JP6616134B2

JP6616134B2 - ３ｄプリンタ用防湿庫

Info

Publication number: JP6616134B2
Application number: JP2015177092A
Authority: JP
Inventors: 唯一牛田; 広国鶴岡; 三喜男矢木; 隆博押田
Original assignee: 東洋リビング株式会社
Priority date: 2015-09-08
Filing date: 2015-09-08
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2035-09-08
Also published as: JP2017052159A

Description

本発明は、３Ｄプリンタ用防湿庫に関し、特に、熱溶解積層式の３Ｄプリンタのプリンタヘッドに供給される熱可塑性樹脂製のフィラメントを防湿するのに好適な３Ｄプリンタ用防湿庫に関する。

従来、３Ｄプリンタの積層方式の一つとして、熱溶解積層式（ＦＤＭ法）が知られている。熱溶解積層式の３Ｄプリンタでは、リールに巻回された熱可塑性樹脂製のフィラメントをプリンタヘッドに供給して、プリンタヘッド内のヒータでフィラメントを溶解させる。そして、プリンタヘッドをＸＹ方向に移動させながらプリンタヘッドのノズルから溶解した樹脂を造形テーブルに押し出すことにより、樹脂層を形成する。その後、造形テーブルをＺ方向（下方）に移動させて、次の樹脂層を形成する。この動作を繰り返すことにより、造形テーブル上に樹脂層を積層させ、立体造形物を作製する。例えば、特許文献１には、様々なフィラメントの直径に対応し、より効果的にフィラメントの連動を制御可能な熱溶解積層式の３Ｄプリンタが開示されている。

特表２００９−５００１９４号公報

熱溶解積層式の３Ｄプリンタのフィラメントに用いられるＰＬＡ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂は、湿度に弱く、多量の湿気を吸うと固着性が低下する等の影響を受ける。したがって、フィラメントは、防湿庫等の除湿された環境下で保管しておくことが望ましい。しかしながら、従来の熱溶解積層式の３Ｄプリンタでは、リールに巻回されたフィラメントの湿気対策について何ら考慮されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、３Ｄプリンタにセットされたフィラメントを除湿することが可能な３Ｄプリンタ用防湿庫を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、３Ｄプリンタのプリンタヘッドに熱可塑性樹脂製のフィラメントを供給するリールを収容する筐体を設けて、この筐体内を除湿するとともに、リールに巻回されたフィラメントをプリンタヘッドに供給するための開口部を筐体に設けている。また、この開口部とプリンタヘッドとの間を、プリンタヘッドのＸＹ方向の移動に応じて自在に変形可能な筒状部材で連結し、リールからプリンタヘッドに供給されるフィラメントをこの筒状部材内に通している。

例えば、本発明は、リールに巻回された熱可塑性樹脂製のフィラメントをプリンタヘッドに供給し、前記プリンタヘッドをＸＹ方向に移動させながら前記プリンタヘッドから溶解した樹脂を造形ステージ上に押し出して樹脂層を形成する動作を、前記造形ステージをＺ方向に移動させて繰り返すことにより、前記造形ステージ上に樹脂層を積層して立体造形物を作製する３Ｄプリンタに用いられる３Ｄプリンタ用防湿庫であって、
前記フィラメントが巻回された前記リールを収容するとともに、当該フィラメントを前記プリンタヘッドに供給するための供給用開口部が設けられた筐体と、
前記供給用開口部から前記プリンタヘッドへ送り出される前記フィラメントを囲むように前記供給用開口部と前記プリンタヘッドとの間を連結し、前記プリンタヘッドのＸＹ方向の移動に応じて自在に変形可能な筒状部材と、
前記筐体内および前記筒状部材内を除湿する除湿手段と、を有し、
前記筐体は、換気用開口部をさらに有し、
前記筒状部材は、当該筒状部材のプリンタヘッド側端部と前記換気用開口部との間を連結する筒状の換気路を有する。

本発明では、筐体の開口部からプリンタヘッドへ送り出されるフィラメントを囲むように筐体の開口部とプリンタヘッドとの間を連結する筒状部材が設置され、フィラメントが巻回されたリールを収容する筐体内のみならず、この筒状部材内も除湿される。したがって、本発明によれば、３Ｄプリンタにセットされたフィラメントを、このフィラメントがプリンタヘッドに供給されるまで確実に除湿することができる。

