(57)【要約】【課題】造形材料の体積占有率を向上可能な造形材料供給機構、及び造形装置を提供する。【解決手段】カセット６１（造形材料供給機構）は、断面矩形状のテープ状の造形材料１０と、造形材料１０が巻装されるボビン６１６（巻芯）と、を備え、造形材料１０は、ボビン６１６（巻芯）の回転軸に対して直交する断面視において、当該回転軸を中心とする同心円状に当該ボビン６１６（巻芯）に巻装されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面矩形状のテープ状の造形材料と、
前記造形材料が巻装される巻芯と、を備え、
前記造形材料は、前記巻芯の軸に対して直交する断面視において、前記軸を中心とする同心円状に当該巻芯に巻装されている
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項２】
請求項１に記載の造形材料供給機構において、
前記巻芯の軸方向の両端部の少なくとも一方に設けられ、前記造形材料のテープ幅方向の端縁が当接する鍔部を備えた
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の造形材料供給機構において、
前記巻芯の回転を抑制する回転抑制部を備えた
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【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供給機構において、
前記造形材料及び前記巻芯を格納する筐体を備えた
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項５】
請求項４に記載の造形材料供給機構において、
前記筐体は、前記巻芯の軸が回動自在に取り付けられており、前記巻芯の軸に対して直交し、かつ前記造形材料のテープ幅方向の端縁が当接する当接面部を備えた
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の造形材料供給機構において、
前記巻芯から引き出された前記造形材料を案内する案内部材を備え、
前記筐体は、前記造形材料を当該筐体外部に送出する送出口と、前記筐体の内面における前記案内部材及び前記送出口の間に設けられた案内面部と、を備え、
前記案内部材は、前記造形材料のテープ幅方向の端縁を、前記案内面部に当接させる方向に前記造形材料を案内する
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項７】
請求項６に記載の造形材料供給機構において、
前記案内部材は、回転軸を中心に回転可能な外周円柱状を有し、外周面に前記造形材料のテープ厚み方向に直交する面が当接された状態で回転することで前記造形材料を前記案内面部に当接させる方向に案内するガイドローラーであり、
前記回転軸は、前記案内面部の法線方向から、前記造形材料を前記送出口側に搬送する搬送方向側に傾斜している
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【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供給機構において、
前記造形材料の巻癖を調整する巻癖調整部を備えた
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項９】
請求項８に記載の造形材料供給機構において、
前記巻癖調整部は、前記造形材料の厚み方向と直交する面が搬送方向に沿って所定距離の間当接する当接面を有している
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項１０】
請求項９に記載の造形材料供給機構において、
前記当接面は、前記造形材料の搬送方向に対して所定の曲率を有している
ことを特徴とする造形材料供給機構。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の造形材料供給機構において、
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供給機構。
【請求項１２】
造形材料を供給する造形材料供給機構と、
前記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、
前記造形位置に搬送された前記造形材料を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、を具備し、
前記造形材料供給機構は、
断面矩形状のテープ状の造形材料と、
前記造形材料が巻装される巻芯と、を備え、
前記造形材料は、前記巻芯の軸に対して直交する断面視において、前記軸を中心とする同心円状に当該巻芯に巻装されている
ことを特徴とする造形装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の造形装置において、
前記送り機構は、前記巻芯に巻装された前記造形材料における前記巻芯側の面を、前記ステージ側に対向させて、前記造形材料を前記造形位置に搬送する
ことを特徴とする造形装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の造形装置において、
前記送り機構は、前記造形材料を挟持搬送する一対のローラーを備え、
前記一対のローラーのうち、前記巻芯に巻装された前記造形材料の前記巻芯側の面に当接する一方は、回転駆動される
ことを特徴とする造形装置。
【請求項１５】
請求項１２又は請求項１３に記載の造形装置において、
前記造形材料供給機構は、前記造形材料を挟持搬送する一対のローラーを備え、
前記一対のローラーは、回転駆動され、
前記一対のローラーのうち、前記巻芯に巻装された前記造形材料の前記巻芯側の面に当接する一方は、前記巻芯に巻装された前記造形材料の前記巻芯とは反対側の面に当接する他方よりも、回転速度が大きい
ことを特徴とする造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形材料供給機構、及び造形装置に関する。
