7593138 三次元造形装置および三次元造形物の製造方法

(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】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】三次元造形装置および三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/35 20170101AFI20241126BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20241126BHJP

   B29C 64/209 20170101ALI20241126BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241126BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

B29C64/35

B29C64/106

B29C64/209

B33Y10/00

B33Y30/00

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021009951

(22)【出願日】2021-01-26

(65)【公開番号】P2022113927

(43)【公開日】2022-08-05

【審査請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【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】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 達雄

【審査官】羽鳥 公一

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５０２１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５３０３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１９０９５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１９／１４１８９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０６１５４４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ２９Ｃ ６７／００－６７／０８

Ｂ２９Ｃ ６７／２４－６９／０２

Ｂ２９Ｃ ７３／００－７３／３４

Ｂ２９Ｄ １／００－２９／１０

Ｂ２９Ｄ ３３／００

Ｂ２９Ｄ ９９／００

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記ブレードの弾性率は、前記ブラシの弾性率よりも高い、
三次元造形装置。

【請求項2】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルを、前記クリーニング機構の長手方向に沿って、三角波、矩形波、正弦波、または、のこぎり波、の形状を示す経路に従って前記往復移動させる、三次元造形装置。

【請求項3】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記ブレードの先端が、前記ブラシの先端よりも下方に配置される、三次元造形装置。

【請求項4】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記ノズルは、前記ノズルの先端よりも上方にシールドを有し、
前記ブラシの先端が、前記シールドに接触可能な高さに配置され、
前記ブレードの先端が、前記シールドに接触しない高さに配置される、三次元造形装置。

【請求項5】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシを横切る回数を、前記ノズルが前記ブレードを横切る回数よりも多くする、三次元造形装置。

【請求項6】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記クリーニング機構は、パージ部を有し、
前記パージ部と前記ブラシとの間に前記ブレードが配置され、
前記パージ部は、前記ブレードから遠い順、かつ、鉛直方向における位置が低い順に、第１傾斜面と第２傾斜面と第３傾斜面とを有し、前記第２傾斜面および前記第３傾斜面の水平面からの傾斜角度は、前記第１傾斜面の水平面からの傾斜角度よりも大きい、三次元造形装置。

【請求項7】

請求項６に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記パージ部上で前記ノズルから前記造形材料を射出させた後、前記ノズルを前記ブラシ及び前記ブレードに向かって移動させる、三次元造形装置。

【請求項8】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記射出部は、第１造形材料を射出する第１ノズルが備えられた第１射出部と、第２造形材料を射出する第２ノズルが備えられた第２射出部とを有し、
前記クリーニング機構は、前記第１ノズルを清掃するためのブラシおよびブレードを有する第１クリーニング機構と、前記第２ノズルを清掃するためのブラシおよびブレードを有する第２クリーニング機構とを有し、
前記制御部は、前記第１クリーニング機構と前記第２クリーニング機構とを用いて、前記第１ノズルと前記第２ノズルとに対して、同時に前記クリーニング処理を実行する、三次元造形装置。

【請求項9】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記制御部は、前記クリーニング処理の実行回数に基づいて、前記クリーニング機構の摩耗状態を特定し、
前記制御部は、前記摩耗状態に応じて、前記クリーニング機構と前記ノズルとの間隔を調整する、三次元造形装置。

【請求項10】

請求項９に記載の三次元造形装置であって、
報知部を備え、
前記制御部は、前記摩耗状態に応じて、前記報知部を制御して、前記クリーニング機構の交換を促す情報を報知する、三次元造形装置。

【請求項11】

請求項１から１０までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルの先端を前記ブレードに接触させた後、前記ノズルの先端を前記ブラシに接触させる、三次元造形装置。

【請求項12】

可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを備え、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
前記造形材料が積層されるステージと、
前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
を備え、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有する、三次元造形装置における三次元造形物の製造方法であって、
前記射出部から前記造形材料を前記ステージに射出させて三次元造形物を造形する造形工程と、
前記造形工程の前、前記造形工程の最中、前記造形工程の後、の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行するクリーニング工程と、を備え、
前記クリーニング工程では、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
前記ブレードの弾性率は、前記ブラシの弾性率よりも高い、
三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、三次元造形装置および三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フリッカー板及びブラシを有する端部洗浄アセンブリーを備える三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、押出ヘッドをフリッカー板及びブラシに接触させることにより、押出ヘッドのクリーニングが行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１０－５３０３２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

押出ヘッドのクリーニングを行うと、フリッカー板及びブラシは摩耗するため、これらの交換が必要になる場合がある。そこで、三次元造形装置において、フリッカー板やブラシのようなクリーニング機構の摩耗を抑制し、交換の頻度を低減させることのできる技術が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させる。

【0006】

本開示の第２の形態によれば、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを備え、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有する、三次元造形装置における三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記射出部から前記造形材料を前記ステージに射出させて三次元造形物を造形する造形工程と、前記造形工程の前、前記造形工程の最中、前記造形工程の後、の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行するクリーニング工程と、を備え、前記クリーニング工程では、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。

【図2】射出部の概略構成を示す図である。

【図3】スクリューの構成を示す概略斜視図である。

【図4】バレルの構成を示す上面図である。

【図5】クリーニング機構の概略構成を示す説明図である。

【図6】三次元造形処理のフローチャートである。

【図7】クリーニング処理のフローチャートである。

【図8】クリーニング動作の説明図である。

【図9】クリーニング動作の他の例の説明図である。

【図10】クリーニング動作の他の例の説明図である。

【図11】クリーニング動作の他の例の説明図である。

【図12】クリーニング動作の他の例の説明図である。

【図13】第２実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。

【図14】第３実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。

【図15】第３実施形態における射出部の概略構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形装置１０の概略構成を示す図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向とを、両方含む。Ｘ軸及びＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。－Ｚ方向は、鉛直方向であり、＋Ｚ方向は、鉛直方向とは逆向きの方向である。－Ｚ方向のことを「下」ともいい、＋Ｚ方向のことを「上」ともいう。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。

