JP3235853U - 付加製造システムにおいて使用するフィラメントドライブ機構及びフィラメントドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】押し出し方式の付加製造技法によって３Ｄパーツをプリントするときのフィラメント送り及び送達の信頼性を改善するフィラメントドライブを提供する。
【解決手段】フィラメントドライブ機構は、ドライブ１６０Ｃ及びドライブ１７０Ｃを備える。各ドライブは、第１の回転可能シャフト１１０、１６１及び逆回転構成で第２の回転可能シャフト１７２、１８０を含む。各ドライブは、各回転可能シャフト上に１つのフィラメント係合要素があり、間にギャップがあるフィラメント経路の対向する側に位置決めされる、一対のフィラメント係合要素を含む。ドライブ機構は、ブリッジシャフトを含み、各シャフトのうちの１つは、所望の回転レートでモータによって駆動され、各対のフィラメント係合要素は、フィラメント経路内でフィラメントに係合し、同じ回転レートで逆回転している間にフィラメントを前進させる。
【選択図】図１５Ｂ

Description

本開示は、材料押し出し技法によって３Ｄパーツをプリントするか又はその他の方法でビルドする付加製造システムに関する。特に、本開示は、押し出し方式の３Ｄプリントにおいて使用するフィラメントドライブ機構に関する。

３Ｄプリンティングとも呼ばれる付加製造は、概して、３次元（３Ｄ）物体が、従来の機械加工の場合のように材料を削除するのではなく、パーツを形成するために材料を付加することによってビルドされるプロセスである。１つ以上の付加製造技法を使用して、実質的に任意の形状の３次元中実物体を、３Ｄプリンタと一般的に呼ばれる付加製造システムによって、物体のデジタルモデルからプリントすることができる。典型的な付加製造ワークフローは、３次元コンピュータモデルを、一連の層を規定する薄い断面にスライスすること、その結果物を２次元位置データに変換すること、及び、付加ビルドスタイルで３次元構造を製造する３Ｄプリンタにデータを送ることを含む。付加製造は、材料押し出し、インク噴射、選択的レーザー焼結、粉末／結合剤噴射、電子ビーム溶融、電子写真イメージング、及びステレオリソグラフィプロセスを含む製作方法に対して多くの異なる手法を必要とする。

典型的な押し出し方式の付加製造システム（例えば、Stratasys, Inc.（ミネソタ州エデンプレイリー）によって開発された溶融堆積モデリングシステム（fused deposition modeling system））において、３Ｄ物体は、制御された押し出しレートでツール経路（toolpath）に沿ってプリントヘッドから、粘性があり流動性がある熱可塑性材料又は充填材入り熱可塑性材料を押し出すことによって、プリントパーツ（printed part）のデジタル表現からプリントすることができる。押し出された材料の流れは、基材上のロードシーケンスとして堆積され、先に堆積した材料に融着し、温度の降下によって凝固する。プリントヘッドは、ある供給量の熱可塑性材料を柔軟性フィラメントの形態で受け取る液化機、及び、溶融材料を吐出するためのノズル先端を含む。フィラメントドライブ機構は、ドライブホイール及び軸受け表面又は歯付きホイールの一対を用いる等でフィラメントに係合し、フィラメントが溶融される液化機内にフィラメントを送る。フィラメントの非溶融部分は、本質的に、液化機チューブの直径を満たし、プラグフロータイプの圧送動作であって、溶融フィラメント材料を、パーツをプリントする先端から、液化機内で更に下流に押し出して、樹脂材料の連続流れ又はツール経路を形成する、プラグフロータイプの圧送動作を提供する。押し出しレートは、制限されず、液化機内へのフィラメントの送りレートに依存するだけであり、フィラメントは、Combの特許文献１に開示されているような目標押し出しレートを達成するために計算された送りレートで前進する。

材料が平面層に堆積するシステムにおいて、基材に対するプリントヘッドの位置は、各層が形成された後、（ビルド平面に垂直な）軸に沿って増分され、プロセスは、その後、デジタル表現に類似するプリントパーツを形成するために繰り返される。パーツ材の層を堆積させることによってプリントパーツを作製するとき、サポート層又は構造は、通常、構築中のプリントパーツの（パーツ材自体によって支持されない）オーバハング部分の下に又はプリントパーツのキャビティ内にビルドされる。サポート構造は、パーツ材を堆積するのと同じ堆積技法を利用してビルドすることができる。ホストコンピュータは、形成されるプリントパーツのオーバハング又は自由空間セグメント用のサポート構造として働く更なる幾何形状を生成する。次いで、サポート材は、プリントプロセスの間に生成される形状に応じて堆積される。サポート材は、作製中にパーツ材に付着し、プリントプロセスが終了したときに完成したプリントパーツから除去可能である。

多軸付加製造システムは、溶融堆積モデリング技法を使用して３Ｄパーツをプリントするために利用することができる。多軸システムは、６自由度で可動なロボットアームを含むことができる。多軸システムは、２つ以上の自由度で可動であり、かつ、パーツの幾何形状に基づく重力の作用を打ち消すために、ビルドされる３Ｄパーツを位置決めするロボットアームの運動に無関係である、ビルドプラットフォームを含むこともできる。押し出し機は、ロボットアームの端部に取り付けることができ、複数の流量で材料を押し出すように構成することができ、ロボットアーム及びビルドプラットフォームの運動は、３Ｄパーツをビルドするために押し出し材料の流量と同期する。複数の運動軸は、パーツ全体に至るまでの単一の連続３Ｄツール経路又は単一パーツをビルドするように構成される複数の３Ｄツール経路を含む、３Ｄパーツをプリントするための複雑なツール経路を利用することができる。３Ｄツール経路の使用は、階段ステッピング（stair-stepping）（層エイリアシング（layer aliasing））、継ぎ目（seams）、サポートについての要件等の、従来の平面ツール経路３Ｄプリンティングに関する問題を軽減することができる。ビルドされるパーツを、同じビルド平面内にそれぞれがプリントされる複数の層にスライスする要件なしで、パーツの幾何形状を、プリントの向きを決定するために使用することができる。

どのプリントシステムアーキテクチャが使用されても、溶融堆積モデリングについてのプリンティング動作は、目標押し出しレートで材料を押し出すことになる送りレートでの液化機内へのフィラメントの予測可能でかつ制御される前進に依存する。

米国特許第６，５４７，９９５号

したがって、押し出し方式の付加製造技法によって３Ｄパーツをプリントするときのフィラメント送り（feeding）及び送達（delivering）の信頼性を改善することが引き続き必要とされている。

本開示の一態様は、付加製造システムとともに使用するフィラメントドライブ機構を対象とする。フィラメントドライブ機構は、少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブを備えるフィラメントドライブ機構を含む。各ドライブは、第１の回転可能シャフト及び逆回転構成で第１の回転可能シャフトに係合した第２の回転可能シャフトを含む。各ドライブは、一対のフィラメント係合要素であって、各回転可能シャフト上に１つのフィラメント係合要素があり、フィラメント経路内に提供されるフィラメントに係合するように、間にギャップがあるフィラメント経路の対向する側に位置決めされる、一対のフィラメント係合要素を含む。ドライブ機構は、第１のドライブから第２のドライブに回転動力を伝達するように構成されるブリッジフォロワーを含み、それにより、第１のドライブの第１の回転可能シャフトは、所望の送りレートでフィラメントを前進させるために選択された回転レートでモータによって駆動され、かつ、同じ回転レートで他のシャフトを回転させるように構成されるドライブシャフトであり、それにより、各対のフィラメント係合要素は、フィラメント経路内でフィラメントに係合することになり、また、フィラメントを液化機内に駆動するために、同じ回転レートで逆回転している間にフィラメントを前進させるように協働することになる。

本開示の別の態様は、付加製造システムとともに使用するフィラメントドライブ機構に関する。フィラメントドライブ機構は、第１の回転可能シャフト及び逆回転構成で第１の回転可能シャフトに係合した第２の回転可能シャフトを有する第１のフィラメントドライブ機構を含む。各回転可能シャフトは、複数の歯であって、フィラメント経路内に提供されるフィラメントに係合するように、間にギャップがあるフィラメント経路の対向する側に位置決めされる、複数の歯を有する。複数の歯は約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶ幅を有し、フィラメントに係合するように構成される実質的に平坦な表面を有する。

本開示の別の態様は、付加製造システムとともに使用するフィラメントドライブ機構に関する。フィラメントドライブ機構はクワッドドライブを含み、動力は、フィラメントに係合するように構成される各シャフトが実質的に同じレートで回転するようにクワッドドライブの単一シャフトに直接的に又は間接的に供給される。

本開示の別の態様は、付加製造システムとともに使用するプリントヘッドに関する。フィラメントドライブ機構は少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブを含む。各ドライブは、フィラメント経路に沿って直列に位置決めされた一対のフィラメントドライブホイールを有し、その間に或る空間を有する各対は、フィラメント経路内でフィラメントに係合するように構成され、各対は、実質的に同一のレートで回転するように構成される。各ドライブホイール対は第１のシャフトを有し、ギア歯は第１のシャフトの外周の周りに延在し、第１の係合表面は、第１のギア歯から離間しかつ第１のシャフトの外周の周りに延在し、第１の係合表面は複数のフィラメント係合歯を備える。各ドライブホイール対は、第１のシャフトに実質的に平行な第２のシャフトを有し、第２のドライブシャフトは、第２のシャフトの外周の周りに延在するギア歯を有する。第２のシャフトは、第２のギア歯から離間しかつ第２のシャフトの外周の周りに延在する第２の係合表面を含み、第２の係合表面は、第１の係合表面の係合歯に対向する複数のフィラメント係合歯を備える。フィラメントドライブ機構は、第１のシャフト及び第２のシャフト上のギア歯に係合するギア歯を有するブリッジフォロワーシャフトを含み、それにより、動力が、第１のドライブから第２のドライブに伝達され、第１のドライブ及び第２のドライブが、逆回転方向に回転し、フィラメントを実質的に同一のレートで係合させることをもたらす。少なくとも離間した第１のドライブ及び第２のドライブの各ドライブの第１の係合表面及び第２の係合表面は、両者の間でフィラメントを係合させるように構成され、それにより、離間したドライブホイールの対の各ドライブホイール上の少なくとも２つのフィラメント係合歯は、フィラメントに常に係合し、フィラメントを液化機内に駆動させる。