【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、紐状の造形材料（可撓性ストランド）が供給され、当該造形材料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。この紐状の造形材料は、リールに巻装された状態で造形材料供給機構に収納されている。
【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に記載されるように、紐状や糸状の造形材料は、断面円形や断面楕円形を有する。このような断面円形や断面楕円形の造形材料をリールに巻装させた場合、巻装された造形材料間に隙間が生じるため、当該隙間の分だけ造形材料の体積占有率が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、造形材料の体積占有率を向上可能な造形材料供給機構、及び造形装置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】
【０００６】
本発明の造形材料供給機構は、断面矩形状のテープ状の造形材料と、前記造形材料が巻装される巻芯と、を備え、前記造形材料は、前記巻芯の軸に対して直交する断面視において、前記軸を中心とする同心円状に当該巻芯に巻装されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、テープ状の造形材料が巻芯に巻装されているので、巻芯側のテープ表面と、巻芯とは反対側のテープ裏面との間を近接させて巻芯に巻装させることが可能となる。したがって、断面円形や断面楕円形の造形材料を用い、これを巻芯に巻装させる場合に比べて、造形材料の体積占有率を向上させることができる。また、これにより、断面円形や断面楕円形の造形材料を用いる場合に比べて、造形材料の巻装保管スペースを小さくでき、造形材料機構の小型化を図ることができる。
【０００８】
本発明の造形材料供給機構において、前記巻芯の軸方向の両端部の少なくとも一方に設けられ、前記造形材料のテープ幅方向の端縁が当接する鍔部を備えたことが好ましい。
本発明では、造形材料の端縁が鍔部に当接することにより、当該造形材料のテープ幅方向（すなわち巻芯の軸方向）の移動を規制することができる。これにより、造形材料のテープ幅方向の位置ずれを抑制できる。
また、例えば造形材料にテープ幅方向から応力が加わった場合でも、同心円状に巻装された造形材料が巻芯から解けることがなく、造形材料が巻芯に巻装された状態を維持することができる。したがって、造形材料が搬送中に蛇行する等の不都合を抑制でき、安定的に造形材料を供給できる。
【０００９】
本発明の造形材料供給機構において、前記巻芯の回転を抑制する回転抑制部を備えたことが好ましい。
本発明では、回転抑制部により巻芯の回転を抑制する。このような構成では、巻芯を回転させて、巻芯に巻装された造形材料を引き出すには、当該造形材料を引き出すのに必要な力を、継続して付与しなければならない。したがって、引き出す力を付与していないのに巻芯が回転してしまう、いわゆる空転を抑制でき、造形材料が誤って引き出される不都合を抑制できる。
【００１０】
本発明の造形材料供給機構において、前記造形材料及び前記巻芯を格納する筐体を備えたことが好ましい。
本発明では、造形材料及び巻芯が筐体に格納されている。これにより、巻芯に巻装された造形材料が、ユーザーの意図に反してほどけたりすることを抑制でき、ハンドリング性を向上させることができる。また、造形装置に対して筐体を着脱させることで、造形材料の交換を容易に行うことができる。
【００１１】
本発明の造形材料供給機構において、前記筐体は、前記巻芯の軸が回動自在に取り付けられており、前記巻芯の軸に対して直交し、かつ前記造形材料のテープ幅方向の端縁が当接する当接面部を備えたことが好ましい。
本発明では、造形材料の端縁が当接する当接面部により、当該造形材料のテープ幅方向の移動を規制できる。
【００１２】
本発明の造形材料供給機構において、前記巻芯から引き出された前記造形材料を案内する案内部材を備え、前記筐体は、前記造形材料を当該筐体外部に送出する送出口と、前記筐体の内面における前記案内部材及び前記送出口の間に設けられた案内面部と、を備え、前記案内部材は、前記造形材料のテープ幅方向の端縁を、前記案内面部に当接させる方向に前記造形材料を案内することが好ましい。
本発明では、案内部材により造形材料が案内面部側に搬送され、造形材料の端部が案内面部に当接する。これにより、造形材料は、端部が案内面部に当接して案内された状態で送出口から送出される。したがって、送出口から送出される造形材料がテープ幅方向に移動して蛇行することがなく、安定した造形材料の供給が可能となる。
【００１３】
本発明の造形材料供給機構において、前記案内部材は、回転軸を中心に回転可能な外周円柱状を有し、外周面に前記造形材料のテープ厚み方向に直交する面が当接された状態で回転することで前記造形材料を前記案内面部に当接させる方向に案内するガイドローラーであり、前記回転軸は、前記案内面部の法線方向から、前記造形材料を前記送出口側に搬送する搬送方向側に傾斜していることが好ましい。
本発明では、ガイドローラーの回転軸を、案内面部の法線方向に対して搬送方向側に傾斜させている。このような構成では、造形材料をガイドローラーの外周面に当接させるだけで、ガイドローラー回転時に付勢力により、造形材料が案内面部側に移動し、造形材料のテープ幅方向の縁部が案内面部に当接する。したがって、簡素な構成で、上述のように、安定した造形材料の供給が可能となる。
【００１４】
本発明の造形材料供給機構において、前記造形材料の巻癖を調整する巻癖調整部を備えたことが好ましい。
ここで、巻癖を調整するとは、巻癖を所望の強さに調整することであり、巻癖を除去することも含む。
巻芯に巻装された造形材料は、巻芯の中心軸からの距離、すなわち曲率に応じて巻癖の強さが異なる場合がある。本発明では、巻癖の強さを調整することができる。したがって、巻癖の強さが変動することによる、搬送安定性の低下を抑制でき、造形材料を安定的に搬送、供給することができる。
【００１５】
本発明の造形材料供給機構において、前記巻癖調整部は、前記造形材料の厚み方向と直交する面が搬送方向に沿って所定距離の間当接する当接面を有していることが好ましい。
