JP2023043667A - 三次元造形装置および三次元造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元造形装置においてクリーニング機構に付着した廃材が再度ヘッドに付着して造形精度に影響を与える可能性を低減する。【解決手段】三次元造形装置は、造形材料をノズルから射出する射出部と、造形材料が積層されるステージと、射出部とステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ及びブレードを有するクリーニング機構と、制御部と、を備える。制御部は、クリーニング処理において、ノズルがクリーニング機構を複数回に亘って横切るようにノズルを往復移動させることで、ブラシ及びブレードの少なくとも一方とノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、制御部は、クリーニング動作において、ノズルがブラシ又はブレードの異なる位置で接触するように、ノズルを往復移動させる。クリーニング動作におけるノズルの温度は、層の積層時におけるノズルの温度よりも低い。【選択図】図１

Description

本開示は、三次元造形装置および三次元造形物の製造方法に関する。

特許文献１には、フリッカー板及びブラシを有する端部洗浄アセンブリーを備える三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置では、押出ヘッドをフリッカー板及びブラシに接触させることにより、押出ヘッドのクリーニングが行われる。

特表２０１０－５３０３２６号公報

フリッカー板やブラシなどのクリーニング機構に対して、ヘッドの先端を往復移動させてクリーニングを行う場合、クリーニング機構に付着した廃材が、再度ヘッドに付着して造形精度に影響を与える可能性があった。

本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能であり、かつ、前記射出部及び前記駆動部を制御して前記ステージ上に層を積層する制御部と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、前記クリーニング動作における前記ノズルの温度は、前記層の積層時における前記ノズルの温度よりも低い。

本開示の第２の形態によれば、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを備え、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有する、三次元造形装置における三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記射出部及び前記駆動部を制御して前記ステージ上に層を積層する積層工程と、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行するクリーニング工程と、を備え、前記クリーニング工程では、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、前記クリーニング動作における前記ノズルの温度は、前記層の積層時の前記ノズルの温度よりも低い。

第１実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 射出部の概略構成を示す図である。 スクリューの構成を示す概略斜視図である。 バレルの構成を示す上面図である。 クリーニング機構の概略構成を示す説明図である。 三次元造形処理のフローチャートである。 クリーニング動作の説明図である。 接触開始位置と造形進行率との関係を示す図である。 クリーニング処理の詳細なフローチャートである。 クリーニング処理の実行履歴の一例を示す図である。 クリーニング動作の他の例の説明図である。 クリーニング動作の他の例の説明図である。 クリーニング動作の他の例の説明図である。 クリーニング動作の他の例の説明図である。 第２実施形態における三次元造形処理のフローチャートである。 クリーニングパターンの例を示す図である。 第３実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 第４実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 第５実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す図である。 第５実施形態における射出部の概略構成を示す図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形装置１０の概略構成を示す図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向とを、両方含む。Ｘ軸及びＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。－Ｚ方向は、鉛直方向であり、＋Ｚ方向は、鉛直方向とは逆向きの方向である。－Ｚ方向のことを「下」ともいい、＋Ｚ方向のことを「上」ともいう。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。

本実施形態の三次元造形装置１０は、射出部１００と、材料収容部２０と、筐体１１０と、駆動部２１０と、ステージ２２０と、クリーニング機構２５０と、制御部３００と、報知部としての表示装置４００と、を備える。

射出部１００は、材料収容部２０から供給された可塑化材料の少なくとも一部を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構３０と、ノズル６０とを有している。射出部１００は、可塑化機構３０によって可塑化された造形材料を、ノズル６０からステージ２２０に向かって射出する。射出部１００は、射出ヘッド、吐出部、吐出ヘッド、押出部、押出ヘッド、あるいは、単に、ヘッド、とも呼ばれる。なお、本明細書において、「射出」には、「吐出」あるいは「押出」の意味も含まれる。

筐体１１０は、内部に造形空間１１１を有する。造形空間１１１には、造形材料が積層されるステージ２２０が配置されている。筐体１１０には、例えば、造形空間１１１と外部とを連通させる開口部や、開口部を開閉する扉等が設けられていてもよい。ユーザーは、扉を開いて開口部を開状態とすることで、ステージ２２０で造形された造形物を開口部から取り出すことができる。

駆動部２１０は、射出部１００とステージ２２０との相対的な位置を変更する。本実施形態では、駆動部２１０は、ステージ２２０をＺ方向に沿って移動させる第１駆動部２１１と、射出部１００をＸ方向およびＹ方向に沿って移動させる第２駆動部２１２とを有する。第１駆動部２１１は、昇降装置として構成されており、ステージ２２０をＺ方向に移動させるためのモーターを備える。第２駆動部２１２は、水平搬送装置として構成されており、射出部１００を、Ｘ方向に沿ってスライド移動させるためのモーターと、Ｙ方向に沿ってスライド移動させるためのモーターとを備える。各モーターは、制御部３００の制御下にて駆動される。なお、他の実施形態では、駆動部２１０は、ステージ２２０または射出部１００をＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動させる構成であってもよいし、ステージ２２０をＸ方向およびＹ方向に沿って移動させて、射出部１００をＺ方向に移動させる構成であってもよい。

クリーニング機構２５０は、ノズル６０を清掃するためのブラシ２５１及びブレード２５２を有する。クリーニング機構２５０は、水平方向において、ステージ２２０とは異なる領域に配置されている。クリーニング機構２５０は、鉛直方向において、ブラシ２５１及びブレード２５２がノズル６０と接触可能な高さに配置されている。本実施形態では、クリーニング機構２５０は、支持部２８０を介して筐体１１０に接続されている。クリーニング機構２５０の下方には、パージ廃材容器２６０が備えられている。パージ廃材容器２６０には、クリーニング機構２５０によって除去された廃材料が落下し、収集される。なお、ブレード２５２は、フリッカー板とも呼ばれる。クリーニング機構２５０は、チップワイプアセンブリーとも呼ばれる。

制御部３００は、１以上のプロセッサー３１０と、主記憶装置や補助記憶装置からなる記憶部３２０と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部３００は、記憶部３２０に記憶されたプログラムをプロセッサー３１０が実行することによって、三次元造形物を造形するための造形用データに基づき、射出部１００および駆動部２１０を制御して後述する三次元造形処理、および、ノズルを清掃するためのクリーニング処理を実行可能である。なお、制御部３００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

制御部３００には、表示装置４００が接続されている。表示装置４００は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイによって構成される。本実施形態では、表示装置４００は、筐体１１０に設けられているが、表示装置４００は、筐体１１０から分離して配置されてもよい。

