(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を硬化して所定の断面形状の樹脂を順次積層することにより造形物を３次元造形する３次元造形装置であって、
ベースと、
前記ベースの上方に配置されたホルダと、
樹脂材料を吐出するノズルを備え、前記ホルダに固定された造形ヘッドと、
前記造形ヘッドの下方にて前記ベースに移動自在に支持され、前記ノズルから吐出される前記樹脂材料を保持するステージと、
前記ステージを５自由度以上で駆動するステージ移動機構と、を備え、
前記ステージ移動機構は、
昇降自在な第１〜第６のガイド部と、
それぞれ第１〜第６のガイド部を昇降させる第１〜第６のアクチュエータと、
一端部が第１自在継手を介して前記ステージに接続され、他端部が第２自在継手を介してそれぞれ第１〜第６のガイド部に接続された第１〜第６のロッドと、を備え、前記ステージを６自由度で駆動し、
前記ベースは、第１ベースと、前記第１ベースから上方に延びる複数の支柱と、前記複数の支柱に支持され、前記第１ベースの上方に配置され、開口が形成された第２ベースと、を備え、
前記ホルダは、前記第２ベースの上に配置され、
前記ノズルは、平面視で前記開口と重なる、３次元造形装置。
【請求項２】
前記ベースの上方に配置され、前記樹脂材料を収容するタンクと、
前記タンクと前記造形ヘッドとに接続された樹脂供給路と、を備える、請求項１に記載の３次元造形装置。
【請求項３】
前記ベースの上方に配置され、前記第１〜第６のアクチュエータと電気的に接続された回路基板を備えた、請求項１または２に記載の３次元造形装置。
【請求項４】
前記樹脂材料は、熱可塑性樹脂であり、
前記造形ヘッドには、前記熱可塑性樹脂に熱を加えるヒータが設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の３次元造形装置。
【請求項５】
樹脂材料を硬化して所定の断面形状の樹脂を順次積層することにより造形物を３次元造形する３次元造形装置であって、
ベースと、
前記ベースの上方に配置されたホルダと、
樹脂材料を吐出するノズルを備え、前記ホルダに固定された造形ヘッドと、
前記造形ヘッドの下方にて前記ベースに移動自在に支持され、前記ノズルから吐出される前記樹脂材料を保持するステージと、
前記ステージを５自由度以上で駆動するステージ移動機構と、を備え、
前記ノズルは、前記樹脂材料を吐出する吐出口を備え、
前記吐出口の下方に配置された板状部材を備え、
前記吐出口は、矩形状に形成され、
前記板状部材には、前記吐出口と重なる開口部が形成され、前記開口部のうち前記吐出口の長辺方向の開口長さは、前記吐出口の短辺方向の少なくとも２か所で相違し、
前記板状部材は、前記吐出口の長辺と交差する方向に移動し、前記吐出口と前記開口部との重なる面積が変更されるように構成されている、３次元造形装置。
【請求項６】
前記開口部は、略三角形状である、請求項５に記載の３次元造形装置。
【請求項７】
前記板状部材は、前記吐出口の長辺と交差する方向に移動し、前記板状部材のうち前記開口部以外の部分が前記吐出口の全体を覆うことができるように構成されている、請求項５または６に記載の３次元造形装置。
【請求項８】
樹脂材料を硬化して所定の断面形状の樹脂を順次積層することにより造形物を３次元造形する３次元造形装置であって、
ベースと、
前記ベースの上方に配置されたホルダと、
樹脂材料を吐出するノズルを備え、前記ホルダに固定された造形ヘッドと、
前記造形ヘッドの下方にて前記ベースに移動自在に支持され、前記ノズルから吐出される前記樹脂材料を保持するステージと、
前記ステージを５自由度以上で駆動するステージ移動機構と、を備え、
前記ノズルは、前記樹脂材料を吐出する吐出口を備え、
前記吐出口の下方に配置された板状部材を備え、
前記板状部材には、前記吐出口と重なる矩形状の開口部が形成され、
前記吐出口のうち前記開口部の長辺方向の開口長さは、前記開口部の短辺方向の少なくとも２か所で相違し、
前記板状部材は、前記開口部の長辺と交差する方向に移動し、前記吐出口と前記開口部との重なる面積が変更されるように構成されている、３次元造形装置。
【請求項９】
前記吐出口は、略三角形状である、請求項８に記載の３次元造形装置。
【請求項１０】
前記板状部材は、前記開口部の長辺と交差する方向に移動し、前記板状部材のうち前記開口部以外の部分が前記吐出口の全体を覆うことができるように構成されている、請求項８または９に記載の３次元造形装置。
【請求項１１】
樹脂材料を硬化して所定の断面形状の樹脂を順次積層することにより造形物を３次元造形する３次元造形装置であって、
ベースと、
前記ベースの上方に配置されたホルダと、
樹脂材料を吐出するノズルを備え、前記ホルダに固定された造形ヘッドと、
前記造形ヘッドの下方にて前記ベースに移動自在に支持され、前記ノズルから吐出される前記樹脂材料を保持するステージと、
前記ステージを５自由度以上で駆動するステージ移動機構と、を備え、
前記ノズルは、前記樹脂材料を吐出する吐出口を備え、
前記ステージには、複数の突起が形成され、
前記突起は、円錐状に形成され、
前記突起の頂点同士の間隔は、前記吐出口の長辺の長さまたは前記吐出口の下方に配置された板状部材に形成された開口部の長辺の長さ以下である、３次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の断面形状の樹脂材料を順次積層し、樹脂材料を硬化させることによって３次元造形物を造形する３次元造形装置が知られている。
【０００３】
この種の３次元造形装置は、樹脂材料を吐出するノズルを備えた造形ヘッドと、吐出された樹脂材料を保持するステージとを備えている。樹脂材料はステージ上において順次積層されていく。造形ヘッドとステージとは、互いに相対移動可能に構成されている。造形ヘッドが樹脂材料を吐出しながらステージに対し適宜に相対移動することにより、ステージ上または既に硬化した樹脂材料の上に、所定の断面形状の樹脂材料が積層される。従来から、造形ヘッドが移動不能に設置され、ステージがＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に構成された３次元造形装置が知られている。また、特許文献１には、造形ヘッドがＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に構成され、ステージがＺ軸方向に移動可能に構成された３次元造形装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８０３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、樹脂材料は上方に向かって積層されていくので、造形しようとする３次元造形物が水平方向に突出する突出部を有する場合に、そのまま突出部を造形すると、突出部は自重でたわんでしまう。このため、図１８に示すように、３次元造形物１００の突出部１０２の下方には、３次元造形物１００に加えて、造形時に該突出部１０２を支持するためのサポート部材１０４を造形する必要がある。しかし、サポート部材１０４は、完成後の３次元造形物１００にとっては不要な部材である。サポート部材１０４は、３次元造形物１００が造形された後に取り除く必要がある。そのため、従来の３次元造形装置では、サポート部材１０４を除去する工程が必要となったり、樹脂材料に無駄が発生したりする。
