(57)【要約】【課題】エネルギーの利用効率、及び造形精度を共に向上させることができる造形材料、造形装置、及び造形材料供給機構を提供する。【解決手段】造形材料１０は、当該造形材料１０を造形位置に搬送するテープ搬送機構（送り機構）と、テープ搬送機構によって造形位置に搬送された造形材料１０を加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、を備える造形装置に用いられ、断面視矩形状のテープ状材料であり、溶融機構によって加熱される側のテープ表面１０Ａに、テープ厚み方向に凹状となる複数の第１溝１１０及び第２溝１２０が設けられている。【選択図】図３
2015202596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形材料を造形位置に搬送する送り機構と、前記送り機構によって前記造形位置に搬送された前記造形材料を加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、を備える造形装置に用いられる造形材料であって、
断面視矩形状のテープ状材料であり、前記溶融機構によって加熱される側の面にテープ厚み方向に凹状となる複数の溝が設けられている
ことを特徴とする造形材料。
【請求項２】
請求項１に記載の造形材料において、
前記溝は、当該造形材料の搬送方向に直交するテープ幅方向に沿って設けられている
ことを特徴とする造形材料。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の造形材料において、
前記溝は、格子状に設けられている
ことを特徴とする造形材料。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の造形材料において、
前記溝は、前記テープ厚み方向に略沿った側面部と、前記側面部に連続する底面部とを有し、
前記側面部及び前記底面部は、前記テープ厚み方向の断面視において、前記底面部に向かう方向に凹状の曲面で連続する
ことを特徴とする造形材料。
【請求項５】
請求項４に記載の造形材料において、
前記側面部は、前記テープ厚み方向において前記底面部とは反対側に向かうにしたがって、前記底面部から遠ざかる方向に、前記厚み方向に対して傾斜している
ことを特徴とする造形材料。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の造形材料において、
前記溝の前記テープ厚み方向における寸法は、当該造形材料の前記テープ厚み方向における最大寸法の１０％以上、かつ、２０％以下の範囲の寸法である
ことを特徴とする造形材料。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の造形材料において、
前記複数の溝の配列方向における間隔寸法は、前記テープ厚み方向から見た平面視にて、前記溶融機構により当該造形材料を溶融させる溶融範囲の前記配列方向の寸法よりも小さい
ことを特徴とする造形材料。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の造形材料において、
前記造形材料は、可撓性を有し、断面視におけるテープ厚み寸法とテープ幅寸法とのアスペクト比が１０以上である
ことを特徴とする造形材料。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の造形材料において、
前記造形材料は、金属により構成されている
ことを特徴とする造形材料。
【請求項１０】
造形材料をステージ上の造形位置に搬送する送り機構と、
前記送り機構によって前記造形位置に搬送された前記造形材料を、加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、
前記造形位置を前記ステージに対して相対的に移動させる移動機構と、を備え、
前記造形材料は、断面視矩形状のテープ状材料であり、テープ厚み方向に直交する一対の面のうち少なくとも一方に、テープ厚み方向に凹状となる複数の溝が設けられ、
前記溶融機構は、前記造形材料の前記複数の溝が設けられる面を前記加熱媒質により加熱溶融する
ことを特徴とする造形装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の造形装置において、
前記溶融機構は、前記テープ厚み方向から見た平面視にて、前記造形材料を溶融させる溶融範囲を有し、前記複数の溝の配列方向における間隔寸法が、前記平面視にて、前記溶融範囲の前記配列方向の寸法よりも小さい
ことを特徴とする造形装置。
【請求項１２】
造形材料を造形位置に搬送する送り機構と、前記造形位置に搬送された前記造形材料を加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、を備える造形装置に前記造形材料を供給する造形材料供給機構であって、
断面視矩形状のテープ状材料であり、テープ厚み方向に直交する一対の面のうち少なくとも一方に、テープ厚み方向に凹状となる複数の溝が設けられている前記造形材料を格納する格納部を備え、
前記格納部は、当該格納部から供給され、当該送り機構によって前記造形位置に搬送された前記造形材料の前記一対の面のうち、前記加熱媒質によって加熱される側の面が前記一方の面となるように、前記造形材料を格納している
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形材料、造形装置、及び造形材料供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力データに基づいて三次元造形物を生成する造形装置（いわゆる、３Ｄプリンター）が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の装置は、基板及び小出しヘッドを備え、これらの基板及び小出しヘッドが相対的に移動可能に設けられている。小出しヘッドには、造形材料である固体ロッドが供給され、当該固体ロッドが小出しヘッド内で溶融点まで加熱され、流動状態で小出しヘッドのノズルから小出しされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１５８２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のような装置では、造形材料として用いる固体ロッドを小出しヘッド内に供給し、当該ヘッド内で溶融し、溶融状態の材料を所定位置に小出しすることで、三次元造形物を造形する。このような構成では、造形材料を確実に溶融させた状態を維持するために加熱し続ける必要がある。この際、造形材料に与えた熱エネルギーの一部が熱拡散するため、エネルギーの利用効率の向上が困難という問題があった。
【０００５】
これに対して、上記熱拡散を小さくするために、造形材料に与える熱エネルギーを小さくすると、当該熱エネルギーが不足して、ヘッド内で造形材料が適切に溶融された状態に維持できないおそれがある。この場合、所定量の造形材料を安定的に供給できず、造形精度が低下するおそれがある。
以上から、特許文献１に記載のような従来の技術では、エネルギーの利用効率、及び造形精度を両立させることが困難であった。
【０００６】
本発明は、エネルギーの利用効率、及び造形精度を共に向上させることができる造形材料、造形装置、及び造形材料供給機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の造形材料は、造形材料を造形位置に搬送する送り機構と、前記送り機構によって前記造形位置に搬送された前記造形材料を加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、を備える造形装置に用いられる造形材料であって、断面視矩形状のテープ状材料であり、前記溶融機構によって加熱される側の面にテープ厚み方向に凹状となる複数の溝が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、造形材料の溶融機構により加熱溶融される面に複数の溝が形成されている。このような構成では、溝が形成されていない厚肉部を選択的に溶融させることが容易となる。すなわち、厚肉部に対して、溝の底面部（溝が形成された薄肉部の表面）は、加熱媒質が当たりにくい。また、薄肉部は、厚肉部に対して、厚み方向の寸法が小さいため、当該厚み方向に直交する方向への熱伝達性が小さい。このため、溶融するのに十分な熱量を受けた厚肉部から、当該厚肉部の周囲に設けられた他の厚肉部への熱伝導を薄肉部で抑制することができる。したがって、十分な熱量を受けた厚肉部のみを選択的に溶融させることで、造形材料の溶融量を適切に調整することができ、造形精度の向上を図ることができる。
また、厚肉部の周囲に溝が設けられるので、厚肉部の表面（テープ厚み方向に直交する面）及び厚肉部の側面（溝に隣接する面）から加熱媒質が当たり、厚肉部を効率よく溶融させることができ、エネルギーの利用効率が向上する。
また、造形材料を取り替える場合等、僅かな応力を加えるだけで、造形材料を溝に沿って容易に切断することが可能となり、造形材料の取り扱いも容易となる。
【０００９】
本発明の造形材料において、前記溝は、当該造形材料の搬送方向に直交するテープ幅方向に沿って設けられていることが好ましい。
本発明では、搬送方向に直交したテープ幅方向に沿って溝が形成されている。このような構成では、溝が形成された薄肉部における強度を、溝が形成されていない厚肉部と比べて低下させることができる。これにより、テープ幅方向に沿って造形材料を切断し易くなり、例えば、造形材料を取り換える場合等において、造形材料の取り扱いが容易となる。
【００１０】
本発明の造形材料において、前記溝は、格子状に設けられていることが好ましい。
本発明では、溝が格子状に形成されている。すなわち、溝により、テープ状の造形材料の表面がメッシュ状に構成されている。このような構成では、メッシュ状に形成された厚肉部単位で造形材料を溶融させることができるので、造形材料の溶融量をより適切に調整でき、造形精度のより一層の向上を図ることができる。
