TW201634239A - 樹脂熔融型成型噴頭及三維成型裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠對噴頭整體均勻地加熱的同時，加熱器不易損壞的樹脂熔融型成型噴頭，以及使用了該噴頭的三維成型裝置。該樹脂熔融型成型噴頭25為：在噴頭本體28的外周包覆有絕緣層32，進一步在其上設置蜿蜒形加熱器31，該蜿蜒形加熱器31被配置為，將加熱器在噴頭軸向(圖中縱向)上僅延伸預定的長度，並在圓周方向以預定的間隔反向折回，如此反覆操作形成蜿蜒形的狀態(以下稱為“縱向蜿蜒形”)，進一步在其外周隔著絕緣層36以彈性施壓狀態安裝有螺旋狀的固定彈簧體37。

Description

樹脂熔融型成型噴頭及三維成型裝置

本發明涉及一種樹脂熔融型成型噴頭及使用了該成型噴頭的三維成型裝置。

基於三維(3D)設計資料製造成型物的三維成型裝置已被如專利文獻1公開。作為這樣的三維成型裝置的方法，可舉出立體光固化成型法、粉末燒結法、噴墨法、熔融樹脂擠出成型法等各種各樣的方法，並利用其製造成型物。

例如，通過採用了熔融樹脂擠出成型法的三維成型裝置，將用於噴出作為成型物材料的熔融樹脂的成型噴頭搭載於三維移動機構上，使成型噴頭朝向三維方向移動，在噴出熔融樹脂的同時使熔融樹脂層積從而得到成型物。

在這樣的三維成型裝置中，具有加熱成型噴頭本體的加熱器，在高溫下熔化樹脂並使其從成型噴頭尖端的噴嘴擠出。

然而，由於上述加熱器與噴頭本體的材質的熱膨脹係數不同，牢靠地固定後，每當使用時被反覆加熱和冷卻，加熱器累積應力，噴頭本體和加熱器之間將會產生間隙，因此產生容易損壞的問題。

【專利文獻】

【專利文獻1】日本專利第4860769號專利公報

本發明目的在於提供一種能夠對噴頭整體均勻地加熱的同時，加熱器不易損壞的樹脂熔融型成型噴頭，以及使用了該噴頭的三維成型裝置。

為達成上述目的，本發明的樹脂熔融型成型噴頭具有：噴頭本體，所述噴頭本體包括用於保持作為成型物材料的樹脂的保持部、和與所述保持部連通而形成並噴出熔融狀態的所述樹脂的噴出部；加熱器，所述加熱器配置於所述噴頭的外周；以及彈性體，所述彈性體配置於所述加熱器的外周，並以向所述噴頭本體的中心方向施壓的狀態安裝。

此外，本說明書中“蜿蜒的狀態，或“蜿蜒形加熱器”的結構，不僅僅是指後述的實施方式中所公開的結構，而是指對於加熱器的伸長，具有空間上的承受空隙、退避空間的結構，也就是說，對於加熱器的伸長具有餘裕度的結構。

此外，根據本發明，提供一種具有該成型噴頭的三維成型裝置。

根據本發明，可提供一種能夠對噴頭整體均勻地加熱的同時，加熱器不易損壞的樹脂熔融型成型噴頭，以及使用了該噴頭的三維成型裝置。

11‧‧‧框架

12‧‧‧XY平臺

13‧‧‧成型平臺

14‧‧‧升降平臺

15‧‧‧導向軸

21‧‧‧框體

22‧‧‧X導軌

23‧‧‧Y導軌

24‧‧‧捲盤

25‧‧‧樹脂熔融型成型噴頭(成型噴頭)

