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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】P2024031528
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】三次元造形システム
(51)【国際特許分類】
B29C 64/35 20170101AFI20240229BHJP
B29C 64/106 20170101ALI20240229BHJP
B29C 64/209 20170101ALI20240229BHJP
B29C 64/232 20170101ALI20240229BHJP
B29C 64/25 20170101ALI20240229BHJP
B29C 64/245 20170101ALI20240229BHJP
B29C 64/295 20170101ALI20240229BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240229BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
B29C64/35
B29C64/106
B29C64/209
B29C64/232
B29C64/25
B29C64/245
B29C64/295
B33Y10/00
B33Y30/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022135134
(22)【出願日】2022-08-26
(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】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100148323
【弁理士】
【氏名又は名称】川▲崎▼ 通
(74)【代理人】
【識別番号】100168860
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 充史
(72)【発明者】
【氏名】橋本 大毅
(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）】
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL67
4F213WL72
4F213WL74
4F213WL87
(57)【要約】
【課題】吐出部のメンテナンスを行う場合、ユーザーが吐出部にアクセスし易い三次元造形システムを提供する。
【解決手段】造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、前記移動部を制御する制御部と、前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、を含み、前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる、三次元造形システム。
【選択図】図９
【解決手段】造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、前記移動部を制御する制御部と、前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、を含み、前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる、三次元造形システム。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、
前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、
前記移動部を制御する制御部と、
前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、
を含み、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる、三次元造形システム。
前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、
前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、
前記移動部を制御する制御部と、
前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、
を含み、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる、三次元造形システム。
【請求項2】
請求項１において、
前記吐出部は、
材料を収容する材料収容部と、
前記材料を可塑化して前記造形材料を生成する可塑化部と、
を有し、
前記受付部が、前記モードとして前記材料収容部に前記材料を供給するための材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置に移動させる、三次元造形システム。
前記吐出部は、
材料を収容する材料収容部と、
前記材料を可塑化して前記造形材料を生成する可塑化部と、
を有し、
前記受付部が、前記モードとして前記材料収容部に前記材料を供給するための材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置に移動させる、三次元造形システム。
【請求項3】
請求項１または２において、
前記設定位置は、ユーザーごとに設定可能である、三次元造形システム。
前記設定位置は、ユーザーごとに設定可能である、三次元造形システム。
【請求項4】
請求項１または２において、
前記筐体は、扉を有し、
前記制御部は、造形の終了後に、前記扉が開かれたか否か判定する、三次元造形システム。
前記筐体は、扉を有し、
前記制御部は、造形の終了後に、前記扉が開かれたか否か判定する、三次元造形システム。
【請求項5】
請求項１において、
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記吐出部を着脱するための吐出部着脱モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置であって、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも上方となる位置に移動させる、三次元造形システム。
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記吐出部を着脱するための吐出部着脱モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置であって、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも上方となる位置に移動させる、三次元造形システム。
【請求項6】
請求項２において、
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも下方となる位置に移動させる、三次元造形システム。
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも下方となる位置に移動させる、三次元造形システム。
【請求項7】
請求項１において、
