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CN114889134A - 三维造型装置及三维造型物的制造方法 - Google Patents

三维造型装置及三维造型物的制造方法 Download PDF

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CN114889134A
CN114889134A CN202210086066.1A CN202210086066A CN114889134A CN 114889134 A CN114889134 A CN 114889134A CN 202210086066 A CN202210086066 A CN 202210086066A CN 114889134 A CN114889134 A CN 114889134A
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brush
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blade
cleaning mechanism
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赤坂达雄
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Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

一种三维造型装置及三维造型物的制造方法，能够在三维造型装置中抑制清洁机构的磨损，降低更换的频率。三维造型装置具备：喷射部，从喷嘴喷射出造型材料；载置台；驱动部，变更喷射部与载置台的相对位置；清洁机构，具有刷子及刮片；以及控制部，刷子及刮片配置于能够与喷嘴接触的高度，刷子及刮片具有比塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比喷嘴的硬度低的硬度，在清洁处理中，控制部通过以喷嘴多次横穿清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使刷子及刮片的至少一方与喷嘴接触的清洁动作，在清洁动作中，控制部以使喷嘴在刷子或刮片的不同位置接触的方式使喷嘴往复移动。

Description

三维造型装置及三维造型物的制造方法
技术领域
本发明涉及三维造型装置及三维造型物的造型方法。
背景技术
专利文献1中公开了具备端部清洁组件的三维造型装置，该端部清洁组件具有颤动板及刷子。在该三维造型装置中，通过使挤出头与颤动板及刷子接触，从而进行对挤出头的清洁。
专利文献1：日本特表2010-530326号公报
当进行挤出头的清洁时，颤动板及刷子磨损，因而有时需要更换它们。因此，在三维造型装置中，期待能够抑制颤动板或刷子这样的清洁机构的磨损，降低更换的频率的技术。
发明内容
根据本发明的第一方式，提供一种三维造型装置，其特征在于，具备：喷射部，具有塑化机构及喷嘴，所述塑化机构使塑化材料塑化而生成造型材料，所述喷射部从所述喷嘴喷射出所述造型材料；载置台，层叠所述造型材料；驱动部，变更所述喷射部与所述载置台的相对位置；清洁机构，具有刷子及刮片；以及控制部，能够执行清扫所述喷嘴的清洁处理，所述刷子及所述刮片配置于能够与所述喷嘴接触的高度，所述刷子及所述刮片具有比所述塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比所述喷嘴的硬度低的硬度，在所述清洁处理中，所述控制部通过以所述喷嘴多次横穿所述清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使所述刷子及所述刮片的至少一方与所述喷嘴接触的清洁动作，在所述清洁动作中，所述控制部以使所述喷嘴在所述刷子或所述刮片的不同位置接触的方式使所述喷嘴进行所述往复移动。
根据本发明的第二方式，提供一种三维造型物的制造方法，其特征在于，是三维造型装置中的三维造型物的制造方法，所述三维造型装置具备：喷射部，具备塑化机构及喷嘴，所述塑化机构使塑化材料塑化而生成造型材料，所述喷射部从所述喷嘴喷射出所述造型材料；载置台，层叠所述造型材料；驱动部，变更所述喷射部与所述载置台的相对位置；以及清洁机构，具有刷子及刮片，所述刷子及所述刮片配置于能够与所述喷嘴接触的高度，所述刷子及所述刮片具有比所述塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比所述喷嘴的硬度低的硬度，所述制造方法具备：造型工序，从所述喷射部向所述载置台喷射所述造型材料而造型三维造型物；以及清洁工序，在所述造型工序之前、所述造型工序之中、所述造型工序之后的至少任意一个时刻，通过以所述喷嘴多次横穿所述清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使所述刷子及所述刮片的至少一方与所述喷嘴接触的清洁动作，在所述清洁工序中，在所述清洁动作中以使所述喷嘴在所述刷子或所述刮片的不同位置接触的方式使所述喷嘴进行所述往复移动。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的三维造型装置的简要构成的图。
图2是表示喷射部的简要构成的图。
图3是表示螺杆的构成的简要立体图。
图4是表示筒的构成的俯视图。
