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(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】P2024014279
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】三次元造形装置
(51)【国際特許分類】
B29C 64/209 20170101AFI20240125BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240125BHJP
B29C 64/321 20170101ALI20240125BHJP
B33Y 40/00 20200101ALI20240125BHJP
B29C 64/295 20170101ALI20240125BHJP
B29C 64/106 20170101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
B29C64/209
B33Y30/00
B29C64/321
B33Y40/00
B29C64/295
B29C64/106
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022116982
(22)【出願日】2022-07-22
(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】合津 昌幸
【テーマコード（参考）】
4F213
【Ｆターム（参考）】
4F213AP02
4F213AP05
4F213AP19
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL74
(57)【要約】
【課題】制御が容易になる三次元造形装置を提供する。
【解決手段】材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、前記可塑化材料が積層されるステージと、前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、を含み、三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている、三次元造形装置。
【選択図】図２
【解決手段】材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、前記可塑化材料が積層されるステージと、前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、を含み、三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている、三次元造形装置。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記可塑化材料が積層されるステージと、
前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、
前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、
前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、
を含み、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、
前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている、三次元造形装置。
前記可塑化材料が積層されるステージと、
前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、
前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、
前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、
を含み、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、
前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている、三次元造形装置。
【請求項2】
請求項１において、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルのノズル開口は、前記可塑化材料の積層方向において、前記加熱部と前記ステージとの間に位置する、三次元造形装置。
三次元造形物の造形時において、前記ノズルのノズル開口は、前記可塑化材料の積層方向において、前記加熱部と前記ステージとの間に位置する、三次元造形装置。
【請求項3】
請求項１または２において、
前記被覆部材は、前記貫通孔に嵌合する形状を有して、前記周縁を被覆し、
前記被覆部材と前記内壁との間には、隙間が形成されている、三次元造形装置。
前記被覆部材は、前記貫通孔に嵌合する形状を有して、前記周縁を被覆し、
前記被覆部材と前記内壁との間には、隙間が形成されている、三次元造形装置。
【請求項4】
請求項１または２において、
前記加熱部は、第１プレートと、前記ヒーターを有する第２プレートとが、積層された積層構造を有し、
前記第１プレートは、前記ステージと前記第２プレートとの間に設けられ、
前記被覆部材は、前記第２プレートで構成された前記周縁を被覆する、三次元造形装置。
前記加熱部は、第１プレートと、前記ヒーターを有する第２プレートとが、積層された積層構造を有し、
前記第１プレートは、前記ステージと前記第２プレートとの間に設けられ、
前記被覆部材は、前記第２プレートで構成された前記周縁を被覆する、三次元造形装置。
【請求項5】
請求項４において、
前記被覆部材の熱膨張率は、前記第１プレートの熱膨張率以下である、三次元造形装置。
前記被覆部材の熱膨張率は、前記第１プレートの熱膨張率以下である、三次元造形装置。
【請求項6】
請求項１または２において、
前記可塑化材料が流れる流路に設けられ、前記流路内の前記可塑化材料の圧力を検出する圧力センサーを含む、三次元造形装置。
前記可塑化材料が流れる流路に設けられ、前記流路内の前記可塑化材料の圧力を検出する圧力センサーを含む、三次元造形装置。
【請求項7】
請求項１または２において、
