JP7657693B2 - 熱溶融式積層方式の立体物造形装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱溶融式積層方式の立体物造形装置に関する。

従来、３Ｄ（３次元）プリンタに関し、熱溶融式積層方式（Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ：ＦＤＭ）の立体物造形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、樹脂を加熱溶融してテーブル装置に向かって吐出するノズルと３Ｄ造形物の表面との間の距離（クリアランス）を維持するために、ノズルを移動させるときの電流値、すなわちノズルが３Ｄ造形物と接触している際におけるこれらの摩擦に起因して電流値が変化することを利用して、ノズルをＺ軸方向（高さ方向）に移動させることにより、３Ｄ造形物の造形不良を抑制していること、が記載されている。

特開２０２１－５４０５７号公報

上記特許文献１に記載のように、良好な３Ｄ造形物を作製するために、３Ｄ造形物の表面とノズルとの距離（クリアランス）が重要であるところ、センサを使って当該距離を所定に維持するための技術がある。

ところで、３Ｄプリンタに搭載される駆動部としては、一般的にベルト式構造が採用されるところ、作製する３Ｄ造形物のサイズが大きい場合には、ベルト長さ（動作軸間距離）も大きくなる。このため、ベルトの伸びやたるみなどの影響を受けやすくなり、造形指示に対するノズル位置精度にずれが生じやすくなるという不都合がある。また、ベルト式構造では、経年劣化によるベルトの伸びやたるみ、又バックラッシュが大きいことに起因して、メカ剛性やメカ精度が徐々に悪化する傾向にある。このため、プログラムと動作軸の互換性にズレが生じるという不都合もある。これらの結果、造形安定性と造形精度が低下するという問題点がある。

本発明は、上記問題点を解消すべくなされたものであって、造形安定性、及び造形精度を向上することが可能な熱溶融式積層方式の立体物造形装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、次のように構成されている。

（１）本発明による熱溶融式積層方式の立体物造形装置は、樹脂を加熱溶融して吐出する樹脂吐出装置と、前記樹脂吐出装置をＸ軸方向、前記Ｘ軸方向に交差するＹ軸方向、及び、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向の両方向に交差するＺ軸方向に沿って独立して駆動可能な駆動装置と、制御装置とを備え、前記駆動装置は、前記Ｘ軸方向に沿って移動可能なＸ軸移動機構、及び前記Ｙ軸方向に沿って移動可能なＹ軸移動機構、を有しており、前記Ｘ軸移動機構は、前記Ｘ軸方向に所定のピッチで配された歯又は溝を備えたＸ方向ガイド部材、前記Ｘ方向ガイド部材の前記歯あるいは前記溝に対して噛み合った状態で前記Ｘ軸方向に移動可能とされたＸ方向移動部材、及び前記Ｘ方向移動部材を前記Ｘ軸方向に移動させるＸ軸駆動部を備えたものであり、前記Ｙ軸移動機構は、前記Ｙ軸方向に所定のピッチで配された歯又は溝を備えたＹ方向ガイド部材、前記Ｙ方向ガイド部材の前記歯あるいは前記溝に対して噛み合った状態でＹ方向に移動可能とされたＹ方向移動部材、及び前記Ｙ方向移動部材を前記Ｙ軸方向に移動させるＹ軸駆動部を備えたものであり、前記樹脂吐出装置は、前記Ｘ方向移動部材に対して連結されており、前記Ｙ軸移動機構は、前記Ｘ軸移動機構を前記Ｙ軸方向に移動可能に連結しており、前記Ｘ軸移動機構は、前記Ｚ軸方向に伸縮可能なサポート部材によりＺ軸上において吊り下げ支持されており、前記制御装置は、前記サポート部材を伸縮させて前記Ｘ軸移動機構及び前記Ｙ軸移動機構における前記Ｚ軸方向への吊下げ高さを変更することにより、前記樹脂吐出装置を前記Ｚ軸方向に移動させる制御を行うこと、を特徴とする。

