(57)【要約】【課題】押出端部やクリーニング部材が接触によって摩耗したり損傷したりして生じる不具合を解消することを課題とする。【解決手段】所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いる材料４を溶融又は軟化させた状態で排出部１１１から排出する材料排出部材１１０と、前記排出部をクリーニングするクリーニング手段とを備えた三次元造形装置において、前記クリーニング手段は、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去するものであることを特徴とし、これにより上述した課題を解決する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いる材料を溶融又は軟化させた状態で排出部から排出する材料排出部材と、
前記排出部をクリーニングするクリーニング手段とを備えた三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去するものであることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記材料排出部材を移動させながら載置台上に前記三次元造形物を造形するものであり、
前記クリーニング手段により気体を噴射する噴射口は、前記処理空間内に固定配置されていることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段により気体を噴射する噴射口は、前記材料排出部材上に設けられていることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、気体を間欠的に噴射することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段により噴出させる気体を加熱する気体加熱手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項６】
請求項５に記載の三次元造形装置において、
前記処理空間内を加熱する処理空間加熱手段を有し、
前記クリーニング手段は、移送路によって移送された気体を噴射口から噴射するものであり、
前記気体加熱手段は、前記処理空間加熱手段により加熱された前記処理空間内の熱により前記移送路の少なくとも一部分を加熱するものであることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、気体を噴射する複数の噴射口を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項８】
請求項７に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記排出部の同一地点に向けて気体を噴射することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の三次元造形装置において、
前記排出部からの前記材料の排出方向に直交する方向で前記排出部を挟むように前記複数の噴射口を配置したことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記材料排出部材は、同一又は異なる材料を溶融又は軟化させた状態でそれぞれ排出する複数の排出部を有し、
前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記複数の排出部に向けて気体をそれぞれ噴射することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記材料排出部材は、溶融又は軟化させた状態の材料を前記排出部から排出する排出動作と、前記材料を前記排出部内へ引き戻す引戻動作とを実行可能であり、
前記クリーニング手段は、前記排出動作に続いて所定量の材料を前記排出部内へ引き戻す引戻動作を実施した後に、前記排出部に向けて気体を噴射することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、移送路によって移送された気体を１又は２以上の噴射口から噴射するものであり、
前記１又は２以上の噴射口の開口面積の合計は、気体が前記移送路を介して前記噴射口まで移送される移送経路上の最大断面積よりも小さいことを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、前記排出部に向けて噴射させた気体によって除去された異物を回収する回収部材を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の三次元造形装置において、
前記回収部材は、当該三次元造形装置に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段により気体を噴射する際に前記排出部を振動させる振動手段を有することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記材料排出部材を加熱して前記材料を溶融または軟化させた状態とする材料排出部材加熱手段を備え、
前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするときの前記材料排出部材の温度が、前記三次元造形物を造形するときよりも高温になるように加熱した状態で、前記クリーニング手段が前記気体を噴射することを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするときに、前記材料排出部材を往復移動させる排出部往復移動機構を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段は、気体を噴射する噴射口と、前記噴射口に気体を移送する移送路と、前記移送路の開閉を行う開閉手段とを有し、
前記開閉手段の開閉を制御する移送路開閉制御手段を備えることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
前記クリーニング手段の気体を噴射する噴射口の開口形状は、前記排出部からの前記材料の排出方向に直交する方向の開口径の方が、前記排出方向の開口径よりも大きい形状であることを特徴とする三次元造形装置。
【請求項２０】
所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いる材料を溶融又は軟化させた状態で排出部から排出する材料排出部材における前記排出部をクリーニングするクリーニング装置において、
気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去することを特徴とするクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置及びクリーニング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融又は軟化させた状態の樹脂等の材料を材料排出部材の排出部から排出して所定の処理空間内で三次元造形物を造形するとともに、その排出部に付着した異物をクリーニング手段によりクリーニングする三次元造形装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ヒータによって加熱された製作チャンバー内（処理空間内）で、押出ヘッド（材料排出部材）の押出端部（排出部）から、流動可能な構築材料や支持材料等の材料を押出すことにより、三次元造形物を造形す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、押出端部に残留する材料を除去するために定期的に押出ヘッドの押出端部を洗浄する洗浄アセンブリ（クリーニング手段）を備えている。この洗浄アセンブリは、コンタクトヘッドを押出ヘッドの押出端部に接触させて押出端部に残留する材料を拭き取ることにより押出ヘッドの押出端部を洗浄（クリーニング）する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、コンタクトヘッド等のクリーニング部材を材料排出部材の押出端部に接触させてクリーニングする接触式のクリーニング手段を用いて押出端部をクリーニングする場合、接触によって押出端部が摩耗したり損傷したりして適切な排出動作ができなくなり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下するといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いる材料を溶融又は軟化させた状態で排出部から排出する材料排出部材と、前記排出部をクリーニングするクリーニング手段とを備えた三次元造形装置において、前記クリーニング手段は、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、押出端部やクリーニング部材が接触によって摩耗したり損傷したりして生じる不具合を解消することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態における三次元造形装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同三次元造形装置の詳細を模式的に示す説明図である。
【図３】同三次元造形装置の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図である。
【図４】同三次元造形装置の前方部分を切断して除外した状態の斜視図である。
【図５】同三次元造形装置の制御ブロック図である。
【図６】同三次元造形装置における予熱処理及び造形処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】同三次元造形装置におけるノズル清掃部の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】同ノズル清掃部の概略構成を模式的に示す平面図である。
【図９】同ノズル清掃部の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図１０】実施形態におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】同ノズル清掃部における異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図１２】同ノズル清掃部における異物回収器とこれを保持する回収器保持部との構成を示す模式図である。
【図１３】変形例１のノズル清掃部における移送路本体管の一部を模式的に示す正面図である。