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに積層された前記可塑化材料の温度を検出する温度センサーを含む、三次元造形装置。
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに積層された前記可塑化材料の温度を検出する温度センサーを含む、三次元造形装置。
【請求項8】
請求項７において、
前記加熱部には、
前記貫通孔としての第１貫通孔および第２貫通孔と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に位置する第３貫通孔と、
が形成され、
前記ノズルとして第１ノズルおよび第２ノズルが設けられ、
前記第１ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第１ノズルの少なくとも一部は、前記第１貫通孔内に位置し、
前記第２ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第２ノズルの少なくとも一部は、前記第２貫通孔内に位置し、
前記温度センサーの少なくとも一部は、前記第３貫通孔内に位置する、三次元造形装置。
前記加熱部には、
前記貫通孔としての第１貫通孔および第２貫通孔と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に位置する第３貫通孔と、
が形成され、
前記ノズルとして第１ノズルおよび第２ノズルが設けられ、
前記第１ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第１ノズルの少なくとも一部は、前記第１貫通孔内に位置し、
前記第２ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第２ノズルの少なくとも一部は、前記第２貫通孔内に位置し、
前記温度センサーの少なくとも一部は、前記第３貫通孔内に位置する、三次元造形装置。
【請求項9】
請求項１または２において、
発光部および受光部を有し、前記周縁における前記可塑化材料の付着を検出する付着物センサーを含む、三次元造形装置。
発光部および受光部を有し、前記周縁における前記可塑化材料の付着を検出する付着物センサーを含む、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。
【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て、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、３次元物体を支持するように構成されたプラットフォームと、熱可塑性材料を堆積する押出しヘッドと、支持アームを介して押出しヘッドに連結されたエネルギー源と、を含む装置が記載されている。特許文献１に記載された装置では、エネルギー源によってプラットフォームに堆積された層を加熱した後に、当該層上に後続の層を堆積して、２層の間の結合強度を増大させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１７－５２３０６３号公報
【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、特許文献１では、加熱した層上に後続の層を積層するために、押出しヘッドのノズルの前方を、エネルギー源で加熱する必要がある。そのため、ノズルの移動方向を変化させるたびに、ノズルの前方を加熱できる位置にエネルギー源を移動させなくてはならない。したがって、装置の制御が複雑になる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記可塑化材料が積層されるステージと、
前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、
前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、
前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、
を含み、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、
前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。
材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記可塑化材料が積層されるステージと、
前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、
前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、
前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、
を含み、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、
前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【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平面図。
【図5】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6】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7】本実施形態に係る三次元造形装置の被覆部材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を模式的に示す断面図。
【図9】本実施形態に係る三次元造形装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。
【図10】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。
【発明を実施するための形態】
【0008】
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。
【0009】