H‧‧‧成型噴頭固定部

28‧‧‧噴頭本體

29‧‧‧噴出部

30‧‧‧成型噴頭

31‧‧‧縱向蜿蜒形加熱器

32‧‧‧絕緣層

33‧‧‧加熱器

34、35‧‧‧滾輪

36‧‧‧絕緣層

37‧‧‧固定彈簧體

37a‧‧‧具有螺旋結構的固定彈簧體

37b‧‧‧具有蜿蜒結構的固定彈簧體

38‧‧‧樹脂保持部

39‧‧‧圓筒加熱器

40‧‧‧成型噴頭

41‧‧‧噴頭本體

42‧‧‧溫度感測器

43‧‧‧絲

45‧‧‧彈簧

46‧‧‧噴頭本體

47‧‧‧絕緣層

48‧‧‧螺旋狀加熱器

50‧‧‧樹脂熔融型成型噴頭

51‧‧‧橫向蜿蜒形加熱器

52‧‧‧蜿蜒部

52a、53a‧‧‧折回點

53‧‧‧蜿蜒部

60‧‧‧樹脂熔融型成型噴頭

61‧‧‧混合蜿蜒形加熱器

61a‧‧‧橫向蜿蜒部

61b‧‧‧縱向蜿蜒部

63‧‧‧帶狀(條狀)加熱器

70‧‧‧樹脂熔融型成型噴頭

71‧‧‧波形加熱器

80‧‧‧樹脂熔融型成型噴頭

81‧‧‧切口

90‧‧‧螺旋狀彈簧體

100‧‧‧三維印表機

200‧‧‧電腦

300‧‧‧驅動裝置

301‧‧‧CPU

302‧‧‧送絲裝置

304‧‧‧電流開關

306‧‧‧馬達驅動器

307‧‧‧埠

第1圖是第一個實施方式所涉及的三維成型裝置中所含有的三維印表機100的簡要結構的立體圖；第2圖是第一個實施方式所涉及的三維成型裝置的簡要結構的前視圖；第3圖是XY平臺12的結構的立體圖；第4圖是用於詳細說明驅動裝置300的結構的方塊圖；第5圖是具有圓筒加熱器39的成型噴頭的剖視圖； 第6圖是具有螺旋狀加熱器48的成型噴頭的示意圖；第7圖是第一個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25的示意圖；第8圖是用於說明第一個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25的製造方法的示意圖；第9圖是用於說明第一個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25的製造方法的示意圖；第10圖是第一個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25的局部剖視圖；第11圖是示出蜿蜒形加熱器的其他例子的示意圖，(a)為正弦波形的例子，(b)為加熱器的折彎部分的結構例子；第12圖是第二個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭50的示意圖；第13圖是用於說明第二個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭50的製造方法的示意圖；第14圖是第三個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭60的示意圖；第15圖是用於說明第三個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭60的製造方法的示意圖；第16圖是其他實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭70的示意圖；第17圖是其他實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭80的示意圖；第18圖是彈簧體的其他結構的示意圖；以及第19圖是進一步示出彈簧體的其他結構的示意圖，(a)是螺旋結構，(b)是蜿蜒形結構，(c)是安裝狀態。

接著，參照附圖對本發明的實施方式進行詳細地說明。

[第一個實施方式] (整體結構)

第1圖是第一個實施方式所涉及的三維成型裝置中所含有的三維印表機100的簡要結構的立體圖。三維印表機100具有框架11、XY平臺12、成型平臺13、升降平臺14和導向軸15。

作為控制該三維印表機100的控制裝置的電腦200與該三維印表機100連接。此外，用於驅動三維印表機100中的各個機構的驅動裝置300也與該三維印表機100連接。

(框架11)

例如，如第1圖所示，框架11具有長方體外形，且具有鋁等金屬材料的金屬框。在該框架11的4個角部，例如4根導向軸15沿著第1圖中的Z方向，即與成型平臺13的平面相垂直的方向延伸而形成。導向軸15如後所述，是限定了使升降平臺14沿上下方向移動的方向的直線狀的部件。導向軸15的根數不限定於4根，可設定為能夠穩定地支撐並移動升降平臺14的根數。

(成型平臺13)

成型平臺13是載置成型物S的平臺，是使從如後述的成型噴嘴中噴出的熱可塑性樹脂堆積的平臺。

(升降平臺14)

如第1圖及第2圖所示，升降平臺14被構成為，在其4個角部使導向軸15貫通，沿著導向軸15的長度方向(Z方向)可移動。升降平臺14具有與導向軸15接觸的滾輪34、35，通過該等滾輪34、35一邊與導向軸15的表面接觸一邊轉動，可使升降平臺14沿Z方向平滑地移動。此外，如第2圖所示，通過由傳送帶、鋼絲、滑輪等組成的動力傳遞機構傳遞馬達Mz的驅動力，升降平臺14在上下方向以一定間隔(例如0.1mm的間距)移動。較佳地，馬達Mz例如可以為伺服馬達、步進馬達等。