本発明の立体物造形装置は、Ｘ軸移動機構が、Ｘ軸方向に所定のピッチで配された歯又は溝を備えたＸ方向ガイド部材と、Ｘ方向ガイド部材の歯あるいは溝に対して噛み合った状態でＸ軸方向に移動可能とされたＸ方向移動部材とを備えている。さらに、本発明の立体物造形装置は、Ｙ軸移動機構が、Ｙ軸方向に所定のピッチで配された歯又は溝を備えたＹ方向ガイド部材と、Ｙ方向ガイド部材の歯あるいは溝に対して噛み合った状態でＹ軸方向に移動可能とされたＹ方向移動部材とを備えている。ここで例えば、一般的なＸ軸及びＹ軸移動機構としてベルトによる移動機構を用いた場合には、ベルトにおけるＸ軸方向やＹ軸方向への伸びやたるみなどの影響を受けやすくなり、造形指示に対する樹脂吐出装置のノズル位置精度にずれが生じやすくなる。しかしながら、本発明の立体物造形装置は、上述のようなＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構を備えているため、Ｘ軸方向やＹ軸方向への伸びやたるみなどの影響を受け難くなり、造形指示に対するノズル位置精度にずれが生じ難くなる。さらに、本発明の立体物造形装置は、上述したＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構を備えているため、造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

また、本発明の立体物造形装置は、上述したようにＸ軸移動機構がＺ軸方向に伸縮可能なサポート部材によりＺ軸上において吊り下げ支持されている。これにより、本発明の立体物造形装置は、Ｘ軸移動機構が大型化（長尺に）することで懸念されるＸ軸方向におけるたわみを回避することができる。これにより、本発明の立体物造形装置は、Ｘ軸方向へのストローク拡大の制約を無くすことができる。これらの結果、本発明の立体物造形装置は、造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

（２）本発明による熱溶融式積層方式の立体物造形装置において、好ましくは、前記Ｘ方向ガイド部材が、前記Ｘ軸方向に延びるラックあるいはネジ軸を備えており、前記Ｘ方向移動部材が、前記Ｘ方向ガイド部材の前記ラックあるいは前記ネジ軸に対して噛み合った状態で前記Ｘ軸方向に移動可能とされたピニオンギヤあるいはナットを備えており、前記Ｙ方向ガイド部材が、前記Ｙ軸方向に延びるラックあるいはネジ軸を備えており、前記Ｙ方向移動部材が、前記Ｙ方向ガイド部材の前記ラックあるいは前記ネジ軸に対して噛み合った状態で前記Ｙ軸方向に移動可能とされたピニオンギヤあるいはナットを備えていること、を特徴とするとよい。

本発明の立体物造形装置は、Ｘ方向ガイド部材及びＹ方向ガイド部材として、それぞれラックとピニオンギヤとを組み合わせた場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って、ピニオンギヤをラックに対して精度よく移動させることができる。これにより、本発明の立体物造形装置は、造形指示に対する樹脂吐出装置のノズル位置精度にずれが生じ難いものとすることができ、その結果として造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

また、本発明の立体物造形装置は、Ｘ方向ガイド部材及びＹ方向ガイド部材として、それぞれネジ軸とナットとを組み合わせた場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って、ナットをネジ軸に対して精度よく移動させることができる。これにより、本発明の立体物造形装置は、造形指示に対する樹脂吐出装置のノズル位置精度にずれが生じ難いものとすることができ、その結果として造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

（３）本発明の立体物造形装置は、前記Ｘ方向ガイド部材が、前記ラックであり、前記Ｘ方向移動部材が、前記ピニオンギヤであり、前記樹脂吐出装置は、前記ピニオンギヤに対して連結されていること、を特徴とするとよい。

本発明の立体物造形装置は、このように構成することにより、Ｘ軸移動機構をラックアンドピニオン方式によりギア化するとともに、Ｘ軸移動機構をサポート部材により吊り下げ支持することによって、メカ剛性及び造形精度のレベルアップ、及び装置の大型化に対応可能な機構を得ることができる。これにより、本発明の立体物造形装置は、全体構成が大型化した場合であっても、ピニオンギヤに連結された樹脂吐出装置により精度よく３Ｄ造形物を造形することができる。

（４）本発明による熱溶融式積層方式の立体物造形装置において、前記サポート部材は、エアシリンダであること、を特徴とするとよい。

本発明の立体物造形装置は、このように構成することにより、Ｘ軸移動機構がエアシリンダにより吊り下げ支持された状態で、エアシリンダを伸縮させることによりＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構におけるＺ軸方向への吊下げ高さを容易に変更することができる。これにより、本発明の立体物造形装置は、樹脂吐出装置をＺ軸方向に容易に移動可能なものとすることができる。