图5是表示清洁机构的简要构成的说明图。
图6是三维造型处理的流程图。
图7是清洁处理的流程图。
图8是清洁动作的说明图。
图9是清洁动作的另一例的说明图。
图10是清洁动作的另一例的说明图。
图11是清洁动作的另一例的说明图。
图12是清洁动作的另一例的说明图。
图13是表示第二实施方式中的三维造型装置的简要构成的图。
图14是表示第三实施方式中的三维造型装置的简要构成的图。
图15是表示第三实施方式中的喷射部的简要构成的图。
附图标记说明
10、11、12…三维造型装置；16…鼓风机；17…歧管；18…出口端；20…材料收纳部；22…供给路；23…材料收纳部；30…塑化机构；31…螺杆箱；32…驱动电机；40…材料输送机构；41…螺杆；42…槽形成面；43…侧面；44…材料导入口；45…螺旋槽；46…凸条部；47…螺杆中央部；49…轮子；50…筒；52…螺杆对置面；54…引导槽；56…连通孔；58…加热器；60…喷嘴；61…喷嘴流路；63…喷嘴开口；65…流入口；68…屏蔽件；71…第一喷嘴；72…第二喷嘴；73…喷嘴；74…喷嘴流路；80…贯通孔；90…加热块；91…壳体部；92…屏蔽件；93…屏蔽件开口；94…开口部；100…喷射部；101…第一喷射部；102…第二喷射部；103…喷射部；110…壳体；111…造型空间；140…材料输送机构；165…流入口；180…贯通孔；190…加热块；210…驱动部；211…第一驱动部；212…第二驱动部；220…载置台；250…清洁机构；251…刷子；252…刮片；253…冲洗部；254…第一倾斜面；255…第二倾斜面；256…第三倾斜面；258…固定件；260…冲洗废料容器；261…第一清洁机构；262…第二清洁机构；280…高度调整装置；300…控制部；400…显示装置。
具体实施方式
A.第一实施方式：
图1是表示第一实施方式中的三维造型装置10的简要构成的图。在图1中，示出了沿相互正交的X、Y、Z方向的箭头。X、Y、Z方向是沿相互正交的三个空间轴X轴、Y轴、Z轴的方向，分别包括沿X轴、Y轴、Z轴的一侧的方向和其相反方向两者。X轴及Y轴是沿水平面的轴，Z轴是沿铅垂线的轴。-Z方向是铅垂方向，+Z方向是与铅垂方向相反的方向。将-Z方向也称为“下”，将+Z方向也称为“上”。图1中的X、Y、Z方向与其他图中的X、Y、Z方向表示相同的方向。
本实施方式的三维造型装置10具备喷射部100、材料收纳部20、壳体110、驱动部210、载置台220、清洁机构250、控制部300以及作为通知部的显示装置400。
喷射部100具有塑化机构30和喷嘴60，塑化机构30将从材料收纳部20供给的塑化材料的至少一部分塑化而生成造型材料。喷射部100将通过塑化机构30塑化后的造型材料从喷嘴60向载置台220喷射。喷射部100也被称为喷射头、喷出部、喷出头、挤出部、挤出头、或者简称为头。需要说明的是，在本说明书中，“喷射”也包括“喷出”或“挤出”的含义。
壳体110的内部具有造型空间111。造型空间111中配置有层叠造型材料的载置台220。在壳体110中，例如也可以设置使造型空间111与外部连通的开口部、对开口部进行开闭的门等。用户通过打开门使开口部成为打开状态，能够从开口部取出在载置台220上造型出的造型物。
驱动部210变更喷射部100与载置台220的相对位置。在本实施方式中，驱动部210具有使载置台220沿Z方向移动的第一驱动部211、和使喷射部100沿X方向及Y方向移动的第二驱动部212。第一驱动部211构成为升降装置，具备用于使载置台220沿Z方向移动的电机。第二驱动部212构成为水平输送装置，具备用于使喷射部100沿X方向滑动移动的电机、和用于使喷射部100沿Y方向滑动移动的电机。各电机在控制部300的控制下进行驱动。此外，在其他的实施方式中，驱动部210既可以是使载置台220或喷射部100在X、Y、Z这三个方向上移动的构成，也可以是使载置台220沿X方向及Y方向移动而使喷射部100沿Z方向移动的构成。
清洁机构250具有用于清扫喷嘴60的刷子251及刮片252。清洁机构250在水平方向上配置于与载置台220不同的区域。清洁机构250在铅垂方向上配置于刷子251及刮片252能够与喷嘴60接触的高度。在本实施方式中，清洁机构250与设置于壳体110的高度调整装置280连接。高度调整装置280具备用于在控制部300的控制下使清洁机构250沿Z方向移动的电机。在清洁机构250的下方，设置有冲洗废料容器260。通过清洁机构250除去的树脂垃圾落下并收集到冲洗废料容器260中。此外，刮片252也被称为颤动板。清洁机构250也被称为芯片擦拭组件(chip wipe assembly)。此外，高度调整装置280也可以构成为分别与清洁机构250的刷子251及刮片252连接，能够分别调整刷子251及刮片252各自的高度。
控制部300由具备一个以上的处理器、存储器以及与外部进行信号的输入输出的输入输出接口的计算机构成。在本实施方式中，控制部300能够通过由处理器执行读取到存储器的程序或命令，从而根据用于造型三维造型物的造型用数据，控制喷射部100及驱动部210执行后述的三维造型处理、以及清扫喷嘴的清洁处理。此外，控制部300也可以不是计算机，而是由多个电路的组合构成。
控制部300与显示装置400连接。显示装置400例如由液晶显示器或有机EL显示器构成。在本实施方式中，显示装置400设置于壳体110，但显示装置400也可以与壳体110分离配置。