(XY平臺12)

XY平臺12被載置於該升降平臺14的上表面。第3圖是XY平臺12的結構的立體圖。XY平臺12具有框體21、X導軌22、 Y導軌23、捲盤24、成型噴頭25及成型噴頭固定部H。X導軌22的兩端與Y導軌23嵌合，可保持在Y方向上的自由滑動。捲盤24固定於成型噴頭固定部H，隨著由成型噴頭固定部H保持的成型噴頭25的運動而向XY方向運動。作為成型物S的材料的熱可塑性樹脂，是粒徑約為3~1.75mm左右的串狀樹脂(絲43)，通常，以被捲盤24捲繞著的狀態來保持，成型時，通過後述的成型噴頭25上設置的馬達(擠出機)被送入成型噴頭25內。此外，捲盤24固定於框體21等上，而不固定於成型噴頭固定部H，使其不隨著成型噴頭25的運動而運動。此外，作為可形成使絲43在露出的狀態下送入成型噴頭25內的結構，也可以是通過導軌(例如管、環導軌等)送入成型噴頭25內。

絲43通過管Tb從捲盤24被送入成型噴頭25內。成型噴頭25被構成為由成型噴頭固定部H保持，與捲盤24一起沿X、Y導軌22、23可移動。此外，雖然在第2圖和第3圖中省略了圖示，但在成型噴頭25內配置了用於將絲43送至Z方向下方的擠出馬達。成型噴頭25的結構可以是在XY平面內，相互地保持一定的位置關係並可以與噴頭固定部H共同移動，也可以是即使在XY平面內，也可以改變其相互間的位置關係。

此外，雖然在第2圖和第3圖中省略了圖示，但在XY平臺12上也設置了用於使成型噴頭25相對於XY平臺12移動的馬達Mx、My。較佳地，馬達Mx、My例如可以是伺服馬達、步進馬達等。此外，本實施方式中，為了簡化說明，將成型噴頭的數量設為1個，但也可以使用兩個以上的成型噴頭。此外，關於成型噴頭25，如下更詳細地說明。

(驅動裝置300)

接著，參照第4圖的方塊圖對驅動裝置300的結構進行詳細說明。驅動裝置300包括CPU301、送絲裝置302、噴頭控制裝置303、電流開關304以及馬達驅動器306。

CPU301通過輸入、輸出埠307從電腦200接收各種信號，從而進行驅動裝置300的整體的控制。送絲裝置302根據來自 CPU301的控制信號，向成型噴頭25內的擠出馬達發出對絲43的相對於成型噴頭25的傳送量(推入量或回退量)的指令並進行控制。

電流開關304是用於切換流入加熱器31的電流量的開關回路。通過切換電流開關304的開關狀態，使流入加熱器31的電流增加或減少，由此改變成型噴頭25的溫度。此外，馬達驅動器306根據來自CPU301的控制信號，產生用於控制馬達Mx、My、Mz的脈衝信號。

(成型方法)

接著，對利用上述構成的三維印表機100製造成型物S的方法進行說明。

首先，根據來自CPU301的控制信號，馬達驅動器306產生用於控制馬達Mx、My、Mz的脈衝信號。根據該脈衝信號，馬達Mz通過由傳送帶、鋼絲、滑輪等組成的動力傳遞機構傳遞其驅動力，使升降平臺14在Z方向(上下方向)移動。此外，根據該脈衝信號，馬達Mx、My使成型噴嘴25相對於XY平臺移動到的預定位置。

另一方面，當被擠壓入成型噴頭25內的絲43被成型噴嘴25上設置的加熱器加熱時，絲43熔融，從成型噴頭25的尖端向外噴出。

成型噴頭25通過上述方法被移動到三維空間中的預定位置，同時將熔融樹脂噴出到成型平臺13上，通過層積熔融樹脂從而得到成型物S。

此外，上述實施方式中，是通過固定成型平臺13，使升降平臺14在Z方向(上下方向)移動，從而使成型噴頭25在Z方向移動；也可以是固定升降平臺14的Z方向的位置，從而固定成型噴頭25的Z方向的位置，通過使成型平臺13在Z方向(上下方向)移動來進行成型的結構。