【００１１】
本発明の造形材料において、前記溝は、前記テープ厚み方向に略沿った側面部と、前記側面部に連続する底面部とを有し、前記側面部及び前記底面部は、前記テープ厚み方向の断面視において、前記底面部に向かう方向に凹状の曲面で連続することが好ましい。
本発明では、側面部及び底面部が、テープ厚み方向の断面視において、凹状の曲面で連続する。このような構成では、側面部及び底面部が近づく方向又は離れる方向に造形材料が湾曲（変形）した場合、例えば平面状の側面部と底面部とが所定角度で交差する構成に比べて、側面部及び底面部の連続部への応力集中を抑制することができ、連続部の断裂や折れを抑制できる。
【００１２】
本発明の造形材料において、前記側面部は、前記テープ厚み方向において前記底面部とは反対側に向かうにしたがって、前記底面部から遠ざかる方向に、前記テープ厚み方向に対して傾斜していることが好ましい。
本発明では、側面部は、テープ厚み方向において底面部とは反対側に向かうにしたがって、底面部から遠ざかる方向にテープ厚み方向に対して傾斜する。つまり、側面部の表面は、テープ厚み方向と直交する仮想面に対して鈍角を成すように交差し、溝を構成する互いに対向する側面部は、テープ厚み方向において底面部から離れる方向に向かうにしたがって、対向距離が大きくなる。このような構成では、側面部及び底面部の連続部での曲率が小さくなり、応力集中をより確実に抑制することができる。
【００１３】
本発明の造形材料において、前記溝の前記テープ厚み方向における寸法は、当該造形材料の前記テープ厚み方向における最大寸法の１０％以上、かつ、２０％以下の範囲の寸法であることが好ましい。
本発明では、溝の寸法を造形材料の最大寸法の１０％以上とすることにより、上述のように、造形材料を溝に沿って切断しやすくすることができる。
一方、溝の寸法を造形材料の最大寸法の２０％以下とすることにより、溝の形成位置における造形材料の強度の低下を抑制することができる。例えば、２０％以上の溝を形成した場合、造形材料を造形位置に搬送する搬送時等の、通常の取り扱い時に、溝の形成位置で造形材料が断裂する可能性がある。これに対して、本発明では、溝の形成位置における造形材料の強度の低下を抑制することができるため、当該造形材料の搬送時における断裂を抑制でき、造形材料を適切に供給できる。
【００１４】
本発明の造形材料において、前記複数の溝の配列方向における間隔寸法は、前記テープ厚み方向から見た平面視にて、前記溶融機構により当該造形材料を溶融させる溶融範囲の前記配列方向の寸法よりも小さいことが好ましい。
本発明では、溝の配列方向における間隔が、当該配列方向における溶融範囲の寸法よりも小さい。つまり、厚肉部のサイズが溶融範囲のサイズよりも小さい。このような構成では、厚肉部の少なくとも１つが溶融範囲に含まれることになる。したがって、一度の加熱溶融において１以上の厚肉部を確実に溶融させることができ、造形材料の溶融量をより精度よく調整できる。
【００１５】
本発明の造形材料において、前記造形材料は、可撓性を有し、断面視におけるテープ厚み寸法とテープ幅寸法とのアスペクト比が１０以上であることが好ましい。
本発明では、アスペクト比（テープ幅寸法／テープ厚み寸法）が１０以上である。ここで、アスペクト比が１０未満である場合は、テープ幅寸法に対してテープ厚み寸法が大きすぎる場合と、テープ厚み寸法に対してテープ幅寸法が小さすぎる場合とが考えられる。前者の場合、造形材料の可撓性が不十分であり、送り機構による造形材料の搬送ハンドリング性が悪化する。また、後者では、捩れ等が生じ、搬送ハンドリング性が悪化する。これに対して、上記のようにアスペクト比を１０以上にすることで、可撓性を有する造形材料の搬送効率を向上させることができ、所望の造形位置に造形材料を効率的に搬送することができる。
【００１６】
本発明の造形材料において、前記造形材料は、金属により構成されていることが好ましい。
本発明では、造形材料として金属素材を用いることができる。ここで、金属素材の造形材料を用いることで、高強度な造形物を造形することができる。一方で、金属素材は、樹脂素材に比べて融点が高いため、樹脂素材を用いる場合よりも多くの熱エネルギーを付与する必要があり、熱拡散によるエネルギーの損失が大きくなるおそれがある。これに対して、本発明では、上述のように、エネルギーの利用効率を向上させることができるので、金属素材を用いた場合でも、熱拡散によるエネルギーの損失の増大を抑制することができる。
【００１７】
本発明の造形装置は、造形材料をステージ上の造形位置に搬送する送り機構と、前記送り機構によって前記造形位置に搬送された前記造形材料を、加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、前記造形位置を前記ステージに対して相対的に移動させる移動機構と、を備え、前記造形材料は、断面視矩形状のテープ状材料であり、テープ厚み方向に直交する一対の面のうち少なくとも一方に、テープ厚み方向に凹状となる複数の溝が設けられ、前記溶融機構は、前記造形材料の前記複数の溝が設けられる面を前記加熱媒質により加熱溶融することを特徴とする。
【００１８】
本発明では、ステージ上の造形位置まで造形材料を搬送し、搬送された造形材料を加熱することで、造形材料を溶融させる。これにより、溶融された造形材料の例えば先端部が造形位置に積層される。そして、移動機構によりステージに対する造形位置を移動させて、順次造形材料の積層位置を変化させて、上記の造形処理を繰り返すことで、所望の形状の造形物を造形することができる。
なお、本発明におけるステージ上の造形位置とは、ステージの所定位置が造形位置となるものに加え、ステージに造形された造形物における所定位置が造形位置となるものも含む。
このような本発明では、造形位置において、造形材料を局所的に加熱すればよく、造形材料の全部を溶融させたり、溶融させた状態を維持し続ける必要がない。したがって、例えば溶融状態の造形材料を押し出す構成に比べて、必要となる熱エネルギーが少なくでき、エネルギー効率性を向上させることができる。
また、上記造形材料に係る発明と同様に、造形材料の加熱される側の面に複数の溝を形成することにより、造形材料の加熱効率、及びエネルギーの利用効率の向上を図れるとともに、造形材料の溶融量を適切に調整することができ、造形精度の向上を図ることができる。
【００１９】
本発明の造形装置において、前記溶融機構は、前記テープ厚み方向から見た平面視にて、前記造形材料を溶融させる溶融範囲を有し、前記複数の溝の配列方向における間隔寸法が、前記平面視にて、前記溶融範囲の前記配列方向の寸法よりも小さいことが好ましい。
本発明では、溝の配列方向における間隔が、当該配列方向における溶融範囲の寸法よりも小さい。つまり、厚肉部のサイズが溶融範囲のサイズよりも小さい。このような構成では、厚肉部の少なくとも１つが溶融範囲に含まれることになる。したがって、一度の加熱溶融において１以上の厚肉部を確実に溶融させることができ、造形材料の溶融量をより精度よく調整できる。
【００２０】
本発明の造形材料供給機構は、造形材料を造形位置に搬送する送り機構と、前記造形位置に搬送された前記造形材料を加熱媒質により加熱溶融させる溶融機構と、を備える造形装置に前記造形材料を供給する造形材料供給機構であって、断面視矩形状のテープ状材料であり、テープ厚み方向に直交する一対の面のうち少なくとも一方に、テープ厚み方向に凹状となる複数の溝が設けられている前記造形材料を格納する格納部を備え、前記格納部は、当該格納部から供給され、当該送り機構によって前記造形位置に搬送された前記造形材料の前記一対の面のうち、前記加熱媒質によって加熱される側の面が前記一方の面となるように、前記造形材料を格納していることを特徴とする。
本発明では、格納部から供給され、送り機構によってステージ上の造形位置に搬送された造形材料の溝が形成された面（以下、第一面とも称する）が加熱媒質で加熱される。すなわち、送り機構によって搬送される造形材料の第一面が、造形位置で加熱媒質によって加熱される側に向くように、造形材料をお送り機構に搬送させることができる。したがって、本発明の造形材料供給機構を用いて造形材料を供給することにより、造形材料の第一面が溶融機構によって加熱されるように造形材料を供給でき、上述のように、造形装置における造形材料の溶融量を適切に調整することができ、造形精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の造形装置の概略構成を示す図。
【図２】本実施形態の造形材料の概略構成を示す斜視図。
【図３】本実施形態の造形材料のテープ表面の概略構成を示す斜視図。
【図４】本実施形態の造形材料のテープ表面の概略構成を示す断面図。
【図５】本実施形態のカセットの概略構成を示す断面図。
【図６】本実施形態の気体供給部の概略構成を示す断面図。
【図７】耐熱シリンジにおけるノズルの先端形状を示す図。
【図８】加熱気体の風量分布と、テープ表面の形状との関係を模式的に示す図。
【図９】気体供給部をテープ幅方向に走査するための揺動部の構成例を示す図。
【図１０】本実施形態の造形装置を用いた造形物の造形方法（造形処理）を示すフローチャート。
【図１１】本実施形態において、造形処理により造形物が形成される過程を示す斜視図。
【図１２】他の実施形態における造形装置の概略構成を示す図。
【図１３】レーザー照射機構による照射スポットの強度分布と、テープ表面の形状との関係を模式的に示す図。
【図１４】他の実施形態における造形装置の概略構成を示す図。
【図１５】放電機構によるプラズマアークの電流密度分布と、テープ表面の形状との関係を模式的に示す図。
【図１６】他の実施形態における造形装置の概略構成を示す図。
【図１７】押圧造形機構のヒートプローブ形状と、テープ表面の形状との関係を模式的に示す図。
【図１８】他の実施形態における、造形材料の保管構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る一実施形態の造形装置について、図面に基づいて説明する。
［造形装置の概略構成］
