JP6044864B1 - Modeling material discharge head and modeling method - Google Patents

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Abstract

【課題】吐出口が非常に近接して流路を形成する場合でも、隣接する吐出口間で相互に干渉することなく、独立して吐出口から正確な造形材料の吐出量を制御することができる吐出ヘッドおよび造形方法を提供する。【解決手段】1または接合された2以上の板状体に貫通孔と溝が形成され、その貫通孔の両端を第2流路板12および第3流路板13により閉塞することにより造形材料を流動させる流路およびその流路と連通した吐出口をそれぞれ複数個ライン状に並列して有する流路構造体1を有している。そして、その流路構造体1の一方の面に、流路内の造形材料を融解する第1加熱板2と、その反対面側に、複数個の流路を個別に加熱して流路内の造形材料を吐出させる第2加熱板3とを具備している。この第1流路板11および少なくとも第3流路板13の、少なくとも吐出口側が隣接する流路間に空隙などが形成されている。【選択図】図1AEven when discharge ports are very close to each other to form a flow path, it is possible to independently control the accurate amount of modeling material discharged from the discharge ports without interfering with each other between adjacent discharge ports. Disclosed is a discharge head and a forming method. A modeling material is formed by forming a through hole and a groove in one or two or more joined plate-like bodies and closing both ends of the through hole with a second flow path plate and a third flow path plate. And a flow path structure 1 having a plurality of discharge ports communicating with the flow path in parallel in a line shape. Then, the first heating plate 2 for melting the modeling material in the flow channel is formed on one surface of the flow channel structure 1, and a plurality of flow channels are individually heated on the opposite surface side in the flow channel. And a second heating plate 3 for discharging the modeling material. A gap or the like is formed between the first flow path plate 11 and the flow path of at least the third flow path plate 13 adjacent to at least the discharge port side. [Selection] 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の吐出ヘッドおよび3次元造形用の造形方法に関する。さらに詳しくは、複数個の吐出口をライン状に狭い間隔で並べて、異なる造形材料を吐出することができるようにしながら、隣接する流路および吐出口間での吐出の際などに相互作用を招かないと共に、安価に製造することができ、かつ、造形材料の吐出制御が容易な造形材料の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 that discharges modeling material and a modeling method for three-dimensional modeling when a three-dimensional model is manufactured by a three-dimensional printer. More specifically, a plurality of discharge ports are arranged in a line at a narrow interval so that different modeling materials can be discharged, while causing an interaction when discharging between adjacent flow paths and discharge ports. The present invention also relates to a modeling material discharge head and a modeling method that can be manufactured at low cost and that allow easy control of modeling material ejection.

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。このような3次元プリンタは、断面形状の集合体として立体モデルが表現される。そのため、3次元プリンタは、造形材料を吐出するノズルを3次元で移動させながら、または造形物側の造形テーブルを移動させながら、所定の場所に造形材料を吐出させることにより造形物を製作する。このような造形物の形成法としては、光造形法、粉末結合法、シート堆積法、樹脂押出し法、インクジェット方式などがある(特許文献1参照)。そして、インクジェット方式が最も多く用いられている。しかし、大形の造形物を製作するには、例えば熱可塑性樹脂や融点の低い金属のように、温度を上昇させて融解状態にできる材料が一度に大量の造形材料を吐出させることができるので好ましい。   In recent years, manufacturing a three-dimensional model using a computer with a three-dimensional printer has been actively performed. In such a three-dimensional printer, a three-dimensional model is expressed as an aggregate of cross-sectional shapes. Therefore, the three-dimensional printer manufactures a modeled object by discharging the modeling material to a predetermined place while moving the nozzle for discharging the modeling material in three dimensions or moving the modeling table on the modeled object side. Examples of methods for forming such a model include an optical modeling method, a powder bonding method, a sheet deposition method, a resin extrusion method, and an ink jet method (see Patent Document 1). The ink jet method is most frequently used. However, in order to produce a large model, a material that can be melted by raising the temperature, such as a thermoplastic resin or a metal with a low melting point, can eject a large amount of modeling material at a time. preferable.

さらに、吐出口を並列に並べて、複数箇所で造形材料を同時に吐出させることができればより早く造形物を製造することができる。一方、インクジェットプリンタにより、インクを吐出させて画像を形成する場合には、吐出口をライン状に並べたラインヘッドと呼ばれる吐出ヘッドが知られている。しかし、このようなラインヘッド型のプリンタは、同じプリント材料を通す流路の先端側に複数の吐出口を並列に接続し、ピエゾ素子などを用いて、吐出口ごとにプリント材料を吐出させるものである(例えば特許文献1参照)。このようなインクジェットプリンタを用いて造形物を作製しようとすると、吐出材料に粘度の大きい材料を使用し難いこと、吐出量が少なく造形速度が遅いこと、吐出口が複数個あっても、近隣の吐出口では同じ吐出材料しか吐出することができないこと、光硬化式やピエゾ素子は温度による吐出量への影響が大きいことなどの理由により、大形の造形物を製造するには、不向きである。   Furthermore, if the discharge ports are arranged in parallel and the modeling material can be discharged at a plurality of locations at the same time, the modeled object can be manufactured more quickly. On the other hand, when forming an image by ejecting ink with an ink jet printer, there is known an ejection head called a line head in which ejection openings are arranged in a line. However, such a line head type printer has a plurality of discharge ports connected in parallel to the front end side of the flow path through which the same print material passes, and uses a piezo element to discharge the print material for each discharge port. (For example, see Patent Document 1). When trying to make a model using such an inkjet printer, it is difficult to use a material with high viscosity as the discharge material, the discharge amount is small and the modeling speed is slow, even if there are multiple discharge ports, Due to the fact that only the same discharge material can be discharged at the discharge port, and that the photo-curing type and piezo element have a large influence on the discharge amount due to temperature, it is not suitable for producing large shaped objects. .

一方、熱可塑性樹脂などの融解型の造形材料を用いた吐出ヘッドとしては、例えば図8に示されるような吐出ヘッドが知られている(非特許文献1参照)。すなわち、ヒータブロック163の一端側にノズル161がねじ込まれ、他端部側にバレル162がねじ込まれ、バレル162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162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163の熱により造形材料が加熱されて融解し、ノズル161の先端部の吐出口161a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161aの位置が3次元の所望の図形を描くようにコンピュータで制御されてxyz方向に相対移動する。これにより、融解した造形材料が吐出され、所望の立体形状の造形物が作製される。このヒータブロック163の周囲には、図示しないヒータが設けられており、造形材料が融解するようにヒータブロック163が所定の温度に上昇されている。   On the other hand, as a discharge head using a melting type modeling material such as a thermoplastic resin, for example, a discharge head as shown in FIG. 8 is known (see Non-Patent Document 1). That is, the nozzle 161 is screwed into one end side of the heater block 163, the barrel 162 is screwed into the other end side, and a wire-shaped or rod-shaped modeling material is inserted into the barrel 162. Then, the modeling material is fed at a constant rate by the barrel 162, the modeling material is heated and melted by the heat of the heater block 163, and the molten modeling material is discharged from the discharge port 161 a at the tip of the nozzle 161 by a certain amount. The The position of the discharge port 161a is controlled by a computer so as to draw a desired three-dimensional figure and relatively moves in the xyz direction. Thereby, the melt | dissolved modeling material is discharged and the modeling thing of a desired three-dimensional shape is produced. A heater (not shown) is provided around the heater block 163, and the heater block 163 is raised to a predetermined temperature so that the modeling material is melted.

特開2013−67035号公報JP 2013-67035 A

「3Dプリンタではじめるデジタルモノづくり」(門田和雄著、日刊工業新聞社、103頁)"Digital manufacturing starting with a 3D printer" (Kazuo Kadota, Nikkan Kogyo Shimbun, page 103)

前述のように、インクジェットプリンタの場合には、吐出口をライン状に並べて多数個の吐出口から異なる場所に同時にインクを吐出することができる。しかし、この場合でも、一部の複数の吐出口から吐出させるインク材料は同じ流路から吐出されるもので、それぞれの吐出口に別々の造形材料を供給するものではない。また、ピエゾ素子などを用いて吐出するインク材は、液体のように粘度の小さい材料になり、吐出量が非常に少なく(たとえ吐出量を多くしても粘度が小さいので積み上がらない)、小さい立体造形物を製造することはできても、大形の立体造形物を早く製造する場合には、不向きであるという問題がある。   As described above, in the case of an ink jet printer, the discharge ports can be arranged in a line and ink can be discharged simultaneously from different numbers of discharge ports to different locations. However, even in this case, the ink material discharged from some of the plurality of discharge ports is discharged from the same flow path, and does not supply separate modeling material to each discharge port. Also, the ink material ejected using a piezo element or the like becomes a material having a low viscosity such as a liquid, and the ejection amount is very small (even if the ejection amount is increased, the viscosity is small so that it does not accumulate) and is small. Even if a three-dimensional model can be manufactured, there is a problem that it is unsuitable when a large three-dimensional model is manufactured quickly.

また、従来の融解型の造形材料を吐出する吐出ヘッドでは、ライン状に吐出口を有するヘッドはなく、図8に示されるような吐出ヘッドを並べて構成するしかない。しかし、ヒータブロック163自身が大形であり、さらにその周囲にはヒータおよび熱電対、サーミスタなどの温度検出手段が必要であり、吐出口間の間隔も大きくなり、吐出口のピッチも大きくなってしまう。そのため、効率的に高密度で大形の造形物を得ることができないという問題がある。本出願人は、このような観点に基づき、板状体による簡単な構造の吐出ヘッドを開発し、PCT/JP2015/079183、およびPCT/JP2015/079184で出願をしている。この構造にすれば、板状体に貫通孔を並べて形成するだけで多数の吐出口をライン状に簡単に形成することができる。しかし、この出願では、流路の一つの側壁に加熱板を突き当てで接合させている。一方、熱伝導率の大きい金属板を用いて貫通孔を閉塞すれば、板状体を用いた同様の流路構造体を容易に得ることができる。   In addition, in a conventional discharge head for discharging a melt-type modeling material, there is no head having discharge ports in a line shape, and there is no choice but to arrange discharge heads as shown in FIG. However, the heater block 163 itself is large, and further, a temperature detecting means such as a heater, a thermocouple, and a thermistor is required around the heater block 163, the interval between the discharge ports is increased, and the pitch of the discharge ports is increased. End up. Therefore, there is a problem that a large and large shaped object cannot be obtained efficiently. Based on this point of view, the present applicant has developed a discharge head having a simple structure using a plate-like body, and has filed applications for PCT / JP2015 / 079183 and PCT / JP2015 / 079184. With this structure, it is possible to easily form a large number of discharge ports in a line shape simply by arranging the through holes in the plate-like body. However, in this application, a heating plate is abutted and joined to one side wall of the flow path. On the other hand, if a through-hole is obstruct | occluded using a metal plate with large heat conductivity, the same flow path structure using a plate-shaped body can be obtained easily.

また、吐出口から大量の造形材料が吐出されると、その表面は種々の形状になり、一定の厚さの要望される平面形状にすることができず、その層を積み重ねた立体造形物も所望の形状にならないという問題もある。さらに、造形物が大きくなると、造形テーブルを加熱していても、形成された造形物の、新たに造形材料が吐出される表面部分は造形テーブルの温度とは変化し、硬化状態が変る。そのため、新たに吐出される造形材料との間で温度差が大きくなる。その結果、その界面での造形材料同士の馴染が悪くなり、接合が不充分で剥離が生じたり、歪みが入って後に変形したり、ひび割れが生じたりするという問題もある。   In addition, when a large amount of modeling material is discharged from the discharge port, the surface becomes various shapes, and it is not possible to obtain a desired planar shape with a certain thickness. There is also a problem that the desired shape is not achieved. Furthermore, when the modeling object becomes large, even if the modeling table is heated, the surface portion of the formed modeling object on which the modeling material is newly discharged changes from the temperature of the modeling table, and the cured state changes. Therefore, a temperature difference becomes large with the modeling material newly discharged. As a result, the compatibility of the modeling materials at the interface deteriorates, and there is a problem in that the bonding is insufficient and peeling occurs, the deformation occurs and the film is deformed later, or cracks occur.

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、前述の本出願人が出願している特許出願の吐出ヘッドの吐出口の間隔を非常に狭くすることができると共に、狭くする場合でも、隣接する吐出口間で相互に干渉することなく、独立して吐出口から正確な造形材料の吐出量を制御することができる吐出ヘッドおよび造形方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the interval between the ejection ports of the ejection head of the above-mentioned patent application filed by the present applicant can be made very narrow and narrow. Even in such a case, an object is to provide a discharge head and a modeling method capable of independently controlling an accurate discharge amount of a modeling material from the discharge ports without interfering with each other between adjacent discharge ports.

本発明の他の目的は、形成される造形物が大きくなっても、常に造形材料が吐出される部分の近傍の造形物の温度を、造形物と相対移動をさせながら加熱することにより、新たに吐出される造形材料と積層された造形物の吐出される部分との温度差を小さくして、吐出材料が積層される部分で剥れや熱歪みなどを生じ難くした吐出ヘッドおよび造形方法を提供することになる。   Another object of the present invention is to provide a new object by heating the temperature of the object in the vicinity of the portion where the object is always discharged even when the object to be formed becomes large, while relatively moving with the object. A discharge head and a modeling method in which a temperature difference between a modeling material discharged to a layer and a portion to which a stacked modeling object is discharged is reduced, and peeling or thermal distortion is hardly caused in a portion where the discharging material is stacked. Will provide.

本発明のさらに他の目的は、吐出された造形材料が山状に突出するような大きな凹凸(表面の小さな凹凸により層間の密着性を向上させるものを含まない)をなくし、自動的にマクロ的に平坦化され、次に吐出される造形材料の積層をスムーズにできるような吐出ヘッドおよび造形方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is to eliminate the large unevenness (not including the one that improves the adhesion between layers due to the small unevenness of the surface) such that the ejected modeling material protrudes in a mountain shape, and is automatically macroscopic. It is an object of the present invention to provide a discharge head and a forming method capable of smoothly laminating a forming material that is flattened and then discharged.

本発明の造形材料を吐出する吐出ヘッドは、1または接合された2以上の板状体に形成され、造形材料を流動させる流路とするための細長の貫通孔および前記流路と連通して前記板状体の端部に形成される吐出口をそれぞれ複数個ライン状に並列して有し、造形材料を吐出する第1流路板と、前記第1流路板の両面にそれぞれ設けられ、前記複数個の貫通孔を纏めて閉塞して周囲が密閉された複数個の流路を形成する第2流路板および第3流路板と、前記第2流路板または前記第3流路板の前記流路と反対面側に設けられ、前記流路内の造形材料を融解する第1加熱板と、を具備している。   The discharge head for discharging the modeling material of the present invention is formed in one or two or more joined plate-like bodies, and communicates with the elongated through-hole for making the modeling material flow and the channel. A plurality of discharge ports formed at end portions of the plate-like body are arranged in parallel in a line shape, and are provided on both sides of the first flow path plate for discharging the modeling material and the first flow path plate, respectively. A second flow path plate and a third flow path plate that collectively close the plurality of through holes to form a plurality of closed flow paths, and the second flow path plate or the third flow path. A first heating plate that is provided on the side of the road plate opposite to the flow path and that melts the modeling material in the flow path.

前記第1流路板および少なくとも前記第3流路板の、少なくとも前記吐出口側が隣接する前記流路間で空隙を介するか、一部のみで連結するか、または前記第1流路板もしくは前記第3流路板よりも熱伝導の小さい材料により接続されることが好ましい。   The first flow path plate and at least the third flow path plate are at least partially connected via the gap between the flow paths adjacent to the discharge port side, or the first flow path plate or the It is preferable that the connection is made with a material having a smaller thermal conductivity than the third flow path plate.

なお、造形材料としては、融解して固化される材料であれば何でもよく、熱可塑性樹脂、融点の低い金属などからなる種々の材料が用いられ、形状も粉末、線材、リボン状の板材、ペレット、マイクロカプセルなど種々の形状に適用することができる。また、樹脂材料に着色のための顔料などを含むフィラーや、金属粉末などが添加されて導電性を有するものや、融解温度の異なる材料など、あらゆる材料を適用することができる。前述のペレット、マイクロカプセルなどは同一流路から吐出物の色、材料を連続的、不連続的に可変することができる。リボン(フィルム、平板状体)の場合は、材料供給口への移送が連続的でも、間欠的でも容易であり、また、融解時間を短くすることができると共に、平板状であるため、断面が円形の積み重ねでは空間が介在し(体積的に20%程度無駄になる)、梱包密度が高くなるため、材料の保管、運搬が便利である。   As the modeling material, any material can be used as long as it is melted and solidified, and various materials such as a thermoplastic resin and a metal having a low melting point are used, and the shape is also powder, wire, ribbon-like plate, pellet It can be applied to various shapes such as microcapsules. In addition, any material can be applied, such as fillers containing pigments for coloring to resin materials, metal powders or the like that have conductivity and materials having different melting temperatures. The above-described pellets, microcapsules, and the like can change the color and material of the discharge from the same channel continuously or discontinuously. In the case of a ribbon (film, flat plate), the transfer to the material supply port is easy even if it is continuous or intermittent, and the melting time can be shortened and the cross section is flat because it is flat. In circular stacking, space is interposed (about 20% in volume is wasted) and the packing density is high, so that storage and transportation of materials are convenient.

前記造形材料が吐出されて形成される造形物の表面で、造形材料が吐出される面を加熱することができる加熱部材が、前記第2流路板側、または前記第3流路板側のいずれか一方に設けられることにより、造形物の新たに吐出される部分が加熱され、吐出される造形材料の温度と造形物の吐出される部分の温度が近くなるので、その接合部の密着性が向上する。   The heating member capable of heating the surface on which the modeling material is discharged on the surface of the modeling object formed by discharging the modeling material is provided on the second channel plate side or the third channel plate side. By being provided on either side, the newly ejected part of the shaped object is heated, and the temperature of the ejected modeling material is close to the temperature of the ejected part of the modeled object, so the adhesion of the joint Will improve.

