三次元造形装置の制御ブロック図。
【図６】本実施形態の三次元造形装置が備えるチャンバーの斜視模式図。
【図７】Ｘ軸移動シート巻き取り部近傍のチャンバーの拡大正面図。
【図８】実施例１の三次元造形装置が備えるチャンバーの斜視模式図。
【図９】実施例１のチャンバーのＸ軸移動シート巻き取り部近傍の拡大正面図。
【図１０】実施例２の三次元造形装置のチャンバーに配置するＸ軸移動断熱シートを斜め上方から見た斜視説明図。
【図１１】実施例３の三次元造形装置のチャンバーに配置するＸ軸移動断熱シートの斜視説明図、（ａ）は、Ｘ軸移動断熱シートの上面に磁性体を設けた構成の説明図、（ｂ）は、Ｘ軸移動断熱シートの下面に磁性体を設けた構成の説明図。
【図１２】実施例４の三次元造形装置のチャンバーに配置するＸ軸移動断熱シートを斜め上方から見た斜視説明図。
【図１３】変形例１の三次元造形装置のチャンバーに配置するＸ軸移動断熱シートを斜め上方から見た斜視説明図。
【図１４】変形例２の三次元造形装置のチャンバー３の説明図、（ａ）は、チャンバーの斜視模式図、（ｂ）は、チャンバーの概略側面図。
【図１５】変形例３の三次元造形装置のチャンバーの斜視模式図。
【図１６】変形例４の三次元造形装置の造形ヘッド支持構造の斜視模式図。
【図１７】参考例のチャンバーの説明図、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、Ａ−Ａ断面の断面図、（ｃ）は、Ｂ−Ｂ断面の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を、熱溶解積層法（ＦＤＭ）により三次元造形物を造形する三次元造形装置に適用した一実施形態について説明する。
本発明を適用する三次元造形装置は、熱溶解積層法（ＦＤＭ）に限定されるものではない。例えば、加熱されたチャンバー内で三次元造形物を造形するものであって、粉末焼結造形法（ＳＬＳ）などの他の付加製造技術による造形方法で三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。さらに、除去的な製造方法によって三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。
【００１０】
図１は、本実施形態における三次元造形装置１の構成を模式的に示す説明図である。
図２は、本実施形態における三次元造形装置１の内部に設けられるチャンバー３の外観を示す斜視図である。
図３は、本実施形態における三次元造形装置１の内部に設けられるチャンバー３を図２とは異なる方向から見た外観を示す斜視図である。
図４は、本実施形態における三次元造形装置１の図３中の手前部分を切断して除外した状態の斜視図である。
【００１１】
三次元造形装置１は、本体フレーム２の内部にチャンバー３を備えている。チャンバー３の内部は、三次元造形物を造形するための処理空間となっており、その処理空間内すなわちチャンバー３の内部には、載置台としてのステージ４が設けられている。このステージ４上に三次元造形物が造形される。
【００１２】
チャンバー３内の処理空間を囲っている壁部は、その大部分又はその全部が断熱機能を有する断熱壁で構成されている。具体的には、チャンバー３の天井壁部は、天井枠体３１と、後述する複数の断熱シート（５１、６１）によって構成されている。また、チャンバー３の側壁部３２、すなわち、装置左右方向（図１及び図２中の左右方向＝Ｘ軸方向）の両壁部は、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー３の底壁部３７も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー３の後壁部３４及び前壁部３３も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。
【００１３】
チャンバー３の前壁部３３には、図２〜図４に示すように、開閉扉３５が設けられている。この開閉扉３５は、前壁部３３と同様に断熱壁を構成するものであり、十分な断熱機能を発揮する構成となっている。さらに、この開閉扉３５には、図２〜図４に示すように、窓３６が設けられている。この窓３６は、空気層を挟み込んだ二重ガラス構造であり、前壁部３３と同様に断熱壁を構成するものである。
【００１４】
チャンバー３の各壁部の断熱構成は、必要な断熱機能を発揮できる構成であれば、上述した構成に限られず、あらゆる断熱構成を利用することができる。本実施形態の三次元造形装置１においては、チャンバー３内の処理空間が造形処理時には２００［℃］以上の高温になる。このような高温時でもチャンバー３の外部気温がおよそ４０［℃］以下に収まるような断熱機能を発揮できる断熱壁であることが好ましい。
【００１５】
チャンバー３の内部におけるステージ４の上方には、造形部材としての造形ヘッド１０が設けられている。造形ヘッド１０は、その下方に造形材料であるフィラメントを射出する射出ノズル１１を有する。本実施形態では、造形ヘッド１０に四つの射出ノズル１１が設けられているが、射出ノズル１１の数は任意である。また、造形ヘッド１０には、それぞれの射出ノズル１１に供給されるフィラメントを加熱するヘッド加熱部１２が設けられている。
【００１６】
フィラメントは、細長いワイヤー形状の固体であり、巻き回された状態で三次元造形装置１にセットされており、フィラメント供給部６により造形ヘッド１０の四つの射出ノズル１１へそれぞれ供給される。フィラメントは、個々の射出ノズル１１ごとに異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。本実施形態では、フィラメント供給部６により供給されるフィラメントをヘッド加熱部１２で加熱によって軟化し、流動性のある状態のフィラメントを所定の射出ノズル１１から押し出すようにして射出する。これにより、ステージ４上に層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。
【００１７】
造形ヘッド１０が備える射出ノズル１１から射出する造形材料としては、三次元造形物を構成するフィラメントのみではなく、三次元造形物を構成しないサポート材も含まれる。このサポート材は、通常、三次元造形物を構成するフィラメントとは異なる材料であり、最終的にはフィラメントで形成された三次元造形物から除去される。このサポート材も、ヘッド加熱部１２で加熱によって軟化され、流動性のある状態のサポート材が所定の射出ノズル１１から押し出されるように射出されて、層状に順次積層される。
【００１８】
造形ヘッド１０は、Ｙ軸移動体連結部材８１に保持され、造形ヘッド１０及びＹ軸移動体連結部材８１等によりＹ軸方向移動体８０を構成する。
三次元造形装置１は、天井枠体３１の上面に装置手前奥方向（図１及び図２中の手前奥方向＝Ｙ軸方向）に延びるＹ軸駆動機構２２を備える。Ｙ軸方向移動体８０を構成する造形ヘッド１０は、Ｙ軸駆動機構２２に対して、Ｙ軸移動体連結部材８１を介して、Ｙ軸駆動機構２２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。
造形ヘッド１０は、Ｙ軸駆動機構２２の駆動力により、装置手前奥方向（Ｙ軸方向）へ移動することができる。造形ヘッド１０は、ヘッド加熱部１２によって加熱されて高温になるため、その熱がＹ軸駆動機構２２に伝わりにくいように、Ｙ軸移動体連結部材８１を低伝熱性のものとするのが好ましい。