（５）本発明による熱溶融式積層方式の立体物造形装置において、前記サポート部材は、前記Ｚ軸方向への吊下げ高さを所定の位置で固定する固定機構を有していること、を特徴とするとよい。

本発明の立体物造形装置は、このように構成することにより、樹脂吐出装置をＺ軸方向に沿って所定の位置で固定することができる。これにより、本発明の立体物造形装置は、樹脂吐出装置におけるＺ軸方向への高さ制御を精度よく行うことができ、その結果として造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

本発明に係る態様によれば、造形安定性、及び造形精度を向上することが可能な熱溶融式積層方式の立体物造形装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタを反作業者側から見た様子を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタを作業者側から見た様子を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る３Ｄプリンタにおける３Ｄ造形物の造形制御を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る熱溶融式積層方式の立体物造形装置を説明する。これらの図は模式図であって、必ずしも大きさを正確な比率で記したものではない。また、図中、同様の構成部品は、同様の符号を付して示す。

図１及び図２を参照して、本実施形態における熱溶融式積層方式の立体物造形装置（以下、３Ｄプリンタ１００）の構成について説明する。

（全体構成）
３Ｄプリンタ１００の基本的な仕組みとしては、コンピュータで作成した３Ｄデータを設計図として、断面形状を積層していくことにより、３Ｄ造形物（立体物）としての３Ｄ（三次元）オブジェクトを作成するというものである。また、３Ｄプリンタ１００では、ペレット状の樹脂を熱で溶融した溶融樹脂を、少しずつ積み重ねていく熱溶融積層方式（ＦＤＭ：Ｆｕｓｅｄ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）により造形処理が行われる。

３Ｄプリンタ１００は、筐体１０と、テーブル装置２０と、樹脂吐出装置３０と、駆動装置４０と、制御装置５０とを備えている。筐体１０には、テーブル装置２０と、樹脂吐出装置３０と、駆動装置４０とが収容されている。筐体１０の側面部１０ａには、制御装置５０が設けられている。制御装置５０は、テーブル装置２０、樹脂吐出装置３０、及び駆動装置４０と電気的に接続されている。

（テーブル装置）
図１及び図２に示すように、テーブル装置２０は、樹脂吐出装置３０から吐出された溶融樹脂を積層形成するためのものであり、平面視において四角形状に形成されている。テーブル装置２０の表面の温度は、制御装置５０によりペレット樹脂の種類に応じて適宜設定されている。

（樹脂吐出装置）
図１及び図２に示すように、樹脂吐出装置３０は、ペレット樹脂を加熱溶融して吐出するものである。樹脂吐出装置３０は、貯留部３１と、吐出部３２とを備えている。貯留部３１は、原料となるペレット樹脂を貯留するものである。貯留部３１は、溶融樹脂の吐出方向の上流側に配置されている。貯留部３１の上面部には、ペレット樹脂が供給される供給口（図示せず）が形成されている。

貯留部３１に貯留されるペレット樹脂としては、通常の射出成形等で使用されるペレット状の樹脂材料であり、造形物に応じて任意の材料を選択することができる。例えば、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテルなどの非晶性樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコールなどの結晶性樹脂、オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系の熱可塑性エラストマー、及びそれらの混合物等である。さらに、カーボンブラック、炭素繊維、ガラス繊維、タルク、マイカ、ナノクレイ、マグネシウムなどの無機系の添加剤、酸化防止剤、滑剤、着色剤などを適宜混合することも可能である。

吐出部３２は、３Ｄプリンタ１００のヘッド（ノズル）として機能する。吐出部３２は、溶融樹脂の吐出方向の下流側に配置されている。吐出部３２は、３Ｄプリンタ１００における造形処理時に、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向（三軸方向）への移動が可能である。

（駆動装置）
図１及び図２に示すように、駆動装置４０は、樹脂吐出装置３０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に沿って独立して駆動可能となっている。なお、Ｙ軸方向はＸ軸方向に直交する方向であり、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向に直交する方向である。

