特許 7184713 ノズル及び積層造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】ノズル及び積層造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20221129BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20221129BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221129BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20221129BHJP

   B22F 10/25 20210101ALI20221129BHJP

   B22F 12/53 20210101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

B29C64/209

B29C64/153

B33Y10/00

B33Y30/00

B22F10/25

B22F12/53

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019141158

(22)【出願日】2019-07-31

(65)【公開番号】P2021024111

(43)【公開日】2021-02-22

【審査請求日】2022-05-13

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度～平成３０年度 経済産業省「次世代型産業用３Ｄプリンタの造形技術開発・実用化事業」助成事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】514227988

【氏名又は名称】技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】000003458

【氏名又は名称】芝浦機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤巻 晋平

(72)【発明者】

【氏名】深瀬 泰志

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１９６２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平１０－５０１４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５１７８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０１９０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１５１７１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００ － ６４／４０

Ｂ２２Ｆ １０／００ － １２／９０

Ｂ３３Ｙ １０／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向における端部を有し、エネルギー線を前記端部から出射させる第１の通路と、前記第１の通路を囲むとともに粉体及び流体を前記端部から吐出する第２の通路と、前記端部から前記第１の方向の反対の第２の方向に離間し、前記第２の通路に前記粉体及び前記流体を供給する拡散室と、前記拡散室に前記粉体及び前記流体を供給する供給路と、が設けられた、ノズル部材と、
前記ノズル部材に設けられ、前記端部に近いほど径が短い円錐状の第１の曲面を含む、第１の内面と、
前記ノズル部材に設けられ、間隔を介して前記第１の内面に向き、前記端部に近いほど径が短い円錐状の第２の曲面を含み、前記第１の曲面と前記第２の曲面との間に前記第２の通路を形成し、前記第１の内面との間に前記拡散室を形成する、第２の内面と、
を具備し、
前記拡散室における前記第１の内面と前記第２の内面との間の距離は、前記第２の通路における前記第１の曲面と前記第２の曲面との間の距離よりも長い、
ノズル。

【請求項2】

前記拡散室は、互いに離間するとともに前記第１の方向に延びる前記ノズル部材の中心軸の周方向に等間隔に配置された複数の空間を含み、
前記供給路は、前記複数の空間にそれぞれ連通する複数の供給孔を含む、
請求項１のノズル。

【請求項3】

前記複数の供給孔は、前記周方向に等間隔に配置される、請求項２のノズル。

【請求項4】

前記複数の空間の間に前記第２の通路の一部が位置する、請求項２又は請求項３のノズル。

【請求項5】

前記ノズル部材は、前記複数の空間の間に位置し、前記第１の内面及び前記第２の内面のうち少なくとも一方に接続された複数の第１の仕切を有する、請求項２乃至請求項４のいずれか一つのノズル。

【請求項6】

前記拡散室において、前記端部に近いほど前記第１の内面と前記第２の内面との間の距離が短い、請求項１乃至請求項５のいずれか一つのノズル。

【請求項7】

前記供給路は、前記第２の通路と平行な方向に前記粉体及び前記流体を前記拡散室に供給する、請求項１乃至請求項６のいずれか一つのノズル。

【請求項8】

前記供給路は、前記第１の方向に延びる前記ノズル部材の中心軸に対して捩れの位置にある、請求項１乃至請求項６のいずれか一つのノズル。

【請求項9】

前記ノズル部材は、前記第１の内面及び前記第２の内面のうち少なくとも一方に接続され、前記端部から延び、前記第１の方向に延びる前記ノズル部材の中心軸の周方向に間隔を介して配置される、複数の第２の仕切を有する、請求項１乃至請求項８のいずれか一つのノズル。

【請求項10】

請求項１乃至請求項９のいずれか一つのノズルと、
前記第１の通路に前記エネルギー線を供給する出射装置と、
前記供給路に前記粉体及び前記流体を供給する供給装置と、
を具備し、
前記ノズルは、前記端部から吐出された前記粉体を前記エネルギー線により溶融又は焼結させる、
積層造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ノズル及び積層造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ノズルから粉末状の材料を供給するとともに、レーザ光を照射することで当該材料を固化させ、固化した材料の層を形成する積層造形装置が知られる。固化した材料の層が積層されることで、立体形状の物体が積層造形される。

【0003】

ノズルは、鉛直下方に限らず、斜めや水平に向けられることがある。ノズルが吐出する材料が重力により偏ることを防ぐため、例えば、材料を吐出する多数の孔がノズルに設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２１９０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

粉末状の材料が多数の孔から吐出される場合、各孔の断面積が小さくなる。このため、ノズルの内部で材料が詰まる虞がある。

【0006】

本発明が解決する課題の一例は、粉体の詰まりを抑制可能なノズル及び積層造形装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一つの実施形態に係るノズルは、ノズル部材と、第１の内面と、第２の内面と、を備える。前記ノズル部材は、第１の方向における端部を有し、エネルギー線を前記端部から出射させる第１の通路と、前記第１の通路を囲むとともに粉体及び流体を前記端部から吐出する第２の通路と、前記端部から前記第１の方向の反対の第２の方向に離間し、前記第２の通路に前記粉体及び前記流体を供給する拡散室と、前記拡散室に前記粉体及び前記流体を供給する供給路と、が設けられる。前記第１の内面は、前記ノズル部材に設けられ、前記端部に近いほど径が短い円錐状の第１の曲面を含む。前記第２の内面は、前記ノズル部材に設けられ、間隔を介して前記第１の内面に向き、前記端部に近いほど径が短い円錐状の第２の曲面を含み、前記第１の曲面と前記第２の曲面との間に前記第２の通路を形成し、前記第１の内面との間に前記拡散室を形成する。前記拡散室における前記第１の内面と前記第２の内面との間の距離は、前記第２の通路における前記第１の曲面と前記第２の曲面との間の距離よりも長い。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る積層造形システムを模式的に示す例示的な斜視図である。

【図2】図２は、第１の実施形態の積層造形システムの一部及び物体を模式的に示す例示的な断面図である。

【図3】図３は、第１の実施形態のノズルヘッドを分解して模式的に示す例示的な斜視図である。

【図4】図４は、第１の実施形態のノズルヘッドを図２のＦ４－Ｆ４線に沿って示す例示的な断面図である。

【図5】図５は、第１の実施形態のノズルヘッドと吐出される材料とを模式的に示す例示的な断面図である。

【図6】図６は、第２の実施形態に係るノズルヘッドを示す例示的な断面図である。

【図7】図７は、第２の実施形態のノズルヘッドの先端を示す例示的な底面図である。

【図8】図８は、第２の実施形態のノズルヘッドと吐出される材料とを模式的に示す例示的な断面図である。

【図9】図９は、第２の実施形態の変形例に係るノズルヘッドの先端を示す例示的な底面図である。

【図10】図１０は、第３の実施形態に係るノズルヘッドと吐出される材料とを模式的に示す例示的な断面図である。

【図11】図１１は、第４の実施形態に係るノズルヘッドを模式的に示す例示的な断面図である。

【図12】図１２は、第４の実施形態のノズルヘッドの先端を示す例示的な底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称で特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によって説明され得る。