【００１９】
Ｙ軸方向移動体８０は、Ｙ軸駆動機構２２を介してＸ軸移動体連結部材４２に保持され、Ｙ軸方向移動体８０、Ｙ軸駆動機構２２及びＸ軸移動体連結部材４２等によりＸ軸方向移動体７０を構成する。
三次元造形装置１は、天井枠体３１の上面に装置左右方向（図１及び図２中の左右方向＝Ｘ軸方向）に延びるＸ軸駆動機構２１及びＸ軸方向ガイドレール４１を備える。Ｘ軸移動体連結部材４２のＹ軸方向の両端部は、Ｘ軸駆動機構２１及びＸ軸方向ガイドレール４１にそれぞれ保持されている。このような構成により、Ｘ軸方向移動体７０は、Ｘ軸駆動機構２１及びＸ軸方向ガイドレール４１に対して、Ｘ軸駆動機構２１及びＸ軸方向ガイドレール４１の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って移動可能に保持される。Ｘ軸方向移動体７０がＸ軸駆動機構２１の駆動力によってＸ軸方向に沿って移動することにより、Ｙ軸移動体連結部材８１及びＹ軸駆動機構２２を介してＸ軸移動体連結部材４２に保持された造形ヘッド１０がＸ軸方向に沿って移動することができる。
【００２０】
Ｘ軸方向移動体７０は、詳細は後述するＹ軸移動断熱シート６１を保持する移動枠体７１を備え、移動枠体７１は、移動枠体側壁部７１ａがＸ軸移動体連結部材４２に固定されている。このような構成により、Ｘ軸駆動機構２１の駆動力が作用すると、移動枠体７１はＹ軸方向移動体８０とともにＸ軸方向に移動し、Ｙ軸駆動機構２２の駆動力が作用すると、移動枠体７１は移動せず、Ｙ軸方向移動体８０がＹ軸方向に移動する。
【００２１】
一方、ステージ４は、本体フレーム２に固定され、装置上下方向（図２〜図４中の上下方向＝Ｚ軸方向）に延びるＺ軸駆動機構２３に対し、Ｚ軸駆動機構２３の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。ステージ４は、Ｚ軸駆動機構２３の駆動力により、装置上下方向（Ｚ軸方向）へ移動することができる。
【００２２】
チャンバー３の内部（処理空間）には、チャンバー３内を加熱する処理空間加熱手段としてのチャンバー用ヒータ７が設けられている。本実施形態の三次元造形装置１では、熱溶解積層法（ＦＤＭ）で三次元造形物を造形するため、チャンバー３内の温度を目標温度に維持した状態で、造形処理を行うことが望ましい。そのため、本実施形態では、造形処理を開始する前に、予めチャンバー３内の温度を目標温度（例えば２００［℃］程度）まで昇温させる予熱処理を行う。チャンバー用ヒータ７は、この予熱処理中には、チャンバー３内を目標温度まで昇温させるためにチャンバー３内を加熱するとともに、造形処理中には、チャンバー３内の温度を目標温度に維持するためにチャンバー３内を加熱する。チャンバー用ヒータ７の動作は、加熱制御手段としての制御部１００によって制御される。
【００２３】
上述したように、チャンバー３は、断熱材料によって構成されており、あるいは、断熱材が設けられた部材によって構成されており、チャンバー３内の熱が外部へ逃げることが抑制された構成となっている。
本実施形態の三次元造形装置１では、Ｘ軸駆動機構２１、Ｙ軸駆動機構２２及びＺ軸駆動機構２３が、チャンバー３の外部に配置されている。よって、Ｘ軸駆動機構２１、Ｙ軸駆動機構２２及びＺ軸駆動機構２３は、チャンバー３内の高温に曝されず、安定した駆動制御を実現できる。駆動機構の配置としては、Ｘ軸駆動機構２１、Ｙ軸駆動機構２２及びＺ軸駆動機構２３の全体がチャンバー３の外部に配置される構成に限らず、その一部又はその全体がチャンバー３の内部に配置される構成であってもよい。
【００２４】
本実施形態の三次元造形装置１では、Ｘ軸駆動機構２１及びＹ軸駆動機構２２の移動対象物は造形ヘッド１０である。そして、造形ヘッド１０の一部（射出ノズル１１及びヘッド加熱部１２を含む造形ヘッド１０の先端部分）がチャンバー３内に配置されている。本実施形態では、造形ヘッド１０をＸ軸方向へ移動させてもチャンバー３の内部が外部から遮蔽される構成となっている。
具体的には、次のような構成となっている。
【００２５】
すなわち、図１に示すように、造形ヘッド１０が貫通するチャンバー３の上面を構成する天井枠体３１は、開口部９０を有する。また、造形ヘッド１０を保持するＸ軸方向移動体７０は、開口部９０の一部を覆い、造形ヘッド１０が開口部９０の内側に位置する範囲でＸ軸方向に移動する構成である。さらに、Ｘ軸方向における開口部９０の縁を形成する天井枠体３１のＸ軸方向縁形成部３１ａとＸ軸方向移動体７０との間の部分開口部を覆うように配置されたＸ軸移動断熱シート５１を備える。そして、Ｘ軸方向移動体７０の移動により部分開口部の広さが変化すると、Ｘ軸方向移動体７０の移動に応じて、Ｘ軸移動断熱シート５１における部分開口部を被覆する範囲が変化する。このため、造形ヘッド１０をＸ軸方向へ移動させるように、造形ヘッド１０を保持するＸ軸方向移動体７０をＸ軸方向に移動させても、チャンバー３の内部が外部から遮蔽される構成を実現できる。
図３は、装置右側（図３中の手前側）のＸ軸移動断熱シート５１を取り外して、開口部９０におけるＸ軸移動断熱シート５１が被覆する部分開口部が露出した状態を示しており、この部分開口部を介してチャンバー３の内部のステージ４が露出している。
【００２６】
また、本実施形態では、造形ヘッド１０をＹ軸方向へ移動させてもチャンバー３の内部が外部から遮蔽される構成となっている。
具体的には、次のような構成である。
【００２７】
すなわち、図４に示すように、造形ヘッド１０が貫通するチャンバー３の上面部分においては、Ｘ軸方向移動体７０は、開口部９０よりも小さい第二開口部９１を有する第二枠体である移動枠体７１を備える。また、造形ヘッド１０を保持するＹ軸方向移動体８０は、第二開口部９１の一部を塞ぎ、造形ヘッド１０が第二開口部９１の内側に位置する範囲でＹ軸方向に移動する構成である。さらに、Ｙ軸方向における第二開口部９１の縁を形成する移動枠体７１の第二移動方向縁形成部であるＹ軸方向縁形成部７１ｂとＹ軸方向移動体８０との間の部分開口部を覆うように配置されたＹ軸移動断熱シート６１を備える。そして、Ｙ軸方向移動体８０の移動により部分開口部の広さが変化すると、Ｙ軸方向移動体８０の移動に応じて、Ｙ軸移動断熱シート６１における部分開口部を被覆する範囲が変化する。このため、造形ヘッド１０をＹ軸方向へ移動させるように、造形ヘッド１０を保持するＹ軸方向移動体８０をＹ軸方向に移動させても、チャンバー３の内部が外部から遮蔽される構成を実現できる。
【００２８】
チャンバー３の上面は、天井枠体３１、Ｘ軸移動断熱シート５１及びＹ軸移動断熱シート６１により、チャンバー３の内部と外部とを空間的に仕切る仕切り構造４５を構成する。
Ｘ軸移動断熱シート５１及びＹ軸移動断熱シート６１は、耐熱ゴムからなる可撓性のシート部材である。本実施形態では、３００［℃］に耐えられる耐熱ゴムを用いているが、耐熱性のシート部材は、チャンバー３内の温度に応じて適宜選択することができる。造形ヘッド１０の移動に応じて、開口部９０のＸ軸移動断熱シート５１に覆われる範囲及び第二開口部９１のＹ軸移動断熱シート６１に覆われる範囲が変化する。このため、造形ヘッド１０を水平方向に移動させてもチャンバー３の内部が外部から遮蔽される構成を実現できる。