【図１４】変形例１におけるノズル清掃部の一例を示す、異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図１５】変形例１におけるノズル清掃部の他の例を示す、異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図１６】変形例１におけるノズル清掃部の更に他の例を示す、異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図１７】変形例１におけるノズル清掃部の更に他の例を示す、異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図１８】変形例２におけるノズル清掃部の一例を示す、異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図１９】変形例２におけるノズル清掃部の他の例を示す、異物回収器の付近を拡大した模式図である。
【図２０】変形例３におけるノズル清掃部の一例を示す、異物回収器の付近を造形ヘッド１１０の下方から見た模式図である。
【図２１】変形例３におけるノズル清掃部の他の例を示す、異物回収器の付近を造形ヘッド１１０の下方から見た模式図である。
【図２２】変形例４におけるノズル清掃部の概略構成を模式的に示す斜視図である。
【図２３】変形例４における造形ヘッド上に設けられる移送路の一部及び空気噴射ノズルを示す模式図である。
【図２４】変形例５におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
【図２５】本変形例６におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】造形材料であるフィラメントの粘度温度特性の一例を示すグラフである。
【図２７】変形例７における三次元造形装置の造形ヘッドとノズル清掃部とを模式的に示す正面図である。
【図２８】変形例８のノズル清掃部における異物回収器の付近の拡大模式図である。
【図２９】変形例８におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
【図３０】変形例８におけるフィラメントの「送り」及び「戻し」と、電磁バルブの開閉動作との基本タイミングの例を示すタイミングチャートである。
【図３１】変形例９のノズル清掃部における異物回収器の付近を模式的に示した拡大正面図である。
【図３２】変形例９のノズル清掃部における異物回収器の付近を模式的に示した拡大上面図である。
【図３３】変形例１０のノズル清掃部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
【０００９】
［全体説明］
図１は、本実施形態における三次元造形装置１の概略構成を示すブロック図である。
本実施形態の三次元造形装置１は、主に、材料供給部１００、三次元造形部２００、駆動部３００、制御部４００から構成される。三次元造形装置１においては、制御部４００の制御の下、駆動部３００により各部を駆動し、材料供給部１００から供給される材料を用いて三次元造形部２００で三次元造形物を造形する。
【００１０】
［材料供給部］
材料供給部１００は、少なくとも、材料排出部材としての造形ヘッド１１０と、造形ヘッド１１０に造形材料であるフィラメントを供給するフィラメント供給部１２０とを備えている。フィラメントは、細長いワイヤー形状の固体であり、巻き回された状態で三次元造形装置１にセットされており、フィラメント供給部１２０により造形ヘッド１１０上のノズル１１１へ供給される。フィラメント供給部１２０により供給されたフィラメントは、造形ヘッド１１０で加熱溶融され、固体状態のフィラメントが後方より挿入されることにより溶融状態のフィラメントがノズル１１１から押し出される。
【００１１】
なお、造形ヘッド１１０上のノズル１１１から押し出される材料には、三次元造形物を構成する造形材料ではなく、三次元造形物を構成しないサポート材も含まれる。このサポート材は、通常、三次元造形物を構成する造形材料（フィラメント）とは異なる材料で形成され、最終的にはフィラメントで形成された三次元造形物から除去される。このサポート材も、造形ヘッド１１０で加熱溶融され、固体状態のサポート材のフィラメントが後方より挿入されることにより溶融状態のサポート材がノズル１１１から押し出される。
【００１２】
［三次元造形部］
三次元造形部２００は、少なくとも、載置部２１０、チャンバー２２０、加熱部２３０から構成される。三次元造形部２００におけるチャンバー２２０の内部は、三次元造形物を造形するための処理空間となっている。材料供給部１００における造形ヘッド１１０から押し出される溶融状態のフィラメントは、加熱部２３０によって加熱されたチャンバー２２０の内部で、載置部２１０のステージ上に供給され、層状に順次積層される。
【００１３】
［駆動部］
駆動部３００は、少なくとも、Ｘ軸駆動機構３１０、Ｙ軸駆動機構３２０、Ｚ軸駆動機構３３０から構成される。駆動部３００は、これらの駆動機構３１０，３２０，３３０により、材料供給部１００の造形ヘッド１１０と、三次元造形部２００における載置部２１０のステージとを相対的に移動させる。これにより、材料供給部１００の造形ヘッド１１０から押し出されるフィラメントをステージ上の目標位置へ供給する。
【００１４】
［その他の機能部］
本実施形態の三次元造形装置１は、材料供給部１００、三次元造形部２００、駆動部３００、制御部４００から構成されているが、他の機能部も適宜追加される。
【００１５】
［三次元造形装置の詳細］
次に、本実施形態における三次元造形装置１の詳細について説明する。
図２は、本実施形態における三次元造形装置１の詳細を模式的に示す説明図である。
図３は、本実施形態における三次元造形装置１の内部に設けられるチャンバーの外観を示す斜視図である。
図４は、本実施形態における三次元造形装置１の前方部分を切断して除外した状態の斜視図である。
【００１６】
三次元造形装置１は、本体フレーム２の内部に三次元造形用チャンバー（以下「チャンバー」という。）２２０を備えている。チャンバー２２０の内部には、載置部２１０のステージ２１１が設けられている。本実施形態では、このステージ２１１上に造形プレート２１２を保持させ、その造形プレート２１２上に三次元造形物を造形する。
【００１７】
チャンバー２２０内の処理空間を囲っている壁部は、その大部分又はその全部が断熱機能を有する断熱壁で構成されている。具体的には、チャンバー２２０の天井壁部は、後述するように、複数のスライド断熱部材２２１，２２２によって構成された断熱壁である。また、チャンバー２２０の側壁部２２３、すなわち、装置左右方向（図３及び図４中の左右方向＝Ｘ軸方向）の両壁部は、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー２２０の底壁部２２４も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。また、チャンバー２２０の後壁部及び前壁部２２５も、ガラスウール等を内包した断熱材を内側板と外側板の間に挟み込んだ構造をもつ断熱壁である。
【００１８】
本実施形態において、チャンバー２２０の前壁部２２５には、図３に示すように、開閉扉２２６が設けられている。この開閉扉２２６は、前壁部２２５と同様に断熱壁を構成するものであり、十分な断熱機能を発揮する構成となっている。また、チャンバー２２０の前壁部２２５には、図３に示すように、窓２２７が設けられている。この窓２２７は、空気層を挟み込んだ２重ガラス構造であり、前壁部２２５と同様に断熱壁を構成するものである。
【００１９】
チャンバー２２０の内部におけるステージ２１１の上方には、材料供給部１００の造形ヘッド１１０が設けられている。造形ヘッド１１０は、その下方にフィラメントを押し出すノズル１１１を有する。本実施形態では、造形ヘッド１１０上に４つのノズル１１１が設けられているが、ノズル１１１の数は任意である。また、造形ヘッド１１０には、各ノズル１１１に供給されるフィラメントを加熱するヘッド加熱部１１２が設けられている。また、造形ヘッド１１０には、ヘッド加熱部１１２に対してノズル１１１の反対側、すなわち、ヘッド加熱部１１２に対してフィラメントの移送方向上流側を冷却するヘッド冷却部１１３が設けられている。
【００２０】
フィラメントは、ノズル１１１ごとに異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。本実施形態においては、フィラメント供給部１２０により供給されるフィラメントをヘッド加熱部１１２で加熱して溶融あるいは軟化させ、溶融状態のフィラメントを所定のノズル１１１から押し出すことにより、ステージ２１１上に保持された造形プレート２１２上に層状の造形構造物を順次積層して、三次元造形物を造形する。なお、造形ヘッド１１０上のノズル１１１には、造形材料のフィラメントではなく、三次元造形物を構成しないサポート材が供給される場合がある。
【００２１】
造形ヘッド１１０は、装置左右方向（図３及び図４中の左右方向＝Ｘ軸方向）に延びるＸ軸駆動機構３１０に対し、連結部材３１１を介して、そのＸ軸駆動機構３１０の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。造形ヘッド１１０は、Ｘ軸駆動機構３１０の駆動力により、装置左右方向（Ｘ軸方向）へ移動することができる。造形ヘッド１１０は、ヘッド加熱部１１２によって加熱されて高温になるため、その熱がＸ軸駆動機構３１０に伝わりにくいように、連結部材３１１を低伝熱性のものとするのが好ましい。
【００２２】
Ｘ軸駆動機構３１０の両端は、それぞれ、装置前後方向（図３及び図４中の前後方向＝Ｙ軸方向）に延びるＹ軸駆動機構３２０に対し、そのＹ軸駆動機構３２０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿ってスライド移動可能に保持されている。Ｘ軸駆動機構３１０がＹ軸駆動機構３２０の駆動力によってＹ軸方向に沿って移動することにより、造形ヘッド１１０はＹ軸方向に沿って移動することができる。
【００２３】
本実施形態において、チャンバー２２０の底壁部２２４は、本体フレーム２に固定された、装置上下方向（図３及び図４中の上下方向＝Ｚ軸方向）に延びるＺ軸駆動機構３３０に対し、そのＺ軸駆動機構３３０の長手方向（Ｚ軸方向）に沿って移動可能に保持されている。チャンバー２２０の底壁部２２４は、Ｚ軸駆動機構３３０の駆動力により、装置上下方向（Ｚ軸方向）へ移動することができる。この底壁部２２４上には、ステージ２１１が固定されているので、Ｚ軸駆動機構３３０の駆動力によりステージ２１１及びこれに保持される造形プレート２１２をＺ軸方向へ移動させることができる。
【００２４】
また、本実施形態においては、チャンバー２２０の内部（処理空間）に、チャンバー２２０内を加熱する加熱部２３０のチャンバー用ヒータ２３１が設けられている。本実施形態においては、熱溶解積層法（ＦＤＭ）で三次元造形物を造形するため、チャンバー２２０内の温度を目標温度に維持した状態で、造形処理を行うことが望ましい。そのため、本実施形態では、造形処理を開始する前に、予めチャンバー２２０内の温度を目標温度まで昇温させる予熱処理を行う。チャンバー用ヒータ２３１は、この予熱処理中には、チャンバー２２０内を目標温度まで昇温させるためにチャンバー２２０内を加熱するとともに、造形処理中には、チャンバー２２０内の温度を目標温度に維持するためにチャンバー２２０内を加熱する。
