特開 2024-140097 三次元造形用ステージおよび三次元造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140097

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】三次元造形用ステージおよび三次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/245 20170101AFI20241003BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20241003BHJP

   B29C 64/209 20170101ALI20241003BHJP

   B29C 64/295 20170101ALI20241003BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241003BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241003BHJP

   B22F 12/30 20210101ALI20241003BHJP

   B22F 12/53 20210101ALI20241003BHJP

   B22F 12/90 20210101ALI20241003BHJP

   B22F 10/10 20210101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B29C64/245

B29C64/106

B29C64/209

B29C64/295

B33Y10/00

B33Y30/00

B22F12/30

B22F12/53

B22F12/90

B22F10/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051092

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】鮫島 孝文

(72)【発明者】

【氏名】中村 和英

(72)【発明者】

【氏名】合津 昌幸

【テーマコード（参考）】

4F213

4K018

【Ｆターム（参考）】

4F213AA13

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL32

4F213WL73

4F213WL74

4K018BA02

4K018BA03

4K018BA04

4K018BA08

4K018BA13

4K018BA16

4K018BA17

4K018BA20

(57)【要約】

【課題】造形ステージの造形面の平面度を小さくすることができる三次元造形用ステージを提供する。
【解決手段】平面度が調整された基準面を有する載置部と、造形層が積層される造形面と、凹部が形成された第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、を有し、前記基準面に載置された造形ステージと、前記凹部に係合する係合部材を有し、前記造形面に沿った方向において前記造形ステージを押し付ける押し付け部材と、前記第２側面において前記造形ステージを押さえる押さえ部材と、を含む、三次元造形用ステージ。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面度が調整された基準面を有する載置部と、
造形層が積層される造形面と、凹部が形成された第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、を有し、前記基準面に載置された造形ステージと、
前記凹部に係合する係合部材を有し、前記造形面に沿った方向において前記造形ステージを押し付ける押し付け部材と、
前記第２側面において前記造形ステージを押さえる押さえ部材と、
を含む、三次元造形用ステージ。

【請求項2】

請求項１において、
前記押さえ部材として、第１押さえ部材と、第２押さえ部材と、を含み、
前記押し付け部材の押し付け方向からみて、前記凹部は、前記第１押さえ部材と前記第２押さえ部材との間に位置する、三次元造形用ステージ。

【請求項3】

請求項１において、
前記造形面に垂直な方向からみて、前記凹部は、前記造形面に向かって縮小するテーパー形状を有する、三次元造形用ステージ。

【請求項4】

請求項１において、
前記載置部は、前記基準面として、第１基準面と、第２基準面と、を有し、
前記第１基準面および前記第２基準面には、基準用治具が嵌合する凹部または凸部が設けられている、三次元造形用ステージ。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の三次元造形用ステージと、
造形材料を前記三次元造形用ステージに向けて吐出するノズルと、
を含む、三次元造形装置。

【請求項6】

請求項５において、
前記造形ステージよりも上方に設けられ、三次元造形物の造形時に前記ノズルのノズル開口よりも上方に位置し、前記造形層を加熱するプレート状の加熱部と、
前記造形面に垂直な方向において前記加熱部の少なくとも一部と前記造形ステージの少なくとも一部とが重なる範囲で、前記加熱部と前記造形ステージとの相対的な位置を変更する位置変更部と、
前記載置部に固定され、前記加熱部の平面度を測定する第１センサーおよび第２センサーと、
を含む、三次元造形装置。

【請求項7】

請求項６において、
前記第１センサーを前記造形面に垂直な方向に移動させる第１移動機構と、
前記第２センサーを前記造形面に垂直な方向に移動させる第２移動機構と、
前記第１移動機構および第２移動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記第１センサーおよび前記第２センサーは、前記加熱部に接触する接触式のセンサーであり、
前記第１センサーで前記加熱部の平面度を測定する場合、前記制御部は、前記第１移動機構を制御して、前記第１センサーを前記造形面よりも上方に位置させ、前記第２移動機構を制御して、前記第２センサーを前記造形面よりも下方に位置させる、三次元造形装置。

【請求項8】

請求項６において、
前記第１センサーおよび前記第２センサーは、前記加熱部の同じ箇所を測定する、三次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三次元造形用ステージおよび三次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

可塑化された材料をステージに向けて吐出し、硬化させることによって三次元造形物を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、造形材料が積層されるステージと、ステージ上の造形領域に向かって造形材料を吐出するノズルと、ステージ上の造形領域に積層された造形材料を加熱する加熱部と、を備えた三次元造形装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１７０９６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような三次元造形装置では、ステージや加熱部などの平面度が重要となる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る三次元造形用ステージの一態様は、
平面度が調整された基準面を有する載置部と、
造形層が積層される造形面と、凹部が形成された第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、を有し、前記基準面に載置された造形ステージと、
前記凹部に係合する係合部材を有し、前記造形面に沿った方向において前記造形ステージを押し付ける押し付け部材と、
前記第２側面において前記造形ステージを押さえる押さえ部材と、
を含む。

【0007】

本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
前記三次元造形用ステージの一態様と、
造形材料を前記三次元造形用ステージに向けて吐出するノズルと、
を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す斜視図。

【図2】本実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す断面図。

【図3】本実施形態に係る三次元造形装置のフラットスクリューを模式的に示す斜視図。

【図4】本実施形態に係る三次元造形装置のバレルを模式的に示す図。

【図5】本実施形態に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す斜視図。

【図6】本実施形態に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す平面図。

【図7】本実施形態に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す斜視図。

【図8】本実施形態に係る三次元造形装置の動作を説明するためのフローチャート。

【図9】本実施形態に係る三次元造形装置の造形層形成処理を説明するための断面図。

【図10】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す斜視図。

【図11】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す平面図。

【図12】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置の加熱部、センサー、および造形ステージを模式的に示す平面図。

【図13】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置の加熱部、センサー、および造形ステージを模式的に示す平面図。

【図14】本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す斜視図。

【図15】本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置のステージを模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0010】

１． 三次元造形装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る三次元造形装置１００を模式的に示す図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。なお、図１および図２では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、例えば、水平方向である。Ｚ軸方向は、例えば、鉛直方向である。

