特開 2024-148418 ３Ｄプリンタ用ノズル装置及び３Ｄプリンタ

(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】P2024148418

(43)【公開日】2024-10-18

(54)【発明の名称】３Ｄプリンタ用ノズル装置及び３Ｄプリンタ

(51)【国際特許分類】

   B28B 1/30 20060101AFI20241010BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241010BHJP

【ＦＩ】

B28B1/30

B33Y30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023061525

(22)【出願日】2023-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】000201478

【氏名又は名称】前田建設工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】西條 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】梶田 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 友基

【テーマコード（参考）】

4G052

【Ｆターム（参考）】

4G052DA01

4G052DB12

4G052DC06

(57)【要約】

【課題】セメント系材料を用いる３Ｄプリンタにおいて、ノズル装置からの排出を一時停止する際に発生する垂れ及びこの垂れに起因して排出再開時に起こるタイムラグをなくし、これによって、製作物の品質低下を抑制する。
【解決手段】ポンプにより圧送されたプリント原料としてのセメント系材料を排出するための３Ｄプリンタ用ノズル装置であって、セメント系材料が流れるフレキシブルホースと、フレキシブルホースよりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホースが内部に挿入される管状体であって、管状体の周壁にフレキシブルホースが露出可能な開口を有する管状体と、管状体の外側から開口を通してフレキシブルホースの外周面を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプにより圧送されたプリント原料としてのセメント系材料を排出するための３Ｄプリンタ用ノズル装置であって、
前記セメント系材料が流れるフレキシブルホースと、
前記フレキシブルホースよりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホースが内部に挿入される管状体であって、前記管状体の周壁に前記フレキシブルホースが露出可能な開口を有する管状体と、
前記管状体の外側から前記開口を通して前記フレキシブルホースの外周面を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置と、を備える
３Ｄプリンタ用ノズル装置。

【請求項2】

前記押圧装置は、
前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧可能なように設けられた押圧部材と、
前記押圧部材が前記外周面を押圧するように弾性力を付勢するバネ部材と、を含む
請求項１に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。

【請求項3】

前記押圧装置は、
前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧可能なように設けられた押圧部材と、
前記押圧部材が前記外周面を押圧し又は押圧を解除するように前記押圧部材を動作させる駆動部と、
前記ポンプが作動している時に前記押圧部材が前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧し、かつ前記ポンプが停止している時に前記押圧部材が前記フレキシブルホースの前記外周面を押圧するのを解除するように、前記駆動部を制御する制御装置と、を含む
請求項１に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。

【請求項4】

前記管状体の下端部に設けられ、前記管状体の中心軸線に対して直交する方向に沿って延在する均し板を備える、
請求項２又は３に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。

【請求項5】

前記押圧部材は前記均し板の上面に設けられている
請求項４に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。

【請求項6】

前記管状体の周壁に形成された前記開口は、前記管状体の中心軸線を挟んで互いに対向する位置に配置された２つの開口を含み、
前記押圧部材は、
先端部が前記２つの開口の各々に挿入可能に配置された一対のクランパと、
前記均し板の上面に固定された支持部であって、前記一対のクランパが前記フレキシブルホースの前記外周面に対して進退可能なように、前記一対のクランパの基端部が回動可能に取り付けられた支持部と、
を含む
請求項５に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置。

【請求項7】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置と、
前記フレキシブルホースの上流側に連結された管路と、
前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記セメント系材料を前記フレキシブルホースに圧送するためのポンプと、
を備える
３Ｄプリンタ。

【請求項8】

前記３Ｄプリンタ用ノズル装置及び前記フレキシブルホースに連結される前記管路の連結部が３次元方向に移動可能に支持する支持装置をさらに備え、
前記３Ｄプリンタ用ノズル装置は、前記支持装置に対して取り外し可能に取り付けられている
請求項７に記載の３Ｄプリンタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、３Ｄプリンタ用ノズル装置及び該３Ｄプリンタ用ノズル装置を備えた３Ｄプリンタに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、３Ｄプリンティング技術を応用し、プリント原料としてコンクリートやモルタル等のセメント系材料を用いて、建築物や構造物等の製作物を構築する技術が提案されている。この技術は、ステージの上方に配置されたノズル部から水分を含む粘性のセメント系材料を排出すると共に、ノズル部を３次元方向に動かし、ステージ上にコンピュータでモデリングされた２次元形状の層を形成し、これら複数の層を積み上げて３次元形状の積層物を形成する。