駆動装置４０は、Ｘ軸移動機構４１と、Ｙ軸移動機構４２と、Ｚ軸移動機構４３とを有している。Ｘ軸移動機構４１は、樹脂吐出装置３０をＸ軸方向に沿って移動可能となっている。Ｙ軸移動機構４２は、樹脂吐出装置３０、Ｘ軸移動機構４１、及びＺ軸移動機構４３をＹ軸方向に沿って移動可能となっている。Ｚ軸移動機構４３は、樹脂吐出装置３０、Ｘ軸移動機構４１、及びＹ軸移動機構４２をＺ軸方向に沿って移動可能となっている。

（Ｙ軸移動機構）
Ｙ軸移動機構４２は、テーブル装置２０におけるＸ軸方向の両端部にそれぞれ配置されている。各Ｙ軸移動機構４２は、Ｙ軸ラック支持部材４２１と、Ｙ軸ラック４２２と、Ｙ軸ピニオンギヤ４２３と、Ｙ軸ガイド部材４２４と、支柱部材４２５（図２参照）と、Ｙ軸駆動モータ４２６と、Ｙ軸モータ軸４２７とを備えている。Ｙ軸移動機構４２は、後述するＺ軸方向に伸縮可能なサポート部材４３３によりＺ軸上において吊り下げ支持されている。なお、Ｙ軸ラック４２２は、本発明の「Ｙ方向ガイド部材」の一例である。Ｙ軸ピニオンギヤ４２３は、本発明の「Ｙ方向移動部材」の一例である。Ｙ軸駆動モータ４２６は、本発明の「Ｙ軸駆動部」の一例である。

Ｙ軸ラック支持部材４２１は、Ｙ軸方向に沿って延びている。Ｙ軸ラック４２２は、Ｙ軸ラック支持部材４２１の上面（Ｚ１方向側の面）に設けられているとともに、Ｙ軸方向に沿って延びている。Ｙ軸ラック４２２は、Ｙ軸方向に所定のピッチで配された歯を備えている。

図２に示すように、支柱部材４２５は、Ｘ軸方向に沿って延びている。支柱部材４２５のＸ軸方向の両端部は、それぞれ、Ｙ軸ガイド部材４２４に接続されている。Ｙ軸駆動モータ４２６には、Ｘ軸方向に延びるＹ軸モータ軸４２７が設けられている。Ｙ軸駆動モータ４２６及びＹ軸モータ軸４２７は、支柱部材４２５の下部に配置されている。Ｙ軸駆動モータ４２６は、支柱部材４２５の下部に設けられたモータ取付部４２８に取り付けられている。

図１に示すように、Ｙ軸モータ軸４２７の両端部には、それぞれＹ軸ピニオンギヤ４２３が接続されている。Ｙ軸ピニオンギヤ４２３は、Ｙ軸ラック４２２の歯に対して噛み合った状態でＹ軸方向に移動可能となっている。支柱部材４２５のＸ軸方向の両端部には、それぞれＹ軸ガイド部材４２４が設けられている。Ｙ軸ガイド部材４２４は、Ｙ軸ラック支持部材４２１のＸ軸方向の側面（外側の面）に配置されているとともに、Ｙ軸ラック支持部材４２１の延びる方向（Ｙ軸方向）に沿って移動可能となっている。すなわち、Ｙ軸駆動モータ４２６が駆動することによりＹ軸モータ軸４２７が回転し、Ｙ軸ピニオンギヤ４２３がＹ軸ラック４２２に対してＹ軸方向に移動し、支柱部材４２５及びＹ軸ガイド部材４２４がＹ軸方向に移動する。

（Ｘ軸移動機構）
図１及び図２に示すように、Ｘ軸移動機構４１は、Ｙ軸移動機構４２の二つのＹ軸ラック４２２上をＸ軸方向において接続するように架け渡されている。Ｘ軸移動機構４１は、Ｘ軸ラック支持部材４１１と、モータ取付部４１２と、Ｘ軸ラック４１３と、Ｘ軸ピニオンギヤ４１４と、Ｘ軸駆動モータ４１５とを備えている。Ｘ軸移動機構４１は、Ｚ軸方向に伸縮可能な後述するサポート部材４３３によりＺ軸上において吊り下げ支持されている。なお、Ｘ軸ラック４１３は、本発明の「Ｘ方向ガイド部材」の一例である。Ｘ軸ピニオンギヤ４１４は、本発明の「Ｘ方向移動部材」の一例である。Ｘ軸駆動モータ４１５は、本発明の「Ｘ軸駆動部」の一例である。