図１は、本発明の第一実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａの概略構成図である。図２は、本発明の第二実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ｂの概略構成図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

［第一実施の形態］
図１は、本発明の第一実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａの概略構成図である。

本実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａは、熱溶解積層式の３Ｄプリンタ２用の防湿庫である。熱溶解積層式の３Ｄプリンタ２は、リール２０に巻回されたＰＬＡ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂製のフィラメント２１をプリンタヘッド２２に供給して、プリンタヘッド２２内のヒータ（不図示）でフィラメントを溶解させる。そして、プリンタヘッド２２をＸＹ方向に移動させながらプリンタヘッド２２のノズル２２０から溶解した樹脂を造形テーブル２３上に押し出すことにより、樹脂層を形成する。その後、造形テーブル２３をＺ方向（下方）に移動させて、次の樹脂層を形成する。この動作を繰り返すことにより、造形テーブル２３上に樹脂層を積層させ、立体造形物２５を作製する。

３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａは、内部にプリンタヘッド２２および造形テーブル２３が設置される３Ｄプリンタ２のフレーム２４の上部（天板なし）に設置され、３Ｄプリンタ２にセットされたフィラメント２１を防湿する。図示するように、３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａは、フィラメント２１が巻回されたリール２０を収容する筐体１０Ａと、筐体１０Ａから送り出されてプリンタヘッド２２に供給されるフィラメント２１を保護するフィラメントカバー１１と、除湿ユニット１２と、を備えている。

筐体１０Ａは、フィラメント２１が巻回されたリール２０を回転可能かつ交換可能に保持するリール台１００と、リール台１００に保持されたリール２０に巻回されたフィラメント２１をプリンタヘッド２２に供給するための供給用開口部１０１Ａと、筐体１０Ａの内部にアクセスしてリール台１００に保持されたリール２０の交換作業を行うための開閉扉１０２と、を備えている。

フィラメントカバー１１は、一方の端部口１１０が筐体１０Ａの供給用開口部１０１Ａに取り付けられ、他方の端部口１１１がプリンタヘッド２２に装着される。これにより、供給用開口部１０１Ａからプリンタヘッド２２へ送り出されるフィラメント２１を囲むように供給用開口部１０１Ａとプリンタヘッド２２との間を連結する。なお、フィラメントカバー１１の他方の端部口１１１は、伸縮自在であり、プリンタヘッド２２から取り外し可能である。また、フィラメントカバー１１は、ゴム、エラストマー樹脂等の弾性体で形成された蛇腹状の筒状部材であり、プリンタヘッドのＸＹ方向の移動に応じて自在に変形可能である。

除湿ユニット１２は、筐体１０Ａ内に設置され、ゼオライト、シリカゲル等の乾燥剤によって筐体１０Ａ内およびフィラメントカバー１１内を除湿する。

上記構成の３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａにおいて、フィラメント２１は、つぎのようにして３Ｄプリンタ２にセットされる。まず、フィラメントカバー１１の他方の端部口１１１を、プリンタヘッド２２から取り外す。つぎに、３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａの開閉扉１０２を開けて、リール台１００にフィラメント２１が巻回されたリール２０をセットする。それから、リール２０に巻回されたフィラメント２１を供給用開口部１０１Ａおよびフィラメントカバー１１内に通して、フィラメントカバー１１の他方の端部口１１１から引き出し、その後、開閉扉１０２を閉じる。つぎに、フィラメントカバー１１の他方の端部口１１１から引き出されたフィラメント２１をプリンタヘッド２２に送り込み、その後、フィラメントカバー１１の他方の端部口１１１をプリンタヘッド２２に装着する。以上により、フィラメント２１が３Ｄプリンタ２にセットされる。

以上、本発明の第一実施の形態を説明した。

本実施の形態では、筐体１０Ａの供給用開口部１０１Ａからプリンタヘッド２２へ送り出されるフィラメント２１を囲むように供給用開口部１０１Ａとプリンタヘッド２２との間を連結するフィラメントカバー１１が設置され、フィラメント２１が巻回されたリール２０を収容する筐体１０Ａ内のみならず、このフィラメントカバー１１内も除湿される。したがって、本実施の形態によれば、３Ｄプリンタ２にセットされたフィラメント２１を、このフィラメント２１がプリンタヘッド２２に供給されるまで確実に除湿することができる。