以下，對本實施方式所涉及的成型噴頭25進行更加詳細的說明。

(成型噴頭)

第5圖是使用了圓筒加熱器39的以往的成型噴頭的示意圖。成型噴頭30具有：噴頭本體41、該噴頭本體41內設置的樹脂保持部38、與該樹脂保持部38連通而形成的噴出部29、用於使噴頭本體41的溫度變化的圓筒加熱器39、以及用於測量噴頭本體41的溫度的溫度感測器42。

樹脂保持部38是前述的絲43進入的部分，當進入了樹脂保持部38的固態的絲43被圓筒加熱器39加熱時，絲43熔融，熔融狀態的絲43積存在樹脂保持部38內，進一步從噴出部噴出至外部。

然而，如第5圖所示，由於圓筒加熱器39被配置在噴頭本體41的非對稱的位置，不能均勻地加熱噴頭內部的樹脂。

因此，使用了具有如第6圖所示的結構的成型噴頭40。

成型噴頭40，是使用了螺旋狀加熱器48來代替第5圖所示的圓筒加熱器39的成型噴頭。該成型噴頭40中，隔著由聚醯亞胺等構成的絕緣層47，在噴頭本體46的外周螺旋狀地捲繞加熱器而構成螺旋狀加熱器48。

這樣通過在噴頭本體46的外周螺旋狀地捲繞加熱器，使加熱器相對於噴頭本體46的中心軸對稱地配置，因此從噴頭的中心軸看去能夠各向同性地進行加熱。

然而，由於構成螺旋狀加熱器48的加熱器和噴頭本體46的材質的熱膨脹係數不同，牢靠地固定後，每當使用時被反覆加熱和冷卻，加熱器內累積應力，由於噴頭本體與加熱器之間產生空隙，因此產生易於損壞的問題。

(樹脂熔融型成型噴頭25)

基於第7圖~第10圖，對為了解決上述問題的本實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25進行說明。

第7圖及第10圖中，示出了本實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25的結構。該樹脂熔融型成型噴頭25為，在噴頭本體28的外周包覆有絕緣層32(第10圖)，進一步在其上設置蜿蜒 形加熱器31，該蜿蜒形加熱器31被配置為，將加熱器在噴頭軸向(圖中縱向)僅取預定長度的距離並反向折回，如此反覆操作形成蜿蜒形的狀態(以下稱為“縱向蜿蜒形”)，進一步在其外周隔著絕緣層36以彈性施壓狀態安裝有螺旋狀的固定彈簧體37。

在縱向蜿蜒形加熱器31中，所使用的加熱器的材質、厚度、在長度方向的任意位置切斷時的剖面形狀、到噴頭軸向的長度(l)、折回數(n)、間距距離(p)等可任意設置。例如，加熱器的剖面形狀可以是圓形、橢圓形、矩形等任意形狀。圓形時的直徑、矩形時的長寬比也可被設為任意值。

此外，作為蜿蜒形加熱器，如第11圖(a)所示，可以使加熱器33為正弦波(正弦曲線)型的形狀，進一步地，該正弦波的間距可被設為任意值。此外，也可以為組合了直線和半圓形而成的形狀、或為將方波的角的部分圓弧化而成的形狀。此時，角的部分如第11圖(b)所示，從餘裕度的觀點考慮，加熱器33中的角部r1~r4的徑長全部相同是最佳的，除此之外的結構也可以。進一步地，噴頭本體28的外周不僅可以是一層加熱器，也可以是多層捲繞而成的。