また、前記造形材料が吐出されて形成される造形物の表面で、造形材料が吐出された表面の凹凸をならす成形板が、前記吐出口よりも、前記造形物の前記流路構造体に対する相対的な移動方向の側に設けられることにより、吐出ヘッドと造形物とが相対的移動をしながら、吐出された造形材料を自動的に平坦化することができる。この場合、成形板の造形材料との接触面に小刻みな凹凸を形成しておくことにより、表面粗度を有する平坦化を得ることができる。この場合、成形板の造形物との接触面に突起部や溝を形成しておくことにより、造形物に溝や突起部を形成することができ、例えば溝内に導電材料を埋め込んで配線にしたり、造形物の内部に空間を形成して嵩比重を変えたりすることもできる。   In addition, the molding plate that smoothes the unevenness of the surface on which the modeling material is discharged on the surface of the modeling object formed by discharging the modeling material is more relative to the flow channel structure than the discharge port. By being provided on the side of the general moving direction, the discharged modeling material can be automatically flattened while the ejection head and the modeled object relatively move. In this case, it is possible to obtain flattening having surface roughness by forming small irregularities on the contact surface of the molding plate with the modeling material. In this case, by forming protrusions and grooves on the contact surface of the molded plate with the molded object, grooves and protrusions can be formed in the molded object. For example, a conductive material is embedded in the groove to form a wiring. Or, it is also possible to change the bulk specific gravity by forming a space inside the modeled object.

本発明の立体造形物を作製する造形方法は、1または接合された2以上の板状体に形成され、造形材料を流動させる流路とするための細長の貫通孔および前記流路と連通して前記板状体の端部に形成される吐出口をそれぞれ複数個ライン状に並列して有し、造形材料を吐出する第1流路板、前記第1流路板の両面にそれぞれ設けられ、前記複数個の貫通孔を纏めて閉塞して周囲が密閉された複数個の流路を形成する第2流路板、および第3流路板からなる流路構造体と、前記第2流路板または前記第3流路板の前記流路と反対面側に設けられ、前記流路内の造形材料を融解する第1加熱板と、を具備する吐出ヘッドを用いて前記造形材料を吐出させて積層しながら造形物を形成することを特徴とする。 A modeling method for producing a three-dimensional modeled object according to the present invention includes: 1 or two or more joined plate-like bodies, an elongated through-hole for forming a flow path for flowing a modeling material, and communication with the flow path A plurality of discharge ports formed in the end of the plate-like body in parallel, each being provided on both sides of the first flow path plate and the first flow path plate for discharging the modeling material. A second flow path plate that forms a plurality of flow paths that are closed by collectively closing the plurality of through holes, and a third flow path plate, and the second flow plate. The molding material is discharged using a discharge head provided on the opposite side of the channel plate or the third channel plate from the channel and having a first heating plate that melts the modeling material in the channel. And forming a shaped article while laminating.

本発明によれば、板状体に貫通孔と溝を形成することにより、流路および吐出口が形成されるため、非常に小さいピッチで複数個の吐出口(ノズル)をライン状に有する流路構造体を非常に簡単に形成することができる。しかも、吐出口側の各流路間には、空隙が形成されるか、連結部分を非常に狭い幅にするか、または板状体よりも熱伝導の小さい材料で接続された構造にされることにより、各流路を、例えば図4Aに示される第2加熱板により特定の流路を加熱して吐出する場合でも、隣接する流路および吐出口からの熱が伝導して誤って吐出することはない。この際、例えば無機材料からなる接着剤により、空隙の一部または全体を接着もしくは固化することにより、ノズル(吐出口)の変位を防止することができるのみならず、貼り合わせて接着した流路板の剥離を防止することもできる。さらに、材料供給口側を流路構造体に当接する樹脂ブロックで形成し、その樹脂ブロックに貫通孔を形成することで材料供給口が形成されることにより、その間隔を狭くすることができ、より一層吐出口のピッチを小さくすることができる。また、供給材料をリボン状やペレット状の扁平構造にすることにより、融解を短時間でできると共に、吐出口の間隔をさらに狭くすることができる。その結果、複数の吐出口をライン状に形成しながら、非常に高速で、かつ、高密度の造形物を形成することができる。   According to the present invention, since the flow path and the discharge port are formed by forming the through hole and the groove in the plate-like body, the flow having a plurality of discharge ports (nozzles) in a line shape at a very small pitch. The road structure can be formed very easily. In addition, a gap is formed between the flow paths on the discharge port side, the connecting portion is made to have a very narrow width, or the structure is connected with a material having a smaller thermal conductivity than the plate-like body. Thus, even when a specific flow path is heated and discharged from each flow path, for example, by the second heating plate shown in FIG. 4A, the heat from the adjacent flow path and the discharge port is conducted and discharged accidentally. There is nothing. At this time, for example, by adhering or solidifying a part or the whole of the gap with an adhesive made of an inorganic material, not only can the displacement of the nozzle (discharge port) be prevented, but also the flow path bonded and adhered It is also possible to prevent peeling of the plate. Furthermore, the material supply port side is formed by a resin block that contacts the flow path structure, and the material supply port is formed by forming a through hole in the resin block, so that the interval can be narrowed, The pitch of the discharge ports can be further reduced. Moreover, by making the supply material into a ribbon-like or pellet-like flat structure, melting can be performed in a short time and the interval between the discharge ports can be further narrowed. As a result, it is possible to form a high-density and high-density shaped article while forming a plurality of discharge ports in a line shape.

また、造形物の表面にさらに造形材料を積層する前に、造形物の造形材料が吐出される部分を加熱してから新たな造形材料を吐出したり、造形材料の吐出後に、吐出により形成される造形物の表面の凹凸をならしながら造形物を造形したりすることにより、積層面が密着して、綺麗な積層面で造形物が形成され得る。そして、造形材料の吐出により形成された造形物の表面と、新たに積層される造形材料との界面に歪みが発生することがなく、剥離やひび割れなどが生じ難くなる。   In addition, before the modeling material is further laminated on the surface of the modeling object, a part of the modeling object to which the modeling material is discharged is heated and then a new modeling material is discharged. By shaping the shaped object while leveling the unevenness of the surface of the shaped object, the laminated surface comes into close contact, and the shaped object can be formed with a beautiful laminated surface. And distortion does not generate | occur | produce in the interface of the surface of the modeling object formed by discharge of modeling material, and the modeling material newly laminated | stacked, and it becomes difficult to produce peeling, a crack, etc.

さらに、流路構造体またはその近傍に成形板が設けられることにより、吐出ヘッドと造形テーブルとの相対移動により、吐出された造形材料の表面が自動的に成形され、大きな凹凸がなだらかにされる。この場合、成形板の表面に微細な凹凸が形成されることにより、積層される造形材料間の密着性を向上し得る。その結果、その表面にさらに造形材料が吐出される場合に、綺麗な積層構造に形成される。また、故意に凹凸を成形板に形成しておくことにより、前述の効果が得られる。   Furthermore, by providing a molding plate in the flow path structure or in the vicinity thereof, the surface of the discharged modeling material is automatically molded by the relative movement of the ejection head and the modeling table, and large irregularities are made smooth. . In this case, adhesion between the modeling materials to be laminated can be improved by forming fine irregularities on the surface of the molded plate. As a result, when a modeling material is further discharged onto the surface, a beautiful laminated structure is formed. Moreover, the above-mentioned effect is acquired by intentionally forming unevenness | corrugation in a shaping | molding board.

本発明の吐出ヘッドの一実施形態の側面説明図である。It is side surface explanatory drawing of one Embodiment of the discharge head of this invention. 図1Aの材料供給口側であるB視図である。It is B view which is the material supply port side of FIG. 1A. 図1Bと同様の図で、別の構造例を示す図である。It is a figure similar to FIG. 1B, and is a figure which shows another structural example. 図1Bと同様の図で、さらに別の構造例を示す図である。It is a figure similar to FIG. 1B, and is a figure which shows another structural example. 図1Bと同様の図で、さらに別の構造例を示す図である。It is a figure similar to FIG. 1B, and is a figure which shows another structural example. 図1Aの吐出口側であるF視図である。FIG. 1B is a F view of the discharge port side in FIG. 1A. 図1Aの吐出口の他の例を示す一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view which shows the other example of the discharge outlet of FIG. 1A. 図1Aの吐出口のさらに他の例を示す一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view which shows the further another example of the discharge outlet of FIG. 1A. 図1Aの第1流路板の平面図である。It is a top view of the 1st channel board of Drawing 1A. 図1Aの第2流路板(第3流路板)の平面図である。It is a top view of the 2nd channel plate (3rd channel plate) of Drawing 1A. 図2Aの変形例の一部を示す平面図である。It is a top view which shows a part of modification of FIG. 2A. 図2CのD−D断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 2C. 図2Aの第1流路板の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the 1st flow-path board of FIG. 2A. 図2Bの第2流路板の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the 2nd flow-path board of FIG. 2B. 図1Aの第1加熱板の絶縁基板表面の平面説明図の一例である。It is an example of the plane explanatory view of the insulating substrate surface of the 1st heating plate of Drawing 1A. 図1Aの第1加熱板の側面図の一例である。It is an example of the side view of the 1st heating plate of FIG. 1A. 図1Aの第2加熱板の発熱抵抗体のパターンの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the pattern of the heating resistor of the 2nd heating plate of FIG. 1A. 第2加熱板の造形材料の吐出機構を説明する図である。It is a figure explaining the discharge mechanism of the modeling material of the 2nd heating plate. 本発明の吐出ヘッドの他の実施形態を示す側面の説明図である。It is explanatory drawing of the side which shows other embodiment of the discharge head of this invention. 図5Aの圧着部材の他の構造例を示す材料供給口側から見た図である。It is the figure seen from the material supply port side which shows the other structural example of the crimping | compression-bonding member of FIG. 5A. 図5Bの変形例を示す図5Bと同様の図である。It is a figure similar to FIG. 5B which shows the modification of FIG. 5B. 図5Aの材料供給口の他の構造例の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of other structural example of the material supply port of FIG. 5A. 図5Aの吐出ヘッドの吐出口の列をx方向に対して傾けてy方向およびx方向に走査して吐出するときの吐出位置のピッチの変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the pitch of an ejection position when inclining the row | line | column of the ejection opening of the ejection head of FIG. 5A with respect to x direction, and scanning and ejecting in ay direction and x direction. 加熱基板の絶縁基板を所定の温度に制御する駆動回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of a drive circuit which controls the insulated substrate of a heating board | substrate to predetermined temperature. 基板温度制御の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of substrate temperature control. 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を吐出する吐出ヘッド100が説明される。図1A、図1Bおよび図1Fに本発明の吐出ヘッド100の一実施形態の側面図(図1A)およびそのB視図、F視図が、図2A〜2Bにその第1流路板11、および第2流路板12と第3流路板13の一例の平面説明図がそれぞれ示されている。本実施形態の吐出ヘッド100は、1または接合された2以上の板状体に貫通孔と溝が形成され、その貫通孔の両端を第2流路板12および第3流路板13により閉塞することにより造形材料を流動させる流路111およびその流路111と連通した吐出口112をそれぞれ複数個ライン状に並列して有する流路構造体1を有している。そして、その流路構造体1の一方の面に、流路111内の造形材料を融解する第1加熱板2と、図1Aに示される例では、その反対面側に、複数個の流路111を個別に加熱して流路111内の造形材料を吐出させる第2加熱板3とを具備している。一実施形態では、この第1流路板11および少なくとも第3流路板13の、少なくとも吐出口112側が隣接する流路111間に貫通溝(空隙)115、122(図2A〜2B参照)を介するか、空隙115を有するように細い連結部116により接続される(図2C〜2D参照)か、第1流路板11または第3流路板13よりも熱伝導の小さい材料により接続されている。   Next, a discharge head 100 that discharges the modeling material of the present invention will be described with reference to the drawings. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1F show a side view (FIG. 1A) of an embodiment of the ejection head 100 of the present invention, and its B view and F view thereof, and FIGS. Further, plan explanatory views of examples of the second flow path plate 12 and the third flow path plate 13 are respectively shown. In the ejection head 100 of this embodiment, a through hole and a groove are formed in one or two or more joined plate-like bodies, and both ends of the through hole are closed by the second flow path plate 12 and the third flow path plate 13. In this way, the flow path structure 1 has a flow path 111 for flowing the modeling material and a plurality of discharge ports 112 communicating with the flow path 111 in parallel in a line shape. And the 1st heating plate 2 which melt | dissolves the modeling material in the flow path 111 on one surface of the flow path structure 1, and in the example shown by FIG. 1A, several flow paths are provided on the opposite surface side. And a second heating plate 3 that individually heats 111 and discharges the modeling material in the flow path 111. In one embodiment, through grooves (voids) 115 and 122 (see FIGS. 2A to 2B) are provided between the first flow path plate 11 and at least the third flow path plate 13 between the flow paths 111 adjacent to at least the discharge port 112 side. Or connected by a thin coupling part 116 so as to have a gap 115 (see FIGS. 2C to 2D), or connected by a material having a smaller thermal conductivity than the first flow path plate 11 or the third flow path plate 13. Yes.

しかし、後述される他の実施形態に示されるように、隣接する流路111(吐出口112)へのクロストークの問題が少ない場合には、このような貫通溝115、122などが無い、図2C〜2Dに示されるような平板状の第1流路板11および第2流路板(第3流路板13も第2流路板12と同じ形状)が用いられてもよい。   However, as shown in other embodiments to be described later, when there is little problem of crosstalk to the adjacent flow path 111 (discharge port 112), there is no such through groove 115, 122, etc. A flat plate-like first flow path plate 11 and a second flow path plate as shown in 2C to 2D (the third flow path plate 13 has the same shape as the second flow path plate 12) may be used.

第1流路板11は、図2Aにその一例が示されるように、厚さが1mm程度のステンレス板(熱膨張率がセラミックスの熱膨張率と近い材料)などに、流路111とするための細長い貫通孔が形成されると共に、造形材料を供給するためのテフロン(登録商標)チューブ(以下、材料供給チューブという)61(図1A〜1B参照)を挿入するための貫通孔113が形成されている。また、貫通孔113と反対側の端部には、吐出口112が形成されている。この吐出口112は、例えば1枚の第1流路板11に流路111と連通して端部に及ぶ凹溝が形成されることにより、流路111より小さい吐出口112が形成されている。本実施形態では、図2Aに示されるように、この流路111が複数個並列して形成されている。さらに、図2Aに示される例では、この流路111の少なくとも吐出口112側は、相互に分離されるように貫通溝115が第1流路板11を貫通して形成されている。この流路111とする貫通孔、材料供給チューブ61用またはバレル用の貫通孔113、及び分離用の空隙部とする貫通溝115は、金型などにより外形を打ち抜くのと同時に打ち抜くことにより形成される。また、吐出口112とする溝も、打ち抜き用の金型により打ち抜かない溝として同時に形成され得る。しかし、吐出口112などの貫通しない溝は、ハーフエッチングなどにより形成されてもよい。そのため、流路111および吐出口112を何個形成する場合でも、容易にライン状に並べて形成され得る。   As shown in FIG. 2A, the first flow path plate 11 is used as the flow path 111 on a stainless steel plate (a material having a thermal expansion coefficient close to that of ceramics) having a thickness of about 1 mm. And a through hole 113 for inserting a Teflon (registered trademark) tube (hereinafter referred to as a material supply tube) 61 (see FIGS. 1A to 1B) for supplying a modeling material is formed. ing. A discharge port 112 is formed at the end opposite to the through hole 113. The discharge port 112 has a discharge port 112 smaller than the flow channel 111, for example, by forming a concave groove extending in the end portion in communication with the flow channel 111 in one first flow path plate 11. . In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, a plurality of the flow paths 111 are formed in parallel. Further, in the example shown in FIG. 2A, a through groove 115 is formed through the first flow path plate 11 so that at least the discharge port 112 side of the flow path 111 is separated from each other. The through-hole serving as the flow path 111, the through-hole 113 for the material supply tube 61 or the barrel, and the through-groove 115 serving as the separation gap are formed by punching the outer shape simultaneously with a die or the like. The Moreover, the groove | channel used as the discharge port 112 can be simultaneously formed as a groove | channel which is not punched with the metal mold | die for punching. However, a groove that does not penetrate, such as the discharge port 112, may be formed by half etching or the like. Therefore, any number of flow paths 111 and discharge ports 112 can be easily arranged in a line.

流路111用の貫通孔は、例えば幅Dが2mm程度に形成され、2枚の第1流路板11が重ねられることにより、2mm×2mm(1mm厚×2個)の断面積を有する流路111が形成される。また、材料供給チューブ61またはバレルを挿入するための貫通孔113の直径Eは3.2mm程度で、外径が3.2mmの材料供給チューブ61を挿入できるようになっている。また、流路の先端側には、吐出口112が流路111と連続して形成されている。この吐出口112は、例えば幅(紙面と垂直方向の長さ)が0.4mm、深さFが0.2mm×2、長さHが1mm程度の凹溝により形成される。2枚の流路板111の対向面にこの凹溝が形成され、2枚の流路板111が重ね合されることにより、0.4mm×0.4mmの断面積の吐出口112になっている。吐出口112は、このような矩形形状でなくて、例えば図1G(後述される)に図1Fの1個の吐出口112の近傍の他の例を示す拡大図が示されるように、円形形状でも同様に形成される。さらに、流路111間の分離溝115の間隙Gは、2mm弱である。分離溝115は、隣接する流路間の熱伝導を抑制するもので、僅かでも隙間があれば、熱伝導が遮断され、効果がある。また、隙間が大きくて、機械的強度が低下する場合には、図2Cに示されるように、連結部116で連結したり、第1流路板11よりも熱伝導率の小さい材料(例えば無機材料からなる接着剤など)によりその一部を固着したりすることもできる。この点に関しては後述される。   The through hole for the flow path 111 is formed, for example, with a width D of about 2 mm, and a flow area having a cross-sectional area of 2 mm × 2 mm (1 mm thickness × 2) by overlapping the two first flow path plates 11. A path 111 is formed. The diameter E of the through hole 113 for inserting the material supply tube 61 or the barrel is about 3.2 mm, and the material supply tube 61 having an outer diameter of 3.2 mm can be inserted. In addition, a discharge port 112 is formed continuously with the flow path 111 at the front end side of the flow path. For example, the discharge port 112 is formed by a groove having a width (length in a direction perpendicular to the paper surface) of 0.4 mm, a depth F of 0.2 mm × 2, and a length H of about 1 mm. This concave groove is formed on the opposing surface of the two flow path plates 111, and the two flow path plates 111 are overlapped to form a discharge port 112 having a cross-sectional area of 0.4 mm × 0.4 mm. Yes. The discharge port 112 does not have such a rectangular shape. For example, as shown in FIG. 1G (described later), an enlarged view showing another example of the vicinity of one discharge port 112 in FIG. 1F is circular. But it is formed in the same way. Furthermore, the gap G of the separation groove 115 between the flow paths 111 is less than 2 mm. The separation groove 115 suppresses heat conduction between adjacent flow paths, and if there is even a slight gap, the heat conduction is cut off and is effective. Further, when the gap is large and the mechanical strength is lowered, as shown in FIG. 2C, the gap is connected by a connecting portion 116 or a material having a lower thermal conductivity than the first flow path plate 11 (for example, inorganic). A part of the material can be fixed with an adhesive made of a material. This will be described later.