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記加熱部よりも上方に設けられ、前記ノズルをクリーニングするクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を移動させるクリーニング移動部と、
を含み、
前記筐体は、側面に扉を有し、
前記クリーニング移動部は、前記ノズルのノズル開口よりも前記扉側の第１位置と、前記ノズル開口よりも前記扉から離れた第２位置と、の間で前記クリーニング機構を移動させ、
前記受付部が前記モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記クリーニング移動部を制御して、前記クリーニング機構を、前記第２位置に移動させる、三次元造形システム。
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記加熱部よりも上方に設けられ、前記ノズルをクリーニングするクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を移動させるクリーニング移動部と、
を含み、
前記筐体は、側面に扉を有し、
前記クリーニング移動部は、前記ノズルのノズル開口よりも前記扉側の第１位置と、前記ノズル開口よりも前記扉から離れた第２位置と、の間で前記クリーニング機構を移動させ、
前記受付部が前記モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記クリーニング移動部を制御して、前記クリーニング機構を、前記第２位置に移動させる、三次元造形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、三次元造形システムに関する。
【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システムが知られている。
【0003】
例えば特許文献１には、予熱器で加熱されて溶融した熱可塑性の材料を基台上に押出すための押出ノズルを備え、押出ノズルは、予め設定された形状データにしたがって走査可能性に構成され、基台上で硬化した材料の上に、更に溶融した材料を積層して３次元物体を作成する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２００６－１９２７１０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に記載された造形装置では、ユーザーが造形装置のメンテナンスを行う場合、造形装置のメンテナンス対象物が、ユーザーにとってアクセスし難い位置にあることがあった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る三次元造形システムの一態様は、
造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、
前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、
前記移動部を制御する制御部と、
前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、
を含み、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる。
造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、
前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、
前記移動部を制御する制御部と、
前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、
を含み、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態に係る三次元造形システム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システムを模式的に示す斜視図。
【図3】本実施形態に係る三次元造形システムを模式的に示す断面図。
【図4】本実施形態に係る三次元造形システムのフラットスクリューを模式的に示す斜視図。
【図5】本実施形態に係る三次元造形システムのバレルを模式的に示す平面図。
【図6】本実施形態に係る三次元造形システム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システムを模式的に示す断面図。
【図8】本実施形態に係る三次元造形システム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システムの動作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システムの造形層を形成する処理を説明するための断面図。
【図11】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム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システムを模式的に示す断面図。
【図13】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システムを模式的に示す平面図。
【図14】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システムを模式的に示す断面図。
【図15】本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システムの動作を説明するためのフローチャート。
【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． 三次元造形システム
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る三次元造形システムについて、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本実施形態に係る三次元造形システム１００を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る三次元造形システム１００を模式的に示す図２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システムについて、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本実施形態に係る三次元造形システム１００を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る三次元造形システム１００を模式的に示す図２のＩＩ－ＩＩ線断面図である。
【0010】
【0011】
三次元造形システム１００は、図１～図３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、筐体６０と、開閉センサー７０と、受付部８０と、表示部８２と、制御部８４と、を含む。
【0012】
【0013】