図２は、射出部１００の概略構成を示す図である。射出部１００は、可塑化機構３０と、ノズル６０と、流量調整部７０とを備えている。可塑化機構３０は、材料搬送機構４０と、加熱ブロック９０とを有している。射出部１００には、材料収容部２０に収容されている材料が供給される。射出部１００は、制御部３００の制御下で、材料収容部２０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化機構３０によって可塑化して造形材料を生成し、生成した造形材料をノズル６０からステージ２２０上に射出して積層させる。なお、ステージ２２０に積層された材料のことを、積層材料と呼ぶこともある。材料をノズル６０から射出し、射出した材料を積層させることによって三次元造形物を造形する三次元造形の方式を、材料押出法（ＭＥ：Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）と呼ぶこともある。

本実施形態において「可塑化」とは 、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

本実施形態の材料収容部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態において、材料収容部２０に収容されている材料は、ペレット状の樹脂である。本実施形態の材料収容部２０は、ホッパーによって構成されている。材料収容部２０に収容された材料は、材料収容部２０と射出部１００とを接続するように材料収容部２０の下方に設けられた供給路２２を介して、可塑化機構３０の材料搬送機構４０に供給される。

加熱ブロック９０は、ヒーター５８を有している。ヒーター５８は、制御部３００により制御され、材料を可塑化するための可塑化温度まで加熱される。可塑化温度は、使用する材料の種類に応じて異なり、例えば、その材料のガラス転移点または融点である。材料がＡＢＳ樹脂であれば、可塑化温度は、例えば、ＡＢＳ樹脂のガラス転移点である約１１０℃に設定される。加熱ブロック９０には、貫通孔８０が設けられている。貫通孔８０は、ノズル６０を着脱可能に構成されている。材料搬送機構４０は、加熱ブロック９０の貫通孔８０に取り付けられたノズル６０のノズル流路６１に向けて、造形材料を搬送する。可塑化機構３０は、材料収容部２０から材料搬送機構４０に供給された材料を、材料搬送機構４０によってノズル６０のノズル流路６１に向かって搬送しつつ、加熱ブロック９０の熱によって加熱しながら可塑化する。

本実施形態の材料搬送機構４０は、スクリューケース３１と、スクリューケース３１内に収容されたスクリュー４１と、スクリュー４１を駆動させる駆動モーター３２とを備えている。本実施形態の加熱ブロック９０は、開口部９４を有するケース部９１と、ケース部９１内に配置されたバレル５０とを備えている。バレル５０には連通孔５６が設けられている。本実施形態の貫通孔８０は、開口部９４と連通孔５６とが連通することによって形成されている。また、上述したヒーター５８は、バレル５０に内蔵されている。なお、本実施形態のスクリュー４１は、いわゆるフラットスクリューであり、「スクロール」と呼ばれることもある。

スクリュー４１は、その中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。スクリュー４１は、バレル５０に対向する面に、スクリュー溝４５が形成された溝形成面４２を有している。溝形成面４２は、後述するバレル５０のスクリュー対向面５２と対向する。なお、本実施形態の中心軸ＲＸは、スクリュー４１の回転軸と一致する。スクリュー４１の構成の詳細については後述する。

駆動モーター３２は、スクリュー４１の溝形成面４２とは反対側の面に接続されている。駆動モーター３２は、制御部３００の制御下で駆動される。スクリュー４１は、駆動モーター３２の回転で生じるトルクによって、中心軸ＲＸを中心に回転する。なお、駆動モーター３２は、直接、スクリュー４１と接続されていなくてもよく、例えば、減速機を介して接続されていてもよい。

バレル５０は、スクリュー４１の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。ケース部９１は、バレル５０のスクリュー対向面５２と反対側の面、すなわち、バレル５０の下面を覆うように配置されている。上述した連通孔５６および開口部９４は、スクリュー４１の中心軸ＲＸと重なる位置に設けられている。すなわち、貫通孔８０は、中心軸ＲＸと重なる位置に位置している。

ノズル６０は、上述したように、加熱ブロック９０の貫通孔８０に着脱可能に取り付けられる。ノズル６０は、ノズルチップとも呼ばれる。ノズル６０には、上述したノズル流路６１が設けられている。ノズル流路６１は、ノズル６０の先端にノズル開口６３を有し、ノズル６０の後端に流入口６５を有している。ノズル開口６３は、流入口６５の－Ｚ方向の位置に位置している。本実施形態のノズル６０は、貫通孔８０と流入口６５とを介してノズル流路６１に流入した材料を、ノズル開口６３から、ステージ２２０に向けて吐出する。ノズル流路６１の周囲には、ノズル流路６１内の材料を加熱するためのヒーターが設けられてもよい。

ノズル６０は、ノズル６０の先端よりも上方に、シールド６８を有する。より具体的には、シールド６８は、ノズル６０の外周において、ノズル開口６３と加熱ブロック９０との間に配置されている。シールド６８は、水平方向に沿った円盤状の形状を有している。シールド６８は、加熱ブロック９０の熱が積層材料へ伝熱することを抑制する。

流量調整部７０は、ノズル流路６１内で回転することによりノズル流路６１の開度を変化させる。本実施形態において、流量調整部７０は、バタフライバルブによって構成されている。流量調整部７０は、制御部３００による制御下において、バルブ駆動部７５によって駆動される。バルブ駆動部７５は、例えば、ステッピングモーターによって構成される。制御部３００は、バルブ駆動部７５を用いて、バタフライバルブの回転角度を制御することにより、材料搬送機構４０からノズル６０に流れる造形材料の流量、つまり、ノズル６０から射出される造形材料の流量を調整することができる。流量調整部７０は、造形材料の流量を調整できるだけではなく、造形材料の流出のオン／オフを制御することが可能である。

図３は、スクリュー４１の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図３には、スクリュー４１の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。上述したように、溝形成面４２には、スクリュー溝４５が設けられている。スクリュー４１の溝形成面４２の中央部であるスクリュー中央部４７は、スクリュー溝４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。スクリュー中央部４７は、バレル５０の連通孔５６に対向する。スクリュー中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

スクリュー４１のスクリュー溝４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。スクリュー溝４５は、スクリュー中央部４７から、スクリュー４１の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。スクリュー溝４５は、インボリュート曲線状や、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、スクリュー溝４５の側壁部を構成し、各スクリュー溝４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。スクリュー溝４５は、スクリュー４１の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。材料導入口４４は、材料収容部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

図３には、３つのスクリュー溝４５と、３つの凸条部４６と、を有するスクリュー４１の例が示されている。スクリュー４１に設けられるスクリュー溝４５や凸条部４６の数は、３つには限定されず、１つのスクリュー溝４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数のスクリュー溝４５が設けられていてもよい。また、図３には、材料導入口４４が３箇所に形成されているスクリュー４１の例が図示されている。スクリュー４１に設けられる材料導入口４４の数は、３箇所に限定されず、１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