【0010】

図１は、第１の実施形態に係る積層造形システム１を模式的に示す例示的な斜視図である。積層造形システム１は、積層造形装置の一例である。積層造形システム１は、いわゆる指向性エネルギー堆積方式（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＤＥＤ）又はレーザーメタルデポジション方式（Ｌａｓｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＭＤ）の三次元プリンタを含むシステムである。なお、積層造形システム１はこの例に限らない。

【0011】

図１に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｚ軸は、例えば鉛直方向に延びる。Ｘ軸及びＹ軸は、例えば水平方向に延びる。なお、積層造形システム１は、Ｚ軸が鉛直方向と斜めに交差するように配置されても良い。

【0012】

図２は、第１の実施形態の積層造形システム１の一部及び物体３を模式的に示す例示的な断面図である。積層造形システム１は、例えば、粉末状の材料Ｍを層状に積み重ねることにより、所定の形状の物体３を積層造形（付加製造）する。材料Ｍは、粉体の一例である。

【0013】

図１に示すように、積層造形システム１は、テーブル１１と、造形部１２と、制御部１４と、複数の信号線１６とを有する。テーブル１１、造形部１２、及び制御部１４は、例えば、積層造形システム１の筐体の内部、又は造形のための部屋の内部に配置される。

【0014】

テーブル１１は、支持面１１ａを有する。支持面１１ａは、略平坦に形成され、＋Ｚ方向（Ｚ軸の矢印が示す方向、上方向）に向く。支持面１１ａは、積層造形された物体３や、物体３の仕掛品や、材料Ｍを積層させるためのベースを支持する。以下の説明において、物体３は、積層造形が完了した物体３、物体３の仕掛品、及びベースを含む。テーブル１１は、当該テーブル１１の少なくとも一部が回転することにより、支持面１１ａに支持された物体３をＺ軸に平行な回転中心まわりに回転させることが可能である。

【0015】

テーブル１１は、物体３をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動させても良い。また、テーブル１１は物体３を、Ｙ軸に平行な回転中心や、Ｘ軸に平行な回転中心まわりにさらに回転させても良い。

【0016】

造形部１２は、材料Ｍを供給し、支持面１１ａ、又は支持面１１ａに支持されたベースの上に積み重ねる。材料Ｍは、例えば、チタンのような金属の粉末である。なお、材料Ｍはこれに限られず、他の金属、合成樹脂、及びセラミックスのような他の材料であっても良い。積層造形システム１は、複数種類の材料Ｍにより、物体３を積層造形しても良い。

【0017】

造形部１２は、ノズル２１と、供給装置２２と、移動装置２３とを有する。ノズル２１は、テーブル１１の支持面１１ａ、又は支持面１１ａの上の物体３に材料Ｍを吐出する。また、図２に示すように、エネルギー線Ｅが、ノズル２１から、吐出された材料Ｍや支持面１１ａの上の物体３に照射される。エネルギー線Ｅは、例えば、レーザ光である。

【0018】

エネルギー線Ｅとしてのレーザ光が、材料Ｍの供給と並行してノズル２１から照射される。ノズル２１から、レーザ光に限らず、他のエネルギー線Ｅが照射されても良い。エネルギー線Ｅは、レーザ光のように材料Ｍを溶融又は焼結できるものであれば良く、例えば、電子ビームや、マイクロ波乃至紫外線領域の電磁波であっても良い。

【0019】

造形部１２は、ベースや吐出された材料Ｍをエネルギー線Ｅにより加熱し、溶融領域（ビード）３ａを形成する。ノズル２１は、溶融領域３ａにおいて、材料Ｍにエネルギー線Ｅを照射して溶融又は焼結させ、材料Ｍを集合させる。このように、溶融領域３ａは、供給された材料Ｍのみならず、エネルギー線Ｅを照射されたベースや物体３の一部を含み得る。また、溶融領域３ａは、完全に溶融した材料Ｍのみならず、部分的に溶融した材料Ｍ同士が結合したものであっても良い。

【0020】

溶融領域３ａが固化することで、ベースや物体３の上に、層状又は薄膜状等の材料Ｍの集合としての層３ｂが形成される。なお、材料Ｍは、材料Ｍの集合への伝熱によって冷却されることにより、粒状で積層され、粒状の集合（層）となっても良い。

【0021】

造形部１２は、ノズル２１から、材料Ｍの集合にエネルギー線Ｅを照射することで、アニール処理を行っても良い。材料Ｍの集合は、エネルギー線Ｅにより再溶融又は再焼結され、固化することにより層３ｂになる。

【0022】

造形部１２は、層３ｂを反復的に積み重ねることにより、物体３を積層造形する。このように、造形部１２のノズル２１は、エネルギー線Ｅを照射して材料Ｍを溶融又は焼結させて層３ｂを造形し、層３ｂの造形を繰り返し行うことで、支持面１１ａに支持された物体３を積層造形する。

【0023】

ノズル２１は、ノズルヘッド３１を有する。ノズルヘッド３１は、ノズル部材の一例である。ノズルヘッド３１の先端３１ａは、間隔を介して物体３に向く。先端３１ａは、端部の一例である。

【0024】

ノズルヘッド３１に、出射路３２及び吐出路３３が設けられる。出射路３２は、第１の通路の一例である。吐出路３３は、第２の通路の一例である。出射路３２及び吐出路３３は、例えば、先端３１ａに開口する。

【0025】

出射路３２は、略円形の断面を有する孔である。エネルギー線Ｅが、出射路３２を通り、ノズルヘッド３１の外部に出射される。言い換えると、出射路３２は、エネルギー線Ｅを先端３１ａから出射させる。

【0026】

吐出路３３は、出射路３２を囲む略円環状の断面を有する孔である。材料Ｍ及びキャリアガスＧが、吐出路３３を通り、ノズルヘッド３１の外部に吐出される。言い換えると、吐出路３３は、材料Ｍ及びキャリアガスＧを先端３１ａから吐出する。キャリアガスＧは、流体の一例であり、例えば、窒素やアルゴンのような不活性ガスである。キャリアガスＧは、他の流体であっても良い。

【0027】

ノズル２１は、シールドガスを吐出する通路をさらに有しても良い。当該通路は、吐出路３３を囲み、先端３１ａ又はノズルヘッド３１の他の部分からシールドガスを吐出する。シールドガスは、例えば、窒素やアルゴンのような不活性ガスである。