【００２５】
本実施形態におけるＸ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０の駆動対象は造形ヘッド１１０であり、その造形ヘッド１１０の一部（ノズル１１１を含む造形ヘッド１１０の先端部分）がチャンバー２２０内に配置されている。本実施形態では、造形ヘッド１１０をＸ軸方向へ移動させてもチャンバー２２０の内部が外部から遮蔽される構成となっている。具体的には、チャンバー２２０の天井壁部においては、図３及び図４に示すように、Ｙ軸方向に長尺な複数のＸ軸スライド断熱部材２２１がＸ軸方向へ並べて配設された構成となっており、隣接するＸ軸スライド断熱部材２２１間は互いにＸ軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、Ｘ軸駆動機構３１０により造形ヘッド１１０をＸ軸方向へ移動させても、これに応じて複数のＸ軸スライド断熱部材２２１がそれぞれＸ軸方向へスライド移動し、チャンバー２２０内の処理空間上部は常にＸ軸スライド断熱部材２２１によって覆われる。
【００２６】
同様に、チャンバーの天井壁部においては、図３及び図４に示すように、複数のＹ軸スライド断熱部材２２２がＹ軸方向へ並べて配設された構成となっている。隣接するＹ軸スライド断熱部材２２２間は互いにＹ軸方向へ相対的にスライド移動可能に構成されている。これにより、Ｙ軸駆動機構３２０によりＸ軸駆動機構３１０上の造形ヘッド１１０をＹ軸方向へ移動させても、これに応じて複数のＹ軸スライド断熱部材２２２がそれぞれＹ軸方向へスライド移動し、チャンバー２２０内の処理空間上部は常にＹ軸スライド断熱部材２２２によって覆われる。
【００２７】
また、本実施形態におけるＺ軸駆動機構３３０の駆動対象は、チャンバー２２０の底壁部２２４あるいはステージ２１１（もしくは造形プレート２１２）である。本実施形態では、底壁部２２４あるいはステージ２１１をＺ軸方向へ移動させてもチャンバー２２０の内部が外部から遮蔽される構成となっている。
【００２８】
そのほか、本実施形態においては、チャンバー２２０の外部であって三次元造形装置１の内部の空間を冷却させるための装置内冷却装置３、造形ヘッド１１０のノズル１１１をクリーニングするためのノズル清掃部２４０、造形ヘッド１１０のヘッド冷却部１１３を冷却するためのヘッド冷却装置１３０なども設けられている。
【００２９】
図５は、本実施形態の三次元造形装置１の制御ブロック図である。
本実施形態においては、造形ヘッド１１０のＸ軸方向位置を検知するＸ軸ポジション検知機構３１５が設けられている。Ｘ軸ポジション検知機構３１５の検知結果は、制御部４００に送られる。制御部４００は、その検知結果に基づいてＸ軸駆動機構３１０を制御して、造形ヘッド１１０を目標のＸ軸方向位置へ移動させる。
【００３０】
また、本実施形態においては、Ｘ軸駆動機構３１０のＹ軸方向位置（造形ヘッド１１０のＹ軸方向位置）を検知するＹ軸ポジション検知機構３２５が設けられている。Ｙ軸ポジション検知機構３２５の検知結果は、制御部４００に送られる。制御部４００は、その検知結果に基づいてＹ軸駆動機構３２０を制御することにより、Ｘ軸駆動機構３１０上の造形ヘッド１１０を目標のＹ軸方向位置へ移動させる。
【００３１】
また、本実施形態においては、ステージ２１１上に保持される造形プレート２１２のＺ軸方向位置を検知するＺ軸ポジション検知機構３３５が設けられている。Ｚ軸ポジション検知機構３３５の検知結果は、制御部４００に送られる。制御部４００は、その検知結果に基づいてＺ軸駆動機構３３０を制御して、ステージ２１１上の造形プレート２１２を目標のＺ軸方向位置へ移動させる。
【００３２】
制御部４００は、このようにして造形ヘッド１１０及びステージ２１１の移動制御を行うことにより、チャンバー２２０内における造形ヘッド１１０とステージ２１１上の造形プレート２１２との相対的な三次元位置を、目標の三次元位置に位置させることができる。
【００３３】
図６は、本実施形態における予熱処理及び造形処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態において、制御部４００は、ユーザーの指示操作等により造形をスタートすると、まず、チャンバー用ヒータ２３１、ヘッド加熱部１１２及びステージ加熱部２３２への通電をＯＮにして、これらを稼働させる（Ｓ１）。また、制御部４００は、Ｚ軸駆動機構３３０を制御して、Ｚ軸駆動機構３３０の駆動力によりステージ２１１を所定の待機位置（例えば最下点）から上昇させる（Ｓ２）。そして、ステージ２１１が上述した予熱用位置に到達したら（Ｓ３のＹｅｓ）、Ｚ軸駆動機構３３０の駆動を停止する（Ｓ４）。
【００３４】
処理空間の温度が目標温度に達したら（Ｓ５のＹｅｓ）、続いて、制御部４００は、造形処理に移行する。本実施形態の三次元造形装置１により造形する三次元造形物の三次元形状データは、本三次元造形装置１に対して有線あるいは無線でデータ通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される。制御部４００は、入力された三次元形状データに基づき、上下方向に分解された多数の層状構造物のデータ（造形用のスライスデータ）を生成する。各層状構造物に対応するスライスデータは、本三次元造形装置１の造形ヘッド１１０から押し出されるフィラメントによって形成される各層状構造物に対応しており、その層状構造物の厚みは、三次元造形装置１の能力に応じて適宜設定される。
【００３５】
造形処理では、まず、制御部４００は、最下層（第一層）のスライスデータに従って、ステージ２１１上に保持されている造形プレート２１２の表面に最下層の層状構造物を作成する（Ｓ６）。具体的には、制御部４００は、最下層（第一層）のスライスデータに基づき、Ｘ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０を制御して、造形ヘッド１１０のノズル１１１の先端を目標位置（Ｘ−Ｙ平面上の目標位置）に順次移動させながら、ノズル１１１よりフィラメントの押し出しを行う。これにより、ステージ２１１上の造形プレート２１２の表面には、最下層（第一層）のスライスデータに従った層状構造物が形成される。なお、三次元造形物を構成しないサポート材も一緒に作成する場合があるが、ここでの説明は省略する。
【００３６】
次に、制御部４００は、Ｚ軸駆動機構３３０を制御して、層状構造物の一層分に相当する距離だけステージ２１１を下降させ、そのステージ２１１上の造形プレート２１２を、次の層（第二層）の層状構造物を作成するための位置まで下降させ、位置決めする（Ｓ８）。その後、制御部４００は、第二層のスライスデータに基づき、Ｘ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０を制御して、造形ヘッド１１０のノズル１１１の先端を目標位置に順次移動させながら、ノズル１１１よりフィラメントの押し出しを行う。これにより、ステージ２１１の造形プレート２１２上に形成されている最下層の層状構造物上に、第二層のスライスデータに従った層状構造物が形成される（Ｓ６）。
【００３７】
このようにして、制御部４００は、Ｚ軸駆動機構３３０を制御して、ステージ２１１を順次下降させながら、下層から順に各層状構造物を積層させて造形する処理を繰り返す。そして、最上層の層状構造物の作成が終了したら（Ｓ７のＹｅｓ）、入力された三次元形状データに従った三次元造形物が造形プレート２１２上に造形される。
【００３８】
このようにして造形処理が終了したら、制御部４００は、Ｚ軸駆動機構３３０を制御して、ステージ２１１を所定の取出用位置（本実施形態では最下点）まで下降させる（Ｓ９）。この取出用位置は、チャンバー２２０の前壁部２２５に設けられている開閉扉２２６を開けて、ステージ２１１上の三次元造形物をチャンバー２２０の外部へ取り出しやすい位置に設定される。
【００３９】
造形処理終了直後は、まだ、チャンバー２２０内の処理空間が高温であるため、開閉扉２２６を開けて処理空間内の三次元造形物をユーザーがすぐに取り出すことはできない。したがって、ユーザーは、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下してから、開閉扉２２６を開けて処理空間内の三次元造形物を造形プレート２１２に固着した状態のまま取り出すことになる。制御部４００は、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下するまで開閉扉２２６をロック状態にする冷却期間を設け、処理空間内の温度が取り出し可能な温度まで低下した後に、開閉扉２２６のロック状態を解除することが好ましい。
【００４０】
［ノズル清掃部の詳細］
次に、チャンバー２２０内に設けられるノズル清掃部２４０の構成及び動作について詳しく説明する。
本実施形態の三次元造形装置では、造形処理の開始前や、使用するノズル１１１を切り換える際（押し出させるフィラメントを切り換える際）などに、造形ヘッド１１０のノズル１１１のクリーニング（清掃）を実施する。特に、本実施形態のように熱溶解積層法（ＦＤＭ）で造形する場合、ノズル１１１からのフィラメントの垂れやノズル１１１に付着する残留フィラメントなどの異物が存在しやすいため、適切な押し出し動作を妨げないように当該異物を除去する必要がある。
【００４１】
このような異物を除去するクリーニング方法としては、従来、ブレードやブラシ等のクリーニング部材をノズル１１１に接触させて除去する接触式のクリーニング方法が用いられていた。しかしながら、接触式のクリーニング方法では、ノズル１１１が摩耗したり損傷したりして適切な押し出し動作ができなくなったり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下したりするといった問題がある。
【００４２】
そこで、本実施形態においては、造形ヘッド１１０のノズル１１１に空気（気体）を吹き付け、その気体の勢いでノズル１１１に付着するフィラメントの垂れや残留フィラメント等の異物を除去する非接触式のクリーニング方法を採用する。このような非接触式のクリーニング方法によれば、ノズル１１１にクリーニング部材を接触させて異物を除去する必要がないので、上述した接触式のクリーニング方法のような問題を生じさせずに、ノズル１１１をクリーニングすることができる。
【００４３】
図７は、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の概略構成を模式的に示す斜視図である。
図８は、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の概略構成を模式的に示す平面図である。