図１は、本実施形態の造形装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、造形装置１（積層造形装置）は、ステージ２と、造形ヘッド３と、移動機構４と、コントローラー５とを備えている。
この造形装置１は、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置からコントローラー５に入力された造形用データの断面形状に応じて、ステージ２上に造形材料を積層して三次元造形物を造形する装置である。具体的には、コントローラー５は、造形用データに基づいて移動機構４を制御して、造形ヘッド３を所定の造形位置Ｐに移動させる。そして、コントローラー５は、造形ヘッド３を制御して、ステージ２上の造形位置Ｐに造形材料１０を溶融積層させる。
以下、各構成について、詳細に説明する。
【００２３】
［ステージ２の構成］
ステージ２は、造形物を造形するための台座であり、例えば、造形物を載置する平面を備えている。
【００２４】
［造形ヘッド３の構成］
造形ヘッド３は、ステージ２に対して移動機構４により移動可能に設けられており、図１に示すように、テープ搬送機構６と、本発明の溶融機構に相当する熱風吹付機構７とを備えている。
［テープ搬送機構６の構成］
テープ搬送機構６は、本発明の送り機構を構成し、造形材料１０をステージ２上の造形位置Ｐに搬送する。このテープ搬送機構６は、造形材料１０を格納するカセット６１と、カセット６１から供給される造形材料１０をステージ２上の所定の造形位置Ｐに搬送する送出部６２とを備えている。
【００２５】
（造形材料１０の構成）
ここで、カセット６１に格納される造形材料１０について、説明する。
図２は、本実施形態で用いられる造形材料１０の概略構成を示す斜視図である。
図２に示すように、造形材料１０は、短辺（テープ厚み寸法）ａ１、長辺（テープ幅寸法）ｂ１の扁平断面を有し、アスペクト比（ｂ１／ａ１）が１０以上の薄肉状（テープ状）に構成されている。このような造形材料１０としては、金属や樹脂等が例示できる。なお、図２では、造形材料の１０のテープ幅方向に沿った方向をＸ１方向、テープ搬送機構６による搬送方向をＹ１方向、及びテープ厚み方向に沿った方向をＺ１方向としている。
【００２６】
ここで、アスペクト比が１０未満である場合、造形材料１０の搬送ハンドリング性が低下する。つまり、テープ幅寸法ｂ１に対してテープ厚み寸法ａ１を大きくすると、造形材料１０の可撓性が低下により、後述する送出ローラー対６２１や駆動ローラー対６２２における搬送効率が低下し、搬送時にハンドリング性（搬送のしやすさ）が低下する。また、本実施形態では、造形材料１０の可撓性を利用して、造形材料１０のステージ２側の面（テープ裏面１０Ｂ）と、造形位置Ｐにおける造形物の上面（又はステージ２の面）とを当接させる。したがって、十分な可撓性を有さない場合、造形位置Ｐにおいて、造形物の上面（又はステージ２の面）と、造形材料１０のテープ裏面１０Ｂとの間に隙間が生じ、造形材料１０を溶融して積層させた際の密着性が低下してしまう。また、テープ厚み寸法ａ１が十分に小さい場合でも、テープ幅寸法ｂ１が小さいと、搬送時に造形材料１０に捩れが発生するおそれがあり、搬送ハンドリング性が低下する。
これに対して、上記のようにアスペクト比を１０以上にすることで、可撓性を有する造形材料１０の搬送効率を向上させることができ、所望の造形位置に造形材料を効率的に搬送することができる。
【００２７】
このような造形材料１０としては、金属や樹脂等が例示できる。
造形材料１０として金属を用いる場合、樹脂よりも造形により得られる造形物の強度が高くなる。一方、造形材料１０では、ステージ２上の造形位置Ｐまで搬送する必要があり、可撓性が求められる。金属製の造形材料１０では、上記可撓性を確保するためにテープ厚み寸法がａ１≦０．１ｍｍとすることが好ましい。テープ厚み寸法がａ１＞０．１ｍｍである場合、造形材料１０が撓みにくく、搬送時において所望の造形位置Ｐに造形材料１０を搬送することが困難となる。
そして、上記のように搬送ハンドリング性を考慮してテープ幅寸法ｂ１が設定されており、テープ厚み寸法ａ１が０．１ｍｍの場合では、テープ幅寸法として、１ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、テープ厚み寸法ａ１の設定値にもよるが、テープ幅寸法ｂ１の設定値としては、５ｍｍ≦ｂ１≦１５ｍｍとすることがより好ましい。以上のような寸法ａ１，ｂ１に形成されたテープ状の造形材料１０では、十分な可撓性を維持でき、かつ捩れ等によるハンドリング性の低下を抑制できる。
【００２８】
金属製の造形材料１０を用いる場合、Ｍｇを用いることがより好ましい。Ｍｇは例えばＡｌ等に比べて、比重が小さく（Ｍｇ比重が１．７に対してＡｌ比重が２．７）、造形材料１０の軽量化を図れる。
さらに、金属製の造形材料１０では、融点近傍まで熱せられた際に酸化が発生しないように、難燃化処理又は不燃化処理を施されていることが好ましい。難燃化処理や不燃化処理としては、公知の技術を用いることができる。
上述のような金属製の造形材料１０は、例えば、圧延や押し出し等により成型されたものをカットすることで、大量かつ安価に製造することが可能となる。
【００２９】
一方、造形材料１０として、樹脂を用いる場合、金属に比べて融点が低く、後述する熱風吹付機構７における気体の加熱温度を低く設定でき、加熱機構の更なる簡略化を図れる。このような樹脂性の造形材料１０を用いる場合では、テープ厚み寸法がａ１≦１ｍｍ、テープ幅寸法が５ｍｍ≦ｂ１とすることが好ましい。樹脂性の造形材料１０は、金属に比べて可撓性を確保しやすく厚み寸法を大きくできるが、テープ厚み寸法がａ１＞１ｍｍの場合では、可撓性が不足し、ハンドリング性が低下する。また、テープ幅寸法が５ｍｍ＞ｂ１である場合は、捩れが生じやすく、ハンドリング性が低下する。以上から、上記のような寸法ａ１，ｂ１の範囲でアスペクト比が１０以上となるように、造形材料１０を構成することが好ましい。
【００３０】
図３は、テープ状の造形材料１０のＹ１方向における先端部分のみを拡大して、当該造形材料１０の概略構成を示す斜視図である。なお、図３では、テープ幅方向（Ｘ１方向）において一部を省略して図示している。
この造形材料１０は、図３に示すように、テープ表面１０Ａ（ステージ２上に搬送された際に、ステージ２に対して反対側の面）に、本発明の溝に相当する複数の第１溝１１０及び第２溝１２０と、当該第１溝１１０及び第２溝１２０によって分割され、メッシュ状に配置された複数の凸部１３０とが形成されている。造形材料１０では、Ｚ１方向と反対方向（テープ厚み方向）に見た平面視において、第１溝１１０及び第２溝１２０が形成された位置が薄肉部１０１であり、凸部１３０が形成された位置が厚肉部１０２である。
ところで、本実施形態では、造形位置Ｐに搬送された造形材料１０のテープ表面１０Ａに対して、熱風吹付機構７によって加熱気体（加熱媒質）が吹き付けられ、造形材料１０が加熱溶融される。すなわち、造形材料１０は、加熱媒質が当たる側の面であるテープ表面１０Ａに各溝１１０，１２０が形成されている、ということができる。
【００３１】
図４は、造形材料１０のテープ表面１０Ａ近傍の断面の一例を模式的に示す断面図である。なお、図４ではＹ１Ｚ１面で切断し、Ｘ１方向に見た場合の断面を図示している。
図３及び図４に示すように、第１溝１１０は、テープ表面１０Ａ側に開口端１１１を有し、テープ厚み方向（Ｚ１方向）及び搬送方向（Ｙ１方向）に直交するテープ幅方向（Ｘ１方向）に沿って形成されている。この第１溝１１０は、Ｚ１方向に沿った一対の側面部１１２と、当該側面部１１２に連続する底面部１１３とを有する。
【００３２】
側面部１１２は、テープ厚み方向に底面部１１３とは反対側に向かうにしたがって、底面部１１３から離れる方向にテープ厚み方向に対して傾斜している。換言すると、この側面部１１２の表面は、図４に示すように、テープ厚み方向に直交するＸ１Ｙ１面と鈍角αを成すように交差する。そして、対向する側面部１１２は、図４に示すように、Ｚ１方向に、底面部１１３側から開口端１１１側に向かうにしたがって、Ｙ１方向における第１溝１１０の寸法（すなわち一対の側面部１１２間の距離）が大きくなるように、それぞれ傾斜している。
底面部１１３は、開口端１１１から底面部１１３に向かう方向に凹状の曲面形状を有する。この底面部１１３は、上記曲面で、各側面部１１２の当該底面部１１３側の端部と滑らかに連続している。
【００３３】
このように構成された第１溝１１０は、テープ搬送機構６によって造形材料１０が搬送される際に、Ｙ１Ｚ１面の断面視において、Ｙ１方向と交差する方向に湾曲（Ｙ１Ｚ１面においてテープ表面１０Ａ側又はテープ裏面１０Ｂ側が凸となるように湾曲）した際に、側面部１１２と底面部１１３とが連続する部分が応力集中により断裂することを抑制できる。すなわち、平面状の側面部１１２と底面部１１３とが連続している場合、側面部１１２と底面部１１３との連続部に応力が集中しやすく、当該連続部に断裂が生じるおそれがあるが、本実施形態では、上記構成によりこのような不都合を回避できる。
【００３４】
ここで、図４に示す、第１溝１１０の深さ寸法ａ２（Ｙ１方向における第１溝１１０の中心位置における、開口端１１１から底面部１１３までの寸法）を、０．１ａ１≦ａ２≦０．２ａ１とすることが好ましい。換言すると、厚み寸法ａ１と深さ寸法ａ２との差分、すなわち各溝１１０，１２０が形成された薄肉部１０１の厚み寸法をａ３とした場合、０．８ａ１≦ａ３≦０．９ａ１とすることが好ましい。
ａ３≦０．９ａ１とすることにより、薄肉部１０１における強度を低下させることができ、使用者によって意図的に加えられた僅かな応力によって造形材料１０を切断し易くできる。
ここで、０．８ａ１＞ａ３である場合、薄肉部１０１における強度の低下により、テープ搬送機構６における通常の搬送時に造形材料１０が断裂するおそれがある。これに対して、０．８ａ１≦ａ３とすることにより、通常の搬送時に造形材料１０が断裂することを抑制することができる。
以上から、薄肉部１０１の厚み寸法ａ３は、０．８ａ１≦ａ３≦０．９ａ１とすることにより、通常搬送時における造形材料１０の断裂を抑制できるとともに、僅かな応力を加えることで、造形材料１０を容易に切断できる。
