JP2018066056A - Molding material discharge head and molding method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide highly reliable molding material discharge head having a simple structure and also having a structure, even in a molding material having a high melting point close to 500°C, capable of instantaneously increasing its temperature, and further free from the generation of the peeling or the like of a joint, and a molding method.SOLUTION: Provided is a molding material discharge head comprising: a flow passage structural body where a through hole having a fine hole as a discharge port at the tip parts formed in a metal block or, in a planar body in which a metal block is made wide, a plurality of through holes are formed in a direction vertical to the thickness direction of the planar body, and the through hole(s) is used as the flow passage for a molding material; and a heating plate adhesively provided at least at a part of the outer wall face of the flow passage structural block of the metal block, and each side wall of the flow passage in the flow passage structural body to be provided with the heating plate is formed so as to be thinner than the thickness of the part not provided with the heating plate of the flow passage structural body.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、3次元プリンタで立体造形物を製造する場合などに、造形材料を吐出する造形材料吐出ヘッドおよび3次元造形物の造形方法に関する。さらに詳しくは、造形材料が500℃程度の高温で融解する材料でも、スイッチ投入後短時間で融解し、所望量の造形材料を吐出することができ、しかも信頼性の高い造形材料吐出ヘッドおよび造形方法に関する。   The present invention relates to a modeling material discharge head for discharging a modeling material and a modeling method of a three-dimensional model when a three-dimensional model is manufactured by a three-dimensional printer. More specifically, even a material in which the modeling material melts at a high temperature of about 500 ° C. can be melted in a short time after the switch is turned on, and a desired amount of the modeling material can be discharged, and a highly reliable modeling material discharge head and modeling Regarding the method.

近年、コンピュータを利用して3次元プリンタにより立体造形物を製造することが盛んに行われている。しかも、造形物により高温に耐え得る材料や、添加物を加えて強度を強くし耐久性を有する造形物とするための材料など種々の材料が用いられる傾向にある。その結果、造形材料を融解して造形物を製造する場合でも、スイッチ投入後直ちに動作可能としながら、より高温にする必要が出てきている。   In recent years, manufacturing a three-dimensional model using a computer with a three-dimensional printer has been actively performed. In addition, various materials such as materials that can withstand high temperatures due to shaped objects, and materials that increase the strength by adding additives to form shaped objects having durability tend to be used. As a result, even when a modeling material is melted to produce a modeled object, it is necessary to increase the temperature while enabling operation immediately after the switch is turned on.

このような造形材料を吐出する装置としては、例えば図9に示されるような構造のものが知られている。すなわち、図9において、ヒータブロック63の一端側にノズル61がねじ込まれ、他端部側にバレル62がねじ込まれ、バレル62にワイヤ状または棒状の造形材料が挿入される。そして、バレル62により造形材料が一定の割合で送り込まれ、ヒータブロック63の熱により造形材料が加熱されて融解し、ノズル61の先端部の吐出口61aから融解した造形材料が一定量ずつ吐出される。この吐出口61aの位置が、造形物を形成する造形テーブル(図示せず)とxyz方向に相対的に移動することにより、3次元の所望の造形物が製造される。このヒータブロック63の内部には、図示しないシーズヒータなどが設けられており、ヒータブロック63の全体の温度を上昇させて、その熱で造形材料が融解されるようになっている。そのため、ヒータブロック63全体の温度を上昇させる必要があり、余計な熱量が必要となり、動作開始にも時間がかかるという問題がある。   As an apparatus for discharging such a modeling material, for example, one having a structure as shown in FIG. 9 is known. That is, in FIG. 9, the nozzle 61 is screwed into one end side of the heater block 63, the barrel 62 is screwed into the other end side, and a wire-shaped or rod-shaped modeling material is inserted into the barrel 62. Then, the modeling material is fed at a constant rate by the barrel 62, and the modeling material is heated and melted by the heat of the heater block 63, and the molten modeling material is discharged from the discharge port 61 a at the tip of the nozzle 61 by a certain amount. The A three-dimensional desired shaped article is manufactured by moving the position of the discharge port 61a relative to a shaping table (not shown) that forms the shaped article in the xyz direction. A sheathed heater (not shown) is provided inside the heater block 63, and the temperature of the entire heater block 63 is raised so that the modeling material is melted by the heat. For this reason, it is necessary to raise the temperature of the entire heater block 63, and an extra amount of heat is required, and there is a problem that it takes time to start the operation.

一方、クイックスタートが可能で、少ない熱量で造形材料を融解して吐出する安価な吐出ヘッドとして、例えば板状体に流路とする貫通孔および吐出口を形成し、その板状体を複数枚重ねて固定することにより形成された流路構造体の一壁面に、セラミック基板に発熱抵抗体を形成して通電できるようにした加熱板を配置することが提案されている(例えば特許文献1および特許文献2参照)。このような板状体を用いることにより流路を形成することで、ヒータブロックとノズルやバレルとの組み立てを行う必要がなく、非常に簡単に流路構造体が形成される。また、セラミック基板に発熱抵抗体が形成された加熱板が用いられることにより、クイックスタートが容易で、スイッチの投入と共に直ちに流路内の造形材料を融解状態にすることができ、オンデマンドの動作をすることができる。   On the other hand, as an inexpensive discharge head that can be quick-started and melts and discharges a modeling material with a small amount of heat, for example, a through-hole and a discharge port as a flow path are formed in a plate-like body, and the plate-like body is plural It has been proposed to arrange a heating plate on one wall surface of the flow path structure formed by overlapping and fixing so that a heating resistor is formed on a ceramic substrate so that it can be energized (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). By forming the flow path by using such a plate-like body, it is not necessary to assemble the heater block, the nozzle and the barrel, and the flow path structure can be formed very easily. In addition, the use of a heating plate with a heating resistor formed on the ceramic substrate makes it easy to start quickly, and immediately after the switch is turned on, the molding material in the flow path can be melted immediately, and the operation is on demand. Can do.

特許第5981079号公報Japanese Patent No. 5981079 特許第5982732号公報Japanese Patent No. 598732

前述の図9に示されるように、円筒状のノズル61やバレル62を別々に作製してヒータブロック63に固定する構造では、材料費や製造コストが嵩むと共に、ヒータブロック63に1個ずつ貫通孔を開け、ネジ孔を切る必要があり、組立工数も増加する結果、ヒータブロックを含めた全体としての吐出装置が大型化し、コストアップになるという問題がある。また、造形材料はヒータブロック63の外部からヒータにより加熱されるため、間接加熱となり、熱効率が悪い。   As shown in FIG. 9 described above, the structure in which the cylindrical nozzle 61 and the barrel 62 are separately manufactured and fixed to the heater block 63 increases the material cost and manufacturing cost, and penetrates the heater block 63 one by one. As a result, it is necessary to make holes and cut screw holes, and the number of assembling steps increases. As a result, there is a problem that the discharge device as a whole including the heater block is increased in size and cost. Moreover, since the modeling material is heated by the heater from the outside of the heater block 63, it becomes indirect heating and the thermal efficiency is poor.

さらに、吐出口61aがヒータブロック63から離れることになるため、所望の場所に造形材料を吐出する前にノズル61の先端部で融解した造形材料が固化してしまうという問題も生じやすい。しかも、一度固化してしまうと、ノズル61の先端部の温度を上昇させるためには、ヒータブロック63が必要以上に高温にされなければならない。しかし、ヒータブロック63の温度自体が造形材料の融解温度以上に上げられると、バレル62側で導入される線状または棒状の造形材料であるフィラメントが融解してしまい、一定量で押し出すことができなくなるという問題もある。そのため、バレル62側に放熱板を設けて放熱する必要もあり、非常に無駄が多くなる。このような問題は、造形材料の融解温度が例えば500℃などと高くなる程、より一層顕著になるという問題がある。   Further, since the discharge port 61a is separated from the heater block 63, there is a problem that the modeling material melted at the tip of the nozzle 61 is solidified before the modeling material is discharged to a desired place. Moreover, once solidified, the heater block 63 must be heated to an unnecessarily high temperature in order to increase the temperature of the tip of the nozzle 61. However, if the temperature of the heater block 63 is raised above the melting temperature of the modeling material, the filament, which is a linear or rod-shaped modeling material introduced on the barrel 62 side, melts and can be extruded in a certain amount. There is also a problem of disappearing. Therefore, it is necessary to dissipate heat by providing a heat radiating plate on the barrel 62 side, which is very wasteful. Such a problem is more pronounced as the melting temperature of the modeling material becomes higher, for example, 500 ° C.

一方、流路構造体が板状体の積層体により形成されることにより、大量生産が容易になる利点がある。しかし、前述のように、造形材料の高融点化に伴い、流路構造体の温度が500℃以上で、少なくとも600℃程度の高温に耐え得る必要が生じてくると、有機材料からなる接着剤で接着するということができなくなる。特に、流路の側壁の一部を加熱板で閉塞する場合には、加熱板のセラミックスなどからなる絶縁基板と、流路構造体のステンレス板などの金属板とが、剥離しないように接合される必要がある。   On the other hand, since the flow channel structure is formed of a laminate of plate-like bodies, there is an advantage that mass production is facilitated. However, as described above, when the temperature of the flow path structure is 500 ° C. or higher and it is necessary to withstand a high temperature of at least about 600 ° C. as the modeling material has a high melting point, an adhesive made of an organic material is used. It becomes impossible to bond with. In particular, when a part of the side wall of the flow path is closed with a heating plate, the insulating substrate made of ceramics or the like of the heating plate and the metal plate such as a stainless steel plate of the flow path structure are joined so as not to peel off. It is necessary to

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、簡単な構造で、かつ、造形材料の融点が500℃近くの高い造形材料でも、即座に温度を上昇させることができる構造で、しかも、接合部の剥離などが生じない信頼性の高い造形材料の吐出ヘッドおよび造形方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and has a simple structure and a structure capable of immediately raising the temperature even with a modeling material having a melting point of the modeling material close to 500 ° C. An object of the present invention is to provide a highly reliable modeling material ejection head and modeling method that do not cause separation of the joints.

本発明の他の目的は、流路構造体を板状体の接合によらなくても、加熱板による加熱を有効にして、高温で融解する造形材料にも適応できる構造の吐出ヘッドを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a discharge head having a structure that can be applied to a molding material that melts at a high temperature by enabling heating by a heating plate without using a flow path structure by joining plate-like bodies. There is.

本発明者らは、造形材料の融解温度が500℃程度に高くなっても、絶縁基板に発熱抵抗体が設けられた加熱板により効率よく加熱することができ、クイックスタートができる高効率の吐出ヘッドを得るために鋭意検討を重ねた。その結果、流路板を積層して流路構造体が形成される場合には、その積層体を600℃程度の温度にも耐え得る高温の無機材料からなるロウ材により接合し、流路の露出部分を閉塞するように、または薄い金属壁を介して加熱板を同様の高温ロウ材により接合することにより、信頼性が高く、かつ、造形材料の温度を500℃程度まで直ちに上昇させることできることを見出した。また、流路構造体を数ミリ(mm)程度の厚さの厚い金属板からなる金属ブロックを用いる場合でも、流路の側壁に0.1〜0.5mm程度の非常に薄い金属壁を介して加熱板が密着して設けられることによっても、短時間で温度を上昇させることができ、融点が高温の造形材料でも、接合部の問題をなくしてクイックスタートをし得ることを見出した。   The inventors of the present invention can efficiently heat a heating plate provided with a heating resistor on an insulating substrate even when the melting temperature of the modeling material is increased to about 500 ° C. In order to obtain a head, intensive study was repeated. As a result, when the channel structure is formed by laminating the channel plates, the laminated body is joined with a brazing material made of a high-temperature inorganic material that can withstand temperatures of about 600 ° C. It is highly reliable and the temperature of the modeling material can be immediately raised to about 500 ° C. by closing the exposed portion or joining the heating plate with a similar high-temperature brazing material through a thin metal wall. I found. Even when a metal block made of a thick metal plate having a thickness of about several millimeters (mm) is used as the flow channel structure, a very thin metal wall of about 0.1 to 0.5 mm is interposed on the side wall of the flow channel. It has also been found that the temperature can be raised in a short time by providing the heating plate in close contact with each other, and even with a molding material having a high melting point, a quick start can be performed without the problem of the joining portion.

本発明の立体造形用の造形材料吐出ヘッドは、金属ブロックに、先端部に吐出口とする細い孔を有する貫通孔が形成され、または金属ブロックが幅広にされた板状体に、該板状体の厚さ方向と垂直方向に複数個の前記貫通孔が形成され、前記貫通孔を造形材料の流路とする流路構造体と、前記金属ブロックの前記流路構造体の外壁面の少なくとも一部、または前記板状体の一面に密着して設けられる加熱板と、を有し、前記加熱板が設けられる前記流路構造体の前記流路の側壁は、前記流路構造体の加熱板が設けられない部分の肉厚よりも薄肉に形成されている。   The modeling material discharge head for three-dimensional modeling of the present invention has a plate-like body in which a through-hole having a thin hole serving as a discharge port is formed in a metal block, or a metal block is widened. A plurality of through-holes formed in a direction perpendicular to the thickness direction of the body, the flow path structure using the through-holes as flow paths for the modeling material, and at least an outer wall surface of the flow path structure of the metal block A heating plate provided in close contact with a part or one surface of the plate-like body, and the side wall of the flow channel structure provided with the heating plate is heated by the flow channel structure. It is formed thinner than the thickness of the part where the plate is not provided.