【0011】

三次元造形装置１００は、図１および図２に示すように、例えば、吐出部１０と、ステージ２０と、位置変更部３０と、支持部４０と、加熱部５０と、制御部６０と、を含む。

【0012】

三次元造形装置１００は、吐出部１０からステージ２０に向けて可塑化された造形材料を吐出させつつ、位置変更部３０を駆動して、吐出部１０とステージ２０との相対的な位置を変化させる。これにより、三次元造形装置１００は、ステージ２０上に所望の形状の三次元造形物を造形する。三次元造形装置１００は、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）（登録商標）方式の三次元造形装置である。

【0013】

三次元造形装置１００は、吐出部１０として、第１吐出部１０ａおよび第２吐出部１０ｂを含む。図示の例では、第１吐出部１０ａおよび第２吐出部１０ｂは、Ｘ軸方向に並んでいる。第１吐出部１０ａおよび第２吐出部１０ｂの構成は、例えば、同じである。第１吐出部１０ａおよび第２吐出部１０ｂは、ともに三次元造形物を構成する造形材料を吐出してもよいし、一方が造形材料を吐出し、他方が三次元造形物を支持するサポート材を吐出してもよい。なお、図示はしないが、第１吐出部１０ａおよび第２吐出部１０ｂのうちの一方は、設けられていなくてもよい。

【0014】

吐出部１０は、例えば、材料貯留部１１０と、可塑化部１２０と、ノズル１６０と、を有している。

【0015】

材料貯留部１１０は、ペレット状や粉末状の材料を貯留する。材料貯留部１１０は、可塑化部１２０に材料を供給する。材料貯留部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料貯留部１１０に収容される材料は、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂である。

【0016】

材料貯留部１１０と可塑化部１２０とは、図２に示すように、材料貯留部１１０の下方に設けられた供給路１１２によって接続されている。材料貯留部１１０に投入された材料は、供給路１１２を介して、可塑化部１２０に供給される。

【0017】

可塑化部１２０は、例えば、スクリューケース１２２と、駆動モーター１２４と、フラットスクリュー１３０と、バレル１４０と、ヒーター１５０と、を有している。可塑化部１２０は、材料貯留部１１０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を可塑化し、流動性を有するペースト状の造形材料を生成して、ノズル１６０に供給する。

【0018】

なお、可塑化とは、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

【0019】

スクリューケース１２２は、フラットスクリュー１３０を収容する筐体である。スクリューケース１２２の下面には、バレル１４０が設けられている。スクリューケース１２２とバレル１４０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー１３０が収容されている。

【0020】

駆動モーター１２４は、スクリューケース１２２の上面に設けられている。駆動モーター１２４は、例えば、サーボモーターである。駆動モーター１２４のシャフト１２６は、フラットスクリュー１３０の上面１３１に接続されている。駆動モーター１２４は、制御部６０によって制御される。なお、図示はしないが、減速機を介して、駆動モーター１２４のシャフト１２６と、フラットスクリュー１３０の上面１３１とが、接続されていてもよい。

【0021】

フラットスクリュー１３０は、回転軸Ｒ方向の大きさが、回転軸Ｒ方向と直交する方向の大きさよりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、回転軸Ｒは、Ｚ軸と平行である。駆動モーター１２４が発生させるトルクによって、フラットスクリュー１３０は、回転軸Ｒを中心に回転する。

【0022】

フラットスクリュー１３０は、上面１３１と、上面１３１とは反対側の溝形成面１３２と、上面１３１と溝形成面１３２とを接続する側面１３３と、を有している。溝形成面１３２には、第１溝１３４が形成されている。側面１３３は、例えば、溝形成面１３２に対して垂直である。ここで、図３は、フラットスクリュー１３０を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図３では、図２に示した状態とは上下の位置関係を逆向きとした状態を示している。

【0023】

フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２には、図３に示すように、第１溝１３４が形成されている。第１溝１３４は、例えば、中央部１３５と、接続部１３６と、材料導入部１３７と、を有している。中央部１３５は、バレル１４０に形成された連通孔１４６と対向している。中央部１３５は、連通孔１４６と連通している。接続部１３６は、中央部１３５と材料導入部１３７とを接続している。図示の例では、接続部１３６は、中央部１３５から溝形成面１３２の外周に向かって渦状に設けられている。材料導入部１３７は、溝形成面１３２の外周に設けられている。すなわち、材料導入部１３７は、フラットスクリュー１３０の側面１３３に設けられている。材料貯留部１１０から供給された材料は、材料導入部１３７から第１溝１３４に導入され、接続部１３６および中央部１３５を通って、バレル１４０に形成された連通孔１４６に搬送される。第１溝１３４は、例えば、２つ設けられている。

【0024】

なお、第１溝１３４の数は、特に限定されない。図示はしないが、第１溝１３４は、３つ以上形成されていてもよいし、１つだけ形成されていてもよい。

【0025】

また、図示はしないが、可塑化部１２０は、フラットスクリュー１３０ではなく、側面に螺旋溝を有する長尺のインラインスクリューを有していてもよい。そして、可塑化部１２０は、インラインスクリューの回転によって材料を可塑化してもよい。

【0026】

バレル１４０は、図２に示すように、フラットスクリュー１３０の下方に設けられている。バレル１４０は、フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２に対向する対向面１４２を有している。対向面１４２の中心には、第１溝１３４と連通する連通孔１４６が形成されている。ここで、図４は、バレル１４０を模式的に示す平面図である。

【0027】

バレル１４０の対向面１４２には、図４に示すように、第２溝１４４と、連通孔１４６と、が形成されている。第２溝１４４は、複数形成されている。図示の例では、６つの第２溝１４４が形成されているが、第２溝１４４の数は、特に限定されない。複数の第２溝１４４は、Ｚ軸方向からみて、連通孔１４６の周りに形成されている。第２溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続され、連通孔１４６からバレル１４０の外周に向かって渦状に延びている。第２溝１４４は、可塑化された造形材料を連通孔１４６に導く機能を有している。

【0028】

なお、第２溝１４４の形状は、特に限定されず、例えば、直線状であってもよい。また、第２溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続されていなくてもよい。さらに、第２溝１４４は、対向面１４２に形成されていなくてもよい。ただし、連通孔１４６に可塑化された材料を効率よく導くことを考慮すると、第２溝１４４は、対向面１４２に形成されていることが好ましい。