【００３５】
このような複数の第１溝１１０が、図３及び図４に示すように、Ｙ１方向に所定間隔ｂ２で形成されている。なお、Ｙ１方向における溝１１０の寸法ｂ３は、上記所定間隔ｂ２の１０から２０％程度とすることが例示できる。本実施形態では、例えば、所定間隔ｂ２を３０μｍに設定し、第１溝１１０の寸法ｂ３を１〜６μｍに設定している。
【００３６】
第２溝１２０は、図４に示すように、テープ表面１０Ａ上の開口端１２１と、Ｚ１方向に沿った一対の側面部１２２と、当該側面部１２２に曲面で連続する底面部１２３とを有する。第２溝１２０は、テープ厚み方向（Ｚ１方向）に直交する搬送方向（Ｙ１方向）に沿って形成され、複数の第２溝１２０が、Ｘ１方向に所定間隔ｂ２で形成されている点以外は、第１溝１１０と基本的に同様に構成される。すなわち、造形材料１０は、第２溝１２０が形成された薄肉部１０１において、Ｙ１方向に沿って切断し易い構成となっている。また、Ｘ１Ｚ１面の断面視において造形材料１０が湾曲した際に、側面部１２２と側面部１２２との連続部における断裂を抑制できる。
【００３７】
凸部１３０は、図３に示すように、複数の第１溝１１０及び第２溝１２０により格子状に溝が形成されることで、互いに分割され、メッシュ状に配置されている。凸部１３０は、テープ表面１０Ａ側の面である表面部１３１が、第１溝１１０の一対の側面部１１２と、第２溝１２０の一対の側面部１２２とによって周囲を囲まれている。この表面部１３１は、テープ厚み方向の平面視において、一辺の寸法がｂ２の正方形状を有する。
【００３８】
このような第１溝１１０及び第２溝１２０は、例えば、テープ表面１０Ａにレーザー加工やエッチング処理等を施すことで形成される。また、造形材料１０の形成材料として外部応力によって変形する材料、例えば金属を用いる場合、表面に凹凸が形成されたローラーで金属材料を押圧し、当該金属材料の表面にローラー表面の凹凸を転写することで、上記第１溝１１０、第２溝１２０及び凸部１３０を形成できる。
【００３９】
なお、造形材料１０は、テープ表面１０Ａに凹凸が形成されているため、当該凹凸が形成されていない場合と比べて表面積が増大している。ここで、造形材料１０は、後に詳述するが、テープ表面１０Ａ側から熱風吹付機構７によって加熱媒質としての空気（加熱空気）が吹き付けられ、加熱溶融される。このように、加熱気体が吹き付けられるテープ表面１０Ａの表面面積を増大させることで、加熱効率を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、造形材料１０のテープ裏面１０Ｂは、溝が形成されていない平滑な面となっている。例えば、本実施形態ではテープ裏面１０Ｂを鏡面としている。このようなテープ裏面１０Ｂは、造形材料１０を圧延や押し出し等により成型する際に、テープ裏面１０Ｂに鏡面を有する部材を当接させ、当該鏡面を転写させることで形成することができる。テープ裏面１０Ｂを平滑面とすることにより、造形材料１０をテープ表面１０Ａ側から加熱し、溶融させることで造形材料１０を積層させる際に、既に積層されている積層物と、テープ裏面１０Ｂとの接触面積を増大させることができ、当該積層物との接合面積を増大させることができる。また、接触面積が増大することにより、上記積層物と、造形材料１０との間での熱伝達性を向上させることができ、上記積層物の造形材料１０に接触した部分をより確実に溶融させることができる。したがって、積層物と造形材料１０との密着性を向上させることができる。特に、テープ裏面１０Ｂを鏡面とすることにより、上記密着性を一層向上させることができる。
【００４１】
（カセット６１の構成）
次に、テープ搬送機構６のカセット６１について具体的に説明する。
図５は、本実施形態のカセット６１の概略構成を示す断面図である。
図５に示すように、カセット６１は、本発明の造形材料供給機構に相当し、ケース６１１と、ボビン６１２と、ピンチローラー６１３と、を備えている。
ケース６１１は、本発明の格納部に相当し、例えば、内部空間を有する直方体形状であり、内部にボビン６１２、ボビン６１２に巻装された造形材料１０、及びピンチローラー６１３が格納されている。
また、ケース６１１の一部（本実施形態では、直方体の角部）に、送出口６１１Ａが設けられており、内部に収納された造形材料１０は、この送出口６１１Ａから外部に取り出される。
【００４２】
ボビン６１２は、軸状部材であり、ケース６１１における互いに対向する面に回転可能に支持されている。このボビン６１２には、上述した造形材料１０の一端部が固定され、当該造形材料１０がボビン６１２の周面に沿って巻装されている。より具体的には、テープ状の造形材料１０は、テープ裏面１０Ｂ（ステージ２上に搬送された際に、ステージ２に対向する面）が、ボビン６１２に巻装された造形材料１０のテープ表面１０Ａに密着するように、テープ裏面１０Ｂをボビン６１２側に向けて、ボビン６１２に同心円状に巻装され、ロール状で収納されている。
このような構成では、例えば糸状等の断面円形状や断面楕円形状の造形材料をボビン６１２に巻装させた場合に比べて、体積占有率が高くなる。したがって、断面円形状や断面楕円形状の造形材料と、本実施形態のテープ状の造形材料１０とを、同量分だけボビンに巻装する場合、本実施形態の造形材料１０を用いる場合では、断面円形状や断面楕円形状の造形材料を用いる場合に比べて、体積を小さくでき、カセット６１の小型化を図ることができ、さらに、ボビン６１２への巻数も少なくなるので、製造効率性も良好となる。また、カセット６１のサイズが規定されている場合では、本実施形態のテープ状の造形材料１０を用いる場合では、体積占有率が大きいため、断面円形状や断面楕円形状の造形材料を用いる場合に比べて、カセット６１内により多くの造形材料１０を収納することが可能となる。また、テープ表面１０Ａに凹凸が形成されているために、ロール状に積層された造形材料１０間の剥離性を向上させることができ、造形材料１０が互いに貼り付くことによる搬送不良を抑制できる。
【００４３】
ピンチローラー６１３は、送出口６１１Ａの近傍に設けられ、造形材料１０が搬送方向をガイドする。ピンチローラー６１３は、一対設けられており、これらの一対のピンチローラー６１３により造形材料１０を挟み込んで送出口６１１Ａに案内する。また、ピンチローラー６１３により造形材料１０が挟み込まれることで、巻装された造形材料１０の弛みを抑制でき、送出口６１１Ａから送り出される造形材料１０の走行性（搬送性）が向上する。
【００４４】
また、カセット６１は、例えばケース６１１の外装部に図示略の係止ピンやガイド突起等による位置決め部が設けられており、これらの位置決め部を造形ヘッド３における所定位置に位置決めすることで、カセット６１を造形ヘッド３に装着することが可能となる。
このカセット６１は、テープ搬送機構６によって搬送される造形材料１０の搬送経路の上流側に取り付けられる。カセット６１は、搬送経路に沿って搬送された造形材料１０の格子状の溝が形成されたテープ表面１０Ａが、造形位置Ｐにおいて加熱気体で加熱される側に向くように、造形ヘッド３に取り付けられている。すなわち、カセット６１は、搬送経路の最下流の造形位置において、テープ裏面１０Ｂがステージ２側に対向し、テープ表面１０Ａがステージ２と反対側（加熱される側）を向くように、搬送経路の上流側（送出部６２の上流側）に取り付けられている。これにより、造形材料１０のテープ表面１０Ａが加熱されるように造形材料１０を供給できる。
【００４５】
（送出部６２の構成）
送出部６２は、図１に示すように、カセット６１から提供された造形材料１０のテープ裏面１０Ｂをステージ２側に向け、各溝１１０，１２０が形成されたテープ表面１０Ａをステージ２とは反対側に向けて、ステージ２上の造形位置Ｐに送り出す。
この送出部６２は、一対の送出ローラー６２１Ａ，６２１Ｂにより構成された送出ローラー対６２１と、駆動ローラー６２２Ａ及び従動ローラー６２２Ｂにより構成された駆動ローラー対６２２と、ガイド部６２３とを備えている。なお、本実施形態では、送出ローラー対６２１が１つ設けられる例を示すが、２つ以上設けられていてもよく、送出ローラー対６２１が設けられず、駆動ローラー対６２２のみが設けられる構成などとしてもよい。さらに、駆動ローラー対６２２が１つのみ設けられる例を示すが、２つ以上設けられる構成などとしてもよい。
【００４６】
送出ローラー対６２１は、送出ローラー６２１Ａ，６２１Ｂにより造形材料１０を挟み込み、造形材料１０の搬送をガイドする。ここで、送出ローラー対６２１は、カセット６１から送出された造形材料１０の巻癖（ボビン６１２への巻装方向）とは反対側に造形材料１０を湾曲させつつ、当該造形材料１０を搬送する。これにより、造形材料１０の巻癖を矯正することが可能となる。
【００４７】
駆動ローラー対６２２は、造形材料１０を引き込み、造形位置Ｐに向かって送出する。具体的には、駆動ローラー対６２２は、モーター等の駆動量により回転駆動される駆動ローラー６２２Ａと、駆動ローラー６２２Ａの駆動に追従する（モーター駆動力が伝達されない）従動ローラー６２２Ｂとを備えている。駆動ローラー６２２Ａ及び従動ローラー６２２Ｂにより、造形材料１０の定速度での搬送が可能となる。
ここで、駆動ローラー６２２Ａは、造形材料１０のテープ裏面１０Ｂに接することが好ましい。これにより、造形材料１０の巻癖により当該造形材料１０が駆動ローラー６２２Ａに付勢され、搬送時の滑り等を抑制でき、搬送効率性を向上できる。
なお、駆動ローラー６２２Ａがテープ表面に接する構成としてもよい。また、駆動ローラー対６２２を構成する一対のローラーの双方を駆動ローラーとして駆動させる構成としてもよい。この場合、さらに、テープ裏面１０Ｂに接する駆動ローラーを、テープ表面に接する駆動ローラーに対して回転速度を僅かに上げることで、造形材料１０の巻癖をより確実に矯正することができる。
【００４８】
ここで、駆動ローラー対６２２を構成する一対のローラーの双方を駆動ローラーとして駆動させる構成としてもよい。この場合、造形材料１０のテープ裏面１０Ｂにも駆動ローラー６２２Ａが接する。これにより、造形材料１０の巻癖により当該造形材料１０が駆動ローラーに付勢され、搬送時の滑り等をより確実に抑制できる。
