JP6060197B2 - 三次元造形装置用ヒータヘッド、並びに、三次元造形装置及びこれを用いた三次元造形方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱溶解積層方式の三次元造形装置に搭載されるヒータヘッドに関し、より具体的には溶融した熱可塑性材料を吐出するヒータヘッドに関する。また、本発明は、このヒータヘッドを備えた三次元造形装置及びこの装置を用いた三次元造形方法に関する。

三次元造形装置（いわゆる３Ｄプリンタ）は、３Ｄデータに基づいて立体的な造形物を製作する装置である。三次元造形装置は複数の方式、すなわち熱溶解積層方式、ＵＶインクジェット方式及び粉末固着方式などに分類される。これらのうち、熱溶解積層方式は熱で融解した樹脂を少しずつ積み重ねていく方式である（特許文献１〜５参照）。

特開２００５−１３８４２２号公報 特表２０１３−５０６５７９号公報 特表２０１４−５１６８２９号公報 特許第３４７２７７９号公報 特許第４８５１５８８号公報

熱溶解積層方式の三次元造形装置では原材料として樹脂フィラメント（例えば外径１．７５ｍｍ）が使用される。樹脂フィラメントはリールに巻かれた状態で販売されている。しかし、市販されている樹脂フィラメントの種類（色、材質など）は限られている。このため、例えば入手可能な樹脂フィラメントの色とは異なる色の造形物をユーザーが製作したいと思った場合、そのような色の樹脂フィラメントを特別に注文する又は製造するなどの手段を講じる必要があった。

本発明は、製作する造形物の色の選択肢を広げるのに有用な三次元造形装置用ヒータヘッド、並びに、三次元造形装置及びこれを用いた三次元造形方法を提供することを目的とする。

本発明は、熱溶解積層方式の三次元造形装置に搭載されるヒータヘッドを提供する。このヒータヘッドは、第１の熱可塑性材料が導入される第１の材料導入路と、第２の熱可塑性材料が導入される第２の材料導入路と、第１及び第２の熱可塑性材料を加熱するためのヒータと、第１の材料導入路と第２の材料導入路との合流部と、合流部と連通した一つの孔であり且つ溶融した第１及び第２の熱可塑性材料を吐出する吐出孔とを備える。

上記ヒータヘッドには、第１及び第２の材料導入路を通じてそれぞれ第１及び第２の熱可塑性材料が供給される。例えば、色の異なる二種類の熱可塑性材料（樹脂フィラメント）を購入し、これらを併用することで、一種類の熱可塑性材料を単独で使用したのでは表現できない色の造形物を製作することができる。つまり、製作する造形物の色の選択肢を広げることができる。なお、色の他にも例えば材質の異なる熱可塑性材料を併用することで、造形物の質感の選択肢も広げることができる。

上記ヒータヘッドは、第１及び第２の材料導入路の上流側部分を内部に有する上流側パーツと、第１及び第２の材料導入路の下流側部分と合流部と吐出孔とを有する下流側パーツと、上流側パーツと下流側パーツとを一体的に保持するカバー部材とを備えてもよい。ヒータヘッドを複数のパーツに分けることで、ヒータヘッドのメンテナンスがしやすくなるという利点がある。また、上流側パーツの材料と下流側パーツを互いに異なる材料で構成することもできる。例えば、熱可塑性材料を溶融させるための熱の影響を受けやすい下流側パーツを耐溶融性と高熱伝導性を有する材料によって構成し、他方、熱源から離れた位置にある上流側パーツを耐熱変形性と低熱伝導性を有する材料によって構成してもよい。

上流側パーツは、第１の材料導入路の上流側部分を構成する第１の管と、第２の材料導入路の上流側部分を構成する第２の管と、第１及び第２の管がそれぞれ挿入される第１及び第２の貫通孔が上面から下面にかけて延びる管保持部材と、第１及び第２の管の上端部がそれぞれ収容される第１及び第２の凹部を下面に有し且つ上面から第１及び第２の凹部にそれぞれ至る第１及び第２のフィラメント入口を有するキャップとを有してもよい。下流側パーツは、第１の雄ネジが形成された外周面と、第１及び第２の管の下端部側をそれぞれ収容し且つ第１及び第２の管の下側端面がそれぞれ当接する第１及び第２の当接面を有する第１及び第２の管収容孔と、第１及び第２の材料導入路の下流側部分をそれぞれ構成する孔であって第１及び第２の当接面からそれぞれ下方に延びて合流部に至る第１及び第２の材料移送路とを有してもよい。カバー部材は、上流側パーツを収容する収容部と、下流側パーツの第１の雄ネジに対応する第１の雌ネジが形成された内周面とを有してもよい。

上流側パーツ、下流側パーツ及びカバー部材が上記構成をそれぞれ有する場合、上流側パーツを収容したカバー部材と下流側パーツとを第１の雄ネジ及び第１の雌ネジによって締結した状態において、第１及び第２の管の下側端面が第１及び第２の当接面にそれぞれ押し付けられるように構成すればよい。かかる構成を採用することにより、上流側パーツが回転しないように保持した状態で、上流側パーツと下流側パーツとを押し付け固定することが可能となる。

下流側パーツは、第１及び第２の材料導入路の下端側開口を有する端面と、第２の雄ネジが形成された外周面とを有する下流側パーツ本体部と、第２の雄ネジに対応する第２の雌ネジが形成された内周面と中央部に吐出孔が形成された底面とによって構成される凹部を有する吐出部とを有し、下流側パーツ本体部と吐出部とを第２の雄ネジ及び第２の雌ネジによって締結した状態において、上記端面と上記凹部の底面との間に形成される隙間によって合流部が構成されてもよい。かかる構成を採用することで、ヒータヘッドを構成する部材の形状の複雑化を十分に回避することができ、その結果としてヒータヘッドの製造コストを低減できる。

本発明は、上記ヒータヘッドを備えた三次元造形装置を提供する。この三次元造形装置は、上記ヒータヘッドと、第１及び第２の材料導入路に第１及び第２の熱可塑性材料を供給する機構と、三次元の造形物が積層されるテーブルと、テーブルに対して上記ヒータヘッドを相対的に移動させる機構とを備える。この三次元造形装置によれば、複数の熱可塑性材料を併用することができ、これにより製作する造形物の色や質感の選択肢を広げることができる。

上記三次元造形装置は、吐出孔を中心としてヒータヘッドを回転させる機構を更に備えてもよい。かかる機構を採用することで、例えば外側と内側の色合いや質感が異なる造形物（例えば容器やランプシェード）を製作することができる。