このように、熱膨張などにより変形しやすい場合には、前述の分離溝115内で、図2Cに部分拡大図が示されるように、連結部116が形成されることにより、機械的強度が維持されながら、熱伝導を抑制することができる。この連結部116の幅Mは、例えば0.8〜1.2mm程度である。熱膨張による変形を抑制する力に対抗できればよいため、細くても充分に効果が発揮される。さらに、図2Dに図2CのD−D断面図が示されるように、流路板11に溝116aが形成されることにより、さらに機械的強度を維持しながら、熱伝導が抑制され得る。この溝の深さも深すぎると機械的強度を向上させる目的が達成され得ないので、板厚の1/3〜1/2程度が好ましい。なお、この連結部116の形成位置は、図2Cに示されるように、吐出口112よりも流路111側で、吐出口112に近い部分に形成されることが好ましい。吐出口112部分を連結すると、隣接する吐出口112間で熱伝導が大きくなりクロストークが起こりやすいからである。しかし、吐出口112の先端部分が変形しやすいため、できるだけ吐出口112に近い方が好ましい。   As described above, when the deformation is easily caused by thermal expansion or the like, the mechanical strength is maintained by forming the connecting portion 116 in the separation groove 115 as shown in the partial enlarged view of FIG. 2C. However, heat conduction can be suppressed. The width M of the connecting portion 116 is, for example, about 0.8 to 1.2 mm. Since it is only necessary to counteract the force to suppress deformation due to thermal expansion, the effect is sufficiently exhibited even if it is thin. Furthermore, as shown in FIG. 2D, which is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 2C, the heat conduction can be suppressed while further maintaining the mechanical strength by forming the groove 116 a in the flow path plate 11. If the depth of the groove is too deep, the purpose of improving the mechanical strength cannot be achieved, so about 1/3 to 1/2 of the plate thickness is preferable. 2C, the connecting portion 116 is preferably formed at a portion closer to the discharge port 112 on the channel 111 side than the discharge port 112. As shown in FIG. This is because when the discharge port 112 portions are connected, heat conduction increases between adjacent discharge ports 112 and crosstalk is likely to occur. However, since the tip of the discharge port 112 is easily deformed, it is preferable to be as close to the discharge port 112 as possible.

なお、後述されるように、材料供給チューブ61ではなく、樹脂ブロック63(図1C参照)が前述の流路構造体1に突き当てで設けられ、その樹脂ブロック63に各流路111と連通する貫通孔が形成されることにより材料供給口6(図1C参照)が形成される場合には、例えば第1流路板11の、材料供給チューブ61が挿入されるための貫通孔113の形成されている部分全体をなくした状態、すなわち、図2Aの寸法Kで示される形状に形成され、その端部に樹脂ブロックが突き当てで設けられることになる。しかし、寸法Kの部分を第1加熱板2などの長さより長くすることもできる。また、突き当て部に溝などを形成することもできる。   As will be described later, not the material supply tube 61 but a resin block 63 (see FIG. 1C) is provided to abut against the flow channel structure 1 and communicates with each flow channel 111 through the resin block 63. When the material supply port 6 (see FIG. 1C) is formed by forming the through hole, the through hole 113 for inserting the material supply tube 61 of the first flow path plate 11 is formed, for example. 2 is formed in the shape shown by the dimension K in FIG. 2A, and the resin block is provided by abutting at the end. However, the dimension K can be made longer than the length of the first heating plate 2 or the like. Moreover, a groove | channel etc. can also be formed in an abutting part.

この吐出口112も含めた流路111の長さKは、例えば9.2mm程度であるが、適宜変更され得る。また、吐出口112のピッチPは、例えば5mm程度で形成される。図2Aに示される例では、長さLが、13.7mm程度で、幅Wが50mm程度である。なお、114は、2枚の第1流路板11や第2または第3の流路板12、13と貼り合せたときの接着剤の余剰分を吸収する溝で、例えば0.6mm幅で0.2mm程度の深さに形成されている。この溝114も前述の金型による打ち抜きの際に同時に形成され得る。接着剤としては、造形材料が融解温度まで上昇されるため、耐熱性を有することが必要であり、例えば融解温度が低い場合には有機物系接着剤が、融解温度が高い場合には無機物系接着剤などを用いることができる。   The length K of the flow path 111 including the discharge port 112 is, for example, about 9.2 mm, but can be changed as appropriate. Further, the pitch P of the ejection ports 112 is formed, for example, at about 5 mm. In the example shown in FIG. 2A, the length L is about 13.7 mm and the width W is about 50 mm. In addition, 114 is a groove | channel which absorbs the surplus part of the adhesive agent when it bonds together with the two 1st flow path plates 11 and the 2nd or 3rd flow path plates 12 and 13, for example, is 0.6 mm wide. It is formed to a depth of about 0.2 mm. This groove 114 can also be formed at the same time as the above-described die punching. As the adhesive, since the modeling material is raised to the melting temperature, it is necessary to have heat resistance. For example, when the melting temperature is low, the organic adhesive is used, and when the melting temperature is high, the inorganic adhesive is used. An agent or the like can be used.

前述の各寸法は、一例であって、その値に限定されるものではない。例えば流路111の大きさとしては、断面積が3.5mm2〜4.0mm2程度に、吐出口112の大きさは、0.16mmm2〜0.4mm2程度に形成され得る。吐出口112の形状および位置も前述の例に限定されるものではなく、前述のように、矩形形状に限らず、図1Gに示されるように円形でもよく、また図示しない楕円形状でもよい。さらに、図1Hに示されるように、第1流路板11の向き合せ面の両方に形成する必要はなく、1枚の流路板11のみに形成されてもよい。この場合、吐出口が中心からずれることになるが、吐出ヘッド100および造形テーブルが相対移動されるため、特に支障はない。一方の流路板11のみに吐出口112が形成される場合、その凹溝の幅を広くしたり、深さを深くしたりすることにより、2枚の流路板11の両方に凹溝を形成した場合と同様の大きさの吐出口112にすることができる。図1Hも図1Gと同様に図1Fの1個の吐出口112の近傍の拡大説明図である。吐出口112の溝の深さは、流路板11の機械的強度を維持できる程度であれば、特に限定されないが、板厚の1/3〜1/2程度の厚さであることが好ましい。 Each of the above-mentioned dimensions is an example, and is not limited to the value. For example, as the size of the channel 111, the is 3.5 mm 2 ~4.0Mm about 2 cross-sectional area, the size of the discharge port 112 may be formed about 0.16mmm 2 ~0.4mm 2. The shape and position of the discharge port 112 are not limited to the above example, and are not limited to the rectangular shape as described above, but may be a circle as shown in FIG. 1G or an elliptical shape (not shown). Furthermore, as shown in FIG. 1H, it is not necessary to form both on the facing surfaces of the first flow path plate 11, and it may be formed only on one flow path plate 11. In this case, although the discharge port is displaced from the center, there is no particular problem because the discharge head 100 and the modeling table are relatively moved. When the discharge port 112 is formed only in one flow path plate 11, the groove is formed in both of the two flow path plates 11 by increasing the width of the groove or increasing the depth. The discharge port 112 having the same size as that formed can be formed. FIG. 1H is an enlarged explanatory view of the vicinity of one ejection port 112 in FIG. 1F as in FIG. 1G. The depth of the groove of the discharge port 112 is not particularly limited as long as the mechanical strength of the flow path plate 11 can be maintained, but is preferably about 1/3 to 1/2 of the plate thickness. .

この第1流路板11は、流路111の形成が貫通孔のみで形成されているため、その貫通孔の両端を閉塞する必要がある。そのため、この第1流路板11の両面に第2流路板12および第3流路板13が貼り付けられる。この第2流路板12は無くても後述される第1加熱板2によっても閉塞され得るが、隙間が生じると造形材料が漏出して、接合面に浮きが生じやすいので、薄い金属板が貼り付けられることが好ましい。この第2流路板12は第3流路板13と同じものでも構わないし、異なる形状に形成されてもよい。例えば第2流路板12は、後述される第1加熱板2が第2流路板12と接して設けられるが、第1加熱板2は、各流路111によって温度を変える必要がない場合もあり、その場合には、流路111間の貫通溝115などは形成されないで、図2Fに示されるような連続した板状体でもよい。   In the first flow path plate 11, since the flow path 111 is formed only by the through holes, it is necessary to close both ends of the through holes. Therefore, the second flow path plate 12 and the third flow path plate 13 are attached to both surfaces of the first flow path plate 11. Even if the second flow path plate 12 is not provided, it can be blocked by the first heating plate 2 described later. However, if a gap occurs, the modeling material leaks and the joint surface is likely to float, so that a thin metal plate is formed. It is preferable to be pasted. The second flow path plate 12 may be the same as the third flow path plate 13 or may be formed in a different shape. For example, although the 2nd flow path plate 12 is provided in contact with the 2nd flow path plate 12 and the 1st heating plate 2 mentioned later, the 1st heating plate 2 does not need to change temperature by each flow path 111 In that case, the through-grooves 115 between the flow paths 111 are not formed, and a continuous plate-like body as shown in FIG. 2F may be used.

この第2および第3の流路板12、13の一例が図2Bに図2Aと同様の平面図で示されている。すなわち、この第2および第3の流路板12、13は、前述の第1流路板11の両面に重ね合さるように形成されており、流路111に対応する部分には閉塞部121が形成れている。そして、この例でも、隣接する流路111に対応する閉塞部121の間に空隙部となる貫通溝122が形成されている。この場合も、前述の第1流路板11の場合と同様に、空隙部となる貫通溝122でなくても、連結部116(図2C参照)または第2または第3の流路板12、13より熱伝導率の小さい材料により固定されていてもよい。また、第2流路板12には、このような貫通溝122などは形成されていなくてもよい。各流路111とも中の造形材料が融解されるように加熱される必要があるからである。しかし、閉塞部121は同じ形状で形成される必要があり、図2Bに示されるように、第2流路板12も各流路111間に貫通溝122などが形成されていてもよい。共通にすれば部品点数が減り、コストダウンになる。   An example of the second and third flow path plates 12 and 13 is shown in a plan view similar to FIG. 2A in FIG. 2B. That is, the second and third flow path plates 12 and 13 are formed so as to overlap both surfaces of the first flow path plate 11 described above, and a blocking portion 121 is provided at a portion corresponding to the flow path 111. Is formed. In this example as well, a through groove 122 serving as a gap is formed between the closed portions 121 corresponding to the adjacent flow paths 111. In this case as well, as in the case of the first flow path plate 11 described above, the connecting portion 116 (see FIG. 2C) or the second or third flow path plate 12, It may be fixed by a material having a thermal conductivity smaller than 13. Further, such a through groove 122 or the like may not be formed in the second flow path plate 12. This is because it is necessary to heat each flow path 111 so that the modeling material inside is melted. However, the blocking portion 121 needs to be formed in the same shape, and as shown in FIG. 2B, the second flow path plate 12 may also have a through groove 122 or the like formed between the flow paths 111. If it is made common, the number of parts is reduced and the cost is reduced.

この第2および第3の流路板は、前述のように、流路111を形成する第1流路板11の貫通孔の両端を閉塞しているが、この第2流路板12は、それを介して設けられる第1加熱板2により、流路111内の造形材料を融解状態にする。また、第3流路板13は、その流路111と反対側に第2加熱板3が設けられ、特定の流路111内の造形材料を吐出するための加熱がされる場合がある。そのため、この第2および第3の流路板12、13は特に熱伝導に優れていることが好ましい。従って、第1加熱板11より薄い0.8mm程度の厚さの銅板やアルミニウム系金属板が用いられる。また、後述される図5Aなどに示される例のように、取付部12a、13aが形成されない場合には、0.1〜0.3mm程度の厚さのものが用いられる。なお、第2加熱板3が設けられないで、別の手段により各流路111内の造形材料が吐出される場合には、第3流路板13は、貫通溝123の形成など何らの制約を受けない。   As described above, the second and third flow path plates close both ends of the through holes of the first flow path plate 11 forming the flow path 111. The modeling material in the flow path 111 is brought into a molten state by the first heating plate 2 provided therethrough. Moreover, the 3rd flow path plate 13 is provided with the 2nd heating plate 3 on the opposite side to the flow path 111, and the heating for discharging the modeling material in the specific flow path 111 may be performed. Therefore, it is preferable that the second and third flow path plates 12 and 13 are particularly excellent in heat conduction. Therefore, a copper plate or aluminum metal plate having a thickness of about 0.8 mm thinner than the first heating plate 11 is used. Moreover, when the attachment parts 12a and 13a are not formed as in the example shown in FIG. 5A and the like to be described later, a thickness of about 0.1 to 0.3 mm is used. In addition, when the modeling material in each flow path 111 is discharged by another means without the 2nd heating plate 3, the 3rd flow path plate 13 does not have any restrictions, such as formation of the through-groove 123. Not receive.

図2Bに示される例では、長さL2が第1流路板11の長さL1よりも長く、23.5mm程度に形成されている。これは第1流路板11と同じくらいの長さのところ、すなわち貫通孔125の中心部から図の上端部ぐらいの間で折り曲げられて(図1A参照)、その先端の取付部12a、13a側が図示しない取付板などに取り付けやすくするためである。そのため、後述される図5Aに示されるように、別の取り付け構造にすることにより、この先端の取付部12a、13aはなくてもよい。貫通孔125は、前述の材料供給チューブ61(図1A参照)またはバレルが挿入されるための孔部であり、流路111まで材料供給チューブ61を挿入できるように凹溝124が形成されている。また、線状の溝123は、第1流路板11と貼り合せたときの接着剤の余剰分を吸収するための溝である。この接着剤も前述の第1流路板11を貼り合わせる際の接着剤と同じものが使用され得る。また、円形の貫通孔126は、前述の図示しない取付板に取り付けるための取付孔である。   In the example shown in FIG. 2B, the length L2 is longer than the length L1 of the first flow path plate 11, and is formed to be about 23.5 mm. This is bent as long as the first flow path plate 11, that is, between the center portion of the through hole 125 and the upper end portion of the drawing (see FIG. 1A), and the mounting portions 12a and 13a at the tips thereof. This is because the side can be easily attached to a mounting plate (not shown). Therefore, as shown in FIG. 5A, which will be described later, the mounting portions 12a and 13a at the tip may be omitted by using another mounting structure. The through-hole 125 is a hole for inserting the above-described material supply tube 61 (see FIG. 1A) or a barrel, and a concave groove 124 is formed so that the material supply tube 61 can be inserted up to the flow path 111. . Moreover, the linear groove | channel 123 is a groove | channel for absorbing the excess part of an adhesive agent when bonding with the 1st flow-path board 11. As shown in FIG. This adhesive may be the same as the adhesive used when the first flow path plate 11 is bonded. The circular through hole 126 is a mounting hole for mounting on the mounting plate (not shown).

以上のように第1流路板11と第2および第3の流路板12、13とで、図1Aに示されるように、一端部に吐出口112(図1F参照)がライン状に形成され、他端部にそれぞれの流路111に造形材料を供給できるような材料供給口6が形成された流路構造体1が得られる。なお、これらの流路板11、12、13の板厚や、各寸法、吐出口112の大きさや形状、流路111の数、材料などは一例であって、これらの例に限定されるものではない。また、第1流路板11は、2枚が貼り合されないで、1枚で形成されてもよいし、3枚以上が貼り合されてもよい。2枚貼り合されることにより、吐出口112を吐出ヘッド100の中心に形成しやすい。さらに、接着剤で貼り合されないで、ねじなどにより固定される構造でもよいし、接着剤とねじなどとが併用されてもよい。要は、板状体により多数の流路111および吐出口112、それぞれの流路111に独立した材料供給口6を有する流路構造体1が形成される点に特徴がある。1個の流路111に複数個の吐出口112が形成されてもよい。   As described above, the first flow path plate 11 and the second and third flow path plates 12 and 13 form the discharge port 112 (see FIG. 1F) in a line shape at one end as shown in FIG. 1A. Thus, the flow channel structure 1 having the material supply ports 6 that can supply the modeling material to the respective flow channels 111 at the other ends is obtained. In addition, the plate thickness of these flow path plates 11, 12, and 13, each dimension, the size and shape of the discharge port 112, the number of the flow paths 111, the material, and the like are examples, and are limited to these examples. is not. Moreover, the 1st flow path plate 11 may be formed by 1 sheet, without bonding 2 sheets, and 3 or more sheets may be bonded together. By bonding two sheets, it is easy to form the discharge port 112 at the center of the discharge head 100. Furthermore, it may be a structure that is not bonded by an adhesive but is fixed by a screw or the like, or an adhesive and a screw may be used in combination. The point is that the flow path structure 1 having a large number of flow paths 111 and discharge ports 112 and independent material supply ports 6 in each flow path 111 is formed by a plate-like body. A plurality of discharge ports 112 may be formed in one flow path 111.