図４は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。なお、案内溝５４の一端は連通孔５６に接続されていなくてもよい。また、バレル５０には案内溝５４が形成されていなくてもよい。

図５は、クリーニング機構２５０の概略構成を示す説明図である。クリーニング機構２５０は、上述のとおり、ブラシ２５１及びブレード２５２を有する。ブラシ２５１は、複数の毛束がＹ方向に沿って並ぶことにより構成されている。ブレード２５２は、Ｚ方向およびＹ方向に沿う平板状の部材である。ブラシ２５１の先端及びブレード２５２の先端は、＋Ｚ方向を向いている。ブレード２５２の先端は、ブラシ２５１の先端よりも下方に配置されている。上述したように、ブラシ２５１及びブレード２５２はノズル６０と接触可能な高さに配置されている。また、ブラシ２５１の先端は、ノズル６０に設けられたシールド６８に接触可能な高さに配置され、ブレード２５２の先端は、シールド６８に接触しない高さに配置されている。本実施形態では、ブラシ２５１とブレード２５２とが、固定具２５８によって一体化されており、消耗時に同時に交換することが可能である。なお、ブラシ２５１とブレード２５２とは、個別に交換可能であってもよい。

ブラシ２５１およびブレード２５２は、射出部１００において可塑化する可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有している。また、ブラシ２５１およびブレード２５２は、ノズル６０の硬度よりも低い硬度を有している。本実施形態において、硬度とは、ビッカース硬さのことをいう。更に、本実施形態では、ブレード２５２の弾性率は、ブラシ２５１の弾性率よりも高くなっている。本実施形態において、弾性率とは、ヤング率のことをいう。ノズル６０は、例えば、超硬合金や工具鋼、ＳＵＳなどの金属によって形成され、ブラシ２５１およびブレード２５２は、例えば、ＳＵＳや鉄、真鍮などの金属によって形成される。なお、ブラシ２５１およびブレード２５２は、それぞれ、樹脂によって形成されてもよい。また、ブラシ２５１は、天然繊維や化学繊維によって形成されてもよく、ブレード２５２はセラミックによって形成されてもよい。なお、他の実施形態では、ブレード２５２とブラシ２５１の弾性率は、同じであってもよいし、ブラシ２５１の弾性率の方が、ブレード２５２の弾性率よりも高くてもよい。

クリーニング機構２５０は、更に、パージ部２５３を備えている。パージ部２５３は、パージレッジとも呼ばれる。本実施形態では、パージ部２５３とブレード２５２とブラシ２５１とが、この順で＋Ｘ方向に沿って並んでいる。つまり、ブレード２５２が、パージ部２５３とブラシ２５１との間に配置されている。パージ部２５３の＋Ｚ方向の先端は、ブレード２５２の先端よりも低い。パージ部２５３上には、後述するクリーニング処理において、ノズル６０から射出された廃材料が落下してパージ部２５３上で球状にまとめられ、パージ廃材容器２６０に落下する。パージ部２５３の上面は、廃材料の落下を促進するために、傾斜面として構成されている。より具体的には、パージ部２５３は、ブレード２５２から遠い順、かつ、鉛直方向における位置が低い順に、第１傾斜面２５４と第２傾斜面２５５と第３傾斜面２５６とを有する。第１傾斜面２５４、第２傾斜面２５５、および、第３傾斜面２５６は、それぞれ、それらの－Ｘ方向の端部の位置よりも＋Ｘ方向の端部の位置が高くなるように傾斜している。本実施形態では、第２傾斜面２５５および第３傾斜面２５６の水平面からの傾斜角度は、第１傾斜面２５４の水平面からの傾斜角度よりも大きい。

図６は、三次元造形物の製造方法を表す三次元造形処理のフローチャートである。この三次元造形処理は、三次元造形装置１０の制御部３００が、ユーザーから所定の操作を受け付けた場合に実行される。

ステップＳ１００において、制御部３００は、外部のコンピューターや記録媒体などから造形データを取得する。造形データには、三次元造形物を形成する層毎に、ノズル６０の移動経路を表す造形パスデータが含まれている。造形パスデータには、ノズル６０から射出する材料の射出量を表す射出量データが関連付けられている。

続いて、制御部３００は、ステップＳ１１０において、積層処理の実行を開始する。この積層処理は、造形データに従って駆動部２１０および射出部１００を制御して層毎にステージ２２０上に射出部１００から造形材料を射出させることによって、複数の層からなる三次元造形物を造形する処理である。ステップＳ１１０のことを、積層工程ともいう。

積層処理の実行中、ステップＳ１２０において、制御部３００は、クリーニング処理を実行するか否かを判断する。例えば、制御部３００は、可塑化機構３０において造形材料の射出異常が検出された場合や、予め定められた数の層が形成された場合、造形材料の種類が変更された場合、造形データに含まれるクリーニングを指示するコマンドを受信した場合などに、クリーニング処理を実行すると判断する。クリーニング処理を実行すると判断した場合、制御部３００は、流量調整部７０を制御して、ノズル６０からの造形材料の射出を一時的に停止させ、ステップＳ１３０において、クリーニング処理におけるノズル６０のクリーニング動作を選択する処理を行う。具体的には、制御部３００は、このステップＳ１３０において、ノズル６０を移動させる軌道が異なる複数のクリーニング動作のうち、一のクリーニング動作を選択する。本実施形態では、軌道の異なる複数のクリーニング動作は、それぞれ、ノズル６０とクリーニング機構２５０との接触開始位置が異なる。

図７は、本実施形態におけるクリーニング動作の説明図である。図７には、ノズル６０の先端と、クリーニング機構２５０のブラシ２５１およびブレード２５２とを、上方から見た様子を示しており、ノズル６０が移動する軌道を破線で示している。図７に示すように、クリーニング機構２５０は、長手方向を有している。本実施形態では、長手方向はＹ方向である。本実施形態において、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０の先端をブレード２５２に接触させた後、ノズル６０の先端を、ブラシ２５１に接触させる。そしてその後、制御部３００は、ブラシ２５１およびブレード２５２を複数回横切るようにノズル６０を往復移動させる。具体的には、本実施形態では、制御部３００は、ノズル６０とクリーニング機構２５０とが最初に接触する接触開始位置から、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、Ｍ字あるいはＷ字状の軌道、換言すれば、三角波の形状を示す軌道に従って移動させる。こうすることにより、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０がブラシ２５１又はブレード２５２を通過する度にノズル６０がブラシ２５１又はブレード２５２の異なる位置で接触するように、ノズル６０をＸ方向に往復移動させることができる。本実施形態では、制御部３００は、接触開始位置からノズル６０の移動を開始して、再度、接触開始位置までノズル６０が戻るようにノズル６０を移動させる。なお、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０をブラシ２５１とブレード２５２の両方に接触させるが、これらのうちのいずれか一方に接触させてもよい。

