CN109550948A - 喷嘴以及层叠造型装置 - Google Patents

Abstract

提供喷嘴以及层叠造型装置，能够向更微细的区域供给粉体。一个实施方式的喷嘴具有内侧面以及朝向上述内侧面的外侧面，并设置有供能量线通过的第一通路以及设置在上述内侧面与上述外侧面之间且供粉体及流体通过的第二通路。上述第二通路包括位于第一方向上的该第二通路的端部的第二开口端。上述内侧面和上述外侧面中的一方的第一面，包括位于上述第一方向上的该第一面的端部的第一端缘。上述内侧面和上述外侧面中的另一方的第二面，包括位于上述第一方向上的该第二面的端部并且在沿着上述中心轴的方向上从上述第一端缘向上述第一方向离开的第二端缘。从上述第二开口端排出的上述流体沿着上述第二面流动，在上述第二端缘发生剥离。

Description

喷嘴以及层叠造型装置

技术领域

本发明涉及喷嘴以及层叠造型装置。

背景技术

已知有一种层叠造型装置，从喷嘴供给粉末状的材料，并且通过照射激光而使该材料固化，形成固化了的材料的层。通过层叠固化了的材料的层，层叠造型出立体形状的造型物。

日本特开2015-178191号公报

喷嘴以向被照射激光的加工点汇聚的方式供给材料。但是，在从喷嘴的开口排出时，材料有时会扩散。

发明内容

一个实施方式的喷嘴为，具备喷嘴部，该喷嘴部具有朝向中心轴的径向的外侧的内侧面和在上述径向上隔开间隔而朝向上述内侧面的外侧面，在该喷嘴部设置有：第一通路，从上述内侧面向上述径向的内侧离开，沿上述中心轴延伸，供能量线穿过；以及第二通路，设置在上述内侧面与上述外侧面之间，供粉体及流体穿过。上述第一通路包括第一开口端，该第一开口端位于沿上述中心轴的第一方向上的该第一通路的端部，向该第一通路之外开放。上述第二通路包括第二开口端，该第二开口端位于上述第一方向上的该第二通路的端部，从上述中心轴向比上述第一开口端靠上述径向的外侧离开，向该第二通路之外开放。上述内侧面和上述外侧面中的一方的第一面包括位于上述第一方向上的该第一面的端部的第一端缘。上述内侧面和上述外侧面中的另一方的第二面包括第二端缘，该第二端缘位于上述第一方向上的该第二面的端部并且在沿上述中心轴的方向上从上述第一端缘向上述第一方向离开。从上述第二开口端排出的上述流体沿上述第二面流动，在上述第二端缘产生剥离而从上述喷嘴部离开。

附图说明

图1是概略地表示第一实施方式的层叠造型装置的图。

图2是表示第一实施方式的喷嘴的一部分以及对象物的一部分的截面图。

图3是表示第一实施方式的喷嘴的一部分的截面图。

图4是概略地表示第一实施方式的层叠造型装置的造型处理的顺序的一例的图。

图5是表示第二实施方式的喷嘴的一部分以及对象物的一部分的截面图。

图6是表示第二实施方式的喷嘴的一部分的截面图。

符号的说明

1…层叠造型装置，3…材料，15…光学装置，31…材料供给装置，34…喷嘴，41…通路，41a…开口，42…出射路，42a…出射口，43…排出路，43a…排出口，71…第一筒部，72…第二筒部，75…内侧面，75a…第一下端缘，76…第一内周面，77…第二内周面，78…第一端部，81…外侧面，81a…第二下端缘，83…第二端部，L…激光，Ax…中心轴，G…载气，D1…第一汇聚方向，To、Ti…厚度。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照图1～图4对第一实施方式进行说明。另外，在本说明书中，基本上将铅垂上方定义为上方，将铅垂下方定义为下方。此外，在本说明书中，关于实施方式的构成要素以及该要素的说明，有时记载有多个表现。进行了多个表现的构成要素及说明也可以进行未记载的其他表现。进而，未进行多个表现的构成要素及说明也可以进行未记载的其他表现。

图1是概略地表示第一实施方式的层叠造型装置1的图。第一实施方式的层叠造型装置1是激光材料沉积方式的三维打印机。另外，层叠造型装置1不限于该例。

层叠造型装置1例如通过向对象物2以层状层积粉末状的材料3，由此层叠造型(附加制造)规定形状的造型物4。材料3是粉体的一例。如图1所示，层叠造型装置1具有处理槽11、工作台12、移动装置13、喷嘴装置14、光学装置15、计测装置16、控制装置18以及多条信号线19。

在本说明书中，如各图所示那样定义X轴、Y轴以及Z轴。X轴、Y轴以及Z轴相互正交。Z轴例如沿着铅垂方向。另外，层叠造型装置1也可以配置为，Z轴从铅垂方向倾斜。

材料3通过喷嘴装置14供给，在对象物2上层积。材料3例如是粉末状的热塑性树脂。另外，材料3不限于此，也可以是其他合成树脂、金属以及陶瓷那样的其他材料。层叠造型装置1也可以通过多种材料3对造型物4进行层叠造型。