本発明は、上記三次元造形装置を使用した三次元造形物の製造方法を提供する。この製造方法は、第１及び第２の熱可塑性材料を第１及び第２の材料導入路に供給する工程と、第１及び第２の熱可塑性材料を加熱する工程と、テーブルに対して上記ヒータヘッドを相対的に移動させながら、溶融した第１及び第２の熱可塑性材料を吐出させることによって三次元構造物を製作する工程とを備える。この製造方法によれば、複数の熱可塑性材料を併用することで製作する造形物の色や質感の選択肢を広げることができる。

本発明によれば、製作する造形物の色や質感の選択肢を広げることができる。

図１は本発明に係るヒータヘッドの一実施形態を模式的に示す断面図である。 図２（ａ）は図１に示すヒータヘッドから二種類の溶融樹脂が吐出される様子を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＩＩｂ−ＩＩｂ線における模式断面図である。 図３は図１に示すヒータヘッドに内蔵されるキャップを示す斜視図である。 図４は図１に示すヒータヘッドに内蔵される二本の管と、管保持部材とを示す斜視図である。 図５は図１に示すヒータヘッドが備える下流側パーツ本体部を示す斜視図である。 図６は図１に示すヒータヘッドが備える吐出部を示す斜視図である。 図７は本発明に係る三次元造形装置の一実施形態を簡略化して示す斜視図である。 図８はヒータヘッドに複数の樹脂フィラメントを供給する機構の一例を示す斜視図である。 図９（ａ）は図７に示す三次元造形装置によって製作されたカップの正面図であり、図９（ｂ）はその背面図である。 図１０は図１に示すヒータヘッドを回転させる機構の一例を示す斜視図である。 図１１はヒータヘッドを回転させながら造形されたカップの一例を模式的に示す斜視図である。

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。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。ここではヒータヘッドの使用時の向きに基づいて構成の位置を表記するものとする。すなわち、以下の実施形態においてはヒータヘッドの先端から下方に向けて樹脂を吐出させる場合を想定し、ヒータヘッドの上流側が上方に位置し、下流側が下方に位置するものとする。なお、ヒータヘッドから樹脂を吐出される方向は下方に限定されるものではない。

＜三次元造形装置用ヒータヘッド＞
図１は本実施形態に係るヒータヘッドを示す断面図である。この図に示すヒータヘッド５０は、熱溶解積層方式によって造形物を製作する三次元造形装置に搭載されるものであり、二種類の樹脂フィラメント（第１及び第２の熱可塑性材料）Ｆａ，Ｆｂが供給されるように構成されている（図７参照）。樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂは互いに色が異なる。図２（ａ）はヒータヘッド５０から色が異なる二種類の溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂが吐出される様子を示す斜視図である。溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂは、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂがそれぞれ溶融したものである。図におけるドット密度の違いは色の違いを意味する。図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＩＩｂ−ＩＩｂ線における模式断面図である。図２（ｂ）に示すように、二種類の溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂは完全には混合されることなく、ヒータヘッド５０の吐出孔８から排出される。

図１に示す材料導入路（第１の材料導入路）１ａに樹脂フィラメントＦａが導入され、材料導入路（第２の材料導入路）１ｂに樹脂フィラメントＦｂが導入される。ヒータヘッド５０に導入された樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂはヒータヘッド５０のヒータ５（図２参照）によって加熱され、その熱によって溶融する。

材料導入路１ａ，１ｂは合流部３において一つの流路となる。二種類の樹脂材料からなる溶融樹脂は合流部３から吐出孔８に至り、その後、吐出孔８から排出される。ヒータヘッド５０によれば、色が互いに異なる二種類の樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを併用することで、市販されている樹脂フィラメントを単独で使用したのでは表現できない色の造形物を製作することができる。なお、材質が互いに異なる二種類の樹脂フィラメントを併用すれば、市販されている樹脂フィラメントを単独で使用したのでは表現できない質感又は実現できない物性（例えば剛性）を有する造形物を製作することもできる。

図１〜３を参照しながら、ヒータヘッド５０の構成について詳しく説明する。ヒータヘッド５０は、図１に示すように、上流側パーツ１０と、下流側パーツ２０と、カバー部材３０とを備える。上流側パーツ１０は、材料導入路１ａ，１ｂの上流側部分を内部に有する。下流側パーツ２０は、材料導入路１ａ，１ｂの下流側部分と合流部３と吐出孔８とを有する。合流部３は、溶融樹脂Ｍａが移動する材料移動路３Ａと、溶融樹脂Ｍｂが移動する材料移動路３Ｂとを有し、溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂの両方が移動する吐出路（吐出孔８）につながっている。材料移動路３Ａは材料導入路１ａの終端部（樹脂材料の流れ方向での終端部）につながって始まり且つ吐出路の始端部（樹脂材料の流れ方向での始端部）につながって終端する。本実施形態において材料移動路３Ａは後述の溝３ａ及び底面２９ｂによって構成されている。材料移動路３Ｂは材料導入路１ｂの終端部につながって始まり且つ吐出路の始端部につながって終端する。本実施形態において材料移動路３Ｂは後述の溝３ｂ及び底面２９ｂによって構成されている。吐出路（吐出孔８）は、材料移動路３Ａ及び材料移動路３Ｂの終端部の各々につながって始まり且つヒータヘッド５０の樹脂吐出用の開口で終端する。

カバー部材３０は、上流側パーツ１０と下流側パーツ２０とをネジ螺合によって締結することでこれらを一体的に保持する。ヒータヘッド５０をこれらの複数のパーツに分けることで、ヒータヘッド５０のメンテナンスを容易にする。また、上流側パーツ１０、下流側パーツ２０及びカバー部材３０をそれぞれの構成、機能及び位置に適した材料で構成することができる。例えば、上流側パーツ１０を耐熱変形性と低熱伝導性を有する材料によって構成し、他方、下流側パーツ２０を耐溶融性と高熱伝導性を有する材料によって構成してもよい。なお、ヒータヘッド５０の下部に位置するヒータ５から十分に離れている部材（例えば上流側パーツ１０の一部及びカバー部材３０）は、優れた耐熱変形性及び低熱伝導性を具備しない材料からなるものであってもよい。

上流側パーツ１０は、キャップ１１と、二本の管１５ａ，１５ｂと、管保持部材１８とによって構成される。上述のとおり、上流側パーツ１０は、ヒータ５からの熱によって全体形状やネジ螺合部が変形等しない材料によって構成されていることが好ましい。上流側パーツ１０を樹脂材料で構成する場合、熱伝導率の低い材料を採用することが好ましく、またヒータヘッド５０の剛性及び強度、特にネジ螺合部の剛性及び強度を高くするために強度や剛性の高い材料を用いることが好ましい。また、上流側パーツ１０を構成する材料は、成形性、加工性を備えるとともに、低コストであることが好ましい。かかる材料の具体的としては、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド）、フッ素樹脂（例えば四フッ化樹脂）、フェノール樹脂などが挙げられる。なお、材料導入路１ａ，１ｂを構成する材料は、低摩擦性、耐汚れ性、汚れ清掃性に優れたものが好ましく、その具体例としてフッ素樹脂（例えば四フッ化樹脂）を挙げることができる。特に管１５ａ，１５ｂは樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂの滑り性の観点から、低摩擦材（例えばフッ素樹脂）からなることが好ましい。