Ｘ軸ラック支持部材４１１は、Ｘ軸方向に沿って延びている。Ｘ軸ラック支持部材４１１は、支柱部材４２５（図２参照）の上面（Ｚ１方向側の面）に配置されている。Ｘ軸ラック支持部材４１１の反作業者側（Ｙ１方向側）の側面には、Ｘ軸ラック４１３が配置されている。Ｘ軸ラック４１３は、Ｘ軸方向に沿って延びているとともに、Ｘ軸方向に所定のピッチで配された歯を備えている。

Ｘ軸ラック支持部材４１１の上面（Ｚ１方向側の面）には、モータ取付部４１２が配置されている。モータ取付部４１２の上面（Ｚ１方向側の面）には、Ｘ軸駆動モータ４１５が配置されている。Ｘ軸駆動モータ４１５は、モータ軸（図示省略）を介してＸ軸ピニオンギヤ４１４を回転駆動させて、Ｘ軸方向に移動させるものである。モータ取付部４１２の反作業者側（Ｙ１方向側）の下面（Ｚ２方向側の面）には、Ｘ軸ピニオンギヤ４１４が設けられている。Ｘ軸ピニオンギヤ４１４は、Ｘ軸ラック４１３の歯に対して噛み合った状態でＸ軸方向に移動可能である。Ｘ軸ピニオンギヤ４１４のＸ軸方向への移動に伴い、モータ取付部４１２がＸ軸ラック支持部材４１１上をＸ軸方向に沿って移動可能となっている。

図２に示すように、モータ取付部４１２の作業者側（Ｙ２方向側）の側面には、樹脂吐出装置３０が連結されている。Ｘ軸駆動モータ４１５が駆動することにより、Ｘ軸駆動モータ４１５の回転力がＸ軸ピニオンギヤ４１４に伝達され、Ｘ軸ピニオンギヤ４１４がＸ軸ラック４１３上をＸ軸方向に移動することにより、樹脂吐出装置３０がＸ軸方向に移動可能となっている。

（Ｚ軸移動機構）
図１及び図２に示すように、Ｚ軸移動機構４３は、四つの支持部材４３１と、ステー４３２と、二つのサポート部材４３３と、二つの支持部材４３４と、を備えている。

支持部材４３１は、Ｙ軸ラック支持部材４２１のＹ軸方向の両端部にそれぞれ設けられている。支持部材４３１は、Ｚ軸方向（高さ方向、上下方向）に沿って延びている。Ｙ軸ラック支持部材４２１は、支持部材４３１に対してＺ軸方向（高さ方向）に沿って移動可能となっている。

ステー４３２は、支柱部材４２５の反作業者側（Ｙ１方向側）の側面に設けられている。ステー４３２は、Ｘ軸方向に沿って延びている。

サポート部材４３３は、例えば、エアシリンダであり、Ｚ軸方向（高さ方向、上下方向）に沿って伸縮可能となっている。サポート部材４３３の伸縮量は、エア圧制御で任意に調整可能となっている。サポート部材（エアシリンダ）４３３は、Ｘ軸移動機構４１及びＹ軸移動機構４２におけるテーブル装置２０に対するＺ軸方向（高さ方向）の高さを変更可能となっている。また、サポート部材４３３は、Ｘ軸移動機構４１及びＹ軸移動機構４２におけるＺ軸方向への吊下げ高さを所定の位置で固定するロックアップ機構（固定機構）を有している。

サポート部材４３３の下端（Ｚ２方向側の端部）は、ステー４３２に取り付けられている。サポート部材４３３は、Ｘ軸方向において、所定の間隔（本実施形態では、等間隔）を隔てて配置されている。サポート部材４３３におけるＸ軸方向の間隔を適宜設定することにより、Ｘ軸移動機構４１におけるＸ軸方向へのたわみを抑制することが可能である。また、Ｘ軸移動機構４１におけるたわみ量は、ピックテスタ等を用いて物理的に測定し、そのたわみ量分をエア圧力でバランス調整し抑制している。

支持部材４３４は、Ｙ軸方向に沿って延びているとともに、例えば、筐体１０の上面に配置されている。支持部材４３４には、サポート部材４３３の上端（Ｚ１方向側の端部）が取り付けられている。サポート部材４３３は、支持部材４３４の延びる方向（Ｙ軸方向）にスライド移動可能となっている。