【0028】

図１に示すように、供給装置２２は、出射装置４１と、材料供給装置４２とを有する。出射装置４１は、例えば、光学装置であり、光源及び光学系を有する。光源は、発振素子を有し、発振素子の発振によりエネルギー線Ｅとしてのレーザ光を出射する。光源は、出射されるエネルギー線Ｅの出力（パワー）を変更可能である。

【0029】

光源は、出射されたエネルギー線Ｅを光学系に入射させる。エネルギー線Ｅは、光学系を経てノズル２１に入る。光学系は、エネルギー線Ｅの照射径を変更可能である。出射装置４１は、ノズル２１の出射路３２にエネルギー線Ｅを供給し、出射路３２からエネルギー線Ｅを出射させる。なお、出射装置４１は、レーザ光を出射可能な光学装置に限らず、他のエネルギー線Ｅを発生させる装置であっても良い。

【0030】

ノズル２１は、エネルギー線Ｅの照射によって、吐出された材料Ｍを加熱することにより、材料Ｍの層３ｂを形成するとともにアニール処理を行うことができる。また、ノズル２１は、物体３の不要な部位をエネルギー線Ｅの照射によって除去することができる。

【0031】

材料供給装置４２は、材料供給部４２ａと、材料タンク４２ｂと、ガスタンク４２ｃとを有する。材料タンク４２ｂは、材料Ｍを収容する。材料供給装置４２は、互いに異なる種類の材料Ｍを収容する複数の材料タンク４２ｂを有しても良い。ガスタンク４２ｃは、キャリアガスＧを収容する。

【0032】

材料供給部４２ａは、材料タンク４２ｂの材料Ｍを、ガスタンク４２ｃのキャリアガスＧにより、供給管２１ａを介してノズル２１へ供給する。これにより、ノズル２１は、吐出路３３から材料Ｍ及びキャリアガスＧを吐出する。材料供給部４２ａは、単位時間あたりにノズル２１から吐出される材料Ｍの量と、吐出される材料Ｍの速度と、を変更可能である。

【0033】

材料供給部４２ａは、例えば、ガスタンク４２ｃのキャリアガスＧを供給管２１ａへ流す圧縮機と、キャリアガスＧの流れに材料タンク４２ｂの材料Ｍを供給する装置と、を有する。なお、材料供給部４２ａは、他の手段により材料Ｍをノズル２１へ供給しても良い。

【0034】

供給管２１ａは、ノズル２１と、出射装置４１及び材料供給装置４２と、を接続する。供給管２１ａは、材料Ｍ及びキャリアガスＧが通る管と、エネルギー線Ｅが通るケーブルと、を包含している。

【0035】

移動装置２３は、ノズル２１を移動及び回動させる。例えば、移動装置２３は、ノズル２１を、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に平行移動させるとともに、Ｘ軸に平行な回転中心まわりに回転させることが可能である。

【0036】

移動装置２３は、ノズル２１を支持面１１ａに対して相対的に移動させ、ノズル２１の向きを変化させることが可能である。移動装置２３は、支持面１１ａに対するノズル２１の移動速度を変更可能である。なお、テーブル１１が移動及び回動することで、ノズル２１が支持面１１ａに対して相対的に移動し、支持面１１ａに対するノズル２１の向きが変化しても良い。

【0037】

制御部１４は、テーブル１１及び造形部１２に、信号線１６を介して電気的に接続される。制御部１４は、例えば、造形部１２と一体的に設けられた制御部であっても良いし、造形部１２とは別に設けられたコンピュータであっても良い。

【0038】

制御部１４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４ａのような制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｒｙ）１４ｂと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｒｙ）１４ｃと、外部記憶装置１４ｄと、出力装置１４ｅと、入力装置１４ｆとを有し、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。ＣＰＵ１４ａ、ＲＯＭ１４ｂ、ＲＡＭ１４ｃ、外部記憶装置１４ｄ、出力装置１４ｅ、及び入力装置１４ｆは、バスにより、又はインターフェースを介して、互いに接続されている。

【0039】

ＣＰＵ１４ａがＲＯＭ１４ｂ又は外部記憶装置１４ｄに組み込まれたＮＣプログラムのようなプログラムを実行することで、制御部１４は、積層造形システム１の各部を制御する。例えば、制御部１４は、テーブル１１と、造形部１２のノズル２１、移動装置２３、出射装置４１、及び材料供給装置４２とを制御する。

【0040】

ＲＯＭ１４ｂは、プログラム及びプログラムの実行に必要なデータを格納している。ＲＡＭ１４ｃは、プログラムの実行時に作業領域として機能する。外部記憶装置１４ｄは、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）のような、データを記憶、変更、削除可能な装置である。出力装置１４ｅは、例えば、ディスプレイやスピーカである。入力装置１４ｆは、例えば、キーボードやマウスである。

【0041】

以下、ノズル２１について詳しく説明する。図２に示すように、ノズルヘッド３１は、中心軸Ａｘを有する。本実施形態における中心軸Ａｘは、出射路３２及び吐出路３３の仮想的な中心軸である。すなわち、出射路３２及び吐出路３３は、中心軸Ａｘ上又は中心軸Ａｘのまわりに同軸上に配置される。

【0042】

中心軸Ａｘは、出射路３２及び吐出路３３の回転対称な部分の仮想的な中心軸である。このため、出射路３２及び吐出路３３に、突起や窪みのような非対称な部分が設けられたとしても、中心軸Ａｘは出射路３２及び吐出路３３の回転対称な部分の中心軸のままである。

【0043】

以下、中心軸Ａｘに沿う一つの方向を＋Ａ方向、＋Ａ方向の反対方向を－Ａ方向と定義する。＋Ａ方向は、第１の方向の一例である。－Ａ方向は、第２の方向の一例である。また、以下、中心軸Ａｘと直交する方向を径方向、中心軸Ａｘまわりに回転する方向を周方向と定義する。別の表現によれば、中心軸Ａｘは、＋Ａ方向及び／又は－Ａ方向に延びている。

【0044】

ノズルヘッド３１の先端３１ａは、＋Ａ方向に向く。先端３１ａは、＋Ａ方向におけるノズルヘッド３１の端部である。上述のように、ノズル２１の向きは、移動装置２３によって変化させられる。このため、＋Ａ方向及び－Ａ方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に対して変化し得る。図２の例では、先端３１ａが下に向き、＋Ａ方向が－Ｚ方向（Ｚ軸の矢印の反対方向、下方向）と一致している。移動装置２３により、先端３１ａは、＋Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向、又は他の方向に向くことができる。

【0045】

ノズルヘッド３１は、第１の筒壁５１と、第２の筒壁５２と、基部５３とを有する。第１の筒壁５１、第２の筒壁５２、及び基部５３は、一体に作られても良いし、個別に作られても良い。第１の筒壁５１、第２の筒壁５２、及び基部５３は、例えば、金属によって作られるが、樹脂又はセラミックのような他の材料によって作られても良い。