図９は、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の概略構成を模式的に示す正面図である。
本実施形態のノズル清掃部２４０は、圧縮空気を発生させる圧縮空気発生手段としての圧縮ポンプ２４１と、圧縮ポンプ２４１で発生させた圧縮空気を移送する移送路２４２と、移送路２４２を介して移送された圧縮空気を噴射する空気噴射ノズル２４３と、空気噴射ノズル２４３から噴射された圧縮空気によって除去された異物を受け取って回収する異物回収器２４４とから構成されている。
【００４４】
圧縮ポンプ２４１は、チャンバー２２０の外部に配置されている。異物回収器２４４は、チャンバー２２０内の所定位置に固定配置されている。移送路２４２の一端側は、チャンバー外部の圧縮ポンプ２４１に接続され、他端側はチャンバー内の異物回収器２４４に取り付けられた空気噴射ノズル２４３に接続されている。空気噴射ノズル２４３の先端（噴射口）は、異物回収器２４４の内部に配置されている。
【００４５】
図１０は、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態において、ノズル清掃部２４０によるノズルクリーニング処理は、三次元造形装置１の造形処理の準備が完了したタイミング（予熱処理が完了したタイミング）、システムからのクリーニング要求があったタイミングなどに実施される。本実施形態のノズルクリーニング処理では、制御部４００は、Ｘ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０を駆動して、造形ヘッド１１０を、基準位置（例えば、図７や図８に図示されている位置）に移動させる（Ｓ１〜Ｓ３）。その後、制御部４００は、Ｙ軸駆動機構３２０を駆動して、基準位置から、図７や図８に図示された矢印で示すように、チャンバー２２０内に配置されている異物回収器２４４と対向するクリーニング位置へと移動させる（Ｓ４〜Ｓ６）。
【００４６】
造形ヘッド１１０がクリーニング位置に移動したとき、造形ヘッド１１０のノズル１１１は、図１１に示すように、異物回収器２４４の内部に配置されている空気噴射ノズル２４３に対向する位置に位置する。そして、造形ヘッド１１０がクリーニング位置に移動したら、次に、制御部４００は、フィラメント供給部１２０等を制御して、造形ヘッド１１０のノズル１１１から所定量Ｌ１のフィラメント４を押し出す押出動作を実施する（Ｓ７）。これにより、所定量Ｌ１の溶融又は軟化した状態のフィラメント４がノズル１１１から押し出される。このとき、ノズル１１１に付着していた異物（過去に一度溶融したフィラメントが冷えて固着したもの等）は、押し出されてくるフィラメント４によって除去される。押し出されたフィラメント４は、図１１に示すように、自身の粘性と重力とのバランスによって、ノズル１１１に垂れ下がった状態になる。
【００４７】
押出動作が終了したら、制御部４００は、次に、圧縮ポンプ２４１を駆動させ（Ｓ８〜Ｓ１０）、圧縮空気を移送路２４２に送出する。送出された圧縮空気は、移送路２４２を経由して、異物回収器２４４内の空気噴射ノズル２４３から噴射され、ノズル１１１に向かう。より詳しくは、ノズル１１１から垂れ下がった状態のフィラメント４の根元部分に向かう。このようにして噴射された圧縮空気が当たることにより、その圧縮空気の勢いあるいは衝撃によって、ノズル１１１から垂れ下がった状態のフィラメント４の根元部分が切断される。切断されたフィラメント（ノズル１１１に付着していた異物が付着しているフィラメント）は、異物回収器２４４の内部に落下して回収される。
【００４８】
空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気は、所定の稼働時間ｔの間、連続的に噴射させてもよいし、間欠的に噴射させてもよい。ただし、間欠的に噴射する方がクリーニング効果（異物除去効果）が高いので、本実施形態では、所定の稼働時間ｔの間、圧縮空気を間欠的に噴射する。
【００４９】
また、空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気は、できるだけ高温、少なくとも、フィラメント４が巻き回された状態でセットされている三次元造形装置１の箇所の温度、すなわち、チャンバー２２０の外部であって三次元造形装置１の内部の空間（機内）の温度（室温程度）よりも高い温度に加熱しておくのが好ましい。高温で溶融あるいは軟化するフィラメント４を除去する際に有効だからである。
【００５０】
空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気を加熱する方法には特に制限はなく、圧縮ポンプ２４１、移送路２４２、空気噴射ノズル２４３に専用の加熱手段（気体加熱手段）を設けてもよいし、本三次元造形装置１に設けられている他の加熱手段を利用するようにしてもよい。本実施形態では、ノズルクリーニング処理時にチャンバー用ヒータ２３１によりチャンバー２２０内が加熱されている。このため、そのチャンバー２２０内の熱を利用して、チャンバー２２０内に配置される移送路２４２の部分及び空気噴射ノズル２４３を加熱し、その内部の圧縮空気を加熱して高温の空気を空気噴射ノズル２４３から噴射することができる。
【００５１】
また、噴射された圧縮空気がノズル１１１の外壁にも当たることで、その圧縮空気の勢いあるいは衝撃によって、ノズル１１１の外壁に付着している異物を吹き飛ばして除去することも可能である。特に、ノズル１１１の外壁に付着している異物が残留フィラメントの場合、その残留フィラメントはヘッド加熱部１１２の熱で溶融又は軟化した状態になっているため、圧縮空気の勢いあるいは衝撃によって除去することが可能である。
【００５２】
また、本実施形態における異物回収器２４４は、図１２に示すように、チャンバー２２０の内部に固定配置されている回収器保持部２４５に着脱自在に構成されている。回収器保持部２４５は、上面と下面（底面）の無い筒状の構造物で、開口部２４５ａが形成されている側面が、チャンバー２２０内の移送路２４２や空気噴射ノズル２４３が配置されているチャンバー内壁に対向するように固定支持されている。一方、異物回収器２４４は、上面の無い箱状の構造物で、一側面に形成されている開口部２４４ａが、回収器保持部２４５の開口部２４５ａに対向するように、回収器保持部２４５の下方から回収器保持部２４５の内部に挿入される。回収器保持部２４５には、異物回収器２４４が挿入されたときに異物回収器２４４が落下しないように保持するストッパが設けてあり、これにより異物回収器２４４は回収器保持部２４５に保持される。チャンバー２２０内の移送路２４２や空気噴射ノズル２４３は、回収器保持部２４５の開口部２４５ａ及び異物回収器２４４の開口部２４４ａを通じて、異物回収器２４４の内部に位置できる。
【００５３】
〔変形例１〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１における移送路２４２は、チャンバー２２０の外部に配置されて圧縮ポンプ２４１に接続される移送路本体管２４２Ａと、その移送路本体管２４２Ａに着脱自在に装着される噴射管２４２Ｂとから構成されている。噴射管２４２Ｂの先端に設けられる開口が空気噴射ノズル２４３となる。
【００５４】
図１３は、本変形例１における移送路本体管２４２Ａの一部を模式的に示す正面図である。
本変形例１における移送路本体管２４２Ａには、噴射管２４２Ｂを装着可能な噴射管装着口２４２ａが複数（図示の例では３つ）設けられている。これにより、噴射管２４２Ｂの装着位置を変更して圧縮空気の噴射位置を変えたり、噴射管２４２Ｂの数を増やしたりするなど、ノズル清掃部２４０の構成の自由度を高めることができる。
【００５５】
例えば、移送路本体管２４２Ａに形成された３つの噴射管装着口２４２ａのうち中央に位置する噴射管装着口２４２ａに直線状の噴射管２４２Ｂを装着し、他の噴射管装着口２４２ａを封止することで、図１１に示したように、上述の実施形態におけるノズル清掃部２４０の構成とすることができる。この構成によれば、噴射管２４２Ｂの先端の空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気を、ノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に対して水平方向から当てることができる。この場合、圧縮空気が当たったフィラメント４に対して強い剪断力を加えることができ、この剪断力によってフィラメント４を切断することができる。
【００５６】
また、移送路本体管２４２Ａに形成された３つの噴射管装着口２４２ａのうち上部に位置する噴射管装着口２４２ａに、屈曲した噴射管２４２Ｂを装着し、他の噴射管装着口２４２ａを封止すれば、図１４に示すような構成とすることができる。この構成によれば、噴射管２４２Ｂの先端の空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気を、ノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に対し、斜め上方から当てることができる。この場合、圧縮空気が当たったフィラメント４に対し、ノズル１１１から離れる方向（下方）へ向かう外力も加えることができる。その結果、ノズル１１１からフィラメント４に対し、引きちぎる力と剪断力の両方を加えることができ、これらの剪断力によってフィラメント４を切断することができる。
【００５７】
また、移送路本体管２４２Ａに形成された３つの噴射管装着口２４２ａのうち下部に位置する噴射管装着口２４２ａに、屈曲した噴射管２４２Ｂを装着し、他の噴射管装着口２４２ａを封止すれば、図１５に示すような構成とすることができる。この構成によれば、噴射管２４２Ｂの先端の空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気を、ノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に対し、斜め下方から当てることができる。この場合、圧縮空気が当たったフィラメント４に対し、ノズル１１１へ戻す方向（上方）へ向かう外力も加えることができる。この構成は、ノズル１１１に対してより近い垂れ下がったフィラメント４の根元の部分を切断するのに有効である。
【００５８】
また、移送路本体管２４２Ａに形成された３つの噴射管装着口２４２ａのうちの２以上の噴射管装着口２４２ａに、それぞれ噴射管２４２Ｂを装着してもよい。これにより、例えば、移送路本体管２４２Ａに形成された３つの噴射管装着口２４２ａのうち中央と下部に位置する２つの噴射管装着口２４２ａに、それぞれ噴射管２４２Ｂを装着し、他の噴射管装着口２４２ａを封止すれば、図１６に示すような構成とすることができる。この構成によれば、ノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に対し、水平方向と斜め下方という複数の方向から圧縮空気を当てることができ、より良好にフィラメント４を切断することが可能である。特に、図１６の例では、２つの噴射管２４２Ｂの空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気が、ノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４上の同一箇所に当たるように設定されている。これにより、より強力な切断能力を発揮することができ、より良好にフィラメント４を切断することが可能である。