本開示の別の態様は、エラストマーパーツ材から３Ｄパーツをプリントする方法を対象とする。方法は、フィラメント形態でエラストマー材料又は束縛粒子材料を提供することと、フィラメントを、フィラメントドライブ及び液化機を有するプリントヘッドまで誘導することとを含む。方法は、少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブを備えるフィラメントドライブ機構にフィラメントを係合させることを含む。各ドライブは、一対の離間したフィラメントドライブホイールを備え、少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブの離間したフィラメントドライブホイールの各対は、フィラメントの対向する側に実質的に同じレートで係合するように構成される。各フィラメントドライブホイール対は、第１のシャフトを含み、第１のシャフトは、第１のシャフトの円周の周りに延在する第１のギア歯、及び、第１のギア歯から離間し、第１のシャフトの円周の周りに延在する第１の係合表面を有し、第１の係合表面は複数のフィラメント係合歯を備える。各フィラメントドライブホイール対は、第１のシャフトに実質的に平行な第２のシャフトを含み、第２のドライブシャフトは、第２のシャフトの円周の周りに延在する第２のギア歯を含み、第２のギア歯は第１のギア歯と相互に噛み合う。第２のドライブシャフトは、第２のシャフトの円周の周りに延在する第２の係合表面を含み、第２の係合表面は第１のドライブシャフトの第１の係合表面から離間し、第２の係合表面は複数のフィラメント係合歯を備え、第１のシャフト及び第２のシャフトは逆回転方向に回転する。フィラメントドライブ機構は第１のドライブ及び第２のドライブ上のギア歯に係合するギア歯を有するブリッジフォロワーシャフトを含み、それにより、動力が第１のドライブから第２のドライブに伝達され、第１のドライブ及び第２のドライブが、実質的に同じレートでフィラメントに係合することをもたらし、少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブの一方のシャフトのみがモータによって駆動される。方法は、溶融パーツ材を提供するために液化機内でフィラメントを溶融させることと、３次元パーツをプリントするために、液化機から溶融パーツ材を押し出すこととを含む。

定義
特段の記載が無い限り、本明細書で使用される以下の用語は、以下で規定される意味を有する。

「の上（above）」、「の下（below）」、「上部（top）」、「下部（bottom）」等の方向に関する位置特定は、３Ｄパーツの層プリント方向を参照して行われる。以下に示す実施形態において、層プリント方向は、垂直なｚ軸に沿って上方向である。これらの実施形態において、用語「の上」、「の下」、「上部」、「下部」等は、垂直なｚ軸に基づく。しかし、３Ｄパーツの層が、水平なｘ軸又はｙ軸等の異なる軸に沿ってプリントされる実施形態において、用語「の上」、「の下」、「上部」、「下部」等は、所与の軸を基準にする。

「プリントヘッドを設ける（providing a print head）」等の用語「設ける、提供する（providing）」は、実用新案登録請求の範囲において述べられるとき、提供されるアイテムの任意の特定の供給又は受取りを必要とすることを意図されない。むしろ、用語「設ける、提供する」は、明確にしかつ読み易くするために、実用新案登録請求の範囲（複数の場合もある）の後続の要素において言及されることになるアイテムを挙げるために使用されるだけである。

用語「約（about）」及び「実質的に（substantially）」は、当業者に知られている予想される変動（例えば、測定における制限及び変動性）のために、測定可能な値及び範囲に関して本明細書で使用される。

用語「デュアルドライブ（dual drive）」は、一対の逆回転するシャフトを有するフィラメントドライブ機構を指し、各シャフトは、フィラメントに係合するように構成される複数のフィラメント係合歯を備える係合表面を有し、各シャフトは、単一動力源によって直接的に又は間接的に駆動され、同じ回転レートを有するように構成される。

用語「クワッドドライブ（quad drive）」は、フィラメントに係合するように構成される２つの対の逆回転するシャフトを有するフィラメントドライブ機構を指し、フィラメントに係合するように構成される各シャフトは、複数のフィラメント係合歯を備える係合表面を有し、フィラメントに係合するように構成される各シャフトは、単一動力源によって直接的に又は間接的に駆動され、同じ回転レートを有するように構成される。

用語「ヘックスドライブ（hex drive）」は、フィラメントに係合するように構成される３つの対の逆回転するシャフトを有するフィラメントドライブ機構を指し、フィラメントに係合するように構成される各シャフトは、複数のフィラメント係合歯を備える係合表面を有し、フィラメントに係合するように構成される各シャフトは、単一動力源によって直接的に又は間接的に駆動され、同じ回転レートを有するように構成される。

本開示のフィラメントドライブ機構を利用する押し出し方式の付加製造システムの正面概略図である。 ヘッドキャリッジ上の一対のプリントヘッドの斜視図である。 本開示のクワッドドライブの一実施形態の斜視図である。 本開示のクワッドドライブの実施形態のギアの側面図である。 第１の場所のギアに取り付けられたドライブを有する本開示のクワッドドライブのギアの部分分解斜視図である。 第１の場所のドライブギアを有する本開示のクワッドドライブの正面概略図である。 第１の場所のドライブギアを有する、フィラメント経路が示されるクワッドドライブのドライブブロックの断面図である。 第２の場所のドライブギアを有する本開示のクワッドドライブの正面概略図である。 本開示のヘックスドライブの正面概略図である。 フィラメント経路が示されるヘックスドライブのドライブブロックの断面図である。 位相ずれ係合歯に硬質フィラメントを係合させる従来技術のデュアルドライブの概略図である。 位相ずれ係合歯にエラストマーフィラメントを係合させる従来技術のデュアルドライブの概略図である。 エラストマーフィラメントに係合するクワッドドライブの概略図である。 エラストマーフィラメントに係合するヘックスドライブの概略図である。 硬質フィラメントに係合するクワッドドライブの概略図である。 硬質フィラメントに係合するヘックスドライブの概略図である。 図１３Ａ及び図１３Ｂのフィラメントドライブシステムによって駆動されるフィラメントの図である。 各対内の歯と２つの対間とに関して同相に、エラストマーフィラメントを同相の係合歯に係合させるクワッドドライブの概略図である。 各対内の歯と対の間とに関して同相に、エラストマーフィラメントを同相の係合歯に係合させるヘックスドライブの概略図である。 エラストマーフィラメントを同相の平坦な係合歯に係合させるデュアルドライブの概略図である。 エラストマーフィラメントを逆回転するドライブの各対上の同相の平坦な係合歯に係合させるクワッドドライブの概略図である。 エラストマーフィラメントを平坦な係合歯に係合させるヘックスドライブの概略図である。 硬質フィラメントを鋭利な係合歯に係合させるデュアルドライブの概略図である。 硬質フィラメントを鋭利な係合歯に係合させるクワッドドライブの概略図である。 硬質フィラメントを鋭利な係合歯に係合させるヘックスドライブの概略図である。 ２：１の比のフィラメント係合歯を有するヘックスドライブの概略図である。 図１７のドライブを使用するフィラメント上の刻み目（indention）の図である。

本開示は、フィラメント形態で消耗原材料（consumable feedstock material）を引き出し送るための溶融堆積モデリング付加製造システム又は３Ｄプリンタとともに使用するフィラメントドライブ機構を対象とする。フィラメントドライブ機構は、典型的には、フィラメントを、液化機内で溶融状態まで加熱し、３Ｄパーツをプリントするためにノズル又は液化機先端を通して溶融材料を押し出すプリントヘッド又は押し出し機のサブコンポーネントである。本開示のフィラメントドライブ機構は、フィラメント経路内にフィラメントとの改善された係合点を含む。幾つかの実施形態において、複数のドライブは、フィラメント経路に沿って直列に位置決めされ、それにより、フィラメント経路内に延長した長さ及びフィラメントとの更なる係合点を提供する。複数のドライブを直列に使用すると、直列の各ドライブは、フィラメントを液化機まで前進させるために、システムコントローラによって制御される実質的に同一のレートで回転するように構成される。

本開示のフィラメントドライブ機構は、フィラメントが、種々の材料のうちの任意の材料で形成されるフィラメントとともに有利に使用することができるが、硬質又は軟質フィラメント等の、フィラメント材料であって、（大きいスプール又は重いスプールから等の）より大きい引張力を必要とする、又は、従来技術の典型的なフィラメントドライブ機構を使用して送ることが普通なら困難である、フィラメント材料を送るときに使用するのに特に適する。更なる係合点及び／又は延長した長さを有するフィラメントドライブ機構は、従来の熱可塑性３Ｄプリンティングフィラメントと比較してより柔軟である又はより硬質であるフィラメント、例えば、低デュロメータ材料で形成されるより軟質のフィラメント、又は束縛粒子若しくは繊維を含むより硬質のフィラメントを送るために特定の利点を提供することが見出された。

低デュロメータ材料は、エラストマー材料、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレンブロックアミド、シリコーン、ゴム、及び硬質ゴムを含むが、それに限定されない。モデリングフィラメントは、例えば、以下の低デュロメータ材料、すなわち、シリコーン、ゴム、及び／又は熱可塑性ポリウレタンのうちの１つ以上から形成することができる。例えば、フィラメント材料は、ショアＡスケール上で約９５よりも小さいデュロメータを有する材料から形成することができる。さらに、フィラメント材料は、ポリマー材料の混合物とすることができ、また、ポリウレタン等の熱可塑性エラストマーから実質的に形成することができる。そのような低デュロメータ材料は、粘着性表面を有する傾向があるため、ＡＢＳ、ＰＣ、及びＰＬＡ等の溶融堆積モデリング３Ｄプリンティングのために使用される典型的な材料に対して、概ね高い摩擦係数を材料が有する。低デュロメータ材料の弾性、減少した剛性、及び粘着性は、従来技術のプリントヘッドにおける送りレート誤差、詰まり、不正確な押し出しレートを引き起こすことが見出された。なぜならば、低デュロメータフィラメントが、従来技術のフィラメントドライブ機構において、伸長する、滑る、よじれる、裂ける、粉々になる、及び／又は詰まる傾向があるからである。これらの誤差及び不正確さは、不十分なパーツ品質及び／又は３Ｄパーツをプリントするときの失敗をもたらす。