本発明では、巻癖調整部は、造形材料の厚み方向に直交するテープ面を当接面に所定距離当接させる。このような構成では、造形材料を当該当接面に沿って搬送する間に、巻癖の強さを当該当接面の面形状に応じた強さに調整できる。
【００１６】
本発明の造形材料供給機構において、前記当接面は、前記造形材料の搬送方向に対して所定の曲率を有していることが好ましい。
本発明では、当接面は、造形材料の幅方向と交差する搬送方向において所定の曲率を有する。このような構成では、造形材料の巻癖の強さを当該当接面の曲率に応じた強さに調整できる。
【００１７】
本発明の造形材料供給機構において、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、テープ厚み寸法が大きすぎるため、十分な可撓性が得られず、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。
【００１８】
本発明の造形装置は、造形材料を供給する造形材料供給機構と、前記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、前記造形位置に搬送された前記造形材料を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、を具備し、前記造形材料供給機構は、断面矩形状のテープ状の造形材料と、前記造形材料が巻装される巻芯と、を備え、前記造形材料は、前記巻芯の軸に対して直交する断面視において、前記軸を中心とする同心円状に当該巻芯に巻装されていることを特徴とする。
本発明では、上記造形材料供給機構の発明と同様、断面円形や断面楕円形の造形材料を巻芯に巻装させる場合に比べて、造形材料の体積占有率を向上させることができる。また、これにより、断面円形や断面楕円形の造形材料を用いる場合に比べて、造形材料の巻装保管スペースを小さくでき、造形材料機構及び造形装置の小型化を図ることができる。
【００１９】
本発明の造形装置において、前記送り機構は、前記巻芯に巻装された前記造形材料における前記巻芯側の面を、前記ステージ側に対向させて、前記造形材料を前記造形位置に搬送することが好ましい。
本発明では、巻芯に巻装された造形材料の巻芯側の面（以下、第１面とも称する）がステージ側に対向するように、当該造形材料を供給、搬送する。これにより、造形材料は、先端がステージに向かう方向に巻癖がついた状態で、スレージ上の造形位置に搬送される。このため、造形位置に搬送された造形材料が、ステージやステージ上の造形物から離れる方向にめくれる不都合を抑制でき、造形材料を所定の造形位置に精度よく溶融積層させることができる。
【００２０】
本発明の造形装置において、前記送り機構は、前記造形材料を挟持搬送する一対のローラーを備え、前記一対のローラーのうち、前記巻芯に巻装された前記造形材料の前記巻芯側の面に当接する一方は、回転駆動されることが好ましい。
本発明では、一対のローラーのうち、造形材料の上記第１面に当接するローラーを回転駆動させる。これにより、造形材料が巻癖により当該回転駆動されるローラー側に付勢され、搬送時の滑り等を抑制でき、搬送効率性を向上できる。
【００２１】
本発明の造形装置において、前記造形材料供給機構は、前記造形材料を挟持搬送する一対のローラーを備え、前記一対のローラーは、回転駆動され、前記一対のローラーのうち、前記巻芯に巻装された前記造形材料の前記巻芯側の面に当接する一方は、前記巻芯に巻装された前記造形材料の前記巻芯とは反対側の面に当接する他方よりも、回転速度が大きいことが好ましい。
本発明では、一対のローラーをそれぞれ回転駆動し、造形材料を挟持搬送する。この際に、造形材料の第１面に当接した方のローラー（すなわち巻癖によって造形材料が付勢される方の駆動ローラー）の回転速度を、第１面とは反対側の第２面に当接した方のローラーよりも大きくする。これにより、第１面側を搬送方向に引き延ばして巻癖を矯正する方向の応力を、第１面に当接するローラーから当該第１面に作用させることができる。したがって、造形材料の巻癖を矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態の造形装置の概略構成を示す図。
【図２】本実施形態で用いられる造形材料の概略構成を示す斜視図。
【図３】本実施形態のカセットの概略構成を示す正面図。
【図４】本実施形態のカセットの概略構成を示す断面図。
【図５】本実施形態の気体供給部の概略構成を示す断面図。
【図６】耐熱シリンジにおけるノズルの先端形状を示す図。
【図７】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８】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９】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１０】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】
【００２３】
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。
【００２４】
［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。
【００２５】
［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、本発明の造形材料供給機構に相当し、造形材料１０を格納し供給するカセット６１と、本発明の送り機構に相当し、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。
【００２６】