ここに「500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料」とは、無機材料からなり、接合段階では500℃以下の処理であっても、500℃以上で接合状態を維持できる材料を意味する。具体的には、銀と銅、銀と銅と亜鉛、さらにニッケルなどを加えた、いわゆる銀ロウなどのロウ材の他、ナノ金属、無機接着剤、ガラス質(釉薬を含む)などの低温加熱硬化で高耐熱材である無機接合材料を含む。例えば、銀、銅、ニッケルなどの100nm以下のナノ粒子からなるナノ金属、例えばナノ銀の有機銀化合物は、250℃程度の低い温度で焼結すると、100%の銀となり、多孔質となるが接合する(物理的に粒子間結合)。しかし、銀の融点962℃まで融解せず、接合を維持する。また、銅メッキ膜にナノ銀で接合すると、250℃で焼結接合し、その後780℃で共晶となり融解するまで接合を維持する。セラミックスも表面に厚膜AgPd(Pt)金属からなるメタライズがされていることにより、Agとナノ銀とが結合しやすい。また、無機接着剤とは、例えばセメント状で化学反応、結晶成長などにより低温加熱硬化する高耐熱材である。   Here, “an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher” means a material that is made of an inorganic material and can maintain a bonded state at a temperature of 500 ° C. or higher even in a treatment at a temperature of 500 ° C. or lower. Specifically, in addition to brazing materials such as silver and copper, silver and copper and zinc, and nickel, and so-called silver brazing, nano metals, inorganic adhesives, glassy materials (including glazes), and other low-temperature heating Includes inorganic bonding materials that are hardened and heat resistant. For example, nanometals composed of nanoparticles of 100 nm or less such as silver, copper, nickel, for example, organic silver compounds of nanosilver, become 100% silver and become porous when sintered at a low temperature of about 250 ° C. Join (physical interparticle bonding). However, the melting point of silver does not melt to 962 ° C., and the bonding is maintained. Moreover, when it joins to a copper plating film with nano silver, it will sinter-join at 250 degreeC, and joining will be maintained until it becomes eutectic at 780 degreeC after that and melt | dissolves. Ceramics are also metallized with a thick film AgPd (Pt) metal on the surface, so that Ag and nano silver are easily bonded. The inorganic adhesive is, for example, a high heat-resistant material that is hardened at low temperature by a chemical reaction, crystal growth, etc. in a cement form.

本発明の造形材料吐出ヘッドの他の形態は、金属ブロックに、先端部に吐出口とする細い孔を有する貫通孔が形成され、または金属ブロックが幅広にされた板状体に、該板状体の厚さ方向と垂直方向に複数個の前記貫通孔が形成され、前記貫通孔を造形材料の流路とする流路構造体と、前記金属ブロックの前記流路構造体の外壁面の少なくとも一部、または前記板状体の一面に密着して設けられる加熱板と、を有し、前記流路の側壁の一部が露出し、前記流路の露出部分を閉塞するように前記加熱板が接合されている。   In another form of the modeling material discharge head of the present invention, a plate-like body in which a through-hole having a thin hole serving as a discharge port is formed at a tip portion or a metal block is widened is formed on the metal block. A plurality of through-holes formed in a direction perpendicular to the thickness direction of the body, the flow path structure using the through-holes as flow paths for the modeling material, and at least an outer wall surface of the flow path structure of the metal block A heating plate provided in close contact with one surface of the plate-like body, the heating plate so that a part of a side wall of the flow channel is exposed and an exposed portion of the flow channel is closed. Are joined.

本発明の立体造形物の造形方法は、立体造形物の造形方法であって、一端部に吐出口を有し、他端部に造形材料供給材料供給する造形材料供給口を有する流路とする貫通孔を金属ブロック、または金属ブロックを幅広にした板状体に、該板状体の厚さ方向と垂直方向に形成することにより流路構造体を形成し、前記流路構造体の前記流路の一側壁の肉厚を、加熱板が設けられない部分よりも薄肉に形成してセラミック基板に発熱抵抗体が形成された加熱板を密着し、前記造形材料供給口から造形材料を供給しながら前記流路で融解した造形材料を前記吐出口から吐出させることにより、立体造形物を形成することを含んでいる。   The modeling method of a three-dimensional modeled object of the present invention is a modeling method of a three-dimensional modeled object, and has a discharge port at one end and a flow channel having a modeling material supply port for supplying a modeling material supply material to the other end. A flow passage structure is formed by forming a through-hole in a metal block or a plate-like body having a wide metal block in a direction perpendicular to the thickness direction of the plate-like body, and the flow path of the flow passage structure is formed. The thickness of one side wall of the path is made thinner than the portion where the heating plate is not provided, the heating plate on which the heating resistor is formed is closely attached to the ceramic substrate, and the modeling material is supplied from the modeling material supply port. However, forming the three-dimensional structure by discharging the modeling material melted in the flow path from the discharge port.

本発明によれば、金属板の積層体または金属ブロックにより形成された流路構造体の流路の側面を閉塞するように直接、または流路の側面に金属壁を介して絶縁基板に発熱抵抗体が形成された加熱板が、500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されているので、造形材料の融解を繰り返しても、流路構造体と加熱板との接合が剥離することはない。しかも、加熱板と流路とは、直接接するか、または薄い(0.5mm以下の)金属壁(隔壁または流路を閉塞する金属板)を介してロウ材により接合されているので、流路内の造形材料に直接加熱板の熱が伝わり効率よく加熱される。薄い金属壁(隔壁)を介する場合でも、金属壁は破れて流路が露出しても構わないため、非常に薄くすることができ、しかも、その金属壁は加熱板とロウ材などの無機接合材料により接合されているため、加熱板の熱を有効に流路内の造形材料に伝達することができる。その結果、融点の高い造形材料でも、非常に短時間で、かつ、造形材料が浸み出すこともなく、確実に融解することができる。この場合、流路構造体が金属板の積層体からなる場合でも、各金属板の接合は500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されるため、500℃程度までの加熱では、何ら支障をきたさない。   According to the present invention, the heat generation resistor is formed on the insulating substrate directly or so as to close the side surface of the flow path of the flow path structure formed of the metal plate laminate or the metal block or through the metal wall on the side surface of the flow path. Since the heating plate on which the body is formed is bonded by an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher, the bonding between the flow path structure and the heating plate is peeled even if the modeling material is repeatedly melted. There is no. Moreover, the heating plate and the flow path are in direct contact with each other or are joined by a brazing material via a thin (0.5 mm or less) metal wall (a metal plate that closes the partition wall or the flow path). The heat of the heating plate is directly transferred to the molding material inside and is efficiently heated. Even when a thin metal wall (partition wall) is used, the metal wall may be torn and the flow path exposed, so that the metal wall can be made very thin. Since it is joined by the material, the heat of the heating plate can be effectively transmitted to the modeling material in the flow path. As a result, even a modeling material having a high melting point can be reliably melted in a very short time and without the modeling material oozing out. In this case, even when the flow path structure is made of a laminate of metal plates, the metal plates are bonded by an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher. It won't interfere.

そのため、流路構造体の接合、および流路構造体と加熱板との接合は、非常に信頼性良く接合されながら、加熱板の熱を有効に流路内の造形材料に伝達して加熱することができる。その結果、500℃程度で融解する造形材料でも、クイックスタートでオンデマンド的に造形材料を融解して吐出することができ、予めヒータを点火しておく必要はなく、非常に省電力化され得る。また、剛性のある立体造形物を効率よく製作することができる。   Therefore, the bonding of the flow channel structure and the bonding of the flow channel structure and the heating plate are performed by transferring the heat of the heating plate to the modeling material in the flow channel effectively while being bonded very reliably. be able to. As a result, even with a modeling material that melts at about 500 ° C., the modeling material can be melted and discharged on demand by a quick start, and it is not necessary to ignite the heater in advance, which can save a lot of power. . In addition, a rigid three-dimensional model can be efficiently manufactured.

また、流路構造体が金属ブロックからなり、流路周囲の金属壁を介して加熱板が設けられる場合でも、その金属壁を非常に薄くして、加熱板が密着されることにより加熱板の熱が効率よく流路内の造形材料に伝達され得る。この構造であれば、流路構造体自身をロウ付けする必要がなく、また、加熱板も密着していればよいため、例えばネジなどで締め付けることにより、ロウ付けの必要なく組み立てられる。この場合、金属壁は、薄いことが必要であるが、破れて流路が露出しないことが必要となる。金属壁が破れるような場合には、前述の500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されることが好ましい。この加熱板が500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されない場合でも、加熱板が接合される部分の流路構造体の金属壁は、加熱板が設けられない部分よりも肉薄に形成されているので、密着していれば造形材料への熱伝導が優れる。その結果、500℃程度で融解する造形材料の場合でも、効率よく造形材料を融解して吐出することができる。   Even when the flow path structure is made of a metal block and a heating plate is provided via a metal wall around the flow path, the metal plate is made very thin and the heating plate is brought into close contact with the heating plate. Heat can be efficiently transferred to the modeling material in the flow path. With this structure, there is no need to braze the flow path structure itself, and the heating plate only needs to be in close contact, so that it can be assembled without the need for brazing, for example, by tightening with a screw or the like. In this case, the metal wall needs to be thin, but it is necessary that the metal wall is not torn and exposed. When the metal wall is torn, it is preferable to join with an inorganic bonding material that can withstand the temperature of 500 ° C. or higher. Even when this heating plate is not bonded by an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher, the metal wall of the flow path structure in the portion where the heating plate is bonded is formed thinner than the portion where the heating plate is not provided. Therefore, if it is in close contact, the heat conduction to the modeling material is excellent. As a result, even in the case of a modeling material that melts at about 500 ° C., the modeling material can be efficiently melted and discharged.

本発明の一実施形態の造形材料吐出ヘッドを説明する正面図である。It is a front view explaining the modeling material discharge head of one embodiment of the present invention. 図1Aの吐出ヘッドの側面図である。It is a side view of the discharge head of FIG. 1A. 図1Aの吐出ヘッドの吐出口側から見た底面図である。It is the bottom view seen from the discharge outlet side of the discharge head of Drawing 1A. 図1Aの吐出ヘッドの造形材料の供給口側から見た上面図である。It is the top view seen from the supply port side of the modeling material of the discharge head of FIG. 1A. 本発明の他の実施形態の造形材料吐出ヘッド加熱板を除去した状態を説明する正面図である。It is a front view explaining the state which removed the modeling material discharge head heating plate of other embodiments of the present invention. 図2Aの吐出ヘッドの側面図である。It is a side view of the discharge head of FIG. 2A. 図2Aの吐出ヘッドの吐出口側から見た平面図である。It is the top view seen from the discharge outlet side of the discharge head of FIG. 2A. 図2Aの吐出ヘッドの加熱板を接合するための側壁を除去しない状態の側面図である。FIG. 2B is a side view of a state in which the side wall for joining the heating plates of the ejection head of FIG. 2A is not removed. 本発明のさらに他の実施形態の造形材料吐出ヘッドを説明する正面図である。It is a front view explaining the modeling material discharge head of further another embodiment of the present invention. 図3Aの吐出ヘッドの流路構造体用の流路板の一例の平面図である。FIG. 3B is a plan view of an example of a flow path plate for the flow path structure of the ejection head of FIG. 3A. 図1Aの加熱板のカバー部材を除去した状態の平面説明図である。It is a plane explanatory view in the state where the cover member of the heating plate of Drawing 1A was removed. 図4Aにカバー部材を取り付けた状態の側面図である。It is a side view of the state where the cover member was attached to Drawing 4A. 図4Aの加熱板の裏面を示す底面図である。It is a bottom view which shows the back surface of the heating plate of FIG. 4A. 図3Aに示される流路構造体で、加熱板の構造を変えると共に、その取り付け構造の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the attachment structure while changing the structure of a heating plate by the flow-path structure shown by FIG. 3A. 図5Aの構造により製造された吐出ヘッドの側面の説明図である。It is explanatory drawing of the side surface of the discharge head manufactured by the structure of FIG. 5A. 図5Bの吐出ヘッドの加熱板側から見た正面の説明図である。It is explanatory drawing of the front seen from the heating-plate side of the discharge head of FIG. 5B. 図2Aに示される流路構造体で、図5Aと同様の加熱板を取り付けた側面の説明図である。It is explanatory drawing of the side surface which attached the heating plate similar to FIG. 5A by the flow-path structure shown by FIG. 2A. 図5Dの構造を造形材料供給部側から見た上面図の一例である。It is an example of the top view which looked at the structure of FIG. 5D from the modeling material supply part side. 図5Dの吐出ヘッドに外装ケースを被せた状態の側面図である。FIG. 5D is a side view of the ejection head of FIG. 図6Aの状態で吐出口側から外装ケースを透視して見た図で、外装ケースを簡略化して線で示した図である。FIG. 6B is a view of the exterior case seen through from the discharge port side in the state of FIG. 6A, in which the exterior case is simplified and shown by lines. 図6Aに示される吐出ヘッドで造形材料供給部側から見た図で、取付部の構造を一部変更すると共に、外装ケースを簡略化して線で示した図である。It is the figure seen from the modeling material supply part side with the discharge head shown by FIG. 6A, and while changing a part of structure of an attaching part, it is the figure which simplified and showed the exterior case with the line. 図5Bに外装ケースが被せられた状態で、取付部が除去された平面図で、外装ケースを簡略化して線で示した図である。FIG. 5B is a plan view in which the mounting portion is removed in a state where the outer case is put on FIG. 5B, and the outer case is simplified and shown by lines. 図6Bに示される外装ケースの一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of the exterior case shown by FIG. 6B. 図7Aに示される外装ケースの吐出口側から見た平面図である。It is the top view seen from the discharge outlet side of the exterior case shown by FIG. 7A. 外装ケースの他の一例を示す側面図である。It is a side view which shows another example of an exterior case. 図7Cの吐出口側見た平面図である。It is the top view seen from the discharge outlet side of FIG. 7C. 例えば図3Bに示される流路板で流路を複数個並列してラインヘッドにした場合の流路構造体を説明する図である。For example, FIG. 3B is a diagram illustrating a channel structure when a plurality of channels are arranged in parallel with the channel plate shown in FIG. 3B to form a line head. 従来の造形材料の吐出用ノズルの一例を示す断面説明図である。It is sectional explanatory drawing which shows an example of the nozzle for discharge of the conventional modeling material.