また、一対のローラーの双方を駆動ローラーとした場合、さらに、テープ裏面１０Ｂに接する駆動ローラーを、テープ表面に接する駆動ローラーに対して回転速度を僅かに上げることで、造形材料１０の巻癖を矯正することができる。
【００４９】
ガイド部６２３は、例えば、表面が耐摩耗処理された、耐久性の高い金属材により板バネ状に構成され、搬送方向に沿う両端にガイド壁（図示略）を備えている。
このガイド部６２３は、造形材料１０の弛みを取るとともに造形材料１０の搬送方向を矯正してステージ２上の造形位置Ｐへの搬送を案内する。
ガイド部６２３により案内された造形材料１０は、撓みにより先端部が造形位置Ｐに付勢当接され、後述の熱風吹付機構７により熱された部分が溶融して造形位置Ｐに積層される。
【００５０】
［熱風吹付機構７の構成］
熱風吹付機構７は、図１に示すように、コンプレッサー７１と、気体供給部７２と、ダクト７３と、を備え、造形材料１０の各溝１１０，１２０が形成されたテープ表面１０Ａに対して、ステージ２とは反対側から加熱気体を吹き付けることで、当該造形材料１０を加熱し、溶融させる。
［コンプレッサー７１の構成］
コンプレッサー７１は、気体を高圧に圧縮する圧縮スペース（図示略）を有し、その圧力により気体供給部７２に当該気体を供給する装置である。気体としては、不活性ガスを用いることが好ましい。不活性ガスを用いることで、造形材料１０を加熱した際の造形材料１０の変質を防止できる。
また、コンプレッサー７１内部には、気体中の水分を除去する除湿剤が設けられており、コンプレッサー７１から供給される気体は除湿されている。したがって、気体として空気を用いる場合でも、除湿された加熱空気が造形材料１０に吹き付けられることになり、造形材料１０と水との反応を抑制できる。
【００５１】
なお、コンプレッサー７１は、ダクト７３と接続されており、ダクト７３により吸引された空気は、前記圧縮スペースに導入される。
このような本実施形態では、気体として不活性ガスを用いる場合、ステージ２上を不活性ガス雰囲気下に維持することが好ましい。具体的には、少なくとも、造形装置１のステージ２、造形ヘッド３、及び移動機構４を密閉された造形室内に格納し、造形室内を不活性ガス雰囲気下に維持する。これにより、ダクト７３により不活性ガスが吸引されることになり、常に造形材料１０に不活性ガスを吹き付けることが可能となる。
なお、気体として空気を用いる場合は、不活性ガス雰囲気下に維持する必要がなく、造形室が設けられなくてもよい。
【００５２】
（気体供給部７２の構成）
気体供給部７２は、コンプレッサー７１から供給された気体を加熱して造形位置Ｐに対して吹き付ける。ここで、この気体供給部７２は、当該気体供給部７２から吹き付けられた加熱気体が搬送方向に沿って搬送される造形材料１０の上流側から下流側に向かうように、搬送方向Ｄ１及び法線方向Ｄ２を含む面内で、ステージ２の法線方向Ｄ２に対して所定の角度θで傾斜して配置されている。この傾斜角度θとしては、例えば０°＜θ≦４５°であることが好適である。これにより、加熱気体が造形材料１０の上流側に向かわず、造形位置Ｐ以外の造形材料１０が溶融される不都合を回避することができる。
【００５３】
図６は、気体供給部７２の概略構成を示す断面図である。
図６に示すように、気体供給部７２は、耐熱シリンジ７２１、巻芯７２２、ヒーターコイル７２３、及び温度センサー７２４等を備えている。
耐熱シリンジ７２１は、例えば円筒形等の筒状に形成されている。耐熱シリンジ７２１としては、例えば、耐熱ガラスや耐熱金属を用いて構成されることが好ましい。なお、熱の拡散の低減や火傷防止等のために、耐熱シリンジ７２１の外周面を断熱材で覆う構成とすることが好ましい。
耐熱シリンジ７２１の基端部は、コンプレッサー７１に接続され、コンプレッサー７１から供給される気体は、当該基端部から耐熱シリンジ７２１の内部に導入される。また、耐熱シリンジ７２１の先端部（ステージ２に対向する端部）は、円筒径寸法が先端に向かう程小さくなる形状に形成されたノズルを構成し、ノズルの先端に加熱された気体が放出されるノズル開口部７２１Ａが設けられる。
【００５４】
耐熱シリンジ７２１の中心軸上には、例えばセラミック製の巻芯７２２が配置され、当該巻芯７２２にヒーターコイル７２３が巻装されている。このヒーターコイル７２３は、コントローラー５の制御の下、電流を流すことにより加熱され、耐熱シリンジ７２１内に導入された気体を加熱する。ヒーターコイル７２３としては、例えばニッケルクロムや鉄クロムアルミの電熱線を用いることができ、１０００℃以上の高温加熱が可能となる。したがって、造形材料１０として金属材料を用いる場合でも、溶融積層させることが可能となる。
また、温度センサー７２４は、巻芯７２２のノズル側の先端に設けられ、ノズル開口部７２１Ａから放出される加熱気体の温度を計測する。温度センサー７２４は、コントローラー５に電気的に接続されており、計測温度に応じた検出信号をコントローラー５に出力する。これにより、コントローラー５は、計測温度に基づいて、ヒーターコイル７２３への印加電圧を制御して、ノズル開口部７２１Ａから所望温度の加熱気体を放出させることが可能となる。
【００５５】
図７は、耐熱シリンジ７２１におけるノズル開口部７２１Ａの先端形状を示す図である。
ノズル開口部７２１Ａの先端形状は、放出される加熱気体に乱流等が発生しにくく、所望の造形位置Ｐに適切に加熱気体を吹き付ける形状とすることが好ましい。
このようなノズル開口部７２１Ａの開口形状としては、例えば図７（Ａ）に示すような円形状、又は図７（Ｂ）に示すような楕円形状が例示できる。
図７（Ａ）に示すようなノズル形状では、テープ状の造形材料１０のテープ幅方向における一部に、局所的に加熱気体を吹き付けることができ、高い精度で造形物を形成することが可能となる。この場合、開口径寸法Ａを、例えば０．０５ｍｍ≦Ａ≦２ｍｍにすることが好ましい。
一方、図７（Ｂ）に示すようなノズル形状の場合、例えば、造形材料１０の広範囲に亘って加熱気体を吹き付けることが可能となるため、高速で造形物を造形する場合に好適である。この場合、ノズル開口の短径寸法をＢ、長径寸法をＣとすると、例えば０．１ｍｍ≦Ｂ≦１ｍｍ、Ｃ≦１０Ｂと設定することが好ましい。
【００５６】
図８は、加熱気体の風量分布と、造形材料１０の凸部１３０との関係を模式的に示す図である。図８（Ａ）は、ノズル開口部７２１Ａから放出された加熱気体の、造形材料１０のテープ表面１０Ａにおける風量分布を示している。なお、図８（Ａ）では、横軸にはノズル開口部７２１Ａの中心に対応する中心位置からの距離を、縦軸には風量を対応させている。また、図８（Ｂ）は、テープ厚み方向の平面視において、メッシュ状に配置された凸部１３０を模式的に示す平面図である。
なお、図８では、ノズル開口部７２１Ａの開口形状は図７（Ａ）に示すような円形状のものを用いた場合について一例として説明する。
また、以下の説明を簡単にするため、図８では、Ｚ１方向に沿って、すなわちテープ表面１０Ａに直交する方向に熱風を吹き付けた場合について図示している。実際には、気体供給部７２の傾斜に応じて、熱風の風量分布が変化するものの、当該傾斜による風量分布の変化の影響は無視できる程度とする。
【００５７】
図８（Ａ）に示すように、加熱気体の風量は、ノズル開口部７２１Ａの中心に対応する中心位置Ｏで最大となる。そして、当該中心位置Ｏから外側に向かうにしたがって風量が減少する。この風量分布は、中心位置Ｏからの距離に対して、例えばガウシアン分布に略従った分布となる。
図８（Ａ）において風量が最大値の半値以上の範囲に対応する範囲Ｓを図８（Ｂ）に示している。この範囲Ｓは、当該範囲Ｓ内において造形材料１０を適切に溶融させることができる範囲である（以下、溶融範囲Ｓとも称する）。なお、この溶融範囲Ｓにおいて、適切に造形材料１０を溶融可能なように、加熱気体の風量、風速、温度等が設定されている。
【００５８】
図８（Ｂ）に示すように、溶融範囲Ｓには、複数の凸部１３０、すなわち厚肉部１０２が含まれている。本実施形態では例えば９つの凸部１３０が含まれるように、凸部１３０の寸法と、溶融範囲Ｓの寸法とが設定されている。すなわち、溶融範囲Ｓの寸法に対して、所望の数の凸部１３０が含まれるように、凸部１３０の寸法ｂ２や、各溝１１０，１２０の寸法ｂ３が設定される。
このような構成では、溶融範囲Ｓ内の溶融対象の凸部１３０の外側に配置される凸部１３０は、溶融対象の凸部１３０との間に設けられた各溝１２０，１３０によって熱伝導が阻害される。これにより、溶融対象の凸部１３０とその周囲を囲む各溝１２０，１３０の全部又は一部とが選択的に溶融させることができる。つまり、造形材料１０の溶融量を、溶融範囲Ｓに含まれる凸部１３０の数に応じた量とすることができ、造形材料１０の溶融量の調整をより確実に行うことができる。そして、複数の凸部１３０が溶融範囲Ｓに含まれることにより、溶融範囲Ｓに含まれる凸部１３０の数にばらつきが生じた場合でも、造形材料１０の溶融量の差を低減することができる。
【００５９】
なお、ノズル開口部７２１Ａの開口形状が図７（Ｂ）に示すような楕円形状の場合、当該楕円の短系方向に対応する風量分布が、ガウシアン分布に略従った分布となる。また、長径方向においては、両端部が同様にガウシアン分布に略従った分布となる。このように長円形状の開口を有するノズル開口部７２１Ａを用いる場合は、短径方向において、溶融範囲に複数の凸部１３０が含まれるように、当該溶融範囲を設定することが好ましい。
【００６０】
ところで、本実施形態では、テープ状の造形材料１０に対して、テープ幅寸法の一部に加熱気体を吹き付けることで、テープ幅方向における一部を溶融させて造形物を造形する。この場合、気体供給部７２をテープ幅方向に対して走査可能な構成とすることで、テープ状の造形材料１０を無駄なく消費することができる。
図９に、気体供給部７２をテープ幅方向に走査するための揺動部の構成例を示す。