（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）ａ、長辺（テープ幅寸法）ｂの扁平断面を有し、アスペクト比（ｂ／ａ）が１０以上の薄肉状（テープ状）に構成されている。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ｂに対してテープ厚み寸法ａ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）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ａが十分に小さい場合でも、テープ幅寸法ｂ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ａ≦０．１ｍｍとすることが好ましい。テープ厚み寸法がａ＞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ｂが設定されており、テープ厚み寸法ａ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ａの設定値にもよるが、テープ幅寸法ｂの設定値としては、５ｍｍ≦ｂ≦１５ｍｍとすることがより好ましい。以上のような寸法ａ，ｂ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。このような樹脂製の造形材料１０を用いる場合では、テープ厚み寸法がａ≦１ｍｍ、テープ幅寸法が５ｍｍ≦ｂ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ａ＞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＞ｂ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ａ，ｂ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】
（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３は、本実施形態のカセット６１の概略構成を示す正面図である。また、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した際の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。
なお、図４は、ケース６１１の後述する内面６１３Ａに直交し、造形材料１０の送出口６１４Ａを通過する面で切断し、造形材料１０のテープ表面に向かって見た場合のカセット６１を図示している。また、造形材料１０は二点鎖線で図示している。
図３及び図４に示すように、カセット６１は、本発明の筐体に相当するケース６１１と、本発明の巻芯に相当するボビン６１６と、回転抑制部６１７と、本発明の案内部材に相当するガイドローラー６１８と、本発明の巻癖調整部に相当する巻癖調整ガイド６１９と、を備えている。
【００３１】
ケース６１１は、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６１６及び当該ボビン６１６に巻装された造形材料１０が格納されている。
ケース６１１は、ケース本体６１２と、蓋体６１５と、を備えている。ケース本体６１２は、矩形平板状のベース部６１３と、ベース部６１３の外周部から立ち上がり、当該ベース部６１３の一方の面６１３Ａ（以下、内面６１３Ａとも称する）の周囲を囲む壁部６１４とを備えている。
【００３２】
蓋体６１５は、当該壁部６１４のベース部６１３とは反対側の端面に取り付けられる。このようにケース６１１に蓋体６１５が取り付けられることで内部空間が形成される。本実施形態では、蓋体６１５は、透明部材で形成されている。これにより、外部から内部の様子を観察可能となっている。
【００３３】
また、壁部６１４の一部（本実施形態では、直方体の角部）に、送出口６１４Ａ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６１４Ａから外部に取り出される。
【００３４】
ここで、ケース６１１は、図４に示すように、ベース部６１３に設けられた第１当接面部６１３Ｂ及び案内面部６１３Ｃと、蓋体６１５に設けられた第２当接面部６１５Ａと、を備えている。これら第１当接面部６１３Ｂ及び案内面部６１３Ｃは、ボビン６１６に巻装された造形材料１０の幅方向の端縁に当接し、当該端縁の幅方向の移動を規制する。
第１当接面部６１３Ｂは、ベース部６１３の内面６１３Ａに形成され、蓋体６１５側に向かって突出している。第１当接面部６１３Ｂの蓋体６１５に対向する端面には、ボビン６１６に巻装された造形材料１０の側面（テープ幅方向における一端縁）が当接される。
【００３５】
案内面部６１３Ｃは、内面６１３Ａにおける、送出口６１４Ａから造形材料１０の搬送方向の上流側における所定領域に設けられ、蓋体６１５側に向かって突出している。案内面部６１３Ｃの蓋体６１５に対向する端面には、ボビン６１６から送り出され送出口６１４Ａを通過する造形材料１０のテープ幅方向の端縁が当接され、テープ幅方向の移動が規制された状態で、造形材料１０の送り出し方向を案内する。この案内面部６１３Ｃは、第１当接面部６１３Ｂの端面と同一平面であることが好ましい。
【００３６】
第２当接面部６１５Ａは、例えば、第１当接面部６１３Ｂの端面から造形材料１０のテープ幅寸法ｂだけ離間した位置に、第１当接面部６１３Ｂに対向して設けられる。第２当接面部６１５Ａは、ボビン６１６に巻装された造形材料１０の蓋体６１５側の端縁に、第１当接面部６１３Ｂと反対側から当接して、当該端縁の幅方向の移動を規制する。
【００３７】
ボビン６１６は、本発明の巻芯に相当する軸状部材であり、図４に示すように回転軸に沿った方向の両端部６１６Ａ，６１６Ｂが互いに対向するベース部６１３と蓋体６１５とにそれぞれ回転可能に支持されている。このボビン６１６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６１６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（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６１６に巻装された造形材料１０のテープ表面（テープ裏面とは反対側の面）に密着するように、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、例えば断面円形状の造形材料をボビン６１６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６１６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。
【００３８】