【0029】

ヒーター１５０は、図２に示すように、バレル１４０に設けられている。ヒーター１５０は、フラットスクリュー１３０とバレル１４０との間に供給された材料を加熱する。ヒーター１５０の出力は、制御部６０によって制御される。可塑化部１２０は、フラットスクリュー１３０、バレル１４０、およびヒーター１５０によって、材料を連通孔１４６に向かって搬送しながら加熱して、可塑化された造形材料を生成する。そして、可塑化部１２０は、生成された造形材料を連通孔１４６から流出させる。

【0030】

なお、Ｚ軸方向からみて、ヒーター１５０の形状は、リング状であってもよい。また、ヒーター１５０は、バレル１４０ではなく、バレル１４０の下方に設けられていてもよい。

【0031】

ノズル１６０は、バレル１４０の下方に設けられている。ノズル１６０には、ノズル流路１６２が形成されている。ノズル流路１６２は、連通孔１４６に連通している。ノズル流路１６２には、連通孔１４６から造形材料が供給される。ノズル１６０の先端には、ノズル流路１６２と連通するノズル開口１６４が形成されている。図示の例では、ノズル開口１６４は、ノズル１６０の－Ｚ軸方向の端に形成されている。ノズル１６０は、ノズル開口１６４から、ノズル流路１６２に供給された造形材料を、ステージ２０に向けて吐出する。

【0032】

ステージ２０は、図１および図２に示すように、ノズル１６０の下方に設けられている。ステージ２０は、造形材料で構成された造形層が積層される造形面２２を有している。造形面２２は、ステージ２０の上面である。なお、便宜上、図１および図２では、ステージ２０を簡略化して図示している。また、ステージ２０の詳細な構成については、後述する。

【0033】

位置変更部３０は、ステージ２０を支持している。位置変更部３０は、吐出部１０とステージ２０との相対的な位置を変更する。図示の例では、位置変更部３０は、ステージ２０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させることによって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向において、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変更する。さらに、位置変更部３０は、吐出部１０をＺ軸方向に移動させることによって、Ｚ軸方向において、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変更する。

【0034】

位置変更部３０は、例えば、第１電動アクチュエーター３２と、第２電動アクチュエーター３４と、第３電動アクチュエーター３６と、を有している。第１電動アクチュエーター３２は、ステージ２０をＸ軸方向に移動させる。第２電動アクチュエーター３４は、ステージ２０をＹ軸方向に移動させる。第３電動アクチュエーター３６は、吐出部１０をＺ軸方向に移動させる。

【0035】

なお、位置変更部３０は、吐出部１０とステージ２０との相対的な位置を変更することができれば、その構成は、特に限定されない。位置変更部３０は、例えば、ステージ２０をＺ軸方向に移動し、吐出部１０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる構成であってもよい。または、位置変更部３０は、ステージ２０または吐出部１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に移動させる構成であってもよい。

【0036】

支持部４０は、第３電動アクチュエーター３６に接続されている。支持部４０は、吐出部１０を支持している。位置変更部３０は、第３電動アクチュエーター３６によって支持部４０をＺ軸方向に移動させることにより、吐出部１０をＺ軸方向に移動させる。

【0037】

加熱部５０は、ステージ２０よりも上方に設けられている。加熱部５０は、支持部４０に支持されている。図示はしないが、支持部４０は、Ｙ軸方向に延在する一対の支持椀を有し、加熱部５０は、当該一対の支持椀に吊り下げられて支持されていてもよい。加熱部５０は、位置変更部３０によって、吐出部１０と連動して移動される。加熱部５０の形状は、例えば、プレート状である。加熱部５０は、Ｚ軸方向からみて、造形面２２と重なっている。

【0038】

加熱部５０には、図２に示すように、貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２は、加熱部５０をＺ軸方向に貫通している。三次元造形物の造形時において、貫通孔５２に、吐出部１０のノズル１６０が位置する。三次元造形物の造形時において、ノズル１６０のノズル開口１６４は、加熱部５０よりも下方に位置する。加熱部５０は、三次元造形物の造形時に、ノズル１６０のノズル開口１６４よりも上方に位置する。なお、図示はしないが、三次元造形物の造形時ではないときには、ノズル開口１６４は、加熱部５０よりも上方に位置していてもよい。図示例では、貫通孔５２は、２つの吐出部１０に対応して、２つ形成されている。

【0039】

加熱部５０は、例えば、プレート５４と、ヒーター５６と、断熱部材５８と、を有している。

【0040】

プレート５４は、造形面２２と対向している。プレート５４は、造形面２２とヒーター５６との間に設けられている。プレート５４の材質は、例えば、アルミニウムである。

【0041】

ヒーター５６は、プレート５４上に設けられている。ヒーター５６は、プレート５４と断熱部材５８との間に設けられている。ヒーター５６の形状は、例えば、プレート状である。ヒーター５６としては、例えば、ラバーヒーターを用いる。ヒーター５６は、プレート５４を介して、造形面２２に積層された造形層を加熱する。ヒーター５６の出力は、制御部６０によって制御される。

【0042】

断熱部材５８は、ヒーター５６上に設けられている。断熱部材５８は、例えば、支持部４０に接続されている。断熱部材５８としては、例えば、ロスリムボード（登録商標）を用いる。断熱部材５８は、断熱部材５８よりも上方に伝わるヒーター５６の熱を低減できる。

【0043】

制御部６０は、例えば、プロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースと、を有するコンピューターによって構成されている。制御部６０は、例えば、主記憶装置に読み込んだプログラムをプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。具体的には、制御部６０は、吐出部１０、位置変更部３０、および加熱部５０を制御する。なお、制御部６０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

【0044】

１．２． ステージ
図５は、三次元造形装置１００のステージ２０を模式的に示す斜視図である。図６は、三次元造形装置１００のステージ２０を模式的に示す平面図である。ステージ２０は、図５よび図６に示すように、例えば、支持台２１０と、載置部２２０と、造形ステージ２３０と、押し付け部材２４０と、押さえ部材２５０と、加熱部２６０と、を含む。ステージ２０は、三次元造形物を載置するための三次元造形用ステージである。