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。
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。
【0010】
【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、移動部３０と、支持部材４０と、加熱部５０と、被覆部材６０と、圧力センサー７０と、温度センサー７２と、付着物センサー７４と、制御部８０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可塑化材料を吐出させつつ、移動部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。
【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可塑化材料を吐出してもよいし、一方が可塑化材料を吐出し、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、材料供給部１１０と、可塑化部１２０と、ノズル１６０と、を有している。
【0015】
材料供給部１１０には、ペレット状や粉末状の材料が投入される。材料供給部１１０は、可塑化部１２０に原料となる材料を供給する。材料供給部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料供給部１１０によって供給される材料は、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】
材料供給部１１０と可塑化部１２０とは、図２に示すように、材料供給部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。材料供給部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、材料供給部１１０から供給された固体状態の材料を可塑化し、流動性を有するペースト状の可塑化材料を生成して、ノズル１６０に供給する。なお、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、側面部分に螺旋溝を有する長尺のインラインスクリューを備え、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。
【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８０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。材料供給部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つ以上設けられていてもよいし、１つだけ設けられていてもよい。
【0025】
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。
【0026】
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１４８に向かって渦状に延びている。第２溝１４４は、可塑化された可塑化材料を連通孔１４６に導く機能を有している。
【0027】
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。
【0028】
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８０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可塑化材料を生成する。そして、可塑化部１２０は、生成された可塑化材料を連通孔１４６から流出させる。
【0029】
なお、Ｚ軸方向からみて、ヒーター１５０の形状は、リング形状であってもよい。また、ヒーター１５０は、バレル１４０ではなく、例えば、ノズル１６０に設けられていてもよい。
【0030】
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から可塑化材料が供給される。ノズル流路１６２は、ノズル開口１６４を有している。ノズル開口１６４は、ノズル１６０の先端に形成されている。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から可塑化材料をステージ２０に向けて吐出する。
【0031】
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。図示の例では、ステージ２０の形状は、直方体である。ステージ２０は、可塑化材料が堆積される堆積面２２を有している。堆積面２２は、ステージ２０の上面の領域である。堆積面２２には、可塑化材料が積層される。図示の例では、可塑化材料の積層方向は、Ｚ軸方向である。
【0032】
ステージ２０の材質は、例えば、アルミニウムなどの金属である。ステージ２０は、金属板と、金属板に設けられた密着シートと、によって構成されていてもよい。この場合、堆積面２２は、密着シートによって構成される。密着シートは、ステージ２０と、吐出部１０から吐出される可塑化材料と、の密着性を向上させることができる。
【0033】
ステージ２０は、図示はしないが、溝が形成された金属板と、溝を埋めるように設けられた下地層と、によって構成されていてもよい。この場合、堆積面２２は、下地層によって構成される。下地層の材質は、例えば、可塑化材料と同じである。下地層は、ステージ２０と、吐出部１０から吐出される可塑化材料と、の密着性を向上させることができる。
【0034】
移動部３０は、ステージ２０を支持している。移動部３０は、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変化させる。図示の例では、移動部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化させる。さらに、移動部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化せる。
【0035】
移動部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。
【0036】