图2是表示本实施方式的喷射部100的简要构成的图。喷射部100具备塑化机构30和喷嘴60。塑化机构30具有材料输送机构40和加热块90。喷射部100中被供给收纳于材料收纳部20的材料。喷射部100在控制部300的控制下，通过塑化机构30使从材料收纳部20供给的材料的至少一部分塑化而生成造型材料，并将生成的造型材料从喷嘴60喷射至载置台220上进行层叠。此外，有时将层叠于载置台220的材料称为层叠材料。另外，有时也将通过从喷嘴喷射材料并使喷射出的材料层叠来造型三维造型物的三维造型方式称为材料挤出法(ME：Material Extrusion)。
在本实施方式中，“塑化”是指对具有热塑性的材料加热而使其熔融。“熔融”不仅是指具有热塑性的材料被加热至熔点以上的温度而变为液状，还指通过将具有热塑性的材料加热至玻璃化转变温度以上的温度而使其软化，从而显现出流动性。
本实施方式的材料收纳部20中收纳有颗粒或粉末等状态的材料。在本实施方式中，收纳于材料收纳部20的材料是颗粒状的树脂。本实施方式的材料收纳部20由料斗构成。收纳于材料收纳部20的材料经由供给路22供给至塑化机构30的材料输送机构40，该供给路22以将材料收纳部20与喷射部100连接的方式设置于材料收纳部20的下方。
加热块90具有加热器58。加热器58由控制部300控制，并被加热至用于使材料塑化的塑化温度。塑化温度根据使用的材料的种类而不同，例如为该材料的玻璃化转变温度或熔点。当材料为ABS树脂时，塑化温度例如设定为ABS树脂的玻璃化转变温度即约110℃。加热块90中设置有贯通孔80。贯通孔80构成为能够拆装喷嘴60。材料输送机构40朝向安装于加热块90的贯通孔80的喷嘴60的喷嘴流路61输送造型材料。塑化机构30将从材料收纳部20供给至材料输送机构40的材料一边利用材料输送机构40朝向喷嘴60的喷嘴流路61输送，一边利用加热块90的热进行加热使其塑化。
本实施方式的材料输送机构40具备螺杆箱31、收纳于螺杆箱31内的螺杆41、以及驱动螺杆41的驱动电机32。本实施方式的加热块90具备具有开口部94的壳体部91和配置于壳体部91内的筒50。筒50b设置有第一连通孔56b。本实施方式的贯通孔80通过将开口部94与连通孔56连通而形成。另外，上述加热器58内置于筒50。此外，本实施方式的螺杆41是所谓的平头螺杆，有时也称为“卷轴(scroll)”。
螺杆41具有沿其中心轴RX的方向的高度小于直径的大致圆柱形状。螺杆41在与筒50对置的面上具有形成有螺旋槽45的槽形成面42。槽形成面42与后述的筒50的螺杆对置面52对置。此外，本实施方式的中心轴RX与螺杆41的旋转轴一致。关于螺杆41的槽形成面42侧的构成的详细情况，之后进行说明。
驱动电机32连接于螺杆41的与槽形成面42相反侧的面上。驱动电机32在控制部300的控制下进行驱动。螺杆41通过由驱动电机32的旋转产生的转矩以中心轴RX为中心进行旋转。此外，驱动电机32也可以不直接与螺杆41连接，例如，也可以经由减速器连接。
筒50具有与螺杆41的槽形成面42对置的螺杆对置面52。壳体部91以将筒50的与螺杆对置面52相反侧的面、即筒50的下表面覆盖的方式配置。上述连通孔56及开口部94设置于与螺杆41的中心轴RX重叠的位置。即，贯通孔80位于与中心轴RX重叠的位置。
如上所述，喷嘴60可拆装地安装于加热块90的贯通孔80。喷嘴60也被称为喷嘴芯片。喷嘴60中设置有上述喷嘴流路61。喷嘴流路61在喷嘴60的前端具有喷嘴开口63，在喷嘴60的后端具有流入口65。喷嘴开口63位于流入口65的-Z方向的位置。本实施方式的喷嘴60将经由贯通孔80和流入口65流入喷嘴流路61的材料从喷嘴开口63朝向载置台220喷出。喷嘴60在比喷嘴60的前端更靠上方的位置具有屏蔽件68。更为具体而言，屏蔽件68在喷嘴60的外周配置于喷嘴开口63与加热块90之间。屏蔽件68具有沿水平方向的圆盘状的形状。屏蔽件68抑制加热块90的热量向层叠材料传递。
图3是表示螺杆41的槽形成面42侧的构成的简要立体图。在图3中，用单点划线示出螺杆41的中心轴RX的位置。如上所述，槽形成面42上设置有螺旋槽45。螺杆41的槽形成面42的中央部即螺杆中央部47构成为与螺旋槽45的一端连接的凹坑。螺杆中央部47与筒50的连通孔56对置。螺杆中央部47与中心轴RX交叉。
螺杆41的螺旋槽45构成所谓的旋涡槽。螺旋槽45以从螺杆中央部47朝向螺杆41的外周画弧的方式呈旋涡状延伸。螺旋槽45也可以构成为呈渐开曲线状或螺旋状延伸。槽形成面42上设置有凸条部46，该凸条部46构成螺旋槽45的侧壁部且沿各螺旋槽45延伸。螺旋槽45延续至形成于螺杆41的侧面43的材料导入口44。材料导入口44是接收经由材料收纳部20的供给路22供给的材料的部分。
图3中示出了具有三个螺旋槽45和三个凸条部46的螺杆41的例子。设置于螺杆41的螺旋槽45或凸条部46的数量并不限定于三个，也可以仅设置一个螺旋槽45，也可以设置两个以上的多个螺旋槽45。另外，图3中图示了材料导入口44形成于三个位置的螺杆41的例子。设置于螺杆41的材料导入口44的数量并不限定于三个位置，既可以仅设置于一个位置，也可以设置于两个位置以上的多个位置。
图4是表示筒50的螺杆对置面52侧的构成的俯视图。如上所述，在螺杆对置面52的中央形成有连通孔56。在螺杆对置面52中的连通孔56的周围形成有多个引导槽54。各个引导槽54的一端与连通孔56连接，并从连通孔56朝向螺杆对置面52的外周呈漩涡状延伸。各个引导槽54具有将造型材料引导至连通孔56的功能。此外，引导槽54的一端也可以不与连通孔56连接。另外，在筒50也可以不形成引导槽54。