【0045】

支持台２１０は、図５に示すように、載置部２２０を支持している。支持台２１０は、例えば、第１板状部材２１２と、柱２１４と、第２板状部材２１６と、を有している。

【0046】

支持台２１０の第１板状部材２１２は、２つ設けられている。２つの第１板状部材２１２は、互いに離隔されている。第１板状部材２１２は、位置変更部３０に固定されている。柱２１４は、第１板状部材２１２上に設けられている。柱２１４は、第２板状部材２１６を支持している。柱２１４は、例えば、Ｙ軸方向の大きさがＸ軸方向およびＺ軸方向よりも大きい直方体の形状を有している。第２板状部材２１６は、柱２１４上に設けられている。第２板状部材２１６は、２つの柱２１４に渡って設けられている。

【0047】

載置部２２０は、第２板状部材２１６上に設けられている。載置部２２０は、第２板状部材２１６と造形ステージ２３０との間に設けられている。図示の例では、載置部２２０は、第１載置部材２２１、第２載置部材２２２、第３載置部材２２３、第４載置部材２２４によって構成されている。載置部材２２１，２２２，２２３，２２４の各々は、第２板状部材２１６の四隅に設けられている。載置部材２２１，２２２，２２３，２２４は、互いに離隔されている。図示の例では、第２載置部材２２２は、第１載置部材２２１に対して対角線上に設けられている。第３載置部材２２３は、第１載置部材２２１の－Ｘ軸方向であって、第２載置部材２２２の－Ｙ軸方向に設けられている。第４載置部材２２４は、第１載置部材２２１の＋Ｙ軸方向であって、第２載置部材２２２の＋Ｘ軸方向に設けられている。載置部材２２１，２２２，２２３，２２４の形状は、例えば、直方体である。

【0048】

なお、図示はしないが、載置部２２０は、載置部材２２１，２２２，２２３，２２４が連続することによって形成された１つの載置部材によって構成されてもよいし、載置部材２２１，２２４が連続し、かつ載置部材２２２，２２３が連続することによって形成された２つの載置部材によって構成されていてもよい。

【0049】

載置部２２０は、平面度が調整された基準面２２６を有している。図示の例では、載置部２２０は、複数の基準面２２６を有している。基準面２２６は、載置部材２２１，２２２，２２３，２２４の上面である。図示の例では、載置部２２０は、基準面２２６として、第１基準面２２６ａと、第２基準面２２６ｂと、第３基準面２２６ｃと、第４基準面２２６ｄと、を有している。第１基準面２２６ａは、第１載置部材２２１の上面である。第２基準面２２６ｂは、第２載置部材２２２の上面である。第３基準面２２６ｃは、第３載置部材２２３の上面である。第４基準面２２６ｄは、第４載置部材２２４の上面である。

【0050】

載置部２２０の基準面２２６は、Ｚ軸方向の高さが調整されている。例えば、位置変更部３０のＺ軸方向における公差、支持台２１０のＺ軸方向における公差、および載置部２２０のＺ軸方向における公差を調整することによって、基準面２２６の平面度が調整される。基準面２２６の平面度は、例えば、１００μｍ以下であり、好ましくは５０μｍ以下である。平面度は、例えば、「ＪＩＳ０６２１－１９８４」に準拠して測定される。

【0051】

造形ステージ２３０は、載置部２２０の基準面２２６に載置されている。造形ステージ２３０は、基準面２２６と接している。造形ステージ２３０の形状は、プレート状である。造形ステージ２３０は、Ｚ軸方向からみて、略四角形の形状を有している。Ｚ軸方向は、造形面２２に垂直な方向である。載置部２２０は、造形ステージ２３０の四隅を支持している。造形ステージ２３０の材質は、例えば、アルミニウムである。位置変更部３０は、Ｚ軸方向において加熱部５０の少なくとも一部と造形ステージ２３０の少なくとも一部とが重なる範囲で、加熱部５０と造形ステージ２３０との相対的な位置を変更する。

【0052】

造形ステージ２３０は、造形面２２と、第１側面２３４と、第２側面２３６と、を有している。

【0053】

造形面２２には、ノズル１６０から吐出された造形材料で構成される造形層が積層される。造形面２２の形状は、Ｚ軸方向からみて、例えば、四角形である。造形面２２は、第１側面２３４と第２側面２３６との間に設けられている。造形面２２には、複数の溝２３１が形成されている。図示の例では、溝２３１は、Ｙ軸方向に延在している。複数の溝２３１は、Ｘ軸方向に並んでいる。複数の溝２３１によって、造形ステージ２３０と、造形面２２に積層された造形層と、の密着性を向上できる。なお、溝２３１は、形成されていなくてもよい。

【0054】

造形面２２は、Ｚ軸方向からみて、第１角部２３２ａと、第２角部２３２ｂと、第３角部２３２ｃと、第４角部２３２ｄと、を有している。Ｚ軸方向からみて、第１角部２３２ａは、第１基準面２２６ａと重なっている。第２角部２３２ｂは、第２基準面２２６ｂと重なっている。第３角部２３２ｃは、第３基準面２２６ｃと重なっている。第４角部２３２ｄは、第４基準面２２６ｄと重なっている。

【0055】

第１側面２３４は、例えば、造形面２２の＋Ｘ軸方向に設けられている。第２側面２３６は、例えば、造形面２２の－Ｘ軸方向に設けられている。第２側面２３６は、第１側面２３４の反対側の側面である。第１側面２３４および第２側面２３６は、ユーザーが造形ステージ２３０を把持するための把手２３８を構成している。

【0056】

第１側面２３４には、凹部２３５が形成されている。ここで、図７は、ステージ２０の凹部２３５近傍を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図７では、造形ステージ２３０および押し付け部材２４０以外の部材の図示を省略している。

【0057】

凹部２３５は、図５～図７に示すように、例えば、第１側面２３４の把手２３８に形成されている。凹部２３５は、把手２３８をＺ軸方向に貫通している。凹部２３５は、Ｚ軸方向からみて、造形面２２に向かって幅が減少するテーパー形状を有している。図示の例では、－Ｘ軸方向に向かって幅が減少するテーパー形状を有している。

【0058】

押し付け部材２４０は、例えば、造形ステージ２３０の＋Ｘ軸方向に設けられている。押し付け部材２４０は、造形面２２に沿った方向において、造形ステージ２３０を押さえ部材２５０に押し付ける。図示の例では、押し付け部材２４０は、－Ｘ軸方向に向けて、造形ステージ２３０を押さえ部材２５０に押し付ける。押し付け部材２４０は、造形ステージ２３０を押さえ部材２５０に向けて付勢する。