三次元造形システム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、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、三次元造形システム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。三次元造形システム１００は、ＦＤＭ（Fused Deposition
Modeling）（登録商標）方式の三次元造形システムである。
Modeling）（登録商標）方式の三次元造形システムである。
【0014】
なお、図示はしないが、吐出部１０は、複数設けられていてもよい。例えば、吐出部１０は、２つ設けられていてもよい。この場合、２つの吐出部１０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。２つの吐出部１０は、Ｘ軸方向に並んでいてもよい。
【0015】
吐出部１０は、図３に示すように、例えば、材料収容部１１０と、可塑化部１２０と、
ノズル１６０と、を有している。
ノズル１６０と、を有している。
【0016】
材料収容部１１０には、ペレット状や粉末状の材料が収容される。材料収容部１１０は、可塑化部１２０に材料を供給する。材料収容部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料収容部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。
【0017】
材料収容部１１０と可塑化部１２０とは、材料収容部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。材料収容部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。図示の例では、「下方」とは、－Ｚ軸方向のことである。「上方」とは、＋Ｚ軸方向のことである。
【0018】
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、材料収容部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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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８４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。
【0022】
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。
【0023】
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４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４では、図３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。
【0024】
フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２には、図４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。材料収容部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。
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。材料収容部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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
バレル１４０は、図３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５は、バレル１４０を模式的に示す平面図である。
【0028】
バレル１４０の対向面１４２には、図５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、可塑化された造形材料を連通孔１４６に導く機能を有している。
【0029】
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。
【0030】
ヒーター１５０は、図３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８４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。
【0031】
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、例えば、バレル１４０の下方に設けられていてもよい。
【0032】
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、造形材料をノズル開口１６４からステージ２０に向けて吐出する。
ノズル１６０は、造形材料をノズル開口１６４からステージ２０に向けて吐出する。
【0033】
ステージ２０は、図２および図３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、造形材料が堆積される造形面２２を有している。造形面２２は、ステージ２０の上面の領域である。造形面２２には、造形材料が積層される。
【0034】
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、造形面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から吐出される造形材料と、の密着性を向上できる。
【0035】
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、造形面２２は、下地層によって構成される。下地層の材質は、例えば、造形材料と同じである。下地層は、ステージ２０と、吐出部１０から吐出される造形材料と、の密着性を向上できる。
【0036】
移動部３０は、ステージ２０を支持している。移動部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、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更する。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更する。
【0037】
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および加熱部５０をＺ軸方向に移動させる。
【0038】
なお、移動部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。移動部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、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。
【0039】
支持部材４０は、図２に示すように、移動部３０に接続されている。支持部材４０は、吐出部１０を支持している。図示の例では、支持部材４０は、移動部３０から吐出部１０に向けて、－Ｙ軸方向に延在している。支持部材４０は、オルダムカップリングを含んで構成されていてもよい。
【0040】