【0046】

第１の筒壁５１は、中心軸Ａｘに沿って延びる略円筒状に形成される。第１の筒壁５１は、基端６１と、先端６２と、内面６３と、第１の形成面６４とを有する。第１の形成面６４は、第１の内面の一例である。

【0047】

基端６１は、－Ａ方向における第１の筒壁５１の端である。基端６１は、例えば、－Ａ方向に向く略平坦な略円環状の面である。先端６２は、＋Ａ方向における第１の筒壁５１の端である。先端６２は、例えば、＋Ａ方向に向く略平坦な略円環状の面である。先端６２は、ノズルヘッド３１の先端３１ａの一部を形成する。なお、先端６２は、ノズルヘッド３１の先端３１ａとは異なっても良い。

【0048】

内面６３は、中心軸Ａｘに向く略円錐状の曲面である。なお、本実施形態において、円錐状の曲面とは、中心軸に沿う一方向に向かって径が減少する円筒状の面であり、円錐の側面のような最小の径が０となる曲面と、円錐台の側面のような最小の径が０より大きい曲面と、を含む。内面６３は、径方向の内側における基端６１の縁と先端６２の縁との間で延びる。内面６３は、出射路３２の一部を形成する。別の表現によれば、出射路３２の一部は、内面６３の内側に形成される。

【0049】

本実施形態において、内面６３は、先端６２（先端３１ａ）に近いほど径が短い円錐状の曲面である。すなわち、径方向の内側における基端６１の縁の径は、径方向の内側における先端６２の縁の径よりも大きい。内面６３の径は、この例に限らず、例えば、一定であっても良いし、先端６２に近いほど長くても良い。

【0050】

第１の形成面６４は、略円筒状の第１の筒壁５１の外面であり、内面６３の反対側に位置する。第１の形成面６４は、径方向の外側における基端６１の縁と先端６２の縁との間で延びる。第１の形成面６４は、円錐面６４ａと、複数の凹面６４ｂとを含む。円錐面６４ａと凹面６４ｂとは、互いに接続され、連続している。なお、円錐面６４ａと凹面６４ｂとの間に他の部分が設けられても良い。

【0051】

円錐面６４ａは、先端６２（先端３１ａ）に近いほど径が短い円錐状の曲面である。円錐面６４ａは、径方向の外側における基端６１の縁と先端６２（先端３１ａ）の縁との間で延びる。径方向の外側における基端６１の縁の径は、径方向の外側における先端６２の縁の径よりも大きい。なお、円錐面６４ａは、先端６２（先端３１ａ）から延びて基端６１から離間していても良い。

【0052】

凹面６４ｂは、例えば、径方向の外側に向く略平坦な面である。凹面６４ｂは、径方向の外側に突出する曲面であっても良いし、径方向の内側に窪む曲面であっても良い。凹面６４ｂが径方向の外側に突出する場合、凹面６４ｂの曲率半径は、円錐面６４ａの径よりも長い。すなわち、凹面６４ｂは、円錐面６４ａから径方向の内側に窪んでいる。凹面６４ｂは、この例に限られない。

【0053】

図３は、第１の実施形態のノズルヘッド３１を分解して模式的に示す例示的な斜視図である。図３に示すように、複数の凹面６４ｂはそれぞれ、径方向の外側における基端６１の縁から延び、先端６２（先端３１ａ）から－Ａ方向に離間している。複数の凹面６４ｂは、互いに離間するとともに、周方向に略等間隔に並べられる。なお、凹面６４ｂは、この例に限られない。

【0054】

第２の筒壁５２は、中心軸Ａｘに沿って延びる略円筒状に形成される。第２の筒壁５２は、基端７１と、先端７２と、第２の形成面７３と、外面７４とを有する。第２の筒壁５２の第２の形成面７３は、第２の内面及び第２の曲面の一例である。

【0055】

基端７１は、－Ａ方向における第２の筒壁５２の端である。基端７１は、例えば、－Ａ方向に向く略平坦な略円環状の面である。先端７２は、＋Ａ方向における第２の筒壁５２の端である。先端７２は、例えば、＋Ａ方向に向く略平坦な略円環状の面である。先端７２は、第１の筒壁５１の先端６２と共に、ノズルヘッド３１の先端３１ａの一部を形成する。なお、先端７２は、ノズルヘッド３１の先端３１ａとは異なっても良い。

【0056】

第２の形成面７３は、略円筒状の第２の筒壁５２の内面であり、中心軸Ａｘに向く略円錐状の曲面である。第２の形成面７３は、径方向の内側における基端７１の縁と先端７２の縁との間で延びる。第２の形成面７３は、先端７２（先端３１ａ）に近いほど径が短い円錐状の曲面である。すなわち、径方向の内側における基端７１の縁の径は、径方向の内側における先端７２の縁の径よりも大きい。第２の形成面７３は、先端７２（先端３１ａ）に近いほど径が短い円錐状の曲面と、他の面とを含んでも良い。

【0057】

外面７４は、第２の形成面７３の反対側に位置する略円錐状の曲面である。外面７４は、径方向の外側における基端７１の縁と先端７２の縁との間で延びる。外面７４は、先端７２（先端３１ａ）に近いほど径が短い円錐状の曲面である。すなわち、径方向の外側における基端７１の縁の径は、径方向の外側における先端７２の縁の径よりも大きい。外面７４の径は、この例に限らず、例えば、一定であっても良いし、先端７２に近いほど増加しても良い。

【0058】

第２の形成面７３は、間隔を介して第１の筒壁５１の第１の形成面６４に向く。すなわち、第２の形成面７３は、間隔を介して円錐面６４ａに向くとともに、間隔を介して四つの凹面６４ｂに向く。

【0059】

ノズルヘッド３１に設けられた第２の形成面７３と円錐面６４ａとの間に、吐出路３３が形成される。このため、吐出路３３は、周方向に延び、略円環状である中心軸Ａｘと直交する断面を有する。

【0060】

円錐面６４ａと、第２の形成面７３との間の距離（間隔）は、略一定である。なお、円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離は、例えば、先端３１ａに近いほど短くなっても良い。

【0061】

ノズルヘッド３１に設けられた第２の形成面７３と凹面６４ｂとの間に、拡散室８１が形成される。拡散室８１は、複数の拡散空間８５を含む。拡散空間８５は、空間の一例である。

【0062】

本実施形態では、第２の形成面７３と、四つの凹面６４ｂとによって、四つの拡散空間８５が形成される。なお、拡散空間８５の数は、この例に限られず、三つ、六つ、八つ、又は他の数であっても良い。また、ノズルヘッド３１に一つの拡散空間８５（拡散室８１）のみが設けられても良い。四つの拡散空間８５は、互いに離間するとともに、周方向に略等間隔に配置される。