【0059】

押し付け部材２４０は、例えば、基部２４２と、固定部２４４と、把持部２４５と、ばね２４６と、当接部２４８と、を有している。基部２４２の形状は、例えば、プレート状である。固定部２４４は、基部２４２上に固定されている。把持部２４５は、固定部２４４に接続されている。図示の例では、把持部２４５は、固定部２４４から＋Ｙ軸方向に延在している。把持部２４５は、ユーザーに把持される部分である。ばね２４６は、固定部２４４に固定されている。ばね２４６は、当接部２４８を造形ステージ２３０に向けて付勢する。これにより、押し付け部材２４０は、造形ステージ２３０を押さえ部材２５０に向けて付勢する。

【0060】

押し付け部材２４０の当接部２４８は、基部２４２上に設けられている。当接部２４８は、造形ステージ２３０と接している。当接部２４８は、凹部２３５に係合する係合部材２４９を有している。係合部材２４９は、凹部２３５に入り込んでいる。係合部材２４９の形状は、例えば、円柱である。なお、係合部材２４９の形状は、凹部２３５と係合できれば、特に限定されない。

【0061】

押さえ部材２５０は、例えば、造形ステージ２３０の－Ｘ軸方向に設けられている。押さえ部材２５０の形状は、例えば、円柱である。押さえ部材２５０は、第２側面２３６に接している。押さえ部材２５０は、第２側面２３６において、押し付け部材２４０によって押される造形ステージ２３０を押さえている。なお、押さえ部材２５０の形状は、造形ステージ２３０を押さえることができれば、特に限定されない。

【0062】

押さえ部材２５０は、例えば、複数設けられている。図示の例では、ステージ２０は、押さえ部材２５０として、第１押さえ部材２５０ａと、第２押さえ部材２５０ｂと、を含む。第１押さえ部材２５０ａおよび第２押さえ部材２５０ｂは、互いに離隔されている。図示の例では、第１押さえ部材２５０ａと第２押さえ部材２５０ｂとの間に、把手２３８が設けられている。－Ｘ軸方向からみて、凹部２３５は、第１押さえ部材２５０ａと第２押さえ部材２５０ｂとの間に位置している。－Ｘ軸方向は、押し付け部材２４０の造形ステージ２３０に対する押し付け方向である。

【0063】

加熱部２６０は、図５に示すように、支持台２１０と造形ステージ２３０との間に設けられている。加熱部２６０の形状は、プレート状である。加熱部２６０は、例えば、ラバーヒーターを含んで構成されている。加熱部２６０は、造形ステージ２３０を加熱する。加熱部２６０は、加熱部２６０の下に設けられた図示せぬ付勢部材によって、造形ステージ２３０に向けて付勢されていてもよい。この場合、円柱状である押さえ部材２５０の軸は、付勢部材によって造形ステージ２３０が上方に変位しないように、Ｚ軸に対して傾斜していてもよい。また、押し付け部材２４０の当接部２４８は、付勢部材によって造形ステージ２３０が上方に変位しないように、Ｚ軸に対して傾斜していてもよい。

【0064】

ステージ２０には、図５および図６に示すように、センサー７０が固定されている。三次元造形装置１００は、センサー７０を含む。センサー７０は、位置変更部３０によって、ステージ２０と連動して移動される。センサー７０は、加熱部５０に接触する接触式のタッチセンサーである。センサー７０は、加熱部５０の下面に接触することにより、加熱部５０の下面の平面度を測定する。図示の例では、センサー７０は、１つだけ設けられている。

【0065】

１．３． 動作
図８は、三次元造形装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。具体的には、図８は、制御部６０の処理を説明するためのフローチャートである。ユーザーは、例えば、図示せぬ操作部を操作して、制御部６０に処理を開始するための処理開始信号を出力する。操作部は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどによって構成されている。制御部６０は、処理開始信号を受けると処理を開始する。

【0066】

まず、制御部６０は、図８に示すように、ステップＳ１として、三次元造形物を造形するための造形データを取得する造形データ取得処理を行う。

【0067】

造形データは、例えば、材料貯留部１１０に貯留されている材料の種類、ステージ２０に対する吐出部１０の移動経路、吐出部１０から吐出される造形材料の量などに関する情報を含む。

【0068】

造形データは、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターにインストールされたスライサーソフトに、形状データを読み込ませることによって作成される。形状データは、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトや三次元ＣＧ（Computer Graphics）ソフトなどを用いて作成された三次元造形物の目標形状を表すデータである。形状データとしては、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式やＡＭＦ（Additive Manufacturing File Format）などのデータを用いる。スライサーソフトは、三次元造形物の目標形状を所定の厚さの層に分割して、層ごとに造形データを作成する。造形データは、ＧコードやＭコードなどによって表される。制御部６０は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーなどの記録媒体から造形データを取得する。

【0069】

次に、制御部６０は、ステップＳ２として、ステージ２０の造形面２２に、造形材料を吐出して造形層を形成する造形層形成処理を行う。

【0070】

具体的には、制御部６０は、フラットスクリュー１３０とバレル１４０との間に供給された材料を可塑化して造形材料を生成させ、ノズル１６０から造形材料を吐出させる。制御部６０は、例えば、造形層形成処理が終了するまで造形材料を生成させ続ける。

【0071】

ここで、図９は、三次元造形装置１００の造形層形成処理を説明するための断面図である。

【0072】

制御部６０は、図９に示すように、取得した造形データに基づいて、位置変更部３０を制御して吐出部１０とステージ２０との相対的な位置を変化させつつ、吐出部１０を制御してノズル１６０からステージ２０に向けて造形材料を吐出させる。

【0073】

具体的には、造形層形成処理が開始される前、すなわち、第１層目の造形層である造形層Ｌ１の形成が開始される前では、ノズル１６０は、ステージ２０の－Ｘ軸方向の端部よりも－Ｘ軸方向の初期位置に配置されている。造形層形成処理が開始されると、図９に示すように、制御部６０は、位置変更部３０を制御することによって、例えば、ステージ２０に対してノズル１６０を＋Ｘ軸方向に相対移動させる。ノズル１６０がステージ２０上を通過する際、ノズル１６０から造形材料が吐出される。これにより、造形層Ｌ１が形成される。図９では、ｎを任意の自然数として、第ｎ層目の造形層Ｌｎまでを図示している。