图5是表示清洁机构250的简要构成的说明图。如上所述，清洁机构250具有刷子251及刮片252。刷子251通过多个毛束沿Y方向排列而构成。刮片252是沿Z方向及Y方向的平板状的部件。刷子251的前端及刮片252的前端朝向+Z方向。刮片252的前端配置于比刷子251的前端更靠下方的位置。如上所述，刷子251及刮片252配置于能够与喷嘴60接触的高度。另外，刷子251的前端配置于能够与设置于喷嘴60的屏蔽件68接触的高度，刮片252的前端配置于不与屏蔽件68接触的高度。在本实施方式中，刷子251与刮片252通过固定件258而被一体化，能够在消耗时同时进行更换。需要说明的是，刷子251和刮片252也可以能够单独进行更换。
刷子251及刮片252具有比在喷射部100中塑化的塑化材料的塑化温度高的熔点。另外，刷子251及刮片252具有比喷嘴60的硬度低的硬度。在本实施方式中，硬度是指维氏硬度。进而，在本实施方式中，刮片252的弹性模量比刷子251的弹性模量高。在本实施方式中，弹性模量是指杨氏模量。喷嘴60例如由超硬合金或工具钢、SUS等的金属形成，刷子251及刮片252例如由SUS或铁、黄铜等的金属形成。此外，刷子251及刮片252也可以分别由树脂形成。另外，刷子251也可以由天然纤维或化学纤维形成，刮片252也可以由陶瓷形成。此外，在其他的实施方式中，刮片252与刷子251的弹性模量也可以相同，刷子251的弹性模量也可以比刮片252的弹性模量高。
清洁机构250还具备冲洗部253。冲洗部253也被称为冲洗台。在本实施方式中，冲洗部253、刮片252以及刷子251按此顺序沿+X方向排列。也就是说，刮片252配置于冲洗部253与刷251之间。冲洗部253的+Z方向的前端比刮片252的前端低。在后述的清洁处理中，从喷嘴60喷射出的废料落至冲洗部253上并在冲洗部253上汇聚成球状，并落下至清除废料容器260。冲洗部253的上表面构成为倾斜面以促进废料的落下。更为具体而言，冲洗部253以远离刮片252的顺序且铅垂方向上的位置低的顺序具有第一倾斜面254、第二倾斜面255以及第三倾斜面256。第一倾斜面254、第二倾斜面255以及第三倾斜面256分别以各自的+X方向的端部的位置比-X方向的端部的位置高的方式倾斜。在本实施方式中，第二倾斜面255及第三倾斜面256相对于水平面的倾斜角度大于第一倾斜面254相对于水平面的倾斜角度。
图6是表示三维造型物的制造方法的三维造型处理的流程图。三维造型装置10的控制部300在从用户受理了规定的操作时执行该三维造型处理。
在步骤S100中，控制部300从外部的计算机或记录介质等获取造型数据。在造型数据中，按形成三维造型物的每个层而包含表示喷嘴60的移动路径的造型路径数据。造型路径数据与表示从喷嘴60喷射出的材料的喷射量的喷射量数据相关联。
在步骤S110中，控制部300执行清洁处理。清洁处理是指用于清扫喷嘴60的处理。也将执行清洁处理的步骤S110以及后述的步骤S140、S160称为清洁工序。
图7是清洁处理的流程图。当执行清洁处理时，在步骤S300中，控制部300在控制驱动部210，使喷嘴60移动至冲洗部253上之后，控制塑化机构30，从喷嘴60朝向冲洗部253喷射规定量的材料。朝向冲洗部253喷射出的材料也称为废料。被喷射至冲洗部253的废料沿着冲洗部253上的倾斜面落下至冲洗废料容器260。喷射出的材料的量例如是与喷嘴流路61的容积相当的量。
在冲洗部253上喷射了废料之后，控制部300使喷嘴60朝向刷子251及刮片252移动，在步骤S310中执行清洁动作。清洁动作是指：通过以喷嘴60多次横穿清洁机构250的方式使喷嘴60往复移动，从而使刷子及刮片252的至少一方与喷嘴60接触的动作。
图8是本实施方式中的清洁动作的说明图。图8中示出从上方观察喷嘴60的前端和清洁机构250的刷子251及刮片252的样子，用虚线的箭头表示喷嘴60移动的路径。如图8所示，清洁机构250具有长度方向，在本实施方式中，长度方向为Y方向。在本实施方式中，控制部300在清洁动作中使喷嘴60的前端与刮片252接触之后，使喷嘴60的前端与刷子251接触。并且，然后，控制部300使喷嘴60以多次横穿刷子251及刮片252的方式往复移动。具体而言，在本实施方式中，控制部300使喷嘴60沿清洁机构250的长度方向，按照M字或W字状的路径、换言之呈三角波形状的路径往复移动。通过这样，控制部300在清洁动作中，能够以喷嘴60在刷子251或刮片252的不同位置接触的方式使喷嘴60往复移动。此外，控制部300既可以以在往复移动中的全部移动时横穿清洁机构250上的不同位置的方式使喷嘴移动，也可以以在往复移动中的一部分移动时横穿清洁机构250上的相同位置的方式使喷嘴60移动。
返回图7进行说明。控制部300在使清洁动作完成时，在步骤S320中，对清洁处理的执行次数进行计数。以下，也将清洁处理的执行次数称为清洁次数。计数出的清洁次数非易失性地存储在控制部300具备的存储器中。在本实施方式中，每当执行一次上述步骤S310的处理时，控制部300便将清洁次数加一次。清洁次数持续相加直到清洁机构250被更换为止，当清洁机构250被更换时复位。控制部300可以通过传感器等检测清洁机构250被更换的情况，也可以通过受理来自用户的规定操作进行检测。
返回图6进行说明。当如以上那样执行了清洁处理时，接着，控制部300在步骤S120中开始执行层叠处理。该层叠处理是根据造型数据控制驱动部210及喷射部100逐层从喷射部100向载置台220上喷射造型材料，从而造型由多个层构成的三维造型物的处理。将从步骤S120至后述步骤S150为止的处理也称为造型工序。