【０００６】
また、造形ヘッドには、材料を供給するチューブやケーブル等が取り付けられるため、造形ヘッドが移動する３次元造形装置では、チューブやケーブル等が他の部材と干渉しないよう、造形ヘッドの周囲に大きな余裕スペースが必要となる。また、ケーブルに被覆部材を取り付けてケーブルをまとめたりする必要がある。このように、従来の３次元造形装置では、その構造が複雑化したり大型化したりする傾向にある。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、３次元造形装置の大型化を抑制しつつ造形ヘッド周りの構造を簡素化すると共に、３次元造形物を造形するときに用いるサポート部材を省略または減少させ、樹脂材料の無駄の発生を抑制または防止する３次元造形装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る３次元造形装置は、樹脂材料を硬化して所定の断面形状の樹脂を順次積層することにより造形物を３次元造形する３次元造形装置であって、ベースと、前記ベースの上方に配置されたホルダと、樹脂材料を吐出するノズルを備え、前記ホルダに固定された造形ヘッドと、前記造形ヘッドの下方にて前記ベースに移動自在に支持され、前記ノズルから吐出された前記樹脂材料を保持するステージと、前記ステージを５自由度以上で駆動するステージ移動機構と、を備える。
【０００９】
本発明に係る３次元造形装置によれば、ステージ移動機構はステージを５自由度以上で駆動する。ステージは、例えば、３軸の軸方向の並進移動だけでなく、２軸以上の軸回りの回転移動が可能である。このため、３次元造形物を造形する際に、ステージを所望の位置に移動できるとともに、所望の姿勢にすることができる。例えば、ステージを造形ヘッドに対して傾いた姿勢にすることができる。そのため、従来の３次元造形装置ではサポート部材を用いなければ樹脂材料を積層できないような部分、例えば水平方向に突出するような部分を、サポート部材を用いなくとも造形することができる。この結果、３次元造形物を造形する際に使用するサポート部材を少なくすることができると共に、サポート部材を除去する工程を削減することができる。また、造形ヘッドは、ベースの上方に配置されたホルダに固定されており、造形ヘッドは移動しない。造形ヘッドの移動のためのスペースを設ける必要がないので、３次元造形装置がコンパクトになる。また、例えば造形ヘッドに取り付けられるケーブル等は造形時に移動せず、該ケーブル等は他の部材と干渉しなくなる。このため、ケーブルを一体にまとめるような被覆部材を取り付ける必要がなくなる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、３次元造形装置は、前記ベースの上方に配置され、前記樹脂材料を収容するタンクと、前記タンクと前記造形ヘッドとに接続された樹脂供給路と、を備える。
【００１１】
上記態様によれば、タンクをベースの上方に配置する。このため、タンクをベースの側方に配置する場合に比べて、３次元造形装置の横幅を小さくすることができる。３次元造形装置の構造がコンパクトになる。造形ヘッドが移動する３次元造形装置では、造形ヘッドの周囲に移動のためのスペースを確保する必要があるため、タンクをベースの上方に配置することが難しい。しかし、本発明の３次元造形装置によれば、造形ヘッドは移動しないので、タンクをベースの上方に容易に配置することができ、３次元造形装置をスリム化することができる。また、タンクを造形ヘッドと共にベースの上方に配置することができるため、造形ヘッドとタンクとの距離を短くすることができ、樹脂供給路を短くすることができる。そのため、樹脂供給路の構造が簡素化される。また、樹脂供給路内における樹脂の流動抵抗が少なくなるので、タンクから造形ヘッドに樹脂を良好に供給することができる。また、樹脂供給路内における樹脂の目詰まりが生じにくくなる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記ステージ移動機構は、昇降自在な第１〜第６のガイド部と、それぞれ第１〜第６のガイド部を昇降させる第１〜第６のアクチュエータと、一端部が第１自在継手を介して前記ステージに接続され、他端部が第２自在継手を介してそれぞれ第１〜第６のガイド部に接続された第１〜第６のロッドと、を備え、前記ステージを６自由度で駆動する。
【００１３】
上記態様によれば、ステージ移動機構は、第１〜第６のガイド部を適宜に昇降させることにより、例えば、ステージをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、およびＺ軸回りに移動させることができる。Ｘ軸方向に移動可能なアクチュエータ付テーブルと、Ｙ軸方向に移動可能なアクチュエータ付テーブルと、Ｚ軸方向に移動可能なアクチュエータ付テーブルとを組み合わせたステージ移動機構に比べて、アクチュエータの出力を抑えることができる。また、小型のアクチュエータを利用可能なので、ステージ移動機構を小型化することができる。
【００１４】
本発明の一態様によれば、３次元造形装置は、前記ベースの上方に配置され、前記第１〜第６のアクチュエータと電気的に接続された回路基板を備えている。
【００１５】
造形ヘッドが移動しないので、ベースの上方に造形ヘッドの移動スペースを確保する必要がない。そのため、ベースの上方のスペースを、他の部品の設置スペースとして有効活用することができる。上記態様によれば、回路基板をベースの上方に配置する。このため、回路基板をベースの側方に配置する場合に比べて、３次元造形装置の横幅を小さくすることができる。３次元造形装置の構造がコンパクトになる。
【００１６】
本発明の一態様によれば、前記樹脂材料は、熱可塑性樹脂であり、前記造形ヘッドには、前記熱可塑性樹脂に熱を加えるヒータが設けられている。
【００１７】
上記態様によれば、造形ヘッドにヒータを設けている。仮に造形ヘッドが移動式であるとすると、ヒータは造形ヘッドと共に移動することになる。しかし、本発明の３次元造形装置によれば、造形ヘッドは移動しない。このため、ヒータを造形ヘッドと共に移動させる場合と比較して、ヒータの配線等が簡素化され、ヒータのレイアウトの自由度が上がる。
【００１８】
本発明の一態様によれば、前記ベースは、第１ベースと、前記第１ベースから上方に延びる複数の支柱と、前記複数の支柱に支持され、前記第１ベースの上方に配置され、開口が形成された第２ベースと、を備え、前記ホルダは、前記第２ベースの上に配置され、前記ノズルは、平面視で前記開口と重なる。
【００１９】
上記態様によれば、造形ヘッドは第２ベースの上に配置されたホルダに固定されている。このため、造形ヘッドに取り付けるケーブルを一体にまとめるような被覆部材が不要となり、３次元造形装置の構造がコンパクトになる。また、ノズルと開口とが平面視で重なるため、ノズルから吐出された樹脂材料は第２ベースに阻害されることなくステージ上に供給される。
【００２０】
本発明の一態様によれば、前記ノズルは、前記樹脂材料を吐出する吐出口を備え、前記吐出口は、その開口面積を変更可能に構成されている。
【００２１】