図３はキャップ１１の構成を示す斜視図である。キャップ１１は、上面Ｆ１にフィラメント入口１２ａ，１２ｂを有し、下面Ｆ２に凹部１３ａ，１３ｂを有する。凹部１３ａ，１３ｂはフィラメント入口１２ａ，１２ｂと連通しており且つ凹部１３ａ，１３ｂの内径はフィラメント入口１２ａ，１２ｂよりも大きい。凹部１３ａ，１３ｂは管１５ａ，１５ｂの上端部をそれぞれ収容するように構成され、凹部１３ａ，１３ｂの底面１４ａ，１４ｂに管１５ａ，１５ｂの上側端面１６ａ，１６ｂが当接する。フィラメント入口１２ａ，１２ｂと管１５ａ，１５ｂの管路が連通することで、材料導入路１ａ，１ｂの上流側が構成される。

図４は二本の管１５ａ，１５ｂと管保持部材１８とを示す斜視図である。管１５ａ，１５ｂは、材料導入路１ａ，１ｂの上流側部分をそれぞれ構成する。管１５ａ，１５ｂのそれぞれの長さの下限値は、好ましくは１０ｍｍであり、より好ましくは１５ｍｍであり、更に好ましくは２０ｍｍである。この長さが１０ｍｍ以上であれば、ヒータ５の熱によってヒータヘッド５０の上流側が過熱されることを十分に抑制できる。管１５ａ，１５ｂのそれぞれの長さの上限値は、好ましくは５０ｍｍであり、より好ましくは４５ｍｍであり、更に好ましくは４０ｍｍである。この長さが５０ｍｍ以下であれば、ヒータヘッド５０を十分にコンパクトなサイズとすることができる。

管保持部材１８は二つの貫通孔１８ａ，１８ｂを有する。貫通孔１８ａ，１８ｂは、管保持部材１８の上面Ｆ３から下面Ｆ４にかけて延びている。貫通孔１８ａ，１８ｂの内径は管１５ａ，１５ｂの外径よりも一回り大きく、貫通孔１８ａ，１８ｂに管１５ａ，１５ｂを挿入できるように構成されている。貫通孔１８ａ，１８ｂに管１５ａ，１５ｂを挿入した状態でヒータヘッド５０を組み立てることで、管１５ａ，１５ｂがネジ螺合による圧縮力で座屈することを十分に防止できる。

下流側パーツ２０は、下流側パーツ本体部２５と、ヒータ５を有する吐出部２８とを有する。図１に示すように、下流側パーツ本体部２５はカバー部材３０とネジ螺合され且つ吐出部２８とネジ螺合される。下流側パーツ本体部２５とカバー部材３０とネジ螺合することで管１５ａ，１５ｂに対して上下方向に圧縮力が加えられる。これにより管１５ａ，１５ｂの上側端面１６ａ，１６ｂとキャップ１１の底面１４ａ，１４ｂとの間がシールされ、他方、管１５ａ，１５ｂの下側端面１７ａ，１７ｂと下流側パーツ２０（管収容孔２２ａ，２２ｂ）の当接面２３ａ，２３ｂとの間がシールされる。

下流側パーツ２０を構成する材料は、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂの溶融温度（１７０〜２５０℃程度）で溶融しないものであればよい。具体例としては、鉄、アルミニウム合金、銅などが挙げられる。これらの材料のうち、高熱伝導性の点からアルミニウム合金、銅が好ましく、更に加工性、耐傷付性、低コスト性の点からアルミニウム合金がより好ましい。

図５は下流側パーツ本体部２５を示す斜視図である。図５に示すように、下流側パーツ本体部２５は、外周面２１の上側部分に形成された雄ネジ（第１の雄ネジ）２１ａと、外周面２１の下側部分に形成された雄ネジ（第２の雄ネジ）２１ｂと、管１５ａ，１５ｂの下端部側をそれぞれ収容する管収容孔２２ａ，２２ｂとを有する。雄ネジ２１ａは、後述のカバー部材３０の雌ネジ（第１の雌ネジ）３４ａに対応するものである。雄ネジ２１ｂは、吐出部２８の雌ネジ（第２の雌ネジ）２９ｃに対応するものである。なお、外周面２１に形成された平坦面２１ｃはヒータヘッド５０を組み立て又は解体する際にレンチなどで把持するためのものである。

管収容孔２２ａ，２２ｂは、管１５ａ，１５ｂの下側端面１７ａ，１７ｂがそれぞれ当接する当接面２３ａ，２３ｂを底部にそれぞれ有する（図１参照）。管収容孔２２ａ，２２ｂの内径は管１５ａ，１５ｂの外径よりも一回り大きく、管収容孔２２ａ，２２ｂに管１５ａ，１５ｂの下端部側が収容される。管収容孔２２ａ，２２ｂに管１５ａ，１５ｂの下端部側が収容されると、管１５ａ，１５ｂ内と材料移送路２４ａ，２４ｂが連通する。

材料移送路２４ａ，２４ｂは、当接面２３ａ，２３ｂに上端開口をそれぞれ有し、上端開口から下方に延びている。材料移送路２４ａ，２４ｂは、材料導入路１ａ，１ｂの下流側部分をそれぞれ構成する。下流側パーツ本体部２５は下端面２６を有し、下端面２６に材料移送路２４ａ，２４ｂの下端開口が形成されている。下端面２６は下方に尖った円錐状を呈しており、吐出部２８の底面２９ｂとともに合流部３を形成する（図１参照）。

材料移送路２４ａ，２４ｂのそれぞれの管路断面積Ｓ２４ａ，Ｓ２４ｂの各々の下限値は好ましくは２．４ｍｍ^２であり、より好ましくは３ｍｍ^２であり、更に好ましくは３．２ｍｍ^２である。管路断面積が２．４ｍｍ^２以上であれば一方の溶融樹脂の供給不足に起因する吐出樹脂の太さが不均一になることを十分に抑制できる。材料移送路２４ａ，２４ｂのそれぞれの管路断面積の上限値は好ましくは８ｍｍ^２であり、より好ましくは７．５ｍｍ^２であり、更に好ましくは７ｍｍ^２である。管路断面積が２．４ｍｍ^２以下であれば部材同士の螺合押圧を十分に維持しやすく、また吐出孔８から吐出される溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂの太さを適切な範囲に設定しやすい。なお、材料移送路２４ａ，２４ｂの管路断面積は溶融樹脂の流れ方向において、均一であってもよく、不均一であってもよい。管路断面積を不均一とした場合、その最大値と最小値との比は２以下であることが好ましく、１．５以下であることが好ましく、１．２以下であることがより好ましい。