【0063】

凹面６４ｂと第２の形成面７３とによって形成される拡散空間８５（拡散室８１）は、ノズルヘッド３１の先端３１ａから－Ａ方向に離間している。円錐面６４ａと凹面６４ｂとが連続するため、拡散空間８５と吐出路３３とは、互いに連通する。このため、拡散空間８５と先端３１ａとの間に、吐出路３３が介在している。

【0064】

周方向において、複数の拡散空間８５の間に、吐出路３３が位置する。別の表現によれば、隣接する二つの拡散空間８５は、互いに吐出路３３を介して接続されている。なお、二つの拡散空間８５の間に、壁や突起が介在しても良い。

【0065】

図４は、第１の実施形態のノズルヘッド３１を図２のＦ４－Ｆ４線に沿って示す例示的な断面図である。図４に示すように、拡散空間８５における第１の形成面６４（凹面６４ｂ）と第２の形成面７３との間の距離Ｌｅは、吐出路３３における第１の形成面６４（円錐面６４ａ）と第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも長い。

【0066】

距離Ｌｅ，Ｌｐは、例えば、径方向の距離である。なお、距離Ｌｅは、凹面６４ｂ上の一点と、当該一点に最も近い第２の形成面７３上の一点との間の距離であっても良い。また、距離Ｌｐは、円錐面６４ａ上の一点と、当該一点に最も近い第２の形成面７３上の一点との間の距離であっても良い。

【0067】

本実施形態において、拡散空間８５と吐出路３３とが接続される部分において、距離Ｌｅと距離Ｌｐとは略等しい。しかし、少なくとも、拡散空間８５における凹面６４ｂと第２の形成面７３との間の最大の距離Ｌｅが、吐出路３３における円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の最大の距離Ｌｐよりも長い。また、拡散空間８５と吐出路３３とが接続される部分から離間した位置における拡散空間８５の凹面６４ｂと第２の形成面７３との間の距離Ｌｅが、吐出路３３における円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも長い。なお、本実施形態では、距離Ｌｐは略一定である。

【0068】

図２に示すように、拡散空間８５（拡散室８１）において、ノズルヘッド３１の先端３１ａに近いほど、周方向における略同一位置における凹面６４ｂと第２の形成面７３との間の距離Ｌｅが短い。別の表現によれば、中心軸Ａｘと直交する拡散空間８５の断面積は、ノズルヘッド３１の先端３１ａに近いほど小さい。なお、拡散空間８５（拡散室８１）は、この例に限られない。

【0069】

基部５３は、第１の筒壁５１及び第２の筒壁５２に接続される。基部５３は、中心軸Ａｘに沿って延びる略円筒状に形成される。なお、基部５３は、他の形状に形成されても良い。基部５３は、接続面９１と、内面９２とを有する。

【0070】

接続面９１は、＋Ａ方向に向く、円環状の略平坦な面である。なお、接続面９１は、他の形状を有しても良い。接続面９１は、第１の筒壁５１の基端６１及び第２の筒壁５２の基端７１に接続されている。このため、接続面９１は、吐出路３３と拡散室８１の拡散空間８５との底面を形成する。

【0071】

内面９２は、中心軸Ａｘに向く略円筒状の曲面である。内面９２は、径方向の内側における接続面９１の縁から－Ａ方向に延びる。内面９２は、－Ａ方向における第１の筒壁５１の内面６３と連続する。内面９２は、出射路３２の一部を形成する。別の表現によれば、出射路３２の一部は、内面９２の内側に形成される。

【0072】

基部５３に、供給路９３が設けられる。供給路９３は、複数の供給孔９５を含む。本実施形態では、基部５３に四つの供給孔９５が設けられる。すなわち、供給孔９５の数は、拡散空間８５の数と等しい。なお、供給孔９５の数は、拡散空間８５の数と異なっても良い。

【0073】

供給孔９５は、接続面９１に開口する。四つの供給孔９５は、周方向に等間隔に配置され、四つの拡散空間８５にそれぞれ連通する。供給孔９５は、周方向における拡散空間８５の略中央に連通する。なお、供給孔９５は、この例に限らず、周方向における拡散空間８５の端に連通しても良い。また、本実施形態において、供給孔９５は、中心軸Ａｘと平行に延びている。なお、供給孔９５は、他の方向に延びても良い。

【0074】

供給孔９５（供給路９３）は、図１の供給管２１ａを介して、拡散空間８５（拡散室８１）と材料供給装置４２とを接続する。材料供給装置４２は、供給管２１ａを介して、供給孔９５に材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。これにより、供給孔９５は、拡散空間８５に材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。

【0075】

四つの拡散空間８５と材料供給装置４２との間の流路の長さは、互いに略等しい。このため、四つの供給孔９５から、四つの拡散室８１に、略均等に材料Ｍ及びキャリアガスＧが供給される。

【0076】

図５は、第１の実施形態のノズルヘッド３１と吐出される材料Ｍとを模式的に示す例示的な断面図である。図５において、三つの供給孔９５が示されるように基部５３の断面が示される。また、図５において、第１の筒壁５１は、断面図ではなく、側面図として示される。

【0077】

中心軸Ａｘと直交する拡散空間８５の断面は、供給孔９５の断面よりも大きい。このため、供給孔９５から拡散空間８５に供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧは、拡散空間８５において拡散する。

【0078】

上述のように、吐出路３３において流体に作用する抵抗は、拡散空間８５において流体に作用する抵抗よりも大きい。このため、材料Ｍ及びキャリアガスＧは、吐出路３３に移動する前に、拡散空間８５で拡散する。

【0079】

材料Ｍ及びキャリアガスＧは、拡散空間８５で大よそ均一に分散した状態で、吐出路３３に流入する。言い換えると、拡散空間８５（拡散室８１）は、吐出路３３に材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。

【0080】

中心軸Ａｘと直交する拡散空間８５の断面は、ノズルヘッド３１の先端３１ａに近いほど小さい。また、凹面６４ｂと第２の形成面７３との間の距離Ｌｅの変化は、ノズルヘッド３１の先端３１ａに近いほど緩やかである。このため、拡散空間８５と吐出路３３との間における抵抗の差が、先端３１ａに近いほど小さくなる。これにより、拡散空間８５から吐出路３３に供給される材料Ｍ及びキャリアガスＧのうち、先端３１ａへ向かうものの割合が多くなる。

【0081】

吐出路３３に供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧは、ノズルヘッド３１の先端３１ａから、例えば物体３のビード３ａに向かって吐出される。ノズル２１が斜め方向や水平方向に向く場合、重力が材料Ｍを下方向に移動させようとする。しかし、材料Ｍ及びキャリアガスＧは、周方向に略均等に配置された拡散空間８５から、吐出路３３へ供給される。このため、ノズル２１が斜め方向や水平方向に向いた場合であっても、周方向において、材料Ｍ及びキャリアガスＧは大よそ均一に分布する。