对象物2是通过喷嘴装置14供给材料3的对象。对象物2包含基底2a及层2b。基底2a例如由与材料3相同的材料制作。另外，基底2a也可以通过其他材料制作。基底2a形成为板状，配置在工作台12上。层2b通过由喷嘴装置14供给的材料3来制作，层叠在基底2a的上表面。

在处理槽11中设置有主室21和副室22。在主室21内配置有工作台12、移动装置13、喷嘴装置14的一部分以及计测装置16。副室22与主室21邻接设置。

在主室21和副室22之间设置有门部23。通过打开门部23而使主室21和副室22连通，通过关闭门部23而使主室21和副室22隔离。在门部23关闭时，主室21也可以成为气密状态。

在主室21中设置有供气口21a及排气口21b。例如，位于处理槽11之外的供气装置经由供气口21a向主室21内供给氮、氩那样的不活性气体。例如，位于处理槽11之外的排气装置经由排气口21b从主室21排出气体。另外，层叠造型装置1也可以通过经由排气口21b从主室21排出气体，由此使主室21成为真空。

从主室21遍及到副室22设置有搬送装置24。搬送装置24将在主室21中处理过的造型物4向副室22内搬送。即，在副室22中收容在主室21中处理过的造型物4。在造型物4被收容到副室22中之后，门部23关闭，副室22和主室21被隔离。

工作台12支承对象物2。此外，工作台12支承层叠造型后的造型物4。移动装置13例如使工作台12沿相互正交的三轴方向移动。进而，移动装置13也可以使工作台12绕相互正交的二轴转动。

喷嘴装置14向位于工作台12上的对象物2供给材料3。此外，从喷嘴装置14对所供给的材料3、位于工作台12上的对象物2照射激光L。激光L是能量线的一例。

与材料3的供给并行地从喷嘴装置14照射激光L。不限于激光L，也可以从喷嘴装置14照射其他能量线。能量线只要能够如激光L那样使材料熔融或烧结即可，例如，也可以是电子束、微波至紫外线区域的电磁波。

喷嘴装置14具有材料供给装置31、流体供给装置32、喷嘴34、材料供给管35、流体供给管36、以及移动机构38。材料供给装置31是供给装置的一例。喷嘴34是喷嘴及喷嘴部的一例。

材料供给装置31具有箱31a和材料供给部31b。箱31a收容材料3。材料供给部31b将箱31a的材料3经由材料供给管35向喷嘴34供给。即，材料供给部31b能够从喷嘴34向对象物2供给材料3。

材料供给部31b例如通过载气向喷嘴34供给材料3。载气例如是氮、氩那样的不活性气体。如此，材料供给部31b例如具有收容载气的箱、使该箱的载气向材料供给管35流动的泵、以及向载气流中供给箱31a的材料3的装置。另外，材料供给部31b也可以通过其他机构将材料3向喷嘴34供给。

流体供给装置32具有流体供给部32a。流体供给部32a将作为流体的净化气体经由流体供给管36向喷嘴34供给。净化气体例如是氮、氩那样的不活性气体。如此，流体供给部32a例如具有收容净化气体的箱、和使该箱的净化气体向流体供给管36流动的泵。

图2是表示第一实施方式的喷嘴34的一部分及对象物2的一部分的截面图。图3是表示第一实施方式的喷嘴34的一部分的截面图。如图2及图3所示，喷嘴34配置于主室21，形成为沿中心轴Ax延伸的筒状。中心轴Ax沿Z轴延伸。另外，中心轴Ax也可以相对于Z轴倾斜地延伸。

喷嘴34的顶端34a隔开间隔而面向对象物2。顶端34a是沿着Z轴的负方向(Z轴的箭头的相反方向，图2中的下方)的喷嘴34的端部。沿着Z轴的负方向是沿着中心轴Ax的方向，是第一方向的一例。

在喷嘴34中设置有通路41、出射路42、以及排出路43。通路41是第三通路的一例。出射路42是第一通路的一例。排出路43是第二通路的一例。

通路41是沿中心轴Ax延伸的具有大致圆形的截面的孔。通路41的内径随着接近顶端34a而变小。通路41包括开口41a。开口41a是第三开口端的一例。开口41a位于沿着Z轴的负方向上的通路41的端部。开口41a是指在喷嘴34的顶端34a、通路41向喷嘴34之外开口的部分。

通路41与出射路42以及排出路43连通。换言之，出射路42与排出路43在通路41合流。另外，出射路42以及排出路43不限于该例。

出射路42设置在喷嘴34的内部，是沿中心轴Ax延伸的具有大致圆形的截面的孔。出射路42的内径随着接近顶端34a而变小。出射路42的内径也可以恒定。

出射路42包括出射口42a。出射口42a是第一开口端的一例。出射口42a位于沿着Z轴的负方向上的出射路42的端部。出射口42a向出射路42之外开放，与通路41连通。激光L穿过出射路42，从出射口42a向通路41出射。

出射路42与图1的流体供给管36连通。因此，流体供给部32a经由流体供给管36向出射路42供给净化气体。该净化气体与激光L一起穿过出射路42，从出射口42a向通路41排出。

排出路43设置在喷嘴34的内部，是沿中心轴Ax延伸的具有大致圆环状的截面的孔。排出路43被设置为，从中心轴Ax向比出射路42靠中心轴Ax的径向上的外侧离开，并包围出射路42。径向是与中心轴Ax正交的方向。