【0003】

ステージ上にセメント系材料を積層する場合、排出口が下向きに向いているノズル部においては、セメント系材料の排出を一時停止する際に、セメント系材料は重量があるため、ノズル先端からセメント系材料が自重によって垂れてしまい、積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生する場合がある。なお、排出を一時停止せずに一筆書きで積層する場合には、積層物の形状の自由度が制限されてしまう。また、一時停止時にノズル部からセメント系材料の垂れが生じた場合、次に積層を再開する時にセメント系材料がノズル部から排出されるまでにタイムラグが生じてしまう。そのため、セメント系材料の排出を再開した箇所のセメント系材料が欠損し、製作物の品質低下につながるおそれがある。

【0004】

特許文献１には、３Ｄプリンティング技術を応用し、セメント系材料を用いて建造物や構造物等の製作物を構築する装置が記載されている。この装置は、ノズル装置から粘性のセメント系材料をステージ上に排出するに際し、不連続な排出又は脈動により排出量が変動するのをなくし、これによって、ステージ上の積層物を形成する各層の幅や厚さの乱れをなくすことを課題としている。そして、セメント系材料の定量排出を可能とするために、プリント原料を一時貯留可能なシリンダ部の内部に定常速度で回転可能なスクリュを内蔵したノズル装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第７１１７６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１には、粘性のセメント系材料の定量排出が可能になる手段は記載されているが、粘性のセメント系材料の排出を一時停止する時に垂れが発生し、かつ垂れの発生により積層を再開する時にセメント系材料がノズル部から吐出されるまでにタイムラグが生じるという問題点を解決する手段は記載されていない。

【0007】

本開示は、上述する事情に鑑みてなされたもので、セメント系材料を用いる３Ｄプリンタにおいて、ノズル装置からの排出を一時停止する際に発生する垂れ及びこの垂れに起因して排出再開時に起こるタイムラグをなくし、これによって、製作物の品質低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本開示に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置の一態様は、ポンプにより圧送されたプリント原料としてのセメント系材料を排出するための３Ｄプリンタ用ノズル装置であって、前記セメント系材料が流れるフレキシブルホースと、前記フレキシブルホースよりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホースが内部に挿入される管状体であって、前記管状体の周壁に前記フレキシブルホースが露出可能な開口を有する管状体と、前記管状体の外側から前記開口を通して前記フレキシブルホースの外周面を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置と、を備える。

【0009】

また、本開示に係る３Ｄプリンタの一態様は、上述の３Ｄプリンタ用ノズル装置と、前記フレキシブルホースの上流側に連結された管路と、前記管路に設けられ、前記管路を流れる前記セメント系材料を前記フレキシブルホースに圧送するためのポンプと、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置及び３Ｄプリンタの一態様によれば、ノズル装置の下部排出口からのセメント系材料の排出を一時停止する時、一時停止後のセメント系材料の垂れを抑制できると共に、排出再開時にセメント系材料が実際に排出されるまでのタイムラグを抑制できる。これによって、一時停止後に積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生したり、排出再開時に積層箇所に欠損が発生するのを抑制できる。これによって、製作物の品質低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係る３Ｄプリンタの概略図である。

【図2A】一実施形態に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置の斜視図であって、セメント系材料の排出時を示す斜視図である。

【図2B】一実施形態に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置の斜視図であって、セメント系材料の排出停止時を示す斜視図である。

【図3】別な実施形態に係る３Ｄプリンタの概略図である。

【図4】別な実施形態に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置（押圧部材の押圧解除時）の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0013】

（３Ｄプリンタの構成）
図１及び図３は、幾つかの実施形態に係る３Ｄプリンタを示す概略図である。
図１及び図３において、３Ｄプリンタ１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、水分を含んで粘性となったセメント系材料Ｃをステージ１２の上方に配置されたノズル装置３０まで移送するための移送装置を備える。この移送装置は、後述するフレキシブルホース３２の上流側端部に接続される管路１４と、管路１４に設けられたポンプ１６と、を備え、ポンプ１６は管路１４内を流れるセメント系材料Ｃをフレキシブルホース３２の下流側排出口まで圧送する。なお、ポンプ１６は、図１の形態に限られず、ノズル装置３０の直上に設置される場合もある。

【0014】

図１及び図３に夫々図示されている実施形態では、ポンプ１６の上流側にホッパ１８が設けられ、ホッパ１８にセメント系材料Ｃが貯留されている。ホッパ１８の下部排出口に管路１４が接続され、ホッパ１８の内部に貯留されたセメント系材料Ｃは、水分を含んで粘性となった状態で管路１４に流下し、ポンプ１６によってフレキシブルホース３２の下流側排出口まで圧送される。

【0015】

なお、一実施形態では、ホッパ１８の内部で粉末状のセメント系材料Ｃに水分が加えられて粘性を付加されてもよく、あるいは、ホッパ１８の下部に粉末状のセメント系材料Ｃに水を加えて撹拌し、粘性のセメント系材料Ｃを製造する製造装置が設けられていてもよい。
別な実施形態では、ホッパ１８の代わりに、水分が加えられて粘性を有するセメント系材料Ｃが貯留される貯留タンクが設けられていてもよい。