図９の例では、気体供給部７２の基端部に揺動部７２５が設けられる。この揺動部７２５は、ステージ２の法線方向Ｄ２から見た平面視において、造形位置Ｐにおけるテープ搬送方向Ｄ１に平行で、かつテープ幅方向から見た平面視においてステージ２の法線方向Ｄ２に対して傾斜する揺動軸７２６を備えている（図１参照）。そして、当該揺動軸７２６は、耐熱シリンジ７２１がテープ搬送方向に直交するテープ幅方向に沿って揺動自在となるように、造形ヘッド３の本体部（図示略）に軸支される。また、揺動部７２５による気体供給部７２の揺動動作としては、例えば、揺動軸７２６にステッピングモーター等の動力源からの動力を伝達させて揺動させる。コントローラー５により動力源の動作を制御することで、テープ幅方向における所定位置に加熱気体を吹き付けることができる。
なお、気体供給部７２を揺動させる揺動部としては、上記に限定されず、その他、いかなる構成を用いてもよい。例えば、造形ヘッド３において気体供給部７２がテープ幅方向に平行移動可能な構成とし、別途設けられた移動機構によりテープ幅方向に進退移動させる構成などとしてもよい。
【００６１】
（ダクト７３の構成）
ダクト７３は、造形位置Ｐ近傍に気体吸入口が設けられ、気体供給部７２から放出され、造形材料１０に吹き付けられた後の加熱気体を回収する。
本実施形態では、気体供給部７２は、搬送方向の上流側から下流側に向かって加熱気体を吹き付けるため、ダクト７３は、気体供給部７２の下流側に配置されていることが好ましい。
また、ダクト７３は、コンプレッサー７１に接続されており、コンプレッサー７１による気体吸引力により、基体を吸引する。このような構成では、コンプレッサー７１、気体供給部７２、及びダクト７３により加熱気体が循環活用されることになり、エネルギー効率性が向上する。
【００６２】
ここで、ダクト７３の吸引口の流路断面積は、気体供給部７２のノズル開口部７２１Ａの開口面積よりも大きいことが好ましい。このような構成では、吹き付けられた加熱気体よりも多くの気体をダクト７３にて回収することができ、加熱気体の回収効率を向上させることができる。
【００６３】
［移動機構４の構成］
移動機構４は、造形ヘッド３をステージ２に対してＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の各軸方向に移動させて、造形ヘッド３におけるテープ搬送機構６の造形材料１０の搬送先（造形位置Ｐ）、及び熱風吹付機構７の加熱気体の吹付位置を所望の位置に移動させる。すなわち、移動機構４は、造形位置Ｐをステージ２に対して移動させる。
具体的な構成としては、例えばＹ軸方向に沿って敷設されたＹガイド上で移動可能なコラム、コラム上に設けられてＸ軸方向に延びるＸガイドを備えたスライダ、Ｘガイドに沿って移動可能でＺ方向に沿ったＺガイドを備えたラムを備え、ラムのＺガイドに沿って移動可能に造形ヘッド３が設けられる構成等が例示できる。また、複数のアーム部材を連結し、アームの連結角度を制御することで、造形ヘッド３を３次元空間で移動可能な構成などとしてもよい。
また、本実施形態では、移動機構４により造形ヘッド３をステージ２に対して移動させる構成を例示するがこれに限定されず、例えば、ステージ２を造形ヘッド３に対して移動させる構成などとしてもよい。さらには、ステージ２をＺ方向に沿って移動させ、造形ヘッド３をＸＹ軸に沿って移動させる構成などとしてもよい。
【００６４】
［コントローラー５の構成］
コントローラー５は、例えばメモリー等の記憶部、ＣＰＵとの演算回路等により構成され、造形装置１の全体動作を制御する。記憶回路には、造形装置１を制御するための各種プログラムや各種データが記録される。また、コントローラー５の演算回路は、記憶部に記憶されたプログラムを読み込み実行することで、図１に示すように、データ取得手段５１、移動制御手段５２、及び造形制御手段５３として機能する。なお、本実施形態では、各機能構成は、ハードウェアである演算回路と、プログラム（ソフトウェア）との協働により実現される例を示すが、例えば各機能を有する集積回路（ハードウェア）を組み合わせることで実現される構成などとしてもよい。
データ取得手段５１は、例えば、コントローラー５に通信可能に接続されるパーソナルコンピューター等の外部機器から造形用データを取得する。なお、コントローラー５が記録媒体を読み込むドライブ装置を備え、当該ドライブ装置に装着された記録媒体から直接造形用データを取得する構成などとしてもよい。
移動制御手段５２は、造形用データに基づいて、移動機構４を制御し、造形ヘッド３を移動させる。
造形制御手段５３は、造形ヘッド３を制御する。具体的には、造形制御手段５３は、送出部６２の駆動ローラー対６２２、コンプレッサー７１、気体供給部７２、ダクト７３の動作を制御し、造形位置Ｐに造形材料１０を溶融積層させて造形物を造形する。
【００６５】
［造形装置１による造形物の製造方法］
次に、上述のような造形装置１を用いた造形物の造形方法について図面に基づいて説明する。
図１０は、本実施形態の造形装置１を用いた造形物の造形方法（造形処理）を示すフローチャートである。図１１は、造形処理により造形物が形成される過程を示す斜視図である。
造形装置１により、造形物を造形するには、まず、コントローラー５のデータ取得手段５１は、造形用データを取得する（ステップＳ１）。具体的には、データ取得手段５１は、操作者の操作に基づいて、例えばコントローラー５に接続されたパーソナルコンピューター等の外部機器から入力される造形用データ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録された造形用データ、インターネット等の通信回線を介して取得された造形用データ等を取得する。
【００６６】
次に、移動制御手段５２は、造形用データから造形物の断面形状を解析し、図１１に示すように、造形ヘッド３を造形物断面に相当する造形位置Ｐに移動させる（ステップＳ２）。
具体的には、テープ搬送機構６により搬送される造形材料１０の先端部が造形用データに基づいて示される造形位置Ｐに位置するように、移動機構４及び気体供給部７２の揺動部７２５を制御する。
【００６７】
この後、造形制御手段５３は、造形ヘッド３等を制御し、造形位置Ｐに対して造形材料１０を溶融して積層させ、図１１に示すように、造形物を形成する（ステップＳ３）。
具体的には、造形制御手段５３は、コンプレッサー７１を制御して、予め設定された流量となるように、コンプレッサー７１から気体供給部７２に気体を導入する。
また、造形制御手段５３は、温度センサー７２４により検出された温度を参照し、当該検出温度が造形材料１０の融点近傍の温度となるように、ヒーターコイル７２３に電圧を印加する。これにより、ノズル開口部７２１Ａから造形材料１０の先端部におけるテープ幅方向の一部に、各溝１１０，１２０が形成されたテープ表面１０Ａ側から造形材料１０の融点前後となる温度の加熱気体が吹き付けられ、造形材料１０が溶融して造形位置Ｐに積層される。
【００６８】
この後、造形制御手段５３は、造形用データに基づいた造形物の造形処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４で「Ｎｏ」と判定された場合は、ステップＳ２及びステップＳ３に戻り、造形ヘッド３の移動及び造形材料の溶融積層を繰り返す。
この際、移動制御手段５２は、気体供給部７２の揺動部７２５を制御して気体供給部７２の加熱気体の吹付位置をテープ幅方向に沿って移動させ、かつ移動機構４を移動させて、加熱気体の吹付位置が造形用データに基づいた造形位置Ｐとなるように、造形ヘッド３の位置を制御する。
また、造形制御手段５３は、揺動部７２５により加熱気体の吹付位置が走査され、テープ幅方向に沿った造形材料１０が溶融及び積層された場合は、テープ搬送機構６の駆動ローラー６２２Ａを駆動させることで、造形材料１０を造形位置Ｐに送り出す。また、造形制御手段５３は、送出部６２を制御して、駆動ローラー対６２２を駆動させ、造形材料１０を所定量送り出す。送出部６２により送り出された造形材料１０は、可撓性を有するため自重により撓み、造形位置Ｐに付勢当接される。この際、造形材料１０は、鏡面状のテープ裏面１０Ｂ側をステージ２側に向けて送り出されるため、ステージ２上の造形位置Ｐに既に積層されている積層物が存在する場合、当該積層物にテープ裏面１０Ｂが接触した状態となる。この後、ステップＳ３と同様に、造形位置Ｐに対して造形材料１０を溶融させて積層させる。
そして、ステップＳ４において、「Ｙｅｓ」と判定されると、造形処理を終了させる。
【００６９】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態では、造形材料１０は、造形位置Ｐにおいて加熱気体が吹き付けられるテープ表面１０Ａに、第１溝１１０及び第２溝１２０が形成されている。このような構成では、第１溝１１０及び第２溝１２０が形成されていない厚肉部１０２を選択的に溶融させることが容易となる。すなわち、厚肉部１０２に対して、各溝１１０，１２０の底面部１１３，１２３（薄肉部１０１の表面）は、加熱気体が当たりにくく加熱されにくくなっている。このため、溶融範囲Ｓに含まれ、加熱気体が直接当たる厚肉部１０２（凸部１３０）のみをより確実に溶融させることができ、造形材料１０の溶融量をより確実に調整できる。また、薄肉部１０１は、厚肉部１０２に対して、厚み方向の寸法が小さいため、当該厚み方向に直交する方向への熱伝達性が小さい。したがって、溶融するのに十分な熱量を受けた厚肉部１０２から、当該厚肉部１０２の周囲に設けられた他の厚肉部１０２への熱伝導を薄肉部１０１で抑制することができる。以上から、十分な熱量を受けた厚肉部１０２のみを選択的に溶融させることで、造形材料１０の溶融量を適切に調整することができ、造形精度の向上を図ることができる。
また、厚肉部１０２の周囲に溝が設けられるので、厚肉部１０２の表面（表面部１３１）及び側面（側面部１１２，１２２）から加熱気体が当たり、厚肉部１０２を効率よく溶融させることができ、エネルギーの利用効率が向上する。
また、造形材料１０を取り替える場合等、僅かな応力を加えるだけで、造形材料１０を第１溝１１０や第２溝１２０に沿って容易に切断でき、造形材料１０の取り扱いも容易となる。特に、テープ幅方向に沿った第１溝１１０により、当該テープ幅方向に沿って造形材料１０を切断し易くでき、造形材料１０を取り換える場合等の取り扱い容易性をより好適に向上させることができる。
【００７０】