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、吐出部１０のステージ２０に対する相対的な移動に連動して移動させるように構成されている。加熱部５０の形状は、プレート状である。図示の例では、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。
【0041】
加熱部５０は、ステージ２０上に積層された造形材料を、上方から加熱する。これにより、ステージ２０上に堆積された造形材料と、当該造形材料上に堆積された後続の造形材料と、の間の密着性を向上できる。
【0042】
加熱部５０は、図３に示すように、例えば、ヒーター５２と、断熱部材５４と、を有している。
【0043】
ヒーター５２は、造形面２２と対向している。ヒーター５２は、造形面２２と断熱部材５４との間に設けられている。ヒーター５２は、例えば、板状のヒータープレートである。ヒーター５２としては、例えば、ラバーヒーターを用いる。ヒーター５２は、造形面２２を加熱する。
【0044】
なお、図示はしないが、加熱部５０は、ヒーター５２の下に金属プレートを有していてもよい。金属プレートの材質は、例えば、アルミニウムである。
【0045】
断熱部材５４は、ヒーター５２上に設けられている。断熱部材５４は、例えば、支持部材４０に接続されている。断熱部材５４は、断熱部材５４よりも上方に伝わるヒーター５２の熱を低減できる。
【0046】
加熱部５０には、貫通孔５６が形成されている。貫通孔５６は、ヒーター５２および断熱部材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、貫通孔５６には、ノズル１６０が位置する。これにより、Ｚ軸方向からみて、ノズル１６０の周囲を均一性よく加熱できる。三次元造形物の造形時において、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。移動部３０は、貫通孔５６を介して、ノズル１６０を上下に移動させる。図示の例では、ノズル１６０は、移動部３０の駆動により、貫通孔５６を通ってＺ軸方向に移動される。
【0047】
【0048】
筐体６０は、図１に示すように、例えば、本体６２と、扉６４と、把手６６と、を有している。
【0049】
本体６２は、箱状の形状を有している。本体６２は、吐出部１０、ステージ２０、移動部３０、支持部材４０、および加熱部５０を収容している。
【0050】
扉６４は、例えば、図示せぬ蝶番を介して、本体６２に接続されている。扉６４は、筐体６０の側面６１に設けられている。図示の例では、側面６１は、－Ｙ軸方向を向く面である。扉６４は、蝶番を軸として回動可能である。蝶番は、例えば、扉６４の－Ｘ軸方向の端部に設けられている。扉６４は、インターロックを有していてもよい。
【0051】
把手６６は、扉６４に設けられている。図示の例では、把手６６は、扉６４の＋Ｘ軸方向の端部に設けられている。把手６６は、扉６４の開閉時にユーザーによって把持される。
【0052】
開閉センサー７０は、筐体６０に設けられている。図示の例では、開閉センサー７０は、筐体６０の側面６１に設けられている。開閉センサー７０は、扉６４の開閉を検出する。開閉センサー７０は、扉６４の開閉を検出することができれば、その形態は、特に限定されない。
【0053】
受付部８０は、例えば、筐体６０の外に設けられている。受付部８０は、ユーザーの操作を受け付ける。受付部８０は、ユーザーの操作に従って、制御部８４に信号を送信する。受付部８０は、例えば、マウス、タッチパネル、キーボードなどで構成されている。
【0054】
受付部８０は、吐出部１０のメンテナンスに関するモードを受け付ける。換言すると、受付部８０は、吐出部１０のメンテナンスに関する情報を受け付ける。受付部８０が受け付ける吐出部１０のメンテナンスに関するモードとして、吐出部１０の材料収容部１１０に材料を供給するための材料供給モードがある。
【0055】
さらに、受付部８０が受け付ける吐出部１０のメンテナンスに関するモードとして、吐出部１０を着脱するための吐出部着脱モードがある。吐出部１０は、着脱可能に構成されている。吐出部１０は、例えば、ノズル１６０がバレル１４０から着脱可能に構成されていてもよい。または、吐出部１０は、ノズル１６０およびバレル１４０がフラットスクリュー１３０から着脱可能に構成されていてもよい。または、吐出部１０は、ノズル１６０、バレル１４０、およびフラットスクリュー１３０がスクリューケース１２２から着脱可能に構成されていてもよい。または、吐出部１０は、支持部材４０に対して着脱可能に構成されていてもよい。
【0056】
表示部８２は、筐体６０に設けられている。図示の例では、表示部８２は、筐体６０の側面６１に設けられている。表示部８２は、制御部８４からの信号に基づいて、各種の画像を表示する。表示部８２は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ、ＥＰＤ（Electrophoretic Display）などで構成されている。なお、表示部８２および受付部８０は、一体的に設けられていてもよい。この場合、受付部８０は、タッチパネルによって構成されていてもよい。
【0057】
制御部８４は、筐体６０の外に設けられている。制御部８４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８４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８４は、吐出部１０、移動部３０、加熱部５０、および表示部８２を制御する。なお、制御部８４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。また、制御部８４、表示部８２、および受付部８０とは、一体的に設けられていてもよい。
【0058】
１．２． 吐出部の位置
図６～図８は、本実施形態に係る三次元造形システム１００を模式的に示す図２のＡ－Ａ線断面図であって、吐出部１０のＺ軸方向における位置を説明するための断面図である。以下、「Ｚ軸方向における位置」を「高さ」ともいう。なお、便宜上、図６～図８では、吐出部１０および加熱部５０を簡略化して図示している。
図６～図８は、本実施形態に係る三次元造形システム１００を模式的に示す図２のＡ－Ａ線断面図であって、吐出部１０のＺ軸方向における位置を説明するための断面図である。以下、「Ｚ軸方向における位置」を「高さ」ともいう。なお、便宜上、図６～図８では、吐出部１０および加熱部５０を簡略化して図示している。
【0059】
吐出部１０は、図６～図８に示すように、支持部材４０によって、移動部３０に接続されている。移動部３０は、例えば、吐出部１０をＺ軸方向に昇降させる昇降機構３８を有している。移動部３０の第３電動アクチュエーター３６は、昇降機構３８を支持している。支持部材４０および加熱部５０は、昇降機構３８に接続されている。昇降機構３８は、第３電動アクチュエーター３６と支持部材４０との間に位置している。昇降機構３８は、さらに、第３電動アクチュエーター３６と加熱部５０との間に位置している。
【0060】
第３電動アクチュエーター３６は、図６および図７に示すように、昇降機構３８をＺ軸方向に移動可能である。これにより、移動部３０は、吐出部１０と加熱部５０との間の距離を一定に保った状態で、吐出部１０および加熱部５０を、ステージ２０に対して、Ｚ軸方向に移動できる。
【0061】