上記態様によれば、ノズルから吐出される樹脂材料の量を変更できるため、細かい部分を造形する際には、吐出口の開口面積を小さくすることによって吐出する樹脂材料の量を少なくすることができ、より精度の高い３次元造形物を造形することができる。一方、多くの樹脂材料が必要な部分に対しては、吐出口の開口面積を大きくすることにより、一度に多くの樹脂材料を吐出することができ、造形速度を向上させることができる。
【００２２】
本発明の一態様によれば、前記吐出口から吐出された前記樹脂材料の上下方向の長さを示す前記吐出口の開口幅は一定であり、前記ステージ移動機構は、前記ノズルが前記樹脂材料を吐出するとき、前記ステージを前記ノズルに対して前記吐出口の開口幅の方向に移動させる。
【００２３】
上記態様によれば、吐出口の開口面積を変更することによって、ステージ上に吐出される樹脂材料の厚み、すなわち樹脂材料の上下方向の高さは一定としつつ、吐出口から吐出される樹脂材料の量を異ならせることができる。
【００２４】
本発明の一態様によれば、前記吐出口の下方に配置された板状部材を備え、前記吐出口は、矩形状に形成され、前記板状部材には、前記吐出口と重なる開口部が形成され、前記開口部のうち前記吐出口の長辺方向の開口長さは、前記吐出口の短辺方向の少なくとも２か所で相違し、前記板状部材は、前記吐出口の長辺と交差する方向に移動し、前記吐出口と前記開口部との重なる面積が変更されるように構成されている。
【００２５】
上記態様によれば、吐出口を矩形状に形成するという簡単な構造によって開口幅を一定にすることができる。これにより、吐出口と開口部との重なる面積を変更することによって、ステージ上に吐出される樹脂材料の厚みは一定としつつ、吐出口から吐出される樹脂材料の量を異ならせることができる。
【００２６】
本発明の一態様によれば、前記開口部は、略三角形状である。
【００２７】
上記態様によれば、ノズルから吐出される樹脂材料の量を連続的に変更することができる。
【００２８】
本発明の一態様によれば、前記板状部材は、前記吐出口の長辺と交差する方向に移動し、前記板状部材のうち前記開口部以外の部分が前記吐出口の全体を覆うことができるように構成されている。
【００２９】
上記態様によれば、板状部材が吐出口の全体を覆うことができる。板状部材が吐出口の全体を覆うことによって、樹脂材料の供給を停止することなく、樹脂材料をステージ上に吐出することを停止することができる。
【００３０】
本発明の一態様によれば、前記吐出口の下方に配置された板状部材を備え、前記板状部材には、前記吐出口と重なる矩形状の開口部が形成され、前記吐出口のうち前記開口部の長辺方向の開口長さは、前記開口部の短辺方向の少なくとも２か所で相違し、前記板状部材は、前記開口部の長辺と交差する方向に移動し、前記吐出口と前記開口部との重なる面積が変更されるように構成されている。
【００３１】
上記態様によれば、ノズルから吐出される樹脂材料の量を変更できるため、より精度の高い３次元造形物を造形することができる。
【００３２】
本発明の一態様によれば、前記開口部は、略三角形状である。
【００３３】
上記態様によれば、ノズルから吐出される樹脂材料の量を連続的に変更することができる。
【００３４】
本発明の一態様によれば、前記板状部材は、前記開口部の長辺と交差する方向に移動し、前記板状部材のうち前記開口部以外の部分が前記吐出口の全体を覆うことができるように構成されている。
【００３５】
上記態様によれば、板状部材が吐出口の全体を覆うことによって、樹脂材料の供給を停止することなく、樹脂材料をステージ上に吐出することを停止することができる。
【００３６】
本発明の一態様によれば、前記ステージには、複数の突起が形成されている。
【００３７】
上記態様によれば、樹脂材料は複数の突起により保持されるので、ステージを傾けたときに樹脂材料がステージ上を滑ってしまうことを防止することができる。
【００３８】
本発明の一態様によれば、前記突起は、円錐状に形成され、前記突起の頂点同士の間隔は、前記吐出口の長辺の長さまたは前記開口部の長辺の長さ以下である。
【００３９】
上記態様によれば、ノズルからステージ上に樹脂材料が吐出されたときに、樹脂材料は突起の頂点に接触するため、樹脂材料はステージ上に確実に固定される。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、３次元造形装置の大型化を抑制しつつ造形ヘッド周りの構造を簡素化すると共に、３次元造形物を造形するときに用いるサポート部材を省略または減少させ、樹脂材料の無駄の発生を抑制または防止する３次元造形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態に係る３次元造形装置の構造を示す斜視図である。
【図２】一実施形態に係る３次元造形装置の構造を示す側面図である。
【図３】一実施形態に係る３次元造形装置の構造を示す平面図である。
【図４】一実施形態に係る造形ヘッドの底面図である。
【図５】一実施形態に係るステージの一部を示す側面図である。
【図６】一実施形態に係るステージの一部を示す平面図である。
【図７】一実施形態に係るステージ上に造形物を造形する状態を示す模式図である。
【図８】一実施形態に係るステージ上に造形物を造形する状態を示す模式図である。
【図９】一実施形態に係るステージ上に中空円状の造形物を造形する状態を示す模式図である。
【図１０】他の一実施形態に係る造形ヘッドおよび板状部材の構造を示す断面図である。
【図１１】他の一実施形態に係るノズルの吐出口と板状部材の開口部との位置関係を示す模式図である。
【図１２】他の一実施形態に係る造形ヘッドおよび板状部材の構造を示す斜視図である。
【図１３】他の一実施形態に係る造形ヘッドおよび板状部材の構造を示す斜視図である。
【図１４】他の一実施形態に係る造形ヘッドおよび板状部材の構造を示す斜視図である。
【図１５Ａ】開口幅が変化するノズルの吐出口から樹脂材料を吐出した状態を示す説明図である。
【図１５Ｂ】開口幅が一定であるノズルの吐出口から樹脂材料を吐出した状態を示す説明図である。
【図１６】他の一実施形態に係るノズルの吐出口と板状部材の開口部との位置関係を示す模式図である。
【図１７】他の一実施形態に係るノズルの吐出口と板状部材の開口部との位置関係を示す模式図である。
【図１８】従来技術に係るステージ上に造形物を造形する状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る３次元造形装置１０は、樹脂材料を硬化して所定の断面形状の樹脂を順次積層することにより造形物を３次元造形する。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂および紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。以下の説明では、樹脂材料として熱可塑性樹脂を用いる場合を例に説明するが、本発明の適用対象をかかる種類の樹脂材料に限定することを意図したものではない。
【００４３】