【0009】

本実施形態の三次元造形装置１０は、射出部１００と、材料収容部２０と、筐体１１０と、駆動部２１０と、ステージ２２０と、クリーニング機構２５０と、制御部３００と、報知部としての表示装置４００と、を備える。

【0010】

射出部１００は、材料収容部２０から供給された可塑化材料の少なくとも一部を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構３０と、ノズル６０とを有している。射出部１００は、可塑化機構３０によって可塑化された造形材料を、ノズル６０からステージ２２０に向かって射出する。射出部１００は、射出ヘッド、吐出部、吐出ヘッド、押出部、押出ヘッド、あるいは、単に、ヘッド、とも呼ばれる。なお、本明細書において、「射出」には、「吐出」あるいは「押出」の意味も含まれる。

【0011】

筐体１１０は、内部に造形空間１１１を有する。造形空間１１１には、造形材料が積層されるステージ２２０が配置されている。筐体１１０には、例えば、造形空間１１１と外部とを連通させる開口部や、開口部を開閉する扉等が設けられていてもよい。ユーザーは、扉を開いて開口部を開状態とすることで、ステージ２２０で造形された造形物を開口部から取り出すことができる。

【0012】

駆動部２１０は、射出部１００とステージ２２０との相対的な位置を変更する。本実施形態では、駆動部２１０は、ステージ２２０をＺ方向に沿って移動させる第１駆動部２１１と、射出部１００をＸ方向およびＹ方向に沿って移動させる第２駆動部２１２とを有する。第１駆動部２１１は、昇降装置として構成されており、ステージ２２０をＺ方向に移動させるためのモーターを備える。第２駆動部２１２は、水平搬送装置として構成されており、射出部１００を、Ｘ方向に沿ってスライド移動させるためのモーターと、Ｙ方向に沿ってスライド移動させるためのモーターとを備える。各モーターは、制御部３００の制御下にて駆動される。なお、他の実施形態では、駆動部２１０は、ステージ２２０または射出部１００をＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動させる構成であってもよいし、ステージ２２０をＸ方向およびＹ方向に沿って移動させて、射出部１００をＺ方向に移動させる構成であってもよい。

【0013】

クリーニング機構２５０は、ノズル６０を清掃するためのブラシ２５１及びブレード２５２を有する。クリーニング機構２５０は、水平方向において、ステージ２２０とは異なる領域に配置されている。クリーニング機構２５０は、鉛直方向において、ブラシ２５１及びブレード２５２がノズル６０と接触可能な高さに配置されている。本実施形態では、クリーニング機構２５０は、筐体１１０に設けられた高さ調整装置２８０に接続されている。高さ調整装置２８０は、制御部３００による制御下において、Ｚ方向に沿ってクリーニング機構２５０を移動させるためのモーターを備える。クリーニング機構２５０の下方には、パージ廃材容器２６０が備えられている。パージ廃材容器２６０には、クリーニング機構２５０によって除去された樹脂ゴミが落下し、収集される。なお、ブレード２５２は、フリッカー板とも呼ばれる。クリーニング機構２５０は、チップワイプアセンブリーとも呼ばれる。なお、高さ調整装置２８０は、クリーニング機構２５０のブラシ２５１及びブレード２５２の各々に接続されていて、ブラシ２５１及びブレード２５２の各々の高さを個別に調整可能な構成としてもよい。

【0014】

制御部３００は、１以上のプロセッサーと、メモリーと、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部３００は、メモリーに読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、三次元造形物を造形するための造形用データに基づき、射出部１００および駆動部２１０を制御して後述する三次元造形処理、および、ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能である。なお、制御部３００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。

【0015】

制御部３００には、表示装置４００が接続されている。表示装置４００は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイによって構成される。本実施形態では、表示装置４００は、筐体１１０に設けられているが、表示装置４００は、筐体１１０から分離して配置されてもよい。

【0016】

図２は、本実施形態の射出部１００の概略構成を示す図である。射出部１００は、可塑化機構３０と、ノズル６０とを備えている。可塑化機構３０は、材料搬送機構４０と、加熱ブロック９０とを有している。射出部１００には、材料収容部２０に収容されている材料が供給される。射出部１００は、制御部３００の制御下で、材料収容部２０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化機構３０によって可塑化して造形材料を生成し、生成した造形材料をノズル６０からステージ２２０上に射出して積層させる。なお、ステージ２２０に積層された材料のことを、積層材料と呼ぶこともある。また、材料をノズルから射出し、射出した材料を積層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の方式を、材料押出法（ＭＥ：Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）と呼ぶこともある。

【0017】

本実施形態において、「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。「溶融」とは、熱可塑性を有する材料が融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

【0018】

本実施形態の材料収容部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態において、材料収容部２０に収容されている材料は、ペレット状の樹脂である。本実施形態の材料収容部２０は、ホッパーによって構成されている。材料収容部２０に収容された材料は、材料収容部２０と射出部１００とを接続するように材料収容部２０の下方に設けられた供給路２２を介して、可塑化機構３０の材料搬送機構４０に供給される。

【0019】

加熱ブロック９０は、ヒーター５８を有している。ヒーター５８は、制御部３００により制御され、材料を可塑化するための可塑化温度まで加熱される。可塑化温度は、使用する材料の種類に応じて異なり、例えば、その材料のガラス転移点または融点である。材料がＡＢＳ樹脂であれば、可塑化温度は、例えば、ＡＢＳ樹脂のガラス転移点である約１１０℃に設定される。加熱ブロック９０には、貫通孔８０が設けられている。貫通孔８０は、ノズル６０を着脱可能に構成されている。材料搬送機構４０は、加熱ブロック９０の貫通孔８０に取り付けられたノズル６０のノズル流路６１に向けて、造形材料を搬送する。可塑化機構３０は、材料収容部２０から材料搬送機構４０に供給された材料を、材料搬送機構４０によってノズル６０のノズル流路６１に向かって搬送しつつ、加熱ブロック９０の熱によって加熱しながら可塑化する。