【００５９】
また、例えば、移送路本体管２４２Ａに形成された３つの噴射管装着口２４２ａのうち中央と下部に位置する２つの噴射管装着口２４２ａに、それぞれ噴射管２４２Ｂを装着し、他の噴射管装着口２４２ａを封止すれば、図１７に示すような構成とすることもできる。この構成によれば、２つのノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に圧縮空気を同時に当てることができるので、２つのノズル１１１を同時にクリーニングすることができる。なお、同様にして、３つ以上のノズル１１１を同時にクリーニングするように構成することもできる。
【００６０】
〔変形例２〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２においては、空気噴射ノズル２４３の開口面積が、移送路２４２上の最大断面積よりも小さくなるように構成されている。これにより、より勢いのある圧縮空気（流速の高い空気流）を空気噴射ノズル２４３から噴射することができ、クリーニング性能を高めることができる。
【００６１】
図１８は、本変形例２におけるノズル清掃部２４０の一例を示す模式図である。
図１８に示す例は、移送路２４２が、チャンバー２２０の外部に配置されて圧縮ポンプ２４１に接続される移送路本体管２４２Ａと、その移送路本体管２４２Ａに接続された噴射管２４２Ｂとから構成されている。移送路本体管２４２Ａの断面積は、移送路本体管２４２Ａの全域に渡って略同じであり、噴射管２４２Ｂの断面積は、噴射管２４２Ｂの全域に渡って略同じである。ただし、噴射管２４２Ｂの断面積は、移送路本体管２４２Ａの断面積よりも小さい。これによれば、簡易な構成で、クリーニング性能を高めることができる。
【００６２】
図１９は、本変形例２におけるノズル清掃部２４０の他の例を示す模式図である。
図１９に示す例も、移送路２４２が、チャンバー２２０の外部に配置されて圧縮ポンプ２４１に接続される移送路本体管２４２Ａと、その移送路本体管２４２Ａに接続された噴射管２４２Ｂとから構成されている。本例では、移送路本体管２４２Ａの断面積は、移送路本体管２４２Ａの全域に渡って略同じであるが、噴射管２４２Ｂの断面積は、噴射管２４２Ｂの先端に向かって徐々に小さくなっている。これによれば、圧縮空気の圧力損失を小さく抑え、より勢いのある圧縮空気（流速の高い空気流）を空気噴射ノズル２４３から噴射することができ、クリーニング性能をより高めることができる。
【００６３】
〔変形例３〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図２０は、本変形例３におけるノズル清掃部２４０の一例を示す模式図である。この模式図は、造形ヘッド１１０上に設けられる２つのノズル１１１を下方から見たものである。
図２０に示す例では、移送路２４２が、チャンバー２２０の外部に配置されて圧縮ポンプ２４１に接続される移送路本体管２４２Ａと、その移送路本体管２４２Ａに接続された噴射管２４２Ｂとから構成されている。噴射管２４２Ｂは、図２０に示すように、２つに分岐しており、それぞれの先端部が空気噴射ノズル２４３となっている。この噴射管２４２Ｂの２つの空気噴射ノズル２４３は、造形ヘッド１１０に設けられる２つのノズル１１１に対してそれぞれ対向する位置に配置される。これにより、２つのノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に圧縮空気を同時に当てることができるので、２つのノズル１１１を同時にクリーニングすることができる。なお、同様にして、３つ以上のノズル１１１を同時にクリーニングするように構成することもできる。
【００６４】
図２１は、本変形例３におけるノズル清掃部２４０の他の例を示す模式図である。この模式図は、造形ヘッド１１０上に設けられる２つのノズル１１１を下方から見たものである。
図２１に示す例でも、噴射管２４２Ｂが２つに分岐しているが、その分岐角度が、図２０に示した例（分岐角度が約９０度）よりも小さい４５°程度となっている。これにより、分岐部分における圧縮空気の圧力損失を小さく抑えることができ、より勢いのある圧縮空気（流速の高い空気流）を空気噴射ノズル２４３から噴射することができ、クリーニング性能をより高めることができる。
【００６５】
なお、図２０や図２１に示す例において、分岐した噴射管２４２Ｂのそれぞれに弁を設け、清掃するノズル１１１側だけを開く構成としてもよい。これにより、移送路本体管２４２Ａの中の圧縮空気の圧力を上昇させることなく、複数のノズル１１１の清掃を可能とすることができる。
【００６６】
〔変形例４〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
本変形例４においては、空気噴射ノズル２４３を造形ヘッド１１０上に配置したものである。空気噴射ノズル２４３を造形ヘッド１１０上に配置することで、ノズル１１１と空気噴射ノズル２４３とが造形ヘッド１１０という共通の支持部材によって支持される結果、ノズル１１１と空気噴射ノズル２４３との位置関係が予め決まる。よって、空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気を目標の位置へ適切に当てるための位置制御が不要となり、空気噴射ノズル２４３から噴射される圧縮空気を目標の位置へ適切に当てることが容易である。
【００６７】
図２２は、本変形例４におけるノズル清掃部２４０の概略構成を模式的に示す斜視図である。
図２３は、本変形例４における造形ヘッド１１０上に設けられる移送路２４２の一部及び空気噴射ノズル２４３を示す模式図である。
本変形例４における移送路２４２は、チャンバー２２０の外部の圧縮ポンプ２４１からチャンバー２２０の側壁部２２３に沿ってチャンバー２２０の上壁部（Ｘ軸スライド断熱部材２２１及びＹ軸スライド断熱部材２２２）まで延び、更に造形ヘッド１１０の上部から造形ヘッド１１０の下部まで延びている。造形ヘッド１１０の下部に配置される移送路２４２の先端すなわち空気噴射ノズル２４３は、図２３に示すように、造形ヘッド１１０の下部に配置されるノズル１１１に対して対向するように配置される。これにより、空気噴射ノズル２４３からの圧縮空気をノズル１１１から垂れ下がるフィラメント４に当てることができる。
【００６８】
本変形例４においては、Ｘ軸方向やＹ軸方向に移動する造形ヘッド１１０上に空気噴射ノズル２４３が配置されているため、この空気噴射ノズル２４３と圧縮ポンプ２４１とを接続する移送路２４２は、造形ヘッド１１０の移動に応じて変形できるような構成であることが求められる。本変形例４では、チャンバー２２０の上壁部に配置される移送路２４２の部分が湾曲可能に構成され、かつ、自由に移動できる構成となっているおり、この移送路２４２の部分が造形ヘッド１１０の移動に応じて湾曲したり移動したりする。
【００６９】
また、本変形例４の場合も、ノズルクリーニング処理時には、チャンバー２２０内に配置されている異物回収器２４４と対向するクリーニング位置へと造形ヘッド１１０を移動させ、造形ヘッド１１０上の空気噴射ノズル２４３から噴射した圧縮空気によって落下したフィラメントを異物回収器２４４で回収する。このとき、異物回収器２４４側に空気噴射ノズル２４３が配置された構成では、空気噴射ノズル２４３に対する造形ヘッド１１０のノズル１１１の位置決めに相応の精度が必要となり、造形ヘッド１１０の移動制御が複雑化する等の不具合が生じ得る。これに対し、造形ヘッド１１０上に空気噴射ノズル２４３を設けた本変形例４によれば、このような不具合は生じない。
【００７０】
なお、造形ヘッド１１０上に空気噴射ノズル２４３を設けた本変形例４によれば、特に弊害がなければ、異物回収器２４４に対向する位置に限らず、造形ヘッド１１０がどの位置にある時でもノズルクリーニング処理を行うことが可能である。
【００７１】
〔変形例５〕
次に、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の一変形例（以下、本変形例を「変形例５」という。）について説明する。
図２４は、本変形例５におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
本変形例５においては、ノズルクリーニング処理時に、造形ヘッド１１０のノズル１１１から所定量Ｌ１のフィラメント４を押し出す押出動作を実施した後に、所定量Ｌ２のフィラメント４を造形ヘッド１１０のノズル１１１へ引き戻す引戻動作を実行する（Ｓ１１）。
【００７２】
本変形例５によれば、フィラメント４の押出動作の実施後にフィラメント４の引戻動作を実施することで、圧縮空気が当てられるフィラメント４の部分（ノズル１１１の近傍部分）を切断しやすくすることができる。すなわち、ノズル１１１から押し出されているフィラメント部分は重力による下方への外力を受けている状態であり、この状態でフィラメント４の引戻動作を実施すると、ノズル１１１から押し出されているフィラメント部分の根本（上部）は引戻動作による上方への外力を受ける。その結果、ノズル１１１から押し出されているフィラメント部分には引戻動作を実施する前よりも大きな張力を生じさせることができる。
【００７３】
ここで、ノズル１１１から押し出されているフィラメント部分のうち、最も軟化している部分は、造形ヘッド１１０のヘッド加熱部１１２に近い上端部分すなわちノズル１１１の近傍部分である。したがって、上述した張力によってノズル１１１近傍のフィラメント部分が伸びて細くなり、そのフィラメント部分の強度が落ちる。その結果、この強度の落ちたノズル１１１近傍のフィラメント部分に圧縮空気を当てることで、圧縮空気によりフィラメント４を切断しやすくなる。
【００７４】
圧縮空気によりフィラメント４を切断しやすくする方法は、本変形例５のようにフィラメント４の引戻動作を実施してノズル１１１近傍のフィラメント部分を細くする方法に限られない。例えば、クリーニング処理時に振動手段により造形ヘッド１１０に揺れや振動を加えるという方法も挙げられる。その振動手段としては、例えば、造形ヘッド１１０を移動させるＸ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０等の移動手段を利用することができる。造形ヘッド１１０に揺れや振動を加える方法によれば、造形ヘッド１１０に加えた揺れや振動が伝わって、ノズル１１１から押し出されているフィラメント部分がノズル１１１を基点にして揺れたり振動したりする結果、ノズル１１１近傍のフィラメント部分が伸びて細くなり、そのフィラメント部分の強度が落ちる。この場合も、この強度の落ちたノズル１１１近傍のフィラメント部分に圧縮空気を当てることで、圧縮空気によりフィラメント４を切断しやすくなる。