図８は、接触開始位置と造形進行率との関係を示す図である。本実施形態では、上述したステップＳ１３０において、制御部３００は、現在の造形進行率に応じて接触開始位置を決定する。造形進行率とは、三次元造形物を構成する全ての層の数に対して現在までに積層した層の数の割合のことをいう。例えば、三次元造形物が１０層で構成されている場合、現在までに積層した層の数が４層であれば、造形進行率は４０％となる。このように、本実施形態では、造形進行率に応じた接触開始位置を有するクリーニング動作が複数用意されており、制御部３００は、その複数のクリーニング動作の中から、現在の造形進行率に対応するクリーニング動作を選択して実行する。制御部３００は、決定された接触開始位置から、図７に示した軌道に従いつつ、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って１往復するようにノズル６０を移動させる。例えば、接触開始位置がクリーニング機構２５０の長手方向の端部ではない場合、制御部３００は、接触開始位置から図７に示した軌道に従って＋Ｙ方向に向けてノズル６０を移動させ、＋Ｙ方向の端部に到達した後、－Ｙ方向に向けて移動させ、－Ｙ方向の端部に到達した後、再び接触開始位置までノズル６０を移動させる。これ以外にも、制御部３００は、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って所定の距離移動するようにノズル６０を移動させてもよい。なお、他の実施形態では、造形進行率ではなく、造形開始からの時間や、それまでに吐出された材料の量、それまでに造形されたパスの長さ、などに応じて接触開始位置が決定されてもよい。

図６のステップＳ１３０においてクリーニング動作を選択した後、制御部３００は、ステップＳ１４０において、クリーニング処理を実行する。ステップＳ１４０のことを、クリーニング工程ともいう。

図９は、クリーニング処理の詳細なフローチャートである。クリーニング処理が実行されると、ステップＳ３００において、制御部３００は、駆動部２１０を制御して、ノズル６０をパージ部２５３上に移動させた後、流量調整部７０を制御して、パージ部２５３に向けてノズル６０から所定量の材料を射出させる。パージ部２５３に向けて射出される材料のことを、廃材料ともいう。パージ部２５３に射出された廃材料は、パージ部２５３上の傾斜面に沿ってパージ廃材容器２６０に落下する。射出する材料の量は、例えば、ノズル流路６１の容積に相当する量である。

ステップＳ３１０において、制御部３００は、流量調整部７０を制御してノズル６０からの廃材料の射出を停止させる。廃材料の射出が停止されると、ノズル６０には、溶融した材料が流動しなくなるため、ノズル６０の温度が低下する。ノズル６０にヒーターが備えられている場合、制御部３００は、ステップＳ３１０から後述するステップＳ３２０のクリーニング動作が終了するまでノズル６０に備えられたヒーターを停止させてもよい。ノズル６０に冷却部が備えられている場合、制御部３００は、ステップＳ３１０から後述するステップＳ３２０のクリーニング動作が終了するまでノズル６０に備えられた冷却部を起動させてもよい。

ステップＳ３２０において、制御部３００は、ノズル６０の温度が積層処理時におけるノズル６０の温度よりも低下した状態で、上述したステップＳ１３０において選択されたクリーニング動作を実行する。

説明を図６に戻す。上述したステップＳ１４０におけるクリーニング処理が終了した場合、または、上記ステップＳ１２０において、クリーニング処理を実行しないと判定した場合、制御部３００は、ステップＳ１５０において、全ての層について積層処理が完了したか否か、すなわち、三次元造形物の造形が完了したか否かを判断する。積層処理が完了していなければ、制御部３００は、処理をステップＳ１１０に戻して、引き続き、積層処理を続行する。積層処理が完了していれば、制御部３００は、ステップＳ１６０において、クリーニング処理の実行履歴を記憶部３２０に記憶させる。

図１０は、クリーニング処理の実行履歴の一例を示す図である。本実施形態では、制御部３００は、クリーニング機構２５０の長手方向の位置ごとに、その位置をクリーニングした回数、つまり、その位置をノズル６０が通過した回数をカウントし、その分布をクリーニング処理の実行履歴として記憶部３２０に記録する。この実行履歴は、クリーニング機構２５０が新たなクリーニング機構２５０に交換された場合にリセットされる。制御部３００は、クリーニング機構２５０が交換されたことをセンサー等によって検知してもよいし、ユーザーからの所定の操作を受け付けることによって検知してもよい。

図６のステップＳ１７０において、制御部３００は、クリーニング機構２５０の摩耗状態を判定するための摩耗判定処理を実行する。制御部３００は、この摩耗判定処理において、記憶部３２０に記憶されたクリーニング処理の実行履歴を参照し、予め定められたクリーニング回数を超える回数のクリーニング位置が１箇所以上存在することを検出した場合に、摩耗ありと判定する。ステップＳ１８０において、摩耗ありと判定した場合、制御部３００は、ステップＳ１９０において、摩耗箇所、すなわち、摩耗ありと判定されたクリーニング位置を、次回以降のクリーニング動作において通過させないように、次回以降のクリーニング動作を制御する。つまり、摩耗箇所をクリーニング動作の対象位置から除外する。なお、他の実施形態では、例えば、次回以降のクリーニング動作において、摩耗箇所をノズル６０が通過する際に、摩耗が進んでいる箇所ほど、ノズル６０を－Ｚ方向に移動させることにより、摩耗した部分も用いてノズル６０のクリーニングを実施してもよい。また、制御部３００は、摩耗がある程度進行した場合に、表示装置４００にクリーニング機構の交換を促す表示を行ってもよい。ステップＳ１８０において、摩耗なしと判定した場合、制御部３００は、ステップＳ１９０の処理をスキップする。

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１０によれば、クリーニング動作において、ノズル６０がブラシ２５１またはブレード２５２の異なる位置で接触するようにノズル６０を往復移動させ、更に、クリーニング動作におけるノズル６０の温度を、層の積層時におけるノズル６０の温度よりも低くする。そのため、クリーニング機構２５０の特定の箇所に廃材がまとまって付着することが抑制され、また、クリーニング機構２５０に付着した廃材が、ノズル６０との接触によって熱せられて軟化することが抑制される。この結果、クリーニング機構２５０に付着した廃材がノズル６０に再度付着することを抑制でき、これにより、クリーニング機構２５０に付着した廃材が造形精度に影響を与えることを抑制できる。