【0016】

セメント系材料Ｃは、例えば、セメントペーストや、粉末状のセメントに砂や水を混ぜた粘性のモルタル、又は粘性のモルタルにさらに砂利などを混ぜた粘性のコンクリートが用いられる。３Ｄプリンタ１０では、このようなセメント系材料Ｃを用い、セメント系材料Ｃをノズル装置３０の下部排出口３１から排出し、２次元形状の層Ｌを複数積み上げて３次元形状の造形物Ｐを造形し、建築物や構造物等の製作物を構築する。

【0017】

図１及び図３に図示されている実施形態において、矢印Ｘ及びＹは、水平面内において互いに直交する方向を示す。即ち、矢印Ｘは紙面の左右方向を示し、矢印Ｙは紙面と直交する方向を示す。矢印Ｚは鉛直方向を示している。セメント系材料Ｃがノズル装置３０に形成された下部排出口３１から排出されて、ステージ１２の上面に２次元形状の層Ｌが形成される。この層Ｌが順次複数積層されて所望の３次元形状を有する造形物Ｐが形成される。ノズル装置３０は、ステージ１２の上面に所望形状の造形物Ｐを造形するために、支持装置２０によって、ステージ１２の上面に対してＸ、Ｙ及びＺ方向に相対的に移動可能に支持されている。

【0018】

また、ノズル装置３０及びフレキシブルホース３２の上流側に連結される管路１４の連結部１４ａが、支持装置２０によって３次元方向に移動可能に支持されている。これによって、ステージ１２の上面で三次元的に任意の形状の造形物Ｐを形成できる。

【0019】

別な実施形態では、ノズル装置３０は、支持装置２０によって、ステージ１２に対して相対的にＸ及びＹ方向に移動可能に構成され、ステージ１２を支持する支持台２２がノズル装置３０に対して相対的にＺ方向へ上下動可能に構成されていてもよい。また、支持装置２０に代えて、Ｘ、Ｙ及びＺ方向に相対的に移動可能なロボットアームの先端にノズル装置３０を設置する構成であってもよい。

【0020】

（ノズル装置の構成）
図１及び図３に図示されているように、ノズル装置３０（３０ａ、３０ｂ）は、ポンプ１６により圧送されたプリント原料としてのセメント系材料Ｃをステージ１２の上面に排出して造形物Ｐを造形するための装置である。ノズル装置３０は、内部をセメント系材料Ｃが流れるフレキシブルホース３２と、フレキシブルホース３２よりも高い剛性を有し、フレキシブルホース３２が内部に挿入される管状体３４と、を備えている。即ち、ノズル装置３０は、管状体３４を構成する周壁の内側にフレキシブルホース３２が配置された二重管構造を有している。管状体３４は下部排出口を有し、管状体３４の下部排出口とフレキシブルホース３２の下流側端に形成された開口とでノズル装置３０の下部排出口３１が形成されている。

【0021】

そして、管状体３４の周壁に開口３５（３５ａ、３５ｂ）が形成され、フレキシブルホース３２の外周面は開口３５を通して外側へ露出されている。ノズル装置３０はさらに押圧装置３６を備え、押圧装置３６は、管状体３４の周壁の外側から開口３５を通してフレキシブルホース３２の外周面を押圧する動作と、フレキシブルホース３２の外周面に対する押圧を解除する動作とが可能になるように構成されている。

【0022】

フレキシブルホース３２は、例えば、ゴム製のように可撓性を有しかつ弾力性がある材料で構成され、又は、ビニール製のように可撓性を有しかつ柔軟な材料で構成されている。管状体３４はフレキシブルホース３２より高い剛性を有する材料で構成され、例えば、樹脂類又は金属類のように剛性を有する材料で構成されている。

【0023】

上記構成のノズル装置３０を備えているため、押圧装置３６がフレキシブルホース３２の外周面を押圧し、フレキシブルホース３２の径を小さくすることで、下部排出口３１からのセメント系材料Ｃの排出が停止される。また、押圧装置３６がフレキシブルホース３２の外周面に対して押圧する動作を解除することで、フレキシブルホース３２の下流側端部が開放されることで、下部排出口３１からセメント系材料Ｃが排出される。
なお、押圧装置３６によってフレキシブルホース３２の外周面を押圧するとき、必ずしもフレキシブルホース３２を完全に閉じる必要はない。押圧装置３６でフレキシブルホース３２の径を小さくするだけでも、粘性のあるセメント系材料Ｃが下部排出口３１から排出されにくくなるため、セメント系材料Ｃの排出を停止できる。