這樣的蜿蜒形加熱器，由於具有對於伸縮的餘裕度，即使熱膨脹也很難累積應力，不會在噴頭本體與加熱器之間產生間隙，不易損壞。

此外，固定彈簧體37可以使用SUS304、SUS631或鎳鉻合金(Inconel(R))等高耐熱性彈簧材料。

如第7圖所示，使固定彈簧體37的噴頭軸向長度(L)比縱向蜿蜒形加熱器31的軸向長度(l)大。將固定彈簧體37的內徑d設為比噴頭本體28的外徑D小。此外，固定彈簧體37的內徑d，在噴頭軸向長度(L)整體範圍內可以是定值，也可以是一部分為不同的值，也可以是連續變化的。而且，構成彈簧體的1根彈簧的剖面形狀為圓形時的直徑、或為矩形時的長寬比、以及厚度也可以被設為任意值。

此外，固定彈簧體37的間距距離等可被設為任意 值。間距距離，在噴頭軸向長度(L)整體範圍內可以是定值，也可以是一部分為不同的值，也可以是連續變化的。此外，彈簧體相對於噴頭軸向的角度可以被設為任意值。而且，本實施方式中，固定彈簧體的兩端作為開放端，確保了相對於圓周方向的餘裕度，也可以是一端被固定的。固定彈簧體37可以被設置於樹脂熔融型成型噴頭25的最外周。

而且，絕緣層32、36較佳使用高於加熱器的加熱溫度約100℃以上的耐熱溫度高的材料，例如可使用聚醯亞胺薄膜、雲母薄膜、氟樹脂薄膜、玻璃膠帶、二氧化矽膠帶、氧化鋁膠帶等耐熱性、絕緣性優異的材料。此外，絕緣層32和絕緣層36可以使用同種材料，也可以使用不同種的材料。

此外，如第10圖所示，噴頭本體28內，設置與噴出部29連通的樹脂保持部38，並且設置有用於測定噴頭本體28的溫度的溫度感測器42。

樹脂保持部38是絲43進入的部分。此外，雖然圖中沒有標出，但噴頭本體28內配置了用於將絲43送至Z方向下方的擠出馬達。當進入到樹脂保持部38的固態的絲43被縱向蜿蜒形加熱器31加熱時，絲43熔融，熔融狀態的絲43在樹脂保持部38內以被擠出的狀態從噴出部29噴出到外部。

此外，為了控制樹脂的熔融，利用縱向蜿蜒形加熱器31及溫度感測器42對噴頭本體28的溫度進行控制。因此，溫度感測器42被設置於樹脂保持部38的內壁附近。溫度感測器42測定噴頭本體28內的預定位置的溫度，並將其測定結果回饋到電腦200。電腦200根據該回饋的結果控制縱向蜿蜒形加熱器31。為了使成型噴頭25的噴頭本體41的導熱性良好，多使用鋁合金進行製造。

(樹脂熔融型成型噴頭25的製造方法)

樹脂熔融型成型噴頭25可通過以下順序製造。首先，如第8圖所示，在噴頭本體28的外側順次準備絕緣層32、縱向蜿蜒形加熱器31、絕緣層36，在噴頭本體28的外周包覆絕緣層32 後，沿著其外周配置縱向蜿蜒形加熱器31(參照第9圖)。進一步地，在其表面包覆絕緣層36後，準備內徑(d)比噴頭本體28的外徑(D)小的固定彈簧體37。以在該固定彈簧體37的內徑(d)比噴頭本體28的外徑(D)更加擴張的狀態下，包在已被絕緣層36包覆的噴頭本體28上。由此，縱向蜿蜒形加熱器31被施加了由固定彈簧體37產生之朝向中心的彈性力而被支撐。

其中，本說明書中的“施壓”是指，向中心方向施加力，但不被固定的、可移動的狀態。

(樹脂熔融型成型噴頭25的作用與效果)

本實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25，在噴頭本體28的外周隔著絕緣層32，設置有反覆地在噴頭的軸向上僅延伸預定的長度並反向回折的縱向蜿蜒形加熱器31，因此，即使每當使用時被反覆加熱，由於加熱器沿絕緣層32的表面伸長，也不易在與絕緣層32的介面之間產生間隙。而且，由於通過配置於其外側的固定彈簧體37施壓，可防止加熱器在伸長時產生間隙。

因此，與以往的螺旋狀加熱器不同，不易因熱產生應力累積，加熱器不易損壞。

因此，根據本實施方式，可提供一種能夠對噴頭整體均勻地加熱的同時加熱器不易損壞的樹脂熔融型成型噴頭，以及使用了該噴頭的三維成型裝置。

[第二個實施方式]