なお、移動部３０は、ノズル１６０とステージ２０との相対的な位置を変化させることができれば、その構成は、特に限定されない。移動部３０は、例えば、ステージ２０をＺ軸方向に移動させ、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、移動部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。
【0037】
支持部材４０は、第３電動アクチュエーター３６に接続されている。支持部材４０は、吐出部１０および加熱部５０を支持している。移動部３０は、第３電動アクチュエーター３６によって支持部材４０をＺ軸方向に移動させることにより、吐出部１０および加熱部５０をＺ軸方向に移動させる。
【0038】
加熱部５０は、ステージ２０の上方に設けられている。加熱部５０は、支持部材４０に接続されている。加熱部５０は、ノズル１６０のステージ２０に対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。加熱部５０の形状は、プレート形状である。図１に示す例では、加熱部５０の形状は、直方体である。Ｚ軸方向からみて、加熱部５０の面積は、ステージ２０の面積よりも大きい。
【0039】
加熱部５０は、図２に示すように、例えば、第１プレート５２と、第２プレート５４と、を有している。加熱部５０は、第１プレート５２と第２プレート５４とが積層された積層構造を有している。
【0040】
第１プレート５２は、ステージ２０と第２プレート５４との間に設けられている。第１プレート５２の材質は、アルミニウムである。図示の例では、第１プレート５２の厚さは、第２プレート５４の厚さよりも大きい。
【0041】
第２プレート５４は、第１プレート５２上に設けられている。第２プレート５４は、ヒーター５５を有している。ヒーター５５は、ステージ２０上に堆積された可塑化材料を加熱する。これにより、ステージ２０上に堆積された可塑化材料と、当該可塑化材料上に堆積された後続の可塑化材料と、の間の密着性を向上できる。図示の例では、第２プレート５４は、ヒーター５５で構成されている。ヒーター５５は、例えば、シリコンラバーヒーターである。ヒーター５５の出力は、制御部８０によって制御される。なお、図示はしないが、第２プレート５４上に断熱部材が設けられていてもよい。
【0042】
加熱部５０には、貫通孔５６が形成されている。貫通孔５６は、第１プレート５２および第２プレート５４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、ノズル１６０の少なくとも一部は、貫通孔５６内に位置する。図示の例では、ノズル１６０の一部は、貫通孔５６内に位置している。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、Ｚ軸方向において、加熱部５０とステージ２０との間に位置している。図示の例では、ノズル開口１６４は、加熱部５０よりも－Ｚ軸方向に位置している。ノズル開口１６４は、ステージ２０よりも＋Ｚ軸方向に位置している。
【0043】
加熱部５０には、貫通孔５６として、例えば、第１貫通孔５６ａおよび第２貫通孔５６ｂが形成されている。第１吐出部１０ａのノズル１６０による三次元造形物の造形時において、第１吐出部１０ａのノズル１６０の少なくとも一部は、第１貫通孔５６ａ内に位置している。第２吐出部１０ｂのノズル１６０による三次元造形物の造形時において、第２吐出部１０ｂのノズル１６０の少なくとも一部は、第２貫通孔５６ｂ内に位置している。図示の例では、第１吐出部１０ａのノズル１６０の一部は、第１貫通孔５６ａ内に位置している。第２吐出部１０ｂのノズル１６０の一部は、第２貫通孔５６ｂ内に位置している。
【0044】
なお、図示はしないが、第１吐出部１０ａのノズル１６０による三次元造形物の造形時において、第２吐出部１０ｂのノズル１６０は、第２貫通孔５６ｂ内に位置しておらず、第２貫通孔５６ｂの＋Ｚ軸方向に位置していてもよい。また、第２吐出部１０ｂのノズル１６０による三次元造形物の造形時において、第１吐出部１０ａのノズル１６０は、第１貫通孔５６ａ内に位置しておらず、第１貫通孔５６ａの＋Ｚ軸方向に位置していてもよい。
【0045】
加熱部５０には、さらに、第３貫通孔５８が形成されている。第３貫通孔５８は、第１プレート５２および第２プレート５４をＺ軸方向に貫通している。第３貫通孔５８は、第１貫通孔５６ａと第２貫通孔５６ｂとの間に位置している。
【0046】
被覆部材６０は、加熱部５０に設けられている。被覆部材６０は、加熱部５０の移動に伴って移動する。ここで、図５および図６は、被覆部材６０を模式的に示す断面図である。図７は、被覆部材６０を模式的に示す斜視図である。なお、図５は、図２の拡大図である。図６は、図５の拡大図である。
【0047】
被覆部材６０は、図５および図６に示すように、貫通孔５６の内壁５７ａおよび周縁５７ｂの少なくとも一方を被覆している。内壁５７ａおよび周縁５７ｂは、加熱部５０によって構成されている。図示の例では、被覆部材６０は、周縁５７ｂを被覆している。被覆部材６０は、周縁５７ｂと接している。周縁５７ｂは、Ｚ軸方向からみて、貫通孔５６からの距離が、加熱部５０の厚さの３倍以内の領域である。
【0048】
被覆部材６０と貫通孔５６の内壁５７ａとは、例えば、図６に示すように、離隔している。被覆部材６０と内壁５７ａとの間には、例えば、隙間２が形成されている。図示の例では、被覆部材６０は、加熱部５０の上面を被覆している。具体的には、被覆部材６０は、第２プレート５４で構成された周縁５７ｂを被覆している。図示の例では、被覆部材６０は、加熱部５０の下面を被覆していない。
【0049】
なお、図示はしないが、被覆部材６０は、周縁５７ｂを被覆せずに、内壁５７ａを被覆していてもよい。また、被覆部材６０は、内壁５７ａおよび周縁５７ｂを被覆していてもよい。
【0050】
被覆部材６０は、図５～図７に示すように、貫通孔５６に位置する第１部分６２と、貫通孔５６に位置しない第２部分６４と、を有している。第１部分６２および第２部分６４が互いに接続されることにより、被覆部材６０は、貫通孔５６に嵌合する形状を有している。図示の例では、第１部分６２は、Ｚ軸方向に延在している。第２部分６４は、Ｚ軸方向と直交する方向に延在している。第１部分６２のＺ軸方向の大きさは、例えば、加熱部５０の厚さの半分よりも大きく、加熱部５０の厚さ以下である。図示はしないが、第１部分６２のＺ軸方向の大きさは、加熱部５０の厚さより大きくてもよい。Ｚ軸方向からみて、被覆部材６０の形状は、例えば、リング形状である。