図1A〜1Bに示される例では、材料供給口6が材料供給チューブ61の中空部により形成されている。しかし、材料供給口6は、この例に限らず、例えば図1Cに図1Bと同様の平面図が示されるように、樹脂ブロック63に設けられる貫通孔により形成されてもよい。この樹脂ブロック63は、前述のように、図2Aに示される第1流路板11を長さKのところ、またはもう少し長いところで切断された構造(貫通孔113を形成する部分をなくした構造)とし、その端部に突き当たるように設けられている。そして、この樹脂ブロック63に、各流路111と連通する貫通孔が形成されることにより材料供給口6が形成されている。   In the example shown in FIGS. 1A to 1B, the material supply port 6 is formed by the hollow portion of the material supply tube 61. However, the material supply port 6 is not limited to this example, and may be formed by a through hole provided in the resin block 63, for example, as shown in a plan view similar to FIG. 1B in FIG. 1C. As described above, the resin block 63 has a structure in which the first flow path plate 11 shown in FIG. 2A is cut at a length K or a little longer (a structure in which a portion for forming the through hole 113 is eliminated). And provided so as to abut against the end portion thereof. A material supply port 6 is formed in the resin block 63 by forming a through hole communicating with each flow path 111.

この構造にすることにより、わざわざ材料供給チューブ61を挿入する必要がなく、簡単に製造することができると共に、流路板11に材料供給チューブ61の挿入用の孔を形成する必要もないため、材料供給口6のピッチを非常に小さくすることができる。その結果、吐出口112のピッチを狭くすることができる。この樹脂ブロック63としては、材料供給チューブ61と同様の材料、すなわちフッ素樹脂などにより形成される。それにより、造形材料が付着しにくいので好ましい。また、樹脂ブロック63の大きさは、例えば材料供給チューブ61の長さと同程度の高さで、材料供給チューブ61の外径と同程度の幅で、複数の流路111をカバーする長さに形成される。   By adopting this structure, it is not necessary to bother to insert the material supply tube 61, it can be easily manufactured, and it is not necessary to form a hole for inserting the material supply tube 61 in the flow path plate 11, The pitch of the material supply port 6 can be made very small. As a result, the pitch of the discharge ports 112 can be reduced. The resin block 63 is formed of the same material as the material supply tube 61, that is, a fluororesin. Thereby, it is preferable because the modeling material hardly adheres. The size of the resin block 63 is, for example, as high as the length of the material supply tube 61, as wide as the outer diameter of the material supply tube 61, and long enough to cover the plurality of flow paths 111. It is formed.

さらに、図1Cに示されるような樹脂ブロック63が用いられることにより、図1D〜1Eに示されるように、その樹脂ブロック63に形成される貫通孔、すなわち材料供給口6の形状を矩形にすることもできる。このような矩形状の材料供給口6にすることにより、造形用材料として、従来のワイヤ状のフィラメントではなく、リボンやペレットを用いることができる。このリボンやペレットを用いることにより、流路111内で融解する際に融解しやすいという利点があると共に、造形材料の運搬や保管の際に、同じ量に対してワイヤ状のものよりスペースを取らないため、取り扱いが容易になる。図1Eに示されるように、矩形状の貫通孔を縦長(複数の流路111が並ぶ方向の幅が狭い形状)に形成されることにより、流路111の間隔をさらに狭くすることができる。図1C〜1Eに示される例では、図1Bの流路111(吐出口112)のピッチに合せて描かれているため、間隔が広くなっているが、もっと狭くすることができる。   Furthermore, by using the resin block 63 as shown in FIG. 1C, as shown in FIGS. 1D to 1E, the shape of the through-hole formed in the resin block 63, that is, the material supply port 6 is made rectangular. You can also By using such a rectangular material supply port 6, a ribbon or a pellet can be used as a modeling material instead of a conventional wire filament. By using this ribbon or pellet, there is an advantage that it is easy to melt when melted in the flow path 111, and more space is taken than a wire-like material for the same amount when transporting and storing the modeling material. Since it is not, handling becomes easy. As shown in FIG. 1E, the interval between the flow paths 111 can be further narrowed by forming the rectangular through holes vertically long (a shape having a narrow width in the direction in which the plurality of flow paths 111 are arranged). In the example shown in FIGS. 1C to 1E, the interval is wide since it is drawn in accordance with the pitch of the flow paths 111 (discharge ports 112) in FIG. 1B, but it can be made narrower.

図1Fは、図1Aに示される吐出ヘッド100のF視図で、吐出口112側から見た平面図である。このように吐出口112が各流路111と連通して、吐出ヘッド100の中心部に並列して形成されている。この吐出口112は、前述のように、第1流路板11に形成される凹溝により形成され、その2枚が貼り合されることにより図1Fに示されるような正方形状の吐出口112が吐出ヘッド100の中心部に形成されている。   FIG. 1F is a F view of the ejection head 100 shown in FIG. 1A and is a plan view seen from the ejection port 112 side. As described above, the discharge port 112 communicates with each flow path 111 and is formed in parallel with the central portion of the discharge head 100. As described above, the discharge port 112 is formed by a concave groove formed in the first flow path plate 11, and the two sheets are bonded together to form a square discharge port 112 as shown in FIG. 1F. Is formed at the center of the ejection head 100.

この吐出口112の形状や位置は、その吐出口112の部分のみの拡大図が図1G〜1Hに示されるように、種々の形状や位置に形成され得る。すなわち、図1Gに示される例は、吐出口112の形状が円形に形成されている。さらに図1Hに示される例は、1枚の第1流路板11のみに形成された凹溝だけで吐出口112が形成されている。そのため、吐出口112の位置は吐出ヘッド100のセンターからオフセットしている。また、大きさも半分の高さになっている。しかし、吐出口112がセンターになくても、吐出ヘッド100と造形テーブル95(図5A参照)とは相対移動をされるため問題はない。また、吐出口112の深さが浅くなっても、その幅を大きくすることにより、その断面積は同程度に調整し得る。   The shape and position of the discharge port 112 can be formed in various shapes and positions as shown in enlarged views of only the portion of the discharge port 112 in FIGS. That is, in the example shown in FIG. 1G, the shape of the discharge port 112 is circular. Further, in the example shown in FIG. 1H, the discharge port 112 is formed only by the concave groove formed in only one first flow path plate 11. Therefore, the position of the discharge port 112 is offset from the center of the discharge head 100. The size is also half the height. However, even if the discharge port 112 is not at the center, there is no problem because the discharge head 100 and the modeling table 95 (see FIG. 5A) are relatively moved. Moreover, even if the depth of the discharge port 112 becomes shallow, the cross-sectional area can be adjusted to the same level by increasing the width.

前述の例では、第1流路板11と少なくとも第2加熱板が設けられる側の第3流路板13が、少なくとも吐出口112側で隣接する流路111間で、貫通溝115、122による隙間、または連結部116もしくは熱伝導率の小さい材料による接続部で接続する例が示されている。このように、隣接する流路間で熱伝導が抑制される構造になっていることにより、各流路111からの吐出制御が乱れることはなくなる。しかし、流路111間の間隔が大きい場合や隣接する流路111間での熱伝導の影響が小さい場合には、このような貫通溝115、122や熱伝導を小さくする手段が設けられなくてもよい。第2流路板12は熱伝導がよければ、直接第1加熱板2が形成されるのとあまり差はない。また第3流路板13は、元々閉塞板として薄板が必要であり、熱伝導の影響がなければ、連続した板状体でもよいからである。その例が図2E〜2Fに示されている。   In the above-described example, the first flow path plate 11 and the third flow path plate 13 on the side where at least the second heating plate is provided are formed by the through grooves 115 and 122 between the adjacent flow paths 111 at least on the discharge port 112 side. An example is shown in which the connection is made by a gap, or a connection part 116 or a connection part made of a material having low thermal conductivity. As described above, since the heat conduction is suppressed between the adjacent flow paths, the discharge control from each flow path 111 is not disturbed. However, when the interval between the flow paths 111 is large or the influence of heat conduction between adjacent flow paths 111 is small, such through grooves 115 and 122 and means for reducing heat conduction are not provided. Also good. The second flow path plate 12 is not so different from the direct formation of the first heating plate 2 if the heat conduction is good. In addition, the third flow path plate 13 originally needs a thin plate as a blocking plate, and may be a continuous plate-like body as long as there is no influence of heat conduction. Examples are shown in FIGS.

図2Eに示される例は、図2Aに示される第1流路板11の変形例であり、貫通溝115が形成されていない。しかし、余剰接着剤を逃がす溝114が吐出口112側の先端まで延ばして形成されている。このような溝114が形成されていることにより、完全に接着剤が埋まっていない場合には、熱伝導が抑制される効果も生じる。すなわち、前述の連結部116で接続されたものよりは熱伝導は大きいが、同様の効果を奏することになる。   The example shown in FIG. 2E is a modification of the first flow path plate 11 shown in FIG. 2A, and the through groove 115 is not formed. However, a groove 114 that allows excess adhesive to escape is formed extending to the tip on the discharge port 112 side. The formation of such a groove 114 also has an effect of suppressing heat conduction when the adhesive is not completely filled. That is, the heat conduction is larger than that connected by the connecting portion 116 described above, but the same effect is obtained.

第2流路板12および第3流路板13も、図2Fに示されるように、図2Bに示される第2流路板12の貫通溝122が無くなり、図2Bのような閉塞部121として分離されないで板状体であり、余剰の接着剤を逃がす溝123が裏面に形成され、吐出口112側の端部まで延びている。他の形状は図2Bに示される構造と同じであり、同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略される。   As shown in FIG. 2F, the second flow path plate 12 and the third flow path plate 13 also eliminate the through groove 122 of the second flow path plate 12 shown in FIG. It is a plate-like body that is not separated, and a groove 123 that allows excess adhesive to escape is formed on the back surface and extends to the end on the discharge port 112 side. Other shapes are the same as the structure shown in FIG. 2B, and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

流路構造体1の第2流路板12側には第1加熱板2が設けられている。この第1加熱板2は、接着されていなくても、密着されていればよい。流路構造体1の流路111内にある造形材料を融解状態にするための加熱源である。   A first heating plate 2 is provided on the second flow path plate 12 side of the flow path structure 1. Even if this 1st heating plate 2 is not adhere | attached, it should just be closely_contact | adhered. This is a heating source for bringing the modeling material in the flow path 111 of the flow path structure 1 into a molten state.

この第1加熱板2は、例えば図3Aに保護膜26(図3B参照)を除去した状態の平面説明図が、図3Bに保護膜26を付けた状態の側面図が、それぞれ示されるような構造になっている。すなわち、第1加熱板2は、絶縁基板21上に形成される発熱抵抗体22や温度測定用抵抗体23の上に、ガラス材またはセラミック板などからなる保護膜26(図3B参照)が設けられ、発熱抵抗体22などが保護されている。発熱抵抗体22の電極24や温度測定用抵抗体23の測温用端子25と接続して、リード27(図3B参照)が導出されている。このリード27と電極24、測温用端子25との接続は、高融点ハンダ、または500℃以上の温度に対して耐熱性が必要な場合には無機導電接着剤などで接続される。また、後述されるように、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温度制御手段を有し、発熱抵抗体22に流れる電流を制御して、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制御手段を有している。   For example, FIG. 3A shows a plan view of the first heating plate 2 with the protective film 26 (see FIG. 3B) removed, and FIG. 3B shows a side view with the protective film 26 attached. It has a structure. That is, the first heating plate 2 is provided with a protective film 26 (see FIG. 3B) made of a glass material or a ceramic plate on the heating resistor 22 and the temperature measuring resistor 23 formed on the insulating substrate 21. The heating resistor 22 and the like are protected. A lead 27 (see FIG. 3B) is led out by connecting to the electrode 24 of the heating resistor 22 and the temperature measuring terminal 25 of the temperature measuring resistor 23. The lead 27 is connected to the electrode 24 and the temperature measuring terminal 25 by a high melting point solder or an inorganic conductive adhesive when heat resistance is required for a temperature of 500 ° C. or higher. Further, as will be described later, it has a temperature control means including a driving circuit for the heating resistor 22 and a measurement circuit for measuring the temperature of the insulating substrate 21, and controls the current flowing through the heating resistor 22 to control the insulating substrate. There is a control means for controlling the drive circuit so that the temperature 21 becomes a predetermined temperature.

なお、図示されていないが、リード27と電極24または測温用端子25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3Aでは、図面の明瞭化のため、温度測定用の測温用端子25が、両端部および中央部の測温用端子25のみで同じ符号で示されているが、途中から引き出す測温用端子が形成されてもよい。図3Aに示される例では、2個の発熱抵抗体22と温度測定用抵抗体23がそれぞれ設けられているが、この個数、および形状はこれらの例に限定されない。また、電極24や測温用端子25は、発熱抵抗体22や温度測定用抵抗体23の両端にそれぞれ設けられないで、一方の端子を接続して共通端子とすることもできる。さらに、例えば発熱抵抗体22などを連続的に2列やそれ以上に連結して途中から端子を取り出すこともできる。   Although not shown, the connecting portion between the lead 27 and the electrode 24 or the temperature measuring terminal 25 is protected by a protective member so that the lead 27 does not break at the connecting portion. In FIG. 3A, for clarity of illustration, the temperature measuring terminals 25 for temperature measurement are indicated by the same reference numerals only at the temperature measuring terminals 25 at both ends and in the center, but the temperature measurement terminals 25 are drawn from the middle. A temperature terminal may be formed. In the example shown in FIG. 3A, two heating resistors 22 and a temperature measuring resistor 23 are provided, but the number and shape are not limited to these examples. Further, the electrode 24 and the temperature measuring terminal 25 are not provided at both ends of the heating resistor 22 and the temperature measuring resistor 23, respectively, and one terminal can be connected to be a common terminal. Further, for example, the heating resistor 22 can be continuously connected in two rows or more to take out the terminal from the middle.

この第1加熱板2は、カードなどに記録や消去をするのに用いられる従来の加熱ヘッドと同様の構造になっており、絶縁基板21の一面に発熱抵抗体22と温度測定用抵抗体23とが図示されないガラス層などからなるグレーズ層を介して設けられた構造になっている。この発熱抵抗体22は、種々の形状に形成され得るが、図3Aに示される例では、並列する複数の流路111をカバーできるように、流路111が並列する方向に直線状に2本の発熱抵抗体22で形成されている。図3Aに示される例では、図の下側が吐出口112側になるように形成されており、流路111の吐出口112側の温度を高くすることができるように、吐出口112側の発熱抵抗体22が幅広に形成され、造形材料の材料供給口6側の発熱抵抗体22が細い幅で形成されている。すなわち、同じ電圧が2本の発熱抵抗体22の両端に並列に印加された場合、幅広の発熱抵抗体22には多くの電流が流れやすく、温度も上昇しやすい。発熱抵抗体22の形状は同じで、駆動電圧を変えるなどの方法により温度を変えることもできる。発熱抵抗体22の形状は、このような形状に限定されず、例えば図3Aの左右で垂直方向にも発熱抵抗体22が形成されてもよいし、幅方向、すなわち流路111の方向の両端部側に電極が形成されて、流路の方向に電流が流れるようにされてもよいし、幅方向を長手とするU字形(Uの底部が吐出口側)の発熱抵抗が何個も形成されてもよい。また、前述の2本で形成する場合、一端部側で折り返したり、一端部側が導体で接続されたり、種々の形状に形成され得る。2本の発熱抵抗体22が直列に接続されると、温度上昇に差を持たせる場合、発熱抵抗体22の抵抗を大きくするほど温度を上昇させやすい。   The first heating plate 2 has the same structure as a conventional heating head used for recording or erasing on a card or the like, and has a heating resistor 22 and a temperature measuring resistor 23 on one surface of the insulating substrate 21. Are provided via a glaze layer made of a glass layer (not shown). The heating resistor 22 can be formed in various shapes, but in the example shown in FIG. 3A, two linearly extending in the direction in which the flow paths 111 are parallel so as to cover the plurality of parallel flow paths 111. The heating resistor 22 is formed. In the example shown in FIG. 3A, the lower side of the drawing is formed so as to be on the discharge port 112 side, and the heat generation on the discharge port 112 side so that the temperature on the discharge port 112 side of the flow path 111 can be increased. The resistor 22 is formed wide, and the heating resistor 22 on the material supply port 6 side of the modeling material is formed with a narrow width. That is, when the same voltage is applied to both ends of the two heating resistors 22 in parallel, a large amount of current tends to flow through the wide heating resistors 22 and the temperature tends to rise. The shape of the heating resistor 22 is the same, and the temperature can be changed by changing the driving voltage. The shape of the heating resistor 22 is not limited to such a shape. For example, the heating resistor 22 may be formed in the vertical direction on the left and right in FIG. 3A, or both ends in the width direction, that is, the direction of the flow path 111. An electrode may be formed on the section side so that current flows in the direction of the flow path, and a number of U-shaped heating resistors (the bottom of U is on the discharge port side) with the width direction as the length are formed. May be. Moreover, when forming with the above-mentioned two pieces, it can be folded at one end side, connected at one end side with a conductor, or formed in various shapes. When two heating resistors 22 are connected in series, the temperature is easily increased as the resistance of the heating resistor 22 is increased in order to make a difference in temperature rise.

このように、絶縁基板21に温度勾配が形成され、吐出口122側の温度が高くされることにより、吐出口112付近ではヒータから離れ温度が下がって粘度が上昇したり、固化して詰まったりしやすいという問題を解決し、吐出口112付近での温度が高くなり、流動性よく吐出され得る。すなわち、全体が一定温度になる従来のヒータブロックでは、吐出口112側の温度が下がるのを防止しようとすると、ヒータブロック全体の温度を上昇させる必要があるが、ヒータブロックの中心部での温度を高くし過ぎると、造形材料の分解や気化が始まり、炭化に至るため、余り高温にすることはできない。このように、流動性がよくなることにより、吐出口112の大きさが小さくなっても、僅かの圧力で造形材料が吐出される。   As described above, a temperature gradient is formed in the insulating substrate 21 and the temperature on the discharge port 122 side is increased, so that the temperature near the discharge port 112 decreases from the heater, the viscosity increases, and the viscosity increases or solidifies and becomes clogged. The problem of being easy to solve is solved, the temperature in the vicinity of the discharge port 112 becomes high, and the liquid can be discharged with good fluidity. That is, in the conventional heater block in which the entire temperature is constant, in order to prevent the temperature on the discharge port 112 side from decreasing, it is necessary to increase the temperature of the entire heater block. If the value is too high, decomposition and vaporization of the modeling material starts and carbonization occurs, so that the temperature cannot be raised too high. Thus, even if the magnitude | size of the discharge port 112 becomes small by fluidity | liquidity improving, modeling material is discharged with a slight pressure.