以下の説明において、特に断らない限り、図２の左、右、上、下をそれぞれ３次元造形装置１０の左、右、上、下とする。図３の左、右、上、下をそれぞれ３次元造形装置１０の前、後、左、右とする。図面中の符号Ｆ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕｐ、Ｄｎは、それぞれ前、後、左、右、上、下を表す。図面中の符号Ｘは、Ｘ軸を示し、左右方向を表す。図面中の符号Ｙは、Ｙ軸を示し、前後方向を表す。図面中の符号Ｚは、Ｚ軸を示し、上下方向を表す。符合θＸ、θＹ、θＺは、それぞれＸ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの回転方向を表す。本実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、いずれか一つの軸が他の二つの軸に対して直交するように設定されている。ただし、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、いずれか一つの軸が他の二つの軸に対して交差するように設定されていればよい。また、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、３次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではない。
【００４４】
図１に示すように、３次元造形装置１０は、ベース２０と、ホルダ３０と、造形ヘッド４０と、ステージ５０と、ステージ移動機構６０とを備えている。
【００４５】
図１に示すように、３次元造形装置１０は、コンピュータ５５に通信可能に接続されている。３次元造形装置１０は、コンピュータ５５に常時接続されていてもよく、適宜に接続されていてもよい。また、３次元造形装置１０とコンピュータ５５との接続は、有線による接続に限らず、無線による接続であってもよい。コンピュータ５５は、中央演算処理装置（以下、ＣＰＵという）と、ＣＰＵが実行するプログラムなどを格納したＲＯＭと、ＲＡＭなどを備えていてもよい。コンピュータ５５は、３次元造形装置１０のための専用のコンピュータであってもよく、パーソナルコンピュータのような汎用的なコンピュータであってもよい。
【００４６】
図１に示すように、ベース２０は、第１ベース２２と、６つの支柱２４と、第２ベース２６とを備えている。第１ベース２２は、円板状に形成されている。支柱２４は、第１ベース２２から上方に延びている。第２ベース２６は、円板状に形成されている。第２ベース２６には、開口２７が形成されている。図２に示すように、第２ベース２６は、第１ベース２２の上方に配置されている。第２ベース２６は、６つの支柱２４の上に配置されている。第１ベース２２の直径と、第２ベース２６の直径は実質的に同一である。
【００４７】
図１に示すように、ホルダ３０は、ベース２０の上方に配置されている。ホルダ３０は、第２ベース２６の上に配置されている。ホルダ３０は、第２ベース２６の開口２７を跨ぐように配置されている。ホルダ３０は、ベース２０の上方に配置される第１部分３１および第２部分３２と、第１部分３１と第２部分３２とを接続する第１壁３３および第２壁３４とを備えている。第１部分３１は、第２ベース２６の上に固定されている。第２部分３２は、第２ベース２６の上に固定されている。第１壁３３と第２壁３４との間には、造形ヘッド４０が配置されている。第１壁３３および第２壁３４は、造形ヘッド４０を支持している。図３に示すように、ホルダ３０は、平面視で開口２７と重なる。第１壁３３および第２壁３４は、平面視で開口２７と重なる。
【００４８】
図１に示すように、造形ヘッド４０は、ホルダ３０に固定されている。造形ヘッド４０は、樹脂材料を吐出するノズル４２を備えている。図３に示すように、ノズル４２は、平面視で第２ベース２６の開口２７と重なる。図２に示すように、ノズル４２は、側面視で第２ベース２６と重なっている。ノズル４２は、第２ベース２６より上方に配置されていてもよい。ノズル４２は、第２ベース２６より下方に配置されていてもよい。造形ヘッド４０には、熱可塑性樹脂に熱を加えるヒータ４６が設けられている。ヒータ４６は、造形ヘッド４０内に配置されている。ヒータ４６は、造形ヘッド４０内に形成された樹脂通路４０Ｔを囲うように配置されている。
【００４９】
図４に示すように、ノズル４２は、樹脂材料を吐出する吐出口４４を備えている。吐出口４４は下方に開いている。吐出口４４は、長辺４４Ｌと短辺４４Ｓとを備え、矩形状に形成されている。以下の説明では、吐出口４４の長辺４４Ｌの長さを開口長さＤ１とし、吐出口４４の短辺４４Ｓの長さを開口幅Ｇ１とする。本実施形態では、吐出口４４の開口幅Ｇ１は、吐出口４４から吐出された樹脂材料の厚みをなす。吐出口４４の開口幅Ｇ１は、吐出口４４から吐出された樹脂材料の上下方向の長さをなす。また、吐出口４４の形状は、矩形状に限定されず、長円形状、台形状、または円形状等であってもよい。
【００５０】
図１に示すように、３次元造形装置１０は、樹脂材料を収容するタンク８０を備えている。タンク８０は、ベース２０の上方に配置されている。タンク８０は、ホルダ３０に配置されている。タンク８０は、ホルダ３０の第１部分３１に取り付けられたタンク取付部３５に配置されている。タンク８０は、交換可能である。
【００５１】
図１に示すように、３次元造形装置１０は、樹脂供給路８２を備えている。樹脂供給路８２は、タンク８０と造形ヘッド４０とに接続されている。樹脂供給路８２は、樹脂通路４０Ｔ（図２参照）に接続している。樹脂供給路８２を介して、タンク８０内の樹脂材料は造形ヘッド４０に供給される。樹脂供給路８２としては、例えば、可撓性を有するチューブが挙げられる。樹脂供給路８２は、金属製の管であってもよい。ホルダ３０には、モータ８４が配置されている。モータ８４は、ホルダ３０のタンク取付部３５に配置されている。モータ８４を駆動させることによって、樹脂供給路８２内の樹脂材料を造形ヘッド４０に供給することができる。モータ８４は、後述の回路基板８６と電気的に接続されている。モータ８４は、コンピュータ５５により制御される。
【００５２】
図１に示すように、ステージ５０は、造形ヘッド４０の下方かつベース２０に配置されている。ステージ５０は、第１ベース２２の上方かつ第２ベース２６の下方に配置されている。なお、ステージ５０は、造形ヘッド４０の下方に配置される限りにおいて、第２ベース２６の上方に配置されてもよい。ステージ５０は、造形ヘッド４０のノズル４２から吐出された樹脂材料を保持する。造形物はステージ５０上で造形される。図５に示すように、ステージ５０の表面部には、円錐状に形成された突起５２が複数形成されている。なお、図１等においては、突起５２の図示は省略している。突起５２は、造形物をステージ５０上に保持しやすくするための保持促進部の一例である。ここでは、突起５２の直径と高さとが等しい。突起５２の直径をｄとすると、高さもｄである。図６に示すように、各突起５２は、突起５２の頂点５２Ｔ同士の間隔がｄとなるように配置されている。本実施形態では、隣接する３つの突起５２の頂点５２Ｔは、一辺の長さがｄの正三角形の頂点をなすように配置されている。突起５２の頂点５２Ｔ同士の間隔ｄは、ノズル４２の吐出口４４の長辺４４Ｌ（図４参照）の長さＤ１以下である。なお、突起５２の高さは、突起５２の直径ｄより大きくてもよく、例えば２ｄであってもよい。さらに、突起５２の高さは、突起５２の直径ｄより小さくてもよく、例えば１／２ｄであってもよい。
【００５３】
図１に示すように、ステージ移動機構６０は、ベース２０に配置されている。ステージ移動機構６０は、ステージ５０を６自由度で駆動する。ステージ移動機構６０は、ステージ５０を並進３自由度および回転３自由度で駆動する。すなわち、ステージ移動機構６０は、ステージ５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に並進移動させるとともに、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、およびＺ軸回りに回転移動させるように構成されている。