【００７５】
〔変形例６〕
次に、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の一変形例（以下、本変形例を「変形例６」という。）について説明する。
変形例６では、ノズルクリーニング処理時に、通常の造形処理時よりも造形ヘッド１１０が高温になるように加熱した状態で、ノズル１１１からフィラメント４を押し出し、フィラメント４を押し出したノズル１１１に向けて圧縮空気を噴射する。
【００７６】
図２５は、本変形例６におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。図２６は、造形材料であるフィラメントの粘度温度特性の一例を示すグラフである。一般に溶融状態の造形材料の粘度(流動性)は温度依存性があり、温度上昇に伴い、粘度が低下し、流動性は高くなる。
【００７７】
本変形例６においては、ノズルクリーニング処理時に、造形ヘッド１１０のノズル１１１から所定量Ｌ１のフィラメント４を押し出す押出動作を実施する前に、ヘッド加熱部１１２の目標温度を通常の造形処理時よりも高温に変更する（Ｓ１２）。ヘッド加熱部１１２は温度センサを備えており、ヘッド加熱部１１２の温度が通常の造形処理時よりも高温の目標温度に達したら、（Ｓ１３のＹｅｓ）、ノズル１１１から所定量Ｌ１のフィラメント４を押し出す押出動作を実施する（Ｓ７）。その後、圧縮空気を所定時間噴射した後（Ｓ８〜Ｓ１０）、ヘッド加熱部１１２の目標温度を通常の造形処理時の温度に変更する（Ｓ１４）。
【００７８】
変形例６では、クリーニング処理時のヘッド加熱部１１２の温度を、通常の造形処理時の温度よりも高い温度に設定し加熱する。ノズル１１１から押し出された溶融状態のフィラメント４はその粘性により、押し出されたものがそのままノズル先端にぶら下がった状態となるが、本変形例のクリーニング処理時のフィラメント４は、造形処理時よりも流動性が高い(粘度が低い)状態にある。このため、クリーニング処理時のヘッド加熱部１１２の温度が造形処理時と同じ構成に比べて、圧縮空気の噴射によってノズル１１１に付着した異物を取り除き易くなる。
溶融状態の造形材料の温度依存性は材料によって異なるため、ノズル１１１から押し出す材料に応じて上昇させる温度を設定する。
【００７９】
押出動作が終了すると、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ２４１を動作させ、圧縮空気を移送路２４２に送り出す。送り出された圧縮空気は移送路２４２を経由し、異物回収器２４４内に配置された空気噴射ノズル２４３の噴射口から噴出する。噴射口からノズル１１１の先端部（垂れ下がった状態の樹脂の根元部分）に向かって噴射された圧縮空気が空気流となって、ノズル１１１の残留樹脂（造形に必要の無いノズルから出力される余分な樹脂）を取り除く。空気噴射ノズル２４３及びチャンバー２２０内の移送路２４２は伝熱材で構成されており、チャンバー２２０内の温度に応じて昇温した空気が噴射口から噴射される。
【００８０】
〔変形例７〕
次に、本実施形態におけるノズルクリーニング処理の一変形例（以下、本変形例を「変形例７」という。）について説明する。
変形例７では、ノズルクリーニング処理のフィラメント４の押出動作時に、ノズル１１１が異物回収器２４４と対向する範囲で、造形ヘッド１１０を微小距離往復移動させる。
【００８１】
図２７は、変形例７における三次元造形装置１の造形ヘッド１１０とノズル清掃部２４０とを模式的に示す正面図である。
変形例７では、Ｘ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０等の移動アクチュエータで、造形ヘッド１１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＸＹ両方の軸方向に往復移動させる。
図２７中の矢印「α」は、造形ヘッド１１０をＸ軸方向に往復移動させる例を示している。このときの移動方向の反転（切り替え）を短時間で行う。
【００８２】
造形ヘッド１１０を微小距離往復移動させることで、ノズル１１１から押し出された溶融状態のフィラメント４がノズル１１１の出口を支点として大きく揺れ、この揺れによって支点部が伸び薄く扁平になり、噴射された圧縮空気によって切断され易くなる。
ノズルクリーニング処理時の造形ヘッド１１０の移動は往復移動に限らず、ノズル１１１から押出された溶融状態のフィラメント４を薄く引き伸ばす作用があるものであれば往復移動以外でもよい。
【００８３】
〔変形例８〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の一変形例（以下、本変形例を「変形例８」という。）について説明する。
図２８は、変形例８のノズル清掃部２４０における異物回収器２４４の付近の拡大模式図である。
変形例８のノズル清掃部２４０は、圧縮空気を噴射する噴射口と、噴射口に気体を移送する移送路２４２と、移送路２４２の開閉を行う開閉手段である電磁バルブ２５０を有する。変形例８では、電磁バルブ２５０の開閉を制御部４００によって制御する。
図２８に示すように、変形例８のノズル清掃部２４０は、圧縮空気を移送する移送路２４２における異物回収器２４４の近傍に電磁バルブ２５０を設けている。
【００８４】
図２９は、本変形例８におけるノズルクリーニング処理の流れを示すフローチャートである。
変形例８では、電磁バルブ２５０は通常閉じた状態となっており、ノズルクリーニング処理が開始されると、図２９に示すように、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ２４１を稼動させる（Ｓ８）。このとき、電磁バルブ２５０は閉じており、移送路２４２も閉じた状態であるため、噴射ノズル２４３から圧縮空気は噴射されない。
【００８５】
次に、造形ヘッド１１０を基準位置に移動させて（Ｓ１〜Ｓ３）、さらに、クリーニング位置へ移動させる（Ｓ４〜Ｓ６）。次に、フィラメント供給部１２０が備えるエクストルーダ等のフィラメント送り手段によってフィラメントを所定量Ｌ１だけ送り出す（Ｓ７）。これにより、溶融したフィラメント４をクリーニング用に押し出す。次に、フィラメント４を所定量Ｌ２だけ引き戻しつつ（Ｓ１１）、電磁バルブ２５０を制御し移送路２４２を開放し（Ｓ１５）、圧縮空気をノズル１１１の先端に噴射する。電磁バルブ２５０を所定の稼働時間ｔだけ開放した後（Ｓ９でＹｅｓ）、閉鎖する（Ｓ１６）ことで圧縮空気の噴射を停止する。さらに、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ２４１を停止させて（Ｓ１０）、ノズルクリーニング処理を終了する。
【００８６】
図３０は、変形例８におけるフィラメントの「送り」及び「戻し」と、電磁バルブ２５０の開閉動作との基本タイミングの例を示すタイミングチャートである。
変形例８では、電磁バルブ２５０を用いて圧縮空気の噴射を制御することで、押し出されたフィラメント４を取り除くことが可能な噴射タイミングを調整できる。電磁バルブ２５０を用いることで、圧縮空気噴射時間を制御したり、圧縮空気の噴射を断続的に行ったりすることが可能となる。
【００８７】
〔変形例９〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の一変形例（以下、本変形例を「変形例９」という。）について説明する。
図３１は、変形例９のノズル清掃部２４０における異物回収器２４４の付近を模式的に示した拡大正面図であり、図３２は、変形例９のノズル清掃部２４０における異物回収器２４４の付近を模式的に示した拡大上面図である。
変形例９のノズル清掃部２４０は、空気噴射ノズル２４３を複数備え、ノズル１１１からのフィラメントの排出方向である鉛直下方に直交する方向である水平方向で、ノズル１１１を挟むように複数の空気噴射ノズル２４３を配置している。複数の空気噴射ノズル２４３のそれぞれの噴射口をノズル１１１の先端に向け、噴射口から噴射される圧縮空気がノズル１１１の上部からノズル１１１の先端に向かうように配置している。
【００８８】
図３１及び図３２に示すように、変形例９では、二つの噴射口がノズル１１１を図中の左右方向（Ｘ軸方向）から挟み込む配置となっている。
噴射口がノズル１１１の片側（一つ）の場合、ノズル１１１から垂れ下がったフィラメント４に圧縮空気を噴射しても、垂れ下がったフィラメント４が噴射口の反対側に揺れることで噴射空気の剪断力が逃げてしまう可能性がある。
一方、変形例９のように、ノズル１１１を挟み込むように二つの噴射口を配置して圧縮空気を噴射することで、材料に対して圧縮空気による剪断力を効率良く利用できる。
【００８９】
また、変形例９では、図３１に示すように、空気噴射ノズル２４３を水平方向よりも下方に傾けて配置し、噴射口から斜め下方に向かう圧縮空気を噴射して下向きの空気の流れを形成している。これにより、フィラメント４に対して下方への引っ張り力が作用し、フィラメント４を取り除き易くなる。
【００９０】
変形例９では、空気噴射ノズル２４３は、異物回収器２４４の上淵または側面を這い回るように設置する。
噴射口を三つ以上にした場合でも同様に、異物回収器２４４を這い回るよう空気噴射ノズル２４３を張り巡らせ、空気噴射ノズル２４３がノズル１１１の先端を上側から挟み込むよう配置する。
【００９１】
〔変形例１０〕
次に、本実施形態におけるノズル清掃部２４０の一変形例（以下、本変形例を「変形例１０」という。）について説明する。
図３３は、変形例１０のノズル清掃部２４０の説明図である。図３３（ａ）はノズル清掃部２４０における異物回収器２４４の付近を正面から見た拡大模式図であり、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）中の「β」で示す領域を図３３（ａ）中の左側から見た噴射管２４２Ｂの先端の拡大説明図である。
【００９２】
図３３（ａ）に示すように、空気噴射ノズル２４３の高さ方向（Ｚ軸方向）の長さは、噴射口２４３ａが設けられた先端に向かって徐々に小さくなっている。一方、空気噴射ノズル２４３の幅である横方向（Ｙ軸方向）の長さは略一定となっている。これにより、空気噴射ノズル２４３の先端の噴射口２４３ａの形状が、図３３（ｂ）に示すように、フィラメント４の排出方向（Ｚ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）の径が、フィラメント４の排出方向（Ｚ軸方向）の径よりも長い形状となっている。
噴射口２４３ａの形状を図３３（ｂ）のようにし、ナイフエッジのような圧縮空気の気流を、押し出されたフィラメント４に吹き付けることで、フィラメント４に作用する剪断力を増大させ、フィラメント４を取り除き易くしている。