【0074】

次に、制御部６０は、図８に示すように、ステップＳ３として、造形データに基づいて、全ての造形層の形成が完了したか否か判定する判定処理を行う。

【0075】

全ての造形層の形成が完了していないと判定した場合（ステップＳ３で「ＮＯ」）、制御部６０は、処理をステップＳ２に戻す。制御部６０は、ステップＳ３において、全ての造形層の形成が完了したと判定するまで、ステップＳ２とステップＳ３とを繰り返す。

【0076】

一方、全ての造形層の形成が完了したと判定した場合（ステップＳ３で「ＹＥＳ」）、制御部６０は、処理を終了する。

【0077】

１．４． 作用効果
ステージ２０は、平面度が調整された基準面２２６を有する載置部２２０を含む。さらに、ステージ２０は、造形層が積層される造形面２２と、凹部２３５が形成された第１側面２３４と、第１側面２３４とは反対側の第２側面２３６と、を有し、基準面２２６に載置された造形ステージ２３０を含む。さらに、ステージ２０は、凹部２３５に係合する係合部材２４９を有し、造形面２２に沿った方向において造形ステージ２３０を押し付ける押し付け部材２４０と、第２側面２３６において造形ステージ２３０を押さえる押さえ部材２５０と、を含む。

【0078】

そのため、ステージ２０では、造形ステージ２３０が加熱された場合に、造形ステージ２３０は、Ｘ軸方向において、押し付け部材２４０の弾性によって係合部材２４９が後退して、熱膨張される。さらに、造形ステージ２３０は、Ｙ軸方向において、凹部２３５の位置を中心に自由に熱膨張される。このように、ステージ２０では、造形ステージ２３０が加熱されても熱膨張が遮られないため、造形面２２に歪みが生じ難い。したがって、造形ステージ２３０の造形面２２の平面度を小さくすることができる。すなわち、造形面２２をより平坦にすることができる。造形面の平面度が大きいと、ノズルが造形ステージや造形層と衝突する場合がある。

【0079】

ステージ２０では、押さえ部材２５０として、第１押さえ部材２５０ａと、第２押さえ部材２５０ｂと、を含み、押し付け部材２４０の押し付け方向からみて、凹部２３５は、第１押さえ部材２５０ａと第２押さえ部材２５０ｂとの間に位置する。そのため、ステージ２０では、押し付け部材２４０で造形ステージ２３０を押し付けることによる造形ステージ２３０の回転を抑制できる。

【0080】

ステージ２０では、造形面２２に垂直な方向からみて、凹部２３５は、造形面２２に向かって縮小するテーパー形状を有する。そのため、ステージ２０では、係合部材２４９を凹部２３５に係合させて、押し付け部材２４０で造形ステージ２３０を押し付けるだけで造形ステージ２３０を所定の位置に、容易に設置できる。これにより、造形ステージ２３０の位置に対して、ユーザーの個人差が発生し難い。

【0081】

２． 三次元造形装置の変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置２００を模式的に示す斜視図である。図１１は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置２００を模式的に示す平面図である。

【0082】

以下、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置２００において、上述した本実施形態に係る三次元造形装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２，第３変形例に係る三次元造形装置おいて、同様である。

【0083】

上述した三次元造形装置１００では、図５および図６に示すように、１つのセンサー７０を含んでいた。

【0084】

これに対し、三次元造形装置２００では、図１０および図１１に示すように、複数のセンサー７０を含む。さらに、三次元造形装置２００は、複数の移動機構７２を含む。

【0085】

センサー７０は、移動機構７２を介して、載置部２２０の周縁に固定されている。図示の例では、三次元造形装置２００は、センサー７０として、第１センサー７０ａと、第２センサー７０ｂと、第３センサー７０ｃと、第４センサー７０ｄと、を含む。三次元造形装置２００は、移動機構７２として、第１移動機構７２ａと、第２移動機構７２ｂと、第３移動機構７２ｃと、第４移動機構７２ｄと、を含む。

【0086】

第１センサー７０ａは、第１移動機構７２ａを介して、第１載置部材２２１に固定されている。第２センサー７０ｂは、第２移動機構７２ｂを介して、第２載置部材２２２に固定されている。第３センサー７０ｃは、第３移動機構７２ｃを介して、第３載置部材２２３に固定されている。第４センサー７０ｄは、第４移動機構７２ｄを介して、第４載置部材２２４に固定されている。第１センサー７０ａおよび第４センサー７０ｄは、造形ステージ２３０の＋Ｘ軸方向に位置している。第２センサー７０ｂおよび第３センサー７０ｃは、造形ステージ２３０の－Ｘ軸方向に位置している。

【0087】

移動機構７２は、センサー７０をＺ軸方向に移動させる。移動機構７２は、例えば、モーター、リニアガイドを含んで構成されている。第１移動機構７２ａは、第１センサー７０ａをＺ軸方向に移動させる。第２移動機構７２ｂは、第２センサー７０ｂをＺ軸方向に移動させる。第３移動機構７２ｃは、第３センサー７０ｃをＺ軸方向に移動させる。第４移動機構７２ｄは、第４センサー７０ｄをＺ軸方向に移動させる。

【0088】

制御部６０は、移動機構７２を制御する。制御部６０は、第１センサー７０ａを加熱部５０に接触させる場合、第１移動機構７２ａを制御して、第１センサー７０ａの上面を造形面２２よりも上方に位置させ、移動機構７２ｂ，７２ｃ，７２ｄを制御して、それぞれ、センサー７０ｂ，７０ｃ，７０ｄの上面を造形面２２よりも下方に位置させる。

【0089】

ここで、図１２は、加熱部５０、センサー７０、および造形ステージ２３０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１２では、加熱部５０、センサー７０、および造形ステージ２３０を簡略化して図示している。

【0090】

Ｚ軸方向からみて、加熱部５０の面積は、造形ステージ２３０の面積よりも大きい。そのため、センサー７０を複数設けることにより、センサー７０が１つしか設けられていない場合に比べて、加熱部５０に対するステージ２０の移動範囲を大きくしなくても、センサー７０で加熱部５０の全面の平面度を測定することが可能となる。これにより、位置変更部３０の小型化を図ることができる。さらに、加熱部５０が造形層やステージ２０と衝突することなどによって加熱部５０に異常が発生した場合に、センサー７０が１つしか設けられていない場合に比べて、速やかに加熱部５０の異常が発生した箇所の平面度を測定できる。