【0024】

このように、ノズル装置３０の下部排出口３１からのセメント系材料Ｃの排出を一時停止する時、押圧装置３６によってフレキシブルホース３２の外周面を押圧し、フレキシブルホース３２の径を小さくすることで、一時停止後のセメント系材料Ｃの垂れを抑制できる。そして、一時停止後のセメント系材料Ｃの垂れを抑制できるため、その後の排出再開時に、セメント系材料Ｃの排出が実際に開始されるまでのタイムラグも抑制できる。そのため、一時停止後に積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生したり、その後の排出再開時にステージ１２上の積層箇所に欠損が発生するのを抑制できる。これによって、３Ｄプリンタによる製作物の品質低下を抑制できる。

【0025】

さらに、押圧装置３６はフレキシブルホース３２の外側からフレキシブルホース３２の外周面に接触するため、押圧装置３６がフレキシブルホース３２の内部を流れるセメント系材料Ｃと直接接触するおそれはない。そのため、押圧装置３６にセメント系材料Ｃが付着することによって生じる押圧装置３６の詰まりや故障のおそれがなくなる。

【0026】

押圧装置３６がフレキシブルホース３２を押圧する押圧力は、セメント系材料Ｃの物性、例えば、セメント系材料Ｃの粘性や重量等に応じて適宜調整することができる。これによって、どのような種類のセメント系材料Ｃを用いても、下部排出口３１の開閉をきちんと行うことができる。

【0027】

一実施形態では、支持装置２０に対してノズル装置３０が着脱可能に取り付けられる。これによって、ノズル装置３０を支持装置２０から取外し、代わりに、セメント系材料Ｃの排出を停止する機能を有さない一筆書き用のノズル装置を取り付けることができる。

【0028】

図１及び図３に図示されている実施形態では、支持装置２０は鉛直方向に沿って延在する支持板２４を有し、支持板２４には基部２６が固定され、基部２６の下面に中継ぎ管２８が固定されている。ノズル装置３０は、中継ぎ管２８の下端に着脱可能に取り付けられている。
この実施形態では、ノズル装置３０を中継ぎ管２８から取外し、代わりにセメント系材料Ｃの排出を一時停止する機能を有さない一筆書き用のノズル装置を中継ぎ管２８に取り付けることができる。

【0029】

（第１実施形態に係るノズル装置の構成）
図２Ａ及び図２Ｂは、一実施形態に係るノズル装置３０ａを示す斜視図である。図１に図示されている３Ｄプリンタ１０Ａに取り付けられているノズル装置３０は、本実施形態に係るノズル装置３０ａである。図２Ａは、セメント系材料Ｃの排出時（即ち、押圧装置３６による押圧解除時）を示す斜視図であり、図２Ｂは、セメント系材料Ｃの排出停止時（即ち、押圧装置３６による押圧時）を示す斜視図である。

【0030】

本実施形態に係るノズル装置３０ａは、上述の構成を有する管状体３４と、押圧装置３６ａとを備えている。押圧装置３６ａは、押圧部材３８及びバネ部材４０を備えている。押圧部材３８は、管状体３４の周壁に形成された開口３５に面して外部に露出しているフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧可能なように設けられている。バネ部材４０は、押圧部材３８がフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧するように、押圧部材３８に対して弾性力を付勢するように構成されている。

【0031】

フレキシブルホース３２の外周面３２ａを外側から押圧するように押圧部材３８に付勢されるバネ部材４０の弾性力は、ポンプ１６が稼働してセメント系材料Ｃがフレキシブルホース３２を圧送される時、バネ部材４０の弾性力に抗してフレキシブルホース３２の下流端開口からセメント系材料Ｃが排出するのを許容する弾性力を有するように設定されている。他方、バネ部材４０の弾性力は、ポンプ１６の作動が停止してフレキシブルホース３２を流れるセメント系材料Ｃがフレキシブルホース３２の内面を押圧する押圧力が低下した時、バネ部材４０の弾性力が勝ってフレキシブルホース３２の径が小さくなり、セメント系材料Ｃが下部排出口３１から排出しなくなることを可能にする弾性力に設定されている。

【0032】

これによって、ポンプ１６の稼働時に下部排出口３１からセメント系材料Ｃが排出され、ポンプ１６の稼働が停止している時に、下部排出口３１からセメント系材料Ｃが排出されなくなる。本実施形態によれば、押圧装置３６はバネ部材４０を備えるため、押圧部材３８を駆動するための駆動装置が不要になる。従って、押圧装置３６を簡素化かつ低コスト化できる。

【0033】

本実施形態において、セメント系材料Ｃの物性（例えば粘性及び重量等）に応じて、バネ部材４０の弾性力を適宜調整することにより、どのような種類のセメント系材料Ｃに対しても、下部排出口３１の開閉が可能になる。