【００９３】
上述した本実施形態の三次元造形装置１は、フィラメント（熱可塑性樹脂糸）を溶融してノズル１１１から押し出す溶融樹脂押出型の三次元造形装置である。三次元造形装置１は、樹脂押出ヘッドである造形ヘッド１１０の先端ノズル部であるノズル１１１のクリーニング装置であるノズル清掃部２４０を備える。ノズル清掃部２４０は、圧縮空気発生手段である圧縮ポンプ２４１と、ノズル１１１の表面に付着した残留フィラメント等を回収する残留（廃棄）溶融樹脂回収器である異物回収器２４４とを備える。さらに、ノズル清掃部２４０は、圧縮空気を流す移送路２４２と、移送路２４２によって送られる圧縮空気を噴射する噴射口を有する空気噴射ノズル２４３とを備える。
【００９４】
圧縮ポンプ２４１は、造形を行う処理空間を形成するチャンバー２２０の外部に設けられている。ノズルクリーニング処理時には、圧縮ポンプ２４１を動作させて圧縮空気を発生させ、発生させた圧縮空気を空気噴射ノズル２４３でノズル１１１に向けて噴射する。
【００９５】
ノズルクリーニング処理時には、押出動作によって予め設定した量のフィラメント等の材料を押し出し、溶融した材料をノズル１１１から押し出した状態で、ノズル１１１への圧縮空気の噴射を行ってもよい。これにより、押し出された材料の自重によりノズル１１１に付着した材料の取り除きが容易になる。
チャンバー２２０内の移送路２４２を形成する移送路本体管２４２Ａ及び噴射管２４２Ｂ、空気噴射ノズル２４３としては、伝熱材から成るものを用いてもよい。これにより、チャンバー２２０等の周囲からの熱が伝達し、チャンバー２２０の温度に応じて昇温した空気が空気噴射ノズル２４３の噴射口から噴射される。このため、適度に昇温した温風を噴射することができ、空気噴射によるノズル１１１の温度の低下を防止できる。
【００９６】
ノズルが複数種の材料を排出可能なマルチノズルの場合、従来の接触式のクリーニング方法では、一つのクリーニング部材でクリーニングを行うと、クリーニング時にノズルから排出されている材料とは異なる材料が付着して混入が生じるおそれがある。この混入を防止するために、材料に応じてブレードやブラシ等のクリーニング部材を使い分ける必要がある。この使い分けを行うには、材料に応じてクリーニング部材を使い分けるために材料に応じた数のクリーニング部材と、クリーニング部材を切り替えるための切替機構等の駆動機構と、が必要となり、クリーニングアセンブリが大型化する問題が生じる。
また、材料に応じてクリーニング部材を切り替える切替機構等の駆動機構を配置する構成の場合、チャンバー２２０の内部等の高温下では駆動機構を動作させることが困難となる問題も生じる。
【００９７】
一方、圧縮空気によってクリーニングする本実施形態に係る構成では、ノズルを非接触でクリーニングできるクリーニング構成であるため、材料に応じてクリーニング部材を使い分けるための切替機構等の駆動機構が不要となる。よって、クリーニングアセンブリの大型化を抑制できる。また、クリーニング部材の切替機構等の駆動機構が不要となることにより、三次元造形装置の大型化を抑制しつつ、ノズルのクリーニング性を維持することが出来る。
【００９８】
ブレードやブラシ等のクリーニング部材を用いる構成では、クリーニング部材をノズルに接触させ、擦り付けることで、ノズルの外壁に付着したり、垂れ下がったりしている余分な材料を取り除くことでノズルのクリーニングを行う。このため、クリーニング部材の先端にノズルから取り除いた材料が固着し、クリーニング部材を頻繁に交換しないとクリーニング手段が機能しないという問題が生じ得る。
【００９９】
本実施形態の三次元造形装置１では、ノズル１１１にクリーニング部材を接触させる構成ではなく、ノズルから取り除いたフィラメント等の残留材料がクリーニング手段を構成する部材に固着することが発生しない。このため、クリーニング手段を構成する部材を頻繁に交換しなくてもクリーニング手段であるノズル清掃部２４０の機能を維持することが可能となる。
【０１００】
ノズルにクリーニング部材を接触させる構成では、クリーニングの際に、ノズルとクリーニング部材とを近付け過ぎると、接触圧が過剰となって部品の摩耗が早まり、さらに近付け過ぎると互いに干渉して摺擦出来なくなる。このため、クリーニングの際に、ノズルとクリーニング部材との位置関係を高精度に調整する制御を行う必要がある。一方、本実施形態に係る構成では、ノズル清掃部２４０の各部はノズルに対して非接触であるため、クリーニングの際のノズル１１１とノズル清掃部２４０との位置関係の調節は、接触させる構成ほどの精度は不要となる。
【０１０１】
なお、上述した実施形態や上述した各変形例で説明した各種構成や動作は、適宜組み合わせることができる。
【０１０２】
本発明は、上述した熱溶解積層法（ＦＤＭ）に限定されるものではなく、所定の処理空間内において材料排出部材の排出部から溶融又は軟化させた状態の材料を排出することで三次元造形物を造形するものであれば、他の造形方法で三次元造形物を造形する三次元造形装置にも適用可能である。例えば、溶融させた樹脂を圧力によりノズルから液滴状態で吐出し、ステージ上に液滴を積層、固化させるインクジェット式の三次元造形装置にも適用できる。
【０１０３】
以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
チャンバー２２０の内部空間等の所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント４等の材料を溶融又は軟化させた状態でノズル１１１等の排出部から排出する造形ヘッド１１０等の材料排出部材と、前記排出部をクリーニングするノズル清掃部２４０等のクリーニング手段とを備えた三次元造形装置１において、前記クリーニング手段は、圧縮空気等の気体を噴射することにより前記排出部に付着するフィラメントの垂れや残留フィラメント等の異物を除去するものであることを特徴とする。
本態様によれば、クリーニング手段が噴射した気体を材料排出部材の排出部に付着する異物に当てることで、気体の勢いで異物を排出部から切り離し、除去することができる。よって、排出部にクリーニング部材を接触させて異物を除去する必要がない。したがって、接触によって押出端部が摩耗したり損傷したりして適切な排出動作ができなくなったり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下したりするといった課題を解消することができる。
【０１０４】
（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記材料排出部材を移動させながらステージ２１１及び造形プレート２１２等の載置台上に三次元造形物を造形するものであり、前記クリーニング手段により気体を噴射する空気噴射ノズル２４３等の噴射口は、前記処理空間内に固定配置されていることを特徴とする。
材料排出部材を移動させながら載置台上に三次元造形物を造形する構成においては、処理空間内の任意の位置へ材料排出部材を移動させることが可能なので、クリーニング手段により気体を噴射する噴射口を処理空間内に固定配置させる構成を採用できる。これにより、気体を噴射口まで移送する移送路などの機構を固定配置できるので、簡易なクリーニング手段を実現できる。
【０１０５】
（態様Ｃ）
前記態様Ａにおいて、前記クリーニング手段により気体を噴射する噴射口は、前記材料排出部材上に設けられていることを特徴とする。
これによれば、クリーニング手段の噴射口と材料排出部材上のクリーニング対象である排出部とが、同じ材料排出部材によって支持されるので、噴射口と排出部との位置関係を予め決めることができる。これにより、噴射口から噴射される気体を目標の位置へ適切に当てるための位置制御が不要となり、噴射口から噴射される気体を目標の位置へ適切に当てることが容易となる。
【０１０６】
（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、気体を間欠的に噴射することを特徴とする。
これによれば、気体を連続的に噴射する場合よりも高いクリーニング効果（異物除去効果）を得ることが可能となる。
【０１０７】
（態様Ｅ）
前記態様Ａ〜Ｄのいずれかの態様において、前記クリーニング手段により噴出させる気体を加熱するチャンバー用ヒータ２３１やヘッド加熱部１１２等の気体加熱手段を有することを特徴とする。
これによれば、気体を当てたフィラメント部分を気体の温度によって軟化させて強度を落とすことが可能となり、より高いクリーニング効果（異物除去効果）を得ることが可能となる。
【０１０８】
（態様Ｆ）
前記態様Ｅにおいて、前記処理空間内を加熱するチャンバー用ヒータ２３１等の処理空間加熱手段を有し、前記クリーニング手段は、移送路２４２によって移送された気体を空気噴射ノズル２４３等の噴射口から噴射するものであり、前記気体加熱手段は、前記処理空間加熱手段により加熱された処理空間内の熱により前記移送路の少なくとも一部分を加熱するものであることを特徴とする。
これによれば、専用の気体加熱手段を設けることなく、より高いクリーニング効果（異物除去効果）を得ることが可能となる。
【０１０９】
（態様Ｇ）
前記態様Ａ〜Ｆのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、気体を噴射する複数の噴射口を有することを特徴とする。
これによれば、複数の噴射口からそれぞれ噴射した気体により複数の排出部を同時にクリーニングしたり、複数の噴射口からそれぞれ噴射した気体により互いに異なる方向から単一の排出部をクリーニングしたりすることができる。
【０１１０】
（態様Ｈ）
前記態様Ｇにおいて、前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記排出部の同一地点に向けて気体を噴射することを特徴とする。
これによれば、互いに異なる方向から気体を当てることができ、より高いクリーニング効果（異物除去効果）を得ることが可能となる。
【０１１１】
（態様Ｉ）
前記態様Ｇ又はＨにおいて、排出部からの材料の排出方向に直交する方向（Ｘ軸方向等）で排出部を挟むように複数の噴射口を配置したことを特徴とする。
これによれば、変形例９で述べたように、複数の噴射口を排出部の先端に向けることで、排出部から排出された材料を周囲に飛び散らすことなく、材料に対して噴射される気体による剪断力を効率良く作用させることができる。これにより、気体による異物除去効果を高めることができる。
また、変形例９のように、気体の噴射方向を、材料の排出方向に直交する方向に対して材料の排出方向に傾けた方向とすることで、排出部から排出された材料に対する排出方向への引っ張り力を増加できる。これにより、排出部に付着する材料を取り除く能力の向上を図ることができ、気体による異物除去効果を高めることができる。
【０１１２】
（態様Ｊ）
前記態様Ｇ乃至Ｉの何れかにおいて、前記材料排出部材は、同一又は異なる材料を溶融又は軟化させた状態でそれぞれ排出する複数の排出部を有し、前記クリーニング手段は、前記複数の噴射口から前記複数の排出部に向けて気体をそれぞれ噴射することを特徴とする。