【0091】

複数のセンサー７０は、加熱部５０の同じ箇所を測定してもよい。当該箇所は、Ｚ軸方向からみて、例えば、加熱部５０の中心である。制御部６０は、位置変更部３０および移動機構７２を制御して、複数のセンサー７０に、加熱部５０の同じ箇所を測定させてもよい。

【0092】

三次元造形装置２００では、載置部２２０に固定され、加熱部５０の平面度を測定する第１センサー７０ａおよび第２センサー７０ｂを含む。そのため、三次元造形装置２００では、第１センサー７０ａおよび第２センサー７０ｂによって、加熱部５０の平面度を広範囲で測定できる。さらに、上記のように、位置変更部３０の小型化を図ることができる。さらに、上記のように、速やかに加熱部５０の異常が発生した箇所の平面度を測定できる。加熱部の平面度が大きいと、造形層の温度分布が悪化したり、加熱部が造形層やステージと衝突したりする場合がある。

【0093】

三次元造形装置２００では、第１センサー７０ａを造形面２２に垂直な方向に移動させる第１移動機構７２ａと、第２センサー７０ｂを造形面２２に垂直な方向に移動させる第２移動機構７２ｂと、を含む。センサー７０ａ，７０ｂは、加熱部５０に接触する接触式のセンサーである。第１センサー７０ａで加熱部５０の平面度を測定する場合、制御部６０は、第１移動機構７２ａを制御して、第１センサー７０ａを造形面２２よりも上方に位置させ、第２移動機構７２ｂを制御して、第２センサー７０ｂを造形面２２よりも下方に位置させる。そのため、三次元造形装置２００では、第１センサー７０ａを加熱部５０に接触させ、第２センサー７０ｂを加熱部５０と離隔させることができる。これにより、第１センサーおよび第２センサーから同時に測定情報が送信されて、測定箇所と測定情報との相関がとれなくなることを抑制できる。なお、測定箇所と測定情報との相関がとれる場合は、第１センサー７０ａおよび第２センサー７０ｂを同時に加熱部５０に接触させてもよい。

【0094】

三次元造形装置２００では、第１センサー７０ａおよび第２センサー７０ｂは、加熱部５０の同じ箇所を測定する。そのため、三次元造形装置２００では、第１センサー７０ａと第２センサー７０ｂとの測定誤差を検出できる。

【0095】

なお、図１３に示すように、複数のセンサー７０は、載置部２２０の角に設けられていてもよい。複数のセンサー７０は、Ｘ軸方向からみて造形面２２と重ならず、かつ、Ｙ軸方向からみて造形面２２と重ならない位置に設けられていてもよい。これにより、加熱部５０に対するステージ２０の移動範囲をより狭くしても、センサー７０で加熱部５０の全面の平面度を測定することが可能となる。

【0096】

２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１４は、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置３００を模式的に示す斜視図である。図１５は、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置３００を模式的に示す図１４のＸＶ－ＸＶ線断面図である。

【0097】

三次元造形装置３００では、図１４および図１５に示すように、基準面２２６に凹部２２８が設けられている点において、上述した三次元造形装置１００と異なる。

【0098】

凹部２２８は、複数の基準面２２６に対応して、複数設けられている。凹部２２８には、例えば、加熱部５０と接する基準用治具８０が嵌合する。基準用治具８０は、図１５に示すように、凹部２２８に挿入される凸部８２と、凸部８２上に設けられた頭部８４と、を有している。頭部８４は、例えば、上方に向けて幅が小さくなる形状を有している。頭部８４は、加熱部５０と接する接触領域８６を有している。接触領域８６は、平坦な領域である。基準用治具８０が凹部２２８に嵌合された状態で、接触領域８６は、造形面２２よりも上方に位置する。

【0099】

基準用治具８０は、複数の凹部２２８に対応して、複数設けられる。複数の基準用治具８０と、加熱部５０と、を接触させることにより、造形面２２と加熱部５０の下面との平行度を小さくすることができる。すなわち、造形面２２と加熱部５０の下面とを、平行に近づけることができる。基準用治具８０は、三次元造形物を造形する際には、凹部２２８から外される。

【0100】

三次元造形装置３００では、第１基準面２２６ａおよび第２基準面２２６ｂには、基準用治具８０が嵌合する凹部２２８が設けられている。そのため、三次元造形装置３００では、基準用治具８０に、三次元造形装置３００の部材を接触させることにより、当該部材と造形面２２との平行度を小さくすることができる。具体的には、基準用治具８０によって、造形面２２と加熱部５０の下面との平行度を小さくすることができる。造形面と加熱部の下面との平行度が大きいと、加熱部がステージや造形層と衝突する場合がある。

【0101】

なお、図示はしないが、基準面２２６には、凸部が設けられ、基準用治具８０には、凸部と嵌合する凹部が設けられていてもよい。基準面２２６に設けられた凸部の先端は、造形面２２よりも下方に位置する。

【0102】

２．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る三次元造形装置について説明する。

【0103】

上述した三次元造形装置１００では、材料貯留部１１０に貯留される材料は、ＡＢＳ樹脂であった。

【0104】

これに対し、本実施形態の第３変形例に係る三次元造形装置では、材料貯留部１１０に貯留される材料は、ＡＢＳ樹脂以外の材料、または、ＡＢＳ樹脂に他の成分が加えられた材料である。

【0105】

材料貯留部１１０に貯留される材料としては、熱可塑性を有する材料、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料とした材料を挙げることができる。ここで、「主材料」とは、三次元造形装置で造形される造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、造形物において５０質量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

【0106】

熱可塑性を有する材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。

【0107】

汎用エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートが挙げられる。

【0108】

スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が挙げられる。

【0109】

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、可塑化部１２０において、フラットスクリュー１３０の回転と、ヒーター１５０の加熱と、によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル１６０から堆積された後、温度の低下によって硬化する。熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル１６０から吐出されることが望ましい。

【0110】

可塑化部１２０では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、可塑化部１２０に投入されることが望ましい。

【0111】

金属材料としては、例えば、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム （Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金、また、マルエージング鋼、ステンレス鋼、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金が挙げられる。

【0112】

可塑化部１２０においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックなどが挙げられる。

【0113】

材料貯留部１１０に貯留される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上述の熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、可塑化部１２０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