【００２９】
Ｚ軸駆動機構２３の移動対象物はステージ４であり、その移動対象物がチャンバー３内に配置されている。本実施形態では、ステージ４をＺ軸方向へ移動させてもチャンバー３の内部が外部から遮蔽される構成となっている。具体的には、チャンバー３の側壁部３２には、図２〜図４に示すように、Ｚ軸駆動機構２３とステージ４との連結部を貫通させるスライド孔３２ａがＺ軸方向に延びるように形成されている。このスライド孔３２ａは、断熱材料からなる可撓性のシール部材３２ｂによってシールされている。
【００３０】
Ｚ軸駆動機構２３によりステージ４をＺ軸方向へ移動させる際、Ｚ軸駆動機構２３とステージ４との連結部は、可撓性のシール部材３２ｂを弾性変形させながらスライド孔３２ａに沿ってＺ軸方向へ移動する。よって、チャンバー３の側面に形成されたスライド孔３２ａは、常にシール部材３２ｂによって覆われる。
【００３１】
そのほか、本実施形態においては、チャンバー３の外部であって三次元造形装置１の内部の空間を冷却させるための装置内冷却装置８、造形ヘッド１０の射出ノズル１１を清掃するためのノズル清掃部９が設けられている。さらに、造形ヘッド１０を冷却するためのヘッド冷却装置３０などが設けられている。
【００３２】
図５は、本実施形態の三次元造形装置１の制御ブロック図である。
三次元造形装置１は、Ｙ軸駆動機構２２のＸ軸方向位置（造形ヘッド１０のＸ軸方向位置）を検出するＸ軸ポジション検出機構２４が設けられている。Ｘ軸ポジション検出機構２４の検出結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検出結果に基づいてＸ軸駆動機構２１を制御することにより、Ｙ軸駆動機構２２に保持された造形ヘッド１０を目標のＸ軸方向位置へ移動させる。
【００３３】
また、三次元造形装置１は、造形ヘッド１０のＹ軸方向位置を検出するＹ軸ポジション検出機構２５が設けられている。Ｙ軸ポジション検出機構２５の検出結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検出結果に基づいてＹ軸駆動機構２２を制御することにより、造形ヘッド１０を目標のＹ軸方向位置へ移動させる。
【００３４】
また、三次元造形装置１は、ステージ４のＺ軸方向位置を検出するＺ軸ポジション検出機構２６が設けられている。Ｚ軸ポジション検出機構２６の検出結果は、制御部１００に送られる。制御部１００は、その検出結果に基づいてＺ軸駆動機構２３を制御して、ステージ４を目標のＺ軸方向位置へ移動させる。
【００３５】
制御部１００は、このようにして造形ヘッド１０及びステージ４の移動制御を行うことにより、チャンバー３内における造形ヘッド１０とステージ４との相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に位置させることができる。
【００３６】
図６は、本実施形態の三次元造形装置１が備えるチャンバー３の斜視模式図である。
図１、図２及び図６に示すように、三次元造形装置１は、チャンバー３の開口部９０のＸ軸方向の両端の外側の天井枠体３１には、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０をそれぞれ備える。
Ｘ軸方向移動体７０のＸ軸方向の外側にそれぞれ配置された二つのＸ軸移動断熱シート５１は、Ｘ軸方向の内側の端部がそれぞれＸ軸方向移動体７０に固定されている。二つのＸ軸移動断熱シート５１は、ロール型シートであり、Ｘ軸方向の外側の端部が二つのＸ軸移動シート巻き取り部５０の巻き取り軸にそれぞれ固定されている。
【００３７】
Ｘ軸移動シート巻き取り部５０は、図６中の矢印Ｒで示す方向、すなわち、Ｘ軸移動断熱シート５１を巻き取る方向に巻き取り軸が回転するように付勢力を作用させる付勢手段を備える。付勢手段としては、ぜんまいばねを用いることができるが、これに限るものではない。
このような構成により、二つのＸ軸移動断熱シート５１をＸ軸方向の外側に向けて引っ張る付勢力を作用させることができ、Ｘ軸方向移動体７０とＸ軸移動シート巻き取り部５０との間でＸ軸移動断熱シート５１に撓みが生じることを防止できる。
【００３８】
本実施形態では、Ｘ軸駆動機構２１が駆動してＸ軸方向移動体７０が、例えば、図６中の右側に移動すると、次のような動作が行われる。
すなわち、Ｘ軸方向移動体７０を挟んで図６中の左側のＸ軸移動断熱シート５１が図６中の左側のＸ軸移動シート巻き取り部５０から天井枠体３１の表面に沿って引き出され、引き出し量が増加する。一方、Ｘ軸方向移動体７０を挟んで図６中の右側のＸ軸移動断熱シート５１は、図６中の右側のＸ軸移動シート巻き取り部５０によって天井枠体３１の表面に沿って巻き取られ、引き出し量が減少する。
このように、Ｘ軸方向移動体７０の移動に応じて、二つのＸ軸移動断熱シート５１の引き出し量がそれぞれ変化し、それぞれのＸ軸移動断熱シート５１が被覆する開口部９０の範囲をＸ軸方向移動体７０の移動に応じて変化させることができる。
【００３９】
チャンバーに設けた開口部内を造形ヘッドが移動し、造形ヘッドと開口部の縁との間の部分開口部を断熱材で覆う構成としては、特許文献１に蛇腹構造で変形可能な断熱材を備える構成が記載されている。
図１７は、チャンバー３の開口部９０における部分開口部を蛇腹構造の断熱材である蛇腹状断熱部材６７で覆う参考例のチャンバー３の説明図である。図１７（ａ）は、参考例のチャンバー３の上面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）中のＡ−Ａ断面における参考例のチャンバー３の断面図、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）中のＢ−Ｂ断面における参考例のチャンバー３の断面図である。
【００４０】
図１７（ｂ）に示すように、蛇腹状断熱部材６７は、山折りと谷折りとを繰り返す構造であるため、開口部９０を形成する天井枠体３１の表面に蛇腹状断熱部材６７の表面を沿わすことが出来ない。このため、蛇腹状断熱部材６７の伸縮方向（図１７（ａ）及び図１７（ｂ）中の左右方向）に直交する幅方向（図１７（ａ）及び図１７（ｃ）の上下方向）の端部では天井枠体３１と蛇腹状断熱部材６７との間に隙間「Ｄ」が生じてしまう。
【００４１】
この隙間「Ｄ」によってチャンバー３の内部と外部とが連通することを防止するために、図１７に示す参考例のように、蛇腹状断熱部材６７の幅方向の端部を覆うように蛇腹縁部ガイド６８を設けることが考えられる。
しかし、蛇腹状断熱部材６７は伸びた状態と縮んだ状態とでは厚み（図１７（ｂ）中の上下方向の長さ、図１７（ｂ）中の左右方向の長さ）が変化する。このため、蛇腹縁部ガイド６８を設ける構成では、蛇腹状断熱部材６７の厚みが大きくなる、最も縮んだ状態の蛇腹状断熱部材６７を覆うことができる形状とする必要がある。このような形状の場合、図１７（ｂ）に示すように、蛇腹状断熱部材６７の上下の蛇腹縁部ガイド６８との間にそれぞれ隙間「Ｅ」及び隙間「Ｄ」が形成されてしまう。
【００４２】
仮に、蛇腹状断熱部材６７の幅方向の端面を、蛇腹縁部ガイド６８の幅方向の内側の側面に接触させることが出来れば、隙間「Ｅ」と隙間「Ｄ」とが連通せず、チャンバー３の内部と外部とが連通することを防止できる。しかし、蛇腹状断熱部材６７を滑らかに伸縮させるためには幅方向の端面と蛇腹縁部ガイド６８との間に隙間を設ける必要があり、この隙間を介して隙間「Ｅ」と隙間「Ｄ」とが連通してしまう。