【0082】

ノズル２１は、ノズルヘッド３１の先端３１ａから吐出された材料Ｍを、エネルギー線Ｅにより溶融又は焼結させる。周方向における材料Ｍの分布が大よそ均一であるため、ノズル２１の向きの変化により物体３における材料Ｍの密度が変化することが抑制される。

【0083】

材料Ｍ及びキャリアガスＧは、拡散空間８５（拡散室８１）で拡散された後に、吐出路３３に供給される。このため、材料Ｍの偏在による材料Ｍの詰まりの発生が抑制される。また、吐出路３３は、円形や矩形の孔ではなく、円錐状の円錐面６４ａと第２の形成面７３との間でスリット状に形成される。すなわち、拡散空間８５から吐出路３３への入口としての、拡散空間８５と吐出路３３との接続部分が、線状に延びている。このため、材料Ｍの集中による材料Ｍの詰まりの発生が抑制される。

【0084】

以上のように、ノズル２１は、ノズル２１の向きの変化による材料Ｍの分布の変化を抑制できるとともに、ノズル２１における材料Ｍの詰まりの発生を抑制できる。積層造形システム１は、当該ノズル２１を使用することで、単位時間あたりに吐出する材料Ｍの量を多くすることができ、ひいては物体３の造形に係る時間を短くすることができる。

【0085】

以上説明された第１の実施形態に係る積層造形システム１において、ノズル２１に設けられる第１の形成面６４は、円錐状の円錐面６４ａを含む。ノズル２１に設けられる第２の形成面７３は、間隔を介して第１の形成面６４に向くとともに、円錐状の曲面を含む。材料Ｍ及びキャリアガスＧを先端３１ａから吐出する吐出路３３が、円錐面６４ａと第２の形成面７３との間に形成される。吐出路３３に材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する拡散室８１が、第１の形成面６４と第２の形成面７３との間に形成される。拡散室８１における第１の形成面６４と第２の形成面７３との間の距離Ｌｅは、吐出路３３における円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも長い。このため、拡散室８１における抵抗は、吐出路３３における抵抗よりも低い。拡散室８１に供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧは、抵抗の差により、拡散室８１で拡散された後に吐出路３３に供給される。また、吐出路３３は、円錐状の円錐面６４ａ及び第２の形成面７３の間に設けられるため、ノズル２１の中心軸Ａｘの周方向に延びるスリット状に形成される。従って、拡散室８１から吐出路３３に供給される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が不均一になることが抑制され、ひいてはノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布（供給密度）が変化することが抑制される。さらに、ノズルヘッド３１の内部で材料Ｍが詰まることが抑制される。材料Ｍの詰まりが抑制されることで、ノズル２１が長時間に亘って安定して吐出可能な材料Ｍの量が増大し、ノズル２１による積層造形の造形速度が速くなる。さらに、吐出路３３の断面積が拡散室８１の断面積よりも小さくなるため、吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度が、拡散室８１における材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度よりも速くなる。このため、ノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が変化することが抑制されるとともに、吐出された材料Ｍが収束しやすくなる。

【0086】

拡散室８１は、互いに離間するとともに中心軸Ａｘの周方向に等間隔に配置された複数の拡散空間８５を含む。供給路９３は、複数の拡散空間８５にそれぞれ連通する複数の供給孔９５を含む。これにより、それぞれの拡散空間８５において材料Ｍ及びキャリアガスＧが拡散される。従って、ノズル２１の向きにより拡散室８１の内部で材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が不均一になることが抑制され、ひいてはノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が変化することが抑制される。

【0087】

複数の供給孔９５は、周方向に等間隔に配置される。これにより、複数の拡散空間８５において材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が不均一になることが抑制され、ひいてはノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が変化することが抑制される。

【0088】

複数の拡散空間８５の間に、吐出路３３の一部が位置する。これにより、材料Ｍ及びキャリアガスＧが通行可能な拡散室８１と吐出路３３との接続部分が大きくなる。従って、ノズルヘッド３１の内部で材料Ｍが詰まることが抑制される。

【0089】

拡散室８１において、先端３１ａに近いほど第１の形成面６４と第２の形成面７３との間の距離Ｌｅが短い。このため、拡散室８１の断面積が先端３１ａに近いほど小さく、拡散室８１と吐出路３３との間における抵抗の差が先端３１ａに近いほど小さい。従って、拡散室８１から吐出路３３に供給される材料Ｍ及びキャリアガスＧのうち、先端３１ａへ向かうものの割合が多くなり、先端３１ａから吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度が低下することが抑制される。吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度が増加することで、吐出された材料Ｍが収束しやすくなる。

【0090】

（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図６乃至図９を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

【0091】

図６は、第２の実施形態に係るノズルヘッド３１を示す例示的な断面図である。図７は、第２の実施形態のノズルヘッド３１の先端３１ａを示す例示的な底面図である。図６及び図７に示すように、第２の実施形態の第１の筒壁５１は、複数の第１の突出部１０１を有する。第１の突出部１０１は、第１の仕切の一例である。第１の突出部１０１は、円錐面６４ａから径方向に突出する。言い換えると、第１の突出部１０１は、円錐面６４ａに接続されている。

【0092】

第１の突出部１０１は、＋Ａ方向における円錐面６４ａの端と、－Ａ方向における円錐面６４ａの端との間で延びる。本実施形態では、周方向における第１の突出部１０１の幅は略一定である。また、本実施形態では、第１の突出部１０１は直線状に延びる。しかし、第１の突出部１０１は、この例に限らず、例えば螺旋状に延びても良い。

【0093】

本実施形態では、第１の筒壁５１は、周方向に略等間隔に配置された四つの第１の突出部１０１を有する。すなわち、第１の突出部１０１の数は、拡散空間８５の数と等しい。なお、第１の突出部１０１の数と拡散空間８５の数とが異なっても良い。

【0094】

周方向において、第１の突出部１０１は、隣り合う二つの凹面６４ｂの間に位置する。このため、周方向において、第１の突出部１０１は、隣り合う二つの拡散空間８５の間に位置する。

【0095】

第２の実施形態の第２の筒壁５２は、複数の第２の突出部１０２を有する。第２の突出部１０２は、第１の仕切の一例である。第２の突出部１０２は、第２の形成面７３から径方向に突出する。言い換えると、第２の突出部１０２は、第２の形成面７３に接続されている。

【0096】

第２の突出部１０２は、＋Ａ方向における第２の形成面７３の端と、－Ａ方向における第２の形成面７３の端との間で延びる。本実施形態では、周方向における第２の突出部１０２の幅は略一定である。また、本実施形態では、第２の突出部１０２は直線状に延びる。しかし、第２の突出部１０２は、この例に限らず、例えば螺旋状に延びても良い。