排出路43包括排出口43a。排出口43a是第二开口端的一例。排出口43a位于沿着Z轴的负方向上的排出路43的端部。排出口43a向排出路43之外开放，与通路41连通。

排出路43与图1的材料供给管35连通。因此，材料供给部31b经由材料供给管35向排出路43供给载气G和材料3。载气G是流体的一例。如图3中箭头所示，从材料供给部31b供给的载气G和材料3穿过排出路43，从排出口43a向通路41排出。

如上述那样，激光L从出射口42a向通路41排出，载气G及材料3从排出口43a向通路41排出。激光L、载气G以及材料3穿过通路41，从开口41a向喷嘴34之外放出。

图1所示的移动机构38使喷嘴34在相互正交的三轴方向上移动。进而，移动机构38也可以使喷嘴34绕相互正交的二轴转动。即，移动机构38使喷嘴34相对于工作台12相对移动。移动装置13也使喷嘴34相对于工作台12相对移动。

光学装置15具有光源45、光学系统46、以及多条线缆47。光源45具有振荡元件，通过振荡元件的振荡而出射激光L。光源45能够变更所出射的激光L的功率。进而，光源45也能够变更(选择)所出射的激光L的波长。

光源45经由中空光纤那样的线缆47与光学系统46连接。光源45使所出射的激光L经由线缆47向光学系统46入射。激光L经过光学系统46进入喷嘴34。

光学系统46使从光源45出射的激光L穿过喷嘴34的出射路42而对对象物2、朝向对象物2喷射的材料3照射。如此，光学装置15向喷嘴34的出射路42供给激光L，使激光L从出射口42a出射。

光学系统46例如具有第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53、第四透镜54、以及电流扫描仪(galvano scanner)55。第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53以及第四透镜54被固定。另外，光学系统46也可以具备能够使第一透镜51、第二透镜52、第三透镜53以及第四透镜54例如在与光路交叉(正交)的二轴方向上移动的调整装置。

第一透镜51将经由线缆47入射到光学系统46的激光L变换为平行光。变换后的激光L向电流扫描仪55入射。

第二透镜52、第三透镜53以及第四透镜54分别使从电流扫描仪55出射的激光L汇聚。由第二透镜52汇聚后的激光L经过线缆47到达喷嘴34。由第三透镜53以及第四透镜54汇聚后的激光L向对象物2照射。

电流扫描仪55将由第一透镜51变换后的平行光分为分别向第二透镜52、第三透镜53以及第四透镜54进入的光。电流扫描仪55具有第一电流镜(galvano mirror)57、第二电流镜58和第三电流镜59。各电流镜57、58、59能够将光分开，并且能够改变倾斜角度(出射角度)。

第一电流镜57使通过了第一透镜51的激光L的一部分通过，并将通过后的激光L向第二电流镜58出射。此外，第一电流镜57使激光L的另外一部分反射，并将反射后的激光L向第四透镜54出射。第一电流镜57使通过了第四透镜54的激光L的照射位置根据第一电流镜57的倾斜角度而变化。

第二电流镜58使通过了第一电流镜57的激光L的一部分通过，并将通过后的激光L向第三电流镜59出射。此外，第二电流镜58使激光L的另外一部分反射，并将反射后的激光L向第三透镜53出射。第二电流镜58使通过了第三透镜53的激光L的照射位置根据第二电流镜58的倾斜角度而变化。

第三电流镜59使通过了第二电流镜58的激光L反射，并向第二透镜52出射。

光学系统46具有包括第一电流镜57、第二电流镜58以及第三透镜53的熔融装置46a。熔融装置46a通过激光L的照射对从喷嘴34供给到对象物2的材料3进行加热，由此形成层2b并进行退火处理。

此外，光学系统46具有包括第一电流镜57以及第四透镜54的除去装置46b。除去装置46b通过激光L的照射将在基底2a上或层2b上形成的不需要的部位除去。

除去装置46b例如除去在喷嘴34供给材料3时由于材料3的飞散而产生的不需要部位、在层2b的形成时产生的不需要部位等与造型物4的规定形状不同的部位。除去装置46b出射具有能够除去该不需要部位的功率的激光L。

计测装置16对固化后的层2b的形状以及所造型的造型物4的形状进行计测。计测装置16将所计测出的形状的信息向控制装置18发送。计测装置16例如具有摄像机65和图像处理装置66。图像处理装置66基于由摄像机65计测出的信息进行图像处理。另外，计测装置16例如通过干涉方式、光切断方式等对层2b及造型物4的形状进行计测。

控制装置18经由信号线19与移动装置13、搬送装置24、材料供给装置31、流体供给装置32、移动机构38、光源45、电流扫描仪55以及图像处理装置66电连接。

控制装置18例如具有CPU那样的控制部18a、ROM、RAM及HDD那样的存储部18b、以及其他各种装置。通过CPU执行装入到ROM或HDD中的程序，由此控制部18a对层叠造型装置1的各部进行控制。

控制部18a通过对移动装置13进行控制，由此使工作台12在三轴方向上移动。控制部18a通过对搬送装置24进行控制，由此将所造型的造型物4向副室22搬送。

控制部18a通过对材料供给装置31进行控制，由此对材料3的是否供给以及供给量进行调整。控制部18a通过对流体供给装置32进行控制，由此对净化气体的是否供给以及供给量进行调整。