【００４３】
このため、参考例の構成では、チャンバー３内で高温となった空気が、図１７（ｃ）中の矢印Ｃで示すように、隙間「Ｄ」と、蛇腹状断熱部材６７の幅方向の端面の隙間と、隙間「Ｅ」とを介して、チャンバー３の外部に漏れだしてしまう。これにより、三次元造形物の造形時にチャンバー３内から熱が漏れることで、チャンバー３内の温度が安定せず、造形条件が変化して、高品質の造形を行うことができなくなるおそれがある。
【００４４】
また、Ｘ軸駆動機構２１、Ｙ軸駆動機構２２またはＺ軸駆動機構２３が、チャンバー３内から漏れ出した空気の高温に曝されて、駆動系の動作が不安定になるおそれがある。
さらに、蛇腹構造では、伸縮動作の際に山折りと谷折りとの折り目の角度が変化するため、伸縮動作を繰り返すと、折り目が磨耗したり、粉塵が生じたりする不具合が生じる。
【００４５】
一方、図１〜図４及び図６に示す本実施形態の三次元造形装置１では、シート状のＸ軸移動断熱シート５１が天井枠体３１の表面に沿って引き出される。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１が天井枠体３１に接触した状態でＸ軸方向にスライドして、天井枠体３１における開口部９０の幅方向の縁部を形成する幅方向縁形成部３１ｂからＸ軸移動断熱シート５１が離間することを抑制することが可能となる。このため、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部と天井枠体３１との間にチャンバー３の内部と外部とを連通する隙間が形成されることを抑制できる。そして、チャンバー３内で高温となった空気が、チャンバー３の外部に漏れだしてしまうことを抑制でき、チャンバー３内の温度が安定する。よって、造形条件が安定して、高品質の造形を行うことが可能となる。さらに、Ｘ軸駆動機構２１、Ｙ軸駆動機構２２またはＺ軸駆動機構２３が、チャンバー３内から漏れ出した空気の高温に曝されることを抑制でき、駆動系の動作を安定させることが可能となる。
【００４６】
図４等に示すように、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向の端部近傍の下面は、天井枠体３１における開口部９０の幅方向の縁を形成する幅方向縁形成部３１ｂの表面と対向する。面同士が対向し接触することで、天井枠体３１とＸ軸移動断熱シート５１との間に隙間が生じることを抑制することが出来る。
【００４７】
図７は、図６中の右側のＸ軸移動シート巻き取り部５０近傍のチャンバー３の拡大正面図である。図２及び図７に示すように、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０に対してＸ軸方向の内側にはシート押えローラ５２が配置されている。シート押えローラ５２によって、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０から引き出されるＸ軸移動断熱シート５１が天井枠体３１の上面に接触するように、Ｘ軸移動断熱シート５１を抑える。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部と天井枠体３１との間にチャンバー３の内部と外部とを連通する隙間が形成されることをさらに抑制できる。
【００４８】
Ｙ軸移動断熱シート６１の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０の幅（Ｙ軸方向の長さ）よりも狭いが、第二開口部９１における被覆範囲が変化する構成としてはＸ軸移動シート巻き取り部５０と同様の構成を備えている。このため、Ｙ軸移動断熱シート６１の幅方向端部と移動枠体７１との間にチャンバー３の内部と外部とを連通する隙間が形成されることを抑制できる。
【００４９】
本実施形態の三次元造形装置１では、造形ヘッド１０の移動に応じて開口部９０の部分開口部を被覆する範囲が変化する断熱シートとして、Ｘ軸移動断熱シート５１とＹ軸移動断熱シート６１とを備える。このような構成により、開口部９０の内側を二次元的に移動する造形ヘッド１０を備える構成で開口部９０に隙間が生じることを抑制でき、三次元造形装置１のチャンバー３の密閉性を確保することが可能となる。
造形ヘッド１０がＸ軸方向またはＹ軸方向の一方向のみに移動する構成の場合は、Ｘ軸移動断熱シート５１またはＹ軸移動断熱シート６１のみを備える構成とすることができる。
また、造形ヘッド１０が二次元的に移動する構成であっても、Ｘ軸移動断熱シート５１またはＹ軸移動断熱シート６１のうちの一方のみを備える構成としてもよい。この場合、例えば、Ｘ軸移動断熱シート５１のみを備える構成の場合、本実施形態の三次元造形装置１でＹ軸移動断熱シート６１によって覆われている範囲を蛇腹構造の断熱材等、覆う範囲を変更することができる他の断熱材で覆う構成としてもよい。
【００５０】
本実施形態の三次元造形装置１では、Ｘ軸方向移動体７０の移動方向における開口部９０の両側の縁とＸ軸方向移動体７０との間の部分開口部の両方にそれぞれＸ軸移動断熱シート５１を配置している。Ｘ軸移動断熱シート５１を備える構成としては、開口部９０の両側の縁とＸ軸方向移動体７０との間の二つの部分開口部のうちの一方のみにＸ軸移動断熱シート５１を配置する構成としてもよい。この構成の場合、Ｘ軸方向移動体７０を挟んで反対側の他方の部分開口部は蛇腹構造の断熱材等、覆う範囲を変更することができる他の断熱材で覆う構成を用いる。このような構成では、天井枠体３１の上方の構造物等によってＸ軸方向の一方の端部にＸ軸移動シート巻き取り部５０を配置することが出来ない場合であっても、他方にのみＸ軸移動シート巻き取り部５０を設け、Ｘ軸移動断熱シート５１を配置する。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１で覆われている範囲については、従来の構成よりも、三次元造形装置１のチャンバー３の密閉性を確保することが可能となる。
【００５１】
本実施形態の三次元造形装置１では、Ｘ軸移動断熱シート５１の移動方向の一端をＸ軸方向移動体７０に固定し、他端が固定されたＸ軸移動シート巻き取り部５０を天井枠体３１に固定した構成である。Ｘ軸移動断熱シート５１の配置としては、移動方向の一端を天井枠体３１に固定し、他端が固定されたＸ軸移動シート巻き取り部５０をＸ軸方向移動体７０に固定する構成としてもよい。このような構成であっても本実施形態の三次元造形装置１と同様に、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部と天井枠体３１との間にチャンバー３の内部と外部とを連通する隙間が形成されることを抑制できる。
【００５２】
しかし、本実施形態の三次元造形装置１のように、Ｘ軸移動断熱シート５１における部分開口部を覆っていない部分を保持するＸ軸移動シート巻き取り部５０を天井枠体３１に固定する。この構成では、Ｘ軸方向移動体７０はＸ軸移動断熱シート５１の一方の端部を保持するのみで、Ｘ軸移動断熱シート５１の他の部分を保持する構成を備えていないため、Ｘ軸方向移動体７０の小型化を図ることができる。Ｘ軸方向移動体７０の小型化により、Ｘ軸方向移動体７０の駆動負荷が低減し、駆動制御の精度が向上し、造形する三次元造形物の精度の向上を図ることができる。