材料移送路２４ａ，２４ｂの管路断面積の合計Ｓ２４に対する吐出孔８の開口面積Ｓ８の比（Ｓ８／Ｓ２４）は、好ましくは０．６以下であり、より好ましくは０．４以下であり、更に好ましくは０．３以下である。この比が０．６以下であれば溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂをよじれなど無く真っ直ぐに吐出しやすく、意図する形状の造形物を十分に高い精度で製作できる。

材料移動路３Ａの管路断面積Ｓ３Ａの材料移送路２４ａの管路断面積Ｓ２４ａに対する比（Ｓ３Ａ／Ｓ２４ａ）、及び、材料移動路３Ｂの管路断面積Ｓ３Ｂの材料移送路２４ｂの管路断面積Ｓ２４ｂに対する比（Ｓ３Ｂ／Ｓ２４ｂ）の各々の下限値は好ましくは０．０３であり、より好ましくは０．０５であり、更に好ましくは０．０７である。これらの比の各々の値が０．０３以上であれば材料移動路３Ａ，３Ｂにおける樹脂詰まりの発生を十分に抑制でき、これに加え、材料移動路３Ａ，３Ｂが太くなって結果として装置が大型化することを抑制できる。これらの比の各々の上限値は好ましくは１．０であり、より好ましくは０．５であり、更に好ましくは０．２である。これらの比の各々の値が１．０以下であれば吐出される溶融樹脂が縮れたり吐出孔８からストレートに吐出されないなどの現象を十分に抑制でき、結果として意図する形状及び表面状態の造形物を製作しやすいという利点がある。

材料移送路２４ａ，２４ｂのそれぞれの長さの下限値は、好ましくは４ｍｍであり、より好ましくは６ｍｍであり、更に好ましくは８ｍｍである。この長さが４ｍｍ以上であれば、材料移送路２４ａ，２４ｂ内において樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを十分に溶融させることができる。また、材料移送路２４ａ，２４ｂのそれぞれの長さの上限値は、好ましくは２０ｍｍであり、より好ましくは１８ｍｍであり、更に好ましくは１６ｍｍである。この長さが２０ｍｍ以下であれば、ヒータヘッド５０を十分にコンパクトなサイズとすることができる。

図１及び図２（ａ）に示すとおり、下流側パーツ本体部２５の底面２９ｂには材料移送路２４ａ，２４ｂのそれぞれの下端開口から吐出孔８に延びる溝３ａ，３ｂが形成されている。溝３ａ，３ｂのそれぞれの流路断面積の下限値は、好ましくは０．１ｍｍ^２であり、より好ましくは０．１５ｍｍ^２であり、更に好ましくは０．２ｍｍ^２である。この流路断面積が０．１ｍｍ^２以上であれば、溝３ａ，３ｂにおける樹脂詰りの発生を十分に抑制できる。溝３ａ，３ｂのそれぞれの流路断面積の上限値は、好ましくは０．４ｍｍ^２であり、より好ましくは０．３５ｍｍ^２であり、更に好ましくは０．３ｍｍ^２である。この流路断面積が０．４ｍｍ^２以下であれば、溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂを十分均等に吐出孔８から排出することができる。

図６は吐出部２８を示す斜視図である。吐出部２８はヒータ５が装着される開口２８ｈを有する。ヒータ５としては電圧の制御によって温度調節可能な抵抗発熱体を採用できる。ヒータ５は電源供給用の電源ケーブル５ａ，５ｂを有する。なお、抵抗発熱体の代わりに燃料を使用したバーナや電磁誘導を利用したヒータを採用してもよい。また開口２８ｈにヒータ５を装着する代わりに、吐出部２８にヒータを内蔵させてもよい。

吐出部２８は、下流側パーツ本体部２５がネジ螺合される凹部２９を有する。凹部２９は、内周面２９ａと、吐出孔８を有する底面２９ｂとを有する。内周面２９ａには、雄ネジ２１ｂに対応する雌ネジ２９ｃが形成されている。底面２９ｂの中央部に吐出孔８が形成されている。下流側パーツ本体部２５と吐出部２８とを雄ネジ２１ｂ及び雌ネジ２９ｃによって締結することにより、下流側パーツ本体部２５の下端面２６と凹部２９の底面２９ｂが部分的に当接するとともに、両者の間に隙間（合流部３）が形成される。合流部３を下端面２６と底面２９ｂとによって構成することで、ヒータヘッド５０を構成する部材の形状の複雑化を十分に回避することができ、その結果としてヒータヘッド５０の製造コストを低減できる。

吐出孔８の開口面積の下限値は好ましくは０．０１ｍｍ^２であり、より好ましくは０．０３ｍｍ^２であり、更に好ましくは０．０７ｍｍ^２である。吐出孔８の開口面積が０．０１ｍｍ^２以上であれば吐出孔８における樹脂詰りの発生を十分に抑制できる。吐出孔８の開口面積の上限値は好ましくは０．８ｍｍ^２であり、より好ましくは０．４ｍｍ^２であり、更に好ましくは０．３ｍｍ^２である。吐出孔８の開口面積が０．８ｍｍ^２以下であれば細かな造形を十分精度高く成形できる。なお、吐出孔８の開口面積は溶融樹脂の流れ方向において、均一であってもよく、不均一であってもよい。開口面積を不均一とした場合、その最大値と最小値との比は２以下であることが好ましく、１．５以下であることが好ましく、１．２以下であることがより好ましい。吐出孔８の当該方向の長さの下限値は好ましくは０．３ｍｍであり、より好ましくは０．４であり、更に好ましくは０．５ｍｍである。吐出孔８の長さが０．３ｍｍ以上であれば吐出部２８の先端部の強度を確保しやすい。吐出孔８の当該方向の長さの上限値は好ましくは２ｍｍであり、より好ましくは１．５ｍｍであり、更に好ましくは１ｍｍである。吐出孔８の長さが２ｍｍ以下であれば吐出孔８における樹脂詰りの発生を十分に抑制できる。

材料移動路３Ａの管路断面積Ｓ３Ａと材料移動路３Ｂの管路断面積Ｓ３Ｂの合計面積Ｓ３に対する吐出孔８の開口面積Ｓ８の比（Ｓ８／Ｓ３）の下限値は好ましくは０．０３であり、より好ましくは０．０５であり、更に好ましくは０．０７である。この比が０．０３以上であれば材料移動路３Ａ，３Ｂにおける樹脂詰まりの発生を十分に抑制でき、これに加え、材料移動路３Ａ，３Ｂが太くなって結果として装置が大型化することを抑制できる。この比の上限値は好ましくは１．０であり、より好ましくは０．７であり、更に好ましくは０．５である。この比が１．０以下であれば吐出される溶融樹脂が縮れたり吐出孔８からストレートに吐出されないなどの現象を十分に抑制でき、結果として意図する形状及び表面状態の造形物を製作しやすいという利点がある。