なお、本実施の形態では、フィラメントカバー１１を蛇腹状に形成しているが、本発明はこれに限定されない。フィラメントカバー１１は、筐体１０Ａの供給用開口部１０１Ａからプリンタヘッド２２へ送り出されるフィラメント２１を囲むように供給用開口部１０１Ａとプリンタヘッド２２との間を連結し、プリンタヘッド２２のＸＹ方向の移動に応じて自在に変形可能な筒状部材であればよい。

［第二実施の形態］
図２は、本発明の第二実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ｂの概略構成図である。なお、本実施の形態において、図１に示す第一実施の形態と同じ機能を有するものには、同じ符号を付している。

本実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ｂも、第一実施の形態に係る３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａと同様、熱溶解積層式の３Ｄプリンタ２用の防湿庫であり、内部にプリンタヘッド２２および造形テーブル２３が設置される３Ｄプリンタ２のフレーム２４の上部（天板なし）に設置され、３Ｄプリンタ２にセットされたフィラメント２１を防湿する。

図示するように、３Ｄプリンタ用防湿庫１Ｂは、フィラメント２１が巻回されたリール２０を収容する筐体１０Ｂと、筐体１０Ｂから送り出されてプリンタヘッド２２に供給されるフィラメント２１を保護するフィラメント保護チューブ１３と、除湿ユニット１２と、換気ファン１４と、を備えている。

筐体１０Ｂは、フィラメント２１が巻回されたリール２０を回転可能かつ交換可能に保持するリール台１００と、リール台１００に保持されたリール２０に巻回されたフィラメント２１をプリンタヘッド２２に供給するための供給用開口部１０１Ｂと、フィラメント保護チューブ１３内を換気するための換気用開口部１０３と、筐体１０Ｂの内部にアクセスしてリール台１００に保持されたリール２０の交換作業を行うための開閉扉１０２と、を備えている。

フィラメント保護チューブ１３は、三又に分岐した筒状部材であり、第一の端部口１３０が筐体１０Ｂの供給用開口部１０１Ｂに取り付けられ、第二の端部口１３１がプリンタヘッド２２に装着される。これにより、供給用開口部１０１Ｂからプリンタヘッド２２へ送り出されるフィラメント２１を囲むように供給用開口部１０１Ｂとプリンタヘッド２２との間を連結する。なお、フィラメント保護チューブ１３の第二の端部口１３１は、伸縮自在であり、プリンタヘッド２２から取り外し可能である。また、フィラメント保護チューブ１３は、第二の端部口１３１付近から分岐した換気路１３２を有し、この換気路１３２の先端にある第三の端部口１３３は、筐体１０Ｂの換気用開口部１０３に取り付けられる。また、フィラメント保護チューブ１３も、第一実施の形態のフィラメントカバー１１と同様、ゴム、エラストマー樹脂等の弾性体で形成され、プリンタヘッドのＸＹ方向の移動に応じて自在に変形可能である。

換気ファン１４は、筐体１０Ｂ内の換気用開口部１０３近傍に取り付けられ、供給用開口部１０１Ｂおよび換気用開口部１０３の一方を吸気口とし他方を排気口として、筐体１０Ｂ内の空気をフィラメント保護チューブ１３内に送り込んで、フィラメント保護チューブ１３内の空気を筐体１０Ｂ内へ排出させることにより、筐体１０Ｂ内の空気とフィラメント保護チューブ１３内の空気とを強制的に循環させる。

上記構成の３Ｄプリンタ用防湿庫１Ｂにおいて、フィラメント２１は、つぎのようにして３Ｄプリンタ２にセットされる。まず、フィラメント保護チューブ１３の第二の端部口１３１を、プリンタヘッド２２から取り外す。つぎに、３Ｄプリンタ用防湿庫１Ｂの開閉扉１０２を開けて、リール台１００にフィラメント２１が巻回されたリール２０をセットする。それから、リール２０に巻回されたフィラメント２１を供給用開口部１０１Ｂおよびフィラメント保護チューブ１３内に通して、フィラメント保護チューブ１３の第二の端部口１３１から引き出し、その後、開閉扉１０２を閉じる。つぎに、フィラメント保護チューブ１３の第二の端部口１３１から引き出されたフィラメント２１をプリンタヘッド２２に送り込み、その後、フィラメント保護チューブ１３の第二の端部口１３１をプリンタヘッド２２に装着する。以上により、フィラメント２１が３Ｄプリンタ２にセットされる。