【００５３】
上述したように、本実施形態の三次元造形装置１は、シート状のＸ軸移動断熱シート５１が天井枠体３１の上面に接触しながらＸ軸方向にスライドするため、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部と天井枠体３１との間に隙間が形成されることを抑制できる。
しかし、Ｘ軸移動断熱シート５１は自重によって天井枠体３１の上面に接触している。このため、稼動時の熱に起因する変形や製造時の誤差によってＸ軸移動断熱シート５１に反りが生じると、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部が浮き上がり、天井枠体３１との間に隙間が形成されるおそれがある。
以下、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部が浮き上がることを抑制する吸着手段を備えた各実施例について説明する。
【００５４】
〔実施例１〕
図８及び図９は、天井枠体３１に吸着手段としての磁石７５を配置した実施例１の三次元造形装置１のチャンバー３の説明図である。図８は、実施例１の三次元造形装置１が備えるチャンバー３の斜視模式図であり、図９は、図８中の右側のＸ軸移動シート巻き取り部５０近傍のチャンバー３の拡大小面図である。
【００５５】
実施例１では、開口部９０のＹ軸方向の縁部となる幅方向縁形成部３１ｂ（図３及び図４参照）に、Ｘ軸方向に延在する板状の磁石７５を配置している。一方、Ｘ軸移動断熱シート５１には。吸着手段として少なくとも幅方向の端部の磁石７５と対向する部分に磁性体等の磁石７５に吸着する材料を含有させている。
磁石７５の磁力によってＸ軸移動断熱シート５１の幅方向の端部が幅方向縁形成部３１ｂに吸着することで密着性が高まり、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部が浮き上がることを抑制できる。これにより、天井枠体３１の幅方向縁形成部３１ｂとＸ軸移動断熱シート５１の幅方向端部との間に隙間が形成されることを抑制できる。
【００５６】
磁石７５の吸着力により天井枠体３１とＸ軸移動断熱シート５１との間に隙間が発生しないので、開口部９０を密封することができ、チャンバー３の内部が外部から断熱される。これにより、チャンバー３の内部の温度を安定化することが出来る。
また、断熱材であるＸ軸移動断熱シート５１は、Ｘ軸方向移動体７０の移動に応じて部分開口部を被覆する範囲が変化し、隙間を形成しない構成となっている。このため、チャンバー３内の熱が、Ｘ軸駆動機構２１、Ｙ軸駆動機構２２及びＺ軸駆動機構２３の動作に影響を及ぼすことを抑制することが出来る。
磁石７５の磁力としては、Ｘ軸移動断熱シート５１の素材や自重等により適切な値に設定する。
【００５７】
〔実施例２〕
図１０は、実施例２の三次元造形装置１のチャンバー３に配置するＸ軸移動断熱シート５１を斜め上方から見た斜視説明図である。
実施例２の三次元造形装置１のチャンバー３は、実施例１と同様に天井枠体３１の開口部９０の縁部（幅方向縁形成部３１ｂ）に吸着手段としての磁力を有した部材（磁石７５）を配置する。そして、Ｘ軸移動断熱シート５１における幅方向の端部の磁石７５と対向し得る部分に、磁性体７６を配置した構成である。
【００５８】
実施例２のチャンバー３が備えるＸ軸移動断熱シート５１も実施例１と同様に、Ｘ軸移動断熱シート５１としてロール型シートを用いている。そして、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向（Ｙ軸方向）の両端の縁部に沿って連続的に線状に磁性体７６が配置されている。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向の両端の縁部が、チャンバー３の開口部９０のＹ軸方向の縁部となる幅方向縁形成部３１ｂに設けた磁石７５に吸着して、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部が浮き上がることを抑制できる。このため、天井枠体３１との間に隙間が形成されることを抑制でき、開口部９０を密封し、チャンバー３の内部を外部から断熱することができる。
【００５９】
磁性体７６としては、Ｘ軸移動断熱シート５１の材料に含有させても良いし、Ｘ軸移動断熱シート５１の表面にテープ状の磁性体を貼り付けてもよい。
チャンバー３に設けた磁石７５と対向し得る箇所のみに磁性体７６を配置または含有させることで、磁性体７６等の吸着手段を備えていないＸ軸移動断熱シート５１に容易に吸着手段を設けることが出来る。
【００６０】
〔実施例３〕
図１１は、実施例３の三次元造形装置１のチャンバー３に配置するＸ軸移動断熱シート５１の斜視説明図である。図１１（ａ）は、Ｘ軸移動断熱シート５１の上面に磁性体７６を設けた構成の斜視説明図であり、図１１（ｂ）は、Ｘ軸移動断熱シート５１の下面（天井枠体３１と対向する面）に磁性体７６を設けた構成の斜視説明図である。
実施例３の三次元造形装置１のチャンバー３は、実施例２と同様に天井枠体３１の開口部９０の縁部（幅方向縁形成部３１ｂ）に吸着手段としての磁力を有した部材（磁石７５）を配置する。そして、Ｘ軸移動断熱シート５１における幅方向の端部の磁石７５と対向する部分に対して、Ｘ軸移動断熱シート５１の移動方向に断続的に磁性体７６を配置した構成である。
【００６１】
断続的に配置する吸着手段としては、Ｘ軸移動断熱シート５１側の磁性体７６に限らず、天井枠体３１の開口部９０の幅方向縁形成部３１ｂ側の吸着手段である磁石７５をＸ軸移動断熱シート５１の移動方向（Ｘ軸方向）に断続的に配置してもよい。
実施例３では、Ｘ軸移動断熱シート５１または幅方向縁形成部３１ｂに断続的に磁性体７６を配置する。実施例２のように、磁性体７６を連続的に配置しなくても、実施例３のように配置することで、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向幅方向の両端の縁部が、チャンバー３の開口部９０のＹ軸方向の縁部となる幅方向縁形成部３１ｂに吸着する。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１の幅方向端部が浮き上がることを抑制でき、天井枠体３１との間に隙間が形成されることを抑制でき、開口部９０を密封し、チャンバー３の内部を外部から断熱することができる。
実施例３のように、断続的に吸着手段を配置することによって低コストで断熱効果を向上することが出来る。
【００６２】
〔実施例４〕
図１２は、実施例４の三次元造形装置１のチャンバー３に配置するＸ軸移動断熱シート５１の斜視説明図である。
実施例４の三次元造形装置１のチャンバー３は、実施例２と同様に天井枠体３１の開口部９０の縁部（幅方向縁形成部３１ｂ）に吸着手段としての磁力を有した部材（磁石７５）を配置する。
実施例４では、Ｘ軸方向移動体７０に固定されたＸ軸移動断熱シート５１の端部であるシート先端部５１ｅからのＸ軸移動断熱シート５１における移動方向の距離によって磁石７５等の吸着手段が他方を吸着する吸着力が異なる構成である。
【００６３】