図６に示す状態における吐出部１０および加熱部５０の高さは、図７に示す状態におけ
る吐出部１０および加熱部５０の高さより高い。図６に示す状態における吐出部１０と加熱部５０との間のＺ軸方向の距離と、図７に示す状態における吐出部１０と加熱部５０との間のＺ軸方向の距離とは、同じである。
る吐出部１０および加熱部５０の高さより高い。図６に示す状態における吐出部１０と加熱部５０との間のＺ軸方向の距離と、図７に示す状態における吐出部１０と加熱部５０との間のＺ軸方向の距離とは、同じである。
【0062】
昇降機構３８は、図６および図８に示すように、加熱部５０に対して、支持部材４０をＺ軸方向に移動可能である。すなわち、昇降機構３８は、加熱部５０に対して、吐出部１０をＺ軸方向に移動可能である。これにより、移動部３０は、ステージ２０と加熱部５０との間の距離を一定に保った状態で、吐出部１０を、加熱部５０に対して、Ｚ軸方向に移動できる。昇降機構３８は、リニアブッシュ、およびエアーシリンダーなどを含んで構成されていてもよい。
【0063】
図６に示す状態における吐出部１０と加熱部５０との間の距離は、図８示す状態における吐出部１０と加熱部５０との間の距離よりも小さい。図６に示す状態におけるステージ２０と加熱部５０との間のＺ軸方向の距離と、図８に示す状態におけるステージ２０と加熱部５０との間のＺ軸方向の距離とは、同じである。
【0064】
吐出部１０の高さは、受付部８０が受け付けたモードに応じて変更される。例えば、受付部８０が材料供給モードを受け付けた場合、吐出部１０の高さは、図７に示すように、吐出部１０の可動範囲において、最も低い位置に変更される。受付部８０が吐出部着脱モードを受け付けた場合、吐出部１０の高さは、図８に示すように、図７に示す状態よりは高い位置であって、吐出部１０のノズル開口１６４が貫通孔５６の上方にある位置に変更される。なお、図６は、ノズル１６０から造形材料を吐出する状態の吐出部１０の高さを示している。
【0065】
受付部８０が材料供給モードを受け付けた場合の吐出部１０の高さ、および受付部８０が吐出部着脱モードを受け付けた場合の吐出部１０の高さは、ユーザーごとに設定可能であってもよい。ユーザーは、受付部８０でモードを入力する前に、ユーザー情報を入力してもよい。これにより、各モードを入力した場合の吐出部１０の高さが、ユーザーごとに設定されもよい。
【0066】
受付部８０は、ユーザーが吐出部１０の高さを任意に設定できるマニュアルモードを受け付けてもよい。ユーザーは、マニュアルモードを選択した後、受付部８０に数値を入力することにより、吐出部１０を所望の高さに移動できる。
【0067】
【0068】
ユーザーは、例えば、受付部８０を操作して、制御部８４に処理を開始するための処理開始信号を出力する。制御部８４は、処理開始信号を受けると処理を開始する。
【0069】
まず、制御部８４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処理を行う。
【0070】
造形データは、例えば、材料収容部１１０に収容される材料の種類、ステージ２０に対する吐出部１０の移動経路、吐出部１０から吐出される造形材料の量などに関する情報を含む。
【0071】
造形データは、例えば、三次元造形システム１００が含む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８４は、三次元造形システム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。
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８４は、三次元造形システム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。
【0072】
次に、制御部８４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処理を行う。
【0073】
具体的には、制御部８４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造形材料を生成させる。そして、制御部８４は、ノズル１６０のノズル開口１６４から造形材料を吐出させる。制御部８４は、例えば、造形層を形成する処理が終了するまで造形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。
【0074】
制御部８４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に向けて造形材料を吐出させる。
【0075】
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８４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。
【0076】
次に、制御部８４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処理を行う。
【0077】
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８４は、処理をステップＳ２に戻す。そして、制御部８４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。
【0078】
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８４は、ステップＳ４として、移動部３０を制御して、吐出部１０および加熱部５０を、可動範囲において最も上方に移動させる処理を行う。これにより、ユーザーが三次元造形物をステージ２０から取り出す際に、吐出部１０および加熱部５０が邪魔になる可能性を小さくできる。
【0079】
次に、制御部８４は、ステップＳ５として、表示部８２に、三次元造形物の造形が完了した旨の情報、およびユーザーに三次元造形物を取り出させる旨の情報を表示させる処理を行う。これにより、表示部８２には、所望の情報が表示される。
【0080】
次に、制御部８４は、ステップＳ６として、受付部８０がユーザーから吐出部１０のメ
ンテナンスに関するモード（以下、「メンテナンスモード」ともいう）を受け付けたか否か判定する処理を行う。
ンテナンスに関するモード（以下、「メンテナンスモード」ともいう）を受け付けたか否か判定する処理を行う。
【0081】
受付部８０が吐出部１０のメンテナンスに関するモードを受け付けていないと判定した場合（ステップＳ５で「ＮＯ」）、制御部８４は、ステップＳ６において、受付部８０が吐出部１０のメンテナンスに関するモードを受け付けたと判定するまで、ステップＳ６を繰り返す。
【0082】
一方、受付部８０が吐出部１０のメンテナンスに関するモードを受け付けたと判定した場合（ステップＳ６で「ＹＥＳ」）、制御部８４は、ステップＳ７として、造形の終了後に、筐体６０の扉６４が開かれたか否か判定する処理を行う。
【0083】
具体的には、制御部８４は、開閉センサー７０の検出信号に基づいて、造形の終了後に、扉６４が開かれたか否か判定する。「造形の終了後」とは、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した後のことを意味する。
【0084】
より具体的には、制御部８４は、開閉センサー７０の検出信号に基づく扉６４の開閉情報を、図示せぬ記憶部に記憶する。そして、制御部８４は、記憶部から扉６４の開閉情報を読み出し、造形の終了後に、扉６４が開かれた否か判定する。なお、扉６４が開かれた際には、ユーザーの安全性を確保するため、制御部８４は、吐出部１０および移動部３０の動作を停止させることが好ましい。