在层叠处理的执行中，在步骤S130中，控制部300判断是否执行清洁处理。例如，控制部300在塑化机构30中检测到造型材料的喷射异常时、或者形成了预定数量的层时、造型材料的种类发生变更时等，判断为执行清洁处理。在判断为执行清洁处理时，控制部300在步骤S140中执行与使用图7及图8说明过的清洁处理相同的清洁处理。在判断为不执行清洁处理时，控制部300跳过步骤S140中的清洁处理。
在步骤S150中，控制部300判断层叠处理是否已完成，即三维造型物的造型是否已完成。当层叠处理未完成时，控制部300使处理返回步骤S120，继续执行层叠处理。当层叠处理完成时，控制部300在步骤S160中执行与使用图7及图8说明过的清洁处理相同的清洁处理。
在步骤S160中的清洁处理完成之后，控制部300在步骤S170中确认清洁机构250的磨损状态。在本实施方式中，控制部300通过从自身的存储器获取图7所示的步骤S320中计数的清洁次数，从而确定清洁机构250的磨损状态。在本实施方式中，清洁次数表示清洁机构250的磨损状态。更为具体而言，清洁次数越多，则表示清洁机构250的磨损量越多。此外，在其他的实施方式中，也可以预先求出每一次清洁处理的磨损量，控制部300根据该值和清洁次数算出磨损量。
在步骤S180中，控制部300根据清洁机构250的磨损状态判断磨损量是否为规定以上。例如，控制部300在清洁次数超过预先设定的阈值时，判断为磨损量为规定以上。当判断为磨损量为规定以上时，控制部300在步骤S190中建议更换清洁机构250。具体而言，例如，控制部300通过控制显示装置400来通知督促更换清洁机构250的信息，从而建议更换清洁机构250。控制部300可以通过使用作为通知部的声音输出装置输出声音来进行清洁机构250的更换通知，也可以通过使作为通知部的LED等光源点亮来进行。
当在步骤S180中判断为清洁机构250的磨损量不在规定以上时，控制部300在步骤S200中进行清洁机构250的高度调整。具体而言，控制部300以清洁次数越多则清洁机构250的高度越高的方式控制高度调整装置280，调整清洁机构250与喷嘴60的间隔。在本实施方式中，控制部300在该高度调整中，刷子251及刮片252变为能够与喷嘴60接触的高度，在清洁处理之中，调整清洁机构250与喷嘴60的间隔，以使刮片252的前端不与屏蔽件68接触，而刷子251的前端能够与屏蔽件68接触。另外，清洁机构250的高度调整处理也可以在下一次的三维造型处理开始执行的时刻执行。当以上说明的一系列处理完成时，三维造型处理结束。
根据以上说明的本实施方式的三维造型装置10，通过以喷嘴60多次横穿清洁机构250的方式使喷嘴60往复移动，从而执行使刷子251及刮片252的至少一方与喷嘴60接触的清洁动作，在清洁动作中，喷嘴60以喷嘴60在刷子251或者刮片252的不同位置接触的方式往复移动。因此，能够抑制喷嘴60集中横穿清洁机构250的特定部位并与之接触，由此，能够抑制清洁机构250早期磨损。其结果是，能够降低清洁机构250的更换频率。
另外，在本实施方式中，清洁机构250具备的刮片252的弹性模量比刷子251的弹性模量高。因此，容易通过刮片252除去附着于喷嘴60的材料。
另外，在本实施方式中，在清洁动作中，控制部300使喷嘴60沿着清洁机构250的长度方向沿呈三角波形状的路径移动。因此，能够高效地使喷嘴60横穿清洁机构250上的不同位置。
另外，在本实施方式中，在清洁机构250中，刮片252的前端配置于比刷子251的前端更靠下的位置，因此，能够利用刮片252高效地除去附着于喷嘴60的前端的材料。
另外，在本实施方式中，由于刷子251的前端配置于能够与屏蔽件68接触的高度，刮片252的前端配置于不与屏蔽件68接触的高度，因此，能够利用刷子251除去附着于屏蔽件68的材料。
另外，在本实施方式中，在清洁动作中，控制部300在使喷嘴60的前端与刮片252接触而将附着于喷嘴60的前端的造型材料除去之后，使喷嘴60的前端与刷子251接触，因而能够高效地清扫喷嘴60。
另外，在本实施方式中，在清洁处理中，控制部300在冲洗部253上从喷嘴60喷射了废料之后，使喷嘴60朝向刷子251及刮片252移动，因此，能够在除去残存于喷嘴流路61的造型材料的基础上清扫喷嘴60。
另外，在本实施方式中，控制部300根据清洁处理的执行次数确定清洁机构250的磨损状态，因此，能够通过简单的处理掌握磨损状态。
另外，在本实施方式中，控制部300根据清洁机构250的磨损状态建议更换清洁机构250，因此，能够提高便利性。
另外，在本实施方式中，控制部300根据清洁机构250的磨损状态调整清洁机构250与喷嘴60的间隔，因此，能够更可靠地进行喷嘴60的清扫。
另外，在本实施方式中，由于在造型前、造型中、造型后的三个阶段中执行清洁处理，因此，能够抑制在材料附着于喷嘴60的状态下进行三维造型物的造型。其结果是，能够抑制树脂垃圾从喷嘴60落至造型中的三维造型物落，因此，能够提高三维造型物的造型精度。此外，在其他的实施方式中，也可以在造型前、造型中、造型后的三个时刻中的任意一个或两个时刻执行清洁处理。另外，控制部300也可以在与这些时刻无关地，在受理了来自用户的规定操作时执行清洁处理。