【0114】

材料貯留部１１０に貯留される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、溶剤を添加することもできる。溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ－プロピル、酢酸ｉｓｏ－プロピル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸ｉｓｏ－ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル－ｎ－ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ－ピコリン、２，６－ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等が挙げられる。

【0115】

その他に、材料貯留部１１０に貯留される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、バインダーが添加されていてもよい。バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂またはＰＬＡ、ＰＡ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、あるいはその他の熱可塑性樹脂が挙げられる。

【0116】

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

【0117】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成できる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【0118】

上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。

【0119】

三次元造形用ステージの一態様は、
平面度が調整された基準面を有する載置部と、
造形層が積層される造形面と、凹部が形成された第１側面と、前記第１側面とは反対側の第２側面と、を有し、前記基準面に載置された造形ステージと、
前記凹部に係合する係合部材を有し、前記造形面に沿った方向において前記造形ステージを押し付ける押し付け部材と、
前記第２側面において前記造形ステージを押さえる押さえ部材と、
を含む。

【0120】

この三次元造形用ステージによれば、造形ステージの造形面の平面度を小さくすることができる。

【0121】

三次元造形用ステージの一態様において、
前記押さえ部材として、第１押さえ部材と、第２押さえ部材と、を含み、
前記押し付け部材の押し付け方向からみて、前記凹部は、前記第１押さえ部材と前記第２押さえ部材との間に位置してもよい。

【0122】

この三次元造形用ステージによれば、押し付け部で造形ステージを押し付けることによる造形ステージの回転を抑制できる。

【0123】

三次元造形用ステージの一態様において、
前記造形面に垂直な方向からみて、前記凹部は、前記造形面に向かって縮小するテーパー形状を有してもよい。

【0124】

この三次元造形用ステージによれば、造形ステージを所定の位置に、容易に設置できる。

【0125】

三次元造形用ステージの一態様において、
前記載置部は、前記基準面として、第１基準面と、第２基準面と、を有し、
前記第１基準面および前記第２基準面には、基準用治具が嵌合する凹部または凸部が設けられてもよい。

【0126】

この三次元造形用ステージによれば、造形面と、基準用治具と接する部材と、の平行度を小さくすることができる。

【0127】

三次元造形装置の一態様は、
前記三次元造形用ステージの一態様と、
造形材料を前記三次元造形用ステージに向けて吐出するノズルと、
を含む。

【0128】

三次元造形装置の一態様において、
前記造形ステージよりも上方に設けられ、三次元造形物の造形時に前記ノズルのノズル開口よりも上方に位置し、前記造形層を加熱するプレート状の加熱部と、
前記造形面に垂直な方向において前記加熱部の少なくとも一部と前記造形ステージの少なくとも一部とが重なる範囲で、前記加熱部と前記造形ステージとの相対的な位置を変更する位置変更部と、
前記載置部に固定され、前記加熱部の平面度を測定する第１センサーおよび第２センサーと、
を含んでもよい。

【0129】

この三次元造形装置によれば、第１センサーおよび第２センサーによって、加熱部の平面度を広範囲で測定できる。

【0130】

三次元造形装置の一態様において、
前記第１センサーを前記造形面に垂直な方向に移動させる第１移動機構と、
前記第２センサーを前記造形面に垂直な方向に移動させる第２移動機構と、
前記第１移動機構および第２移動機構を制御する制御部と、
を含み、
前記第１センサーおよび前記第２センサーは、前記加熱部に接触する接触式のセンサーであり、
前記第１センサーで前記加熱部の平面度を測定する場合、前記制御部は、前記第１移動機構を制御して、前記第１センサーを前記造形面よりも上方に位置させ、前記第２移動機構を制御して、前記第２センサーを前記造形面よりも下方に位置させてもよい。

【0131】

この三次元造形装置によれば、第１センサーを加熱部に接触させ、第２センサーを加熱部と離隔させることができる。

【0132】

三次元造形装置の一態様において、
前記第１センサーおよび前記第２センサーは、前記加熱部の同じ箇所を測定してもよい。

【0133】

この三次元造形装置によれば、第１センサーと第２センサーとの測定誤差を検出できる。

【符号の説明】

【0134】

１０…吐出部、１０ａ…第１吐出部、１０ｂ…第２吐出部、２０…ステージ、２２…造形面、３０…位置変更部、３２…第１電動アクチュエーター、３４…第２電動アクチュエーター、３６…第３電動アクチュエーター、４０…支持部、５０…加熱部、５２…貫通孔、５４…プレート、５６…ヒーター、５８…断熱部材、６０…制御部、７０…センサー、７０ａ…第１センサー、７０ｂ…第２センサー、７０ｃ…第３センサー、７０ｄ…第４センサー、７２…移動機構、７２ａ…第１移動機構、７２ｂ…第２移動機構、７２ｃ…第３移動機構、７２ｄ…第４移動機構、８０…基準用治具、８２…凸部、８４…頭部、８６…接触領域、１００…三次元造形装置、１１０…材料貯留部、１１２…供給路、１２０…可塑化部、１２２…スクリューケース、１２４…駆動モーター、１２６…シャフト、１３０…フラットスクリュー、１３１…上面、１３２…溝形成面、１３３…側面、１３４…第１溝、１３５…中央部、１３６…接続部、１３７…材料導入部、１４０…バレル、１４２…対向面、１４４…第２溝、１４６…連通孔、１５０…ヒーター、１６０…ノズル、１６２…ノズル流路、１６４…ノズル開口、２００…三次元造形装置、２１０…支持台、２１２…第１板状部材、２１４…柱、２１６…第２板状部材、２２０…載置部、２２１…第１載置部材、２２２…第２載置部材、２２３…第３載置部材、２２４…第４載置部材、２２６…基準面、２２６ａ…第１基準面、２２６ｂ…第２基準面、２２６ｃ…第３基準面、２２６ｄ…第４基準面、２２８…凹部、２３０…造形ステージ、２３１…溝、２３２ａ…第１角部、２３２ｂ…第２角部、２３２ｃ…第３角部、２３２ｄ…第４角部、２３４…第１側面、２３５…凹部、２３６…第２側面、２３８…把手、２４０…押し付け部材、２４２…基部、２４４…固定部、２４５…把持部、２４６…ばね、２４８…当接部、２４９…係合部材、２５０…押さえ部材、２５０ａ…第１押さえ部材、２５０ｂ…第２押さえ部材、２６０…加熱部、３００…三次元造形装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】