つぎに、図面を参照しながら本発明の造形材料吐出ヘッドおよびその造形方法が説明される。図1A〜1Dに、本発明の一実施形態による造形材料吐出ヘッドの加熱板2側から見た正面図、その側面図、吐出口側から見た平面図(底面図)、造形材料供給部側から見た上面図がそれぞれ示されている。本実施形態の造形材料吐出ヘッドは、図1Bにその側面図が示されるように、この例では、金属ブロック10に、一端部が吐出口12で、他端部に造形材料の供給口13を有する造形材料の流路11が形成された流路構造体1と、その流路構造体1の流路11の側面の露出部を閉塞するように直接、または流路11の側面を閉塞する金属壁(図示せず)を介して接合され、絶縁基板21に発熱抵抗体22を有する加熱板2と、流路構造体1の流路11の造形材料の供給口13に接続して設けられる造形材料供給部(バレルおよびフッ素樹脂系の円筒状リング)6と、を具備している。そして、流路構造体1が積層体(図示せず)からなる場合の積層体を形成する金属板の接合および流路構造体1と加熱板2との接合が、500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されている。   Next, the modeling material discharge head and the modeling method of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1D, a front view of a modeling material discharge head according to an embodiment of the present invention viewed from the heating plate 2 side, a side view thereof, a plan view (bottom view) viewed from the discharge port side, and a modeling material supply unit side The top view seen from each is shown. In this example, the modeling material discharge head of the present embodiment has a discharge port 12 at one end and a supply port 13 for modeling material at the other end in the metal block 10 as shown in a side view in FIG. 1B. The flow channel structure 1 in which the flow channel 11 of the modeling material is formed, and the metal that blocks the side surface of the flow channel 11 directly or so as to block the exposed portion of the side surface of the flow channel 11 of the flow channel structure 1 A modeling that is connected via a wall (not shown) and connected to the heating plate 2 having the heating resistor 22 on the insulating substrate 21 and the modeling material supply port 13 of the channel 11 of the channel structure 1 And a material supply unit (a barrel and a fluororesin-based cylindrical ring) 6. And the joining of the metal plate and the joining of the flow path structure 1 and the heating plate 2 that form a laminate when the flow path structure 1 is made of a laminate (not shown) can withstand temperatures of 500 ° C. or higher. Bonded by the obtained inorganic bonding material.

この例では、図1Bに示されるように、加熱板2が流路構造体1の対向する両面に形成されているが、いずれか一方のみでもよい。その場合、その対向する面は流路11を露出させないでおく(側壁を残す)こともできるし、ラインヘッドのようなマルチノズルにして、後述される各流路11の吐出を制御する第2加熱板が薄い金属板(金属壁)を介して設けられてもよい。この加熱板2による加熱により、流路11内で融解した造形材料92が、造形材料供給部6側でフィラメントからなる造形材料91の一定ピッチでの押し込みにより、吐出口12から一定量だけ押し出される。なお、造形材料91は、フィラメント形状ではなく、粒状や、粉末状でも、一定量ずつ押し込まれることにより、吐出口から一定量の融解した造形材料92が押し出される。また、造形材料91としては、タブレット(固体、紛体の仮成形品)、軟化粘液なども使用され得る。特に、高融点の造形材料の場合は、粉末状のものが多くなる。その結果、吐出ヘッドと造形テーブルとの相対移動により、所定の場所に融解した造形材料92が吐出されることにより、造形物が形成される。   In this example, as shown in FIG. 1B, the heating plate 2 is formed on both opposing surfaces of the flow path structure 1, but only one of them may be used. In that case, the opposing surface can leave the flow channel 11 unexposed (leave the side wall), or a second nozzle that controls the discharge of each flow channel 11 described later by using a multi-nozzle such as a line head. The heating plate may be provided via a thin metal plate (metal wall). By the heating by the heating plate 2, the modeling material 92 melted in the flow path 11 is pushed out from the discharge port 12 by a certain amount by pressing the modeling material 91 made of filaments at a constant pitch on the modeling material supply unit 6 side. . In addition, even if the modeling material 91 is not a filament shape but is granular or powdery, a certain amount of the modeling material 92 that is melted is extruded from the discharge port. Further, as the modeling material 91, a tablet (a solid or powder temporary molded product), a softened mucus, or the like may be used. In particular, in the case of a modeling material having a high melting point, the number of powders increases. As a result, the modeling material 92 melted at a predetermined location is discharged by relative movement between the discharge head and the modeling table, whereby a modeled object is formed.

本実施形態の吐出ヘッドは、高融点の造形材料に対応していることに特徴がある。すなわち、従来の3次元造形物では、樹脂を積層して3次元の造形物を製作するもので、紫外線硬化樹脂を用いて液状の樹脂を硬化させたり、ABSなどを主体とする樹脂を融解して吐出した後の冷却により硬化させたりすることにより、造形物が製造されていた。そのため、樹脂を融解する場合でも、200〜300℃程度の温度に上昇させれば充分で、耐熱性の問題も殆どなかった。   The discharge head of the present embodiment is characterized in that it corresponds to a high melting point modeling material. That is, in the conventional three-dimensional structure, a resin is laminated to produce a three-dimensional structure, and a liquid resin is cured using an ultraviolet curable resin, or a resin mainly composed of ABS or the like is melted. The molded object was manufactured by hardening by cooling after discharging. Therefore, even when the resin is melted, it is sufficient to raise the temperature to about 200 to 300 ° C., and there is almost no problem of heat resistance.

しかし、近年、リードなどを形成するため、導電性材料としての合金材料を吐出して形成することが要求されたり、強度の大きい造形物の要請から、樹脂などからなる造形材料に金属粉や金属酸化物などの融点の高いフィラーが混合された造形材料が要求されたり、各種センサ機能材料であることが要求されている。その結果、造形材料を融解するのに、500℃程度の高温で融解するものが要求される方向にある。しかし、そのような高融点の造形材料を融解しながら吐出する吐出ヘッドはない。本発明者らは、前述のように、500℃程度の融点の造形材料でも、スイッチの投入後、直ちに温度を上昇させて融解させクイックスタートを可能としながら、吐出ヘッドの耐久性を向上させるため鋭意検討を重ねた結果、金属板の積層体または金属ブロックに、貫通孔により流路を形成し、その流路に直接、または薄い金属壁を介して、セラミック基板に発熱抵抗体が形成された加熱板2のセラミック基板を高温ロウ材などの500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合することにより、流路11内の造形材料をほぼ直接加熱することができ、効率的に温度を上昇させることができ、500℃程度にも短時間で容易に上昇させることができながら、加熱ヘッドの耐久性も得られることを見出した。   However, in recent years, in order to form leads and the like, it has been required to discharge and form an alloy material as a conductive material, or in response to a demand for a molded article with high strength, a molding material made of resin or the like is made of metal powder or metal. A modeling material in which a filler having a high melting point such as an oxide is mixed is required, or various sensor functional materials are required. As a result, in order to melt the modeling material, a material that melts at a high temperature of about 500 ° C. is required. However, there is no discharge head for discharging such a high melting point molding material while melting it. In order to improve the durability of the ejection head, the present inventors can raise the temperature immediately after the switch is turned on and melt it immediately after the switch is turned on to enable quick start as described above. As a result of intensive studies, a flow path was formed in the laminate or metal block of metal plates by through holes, and a heating resistor was formed in the ceramic substrate directly or via a thin metal wall. By bonding the ceramic substrate of the heating plate 2 with an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher, such as a high-temperature brazing material, the modeling material in the flow path 11 can be heated almost directly, and the temperature is effectively increased. It has been found that the durability of the heating head can be obtained while the temperature can be raised to about 500 ° C. easily in a short time.

すなわち、流路1内の造形材料91に直接加熱板2を接触させることにより、即座に加熱板2の熱を流路11内の造形材料91に伝達することができる。また、加熱板2が無機材料からなるロウ材(高温ロウ材)などの500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されていることにより、加熱板2と流路構造体1とが確実に密着しており、造形材料91の樹脂が接合面に浸み込んで熱伝導が悪くなることもない。さらに、薄い金属壁(0.5mm程度厚以下の金属板)が介在されても、銀ロウなどの500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により完全に加熱板2と流路構造体1とが固着されることにより、熱伝導に優れ、同様に流路11内の造形材料91を加熱することができる。そして、この金属板10a(図3B参照)の積層体または金属ブロック10と加熱板2との接合、または金属板10aの積層体を製造する場合に、500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合することにより、加熱時の熱耐性、さらには、ヒートサイクルに対する耐久性を維持することができることを見出し、本発明を完成した。勿論、金属と接合されるセラミックス(加熱板2の絶縁基板)との熱膨張率が近いものが選定される。   That is, by directly bringing the heating plate 2 into contact with the modeling material 91 in the flow path 1, the heat of the heating plate 2 can be immediately transferred to the modeling material 91 in the flow path 11. In addition, the heating plate 2 and the flow path structure 1 are reliably connected by bonding the heating plate 2 with an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher, such as a brazing material (high temperature brazing material) made of an inorganic material. The resin of the modeling material 91 does not soak into the joint surface and the heat conduction does not deteriorate. Furthermore, even if a thin metal wall (a metal plate having a thickness of about 0.5 mm or less) is interposed, the heating plate 2 and the flow path structure 1 are completely made of an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher, such as silver solder. Is excellent in heat conduction, and the modeling material 91 in the flow path 11 can be similarly heated. And the inorganic joining material which can endure the temperature of 500 degreeC or more when joining the laminated body of this metal plate 10a (refer FIG. 3B) or the metal block 10 and the heating plate 2, or manufacturing the laminated body of the metal plate 10a. Thus, the present inventors have found that the heat resistance during heating and the durability against heat cycle can be maintained by joining together. Of course, a material having a thermal expansion coefficient close to that of the ceramic to be bonded to the metal (insulating substrate of the heating plate 2) is selected.

図1A〜1Dに示される例は、吐出口12が1個のシングルタイプの吐出ヘッドで、流路構造体1の外形は四角形の例である。しかし、後述されるように、外形は四角形でなくて、円形でも構わないし、また、シングル構造ではなく、この流路構造体1の幅が横方向に延長して複数個形成されるような数ミリ(mm)の厚さ(板の厚さ方向と垂直方向に流路を形成し得る厚さ)の金属板によりラインヘッドのようなマルチノズルタイプの吐出ヘッドを形成することもできる。   The example shown in FIGS. 1A to 1D is an example in which the discharge port 12 is a single-type discharge head, and the flow path structure 1 has a rectangular outer shape. However, as will be described later, the outer shape may not be a quadrangle but may be a circle, and not a single structure, but a number such that the width of the flow channel structure 1 is formed by extending in the lateral direction. A multi-nozzle type discharge head such as a line head can also be formed of a metal plate having a thickness of millimeter (mm) (thickness capable of forming a flow path in a direction perpendicular to the plate thickness direction).