接著，參考第12圖及第13圖，對第二個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭以及三維成型裝置進行說明。該第二個實施方式中，樹脂熔融型成型噴頭的結構與第一個實施方式中的不同。除此之外，三維成型裝置的結構、以及成型物的製造方法可與第一個實施方式大致相同，因此省略對它們的說明。此外，第12圖及第13圖中，對於與第一個實施方式相同的結構標註為相同的符號，以下省略對它們的詳細說明。

第12圖是第二個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭50的示意圖。該樹脂熔融型成型噴頭50設置有將加熱器在噴 頭外周方向(圖中橫向)僅延伸預定長度並反向折回，以如此反覆操作形成蜿蜒形的狀態(以下稱為“橫向蜿蜒形”)配置的橫向蜿蜒形加熱器51，除此之外，與第一個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25相同地形成。

橫向蜿蜒形加熱器51中，所使用的加熱器的材質、厚度、在長度方向的任意位置切斷時的剖面形狀、到噴頭軸向的長度(l)、折回數(n)、間距距離(p)等可任意設置。例如，加熱器的剖面形狀可以是圓形、橢圓形、矩形等任意形狀。圓形時的直徑、矩形時的長寬比也可被設為任意值。此外，該橫向蜿蜒形加熱器51的噴頭軸向的長度(l)被設定為比固定彈簧體37的噴頭軸向長度(L)小。而且，如第13圖所示，相鄰的蜿蜒部52、53中，其折回點52a和53a不在噴頭軸向上的同一位置，被配置於相互錯開的位置。

如第13圖所示，樹脂熔融型成型噴頭50，在噴頭本體28的外側順次準備絕緣層32、橫向蜿蜒形加熱器51、絕緣層36，在噴頭本體28的外周包覆絕緣層32後，沿著其外周配置橫向蜿蜒形加熱器51。進一步地，在其表面包覆絕緣層36後，準備內徑(d)比噴頭本體28的外徑(D)小的固定彈簧體37。以在該固定彈簧體37的內徑(d)比噴頭本體28的外徑(D)更加擴張的狀態下，包在已被絕緣層36包覆的噴頭本體28上。由此，橫向蜿蜒形加熱器51被施加了由固定彈簧體37產生之朝向中心的彈性力而被支撐。

本實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭50，在噴頭本體28的外周隔著絕緣層32，設置有反覆地在所述噴頭本體的圓周方向上僅延伸預定的長度並反向回折的橫向蜿蜒形加熱器51，因此，即使每當使用被反覆加熱，由於加熱器沿絕緣層32的表面伸長，也不易在與絕緣層32的介面之間產生間隙。而且，由於通過配置於其外側的固定彈簧體37的加壓，可防止加熱器在伸長時產生間隙。

而且，相鄰的蜿蜒部52的折回點52a與蜿蜒部53的折回點53a不在噴頭軸向的同一位置，而是被配置於相互錯開的位 置，因此，即使加熱器因熱產生伸長也不會接觸而導致短路。

因此，與以往的螺旋狀加熱器不同，不易因熱產生應力累積，加熱器不易損壞。

因此，根據本實施方式，可提供一種能夠對噴頭整體均勻地加熱的同時加熱器不易損壞的樹脂熔融型成型噴頭，以及使用了該噴頭的三維成型裝置。

[第三個實施方式]

接著，參考第14圖及第15圖，對第三個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭以及三維成型裝置進行說明。該第三個實施方式中，樹脂熔融型成型噴頭的結構與第一個實施方式中的不同。除此之外，三維成型裝置的結構、以及成型物的製造方法可與第一個實施方式大致相同，因此省略對它們的說明。此外，第14圖及第15圖中，對於與第一個實施方式相同的結構標註為相同的符號，以下省略對它們的詳細說明。

第14圖是第三個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭60的示意圖。該樹脂熔融型成型噴頭60設置有混合蜿蜒形加熱器61，除此之外，與第一個實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭25相同地形成。該混合蜿蜒形加熱器61是第二個實施方式所示的橫向蜿蜒形加熱器的一部分(橫向蜿蜒部61a)與第一個實施方式所示的縱向蜿蜒形加熱器的一部分(縱向蜿蜒部61b)相互交替組合而構成的。