束縛粒子フィラメントは、金属、セラミック、鉱物、ガラスバブル、ガラススフィアー、又は、ポリマーマトリクス内でのそのような粒子状物質の組み合わせ及び混合物から形成することができる。束縛粒子フィラメントは、例えば、Heikkilaの米国特許第９，５１２，５４４号に記載されている。そこに記載されているように、例示的な束縛フィラメントは、約１ｗｔ％～７０ｗｔ％の熱可塑性ポリマー及び約３０ｗｔ％～９９ｗｔ％のポリマー内に分散された粒子状物質であって、５００ミクロンよりも小さい粒子サイズを有しかつ粒子分布の高密度充填を達成するように構成される、粒子状物質から構成される。他のタイプの粒子状物質フィラメントは、Priedemanの米国特許第７，９１０，０４１号に記載されているような複合フィラメントを含む。そこに記載されているように、フィラメントの特性を操作するために、超微小繊維がキャリア材料に添加される。束縛粒子フィラメントは、典型的な溶融堆積モデリングフィラメントよりも硬質であり、また、より軟質のフィラメントを送るために使用されるドライブホイールに対して滑ることが立証された。

幾つかの実施形態において、本開示のフィラメントドライブ機構は、複数のドライブを含み、各ドライブは、一対の逆回転するドライブホイールを提供し、それにより、一度にフィラメントに貫入し係合する係合歯の数を増加させ、フィラメントに与える駆動力を増加させる。フィラメントドライブの増加した駆動力及び延長した長さは、原材料供給部又は供給源からフィラメントを送り、フィラメントを、目標送りレートで液化機内に駆動するのを助ける。増加した駆動力は、滑り、伸長、及びよじれを回避又は最小にしながら、原材料供給部の及び／又は原材料供給源と液化機との間の摩擦力を克服するのに十分である。幾つかの実施形態において、ドライブの半径、直径、又は円周、各ドライブ上の歯の数、及びドライブ間の距離が考慮されるため、連続するドライブの歯は、先行する対の逆回転するドライブホイールによって、フィラメント内に先に作成されたノッチに係合する。より軟質の材料を用いてプリントするときにフィラメント内の同じノッチを利用することは、プリントヘッド内でのデブリ蓄積を減少させ、それにより、プリントヘッドの信頼性を高める。ノッチの利用は、他の材料を駆動するときも有利に使用することができ、例えば、フィラメントドライブ上の摩耗を減少させる。

本開示は、任意の適切な押し出し方式の３Ｄプリンタとともに使用することができる。例えば、図１は、実質的に水平なプリント平面を有する例示的な３Ｄプリンタ１０を示し、実質的に水平なプリント平面において、パーツは印刷されるとともに、このパーツが２つのプリントヘッド１８を使用して層ごとにプリントされるにつれて実質的に垂直方向に割り出される。示す３Ｄプリンタ１０は、２つの消耗品集成体（consumable assembly）１２を使用し、各消耗品集成体１２は、システム１０によるプリントのために消耗品フィラメントの供給部を保持する、容易に装填可能、取外し可能かつ交換可能なコンテナデバイスである。典型的に、消耗品集成体１２のうちの一方は、パーツ材フィラメントを収容し、他方の消耗品集成体１２はサポート材フィラメントを収容し、それぞれが、フィラメントを１つのプリントヘッド１８に供給する。しかしながら、両方の消耗品集成体１２は構造が同一であるものとすることができる。各消耗品集成体１２は、例えば、Turley他の米国特許第７，０６３，２８５号と、Taatjes他の米国特許第７，９３８，３５６号と、Mannella他の米国特許第８，９８５，４９７号及び同第９，０７３，２６３号とにおいて論じられているように、巻回式スプール、スプールなしコイル、又は他の供給機構上に消耗品フィラメントを保持することができる。

図２に示すように、各プリントヘッド１８は、ノズル先端１４を有する液化機２０を保持するハウジングを備えるデバイスである。ガイドチューブ１６は、各消耗品集成体１２とプリントヘッド１８とを相互接続し、フィラメント供給部からプリントヘッドまでのフィラメント経路を提供する。ガイドチューブ１６は、システム１０のコンポーネントとすることができ、図示する実施形態において、プリントヘッド１８は、一端でガイドチューブ１６に取り付けられ、別の端でプリントヘッド１８に係合する端ピース１７を含む。図示する実施形態において、端ピース１７は、フィラメントが過度に鋭角に屈曲することを防止する半径を有する弧状構成を保持するのに十分に硬質であり、過度に鋭角に屈曲することは、フィラメントを破壊させるか又はフィラメント内に折り目を作成する可能性があり、それは、フィラメントがプリントヘッドに送られないことをもたらす可能性がある。他の実施形態において、ガイドチューブ１６は、消耗品集成体及び／又はプリントヘッドのサブコンポーネントであり、システム１０に出し入れして各消耗品集成体及び／又はプリントヘッドとともに交換することができる。ガイドチューブは、典型的には、フィラメントとガイドチューブの内側表面との間の摩擦力を減少させるように最小化される長さを有する。また、ガイドチューブ内の屈曲部の数及び範囲は、典型的には、ガイドチューブの内側表面とフィラメントとの間の接触面積を最小にするように最小化される。しかしながら、フィラメントとガイドチューブとの間の摩擦力は、なくすことができず、一部のプリンタアーキテクチャにおいて及び一部の材料タイプを使用するとき、フィラメントに対する適切な引張力を可能にするために、又は、プリントヘッドにおける滑り、スピンアウト、及び押し出し損失の問題を回避するために十分に消散させることができない。

例示的な３Ｄプリンタ１０は、ツール経路に沿って溶融材のロード（road）を押し出すことによって、消耗品集成体１２のパーツ材フィラメント及びサポート材フィラメントから、パーツ又はモデル及び対応するサポート構造（例えば３Ｄパーツ２２及びサポート構造２４）をそれぞれプリントする。ビルド動作中に、消耗品フィラメントの連続するセグメントは、プリントヘッド１８内へと駆動され、それらは、液化機２０内で加熱され溶融される。溶融した材料は、プリントパーツを生成するために、層ごとのパターンでノズル先端１４を通して押し出される。適切な３Ｄプリンタ１０は、Stratasys, Inc.（ミネソタ州エデンプレイリー）によって商標「ＦＤＭ」で開発された溶融体積モデリングシステムを含む。

図示のように、３Ｄプリンタ１０は、システムキャビネット又はフレーム２６と、チャンバ２８と、プラテン３０と、プラテンガントリ３２と、ヘッドキャリッジ３４と、ヘッドガントリ３６とを備える。キャビネット２６は、消耗品集成体１２を受けるように構成されているコンテナベイを備えることができる。代替的な実施形態において、３Ｄプリンタ１０の全体的なフットプリントを低減するためにコンテナベイを省略してもよい。これらの実施形態では、消耗品集成体１２は、プリンタ１０に近接することができる。

チャンバ２８は、３Ｄパーツ２２及びサポート構造２４をプリントするためのプラテン３０を収容している。チャンバ２８は、閉鎖環境とすることができ、パーツ材及びサポート材が押し出し及び堆積後に固化する速度を下げるために（例えば歪み及びカールを減らすために）、チャンバ２８を（例えば循環する加熱空気によって）加熱してもよい。代替的な実施形態において、チャンバ２８は、省略してもよく、及び／又は様々なタイプの造形環境と置き換えてもよい。例えば、３Ｄパーツ２２及びサポート構造２４は、大気条件に開放している造形環境中、又は代替構造（例えばフレキシブルなカーテン）によって閉鎖されていてもよい造形環境中でビルドされ得る。

プラテン３０は、３Ｄパーツ２２及びサポート構造２４が層ごとにプリントされるプラットフォームであり、プラテンガントリ３２によって支持されている。幾つかの実施形態において、プラテン３０は、造形基材に係合して造形基材を支持することができる。造形基材は、Dunn他の米国特許第７，１２７，３０９号に開示されているような、プラスチック、段ボール又は他の適した材料から作製されたトレイ基材とすることができ、また、フレキシブルなポリマー膜若しくはポリマーライナ、塗装用テープ、ポリイミドテープ、又はプラテン３０若しくは造形基材上に堆積した材料を付着させるための他の使い捨て製品を含むことができる。プラテンガントリ３２は、プラテン３０を垂直なｚ軸に沿って（又は実質的に沿って）移動させるように構成されているガントリアセンブリである。

ヘッドキャリッジ３４は、プリントヘッド１８を受けて保持するように構成されているユニットであり、ヘッドガントリ３６によって支持されている。図示する実施形態において、ヘッドガントリ３６は、プラテン３０の上の水平ｘ－ｙ平面において（又は実質的にその平面において）ヘッドキャリッジ３４（及び保持されているプリントヘッド１８）を移動させるように構成される機構である。ヘッドガントリ３６用の適切なガントリアセンブリの例は、Swanson他の米国特許第６，７２２，８７２号、及びComb他の米国特許第９，１０８，３６０号に開示されているものを含み、ヘッドガントリ３６は、チャンバ２８用の天井を画定する変形可能なバッフル（図示せず）を支持することもできる。ヘッドガントリ３６は、１つ以上のモータ（例えば、ステッピングモータ及びエンコーダー付きＤＣモータ）、ギア、プーリ、ベルト、ねじ、ロボットアーム等を用いて等で、ヘッドキャリッジ３４（及び保持されているプリントヘッド１８）を移動させるための任意の適切なブリッジタイプガントリ又はロボット機構を利用することができる。

代替的な実施形態において、プラテン３０は、チャンバ２８内で水平なｘ－ｙ平面において移動するように構成されてもよく、ヘッドキャリッジ３４（及びプリントヘッド１８）は、ｚ軸に沿って移動するように構成されてもよい。他の類似の装置を、プラテン３０及びプリントヘッド１８の一方又は両方が互いに対して可動であるように使用することもできる。プラテン３０及びヘッドキャリッジ３４（及びプリントヘッド１８）は、異なる軸に沿って配向されていてもよい。例えば、プラテン３０は垂直に配向されていてもよく、かつプリントヘッド１８は、ｘ軸又はｙ軸に沿って３Ｄパーツ２２及びサポート構造２４をプリントすることができる。