材料移送路２４ａ，２４ｂの延在方向と吐出孔８の延在方向とは鉛直方向で一致している。なお、これらの延在方向を一致させない場合であっても、両者のなす角度は好ましくは２０°以下であり、より好ましくは１０°以下であり、更に好ましくは５°以下である。

材料移送路２４ａ，２４ｂの延在方向（又は吐出孔８の延在方向）と、合流部３を構成する隙間とのなす角度（図１における角度α）の下限値は好ましくは３０°であり、より好ましくは４０°であり、更に好ましくは５０°である。角度αが３０°以上であれば、ヒータヘッド５０を十分にコンパクトなサイズにすることができる。角度αの上限値は好ましくは７５°であり、より好ましくは７０°であり、更に好ましくは６５°である。角度αが７０°以下であれば、溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂが材料移送路２４ａ，２４ｂから合流部３を経て吐出孔８へとスムーズに流れやすい。このため、例えば吐出すべき樹脂の量が変化した場合であっても、その変化に対して実際の吐出量が追従しやすく、これにより、意図する造形物を精度高く製作できる。なお、ここでは直線状に延びる材料移送路２４ａ，２４ｂを例示したが、材料移送路２４ａ，２４ｂは多少湾曲していてもよい。この場合、材料移送路２４ａ，２４ｂの延在方向とは入口と出口とを結んだ直線の向きを意味する。

カバー部材３０は筒状の部材からなり、図１に示すように上流側パーツ１０を収容する収容部３１と、下流側パーツ２０の雄ネジ２１ａに対応する雌ネジ３４ａが形成された内周面３４とを有する。カバー部材３０が上流側パーツ１０を収容した状態で、カバー部材３０と下流側パーツ２０とを雄ネジ２１ａ及び雌ネジ３４ａによって締結することで、管１５ａ，１５ｂの上側端面１６ａ，１６ｂをキャップ１１の凹部１３ａ，１３ｂの底面１４ａ，１４ｂにそれぞれ押し付けるとともに管１５ａ，１５ｂの下側端面１７ａ，１７ｂを当接面２３ａ，２３ｂにそれぞれ押し付けることができる。かかる構成を採用することにより、上流側パーツ１０が回転しないように保持した状態で、上流側パーツ１０と下流側パーツ２０とを押し付け固定することが可能となる。

ヒータヘッド５０を組み立てた状態において、キャップ１１と管保持部材１８との距離（図１における距離Ｌ）の下限値は好ましくは０．１ｍｍであり、より好ましくは０．２ｍｍであり、更に好ましくは０．３ｍｍである。距離Ｌが０．１ｍｍ以上であれば、ヒータヘッド５０を構成する部材の寸法が熱によって多少変化しても、管１５ａ，１５ｂの上側端面１６ａ，１６ｂがキャップ１１にそれぞれ押し付けられ且つ管１５ａ，１５ｂの下側端面１７ａ，１７ｂを当接面２３ａ，２３ｂにそれぞれ押し付けられた状態を維持できる。距離Ｌの上限値は好ましくは１５ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍであり、更に好ましくは５ｍｍである。距離Ｌが１５ｍｍ以下であれば、キャップ１１と管保持部材１８との間における管１５ａ，１５ｂの座屈を十分に抑制できる。

＜三次元造形装置＞
図７はヒータヘッド５０が搭載された三次元造形装置を簡略化して示す斜視図である。この図に示す三次元造形装置１００は、ヒータヘッド５０と、樹脂フィラメントＦａ，ＦｂのリールＲａ，Ｒｂを保持するリール保持部６０と、製作対象の造形物（カップ２００）が積層されるテーブル７５と、テーブル７５に対してヒータヘッド５０を相対的に移動させる位置変更機構７０と、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを材料導入路１ａ，１ｂに供給する樹脂供給機構８０と、台９０とを備える。

位置変更機構７０は、Ｘ軸方向に延びるバー７１と、バー７１に対してヒータヘッド５０をＸ軸方向にスライドさせる駆動手段と、台９０に対してテーブル７５をＹ軸方向にスライドさせる駆動手段と、台９０からＺ軸方向に延びる支柱７３と、支柱７３に対してバー７１をＺ軸方向にスライドさせる駆動手段とを備える。リール保持部６０は断面形状が丸いバーからなり、支柱７３の上端側に固定されている。なお、リールＲａ，Ｒｂからヒータヘッド５０に樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを安定的に供給できる限り、リール保持部６０の位置及び構成はいかなるものであってもよい。

位置変更機構７０において各構成を駆動させる駆動手段としてベルト機構を採用できる（図１０参照）。ベルト機構はステッピングモータと、駆動軸と、タイミングベルトとを備える。ステッピングモータの駆動軸が回転すると駆動軸に設けられたプーリが回転し、これによりタイミングベルトが移動する。タイミングベルトには動作部（ヒータヘッド５０）が取り付けられており、タイミングベルトの動きに伴ってヒータヘッド５０が移動する。ステッピングモータの動作にはパルス電力を利用することができる。すなわち、製作すべきカップ２００の形状のデータ（３ＤＣＧ、３ＤＣＡＤなど）を元にコンピュータがヒータヘッド５０の経路及び移動速度などを算出するとともに命令データを作成する。この命令データが三次元造形装置１００の電子基板（不図示）に転送される。その命令データを元に、三次元造形装置１００の電子基板がステッピングモータにパルス電力を与えるように構成すればよい。

なお、上記ベルト機構の代わりにボールネジ機構を採用してもよい。この場合、ステッピングモータが回転することによりネジ軸が回転する。ネジ軸は螺旋状の溝を有する。ネジ軸が回転することにより、溝に嵌め込まれた動作部（ヒータヘッド５０）が所定の方向に移動する。

図８を参照しながら、ヒータヘッド５０に樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを供給する樹脂供給機構８０について説明する。樹脂供給機構８０は、１を有し、このフレーム８２の下部にヒータヘッド５０を装着できるように構成されている。フレーム８２の裏面側には樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂをヒータヘッド５０に送るためのモータ６１が装着されている。モータ６１は、その回転軸がヒータヘッド５０の上方に位置するように配置されている。この回転軸は回転駆動ローラ６２を有する。ローラ６２と対をなすフリーローラ６３がフレーム８２に設けられている。回転駆動ローラ６２は樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを通すための溝６２ａ，６２ｂを有する。他方、フリーローラ６３は、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂに対する当接面６３ａ，６３ｂを有する。モータ６１としてはステッピングモータを使用できる。