本実施形態では、造形材料１０のテープ裏面１０Ｂが、加熱されるテープ表面１０Ａよりも平滑な面、例えば鏡面としている。これにより、造形材料１０をテープ表面１０Ａ側から加熱し、溶融させることで造形材料１０を積層させる際に、既に積層されている積層物と、テープ裏面１０Ｂとの接触面積、すなわち接合面積を増大させることができる。また、接触面積が増大することにより、上記積層物と、造形材料１０との間での熱伝達性を向上させることができ、上記積層物の造形材料１０に接触した部分をより確実に溶融させることができる。したがって、積層物と造形材料１０との密着性を向上させることができる。
【００７１】
なお、テープ裏面１０Ｂにもテープ表面１０Ａと同様に溝を形成してもよい。この場合、テープ厚み方向に見た平面視において、テープ表面１０Ａに形成された各溝１１０，１２０に重なるように、テープ裏面１０Ｂに溝を形成することが好ましい。このような構成では、薄肉部１０１における強度をより確実に低下させることができ、造形材料１０をより切断し易くできる。
【００７２】
本実施形態では、造形材料１０は、溝（第１溝１１０又は第２溝１２０）が格子状に形成されている。このような構成では、厚肉部１０２がメッシュ状に形成され、当該メッシュ状の厚肉部１０２単位で造形材料１０を溶融させることができるので、造形材料１０の溶融量をより適切に調整でき、造形精度のより一層の向上できる。
特に、本実施形態では、格子状の溝が、搬送方向（Ｙ１方向）及びテープ幅方向（Ｘ１方向）に沿って設けられている。これにより、上述のように、テープ幅方向に沿って造形材料１０を容易に切断することができるとともに、溶融量の調整による造形精度の向上を図ることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、格子状の溝により形成された複数の厚肉部１０２（凸部１３０）が溶融範囲Ｓに含まれるように、各溝１１０，１２０の寸法及び間隔（凸部１３０のテープ幅方向（Ｘ１方向）及搬送方向（Ｙ１方向）の寸法）が設定されている。これにより、溶融範囲Ｓに含まれる厚肉部１０２（凸部１３０）の数にばらつきが生じたとしても、造形材料１０の溶融量の差を低減することができる。造形精度の低下を抑制できる。
【００７４】
本実施形態では、第１溝１１０は、側面部１１２及び底面部１１３が、搬送方向（Ｙ１方向）及びテープ厚み方向（Ｚ１方向）の断面視において、テープ厚み方向に底面部１１３に向かう方向に凹状の曲面で連続する。このような構成では、側面部１１２及び底面部１１３が近づく方向又は離れる方向に造形材料１０が湾曲（変形）した場合、例えば平面状に形成された側面部１１２と底面部１１３とが所定角度で交差する構成に比べて、連続部における応力集中を抑制できる。したがって、上記応力集中による連続部の断裂や折れを抑制できる。
また、本実施形態では、一対の側面部１１２は、テープ厚み方向に底面部１１３と反対側に向かうにしたがって、距離が大きくなる方向にテープ厚み方向に対して傾斜している。このような構成では、側面部１１２及び底面部１１３の連続部の曲率を小さくすることができ、これにより応力集中をより確実に抑制することができる。
なお、第２溝１２０についても、上記第１溝１１０と同様である。
【００７５】
本実施形態では、各溝１１０，１２０の寸法ａ２を造形材料１０の厚み寸法（最大寸法）ａ１の１０％以上とすることにより、薄肉部１０１における強度を低減でき、造形材料１０を溝に沿って切断し易くできる。
一方、各溝１１０，１２０の寸法ａ２を造形材料１０の厚み寸法（最大寸法）ａ１の２０％以下とすることにより、薄肉部１０１における強度の低下を抑制できる。
以上から、ユーザーが意図的に力を加えた際に、造形材料１０を容易に切断可能とするとともに、通常搬送時に造形材料１０が断裂することを抑制できる。
【００７６】
本実施形態では、第１溝１１０の配列間隔ｂ２が、配列方向における溶融範囲Ｓの寸法よりも小さい。このような構成では、配列方向（Ｙ１方向）において、厚肉部１０２の少なくとも１つが溶融範囲Ｓに含まれることになる。したがって、一度の加熱溶融において１以上の厚肉部１０２をより確実に溶融させることができ、造形材料１０の溶融量をより確実に調整できる。
【００７７】
本実施形態では、テープ状の造形材料１０は、可撓性を有し、テープ厚み寸法ａ１とテープ幅寸法ｂ１との比であるアスペクト比（ａ１／ｂ１）が１０以上である。このため、十分に造形材料１０の可撓性を確保することができ、かつ捩れや撓み等により造形材料１０の搬送ハンドリング性の悪化も抑制できる。したがって、造形材料１０の搬送効率を向上させることができ、造形材料１０を所望の造形位置Ｐに効率的に搬送することができる。
【００７８】
ここで、造形材料１０として金属素材を用いることができる。このように金属素材の造形材料１０を用いることで、高強度な造形物を造形することができる。一方で、金属素材は、樹脂素材に比べて融点が高いため、樹脂素材を用いる場合よりも多くの熱エネルギーを付与する必要があり、熱拡散によるエネルギーの損失が大きくなるおそれがある。
これに対して、本実施形態では、造形材料１０を用いることにより、上述のように、エネルギーの利用効率を向上させることができる。したがって、金属素材を用いた場合でも、熱拡散によるエネルギーの損失の増大を抑制することができる。
【００７９】
本実施形態の造形装置１は、造形物が造形されるステージ２と、造形材料１０をステージ２上の所定の造形位置Ｐに搬送するテープ搬送機構６と、造形位置Ｐに搬送された造形材料１０のテープ表面１０Ａに対して加熱気体を吹き付けて溶融させる熱風吹付機構７と、熱風吹付機構７が組み込まれる造形ヘッド３を、造形位置Ｐが造形用データに基づく所望位置に位置するように移動させる移動機構４と、を備えている。
このような構成では、造形位置Ｐにおいて、造形材料１０を局所的に加熱すればよく、造形材料１０の全部を溶融させたり、溶融させた状態を維持し続ける必要がない。したがって、例えば溶融状態の造形材料を押し出す構成に比べて、必要となる熱エネルギーが少なくでき、エネルギー効率性を向上させることができる。
上述のように、造形装置１及び造形材料１０を用いることで、造形材料１０の溶融量を適切に調整することができ、造形精度を好適に向上できる。また、造形装置１におけるエネルギーの利用効率を向上できる。
【００８０】
本実施形態のカセット６１を備える造形装置１では、ケース６１１の送出口６１１Ａから供給され、ステージ２上の造形位置に搬送された造形材料１０の各溝１１０，１２０が形成されたテープ表面１０Ａが加熱気体で加熱される。すなわち、テープ搬送機構６の送出部６２によって搬送される造形材料１０のテープ表面１０Ａが、造形位置Ｐで加熱気体によって加熱される側に向くように、造形材料１０をテープ搬送機構６に搬送させることができる。したがって、上述のように造形装置１における造形材料１０の溶融量を適切に調整することができ、造形精度を好適に向上できる。また、造形装置１におけるエネルギーの利用効率を向上できる。
【００８１】
［その他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記実施形態では、造形材料１０を溶融させる溶融機構として加熱気体を加熱媒質とした熱風吹付機構７を備える造形装置１を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、レーザー光を照射するレーザー照射機構や、放電を発生させる放電機構等により造形材料１０を溶融させる機構を採用してもよい。また、高温のプローブを当接させて、当接部分を加熱溶融させる機構を採用してもよい。すなわち、加熱気体、加熱された固体（ワイヤー等）、光（電磁波）、及び荷電粒子（電子やプラズマ）等の加熱媒質を介して局所的に造形材料１０を加熱し溶融可能な各種の溶融機構を使用可能である。
【００８２】
図１２は、溶融機構としてのレーザー照射機構を備え、加熱媒質としてレーザー光を用いる造形装置の概略構成を示す図である。
図１２に示すように、造形装置１Ａは、造形ヘッド３Ａ以外は、上記実施形態の造形装置１と同様に構成される。造形ヘッド３Ａは、レーザー照射機構７Ａと、ディテクター８（受光部）と、を備えている。
レーザー照射機構７Ａは、レーザー光源から出力されたレーザー光を集光し、造形材料１０の造形位置Ｐ上に照射スポットを結像させる。また、レーザー照射機構７Ａは、レーザー光の照射スポットを造形材料１０のテープ幅方向に沿って走査可能に構成されている。このレーザー照射機構７Ａは、照射スポットにおいて造形材料１０を溶融させる。
ディテクター８は、造形位置Ｐで反射されたレーザー光を受光し、その受光量に応じた信号をコントローラー５に出力する。コントローラー５の造形制御手段５３は、ディテクター８から入力される受光量に応じた信号を参照し、レーザー光の強度を調整する。
【００８３】
図１３は、照射スポットの強度分布と、造形材料１０の凸部１３０との関係を模式的に示す図である。図１３（Ａ）は、造形材料１０のテープ表面１０Ａにおける、照射スポットの強度分布を示している。また、図１３（Ｂ）は、テープ厚み方向の平面視において、メッシュ状に配置された凸部１３０を模式的に示す平面図である。
レーザー照射機構７Ａから出射されたレーザー光は、図１３（Ａ）に示すようなガウシアン分布に略従った強度分布となる。造形装置１Ａでは、レーザー光の強度が最大となる中心位置Ｏに対して、当該強度が半値以上となる範囲、すなわち半値幅Ｅ５０に対応する範囲が照射スポットであり、図１３（Ｂ）に示す溶融範囲Ｓである。本変形例においても、溶融範囲Ｓに所定数の凸部１３０、すなわち厚肉部１０２が含まれている。
【００８４】
図１４は、溶融機構としての放電機構を備え、加熱媒質として荷電粒子（プラズマ）を用いる造形装置の概略構成を示す図である。
図１４に示すように、造形装置１Ｂは、造形ヘッド３Ｂ以外は、上記実施形態の造形装置１と同様に構成される。造形ヘッド３Ｂは、放電機構７Ｂを備えている。
放電機構７Ｂは、図１４に示すように、プラズマ発生部７１Ｂと、アーク電源７２Ｂと、これらプラズマ発生部７１Ｂ及びアーク電源７２Ｂをテープ幅方向に走査する走査機構部７３Ｂと、を備えている。