図２は、本開示のフィラメントドライブ機構を含む２つのプリントヘッド１８の例示的な実施形態を示す。図示するプリントヘッド１８は、消耗品フィラメントを受け取り、溶融材料を生成するために液化機２０内でフィラメントを溶融させ、液化機２０のノズル先端１４から溶融材料を堆積させるように同様に構成される。モータ（図示せず）は、モータのねじ山付き表面ギアを回転させるために、電気接続部を介してプリンタ１０から動力を受け取るように構成される。モータの回転ギア（図示せず）は、回転動力を伝達するために、本考案のフィラメントドライブ機構（例えば、図３に示すフィラメントドライブ機構１００）に係合する。モータ（図示せず）は、プリントヘッド１８内に入れることができる、又は、プリンタ１０のコンポーネントとすることができる。プリントヘッド１８用の適切な液化機アセンブリの例は、Swanson他の米国特許第６，００４，１２４号、及びBatchelder他の米国特許第８，４３９，６６５号に開示されているものを含む。プリントヘッド１８が交換可能な単一ノズルプリントヘッドである更なる実施形態において、各プリントヘッド１８用の適切なデバイス及びプリントヘッド１８とヘッドガントリとの間の接続の例は、Swanson他の米国特許第８，４１９，９９６号及び同第８，６４７，１０２号、並びにBarclay他の米国特許出願公開第２０１８００４３６２７号に開示されているものを含む。

３Ｄプリンタ１０はコントローラアセンブリ３８も含み、コントローラアセンブリ３８は、３Ｄプリンタ１０のコンポーネントをモニターし動作させるように構成される１つ以上の制御回路（例えば、コントローラ４０）及び／又は１つ以上のホストコンピュータ（例えば、コンピュータ４２）を含むことができる。例えば、ムーブコンパイラ（move compiler）機能を実施すること等、コントローラアセンブリ３８によって実施される制御機能のうちの１つ以上は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア等、又は、その組み合わせで実装することができ、データ記憶デバイス、プロセッサ、メモリモジュール等のコンピュータ方式のハードウェアを含むことができ、そのハードウェアは、システム１０の外部及び／又は内部にあるものとすることができる。

コントローラアセンブリ３８は、通信線４４を通じて、プリントヘッド１８、フィラメントドライブ機構１００、チャンバ２８（例えばチャンバ２８用の加熱ユニットを備える）、ヘッドキャリッジ３４、プラテンガントリ３２及びヘッドガントリ３６用のモータ、並びに様々なセンサ、較正デバイス、ディスプレイデバイス、及び／又はユーザ入力デバイスと通信することができる。幾つかの実施形態において、コントローラアセンブリ３８は、プラテン３０、プラテンガントリ３２、ヘッドガントリ３６、及び３Ｄプリンタ１０の任意の他の適したコンポーネントのうちの１つ以上と通信することもできる。単一信号線として示すが、通信線４４は、３Ｄプリンタ１０の外部及び／又は内部にあるものとすることができる１つ以上の電気、光、及び／又は無線信号線を含むことができ、コントローラアセンブリ３８が３Ｄプリンタ１０の種々のコンポーネントと通信することを可能にする。

動作中、コントローラアセンブリ３８は、プラテン３０をチャンバ２８内の所定の高さまで移動させるようプラテンガントリ３２に指示することができる。次に、コントローラアセンブリ３８は、ヘッドキャリッジ３４（及び保持されているプリントヘッド１８）をチャンバ２８上方の水平なｘ－ｙ平面において周囲に移動させるようヘッドガントリ３６に指示することができる。コントローラアセンブリ３８は、消耗品フィラメントの連続セグメントを消耗品集成体１２からガイドチューブ１６を通して液化機２０内へと選択的に前進させるようプリントヘッド１８に指示することもできる。

本明細書の同一出願人が所有する、Koop他の米国特許第９，３２１，６０９号の従来技術において、従来の消耗品フィラメントを液化機システム内に送るフィラメントドライブ機構が開示されている。Koopに記載されているフィラメントドライブ機構は、ドライブ１３８として図１１Ａに示されるような、互いとの係合によって駆動される、単一対の逆回転するドライブホイールすなわちデュアルドライブを利用する。好ましい実施形態において、個々のフィラメント係合歯は、交錯する（interlaced）か又は位相がずれており、それにより、フィラメントは、フィラメント１４１の駆動中の時間のうち少なくとも９０％の間、少なくとも３つの歯に係合する。Koopにおける熱可塑性樹脂フィラメントの物理的特性は、塑性変形又は塑性破壊することなく、また望ましくは、フィラメントが液化機内に捕捉されないように低圧縮率を示すことなく、フィラメントがシステムを通して送られることを可能にするためにその長さに沿って柔軟性があるものとして記載されている。ＰＬＡ、ＡＢＳ、及びＰＣ等のフィラメントは典型的な例である。このタイプのフィラメントの場合、高レベルの摩擦力を、各接触点においてフィラメント表面に加えることができ、ドライブ歯は、フィラメントに貫入する又は刻み込む（indent）ことができ、一方、フィラメントは、滑り又はよじれなしで液化機まで前進するためにフィラメント経路内で無傷かつ真っすぐのままである。

ポリウレタン、ポリエステル、ポリエチレンブロックアミド、及び硬質ゴム等の、より軟質の特性、より変形可能な特性、又はエラストマー特性を有するフィラメントタイプを有する、Koop他の単一ドライブフィラメントドライブ機構を使用すると、実験結果が示すところでは、変形可能フィラメントは、図１１Ｂに示すような、ドライブホイール対の歯内に一致する傾向があり、ドライブフィラメントドライブ機構の詰まり、フィラメントの破壊、目標レートにおける軟質フィラメントの裂け、座屈、又はその他の方法での前進の妨害をもたらすということである。同様に、Koop他のフィラメントドライブ機構は、硬質の束縛粒子フィラメントを液化機内に送るとき、失速する、詰まる、又は「スピンアウトする（spin out）」（すなわち、ドライブホイールが回転している間、フィラメントは所定の場所に留まる）ことが立証された。なぜならば、そのような材料が、ドライブ歯による変形又は刻み込みに抗し、フィラメントドライブホイールに対して滑る傾向があるからである。本開示のフィラメントドライブ機構において、フィラメントの表面に加えられる摩擦力の量は、様々なフィラメントを液化機内に送り、スピンアウト、失速、又はジャミングに対して摩擦力を克服するように改善される。

図３及び図４を参照すると、本開示の例示的なプリントヘッド１８内のクワッドフィラメントドライブ機構の実施形態が１００で示される。フィラメントドライブ機構１００は、プリントヘッド１８の（又は３Ｄプリンタ１０の）コンポーネントであり、従来技術のフィラメントドライブ機構よりも高い信頼性及び大きい力でプリントヘッド１８の液化機１８まで消耗品フィラメントの連続するセグメントを送るように構成される。フィラメントドライブ機構１００は、複数のインラインドライブを含み、それぞれは、実質的に同一のレートで回転するように構成され、また、それぞれは、同じドライブトレーン及びモータによって動力供給される。

クワッドドライブ１００は、ドライブブロック２００と、ドライブブロック２００によって画定されるフィラメント経路２１８と、外側ギア部分１０４及び内側ギア部分１０８を備えるギアアセンブリ１０１と、複数の歯付きギア１１６、１２４、及び１３０と、ドライブシャフト１１０と、トランスミッションシャフト１２０（ドライブブロック２００によって保持され、ギアトレーンをともに形成する複数のギア及びシャフト）と、ブリッジシャフト１９０によって相互接続された２つのフィラメントドライブ１６０及び１７０（図５～図７に最もよく示される）とを含む。ギアアセンブリ１０１は、ドライブシャフト１１０に回転可能に固定され、ギア１１６及び１２４は、トランスミッションシャフト１２０に回転不能に固定され、ギア１３０は、ドライブシャフト１１０のスプライン１４０に回転不能に固定される。ギアアセンブリ１０１及びギア１１６は、ドライブブロック２００の第１の側２０２に近接して位置し、一方、ギア１２４及びギア１３０は、ドライブブロック２００の第２の側２０４に近接して位置する。ギアトレーンは、プリントヘッド内のモータ（図示せず）からフィラメントドライブ１６０及び１７０に動力を伝達して、フィラメントを液化機２０内に前進させる。

図６を参照すると、ギアアセンブリ１０１の外側ギア部分１０４は、モータ（図示せず）のドライブギアに係合して、ギアアセンブリ１０１をドライブシャフト１１０の周りに時計回り方向に回転させる外周コグ１０２を有し、一方、内側ギア部分１０８上のコグ１０６は、ギア１０８の真下に位置決めされたギア１１６のコグ１１４に係合する。ギア１１６は、その後、トランスミッションシャフト１２０を反時計回り方向に回転させ、トランスミッションシャフト１２０は、次に、ギア１２４を反時計回り方向に回転させる。ギア１２４のコグ１２６は、ギア１３０上のコグ１２８に係合し、コグ１２８は、ドライブシャフト１１０の時計回り回転を生じさせる。こうして、トランスミッションシャフト１２０はドライブブロック２００にわたって第１の側２０２から第２の側２０４に動力を伝達する。

モータから出力シャフトに回転速度を減じるようにドライブシャフト１４０に動力を提供することにより、ドライブにモータから直接動力供給することに対して機械的利点を提供するギアトレーンドライブシステムが示されているが、本開示は、限定はしないが、モータをドライブシャフト１１０に直接結合し、ベルトカップリングを使用することを含む、モータ（図示せず）からドライブシャフト１１０に動力を提供する任意の適切なドライブトレーンを利用することができる。

図５～図７を参照すると、クワッドドライブ１００は、同様に構築される２つの対の離間したフィラメント係合ドライブ１６０及び１７０並びにブリッジシャフト１９０を含み、フィラメント係合ドライブ１６０及び１７０並びにブリッジシャフト１９０はドライブシャフト１１０によって動力供給される。フィラメントドライブ１６０は、ドライブシャフト１１０及びフォロワードライブ１６１を備える。ドライブシャフト１１０は、実質的に平滑な軸受け表面１４４によって分離された、ギア１４２及びフィラメント係合部分（例えば、歯）１４６を含む。フォロワードライブ１６１は、実質的に平滑な軸受け表面１６４によって分離された、ギア１６２及びフィラメント係合部分（例えば、歯）１６６を同様に含む。ドライブシャフト１１０は、ドライブブロック２００内の相補的なキャビティ２１０内に位置決めされ、キャビティ２１０は、ドライブシャフト１１０の軸受け表面１４４に係合するように構成される。フォロワードライブ１６１は、ドライブブロック２００内の相補的なキャビティ２３０内に位置決めされ、キャビティ２３０は、フィラメント通路２１８の反対側に位置決めされ、キャビティ２１０の像に対する鏡像である。キャビティ２３０は、フォロワードライブ１６１の軸受け表面１６４に係合するように構成される。ギア１６２はギア１４２に係合し、それにより、ギア１４２が矢印１４５で示す回転方向に駆動されると、ギア１６２は矢印１６５で示す逆回転方向に回転する。軸受け表面１４４、１６４とドライブブロックキャビティ２１０、２３０との係合は、ギアとフィラメント係合表面の適切な位置合わせを維持し、それにより、ドライブシャフト１１０及びフォロワードライブ１６１は、平行な回転軸の周りに回転する。