また、本実施形態では、クリーニング処理において、ノズル６０を移動させる軌道が異なる複数のクリーニング動作のうち、選択されたクリーニング動作が実行されるので、ノズル６０を移動させる軌道が異なる複数のクリーニング動作を使い分けてノズル６０をクリーニングすることができる。特に本実施形態では、軌道の異なる複数のクリーニング動作は、それぞれ、ノズル６０とクリーニング機構２５０との接触開始位置が異なるので、クリーニング機構２５０の特定の位置に廃材が付着することを効果的に抑制でき、これにより、クリーニング機構に付着した廃材が再度ノズル６０に付着することを効果的に抑制できる。

また、本実施形態では、造形進行率に応じてクリーニング動作における接触開始位置が変更されるので、クリーニング動作が実行される度に、前回実行したクリーニング動作と異なるクリーニング動作が実行されることになる。そのため、クリーニング機構２５０の特定の位置に廃材が付着することを効果的に抑制でき、これにより、クリーニング機構２５０に付着した廃材が再度ノズル６０に付着することをより効果的に抑制できる。

また、本実施形態では、クリーニング処理の実行履歴を記憶部３２０に記憶させる。そのため、制御部３００は、その実行履歴を用いて、クリーニング機構２５０の摩耗状態を確認できる。この結果、クリーニング機構２５０の摩耗した箇所を除外するようにクリーニング動作を行わせることや、摩耗した箇所にノズル６０を接触させるようにノズル６０の移動を制御することができる。

また、本実施形態では、クリーニング機構２５０に備えられたブレード２５２の弾性率が、ブラシ２５１の弾性率よりも高い。そのため、ブレード２５２によってノズル６０に付着した材料を除去しやすい。

また、本実施形態では、クリーニング機構２５０において、ブレード２５２の先端がブラシ２５１の先端よりも下方に配置されているので、ブレード２５２によってノズル６０の先端に付着した材料を効率的に除去できる。

また、本実施形態では、ブラシ２５１の先端がシールド６８に接触可能な高さに配置され、ブレード２５２の先端がシールド６８に接触しない高さに配置されているので、ブラシ２５１によって、シールド６８に付着した材料を除去することができる。

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０の先端をブレード２５２に接触させてノズル６０の先端に付着した造形材料を除去した後に、ノズル６０の先端をブラシ２５１に接触させるので、効率的にノズル６０を清掃できる。

また、本実施形態では、制御部３００は、クリーニング処理において、パージ部２５３上でノズル６０から廃材料を射出させた後、ノズル６０をブラシ２５１およびブレード２５２に向かって移動させるので、ノズル流路６１に残存した造形材料を除去した上で、ノズル６０を清掃できる。

なお、本実施形態では、三次元造形物の造形中において、積層処理とクリーニング処理とが繰り返し実行されるが、クリーニング処理は、造形中のみならず、三次元造形物の造形が開始される前や、三次元造形物の造形が完了した後に実行されてもよい。

図１１～１４は、クリーニング動作の他の例の説明図である。図１１には、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、矩形波の形状を示す軌道に従って移動させている例を示している。図１２には、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、正弦波の形状を示す軌道に従って移動させている例を示している。図１３には、ノズル６０を、クリーニング機構２５０の長手方向に沿って、のこぎり波の形状を示す軌道に従って移動させている例を示している。これらの図に示すように、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０を様々な軌道で往復移動させることが可能である。また、図１４に示すように、制御部３００は、クリーニング動作において、ノズル６０がブラシ２５１を横切る回数を、ブレード２５２を横切る回数よりも多くしてもよい。こうすることにより、ブレード２５２の摩耗を抑制できる。

Ｂ．第２実施形態：
図１５は、第２実施形態における三次元造形処理のフローチャートである。第２実施形態における三次元造形装置１０の構成は第１実施形態の三次元造形装置１０と同じである。

図１５に示すように、第２実施形態の三次元造形処理において、制御部３００は、ステップＳ１００において造形データを取得した後、ステップＳ１０５において、クリーニングパターンの選択を行う。クリーニングパターンは、軌道の異なる複数のクリーニング動作を含む、本実施形態では、このクリーニングパターンが、複数種類、記憶部３２０に記憶されている。

図１６は、クリーニングパターンの例を示す図である。本実施形態では、パターンＡおよびパターンＢが、クリーニングパターンとして記憶部３２０に記憶されている。パターンＡでは、造形進行率が進むほど、クリーニング動作時における接触開始位置が、－Ｙ方向から＋Ｙ方向に移動するように、クリーニング動作の軌道が規定されている。そして、パターンＢでは、造形進行率が進むほど、クリーニング動作時における接触開始位置が、＋Ｙ方向から－Ｙ方向に移動するように、クリーニング動作の軌道が規定されている。上記ステップＳ１０５において制御部３００は、三次元造形処理が実行される度、すなわち、三次元造形物を造形する毎に、パターンＡとパターンＢとを交互に選択する。

第２実施形態における三次元造形処理では、制御部３００は、図１５のステップＳ１３０において、ステップＳ１０５において選択されたクリーニングパターンを用いて造形進行率に応じたクリーニング動作を選択し、ステップＳ１４０のクリーニング処理において、そのクリーニング動作を実行する。ステップＳ１１０～Ｓ１２０，Ｓ１５０～Ｓ１９０の処理は、第１実施形態における三次元造形処理の処理と同じ処理内容であるため、説明を省略する。

以上で説明した第２実施形態によれば、軌道の異なる複数のクリーニング動作を含むクリーニングパターンが、複数種類、記憶部３２０に記憶されており、制御部３００は、三次元造形物を造形する毎に、その複数種類のクリーニングパターンから選択されたクリーニングパターンを用いてクリーニング処理を実行する。そのため、クリーニング機構２５０の特定の位置に廃材が付着することを効果的に抑制でき、これにより、クリーニング機構２５０に付着した廃材が再度ノズル６０に付着することを抑制できる。なお、本実施形態では、クリーニングパターンを２種類示したが、クリーニングパターンは３種類以上、記憶部３２０に記憶されていてもよい。

Ｃ．第３実施形態：
図１７は、第３実施形態における三次元造形装置１１の概略構成を示す図である。第３実施形の三次元造形装置１１は、廃材除去部２７０を備えている点が第１実施形態の三次元造形装置１０と異なり、他の構成は第１実施形態の三次元造形装置１０と同じである。