回転抑制部６１７は、例えば、図３に示すようにボビン６１６の中心軸と同軸である円筒状に構成され、図４に示すように蓋体６１５の内面に設けられる。そして、回転抑制部６１７は、ボビン６１６の蓋体６１５側の側面に接触して、当該側面に摩擦力を付与する。この回転抑制部６１７としてはフェルトや、樹脂製の弾性部材等を使用することができる。
【００３９】
この回転抑制部６１７により、ボビン６１６を回転させるためには、上記摩擦力に抗する回転力を作用させる必要が生じ、ボビン６１６の空転を抑制できる。また、カセット６１から造形材料１０を引き出すためには、上記摩擦力以上の搬送駆動力（引張力）を付与する。すなわち、摩擦力以上の引張力が作用しなければ、造形材料１０が引き出されることがなく、これにより造形材料１０が誤って引き出されることを抑制でき、造形材料１０の引出量をより適切に調整することができる。したがって、造形材料１０の蛇行及び斜行や、弛み及び当該弛みによるしわの発生を抑制でき、安定して造形材料１０を供給できる。
【００４０】
ガイドローラー６１８は、送出口６１４Ａの近傍かつ巻癖調整ガイド６１９の搬送方向における上流側に設けられ、造形材料１０が搬送方向を案内する。ガイドローラー６１８は、一対設けられており、これらの一対のガイドローラー６１８により造形材料１０を挟み込んで送出し、巻癖調整ガイド６１９に案内する。このガイドローラー６１８は、図４に示すように、内面６１３Ａの法線方向Ｎに対して、内面６１３Ａから離れるにしたがって、搬送方向側に傾斜した回転軸６１８Ａを有する。このガイドローラー６１８は、造形材料１０のテープ幅方向における一端縁を案内面部６１３Ｃに押し付ける方向に案内する。したがって、造形材料１０は、テープ幅方向の端縁が案内面部６１３Ｃに当接された状態で、送出口６１４Ａから引き出される。
なお、ガイドローラー６１８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６１４Ａ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。
【００４１】
巻癖調整ガイド６１９は、図３に示すように、送出口６１４Ａの近傍に設けられ、ベース部６１３の内面６１３Ａに直交し、造形材料１０のテープ裏面に当接する当接面６１９Ａを有する。当接面６１９Ａは、内面６１３Ａに平行な面における断面視において、造形材料１０のテープ裏面に当接する側を凸とするように予め設定された所定の曲率を有する曲面である。なお、図３には、曲率中心Ｏの一例を示している。
【００４２】
本実施形態では、上記断面視において、当接面６１９Ａの搬送方向における上流側の端部６１９Ｂでの接線上にガイドローラー６１８が配置されており、当該ガイドローラー６１８から送出された造形材料１０が、上記接線に沿って搬送される。これにより、ガイドローラー６１８から送出された造形材料１０を端部６１９Ｂに案内することができる。
【００４３】
また、巻癖調整ガイド６１９は、搬送方向下流側の端部６１９Ｃにおける接線方向Ｔ（図３参照）が、後述する送出部６２による造形材料１０の引き出し方向と一致するように構成される。上述の構成により、搬送方向における上流側の端部６１９Ｂから下流側の端部６１９Ｃに亘って、造形材料１０を当接面６１９Ａに沿わせた状態で搬送できる。
したがって、巻癖調整ガイド６１９は、造形材料１０が送出部６２により引き出されることで、当該造形材料１０のテープ裏面が当接面６１９Ａの端部６１９Ｂ，６１９Ｃ間に亘って当接し、造形材料１０の巻癖が当接面６１９Ａに設定された曲率に応じた大きさに調整（矯正）される。
【００４４】
ここで、造形材料１０は、上述のようにボビン６１６における巻装時の位置がボビン６１６の回転中心に近いほど、その曲率が大きくなり、巻癖も大きくなる。逆に、巻装時の位置がボビン６１６の回転中心から遠いほど、その曲率が小さくなり、巻癖も小さくなる。このような巻装時の位置に応じて、造形材料１０の巻癖の大きさが異なると、後述する送出部６２において搬送機構を構成するローラーとの間の摩擦力の大きさが変動したり、大きくなった際に造形材料１０の先端位置を所望の位置に調整できなかったり、等の搬送時の不具合が発生するおそれがある。本実施形態では、造形材料１０が、所定の曲率を有する当接面６１９Ａに当接された状態で、当該当接面６１９Ａに沿って搬送される。これにより、造形材料１０の巻癖が上記所定の曲率に応じた値に調整される。
なお、当接面６１９Ａの曲率や搬送方向の寸法は、造形材料１０の材質や形状等に応じて、造形材料１０の巻癖の大きさを所望の範囲の値とすることができるように設定すればよい。
【００４５】
上述のように構成されるカセット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。
【００４６】
（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をステージ２上の造形位置Ｐまで送り出す。
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。
【００４７】
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６１６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。
【００４８】
駆動ローラー対６２２は、本発明の一対の搬送ローラーに相当し、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、テープ裏面に対して引張力が作用し、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、を備えている。
［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により吸引された気体は、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、気体として除湿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５は、気体供給部７２の概略構成を示す断面図である。