フィラメント係合ドライブ１７０は、フォロワードライブ１６１の構成と同じ構成を有するフォロワーシャフト１７２及び１８０を備える。シャフト１７２は、シャフト１８０上のギア１８２に係合するギア１７４を含み、それにより、ドリブンシャフト１８０は、矢印１８５で示すようにドリブンシャフト１７２の回転方向に対して逆回転方向に移動する。シャフト１７２は、キャビティ２５０内に位置決めされ、軸受け表面、及び、フィラメント経路２１８に入る歯を有するフィラメント係合部分１７８を含む。シャフト１７２は、矢印１７５で示すように、ドライブシャフト１１０の回転方向と同じ回転方向に回転する。シャフト１８０は、キャビティ２６０内に位置決めされ、軸受け表面、及び、フィラメント経路２１８に入る歯を有するフィラメント係合部分１８６を含む。

ブリッジシャフト１９０は、ドライブシャフト１１０のギア１４２上のコグに相互に噛み合うコグを有するギア１９２を含み、矢印１４５で示すドライブシャフト１１０の回転と逆である矢印１９５の方向への回転をもたらす。ブリッジシャフト１９０は、ギア１９２のコグとドリブンシャフト１７２のギア１７４上のコグとの相互噛み合いを通してドライブシャフト１１０から第２のドライブ１７０への動力を伝達し、それにより、ドリブンシャフト１７２は、ドライブシャフト１１０の回転方向と同じ回転方向である矢印１７５の方向に回転する。

キャビティ２１０、２３０、２５０、及び２６０は、上部縁２２０からドライブブロック２００の底部縁２２２まで延在するフィラメント通路２１８に交差し、それにより、フィラメント歯は、フィラメントに係合しフィラメントに力を与えて、材料供給源からフィラメントを引き出し、３Ｄパーツ及び／又はサポート構造をビルドする押し出しのためにフィラメントを液化機内に駆動することができる。例示的なフィラメントドライブ機構１００において、ブリッジシャフト１９０は、キャビティ２１０及び２３０と同様のキャビティ２４０内に位置決めされる。しかしながら、キャビティ２４０は、フィラメント通路２１８から離間し、それにより、ブリッジシャフト１９０はフィラメントに係合しない。

矢印１４５及び１６５の方向へのドライブシャフト１１０及びフォロワードライブ１６１の逆回転は、フィラメント係合歯１４６及び１６６がフィラメント通路２１８内へと回転することをもたらす。ブリッジシャフト１９０のギア１９２上のコグは、第２のフィラメント係合ドライブ１７０のドリブンシャフト１７２上のギア１７４上のコグに係合し、ドリブンシャフト１７２は、次に、フォロワーシャフト１８０を駆動する。逆回転するシャフト１７２及び１８０の運動は、歯１７９及び１８６が、それぞれ、フィラメントに係合しフィラメントに貫入し、フィラメントを液化機内に駆動するようにさせる。

動作時、クワッドドライブ１００は、フィラメントに係合して、同じレートで供給源からフィラメントを引き出し、フィラメントを液化機内に駆動するために同期化される第１のフィラメントドライブ１６０及び第２のフィラメントドライブ１７０を利用する。動力が、複数の外部ギアによってドライブシャフト１１０に供給されるため、フィラメントドライブ機構１６０及び１７０は、同じレートで回転可能に運動する。

ドライブシャフト１１０は矢印１４５の回転方向に回転し、それは、ギア１４２及び１６２の相互噛み合いによって矢印１６５の回転方向へのフォロワードライブ１６１の逆回転を引き起こす。第１のドライブ１６０のドライブシャフト１１０及びフォロワードライブ１６１の逆回転は、フィラメント係合部分１４６及び１６６内の歯が、フィラメントの対向する側に係合しそれに貫入し、ドライブブロック２００を通してフィラメントを押し出すようにさせる。

フィラメントドライブは、ドライブホイール歯がKoopの’６０９号に開示されているように互いに交錯した状態で、位相ずれして構成することができる、又は代替的に、対向する歯が調和して（in unison）フィラメントに係合する状態で、同相で構成することができる、又は、その他の方法で構成することができる。全ては、本開示の範囲内にある。

ドライブシャフト１１０にかかる単一ドライブ力は、両方のドライブ１６０及び１７０に動力を提供するために利用される。１つのドライブ力のみが利用されるため、ドライブ１６０及び１７０は、図１に示すように、供給源２２からガイドチューブ２６を通してフィラメントを引き出すときに、互いに同期し、互いに干渉しない。ドライブ１６０及び１７０が同期しなかった場合、フィラメントは、ドライブの間で座屈又は伸長を受ける可能性がある。

図８を参照すると、クワッドドライブ１００の代替のバージョンが１００Ａで示され、ドライブ１００との共通の特徴部は、実施形態１００Ａにおいて「Ａ」が続く同じ数字で指定される。フィラメントドライブ１００Ａの特徴部が本明細書で述べられない場合、その特徴部は、実施形態１００で述べたものと同じである。

クワッドドライブ１００Ａは、離間した逆回転するドライブ１６０Ａ及び１７０Ａを含む。しかしながら、ブリッジシャフト１９２Ａは、逆回転するドライブ１６０Ａ及び１７０Ａを駆動するドリブンシャフトである。ブリッジシャフト１９２Ａは、シャフト１１０Ａ及び１７２に鏡像角度位置で係合し、それにより、ブリッジシャフト１９２Ａは、同じ動力を両方のドライブ１６０Ａ及び１７０Ａに同時に供給し、それにより、ドライブ１６０Ａ及び１７０Ａの同期性を維持するのを助ける。さらに、ドリブンブリッジシャフト１９２Ａは、フィラメントドライブ１００内のドライブギア１４２よりも大きい直径のギアを有し、そのギアは、実施形態１００においてドリブンシャフト１４０によって加えられるトルクと比べてドライブ１６０Ａ及び１７０Ａに加えるトルクを増加させる。増加したトルクは、フィラメントに入力される動力を増加させ、それにより、フィラメントを液化機チューブ内に確実に駆動するのを助ける。

図９及び図１０を参照すると、ヘックスドライブ、フィラメントドライブ機構が３００で示される。ドライブ１００との共通の特徴部は、実施形態３００において「Ｂ」が続く同じ数字で指定される。ヘックスドライブ３００の特徴部が本明細書で述べられない場合、その特徴部は、実施形態１００で述べたものと同じである。

ヘックスドライブ３００は、上側の５つのシャフトが同じである点でクワッドドライブ１００と同様であり、それにより、フィラメントドライブ機構３００は、ドライブ１６０及び１７０を含むが、第３のドライブ３１０も含む。しかしながら、動力源を中心に位置付け、同じ動力をドライブのそれぞれに提供するために、ドライブシャフトの場所は、シャフト１１０からドライブシャフト１７２Ｂに移り、シャフト１１０Ｂは、実施形態３００においてフォロワーシャフトである。

ドライブシャフト１７２Ｂは、第２のブリッジシャフト３１２を通して第３のドライブ３１０に動力を提供し、第２のブリッジシャフト３１２は、ドライブシャフト１７２Ｂのギア３７４と相互に噛み合うギア３１４を有し、矢印１７５で示すドライブシャフト１７２Ｂの回転と逆でありかつ第１のブリッジシャフト１９０と同じ回転方向である矢印３１５の方向への回転をもたらす。第２のブリッジシャフト３１２は、第２のドライブ１７０の構成と同じ構成を有する第３のドライブ３１０に動力を伝達する。

第２のブリッジシャフト３１２のギア３１４は、フィラメント係合ドライブ３１０のドリブンシャフト３３０上のギア３３２に係合する。ドリブンシャフト３３０は、キャビティ２１０から離間しかつキャビティ２１０と同じ構成を有するドライブブロック３５０内のキャビティ３６０内に位置決めされる。ドリブンシャフト３３０は、第１のドリブンシャフト３４０と構造的に同じであり、ギア３３２、軸受け表面、及び、フィラメント経路２１８に入る歯を有するフィラメント係合部分３３６を含む。ドリブンシャフト３３０は、矢印３３５で示すように、ドライブシャフト３７２の回転方向と同じ回転方向に回転する。

第３のフィラメント係合ドライブ３１０は、ドリブンシャフト３３０の構成と同じ構成を有するドリブンシャフト３４０及びフォロワーシャフト１６１を含む。ドリブンシャフト３４０は、ギア３１４上のコグに係合するギア３４２上のコグを有し、それにより、ドリブンシャフト３４０は、矢印３４５で示すように、ドリブンシャフト３３０の回転方向に対して逆の回転方向に移動する。ドリブンシャフト３４０は、キャビティ３６０の構成と同じ構成を有しかつキャビティ３６０から離間するキャビティ３７０内に位置決めされる。ドリブンシャフト３４０は、軸受け表面、及び、フィラメント経路２１８に入る歯を有するフィラメント係合部分３４６を含む。

したがって、ドライブ３００は、離間したドライブの３つのセット１６０、１７０、及び３１０を含み、３つのセットは、フィラメントとの接触点の数を増加させて、或る材料についてドライブ力を増加させる。ドライブの数は、フィラメントの対向する側に係合する更なるブリッジシャフト及びシャフトの対を追加することによって増加することができる。

図１２Ａを参照すると、本開示のクワッドドライブは、位相外れフィラメント係合歯を有し、低デュロメータフィラメント１４３とフィラメントドライブ機構１００との係合を示すように示される。フィラメント１４３は、ドライブ１６０のフィラメント係合部分１４６及び１６６の歯１４９と歯１６７との間の経路に一致する。フィラメント１４３は、フィラメント歯１７９とフィラメント歯１８７との間の経路にも一致する。単一ドライブの実施形態と比較して、フィラメント１４３に係合する歯の数の増加は、フィラメント１４３に係合する牽引力及び力を増加させる。しかしながら、低デュロメータ材料は、伸長し、屈曲し、係合表面から離れる傾向を持続する。