一対のローラ６２，６３のうち、一方をフリーローラ６３としたことで、以下のような不具合を防止できる。例えば、両方のローラ６２，６３が回転駆動ローラであると、それらの制御及び機構に起因して両ローラの回転に差が生じ得る。回転に差が生じると、二本の樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂのうちの一方の樹脂フィラメントに屈曲が生じる、送り出し方向が意図する方向とずれる、ローラとの摩擦によって削れるなどの不具合が生じ得る。これに対し、本実施形態の構成によれば、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂの供給を安定的に実施でき、これにより、十分に長期にわたって造形物を連続的に製作できる。これに加え、本実施形態の構成によれば、装置の複雑化・コスト高も防ぐことができる。

図８に示すように一対のローラ６２，６３とヒータヘッド５０との間にガイドブロック６５を配置してもよい。ガイドブロック６５は上面から下面にかけて形成された二つの貫通孔（不図示）を有する。ガイドブロック６５の貫通孔はフィラメント入口１２ａ，１２ｂと対応する位置に設けられている。ガイドブロック６５の貫通孔を介して樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂをヒータヘッド５０に供給することで、一対のローラ６２，６３とヒータヘッド５０との間で樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂが座屈するのを効果的に防止できる。仮に、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂの少なくとも一方が座屈すると、その後、一対のローラ６２，６３で樹脂フィラメントを送っても側方に樹脂フィラメントが逃げてしまってヒータヘッド５０に供給されないという事態が生じる。

なお、一対のローラ６２，６３からヒータヘッド５０の入口までの距離が十分に近い場合（例えば１２ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下、更に好ましくは８ｍｍ以下）、ガイドブロック６５を配置しなくてもよい。一対のローラ６２，６３からヒータヘッド５０の入口までの距離は、好ましくは４ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上、更に好ましくは６ｍｍ以上である。この距離が４ｍｍ以上であれば、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂをフィラメント入口１２ａ，１２ｂに挿入する作業を十分に実施できる。

＜三次元造形方法＞
次に、三次元造形装置１００を使用して三次元造形物を製造する方法について説明する。本実施形態の製造方法は、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを材料導入路１ａ，１ｂに供給する工程と、樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを加熱する工程と、テーブル７５に対してヒータヘッド５０を相対的に移動させながら、溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂを吐出孔８からテーブル７５上において吐出させることによって造形物（カップ２００）を製作する工程とを備える。

樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂとしては、熱可塑性を有する樹脂組成物からなるものを使用できる。熱可塑性樹脂の具体例としては、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）、ＰＬＡ樹脂（ポリ乳酸）、ナイロン樹脂が挙げられる。ＡＢＳ樹脂は粘着性に優れるため、造形体を製作する過程においてテーブル７５上の樹脂積層体に対して吐出された溶融樹脂を十分に密着させることができる。また、ＡＢＳ樹脂は強度が高いため、高い強度の造形品を得ることができ且つ成形品の表面研磨などの後加工も容易に実施できる。更に、ＡＢＳ樹脂は塗料に対する耐性、仕上げ性にも優れている。ＰＬＡ樹脂は植物由来の樹脂であり造形品を製作する過程で樹脂のにおいの問題が少ないという利点がある。またＰＬＡ樹脂を使用した場合、溶融樹脂の温度を比較的低く設定できるので成形品の歪が生じにくい。樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを構成する材料に応じてヒータ５による加熱温度を設定すればよい。例えば、ＡＢＳ樹脂を使用する場合、設定温度は２２０〜２６０℃程度とすればよく、ＰＬＡ樹脂を使用する場合、設定温度は１９０〜２２０℃程度とすればよい。

樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂはハードセグメントとソフトセグメントからなる熱可塑性エラストマーを含むものであってもよい。樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂは、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの他に各種の配合材（顔料、可塑剤、充填材、紫外線吸収剤、帯電防止剤など）を含んでもよい。造形品の強度等の観点から、配合材の含有量（樹脂組成物全体の質量基準）は好ましくは０．１５質量％以下であり、より好ましくは０．１２質量％以下であり、更に好ましくは０．１質量％以下である。

吐出孔８からから吐出させる溶融樹脂の単位時間当たりの量は、造形物のサイズ、求められる精度などに応じて設定すればよい。造形物を製作する全過程において、単位時間当たりの吐出量は一定であっても、適宜変更してもよい。例えば、造形物の表面に現れる部分を形成する際には単位時間当たりの吐出量を低くし、表面に現れない部分（内部構造）を形成する際には単位時間当たりの吐出量を高くしてもよい。ヒータヘッド５０に樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを供給する速度は溶融樹脂の吐出量に応じて設定すればよい。造形物の製作中において吐出孔８から造形物までの距離は０．０５〜０．５ｍｍ程度であればよい。

図９は三次元造形装置１００によって製作されたカップ２００を模式的に示す斜視図である。図９（ａ）はカップ２００の正面図であり、図９（ｂ）はカップ２００の背面図である。図９に示すように、カップ２００は正面と背面の色合いが異なる。すなわち、カップ２００の正面は樹脂フィラメントＦａの色の影響を強く受け、他方、カップ２００の背面は樹脂フィラメントＦｂの色の影響を強く受けている。なお、カップ２００としてカップを例示したが、三次元造形装置１００によって製作される造形物はカップに限定されるものではない。二種類の樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを併用することで微妙な色合いを実現できるという本実施形態の特長を活かし、可視光を透過する程度に肉厚が薄い部分を有する造形物（例えばランプシェード）を製作してもよい。この場合、肉厚が薄い部分の厚さは好ましくは０．２〜１．０ｍｍ程度であり、より好ましくは０．３〜０．８ｍｍ程度であり、更に好ましく０．４〜０．６ｍｍ程度である。

上記実施形態によれば、複雑な構成や複雑な制御を採用しなくても、製作する造形物の色や質感の選択肢を広げることができる。より具体的には、本実施形態においては、樹脂流れの圧力のみで溶融樹脂が材料導入路内を移動し、吐出孔８から吐出される。つまり、溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂを移送する過程において溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂを回転シリンダーなどで回転混合したり撹拌させたりしなくてもよい。また、上記実施形態においては、一対のローラ６２，６３を介して二本の樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂをヒータヘッド５０に供給する。つまり、溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂを移送する過程において溶融樹脂Ｍａと溶融樹脂Ｍｂの供給量の割合を意図的に変化させていない。これらの事項により、本実施形態によれば、ヒータヘッド及び三次元造形装置の大型化や高コスト化を防止できる。これは、比較的簡易に三次元造形物を製作することを目指す三次元造形装置にとって重要な事項である。