廃材除去部２７０は、クリーニング機構２５０に備えられたブラシ２５１またはブレード２５２に付着した廃材を除去する。本実施形態における廃材除去部２７０は、圧縮空気を噴射するエアコンプレッサーによって構成されている。制御部３００は、図６あるいは図１５に示した三次元造形装置の開始時、または、終了時、あるいは、ステップＳ１４０におけるクリーニング処理の実行前、または、実行後に、廃材除去部２７０を駆動してクリーニング機構２５０に付着した廃材を除去する。

以上で説明した第３実施形態によれば、廃材除去部２７０を用いてブラシ２５１やブレード２５２に付着した廃材を除去することができるので、クリーニング機構２５０に付着した廃材がノズル６０に再度付着することをより効果的に抑制できる。

なお、廃材除去部２７０は、ブラシ２５１に付着した廃材とブレード２５２に付着した廃材の両方を除去してもよいし、ブラシ２５１およびブレード２５２のいずれか一方に方向付けられることにより、これらの一方に付着した廃材を除去してもよい。

また、廃材除去部２７０は、エアコンプレッサーに限らず、例えば、クリーニング機構２５０上を移動可能なブラシによって構成され、そのブラシをクリーニング機構２５０に擦りつけることによってブラシ２５１やブレード２５２に付着した廃材を除去してもよい。

Ｄ．第４実施形態：
図１８は、第４実施形態における三次元造形装置１２の概略構成を示す図である。第４実施形態では、三次元造形装置１２は、２つの射出部と、２つのクリーニング機構とを備えている。具体的には、本実施形態における射出部は、第１造形材料を射出する第１ノズル７１が備えられた第１射出部１０１と、第２造形材料を射出する第２ノズル７２が備えられた第２射出部１０２とを含む。第１造形材料および第２造形材料は、例えば、造形用の材料とサポート用の材料の組み合わせとすることができ、その他にも、例えば、異なる色や異なる材質の材料の組み合わせとすることができる。第１射出部１０１および第２射出部１０２の構成は、第１実施形態における射出部１００の構成と同じである。

本実施形態におけるクリーニング機構は、第１ノズル７１を清掃するためのブラシおよびブレードを備える第１クリーニング機構２６１と、第２ノズル７２を清掃するためのブラシおよびブレードを備える第２クリーニング機構２６２とを有している。第１クリーニング機構２６１および第２クリーニング機構２６２の構成は、第１実施形態におけるクリーニング機構２５０の構成と同じである。なお、本実施形態において、２つのクリーニング機構２６１，２６２は、Ｘ方向に所定の間隔を空けて配置され、それぞれのクリーニング機構２６１，２６２に備えられたパージ部とブレードとブラシとが、この順で－Ｙ方向に向けて並んでいるものとする。また、本実施形態では、第１クリーニング機構２６１と第２クリーニング機構２６２の長手方向は、Ｘ方向とする。

本実施形態では、制御部３００は、２つの射出部１０１，１０２および２つのクリーニング機構２６１，２６２を用いて、図６に示した三次元造形処理を実行する。本実施形態における三次元造形処理では、２つの射出部１０１，１０２が使い分けられて、積層処理が実行される。そして、図９に示したクリーニング処理では、制御部３００は、第１射出部１０１に備えられた第１ノズル７１と、第２射出部１０２に備えられた第２ノズル７２とに対して、それぞれ、図７に示すようなクリーニング動作を行わせることによって、第１ノズル７１と第２ノズル７２とを、第１クリーニング機構２６１と第２クリーニング機構２６２とを用いて同時に清掃する。

以上で説明した第４実施形態によれば、２つの射出部１０１，１０２に備えられた２つのノズル７１，７２を同時に清掃できるので、クリーニング処理に要する時間を短縮できる。この結果、三次元造形処理を効率的に実行することができる。なお、本実施形態では、三次元造形装置１２に、射出部とクリーニング機構とが２つずつ備えられた例を示したが、射出部とクリーニング機構とは、３つずつ以上、備えられてもよい。

Ｅ．第５実施形態：
図１９は、第５実施形態における三次元造形装置１３の概略構成を示す図である。第５実施形態の三次元造形装置１３は、主に射出部の構成が第１実施形態と異なり、他の構成および三次元造形処理の処理内容は第１実施形態と同じである。そのため、以下では、主に射出部の構成について説明する。

本実施形態の三次元造形装置１３は、射出部１０３と、材料収容部２３と、筐体１１０と、駆動部２１０と、ステージ２２０と、制御部３００とを備える。三次元造形装置１３は、ブロアー１６を更に備える。ブロアー１６は、マニホールド１７を介して射出部１０３に向けて送風を行う送風機として構成されている。本実施形態では、筐体１１０内の造形空間１１１には、マニホールド１７の一部と、射出部１０３と、駆動部２１０と、ステージ２２０とが収容されている。

本実施形態の材料収容部２３は、フィラメント状の材料を収容するホルダーとして構成されている。材料収容部２３は、内部に収容された材料を、材料収容部２３の外部へと巻き出し可能に構成されている。

図２０は、本実施形態の射出部１０３の概略構成を示す図である。射出部１０３は、ヒーターを有し、貫通孔１８０が設けられた可塑化機構としての加熱ブロック１９０と、貫通孔１８０に着脱可能に取り付けられるノズル７３と、加熱ブロック１９０に取り付けられたノズル７３のノズル流路７４に向けて材料ＭＦを搬送する材料搬送機構１４０とを備えている。また、射出部１０３は、Ｚ方向において、材料搬送機構１４０と加熱ブロック１９０との間に配置され、加熱ブロック１９０から材料搬送機構１４０への伝熱を抑制するシールド９２を更に備えている。本実施形態の材料搬送機構１４０は、第１実施形態と異なり、スクリューケース３１やスクリュー４１を備えることなく、２つのホイール４９によって構成されている。加熱ブロック１９０は、第１実施形態と異なり、バレル５０やケース部９１を備えていない。

本実施形態のノズル７３は、－Ｚ方向から、貫通孔１８０と、シールド９２に設けられたシールド開口９３とに挿通されることによって、加熱ブロック１９０に取り付けられる。本実施形態では、ノズル７３のＺ方向に沿った寸法、および、ノズル流路７４のＺ方向に沿った寸法は、貫通孔１８０のＺ方向に沿った寸法よりも長い。本実施形態では、ノズル７３の後端に設けられた流入口１６５は、加熱ブロック１９０の＋Ｚ方向、より具体的には、シールド９２の＋Ｚ方向側に位置している。

材料搬送機構１４０を構成する２つのホイール４９は、その回転によって、材料収容部２３内の材料ＭＦを外部へと引き出して２つのホイール４９の間へ導くとともに、加熱ブロック１９０の貫通孔１８０に取り付けられたノズル７３のノズル流路７４に向けて搬送する。加熱ブロック１９０は、加熱ブロック１９０に内蔵された図示しないヒーターの熱によって、ノズル７３のノズル流路７４内へと搬送された材料ＭＦを可塑化する。