図1A〜1Dに示される流路構造体1は、外形が例えば4mm角の四角柱型の金属ブロック10の中心部または中心から偏心した位置に、流路11を構成するφ2mm程度の貫通孔が形成されており、その先端部は細くされて、例えばφ0.5mm程度の吐出口12とされている。この吐出口12の形状は、円形に限らず、矩形形状やシート状に形成され得る。図1Bに示されるように、流路構造体1の流路11の両面に加熱板2が設けられる場合には、四角柱の金属ブロックの中心部に流路11が形成され、その後、対向する2面の金属ブロックが削られることにより、流路11である貫通孔の内部が露出するように削られている。この削られた後の金属ブロック10の厚さF(図1B参照)は、例えばフィラメントの場合、1.7〜2.3mm程度である。そして、その露出した流路11の側面に加熱板2が当て付けられてロウ付けなどがされることにより、流路11の開口した部分が加熱板2により閉塞される。換言すると、流路11の側面の一部が加熱板2の絶縁基板21で覆われている。その結果、流路11内を流動する造形材料は加熱板2により直接加熱される。そのため、融点が500℃程度の造形材料でも、短時間で容易に融解され得る。   The flow path structure 1 shown in FIGS. 1A to 1D has a through hole having a diameter of about 2 mm constituting the flow path 11 at the center of a quadrangular prism type metal block 10 having an outer shape of 4 mm square or a position eccentric from the center. It is formed, and its tip is thinned to form a discharge port 12 having a diameter of about 0.5 mm, for example. The shape of the discharge port 12 is not limited to a circle, and may be a rectangle or a sheet. As shown in FIG. 1B, when the heating plates 2 are provided on both surfaces of the flow channel 11 of the flow channel structure 1, the flow channel 11 is formed at the center of the square metal block, and then faces each other. The two metal blocks are cut so that the inside of the through-hole that is the flow path 11 is exposed. The thickness F (see FIG. 1B) of the metal block 10 after being shaved is, for example, about 1.7 to 2.3 mm in the case of a filament. Then, the heated plate 2 is applied to the exposed side surface of the flow path 11 and brazed or the like, whereby the opened portion of the flow path 11 is closed by the heat plate 2. In other words, a part of the side surface of the flow path 11 is covered with the insulating substrate 21 of the heating plate 2. As a result, the modeling material flowing in the flow path 11 is directly heated by the heating plate 2. Therefore, even a modeling material having a melting point of about 500 ° C. can be easily melted in a short time.

しかし、完全に流路11が露出するまで金属ブロック10の側壁が削られなくても、一部が露出し、またはその側壁の全体が非常に薄く(例えば0.1〜0.5mm程度に)されても、その金属壁と加熱板2とがロウ付けされることなどにより、加熱板1の熱が容易に流路内の造形材料に伝達され得る。なお、金属壁は、金属ブロック10の側壁がそのまま残されなくてもよく、流路11が完全に露出され、金属壁と同程度の薄い金属板が貼り付けられてもよい。その方が均一の厚さにしやすい。この場合の金属板の接合材料も、流路構造体1と加熱板2の接合と同様の接合材料が用いられる。   However, even if the side wall of the metal block 10 is not shaved until the flow path 11 is completely exposed, a part of the side wall is exposed or the whole side wall is very thin (for example, about 0.1 to 0.5 mm). Even if the metal wall and the heating plate 2 are brazed, the heat of the heating plate 1 can be easily transferred to the modeling material in the flow path. In addition, the metal wall does not need to leave the side wall of the metal block 10 as it is, the flow path 11 may be completely exposed, and a metal plate as thin as the metal wall may be attached. This is easier to achieve a uniform thickness. In this case, the same joining material as the joining of the flow path structure 1 and the heating plate 2 is used as the joining material of the metal plate.

一方、流路構造体1と加熱板2とは、500℃程度で造形材料を融解させるためには、500℃程度以上の高温に対しても耐え得る接着力が必要となる。そのため、本実施形態では、流路構造体1と加熱板2との接合は、例えば銀と銅を主体とする銀ロウ、銅ロウ、アルミロウなど、すなわち無機材料からなるロウ材、またはナノ金属を用いた接合材料により接合されている。例えばJIS規格のBAg−7(Ag56%、Cu22%、Zn17%、Sn5%:ロウ付け温度650〜760℃程度)のロウ材により接合される。その結果、例えばステンレスからなる金属ブロック10とセラミックスからなる加熱板2の絶縁基板21との接合でも、しっかりと接合することができ、融解した造形材料が接合部から浸み出すこともない。その結果、非常に信頼性の高い吐出ヘッドが得られる。なお、ロウ材は、この例に限らず、例えばJIS規格BAg−8(Ag72%、Cu28%:ロウ付け温度780〜900℃)、BAg−7やBAg−8などの材料にさらに添加物を添加してロウ付け温度を変化させたものなど、無機材料を混合したものを使用することができる。   On the other hand, the flow path structure 1 and the heating plate 2 require an adhesive force that can withstand a high temperature of about 500 ° C. or higher in order to melt the modeling material at about 500 ° C. Therefore, in the present embodiment, the flow path structure 1 and the heating plate 2 are joined using, for example, silver brazing mainly composed of silver and copper, copper brazing, aluminum brazing, or the like, that is, brazing material made of an inorganic material, or nano metal. It is joined by the joining material used. For example, bonding is performed using a JIS standard BAg-7 (Ag 56%, Cu 22%, Zn 17%, Sn 5%: brazing temperature of about 650 to 760 ° C.). As a result, for example, the metal block 10 made of stainless steel and the insulating substrate 21 of the heating plate 2 made of ceramics can be firmly joined, and the molten modeling material does not ooze out from the joint. As a result, a highly reliable ejection head can be obtained. The brazing material is not limited to this example. For example, JIS standard BAg-8 (Ag 72%, Cu 28%: brazing temperature 780 to 900 ° C.), BAg-7, BAg-8 and other materials are further added with additives. And what mixed inorganic materials, such as what changed brazing temperature, can be used.

ナノ金属、例えばナノ銀の有機化合物である有機銀化合物をペースト状またはインク状にして塗付し、250℃程度で焼結することにより、100%銀になり、粒子間結合により接合することができる。この場合、接合力はやや劣るが、剥離力が働かない限り、接合を維持することができる。必要によりその状態で融解する温度まで上昇させることにより、完全に接合することができる。Agと合金を作りやすいCuなどを付着しておくことにより、融解温度を下げることができる。このようにして接合した銀は融点の962℃にならないと融解しないし、Ag-Cu共晶では780℃程度まで温度を下げることができる。しかし、剥離力が無ければ、そのような非常に高温まで耐え得る。すなわち、低温で焼結硬化されながら、高温まで耐久性がある。   By applying a nano metal, for example, an organic silver compound, which is an organic compound of nano silver, in a paste or ink form and sintering at about 250 ° C., it becomes 100% silver and can be bonded by interparticle bonding. it can. In this case, the bonding force is slightly inferior, but the bonding can be maintained as long as the peeling force does not work. If necessary, it can be completely joined by raising the temperature to the melting temperature. By adhering Cu or the like that easily forms an alloy with Ag, the melting temperature can be lowered. The silver thus bonded does not melt unless the melting point is 962 ° C., and the temperature can be lowered to about 780 ° C. in the case of Ag—Cu eutectic. However, if there is no peeling force, it can endure such a very high temperature. That is, it is durable to high temperatures while being sintered and cured at low temperatures.

流路構造体1は、図1A〜1Dに示される例では、長さAが10〜25mm程度で、幅B1、B2が8〜15mm程度の角柱の中心部に一辺Eが2〜10mm程度の流路形成部分が形成され、その中心部に直径Gがφ1〜3.5mm程度の流路11とする貫通孔が形成された金属ブロック10により形成されている。この金属ブロック10の流路形成部分の長さCは、5〜15mmていどであり、その一端部が1〜3mm程度の長さDでテーパ状に細くされ、中心部も流路11が細くされて0.2〜1mm程度の吐出口12が形成されている。この吐出口12は、加熱板2が接合された後に形成されることが好ましい。加熱板2のロウ付けの際のロウ材が吐出口12に流れ込んで閉塞されることを防止できるからである。また、他端部側は、流路11の形成部分よりも大きい一辺Bが12mm程度の矩形状の取付部15が形成されている。取付部15の外形は、φ9〜15mm程度の円形にすることもできる。   In the example shown in FIGS. 1A to 1D, the flow path structure 1 has a length A of about 10 to 25 mm, and widths B1 and B2 of about 8 to 15 mm. A flow path forming portion is formed, and is formed of a metal block 10 in which a through hole is formed in the center of the flow path 11 having a diameter G of about φ1 to 3.5 mm. The length C of the flow path forming portion of the metal block 10 is 5 to 15 mm, and one end thereof is tapered to a length D of about 1 to 3 mm, and the flow path 11 is also narrow at the center. Thus, a discharge port 12 of about 0.2 to 1 mm is formed. The discharge port 12 is preferably formed after the heating plate 2 is joined. This is because the brazing material when brazing the heating plate 2 can be prevented from flowing into the discharge port 12 and being blocked. Moreover, the rectangular attachment part 15 whose one side B larger than the formation part of the flow path 11 is about 12 mm is formed in the other end part side. The outer shape of the attachment portion 15 may be a circle of about φ9 to 15 mm.

金属ブロック10の材料は熱膨張率が加熱板2の絶縁基板(セラミックス)と近いことが好ましく、その点からは鉄、鉄合金、ステンレス(SUS)、Fe-Ni、Fe-Ni-Co(コバール:登録商標)が好ましい。また、熱伝導率がよいことが好ましく、その観点からは、銅合金、アルミニウム合金、およびこれらのメッキなど表面処理が施されたもの、アルマイトなどが好ましい。その他、被粘着処理、表面硬化処理が施されることが好ましい。   The material of the metal block 10 preferably has a thermal expansion coefficient close to that of the insulating substrate (ceramics) of the heating plate 2. From this point, iron, iron alloy, stainless steel (SUS), Fe—Ni, Fe—Ni—Co (Kovar) : Registered trademark). Moreover, it is preferable that thermal conductivity is good, and from that viewpoint, copper alloys, aluminum alloys, those subjected to surface treatment such as plating, alumite, and the like are preferable. In addition, it is preferable to perform an adherend treatment and a surface hardening treatment.

流路構造体1の他端部側(吐出口12と反対側)には、前述の取付部15に造形材料供給部材6(バレル61とフッ素系樹脂のチューブ62(図1D参照))が嵌め込まれている。このバレル61は一例として、長さが25〜35mm程度で、直径がφ6mmのねじで取付部15に嵌め込まれ、中心部に内径φ3.2mmの貫通孔が形成されている。その貫通孔にフッ素系樹脂などからなり、内径φ2mmの円筒リング状のチューブ62が挿入されている。このチューブ62は、ワイヤ状のフィラメントと言われる造形材料91が付着しないでスムースに送り込まれるようにするために設けられている。最近では、フィラメントに代って、樹脂も、各種フィラー混合物も粉末にして使用する方向にある。自動供給や装置の小形化の観点からである。   The modeling material supply member 6 (the barrel 61 and the fluororesin tube 62 (see FIG. 1D)) is fitted into the mounting portion 15 on the other end side (the side opposite to the discharge port 12) of the flow channel structure 1. It is. As an example, the barrel 61 has a length of about 25 to 35 mm and is fitted into the mounting portion 15 with a screw having a diameter of φ6 mm, and a through hole having an inner diameter of φ3.2 mm is formed at the center. A cylindrical ring-shaped tube 62 having an inner diameter of 2 mm is inserted into the through hole. This tube 62 is provided so that the modeling material 91 called a wire-like filament can be smoothly fed without adhering. Recently, instead of filaments, resins and various filler mixtures are used in powder form. This is from the viewpoint of automatic supply and downsizing of the apparatus.