図５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６は、耐熱シリンジ７２１におけるノズル開口部７２１Ａの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上の造形材料１０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６（Ａ）に示すような円形状、又は図６（Ｂ）に示すような楕円形状が例示できる。
図６（Ａ）に示すような形状では、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６（Ｂ）に示すような形状の場合、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、ノズル開口部７２１Ａ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】
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７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７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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
［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。
【００６０】
［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。具板的には、造形制御手段５３は、送出部６２を制御し、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、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。
【００６１】
［造形装置１により造形物の製造方法］
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８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９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と介して取得された造形用データ等を取得する。
【００６２】
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９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。
【００６３】
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９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、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。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。
【００６６】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の造形装置１は、断面矩形状のテープ状の造形材料１０が、ボビン６１６に同心円状に巻装されている。これにより、テープ裏面とテープ表面とを近接させてボビン６１６に巻装することができる。したがって、例えば、糸状や紐状等の断面円形状の造形材料を用い、これを巻芯に巻装させる場合に比べて、体積占有率が大きくすることができる。つまり、同量の造形材料をカセット６１内に収納する場合に、断面円形状の造形材料に比べて、カセット６１の小型化を図ることができる。換言すると、カセット６１のサイズが固定である場合は、断面円形状の造形材料を用いる場合に比べて、より多くの造形材料１０をボビンに巻装させることができる。また、造形材料として粉体を用いる構成もあるが、このような粉体は球状となるため、断面円形状の造形材料と同様、カセット６１に格納した際に体積占有率が小さくなり、また、カセットの送出口６１４Ａを閉塞する蓋部等を設ける必要も生じる。これに対して、本実施形態の造形材料１０では、粉体の造形材料よりも体積占有率を大きくでき、かつ送出口６１４Ａに蓋部を設ける必要もなく、取扱いが容易となる。
また、造形材料１０は、断面矩形状を有するテープ状に形成されている。このようなテープ状の造形材料１０は、厚み寸法が均一であるため、造形位置Ｐに積層された造形材料１０の厚みが変動することなく、高精度な造形物を造形することができる。
【００６７】
本実施形態では、造形材料１０及びボビン６１６がケース６１１に格納されている。これにより、ボビン６１６に巻装された造形材料１０が、ユーザーの意図に反してほどけたりすることを抑制でき、ハンドリング性を向上させることができる。また、造形装置１に対してケース６１１を着脱させることで、造形材料１０の交換や補給を容易に行うことができる。
【００６８】
本実施形態では、造形材料１０の幅方向において、ボビン６１６を挟んで配置された第１当接面部６１３Ｂ及び第２当接面部６１５Ａにより、当該幅方向における造形材料１０の移動を規制できる。これにより、ボビン６１６の回転による造形材料１０の幅方向の位置ずれを抑制でき、安定的に造形材料１０を供給できる。
【００６９】
本実施形態では、造形材料１０のテープ幅方向における端縁を案内する案内面部６１３Ｃを備えている。これにより、幅方向における造形材料１０の移動を規制することができ、カセット６１から送出される造形材料１０の送り出し方向を安定させることができる。
さらに、本実施形態では、ガイドローラー６１８の回転軸６１８Ａを案内面部６１３Ｃの法線方向Ｎに対して、案内面部６１３Ｃから離れるにしたがって搬送方向側に傾斜させている。これにより、ガイドローラー６１８により造形材料１０の縁部を案内面部６１３Ｃに沿わせた状態で送り出すことができる。また、ケース６１１の内面６１３Ａに一体的に設けられた案内面部６１３Ｃを、造形材料１０の移動を規制する規制部として用いることができ、ガイド部材等の他の部材を設けなくともよく、部品点数の削減や、構成の単純化を図ることができる。
【００７０】