具体的には、Ｘ軸移動断熱シート５１側の吸着手段である磁性体７６の幅をシート先端部５１ｅから離れるほど広くなる構成としている。磁性体７６の幅が広いほど磁石７５との間に作用する吸着力は大きくなるため、Ｘ軸移動断熱シート５１と幅方向縁形成部３１ｂとの間の吸着力がシート先端部５１ｅから離れるほど大きくなる構成を実現することが出来る。
【００６４】
Ｘ軸移動断熱シート５１と幅方向縁形成部３１ｂとの間の吸着力が大きいと、Ｘ軸方向移動体７０とともにＸ軸移動断熱シート５１がＸ軸方向に移動したときのＸ軸移動断熱シート５１と幅方向縁形成部３１ｂとの間の摺動負荷は大きくなる。
Ｘ軸移動断熱シート５１におけるＸ軸方向移動体７０に固定されたシート先端部５１ｅ近傍は、Ｘ軸方向移動体７０に押さえられているため、作用する磁力が小さくてもＸ軸移動断熱シート５１の浮き上がりは生じ難い。
【００６５】
実施例４のように、シート先端部５１ｅからの距離が離れるほど、磁性体７６の幅を広くすることにより、浮き上がりが生じ難いシート先端部５１ｅ近傍の吸着力を小さくし、摺動負荷を抑制できる。また、浮き上がりが生じ易くなるシート先端部５１ｅから離れた部分の吸着力を大きくし、浮き上がりの発生を抑制することができる。
このように実施例４では、Ｘ軸方向移動体７０の移動時の摺動負荷を抑制しつつ、浮き上がりの発生を抑制することが出来る。
実施例４では、吸着手段である磁性体７６の吸着力を、シート先端部５１ｅからの距離によって異ならせたので、Ｘ軸移動断熱シート５１の変位量によらず適切な吸着力が得られ、浮き上がりの発生を抑制し、断熱効果を改善できる。
【００６６】
上述した各実施例では、吸着手段として磁力を作用させる磁石７５及び磁性体７６を備える構成について説明したが、同等な効果を有するものであれば、吸着手段としては磁力を用いるものに限るものではない。
【００６７】
〔変形例１〕
図１３は、変形例１の三次元造形装置１のチャンバー３に配置するＸ軸移動断熱シート５１を斜め上方から見た斜視説明図である。
上述した実施形態の三次元造形装置１では、一つのＸ軸移動シート巻き取り部５０に一端が固定された一枚のＸ軸移動断熱シート５１は、一枚のシート材からなる構成である。
一方、図１３に示す変形例１のＸ軸移動断熱シート５１は、複数枚の短冊状の板状部材５１ａをＸ軸移動断熱シート５１の移動方向に繋げた構造である。
【００６８】
隣り合う板状部材５１ａは繋ぎ目を中心に互いに回動可能に組み付けられている。そして、天井枠体３１の表面に沿った平板状のＸ軸移動断熱シート５１が板状部材５１ａ同士の繋ぎ目で折れ曲がることにより、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０に巻き取らせることが可能となる。
板状部材５１ａ同士の繋ぎ目で折れ曲がることで巻き取りができる。このため、一つ一つの板状部材５１ａとしては剛性の高い部材を用いることが可能となる。これにより、天井枠体３１の表面に沿って平板状となった部分では、板状部材５１ａの剛性と相まって幅方向の端部が捲れ上がることを抑制し、天井枠体３１とＸ軸移動断熱シート５１との間に隙間が生じることを抑制できる。
【００６９】
また、変形例１のように複数枚の短冊状の板状部材５１ａを移動方向に繋げた構造のＸ軸移動断熱シート５１を備える構成に対しても上述した各実施例に記載の吸着手段を設けることが可能である。
板状部材５１ａと幅方向縁形成部３１ｂとの少なくとも一方に他方を吸着する磁石７５等の吸着手段を配置することで、板状部材５１ａの剛性と相まって吸着を確実に行うことが可能となる。
【００７０】
〔変形例２〕
図１４は、変形例２の三次元造形装置１のチャンバー３の説明図である。図１４（ａ）は、チャンバー３の斜視模式図であり、図１４（ｂ）は、チャンバー３の概略側面図である。図１４（ａ）は、Ｘ軸移動断熱シート５１を取り外して、開口部９０の部分開口部が露出した状態を示しており、開口部９０の縁部を形成するＸ軸方向縁形成部３１ａ及び幅方向縁形成部３１ｂが露出している。
【００７１】
図１４に示すように、変形例２のチャンバー３は、Ｘ軸移動断熱シート５１の移動方向の端部は造形ヘッド１０を含むＸ軸方向移動体７０に固定されている。また、天井枠体３１は、幅方向（Ｙ軸方向）におけるＸ軸移動断熱シート５１の端部と対向して接触し、Ｘ軸移動断熱シート５１の移動方向に移動可能な枠体側移動対向部材である枠体側移動シート３９を備える。枠体側移動シート３９は、幅の狭いロール型シートである。
枠体側移動シート３９のＸ軸方向の両端部は枠体側移動シート巻き取り部３８に固定されており、枠体側移動シート３９のＸ軸方向の移動に応じて、二つの枠体側移動シート巻き取り部３８の枠体側移動シート３９の巻き取り量が変化する。
【００７２】
変形例２では、Ｘ軸移動断熱シート５１がＸ軸方向に移動するときに、天井枠体３１側の枠体側移動シート３９が連れまわる。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１と天井枠体３１との密閉性を維持しつつ、Ｘ軸方向移動体７０の移動時のＸ軸移動断熱シート５１と天井枠体３１との間の摺動負荷を抑制することができる。
【００７３】
また、変形例２のように枠体側移動シート３９を備える構成に対しても上述した各実施例に記載の磁石７５や磁性体７６等の吸着手段を設けることが可能である。この場合、天井枠体３１側の吸着手段は、枠体側移動シート３９に配置する。これにより、Ｘ軸移動断熱シート５１と吸着して一緒に連れまわることが可能となるので、吸着手段によって天井枠体３１に対してＸ軸移動断熱シート５１が浮き上がることを抑制しつつ、摺擦による吸着手段の磨耗を低減でき、耐久性を向上させることができる。
【００７４】
〔変形例３〕
図１５は、変形例３の三次元造形装置１のチャンバー３の斜視模式図である。
図１５に示すように、変形例３の三次元造形装置１では、二つのＸ軸移動断熱シート５１をＸ軸方向の外側に向けて引っ張る付勢力を作用させる構成として、引っ張りスプリング５４を備える。変形例３の三次元造形装置１では、Ｘ軸移動断熱シート５１は、部分開口部を覆う範囲のＸ軸方向の外側でシート押えローラ５２に沿って上方に折り返し、折り返しローラ５３に沿って下方に折り返す。そして、下方に折り返した側の端部が引っ張りスプリング５４によって図１５中の矢印「Ｓ」で示す方向に引っ張られ、Ｘ軸移動断熱シート５１の部分開口部を覆う範囲は、Ｘ軸方向の外側に向けて引っ張られる構成となっている。
【００７５】
変形例３では、Ｘ軸方向移動体７０の移動に応じてシート押えローラ５２からＸ軸方向内側に向けてＸ軸移動断熱シート５１が繰り出される繰り出し量が変化する。また、引っ張りスプリング５４によって付勢することで、上述した実施形態と同様に、Ｘ軸方向移動体７０とＸ軸移動シート巻き取り部５０との間でＸ軸移動断熱シート５１に撓みが生じることを防止できる。
【００７６】
〔変形例４〕
図１６は、上述した実施形態のチャンバー３の代わりに、造形ヘッド支持構造４３を備える変形例４の三次元造形装置１の造形ヘッド支持構造４３の斜視模式図である。
造形ヘッド支持構造４３では、天井枠体３１と底壁部３７とは四本の柱部材４４によって接続されており、上述したチャンバー３と異なり、側壁部３２、前壁部３３及び後壁部３４を備えず、側方からステージ４が視認できる構成である。