【0020】

本実施形態の材料搬送機構４０は、スクリューケース３１と、スクリューケース３１内に収容されたスクリュー４１と、スクリュー４１を駆動させる駆動モーター３２とを備えている。本実施形態の加熱ブロック９０は、開口部９４を有するケース部９１と、ケース部９１内に配置されたバレル５０とを備えている。バレル５０には連通孔５６が設けられている。本実施形態の貫通孔８０は、開口部９４と連通孔５６とが連通することによって形成されている。また、上述したヒーター５８は、バレル５０に内蔵されている。なお、本実施形態のスクリュー４１は、いわゆるフラットスクリューであり、「スクロール」と呼ばれることもある。

【0021】

スクリュー４１は、その中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。スクリュー４１は、バレル５０に対向する面に、スクリュー溝４５が形成された溝形成面４２を有している。溝形成面４２は、後述するバレル５０のスクリュー対向面５２と対向する。なお、本実施形態の中心軸ＲＸは、スクリュー４１の回転軸と一致する。スクリュー４１の溝形成面４２側の構成の詳細については後述する。

【0022】

駆動モーター３２は、スクリュー４１の溝形成面４２とは反対側の面に接続されている。駆動モーター３２は、制御部３００の制御下で駆動される。スクリュー４１は、駆動モーター３２の回転で生じるトルクによって、中心軸ＲＸを中心に回転する。なお、駆動モーター３２は、直接、スクリュー４１と接続されていなくてもよく、例えば、減速機を介して接続されていてもよい。

【0023】

バレル５０は、スクリュー４１の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。ケース部９１は、バレル５０のスクリュー対向面５２と反対側の面、すなわち、バレル５０の下面を覆うように配置されている。上述した連通孔５６および開口部９４は、スクリュー４１の中心軸ＲＸと重なる位置に設けられている。すなわち、貫通孔８０は、中心軸ＲＸと重なる位置に位置している。

【0024】

ノズル６０は、上述したように、加熱ブロック９０の貫通孔８０に着脱可能に取り付けられる。ノズル６０は、ノズルチップとも呼ばれる。ノズル６０には、上述したノズル流路６１が設けられている。ノズル流路６１は、ノズル６０の先端にノズル開口６３を有し、ノズル６０の後端に流入口６５を有している。ノズル開口６３は、流入口６５の－Ｚ方向の位置に位置している。本実施形態のノズル６０は、貫通孔８０と流入口６５とを介してノズル流路６１に流入した材料を、ノズル開口６３から、ステージ２２０に向けて吐出する。ノズル６０は、ノズル６０の先端よりも上方に、シールド６８を有する。より具体的には、シールド６８は、ノズル６０の外周において、ノズル開口６３と加熱ブロック９０との間に配置されている。シールド６８は、水平方向に沿った円盤状の形状を有している。シールド６８は、加熱ブロック９０の熱が積層材料へ伝熱することを抑制する。

【0025】

図３は、スクリュー４１の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図３には、スクリュー４１の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。上述したように、溝形成面４２には、スクリュー溝４５が設けられている。スクリュー４１の溝形成面４２の中央部であるスクリュー中央部４７は、スクリュー溝４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。スクリュー中央部４７は、バレル５０の連通孔５６に対向する。スクリュー中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

【0026】

スクリュー４１のスクリュー溝４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。スクリュー溝４５は、スクリュー中央部４７から、スクリュー４１の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。スクリュー溝４５は、インボリュート曲線状や、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、スクリュー溝４５の側壁部を構成し、各スクリュー溝４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。スクリュー溝４５は、スクリュー４１の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。材料導入口４４は、材料収容部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

【0027】

図３には、３つのスクリュー溝４５と、３つの凸条部４６と、を有するスクリュー４１の例が示されている。スクリュー４１に設けられるスクリュー溝４５や凸条部４６の数は、３つには限定されず、１つのスクリュー溝４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数のスクリュー溝４５が設けられていてもよい。また、図３には、材料導入口４４が３箇所に形成されているスクリュー４１の例が図示されている。スクリュー４１に設けられる材料導入口４４の数は、３箇所に限定されず、１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

【0028】

図４は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。なお、案内溝５４の一端は連通孔５６に接続されていなくてもよい。また、バレル５０には案内溝５４が形成されていなくてもよい。

【0029】

図５は、クリーニング機構２５０の概略構成を示す説明図である。クリーニング機構２５０は、上述のとおり、ブラシ２５１及びブレード２５２を有する。ブラシ２５１は、複数の毛束がＹ方向に沿って並ぶことにより構成されている。ブレード２５２は、Ｚ方向およびＹ方向に沿う平板状の部材である。ブラシ２５１の先端及びブレード２５２の先端は、＋Ｚ方向を向いている。ブレード２５２の先端は、ブラシ２５１の先端よりも下方に配置されている。上述したように、ブラシ２５１及びブレード２５２はノズル６０と接触可能な高さに配置されている。また、ブラシ２５１の先端は、ノズル６０に設けられたシールド６８に接触可能な高さに配置され、ブレード２５２の先端は、シールド６８に接触しない高さに配置されている。本実施形態では、ブラシ２５１とブレード２５２とが、固定具２５８によって一体化されており、消耗時に同時に交換することが可能である。なお、ブラシ２５１とブレード２５２とは、個別に交換可能であってもよい。

【0030】

ブラシ２５１およびブレード２５２は、射出部１００において可塑化する可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有している。また、ブラシ２５１およびブレード２５２は、ノズル６０の硬度よりも低い硬度を有している。本実施形態において、硬度とは、ビッカース硬さのことをいう。更に、本実施形態では、ブレード２５２の弾性率は、ブラシ２５１の弾性率よりも高くなっている。本実施形態において、弾性率とは、ヤング率のことをいう。ノズル６０は、例えば、超硬合金や工具鋼、ＳＵＳなどの金属によって形成され、ブラシ２５１およびブレード２５２は、例えば、ＳＵＳや鉄、真鍮などの金属によって形成される。なお、ブラシ２５１およびブレード２５２は、それぞれ、樹脂によって形成されてもよい。また、ブラシ２５１は、天然繊維や化学繊維によって形成されてもよく、ブレード２５２はセラミックによって形成されてもよい。なお、他の実施形態では、ブレード２５２とブラシ２５１の弾性率は、同じであってもよいし、ブラシ２５１の弾性率の方が、ブレード２５２の弾性率よりも高くてもよい。