本実施形態では、ボビン６１６の回転を抑制する回転抑制部６１７を備える。このような構成では、ボビン６１６の空転を抑制でき、造形材料１０が意図せず送出口６１４Ａから送出される不都合を抑制できる。
【００７１】
ここで、ボビン６１６に巻装された造形材料１０は、ボビン６１６の中心軸からの距離に応じて巻癖の強さが異なる。このような巻癖のばらつきに対し、本実施形態では、巻癖調整ガイド６１９により巻癖を調整することができる。これにより、例えば、巻癖の強さを、造形装置１において、造形材料１０の安定的な搬送を妨げることがない許容範囲に調整することができる。したがって、巻癖の強さが変動することによる、搬送安定性の低下を抑制でき、造形材料１０を安定的に搬送、供給することができる。
特に、本実施形態では、巻癖調整ガイド６１９は、造形材料１０のテープ裏面を所定距離（本実施形態では端部６１９Ｂと端部６１９Ｃとの間）当接させる当接面６１９Ａを有する。これにより、造形材料１０を当該当接面６１９Ａに沿って搬送する間に、巻癖の強さを当該当接面６１９Ａの面形状に応じた強さに調整できる。
さらに、本実施形態では、巻癖調整ガイド６１９は、造形材料１０の搬送方向において所定の曲率に設定された当接面６１９Ａを有する。そして、当該当接面６１９Ａに当接させた状態で造形材料１０を搬送することにより、巻癖の強さを上記曲率に応じた強さに調整することができる。これにより、巻癖の強さをより確実に調整することができる。
【００７２】
本実施形態では、テープ状の造形材料１０のテープ厚み寸法ａとテープ幅寸法ｂとの比であるアスペクト比（ａ／ｂ）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１０の可撓性が不十分であり、テープ厚み寸法が大きすぎるため、十分な可撓性が得られず、送出部６２による造形材料１０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１０を効率的に搬送することができる。
【００７３】
ここで、本実施形態の造形材料１０としては、金属製及び樹脂性のいずれかを選択することができる。
金属製の造形材料１０を用いる場合は、樹脂性の造形材料１０に比べて耐久性が高い品質の造形物を造形でき、樹脂性の造形材料１０を用いる場合では、金属製の造形材料１０に比べて、加熱温度が低く、より気体供給部７２の構成の簡略化を図れ、更なる小型化が可能となる。
また、金属製の造形材料１０を用いる場合では、比重の小さいＭｇを用いることで造形材料１０の軽量化を図れ、造形される造形物も軽量のものとなる。また、このような金属を用いる場合では、加熱による酸化反応を抑制するために、難燃化処理又は不燃化処理が施される。これにより、加熱気体を吹き付けた際の金属酸化を効果的に抑制でき、変質による造形物の品質低下を防止できる。
【００７４】
本実施形態では、ボビン６１６に巻装された造形材料１０のテープ裏面（ボビン６１６側の面）がステージ２に対向するように、当該造形材料１０を供給、搬送する。これにより、造形材料１０は、先端がステージ２に向かう方向に巻癖が付いた状態で、ステージ２上の造形位置Ｐに搬送される。このため、造形位置Ｐにおいて造形材料１０がめくれる、つまり、造形材料１０の先端部が、ステージ２やステージ２上の造形物から離れることを抑制でき、当該めくれによる造形不良の発生を抑制できる。
【００７５】
本実施形態では、駆動ローラー対６２２は、ボビン６１６に巻装された造形材料１０のボビン６１６側の面に当接した駆動ローラー６２２Ａに巻きつく方向に、造形材料１０の巻癖が付いている。これにより、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。
【００７６】
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く、ボビン６１６に巻装された造形材料１０のボビン６１６側の面（テープ裏面）に当接した駆動ローラー６２２Ａの回転速度を、他方よりも大きくすることにより、造形材料の巻癖を矯正することができる。すなわち、駆動ローラー６２２Ａから、テープ裏面を搬送方向に引き延ばして巻癖を矯正する方向の応力を、当該テープ裏面に作用させることができる。したがって、造形材料１０の巻癖を矯正することができる。
【００７７】
また、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、造形材料１０の搬送供給と加熱気体の供給とを別機構により実施し、造形材料１０の必要な個所のみを局所的に加熱気体で溶融する。したがって、例えば溶融された造形材料１０を押し出して造形位置Ｐに積層する場合に比べて、造形材料１０の溶融量及び溶融面積（体積）が小さく、熱エネルギーも少なくてよい。よって、気体供給部７２における加熱機構（ヒーターコイル７２３）の構成を小型化でき、造形装置１の小型化、製造コストの低コスト化を図ることができる。
また、テープ搬送機構６により搬送された造形材料１０は、造形位置Ｐに付勢当接されて、その位置で溶融されるので、テープ搬送機構６や熱風吹付機構７に溶融した造形材料１０が付着したり残留したりすることがない。したがって、造形装置１のメンテナンスも容易となる。
【００７８】
［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の幅方向の位置を規制するガイド部として、ベース部６１３に設けられた第１当接面部６１３Ｂ及び第２当接面部６１５Ａを備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、いずれか一方のみを備える構成としてもよい。
また、案内面部６１３Ｃを備える構成を例示したが、当該案内面部６１３Ｃを備えず、ケース６１１の内面に沿って搬送する構成としてもよい。
【００７９】
上記実施形態では、巻癖調整ガイド６１９が送出口６１４Ａに設けられている構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、送出口６１４Ａに至る搬送経路上に設けられていればよく、例えば、ガイドローラー６１８の搬送方向上流側に設けられていてもよい。
また、巻癖調整ガイド６１９がケース６１１の外側に突出し、送出口６１４Ａよりも搬送方向下流側に設けられる構成であってもよい。