一方、天井枠体３１の開口部９０をＸ軸移動断熱シート５１とＹ軸移動断熱シート６１とによって覆い、天井枠体３１を挟んで上方の空間と下方の空間とを仕切る仕切り構造４５を上述した実施形態のチャンバー３と同様の構成を備える。
【００７７】
変形例４の造形ヘッド支持構造４３では、ヘッド加熱部１２で生じる熱によって温度が上昇した空気は、ステージ４の側方から外部に漏れ出ることが可能である。しかし、ヘッド加熱部１２の上方の開口部９０はＸ軸移動断熱シート５１とＹ軸移動断熱シート６１とによって覆われており、これらの断熱シートと天井枠体３１との間に隙間が生じることを抑制できる構成である。
このような構成により、ヘッド加熱部１２で生じる熱によって温度が上昇した空気が天井枠体３１の上方に位置するＸ軸駆動機構２１及びＹ軸駆動機構２２の周囲に到達することを抑制できる。よって、Ｘ軸駆動機構２１及びＹ軸駆動機構２２が高温に曝されることを抑制でき、安定した駆動制御を実現できる。
【００７８】
Ｘ軸移動断熱シート５１等の断熱シートとして、可撓性を有するシート状の部材を用いる構成の場合、断熱シートが覆う範囲が狭まる方向にＸ軸方向移動体７０が移動すると断熱シートに撓みが生じるおそれがある。上述した実施形態、各実施例及び各変形例では、ぜんまいばねや引っ張りスプリング５４等の付勢手段によって断熱シートを引っ張る方向に付勢することで撓みの発生を防止している。
開口部における部分開口部を被覆するシート状の被覆部材としては、可撓性を有するものに限らず、平板状で変形が生じ難い剛性の高い部材を用いてもよい。このような構成でも、Ｘ軸方向移動体７０等の移動体の移動方向の一端を移動体に固定することで、移動体の移動に応じて被服部材が部分開口部を被覆する範囲が変化する。また、剛性が高いため、被覆部材が覆う範囲が狭まる方向に移動体が移動しても撓みは生じないため、付勢手段を設けなくても被覆部材の撓みに起因する隙間が生じることを防止できる。
【００７９】
しかし、剛性の高い被覆部材を用いると、被覆部材が開口部に対して移動体の移動方向の外側に大きく突き出してしまい、設置スペースの増大に繋がる。一方、上述した実施形態等では、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０等の巻き取り手段によって可撓性の被覆部材を巻き取る構成とすることにより、被覆部材が開口部に対して移動体の移動方向の外側に大きく突き出すことを抑制し、設置スペースの増大を抑制できる。
【００８０】
上述した実施形態、各実施例及び各変形例では、造形手段である造形ヘッド１０が、加熱された造形材料を射出し、ステージ４上に三次元造形物を造形する構成である。造形手段としては、造形材料を射出するものに限るものではない。
上述した仕切り構造は、造形物保持手段に保持された造形材料を切削することによって三次元造形物を造形する構成にも適用可能である。この構成の場合、上述した仕切り構造を備えることにより、造形ヘッド１０によって切削された造形材料の粉等が外部に飛散することを抑制することができる。
また、上述した枠体の開口部の部分開口部を断熱シートのような繰り出し量が変化する被覆部材によって覆い、枠体を挟んだ二つの空間を仕切る構成を適用可能な装置は、三次元造形装置に限るものではない。上述したチャンバー３の外部と内部とのような二つの空間を空間的に仕切る仕切り構造を備える装置であれば適用可能である。
【００８１】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
【００８２】
（態様Ａ）
三次元造形物を造形する造形ヘッド１０等の造形手段と、開口部９０等の開口部を有する天井枠体３１等の枠体と、造形手段を保持しつつ、Ｘ軸方向等の所定の方向に移動するＸ軸方向移動体７０等の移動体と、開口部の縁（Ｘ軸方向縁形成部３１ａ等）と移動体との間の部分開口部を被覆するＸ軸移動断熱シート５１等の被覆部材と、を備え、被覆部材は、移動可能なシート状の部材であり、移動体の移動に応じて、被覆部材における部分開口部を被覆する範囲が変化する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、開口部の縁部と被覆部材との間に隙間が生じることを抑制することが出来る。これは、以下の理由による。
すなわち、態様Ａでは、所定の方向における開口部の縁と移動体との間の部分開口部が広がるように移動体が移動する場合には、移動前には部分開口部を被覆しない位置にあった被覆部材の少なくとも一部が部分開口部を被覆する位置に移動する。また、所定の方向における開口部の縁と移動体との間の部分開口部が狭まるように移動体が移動する場合には、移動前には部分開口部を被覆する位置にあった被覆部材の少なくとも一部が部分開口部を被覆しない位置に移動する。このため、移動体の移動に応じて、開口部における被覆範囲を変化させる構成として、被覆部材における部分開口部を被覆する部分を伸縮させるように変形をさせる構成が不要となる。これにより、被覆部材の構造として、山折りと谷折りとを繰り返す蛇腹構造のような開口部の縁に沿うことが出来ない伸縮変形可能な構造が不要となる。よって、シート状の被覆部材の部分開口部を被覆する部分の表面を、開口部の縁に沿わせた形状に維持することができ、開口部の幅方向の縁と被覆部材との間に隙間が生じることを抑制できる。
【００８３】
（態様Ｂ）
態様Ａにおいて、Ｘ軸方向等の所定の方向に直交する幅方向（Ｙ軸方向等）における開口部９０等の開口部の縁（幅方向縁形成部３１ｂ等）とＸ軸移動断熱シート５１等の被覆部材との少なくとも一方に他方を吸着する磁石７５または磁性体７６等の吸着手段を備える。
これによれば、上記実施例１について説明したように、開口部の幅方向の縁に対して被覆部材が浮き上がることを抑制し、開口部の幅方向の縁と被覆部材との間に隙間が生じることを抑制できる。実施例１の構成では、チャンバー３の温度の断熱が確実に行われ、チャンバー３内の温度を安定化することが出来ると同時に、チャンバー３内の熱がＸ軸駆動機構２１及びＹ軸駆動機構２２等の駆動機構系の動作に影響を及ぼすことを抑制できる。
【００８４】
（態様Ｃ）
態様Ｂにおいて、Ｘ軸方向等の所定の方向に直交する幅方向（Ｙ軸方向等）におけるＸ軸移動断熱シート５１等の被覆部材の端部近傍の表面は、開口部９０等の開口部の幅方向の縁（幅方向縁形成部３１ｂ等）の表面と対向し、天井枠体３１等の枠体に吸着手段である磁石７５等の枠体側吸着手段を備え、被覆部材における枠体側吸着手段と対向し得る箇所のみに吸着手段である磁性体７６等の被覆部材側吸着手段を備える。
これによれば、上記実施例２について説明したように、吸着手段を備えていないＸ軸移動断熱シート５１に容易に吸着手段を設けることが出来る。
【００８５】
（態様Ｄ）
態様ＢまたはＣにおいて、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材のＸ軸方向等の所定の方向の一方の端部は、所定の方向における開口部９０等の開口部の縁（Ｘ軸方向縁形成部３１ａ等）と移動体（Ｘ軸方向移動体７０等）との一方（Ｘ軸方向移動体７０等）に固定されており、一方の端部からの被覆部材における所定の方向の距離によって、磁性体７６等の吸着手段が他方（Ｘ軸方向縁形成部３１ａ等）を吸着する吸着力が異なる。
これによれば、上記実施例４について説明したように、被覆部材の変位量によらず適切な吸着力が得られ、浮き上がりの発生を抑制し、断熱効果を改善できる。