加熱板2(第1加熱板2)は、例えば図4A〜4Cにその一例のカバー部材26(図4B参照)を除去した平面図と、カバー部材26が設けられた側面図と、底面図(裏面)がそれぞれ示されるように形成されている。加熱板2は、例えば図4A〜4Cに示されるように、絶縁基板21の一面に、絶縁基板21を加熱する発熱抵抗体22が形成されている。その発熱抵抗体22には、その長手方向に電流を流すための電極23が発熱抵抗体22の両端部に接続して形成され、その端部は絶縁基板21の端部に形成されているスルーホールを介して、絶縁基板21の裏面まで延びる電極端子23aになっている。絶縁基板21の裏面に導出されることによりリード27の接続が容易になるが、必ずしもそうする必要はない。図4Aに示される例では、さらに、第2の発熱抵抗体22aが吐出口12側となる方向の半分くらいの長さに形成されている。吐出口12側の温度を高くして吐出しやすくすると共に、造形材料91の供給口13側ではあまり温度が上昇しないようにするためである。しかし、発熱抵抗体22の配置や形状はこの例には限定されず、例えば前述の特許文献1または2に記載されるように、種々の形状に形成され得る。要は、吐出口12側の温度が造形材料供給口13側よりも高くなるように形成されることが好ましい。また、発熱抵抗体22の近傍に温度測定用抵抗体24が形成されている。   The heating plate 2 (first heating plate 2) includes, for example, a plan view in which the cover member 26 (see FIG. 4B) is removed from FIGS. 4A to 4C, a side view in which the cover member 26 is provided, and a bottom view ( The back surface is formed as shown. For example, as shown in FIGS. 4A to 4C, the heating plate 2 has a heating resistor 22 that heats the insulating substrate 21 on one surface of the insulating substrate 21. The heating resistor 22 is formed with electrodes 23 for flowing a current in the longitudinal direction connected to both ends of the heating resistor 22, and the end thereof is formed at the end of the insulating substrate 21. The electrode terminal 23a extends to the back surface of the insulating substrate 21 through the hole. Leading out to the back surface of the insulating substrate 21 facilitates connection of the leads 27, but it is not always necessary to do so. In the example shown in FIG. 4A, the second heating resistor 22a is further formed to have a length that is about half of the direction of the discharge port 12 side. This is because the temperature on the discharge port 12 side is increased to facilitate discharge, and the temperature on the supply port 13 side of the modeling material 91 is not increased so much. However, the arrangement and shape of the heating resistor 22 are not limited to this example, and can be formed in various shapes as described in, for example, Patent Document 1 or 2 described above. In short, it is preferable that the temperature on the discharge port 12 side is higher than that on the modeling material supply port 13 side. Further, a temperature measuring resistor 24 is formed in the vicinity of the heating resistor 22.

この温度測定用抵抗体24には、例えば両端部およびその中間部のように、所定の場所の電気抵抗を測定するための測定用配線25を介して測温端子25aが形成されている。この測温端子25aも電極端子23aと同様に、絶縁基板21のスルーホールを介して絶縁基板21の裏面に導出されている。この発熱抵抗体22や温度測定用抵抗体24などの材料、形成方法なども前述の特許文献1または2に記載されているのと同様の材料で、同様の方法により形成される。これらの上にカバー部材26(図4B参照)がガラス材またはセラミック基板などにより形成され、発熱抵抗体22などの表面が保護されている。また、図4Cに示されるように、発熱抵抗体22の電極端子23aや温度測定用抵抗体24の測温端子25aと接続して、セラミック基板21の裏面側で配線23b、25bを介してリード27(図1Aも参照)が導出されている。この配線23b、25bは無くて、直接リード27が電極端子23aや測温端子25aに接続されてもよい。   A temperature measuring terminal 25a is formed in the temperature measuring resistor 24 via a measuring wire 25 for measuring the electrical resistance at a predetermined location, for example, at both end portions and an intermediate portion thereof. The temperature measuring terminal 25a is also led out to the back surface of the insulating substrate 21 through the through hole of the insulating substrate 21, like the electrode terminal 23a. Materials such as the heating resistor 22 and the temperature measuring resistor 24, a forming method, and the like are the same as those described in Patent Document 1 or 2, and are formed by the same method. A cover member 26 (see FIG. 4B) is formed on these by a glass material or a ceramic substrate, and the surface of the heating resistor 22 and the like is protected. Further, as shown in FIG. 4C, the electrode terminal 23a of the heating resistor 22 and the temperature measuring terminal 25a of the temperature measuring resistor 24 are connected to lead on the back side of the ceramic substrate 21 via the wirings 23b and 25b. 27 (see also FIG. 1A) is derived. The wires 23b and 25b are not provided, and the lead 27 may be directly connected to the electrode terminal 23a or the temperature measuring terminal 25a.

このリード27と配線23b、25bや端子23a、25aとの接続は、500℃以上の温度に対して耐熱性を有する無機導電接着剤などで接続される。また、造形材料吐出ヘッドとして使用するには、発熱抵抗体22の駆動回路や、絶縁基板21の温度を測定する測定回路を含む制御手段が設けられる。制御手段は、発熱抵抗体22の電流を制御して、絶縁基板21の温度が所定の温度になるように駆動回路を制御するが、この制御も前述の特許文献1または2に記載の方法で行われ得る。なお、図示されていないが、リード27と電極端子23aまたは測温端子25aなどとの接続部は、その接続部でリード27が折れないように保護部材で保護される。なお、図4Aでは、リード27は、その接続部が絶縁基板21の裏面側になるため、省略されている。   The lead 27 is connected to the wirings 23b and 25b and the terminals 23a and 25a by an inorganic conductive adhesive having heat resistance with respect to a temperature of 500 ° C. or higher. For use as a modeling material discharge head, a control means including a drive circuit for the heating resistor 22 and a measurement circuit for measuring the temperature of the insulating substrate 21 is provided. The control unit controls the drive circuit by controlling the current of the heating resistor 22 so that the temperature of the insulating substrate 21 becomes a predetermined temperature. This control is also performed by the method described in Patent Document 1 or 2 described above. Can be done. Although not shown, the connecting portion between the lead 27 and the electrode terminal 23a or the temperature measuring terminal 25a is protected by a protective member so that the lead 27 does not break at the connecting portion. In FIG. 4A, the lead 27 is omitted because the connecting portion is on the back side of the insulating substrate 21.

本実施形態では、この加熱板2の絶縁基板21の裏面に、図4Cに示されるように、メタライズ21aが形成されている。このメタライズ21aは流路構造体1と接合するための接合領域に形成されている。すなわち、流路構造体1の金属ブロック10の側壁が削られて露出する流路11の周囲に形成され、流路11の露出する部分には形成されていない。この部分にもメタライズが形成されても支障はないが、材料の無駄になるからである。吐出口12側の端部は、吐出口12が流路11よりも細くなるため、金属ブロック10の側面が削られて流路11が露出しても、吐出口12の近傍は露出せず、金属ブロック10が残存する。そのため、その部分もロウ付けできるように絶縁基板21にメタライズ21aが形成され、メタライズ21aの部分がU字状になっている。なお、吐出口12側と反対側は、取付部15と当て付けで加熱板2が設けられるため、セラミック系、ガラス系、金属系などの無機接着剤などからなる封止材を塗布して固化することにより、取付部15と加熱板2とが接合されて、造形材料が流出しないようにされている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4C, a metallized 21 a is formed on the back surface of the insulating substrate 21 of the heating plate 2. The metallized 21 a is formed in a joining region for joining with the flow path structure 1. That is, the side wall of the metal block 10 of the flow channel structure 1 is formed around the flow channel 11 exposed by cutting, and is not formed in the exposed portion of the flow channel 11. Even if metallization is formed in this portion, there is no problem, but the material is wasted. Since the discharge port 12 is thinner than the flow channel 11 at the end on the discharge port 12 side, even if the side surface of the metal block 10 is scraped and the flow channel 11 is exposed, the vicinity of the discharge port 12 is not exposed, The metal block 10 remains. Therefore, the metallized 21a is formed on the insulating substrate 21 so that the part can be brazed, and the part of the metallized 21a is U-shaped. In addition, since the heating plate 2 is provided on the opposite side to the discharge port 12 side by being attached to the mounting portion 15, a sealing material made of an inorganic adhesive such as ceramic, glass or metal is applied and solidified. By doing so, the attachment part 15 and the heating plate 2 are joined so that the modeling material does not flow out.

このメタライズ21aは、例えばAg、Pd、Ptなどを主成分とする材料をペースト状にして絶縁基板21の裏面のメタライズの形成場所に塗布して600〜800℃程度で焼成することにより形成される。発熱抵抗体21、温度測定用抵抗体24、電極23なども同様に、Ag、Pdなどを混合したペーストの塗布と焼成により形成されるので、どちらを先に行ってもよいが、同様の方法で形成され得る。メタライズを先に形成した方が、充分に高温で焼きつけられるし、発熱抵抗体22などの抵抗値の変動を防止するという観点から好ましい。   This metallized 21a is formed by applying a material mainly composed of Ag, Pd, Pt or the like to a metallized formation place on the back surface of the insulating substrate 21 and baking it at about 600 to 800 ° C., for example. . Similarly, the heating resistor 21, the temperature measuring resistor 24, the electrode 23, and the like are formed by applying and baking a paste in which Ag, Pd, or the like is mixed. Can be formed. Forming the metallized first is preferable from the viewpoint of baking at a sufficiently high temperature and preventing the resistance value of the heating resistor 22 from fluctuating.

このようにメタライズされた絶縁基板21を有する加熱板2と流路構造体1との間にシート状もしくはワイヤ状にし、または塗布し得るようにペースト状にした銀ロウ(例えば前述のJIS規格BAg−7を主成分とする銀ロウ)を挟んで重ねて700℃程度に加熱し、フラックスで表面を活性化させることにより、ロウ付けがなされる。ロウ材は、このようなロウ材を用いなくても、流路構造体1のロウ付け部または絶縁基板21のメタライズ部分に銀メッキと銅めっきなどを施しておくことにより、重ねて温度を上昇させるだけで、両金属が合金化し、700℃程度で融解してロウ付けをすることができる。   Silver solder (for example, the above-mentioned JIS standard BAg described above) that is formed into a sheet shape or a wire shape between the heating plate 2 having the metallized insulating substrate 21 and the flow path structure 1 or that can be applied. Brazing is performed by heating the surface to about 700 [deg.] C. by laying on and sandwiching a silver braze containing -7 as a main component and activating the surface with a flux. Even if such a brazing material is not used, the temperature of the brazing material rises by applying silver plating and copper plating to the brazed portion of the flow path structure 1 or the metallized portion of the insulating substrate 21. It is possible to braze by melting both at about 700 ° C. by alloying both metals.

加熱板2は、前述のように、絶縁基板21の一面に発熱抵抗体12などが形成され、その表面にカバー部材26が形成されているが、露出面としては絶縁基板21の他面(裏面)の方が平坦であること、絶縁基板21の方が、厚さが厚いので、温度が均一になりやすい(発熱抵抗体22の温度が一番高いが、その影響を受けにくい)こと、という点で絶縁基板21の他面側を流路構造体1側にすることが好ましい。その構造にすることにより、前述のように、絶縁基板21の他面側に予めメタライズ21aを形成することができる。   As described above, the heating plate 2 has the heating resistor 12 and the like formed on one surface of the insulating substrate 21 and the cover member 26 formed on the surface thereof. The exposed surface of the heating plate 2 is the other surface (back surface). ) Is flatter, and the insulating substrate 21 is thicker, so that the temperature is likely to be uniform (the temperature of the heating resistor 22 is the highest, but is not easily affected). In view of this, it is preferable that the other surface side of the insulating substrate 21 be the flow channel structure 1 side. With this structure, the metallization 21 a can be formed in advance on the other surface side of the insulating substrate 21 as described above.

図1Cは、図1Aを吐出口12側から見た平面図(底面図)であり、図1Dは、図1Aを材料供給部6側から見た平面図(上面図)である。図1Aと同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略されている。   1C is a plan view (bottom view) of FIG. 1A viewed from the discharge port 12 side, and FIG. 1D is a plan view (top view) of FIG. 1A viewed from the material supply unit 6 side. The same parts as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図1A〜1Dに示される例は、金属ブロック10の外形が四角形の例であったが、外形は円形でもよい。円形であれば、自動旋盤で外形と流路11とする貫通孔を同時に形成することができる。その例が、図2A〜2Dに示されている。   In the example shown in FIGS. 1A to 1D, the outer shape of the metal block 10 is a quadrangle, but the outer shape may be circular. If it is circular, an automatic lathe can form the outer shape and the through-hole as the flow path 11 at the same time. An example is shown in FIGS.