【0031】

クリーニング機構２５０は、更に、パージ部２５３を備えている。パージ部２５３は、パージレッジとも呼ばれる。本実施形態では、パージ部２５３とブレード２５２とブラシ２５１とが、この順で＋Ｘ方向に沿って並んでいる。つまり、ブレード２５２が、パージ部２５３とブラシ２５１との間に配置されている。パージ部２５３の＋Ｚ方向の先端は、ブレード２５２の先端よりも低い。パージ部２５３上には、後述するクリーニング処理において、ノズル６０から射出された廃材料が落下してパージ部２５３上で球状にまとめられ、パージ廃材容器２６０に落下する。パージ部２５３の上面は、廃材料の落下を促進するために、傾斜面として構成されている。より具体的には、パージ部２５３は、ブレード２５２から遠い順、かつ、鉛直方向における位置が低い順に、第１傾斜面２５４と第２傾斜面２５５と第３傾斜面２５６とを有する。第１傾斜面２５４、第２傾斜面２５５、および、第３傾斜面２５６は、それぞれ、それらの－Ｘ方向の端部の位置よりも＋Ｘ方向の端部の位置が高くなるように傾斜している。本実施形態では、第２傾斜面２５５および第３傾斜面２５６の水平面からの傾斜角度は、第１傾斜面２５４の水平面からの傾斜角度よりも大きい。

【0032】

図６は、三次元造形物の製造方法を表す三次元造形処理のフローチャートである。この三次元造形処理は、三次元造形装置１０の制御部３００が、ユーザーから所定の操作を受け付けた場合に実行される。

【0033】

ステップＳ１００において、制御部３００は、外部のコンピューターや記録媒体などから造形データを取得する。造形データには、三次元造形物を形成する層毎に、ノズル６０の移動経路を表す造形パスデータが含まれている。造形パスデータには、ノズル６０から射出する材料の射出量を表す射出量データが関連付けられている。

【0034】

ステップＳ１１０において、制御部３００は、クリーニング処理を実行する。クリーニング処理とは、ノズル６０を清掃するための処理である。クリーニング処理が実行されるステップＳ１１０、および、後述するステップＳ１４０，Ｓ１６０のことを、クリーニング工程ともいう。

【0035】

図７は、クリーニング処理のフローチャートである。クリーニング処理が実行されると、ステップＳ３００において、制御部３００は、駆動部２１０を制御して、ノズル６０をパージ部２５３上に移動させた後、可塑化機構３０を制御して、パージ部２５３に向けてノズル６０から所定量の材料を射出させる。パージ部２５３に向けて射出される材料のことを、廃材料ともいう。パージ部２５３に射出された廃材料は、パージ部２５３上の傾斜面に沿ってパージ廃材容器２６０に落下する。射出する材料の量は、例えば、ノズル流路６１の容積に相当する量である。

【0036】

パージ部２５３上で廃材料を射出した後、制御部３００は、ノズル６０をブラシ２５１及びブレード２５２に向かって移動させ、ステップＳ３１０において、クリーニング動作を実行する。クリーニング動作とは、ノズル６０がクリーニング機構２５０を複数回に亘って横切るようにノズル６０を往復移動させることで、ブラシ及びブレード２５２の少なくとも一方とノズル６０とを接触させる動作である。

【0037】

図８は、本実施形態におけるクリーニング動作の説明図である。図８には、ノズル６０の先端と、クリーニング機構２５０のブラシ２５１およびブレード２５２とを、上方から見た様子を示しており、ノズル６０が移動する経路を破線の矢印で示している。図８に示すように、クリーニング機構２５０は、長手方向を有しており、本実施形態では、長手方向はＹ方向である。本実施形態において、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０の先端をブレード２５２に接触させた後、ノズル６０の先端を、ブラシ２５１に接触させる。そして、その後、制御部３００は、ブラシ２５１およびブレード２５２を複数回横切るようにノズル６０を往復移動させる。具体的には、本実施形態では、制御部３００は、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、Ｍ字あるいはＷ字状の経路、換言すれば、三角波の形状を示す経路に従って往復移動させる。こうすることにより、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０がブラシ２５１又はブレード２５２の異なる位置で接触するように、ノズル６０を往復移動させることができる。なお、制御部３００は、往復移動における全ての移動時に、クリーニング機構２５０上の異なる位置を横切るようにノズルを移動させてもよいし、往復移動における一部の移動時にクリーニング機構２５０上の同じ位置を横切るように、ノズル６０を移動させてもよい。

【0038】

説明を図７に戻す。制御部３００は、クリーニング動作を完了させると、ステップＳ３２０において、クリーニング処理の実行回数をカウントする。クリーニング処理の実行回数のことを、以下では、クリーニング回数ともいう。カウントしたクリーニング回数は、制御部３００に備えられたメモリーに不揮発的に記憶させる。本実施形態において、制御部３００は、上述したステップＳ３１０の処理を１回、実行する毎に、クリーニング回数を、１回、加算する。クリーニング回数は、クリーニング機構２５０が交換されるまで、加算され続け、クリーニング機構２５０が交換された場合に、リセットされる。制御部３００は、クリーニング機構２５０が交換されたことをセンサー等によって検知してもよいし、ユーザーからの所定の操作を受け付けることによって検知してもよい。

【0039】

説明を図６に戻す。以上のようにしてクリーニング処理が実行されると、続いて、制御部３００は、ステップＳ１２０において、積層処理の実行を開始する。この積層処理は、造形データに従って駆動部２１０および射出部１００を制御して層毎にステージ２２０上に射出部１００から造形材料を射出させることによって、複数の層からなる三次元造形物を造形する処理である。ステップＳ１２０から後述するステップＳ１５０までの処理のことを、造形工程ともいう。