控制部18a通过对移动机构38进行控制，由此控制喷嘴34的位置。控制部18a通过对电流扫描仪55进行控制，由此调整第一电流镜57、第二电流镜58以及第三电流镜59的倾斜角度。

控制部18a通过对光源45进行控制，由此调整从光源45出射的激光L的功率。控制部18a通过对光源45进行控制，由此也可以调整从光源45出射的激光L的波长。

在存储部18b中，例如存储有表示所造型的造型物4的形状(参照形状)的数据。此外，在存储部18b中，存储有表示每个三维的处理位置(各点)的喷嘴34和工作台12的高度的数据。

控制部18a也可以具备从喷嘴34选择性地供给多种不同的材料3、并调整多种材料3的比率的功能。通过该功能，能够对根据造型物4的位置而多种材料3的比率变化的倾斜材料进行造型。

控制部18a具备判断层2b或造型物4的形状的功能。例如，控制部18a通过比较由计测装置16取得的层2b或造型物4的形状、和在存储部18b中存储的参照形状，由此判断是否形成有不是规定形状的部位。

此外，控制部18a具备如下功能：将通过判断层2b或造型物4的形状而判断为不是规定形状的部位的不需要部位除去，由此将层2b或造型物4修整以及抛光成规定形状。例如，首先，控制部18a控制光源45，以使经由第一电流镜57从第四透镜54向层2b或造型物4中的不是规定形状的部位出射的激光L成为能够使材料3蒸发的功率。接着，控制部18a控制第一电流镜57，使激光L向该部位照射而使该部位蒸发。

接着，参照图4对层叠造型装置1的造型物4的制造方法的一例进行说明。图4是概略地表示第一实施方式的层叠造型装置1的造型处理(制造方法)的顺序的一例的图。

如图4所示，首先，层叠造型装置1进行材料3的供给以及激光L的照射。控制部18a控制材料供给装置31以及喷嘴34，以便从喷嘴34向规定范围供给材料3。进而，控制部18a控制光源45以及光学系统46，以便通过激光L使所供给的材料3熔融或烧结。

如图2所示，光学系统46经过喷嘴34向从喷嘴34喷射的材料3照射激光L。从喷嘴34的排出口43a排出、穿过通路41从开口41a喷射的材料3，一边通过激光L进行预备加热，一边被供给到基底2a上的形成层2b的范围。另外，在飞散中熔融了的材料3也可以到达对象物2。

供给到对象物2上的材料3，通过被照射激光L而熔融或烧结并集合。集合后的材料3形成熔融区域2c。熔融区域2c也可以不仅包含所供给的材料3，还包含被照射激光L的基底2a、层2b的一部分。此外，熔融区域2c也可以不仅包含完全熔融了的材料3，还包含部分地熔融了的材料3彼此结合而成的材料。

通过熔融区域2c固化，由此在基底2a、层2b之上形成层状或薄膜状等的材料3的集合。另外，材料3也可以为，通过向材料3的集合传热而冷却，由此以粒状层叠，成为粒状的集合。

接着，如图4所示，层叠造型装置1进行退火处理。控制部18a控制光源45以及熔融装置46a，以便对基底2a上的材料3的集合照射激光L。材料3的集合通过激光L而再次熔融或再次烧结、并进行固化，由此成为层2b。如此，光学系统46对材料3照射从光源45出射的激光L，使该材料3熔融或烧结，并形成固化后的材料3的层2b。

接着，层叠造型装置1进行形状计测。控制部18a控制计测装置16，以便对进行了退火处理的基底2a上的材料3进行计测。控制部18a将由计测装置16取得的层2b或造型物4的形状与在存储部18b中存储的参照形状进行比较。

接着，层叠造型装置1进行修整。控制部18a通过形状计测以及与参照形状的比较，例如在判明了基底2a上的材料3附着在与规定形状不同的位置上的情况下，控制光源45以及除去装置46b，以使不需要的材料3蒸发。另一方面，控制部18a通过形状计测以及与参照形状的比较，在判明了层2b是规定形状的情况下，省略修整。

当上述的层2b的形成结束时，层叠造型装置1在该层2b之上形成新的层2b。层叠造型装置1通过反复层积层2b，由此对造型物4进行层叠造型。

以下，详细说明喷嘴34。如图3所示，喷嘴34具有第一筒部71和第二筒部72。在本实施方式中，第一筒部71和第二筒部72是相互独立的部件。不限于该例，第一筒部71和第二筒部72也可以是一体的部件。

第一筒部71例如由黄铜那样的金属制作。第二筒部72例如由钨那样的金属制作。第二筒部72的融点高于第一筒部71的融点。另外，第一筒部71及第二筒部72的融点不限于该例。

第一筒部71形成为沿中心轴Ax延伸的筒状。在第一筒部71中设置有喷嘴34的出射路42。第一筒部71具有内侧面75、第一内周面76、第二内周面77以及第一端部78。

内侧面75是筒状的第一筒部71的外周面。因此，内侧面75是在中心轴Ax的周向上连续的大致筒状的面，在径向上朝向喷嘴34的外侧。换言之，内侧面75朝向从中心轴Ax远离的方向。周向是绕中心轴Ax旋转的方向。