図2Aは外形が円柱状の金属ブロック10の側壁の一部が削られて流路11が露出した状態が示されている。この図2Aでは、加熱板2が図示されないで、削られて露出した金属ブロック10の壁面が斜線で示されている。すなわち、この斜線で示された部分で図示しない加熱板2がロウ付けなどにより接合される。吐出口12、造形材料供給口13および取付部15は前述の例と同じである。図2Bは、図2Aの側面図で、図2Bの左右の両面に流路11が露出し、少なくとも一方は図示しない加熱板2により閉塞され、他方に加熱板2が設けられない場合には後述する第2加熱板で閉塞されてもよいし、薄い金属壁が残されてもよい。図2Cは、露出した流路11の両面に加熱板2が設けられた状態で、吐出口12側から見た平面図(図2Aの両面に加熱板2が設けられた状態の底面図)を示す。また、図2Dは、流路11を露出させるための側壁の除去が行われていない状態の流路構造体1の側面図である。加熱板2も図1Bに示される例と同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略されている。   FIG. 2A shows a state in which a part of the side wall of the metal block 10 whose outer shape is cylindrical is cut away and the flow path 11 is exposed. In FIG. 2A, the heating plate 2 is not shown, and the wall surface of the metal block 10 that has been shaved and exposed is indicated by hatching. That is, the heating plate 2 (not shown) is joined by brazing or the like at the hatched portion. The discharge port 12, the modeling material supply port 13, and the attachment part 15 are the same as the above-mentioned example. FIG. 2B is a side view of FIG. 2A, and the flow path 11 is exposed on both the left and right sides of FIG. 2B, and at least one is blocked by a heating plate 2 (not shown) and the heating plate 2 is not provided on the other. The second heating plate may be closed, or a thin metal wall may be left. FIG. 2C is a plan view (bottom view of the state where the heating plate 2 is provided on both sides of FIG. 2A) when the heating plate 2 is provided on both sides of the exposed channel 11 and viewed from the discharge port 12 side. Show. FIG. 2D is a side view of the flow channel structure 1 in a state where the side walls for exposing the flow channel 11 are not removed. The heating plate 2 is also the same as the example shown in FIG. 1B, and the same parts are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

前述の各例は、角柱または円柱からなる金属ブロック10で流路構造体1が形成されていた。このような金属ブロック10からなる流路構造体であれば、流路構造体1自身の接合はないため、流路構造体1と加熱板2との接合部だけであり、高温動作に対しても耐性を得やすい。しかし、前述のロウ材などの500℃以上の温度に耐え得る無機接合材料により接合されれば、板状体10a(図3B参照)を複数枚重ねて接合された積層体からなる流路構造体1でも、その流路11の露出部分を閉塞するように加熱板2が設けられることにより、積層体自体、および積層体からなる流路構造体1と加熱板2との接合を信頼性良く接合することができ、しかも直接加熱により、500℃程度の融点を有する造形材料にも対応することができる。   In each of the above examples, the flow channel structure 1 is formed of the metal block 10 made of a prism or a cylinder. In such a flow path structure made of the metal block 10, there is no bonding of the flow path structure 1 itself, so only the junction between the flow path structure 1 and the heating plate 2 is used. It is easy to get resistance. However, if bonded by an inorganic bonding material that can withstand a temperature of 500 ° C. or higher, such as the brazing material described above, a flow path structure including a stacked body in which a plurality of plate-like bodies 10a (see FIG. 3B) are bonded together. 1, the heating plate 2 is provided so as to close the exposed portion of the flow path 11, so that the laminated body itself and the flow path structure 1 made of the laminated body and the heating plate 2 can be bonded with high reliability. Moreover, it can be applied to a modeling material having a melting point of about 500 ° C. by direct heating.

その一例が、図3A〜3Bに示されている。すなわち、図3Bに示されるような流路板10aが用いられる。この流路板10aは、例えば厚さが1mm程度で、幅Wが4mm程度、長さHが20mm程度の板状体に、幅Lが2mm程度の流路11とする貫通孔が形成され、その先端部は流路11と連通するように、幅Mが0.3mm程度で深さが0.15mm程度の吐出口12とする溝が形成されている。この流路板10aは、吐出口12の先端からの長さJが13mm程度の位置Pで折り曲げられ、流路11と反対側の端部は取付部15aとされる。この取付部15aには、取付用の孔16がφ2.2mm程度の大きさで形成され、図3Aに示される取付板5などに取り付けられるようになっている。なお、図3Aに示される例では、取付部15aと取付板5との間に断熱スペーサ8が挿入されている。この取付部15aの長さKは6.8mm程度で形成されているが、そのうち1.8mm程度は折り曲げ部に費やされる。そのため、図示されていないが、折り曲げやすいように、1.8mm程度の幅で0.6mm程度の深さの溝が形成されている。これらの孔や溝はエッチングにより形成されるが、打抜き金型により外形の形成と共に同時に形成されてもよい。この場合、貫通孔は金型により形成され、溝はエッチングにより形成されてもよい。   An example is shown in FIGS. That is, a flow path plate 10a as shown in FIG. 3B is used. The flow path plate 10a is formed with a through hole serving as a flow path 11 having a width L of about 2 mm in a plate-like body having a thickness of about 1 mm, a width W of about 4 mm, and a length H of about 20 mm, for example. The front end portion is formed with a groove as a discharge port 12 having a width M of about 0.3 mm and a depth of about 0.15 mm so as to communicate with the flow path 11. The flow path plate 10a is bent at a position P where the length J from the front end of the discharge port 12 is about 13 mm, and the end opposite to the flow path 11 is a mounting portion 15a. A hole 16 for attachment is formed in the attachment portion 15a with a size of about φ2.2 mm, and is attached to the attachment plate 5 shown in FIG. 3A. In the example shown in FIG. 3A, the heat insulating spacer 8 is inserted between the mounting portion 15 a and the mounting plate 5. The mounting portion 15a has a length K of about 6.8 mm, of which about 1.8 mm is spent on the bent portion. Therefore, although not shown, a groove having a width of about 1.8 mm and a depth of about 0.6 mm is formed so as to be easily bent. These holes and grooves are formed by etching, but may be formed simultaneously with the formation of the outer shape by a punching die. In this case, the through hole may be formed by a mold, and the groove may be formed by etching.

このような流路板10aが、例えば2枚の取付部15がそれぞれ反対方向に折り曲げられてから、流路11などが一致するように重ねて接合されることにより流路構造体1が形成されている。この流路板10aの貼り付けが、前述の流路構造体1と加熱板2との貼り付けと同様に、高温の銀ロウによりロウ付けなどにより接合される。この場合、例えばステンレスなどからなる金属板同士の接合であるため、メタライズの必要はなく、直接シート状のロウ材またはリボン状のロウ材などを点在させてフラックスを塗布して重ねた上で加熱炉により融解させることによりロウ付けすることができる。なお、真空炉または還元雰囲気炉でロウ付けすることにより、フラックスが無くてもロウ付けすることができる。このようにして形成された流路構造体1は、流路板10aに形成された縦長の貫通孔が流路11となるため、2枚の流路板10aが接合されても、貫通孔の両端は開放されているので、流路11の対向する2つの側面が開放している。その両面に、図1A等に示される例と同様に、加熱板2が貼り付けられることにより、図3Aに示される吐出ヘッドが形成される。   For example, after the two attachment portions 15 are bent in opposite directions, such a flow path plate 10a is overlapped and joined so that the flow paths 11 and the like coincide with each other, whereby the flow path structure 1 is formed. ing. The pasting of the flow path plate 10a is joined by brazing or the like with a high-temperature silver brazing as in the pasting of the flow path structure 1 and the heating plate 2. In this case, since metal plates made of, for example, stainless steel are joined together, there is no need for metallization, and a sheet-like brazing material or a ribbon-like brazing material is directly scattered and applied with a flux and stacked. It can be brazed by melting in a heating furnace. Note that brazing can be performed without flux by brazing in a vacuum furnace or a reducing atmosphere furnace. In the flow channel structure 1 formed in this way, since the vertically long through holes formed in the flow channel plate 10a become the flow channels 11, even if the two flow channel plates 10a are joined, Since both ends are open, two opposing side surfaces of the flow path 11 are open. As in the example shown in FIG. 1A and the like, the heating plate 2 is attached to both surfaces, thereby forming the ejection head shown in FIG. 3A.

図3Aで、加熱板2の構造は図1Aに示される例と同じで、図4A〜4Cに示される構造であり、同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略されている。この加熱板2の接合は、流路構造体1が形成された後に流路構造体1と加熱板2とが接合されてもよいが、流路板10aを重ねて加熱板2と同時にロウ付けされてもよい。図3Aに示される例では、流路構造体1と取付板5との間に断熱スペーサ8が介在されている。この断熱スペーサ8は流路構造体1の熱が取付板5の方にできるだけ伝達しないようにするものである。取付板5の方に熱が伝導すると、造形材料供給部6側で造形材料91が融解し、送り込みがし難くなるからである。このような断熱スペーサ8としては、例えば多孔質ガラス、多孔質セラミックス、などからなり、厚さが1〜2mm程度の板材が用いられ得る。   In FIG. 3A, the structure of the heating plate 2 is the same as the example shown in FIG. 1A and is the structure shown in FIGS. 4A to 4C. The heating plate 2 may be joined after the flow channel structure 1 is formed, but the flow channel structure 1 and the heating plate 2 may be joined. May be. In the example shown in FIG. 3A, a heat insulating spacer 8 is interposed between the flow path structure 1 and the mounting plate 5. The heat insulating spacer 8 prevents heat from the flow path structure 1 from being transmitted to the mounting plate 5 as much as possible. This is because if the heat is conducted toward the mounting plate 5, the modeling material 91 is melted on the modeling material supply unit 6 side, and the feeding becomes difficult. As the heat insulating spacer 8, for example, a plate material made of porous glass, porous ceramics, etc. and having a thickness of about 1 to 2 mm can be used.

以上の各例では、加熱板2が図4A〜4Cに示されるような構造になっていたが、前述のように、発熱抵抗体12の形状、リード27の取り出し構造などは種々の構造に変更され得る。その変更例が、図5A〜5Eに示されている。すなわち、図5Aに示される例は、2個の加熱板2が流路構造体1の厚さ分の間隔をあけて同じ向きに並べて配置され、その状態で2個の加熱板2で共通端子とされ得る2つの電極端子23c同士、および測温端子25c同士が、それぞれリード27c、27dで接続されている。その状態で2個の加熱板2が流路構造体1を挟むように折り曲げられ、流路構造体1と2個の加熱板2とが同時にロウ付けなどにより接合されることにより形成される。   In each of the above examples, the heating plate 2 has a structure as shown in FIGS. 4A to 4C. However, as described above, the shape of the heating resistor 12 and the structure for taking out the lead 27 are changed to various structures. Can be done. Examples of such changes are shown in FIGS. That is, in the example shown in FIG. 5A, two heating plates 2 are arranged in the same direction with an interval corresponding to the thickness of the flow path structure 1, and in that state, the two heating plates 2 share a common terminal. The two electrode terminals 23c and the temperature measuring terminals 25c that can be connected to each other are connected by leads 27c and 27d, respectively. In this state, the two heating plates 2 are bent so as to sandwich the flow path structure 1, and the flow path structure 1 and the two heating plates 2 are simultaneously joined by brazing or the like.

なお、加熱板2の構造は絶縁基板21上に発熱抵抗体22および温度測定用抵抗体24および電極端子23、測温用端子25などが形成されることは同じであり、その説明は省略される。この例では、発熱抵抗体22がU字状に形成され、吐出口側の温度を高くできるようにされていると共に、温度測定用抵抗体24がL字状に形成されている。図5Aで、カバー部材26は省略されている。また、絶縁基板21の裏面のメタライズの形成およびその場所なども前述の図4Cに示される例と同じで、端子の配線も同様に形成されるが、その配線23b、25bやスルーホールの位置は異なっている。同じ機能の部分には同じ符号を付して、その詳細の説明は省略される。図5Aで、範囲Lは流路11の幅(図3B参照)を、範囲Wは、流路板10aの幅(図3B参照)をそれぞれ示している。この例では、流路11の位置に対して、発熱抵抗体22のU字形状の中心線の位置が対称になっていないが、流路構造体1の両面に設けられる加熱板2の左右が逆になるため、両加熱板に2による加熱は流路11に対して対称になる。なお、加熱板2の裏面に形成されるメタライズに、必要に応じてロウ材とする銀メッキと銅メッキとが施されてもよい。   The heating plate 2 has the same structure in which the heating resistor 22, the temperature measuring resistor 24, the electrode terminal 23, the temperature measuring terminal 25, and the like are formed on the insulating substrate 21, and the description thereof is omitted. The In this example, the heating resistor 22 is formed in a U shape so that the temperature on the discharge port side can be increased, and the temperature measuring resistor 24 is formed in an L shape. In FIG. 5A, the cover member 26 is omitted. Further, the formation and location of the metallization on the back surface of the insulating substrate 21 are the same as the example shown in FIG. 4C described above, and the terminal wiring is formed in the same manner, but the positions of the wirings 23b and 25b and the through holes are Is different. Parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In FIG. 5A, the range L indicates the width of the flow path 11 (see FIG. 3B), and the range W indicates the width of the flow path plate 10a (see FIG. 3B). In this example, the position of the U-shaped center line of the heating resistor 22 is not symmetric with respect to the position of the flow path 11, but the left and right of the heating plate 2 provided on both surfaces of the flow path structure 1 are Therefore, the heating by 2 on both heating plates is symmetric with respect to the flow path 11. The metallization formed on the back surface of the heating plate 2 may be subjected to silver plating and copper plating as a brazing material as necessary.