【0097】

本実施形態では、第２の筒壁５２は、周方向に略等間隔に配置された四つの第２の突出部１０２を有する。すなわち、第２の突出部１０２の数は、拡散空間８５の数と等しい。なお、第２の突出部１０２の数と拡散空間８５の数とが異なっても良い。

【0098】

周方向において、第２の突出部１０２は、隣り合う二つの拡散空間８５の間に位置する。また、周方向において、四つの第１の突出部１０１と四つの第２の突出部１０２とは、略同一位置に配置される。

【0099】

第１の突出部１０１と第２の突出部１０２とは、互いに接触する。第１の突出部１０１及び第２の突出部１０２は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１０５に区切る。なお、第１の突出部１０１と第２の突出部１０２とは、互いに離間しても良い。

【0100】

分割吐出路１０５はそれぞれ、対応する拡散空間８５に連通している。このため、拡散空間８５は、対応する分割吐出路１０５に材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。分割吐出路１０５はそれぞれ、材料Ｍ及びキャリアガスＧをノズルヘッド３１の先端３１ａから吐出する。

【0101】

図８は、第２の実施形態のノズルヘッド３１と吐出される材料Ｍとを模式的に示す例示的な断面図である。図８に示すように、第２の実施形態において、供給孔９５（供給路９３）は、吐出路３３と略平行な方向に、材料Ｍ及びキャリアガスＧを拡散空間８５（拡散室８１）に供給する。このため、供給孔９５は、ノズルヘッド３１の先端３１ａに向かう方向に、材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。

【0102】

別の表現によれば、供給孔９５は、吐出路３３が延びる方向に、材料Ｍ及びキャリアガスＧを拡散空間８５に供給する。さらに、別の表現によれば、供給孔９５は、先端３１ａに近づくほど中心軸Ａｘに近づくように、材料Ｍ及びキャリアガスＧを拡散空間８５に供給する。

【0103】

以上説明された第２の実施形態の積層造形システム１において、複数の第１の突出部１０１及び第２の突出部１０２は、複数の拡散空間８５の間に位置し、円錐面６４ａ及び第２の形成面７３に接続される。これにより、一つの拡散空間８５から吐出路３３に供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧが周方向において不均一になるように移動することが抑制される。従って、ノズル２１の向きにより拡散室８１の内部で材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が不均一になることが抑制され、ひいてはノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が変化することが抑制される。

【0104】

供給路９３は、吐出路３３と平行な方向に材料Ｍ及びキャリアガスＧを拡散室８１に供給する。これにより、拡散室８１から吐出路３３に供給される材料Ｍ及びキャリアガスＧのうち、先端３１ａへ向かうものの割合が多くなり、先端３１ａから吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度が低下することが抑制される。吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度が増加することで、吐出された材料Ｍが収束しやすくなる。

【0105】

図９は、第２の実施形態の変形例に係るノズルヘッド３１の先端３１ａを示す例示的な底面図である。図９に示すように、第２の実施形態の第１の変形例において、周方向における第１の突出部１０１及び第２の突出部１０２の幅は、ノズルヘッド３１の先端３１ａに近いほど短くなる。このように、第１の突出部１０１及び第２の突出部１０２の幅は、一定でなくても良い。

【0106】

さらに、第２の実施形態では、ノズルヘッド３１が第１の突出部１０１及び第２の突出部１０２の両方を有している。しかし、ノズルヘッド３１は、第１の突出部１０１及び第２の突出部１０２のうちいずれか一方を有しても良い。

【0107】

ノズルヘッド３１が第１の突出部１０１を有する場合、第１の突出部１０１は、第２の形成面７３に接触する。第１の突出部１０１は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１０５に区切る。なお、第１の突出部１０１は、第２の形成面７３から離間しても良い。この場合、第１の突出部１０１と第２の形成面７３との間の距離は、円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも短い。

【0108】

ノズルヘッド３１が第２の突出部１０２を有する場合、第２の突出部１０２は、円錐面６４ａに接触する。第２の突出部１０２は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１０５に区切る。なお、第２の突出部１０２は、円錐面６４ａから離間しても良い。この場合、第２の突出部１０２と円錐面６４ａとの間の距離は、円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも短い。

【0109】

（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、第３の実施形態に係るノズルヘッド３１と吐出される材料Ｍとを模式的に示す例示的な断面図である。図１０に示すように、第３の実施形態のノズルヘッド３１は、供給孔９５の向きを除けば第２の実施形態のノズルヘッド３１と同一である。

【0110】

第３の実施形態において、供給孔９５（供給路９３）は、ノズルヘッド３１の中心軸Ａｘに対して捩れの位置にある。このため、供給孔９５は、中心軸Ａｘと平行ではなく、且つ中心軸Ａｘと交差もしない方向に、材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。

【0111】

供給孔９５は、ノズルヘッド３１の先端３１ａに向かう方向とは異なる方向に、材料Ｍ及びキャリアガスＧを供給する。このため、供給孔９５から供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧが、＋Ａ方向における拡散空間８５の端部に集中することが抑制される。材料Ｍ及びキャリアガスＧは、拡散空間８５においてより均一に分散することができる。

【0112】

以上説明された第３の実施形態の積層造形システム１において、供給路９３は、＋Ａ方向に延びるノズルヘッド３１の中心軸Ａｘに対して捩れの位置にある。これにより、拡散室８１に供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧの速度のうち、先端３１ａへ向かう速度成分が低減される。従って、拡散室８１に供給された材料Ｍ及びキャリアガスＧが拡散室８１でより均一に拡散し、ひいてはノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が変化することが抑制される。

【0113】

（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、第４の実施形態に係るノズルヘッド３１を模式的に示す例示的な断面図である。図１１に示すように、第４の実施形態の第１の筒壁５１は、第１の仕切１１１と、第２の仕切１１２とを有する。

【0114】

第１の仕切１１１は、円錐面６４ａから径方向に突出する。言い換えると、第１の仕切１１１は、円錐面６４ａに接続されている。第１の仕切１１１は、－Ａ方向における円錐面６４ａの端から延びる。さらに、第１の仕切１１１は、ノズルヘッド３１の先端３１ａから－Ａ方向に離間している。

【0115】

本実施形態では、周方向における第１の仕切１１１の幅と、径方向における第１の仕切１１１の長さは、先端３１ａに近いほど短い。また、本実施形態では、第１の仕切１１１は直線状に延びる。しかし、第１の仕切１１１は、この例に限らず、例えば螺旋状に延びても良い。

【0116】

本実施形態では、第１の筒壁５１は、周方向に略等間隔に配置された四つの第１の仕切１１１を有する。すなわち、第１の仕切１１１の数は、拡散空間８５の数と等しい。なお、第１の仕切１１１の数と拡散空間８５の数とが異なっても良い。

【0117】

周方向において、第１の仕切１１１は、隣り合う二つの凹面６４ｂの間に位置する。このため、周方向において、第１の仕切１１１は、隣り合う二つの拡散空間８５の間に位置する。四つの第１の仕切１１１は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１１５に区切る。