内侧面75形成为随着接近第一端部78而外径变小的大致圆筒状。根据其他表现，内侧面75是在随着朝向沿Z轴的负方向而接近中心轴Ax的第一汇聚方向D1上延伸的圆锥面。第一汇聚方向D1是第二方向的一例。内侧面75不限于该例。

内侧面75包括第一下端缘75a。第一下端缘75a位于沿Z轴的负方向上的内侧面75的端部。在第一实施方式中，内侧面75是第一面的一例，第一下端缘75a是第一端缘的一例。

如上述那样，内侧面75为圆锥面。因此，在如图3所示那样的包括中心轴Ax的截面中，图3的由X轴及Z轴确定的X-Z坐标系中的内侧面75的轮廓线，能够用具有连续性的可微分的函数来表现。轮廓线例如也能够称为截面的边缘、以及母线。此外，内侧面75是能够用可全微分的函数表现的面。内侧面75例如在包括中心轴Ax的截面中具有能够用具有连续性的可微分的函数表现的轮廓线，也可以具有朝向中心轴Ax成为凸或向从中心轴Ax远离的方向成为凸的曲面那样的其他形状。

第一内周面76及第二内周面77是筒状的第一筒部71的内周面并且是喷嘴34的内周面。第一内周面76及第二内周面77位于内侧面75的相反侧，在径向上朝向喷嘴34的内侧。换言之，第一内周面76及第二内周面77朝向接近中心轴Ax的方向。

出射路42设置在筒状的第一筒部71的内侧。第一内周面76以及第二内周面77划分出射路42，并面向出射路42。出射路42从内侧面75向径向上的内侧离开。

第一内周面76形成为随着接近第一端部78而外径变小的大致圆筒状。根据其他表现，第一内周面76是在随着朝向沿Z轴的负方向而接近中心轴Ax的第二汇聚方向D2上延伸的圆锥面。第二汇聚方向D2与中心轴Ax交叉的角度小于第一汇聚方向D1与中心轴Ax交叉的角度。

第二内周面77位于第一内周面76与第一端部78之间。第二内周面77的沿Z轴的正方向的端部与第一内周面76连接。第二内周面77的沿Z轴的负方向的端部与第一端部78连接。

第二内周面77随着朝向沿Z轴的负方向而接近内侧面75。在本实施方式中，第二内周面77是随着朝向沿Z轴的负方向而从中心轴Ax远离的圆锥面。另外，第二内周面77不限于该例。

第一端部78位于沿Z轴的负方向上的第一筒部71的端部。在本实施方式中，第一端部78是沿Z轴的负方向上的第一筒部71的大致圆环状的端面。出射口42a在第一端部78s开放。

内侧面75在第一下端缘75a与第一端部78连接。换言之，内侧面75从第一端部78延伸。进而，第二内周面77也从第一端部78延伸。内侧面75以及第二内周面77不限于该例。

第一筒部71随着朝向沿Z轴的负方向而变薄。换言之，随着朝向沿Z轴的负方向，径向上的内侧面75与第一内周面76或第二内周面77之间的距离变短。另外，第一筒部71不限于该例。

第二筒部72形成为沿中心轴Ax延伸的筒状。第二筒部72隔开间隔包围第一筒部71。换言之，第二筒部72在第一筒部71的外侧沿中心轴Ax延伸。第二筒部72具有外侧面81、外周面82和第二端部83。

外侧面81是筒状的第二筒部72的内周面。外侧面81在径向上朝向喷嘴34的内侧。换言之，外侧面81朝向与内侧面75朝向的方向相反的方向、且是接近中心轴Ax的方向。

外侧面81形成为随着接近第二端部83而内径变小的大致圆筒状。根据其他表现，外侧面81是在随着朝向沿Z轴的负方向而接近中心轴Ax的第一汇聚方向D1上延伸的圆锥面。外侧面81不限于该例。

如上述那样，第一筒部71的内侧面75和第二筒部72的外侧面81均在第一汇聚方向D1上延伸。即，内侧面75和外侧面81相对于中心轴Ax的倾斜角度相同，内侧面75与外侧面81是大致平行的面。另外，内侧面75和外侧面81相对于中心轴Ax的倾斜角度也可以互不相同。

外侧面81包括第二下端缘81a。第二下端缘81a位于沿Z轴的负方向上的外侧面81的端部。在第一实施方式中，外侧面81是第二面的一例，第二下端缘81a是第二端缘的一例。

如上述那样，外侧面81为圆锥面。因此，在图3所示那样的包含中心轴Ax的截面中，图3的由X轴及Z轴确定的X-Z坐标系中的外侧面81的轮廓线能够用可微分的函数表现。此外，外侧面81是能够用可全微分的函数表现的面。外侧面81例如在包含中心轴Ax的截面中具有能够用可微分的函数表现的轮廓线，也可以具有朝向中心轴Ax成为凸或朝向从中心轴Ax远离的方向成为凸的曲面那样的其他形状。

外周面82是筒状的第二筒部72的外周面，并且是喷嘴34的外周面。因此，外周面82是在中心轴Ax的周向上连续的大致筒状的面，位于外侧面81的相反侧，在径向上朝向喷嘴34的外侧。换言之，外周面82朝向从中心轴Ax远离的方向。外周面82形成为随着接近第二端部83而外径变小的大致圆筒状。