【0085】
造形の終了後に扉６４が開かれていないと判定した場合（ステップＳ７で「ＮＯ」）、制御部８４は、ステップＳ７において、造形の終了後に扉６４が開かれたと判定するまで、ステップＳ７を繰り返す。この場合、制御部８４は、ステップＳ５で表示部８２に表示させた情報を削除せず、表示させたままにする。または、制御部８４は、ステップＳ５で表示部８２に表示させた方法よりも目立つ方法で、再度、表示部８２に、扉６４を開けて三次元造形物を取り出す旨の情報を表示させる。制御部８４は、当該情報を、ホップアップによって表示させてもよい。
【0086】
一方、造形の終了後に扉６４が開かれたと判定した場合（ステップＳ７で「ＹＥＳ」）、制御部８４は、ステップＳ８として、受付部８０で受け付けたメンテナンスモードに応じて、移動部３０を制御して、吐出部１０を、筐体６０内の設定位置に移動させる処理を行う。
【0087】
具体的には、受付部８０が材料供給モードを受け付けた場合、制御部８４は、移動部３０を制御して、吐出部１０を、図７に示すように、造形の終了時における吐出部１０の位置よりも低い位置であって、ノズル開口１６４が加熱部５０よりも下方となる位置に移動させる。
【0088】
受付部８０が吐出部着脱モードを受け付けた場合、制御部８４は、移動部３０を制御して、吐出部１０を、図８に示すように、造形の終了時における吐出部１０の位置よりも低い位置であって、ノズル開口１６４が加熱部５０よりも上方となる位置に移動させる。
【0089】
そして、制御部８４は、処理を終了する。
【0090】
なお、上記では、三次元造形システム１００がＦＤＭ方式である例について説明したが、本発明に係る三次元造形システムは、ＩＪ（Inkjet）方式であってもよいし、ＢＪ（Binder Jetting）方式であってもよいし、ＤＭＤ（Direct Metal Deposition）方式であってもよい。
【0091】
また、図示はしないが、三次元造形システム１００は、完成した三次元造形物がステージ２０から取り出されたか否かを検出するセンサーを含んでいてもよい。当該センサーによって、制御部８４は、完成した三次元造形物がステージ２０から取り出されたか否かを判定することができる。
【0092】
１．４． 作用効果
三次元造形システム１００では、受付部８０は、吐出部１０のメンテナンスモードを受け付ける。制御部８４は、受付部８０で受け付けたメンテナンスモードに応じて、移動部３０を制御して、吐出部１０を、筐体６０内の設定位置に移動させる。そのため、三次元造形システム１００では、吐出部１０のメンテナンスを行う場合、ユーザーが吐出部１０にアクセスし易い。したがって、ユーザーは、吐出部１０のメンテナンスを容易に行うことができる。よって、ユーザービリティ―を向上できる。
三次元造形システム１００では、受付部８０は、吐出部１０のメンテナンスモードを受け付ける。制御部８４は、受付部８０で受け付けたメンテナンスモードに応じて、移動部３０を制御して、吐出部１０を、筐体６０内の設定位置に移動させる。そのため、三次元造形システム１００では、吐出部１０のメンテナンスを行う場合、ユーザーが吐出部１０にアクセスし易い。したがって、ユーザーは、吐出部１０のメンテナンスを容易に行うことができる。よって、ユーザービリティ―を向上できる。
【0093】
例えば、吐出部が高い位置にある場合、ユーザーは、台の上に登って吐出部のメンテナンスを行わなければならない。そのため、メンテナンスの作業が煩雑となる。三次元造形システム１００では、吐出部１０を、筐体６０内の設定位置に移動させることができるため、ユーザーは、台を用いることなく、例えば座ったままで、吐出部１０のメンテナンスを容易に行うことができる。
【0094】
三次元造形システム１００では、受付部８０が、メンテナンスモードとして材料収容部１１０に材料を供給するための材料供給モードを受け付けた場合、制御部８４は、移動部３０を制御して、吐出部１０を、造形の終了時における吐出部１０の位置よりも低い位置に移動させる。三次元造形システム１００では、造形の終了時には、完成した三次元造形物をステージ２０から取り出し易くするために、吐出部１０が高い位置にある。そのため、吐出部１０を、造形の終了時における吐出部１０の位置よりも低い位置に移動させることにより、ユーザーは、吐出部１０に容易にアクセスできる。これにより、ユーザーは、材料収容部１１０に材料を容易に供給できる。
【0095】
三次元造形システム１００では、吐出部１０の設定位置は、ユーザーごとに設定可能である。そのため、例えば身長が高いユーザーであっても低いユーザーであっても、吐出部１０に容易にアクセスできる。
【0096】
三次元造形システム１００では、制御部８４は、造形の終了後に、筐体６０の扉６４が開かれたか否か判定する。例えば、造形の終了後に、扉６４が開かれていないと判定した場合、制御部８４は、表示部８２に、三次元造形物をステージ２０から取り出す旨の情報を表示させる。これにより、三次元造形システム１００では、三次元造形物がステージ２０から取り出されていない状態で、吐出部１０のメンテナンスが行われることを防ぐことができる。三次元造形物が取り出されていない状態で、吐出部のメンテナンスが行われる場合、吐出部と三次元造形物とが接触し、吐出部や三次元造形物が破損する可能性がある。
【0097】
三次元造形システム１００では、受付部８０が、メンテナンスモードとして吐出部１０を着脱するための吐出部着脱モードを受け付けた場合、制御部８４は、移動部３０を制御して、吐出部１０を、造形の終了時における吐出部１０の位置よりも低い位置であって、ノズル開口１６４が加熱部５０よりも上方となる位置に移動させる。そのため、三次元造形システム１００では、吐出部１０を着脱する場合に、ノズル１６０が加熱部５０に接触することを防ぐことができる。ノズルが加熱部に接触すると、ノズルや加熱部が破損する可能性がある。
【0098】
三次元造形システム１００では、受付部８０が、メンテナンスモードとして材料供給モードを受け付けた場合、制御部８４は、移動部３０を制御して、吐出部１０を、ノズル開口１６４が加熱部５０よりも下方となる位置に移動させる。そのため、三次元造形システム１００では、ユーザーが材料収容部１１０に材料を供給する場合に、吐出部１０を、十分に低い位置に移動できる。これにより、ユーザーは、材料収容部１１０に材料を容易に供給できる。
【0099】
２． 三次元造形システムの変形例
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システムについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す平面図である。図１２は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。図１３は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す平面図である。図１４は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図である。図１５は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００の動作を説明するためのフローチャートである。