本実施形態の材料ＭＦは、ノズル７３の流入口１６５付近において、上述したブロアー１６からマニホールド１７を介して送られる空気によって冷却される。これによって、材料ＭＦの流入口１６５付近における可塑化が抑制され、材料ＭＦが流入口１６５内へと効率的に搬送される。なお、マニホールド１７の出口端１８は、シールド９２の＋Ｚ方向側に位置している。これによって、マニホールド１７から送出される空気が、シールド９２によって流入口１６５付近へと導かれやすくなるため、流入口１６５付近の材料ＭＦが効率的に冷却される。

なお、本実施形態におけるクリーニング機構２５０の構成は第１実施形態と同じであるが、クリーニング処理の最中にブラシ２５１の先端はシールド９２に接触しない。本実施形態では、シールド９２は、加熱ブロック１９０よりも上方に位置しているためである。

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１３においても、クリーニング機構２５０を用いて、ノズル７３の清掃を行うことが可能である。

Ｆ．他の実施形態：
（Ｆ１）上記実施形態では、制御部３００は、接触開始位置の異なる複数のクリーニング動作から使用するクリーニング動作を選択してクリーニング処理を実行している。これに対して、制御部３００は、図７，１１～１４に示した軌道の形状が異なる複数のクリーニング動作の中から使用するクリーニング動作を選択してもよい。

（Ｆ２）上記実施形態では、制御部３００は、クリーニング動作の開始時に、ノズル６０を、ブレード２５２側からブラシ２５１側に移動させている。これに対して、制御部３００は、クリーニング動作の開始時にノズル６０をブラシ２５１側からブレード２５２側に移動させてもよい。

（Ｆ３）制御部３００は、クリーニング動作の開始時に、ノズル６０をブレード２５２側からブラシ２５１側に移動させるクリーニング動作と、ブラシ２５１側からブレード２５２側にノズル６０を移動させるクリーニング動作とを、軌道の異なるクリーニング動作としてそれぞれ記憶し、それらの中から、使用するクリーニング動作を選択してもよい。また、制御部３００は、＋Ｙ方向から－Ｙ方向に向かう軌道を有するクリーニング動作と、－Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かう軌道を有するクリーニング動作とをそれぞれ記憶し、それらの中から使用するクリーニング動作を選択してもよい。

（Ｆ４）上記実施形態では、制御部３００は、クリーニング動作における接触開始位置を造形進行率に従って変化させる。これに対して、制御部３００は、接触開始位置を、乱数を用いてランダムに選択してもよい。ただし、接触開始位置をランダムに選択する場合であっても、前回のクリーニング動作における接触開始位置を除いた範囲からランダムに接触開始位置を選択することが好ましい。

（Ｆ５）上記実施形態では、クリーニング機構２５０は、パージ部２５３を備えている。これに対して、クリーニング機構２５０は、パージ部２５３を備えていなくてもよい。

（Ｆ６）上記実施形態では、ノズル６０，７３は、シールド６８，９２を備えている。これに対して、ノズル６０，７３は、シールド６８，９２を備えていなくてもよい。

（Ｆ７）上記実施形態において、クリーニング処理の実行履歴の記録や摩耗判定処理は実行しなくてもよい。つまり、図６や図１５における、ステップＳ１６０～Ｓ１９０の処理は省略してもよい。

（Ｆ８）上記実施形態では、クリーニング機構２５０は、水平方向において、ステージ２２０とは異なる領域に配置されている。これに対して、クリーニング機構２５０は、水平方向において、ステージ２２０と重なる領域であって、三次元造形物が造形されるステージ２２０の造形領域と異なる領域に配置されていてもよい。これにより、コンパクトな三次元造形装置を提供することができる。

Ｇ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能であり、かつ、前記射出部及び前記駆動部を制御して前記ステージ上に層を積層する制御部と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、前記クリーニング動作における前記ノズルの温度は、前記層の積層時における前記ノズルの温度よりも低い。
このような形態であれば、クリーニング動作において、ブラシ又はブレードの異なる位置にノズルが接触するようにノズルが往復移動し、更に、クリーニング動作におけるノズルの温度が層の積層時におけるノズルの温度よりも低いので、クリーニング機構に付着した廃材が、再度ノズルに付着することを抑制できる。この結果、クリーニング機構に付着した廃材が造形精度に影響を与えることを抑制できる。

（２）上記形態において前記制御部は、前記ノズルを移動させる軌道が異なる複数のクリーニング動作のうち、選択されたクリーニング動作を実行してもよい。このような形態であれば、ノズルを移動させる軌道が異なる複数のクリーニング動作を使い分けてノズルをクリーニングすることができる。

（３）上記形態において、前記軌道の異なる複数のクリーニング動作は、それぞれ、前記ノズルと前記クリーニング機構との接触開始位置が異なってもよい。このような形態であれば、クリーニング機構の特定の位置に廃材が付着することを効果的に抑制できるので、クリーニング機構に付着した廃材が再度ノズルに付着することをより効果的に抑制できる。

（４）上記形態において、前記制御部は、前回実行したクリーニング動作と異なるクリーニング動作を実行してもよい。このような形態であれば、クリーニング機構の特定の位置に廃材が付着することを抑制できるので、クリーニング機構に付着した廃材が再度ノズルに付着することをより効果的に抑制できる。

（５）上記形態において、前記軌道の異なる複数のクリーニング動作を含むクリーニングパターンを複数種類記憶する記憶部を有し、前記制御部は、三次元造形物を造形する毎に、前記複数種類のクリーニングパターンから選択されたクリーニングパターンを用いて前記クリーニング処理を実行してもよい。このような形態であれば、クリーニング機構の特定の位置に廃材が付着することを抑制できるので、クリーニング機構に付着した廃材が再度ノズルに付着することをより効果的に抑制できる。

（６）上記形態において、前記制御部は、前記クリーニング処理の実行履歴を記憶部に記憶させてもよい。このような形態であれば、実行履歴を用いて、クリーニング機構の摩耗状態を確認できる。

（７）上記形態において、前記ブラシ、又は、前記ブレードに付着した廃材を除去する廃材除去部を備えてもよい。このような形態であれば、クリーニング機構に付着した廃材が再度ノズルに付着することをより効果的に抑制できる。

（８）上記形態において、前記ノズルは、前記ノズルの先端よりも上方にシールドを有し、
前記ブラシの先端が、前記シールドに接触可能な高さに配置され、前記ブレードの先端が、前記シールドに接触しない高さに配置されてもよい。このような形態であれば、シールドに付着した材料を除去することができる。