第二端部83位于沿Z轴的负方向上的第二筒部72的端部。在本实施方式中，第二端部83是沿Z轴的负方向上的第二筒部72的大致圆环状的端面。

第二端部83形成喷嘴34的顶端34a。另外，顶端34a不限于该例。开口41a在第二端部83开放。第二端部83朝向沿Z轴的负方向，并隔开间隔地朝向对象物2。第二端部83在沿Z轴的负方向上从第一端部78离开。

外侧面81在第二下端缘81a与第二端部83连接。换言之，外侧面81从第二端部83延伸。进而，外周面82还从第二端部83延伸。外侧面81以及外周面82不限于该例。

第二筒部72随着朝向沿Z轴的负方向而变薄。换言之，随着朝向沿Z轴的负方向，径向上的外侧面81与外周面82之间的距离变短。另外，第二筒部72不限于该例。

第二端部83的第二筒部72的厚度To比第一端部78的第一筒部71的厚度Ti薄。即，在径向上，第二端部83的外侧面81与外周面82之间的距离比第一端部78的内侧面75与第二内周面77之间的距离短。

第二筒部72的外侧面81的一部分在径向上隔开间隔地朝向第一筒部71的内侧面75。在内侧面75与外侧面81的一部分之间设置有排出路43。换言之，内侧面75和外侧面81的一部分划分排出路43的至少一部分。

在内侧面75以及外侧面81之间设置的排出路43在第一汇聚方向D1上延伸。因此，由图1的材料供给装置31供给的载气G以及材料3在排出路43中在第一汇聚方向D1上流动。

排出路43的排出口43a由第一筒部71的内侧面75的第一下端缘75a和第二筒部72的外侧面81划分。另外，排出口43a不限于该例。排出口43a从中心轴Ax比出射路42的出射口42a向径向的外侧离开。

第二筒部72的外侧面81的包含第二下端缘81a的一部分划分通路41的至少一部分。进而，通路41的开口41a由外侧面81的第二下端缘81a划分。另外，开口41a不限于该例。在沿中心轴Ax的方向上，第二下端缘81a从内侧面75的第一下端缘75a在沿Z轴的负方向上离开。

开口41a的内径比出射口42a的内径短。换言之，开口41a比出射口42a窄。另外，开口41a的内径也可以与出射口42a的内径相同或比其长。

如上述那样，外侧面81的一部分划分排出路43的至少一部分，且位于排出路43。另一方面，外侧面81的包含第二下端缘81a的一部分划分通路41，且位于通路41。如此，外侧面81从排出路43的内部连续到排出路43的外部即通路41。因此，如图3中的箭头所示，从排出口43a排出的载气G的流动，例如通过附壁效应而沿着外侧面81。除了附壁效应以外，例如从出射口42a排出的净化气体的压力也使载气G的流动沿着外侧面81。

通过附壁效应，流体沿着具有能够用具有连续性的可微分的函数表现的轮廓线的面流动。根据其他表现，流体沿着能够用可全微分的函数表现的面流动。当流体到达具有能够用具有连续性的可微分的函数表现的轮廓线的面的端缘时，在该端缘产生剥离。

外侧面81在包含中心轴Ax的截面中具有能够用具有连续性的可微分的函数表现的轮廓线。另一方面，在将外侧面81和第二端部83作为一体进行考虑的情况下，外侧面81以及第二端部83在第二下端缘81a连续但不可微分。换言之，外侧面81与第二端部83未平滑地连续。因此，沿着外侧面81的载气G的流动在第二下端缘81a发生剥离，从喷嘴34离开。

在第二下端缘81a从喷嘴34离开的载气G的流动，大致沿第一汇聚方向D1流动。从排出口43a排出的材料3乘着载气G，沿着外侧面81在第一汇聚方向D1上流动，从由第二下端缘81a划分的开口41a向喷嘴34之外排出。

在本实施方式中，第一汇聚方向D1是随着朝向沿Z轴的负方向而接近中心轴Ax的方向。因此，在第二下端缘81a从喷嘴34离开的载气G的流动以及该载气G所运送的材料3，随着向沿Z轴的负方向前进而接近中心轴Ax。由此，载气G所运送的材料3向图2所示的加工点P集中。加工点P位于中心轴Ax上，并且位于对象物2上或对象物2中。通过对该加工点P或加工点P附近照射激光L，由此从喷嘴34排出的材料3通过激光L而熔融或烧结。

在具备以上说明了的第一实施方式的喷嘴34的层叠造型装置1中，在内侧面75与外侧面81之间设置有排出路43，外侧面81包括在沿中心轴Ax的方向上从第一下端缘75a向沿Z轴的负方向离开的第二下端缘81a。从排出口43a排出的载气G沿外侧面81流动，在第二下端缘81a发生剥离而从喷嘴34离开。即，从排出口43a排出的载气G通过附壁效应，能够沿内侧面75以及外侧面81中在沿Z轴的负方向上更长地延伸的一方流动。在第二下端缘81a附壁效应消失，载气G从喷嘴34离开而朝向对象物2放出。因而，本实施方式的喷嘴34能够使材料3以及载气G沿内侧面75或外侧面81汇聚，能够向更微细的区域供给材料3。例如，在本实施方式那样的层叠造型装置1中，能够以更微细的分辨率(层叠间距)进行层叠造型。进而，由于能够使喷嘴34中的具有内侧面75的第一筒部71更短，因此能够使喷嘴34更轻。