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システムについて、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す平面図である。図１２は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。図１３は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す平面図である。図１４は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００を模式的に示す図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図である。図１５は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００の動作を説明するためのフローチャートである。
【0100】
以下、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形システム２００において、上述した本実施形態に係る三次元造形システム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。
【0101】
【0102】
クリーニング機構９０は、加熱部５０よりも上方に設けられている。図示の例では、クリーニング機構９０は、加熱部５０の＋Ｚ軸方向に位置している。クリーニング機構９０は、ノズル１６０をクリーニングする。具体的には、クリーニング機構９０は、ノズル１６０のノズル開口１６４における造形材料の詰まりを解消する。クリーニング機構９０は、例えば、ノズル１６０と接触するブラシ、およびブラシによって除去された造形材料を収容する収容部などを含んで構成されている。
【0103】
クリーニング移動部９２は、加熱部５０よりも上方に設けられている。クリーニング移動部９２は、クリーニング機構９０を支持している。図示の例では、クリーニング移動部９２は、昇降機構３８に接続されている。クリーニング移動部９２は、制御部８４によって制御される。
【0104】
クリーニング移動部９２は、クリーニング機構９０を移動させる。図示の例では、クリーニング移動部９２は、クリーニング機構９０を、Ｙ軸に沿って移動させる。具体的には、クリーニング移動部９２は、第１位置Ｐ１と、第２位置Ｐ２と、の間でクリーニング機構９０をＹ軸方向に移動させる。
【0105】
【0106】
第１位置Ｐ１は、ノズル開口１６４よりも筐体６０の扉６４側の位置である。Ｚ軸方向からみて、第１位置Ｐ１は、扉６４とノズル開口１６４との間の位置である。第２位置Ｐ２は、ノズル開口１６４よりも扉６４から離れた位置である。第２位置Ｐ２とノズル開口
１６４との間の距離は、第２位置Ｐ２と扉６４との間の距離よりも小さい。クリーニング移動部９２は、例えば、レール、モーターなどを含んで構成されている。
１６４との間の距離は、第２位置Ｐ２と扉６４との間の距離よりも小さい。クリーニング移動部９２は、例えば、レール、モーターなどを含んで構成されている。
【0107】
制御部８４は、図１５に示すように、ステップＳ５において受付部８０がメンテナンスモードを受け付け、ステップＳ６において扉６４が開かれたと判定した場合、ステップＳ８として、クリーニング機構９０を制御して、ノズル１６０をクリーニングさせる処理を行う。
【0108】
具体的には、制御部８４は、移動部３０を制御して、ノズル開口１６４が加熱部５０よりも上方となる位置に、吐出部１０を移動させる。次に、制御部８４は、クリーニング移動部９２を制御して、クリーニング機構９０を第２位置Ｐ２に移動させる。次に、制御部８４は、クリーニング移動部９２を制御して、クリーニング機構９０を第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ移動させる。これにより、クリーニング機構９０がノズル１６０と接触し、ノズル１６０は、クリーニングされる。
【0109】
ステップＳ９の吐出部１０を設定位置に移動させる処理では、制御部８４は、クリーニング機構９０を第２位置Ｐ２に維持させる。なお、図１５に示すステップＳ９の処理は、上述した図９のステップＳ８の処理と、基本的に同じ処理である。
【0110】
三次元造形システム２００では、クリーニング移動部９２は、ノズル開口１６４よりも扉６４側の第１位置Ｐ１と、ノズル開口１６４よりも扉６４から離れた第２位置Ｐ２と、の間でクリーニング機構９０を移動させる。受付部８０がメンテナスモードを受け付けた場合、制御部８４は、クリーニング移動部９２を制御して、クリーニング機構９０を、第２位置Ｐ２に移動させる。そのため、三次元造形システム２００では、ユーザーが扉６４を開けて吐出部１０のメンテナンスを行う場合に、クリーニング機構９０が邪魔になり難い。
【0111】
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システムについて説明する。以下、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムにおいて、上述した本実施形態に係る三次元造形システム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、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムについて説明する。以下、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムにおいて、上述した本実施形態に係る三次元造形システム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。
【0112】
上述した三次元造形システム１００では、材料収容部１１０に収容される材料は、ＡＢＳ樹脂であった。
【0113】
これに対し、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形システムでは、材料収容部１１０に収容される材料は、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。
【0114】
材料収容部１１０に収容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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
材料収容部１１０に収容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。
【0123】
材料収容部１１０に収容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。
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。
【0124】
その他に、材料収容部１１０に収容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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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。
【0128】
三次元造形システムの一態様は、