【００８５】
プラズマ発生部７１Ｂの電極７１１Ｂは、アーク電源７２Ｂの高電位側に接続される。電極７１１Ｂを収納するアースシールドケース７１２Ｂは、トリガースイッチ７１３Ｂにより接地状態と高電位状態を切替可能とされている。このアースシールドケース７１２Ｂは、ハウジングケース７１４Ｂに収納されており、アースシールドケース７１２Ｂの内部にはプラズマ生成ガスが、アースシールドケース７１２Ｂとハウジングケース７１４Ｂとの間にはシールドガスがそれぞれ供給される。
このように構成された放電機構７Ｂでは、トリガースイッチ７１３Ｂが接地状態に設定されることで、電極７１１Ｂ及びアースシールドケース７１２Ｂ間にパイロット放電が生じ、プラズマ生成ガスにてプラズマ状態が形成されるとともに、シールドガスにてプラズマアークがトーチ状に収束される。放電機構７Ｂは、生成したプラズマアークを造形材料１０に当てて、当該造形材料１０を溶融させる。
【００８６】
図１５は、プラズマアークの電流密度分布と、造形材料１０の凸部１３０との関係を模式的に示す図である。図１５（Ａ）は、造形材料１０のテープ表面１０Ａにおける、プラズマアークの電流密度分布を示している。また、図１５（Ｂ）は、テープ厚み方向の平面視において、メッシュ状に配置された凸部１３０を模式的に示す平面図である。
放電機構７Ｂで形成されたプラズマアークは、図１５（Ａ）に示すようなガウシアン分布に略従った強度分布となる。造形装置１Ｂでは、電流密度が最大となる中心位置Ｏに対して、当該電流密度が半値（５０％）以上となる範囲が、図１５（Ｂ）に示す溶融範囲Ｓである。本変形例においても、溶融範囲Ｓに所定数の凸部１３０、すなわち厚肉部１０２が含まれている。
【００８７】
図１６は、溶融機構としての押圧造形機構を備え、加熱媒質として高温の固体を接触させる造形装置の概略構成を示す図である。
図１６に示すように、造形装置１Ｃは、造形ヘッド３Ｃ以外は、上記実施形態の造形装置１と同様に構成される。造形ヘッド３Ｃは、押圧造形機構７Ｃを備えている。
押圧造形機構７Ｃは、図１６に示すように、ヒートプローブ７１Ｃと、加熱部７２Ｃと、押圧駆動部７３Ｃと、ジョイント部７４Ｃと、走査駆動部７５Ｃと、を備えている。押圧造形機構７Ｃは、加熱されたヒートプローブ７１Ｃの先端部分の当接部７１１Ｃを、造形位置Ｐにおいて造形材料１０に当接させ、加熱溶融させる。
【００８８】
ヒートプローブ７１Ｃは、金属部材あり、ステージ２側に向かうにしたがって断面積が小さくなるテーパ状に構成されている。ヒートプローブ７１Ｃの造形位置Ｐに対向する当接部７１１Ｃは、平坦面であり、例えば円形状等に形成されている。
加熱部７２Ｃは、コントローラー５の制御の下、ヒートプローブ７１Ｃを加熱する。
押圧駆動部７３Ｃは、ヒートプローブ７１Ｃを軸心方向に沿って（ステージ２の法線方向Ｄ２に沿って）進退移動させる。
ジョイント部７４Ｃは、ヒートプローブ７１Ｃの基端部と、押圧駆動部７３Ｃとを断熱材を介して接続する。
走査駆動部７５Ｃは、ヒートプローブ７１Ｃ、加熱部７２Ｃ、押圧駆動部７３Ｃ及びジョイント部７４Ｃを含む加熱ユニットを造形材料１０のテープ幅方向に沿って移動させる。
【００８９】
図１７は、ヒートプローブ７１Ｃの先端部分と、造形材料１０の凸部１３０との関係を模式的に示す図である。図１７（Ａ）は、ヒートプローブ７１Ｃの先端部の概略構成を示す図である。また、図１７（Ｂ）は、テープ厚み方向の平面視において、メッシュ状に配置された凸部１３０を模式的に示す平面図である。
上述のように、当接部７１１Ｃは、例えば円形状であり、円形状の当接部７１１Ｃが当接する範囲が図１７（Ｂ）に示す溶融範囲Ｓである。本変形例においても、溶融範囲Ｓに所定数の凸部１３０、すなわち厚肉部１０２が含まれている。
【００９０】
上記実施形態では、溶融範囲Ｓに９個の凸部１０３、すなわち厚肉部１０２が含まれる構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、１以上の凸部１０３（厚肉部１０２）が含まれていればよい。なお、溶融範囲Ｓに含まれる凸部１０３の数が多いほど、溶融範囲Ｓに対する厚肉部１０２の１個あたりの体積が小さくなる。このため、溶融範囲Ｓの端部の位置ずれが生じ、溶融範囲Ｓに含まれるべき厚肉部１０２が、溶融範囲Ｓに含まれなかった場合、溶融範囲Ｓに含まれる凸部１０３の数を多くするほど、溶融量の誤差を小さくできる。
【００９１】
上記実施形態では、造形材料１０にテープ幅方向に沿った第１溝１１０、及び搬送方向に沿った第２溝１２０を有する、すなわち、格子状に溝が形成されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、所定の１方向に沿った溝のみを有する構成や、３以上の方向のそれぞれに沿った溝を有する構成を採用してもよい。
例えば、第２溝１２０を備えず、テープ幅方向に沿った第１溝１１０のみを備える構成としてもよい。このような構成でも、第１溝１１０を有することにより、当該第１１０に沿って造形材料１０を切断し易くでき、上述のように造形材料１０の取り換え時等の取り扱いを容易とすることができる。
また、例えば、３方向のそれぞれに沿って溝を形成することにより、厚み方向における平面視において、三角形状の厚肉部を形成することができる。
【００９２】
上記実施形態では、造形材料１０の各溝１１０，１２０はいずれも、側面部と底面部とが曲面で連続する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方のみに上述の構成を採用してもよい。例えば、造形装置１では、搬送時において、通常はテープ幅方向に湾曲せずに、搬送方向には湾曲する。したがって、テープ幅方向に沿って形成された第１溝１１０のみに、側面部１１２と底面部１１３とが曲面で連続する構成を採用し、かつ、第２溝１２０に、平面状の側面部１１２と底面部１１３とが交差し、連続する構成を採用してもよい。このような構成でも、通常の搬送時に搬送方向に沿って湾曲した造形材料１０の断裂を抑制できる。
また、いずれの溝についても、平面状の側面部と底面部とが交差する構成としてもよい。この場合、側面部と底面部との連続部に応力が集中したとしても、造形材料１０が断裂することがないように、造形材料１０の弾性や剛性等に応じて、テープ厚み方向における溝の厚み寸法や、当該厚み方向に直交する方向における溝の幅寸法等を適宜設定することが好ましい。
【００９３】
上記実施形態では、熱風吹付機構７による溶融範囲Ｓとして、風量の値が最大値に対して半値以上の範囲を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱風による加熱量が最大値に対して半値以上となる範囲であってもよい。
なお、上記実施形態では、気体供給部７２が傾斜して配置され、かつ、テープ幅方向に走査可能に構成されている。このため、ノズル開口部７２１Ａからの熱風の吹付方向が、造形材料１０のテープ表面１０Ａに対して傾斜し、かつ、変化する。したがって、例えば、吹付方向に応じて、ので、例えば吹付量や加熱量を調整し、吹付方向に応じて溶融範囲Ｓを略一定としてもよい。
【００９４】
造形材料１０として、アスペクト比が１０以上となる断面矩形状のテープ状材料を例示したが、これに限定されない。例えば、造形材料１０の材質等によって、十分な可撓性を有し、かつテープ搬送機構６における造形材料１０の搬送ハンドリング性が良好であれば、アスペクト比が１０未満となるテープ状材料を用いてもよい。
【００９５】
上記実施形態では、造形材料１０は、造形ヘッド３に対して着脱可能なカセット６１に収納される構成としたが、これに限定されず、造形ヘッド３の筐体の一部をケース６１１の代りに用いて、造形材料１０を供給する造形材料供給機構を造形ヘッド３と一体的に構成してもよい。例えば、図１８に示すように、軸芯６１４に造形材料１０を巻装することで、造形材料１０をロール状に保持してもよい。この場合、軸芯６１４の中心軸に沿って装着孔６１５を設け、例えば造形ヘッド３に設けられた係止ピンを装着孔６１５に挿通することで、造形材料１０が巻装された軸芯６１４を造形ヘッド３に装着できる。また、軸芯６１４の軸方向の両端部に、造形材料１０のテープ幅方向の両端縁を保持するフランジ部６１６を設ける構成とすることで、造形材料１０の弛み等を防止できる。
【００９６】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００９７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…造形装置、２…ステージ、４…移動機構、６…テープ搬送機構（送り機構）、７…熱風吹付機構（溶融機構）、７Ａ…レーザー照射機構（溶融機構）、７Ｂ…放電機構（溶融機構）、７Ｃ…押圧造形機構（溶融機構）、１０…造形材料、１０Ａ…テープ表面（凹凸面）、１０Ｂ…テープ裏面（反対側の面）、６１…カセット（造形材料供給機構）、１１０…第１溝（溝）、１１２，１２２…側面部、１１３，１２３…底面部、１２０…第２溝（溝）、６１１…ケース（格納部）。
【図１】
2015202596.tif 000003
【図２】
2015202596.tif 000004
【図３】
2015202596.tif 000005
【図４】
2015202596.tif 000006
【図５】
2015202596.tif 000007
【図６】
2015202596.tif 000008
【図７】
2015202596.tif 000009
【図８】
2015202596.tif 000010
【図９】
2015202596.tif 000011
【図１０】
2015202596.tif 000012
【図１１】
2015202596.tif 000013
【図１２】
2015202596.tif 000014
【図１３】
2015202596.tif 000015
【図１４】
2015202596.tif 000016
【図１５】
2015202596.tif 000017
【図１６】
2015202596.tif 000018
【図１７】
2015202596.tif 000019
【図１８】
2015202596.tif 000020