（９）上記形態において、前記クリーニング機構は、パージ部を有し、前記パージ部と前記ブラシとの間に前記ブレードが配置され、前記パージ部は、前記ブレードから遠い順、かつ、鉛直方向における位置が低い順に、第１傾斜面と第２傾斜面と第３傾斜面とを有し、前記第２傾斜面および前記第３傾斜面の水平面からの傾斜角度は、前記第１傾斜面の水平面からの傾斜角度よりも大きくてもよい。

（１０）上記形態において、前記クリーニング処理において、前記パージ部上で前記ノズルから前記造形材料を射出させた後、前記ノズルを前記ブラシ及び前記ブレードに向かって移動させてもよい。このような形態であれば、ノズル内に残存した材料を除去した上で、ノズルを清掃できる。

（１１）本開示の第２の形態によれば、可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを備え、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、前記造形材料が積層されるステージと、前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、を備え、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有する、三次元造形装置における三次元造形物の製造方法が提供される。この製造方法は、前記射出部及び前記駆動部を制御して前記ステージ上に層を積層する積層工程と、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行するクリーニング工程と、を備え、前記クリーニング工程では、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、前記クリーニング動作における前記ノズルの温度は、前記層の積層時の前記ノズルの温度よりも低い。

１０～１３…三次元造形装置、１６…ブロアー、１７…マニホールド、１８…出口端、２０…材料収容部、２２…供給路、２３…材料収容部、３０…可塑化機構、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…材料搬送機構、４１…スクリュー、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…スクリュー溝、４６…凸条部、４７…スクリュー中央部、４９…ホイール、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…ノズル、６１…ノズル流路、６３…ノズル開口、６５…流入口、６８…シールド、７０…流量調整部、７１…第１ノズル、７２…第２ノズル、７３…ノズル、７４…ノズル流路、７５…バルブ駆動部、８０…貫通孔、９０…加熱ブロック、９１…ケース部、９２…シールド、９３…シールド開口、９４…開口部、１００…射出部、１０１…第１射出部、１０２…第２射出部、１０３…射出部、１１０…筐体、１１１…造形空間、１４０…材料搬送機構、１６５…流入口、１８０…貫通孔、１９０…加熱ブロック、２１０…駆動部、２１１…第１駆動部、２１２…第２駆動部、２２０…ステージ、２５０…クリーニング機構、２５１…ブラシ、２５２…ブレード、２５３…パージ部、２５４…第１傾斜面、２５５…第２傾斜面、２５６…第３傾斜面、２５８…固定具、２６０…パージ廃材容器、２６１…第１クリーニング機構、２６２…第２クリーニング機構、２７０…廃材除去部、２８０…支持部、３００…制御部、３１０…プロセッサー、３２０…記憶部、４００…表示装置

Claims (11)

1. 可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを有し、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
   前記造形材料が積層されるステージと、
   前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
   ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、
   前記ノズルを清掃するクリーニング処理を実行可能であり、かつ、前記射出部及び前記駆動部を制御して前記ステージ上に層を積層する制御部と、を備え、
   前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
   前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有し、
   前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行し、
   前記制御部は、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
   前記クリーニング動作における前記ノズルの温度は、前記層の積層時における前記ノズルの温度よりも低い、
   三次元造形装置。
2. 請求項１に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記ノズルを移動させる軌道が異なる複数のクリーニング動作のうち、選択されたクリーニング動作を実行する、三次元造形装置。
3. 請求項２に記載の三次元造形装置であって、
   前記軌道の異なる複数のクリーニング動作は、それぞれ、前記ノズルと前記クリーニング機構との接触開始位置が異なる、三次元造形装置。
4. 請求項２または３に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前回実行したクリーニング動作と異なるクリーニング動作を実行する、三次元造形装置。
5. 請求項２から４までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記軌道の異なる複数のクリーニング動作を含むクリーニングパターンを複数種類記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、三次元造形物を造形する毎に、前記複数種類のクリーニングパターンから選択されたクリーニングパターンを用いて前記クリーニング処理を実行する、三次元造形装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記クリーニング処理の実行履歴を記憶部に記憶させる、三次元造形装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記ブラシ、又は、前記ブレードに付着した廃材を除去する廃材除去部を備える、三次元造形装置。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記ノズルは、前記ノズルの先端よりも上方にシールドを有し、
   前記ブラシの先端が、前記シールドに接触可能な高さに配置され、
   前記ブレードの先端が、前記シールドに接触しない高さに配置される、三次元造形装置。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記クリーニング機構は、パージ部を有し、
   前記パージ部と前記ブラシとの間に前記ブレードが配置され、
   前記パージ部は、前記ブレードから遠い順、かつ、鉛直方向における位置が低い順に、第１傾斜面と第２傾斜面と第３傾斜面とを有し、前記第２傾斜面および前記第３傾斜面の水平面からの傾斜角度は、前記第１傾斜面の水平面からの傾斜角度よりも大きい、三次元造形装置。
10. 請求項９に記載の三次元造形装置であって、
    前記制御部は、前記クリーニング処理において、前記パージ部上で前記ノズルから前記造形材料を射出させた後、前記ノズルを前記ブラシ及び前記ブレードに向かって移動させる、三次元造形装置。
11. 可塑化材料を可塑化して造形材料を生成する可塑化機構、及び、ノズルを備え、前記造形材料を前記ノズルから射出する射出部と、
    前記造形材料が積層されるステージと、
    前記射出部と前記ステージとの相対的な位置を変更する駆動部と、
    ブラシ、及び、ブレードを有するクリーニング機構と、を備え、
    前記ブラシ及び前記ブレードは、前記ノズルと接触可能な高さに配置されており、
    前記ブラシ及び前記ブレードは、前記可塑化材料の可塑化温度よりも高い融点を有し、かつ、前記ノズルの硬度よりも低い硬度を有する、三次元造形装置における三次元造形物の製造方法であって、
    前記射出部及び前記駆動部を制御して前記ステージ上に層を積層する積層工程と、
    前記ノズルが前記クリーニング機構を複数回に亘って横切るように前記ノズルを往復移動させることで、前記ブラシ及び前記ブレードの少なくとも一方と前記ノズルとを接触させるクリーニング動作を実行するクリーニング工程と、
    を備え、
    前記クリーニング工程では、前記クリーニング動作において、前記ノズルが前記ブラシ又は前記ブレードの異なる位置で接触するように、前記ノズルを前記往復移動させ、
    前記クリーニング動作における前記ノズルの温度は、前記層の積層時の前記ノズルの温度よりも低い、
    三次元造形物の製造方法。

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