この発熱抵抗体22の両端部および中央部には、導体からなる電極24が形成されている。図3Aに示される例では、外部リード27(図3B参照)との接続を容易にするため、絶縁基板21の端部まで導出されているが、必須ではない。この電極24は、後述されるように、発熱抵抗体22よりAgなどの導電材料を多くしてPdなどを少なくした電気抵抗の小さい材料を印刷により形成することができる。   Electrodes 24 made of a conductor are formed at both ends and the center of the heating resistor 22. In the example shown in FIG. 3A, in order to facilitate the connection with the external lead 27 (see FIG. 3B), it is led out to the end of the insulating substrate 21, but this is not essential. As will be described later, the electrode 24 can be formed by printing a material having a small electrical resistance in which a conductive material such as Ag is increased from the heating resistor 22 to reduce Pd.

図3Aに示される例では、発熱抵抗体22と並んで温度測定用抵抗体23が2本形成されている。この温度測定用抵抗体23は、絶縁基板21の温度が流路111内の造形材料を融解状態にする温度になっているかを確認するためのものである。この温度測定の方法に関しては後述される。そして、この温度測定用抵抗体23の両端部および中央部にも測温用端子25がそれぞれ形成されている。中央部に限らず、種々の位置に温度測定用の測温用端子25が形成されることにより、各部の絶縁基板21の温度を測定することができ、全体を所望の温度に調整しやすい、すなわち、発熱抵抗体22の中央部の電極24などを利用して、発熱の仕方が調整され得る。   In the example shown in FIG. 3A, two temperature measuring resistors 23 are formed side by side with the heating resistor 22. The temperature measuring resistor 23 is for confirming whether the temperature of the insulating substrate 21 is a temperature at which the modeling material in the flow path 111 is in a molten state. This temperature measurement method will be described later. Temperature measuring terminals 25 are also formed at both ends and the center of the temperature measuring resistor 23, respectively. The temperature measuring terminals 25 are not limited to the central portion, and the temperature measuring terminals 25 are formed at various positions, whereby the temperature of the insulating substrate 21 in each part can be measured, and the whole can be easily adjusted to a desired temperature. That is, the method of heat generation can be adjusted using the electrode 24 at the center of the heating resistor 22 or the like.

絶縁基板21は、アルミナなどからなる熱伝導率の優れた絶縁性の基板が用いられる。形状および寸法は、流路構造体1の大きさに応じて形成される。例えば前述の第1流路板11の大きさに近い大きさにすることができる。例えば前述の第1流路板11に対して、10mm×50mm程度で、0.65mm厚程度のアルミナ基板が用いられる。外形も矩形状には限定されないで、必要とされる第1流路板11の形状に合せて形成される。しかし、この第1加熱板2は、複数の流路111内の造形材料の全体をほぼ同じ温度に上昇させるため、各流路111間で区切る必要はない。すなわち、第1流路板11のように分離溝115が形成される必要はない。   As the insulating substrate 21, an insulating substrate made of alumina or the like and having excellent thermal conductivity is used. The shape and dimensions are formed according to the size of the flow path structure 1. For example, the size can be made close to the size of the first flow path plate 11 described above. For example, an alumina substrate having a thickness of about 10 mm × 50 mm and a thickness of about 0.65 mm is used for the first flow path plate 11 described above. The outer shape is not limited to a rectangular shape, and is formed according to the required shape of the first flow path plate 11. However, since the first heating plate 2 raises the entire modeling material in the plurality of flow paths 111 to substantially the same temperature, it is not necessary to divide between the flow paths 111. That is, it is not necessary to form the separation groove 115 unlike the first flow path plate 11.

後述される保護膜26は、絶縁基板21上に形成される発熱抵抗体22などを保護するために形成されると共に、絶縁基板21の熱容量を大きくし、さらには熱膨張率差に基づく絶縁基板21の反りを防止するために形成されている。従って、熱伝導性は余り求められないが、絶縁基板21と同じ厚さのアルミナ基板が用いられてもよいし、ガラス材が塗布されて硬化されたものでもよい。この保護膜26側は、流路構造体1とは接触しないので、熱伝導性はよくない方が好ましい。従って、もっと熱伝導性の低い材料を用いることができるが、この保護膜26の表面に断熱性シートが貼り付けられることにより、問題は無くなり、絶縁基板21と同じ材料が用いられるというメリットの方が大きくなる。   A protective film 26, which will be described later, is formed to protect the heating resistor 22 and the like formed on the insulating substrate 21, increases the heat capacity of the insulating substrate 21, and further, an insulating substrate based on a difference in thermal expansion coefficient. It is formed to prevent 21 warpage. Accordingly, although the thermal conductivity is not so required, an alumina substrate having the same thickness as the insulating substrate 21 may be used, or a glass material may be applied and cured. Since the protective film 26 side does not come into contact with the flow path structure 1, it is preferable that the thermal conductivity is not good. Therefore, a material having lower thermal conductivity can be used, but there is no problem when the heat insulating sheet is attached to the surface of the protective film 26, and the merit that the same material as the insulating substrate 21 is used. Becomes larger.

発熱抵抗体22は、例えばAg、Pd、RuO2、Pt、金属酸化物、ガラスなどの粉末を適宜選択して混合することにより温度係数、抵抗値などが最適に調整される。この混合材料は、ペースト状にして塗布され、焼成される。それにより発熱抵抗体22が形成されている。焼成により形成される抵抗膜のシート抵抗は固形絶縁粉末の量によって変えられる。両者の比率により抵抗値や温度係数が変えられる。また、導体(電極24、測温用端子25など)として使用する材料としては、Agの割合を多くし、Pdを少なくした同様のペースト状にした材料が用いられる。そうすることにより、発熱抵抗体22と同様に、導体も印刷により形成され得る。端子接続の関係で使用温度により変る必要がある場合もある。Agが多い程抵抗値を低くすることができる。この発熱抵抗体22の抵抗温度係数は正に大きい方が好ましく、とくに1000〜3500ppm/℃の材料を用いることが好ましい。また、図示されていないが、発熱抵抗体22の電流の流れる方向に沿って適当な位置に電極が設けられることにより、部分的に電圧が印加され得る。そうすることにより、場所によって温度が変えられ得る。 The heating resistor 22 is optimally adjusted in temperature coefficient, resistance value, and the like by appropriately selecting and mixing powders such as Ag, Pd, RuO 2 , Pt, metal oxide, and glass. This mixed material is applied in paste form and fired. Thereby, the heating resistor 22 is formed. The sheet resistance of the resistance film formed by firing is changed depending on the amount of the solid insulating powder. The resistance value and the temperature coefficient can be changed depending on the ratio of the two. Further, as a material used as a conductor (electrode 24, temperature measuring terminal 25, etc.), a similar paste-like material in which the ratio of Ag is increased and Pd is decreased is used. By doing so, the conductor can be formed by printing as well as the heating resistor 22. Depending on the terminal connection, it may be necessary to change depending on the operating temperature. The more Ag, the lower the resistance value. The resistance temperature coefficient of the heat generating resistor 22 is preferably as large as possible, and it is particularly preferable to use a material of 1000 to 3500 ppm / ° C. Although not shown, a voltage can be partially applied by providing electrodes at appropriate positions along the direction of current flow in the heating resistor 22. By doing so, the temperature can be changed from place to place.

抵抗温度係数が正に大きいということは、温度が上昇すると抵抗値の増加が大きいことであるから、発熱させた状態における抵抗値測定により基準抵抗値からのずれにより実際の発熱温度の検出を容易に精度よく行え、印加電圧を調整し、または印加パルスのデューティを調整することにより所望の発熱温度からのずれを修正しやすくなる。また、抵抗温度係数が正であることにより、温度が上昇し過ぎた場合に抵抗値が増大して電流値が下がり、抵抗による発熱量が下がるため、より早く温度が飽和状態となり、高温時の温度安定性に優れているからであり、熱暴走などによる過熱を防止できる。なお、発熱抵抗体22の標準的な部分の幅も、用途に応じて所定の温度になるように設定されるし、複数本の発熱抵抗体22が並列に並べられてもよい。   The fact that the temperature coefficient of resistance is positively large means that the resistance value increases greatly when the temperature rises. Therefore, it is easy to detect the actual heat generation temperature due to deviation from the reference resistance value by measuring the resistance value in the heated state. It is easy to correct the deviation from the desired heat generation temperature by adjusting the applied voltage or adjusting the duty of the applied pulse. Also, since the temperature coefficient of resistance is positive, if the temperature rises too much, the resistance value increases, the current value decreases, and the amount of heat generated by the resistance decreases, so the temperature becomes saturated sooner, This is because it has excellent temperature stability and can prevent overheating due to thermal runaway. The width of the standard part of the heating resistor 22 is also set to a predetermined temperature according to the application, and a plurality of heating resistors 22 may be arranged in parallel.

また、発熱抵抗体22の両端部には、例えばパラジウムの比率を小さくした銀・パラジウム合金やAg-Pt合金などの良導電体からなる電極24が印刷などにより形成されている。この電極24は、前述の図3A〜3Bに示されるように、リード27が接続され、電源が接続されて発熱抵抗体22に通電される構造になっている。この電源は、直流でも、交流でもよく、また、パルス電圧でもよい。パルス電圧であれば、そのデューティを変えることにより、印加電力を制御することができる。   In addition, electrodes 24 made of a good conductor such as a silver / palladium alloy or an Ag—Pt alloy with a reduced palladium ratio are formed on both ends of the heating resistor 22 by printing or the like. As shown in FIGS. 3A to 3B, the electrode 24 has a structure in which the lead 27 is connected, and a power source is connected and the heating resistor 22 is energized. This power source may be a direct current, an alternating current, or a pulse voltage. If it is a pulse voltage, the applied power can be controlled by changing its duty.

発熱抵抗体22の近傍には、発熱抵抗体22と同様に絶縁基板21の表面に温度測定用抵抗体23が形成されている。この温度測定用抵抗体23は、図3Aに示されるように、発熱抵抗体22に沿って形成されるのが好ましい。図3Aに示される例では、発熱抵抗体22と同様に、2個の温度測定用抵抗体23が直線状に形成されている。そして、その両端および中央部に測温用端子25が形成されている。この測温用端子25も前述の電極24と同様に、良導電性の材料により形成されている。この温度測定用抵抗体23には、さらに多くの測温用端子25が形成され得る。   In the vicinity of the heating resistor 22, a temperature measuring resistor 23 is formed on the surface of the insulating substrate 21 in the same manner as the heating resistor 22. The temperature measuring resistor 23 is preferably formed along the heating resistor 22 as shown in FIG. 3A. In the example shown in FIG. 3A, similarly to the heating resistor 22, two temperature measuring resistors 23 are formed linearly. And the terminal 25 for temperature measurement is formed in the both ends and center part. The temperature measuring terminal 25 is also made of a highly conductive material, like the electrode 24 described above. More temperature measuring terminals 25 can be formed on the temperature measuring resistor 23.

温度測定用抵抗体23は、発熱抵抗体22と同じ材料で形成されてもよいが、できるだけ温度係数の絶対値(%)が大きい方が好ましい。この温度測定用抵抗体23は、発熱させるものではなく、絶縁基板21の温度を検出して、造形材料の融解温度に達するようにするもので、例えば0.5mm幅で、発熱抵抗体22より若干短い長さで形成される。また、温度測定用抵抗体23自身は発熱しないよう印加電圧が低く抑えられて、例えば5V程度が印加される。すなわち、この温度測定用抵抗体23は絶縁基板21上に直接設けられているため、両者の温度は殆ど同じで、温度測定用抵抗体23の抵抗値を測定することにより、絶縁基板21表面の温度、ひいては絶縁基板21の裏面で密着する流路構造体1内の造形用材料の温度をその融解温度にするためである。すなわち、抵抗体材料は、一般的にその温度が変化するとその抵抗値が変化するので、その抵抗値の変化を測定することにより、温度を測定するのである。温度検出手段については後述するが、この温度測定用抵抗体23の両端の電圧変化を検出することにより温度測定用抵抗体23の温度を検出するため、温度係数が大きい方が測定誤差を小さくすることができる。なお、この場合は、温度係数は正でも負でもよい。   The temperature measurement resistor 23 may be formed of the same material as the heating resistor 22, but it is preferable that the absolute value (%) of the temperature coefficient is as large as possible. This temperature measuring resistor 23 does not generate heat, but detects the temperature of the insulating substrate 21 so as to reach the melting temperature of the modeling material. For example, the temperature measuring resistor 23 has a width of 0.5 mm from the heating resistor 22. It is formed with a slightly shorter length. Further, the applied voltage is kept low so that the temperature measuring resistor 23 itself does not generate heat, and, for example, about 5 V is applied. That is, since the temperature measuring resistor 23 is directly provided on the insulating substrate 21, both temperatures are almost the same, and by measuring the resistance value of the temperature measuring resistor 23, the surface of the insulating substrate 21 is measured. This is because the temperature of the modeling material in the flow channel structure 1 that is in close contact with the back surface of the insulating substrate 21 is set to the melting temperature. That is, since the resistance value of the resistor material generally changes as the temperature changes, the temperature is measured by measuring the change in the resistance value. Although the temperature detecting means will be described later, since the temperature of the temperature measuring resistor 23 is detected by detecting the voltage change across the temperature measuring resistor 23, the larger the temperature coefficient, the smaller the measurement error. be able to. In this case, the temperature coefficient may be positive or negative.

温度測定用抵抗体23は、発熱抵抗体22と同じ材料とは限らず用途に応じて異なる材料で、印刷などにより形成されてもよい。すなわち、微小の温度差を必要とする場合には、AgとPdの混合比率を変えたものや、全く別の材料で温度係数の大きいものを用いることもできる。この温度測定用抵抗体23の測温用端子25も、発熱抵抗体22の電極24などと同様に、Agを多くしてPdを少なくした良導電性の材料により形成される。この温度測温用端子25の形成は、温度測定用抵抗体23の端部に設けられるとは限らない。   The temperature measurement resistor 23 is not limited to the same material as the heating resistor 22 and may be formed by printing or the like using a different material depending on the application. That is, when a very small temperature difference is required, it is possible to change the mixing ratio of Ag and Pd or use a completely different material having a large temperature coefficient. The temperature measuring terminal 25 of the temperature measuring resistor 23 is also made of a highly conductive material in which Ag is increased and Pd is decreased, like the electrode 24 of the heating resistor 22. The formation of the temperature measuring terminal 25 is not necessarily provided at the end of the temperature measuring resistor 23.

なお、温度測定用抵抗体23は、絶縁基板21(第1加熱板2)の大きさ、または温度勾配をどの程度にするか、などの目的に応じて、形成される位置や測温用端子25の接続位置が設定される。   It should be noted that the temperature measuring resistor 23 is formed in accordance with the purpose such as the size of the insulating substrate 21 (first heating plate 2) or the temperature gradient, and the temperature measuring terminal. 25 connection positions are set.

図1Aに示される例では、流路構造体1の第3流路板13側には第2加熱板3が設けられている。この第2加熱板3は、複数の流路111の所望の流路111のみから造形材料を吐出させるために設けられている。従って、他の手段により所望の流路111のみから造形材料を吐出させることができれば、この第2加熱板3が設けられる必要はない。例えば、材料供給口6に供給される造形材料91(図5A参照)を所定のピッチで押し込む構造にすることにより、所望の量の造形材料を吐出させることができれば、第2加熱板3は不要である。   In the example shown in FIG. 1A, the second heating plate 3 is provided on the third flow path plate 13 side of the flow path structure 1. The second heating plate 3 is provided to discharge the modeling material only from the desired flow path 111 of the plurality of flow paths 111. Therefore, if the modeling material can be discharged only from the desired flow path 111 by other means, the second heating plate 3 does not need to be provided. For example, the second heating plate 3 is not required if a desired amount of modeling material can be discharged by adopting a structure in which the modeling material 91 (see FIG. 5A) supplied to the material supply port 6 is pressed at a predetermined pitch. It is.

図4Aは、第2加熱板3の一例を説明する、保護膜35を除去した図3Aと同様の平面図である。保護膜35の位置が二点鎖線で示されている。すなわち、二点鎖線35より吐出口112側(図4Aの下側)は保護膜35が形成されている。図示しない保護膜は、ヒータ32などを保護するためのもので、各ヒータ32の熱を直接そのヒータ32と対向する流路111部分の第2加熱板3またはその流路111内の造形材料92(図5A参照)に伝える必要があるので、熱伝導がよく、薄いものが好ましい。例えばガラス膜が用いられ、耐熱性フィルムでもよい。この第2加熱板3は、詳細な図は示されていないが、前述の第1加熱板2と同様の構成で形成され得る。すなわち、第1加熱板2の絶縁基板21と同様の絶縁基板31上に、発熱抵抗体からなるヒータ32が個々の流路111に沿って形成され、その両端部には第1導電端子33と第2導電端子34が形成されている。この第1導電端子33および第2導電端子34は、前述の電極24や測温用端子25と同様に、抵抗率の小さい材料が塗布されることにより形成されている。   FIG. 4A is a plan view similar to FIG. 3A, illustrating an example of the second heating plate 3, with the protective film 35 removed. The position of the protective film 35 is indicated by a two-dot chain line. That is, the protective film 35 is formed on the discharge port 112 side (lower side in FIG. 4A) from the two-dot chain line 35. The protective film (not shown) is for protecting the heaters 32 and the like, and the heat of each heater 32 is directly applied to the second heating plate 3 in the flow path 111 facing the heater 32 or the modeling material 92 in the flow path 111. (Refer to FIG. 5A), it is necessary to transmit to the thin film. For example, a glass film is used, and a heat resistant film may be used. The second heating plate 3 is not shown in detail, but can be formed in the same configuration as the first heating plate 2 described above. That is, a heater 32 made of a heating resistor is formed along each flow path 111 on an insulating substrate 31 similar to the insulating substrate 21 of the first heating plate 2. A second conductive terminal 34 is formed. The first conductive terminal 33 and the second conductive terminal 34 are formed by applying a material having a low resistivity, like the electrode 24 and the temperature measuring terminal 25 described above.