造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、
前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、
前記移動部を制御する制御部と、
前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、
を含み、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる。
造形材料を吐出するノズルを有する吐出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する移動部と、
前記吐出部および前記ステージを収容する筐体と、
前記移動部を制御する制御部と、
前記吐出部のメンテナンスに関するモードを受け付ける受付部と、
を含み、
前記制御部は、前記受付部で受け付けた前記モードに応じて、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記筐体内の設定位置に移動させる。
【0129】
この三次元造形システムによれば、吐出部のメンテナンスを行う場合、ユーザーが吐出部にアクセスし易い。
【0130】
三次元造形システムの一態様において、
前記吐出部は、
材料を収容する材料収容部と、
前記材料を可塑化して前記造形材料を生成する可塑化部と、
を有し、
前記受付部が、前記モードとして前記材料収容部に前記材料を供給するための材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置に移動させてもよい。
前記吐出部は、
材料を収容する材料収容部と、
前記材料を可塑化して前記造形材料を生成する可塑化部と、
を有し、
前記受付部が、前記モードとして前記材料収容部に前記材料を供給するための材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置に移動させてもよい。
【0131】
この三次元造形システムによれば、ユーザーは、材料収容部に材料を容易に供給できる。
【0132】
三次元造形システムの一態様において、
前記設定位置は、ユーザーごとに設定可能であってもよい。
前記設定位置は、ユーザーごとに設定可能であってもよい。
【0133】
この三次元造形システムによれば、例えば身長が高いユーザーであっても低いユーザーであっても、吐出部に容易にアクセスできる。
【0134】
三次元造形システムの一態様において、
前記筐体は、扉を有し、
前記制御部は、造形の終了後に、前記扉が開かれたか否か判定してもよい。
前記筐体は、扉を有し、
前記制御部は、造形の終了後に、前記扉が開かれたか否か判定してもよい。
【0135】
この三次元造形システムによれば、三次元造形物がステージから取り出されていない状態で、吐出部のメンテナンスが行われることを防ぐことができる。
【0136】
三次元造形システムの一態様において、
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記吐出部を着脱するための吐出部着脱モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置であって、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも上方となる位置に移動させてもよい。
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記吐出部を着脱するための吐出部着脱モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、造形の終了時における前記吐出部の位置よりも低い位置であって、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも上方となる位置に移動させてもよい。
【0137】
この三次元造形システムによれば、吐出部を着脱する場合に、ノズルが加熱部に接触することを防ぐことができる。
【0138】
三次元造形システムの一態様において、
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも下方となる位置に移動させてもよい。
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記受付部が、前記モードとして前記材料供給モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記移動部を制御して、前記吐出部を、前記ノズルのノズル開口が前記加熱部よりも下方となる位置に移動させてもよい。
【0139】
この三次元造形システムによれば、ユーザーが材料収容部に材料を供給する場合に、吐出部を、十分に低い位置に移動できる。
【0140】
三次元造形システムの一態様において、
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記加熱部よりも上方に設けられ、前記ノズルをクリーニングするクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を移動させるクリーニング移動部と、
を含み、
前記筐体は、側面に扉を有し、
前記クリーニング移動部は、前記ノズルのノズル開口よりも前記扉側の第１位置と、前記ノズル開口よりも前記扉から離れた第２位置と、の間で前記クリーニング機構を移動させ、
前記受付部が前記モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記クリーニング移動部を制御して、前記クリーニング機構を、前記第２位置に移動させてもよい。
前記ステージ上に積層された前記造形材料を上方から加熱する、貫通孔が形成されたプレート状の加熱部を含み、
前記移動部は、前記貫通孔を介して、前記ノズルを上下に移動させ、
前記加熱部よりも上方に設けられ、前記ノズルをクリーニングするクリーニング機構と、
前記クリーニング機構を移動させるクリーニング移動部と、
を含み、
前記筐体は、側面に扉を有し、
前記クリーニング移動部は、前記ノズルのノズル開口よりも前記扉側の第１位置と、前記ノズル開口よりも前記扉から離れた第２位置と、の間で前記クリーニング機構を移動させ、
前記受付部が前記モードを受け付けた場合、前記制御部は、前記クリーニング移動部を制御して、前記クリーニング機構を、前記第２位置に移動させてもよい。
【0141】
この三次元造形システムによれば、ユーザーが扉を開けて吐出部のメンテナンスを行う場合に、クリーニング機構が邪魔になり難い。
【符号の説明】
【0142】
１０…吐出部、２０…ステージ、２２…造形面、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、３８…昇降機構、４０…支持部材、５０…加熱部、５２…ヒーター、５４…断熱部材、５６…貫通孔、６０…筐体、６１…側面、６２…本体、６４…扉、６６…把手、７０…開閉センサー、８０…受付部、８２…表示部、８４…制御部、９０…クリーニング機構、９２…クリーニング移動部、１００…三次元造形システム、１１０…材料収容部、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、２００…三次元造形システム
【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】