【００５４】
図２に示すように、ステージ移動機構６０は、６自由度パラレルリンク機構によって構成されている。ステージ移動機構６０は、ステージ５０に連結された６本のロッド６２と、それぞれロッド６２に連結され、支柱２４に沿って昇降自在な６つのガイド部６４（図２では２つのみ図示している）と、ガイド部６４を昇降させる６つのアクチュエータ６５（図２では２つのみ図示している）とを備えている。ロッド６２、ガイド部６４、およびアクチュエータ６５は、ベース２０に配置されている。ロッド６２は、その一端６２Ａに第１自在継手６３Ａを備えている。ロッド６２は、その他端６２Ｂに第２自在継手６３Ｂを備えている。第１自在継手６３Ａは、ステージ５０を支持する。第１自在継手６３Ａは、ロッド６２の一端６２Ａとステージ５０とを連結している。
【００５５】
ガイド部６４は、支柱２４にスライド自在に係合したスライダにより構成されている。第２自在継手６３Ｂは、ガイド部６４に接続されている。第２自在継手６３Ｂは、ロッド６２の他端６２Ｂとガイド部６４とを連結している。支柱２４には溝が形成されており、この溝の内側には、上下に延びるボールねじ６６が配置されている。ボールねじ６６の上端部には、ボールねじ６６を回転させるアクチュエータ６５が配置されている。アクチュエータ６５の種類は何ら限定されないが、例えば、サーボモータを用いることができる。ガイド部６４には、上下に延びる図示しないねじ孔が形成されている。ガイド部６４のねじ孔にはボールねじ６６が挿入されており、ガイド部６４のねじ孔は、ボールねじ６６と噛み合っている。そのため、ボールねじ６６が回転するとガイド部６４は上昇し、ボールねじ６６が逆回転するとガイド部６４は下降する。ガイド部６４が昇降することにより、ロッド６２が移動する。
【００５６】
各アクチュエータ６５は独立して動作可能であり、各アクチュエータ６５は各ロッド６２を相互に独立して移動させる。図１に示すように、アクチュエータ６５は、ベース２０の上方に配置された回路基板８６と電気的に接続されている。回路基板８６は、第２ベース２６の上に配置されている。６本のロッド６２が相互に独立して移動することにより、ステージ５０は、ベース２０内において、Ｘ軸方向の並進移動、Ｙ軸方向の並進移動、Ｚ軸方向の並進移動、Ｘ軸回りの回転移動、Ｙ軸回りの回転移動、およびＺ軸回りの回転移動が可能である。６本のロッド６２が相互に独立して移動することにより、ステージ５０の位置および姿勢を自由に設定することができる。
【００５７】
図１に示すように、第２ベース２６の上には電源ボックス８８が配置されている。
【００５８】
次に、図７および図８を参照しつつ、本実施形態の３次元造形装置１０の動作の一例を説明する。ここでは、本体部９７と、本体部９７から水平方向に突出する突出部９８（図８参照）とを有する３次元造形物９６を造形する場合を例に説明する。
【００５９】
まず、所定の断面形状の樹脂層９７ａを順次積層することにより、本体部９７を造形する。図７に示すように、ノズル４２から樹脂材料がステージ５０に向けて吐出される。このとき、ノズル４２を備えた造形ヘッド４０は、ホルダ３０に固定されているため、造形ヘッド４０は移動せず、ステージ５０のみがＸ軸方向およびＹ軸方向に移動する。吐出された樹脂材料は、その後硬化する。これにより、本体部９７の一部を形成する一つの樹脂層９７ａが造形される。樹脂層９７ａの厚み（樹脂層９７ａの上下方向の長さ）は、吐出口４４の短辺４４Ｓ（図４参照）の長さＧ１と実質的に同一となる。そして、このようにして所定の断面形状を有する固体の樹脂層９７ａが形成されると、ステージ移動機構６０が駆動され、ステージ５０はＺ軸方向を下方に移動する。このとき、ステージ５０に保持された樹脂層９７ａは下方に移動し、その樹脂層９７ａと造形ヘッド４０との間に隙間が形成される。次に、ステージ５０がＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するとともに、この隙間にノズル４２から樹脂材料を吐出する。これにより、既に形成された樹脂層９７ａの上に、所定の断面形状を有する新たな樹脂層９７ａが形成される。以後、同様の動作が繰り返され、所望の３次元形状を有する本体部９７が造形される。
【００６０】
次に、突出部９８を造形する。図８に示すように、突出部９８を造形する前に、ステージ移動機構６０が駆動され、Ｙ軸回りθＹ（図１参照）にステージ５０を回転移動させる。その後、先に造形した本体部９７上に、ノズル４２から樹脂材料が吐出される。吐出された樹脂材料は、その後硬化する。そして、樹脂材料によって、所定の断面形状を有する固体の樹脂層９８ａが形成されると、ステージ移動機構６０が駆動され、ステージ５０は傾いた状態（ここでは水平線に対して垂直な状態）でＺ軸方向を下方に移動する。このとき、ステージ５０に保持された樹脂層９８ａは下方に移動し、その樹脂層９８ａと造形ヘッド４０との間に隙間が形成される。次に、ステージ５０が傾いた状態のままＸ軸方向およびＹ軸方向に移動するとともに、この隙間にノズル４２から樹脂材料を吐出する。これにより、既に形成された樹脂層９８ａの上に、所定の断面形状を有する新たな樹脂層９８ａが形成される。以後、同様の動作が繰り返され、所定の３次元形状を有する突出部９８および本体部９７を備えた３次元造形物が造形される。なお、ステージ５０には、円錐状に形成された突起５２（図５参照）が複数形成されているため、吐出された樹脂材料はステージ５０に固着する。このため、ステージ５０を傾けたときに樹脂材料がステージ５０から移動することを確実に防止することができる。
【００６１】
図１８に示すように、従来の３次元造形装置では、樹脂材料９４の吐出方向と造形しようとする突出部１０２の突出方向とが揃っていなかった。このため、突出部１０２がその自重によってたわまないように、予め突出部１０２の下方にサポート部材１０４を形成する必要があった。しかし、本実施形態の３次元造形装置１０によると、図８に示すように、樹脂材料の吐出方向と造形しようとする突出部９８の突出方向とを揃えることができる。これにより、突出部９８をサポートするサポート部材を造形することなく、突出部９８を造形することができる。すなわち、突出部９８をサポートするサポート部材を省略することができる。
【００６２】
３次元造形装置１０によれば、樹脂材料を一方向のみに順次積層していく従来の３次元造形装置と異なり、ステージ５０を傾けることにより、樹脂材料の積層方向を変更することが可能である。例えば図８に示す例では、本体部９７は、ステージ５０に対して垂直な方向に積層された樹脂材料で形成されるが、突出部９８は、ステージ５０と平行な方向に積層された樹脂材料で形成される。そのため、３次元造形装置１０によれば、異なる方向に積層された樹脂材料を含んだ３次元造形物を造形することができる。
【００６３】