【0040】

積層処理の実行中、ステップＳ１３０において、制御部３００は、クリーニング処理を実行するか否かを判断する。例えば、制御部３００は、可塑化機構３０において造形材料の射出異常が検出された場合や、予め定められた数の層が形成された場合、造形材料の種類が変更された場合などに、クリーニング処理を実行すると判断する。クリーニング処理を実行すると判断した場合、制御部３００は、ステップＳ１４０において、図７および図８を用いて説明したクリーニング処理と同じクリーニング処理を実行する。クリーニング処理を実行しないと判断した場合、制御部３００は、ステップＳ１４０におけるクリーニング処理をスキップする。

【0041】

ステップＳ１５０において、制御部３００は、積層処理が完了したか否か、すなわち、三次元造形物の造形が完了したか否かを判断する。積層処理が完了していなければ、制御部３００は、処理をステップＳ１２０に戻して、引き続き、積層処理を続行する。積層処理が完了して入れば、制御部３００は、ステップＳ１６０において、図７および図８を用いて説明したクリーニング処理と同じクリーニング処理を実行する。

【0042】

ステップＳ１６０におけるクリーニング処理が完了した後、制御部３００は、ステップＳ１７０において、クリーニング機構２５０の摩耗状態を確認する。本実施形態では、制御部３００は、図７に示したステップＳ３２０においてカウントされたクリーニング回数を、自身のメモリーから取得することによって、クリーニング機構２５０の摩耗状態を特定する。本実施形態では、クリーニング回数が、クリーニング機構２５０の摩耗状態を表す。より具体的には、クリーニング回数が多いほど、クリーニング機構２５０の摩耗量が多いことを表す。なお、他の実施形態では、クリーニング処理１回あたりの摩耗量を予め求めておき、制御部３００は、その値とクリーニング回数とに基づいて、摩耗量を算出してもよい。

【0043】

ステップＳ１８０において、制御部３００は、クリーニング機構２５０の摩耗状態に基づいて、摩耗量が規定以上であるか否かを判断する。例えば、制御部３００は、クリーニング回数が、予め定められた閾値を超えた場合に、摩耗量が規定以上であると判断する。摩耗量が規定以上であると判断した場合、制御部３００は、ステップＳ１９０において、クリーニング機構２５０の交換を提案する。具体的には、例えば、制御部３００は、表示装置４００を制御して、クリーニング機構２５０の交換を促す情報を報知することにより、クリーニング機構２５０の交換を提案する。制御部３００は、クリーニング機構２５０の交換の報知を、報知部としての音声出力装置を用いて音声を出力することによって行ってもよいし、報知部としてのＬＥＤなどの光源を点灯させることによって行ってもよい。

【0044】

ステップＳ１８０において、クリーニング機構２５０の摩耗量が規定以上ではないと判断した場合、制御部３００は、ステップＳ２００において、クリーニング機構２５０の高さ調整を行う。具体的には、制御部３００は、クリーニング回数が多いほど、クリーニング機構２５０の高さが高くなるように、高さ調整装置２８０を制御し、クリーニング機構２５０とノズル６０の間隔を調整する。本実施形態では、制御部３００は、この高さ調整において、ブラシ２５１及びブレード２５２がノズル６０と接触可能な高さとなり、クリーニング処理の最中に、ブレード２５２の先端がシールド６８に接触せず、ブラシ２５１の先端がシールド６８に接触可能となるように、クリーニング機構２５０とノズル６０の間隔を調整する。なお、クリーニング機構２５０の高さ調整処理は、次回の三次元造形処理の実行が開始されたタイミングで実行されてもよい。以上で説明した一連の処理が完了すると、三次元造形処理は終了する。

【0045】

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１０によれば、ノズル６０がクリーニング機構２５０を複数回に亘って横切るようにノズル６０を往復移動させることで、ブラシ２５１およびブレード２５２の少なくとも一方とノズル６０とを接触させるクリーニング動作が実行され、クリーニング動作では、ノズル６０がブラシ２５１またはブレード２５２の異なる位置で接触するように、ノズル６０が往復移動する。そのため、ノズル６０がクリーニング機構２５０の特定の場所を集中的に横切って接触することが抑制され、これにより、クリーニング機構２５０が早期に摩耗することを抑制できる。この結果、クリーニング機構２５０の交換の頻度を低減させることができる。

【0046】

また、本実施形態では、クリーニング機構２５０に備えられたブレード２５２の弾性率が、ブラシ２５１の弾性率よりも高い。そのため、ブレード２５２によってノズル６０に付着した材料を除去しやすい。

【0047】

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手法置くに沿って、三角波の形状を示す経路に従って移動させる。そのため、効率的にノズル６０をクリーニング機構２５０上の異なる位置を横切らせることができる。

【0048】

また、本実施形態では、クリーニング機構２５０において、ブレード２５２の先端がブラシ２５１の先端よりも下方に配置されているので、ブレード２５２によってノズル６０の先端に付着した材料を効率的に除去できる。

【0049】

また、本実施形態では、ブラシ２５１の先端がシールド６８に接触可能な高さに配置され、ブレード２５２の先端がシールド６８に接触しない高さに配置されているので、ブラシ２５１によって、シールド６８に付着した材料を除去することができる。

【0050】

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０の先端をブレード２５２に接触させてノズル６０の先端に付着した造形材料を除去した後に、ノズル６０の先端をブラシ２５１に接触させるので、効率的にノズル６０を清掃できる。

【0051】

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング処理において、パージ部２５３上でノズル６０から廃材料を射出させた後、ノズル６０をブラシ２５１およびブレード２５２に向かって移動させるので、ノズル流路６１に残存した造形材料を除去した上で、ノズル６０を清掃できる。