（制御装置）
制御装置５０は、コンピュータで作成した３Ｄデータに基づいて、Ｘ軸移動機構４１、Ｙ軸移動機構４２、及びＺ軸移動機構４３におけるそれぞれの方向への移動を制御（特にモータの駆動を制御）するとともに、樹脂吐出装置３０の溶融樹脂の吐出量を制御することにより、３Ｄ造形物を造形する。また、制御装置５０は、Ｚ軸方向への移動制御として、サポート部材４３３をＺ軸方向に沿って伸縮させる制御を行うことにより、Ｘ軸移動機構４１及びＹ軸移動機構４２におけるＺ軸方向への吊下げ高さを変更し、樹脂吐出装置３０をＺ軸方向に移動させる。

図３を参照して、本実施形態における３Ｄプリンタ（熱溶融式積層方式の立体物造形装置）１００の制御について説明する。

最初に、ステップＳ１０において、コンピュータで作成した３Ｄデータの読み込み（プログラム行読込み）が行われる。

ステップＳ１２において、Ｘ軸方向への移動に関する指令（Ｘ指令）があるか否かが判断される。ステップＳ１２において、Ｘ軸方向への移動に関する指令（Ｘ指令）であること（Ｙｅｓ）を条件として、ステップＳ１４に進む。

次に、ステップＳ１４において、樹脂吐出装置３０をＸ軸方向に移動させる。すなわち、Ｘ軸駆動モータ４１５を駆動させて、Ｘ軸ピニオンギヤ４１４を回転させ、樹脂吐出装置３０をＸ軸ラック４１３に沿ってＸ軸方向に移動させる。その後、ステップＳ１６に進む。

一方、ステップＳ１２において、Ｘ軸方向への移動に関する指令（Ｘ指令）ではないこと（Ｎｏ）を条件として、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、Ｙ軸方向への移動に関する指令（Ｙ指令）があるか否かが判断される。ステップＳ１６において、Ｙ軸方向への移動に関する指令（Ｙ指令）であること（Ｙｅｓ）を条件として、ステップＳ１８に進む。

次に、ステップＳ１８において、樹脂吐出装置３０をＹ軸方向に移動させる。すなわち、Ｙ軸駆動モータ４２６を駆動させて、Ｙ軸ピニオンギヤ４２３を回転させ、樹脂吐出装置３０をＹ軸ラック４２２に沿ってＹ軸方向に移動させる。このとき、サポート部材４３３も追従して、支持部材４３４に沿ってＹ軸方向に移動する。その後、ステップＳ２０に進む。

一方、ステップＳ１６において、Ｙ軸方向への移動に関する指令（Ｙ指令）ではないこと（Ｎｏ）を条件として、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、Ｚ軸方向への移動に関する指令（Ｚ指令）があるか否かが判断される。ステップＳ２０において、Ｚ軸方向への移動に関する指令（Ｚ指令）であること（Ｙｅｓ）を条件として、ステップＳ２２に進む。

次に、ステップＳ２２において、樹脂吐出装置３０をＺ軸方向（上下方向）に移動させる。すなわち、サポート部材４３３のロックアップ機構のロックを解除し、エアバランスで吊り上げ量を調整し、動作端でロックする。その後、ステップＳ１０に戻り、当該処理を繰り返す。

一方、ステップＳ２０において、Ｚ軸方向への移動に関する指令（Ｚ指令）ではないこと（Ｎｏ）を条件として、ステップＳ１０に戻り、当該処理を繰り返す。なお、上述したステップＳ１２、Ｓ１６、及びＳ２０の処理の順番は一例であるため、それぞれのステップを適宜入れ替えてもよいし、これらのステップがほぼ同時に行われてもよい。