以上のように、３次元造形装置１０によれば、図１に示すように、ステージ移動機構６０はステージ５０を６自由度で駆動する。ステージ５０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の並進移動だけでなく、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、およびＺ軸回りの回転移動が可能である。このため、３次元造形物を造形する際に、ステージ５０を所望の位置に移動できるとともに、所望の姿勢にすることができる。例えば、ステージ５０を造形ヘッド４０に対して傾いた姿勢にすることができる。そのため、従来の３次元造形装置ではサポート部材を用いなければ樹脂材料を積層できないような部分、例えば水平方向に突出するような部分を、サポート部材を用いなくとも造形することができる。この結果、３次元造形物を造形する際に使用するサポート部材を少なくすることができると共に、サポート部材を除去する工程を削減することができる。
【００６４】
また、造形ヘッド４０は、第１ベース２２の上方に配置されたホルダ３０に固定されており、造形ヘッド４０は移動しない。造形ヘッド４０の移動のためのスペースを設ける必要がないので、３次元造形装置１０がコンパクトになる。また、例えば造形ヘッド４０に取り付けられるケーブル等は造形時に移動せず、該ケーブル等は他の部材と干渉しなくなる。このため、ケーブルの長さを一定にしてベース等に固定することができるとともに、ケーブルを一体にまとめるような被覆部材を取り付ける必要がなくなる。
【００６５】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１に示すように、タンク８０をベース２０の上方に配置する。このため、タンク８０をベース２０の側方に配置する場合に比べて、３次元造形装置１０の横幅を小さくすることができる。３次元造形装置１０の構造がコンパクトになる。造形ヘッド４０が移動する３次元造形装置では、造形ヘッド４０の周囲に移動のためのスペースを確保する必要があるため、タンク８０をベース２０の上方に配置することが難しい。しかし、本実施形態の３次元造形装置１０によれば、造形ヘッド４０は移動しないので、タンク８０をベース２０の上方に容易に配置することができ、３次元造形装置１０をスリム化することができる。また、タンク８０を造形ヘッド４０と共に第２ベース２６上に配置することができるため、造形ヘッド４０とタンク８０との距離を短くすることができ、樹脂供給路８２を短くすることができる。そのため、樹脂供給路８２の構造が簡素化される。また、樹脂供給路８２内における樹脂の流動抵抗が少なくなるので、タンク８０から造形ヘッド４０に樹脂を良好に供給することができる。また、樹脂供給路８２内における樹脂の目詰まりが生じにくくなる。
【００６６】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１に示すように、ステージ移動機構６０は、６自由度パラレルリンク機構により構成されている。すなわち、ステージ移動機構６０は、昇降自在な第１〜第６のガイド部６４と、それぞれ第１〜第６のガイド部６４を昇降させる第１〜第６のアクチュエータ６５（図２参照）と、一端６２Ａが第１自在継手６３Ａを介してステージ５０に接続され、他端６２Ｂが第２自在継手６３Ｂを介してそれぞれ第１〜第６のガイド部６４に接続された第１〜第６のロッド６２とを備える。ステージ移動機構６０は、第１〜第６のガイド部６４を適宜に昇降させることにより、ステージ５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、およびＺ軸回りに移動させることができる。Ｘ軸方向に移動可能なアクチュエータ付テーブルと、Ｙ軸方向に移動可能なアクチュエータ付テーブルと、Ｚ軸方向に移動可能なアクチュエータ付テーブルとを組み合わせたステージ移動機構に比べて、アクチュエータの出力を抑えることができる。また、小型のアクチュエータを利用可能なので、ステージ移動機構６０を小型化することができる。
【００６７】
前述の通り、３次元造形装置１０では造形ヘッド４０が移動しないので、ベース２０の上方に造形ヘッド４０の移動スペースを確保する必要がない。そのため、ベース２０の上方のスペースを、他の部品の設置スペースとして有効活用することができる。他の部品をベース２０の上方に設置することにより、他の部品をベース２０の側方に配置する場合に比べて、３次元造形装置１０の横幅を小さくすることができ、３次元造形装置１０をコンパクトにすることができる。本実施形態の３次元造形装置１０は、図１に示すように、第１〜第６のアクチュエータ６５と電気的に接続された回路基板８６を備えている。その回路基板８６を第２ベース２６の上方に配置するため、３次元造形装置１０の構造がコンパクトになる。また、電源ボックス８８を第２ベース２６の上方に配置するため、３次元造形装置１０の構造がコンパクトになる。
【００６８】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図２に示すように、造形ヘッド４０にヒータ４６を設けている。仮に造形ヘッド４０が移動式であるとすると、ヒータ４６は造形ヘッド４０と共に移動することになる。しかし、本実施形態の３次元造形装置１０によれば、造形ヘッド４０は移動しない。このため、ヒータ４６を造形ヘッド４０と共に移動させる場合と比較して、ヒータ４６の配線等が簡素化され、ヒータ４６のレイアウトの自由度が上がる。
【００６９】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図３に示すように、造形ヘッド４０は第２ベース２６の上に配置されたホルダ３０に固定されている。このため、造形ヘッド４０に取り付けるケーブル等が不要となり、３次元造形装置１０の構造がコンパクトになる。また、ノズル４２と開口２７とが平面視で重なる。このため、第２ベース２６に阻害されることなくステージ５０上に樹脂材料を供給することができる。
【００７０】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図５に示すように、ステージ５０には、円錐状に形成された複数の突起５２が形成されている。樹脂材料は複数の突起５２により保持されるので、ステージ５０を傾けたときに樹脂材料がステージ５０上を滑ってしまうことを防止することができる。
【００７１】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図６に示すように、ステージ５０に形成された突起５２の頂点５２Ｔ同士の間隔ｄは、ノズル４２の吐出口４４の長辺４４Ｌの長さＤ１（図４参照）以下である。これにより、ノズル４２からステージ５０上に樹脂材料が吐出されたときに、樹脂材料は突起５２の頂点５２Ｔに接触するため、樹脂材料はステージ５０上に確実に固定される。
【００７２】
また、本実施形態の３次元造形装置１０では、ステージ移動機構６０は、ステージ５０を６自由度で駆動することができる。ステージ移動機構６０は、ステージ５０をＺ軸回りに回転させることができる。言い換えると、ステージ移動機構６０は、ステージ５０をＺ軸回りに自転させることができる。ステージ５０をＺ軸回りに回転させることができないステージ移動機構であっても、Ｘ軸方向の並進移動およびＹ軸方向の並進移動を組み合わせることにより、ステージ５０をＺ軸回りに公転させることは可能である。この場合、造形ヘッド４０の吐出口４４が円形状であれば、ステージ５０をＺ軸回りに公転させることにより、Ｚ軸を中心とする円環状に樹脂材料を供給することが可能である。しかし、造形ヘッド４０の吐出口４４が長方形状の場合、ステージ５０をＺ軸回りに公転させただけでは、Ｘ−Ｙ平面上における樹脂材料の幅が一定とならないため、Ｚ軸を中心とする円環状に樹脂材料を供給することはできない。これに対し、本実施形態の３次元造形装置１０では、ステージ５０をＺ軸回りに回転させることができる。このため、図９に示すように、長方形状の吐出口４４を有する造形ヘッド４０をホルダ３０に固定した場合であっても、ステージ５０が図９の矢印Ｅの方向に回転移動することによって、一定の幅Ｇを有する中空円状の３次元造形物９６を造形することができる。