【0118】

図１２は、第４の実施形態のノズルヘッド３１の先端３１ａを示す例示的な底面図である。図１２に示すように、第２の仕切１１２は、円錐面６４ａから径方向に突出する。言い換えると、第２の仕切１１２は、円錐面６４ａに接続されている。

【0119】

図１１に示すように、第２の仕切１１２は、＋Ａ方向における円錐面６４ａの端から延びる。さらに、第２の仕切１１２は、－Ａ方向における円錐面６４ａの端から＋Ａ方向に離間している。本実施形態では、周方向における第２の仕切１１２の幅は略一定である。また、本実施形態では、第２の仕切１１２は直線状に延びる。しかし、第２の仕切１１２は、この例に限らず、例えば螺旋状に延びても良い。

【0120】

本実施形態では、第１の筒壁５１は、周方向に間隔を介して略等間隔に配置された四つの第２の仕切１１２を有する。すなわち、第２の仕切１１２の数は、拡散空間８５の数と等しい。なお、第２の仕切１１２の数と拡散空間８５の数とが異なっても良い。

【0121】

周方向において、第２の仕切１１２は、隣り合う二つの第１の仕切１１１の間に位置する。例えば、第２の仕切１１２は、凹面６４ｂと＋Ａ方向に隣接する。なお、第２の仕切１１２の位置は、この例に限られない。

【0122】

第４の実施形態の第２の筒壁５２は、複数の第３の仕切１１３を有する。第３の仕切１１３は、第２の仕切の一例である。第３の仕切１１３は、第２の形成面７３から径方向に突出する。言い換えると、第３の仕切１１３は、第２の形成面７３に接続されている。第３の仕切１１３は、＋Ａ方向における第２の形成面７３の端から延びる。さらに、第３の仕切１１３は、－Ａ方向における第２の形成面７３の端から＋Ａ方向に離間している。本実施形態では、周方向における第３の仕切１１３の幅は略一定である。また、本実施形態では、第３の仕切１１３は直線状に延びる。しかし、第３の仕切１１３は、この例に限らず、例えば螺旋状に延びても良い。

【0123】

本実施形態では、第２の筒壁５２は、周方向に間隔を介して略等間隔に配置された四つの第３の仕切１１３を有する。すなわち、第３の仕切１１３の数は、拡散空間８５の数と等しい。なお、第３の仕切１１３の数と拡散空間８５の数とが異なっても良い。

【0124】

周方向において、第３の仕切１１３は、隣り合う二つの第１の仕切１１１の間に位置する。例えば、第２の仕切１１２は、拡散空間８５と＋Ａ方向に隣接する。また、周方向において、四つの第２の仕切１１２と四つの第３の仕切１１３とは、略同一位置に配置される。なお、第３の仕切１１３の位置は、この例に限られない。

【0125】

第２の仕切１１２と第３の仕切１１３とは、互いに接触する。第２の仕切１１２及び第３の仕切１１３は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１１６に区切る。なお、第２の仕切１１２と第３の仕切１１３とは、互いに離間しても良い。

【0126】

第１の仕切１１１によって形成される分割吐出路１１５と、第２の仕切１１２及び第３の仕切１１３によって形成される分割吐出路１１６とは、重複しても良い。すなわち、吐出路３３の一部が、第１の仕切１１１、第２の仕切１１２、及び第３の仕切１１３によって、八つの分割吐出路に区切られても良い。

【0127】

以上説明された第４の実施形態の積層造形システム１において、複数の第２の仕切１１２及び第３の仕切１１３は、円錐面６４ａ及び第２の形成面７３に接続され、先端３１ａから延び、中心軸Ａｘの周方向に間隔を介して配置される。従って、ノズル２１の向きにより吐出路３３の内部で材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が不均一になることが抑制され、ひいてはノズル２１の向きの変化により吐出される材料Ｍ及びキャリアガスＧの分布が変化することが抑制される。

【0128】

第４の実施形態では、ノズルヘッド３１が第２の仕切１１２及び第３の仕切１１３の両方を有している。しかし、ノズルヘッド３１は、第２の仕切１１２及び第３の仕切１１３のうちいずれか一方を有しても良い。

【0129】

ノズルヘッド３１が第２の仕切１１２を有する場合、第２の仕切１１２は、第２の形成面７３に接触する。第２の仕切１１２は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１１６に区切る。なお、第２の仕切１１２は、第２の形成面７３から離間しても良い。この場合、第２の仕切１１２と第２の形成面７３との間の距離は、円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも短い。

【0130】

ノズルヘッド３１が第３の仕切１１３を有する場合、第３の仕切１１３は、円錐面６４ａに接触する。第３の仕切１１３は、吐出路３３を、四つの分割吐出路１１６に区切る。なお、第３の仕切１１３は、円錐面６４ａから離間しても良い。この場合、第３の仕切１１３と円錐面６４ａとの間の距離は、円錐面６４ａと第２の形成面７３との間の距離Ｌｐよりも短い。

【0131】

以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、ノズルに設けられる第１の内面は、円錐状の第１の曲面を含む。ノズルに設けられる第２の内面は、間隔を介して第１の内面に向くとともに、円錐状の第２の曲面を含む。粉体及び流体を端部から吐出する第２の通路が、第１の曲面と第２の曲面との間に形成される。第２の通路に粉体及び流体を供給する拡散室が、第１の内面と第２の内面との間に形成される。拡散室における第１の内面と第２の内面との間の距離は、第２の通路における第１の曲面と第２の曲面との間の距離よりも長い。このため、拡散室における抵抗は、第２の通路における抵抗よりも低い。拡散室に供給された粉体及び流体は、抵抗の差により、拡散室で拡散された後に第２の通路に供給される。また、第２の通路は、円錐状の第１の曲面及び第２の曲面の間に設けられるため、ノズルの中心軸の周方向に延びるスリット状に形成される。従って、拡散室から第２の通路に供給される粉体及び流体の分布が不均一になることが抑制され、ひいてはノズルの向きの変化により吐出される粉体及び流体の分布が変化することが抑制される。さらに、ノズル部材の内部で粉体が詰まることが抑制される。

【0132】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0133】

１…積層造形システム、２１…ノズル、２２…供給装置、３１…ノズルヘッド、３１ａ…先端、３２…出射路、３３…吐出路、４１…出射装置、４２…材料供給装置、６４…第１の形成面、６４ａ…円錐面、７３…第２の形成面、８１…拡散室、８５…拡散空間、９３…供給路、９５…供給孔、１０１…第１の突出部、１０２…第２の突出部、１１１…第１の仕切、１１２…第２の仕切、１１３…第３の仕切、Ｍ…材料、Ｅ…エネルギー線、Ｇ…キャリアガス、Ａｘ…中心軸、Ｌｅ，Ｌｐ…距離。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】