【0052】

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング処理の実行回数に基づいて、クリーニング機構２５０の摩耗状態を特定するので、簡易な処理によって摩耗状態を把握することができる。

【0053】

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング機構２５０の摩耗状態に応じて、クリーニング機構２５０の交換を提案するので、利便性を高めることができる。

【0054】

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング機構２５０の摩耗状態に応じて、クリーニング機構２５０とノズル６０との間隔を調整するので、ノズル６０の清掃をより確実に行うことができる。

【0055】

また、本実施形態では、造形前、造形中、造形後の３段階において、クリーニング処理を実行するので、ノズル６０に材料が付着したまま三次元造形物の造形が行われることを抑制できる。この結果、ノズル６０から造形中の三次元造形物に樹脂ゴミが落下することを抑制できるので、三次元造形物の造形精度を高めることができる。なお、他の実施形態では、クリーニング処理は、造形前、造形中、造形後の３つタイミングのうち、いずれか１または２のタイミングで実行されてもよい。また、制御部３００は、これらのタイミングにかかわらず、ユーザーからの所定の操作を受け付けた場合に、クリーニング処理を実行するものとしてもよい。

【0056】

図９～１２は、クリーニング動作の他の例の説明図である。図９には、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、矩形波の形状を示す経路に従って移動させている例を示している。図１０には、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、正弦波の形状を示す経路に従って移動させている例を示している。図１１には、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、のこぎり波の形状を示す経路に従って移動させている例を示している。これらの図に示すように、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０を様々な経路で往復移動させることが可能である。また、図１２に示すように、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０がブラシ２５１を横切る回数を、ブレード２５２を横切る回数よりも多くしてもよい。こうすることにより、ブレード２５２の摩耗を抑制できる。

【0057】

Ｂ．第２実施形態：
図１３は、第２実施形態における三次元造形装置１１の概略構成を示す図である。本実施形態では、三次元造形装置１１は、２つの射出部と、２つのクリーニング機構とを備えている。具体的には、本実施形態における射出部は、第１造形材料を射出する第１ノズル７１が備えられた第１射出部１０１と、第２造形材料を射出する第２ノズル７２が備えられた第２射出部１０２とを含む。第１造形材料および第２造形材料は、例えば、造形用の材料とサポート用の材料の組み合わせとすることができ、その他にも、例えば、異なる色や異なる材質の材料の組み合わせとすることができる。第１射出部１０１および第２射出部１０２の構成は、第１実施形態における射出部１００の構成と同じである。

【0058】

本実施形態におけるクリーニング機構は、第１ノズル７１を清掃するためのブラシおよびブレードを備える第１クリーニング機構２６１と、第２ノズル７２を清掃するためのブラシおよびブレードを備える第２クリーニング機構２６２とを有している。第１クリーニング機構２６１および第２クリーニング機構２６２の構成は、第１実施形態におけるクリーニング機構２５０の構成と同じである。なお、本実施形態において、２つのクリーニング機構２６１，２６２は、Ｘ方向に所定の間隔を空けて配置され、それぞれのクリーニング機構２６１，２６２に備えられたパージ部とブレードとブラシとが、この順で＋Ｙ方向に向けて並んでいるものとする。

【0059】

本実施形態では、制御部３００は、２つの射出部１０１，１０２および２つのクリーニング機構２６１，２６２を用いて、図６に示した三次元造形処理を実行する。本実施形態における三次元造形処理では、２つの射出部１０１，１０２が使い分けられて、積層処理が実行される。そして、図７に示したクリーニング処理では、制御部３００は、第１射出部１０１に備えられた第１ノズル７１と、第２射出部１０２に備えられた第２ノズル７２とに対して、それぞれ、図８に示すようなクリーニング動作を行わせることによって、第１ノズル７１と第２ノズル７２とを、第１クリーニング機構２６１と第２クリーニング機構２６２とを用いて同時に清掃する。

【0060】

以上で説明した第２実施形態によれば、２つの射出部１０１，１０２に備えられた２つのノズル７１，７２を同時に清掃できるので、クリーニング処理に要する時間を短縮できる。この結果、三次元造形処理を効率的に実行することができる。なお、本実施形態では、三次元造形装置１１に、射出部とクリーニング機構とが２つずつ備えられた例を示したが、射出部とクリーニング機構とは、３つずつ以上、備えられてもよい。

【0061】

Ｃ．第３実施形態：
図１４は、第３実施形態における三次元造形装置１２の概略構成を示す図である。第３実施形態の三次元造形装置１２は、主に射出部の構成が第１実施形態と異なり、他の構成および三次元造形処理の処理内容は第１実施形態と同じである。そのため、以下では、主に射出部の構成について説明する。

【0062】

本実施形態の三次元造形装置１２は、射出部１０３と、材料収容部２３と、筐体１１０と、駆動部２１０と、ステージ２２０と、制御部３００とを備える。三次元造形装置１２は、ブロアー１６を更に備える。ブロアー１６は、マニホールド１７を介して射出部１０３に向けて送風を行う送風機として構成されている。本実施形態では、筐体１１０内の造形空間１１１には、マニホールド１７の一部と、射出部１０３と、駆動部２１０と、ステージ２２０とが収容されている。

【0063】

本実施形態の材料収容部２３は、フィラメント状の材料を収容するホルダーとして構成されている。材料収容部２３は、内部に収容された材料を、材料収容部２３の外部へと巻き出し可能に構成されている。

【0064】

図１５は、本実施形態の射出部１０３の概略構成を示す図である。射出部１０３は、ヒーターを有し、貫通孔１８０が設けられた可塑化機構としての加熱ブロック１９０と、貫通孔８０に着脱可能に取り付けられるノズル７３と、加熱ブロック１９０に取り付けられたノズル７３のノズル流路７４に向けて材料ＭＦを搬送する材料搬送機構１４０とを備えている。また、射出部１０３は、Ｚ方向において、材料搬送機構１４０と加熱ブロック１９０との間に配置され、加熱ブロック１９０から材料搬送機構１４０への伝熱を抑制するシールド９２を更に備えている。本実施形態の材料搬送機構１４０は、第１実施形態と異なり、スクリューケース３１やスクリュー４１を備えることなく、２つのホイール４９によって構成されている。加熱ブロック１９０は、第１実施形態と異なり、バレル５０やケース部９１を備えていない。