この図4Aに示される例では、複数の流路111に沿って設けられる個々のヒータ32の各一端部を連結して共通電極として第1導電端子33が形成され、各ヒータ32の他端部が第2導電端子34として、それぞれ独立して形成されている。その結果、個々の流路111の単位で信号が印加され得る。このヒータ32に電圧が印加されることにより、温度が上昇して第2加熱板3の温度が局部的に上昇し、その部分の流路111内の融解している造形材料を圧迫する。その結果、その流路111内の造形材料が吐出口112から吐出される。このヒータ32に印加される電圧が増加することにより、圧迫力が大きくなり、造形材料の吐出量が多くなる。また、発熱抵抗体(ヒータ32)が1個の流路111に沿って2か所に形成され、加熱のタイミングがずらされることによっても吐出量が増加され得る。すなわち、第2加熱板3は、図4Aに示されるように、絶縁基板31上に発熱抵抗体からなるヒータ32が複数個の流路111のそれぞれの流路111に沿って形成され、特定の流路111内に熱作用を生じさせるように形成されている。   In the example shown in FIG. 4A, the first conductive terminals 33 are formed as common electrodes by connecting the respective one end portions of the individual heaters 32 provided along the plurality of flow paths 111, and the other end portions of the respective heaters 32. Are formed independently as the second conductive terminal 34. As a result, signals can be applied in units of individual channels 111. When a voltage is applied to the heater 32, the temperature rises and the temperature of the second heating plate 3 rises locally, pressing the molten modeling material in the flow path 111 of that portion. As a result, the modeling material in the flow path 111 is discharged from the discharge port 112. As the voltage applied to the heater 32 increases, the pressing force increases and the amount of modeling material discharged increases. The discharge amount can also be increased by forming heating resistors (heaters 32) at two locations along one flow path 111 and shifting the heating timing. That is, in the second heating plate 3, as shown in FIG. 4A, a heater 32 made of a heating resistor is formed on the insulating substrate 31 along each flow path 111 of the plurality of flow paths 111. It is formed so as to cause a thermal action in the flow path 111.

前述の例では、ヒータ32が1個で形成されていたが、ヒータ(発熱抵抗体)32が2個以上に分割され、それぞれのヒータに別々に独立して電圧が印加されてもよい。例えば図4Aに示されるヒータ32の中間部に導電端子を接続してその端子を導出することにより、それぞれに別々の電圧を印加することができ、加熱量を加減することができる。こうすることにより吐出量の種々の制御が行われ得る。   In the above example, the single heater 32 is formed. However, the heater (heating resistor) 32 may be divided into two or more and a voltage may be applied independently to each heater. For example, by connecting a conductive terminal to the middle part of the heater 32 shown in FIG. 4A and deriving that terminal, it is possible to apply different voltages to each of them and to increase or decrease the amount of heating. In this way, various control of the discharge amount can be performed.

この第2加熱板3には、造形物の微小単位での造形材料の吐出の観点から、パルス電圧が印加されることが好ましい。このパルス電圧の印加時間は、数m(ミリ)秒の非常に短い時間であるが、瞬間的にヒータ32の温度が上昇し、そのヒータ32近傍の第3流路板13の温度が上昇してそのヒータ32に対応する流路111内の造形材料を部分的に圧迫する。その結果、その流路111内の造形材料が吐出される。この観点からも、前述のように、また、図1Aに示されるように、第2加熱板3は保護膜35側が第3流路板13と接するように設けられる。一方、第1加熱板2は、並列する流路111をほぼ均一に加熱することが好ましいため、絶縁基板21側が第2流路板12と接するように設けられる。   A pulse voltage is preferably applied to the second heating plate 3 from the viewpoint of discharging the modeling material in a minute unit of the modeled object. The application time of this pulse voltage is a very short time of several milliseconds (milliseconds), but the temperature of the heater 32 instantaneously rises and the temperature of the third flow path plate 13 in the vicinity of the heater 32 rises. The molding material in the flow path 111 corresponding to the heater 32 is partially compressed. As a result, the modeling material in the flow path 111 is discharged. Also from this viewpoint, as described above and as shown in FIG. 1A, the second heating plate 3 is provided so that the protective film 35 side is in contact with the third flow path plate 13. On the other hand, the first heating plate 2 is preferably provided so that the parallel flow paths 111 are heated substantially uniformly, so that the insulating substrate 21 side is in contact with the second flow path plate 12.

前述の例では、第3流路板13を直接加熱して、その熱膨張を利用することにより、流路111内の造形材料を押し出すことにより吐出していた。しかし、第3流路板13に、市販のバイメタルもしくは、図4Bに示されるように、熱膨張率の異なる2種以上の板材からなる熱歪み発生部材40を貼り付けることにより、または第3流路板13と共に熱歪みを発生させる部材を貼り付けることによる第3流路板13の反りを利用して、流路111内の造形材料を吐出することができる。すなわち、例えば図4Bに示されるように、くし歯形をした熱歪み発生用の第1ピース41が第3流路板13に貼り付けられ、その第1ピースに第2ピース42が貼り付けられることにより、両者の熱膨張率差を利用して、敏感に第3流路板13を圧迫して造形材料の吐出をすることができる。   In the above-described example, the third flow path plate 13 is directly heated, and the thermal expansion is used to extrude the modeling material in the flow path 111 to discharge. However, by attaching a thermal strain generating member 40 made of a commercially available bimetal or two or more types of plates having different coefficients of thermal expansion, as shown in FIG. The modeling material in the flow path 111 can be discharged using the warp of the third flow path plate 13 by attaching a member that generates thermal strain together with the road plate 13. That is, for example, as shown in FIG. 4B, the first piece 41 for generating thermal strain having a comb tooth shape is attached to the third flow path plate 13, and the second piece 42 is attached to the first piece. Thus, by utilizing the difference in thermal expansion coefficient between them, the third flow path plate 13 can be pressed sensitively and the modeling material can be discharged.

この場合、第3流路板13が流路111内に変形する関係に限らず、外側に引っ張られる状態でも、戻るときに流路111内の造形材料を圧迫することができる。また、この場合第3流路板13の熱膨張率は問題にしていないので、絶縁フィルムなど薄い有機フィルムが用いられ得る。この場合、第1ピース41と第2ピース42との熱膨張率の差に基づく変形が発生する。その変形により第3流路板13が押し込まれたり、引っ張られたりすることにより、造形材料が吐出される。なお、図4Bで32は、第2加熱板3が設けられたときのヒータ32の位置を示している。さらに、第1および第2のピース41、42も金属片の必要はなく、非金属片でもよい。   In this case, the third flow path plate 13 is not limited to the relationship of being deformed into the flow path 111, and the modeling material in the flow path 111 can be pressed when the third flow path plate 13 is pulled outward. In this case, since the coefficient of thermal expansion of the third flow path plate 13 is not a problem, a thin organic film such as an insulating film can be used. In this case, deformation based on the difference in thermal expansion coefficient between the first piece 41 and the second piece 42 occurs. The modeling material is discharged by the third flow path plate 13 being pushed in or pulled by the deformation. In addition, 32 in FIG. 4B has shown the position of the heater 32 when the 2nd heating plate 3 is provided. Further, the first and second pieces 41 and 42 need not be metal pieces, and may be non-metal pieces.

また、熱歪み発生用の第1ピース41は、各流路111に沿って形成されるが、図4Bに示される例では、その根元側(吐出口112と反対側)が連結部41aにより連結されて、くし歯状に形成されている。この根元側はヒータ32の位置から離れているため、瞬間的加熱によっては、温度も殆ど上昇しない。そのため、熱歪み発生部材40としては機能しない。一方、各流路111に沿って第1ピース41を貼り付けるのは手間がかかるが、連結部41aがあると、各流路111に合せて第1ピース41を位置合せするのが非常に容易になる。従って、連結部41aの位置合せをして第1ピース41が貼り付けられ得る。   The first piece 41 for generating thermal strain is formed along each flow path 111. In the example shown in FIG. 4B, the base side (the side opposite to the discharge port 112) is connected by the connecting portion 41a. It is formed in a comb-tooth shape. Since this root side is away from the position of the heater 32, the temperature hardly increases due to instantaneous heating. Therefore, it does not function as the thermal strain generating member 40. On the other hand, it is troublesome to attach the first piece 41 along each flow path 111, but if there is a connecting portion 41a, it is very easy to align the first piece 41 according to each flow path 111. become. Therefore, the 1st piece 41 can be affixed by aligning the connection part 41a.

図4Bでは、流路構造体1の第3流路板13に直接第1ピース41が貼り付けられた状態が示されており、この上に第2ピース42が貼り付けられている。しかし、第3流路板13と熱膨張率(線膨張率)の異なる材料からなる第1ピース41が形成されれば、第2ピース42は設けられなくても熱歪みを発生させ得る。図4Bには、第2加熱板3のヒータ32の位置が二点鎖線で示されるように、第1ピース41の先端部側が加熱されるようになっている。その結果、前述のように、連結部41aの方は、第2加熱板3による温度上昇を殆どもたらさない。なお、第1ピース41と第2ピース42の幅は、熱歪みによる反りが流路111の外側に反る場合には、流路111の幅よりも広くても構わないが、流路111側に反る場合には、流路111の幅よりも狭くする必要がある。   4B shows a state in which the first piece 41 is directly attached to the third flow path plate 13 of the flow path structure 1, and the second piece 42 is attached thereon. However, if the first piece 41 made of a material having a coefficient of thermal expansion (linear expansion coefficient) different from that of the third flow path plate 13 is formed, thermal strain can be generated even if the second piece 42 is not provided. In FIG. 4B, the tip end side of the first piece 41 is heated so that the position of the heater 32 of the second heating plate 3 is indicated by a two-dot chain line. As a result, as described above, the connecting portion 41a hardly raises the temperature due to the second heating plate 3. The width of the first piece 41 and the second piece 42 may be wider than the width of the flow path 111 when the warp due to thermal distortion warps outside the flow path 111, but the flow path 111 side When it warps, it is necessary to make it narrower than the width of the channel 111.

前述のような熱歪みを発生させる場合、熱膨張率の異なる2種類の材料を貼り合せるものに限定されるものではない。その間に中間の熱膨張率を有する第3のピースが介在されていてもよく、種々の変形をなし得る。   In the case of generating the thermal strain as described above, the present invention is not limited to one in which two kinds of materials having different thermal expansion coefficients are bonded. A third piece having an intermediate coefficient of thermal expansion may be interposed therebetween, and various modifications can be made.

図1Aに示される例は、第2および第3の流路板12、13に取付部12a、13aが形成され、その取付部12a、13aが折り曲げられて図示しない取付板などに取り付けられる構造になっている。しかし、この取付構造は、他の構造にすることができ、その例が図5Aに示されている。この例の吐出ヘッド100aは、第2および第3の流路板12、13に取付部12a、13a(図2B参照)が形成されないで、圧着部材71、72からなる圧着構造7およびカバー部材81、82とネジ83からなるカバー部8により流路構造体1、第1加熱板2および第2加熱板3を締め付ける構造になっている。なお、カバー部材81、82は、流路構造体1の温度に耐える耐熱性があればプラスチックなどの樹脂でも金属板でも何でも構わない。この圧着部材71、72の対向面には、断面が半円状の孔が形成され、外径がφ3.2mm程度で、内径が2mm程度の材料供給口6となる材料供給チューブ61の材料供給口6が各流路111と、それぞれ連通するように挿入されている。この材料供給チューブ61の内径が材料供給口6になり、例えばφ1.75mmのフィラメントからなる造形材料91が供給される。テフロン(登録商標)などのフッ素樹脂からなる材料供給チューブ61が用いられる理由は、造形材料91の潤滑性、難付着性、耐熱性などの利用のためである。このカバー部8が図示しない取付板などに取り付けられることにより、吐出ヘッド100aが固定される。このような構造にすることにより、第1加熱板2および第2加熱板3も一緒に締め付けられて固定されるので、加熱板2、3を流路構造体1に密着させやすい。   In the example shown in FIG. 1A, mounting portions 12a and 13a are formed on the second and third flow path plates 12 and 13, and the mounting portions 12a and 13a are bent and attached to a mounting plate or the like (not shown). It has become. However, this mounting structure can be other structures, an example of which is shown in FIG. 5A. In the ejection head 100a of this example, the attachment portions 12a and 13a (see FIG. 2B) are not formed on the second and third flow path plates 12 and 13, and the pressure-bonding structure 7 and the cover member 81 are formed of the pressure-bonding members 71 and 72. , 82 and a screw 83, the flow path structure 1, the first heating plate 2, and the second heating plate 3 are tightened. The cover members 81 and 82 may be made of a resin such as plastic or a metal plate as long as it has heat resistance that can withstand the temperature of the flow path structure 1. On the opposing surfaces of the crimping members 71, 72, a hole having a semicircular cross section is formed, and the material supply of the material supply tube 61 serving as the material supply port 6 having an outer diameter of about φ3.2 mm and an inner diameter of about 2 mm. The port 6 is inserted so as to communicate with each flow path 111. The inner diameter of the material supply tube 61 becomes the material supply port 6, and a modeling material 91 made of, for example, a φ1.75 mm filament is supplied. The reason why the material supply tube 61 made of a fluororesin such as Teflon (registered trademark) is used is to utilize the modeling material 91 such as lubricity, difficulty adhesion, and heat resistance. The discharge head 100a is fixed by attaching the cover 8 to an attachment plate (not shown). By adopting such a structure, the first heating plate 2 and the second heating plate 3 are also fastened and fixed together, so that the heating plates 2 and 3 are easily adhered to the flow path structure 1.

この圧着部材71、72による圧着構造7は、図5Aの上面からみた平面図(カバー部8は省略)が図5Bに示されるように、中心部で材料供給チューブ61などを挟み付けて締め付けられるようにされてもよいし、図5Cに、図5Bと同様の平面説明図が示されるように、材料供給チューブ61を包囲し得る孔65を有する圧着部材73と平板状の圧着部材74とで挟みつける構造に形成されてもよい。この圧着部材71、72は、金属でも、合成樹脂などでもよく、自由に選定され得、例えば1〜2mm程度の厚さの、アルミニウムなどからなる板状体が用いられ得る。この材料としては、流路構造体1などよりも熱伝導率が小さい方が好ましい。流路構造体1などの熱が逃げることを防止すること、圧着部材71〜74に流路構造体1の熱が伝わって、圧着部材71〜74の中で固体の造形材料91が融解しない方が好ましいこと、などの理由からである。また、圧着部材73は3〜5mm程度、圧着部材74は3〜5mm程度の同様の板状体を用いることができる。なお、図5Aで、91はワイヤ状で、太さが例えばφ1.75mm程度の造形材料、92は融解した造形材料、93は吐出された造形材料が積層されて形成された造形物、95は造形物93を作製する台である造形テーブルで、図に示されるようにy方向に主として走査され、x方向(紙面と垂直方向)にも僅かに(吐出口112のピッチ以下の寸法)走査し得ると共に、z方向(紙面の上下方向)にも移動し得る構造になっている。なお、ワイヤ状の造形材料91が材料供給口6から流路111内に供給されると、第1加熱板2により加熱されて融解し、図5Aに示されるように流路111内に融解した造形材料92が充満し、材料供給チューブ61内では、温度が低いため、ワイヤ状を維持している。そのため、ワイヤ状の造形材料91を押し込めば、その体積に応じて融解した造形材料92が押し出される。その他の図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る。   The crimping structure 7 by the crimping members 71 and 72 is clamped by sandwiching the material supply tube 61 and the like at the center as shown in FIG. 5B in a plan view (cover part 8 is omitted) seen from the upper surface of FIG. 5A. As shown in FIG. 5C, which is a plan explanatory view similar to FIG. 5B, a crimping member 73 having a hole 65 that can surround the material supply tube 61 and a flat crimping member 74 are provided. It may be formed in a sandwiching structure. The crimping members 71 and 72 may be made of metal or synthetic resin, and can be freely selected. For example, a plate-like body made of aluminum or the like having a thickness of about 1 to 2 mm can be used. As this material, it is preferable that the thermal conductivity is smaller than that of the channel structure 1 or the like. Preventing heat from escaping from the flow path structure 1 and the like, and heat from the flow path structure 1 being transmitted to the crimping members 71 to 74 so that the solid modeling material 91 does not melt in the crimping members 71 to 74 This is because it is preferable. Further, a similar plate-like body having a pressure member 73 of about 3 to 5 mm and a pressure member 74 of about 3 to 5 mm can be used. In FIG. 5A, 91 is a wire shape, and the thickness is, for example, a modeling material having a diameter of about 1.75 mm, 92 is a molten modeling material, 93 is a modeling object formed by laminating discharged modeling materials, and 95 is As shown in the figure, it is mainly scanned in the y direction and slightly scanned in the x direction (perpendicular to the paper surface) (dimensions below the pitch of the discharge ports 112). And has a structure that can move in the z direction (up and down direction of the drawing). When the wire-shaped modeling material 91 is supplied from the material supply port 6 into the flow path 111, it is heated and melted by the first heating plate 2 and melted into the flow path 111 as shown in FIG. 5A. Since the modeling material 92 is filled and the temperature is low in the material supply tube 61, the wire shape is maintained. Therefore, if the wire-shaped modeling material 91 is pushed in, the molten modeling material 92 is extruded according to the volume. The same parts as those in FIG. 1A are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図5Aに示されるように、造形材料91がフィラメント(ワイヤ状)である場合、市販されているφ1.75mmのものが使用され得る。前述のように、このようなワイヤ状の造形材料を使用する場合には、ワイヤ状の造形材料を所定量だけ押し出すことによっても、造形材料92を吐出させることができる。その例が図5Dに示されている。なお、図5Dに示される吐出ヘッド100bは、造形材料の吐出構造が造形材料91による押出し構造を採用しているため、第2加熱板3が無いのみならず、造形材料91の供給口6側の構造も材料供給チューブ61ではなく、樹脂ブロック63に貫通孔により形成される供給口6の構造になっており、さらに、造形物93の表面を加熱する加熱部2a(図5A参照)や成形板5も省略されている。   As FIG. 5A shows, when the modeling material 91 is a filament (wire shape), the thing of (phi) 1.75mm marketed can be used. As described above, when such a wire-shaped modeling material is used, the modeling material 92 can also be discharged by extruding a predetermined amount of the wire-shaped modeling material. An example is shown in FIG. 5D. In addition, since the discharge structure of the modeling material employs an extrusion structure of the modeling material 91, the ejection head 100b shown in FIG. 5D has not only the second heating plate 3, but also the supply port 6 side of the modeling material 91. The structure is not the material supply tube 61 but the structure of the supply port 6 formed by a through-hole in the resin block 63, and further, the heating part 2a (see FIG. 5A) for heating the surface of the molded article 93 or molding The plate 5 is also omitted.