三次元造形物を十分に安定的且つ簡易に製作する観点から、併用する複数の樹脂フィラメントは以下の条件を満たすことが好ましい。
１．０≦Ｓ１／Ｓ２≦１．５
１．０≦Ｌ１／Ｌ２≦１．５
１．０≦Ｖ１／Ｖ２≦１．５
Ｓ１は複数の樹脂フィラメントのうち最大の断面積を持つ樹脂フィラメントの断面積（ｍｍ^２）を意味し、Ｓ２は複数の樹脂フィラメントのうち最少の断面積を持つ樹脂フィラメントの断面積（ｍｍ^２）を意味する。
Ｌ１は複数の樹脂フィラメントのうち単位時間当たりの供給長さが最も長い樹脂フィラメントの供給長さ（ｍｍ／分）を意味し、Ｌ２は複数の樹脂フィラメントのうち単位時間当たりの供給長さが最も短い樹脂フィラメントの供給長さ（ｍｍ／分）を意味する。
Ｖ１は複数の樹脂フィラメントのうち単位時間当たりの供給量が最も多い樹脂フィラメントの供給量（ｍｍ^３／分）を意味し、Ｌ２は複数の樹脂フィラメントのうち単位時間当たりの供給量が最も少ない樹脂フィラメントの供給量（ｍｍ^３／分）を意味する。

Ｓ１／Ｓ２の値、Ｌ１／Ｌ２の値及びＶ１／Ｖ２の値は、より好ましくは１．３以下であり、更に好ましくは１．１以下であり、更に好ましくは１．０５以下であり、特に好ましくは１．０である。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、ヒータヘッド５０がＸ軸方向及びＺ軸方向に移動する構成を例示したが（図７参照、Ｙ軸方向にはテーブル７５が移動）、ヒータヘッド５０はＸ軸方向及びＺ軸方向に移動可能であり且つ吐出孔８を中心として回転するように構成してもよい。すなわち、ヒータヘッド５０がＺ軸方向に延び且つ吐出孔８の中心を通過する軸線を中心としてヒータヘッド５０が回転するように構成してもよい（図１０参照）。

図１０はヒータヘッド５０を回転させる機構を示す斜視図である。この図に示す回転機構１１０は、モータ１１１と、モータ１１１の回転軸に設けられたプーリ１１２と、ヒータヘッド５０の外周に設けられたプーリ１１３と、プーリ１１２，１１３に掛けられたベルト１１５とを有する。モータ１１１としてはステッピングモータを使用できる。プーリ１１２，１１３としてタイミングプーリを使用でき、ベルト１１５としてはタイミングベルトを使用できる。なお、図１０におけるベルト７６、プーリ７７、二本のスライドバー７８ａ，７８ｂはヒータヘッド５０をＸ軸方向にスライドさせる駆動手段を構成する。

図１１はヒータヘッド５０を回転させながら製作されたカップ３００を示す斜視図である。カップ３００は円筒形状の本体部３００ａを有する。本体部３００ａは外周面３００ｂが溶融樹脂Ｍａの色の影響を強く受け、内周面３００ｃが溶融樹脂Ｍｂの色の影響を強く受けている。かかる配色の本体部３００ａを形成するには、溶融樹脂Ｍａが外側に位置し、溶融樹脂Ｍｂが内側に位置するようにヒータヘッド５０の角度を変えながら溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂを吐出すればよい。

ヒータヘッド５０を一方の方向に回転させ続けるとリールＲａ，Ｒｂとヒータヘッド５０との間で二本の樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂが絡まってしまう可能性がある。これを防ぐには、適切なタイミングでヒータヘッド５０の回転方向を反転させればよい。例えば、本体部３００ａを形成する際、形成途中の本体部３００ａ上をヒータヘッド５０が一周する移動する間にヒータヘッド５０が３６０°回転するように設定し、その後、ヒータヘッド５０の回転方向を反転させ且つ本体部３００ａ上をヒータヘッド５０が逆方向に一周するように移動させればよい。なお、本体部３００ａの表面の色に影響を与えない部分（内部構造）を形成する過程においては必ずしもヒータヘッド５０を回転させなくてもよい。

なお、ヒータヘッド５０の回転角度は３６０°以上であっても３６０°以下であってもよい。ただし、製作者の意図する造形体を製作可能とするには、ヒータヘッド５０の回転角度は好ましくは９０°以上であり、より好ましくは１８０°以上であり、更に好ましくは２７０°以上であり、特に好ましくは３４０°以上である。

上記実施形態においては、上流側パーツ１０が二つの管１５ａ，１５ｂと、管保持部材１８と、キャップ１１とによって構成される場合を例示したが、これらを一つ又は二つの部材によって構成してもよい。

上記実施形態においては、二本の樹脂フィラメントＦａ，Ｆｂを併用する構成を例示したが、三本以上の樹脂フィラメントを併用する構成としてもよい。なお、構成の複雑化及び大型化を抑制する観点から、併用する樹脂フィラメントの本数の上限は５本程度とすればよい。

上記実施形態においては、二種類の溶融樹脂Ｍａ，Ｍｂが混合されていない状態で吐出孔８から排出される場合を例示したが（図２（ｂ）参照）、吐出孔８から複数種の溶融樹脂が混合された状態（例えば全体が一色になった状態）で吐出孔８から排出されるようにしてもよい。このためには、合流部３及び吐出孔８などの態様を工夫したり、加熱温度を調節したり、互いに混合されやすい樹脂からなる複数の樹脂フィラメントを選択したりすればよい。

本明細書には、独立形式請求項に係る発明とは異なる他の発明も記載されている。本願の請求項及び実施形態に記載されたそれぞれの形態、部材、構成及びそれらの組み合わせは、それぞれが有する作用効果に基づく発明として認識される。上記各実施形態で示されたそれぞれの形態、部材、構成等は、これら実施形態の全ての形態、部材又は構成を備えなくても、個々に、本願請求項に係る発明をはじめとした、本願記載の全発明に適用されうる。