このようにして形成された吐出ヘッドの側面図が図5Bに示されている。図5Bには、リード27の接続構造を主として模式的に示されている。すなわち、この例では、後述される図6Bに示されるように、リード27は、流路構造体1の加熱板2が設けられない側面で、2個の加熱板2により挟まれたリード空間28をリード27が延び、造形材料供給部6側に延びるように導出されている。図5Bと垂直な側面図が図5Cに示されている。なお、加熱板2とリード27との接続は、図4Cに示されるように、絶縁基板21上の配線27bを介して接続されてもよいし、端子23a、25aで直接リード27と接続されて、リード27としてまとめて造形材料供給部6側に導出されてもよい。   A side view of the ejection head formed in this way is shown in FIG. 5B. FIG. 5B mainly schematically shows the connection structure of the lead 27. That is, in this example, as shown in FIG. 6B described later, the lead 27 is a side surface of the flow path structure 1 where the heating plate 2 is not provided, and the lead space 28 sandwiched between the two heating plates 2. The lead 27 extends and is led out to extend toward the modeling material supply unit 6 side. A side view perpendicular to FIG. 5B is shown in FIG. 5C. As shown in FIG. 4C, the heating plate 2 and the lead 27 may be connected via the wiring 27b on the insulating substrate 21, or directly connected to the lead 27 by the terminals 23a and 25a. The lead 27 may be led to the modeling material supply unit 6 side.

図5Dは、図2Aに示される流路構造体1の両面に図5Aに示される加熱板2が接合された図5Bと同様の側面図である。この構造では、リード27の取り出しは前述の図5Bに示される例と同じであるが、図5Eに造形材料供給部6側から見た上面図が示されるように、取付部15の側面に形成された溝15bに、リード27を埋め込むことができるため、非常に簡潔な構造になる。リード27は、溝15bに埋め込むのではなく、後述される図6Cに示されるように、取付部15に形成された貫通孔15c内を通してもよい。   FIG. 5D is a side view similar to FIG. 5B in which the heating plate 2 shown in FIG. 5A is bonded to both surfaces of the flow channel structure 1 shown in FIG. 2A. In this structure, the lead 27 is taken out in the same manner as the example shown in FIG. 5B described above, but is formed on the side surface of the mounting portion 15 as shown in FIG. 5E from the top view seen from the modeling material supply portion 6 side. Since the lead 27 can be embedded in the groove 15b, the structure is very simple. The lead 27 may not be embedded in the groove 15b but may pass through the through hole 15c formed in the attachment portion 15 as shown in FIG. 6C described later.

これらの造形材料吐出ヘッドは、加熱板2やリード27の配線などがむき出しになっていると、高温で危険であるため、外装ケース7で被覆されることが好ましい。その例が図6Aに示されている。すなわち、図6Aに示される例は、図5Dに示される吐出ヘッドに外装ケース7が被せられた構造である。この状態の吐出ヘッドを吐出口側から外装ケース7を透視して見た平面図が図6Bに示され、造形材料供給部6側から見た平面図が図6Cにそれぞれ示されている。これらの図で、外装ケース7は簡略化のため、厚さを表現せず、線のみで示されている。この外装ケース7は、アルミニウムにより形成され、外表面は黒アルマイト処理がなされ、絶縁化と腐食防止や外観を良くする処理が行われる。内面にも絶縁処理がなされてもよいし、さらに、ガラス繊維、無機絶縁硬化材などが充填されて電気的絶縁が図られてもよい。   Since these modeling material discharge heads are dangerous at high temperatures if the heating plate 2 and the wiring of the leads 27 are exposed, they are preferably covered with the outer case 7. An example is shown in FIG. 6A. That is, the example shown in FIG. 6A has a structure in which the exterior case 7 is covered with the ejection head shown in FIG. 5D. A plan view of the ejection head in this state seen through the exterior case 7 from the ejection port side is shown in FIG. 6B, and a plan view seen from the modeling material supply unit 6 side is shown in FIG. 6C. In these drawings, for simplicity, the outer case 7 does not represent the thickness and is shown only by lines. The outer case 7 is made of aluminum, and the outer surface is black anodized to perform insulation, prevent corrosion, and improve the appearance. The inner surface may also be subjected to an insulation treatment, or may be further filled with glass fiber, an inorganic insulating hardener, or the like for electrical insulation.

図6Bで、28は前述のように、リード27を通す空間を示す。また、図6Cで、15cも前述のように、リード27を通す孔であるが、図5Eに示されるように溝15bにすることもできる。また、加熱板2は、カバー部材26が発熱抵抗体22などの層よりも小さく描かれているが、前述の例のように、絶縁基板21と同じ大きさでもよい。例えば、図6Bで、絶縁基板21の長さ(幅)Rが7.8mm程度、2個の加熱板2のカバー部材26の両外面の間隔Sは7mm程度であり、外装ケース7の内径は、9mmか10mm程度であり、内径10mmの外装ケース7にすれば充分に余裕がある。また、後述されるように、外装ケース7の形状を四角形にすることもできる。これらの図で、前述の例と同じ部分には同じ符号を付して、その説明は省略される。   In FIG. 6B, reference numeral 28 denotes a space through which the lead 27 passes as described above. Further, in FIG. 6C, 15c is a hole through which the lead 27 passes as described above, but may be a groove 15b as shown in FIG. 5E. Further, the heating plate 2 is drawn so that the cover member 26 is smaller than the layer such as the heating resistor 22, but may be the same size as the insulating substrate 21 as in the above-described example. For example, in FIG. 6B, the length (width) R of the insulating substrate 21 is about 7.8 mm, the distance S between both outer surfaces of the cover members 26 of the two heating plates 2 is about 7 mm, and the inner diameter of the outer case 7 is The outer case 7 having an inner diameter of 10 mm has a sufficient margin. Further, as will be described later, the shape of the outer case 7 may be a quadrangle. In these drawings, the same parts as those in the above-described example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図6Dは、図5Bに示される吐出ヘッド(流路構造体1が板状体10aにより形成された吐出ヘッド)の取付板5および造形材料供給部6を除去した状態の造形材料供給口13側から見た平面図を示す。この例も、加熱板2の構造および外装ケース7は図6Bに示される例と同じであり、造形材料供給部6が取り付けられた状態の平面図は図6Cに示される構造と同じになるので省略されている。   6D shows the modeling material supply port 13 side in a state in which the mounting plate 5 and the modeling material supply unit 6 of the ejection head (the ejection head in which the flow channel structure 1 is formed by the plate-like body 10a) shown in FIG. 5B are removed. The top view seen from is shown. Also in this example, the structure of the heating plate 2 and the outer case 7 are the same as the example shown in FIG. 6B, and the plan view with the modeling material supply unit 6 attached is the same as the structure shown in FIG. 6C. It is omitted.

図7Aは、このような外装ケース7が円筒状の場合の一例を示す側面図であり、図7Bはその吐出口側から見た平面図である。前述のように、この外装ケース7は、板厚が1.5mm程度のアルミニウム系材料(例えばAl-Mg系A5052)で形成され、外面は黒アルマイト処理がなされている。この例で、流路構造体1の取付部15(図2A参照)を被覆する根本部71の外径はφ12mm程度、その高さは7.5mm程度であり、流路11の部分および加熱板2の部分を覆う円筒部72の外径は、例えばφ10〜12mm程度で、その長さは12.5mm程度である。融解した造形材料を吐出するため、吐出口12に対応した部分に2.2mm×4.2mmの矩形状開口73が形成されている。   FIG. 7A is a side view showing an example of the case 7 having such a cylindrical shape, and FIG. 7B is a plan view seen from the discharge port side. As described above, the exterior case 7 is formed of an aluminum-based material (for example, Al—Mg-based A5052) having a plate thickness of about 1.5 mm, and the outer surface is black anodized. In this example, the outer diameter of the root portion 71 that covers the attachment portion 15 (see FIG. 2A) of the flow channel structure 1 is about φ12 mm, and the height is about 7.5 mm. The outer diameter of the cylindrical portion 72 covering the portion 2 is, for example, about φ10 to 12 mm, and the length is about 12.5 mm. In order to discharge the melted modeling material, a rectangular opening 73 of 2.2 mm × 4.2 mm is formed in a portion corresponding to the discharge port 12.

図7Cは、外装ケース7が角筒の場合の例で、図1Aのような流路構造体1の外形が四角形のものに適しているが、図2Aに示されるような円形の流路構造体1にも適用できる。この例では、根本部74の一辺の長さは12mm程度であり、その高さは5mm程度である。また、加熱板2の部分を覆う角筒部75の一辺は10mm程度であり、その長さは12.5mm程度である。開口73は前述の例と同じである。表面処理などは前述の例と同じである。   FIG. 7C shows an example in which the outer case 7 is a rectangular tube. The outer shape of the flow channel structure 1 as shown in FIG. 1A is suitable for a rectangular shape, but a circular flow channel structure as shown in FIG. 2A is used. It can also be applied to the body 1. In this example, the length of one side of the root portion 74 is about 12 mm, and the height is about 5 mm. Moreover, one side of the rectangular tube part 75 which covers the part of the heating plate 2 is about 10 mm, and the length is about 12.5 mm. The opening 73 is the same as the above example. The surface treatment and the like are the same as in the above example.

以上の説明では、流路11が1個だけのシングルヘッドタイプの例であったが、流路が複数個配列されるマルチヘッドタイプでも同様に500℃以上で融解する造形材料に対応する吐出ヘッドを得ることができる。例えば図3Bに示されるような流路板10aを幅方向に並べた構造で一体化したもので、図8に示されるような流路板10bを形成することができる。図8に示される例は、造形材料の供給口は、複数の流路11に対して共通で流路11のみが多数に分離される例が示されている。そのため、造形材料供給口13から、各流路11に造形材料を供給するため、全体に共通した共通流路11aが形成され、共通流路11a内で融解した造形材料が各流路11に供給されるようになっている。   In the above description, the single-head type has only one flow path 11, but the discharge head corresponding to the molding material that melts at 500 ° C. or higher similarly in the multi-head type in which a plurality of flow paths are arranged. Can be obtained. For example, a flow path plate 10b as shown in FIG. 8 can be formed by integrating the flow path plates 10a as shown in FIG. The example shown in FIG. 8 shows an example in which the modeling material supply port is common to the plurality of flow paths 11 and only the flow paths 11 are separated into a large number. Therefore, in order to supply the modeling material from the modeling material supply port 13 to each flow path 11, a common flow path 11 a common to the whole is formed, and the modeling material melted in the common flow path 11 a is supplied to each flow path 11. It has come to be.

この場合、造形材料供給口13側から造形材料を押し込んで特定の吐出口から吐出させることができないので、各流路11に融解した造形材料を吐出するように駆動する駆動機構が必要になる。このような駆動機構は、前述の特許文献1または2に記載されているバイメタル方式など、第2加熱板3を用いて、制御することができる。その詳細については省略するが、第2加熱板3の発熱抵抗体32が想像線で示されるように、例えば図3Aに示される2個の加熱板2の一方を第2加熱板3に変更して、この発熱抵抗体32の熱膨張により、流路11内の融解した造形材料92を押し出せるように形成されている。   In this case, since the modeling material cannot be pushed from the modeling material supply port 13 side and discharged from the specific discharge port, a driving mechanism that drives the molten modeling material to be discharged to each flow path 11 is necessary. Such a drive mechanism can be controlled by using the second heating plate 3 such as the bimetal method described in Patent Document 1 or 2 described above. Although the details are omitted, one of the two heating plates 2 shown in FIG. 3A is changed to the second heating plate 3 so that the heating resistor 32 of the second heating plate 3 is indicated by an imaginary line. The heat generating resistor 32 is formed so as to be able to extrude the melted modeling material 92 in the flow path 11 by thermal expansion.

図8に示される例では、同じ造形材料を複数の吐出口12の特定の吐出口12から融解した造形材料を吐出することができる。しかし、例えば図3Aに示される吐出ヘッドが並べられた構造を一体的に形成し、造形材料供給口13も別々に形成し、別々の供給材料91が供給される構造にすることもできる。   In the example shown in FIG. 8, the modeling material obtained by melting the same modeling material from the specific discharge ports 12 of the plurality of discharge ports 12 can be discharged. However, for example, the structure in which the ejection heads shown in FIG. 3A are arranged may be formed integrally, the modeling material supply port 13 may be formed separately, and a structure in which separate supply materials 91 are supplied may be used.