これによれば、複数の噴射口からそれぞれ噴射した気体により複数の排出部を同時にクリーニングすることができ、全排出部に対するノズルクリーニング処理時間の短縮化を図ることができる。
【０１１３】
（態様Ｋ）
前記態様Ａ〜Ｊのいずれかの態様において、前記材料排出部材は、溶融又は軟化させた状態の材料を前記排出部から排出する押出動作等の排出動作と、該材料を該排出部内へ引き戻す引戻動作とを実行可能であり、前記クリーニング手段は、前記排出動作に続いて所定量Ｌ２の材料を前記排出部内へ引き戻す引戻動作を実施した後に、前記排出部に向けて気体を噴射することを特徴とする。
これによれば、材料の排出動作の実施後に材料の引戻動作を実施することで、材料を切断しやすくすることができる。すなわち、排出部から排出された材料部分は重力による排出部から離れる方向への外力を受けている状態であり、この状態で材料の引戻動作を実施すると、排出部から排出されている材料部分の根本は引戻動作による排出部へ向かう外力を受ける。その結果、排出部から排出された材料部分には引戻動作を実施する前よりも大きな張力を生じさせることができる。これにより、排出部から排出された材料部分のうち強度が最も弱い部分が上述した張力によって伸びて細くなり、その部分の強度が更に落ちる。よって、この強度の落ちた部分に気体が当たることで、気体により材料を切断しやすくなり、クリーニング性能が向上する。
【０１１４】
（態様Ｌ）
前記態様Ａ〜Ｋのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、移送路２４２によって移送された気体を１又は２以上の噴射口から噴射するものであり、前記１又は２以上の噴射口の開口面積の合計は、圧縮気体が前記移送路を介して該噴射口まで移送される移送経路上の最大断面積よりも小さいことを特徴とする。
これによれば、より勢いのある気体（流速の高い気体）を噴射口から噴射することができ、クリーニング性能を高めることができる。
【０１１５】
（態様Ｍ）
前記態様Ａ〜Ｌのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、前記排出部に向けて噴射させた気体によって除去された異物を回収する異物回収器２４４等の回収部材を有することを特徴とする。
これによれば、気体によって除去された異物で処理空間内を汚染するのを防止できる。
【０１１６】
（態様Ｎ）
前記態様Ｍにおいて、前記回収部材は、当該三次元造形装置に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする。
これによれば、異物を回収した回収部材を三次元造形装置の外部へ取り出して、回収部材を交換したり、回収した異物を取り除いた回収部材を戻したりするメンテナンス作業が容易になる。
【０１１７】
（態様Ｏ）
前記態様Ａ〜Ｎのいずれかの態様において、前記クリーニング手段により気体を噴射する際に前記排出部を振動させるＸ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０等の振動手段を有することを特徴とする。
これによれば、排出部に加えられた揺れや振動が伝わって、排出部とこれに付着する異物との接着力を弱めたり、排出部に付着している異物の強度を落としたりして、気体による異物除去効果を高めることができる。
【０１１８】
（態様Ｐ）
前記態Ａ〜Ｏのいずれかの態様において、前記材料排出部材を加熱して前記材料を溶融または軟化させた状態とするヘッド加熱部１１２等の材料排出部材加熱手段を備え、前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするとき（ノズルクリーニング処理時等）の前記材料排出部材の温度が、前記三次元造形物を造形するとき（造形処理時等）よりも高温になるように加熱した状態で、前記クリーング手段が、気体を噴射することを特徴とする。
これによれば、クリーニングするときの材料排出部材の温度を高くすることで、材料の溶融具合を造形するときよりも高めることができ、気体の噴射によって排出部に付着した異物を取り除き易く出来る。
【０１１９】
また、変形例６では、ノズルクリーニング処理時に溶融した所定量の材料を排出部から押し出した状態で排出部への気体の噴射を行う構成で、造形処理時より材料排出部材が高温になるように加熱した状態で排出部から材料を排出する。そして、材料を排出した排出部に向けて気体を噴射する。これにより、排出される材料の溶融具合を高めることができ、気体の噴射によって排出部から材料を取り除き易くすることができる。
【０１２０】
（態様Ｑ）
前記態Ａ〜Ｐのいずれかの態様において、前記クリーニング手段によって前記排出部をクリーニングするときに、前記材料排出部材を往復移動させるＸ軸駆動機構３１０及びＹ軸駆動機構３２０等の排出部往復移動機構を備えることを特徴とする。
これによれば、排出部往復移動機構によって材料排出部材を往復運動させることにより、排出部に付着した異物が振り子のように振れ、その支点に向けて気体を噴射することで、異物の取り除きを容易にする。また、クリーニングのために溶融状態の材料を排出する構成では、溶融状態の材料が排出部の出口を支点として振り子のように振れ、その支点に向けて気体を吹き付けることで、溶融状態の材料の取り除きが容易になる。
さらに、排出部をクリーニングするときの材料排出部材の温度が、三次元造形物を造形するときよりも高温になるように加熱した状態で材料排出部材を往復移動させる構成としてもよい。これによれば、材料の溶融具合を造形するときよりも高めた状態で往復運動させることとなり、排出部から材料を取り除き易くなる。
【０１２１】
（態様Ｒ）
前記態Ａ〜Ｑのいずれかの態様において、前記クリーニング手段は、気体を噴射する噴射口と、噴射口に気体を移送する移送路と、移送路の開閉を行う電磁バルブ２５０等の開閉手段とを有し、開閉手段の開閉を制御する制御部４００等の移送路開閉制御手段を備えることを特徴とする。
これによれば、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御することによって、噴射口からの気体の噴射タイミングと噴射期間とを調節することが可能となる。よって、移送路の長さの影響を受けず、フィラメント４を引き戻すタイミング等の所望のタイミングに合致した気体の噴射タイミングおよび噴射期間の微調整をすることができ、効率の良いクリーニングを実現する。
また、排出部をクリーニングするときの材料排出部材の温度が、造形するときよりも高温になるように加熱する構成で、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御し、噴射口からの気体の噴射タイミングや噴射期間を調節する構成としてもよい。これにより、造形するときよりも溶融具合がより高まった状態の材料に対して、気体の噴射タイミングや噴射期間の微調整をすることができ、より効率的なクリーニングを実現する。
また、排出部をクリーニングするときに材料排出部材を往復移動させる構成で、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御し、噴射口からの気体の噴射タイミングや噴射期間を調節する構成としてもよい。材料排出部材を往復移動させつつ、気体の噴射タイミングや噴射期間の微調整をすることで、排出部に付着した材料等の異物を取り除き易くなり、かつ効率的なクリーニングを実現する。
さらに、クリーニングするときに、材料排出部材の温度を、造形するときよりも高温になるように加熱し、材料排出部材を往復移動させる構成で、移送路開閉制御手段によって開閉手段の開閉を制御する構成としてもよい。この構成では、造形時よりも材料の溶融具合がより高まった状態で、材料排出部材を往復移動させ、噴射口からの気体の噴射タイミングや噴射期間を微調整することができる。これにより、排出部に付着した材料等の異物を取り除き易くなり、より効率的なクリーニングを実現する。
【０１２２】
（態様Ｓ）
前記態Ａ〜Ｒのいずれかの態様において、前記クリーニング手段の気体を噴射する噴射口の開口形状は、前記排出部からの前記材料の排出方向（Ｚ軸方向等）に直交する方向（Ｙ軸方向等）の開口径の方が、排出方向の開口径よりも大きい形状であることを特徴とする。
これによれば、材料を剪断する力を増大させ、排出部から材料を取り除き易くすることができる。
【０１２３】
（態様Ｔ）
チャンバー２２０の内部空間等の所定の処理空間内において三次元造形物を造形する際に用いるフィラメント４等の材料を溶融又は軟化させた状態でノズル１１１等の排出部から排出する造形ヘッド１１０等の材料排出部材における該排出部をクリーニングするノズル清掃部２４０等のクリーニング装置において、気体を噴射することにより前記排出部に付着する異物を除去することを特徴とする。
本態様によれば、噴射させた気体の勢いで材料排出部材の排出部に付着する異物を除去することができるので、排出部にクリーニング部材を接触させて異物を除去する必要がない。したがって、接触によって押出端部が摩耗したり損傷したりして適切な排出動作ができなくなったり、あるいは、接触によってクリーニング部材が摩耗したり損傷したりしてクリーニング性能が低下したりするといった課題を解消することができる。
【符号の説明】
【０１２４】
１  三次元造形装置
２  本体フレーム
３  装置内冷却装置
４  フィラメント
１００  材料供給部
１１０  造形ヘッド
１１１  ノズル
１１２  ヘッド加熱部
１１３  ヘッド冷却部
１２０  フィラメント供給部
１３０  ヘッド冷却装置
２００  三次元造形部
２１０  載置部
２１１  ステージ
２１２  造形プレート
２２０  チャンバー
２３０  加熱部
２３１  チャンバー用ヒータ
２３２  ステージ加熱部
２４０  ノズル清掃部
２４１  圧縮ポンプ
２４２  移送路
２４２Ａ  移送路本体管
２４２Ｂ  噴射管
２４２ａ  噴射管装着口
２４３  空気噴射ノズル
２４４  異物回収器
２４５  回収器保持部
３００  駆動部
３１０  Ｘ軸駆動機構
３２０  Ｙ軸駆動機構
３３０  Ｚ軸駆動機構
４００  制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２５】
【特許文献１】特許第４８６０７６９号公報
【図１】
2018089956.tif 000003
【図２】
2018089956.tif 000004
【図３】
2018089956.tif 000005
【図４】
2018089956.tif 000006
【図５】
2018089956.tif 000007
【図６】
2018089956.tif 000008
【図７】
2018089956.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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