１ａ…材料導入路（第１の材料導入路）、１ｂ…材料導入路（第２の材料導入路）、３…合流部（隙間）、５…ヒータ、８…吐出孔、１０…上流側パーツ、１１…キャップ、１２ａ…フィラメント入口（第１のフィラメント入口）、１２ｂ…フィラメント入口（第２のフィラメント入口）、１３ａ…凹部（第１の凹部）、１３ｂ…凹部（第２の凹部）、１５ａ…管（第１の管）、１５ｂ…管（第２の管）、１６ａ，１６ｂ…上側端面、１７ａ，１７ｂ…下側端面、１８…管保持部材、１８ａ…貫通孔（第１の貫通孔）、１８ｂ…貫通孔（第２の貫通孔）、２０…下流側パーツ、２１…外周面（下流側パーツ及び下流側パーツ本体部の外周面）、２１ａ…雄ネジ（第１の雄ネジ）、２１ｂ…雄ネジ（第２の雄ネジ）、２２ａ…管収容孔（第１の管収容孔）、２２ｂ…管収容孔（第２の管収容孔）、２３ａ…当接面（第１の当接面）、２３ｂ…当接面（第２の当接面）、２４ａ…材料移送路（第１の材料移送路）、２４ｂ…材料移送路（第２の材料移送路）、２５…下流側パーツ本体部、２６…下端面（端面）、２８…吐出部、２９…凹部、２９ａ…内周面、２９ｂ…底面、２９ｃ…雌ネジ（第２の雌ネジ）、３０…カバー部材、３１…収容部、３４…内周面、３４ａ…雌ネジ（第１の雌ネジ）、５０…ヒータヘッド、７０…位置変更機構、７５…テーブル、８０…樹脂供給機構、１００…三次元造形装置、１１０…回転機構、２００，３００…カップ（造形物）、Ｆ１…キャップの上面、Ｆ２…キャップの下面、Ｆ３…管保持部材の上面、Ｆ４…管保持部材の下面、Ｆａ…樹脂フィラメント（第１の熱可塑性材料）、Ｆｂ…樹脂フィラメント（第２の熱可塑性材料）、Ｍａ…溶融樹脂（溶融した第１の熱可塑性材料）、Ｍｂ…溶融樹脂（溶融した第２の熱可塑性材料）。

Claims (7)

1. 熱溶解積層方式の三次元造形装置に搭載されるヒータヘッドであって、
   第１の熱可塑性材料が導入される第１の材料導入路と、
   第２の熱可塑性材料が導入される第２の材料導入路と、
   前記第１及び第２の熱可塑性材料を加熱するためのヒータと、
   前記第１の材料導入路と前記第２の材料導入路との合流部と、
   前記合流部と連通した一つの孔であり且つ溶融した前記第１及び第２の熱可塑性材料を吐出する吐出孔と、
   前記第１及び第２の材料導入路の上流側部分を内部に有し且つ耐熱変形性と低熱伝導性を有する材料によって構成された上流側パーツと、
   前記第１及び第２の材料導入路の下流側部分と前記合流部と前記吐出孔とを有し且つ耐溶融性と高熱伝導性を有する材料によって構成された下流側パーツと、
   前記上流側パーツと前記下流側パーツとを一体的に保持するカバー部材と、
   を備えるヒータヘッド。
2. 前記上流側パーツは、
   前記第１の材料導入路の上流側部分を構成する第１の管と、
   前記第２の材料導入路の上流側部分を構成する第２の管と、
   前記第１及び第２の管がそれぞれ挿入される第１及び第２の貫通孔が上面から下面にかけて延びる管保持部材と、
   前記第１及び第２の管の上端部がそれぞれ収容される第１及び第２の凹部を下面に有し且つ上面から前記第１及び第２の凹部にそれぞれ至る第１及び第２のフィラメント入口を有するキャップと、
   を有し、
   前記下流側パーツは、
   第１の雄ネジが形成された外周面と、
   前記第１及び第２の管の下端部側をそれぞれ収容し且つ前記第１及び第２の管の下側端面がそれぞれ当接する第１及び第２の当接面を有する第１及び第２の管収容孔と、
   前記第１及び第２の材料導入路の下流側部分をそれぞれ構成する孔であって前記第１及び第２の当接面からそれぞれ下方に延びて前記合流部に至る第１及び第２の材料移送路と、
   を有し、
   前記カバー部材は、
   前記上流側パーツを収容する収容部と、
   前記下流側パーツの前記第１の雄ネジに対応する第１の雌ネジが形成された内周面と、
   を有し、
   前記上流側パーツを収容した前記カバー部材と前記下流側パーツとを前記第１の雄ネジ及び前記第１の雌ネジによって締結した状態において、前記第１及び第２の管の前記下側端面が前記第１及び第２の当接面にそれぞれ押し付けられるように構成されている、請求項１に記載のヒータヘッド。
3. 前記下流側パーツは、
   前記第１及び第２の材料導入路の下端側開口を有する端面と、第２の雄ネジが形成された外周面とを有する下流側パーツ本体部と、
   前記第２の雄ネジに対応する第２の雌ネジが形成された内周面と中央部に前記吐出孔が形成された底面とによって構成される凹部を有する吐出部と、
   を有し、
   前記下流側パーツ本体部と前記吐出部とを前記第２の雄ネジ及び前記第２の雌ネジによって締結した状態において、前記端面と前記凹部の前記底面との間に形成される隙間によって前記合流部が構成される、請求項１又は２に記載のヒータヘッド。
4. 熱溶解積層方式の三次元造形装置に搭載されるヒータヘッドであって、
   第１の熱可塑性材料が導入される第１の材料導入路と、
   第２の熱可塑性材料が導入される第２の材料導入路と、
   前記第１及び第２の熱可塑性材料を加熱するためのヒータと、
   前記第１の材料導入路と前記第２の材料導入路との合流部と、
   前記合流部と連通した一つの孔であり且つ溶融した前記第１及び第２の熱可塑性材料を吐出する吐出孔と、
   前記第１及び第２の材料導入路の上流側部分を内部に有する上流側パーツと、
   前記第１及び第２の材料導入路の下流側部分と前記合流部と前記吐出孔とを有する下流側パーツと、
   前記上流側パーツと前記下流側パーツとを一体的に保持するカバー部材と、
   を備え、
   前記上流側パーツは、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂及びフェノール樹脂から選ばれる樹脂材料からなり、
   前記下流側パーツは、鉄、アルミニウム合金及び銅から選ばれる金属材料からなるヒータヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のヒータヘッドと、
   前記第１及び第２の材料導入路に前記第１及び第２の熱可塑性材料を供給する機構と、
   三次元の造形物が積層されるテーブルと、
   前記テーブルに対して前記ヒータヘッドを相対的に移動させる機構と、
   を備える三次元造形装置。
6. 前記吐出孔を中心として前記ヒータヘッドを回転させる機構を更に備える、請求項５に記載の三次元造形装置。
7. 請求項５又は６に記載の三次元造形装置を使用した三次元造形物の製造方法であり、
   前記第１及び第２の熱可塑性材料を前記第１及び第２の材料導入路に供給する工程と、
   前記第１及び第２の熱可塑性材料を加熱する工程と、
   前記テーブルに対して前記ヒータヘッドを相対的に移動させながら、溶融した前記第１及び第２の熱可塑性材料を前記吐出させることによって三次元造形物を製作する工程と、
   を備える三次元造形物の製造方法。

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