すなわち、図5Dで、樹脂ブロック63は、流路構造体1の第2および第3の流路板12、13を抱え込むように設けられており、その樹脂ブロック63には、各流路111に連通するような貫通孔により材料供給口6が形成されている。この例では、ワイヤ状の造形材料91を所定寸法だけ押し込むことにより吐出する構造になっているため、吐出用の第2加熱板3は不要である。そのため、第1加熱板2が流路構造体1の両側に設けられているが、一方だけに第1加熱板2が設けられていてもよい。この場合の第2および第3の流路板12、13は、前述のように、熱伝導の良い銅やアルミニウムからなり、0.1〜0.3mm程度の薄い板材が用いられる。ワイヤ状の造形材料91は、送りローラ96の回転で供給される構造になっており、吐出する場合には、吐出用ローラ97が造形材料91を介して常に回転している送りローラ96に押し付けられることにより、送りローラ96の回転で所定量だけワイヤ状の造形材料91が押し込まれて、その分の体積の融解した造形材料92が吐出口112から吐出される。そのため、吐出ローラ97は、矢印Qで示されるように瞬間的に横移動するように設けられている。なお、図5Dで、85はカバー部材81、82の端部を第1加熱板2に断熱しながら固定する固定部材で、断熱材により形成されている。その他の構造は図5Aに示される構造と同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明は省略される。   That is, in FIG. 5D, the resin block 63 is provided so as to hold the second and third flow path plates 12 and 13 of the flow path structure 1, and the resin block 63 includes the flow paths 111. The material supply port 6 is formed by a through hole that communicates. In this example, since the wire-shaped modeling material 91 is discharged by being pushed by a predetermined size, the second heating plate 3 for discharge is not necessary. Therefore, although the 1st heating plate 2 is provided in the both sides of the flow-path structure 1, the 1st heating plate 2 may be provided only in one side. As described above, the second and third flow path plates 12 and 13 in this case are made of copper or aluminum having good thermal conductivity, and a thin plate material of about 0.1 to 0.3 mm is used. The wire-shaped modeling material 91 is structured to be supplied by the rotation of the feed roller 96, and when discharging, the discharge roller 97 is pressed against the feed roller 96 that is always rotating through the modeling material 91. By doing so, the wire-shaped modeling material 91 is pushed in by a predetermined amount by the rotation of the feed roller 96, and the molten modeling material 92 of that volume is discharged from the discharge port 112. Therefore, the discharge roller 97 is provided so as to move laterally instantaneously as indicated by an arrow Q. In FIG. 5D, reference numeral 85 denotes a fixing member for fixing the end portions of the cover members 81 and 82 to the first heating plate 2 while insulating them, and is formed of a heat insulating material. The other structure is the same as the structure shown in FIG. 5A, and the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図5Aに示される例では、さらに、第1加熱板2の絶縁基板21が延出され、造形物93の表面を加熱する加熱部2aが形成されると共に、成形板5が第2加熱板3側に設けられている。加熱部2aは、第1加熱板2の一部が延長されて形成されてもよいし、全く別の加熱部2aが形成され、その加熱部2aが、第1加熱板2に、または第1加熱板2と離間して設けられてもよい。第1加熱板2とは別の加熱板として形成される場合には、温度測定用の抵抗体も設けられ、その温度が造形物の温度に応じて調整され得る構成にできるので好ましい。第1加熱板2が延長して形成される場合も含めて、造形物93との接触面には、アルミニウム板などが貼り付けられ、ある範囲で温度を上昇し得る構成にすることが好ましい。この加熱部2aは、第1加熱板2側である必要はなく、吐出ヘッド100aと造形テーブル95の相対移動する際に吐出口より上流側(相対移動により吐出口112に至る前の場所)に設けられればよい。図5Aに示されるように、y方向に造形テーブル95が相対的に移動する場合には、第1加熱板2側に設けられる。その理由は、吐出された造形材料により形成された造形物93のさらに造形材料92が積層される部分を、新たな造形材料92の吐出前に加熱して、造形物93の表面を加熱できるようにするためである。   In the example shown in FIG. 5A, the insulating substrate 21 of the first heating plate 2 is further extended to form the heating unit 2 a that heats the surface of the model 93, and the molding plate 5 is the second heating plate 3. On the side. The heating unit 2a may be formed by extending a part of the first heating plate 2, or a completely different heating unit 2a is formed, and the heating unit 2a is formed on the first heating plate 2 or the first heating unit 2a. It may be provided separately from the heating plate 2. When formed as a heating plate different from the first heating plate 2, a temperature measuring resistor is also provided, and the temperature can be adjusted according to the temperature of the modeled object, which is preferable. Including the case where the first heating plate 2 is extended and formed, an aluminum plate or the like is attached to the contact surface with the modeled object 93, and the temperature can be increased within a certain range. The heating unit 2a does not need to be on the first heating plate 2 side, and is upstream of the discharge port (a location before reaching the discharge port 112 by relative movement) when the discharge head 100a and the modeling table 95 are relatively moved. What is necessary is just to be provided. As FIG. 5A shows, when the modeling table 95 moves relatively to ay direction, it is provided in the 1st heating plate 2 side. The reason is that the surface of the modeling object 93 can be heated by heating the part of the modeling object 93 formed by the discharged modeling material where the modeling material 92 is further laminated before discharging the new modeling material 92. It is to make it.

すなわち、造形テーブル95は通常加熱されて造形物93も温度が低下しないようにされるが、作製される造形物93が大形になると、造形テーブル95により加熱されても、造形物93の造形テーブル95から離れた表面側では、y方向の走査の間に温度が低下しやすい。そのため、さらにその表面に造形材料を積層する際に、造形物93の表面の温度が低下すると、新たに吐出される造形材料92と造形物93の表面の温度差が大きくなりやすい。温度差が大きくなると、歪みが生じやすく、クラックが入ったり、剥がれが生じたりしやすくなる。そのため、その温度差ができるだけ小さくなるように吐出される直前にその吐出される部分を加熱できるように第1加熱板2の絶縁基板21が延出されて加熱部2aが形成されている。しかし、吐出口との距離が近すぎて充分に造形物93の表面の温度を上昇させることができないときは、もう少し離れた位置で大きな面積で加熱し得る加熱部2aにすることもできる。そうすることにより、造形物93の全体を加熱することなく、必要最小限の加熱をすることができ、非常に効率的になる。   That is, the modeling table 95 is normally heated so that the temperature of the modeled object 93 is not lowered. However, when the modeled object 93 to be manufactured becomes large, the modeled object 93 is modeled even if heated by the modeling table 95. On the surface side away from the table 95, the temperature tends to decrease during the y-direction scan. For this reason, when the modeling material is further laminated on the surface, if the temperature of the surface of the modeling object 93 is lowered, the temperature difference between the newly ejected modeling material 92 and the modeling object 93 is likely to increase. When the temperature difference becomes large, distortion is likely to occur, and cracking or peeling tends to occur. Therefore, the insulating substrate 21 of the first heating plate 2 is extended to form the heating part 2a so that the discharged portion can be heated immediately before being discharged so that the temperature difference becomes as small as possible. However, when the distance to the discharge port is too close to sufficiently increase the surface temperature of the model 93, the heating unit 2a that can be heated with a large area at a slightly further position can be provided. By doing so, it is possible to perform the minimum necessary heating without heating the entire shaped object 93, and it becomes very efficient.

この加熱部2aが第1加熱板2の一部で形成される場合には、第1加熱板2の絶縁基板21が予め長く形成されてもよいし、第1加熱板2の絶縁基板21に加熱部2aが貼り付けられてもよい。加熱部2aが貼り付けられる場合、絶縁基板21と同じ材料でもよいし、異なる材料が貼り付けられてもよい。貼り付けられる場合、絶縁基板21と同じ材料でもよいが、異なる材料でもよい。耐熱性があり、熱伝導のよい材料であれば、絶縁材料でも、導電材料でもよく金属板でもよい。この場合、先端部が造形物23の表面を擦れるように折り曲げられていることにより、比較的広い面積で接触させて加熱することができるので好ましい。また、第1加熱板2自体を大きく形成し、その端部が造形物93の表面に接するように形成されてもよい。すなわち、この加熱部2aにも造形物93加熱用の発熱抵抗体22が形成されていてもよい。または、第1加熱板2とは異なる加熱板が形成され、その加熱板の先端が広い面積で造形物93の表面と接触するように形成された加熱部2aが、第1加熱板2の露出面側に、直接、または間隔をあけて設けられてもよい。   When the heating unit 2 a is formed by a part of the first heating plate 2, the insulating substrate 21 of the first heating plate 2 may be formed long in advance, or the insulating substrate 21 of the first heating plate 2 may be formed on the insulating substrate 21 of the first heating plate 2. The heating part 2a may be affixed. When the heating part 2a is affixed, the same material as the insulating substrate 21 may be used, or a different material may be affixed. When pasted, the same material as the insulating substrate 21 may be used, but a different material may be used. An insulating material, a conductive material, or a metal plate may be used as long as the material has heat resistance and good thermal conductivity. In this case, it is preferable that the tip end portion is bent so as to rub the surface of the modeled article 23, so that the tip portion can be heated in contact with a relatively large area. Alternatively, the first heating plate 2 itself may be formed to be large and the end thereof may be in contact with the surface of the model 93. That is, the heating resistor 2 for heating the molded article 93 may be formed also in the heating unit 2a. Or the heating part 2a formed so that the heating plate different from the 1st heating plate 2 may be formed and the front-end | tip of the heating plate may contact the surface of the molded article 93 in a wide area may be exposed to the first heating plate 2. You may provide in the surface side directly or at intervals.

図5Aに示される装置では、造形テーブル95がy方向に主として走査され、形成された造形物93上に、さらに積層されるようにz方向にも移動し得るように形成されている。そのため、図5Aに示されるように、融解した造形材料92が吐出される直前、すなわち加熱部2aは吐出ヘッド100aと造形テーブル95との相対移動の方向で、吐出口112の上流側(後に吐出口112の下を通る側)に形成される必要がある。さらに、加熱部2aの高さは、造形材料が吐出されて形成される造形物93の表面に接するように形成される。その結果、造形テーブル95がy方向に走査されることにより、造形物93の表面が加熱された後、直ちに吐出口112の下側に造形物93が進み、新たな融解した造形材料92が吐出される。そのため、造形物93の造形材料92が吐出される面と、新たに吐出される融解した造形材料92の温度が近くなり、馴染みがよくなる。その結果、造形物93が大きくなり、造形テーブル95からその表面が離れて加熱が充分でなくなっても、歪みやひび割れが発生することなく次々と造形材料が積層される。   In the apparatus shown in FIG. 5A, the modeling table 95 is mainly scanned in the y direction, and is formed so as to be able to move in the z direction so as to be further laminated on the formed model 93. Therefore, as shown in FIG. 5A, immediately before the molten modeling material 92 is discharged, that is, the heating unit 2a is in the direction of relative movement between the discharge head 100a and the modeling table 95, on the upstream side (after the discharge). The side passing under the outlet 112). Furthermore, the height of the heating unit 2a is formed so as to be in contact with the surface of the modeled object 93 formed by discharging the modeling material. As a result, the modeling table 95 is scanned in the y direction so that the surface of the modeling object 93 is heated, and then the modeling object 93 immediately advances to the lower side of the discharge port 112, and a new molten modeling material 92 is discharged. Is done. Therefore, the surface of the modeling object 93 on which the modeling material 92 is discharged is close to the temperature of the newly melted modeling material 92 to be discharged, and the familiarity is improved. As a result, the modeling object 93 becomes large, and even if the surface is separated from the modeling table 95 and the heating becomes insufficient, the modeling material is laminated one after another without generating distortion or cracking.

図5Aに示される例では、さらに成形板5が第2加熱板3側に設けられている。この成形板5は、耐熱性があれば、プラスチックでも絶縁板でも金属板でも何でも構わない。例えば0.5〜1mm厚程度のアルミニウムなどからなる板材が用いられる。この成形板5は、吐出口112から吐出された造形材料92が造形物93上に山状に盛り上がると、その後さらに積層される場合に、接合面が不規則になる。そのため、その表面を均して平らにするものである。そのため、吐出後ある程度時間が経過して温度が下がり軟化状態になってから表面が擦られることが好ましい。従って、吐出口112からある程度離れて設けられた方が好ましい。この成形板5は吐出後の造形材料の表面をなぞる必要があるため、前述の吐出ヘッド100aと造形テーブル95との相対移動で、吐出口112より下流側(吐出口112から離れる側)に設けられる。そのため、図5Aに示されるように、造形テーブル95がy方向に相対移動する場合には、第2加熱板3側に成形板5が設けられる。なお、成形板5の造形物93との接触面は、前述のように、意図的に凹凸が形成されてもよい。   In the example shown in FIG. 5A, the forming plate 5 is further provided on the second heating plate 3 side. The molded plate 5 may be any plastic, insulating plate or metal plate as long as it has heat resistance. For example, a plate material made of aluminum having a thickness of about 0.5 to 1 mm is used. When the modeling material 92 discharged from the discharge port 112 swells in a mountain shape on the molded object 93, the bonding surface of the molded plate 5 becomes irregular when it is further laminated. Therefore, the surface is leveled and flattened. For this reason, it is preferable that the surface is rubbed after a certain amount of time has elapsed after ejection and the temperature is lowered and becomes softened. Accordingly, it is preferable that the discharge port 112 be provided at a certain distance. Since it is necessary to trace the surface of the modeling material after ejection, the molding plate 5 is provided on the downstream side (the side away from the ejection port 112) from the ejection port 112 by the relative movement between the ejection head 100a and the modeling table 95 described above. It is done. Therefore, as shown in FIG. 5A, when the modeling table 95 is relatively moved in the y direction, the molding plate 5 is provided on the second heating plate 3 side. In addition, as above-mentioned, the unevenness | corrugation may be formed in the contact surface with the molded article 93 of the shaping | molding board 5 as mentioned above.

軟化状態になるまでに時間がかかる場合には、第2加熱板3と間隔をあけて固定されてもよい。この場合も、加熱部2aと同様に、先端部が折り曲げられていることが、広い面積に亘って成形しやすいので好ましい。この成形板5の造形物93との接触面は、小さい凹凸が形成されていてもよい。小さい凹凸が形成されることにより、造形物93の表面に微細な凹凸が形成され、その上に積層される造形材料との密着性が向上する。この先端の折り曲げ部の高さは、加熱部2aの折り曲げ部より少し高い位置で折り曲げられている。すなわち造形物93の1層分高い位置になるように設けられている。このように成形板5が設けられることにより、造形テーブル95がy方向に移動しながら吐出されると、吐出された造形材料92が自動的に成形板5により表面がなぞられて平らになる。この成形板5も前述の加熱部2aと同様に、x方向に延びて、並列する全ての流路111の吐出口112を覆うような板状体で形成されている。   When it takes time to become a softened state, the second heating plate 3 may be fixed with a gap. Also in this case, like the heating part 2a, it is preferable that the tip part is bent because it is easy to mold over a wide area. Small irregularities may be formed on the contact surface of the molded plate 5 with the modeled object 93. By forming small irregularities, fine irregularities are formed on the surface of the molded article 93, and the adhesion with the modeling material laminated thereon is improved. The height of the bent portion at the tip is bent at a position slightly higher than the bent portion of the heating unit 2a. That is, it is provided so as to be higher by one layer of the shaped object 93. By providing the molding plate 5 in this way, when the modeling table 95 is discharged while moving in the y direction, the discharged modeling material 92 is automatically traced and flattened by the molding plate 5. The molded plate 5 is also formed of a plate-like body that extends in the x direction and covers the discharge ports 112 of all the channels 111 arranged in parallel, similarly to the heating unit 2a.

前述の例では、材料供給チューブ61を圧着部材71、72などにより圧着する圧着構造7であったが、例えば図5Dに図5Aと同様の材料供給口6側のみの図が示されるように、樹脂ブロック63に貫通孔を形成して材料供給口6とする構造の例(図1Cに対応する構造例)が示されるように、材料供給チューブ61ではなく、樹脂ブロック63が用いられた場合でも、圧着部材71、72により締め付けられる構造にすることができる。この樹脂ブロック63が用いられることにより、前述の図1C〜1Eに示されるように、材料供給口6を種々の形状に形成される。また、ワイヤ状のフィラメントの場合には、図5Dに示されるように、送りローラ96により材料供給口6を介して流路111内に送り込まれる。   In the above-described example, the material supply tube 61 is the pressure-bonding structure 7 that is pressure-bonded by the pressure-bonding members 71 and 72 and the like, but for example, as shown in FIG. Even when the resin block 63 is used instead of the material supply tube 61 as shown in the example of the structure in which the through hole is formed in the resin block 63 to form the material supply port 6 (structure example corresponding to FIG. 1C). The structure can be made to be clamped by the crimping members 71, 72. By using the resin block 63, the material supply port 6 is formed in various shapes as shown in FIGS. Further, in the case of a wire-like filament, as shown in FIG. 5D, the filament is fed into the flow path 111 by the feed roller 96 through the material supply port 6.