【００８６】
（態様Ｅ）
態様Ａにおいて、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材がＸ軸方向等の所定の方向の一方の端部は、Ｘ軸方向移動体７０等の移動体に固定され、天井枠体３１等の枠体は、被覆部材の幅方向（Ｙ軸方向等）の端部と対向し、所定の方向に移動可能な枠体側移動シート３９等の枠体側移動対向部材を備え、枠体側移動対向部材と被覆部材との少なくとも一方に他方を吸着する磁石７５や磁性体７６等の吸着手段を備える。
これによれば、上記変形例２について説明したように、被覆部材と枠体との密閉性を維持しつつ、移動体の移動時の被覆部材と枠体との間の摺動負荷を抑制することができる。また、吸着手段によって枠体に対して被覆部材が浮き上がることを抑制しつつ、摺擦による吸着手段の磨耗を低減でき、耐久性を向上させることができる。
【００８７】
（態様Ｆ）
態様Ａ乃至Ｅの何れかの態様において、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材は、Ｘ軸方向等の所定の方向における開口部９０等の開口部の縁と移動体との少なくとも一方（Ｘ軸方向縁形成部３１ａ等）から他方（Ｘ軸方向移動体７０等）に向けて繰り出される構成であり、被覆部材は、繰り出される量が変化することで、部分開口部を被覆する範囲が変化する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、被覆部材の繰り出し量が移動体の移動に応じて変化し、移動体の移動に応じて、被覆部材における開口部を被覆する範囲が変化する構成を実現できる。
【００８８】
（態様Ｇ）
態様Ｆにおいて、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材が繰り出される根元側（開口部９０のＸ軸方向の両端の外側の天井枠体３１等）に向けて、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材を引っ張るように付勢するぜんまいばね等の付勢手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、被覆部材に撓みが生じることを防止でき、撓みに起因して開口部９０等の開口部の幅方向の縁（幅方向縁形成部３１ｂ等）と被覆部材との間に隙間が生じることを防止できる。
【００８９】
（態様Ｈ）
態様ＦまたはＧの態様において、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材が繰り出される根元側（開口部９０のＸ軸方向の両端の外側の天井枠体３１等）に、被覆部材を巻き取るＸ軸移動シート巻き取り部５０等の巻き取り手段を備え、被覆部材の繰り出し量の変化に応じて、巻き取り手段の巻き取り量が変化する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、被覆部材が開口部９０等の開口部に対してＸ軸方向移動体７０等の移動体の移動方向等の所定の方向の外側に大きく突き出すことを抑制し、設置スペースの増大を抑制できる。
【００９０】
（態様Ｉ）
態様Ａ乃至Ｈの何れかに態様において、Ｘ軸移動断熱シート５１等の被覆部材は複数枚の短冊状の板状部材５１ａ等の板状部材をＸ軸方向等の所定の方向に繋げた構造である。
これによれば、上記変形例１について説明したように、被覆部材が板状部材同士の繋ぎ目で折れ曲がることで、被覆部材の表面を開口部９０等の開口部の縁（天井枠体３１等）に沿わせる構成を実現できる。さらに、Ｘ軸移動シート巻き取り部５０等の巻き取り手段によって被覆部材を巻き取り、移動体の移動に応じて被覆部材の繰り出し量が変化する構成を実現することができる。また、板状部材として剛性が高いものを用いることが可能となり、板状部材によって構成される被覆部材の幅方向の端部等の一部が捲れ上がることを抑制できる。これにより、開口部９０等の開口部の幅方向の縁（幅方向縁形成部３１ｂ等）と被覆部材との間に隙間が生じることを防止できる。
【００９１】
（態様Ｊ）
態様Ａ乃至Ｉの何れかの態様において、天井壁部、側壁部３２、前壁部３３、後壁部３４及び底壁部３７等の壁部材によって内部と外部とを空間的に仕切られたチャンバー３等の筐体と、筐体の内部空間に配置され、三次元造形物を載置する載置面を有するステージ４等の載置台とを備え、造形ヘッド１０等の造形手段は加熱によって軟化したフィラメント等の造形材料を射出ノズル１１等の射出部より射出することによって層状の造形構造物を載置面の上に順次積層することにより三次元造形物を造形するものであり、造形手段の射出部は筐体の内部空間に位置し、Ｘ軸方向移動体７０等の移動体を移動させるＸ軸駆動機構２１等の移動体駆動機構は筐体の外部に位置する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、移動体駆動機構が、筐体内から漏れ出した空気等の気体の高温に曝されることを抑制でき、駆動系の動作を安定させることが可能となる。
【符号の説明】
【００９２】
１  三次元造形装置
２  本体フレーム
３  チャンバー
４  ステージ
６  フィラメント供給部
７  チャンバー用ヒータ
８  装置内冷却装置
９  ノズル清掃部
１０  造形ヘッド
１１  射出ノズル
１２  ヘッド加熱部
２１  Ｘ軸駆動機構
２２  Ｙ軸駆動機構
２３  Ｚ軸駆動機構
２４  Ｘ軸ポジション検出機構
２５  Ｙ軸ポジション検出機構
２６  Ｚ軸ポジション検出機構
３０  ヘッド冷却装置
３１  天井枠体
３１ａ  Ｘ軸方向縁形成部
３１ｂ  幅方向縁形成部
３２  側壁部
３２ａ  スライド孔
３２ｂ  シール部材
３３  前壁部
３４  後壁部
３５  開閉扉
３６  窓
３７  底壁部
３８  枠体側移動シート巻き取り部
３９  枠体側移動シート
４１  Ｘ軸方向ガイドレール
４２  Ｘ軸移動体連結部材
４３  造形ヘッド支持構造
４４  柱部材
４５  仕切り構造
５０  Ｘ軸移動シート巻き取り部
５１  Ｘ軸移動断熱シート
５１ａ  板状部材
５１ｅ  シート先端部
５２  シート押えローラ
５３  折り返しローラ
５４  引っ張りスプリング
６１  Ｙ軸移動断熱シート
６７  蛇腹状断熱部材
６８  蛇腹縁部ガイド
７０  Ｘ軸方向移動体
７１  移動枠体
７１ａ  移動枠体側壁部
７１ｂ  Ｙ軸方向縁形成部
７５  磁石
７６  磁性体
８０  Ｙ軸方向移動体
８１  Ｙ軸移動体連結部材
９０  開口部
９１  第二開口部
１００  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】特許３９９５９３３号
【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】
2017193151.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017193151.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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