図１２Ｂを参照すると、本開示のヘックスドライブは、フィラメントドライブ１６０、１７０、及び３１０を有するように示される。ドライブ１６０、１７０、及び３１０は、位相外れフィラメント係合歯を有し、ドライブ１６０、１７０、３１０の歯の間の経路に一致する低デュロメータフィラメント１４３の係合を示すように示される。

図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、実質的に硬質のフィラメント２４３が、クワッドドライブのドライブ１６０及び１７０の歯によって係合される（図１３Ａ）、又は、ヘックスドライブのドライブ１６０、１７０、及び３１０の歯によって係合される（図１３Ｂ）とき、フィラメント２４３は実質的に真っ直ぐのままである。図１２Ａ、１２Ｂは、図１３Ａ及び図１３Ｂと比較すると、同じフィラメントドライブが、異なる硬度又はデュロメータのフィラメントに及ぼす可能性がある異なる効果を示す。

２つのドライブ機構１６０及び１７０並びに３つのドライブ機構１６０、１７０、及び３１０を通して駆動されるフィラメント２４３が図１３Ｃに示される。フィラメント２４３は、２つの駆動機構１６０及び１７０並びに３つの駆動機構１６０、１７０、及び３１０の位相外れ構成の結果として、位相外れの刻み目２４５及び２４７を含む。ドライブが、上側ドライブ１６０並びにトリプルドライブシステムの場合には上側ドライブ１６０及び中央ドライブ１７０によって作成される同じカットアウト又はノッチに係合するように、半径Ｒ、連続するシャフトの中心点間の長さＬ、及び１シャフト当たりの歯の数が考慮される。ドライブの位置合わせは、過剰なデブリの蓄積を防止し、プリントヘッドの信頼性を高める。

図１４Ａ及び図１４Ｂは、低デュロメータフィラメント１４３が図１２Ａ及び図１２Ｂに示すものと同じドライブによって駆動されることを示す。しかしながら、歯は、図１２Ａ及び図１２Ｂに示す位相外れの歯と比べて、図１４Ａ及び図１４Ｂでは同相である。図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、同相の歯は、低デュロメータフィラメント１４３を変形させるか、又は係合するときにフィラメント１４３に貫入させるが、実質的に真っ直ぐな構成を維持し、それにより、低デュロメータフィラメントを、押し出しのために液化機チューブ内に駆動するときの効率を増加させるときに有利である可能性がある。ドライブが、上側ドライブ１６０並びにトリプルドライブシステムの場合には上側ドライブ１６０及び中央ドライブ１７０によって作成される同じカットアウト又はノッチに係合するように、半径Ｒ、連続するシャフトの中心点間の長さＬ、及び１シャフト当たりの歯の数が考慮される。ドライブの位置合わせは、過剰なデブリの蓄積を防止し、プリントヘッドの信頼性を高める。

３Ｄパーツ及び／又はサポート構造をビルドするために使用される原材料のタイプに応じて、フィラメント係合部分の構成は変動する場合がある。９５よりも小さい又はより好ましくは約８５～約９５のショアＡ硬度を有するエラストマー等の軟質で柔軟性のある材料を用いてプリントするとき、フィラメント係合部分は、実質的に平坦な表面及びより大きい深さを有する、より少数の歯を利用することができる。

図１５Ａ～図１５Ｃを参照すると、逆回転するドライブが示され、逆回転するドライブは、デュアルドライブとして、又は、ドライブ１００、１００Ａ（クワッドドライブ）又はドライブ３００（ヘックスドライブ）に関して利用することができ、ドライブ１００、１００Ａ、及び３００に対する異なるコンポーネントを有するコンポーネントは、記号（Ｃ）を有する同じ参照符号を与えられることになる。ドライブ１６０Ｃは、実質的に平坦な係合表面４４９及び４６７を有する歯１４６Ｃ及び１６６Ｃを有するシャフト１１０Ｃ及び１６１Ｃを有する。歯１４６Ｃ、１６６Ｃの数及びランド幅４４９、４６７の寸法は、フィラメントのために使用される特定の材料及び特定のプリンタに応じて変動する可能性がある。

図１５Ｂを参照すると、クワッドドライブが１６０Ｃ及び１７０Ｃで示される。ドライブ１６０Ｃは、図１５Ａに関して述べたものと同じである。しかしながら、シャフト１１０は、ドリブン型とすることができる、又は、シャフト１１０Ａはフォロワー型とすることができる。ドライブ１７０Ｃは、ランド幅４７９及び４８７を有する歯１７８Ｃ及び１８６Ｃを有する逆回転するシャフト１７８及び１８０をそれぞれ含む。やはり、歯１７８Ｃ、１８６Ｃの数及びランド幅４７９、４８７の寸法は、フィラメントのために使用される特定の材料及び特定のプリンタに応じて変動する可能性があるが、シャフト１１０／１１０Ａ及び１６１のそれと実質的に同じ数の歯及び実質的に同じ寸法の平坦表面を有する。図１５Ｂでは、第１のドライブ１６０Ｃの歯は互いに同相であり、第２のドライブ１７０Ｃの歯は互いに同相であり、第１のドライブ１６０Ｃの歯は第２のドライブ１７０Ｃの歯と位相がずれている。

図１５Ｃを参照すると、クワッドドライブが、１６０Ｃ、１７０Ｃ、及び３１０Ｃで示される。ドライブ１６０Ｃ及び１７０Ｃは図１５Ｂで述べたドライブと実質的に同様である。差は、シャフト１１０Ａがドリブン型でなく、シャフト１７２Ｂがドリブン型であることである。ドライブ３１０Ｃは、実質的に平坦な表面４８９及び４９１を有する歯３３６Ｃ及び３４６Ｃを有する逆回転するシャフト３３０、３４０を含む。やはり、歯３３６Ｃ、３４６Ｃの数及びランド幅４８９、４９１の寸法は、フィラメントのために使用される特定の材料及び特定のプリンタに応じて変動する可能性があるが、シャフト１１０、１６１及び１７２Ａ、１８０のそれと実質的に同じ数の歯及び実質的に同じ寸法の平坦表面を有する。図１５Ｃでは、第１のドライブ１６０Ｃ及び第３のドライブ３１０Ｃの歯は互いに同相であり、第２のドライブ１７０Ｂの歯は互いに同相であり、第１のドライブ１６０Ｃ及び第３のドライブ３１０Ｃの歯は第２のドライブ１７０Ｃの歯と位相がずれている。

ドライブが、クワッドドライブにおける上側ドライブ１６０Ｃ並びにヘックスドライブにおける上側ドライブ１６０Ｃ及び中央ドライブ１７０Ｃによって作成される同じカットアウト又はノッチに係合するように、半径Ｒ、連続するシャフトの中心点間の長さＬ、及び１シャフト当たりの歯の数が考慮される。ドライブの位置合わせは、過剰なデブリの蓄積を防止し、プリントヘッドの信頼性を高める。

非制限的な例によれば、フィラメント係合部分は、約０．０２０インチの深さ及び約０．００８インチ～約０．１５インチのランド幅Ｗを有する１６個の歯を含むことができる。より詳細には、ランド幅４４９、４６７は、約０．０８インチ～約０．１２インチに及ぶ、更により詳細には、約０．０９インチ～約０．１１インチに及ぶランド幅Ｗを有する。ランド幅４４９、４６７は平坦か又は実質的に平坦とすることができる。

ランド幅４４９、４６７を有する歯１４６Ｃ、１６６Ｃは、デュアルドライブ１６０Ｃとしてであっても、クワッドドライブ１６０Ｃ及び１７０Ｃとしてであっても、及び／又はヘックスドライブ１６０Ｃ、１７０Ｃ、及び３１０Ｃとしてであっても、約９５よりも小さいショアＡかつ約６０よりも大きいショアＡを有するような低デュロメータフィラメント材料とともに利用することができる。特に、フィラメント材料のデュロメータは、ショアＡスケール上で約７５～約９５、又は、ショアＡスケール上で約８５～約９５にあるものとすることができる。示すように、歯４４６、４６６のランド幅４４９、４６７は、同相であるが、位相がずれているものとすることができる。

同相の歯のランド幅４４９、４６７であるとき、位置合わせされた平坦な係合歯によって把持される低デュロメータフィラメント１４３は、減少するか又は収縮しかつ屈曲した状態でフィラメント経路内にあるままである。係合歯４４４、１６６の平坦プロファイルは、低デュロメータフィラメント１４３の表面の穿孔を回避又は最小にし、穿孔される場合、フィラメントが連続するドライブを通して駆動されるときに同じ穿孔を利用する。なぜならば、軟質材料が穿孔されると、望ましくない材料が、ドライブ内に蓄積し、目詰まり及びジャミングを引き起こすことが見出されたからである。

図１６Ａ～図１６Ｃを参照すると、逆回転するフィラメントドライブが示され、逆回転するフィラメントドライブは、図１６Ａに示すデュアルドライブとして、図１６Ｂに示すドライブ１００、１００Ａ（クワッドドライブ）又は図１６Ｃに示すドライブ３００（ヘックスドライブ）に関して使用されて、上記で述べた束縛粒子フィラメント等のより硬質のフィラメント４８０を効果的にかつ正確に引き出すことができ、ドライブ１００、１００Ａ、及び３００に対する異なるコンポーネントを有するコンポーネントは、記号（Ｄ）を有する同じ参照符号を与えられることになる。より硬質のフィラメント４８０は、歯がフィラメントに貫入できないため、滑りによって逆回転する標準的なドライブによって把持することが難しい可能性がある。図１６Ａ～図１６Ｃに示す、開示するフィラメントドライブは、近接して離間した歯を有する逆回転するドライブを有し、それにより、より多くの数の歯が各ドライブにおいてフィラメントに係合する。

示すように、ドライブは、３２個の均一に離間した歯を有する。しかしながら、歯の開示される数は制限的でない。歯の鋭利縁の非制限的な範囲は、約０．００１インチ～約０．００３インチに及び、歯は同相であるか又は位相がずれているものとすることができる。