【0034】

図２Ａ及び図２Ｂに示されている実施形態では、バネ部材４０として、コイルバネが用いられている。他方、別な実施形態では、別な構成を有するバネ部材を用いてもよい。

【0035】

（第２実施形態に係るノズル装置の構成）
図３は、別な実施形態に係るノズル装置３０ｂを備える３Ｄプリンタ１０Ｂの概略図であり、図４は、ノズル装置３０ｂを示す平面図である。

【0036】

本実施形態に係るノズル装置３０ｂは、上述の構成を有する管状体３４及び押圧装置３６ｂを備えている。図４に示されているように、押圧装置３６ｂは、上述の構成を有する押圧部材３８を備え、押圧部材３８は、駆動部４２によって、押圧部材３８がフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧し、又は、フレキシブルホース３２の外周面３２ａに対する押圧を解除するように動作される。さらに、そのような押圧部材３８の動作は、制御装置４４が駆動部４２を制御することで可能になる。即ち、制御装置４４によって、駆動部４２は、ポンプ１６が稼働している時に押圧部材３８がフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧するのを解除し、かつ、ポンプ１６が停止している時に押圧部材３８がフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧してセメント系材料Ｃの排出が停止されるように制御される。

【0037】

このように、ポンプ１６が稼働し、セメント系材料Ｃがフレキシブルホース３２の下流側へ向かって圧送される時に、押圧部材３８がフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧するのを解除するため、セメント系材料Ｃは円滑にノズル装置３０ｂの下部排出口３１から排出される。また、ポンプ１６の稼働が停止する時は、押圧部材３８がフレキシブルホース３２の外周面３２ａを押圧してフレキシブルホース３２の径を狭め、セメント系材料Ｃの排出を止めるため、その後のセメント系材料Ｃの垂れを抑制できる。このように、制御装置４４によって、ポンプ１６の稼働時又は稼働停止時に合わせて正確に押圧部材３８を動作させることができる。

【0038】

図４に図示された実施形態では、駆動部４２は、一端が押圧部材３８に接続された伸縮ロッド４６を有している。この実施形態では、駆動部４２によって伸縮ロッド４６が軸方向に沿って伸縮することで、押圧部材３８をフレキシブルホース３２に対して進退する方向へ動作させることができる。
駆動部４２は、例えば、モータ（不図示）を含み、該モータの回転軸が伸縮ロッド４６の一端部と係合し、該モータの回転軸が回転することで伸縮ロッド４６が軸方向に沿って移動するように構成されていてもよい。別な実施形態では、駆動部４２は油圧シリンダ（不図示）を含み、該油圧シリンダを構成するピストンが伸縮ロッド４６の一端と接続され、該油圧シリンダの作動で伸縮ロッド４６が軸方向に沿って移動されるように構成してもよい。また更に別の実施形態では、モータ（不図示）を支持部５０に直結し、支持部５０を直接稼働させることで、押圧部材３８の進退方向を制御してもよい。

【0039】

一実施形態では、図１～図４に図示されているように、管状体３４の下端部には、管状体３４の中心軸線Ｏに対して直交する方向に沿って延在する均し板４８が設けられている。
この実施形態によれば、均し板４８を備えるため、下部排出口３１から排出されるセメント系材料Ｃによってステージ１２の上面に形成される２次元形状の層Ｌの上面を必要に応じて平らに均すことができる。これによって、複数の層Ｌが積層されて形成される造形物Ｐによって構築される製作物の品質を高めることができる。

【0040】

図１～図４に図示されている実施形態では、均し板４８は円形の外形を有する板状体で構成されている。該板状体の下面は、ステージ１２上に形成された層Ｌの上面を平らに均すことができるように、平坦な面を有している。また、該板状体の中心部には、下部排出口３１を形成するために貫通孔４８ａが形成されている。貫通孔４８ａの中心は中心軸線Ｏに合致している。

【0041】

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示された実施形態では、均し板４８に形成された貫通孔４８ａの形状及び大きさは、フレキシブルホース３２の下流側端部の外周面の形状及び大きさと同一に形成されている。さらに、フレキシブルホース３２の下流側端部は貫通孔４８ａに挿入され、必要に応じて、貫通孔４８ａを形成する均し板４８の内周面に接続される。
これによって、フレキシブルホース３２の下流側端部の内周面は、下部排出口３１において段差がない状態で配置される。そのため、該下流側端部でセメント系材料Ｃが詰まることなく下部排出口３１からスムーズに排出される。

【0042】

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示されている実施形態では、管状体３４の内部に挿入されたフレキシブルホース３２の下流側端部の横断面及び貫通孔４８ａは円形を有し、フレキシブルホース３２の下流側端部の外周面３２ａは、貫通孔４８ａの内周面と接するようにほぼ同径に形成されている。一実施形態では、該下流側端部の外周面３２ａは、貫通孔４８ａを形成する管状体３４の下端部の内周面又は均し板４８の内周面に接着される。