图9至图12是清洁动作的另一例的说明图。图9中示出使喷嘴60沿着清洁机构250的长度方向并沿呈矩形波形状的路径移动的例子。图10中示出使喷嘴60沿着清洁机构250的长度方向并沿呈正弦波形状的路径移动的例子。图11中示出使喷嘴60沿着清洁机构250的长度方向并沿呈锯齿波形状的路径移动的例子。如这些图所示，在清洁动作中，控制部300能够使喷嘴60以各种路径往复移动。另外，如图12所示，在清洁动作中，控制部300也可以使喷嘴60横穿刷子251的次数多于横穿刮片252的次数。通过这样，能够抑制刮片252的磨损。
B.第二实施方式：
图13是表示第二实施方式中的三维造型装置11的简要构成的图。在本实施方式中，三维造型装置11具备两个喷射部和两个清洁机构。具体而言，本实施方式中的喷射部包括具备喷射第一造型材料的第一喷嘴71的第一喷射部101、和具备喷射第二造型材料的第二喷嘴72的第二喷射部102。第一造型材料及第二造型材料例如可以为造型用的材料与支撑用的材料的组合，除此以外，例如也可以为不同颜色或不同材质的材料的组合。第一喷射部101及第二喷射部102的构成与第一实施方式中的喷射部100的构成相同。
本实施方式中的清洁机构具有第一清洁机构261和第二清洁机构262，第一清洁机构261具备用于清扫第一喷嘴71的刷子及刮片，第二清洁机构262具备用于清扫第二喷嘴72的刷子及刮片。第一清洁机构261及第二清洁机构262的构成与第一实施方式中的清洁机构250的构成相同。此外，在本实施方式中，两个清洁机构261、262在X方向上隔开规定的间隔配置，各个清洁机构261、262具备的冲洗部、刮片以及刷子按此顺序朝向+Y方向排列。
在本实施方式中，控制部300使用两个喷射部101、102以及两个清洁机构261、262，执行图6所示的三维造型处理。在本实施方式的三维造型处理中，分开使用两个喷射部101、102执行层叠处理。并且，在图7所示的清洁处理中，控制部300通过使第一喷射部101具备的第一喷嘴71和第二喷射部102具备的第二喷嘴72分别进行图8所示的清洁动作，从而使用第一清洁机构261和第二清洁机构262同时对第一喷嘴71和第二喷嘴72进行清扫。
根据以上说明的第二实施方式，由于能够同时清扫两个喷射部101、102具备的两个喷嘴71、72，因而能够缩短清洁处理所需的时间。其结果是，能够高效地执行三维造型处理。此外，在本实施方式中，示出了在三维造型装置11中喷射部和清洁机构各具备两个的例子，但喷射部和清洁机构也可以各具备三个以上。
C.第三实施方式：
图14是表示第三实施方式中的三维造型装置12的简要构成的图。第三实施方式的三维造型装置12主要是喷射部的构成与第一实施方式不同，其他的构成及三维造型处理的处理内容与第一实施方式相同。因此，以下主要对喷射部的构成进行说明。
本实施方式的三维造型装置12具备喷射部103、材料收纳部23、壳体110、驱动部210、载置台220以及控制部300。三维造型装置12还具备鼓风机16。鼓风机16构成为经由歧管17朝向喷射部103进行送风的送风机。在本实施方式中，壳体110内的造型空间111中收纳有歧管17的一部分、喷射部103、驱动部210以及载置台220。
本实施方式的材料收纳部23构成为收纳丝状材料的支架。材料收纳部23构成为能够将内部收纳的材料向材料收纳部23的外部卷出。
图15是表示本实施方式的喷射部103的简要构成的图。喷射部103具备：作为塑化机构的加热块190，具有加热器，并设置有贯通孔180；喷嘴73，可拆装地安装于贯通孔80中；以及材料输送机构140，朝向安装于加热块190的喷嘴73的喷嘴流路74输送材料MF。另外，喷射部103还具备屏蔽件92，该屏蔽件92在Z方向上配置于材料输送机构140与加热块190之间，抑制从加热块190向材料输送机构140传热。本实施方式的材料输送机构140与第一实施方式不同，不具备螺杆箱31和螺杆41，而是由两个轮子49构成。加热块190与第一实施方式不同，不具备筒50和壳体部91。
本实施方式的喷嘴73从-Z方向插通于贯通孔180和设置于屏蔽件92的屏蔽件开口93，由此安装于加热块190。即，在本实施方式中，喷嘴73的沿Z方向的尺寸以及喷嘴流路74的沿Z方向的尺寸比贯通孔180的沿Z方向的尺寸长。因此，在本实施方式中，设置于喷嘴73的后端的流入口165位于加热块190的+Z方向，更为具体而言是屏蔽件92的+Z方向侧。
构成材料输送机构140的两个轮子49通过其旋转将材料收纳部23内的材料MF向外部引出并向两个轮子49之间引导，并且朝向安装于加热块190的贯通孔180的喷嘴73的喷嘴流路74输送。加热块190利用内置于加热块190的未图示的加热器的热，使输送至喷嘴73的喷嘴流路74内的材料MF塑化。
本实施方式的材料MF在喷嘴73的流入口165附近被从上述鼓风机16经由歧管17送来的空气冷却。由此，材料MF的流入口165附近的塑化被抑制，从而能够将材料MF高效地输送至流入口165内。此外，歧管17的出口端18位于屏蔽件92的+Z方向侧。由此，从歧管17送出的空气容易被屏蔽件92引导至流入口165附近，因此，流入口165附近的材料MF被有效地冷却。
此外，本实施方式中的清洁机构250的构成与第一实施方式相同，但在清洁处理之中，刷子251的前端不与屏蔽件92接触。这是因为，在本实施方式中，屏蔽件92位于比加热块190更靠上方的位置。
在以上说明的本实施方式的三维造型装置12中，也可以使用清洁机构250进行喷嘴73的清扫。
D：其他的实施方式：
(D1)在上述实施方式中，清洁机构250具备冲洗部253。相对于此，清洁机构250也可以不具备冲洗部253。
(D2)在上述实施方式中，喷嘴60、73具备屏蔽件68、92。相对于此，喷嘴60、73也可以不具备屏蔽件68、92。