出射口42a以及排出口43a与通路41连通，通路41的开口41a比出射口42a窄。即，激光L穿过的出射口42a形成得更宽，能够抑制激光L与喷嘴34进行干涉。因而，能够抑制喷嘴34由于激光L而损伤，并且能够使激光L的输出提高而使融点较高的材料3熔融且抑制飞溅的发生。此外，在使激光L变粗的情况下，能够抑制激光L与喷嘴34进行干涉，能够通过激光L使更大范围的材料3熔融或烧结。进而，从开口41a向喷嘴34之外排出材料3。由于该开口41a比出射口42a窄，因此能够向更微细的区域供给材料3。

第一筒部71以及第二筒部72随着朝向沿Z轴的负方向而变薄。由此，在与对象物2接近的第二端部83，第二筒部72变得更薄。因而，通过激光L、被照射该激光L的对象物2向第二筒部72传递的热能够更高效率地释放。

第二端部83的第二筒部72的厚度To比第一端部78的第一筒部71的厚度Ti薄。由此，从激光L、被照射该激光L的对象物2向更接近对象物2的第二筒部72传递的热能够更高效率地释放。

第一筒部71具有：第一端部78，开口有出射口42a；第一内周面76，面向出射路42；以及第二内周面77，位于第一内周面76与第一端部78之间，并且随着朝向沿Z轴的负方向而接近内侧面75。由此，能够使更接近第一端部78的第二内周面77从激光L离开，抑制激光L与第一筒部71进行干涉。

第二筒部72的融点高于第一筒部71的融点。由此，能够抑制更接近对象物2的第二筒部72由于激光L、被照射该激光L的对象物2而损伤。

从加工点P被照射了激光L的对象物2向喷嘴34传递的热的影响，大于从穿过出射路42的激光L向喷嘴34的第一筒部71传递的热的影响。第二筒部72延伸到比第一筒部71接近对象物2的位置。因此，第一筒部71和第二筒部72中更接近对象物2的第二筒部72被设定为，具有比离对象物2更远的第一筒部71高的融点，减轻从被照射了激光L的对象物2向喷嘴34传递的热的影响。

位于外侧的第二筒部72与位于内侧的第一筒部71相比，容易受到从加工点P被照射了激光L的对象物2传递的热的影响。因此，在第一筒部71的第一端部78与对象物2之间的距离等于第二筒部72的第二端部83与对象物2之间的距离的情况下，第二筒部72的融点被设定得高于第一筒部71的融点。

内侧面75以及外侧面81在随着朝向沿Z轴的负方向而接近中心轴Ax的第一汇聚方向D1上延伸。由此，本实施方式的喷嘴34能够使材料3以及载气G沿内侧面75或外侧面81汇聚，能够向更微细的区域供给材料3。

(第二实施方式)

以下，参照图5及图6对第二实施方式进行说明。另外，在以下的实施方式的说明中，具有与已经说明了的构成要素相同的功能的构成要素被赋予与该已经说明的构成要素相同的符号，并且有时省略说明。此外，被赋予相同符号的多个构成要素不限于全部功能及性质都共通，也可以具有与各实施方式对应的不同的功能以及性质。

图5是表示第二实施方式的喷嘴34的一部分以及对象物2的一部分的截面图。图6是表示第二实施方式的喷嘴34的一部分的截面图。如图5及图6所示，在第二实施方式中，第一筒部71的内侧面75的第一下端缘75a在沿中心轴Ax的方向上从第二筒部72的外侧面81的第二下端缘81a向沿Z轴的负方向离开。如此，在第二实施方式中，内侧面75是第二面的一例，第一下端缘75a是第二端缘的一例，外侧面81是第一面的一例，第二下端缘81a是第一端缘的一例。

第二实施方式的喷嘴34中，设置有出射路42以及排出路43，但未设置通路41。出射路42的出射口42a以及排出路43的排出口43a向喷嘴34之外开放。

在第一筒部71的内侧面75的一部分与第二筒部72的外侧面81之间设置有排出路43。换言之，内侧面75的一部分以及外侧面81划分排出路43的至少一部分。排出路43的排出口43a由第一筒部71的内侧面75、以及第二筒部72的外侧面81的第二下端缘81a划分。

如上述那样，内侧面75的一部分划分排出路43的至少一部分，且位于排出路43。另一方面，内侧面75的包括第一下端缘75a的一部分位于排出路43之外，且向径向的外侧露出。如此，内侧面75从排出路43的内部连续到排出路43的外部。因此，如图6中的箭头所示，从排出口43a排出的载气G的流动例如通过附壁效应而沿着内侧面75。

沿着内侧面75的载气G的流动在第一下端缘75a发生剥离，从喷嘴34离开。在第一下端缘75a从喷嘴34离开了的载气G的流动大致沿着第一汇聚方向D1流动。从排出口43a排出的材料3乘着载气G而沿着内侧面75向第一汇聚方向D1流动，并从第一下端缘75a向对象物2放出。