上記説明した実施形態によれば、以下の効果（１）～（４）を得ることができる。

（１）上記実施形態による３Ｄプリンタ１００では、サポート部材４３３を伸縮させてＸ軸移動機構４１及びＹ軸移動機構４２におけるＺ軸方向への吊下げ高さを変更することにより、樹脂吐出装置３０をＺ軸方向に移動させるようにした。上記実施形態によれば、Ｘ軸移動機構４１が、Ｘ軸方向に所定のピッチで配されたＸ軸ラック４１３と、Ｘ軸ラック４１３の歯に対して噛み合った状態でＸ軸方向に移動可能とされたＸ軸ピニオンギヤ４１４とを備えた。さらに、Ｙ軸移動機構４２が、Ｙ軸方向に所定のピッチで配された歯を備えたＹ軸ラック４２２と、Ｙ軸ラック４２２の歯に対して噛み合った状態でＹ軸方向に移動可能とされたＹ軸ピニオンギヤ４２３とを備えた。これにより、Ｘ軸方向やＹ軸方向への伸びやたるみなどの影響を受け難くなり、造形指示に対する樹脂吐出装置３０の吐出部（ノズル）３２のノズル位置精度にずれが生じ難くなる。さらに、上記実施形態によれば、バックラッシュを適切な大きさに良化することにより、造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

また、上記実施形態によれば、Ｘ軸移動機構４１がＺ軸方向に伸縮可能なサポート部材４３３によりＺ軸上において吊り下げ支持されているため、大型化（長尺に）することで懸念されるＸ軸方向におけるたわみを回避することができる。これにより、Ｘ軸方向へのストローク拡大の制約を無くすことができる。これらの結果、造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

（２）上記実施形態による３Ｄプリンタ１００では、樹脂吐出装置３０をＸ軸ピニオンギヤ４１４に対して連結した。これにより、Ｘ軸移動機構４１をラックアンドピニオン方式によりギア化するとともに、Ｘ軸移動機構４１をサポート部材４３３により吊り下げ支持することによって、メカ剛性及び造形精度のレベルアップ、及び装置の大型化に対応可能な機構を得ることができる。このため、装置が大型化した場合であっても、Ｘ軸ピニオンギヤ４１４に連結された樹脂吐出装置３０により精度よく３Ｄ造形物を造形することができる。

（３）上記実施形態による３Ｄプリンタ１００では、サポート部材４３３としてエアシリンダを用いた。これにより、Ｘ軸移動機構４１がエアシリンダにより吊り下げ支持された状態で、エアシリンダを伸縮させることによりＸ軸移動機構４１及びＹ軸移動機構４２におけるＺ軸方向への吊下げ高さを容易に変更することができる。このため、樹脂吐出装置３０をＺ軸方向（高さ方向）に容易に移動させることができる。

（４）上記実施形態による３Ｄプリンタ１００では、サポート部材４３３がＺ軸方向への吊下げ高さを所定の位置で固定するロックアップ機構（固定機構）を有するようにした。これにより、樹脂吐出装置３０をＺ軸方向に沿って所定の位置で固定することができる。このため、樹脂吐出装置３０におけるＺ軸方向への高さ制御を精度よく行うことができる。その結果、造形安定性、及び造形精度を向上することができる。

（変形例）
上記実施形態は、以下のように変更した構成とすることもできる。

上記実施形態では、Ｙ方向ガイド部材としてＹ軸ラックを適用し、Ｙ方向移動部材としてＹ軸ピニオンギヤを適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明では、Ｙ方向ガイド部材としてＹ軸方向に所定のピッチで配された溝を備えたＹ軸ネジ軸を適用するとともに、Ｙ方向移動部材としてＹ方向ガイド部材の溝（ネジ軸）に対して噛み合った状態でＹ軸方向に移動可能とされたＹ軸ナットを適用した構成とすることも可能である。

上記実施形態では、Ｘ方向ガイド部材としてラックを適用し、Ｘ方向移動部材としてピニオンギヤを適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、本発明では、Ｘ方向ガイド部材としてＸ軸方向に所定のピッチで配された溝を備えたネジ軸を適用するとともに、Ｘ方向移動部材としてＸ方向ガイド部材の溝（ネジ軸）に対して噛み合った状態でＸ軸方向に移動可能とされたナットを適用した構成とすることも可能である。

上記実施形態では、サポート部材の一例として、エアシリンダを適用する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構をＺ軸方向（高さ方向）に昇降可能であれば、エアシリンダ以外のサポート部材を適用することも可能である。

上記実施形態では、サポート部材がＺ軸方向への吊下げ高さを所定の位置で固定するロックアップ機構（固定機構）を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｘ軸移動機構及びＹ軸移動機構をＺ軸方向（高さ方向）への吊下げ高さを所定の位置に移動することが可能であれば、固定機構を省略することも可能である。