【0051】
被覆部材６０は、加熱部５０と別体である。被覆部材６０は、加熱部５０と一体的に設けられていない。被覆部材６０は、加熱部５０に着脱可能である。被覆部材６０は、ねじや接着剤によって、加熱部５０に接続されていない。
【0052】
被覆部材６０の熱膨張率は、例えば、第１プレート５２の熱膨張率以下である。被覆部材６０の熱膨張率は、第１プレート５２の熱膨張率より小さくてもよい。被覆部材６０の材質は、例えば、ＳＵＳ（Steel Use Stainless）、アルミニウムなどである。
【0053】
圧力センサー７０は、図２に示すように、吐出部１０に形成された流路１２に設けられている。流路１２には、可塑化材料が流れる。流路１２は、例えば、バレル１４０に形成された連通孔１４６と、ノズル１６０に形成されたノズル流路１６２と、によって構成されている。なお、連通孔１４６と、ノズル流路１６２とをつなぐ接続流路が設けられる場合には、流路１２は、連通孔１４６と、接続流路と、ノズル流路１６２と、によって構成される。圧力センサー７０は、水晶を有し、水晶の圧電効果を利用して、圧力を電気信号として検出する。圧力センサー７０は、例えば、他の圧電素子を有する圧力センサーであってもよいし、静電容量式の圧力センサー等であってもよい。圧力センサー７０は、ノズル開口１６４よりも上流に設けられている。図示の例では、圧力センサー７０は、連通孔１４６に設けられている。圧力センサー７０は、流路１２を通る可塑化材料の圧力を検出する。圧力センサー７０は、流路１２内の可塑化材料の圧力を検出する。圧力センサー７０による検出結果は、例えば、制御部８０に送信される。なお、図示はしないが、圧力センサー７０は、ノズル流路１６２または接続流路に設けられていてもよい。
【0054】
温度センサー７２は、ステージ２０の上方に配置されている。温度センサー７２の少なくとも一部は、第３貫通孔５８内に位置している。図示の例では、温度センサー７２の一部は、第３貫通孔５８内に位置している。温度センサー７２は、加熱部５０の移動に伴って移動する。温度センサー７２は、例えば、加熱部５０に支持されている。温度センサー７２は、ステージ２０に積層された可塑化材料の温度を検出する。本実施形態では、温度センサー７２は、例えば、熱電対、サーミスター、赤外線センサーなどである。温度センサー７２による検出結果は、例えば、制御部８０に送信される。
【0055】
付着物センサー７４は、例えば、ステージ２０よりも＋Ｚ軸方向に位置している。付着物センサー７４は、加熱部５０の移動に伴って移動する。付着物センサー７４は、例えば、加熱部５０に支持されている。付着物センサー７４は、Ｚ軸方向からみて、加熱部５０と重ならない位置に設けられている。これにより、加熱部５０の移動に伴って付着物センサー７４が移動しても、付着物センサー７４がステージ２０に衝突することを防止できる。
【0056】
付着物センサー７４は、例えば、発光部７６と、受光部７８と、を有している。図示の例では、発光部７６は、加熱部５０よりも－Ｘ軸方向に設けられている。受光部７８は、加熱部５０よりも＋Ｘ軸方向に設けられている。発光部７６は、受光部７８に向けて、光を射出する。発光部７６は、例えば、レーザー素子を含んで構成されている。受光部７８は、発光部７６からの光を受光する。受光部７８は、例えば、フォトダイオードを含んで構成されている。
【0057】
ここで、図８は、図２に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。発光部７６は、図８に示すように、例えば、２つの射出面７７を有する。射出面７７は、光を射出する。ノズル開口１６４は、Ｚ軸方向からみて、２つの射出面７７から射出される光の間に位置している。
【0058】
付着物センサー７４では、発光部７６で射出された光を受光部７８で受光する。付着物センサー７４は、受光部７８で受光した光の強度によって、周縁５７ｂにおける可塑化材料の付着を検出する。例えば、付着物センサー７４は、受光部７８で受光した光の強度によって、周縁５７ｂにおける可塑化材料の付着の有無を検出する。可塑化材料が周縁５７ｂに付着している場合、受光部７８で受光した光の強度は、標準値よりも小さくなる。付着物センサー７４は、例えば、光電センサー、レーザーセンサーである。
【0059】
制御部８０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８０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８０は、吐出部１０、移動部３０、および加熱部５０を制御する。なお、制御部８０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。
【0060】
【0061】
ユーザーは、例えば、図示せぬ操作部を操作して、制御部８０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８０は、処理開始信号を受けると処理を開始する。
【0062】
１．２．１． 造形データ取得処理
まず、制御部８０は、図９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。
まず、制御部８０は、図９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。
【0063】
造形データは、例えば、材料供給部１１０に供給される材料の種類、ステージ２０に対する吐出部１０の移動経路、吐出部１０から吐出される可塑化材料の量などに関する情報を含む。
【0064】
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８０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。
【0065】
１．２．２． 造形層形成処理
次に、制御部８０は、ステップＳ２として、ステージ２０の堆積面２２に、可塑化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。
次に、制御部８０は、ステップＳ２として、ステージ２０の堆積面２２に、可塑化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。
【0066】