【0065】

本実施形態のノズル７３は、－Ｚ方向から、貫通孔１８０と、シールド９２に設けられたシールド開口９３とに挿通されることによって、加熱ブロック１９０に取り付けられる。すなわち、本実施形態では、ノズル７３のＺ方向に沿った寸法、および、ノズル流路７４のＺ方向に沿った寸法は、貫通孔１８０のＺ方向に沿った寸法よりも長い。従って、本実施形態では、ノズル７３の後端に設けられた流入口１６５は、加熱ブロック１９０の＋Ｚ方向、より具体的には、シールド９２の＋Ｚ方向側に位置している。

【0066】

材料搬送機構１４０を構成する２つのホイール４９は、その回転によって、材料収容部２３内の材料ＭＦを外部へと引き出して２つのホイール４９の間へ導くとともに、加熱ブロック１９０の貫通孔１８０に取り付けられたノズル７３のノズル流路７４に向けて搬送する。加熱ブロック１９０は、加熱ブロック１９０に内蔵された図示しないヒーターの熱によって、ノズル７３のノズル流路７４内へと搬送された材料ＭＦを可塑化する。

【0067】

本実施形態の材料ＭＦは、ノズル７３の流入口１６５付近において、上述したブロアー１６からマニホールド１７を介して送られる空気によって冷却される。これによって、材料ＭＦの流入口１６５付近における可塑化が抑制され、材料ＭＦが流入口１６５内へと効率的に搬送される。なお、マニホールド１７の出口端１８は、シールド９２の＋Ｚ方向側に位置している。これによって、マニホールド１７から送出される空気が、シールド９２によって流入口１６５付近へと導かれやすくなるため、流入口１６５付近の材料ＭＦが効率的に冷却される。

【0068】

なお、本実施形態におけるクリーニング機構２５０の構成は第１実施形態と同じであるが、クリーニング処理の最中にブラシ２５１の先端はシールド９２に接触しない。本実施形態では、シールド９２は、加熱ブロック１９０よりも上方に位置しているためである。

【0069】

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１２においても、クリーニング機構２５０を用いて、ノズル７３の清掃を行うことが可能である。

【0070】

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）上記実施形態では、クリーニング機構２５０は、パージ部２５３を備えている。これに対して、クリーニング機構２５０は、パージ部２５３を備えていなくてもよい。

【0071】

（Ｄ２）上記実施形態では、ノズル６０，７３は、シールド６８，９２を備えている。これに対して、ノズル６０，７３は、シールド６８，９２を備えていなくてもよい。

【0072】

（Ｄ３）上記実施形態において、制御部３００は、ブレード２５２とブラシ２５１の摩耗状態を別々に確認し、個別に交換を提案してもよい。より具体的には、制御部３００は、ノズル６０がブレード２５２とブラシ２５１を通過した回数を、別々にカウントし、それぞれのクリーニング回数をメモリーに記憶させる。そして、制御部３００は、ブレード２５２とブラシ２５１に対してそれぞれ設定された閾値と、それぞれのクリーニング回数とを比較する。こうすることにより、制御部３００は、ブレード２５２とブラシ２５１とについて、別々に交換を提案することができる。

【0073】

（Ｄ４）上記実施形態において、クリーニング回数のカウントや摩耗量の検知、クリーニング機構の交換の提案は実行しなくてもよい。つまり、図６における、ステップＳ１７０～Ｓ１９０の処理は省略してもよい。

【0074】

（Ｄ５）上記実施形態では、高さ調整装置２８０を用いて、ノズル６０とクリーニング機構２５０の間隔を調整している。これに対して、例えば、駆動部２１０が、射出部１００をＺ方向に沿って移動させることが可能であれば、制御部３００は、射出部１００の高さを調整することによって、クリーニング処理時におけるノズル６０とクリーニング機構２５０の間隔を調整してもよい。

【0075】

（Ｄ６）上記実施形態において、高さ調整装置２８０によるクリーニング機構２５０の高さ調整は省略してもよい。つまり、図６における、ステップＳ２００の処理は省略してもよい。この場合、クリーニング機構２５０は、高さ調整装置２８０ではなく、筐体１１０に直接固定されていてもよい。

【0076】

（Ｄ７）上記実施形態では、クリーニング機構２５０の摩耗状態を、クリーニング回数に基づいて判断している。これに対して、例えば、ブレード２５２やブラシ２５１の高さを検出可能な測距センサーを筐体１１０に設け、そのセンサーによるブレード２５２やブラシ２５１の高さの測定結果に基づいて、クリーニング機構の摩耗状態を判断してもよい。この場合、ブレード２５２やブラシ２５１の高さが低いほど、摩耗量が多いことを表す。

【0077】

（Ｄ８）上記実施形態では、クリーニング機構２５０は、高さ調整装置２８０を介して筐体１１０に固定されている。これに対して、クリーニング機構２５０は、ステージ２２０に固定されていてもよい。クリーニング機構２５０がステージ２２０に固定されていれば、制御部３００は、第２駆動部２１２を用いて、クリーニング処理時におけるクリーニング機構２５０とノズル６０の間隔を調整することができる。

【0078】

（Ｄ９）上記実施形態では、クリーニング機構２５０は、水平方向において、ステージ２２０とは異なる領域に配置されている。これに対して、クリーニング機構２５０は、水平方向において、ステージ２２０と重なる領域であって、三次元造形物が造形されるステージ２２０の造形領域と異なる領域に配置されていてもよい。これにより、コンパクトな三次元造形装置とすることができる。