図１６Ａに示すように、デュアルドライバ１６０Ｃが示され、デュアルドライバ１６０Ｃは、ドライブ１１０及びフォロワーシャフト１６１を含む。各シャフト１１０及び１６１は、複数の離間した歯４９２及び４９３をそれぞれ含む。隣接する歯４９２及び４９３の近接性は、フィラメントがドライブ１６０Ａを通して駆動される際の、フィラメント４８０との接触点の数を増加させる。接触点の数及び歯の鋭利縁は、フィラメント４８０に対する把持力を増加させ、それは、硬質フィラメントを駆動するときに有利である。

図１６Ｂは、ドライブ１６０Ｄ及び１７０Ｄを用いたクワッドドライブを示す。クワッドドライブ１６０Ｄは、図１６Ａに関して述べられた。しかしながら、シャフトは、上述したように、ドライブシャフト１１０又はドリブンシャフト１１０Ａとすることができる。ドライブ１７０Ｄは、歯４９２及び４９３と同様に構成される複数の歯４９４及び４９５を有する逆回転するシャフト１７２及び１８０を含む。

図１６Ｃは、ドライブ１６０Ｄ、１７０Ｄ、及び３１０Ｄを用いたヘックスドライブを示す。ドライブ１７０Ｄはドライブシャフト１７２Ａを含み、ドライブ１６０Ｄはドリブンシャフト１１０Ａを含む。ドライブ３１０Ｄは、歯４９２～４９５の構成と実質的に同じ構成を有する、離間した実質的に均一の歯４９６及び４９７を有する逆回転するシャフト３３０及び３４０を含む。増加した数のドライブを利用することは、硬質フィラメントとの接触点を増加させ、それにより、次に、液化機内へのフィラメントの送りレートの信頼性を増加させる。

図１７は、異なる数の歯５００及び５０２を有するドライブシャフト１１０及びドリブンシャフト１６１をそれぞれ有するデュアルドライブ１６０Ｅを示す。示すように、ドリブンシャフト１６１は、ドライブシャフト１１０に比べて２倍の、すなわち２：１の比の歯の数を有する。この実施形態は、ドライブシャフト１１０（モータによって直接動力供給される）よりも低い安定性を有するドリブンシャフト１６１によって引き起こされるビード幅変動を、ドリブンシャフト１６１がフィラメント１４３に係合するサイクリック方式を減少させることによって軽減するために示された。ビード幅変動性を減少させることは、パーツがより正確にプリントされることをもたらす。歯５０２の数の２倍がドリブンシャフト５０２上に示され、より少ない数の歯５００（粗い歯）がドライブシャフト１１０上に位置決めされるが、約１．５：１及び約３．０：１の範囲内の比、更により詳細には、約１．８：１及び約２．２：１の範囲内の比を含む、２：１以外の他の変形を使用することもできる。

図１８を参照すると、２：１の比の歯を有するドライブを利用すると、フォロワードライブからのフィラメント内の刻み目は、ドライブ１６０Ｄに関して同相であることと、位相がずれていることの間で交互になる。ドライブシャフト１１０に対してドリブンシャフト１６１を交互に配置することがビード幅変動を減少させることが見出された。フィラメント５１０内の刻み目は、同相５１２及び５１４と、位相外れ５１２、５１６、及び５１８との間の交互の係合を示す。デュアルドライブ１６０Ｅとして示すが、クワッドドライブ及びヘックスドライブ等の、直列の複数のドライブを、上記で論じたようにドライブに追加することができる。

本開示は好ましい実施形態を参照して述べられたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細において変更を行うことができることを当業者は認識するであろう。

Claims (56)