具体的には、制御部８０は、駆動モーター１２４およびヒーター１５０を駆動させ、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可塑化材料を生成させる。そして、制御部８０は、ノズル１６０のノズル開口１６４から可塑化材料を吐出させる。制御部８０は、例えば、造形層形成処理が終了するまで可塑化材料を生成させ続ける。ここで、図１０は、造形層を形成する処理を説明するための断面図である。
【0067】
制御部８０は、図１０に示すように、取得した造形データに基づいて、移動部３０を制御してノズル１６０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に向けて可塑化材料を吐出させる。
【0068】
具体的には、造形層を形成する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。造形層を形成する処理が開始されると、図１０に示すように、制御部８０は、移動部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から可塑化材料が吐出される。これにより、造形層Ｌ１が形成される。図１０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。
【0069】
制御部８０は、造形層形成処理において、圧力センサー７０、温度センサー７２、および付着物センサー７４からの検出結果を取得する。そして、制御部８０は、取得した検出結果を図示せぬ表示部に表示させる。これにより、ユーザーは、圧力センサー７０、温度センサー７２、および付着物センサー７４の検出結果を知ることができる。制御部８０による検出結果の取得および表示は、例えば、ユーザーによって設定されたタイミングで行われる。表示部は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ、ＥＰＤ（Electrophoretic Display）などによって構成されている。
【0070】
１．２．３． 判定処理
次に、制御部８０は、図９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。
次に、制御部８０は、図９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。
【0071】
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８０は、処理をステップＳ２に戻す。制御部８０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。
【0072】
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８０は、処理を終了する。
【0073】
１．３． 作用効果
三次元造形装置１００では、ステージ２０に積層された可塑化材料を加熱するヒーター５５を有し、貫通孔５６が形成されたプレート形状の加熱部５０を含む。加熱部５０は、ノズル１６０のステージ２０に対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。そのため、三次元造形装置１００では、ノズル１６０の移動方向を変化させても、加熱部５０の移動方向をノズル１６０とは別に変化させることなく、加熱部５０によってステージ２０に積層された可塑化材料を加熱できる。その結果、三次元造形装置１００の制御が容易になる。
三次元造形装置１００では、ステージ２０に積層された可塑化材料を加熱するヒーター５５を有し、貫通孔５６が形成されたプレート形状の加熱部５０を含む。加熱部５０は、ノズル１６０のステージ２０に対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。そのため、三次元造形装置１００では、ノズル１６０の移動方向を変化させても、加熱部５０の移動方向をノズル１６０とは別に変化させることなく、加熱部５０によってステージ２０に積層された可塑化材料を加熱できる。その結果、三次元造形装置１００の制御が容易になる。
【0074】
さらに、三次元造形装置１００では、加熱部５０と別体であり、貫通孔５６の内壁５７ａおよび周縁５７ｂの少なくとも一方を覆う被覆部材６０を含む。そのため、三次元造形装置１００では、例えば吐出不良によって、加熱部５０に可塑化材料が付着することを抑制できる。さらに、被覆部材６０に可塑化材料が付着したとしても、被覆部材６０を交換することにより、付着した可塑化材料を除去できる。そのため、例えば加熱部を交換することにより付着した可塑化材料を除去する場合に比べて、コストを低くできる。
【0075】
三次元造形装置１００では、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、可塑化材料の積層方向において、加熱部５０とステージ２０との間に位置する。そのため、三次元造形装置１００では、ノズル開口１６４から吐出された可塑化材料が加熱部５０に付着する可能性を小さくできる。
【0076】
三次元造形装置１００では、被覆部材６０は、貫通孔５６に嵌合する形状を有して、周縁５７ｂを被覆する。被覆部材６０と内壁５７ａとの間には、隙間２が形成されている。そのため、三次元造形装置１００では、例えば被覆部材６０および加熱部５０の少なくとも一方が熱膨張したとしても、熱膨張に起因して加熱部５０に生じる応力を低減できる。
【0077】
三次元造形装置１００では、加熱部５０は、第１プレート５２と、ヒーター５５を有する第２プレート５４とが、積層された積層構造を有する。第１プレート５２は、ステージ２０と第２プレート５４との間に設けられている。被覆部材６０は、第２プレート５４で構成された周縁５７ｂを被覆する。そのため、三次元造形装置１００では、第２プレート５４に可塑化材料が付着することを抑制できる。
【0078】
三次元造形装置１００では、被覆部材６０の熱膨張率は、第１プレート５２の熱膨張率以下である。そのため、三次元造形装置１００では、被覆部材の熱膨張率が第１プレートの熱膨張率より大きい場合に比べて、被覆部材６０が熱膨張したとしても、熱膨張に起因して加熱部５０に生じる応力を低減できる。
【0079】