混合蜿蜒形加熱器61中，所使用的加熱器的材質、厚度、在長度方向的任意位置切斷時的剖面形狀、到噴頭軸向的長度(l)、折回數(n)、間距距離(p)等可任意設置。例如，加熱器的剖面形狀可以是圓形、橢圓形、矩形等任意形狀。圓形時的直徑、矩形時的長寬比也可被設為任意值。此外，該混合蜿蜒形加熱器61的噴頭軸向的長度(l)被設定為比固定彈簧體37的噴頭軸向長度(L)小。

如第15圖所示，樹脂熔融型成型噴頭60，在噴頭本體28的外側順次準備絕緣層32、混合蜿蜒形加熱器61、絕緣層36， 在噴頭本體28的外周包覆絕緣層32後，沿著其外周配置混合蜿蜒形加熱器61。進一步地，在其表面包覆絕緣層36後，準備內徑(d)比噴頭本體28的外徑(D)小的固定彈簧體37。以在該固定彈簧體37的內徑(d)比噴頭本體28的外徑(D)更加擴張的狀態下，包在已被絕緣層36包覆的噴頭本體28上。由此，混合蜿蜒形加熱器61被施加了由固定彈簧體37產生之朝向中心的彈性力而被支撐。

本實施方式所涉及的樹脂熔融型成型噴頭60，在噴頭本體28的外周隔著絕緣層32，設置有混合蜿蜒形加熱器61，因此，即使每當使用時被反覆加熱，由於加熱器沿絕緣層32的表面伸長，也不易在與絕緣層32的介面之間產生間隙。而且，由於通過配置於其外側的固定彈簧體37的加壓，可防止加熱器在伸長時產生間隙。

因此，與以往的螺旋狀加熱器不同，不易因熱產生應力累積，加熱器不易損壞。

因此，根據本實施方式，可提供一種能夠對噴頭整體均勻地加熱的同時加熱器不易損壞的樹脂熔融型成型噴頭，以及使用了該噴頭的三維成型裝置。

[其他的實施方式]

以上說明了各種實施方式，也可對這些實施方式進行例如以下的變形、置換、追加等。

(1)上述實施方式中，在噴頭本體28和加熱器之間、加熱器和固定彈簧體37之間分別隔著絕緣層32、36，這是因為如果在加熱器表面使用了絕緣包覆的材料，就不會產生與噴頭本體28、固定彈簧體37發生短路的擔憂，但可以省略絕緣層32、36中的一個或兩個。

(2)雖然上述實施方式中，示出了作為加熱噴頭的加熱器的縱向、橫向以及混合蜿蜒形加熱器，但也可以如第16圖所示，在噴頭本體28的外周隔著絕緣層32，使用將形成有多個波形加熱器多層纏繞而成的波形加熱器71，進一步在其外周隔著絕緣層36設置固定彈簧體37。

(3)此外，也可以是如第17圖所示，代替使用波形加熱器71，使用內含切口81、可保持對於伸長的餘裕度的帶狀(條狀)加熱器63進行加熱的結構。

(4)上述實施方式中，示出了沒有使用用於絕緣層32、36的固定的黏結劑，但也可以在其中一者或兩者固定時適當使用黏結劑。

(5)上述實施方式中，利用在噴頭本體的軸向整體範圍內內徑都相同的固定彈簧體37，對加熱器施加壓力並支撐，但也可以如第18圖所示，使用中間部位的內徑最小的螺旋狀彈簧體90。此時，如果構成螺旋狀彈簧體90的彈簧45的中間部位的內徑為d₁、端部的內徑為d₂、噴頭本體28的外徑為D，則它們被設定為滿足d₁<d₂<D的關係。此外，作為彈簧45，可使用SUS304、SUS631或鎳鉻合金(Inconel(R))等高耐熱性的彈簧體。