【0079】

Ｅ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0080】

（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能な制御部と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させる。
このような形態であれば、ノズルがクリーニング機構を複数回に亘って横切るようにノズルを往復移動させることで、ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方とノズルとを接触させるクリーニング動作が実行され、クリーニング動作では、ノズルがブラシ又はブレードの異なる位置で接触するように、ノズルが往復移動される。そのため、ノズルがクリーニング機構の特定の場所を集中的に横切ることが抑制され、これにより、クリーニング機構が早期に摩耗することを抑制できる。この結果、クリーニング機構の交換の頻度を低減させることができる。

【0081】

（２）上記形態において、前記ブレードの弾性率は、前記ブラシの弾性率よりも高くてもよい。このような形態であれば、ノズルに付着した材料を除去しやすい。

【0082】

（３）上記形態において、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルを、前記クリーニング機構の長手方向に沿って、三角波、矩形波、正弦波、または、のこぎり波、の形状を示す経路に従って前記往復移動させてもよい。このような形態であれば、効率的にノズルをクリーニング機構上の異なる位置を横切らせることができる。

【0083】

（４）上記形態において、前記ブレードの先端が、前記ブラシの先端よりも下方に配置されてもよい。このような形態であれば、ブレードによってノズルの先端に付着した材料を効率的に除去できる。

【0084】

（５）上記形態において、前記ノズルは、前記ノズルの先端よりも上方にシールドを有し、
前記ブラシの先端が、前記シールドに接触可能な高さに配置され、前記ブレードの先端が、前記シールドに接触しない高さに配置されてもよい。このような形態であれば、シールドに付着した材料を除去することができる。

【0085】

（６）上記形態において、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルの先端を前記ブレードに接触させた後、前記ノズルの先端を前記ブラシに接触させてもよい。このような形態であれば、ブレードによってノズルの先端に付着した材料を除去したのちに、ブラシによってノズル全体の清掃を行うことができる。そのため、効率的にノズルを清掃できる。

【0086】

（７）上記形態において、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシを横切る回数を、前記ノズルが前記ブレードを横切る回数よりも多くしてもよい。このような形態であればブレードの摩耗を抑制できる。

【0087】

（８）上記形態において、前記クリーニング機構は、パージ部を有し、前記パージ部と前記ブラシとの間に前記ブレードが配置され、前記パージ部は、前記ブレードから遠い順、かつ、鉛直方向における位置が低い順に、第１傾斜面と第２傾斜面と第３傾斜面とを有し、第２傾斜面および第３傾斜面の水平面からの傾斜角度は、前記第１傾斜面の水平面からの傾斜角度よりも大きくてもよい。

【0088】

（９）上記形態において、前記クリーニング処理において、前記パージ部上で前記ノズルから前記造形材料を射出させた後、前記ノズルを前記ブラシ及び前記ブレードに向かって移動させてもよい。このような形態であれば、ノズル内に残存した材料を除去した上で、ノズルを清掃できる。

【0089】

（１０）上記形態において、前記射出部は、第１造形材料を射出する第１ノズルが備えられた第１射出部と、第２造形材料を射出する第２ノズルが備えられた第２射出部とを有し、前記クリーニング機構は、前記第１ノズルを清掃するためのブラシおよびブレードを有する第１クリーニング機構と、前記第２ノズルを清掃するためのブラシおよびブレードを有する第２クリーニング機構とを有し、前記制御部は、前記第１クリーニング機構と前記第２クリーニング機構とを用いて、前記第１ノズルと前記第２ノズルとに対して、同時に前記クリーニング処理を実行してもよい。このような形態であれば、２つの射出部に備えられたノズルを同時に清掃できるので、クリーニング処理に要する時間を短縮できる。

【0090】

（１１）上記形態において、前記制御部は、前記クリーニング処理の実行回数に基づいて、前記クリーニング機構の摩耗状態を特定してもよい。このような形態であれば、簡易な処理によって摩耗状態を把握できる。

【0091】

（１２）上記形態において、報知部を備え、前記制御部は、前記摩耗状態に応じて、前記報知部を制御して、前記クリーニング機構の交換を促す情報を報知してもよい。このような形態であれば、三次元造形装置の利便性を高めることができる。

【0092】

（１３）上記形態において、前記制御部は、前記摩耗状態に応じて、前記クリーニング機構と前記ノズルとの間隔を調整してもよい。このような形態であれば、ノズルの清掃をより確実に行うことができる。

【0093】

（１４）本開示の第２の形態によれば、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを備え、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有する、三次元造形装置における三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記射出部から前記造形材料を前記ステージに射出させて三次元造形物を造形する造形工程と、前記造形工程の前、前記造形工程の最中、前記造形工程の後、の少なくともいずれか１つのタイミングにおいて、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行するクリーニング工程と、を備え、前記クリーニング工程では、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させる。

【符号の説明】

【0094】

１０，１１，１２…三次元造形装置、１６…ブロアー、１７…マニホールド、１８…出口端、２０…材料収容部、２２…供給路、２３…材料収容部、３０…可塑化機構、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…材料搬送機構、４１…スクリュー、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…スクリュー溝、４６…凸条部、４７…スクリュー中央部、４９…ホイール、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…ノズル、６１…ノズル流路、６３…ノズル開口、６５…流入口、６８…シールド、７１…第１ノズル、７２…第２ノズル、７３…ノズル、７４…ノズル流路、８０…貫通孔、９０…加熱ブロック、９１…ケース部、９２…シールド、９３…シールド開口、９４…開口部、１００…射出部、１０１…第１射出部、１０２…第２射出部、１０３…射出部、１１０…筐体、１１１…造形空間、１４０…材料搬送機構、１６５…流入口、１８０…貫通孔、１９０…加熱ブロック、２１０…駆動部、２１１…第１駆動部、２１２…第２駆動部、２２０…ステージ、２５０…クリーニング機構、２５１…ブラシ、２５２…ブレード、２５３…パージ部、２５４…第１傾斜面、２５５…第２傾斜面、２５６…第３傾斜面、２５８…固定具、２６０…パージ廃材容器、２６１…第１クリーニング機構、２６２…第２クリーニング機構、２８０…高さ調整装置、３００…制御部、４００…表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】