図8に示される例では、流路構造体1の一方の面には、前述の加熱板(第1加熱板)2が流路を閉塞するように貼り付けられており、流路構造体1の他面には、各流路を駆動する第2加熱板3が形成される。図8では、この両方の加熱板が想像線で重ねて示されている。すなわち加熱板2は、個々の発熱抵抗体は示されておらず、絶縁基板の全体の位置関係が二点鎖線で示されている。また、第2加熱板3は、その発熱抵抗体32の部分だけが同様に示されているが、この第2加熱板3も、第1加熱板2と同様に、絶縁基板上に発熱抵抗体やその電極、温度測定用抵抗体などが形成されている。しかし、特定の流路11のみが加熱され、しかも短時間の加熱により瞬間的に温度を上昇させて流路11内の造形材料を吐出させるため、カバー部材側が流路構造体1に接合される。従って、完全に流路を閉塞しにくい場合には、薄い金属板などで流路11を閉塞し、その上に第2加熱板3が設けられてもよい。前述の図3Aに示される吐出ヘッドを複数個並べてマルチヘッドに形成されてもよいが、図8に示されるように、1枚の流路板に複数の流路を形成した方が、各流路間の間隔を狭くすることができ、より精細な吐出ヘッドを得ることができる。なお、図8に示される例では、流路板10bの取付部の方は図示されていない。   In the example shown in FIG. 8, the above-described heating plate (first heating plate) 2 is attached to one surface of the flow path structure 1 so as to close the flow path. On the other surface, a second heating plate 3 for driving each flow path is formed. In FIG. 8, both of these heating plates are shown in an imaginary line. That is, the heating plate 2 does not show individual heating resistors, and the entire positional relationship of the insulating substrate is indicated by a two-dot chain line. Further, only the portion of the heating resistor 32 of the second heating plate 3 is shown in the same manner, but the second heating plate 3 is also formed on the insulating substrate like the first heating plate 2. And its electrodes, temperature measuring resistors, and the like. However, only the specific flow path 11 is heated, and the cover member side is joined to the flow path structure 1 in order to discharge the modeling material in the flow path 11 by instantaneously raising the temperature by short-time heating. . Therefore, when it is difficult to completely block the flow path, the flow path 11 may be closed with a thin metal plate or the like, and the second heating plate 3 may be provided thereon. A plurality of ejection heads shown in FIG. 3A may be arranged to form a multi-head. However, as shown in FIG. 8, each flow path plate is formed with a plurality of flow paths. The interval between the paths can be narrowed, and a more precise discharge head can be obtained. In addition, in the example shown by FIG. 8, the direction of the attachment part of the flow-path board 10b is not illustrated.

このようなマルチノズルの吐出ヘッドは、流路板10bを用いる場合に限らず、前述の図1Aに示されるような金属ブロックを用いてマルチノズルヘッドとすることもできる。すなわち、図1BのB2(B1とほぼ同じ)に示される厚さの金属板(金属ブロック)に、厚さ方向と直角方向に流路11用の孔を複数個並べて開けることにより、マルチノズルの流路構造体1が形成され得る。この場合も、複数個の流路11を纏めて加熱する加熱板2が配置され、反対側には流路駆動用の第2加熱板が配置される。要するに、板状体の積層体により流路構造体1が形成される場合には、板状体の厚さ方向に貫通孔が形成されて流路が形成されるが、金属ブロックの場合は、厚い金属板の厚さ方向と垂直方向に多数の孔を開けて流路とすることにより、金属ブロック(厚い金属板)を用いたマルチノズルの吐出ヘッドが形成される。   Such a multi-nozzle ejection head is not limited to the case where the flow path plate 10b is used, but may be a multi-nozzle head using a metal block as shown in FIG. 1A. That is, by arranging a plurality of holes for the flow passage 11 in a direction perpendicular to the thickness direction on a metal plate (metal block) having a thickness shown in B2 (substantially the same as B1) in FIG. A flow channel structure 1 can be formed. Also in this case, the heating plate 2 for heating the plurality of flow paths 11 together is disposed, and the second heating plate for driving the flow paths is disposed on the opposite side. In short, when the flow path structure 1 is formed of a laminate of plate-like bodies, a through-hole is formed in the thickness direction of the plate-like body to form a flow path, but in the case of a metal block, A multi-nozzle ejection head using a metal block (thick metal plate) is formed by forming a plurality of holes in the direction perpendicular to the thickness direction of the thick metal plate to form a flow path.

前述の各例では、加熱板2が流路11を閉塞するように流路構造体1に無機材料からなるロウ材などにより接合されるか、薄い金属壁を介してロウ付けなどにより接合される例であった。しかし、前述のように、金属ブロックにより流路構造体1が形成されることにより、流路構造体1自信は接合されることなく形成される。そのため、無機材料からなるロウ材などにより接合する必要はない。一方、加熱板2は、流路構造体1と密着していれば、加熱板の熱を容易に流路構造体1に伝達することができる。そのため、例えば加熱板が密着する流路構造体1の流路との隔壁(金属壁または流路11を閉塞する金属板)が0.1〜0.5mm程度と非常に薄くなれば、ロウ付けなどがされていなくても、その隔壁に加熱板2が密着していることにより、加熱板2の熱が流路11内の造形材料に容易に伝達することができる。   In each of the above-described examples, the heating plate 2 is joined to the flow channel structure 1 with a brazing material made of an inorganic material so as to close the flow channel 11, or is joined by brazing or the like through a thin metal wall. It was an example. However, as described above, when the flow path structure 1 is formed of the metal block, the flow path structure 1 is formed without being joined. Therefore, it is not necessary to join with a brazing material made of an inorganic material. On the other hand, if the heating plate 2 is in close contact with the flow path structure 1, the heat of the heating plate can be easily transferred to the flow path structure 1. Therefore, for example, if the partition wall (metal plate or metal plate closing the channel 11) with the channel of the channel structure 1 to which the heating plate is in close contact becomes as thin as about 0.1 to 0.5 mm, brazing is performed. Even if the heating plate 2 is not in contact with the partition wall, the heat of the heating plate 2 can be easily transferred to the modeling material in the flow path 11 because the heating plate 2 is in close contact with the partition wall.

すなわち、本発明の吐出ヘッドの他の形態は、金属ブロックに、先端部に吐出口とする細い孔を有する貫通孔が形成され、または前記貫通孔が板状体に、その板状体の厚さ方向と垂直方向に形成され、その貫通孔を造形材料の流路とする流路構造体と、その金属ブロックの流路構造体の外壁面の少なくとも一部、または前述の板状体の一面に密着して加熱板が設けられ、流路構造体の流路の他端部に、流路の他端部と連通するように造形材料の供給部が形成される構造であっても、加熱板が設けられる流路構造体の流路の側壁が、流路構造体の加熱板が設けられない部分の肉厚よりも薄肉に形成されていれば、500℃程度の融点を有する造形材料でも、短時間で造形材料を融解して吐出させることができる。換言すると、加熱板が設けられない部分よりも金属ブロックの側壁を非常に薄く(例えば0.1〜0.5mm程度の厚さに)形成し、その金属壁に加熱板を密着させることにより、500℃近い融点の造形材料であっても、簡単に融解して吐出させることができる。密着には、ネジなどにより締め付けられる場合も含む。   That is, in another form of the discharge head of the present invention, a through-hole having a thin hole serving as a discharge port at the tip is formed in the metal block, or the through-hole is formed into a plate-like body, and the thickness of the plate-like body. A flow path structure formed in a direction perpendicular to the vertical direction and having the through hole as a flow path for the modeling material, and at least a part of the outer wall surface of the flow path structure of the metal block, or one surface of the plate-shaped body described above Even if it has a structure in which a heating plate is provided in close contact with the other end portion of the flow path structure body and the supply portion of the modeling material is formed so as to communicate with the other end portion of the flow path. If the side wall of the flow path structure of the flow path structure on which the plate is provided is formed thinner than the thickness of the portion where the heating plate of the flow path structure is not provided, even a modeling material having a melting point of about 500 ° C. The molding material can be melted and discharged in a short time. In other words, by forming the side wall of the metal block much thinner than the part where the heating plate is not provided (for example, to a thickness of about 0.1 to 0.5 mm), and by closely contacting the heating plate to the metal wall, Even a modeling material having a melting point close to 500 ° C. can be easily melted and discharged. The close contact includes the case where it is tightened with a screw or the like.

1 流路構造体
2 加熱板(第1加熱板)
3 第2加熱板
5 取付板
6 造形材料供給部
8 断熱スペーサ
10 金属ブロック
10a 板状体
10b 板状体
11 流路
12 吐出口
13 造形材料供給口
15 取付部
16 取付孔
21 絶縁基板
22 発熱抵抗体
22a 第2の発熱抵抗体
23 電極
23a 電極端子
24 温度測定用抵抗体
25 測温用配線
25a 測温端子
26 カバー部材
27 リード
1 Channel Structure 2 Heating Plate (First Heating Plate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 2nd heating plate 5 Mounting plate 6 Modeling material supply part 8 Heat insulation spacer 10 Metal block 10a Plate-shaped body 10b Plate-shaped body 11 Flow path 12 Discharge port 13 Modeling material supply port 15 Mounting part 16 Mounting hole 21 Insulating substrate 22 Heat resistance Body 22a Second heating resistor 23 Electrode 23a Electrode terminal 24 Temperature measuring resistor 25 Temperature measuring wire 25a Temperature measuring terminal 26 Cover member 27 Lead

Claims (5)

金属ブロックに、先端部に吐出口とする細い孔を有する貫通孔が形成され、または金属ブロックが幅広にされた板状体に、該板状体の厚さ方向と垂直方向に複数個の前記貫通孔が形成され、前記貫通孔を造形材料の流路とする流路構造体と、
前記金属ブロックの前記流路構造体の外壁面の少なくとも一部、または前記板状体の一面に密着して設けられる加熱板と、
を有し、前記加熱板が設けられる前記流路構造体の前記流路の側壁は、前記流路構造体の加熱板が設けられない部分の肉厚よりも薄肉に形成されてなる立体造形用の造形材料吐出ヘッド。
In the metal block, a through-hole having a thin hole serving as a discharge port at the tip portion is formed, or a plate-like body in which the metal block is widened, a plurality of the above-mentioned in the thickness direction of the plate-like body. A flow path structure in which a through hole is formed and the through hole is a flow path of a modeling material;
A heating plate provided in close contact with at least a part of the outer wall surface of the flow channel structure of the metal block, or one surface of the plate-like body;
The side wall of the flow path structure in which the heating plate is provided is formed to be thinner than the thickness of the portion of the flow path structure where the heating plate is not provided. Modeling material discharge head.
金属ブロックに、先端部に吐出口とする細い孔を有する貫通孔が形成され、または金属ブロックが幅広にされた板状体に、該板状体の厚さ方向と垂直方向に複数個の前記貫通孔が形成され、前記貫通孔を造形材料の流路とする流路構造体と、
前記金属ブロックの前記流路構造体の外壁面の少なくとも一部、または前記板状体の一面に密着して設けられる加熱板と、
を有し、前記流路の側壁の一部が露出し、前記流路の露出部分を閉塞するように前記加熱板が接合されてなる立体造形用の造形材料吐出ヘッド。
In the metal block, a through-hole having a thin hole serving as a discharge port at the tip portion is formed, or a plate-like body in which the metal block is widened, a plurality of the above-mentioned in the thickness direction of the plate-like body. A flow path structure in which a through hole is formed and the through hole is a flow path of a modeling material;
A heating plate provided in close contact with at least a part of the outer wall surface of the flow channel structure of the metal block, or one surface of the plate-like body;
A modeling material discharge head for three-dimensional modeling in which a part of the side wall of the flow path is exposed and the heating plate is joined so as to close the exposed portion of the flow path.
前記金属ブロックの外形の断面形状が円形または矩形である請求項1または2記載の造形材料吐出ヘッド。 The modeling material discharge head according to claim 1, wherein a cross-sectional shape of an outer shape of the metal block is a circle or a rectangle. 前記流路構造体と前記加熱板との接合は、前記加熱板の絶縁基板の裏面にメタライズ層が形成され、前記メタライズ層上に設けられた銀および銅を含む金属層が融解されることにより形成される合金により前記流路構造体と接合される請求項1〜3のいずれか1項に記載の造形材料吐出ヘッド。 The flow path structure and the heating plate are joined by forming a metallized layer on the back surface of the insulating substrate of the heating plate and melting a metal layer containing silver and copper provided on the metallized layer. The modeling material discharge head of any one of Claims 1-3 joined to the said flow-path structure by the alloy formed. 立体造形物の造形方法であって、一端部に吐出口を有し、他端部に造形材料供給材料供給する造形材料供給口を有する流路とする貫通孔を金属ブロック、または金属ブロックを幅広にした板状体に、該板状体の厚さ方向と垂直方向に形成することにより流路構造体を形成し、
前記流路構造体の前記流路の一側壁の肉厚を、加熱板が設けられない部分よりも薄肉に形成してセラミック基板に発熱抵抗体が形成された加熱板を密着し、
前記造形材料供給口から造形材料を供給しながら前記流路で融解した造形材料を前記吐出口から吐出させる
ことにより、立体造形物を形成することを含む立体造形物の造形方法。
A method for modeling a three-dimensional model, wherein a through-hole having a discharge port at one end and a modeling material supply port for supplying a modeling material supply material at the other end is used as a metal block, or a metal block is wide. The flow path structure is formed on the plate-shaped body formed in the direction perpendicular to the thickness direction of the plate-shaped body,
The thickness of one side wall of the flow channel structure is formed thinner than the portion where the heating plate is not provided, and the heating plate on which the heating resistor is formed is closely attached to the ceramic substrate,
A modeling method for a three-dimensional model including forming a three-dimensional model by discharging a modeling material melted in the flow path from the discharge port while supplying a modeling material from the modeling material supply port.
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