在第一下端缘75a从喷嘴34离开了的载气G的流动、以及该载气G所运送的材料3，随着向沿Z轴的负方向前进而接近中心轴Ax。由此，载气G所运送的材料3向图5所示的加工点P集中。通过向该加工点P或加工点P附近照射激光L，由此从喷嘴34排出的材料3由于激光L而熔融或烧结。

在具备以上说明了的第二实施方式的喷嘴34的层叠造型装置1中，从排出口43a排出的材料3以及载气G沿着内侧面75流动到第一下端缘75a。因而，本实施方式的喷嘴34能够使材料3以及载气G沿着内侧面75汇聚，能够向更微细的区域供给材料3。进而，在将形成内侧面75的第一筒部71和形成外侧面81的第二筒部72的厚度减少相同量的情况下，由于第二筒部72位于比第一筒部71靠径向的外侧，因此截面积的减少量变大。因此，本实施方式的喷嘴34为，由于能够使第二筒部72的截面积进一步减小，因此能够使喷嘴34更轻。

在第二实施方式中，第一端部78在沿Z轴的负方向上从第二端部83离开。即，第一筒部71延伸到比第二筒部72接近对象物2的位置。因此，更接近对象物2的第一筒部71被设定为，具有比离对象物2更远的第二筒部72高的融点，减轻从被照射了激光L的对象物2向喷嘴34传递的热的影响。例如，第一筒部71由钨制作，第二筒部72由黄铜制作。另外，第一筒部71以及第二筒部72的融点不限于该例。

根据以上说明了的至少一个实施方式，从第二开口端排出的流体通过附壁效应而能够沿着内侧面及外侧面中在第一方向上更长地延伸的一方流动。在第二端缘附壁效应消失，流体从喷嘴部离开而朝向对象物放出。因而，本实施方式的喷嘴能够使粉体及流体沿着内侧面或外侧面汇聚，能够向更微细的区域供给粉体。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在专利请求范围所记载的发明及其等同范围中。

Claims (9)

1.一种喷嘴，其中，

具备喷嘴部，该喷嘴部具有朝向中心轴的径向的外侧的内侧面和在上述径向上隔开间隔而朝向上述内侧面的外侧面，在该喷嘴部设置有：第一通路，从上述内侧面向上述径向的内侧离开，沿上述中心轴延伸，供能量线穿过；以及第二通路，设置在上述内侧面与上述外侧面之间，供粉体及流体穿过，

上述第一通路包括第一开口端，该第一开口端位于沿上述中心轴的第一方向上的该第一通路的端部，向该第一通路之外开放，

上述第二通路包括第二开口端，该第二开口端位于上述第一方向上的该第二通路的端部，从上述中心轴向比上述第一开口端靠上述径向的外侧离开，向该第二通路之外开放，

上述内侧面和上述外侧面中的一方的第一面，包括位于上述第一方向上的该第一面的端部的第一端缘，

上述内侧面和上述外侧面中的另一方的第二面包括第二端缘，该第二端缘位于上述第一方向上的该第二面的端部，并且在沿上述中心轴的方向上从上述第一端缘向上述第一方向离开，

从上述第二开口端排出的上述流体沿上述第二面流动，在上述第二端缘产生剥离而从上述喷嘴部离开。

2.如权利要求1所述的喷嘴，其中，

上述内侧面为上述第一面，

上述外侧面为上述第二面，

上述喷嘴部设置有第三通路，该第三通路与上述第一开口端以及上述第二开口端连通，供上述能量线、上述粉体以及上述流体穿过，

上述第三通路包括第三开口端，该第三开口端位于上述第一方向上的该第三通路的端部，向上述喷嘴部之外开放，

上述第三开口端比上述第一开口端窄。

3.如权利要求2所述的喷嘴，其中，

上述喷嘴部具有：第一筒部，具有上述内侧面并且设置有上述第一通路；以及第二筒部，具有上述外侧面，

上述第一筒部随着朝向上述第一方向而变薄，

上述第二筒部随着朝向上述第一方向而变薄。

4.如权利要求3所述的喷嘴，其中，

上述第一筒部具有上述第一开口端开放的第一端部，

上述第二筒部具有上述第三开口端开放的第二端部，

上述第二端部的上述第二筒部的厚度比上述第一端部的上述第一筒部的厚度薄。

5.如权利要求3所述的喷嘴，其中，

上述第一筒部具有：上述第一开口端开放的第一端部；面向上述第一通路的第一内周面；以及第二内周面，位于上述第一内周面与上述第一端部之间，并且随着朝向上述第一方向而接近上述内侧面。

6.如权利要求3所述的喷嘴，其中，

上述第二筒部的融点比上述第一筒部的融点高。

7.如权利要求1～6中任一项所述的喷嘴，其中，

上述内侧面在随着朝向上述第一方向而接近上述中心轴的第二方向上延伸，

上述外侧面在上述第二方向上延伸。

8.如权利要求1所述的喷嘴，其中，

上述外侧面为上述第一面，

上述内侧面为上述第二面。

9.一种层叠造型装置，具备：

权利要求1至权利要求8中的任一项所述的喷嘴；

光学装置，向上述第一通路供给上述能量线；以及

供给装置，向上述第二通路供给上述粉体以及上述流体，

上述喷嘴通过上述能量线使从上述第二开口端排出的上述粉体熔融或烧结。