三次元造形装置１００では、可塑化材料が流れる流路１２に設けられ、流路１２内の可塑化材料の圧力を検出する圧力センサー７０を含む。そのため、三次元造形装置１００のユーザーは、可塑化材料によって流路１２が塞がれているか否か、知ることができる。可塑化材料によって流路１２が塞がれている場合、圧力センサー７０で検出される圧力は、基準値よりも高くなる。
【0080】
三次元造形装置１００では、ステージ２０の上方に配置され、ステージ２０に積層された可塑化材料の温度を検出する温度センサー７２を含む。そのため、三次元造形装置１００のユーザーは、ノズル１６０から吐出された可塑化材料がステージ２０に積層されている否か、知ることができる。ノズル１６０から吐出された可塑化材料がステージ２０に積層されていない場合、温度センサー７２で検出される温度は、基準値よりも低くなる。
【0081】
三次元造形装置１００では、加熱部５０には、貫通孔５６としての第１貫通孔５６ａおよび第２貫通孔５６ｂと、第１貫通孔５６ａと第２貫通孔５６ｂとの間に位置する第３貫通孔５８と、が形成されている。第１ノズルとして、第１吐出部１０ａのノズル１６０が設けられている。第２ノズルとして、第２吐出部１０ｂのノズル１６０が設けられている。第１ノズルによる三次元造形物の造形時において、第１ノズルの少なくとも一部は、第１貫通孔５６ａ内に位置する。第２ノズルによる三次元造形物の造形時において、第２ノズルの少なくとも一部は、第２貫通孔５６ｂ内に位置する。温度センサー７２の少なくとも一部は、第３貫通孔５８内に位置する。そのため、三次元造形装置１００では、第１ノズルで三次元造形物の造形している場合における温度センサー７２の検出温度と、第２ノズルで三次元造形物の造形している場合における温度センサー７２の検出温度と、の差を小さくできる。
【0082】
三次元造形装置１００では、周縁５７ｂにおける可塑化材料の付着を検知する付着物センサー７４を含む。そのため、三次元造形装置１００のユーザーは、周縁５７ｂに可塑化材料が付着したか否か、知ることができる。
【0083】
２． 三次元造形装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置について説明する。以下、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置において、上述した本実施形態に係る三次元造形装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置について説明する。以下、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置において、上述した本実施形態に係る三次元造形装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【0084】
上述した三次元造形装置１００では、材料供給部１１０から供給される材料は、ＡＢＳ樹脂であった。
【0085】
これに対し、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置では、材料供給部１１０から供給される材料は、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。
【0086】
材料供給部１１０から供給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、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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可塑化材料は、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。
【0091】
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、可塑化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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
材料供給部１１０から供給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。
【0095】
材料供給部１１０から供給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。
【0096】
その他に、材料供給部１１０から供給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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
三次元造形装置の一態様は、
材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記可塑化材料が積層されるステージと、
前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、
前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、
前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、
を含み、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、
前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。
材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部、および前記可塑化材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記可塑化材料が積層されるステージと、
前記ノズルと前記ステージとの相対的な位置を変化させる移動部と、
前記ステージに積層された前記可塑化材料を加熱するヒーターを有し、貫通孔が形成されたプレート形状の加熱部と、
前記加熱部と別体であり、前記貫通孔の内壁および周縁の少なくとも一方を覆う被覆部材と、
を含み、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルの少なくとも一部は、前記貫通孔内に位置し、
前記加熱部は、前記ノズルの前記ステージに対する相対的な移動に連動して移動するように構成されている。