また、巻癖調整ガイド６１９に対して搬送方向上流側及び下流側の両方にガイドローラーを設けてもよく、これにより造形材料１０を当接面６１９Ａに当接させた状態により確実に維持できる。
【００８０】
上記実施形態では、巻癖調整ガイド６１９は、造形材料１０のテープ裏面に当接する側を凸とする当接面６１９Ａを有する構成を例示したが、平面状又は逆側に凸となる曲面を有する当接面としてもよい。なお、造形材料１０のテープ裏面に当接する側を凸とするよりも、平面状の方が、さらに、逆側に凸とする方が、巻癖の矯正力を増大させることができる。
また、当接面６１９Ａを上記実施形態とは逆側に凸とする場合、当接面６１９Ａを造形材料１０のテープ表面に当接させることにより、より確実に当接面６１９Ａに沿わせた状態で造形材料１０を搬送できる。
さらに、巻癖調整ガイド６１９の当接面６１９Ａに、造形材料１０を押し当てる押圧部材を配置してもよく、これにより、より確実に当接面６１９Ａに沿わせた状態で造形材料１０を搬送できる。なお、押圧部材としては、当接面６１９Ａに対向して配置されたローラーやガイド部材を例示できる。
【００８１】
上記実施形態では、本発明の巻癖調整部として巻癖調整ガイド６１９を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、当接面６１９Ａに対向する対向面を設け、当接面６１９Ａと対向面との間に造形材料１０を通過させる構成などとしてもよい。また、上述のように一対の駆動ローラーの回転速度を異ならせることにより、巻癖を調整する構成としてもよい。なお、上記実施形態では、巻癖調整部としての巻癖調整ガイド６１９を設ける構成を例示したが、当該巻癖調整部を設けない構成としてもよい。
【００８２】
上記実施形態では、ガイドローラー６１８は、図３に示すように、テープ幅方向に見た際に、端部６１９Ｂでの接線上に配置される構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ガイドローラー６１８は、端部６１９Ｂでの接線上に配置されていなくてもよく、端部６１９Ｂでの接線よりも当接面６１９Ａの曲率中心Ｏ側に配置されてもよい。この場合、当接面６１９Ａよりも曲率中心Ｏ側に造形材料１０が案内されるため、造形材料１０を端部６１９Ｂに当接させた状態をより確実に維持することができる。また、巻癖を矯正する方向に、造形材料１０を湾曲させる（すなわち、テープ裏面側が凸となるように逆反りさせる）ことができる。これにより、巻癖を強く矯正した後の造形材料１０を、当接面６１９Ａに当接させることができ、より確実に巻癖を調整することができる。
【００８３】
上記実施形態では、ガイドローラー６１８を搬送方向に対して傾斜させることで、ケース６１１の内面に押し当てる構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ガイドローラー６１８の代りに、ケース６１１の内面６１３Ａに対向するガイドを設け、当該ガイドによって造形材料１０を内面に沿って搬送させる構成としてもよい。
【００８４】
なお、回転抑制部６１７としては、円筒状の構成に限られず、ボビン６１６の側面に一部が当接して摩擦力を付与していればよい。したがって、蓋体６１５に対して直方体状の回転抑制部６１７が設けられる構成等であってもよい。また、本実施形態では、回転抑制部６１７として、摩擦力によりボビン６１６の空転を抑制する構成としたが、ボビン６１６に巻回された造形材料１０のテープ表面に、ボビン６１６の中心側に向かう付勢力を付与する構成等としてもよく、その他、ボビン６１６の空転を抑制する各種の構成を採用してもよい。
【００８５】
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熱風吹付機構７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、高温のワイヤーを当接させて、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、局所的に造形材料１０を溶融可能な各種の溶融機構を使用可能である。
【００８６】
上記実施形態では、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。
【００８７】
上記実施形態では、造形材料１０は、カセット６１に収納される構成としたが、これに限定されない。例えば、図１０に示すように、軸芯６３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６３の中心軸に沿って装着孔６３１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６３１に挿通することで、造形材料１０が巻装された軸芯６３を造形ヘッド３に装着できる。また、軸芯６３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鍔部６３２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。
【００８８】
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】
【００８９】
１…造形装置、２…ステージ、４…移動機構、７…熱風吹付機構（溶融機構）、１０…造形材料、６１…カセット（造形材料供給機構）、６２…送出部（送り機構）、６３…軸芯（巻芯）、６１１…ケース（筐体）、６１３Ｂ…第１当接面部（当接面部）、６１３Ｃ…案内面部、６１４Ａ…送出口、６１５Ａ…第２当接面部（当接面部）、６１６…ボビン（巻芯）、６１７…回転抑制部、６１８…ガイドローラー（案内部材）、６１８Ａ…回転軸、６１９…巻癖調整ガイド（巻癖調整部）、６１９Ａ…当接面、６２２…駆動ローラー対（一対のローラー）、６２２Ａ…駆動ローラー、６２２Ｂ…従動ローラー、６２３…ガイド部、６３１…装着孔、６３２…鍔部。
【図１】
2015202593.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015202593.tif 000009
【図８】
2015202593.tif 000010
【図９】
2015202593.tif 000011
【図１０】
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