上記実施形態は、いずれも本発明の適応の例示であり、特許請求の範囲に記載の範囲内におけるその他いかなる実施形態も、発明の技術的範囲に含まれることは当然のことである。

３０ ：樹脂吐出装置
４０ ：駆動装置
４１ ：Ｘ軸移動機構
４１３ ：Ｘ軸ラック（Ｘ方向ガイド部材）
４１４ ：Ｘ軸ピニオンギヤ（Ｘ方向移動部材）
４１５ ：Ｘ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動部）
４２ ：Ｙ軸移動機構
４２２ ：Ｙ軸ラック（Ｙ方向ガイド部材）
４２３ ：Ｙ軸ピニオンギヤ（Ｙ方向移動部材）
４２６ ：Ｙ軸駆動モータ（Ｙ軸駆動部）
４３ ：Ｚ軸移動機構
４３２ ：サポート部材
５０ ：制御装置
１００ ：３Ｄプリンタ（熱溶融式積層方式の立体物造形装置）

Claims (3)

1. 樹脂を加熱溶融して吐出する樹脂吐出装置と、
   前記樹脂吐出装置をＸ軸方向、前記Ｘ軸方向に交差するＹ軸方向、及び、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向の両方向に交差するＺ軸方向に沿って独立して駆動可能な駆動装置と、
   制御装置とを備え、
   前記駆動装置は、前記Ｘ軸方向に沿って移動可能なＸ軸移動機構、及び前記Ｙ軸方向に沿って移動可能なＹ軸移動機構、を有しており、
   前記Ｘ軸移動機構は、前記Ｘ軸方向に所定のピッチで配された歯又は溝を備えたＸ方向ガイド部材、前記Ｘ方向ガイド部材の前記歯あるいは前記溝に対して噛み合った状態で前記Ｘ軸方向に移動可能とされたＸ方向移動部材、及び前記Ｘ方向移動部材を前記Ｘ軸方向に移動させるＸ軸駆動部を備えたものであり、
   前記Ｙ軸移動機構は、前記Ｙ軸方向に所定のピッチで配された歯又は溝を備えたＹ方向ガイド部材、前記Ｙ方向ガイド部材の前記歯あるいは前記溝に対して噛み合った状態で前記Ｙ軸方向に移動可能とされたＹ方向移動部材、及び前記Ｙ方向移動部材を前記Ｙ軸方向に移動させるＹ軸駆動部を備えたものであり、
   前記樹脂吐出装置は、前記Ｘ方向移動部材に対して連結されており、
   前記Ｙ軸移動機構は、前記Ｘ軸移動機構を前記Ｙ軸方向に移動可能に連結しており、
   前記Ｘ軸移動機構は、前記Ｚ軸方向に伸縮可能なサポート部材によりＺ軸上において吊り下げ支持されており、
   前記制御装置は、前記サポート部材を伸縮させて前記Ｘ軸移動機構及び前記Ｙ軸移動機構における前記Ｚ軸方向への吊下げ高さを変更することにより、前記樹脂吐出装置を前記Ｚ軸方向に移動させる制御を行うこと、を特徴とする熱溶融式積層方式の立体物造形装置。
2. 前記Ｘ方向ガイド部材が、前記Ｘ軸方向に延びるラックあるいはネジ軸を備えており、
   前記Ｘ方向移動部材が、前記Ｘ方向ガイド部材の前記ラックあるいは前記ネジ軸に対して噛み合った状態で前記Ｘ軸方向に移動可能とされたピニオンギヤあるいはナットを備えており、
   前記Ｙ方向ガイド部材が、前記Ｙ軸方向に延びるラックあるいはネジ軸を備えており、
   前記Ｙ方向移動部材が、前記Ｙ方向ガイド部材の前記ラックあるいは前記ネジ軸に対して噛み合った状態で前記Ｙ軸方向に移動可能とされたピニオンギヤあるいはナットを備えていること、を特徴とする請求項１に記載の熱溶融式積層方式の立体物造形装置。
3. 前記Ｘ方向ガイド部材が、前記ラックであり、
   前記Ｘ方向移動部材が、前記ピニオンギヤであり、
   前記樹脂吐出装置は、前記ピニオンギヤに対して連結されていること、を特徴とする請求項２に記載の熱溶融式積層方式の立体物造形装置。

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