(D3)在上述实施方式中，控制部300也可以分别确认刮片252和刷子251的磨损状态，单独建议更换。更为具体而言，控制部300分别对喷嘴60通过刮片252和刷子251的次数进行计数，并将各自的清洁次数存储于存储器。然后，控制部300对分别针对刮片252和刷子251设定的阈值与各自的清洁次数进行比较。通过这样，控制部300能够针对刮片252和刷子251分别建议更换。
(D4)在上述实施方式中，也可以不执行清洁次数的计数、磨损量的检测、清洁机构的更换建议。也就是说，也可以省略图6中的步骤S170～S190的处理。
(D5)在上述实施方式中，使用高度调整装置280调整喷嘴60与清洁机构250的间隔。相对于此，例如，若驱动部210能够使喷射部100沿Z方向移动，则控制部300也可以通过调整喷射部100的高度来调整清洁处理时的喷嘴60与清洁机构250的间隔。
(D6)在上述实施方式中，也可以省略高度调整装置280对清洁机构250的高度调整。也就是说，也可以省略图6中的步骤S200的处理。该情况下，清洁机构250也可以不固定于高度调整装置280，而是直接固定于壳体110。
(D7)在上述实施方式中，根据清洁次数判断清洁机构250的磨损状态。相对于此，例如也可以在壳体110设置能够检测刮片252、刷子251的高度的测距传感器，根据该传感器对刮片252、刷子251的高度的测定结果判断清洁机构的磨损状态。该情况下，刮片252、刷子251的高度越低，则表示磨损量越多。
(D8)在上述实施方式中，清洁机构250经由高度调整装置280固定于壳体110。相对于此，清洁机构250也可以固定于载置台220。当清洁机构250固定于载置台220时，控制部300能够使用第二驱动部212调整清洁处理时的清洁机构250与喷嘴60的间隔。
(D9)在上述实施方式中，清洁机构250在水平方向上配置于与载置台220不同的区域。相对于此，清洁机构250也可以在水平方向上配置于与载置台220重叠的区域且与造型三维造型物的载置台220的造型区域不同的区域。由此，能够形成为紧凑的三维造型装置。
E.其他的方式：
本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内以各种构成实现。例如，与以下记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征能够适当地进行替换或组合，以解决上述问题的一部分或全部、或者为了实现上述效果的一部分或全部。另外，只要在本说明书中未说明该技术特征为必需特征，便能够适当地删除。
(1)根据本发明的第一方式，提供一种三维造型装置。该三维造型装置具备：喷射部，具有塑化机构及喷嘴，所述塑化机构使塑化材料塑化而生成造型材料，所述喷射部从所述喷嘴喷射出所述造型材料；载置台，层叠所述造型材料；驱动部，变更所述喷射部与所述载置台的相对位置；清洁机构，具有刷子及刮片；以及控制部，能够执行清扫所述喷嘴的清洁处理，所述刷子及所述刮片配置于能够与所述喷嘴接触的高度，所述刷子及所述刮片具有比所述塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比所述喷嘴的硬度低的硬度，在所述清洁处理中，所述控制部通过以所述喷嘴多次横穿所述清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使所述刷子及所述刮片的至少一方与所述喷嘴接触的清洁动作，在所述清洁动作中，所述控制部以使所述喷嘴在所述刷子或所述刮片的不同位置接触的方式使所述喷嘴进行所述往复移动。
在这样的方式的情况下，通过以喷嘴多次横穿清洁机构的方式使喷嘴往复移动，从而执行使刷子及所述刮片的至少一方与喷嘴接触的清洁动作，在清洁动作中，喷嘴以喷嘴在刷子或者刮片的不同位置接触的方式往复移动。因此，能够抑制喷嘴集中横穿清洁机构的特定部位，由此，能够抑制清洁机构早期磨损。其结果是，能够降低清洁机构的更换频率。
(2)在上述方式中，也可以是所述刮片的弹性模量比所述刷子的弹性模量高。在这样的方式的情况下，容易除去附着于喷嘴的材料。
(3)在上述方式中，也可以是在所述清洁动作中，所述控制部使所述喷嘴沿着所述清洁机构的长度方向并沿呈三角波、矩形波、正弦波或者锯齿波的形状的路径进行所述往复移动。在这样的方式的情况下，能够高效地使喷嘴横穿清洁机构上的不同位置。
(4)在上述方式中，也可以是所述刮片的前端配置于比所述刷子的前端更靠下方的位置。在这样的方式的情况下，能够高效地通过刮片除去附着于喷嘴前端的材料。
(5)在上述方式中，也可以是所述喷嘴在比所述喷嘴的前端更靠上方的位置具有屏蔽件，
所述刷子的前端配置于能够与所述屏蔽件接触的高度，所述刮片的前端配置于不与所述屏蔽件接触的高度。在这样的方式的情况下，能够除去附着于屏蔽件的材料。
(6)在上述方式中，也可以是在所述清洁动作中，所述控制部在使所述喷嘴的前端与所述刮片接触之后，使所述喷嘴的前端与所述刷子接触。在这样的方式的情况下，能够在通过刮片除去了附着于喷嘴前端的材料之后，通过刷子进行整个喷嘴的清扫。因此，能够高效地清扫喷嘴。
(7)在上述方式中，也可以是在所述清洁动作中，所述控制部使所述喷嘴横穿所述刷子的次数比所述喷嘴横穿所述刮片的次数多。在这样的方式的情况下，能够抑制刮片的磨损。
(8)在上述方式中，也可以是所述清洁机构具有冲洗部，在所述冲洗部与所述刷子之间配置有所述刮片，所述冲洗部按照与所述刮片的距离从远到近的顺序且按照铅垂方向上的位置从低到高的顺序具有第一倾斜面、第二倾斜面以及第三倾斜面，第二倾斜面及第三倾斜面相对于水平面的倾斜角度比所述第一倾斜面相对于水平面的倾斜角度大。