【００７３】
＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態に係る造形ヘッド４０および板状部材９０の構造を示す断面図である。図１１は、第２実施形態に係るノズル４２の吐出口４４と板状部材９０の開口部９２との位置関係を示す模式図である。図１１では、説明の便宜上折り曲げる前の板状部材９０を示している。
【００７４】
図１０に示すように、第２実施形態に係る３次元造形装置１０は、ノズル４２の吐出口４４の下方に配置された板状部材９０を備えている。板状部材９０は、折り曲げられており、造形ヘッド４０を覆うように配置されている。図１１に示すように、板状部材９０は、吐出口４４の長辺４４Ｌと交差する方向に延びている。板状部材９０は、吐出口４４の長辺４４Ｌと交差する方向に延びる本体部９１を備えている。板状部材９０の本体部９１には、吐出口４４と重なる開口部９２が形成されている。開口部９２のうちノズル４２の吐出口４４の長辺４４Ｌ方向の開口長さＫ１は、吐出口４４の短辺４４Ｓ方向の少なくとも２か所で相違する。本実施形態では、開口部９２は、略三角形状に形成されている。開口部９２の開口長さＫ１のうち最も長い部分の長さＮ１は、吐出口４４の長辺４４Ｌの長さＤ１以上である。板状部材９０は、吐出口４４の長辺４４Ｌと交差する方向、即ち図１０の矢印Ｐおよび図１１の矢印Ｐの方向に移動するように構成されている。板状部材９０が図１０の矢印Ｐおよび図１１の矢印Ｐの方向に移動することによって、吐出口４４と開口部９２との重なる面積（図１１の符号Ｍで示す部分）が変更される。吐出口４４と開口部９２との重なる面積Ｍは、連続的に変更される。本実施形態では、吐出口４４は、その開口面積Ｍを変更可能に構成されている。板状部材９０は、例えば、モータ等の公知の駆動源によって図１０の矢印Ｐの方向に移動させることができる。
【００７５】
図１２に示すように、板状部材９０が矢印Ｐの方向に移動し、吐出口４４と開口部９２とが重なったとき、吐出口４４の一部が露出する。これにより、タンク８０（図１参照）から供給される樹脂材料９４は、吐出口４４の一部からステージ５０へと吐出される。
【００７６】
図１３に示すように、板状部材９０が矢印Ｐの方向に移動し、吐出口４４と開口部９２のうち長さＮ１を有する部分とが重なったとき、吐出口４４の全てが露出する。これにより、タンク８０（図１参照）から供給される樹脂材料９４は、吐出口４４の全体からステージ５０へと吐出される。
【００７７】
図１４に示すように、板状部材９０が矢印Ｐの方向に移動し、板状部材９０のうち開口部９２以外の部分である本体部９１が吐出口４４の全体を覆ったとき、吐出口４４は露出しない。これにより、タンク８０（図１参照）から供給される樹脂材料９４は、吐出口４４からステージ５０へと吐出されなくなる。
【００７８】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１０に示すように、ノズル４２の吐出口４４は、その開口面積Ｍを変更可能に構成されている。これにより、ノズル４２から吐出される樹脂材料の量を変更できるため、細かい部分を造形する際には、吐出口４４の開口面積を小さくすることによって吐出する樹脂材料の量を少なくすることができ、より精度の高い３次元造形物を造形することができる。一方、多くの樹脂材料が必要な部分に対しては、吐出口４４の開口面積を大きくすることにより、一度に多くの樹脂材料を吐出することができ、造形速度を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、吐出口４４の開口面積は変更可能であるが、吐出口４４の開口幅は一定である。すなわち、吐出口４４の長辺４４Ｌの方向の長さを「開口長さ」、短辺４４Ｓの方向の長さを「開口幅」と称すると、吐出口４４は、開口幅Ｇ１を一定に保ちつつ開口長さを変更可能に構成されている。言い換えると、吐出口４４は、開口幅Ｇ１を一定に保ちつつ開口面積が変更可能に構成されている。ノズル４２に対しステージ５０を吐出口４４の短辺４４Ｓの方向（開口幅の方向。図１１等の矢印Ｐの方向）に移動させた場合、吐出口４４の当該方向の長さ（すなわち開口幅Ｇ１）は一定であるので、ステージ５０上または既に硬化した樹脂層上に新たに積層される樹脂層の厚み（樹脂層の上下方向の長さ）は一定となる。
【００８０】
例えば、吐出口４４が開口面積の変更が可能な円形状の開口である場合、開口面積を変更すると開口幅も変化する。この場合、図１５Ａに示すように、開口面積が小さいときに吐出される樹脂Ｒ１と、開口面積が大きいときに吐出される樹脂Ｒ２とでは、厚みが相違してしまい、段差Ｑが生じてしまう。しかし、本実施形態によれば、開口幅Ｇ１は一定であるので、図１５Ｂに示すように、開口面積が小さいときに吐出される樹脂Ｒ１と、開口面積が大きいときに吐出される樹脂Ｒ２とでは、量は異なるが、厚みは一定となる。そのため、樹脂Ｒ１と樹脂Ｒ２との間で段差が生じないため、樹脂材料を高精度に積層していくことができる。よって、本実施形態によれば、精度の高い３次元造形物を造形することができる。
【００８１】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１１に示すように、吐出口４４は矩形状に形成されている。吐出口４４の開口幅Ｇ１は一定であるため、ステージ５０上に吐出される樹脂材料の厚みは一定となる。さらに、板状部材９０には、ノズル４２の吐出口４４と重なる略三角形状の開口部９２が形成されている。板状部材９０は、吐出口４４の長辺４４Ｌと交差する方向に移動し、吐出口４４と開口部９２との重なる面積Ｍが変更されるように構成されている。これにより、ノズル４２から吐出される樹脂材料の量を変更できるため、より精度の高い３次元造形物を造形することができる。
【００８２】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１４に示すように、板状部材９０の本体部９１が吐出口４４の全体を覆うことができるように構成されている。これにより、樹脂材料の供給を停止することなく、樹脂材料をステージ５０（図１参照）上に吐出することを停止することができる。
【００８３】
＜第３実施形態＞
図１６は、第３実施形態に係るノズル４２の吐出口４４と板状部材９０の開口部９２との位置関係を示す模式図である。図１６では、説明の便宜上折り曲げる前の板状部材９０を示している。
【００８４】