【0043】

また、図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示された実施形態では、フレキシブルホース３２の下流側端部と均し板４８の下面とは同じ高さを有しているか、あるいは、フレキシブルホース３２の下流側端部が貫通孔４８ａから下方へ突出しないように配置されている。これによって、フレキシブルホース３２の下流側端部が層Ｌの上面を均す作業のじゃまになるのを防止できる。

【0044】

一実施形態では、図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示されているように、押圧部材３８は均し板４８の上面４８ｂに設けられている。
この実施形態によれば、押圧部材３８を均し板４８の上面４８ｂに設けることで、管状体３４の外側で押圧部材３８を固定できる部材を確保できる。従って、押圧部材３８を固定する新たな部材を設ける必要がなくなるため、ノズル装置３０の構成を簡素化できる。また、押圧部材３８を均し板４８の上面４８ｂに設けることで、管状体３４に形成される開口３５に対して押圧部材３８を開口３５に対向した位置であってかつ開口３５に挿入可能な最適な位置に配置できる。

【0045】

一実施形態では、図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示されているように、管状体３４の周壁に形成された開口３５は、管状体３４の中心軸線Ｏを挟んで互いに対向する位置に配置された２つの開口３５ａ及び３５ｂからなる。そして、押圧部材３８は、その先端部が開口３５ａ及び３５ｂの各々を通して管状体３４の内部へ挿入可能に配置された一対のクランパ３８ａ及び３８ｂを有している。さらに、押圧部材３８は、均し板４８の上面４８ｂに固定された支持部５０を有している。支持部５０は、回転機能を有する。一対のクランパ３８ａ及び３８ｂは、各々の基端部が支持部５０に取り付けられ、フレキシブルホース３２の下流側端部の外周面３２ａに対してクランパ３８ａ及び３８ｂが進退可能なように構成される。

【0046】

この実施形態によれば、押圧部材３８を実質的に一対のクランパ３８ａ及び３８ｂ及びその支持部５０のみで構成できるため、押圧部材３８の構成を簡素化かつ低コスト化できる。そのため、押圧部材３８を均し板４８の上面４８ｂに安定して固定できる大きさ及び重量になるようにコンパクト化できる。

【0047】

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示された実施形態では、開口３５ａ及び３５ｂは、均し板４８の上面４８ｂに接する位置において最大の幅を有し、上面４８ｂから上方に向かうに従って横幅が徐々に小さくなる半楕円形を有している。これによって、均し板４８の上面４８ｂに配置されたクランパ３８ａ及び３８ｂの各々の先端部が開口３５ａ及び３４ｂの横幅が大きい領域に挿入しやすくなっている。

【0048】

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示された実施形態では、一対のクランパ３８ａ及び３８ｂの各々は、四角形の横断面を有し、軸方向の中間部が均し板４８の径方向外側に曲折したバー部材（棒状体）で構成されている。これによって、クランパ３８ａ及び３８ｂの各々の先端部が開口３５ａ及び３５ｂから管状体３４の内部へ深く挿入されやすくなっている。

【0049】

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示された実施形態では、支持部５０は円筒形を有して均し板４８の上面４８ｂに固定されている。クランパ３８ａ及び３８ｂの各々の基端部は、支持部５０に対して均し板４８の上面４８ｂに沿って回動可能に支持されている。これによって、クランパ３８ａ及び３８ｂの各々の先端部が開口３５ａ及び３５ｂを通してフレキシブルホース３２の下流側端部の外周面３２ａに対して進退可能になっている。

【0050】

図２Ａ、図２Ｂ及び図４に図示された実施形態では、バネ部材４０はコイルバネで構成され、該コイルバネの一端は一対のクランパ３８ａ及び３８ｂの一方に接続され、該コイルバネの他端は一対のクランパ３８ａ及び３８ｂの他方に接続されている。これによって、一対のクランパ３８ａ及び３８ｂは、フレキシブルホース３２の下流側端部の外周面３２ａを押圧する方向へ弾性力が付加される。

【0051】

なお、バネ部材４０の別な実施形態では、バネ部材４０が支持部５０を取り巻くように配置されるか、あるいは支持部５０の内部に配置されるようにしてもよい。

【0052】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0053】

１）一態様に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置は、ポンプ（１６）により圧送されたプリント原料としてのセメント系材料（Ｃ）を排出するための３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）であって、前記セメント系材料（Ｃ）が流れるフレキシブルホース（３２）と、前記フレキシブルホース（３２）よりも高い剛性を有するとともに前記フレキシブルホース（３２）が内部に挿入される管状体（３４）であって、前記管状体（３４）の周壁に前記フレキシブルホース（３２）が露出可能な開口（３５）を有する管状体（３４）と、前記管状体（３４）の外側から前記開口（３５）を通して前記フレキシブルホース（３２）の外周面（３２ａ）を押圧し又は押圧を解除可能な押圧装置（３６）と、を備える。