【0101】
この三次元造形装置によれば、制御が容易になる。
【0102】
三次元造形装置の一態様において、
三次元造形物の造形時において、前記ノズルのノズル開口は、前記可塑化材料の積層方向において、前記加熱部と前記ステージとの間に位置してもよい。
三次元造形物の造形時において、前記ノズルのノズル開口は、前記可塑化材料の積層方向において、前記加熱部と前記ステージとの間に位置してもよい。
【0103】
この三次元造形装置によれば、ノズル開口から吐出された可塑化材料が加熱部に付着する可能性を小さくできる。
【0104】
三次元造形装置の一態様において、
前記被覆部材は、前記貫通孔に嵌合する形状を有して、前記周縁を被覆し、
前記被覆部材と前記内壁との間には、隙間が形成されていてもよい。
前記被覆部材は、前記貫通孔に嵌合する形状を有して、前記周縁を被覆し、
前記被覆部材と前記内壁との間には、隙間が形成されていてもよい。
【0105】
この三次元造形装置によれば、熱膨張に起因して加熱部に生じる応力を低減できる。
【0106】
三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部は、第１プレートと、前記ヒーターを有する第２プレートとが、積層された積層構造を有し、
前記第１プレートは、前記ステージと前記第２プレートとの間に設けられ、
前記被覆部材は、前記第２プレートで構成された前記周縁を被覆してもよい。
前記加熱部は、第１プレートと、前記ヒーターを有する第２プレートとが、積層された積層構造を有し、
前記第１プレートは、前記ステージと前記第２プレートとの間に設けられ、
前記被覆部材は、前記第２プレートで構成された前記周縁を被覆してもよい。
【0107】
この三次元造形装置によれば、第２プレートに可塑化材料が付着することを抑制できる。
【0108】
三次元造形装置の一態様において、
前記被覆部材の熱膨張率は、前記第１プレートの熱膨張率以下であってもよい。
前記被覆部材の熱膨張率は、前記第１プレートの熱膨張率以下であってもよい。
【0109】
この三次元造形装置によれば、熱膨張に起因して加熱部に生じる応力を低減できる。
【0110】
三次元造形装置の一態様において、
前記可塑化材料が流れる流路に設けられ、前記流路内の前記可塑化材料の圧力を検出する圧力センサーを含んでもよい。
前記可塑化材料が流れる流路に設けられ、前記流路内の前記可塑化材料の圧力を検出する圧力センサーを含んでもよい。
【0111】
この三次元造形装置によれば、ユーザーは、可塑化材料によって流路が塞がれているか否か、知ることができる。
【0112】
三次元造形装置の一態様において、
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに積層された前記可塑化材料の温度を検出する温度センサーを含んでもよい。
前記ステージの上方に配置され、前記ステージに積層された前記可塑化材料の温度を検出する温度センサーを含んでもよい。
【0113】
この三次元造形装置によれば、ユーザーは、ノズルから吐出された可塑化材料がステージに積層されている否か、知ることができる。
【0114】
三次元造形装置の一態様において、
前記加熱部には、
前記貫通孔としての第１貫通孔および第２貫通孔と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に位置する第３貫通孔と、
が形成され、
前記ノズルとして第１ノズルおよび第２ノズルが設けられ、
前記第１ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第１ノズルの少なくとも一部は、前記第１貫通孔内に位置し、
前記第２ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第２ノズルの少なくとも一部は、前記第２貫通孔内に位置し、
前記温度センサーの少なくとも一部は、前記第３貫通孔内に位置してもよい。
前記加熱部には、
前記貫通孔としての第１貫通孔および第２貫通孔と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間に位置する第３貫通孔と、
が形成され、
前記ノズルとして第１ノズルおよび第２ノズルが設けられ、
前記第１ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第１ノズルの少なくとも一部は、前記第１貫通孔内に位置し、
前記第２ノズルによる三次元造形物の造形時において、前記第２ノズルの少なくとも一部は、前記第２貫通孔内に位置し、
前記温度センサーの少なくとも一部は、前記第３貫通孔内に位置してもよい。
【0115】
この三次元造形装置によれば、第１ノズルで三次元造形物の造形している場合における温度センサーの検出温度と、第２ノズルで三次元造形物の造形している場合における温度センサーの検出温度と、の差を小さくできる。
【0116】
三次元造形装置の一態様において、
発光部および受光部を有し、前記周縁における前記可塑化材料の付着を検出する付着物センサーを含んでもよい。
発光部および受光部を有し、前記周縁における前記可塑化材料の付着を検出する付着物センサーを含んでもよい。
【0117】
この三次元造形装置によれば、ユーザーは、周縁に可塑化材料が付着したか否か、知ることができる。
【符号の説明】
【0118】
２…隙間、１０…吐出部、１０ａ…第１吐出部、１０ｂ…第２吐出部、１２…流路、２０…ステージ、２２…堆積面、３０…移動部、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…支持部材、５０…加熱部、５２…第１プレート、５４…第２プレート、５５…ヒーター、５６…貫通孔、５６ａ…第１貫通孔、５６ｂ…第２貫通孔、５７ａ…内壁、５７ｂ…周縁、５８…第３貫通孔、６０…被覆部材、６２…第１部分、６４…第２部分、７０…圧力センサー、７２…温度センサー、７４…付着物センサー、７６…発光部、７７…射出面、７８…受光部、８０…制御部、１００…三次元造形装置、１１０…材料供給部、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、１４８…外周、１５０…ヒーター、１６０ノズル、１６２ノズル流路、１６４ノズル開口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】