さらに、図5Aに示される例では、吐出ヘッド100aと造形テーブル95とが、ライン状に並ぶ吐出口112の列(x方向)と直角方向(y方向)に相対移動する例であったが、図5Eに示されるように、吐出ヘッド100aの吐出口112の列をx方向に対して、角度θだけ傾け、x方向にも吐出ヘッド100aを相対移動できるようにすることにより、吐出口112のピッチを狭くしたのと同様の効果が得られる。例えば、傾き角θを45度にすると、吐出口112のピッチがp1であっても、造形物93上の吐出されるx方向のピッチp2は、0.7p1に縮小される。ピッチp2が縮小されることにより、高密度の造形物が得られる。また、図示されていないが、シリアル、パラレル方式で、x方向とy方向で移動速度を変えることにより、吐出の密度を変えられ得る。   Further, in the example shown in FIG. 5A, the ejection head 100a and the modeling table 95 are examples of relative movement in the direction (x direction) and the perpendicular direction (y direction) of the ejection ports 112 arranged in a line. As shown in FIG. 5E, the row of the ejection ports 112 of the ejection head 100a is inclined by an angle θ with respect to the x direction so that the ejection head 100a can be relatively moved in the x direction. The same effect as that obtained by narrowing the pitch can be obtained. For example, when the inclination angle θ is 45 degrees, even if the pitch of the ejection ports 112 is p1, the pitch p2 in the x direction ejected on the model 93 is reduced to 0.7p1. By reducing the pitch p2, a high-density shaped object can be obtained. Although not shown, the ejection density can be changed by changing the moving speed in the x direction and the y direction in a serial or parallel system.

図1Aなどに示される吐出ヘッド100、100a、100bの温度制御手段(駆動回路)が図6に示されている。すなわち、この駆動回路は直流または交流の電源390で駆動する例で電源390としては、電池、商用電源または商用電源390をトランスなどにより電圧や印加時間を調整して、印加電力を調整する調整部370を介して発熱抵抗体22に接続される電極24(図3A参照)に駆動電力が供給されるようになっている。その結果、交流電源をそのまま使用することもでき、商用の交流電源390により供給される電圧は、電力の調整部370により調整され、所望の温度になるように調整される。その結果、直流電源が不要で、電源冷却ファンも不要になる。しかし、電池による直流電源が用いられてもよい。また、図示されていないが、パルスを印加するパルス駆動により加熱がされてもよい。その場合、電圧を変える以外にもデューティサイクルを変えることにより印加電力が調整され得る。その温度は、温度測定用抵抗体23を利用して、定電流回路350により測定用電源310の電流を一定にして供給される電流と、温度測定用抵抗体23の両端の電圧Vの測定により、その時点の温度測定用抵抗体23の抵抗値が分る。その抵抗値の変化により温度測定用抵抗体23、すなわち絶縁基板21(図3A参照)の温度が測定されて、その温度により電力の調整部370で印加電圧などが調整され得る。調整部370は、特に複数の発熱抵抗体22が並べて加熱される場合に、各発熱抵抗体22の温度が均一にされる。または複数の発熱抵抗体22で、温度を異ならせる場合に有効である。そのため、複数の温度測定用抵抗体23が設けられている場合には、それぞれ別々にその近傍の温度が測定され、各発熱抵抗体22で印加電圧などが調整されることが好ましい。   FIG. 6 shows temperature control means (drive circuit) of the ejection heads 100, 100a, 100b shown in FIG. 1A and the like. That is, this drive circuit is an example of driving with a DC or AC power source 390. As the power source 390, a battery, a commercial power source, or a commercial power source 390 is adjusted with a transformer or the like to adjust the voltage and application time, thereby adjusting the applied power. Driving power is supplied to the electrode 24 (see FIG. 3A) connected to the heating resistor 22 via 370. As a result, the AC power supply can be used as it is, and the voltage supplied from the commercial AC power supply 390 is adjusted by the power adjustment unit 370 and adjusted to a desired temperature. As a result, no DC power supply is required, and no power supply cooling fan is required. However, a DC power source using a battery may be used. In addition, although not shown, heating may be performed by pulse driving that applies a pulse. In that case, in addition to changing the voltage, the applied power can be adjusted by changing the duty cycle. The temperature is determined by measuring the current supplied by the constant current circuit 350 with the current of the measurement power source 310 kept constant by using the temperature measurement resistor 23 and the voltage V across the temperature measurement resistor 23. The resistance value of the temperature measuring resistor 23 at that time is known. The temperature of the temperature measurement resistor 23, that is, the temperature of the insulating substrate 21 (see FIG. 3A) is measured by the change in the resistance value, and the applied voltage and the like can be adjusted by the power adjustment unit 370 according to the temperature. The adjusting unit 370 makes the temperature of each heating resistor 22 uniform, particularly when the plurality of heating resistors 22 are heated side by side. Or, it is effective when the temperature is different among the plurality of heating resistors 22. Therefore, when a plurality of temperature measuring resistors 23 are provided, it is preferable that the temperature in the vicinity thereof is measured separately, and the applied voltage and the like are adjusted by each heating resistor 22.

この温度測定の原理が、もう少し詳しくした図7を参照しながら説明される。例えば直流電源からなる測定用電源310の両端に定電流回路CCR(current controlled regulator)350が温度測定用抵抗体23と直列に接続される。そして、温度測定用抵抗体23の両端の電圧Vが測定され、温度検出手段330により、その電圧を定電流で割り算することにより、温度測定用抵抗体23のその時点での抵抗値が分り、予め分っている温度測定用抵抗体23の温度係数(材料により定まる)とから温度が算出される。その検出温度に応じて、制御手段360から調整部37により発熱抵抗体22の両端に印加する電力が制御されることにより、絶縁基板21の温度が所定の温度に維持される。この制御手段360による発熱用抵抗体22の温度制御は、前述のように、印加電圧をパルスにして、そのパルスのデューティサイクルが変えられてもよいし、電圧そのものが変化されてもよい。図7に示される例では、定電流回路350が設けられたが、それに代えて、温度が変化しない場所に基準抵抗が設けられ、その基準抵抗の電圧が測定されることにより、電流が求められ、温度測定用抵抗体23の両端の電圧が測定されてもよい。また、温度測定用電源310は、直流電源とは限らない。交流でもパルス的に定電流が得られる。   The principle of this temperature measurement will be explained with reference to FIG. 7 which is a little more detailed. For example, a constant current circuit CCR (current controlled regulator) 350 is connected in series with the temperature measurement resistor 23 at both ends of a measurement power supply 310 formed of a DC power supply. Then, the voltage V across the temperature measurement resistor 23 is measured, and the temperature detection means 330 divides the voltage by a constant current, thereby determining the resistance value of the temperature measurement resistor 23 at that time, The temperature is calculated from the temperature coefficient (determined by the material) of the temperature measuring resistor 23 which is known in advance. In accordance with the detected temperature, the power applied to both ends of the heating resistor 22 is controlled by the adjusting unit 37 from the control unit 360, whereby the temperature of the insulating substrate 21 is maintained at a predetermined temperature. In the temperature control of the heating resistor 22 by the control means 360, as described above, the applied voltage may be a pulse, the duty cycle of the pulse may be changed, or the voltage itself may be changed. In the example shown in FIG. 7, the constant current circuit 350 is provided. Instead, a reference resistor is provided in a place where the temperature does not change, and the voltage of the reference resistor is measured to obtain the current. The voltage at both ends of the temperature measuring resistor 23 may be measured. Further, the temperature measurement power supply 310 is not necessarily a DC power supply. A constant current can be obtained in a pulsed manner even with alternating current.

1 流路構造体
2 第1加熱板
3 第2加熱板
5 成形板
61 材料供給チューブ(バレル)
7 圧着構造
8 カバー部
11 第1流路板
111 流路
112 吐出口
115 貫通溝
116 連結部
12 第2流路板
121 閉塞部
122 貫通溝
13 第3流路板
13 吐出口
14 導入口
15 溝
16 取付部
21 絶縁基板
22 発熱抵抗体
23 温度測定用抵抗体
24 電極
25 測温用端子
26 保護膜
27 リード
31 絶縁基板
32 発熱抵抗体
33 第1導電端子
34 第2導電端子
35 保護膜
41 第1ピース
42 第2ピース
61 材料供給チューブ用孔
71〜74 圧着部材
81、82 カバー部材
91 造形用材料
92 融解した造形材料
93 造形物
95 造形テーブル
96 送りローラ
97 吐出ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flow path structure 2 1st heating plate 3 2nd heating plate 5 Molding plate 61 Material supply tube (barrel)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 Crimp structure 8 Cover part 11 1st flow-path board 111 Flow path 112 Discharge port 115 Through-groove 116 Connection part 12 2nd flow-path plate 121 Closure part 122 Through-groove 13 3rd flow-path board 13 Discharge port 14 Inlet 15 Groove 16 mounting portion 21 insulating substrate 22 heating resistor 23 temperature measuring resistor 24 electrode 25 temperature measuring terminal 26 protective film 27 lead 31 insulating substrate 32 heat generating resistor 33 first conductive terminal 34 second conductive terminal 35 protective film 41 first 1 piece 42 2nd piece 61 Material supply tube hole 71-74 Crimp member 81, 82 Cover member 91 Modeling material 92 Melted modeling material 93 Modeling object 95 Modeling table 96 Feed roller 97 Discharge roller

Claims (16)

1または接合された2以上の板状体に形成され、造形材料を流動させる流路とするための細長の貫通孔および前記流路と連通して前記板状体の端部に形成される吐出口をそれぞれ複数個ライン状に並列して有し、造形材料を吐出する第1流路板、前記第1流路板の両面にそれぞれ設けられ、前記複数個の貫通孔を纏めて閉塞して周囲が密閉された複数個の流路を形成する第2流路板、および第3流路板からなる流路構造体と、
前記第2流路板または前記第3流路板の前記流路と反対面側に設けられ、前記流路内の造形材料を融解する第1加熱板と、
を具備する造形材料の吐出ヘッド。
1 or two or more joined plate-like bodies, and an elongated through-hole for forming a flow path for flowing the modeling material, and a discharge formed at the end of the plate-like body in communication with the flow path Each of the outlets has a plurality of outlets arranged in parallel, each of which is provided on both sides of the first flow path plate for discharging the modeling material and the first flow path plate, and collectively closes the plurality of through holes. A second flow path plate that forms a plurality of flow paths whose surroundings are sealed, and a flow path structure including a third flow path plate;
A first heating plate that is provided on the opposite side of the flow path of the second flow path plate or the third flow path plate, and melts the modeling material in the flow path;
A molding material ejection head comprising:
前記第1流路板および少なくとも前記第3流路板の、少なくとも前記吐出口側が隣接する前記流路間に形成される分離溝、前記板状体の一部のみで連結する連結部材、または前記第1流路板もしくは前記第3流路板よりも熱伝導の小さい材料により接続される接続部材が形成されてなる請求項1記載の造形材料の吐出ヘッド。 A separation groove formed between the flow paths adjacent to at least the discharge port side of the first flow path plate and at least the third flow path plate, a connecting member connected by only a part of the plate-like body, or the The modeling material discharge head according to claim 1, wherein a connection member connected by a material having a smaller thermal conductivity than the first flow path plate or the third flow path plate is formed. 前記第3流路板の前記流路と反対面側に設けられ、前記複数個の流路を個別に加熱して特定の流路内の造形材料を吐出させる第2加熱板をさらに有する請求項1または2記載の吐出ヘッド。 2. A second heating plate provided on the surface of the third flow path plate opposite to the flow path and further heating the plurality of flow paths individually to discharge a modeling material in a specific flow path. 3. The discharge head according to 1 or 2. 前記第1流路板の前記吐出口と反対側に、各流路で異なる造形材料を供給し得るように前記複数個の流路のそれぞれと接続して形成される材料供給口を各流路にさらに有する請求項1または2記載の造形材料の吐出ヘッド。 A material supply port formed by being connected to each of the plurality of flow paths so that different modeling materials can be supplied to each flow path on the side opposite to the discharge port of the first flow path plate. The discharge head for modeling material according to claim 1, further comprising: 前記複数の流路のそれぞれに連通するように前記第1流路板と当接する材料供給チューブが設けられることにより、前記材料供給口が形成されてなる請求項4記載の造形材料の吐出ヘッド。 The modeling material ejection head according to claim 4, wherein the material supply port is formed by providing a material supply tube that contacts the first flow path plate so as to communicate with each of the plurality of flow paths. 前記第1流路板の前記吐出口と反対側の端部に前記複数の流路の少なくとも一部を覆うように樹脂ブロックが付き当てて設けられ、前記樹脂ブロックに前記複数の流路のそれぞれと連通するように貫通孔が形成され、該貫通孔により前記材料供給口が形成されてなる請求項4記載の造形材料の吐出ヘッド。 A resin block is provided so as to cover at least a part of the plurality of flow paths at an end of the first flow path plate opposite to the discharge port, and each of the plurality of flow paths is provided on the resin block. The modeling material ejection head according to claim 4, wherein a through hole is formed so as to communicate with the material, and the material supply port is formed by the through hole. 前記流路構造体と、第1および第2の加熱板の少なくとも前記吐出口と反対側を締め付ける圧着部材をさらに有し、前記圧着部材の間に、前記流路構造体の前記第1流路板に当接する前記材料供給チューブまたは前記樹脂ブロックが固定されてなる請求項5または6記載の造形材料の吐出ヘッド。 The flow path structure further includes a pressure-bonding member that clamps at least the opposite side of the first and second heating plates to the discharge port, and the first flow path of the flow path structure is between the pressure-bonding members. 7. The modeling material discharge head according to claim 5, wherein the material supply tube or the resin block contacting the plate is fixed. 前記造形材料が吐出されて形成される造形物の表面で、造形材料が吐出される面を加熱することができる加熱部材が、前記第2流路板側、または前記第3流路板側のいずれか一方に設けられてなる請求項1〜7のいずれか1項に記載の造形材料の吐出ヘッド。 The heating member capable of heating the surface on which the modeling material is discharged on the surface of the modeling object formed by discharging the modeling material is provided on the second channel plate side or the third channel plate side. 8. The modeling material ejection head according to claim 1, wherein the molding material ejection head is provided on any one of the surfaces. 前記加熱部材が、前記第1加熱板の基板を前記造形物の表面まで延出されることにより形成されてなる請求項8記載の造形材料の吐出ヘッド。 9. The modeling material ejection head according to claim 8, wherein the heating member is formed by extending a substrate of the first heating plate to a surface of the modeled article. 前記造形材料が吐出されて形成される造形物の表面で、造形材料が吐出された表面の凹凸をならす成形板が、前記吐出口より、前記造形物の前記流路構造体に対する相対的な移動方向の側に設けられてなる請求項1〜9のいずれか1項に記載の造形材料の吐出ヘッド。 On the surface of the modeling object formed by discharging the modeling material, a molding plate that smoothes the unevenness of the surface from which the modeling material is discharged is moved relative to the flow path structure of the modeling object from the discharge port. The modeling material discharge head according to claim 1, wherein the modeling material discharge head is provided on a direction side. 前記流路間を一部のみで連結する前記連結部材に凹溝が形成され、熱伝導が減じられてなる請求項1〜10のいずれか1項に記載の造形材料の吐出ヘッド。 11. The modeling material discharge head according to claim 1, wherein a concave groove is formed in the connecting member that connects the flow paths only partly to reduce heat conduction. 前記第3流路板は、前記第1流路板よりも熱伝導率の良い金属板からなる請求項1〜11のいずれか1項に記載の造形材料の吐出ヘッド。 12. The modeling material ejection head according to claim 1, wherein the third flow path plate is made of a metal plate having a thermal conductivity higher than that of the first flow path plate. 前記第1流路板、前記第2流路板、および前記第3流路板が接着剤により接合されてなる請求項1〜12のいずれか1項に記載の造形材料の吐出ヘッド。 13. The modeling material ejection head according to claim 1, wherein the first flow path plate, the second flow path plate, and the third flow path plate are joined together by an adhesive. 1または接合された2以上の板状体に形成され、造形材料を流動させる流路とするための細長の貫通孔および前記流路と連通して前記板状体の端部に形成される吐出口をそれぞれ複数個ライン状に並列して有し、造形材料を吐出する第1流路板、前記第1流路板の両面にそれぞれ設けられ、前記複数個の貫通孔を纏めて閉塞して周囲が密閉された複数個の流路を形成する第2流路板、および第3流路板からなる流路構造体と、前記第2流路板または前記第3流路板の前記流路と反対面側に設けられ、前記流路内の造形材料を融解する第1加熱板と、を具備する吐出ヘッドを用いて前記造形材料を吐出させて積層しながら造形物を形成する立体造形物の造形方法。 1 or two or more joined plate-like bodies, and an elongated through-hole for forming a flow path for flowing the modeling material, and a discharge formed at the end of the plate-like body in communication with the flow path Each of the outlets has a plurality of outlets arranged in parallel, each of which is provided on both sides of the first flow path plate for discharging the modeling material and the first flow path plate, and collectively closes the plurality of through holes. A second flow path plate that forms a plurality of flow paths whose periphery is sealed, a flow path structure including the third flow path plate, and the flow path of the second flow path plate or the third flow path plate A three-dimensional modeled object that forms a modeled object while discharging and stacking the modeling material using a discharge head comprising a first heating plate that melts the modeling material in the flow path . Modeling method. 前記造形物の表面にさらに造形材料を積層する前に、前記造形物の造形材料が吐出される部分を加熱してから新たな造形材料を吐出する請求項14記載の造形方法。 The modeling method according to claim 14, wherein a new modeling material is discharged after heating a portion of the modeling object to which the modeling material is discharged before further stacking a modeling material on the surface of the modeling object. 前記造形材料の吐出後に、吐出により形成される造形物の表面の凹凸をならしながら造形物を造形する請求項14または15記載の造形方法。 The modeling method according to claim 14, wherein the modeling object is modeled while leveling the surface of the modeling object formed by discharging after the modeling material is discharged.
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