【0054】

このような構成によれば、ノズル装置（３０）の下端排出口（３１）からのセメント系材料（Ｃ）の排出を一時停止する時、押圧装置（３６）がフレキシブルホース（３２）を外側から押圧してフレキシブルホース（３２）の径を小さくする。これによって、セメント系材料（Ｃ）の排出を停止することができると共に、一時停止後のセメント系材料（Ｃ）の垂れを抑制できる。そのため、その後の排出再開時に、セメント系材料（Ｃ）の排出が実際に開始されるまでのタイムラグも抑制できる。これによって、積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生したり、その後の排出再開時に積層箇所に欠損が発生するのを抑制できるため、３Ｄプリンタ（１０）によって製作される製作物の品質低下を抑制できる。

【0055】

さらに、押圧装置（３６）はフレキシブルホース（３２）の外側からフレキシブルホース（３２）の外周面（３２ａ）に接触するため、押圧装置（３６）がフレキシブルホース（３２）の内部を流れるセメント系材料（Ｃ）と直接接触することはない。そのため、押圧装置（３６）にセメント系材料（Ｃ）が付着することによって生じる押圧装置（３６）の詰まりや故障のおそれがなくなる。

【0056】

２）別な態様に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置は、１）に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置において、前記押圧装置（３６）は、前記フレキシブルホース（３２）の前記外周面（３２ａ）を押圧可能なように設けられた押圧部材（３８）と、前記押圧部材（３８）が前記外周面（３２ａ）を押圧するように弾性力を付勢するバネ部材（４０）と、を含む。

【0057】

このような構成によれば、上記押圧部材（３８）に付勢される上記バネ部材（４０）の弾性力を、ポンプ（１６）が作動してセメント系材料（Ｃ）がフレキシブルホース（３２）を圧送される時、バネ部材（４０）の弾性力に抗してフレキシブルホース（３２）からセメント系材料（Ｃ）が排出するのを許容するように設定し、かつポンプ（１６）が停止している時、フレキシブルホース（３２）が押圧部材（３８）に押されてセメント系材料（Ｃ）が排出しないように設定することで、ポンプ（１６）の稼働時にフレキシブルホース（３２）からセメント系材料（Ｃ）が排出され、ポンプ（１６）の停止時にセメント系材料（Ｃ）の排出を停止することができる。これによって、押圧部材（３８）を駆動するための駆動装置が不要になるため、押圧装置（３６ａ）を簡素化かつ低コスト化できる。

【0058】

３）さらに別な態様に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置は、１）に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置において、前記押圧装置（３６）は、前記フレキシブルホース（３２）の前記外周面（３２ａ）を押圧可能なように設けられた押圧部材（３８）と、前記押圧部材（３８）が前記外周面を押圧し又は押圧を解除するように前記押圧部材（３８）を動作させる駆動部（４２）と、前記ポンプ（１６）が稼働している時に前記押圧部材（３８）が前記フレキシブルホース（３２）の前記外周面（３２ａ）を押圧するのを解除し、かつ前記ポンプ（１６）が停止している時に前記押圧部材（３８）が前記フレキシブルホース（３２）の前記外周面（３２ａ）を押圧するように、前記駆動部（４２）を制御する制御装置（４４）と、を含む。

【0059】

このような構成によれば、上記制御装置（４４）が上記駆動部（４２）を制御することによって、ポンプ（１６）が稼働している時にフレキシブルホース（３２）からセメント系材料（Ｃ）が排出可能なように押圧部材（３８）の押圧を解除し、かつポンプ（１６）が停止している時にフレキシブルホース（３２）の径を狭めてセメント系材料（Ｃ）の排出を停止させるように、押圧部材（３８）によってフレキシブルホース（３２）を押圧させることができる。このように、ポンプ（１６）の稼働時又は稼働停止時に合わせて正確に押圧部材（３８）を動作させることができる。

【0060】

４）さらに別な態様に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置は、２）又は３）に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置において、前記管状体（３４）の下端部に設けられ、前記管状体（３４）の中心軸線（Ｏ）に対して直交する方向に沿って延在する均し板（４８）を備える。

【0061】

このような構成によれば、上記構成の均し板（４８）を備えるため、均し板（４８）によって３Ｄプリンタ（１０）のステージ（１２）上に形成される２次元形状の各層（Ｌ）の上面を必要に応じて平らに均すことができる。これによって、該層（Ｌ）が複数積層されて製作される製作物の品質を高めることができる。

【0062】

５）さらに別な態様に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置は、４）に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置において、前記押圧部材（３８）は前記均し板（４８）の上面（４８ｂ）に設けられている。