図１６に示すように、開口部９２は、ノズル４２の吐出口４４の長辺４４Ｌ方向の開口長さがＮ１である第１開口９２Ａと、開口長さがＮ２である第２開口９２Ｂと、開口長さがＮ３である第３開口９２Ｃとから構成されている。第１開口９２Ａ、第２開口９２Ｂおよび第３開口９２Ｃは、吐出口４４の短辺４４Ｓ方向に並ぶ。第１〜第３開口９２Ａ〜９２Ｃの開口幅は、吐出口４４の開口幅Ｇ１以上である。板状部材９０は、吐出口４４の長辺４４Ｌと交差する方向、即ち図１６の矢印Ｐの方向に移動するように構成されている。板状部材９０が図１６の矢印Ｐの方向に移動することによって、吐出口４４と開口部９２との重なる面積（図１６の符号Ｍで示す部分）が変更される。吐出口４４と開口部９２との重なる面積Ｍは、段階的に変更される。開口部９２は、開口長さが相互に異なる第１〜第３開口９２Ａ〜９２Ｃにより構成されているが、これに限定されない。開口部９２は、開口長さが相互に異なる２つの開口や開口長さが相互に異なる４つ以上の開口から構成されていてもよい。
【００８５】
＜第４実施形態＞
図１７は、第４実施形態に係るノズル４２の吐出口４４と板状部材９０の開口部９２との位置関係を示す模式図である。図１７では、説明の便宜上折り曲げる前の板状部材９０を示している。
【００８６】
図１７に示すように、ノズル４２は、樹脂材料を吐出する吐出口４４を備えている。吐出口４４は下方に開いている。吐出口４４のうち板状部材９０の開口部９２の長辺９２Ｌ方向の開口長さＫ２は、開口部９２の短辺９２Ｓ方向で相違する。本実施形態では、吐出口４４は、略三角形状に形成されている。
【００８７】
図１７に示すように、第４実施形態に係る板状部材９０は、本体部９１を備えている。板状部材９０の本体部９１には、吐出口４４と重なる開口部９２が形成されている。開口部９２は、長辺９２Ｌと短辺９２Ｓとを備え、矩形状に形成されている。開口部９２の長辺９２Ｌの長さをＤ２としたとき、吐出口４４の開口長さＫ２のうち最も長い部分の長さＮ２は、開口部９２の長辺９２Ｌの長さＤ２以上である。板状部材９０は、開口部９２の長辺９２Ｌと交差する方向、即ち図１７の矢印Ｐに移動するように構成されている。板状部材９０が図１７の矢印Ｐの方向に移動することによって、吐出口４４と開口部９２との重なる面積（図１７の符号Ｍで示す部分）が変更される。吐出口４４と開口部９２との重なる面積Ｍは、連続的に変更される。
【００８８】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１７に示すように、板状部材９０には、ノズル４２の吐出口４４と重なる矩形状の開口部９２が形成されている。板状部材９０は、開口部９２の長辺９２Ｌと交差する方向に移動し、吐出口４４と開口部９２との重なる面積Ｍが変更されるように構成されている。これにより、ノズル４２から吐出される樹脂材料の量を変更できるため、より精度の高い３次元造形物を造形することができる。
【００８９】
本実施形態の３次元造形装置１０によれば、図１７に示すように、板状部材９０の本体部９１が吐出口４４の全体を覆うことができるように構成されている。これにより、樹脂材料の供給を停止することなく、樹脂材料をステージ５０（図１参照）上に吐出することを停止することができる。
【００９０】
以上、本発明の種々の実施形態について説明した。しかし、上述の実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することが可能である。
【００９１】
上述した第１実施形態では、第１ベース２２の直径と、第２ベース２６の直径は実質的に同一であるが、第２ベース２６の直径は第１ベース２２の直径より大きくても小さくてもよい。また、第１ベース２２および第２ベース２６は円板状に限られず、矩形状、長円形状、台形状、または円形状等であってもよい。
【００９２】
上述した第１実施形態では、開口２７の周りは第２ベース２６によって囲われているが、開口２７は、開口２７の一部が第２ベース２６に囲われていない切り欠き状であってもよい。
【００９３】
上述した第１実施形態では、ステージ５０には円錐状に形成された突起５２が複数形成されていたが、突起５２に代えてステージ５０の表面に樹脂材料が固着しやすい層を形成してもよい。また、サンドブラスト処理等を施すことによって、ステージ５０の表面を凹凸のある粗面に加工してもよい。
【００９４】
上述した第２実施形態では、板状部材９０の開口部９２は、略三角形状に形成されていたが、例えば、楕円状や長円状に形成してもよい。また、開口部９２は、相互に異なる開口面積または開口形状を有する複数の開口を形成してもよい。
【００９５】
上述した第４実施形態では、ノズル４２の吐出口４４は、略三角形状に形成されていたが、例えば、楕円状や長円状に形成してもよい。また、吐出口４４は、相互に異なる開口面積または開口形状を有する複数の開口を形成してもよい。
【００９６】
上記実施形態では、ステージ移動機構６０は６自由度パラレルリンク機構により構成されていたが、これに限定されない。例えば、ステージ移動機構６０は、Ｘ軸方向の並進移動とＸ軸回りの回転移動が可能なＸステージと、Ｙ軸方向の並進移動とＹ軸回りの回転移動が可能なＹステージと、Ｚ軸方向の並進移動とＺ軸回りの回転移動が可能なＺステージとを組み合わせたものであってもよい。
【００９７】
上記実施形態では、ステージ移動機構６０は、ステージ５０を６自由度で駆動しているが、これに限定されない。ステージ移動機構６０は、ステージ５０を５自由度で駆動してもよい。すなわち、ステージ移動機構６０は、ステージ５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向に並進移動させるとともに、Ｘ軸回り、およびＹ軸回りに回転移動させるように構成されていてもよい。
【００９８】
上記実施形態では、アクチュエータ６５がボールねじ６６を回転させることにより、ガイド部６４を昇降させることとした。しかし、ガイド部６４を昇降させる機構は何ら限定されない。例えば、モータによって駆動される歯車がガイド部６４に搭載され、支柱２４に上記歯車と噛み合う複数の歯が形成されていてもよい。また、支柱の上端部および下端部にプーリが設けられ、それらプーリに伝動ベルトが巻きかけられ、ガイド部６４が伝動ベルトの一部に固定されていてもよい。この場合、一方のプーリにモータが接続されていてもよい。また、アクチュエータ６５に代えて、回転リンク機構を用いてもよい。
【００９９】
上記実施形態では、タンク８０は、ベース２０の上方に配置されているが、これに限定されない。例えば、タンク８０は、ベース２０の側方に配置されてもよい。また、タンク８０は、ベース２０に配置されてもよいし、ベース２０の一部を切り欠いた切り欠き部に配置されてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０  ３次元造形装置
２０  ベース
２２  第１ベース
２６  第２ベース
２７  開口
３０  ホルダ
４０  造形ヘッド
４２  ノズル
５０  ステージ
６０  ステージ移動機構
【図１】
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【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】
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【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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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