1. 付加製造システムとともに使用するフィラメントドライブ機構であって、
   互いに離間した第１のドライブ及び第２のドライブを備えるフィラメントドライブ機構であって、各ドライブは、
   フィラメントドライブ機構と、
   前記第１のドライブを前記第２のドライブに回転可能に結合させるように構成されるブリッジシャフトと、
   を備え、
   前記フィラメントドライブ機構は、
   第１の回転可能シャフトと、
   逆回転構成で前記第１の回転可能シャフトに係合した第２の回転可能シャフトと、
   それぞれが複数の歯を備える一対のフィラメント係合要素であって、各回転可能シャフト上に１つのフィラメント係合要素があり、フィラメント経路内に提供されるフィラメントに係合するように、間にギャップがある前記フィラメント経路の対向する側に位置決めされる、一対のフィラメント係合要素と、
   を有し、
   前記シャフトのうちの１つは、所望の送りレートで前記フィラメントを前進させるために選択された回転レートでモータによって駆動され、かつ、同じ回転レートで他のシャフトを回転させるように構成されるドライブシャフトであり、それにより、各対のフィラメント係合歯は、前記フィラメント経路内でフィラメントに係合することになり、また、前記フィラメントを液化機内に駆動するために、同じ回転レートで逆回転している間に前記フィラメントを前進させるように協働することになる、
   フィラメントドライブ機構。
2. 前記ドライブシャフトは、前記第１のドライブ又は前記第２のドライブの前記第１の回転可能シャフトを含む、
   請求項１に記載のフィラメントドライブシステム。
3. 前記ドライブシャフトは前記ブリッジシャフトを含む、
   請求項１に記載のフィラメントドライブシステム。
4. 対のフィラメント係合要素の各対の少なくとも４つの歯は前記フィラメントに常に係合する、
   請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
5. 前記フィラメント係合要素はドライブホイールを含む、
   請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
6. 前記シャフトを回転させるために前記モータによって駆動されるギアトレーンを更に含む、
   請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
7. 前記少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブはそれぞれ、
   前記第１の回転可能シャフトの外周の周りに延在する第１のギアコグと、
   前記第２の回転可能シャフトの外周の周りに延在する第２のギアコグと、
   を更に備え、前記第２のギアコグは前記第１のギアコグと相互に噛み合い、
   前記第１の回転可能シャフトの回転は、逆回転方向への前記第２の回転可能シャフトの回転を引き起こす、
   請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
8. 前記ブリッジシャフトは、前記第１のドライブ及び第２のドライブが前記フィラメントに実質的に同様のレートで係合するように、前記第１のドライブ及び第２のドライブ上のギアコグに係合するギアコグを有する、
   請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
9. ドライブブロックを更に備え、該ドライブブロックは、
   前記フィラメント経路を備えるチャネルと、
   前記フィラメント経路の対向する側の複数の対の離間したキャビティであって、各キャビティは、前記フィラメント経路に交差し、それにより、前記複数のフィラメントドライブの前記第１の係合表面及び第２の係合表面の部分は、前記フィラメント経路に入り、前記フィラメントに回転可能に係合するように構成される、複数の対の離間したキャビティと、
   を備える、
   請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
10. 第３のドライブを更に備え、前記第２のドライブは、前記第１のドライブと前記第３のドライブとの間に位置決めされる、
    請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
11. 前記第２のドライブから前記第１のドライブに動力が伝達されるように、前記第１のドライブ及び第２のドライブ上のギアコグに係合するギアコグを有する第１のブリッジシャフトと、
    前記第２のドライブから前記第３のドライブに動力が伝達されるように、前記第３のドライブ及び第２のドライブ上のギアコグに係合するギアコグを有する第２のブリッジシャフトと、
    を更に備え、
    前記第１のドライブ、前記第２のドライブ、及び前記第３のドライブは、前記フィラメントに実質的に同様のレートで係合するように構成される、
    請求項１０に記載のフィラメントドライブ機構。
12. 前記歯は、約０．００１インチ～約０．００３インチに及ぶエッジ幅を有する、
    請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
13. 前記歯は、約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する、
    請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
14. 前記ランド幅は実質的に平坦な表面である、
    請求項１３に記載のフィラメントドライブ機構。
15. 前記第１のドライブ及び前記第２のドライブは同じ数の歯を有し、前記第１のドライブの前記歯は互いに同相であり、前記第２のドライブの前記歯は互いに同相である、
    請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
16. 前記第１のドライブ内の歯の数及び前記第２のドライブ内の歯の数は異なる、
    請求項１に記載のフィラメントドライブ機構。
17. 前記第１のドライブの歯と前記第２のドライブの歯との比は、約１．５：１～約３．０：１に及ぶ、
    請求項１６に記載のフィラメントドライブ機構。
18. 前記第１のドライブの前記歯は、前記第２のドライブの前記歯と位相がずれている、
    請求項１５に記載のフィラメントドライブ機構。
19. 付加製造システムにおいてエラストマーフィラメントを駆動するときに使用するフィラメントドライブ機構であって、
    第１のドライブを備え、該第１のドライブは、
    第１の回転可能シャフトと、
    逆回転構成で前記第１の回転可能シャフトに係合した第２の回転可能シャフトと、
    複数の歯であって、該複数の歯は、各回転シャフト上にあり、フィラメント経路内に提供されるフィラメントに係合するように、間にギャップがある前記フィラメント経路の対向する側に位置決めされ、該複数の歯は約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する、複数の歯と、
    を備える、フィラメントドライブ機構。
20. 各シャフト上の前記複数の歯は同相である、
    請求項１９に記載のフィラメントドライブ。
21. 前記第１のドライブから離間した第２のドライブを更に備え、該第２のドライブは、
    第３の回転可能シャフトと、
    逆回転構成で前記第３の回転可能シャフトに係合した第４の回転可能シャフトと、
    複数の歯であって、該複数の歯は、前記第２のドライブの各回転シャフト上にあり、フィラメント経路内に提供されるフィラメントに係合するように、間にギャップがある前記フィラメント経路の対向する側に位置決めされ、該複数の歯は約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する、複数の歯と、
    前記第１のドライブと前記第２のドライブとを回転可能に結合するように構成される第１のブリッジシャフトと、
    を備える、請求項１９に記載のフィラメントドライブ。
22. 前記第２のフィラメントドライブは、前記第１のフィラメントドライブから第１の選択された距離だけ離間し、前記第１の選択された距離は、前記第２のドライブ内の前記複数の歯が、前記第１のドライブ内の前記複数の歯と実質的に同じ複数の場所で前記フィラメントに係合するようにさせるものである、
    請求項２１に記載のフィラメントドライブ。
23. 前記第２のドライブから離間した第３のドライブを更に備え、該第３のドライブは、
    第５の回転可能シャフトと、
    逆回転構成で前記第１の回転可能シャフトに係合した第６の回転可能シャフトと、
    複数の歯であって、該複数の歯は、前記第３のドライブの各回転シャフト上にあり、フィラメント経路内に提供されるフィラメントに係合するように、間にギャップがある前記フィラメント経路の対向する側に位置決めされ、該複数の歯は約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する、複数の歯と、
    前記第１のドライブ、前記第２のドライブ、及び前記第３のドライブが実質的に同じレートで回転するように前記第２のドライブと前記第３のドライブとを回転可能に結合するように構成される第２のブリッジシャフトと、
    を備える、
    請求項２１に記載のフィラメントドライブ。
24. 前記第１のドライブの前記歯は互いに同相であり、前記第２のドライブの前記歯は互いに同相であり、前記第１のドライブの前記歯は、前記第２のドライブの前記歯と位相がずれている、
    請求項２１に記載のフィラメントドライブ機構。
25. 付加製造システムとともに使用するフィラメントドライブ機構であって、
    第１のドライブ及び第２のドライブを備えるクワッドドライブを備え、前記第１のドライブ及び前記第２のドライブはそれぞれ、一対の逆回転するフィラメント係合要素を備え、動力は、前記フィラメントに係合するように構成される各シャフトが同じレートで回転するように前記クワッドドライブの単一シャフトに直接的に又は間接的に供給される、
    フィラメントドライブ機構。
26. 動力は、前記クワッドドライブの前記第１のドライブ又は前記第２のドライブの第１の回転可能シャフトに供給される、請求項２５に記載のフィラメントドライブシステム。
27. 動力は、前記クワッドドライブの第１のブリッジシャフトに供給される、
    請求項２５に記載のフィラメントドライブシステム。
28. 前記フィラメント係合要素は、約０．００１インチ～約０．００３インチに及ぶエッジ幅を有する複数の歯を備える、
    請求項２５に記載のフィラメントドライブ機構。
29. 前記フィラメント係合要素は、約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する複数の歯を備える、
    請求項２５に記載のフィラメントドライブ機構。
30. 前記ランド幅は実質的に平坦な表面である、
    請求項２９に記載のフィラメントドライブ機構。
31. 前記フィラメント係合要素は複数の逆回転する歯を備え、前記第１のドライブの前記歯は互いに同相であり、前記第２のドライブの前記歯は互いに同相であり、前記第１のドライブの前記歯は、前記第２のドライブの前記歯と位相がずれている、
    請求項２９に記載のフィラメントドライブ機構。
32. 一対の逆回転するフィラメント係合要素を備える第３のドライブを更に備え、該第３のドライブは、ヘックスドライブを形成するために前記クワッドドライブに回転可能に結合され、前記ヘックスドライブの単一シャフトに動力が供給されると、前記第１のドライブ、前記第２のドライブ、及び前記第３のドライブの前記逆回転するフィラメント係合要素はそれぞれ、同じレートで回転する、
    請求項２５に記載のフィラメントドライブ機構。
33. 付加製造システムによって３次元パーツをプリントする方法であって、
    フィラメント形態で消耗材料を提供することと、
    前記フィラメントを、フィラメントドライブ及び液化機を有するプリントヘッドまで誘導することと、
    選択された距離だけ互いから離間した少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブを備えるフィラメントドライブ機構に前記フィラメントを係合させることであって、各ドライブは、
    一対の離間したフィラメントドライブホイールを備え、前記少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブの前記離間したフィラメントドライブホイールの各対は、フィラメントの対向する側に実質的に同じレートで係合するように構成され、各フィラメントドライブホイール対は、
    第１のシャフトであって、
    第１のシャフトの円周の周りに延在する第１のギアコグと、
    前記第１のギアコグから離間し、第１のシャフトの円周の周りに延在する第１の係合表面であって、複数のフィラメント係合歯を備える、第１の係合表面と、
    を備える、第１のシャフトと、
    前記第１のシャフトに実質的に平行な第２のシャフトであって、
    第２のシャフトの円周の周りに延在する第２のギアコグであって、前記第１のギアコグと相互に噛み合う、第２のギアコグと、
    前記第２のシャフトの円周の周りに延在する第２の係合表面であって、前記第１のドライブシャフトの前記第１の係合表面から離間し、複数のフィラメント係合歯を備え、前記第１のシャフト及び第２のシャフトは逆回転方向に回転する、第２の係合表面と、
    を備える、第２のシャフトと、
    を備え、
    前記第１のドライブを前記第２のドライブに回転可能に結合するように構成されるブリッジシャフトと、
    を備え、
    前記シャフトの１つは、所望の送りレートで前記フィラメントを前進させるために選択された回転レートでモータによって駆動され、かつ、同じ回転レートで他のシャフトを回転させるように構成されるドライブシャフトであり、それにより、各対のフィラメント係合要素は、前記フィラメント経路内でフィラメントに係合することになり、また、前記フィラメントを液化機内に駆動するために、同じ回転レートで逆回転している間に前記フィラメントを前進させるように協働することになる、係合させることと、
    溶融パーツ材を提供するために前記液化機内で前記フィラメントを溶融させることと、
    前記３次元パーツをプリントするために、前記液化機から前記溶融パーツ材を押し出すことと、
    を含む、方法。
34. 前記フィラメントは、９５よりも小さいショア硬度Ａを有するエラストマーを含む、請求項３３に記載の方法。
35. 前記フィラメントを係合させることは、前記第１のドライブ及び前記第２のドライブの前記第１の係合表面及び前記第２の係合表面の各表面の上の複数の歯に前記フィラメントを係合させることを含む、請求項３３に記載の方法。
36. 前記複数の歯は、約０．００１インチ～約０．００３インチに及ぶエッジ幅を有する、請求項３５に記載の方法。
37. 前記複数の歯は、約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する、請求項３５に記載の方法。
38. 前記複数の歯は、約０．０８インチ～約０．１２インチに及ぶランド幅を有する、請求項３５に記載の方法。
39. 各ドライブホイール対の前記複数の歯は互いに同相である、請求項３５に記載の方法。
40. 各ドライブホイール対の前記複数の歯は互いに位相がずれている、請求項３５に記載の方法。
41. 前記複数の歯は第１の複数の歯及び第２の複数の歯を備え、前記第１の複数の歯の数及び前記第２の複数の歯の数は異なる、請求項３５に記載の方法。
42. 前記複数の歯は第１の複数の歯及び第２の複数の歯を備え、前記第１の複数の歯の数及び前記第２の複数の歯の数は、約１．５：１～約３．０：１に及ぶ比を有する、請求項３５に記載の方法。
43. 前記フィラメントを前記少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブに係合させることは、前記フィラメントを、第１のドライブ、第２のドライブ、及び第３のドライブに係合させることを含み、前記第２のドライブは前記第１のドライブと前記第３のドライブとの間にある、請求項３３に記載の方法。
44. 前記フィラメントを、第１のドライブ、第２のドライブ、及び第３のドライブに係合させることは、
    前記第２のドライブから前記第１のドライブに動力が伝達されるように、前記第１のドライブ及び第２のドライブ上のギアコグに係合するギアコグを有する前記第１のブリッジシャフトを利用することと、
    前記第２のドライブから前記第３のドライブに動力が伝達されるように、ギアコグを前記第３のドライブ及び第２のドライブ上のギアコグに係合するギアコグを有する第２のブリッジシャフトを利用することと、
    を更に含み、
    前記第１のドライブ、前記第２のドライブ、及び前記第３のドライブは、前記フィラメントに実質的に同様のレートで係合するように構成される、請求項４３に記載の方法。
45. 付加製造システムによって３次元パーツをプリントする方法であって、
    フィラメント形態で消耗材料を提供することと、
    前記フィラメントを、フィラメントドライブ及び液化機を有するプリントヘッドまで誘導することと、
    前記フィラメントをクワッドドライブに係合させることであって、前記シャフトのうちの１つは、所望の送りレートで前記フィラメントを前進させるために選択された回転レートでモータによって駆動され、かつ、同じ回転レートで他のシャフトを回転させるように構成されるドライブシャフトであり、それにより、各対のフィラメント係合要素は、前記フィラメント経路内でフィラメントに係合することになり、また、前記フィラメントを液化機内に駆動するために、同じ回転レートで逆回転している間に前記フィラメントを前進させるように協働することになる、係合させることと、
    溶融パーツ材を提供するために前記液化機内で前記フィラメントを溶融させることと、
    前記３次元パーツをプリントするために、前記液化機から前記溶融パーツ材を押し出すことと、
    を含む、方法。
46. 前記フィラメントは、９５よりも小さいショア硬度Ａを有するエラストマーを含む、請求項４５に記載の方法。
47. 前記フィラメントを係合させることは、前記クワッドドライブの第１のドライブ及び第２のドライブの第１の係合表面及び第２の係合表面の各表面の上の複数の歯に前記フィラメントを係合させることを含む、請求項４５に記載の方法。
48. 前記複数の歯は、約０．００１インチ～約０．００３インチに及ぶエッジ幅を有する、請求項４７に記載の方法。
49. 前記複数の歯は、約０．０８インチ～約０．１５インチに及ぶランド幅を有する、請求項４７に記載の方法。
50. 前記複数の歯は、約０．０８インチ～約０．１２インチに及ぶランド幅を有する、請求項４７に記載の方法。
51. 各ドライブホイール対の前記複数の歯は互いに同相である、請求項４７に記載の方法。
52. 各ドライブホイール対の前記複数の歯は互いに位相がずれている、請求項４７に記載の方法。
53. 前記複数の歯は第１の複数の歯及び第２の複数の歯を備え、前記第１の複数の歯の数及び前記第２の複数の歯の数は異なる、請求項４７に記載の方法。
54. 前記複数の歯は第１の複数の歯及び第２の複数の歯を備え、前記第１の複数の歯の数及び前記第２の複数の歯の数は、約１．５：１～約３．０：１に及ぶ比を有する、請求項４７に記載の方法。
55. 前記フィラメントを前記少なくとも第１のドライブ及び第２のドライブに係合させることは、前記フィラメントを、第１のドライブ、第２のドライブ、及び第３のドライブに係合させることを含み、前記第２のドライブは前記第１のドライブと前記第３のドライブとの間にある、請求項４７に記載の方法。
56. 前記フィラメントを係合させることは、クワッドドライブを形成するために、前記フィラメントをクワッドドライブ及び第３のドライブに係合させることを含む、請求項４５に記載の方法。

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