【0063】

このような構成によれば、押圧装置（３６）を構成する押圧部材（３８）を均し板（４８）の上面（４８ｂ）に設けることで、管状体（３４）の外側で押圧部材（３８）を固定できる部材を確保できる。従って、押圧部材（３８）を固定する新たな部材を設ける必要がなくなるため、ノズル装置（３０）の構成を簡素化できる。また、押圧部材（３８）を均し板（４８）の上面（４８ｂ）に設けることで、管状体（３４）に形成される開口（３５）に対して押圧部材（３８）の先端部を該開口（３５）に対向する位置で挿入可能な最適な位置に配置できる。

【0064】

６）さらに別な態様に係る３Ｄプリンタ用ノズル装置は、５）に記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置において、前記管状体（３４）の周壁に形成された前記開口（３５）は、前記管状体（３４）の中心軸線（Ｏ）を挟んで互いに対向する位置に配置された２つの開口（３５ａ、３５ｂ）を含み、前記押圧部材（３８）は、先端部が前記２つの開口（３５ａ、３５ｂ）の各々に挿入可能に配置された一対のクランパ（３８ａ、３８ｂ）と、前記均し板（４８）の上面（４８ｂ）に固定された支持部（５０）であって、前記一対のクランパ（３８ａ、３８ｂ）が前記フレキシブルホース（３２）の外周面（３２ａ）に対して進退可能なように、前記一対のクランパ（３８ａ、３８ｂ）の基端部が回動可能に取り付けられた支持部（５０）と、を含む。

【0065】

このような構成によれば、押圧部材（３８）を実質的に一対のクランパ（３８ａ、３８ｂ）及びその支持部（５０）のみで構成できるため、押圧部材（３８）の構成を簡素化かつ低コスト化できる。そのため、押圧部材（３８）を均し板（４８）の上面（４８ｂ）に安定して固定できる大きさ及び重量になるようにコンパクト化できる。

【0066】

７）一態様に係る３Ｄプリンタは、１）乃至６）のいずれかに記載の３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）と、前記フレキシブルホース（３２）の上流側に連結された管路（１４）と、前記管路（１４）に設けられ、前記管路（１４）を流れる前記セメント系材料（Ｃ）を前記フレキシブルホース（３２）に圧送するためのポンプ（１６）と、を備える。

【0067】

このような構成によれば、３Ｄプリンタ（１０）は、上述の３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）を備えるため、ノズル装置（３０）において、フレキシブルホース（３２）からのセメント系材料（Ｃ）の排出を一時停止する時、押圧装置（３６）によってフレキシブルホース（３２）を押圧することで、一時停止後のセメント系材料（Ｃ）の垂れを抑制できると共に、その後の排出再開時にセメント系材料（Ｃ）が実際に排出されるまでのタイムラグを抑制できる。これによって、排出停止後に積層物の終端部が所期の形状に形成できない事態が発生したり、排出再開時に積層箇所に欠損が発生するのを抑制できるため、製作物の品質低下を抑制できる。

【0068】

８）別な態様に係る３Ｄプリンタは、前記３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）及び前記フレキシブルホース（３２）の上流側に連結される前記管路（１４）の連結部（１４ａ）が３次元方向に移動可能に支持する支持装置（２０）をさらに備え、
前記３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）は、前記支持装置（２０）に対して取り外し可能に取り付けられている。

【0069】

このような構成によれば、３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）及び管路（１４）の連結部（１４ａ）が支持装置（２０）によって３次元方向に移動可能に支持されているため、３次元的に任意の形状の造形物（Ｐ）を形成できる。また、３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）は、前記支持装置（２０）に対して着脱可能に取り付けられているため、３Ｄプリンタ用ノズル装置（３０）を支持装置（２０）から取外し、代わりに、セメント系材料（Ｃ）の排出を停止する機能を有さない一筆書き用のノズル装置を取り付けることができる。

【符号の説明】

【0070】

１０（１０Ａ、１０Ｂ） ３Ｄプリンタ
１２ ステージ
１４ 管路
１４ａ 連結部
１６ ポンプ
１８ ホッパ
２０ 支持装置
２２ 支持台
２４ 支持板
２６ 基部
２８ 中継ぎ管
３０（３０ａ、３０ｂ） ノズル装置
３１ 下部排出口
３２ フレキシブルホース
３２ａ 外周面
３４ 管状体
３５（３５ａ、３５ｂ） 開口
３６（３６ａ、３６ｂ） 押圧装置
３８ 押圧部材
３８ａ、３８ｂ クランパ
４０ バネ部材
４２ 駆動部
４４ 制御装置
４６ 伸縮ロッド
４８ 均し板
４８ａ 貫通孔
４８ｂ 上面
５０ 支持部
Ｃ セメント系材料
Ｌ 層
Ｐ 造形物

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】