(6)上述實施方式中，作為彈簧的形狀，如第19圖所示，使用了具有螺旋結構的固定彈簧體37a，但也可以使用其他的結構。例如，如第19圖(b)所示，可使用具有蜿蜒結構的固定彈簧體37b。具有蜿蜒結構的固定彈簧體37b也可以與具有螺旋結構的固定彈簧體37a同樣地，如果彈簧的自然徑(內徑)為d，則被設定為小於噴頭本體28的外徑D，以使其在內徑(d)以比噴頭本體28的外徑(D)更加擴張的狀態下，包在已被絕緣層36包覆的噴頭本體28上而組裝。

(7)以上，說明了本發明的幾個實施方式，這些實施方式使作為示例而提出的，並不限定發明的範圍。這些實施方式能夠以其他的各種方式實施，在不脫離發明的主旨的範圍內，可進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含於發明的範圍和要旨中，同樣地，也包含於申請專利範圍所記載的發明及其等同的範圍內。

25‧‧‧樹脂熔融型成型噴頭(成型噴頭)

28‧‧‧噴頭本體

29‧‧‧噴出部

31‧‧‧縱向蜿蜒形加熱器

32‧‧‧絕緣層

36‧‧‧絕緣層

37‧‧‧固定彈簧體

38‧‧‧樹脂保持部

42‧‧‧溫度感測器

Claims (14)

1. 一種樹脂熔融型成型噴頭，包括：一噴頭本體，該噴頭本體包括：一保持部，該保持部用於保持作為成型物材料的樹脂，以及一噴出部，該噴出部與該保持部連通而形成，並噴出熔融狀態的該樹脂；一加熱器，該加熱器配置於該噴頭的外周；以及一彈性體，該彈性體配置於該加熱器的外周，並以向該噴頭本體的中心方向施壓的狀態安裝。
2. 如申請專利範圍第1項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該彈性體的該噴頭本體的軸向的長度比該加熱器的該軸向的長度大。
3. 如申請專利範圍第1項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該加熱器為蜿蜒形加熱器。
4. 如申請專利範圍第3項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該蜿蜒形加熱器係反覆地在該噴頭本體的軸向上僅延伸預定的長度，且在圓周方向以預定的間隙反向折回。
5. 如申請專利範圍第3項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該蜿蜒形加熱器係反覆地在該噴頭本體的圓周方向上僅延伸預定的長度，且在軸向以預定的間隙反向折回。
6. 如申請專利範圍第5項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該蜿蜒形加熱器具有多個蜿蜒部，在該圓周方向相鄰的兩個蜿蜒部的折回部在該軸向的位置相互不同。
7. 如申請專利範圍第1項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該彈性體為固定彈簧體。
8. 如申請專利範圍第7項所述的樹脂熔融型成型噴頭，其中，該固定彈簧體為螺旋狀的固定彈簧體。
9. 一種三維成型裝置，包括： 一成型平臺，該成型平臺用於形成成型物；以及一樹脂熔融型成型噴頭，該樹脂熔融型成型噴頭向該成型平臺噴出用於形成該成型物的熔融樹脂；該樹脂熔融型成型噴頭具有：一噴頭本體，該噴頭本體包括：一保持部，該保持部用於保持作為成型物材料的樹脂，以及一噴出部，該噴出部與該保持部連通而形成，並噴出熔融狀態的該樹脂；一加熱器，該加熱器配置於該噴頭的外周；以及一彈性體，該彈性體配置於該加熱器的外周，並以向該噴頭本體的中心方向施壓的狀態安裝。
10. 如申請專利範圍第9項所述的三維成型裝置，其中，該加熱器為蜿蜒形加熱器。
11. 如申請專利範圍第10項所述的三維成型裝置，其中，該蜿蜒形加熱器係反覆地在該噴頭本體的軸向上僅延伸預定的長度，且在圓周方向以預定的間隙反向折回。
12. 如申請專利範圍第10項所述的三維成型裝置，其中，該蜿蜒形加熱器係反覆地在該噴頭本體的圓周方向上僅延伸預定的長度，且在軸向以預定的間隙反向折回。
13. 如申請專利範圍第12項所述的三維成型裝置，其中，該蜿蜒形加熱器具有多個蜿蜒部，在該圓周方向相鄰的兩個蜿蜒部的折回部在該軸向的位置相互不同。
14. 如申請專利範圍第9項所述的三維成型裝置，其中，該彈性體為固定彈簧體。