以上、本発明の第二実施の形態を説明した。

本実施の形態は、上記第一の実施の形態の効果に加えて、つぎの効果を有する。すなわち、フィラメント保護チューブ１３に、プリンタヘッド２２に装着される第二の端部口１３１付近から分岐した換気路１３２を設け、この換気路１３２の先端にある第三の端部口１３３を筐体１０Ｂの換気用開口部１０３に取り付けている。このため、筐体１０Ｂ内の空気とフィラメント保護チューブ１３内の空気との循環が円滑に行われ、フィラメント保護チューブ１３内を効率よく除湿することができる。

また、本実施の形態では、筐体１０Ｂ内の換気用開口部１０３近傍に換気ファン１４を取り付けて、筐体１０Ｂ内の空気とフィラメント保護チューブ１３内の空気とを強制的に循環させているので、フィラメント保護チューブ１３内をさらに効率よく除湿することができる。

なお、本実施の形態では、換気ファン１４を筐体１０Ｂ内の換気用開口部１０３近傍に取り付けているが、本発明はこれに限定されない。例えば、換気ファン１４を筐体１０Ｂ内の供給用開口部１０１Ｂ近傍に取り付けてもよい。

本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。

例えば、上記の各実施の形態では、３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａ、１Ｂを、３Ｄプリンタ２のフレーム２４の上部に設置しているが、本発明はこれに限定されない。例えば３Ｄプリンタ用防湿庫１Ａ、１Ｂを３Ｄプリンタ２から離して設置してもよい。

１Ａ、１Ｂ：３Ｄプリンタ用防湿庫、２：３Ｄプリンタ、１０Ａ、１０Ｂ：筐体、１１：フィラメントカバー、１２：除湿ユニット、１３：フィラメント保護チューブ、１４：換気ファン、２０：リール、２１：フィラメント、２２：プリンタヘッド、２３：造形ステージ、２４：フレーム、２５：立体造形物、１００：リール台、１０１Ａ、１０１Ｂ：供給用開口部、１０２：開閉扉、１０３：換気用開口部、１１０、１１１、１３０、１３１、１３３：端部口、１３２：換気路、２２０：プリンタヘッド２２のノズル

Claims

リールに巻回された熱可塑性樹脂製のフィラメントをプリンタヘッドに供給し、前記プリンタヘッドをＸＹ方向に移動させながら前記プリンタヘッドから溶解した樹脂を造形ステージ上に押し出して樹脂層を形成する動作を、前記造形ステージをＺ方向に移動させて繰り返すことにより、前記造形ステージ上に樹脂層を積層して立体造形物を作製する３Ｄプリンタに用いられる３Ｄプリンタ用防湿庫であって、
前記フィラメントが巻回された前記リールを収容するとともに、当該フィラメントを前記プリンタヘッドに供給するための供給用開口部が設けられた筐体と、
前記供給用開口部から前記プリンタヘッドへ送り出される前記フィラメントを囲むように前記供給用開口部と前記プリンタヘッドとの間を連結し、前記プリンタヘッドのＸＹ方向の移動に応じて自在に変形可能な筒状部材と、
前記筐体内および前記筒状部材内を除湿する除湿手段と、有し、
前記筐体は、換気用開口部をさらに有し、
前記筒状部材は、当該筒状部材のプリンタヘッド側端部と前記換気用開口部との間を連結する筒状の換気路を有する
ことを特徴とする３Ｄプリンタ用防湿庫。
請求項１に記載の３Ｄプリンタ用防湿庫であって、
前記換気用開口部および前記供給用開口部の一方を吸気口とし他方を排気口として、前記筐体内の空気を前記筒状部材内に送り込んで、前記筒状部材内の空気を前記筐体内へ排出させる換気手段をさらに有する
ことを特徴とする３Ｄプリンタ用防湿庫。