(9)在上述方式中，也可以是在所述清洁处理中，在所述冲洗部上从所述喷嘴喷射出所述造型材料之后，使所述喷嘴朝向所述刷子及所述刮片移动。在这样的方式的情况下，能够在除去残存于喷嘴内的材料的基础上清扫喷嘴。
(10)在上述方式中，也可以是所述喷射部具有第一喷射部和第二喷射部，所述第一喷射部具备喷射第一造型材料的第一喷嘴，所述第二喷射部具备喷射第二造型材料的第二喷嘴，所述清洁机构具有第一清洁机构和第二清洁机构，所述第一清洁机构具有用于清扫所述第一喷嘴的刷子及刮片，所述第二清洁机构具有用于清扫所述第二喷嘴的刷子及刮片，所述控制部使用所述第一清洁机构和所述第二清洁机构，同时对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴执行所述清洁处理。在这样的方式的情况下，由于能够同时清扫两个喷射部具备的两个喷嘴，因而能够缩短清洁处理所需的时间。
(11)在上述方式中，也可以是所述控制部根据所述清洁处理的执行次数确定所述清洁机构的磨损状态。在这样的方式的情况下，能够通过简单的处理掌握磨损状态。
(12)在上述方式中，也可以具备通知部，所述控制部根据所述磨损状态控制所述通知部，通知督促更换所述清洁机构的信息。在这样的方式的情况下，能够提高三维造型装置的便利性。
(13)在上述方式中，也可以是所述控制部根据所述磨损状态调整所述清洁机构与所述喷嘴的间隔。在这样的方式的情况下，能够更加可靠地进行喷嘴的清扫。
(14)根据本发明的第二方式，提供一种三维造型装置中的三维造型物的制造方法，所述三维造型装置具备：喷射部，具有塑化机构及喷嘴，所述塑化机构使塑化材料塑化而生成造型材料，所述喷射部从所述喷嘴喷射出所述造型材料；载置台，层叠所述造型材料；驱动部，变更所述喷射部与所述载置台的相对位置；以及清洁机构，具有刷子及刮片；所述刷子及所述刮片配置于能够与所述喷嘴接触的高度，所述刷子及所述刮片具有比所述塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比所述喷嘴的硬度低的硬度。该制造方法具备：造型工序，从所述喷射部向所述载置台喷射所述造型材料而造型三维造型物；以及清洁工序，在所述造型工序之前、所述造型工序之中、所述造型工序之后的至少任意一个时刻，通过以所述喷嘴多次横穿所述清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使所述刷子及所述刮片的至少一方与所述喷嘴接触的清洁动作，在所述清洁工序中，在所述清洁动作中以使所述喷嘴在所述刷子或所述刮片的不同位置接触的方式使所述喷嘴进行所述往复移动。

Claims (14)

1.一种三维造型装置，其特征在于，具备：
喷射部，具有塑化机构及喷嘴，所述塑化机构使塑化材料塑化而生成造型材料，所述喷射部从所述喷嘴喷射出所述造型材料；
载置台，层叠所述造型材料；
驱动部，变更所述喷射部与所述载置台的相对位置；
清洁机构，具有刷子及刮片；以及
控制部，能够执行清扫所述喷嘴的清洁处理，
所述刷子及所述刮片配置于能够与所述喷嘴接触的高度，
所述刷子及所述刮片具有比所述塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比所述喷嘴的硬度低的硬度，
在所述清洁处理中，所述控制部通过以所述喷嘴多次横穿所述清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使所述刷子及所述刮片的至少一方与所述喷嘴接触的清洁动作，
在所述清洁动作中，所述控制部以使所述喷嘴在所述刷子或所述刮片的不同位置接触的方式使所述喷嘴进行所述往复移动。
2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，
所述刮片的弹性模量比所述刷子的弹性模量高。
3.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
在所述清洁动作中，所述控制部使所述喷嘴沿着所述清洁机构的长度方向并沿呈三角波、矩形波、正弦波或者锯齿波的形状的路径进行所述往复移动。
4.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述刮片的前端配置于比所述刷子的前端更靠下方的位置。
5.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述喷嘴在比所述喷嘴的前端更靠上方的位置具有屏蔽件，
所述刷子的前端配置于能够与所述屏蔽件接触的高度，
所述刮片的前端配置于不与所述屏蔽件接触的高度。
6.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
在所述清洁动作中，所述控制部在使所述喷嘴的前端与所述刮片接触之后，使所述喷嘴的前端与所述刷子接触。
7.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
在所述清洁动作中，所述控制部使所述喷嘴横穿所述刷子的次数比所述喷嘴横穿所述刮片的次数多。
8.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述清洁机构具有冲洗部，
在所述冲洗部与所述刷子之间配置有所述刮片，
所述冲洗部按照与所述刮片的距离从远到近的顺序且按照铅垂方向上的位置从低到高的顺序具有第一倾斜面、第二倾斜面以及第三倾斜面，第二倾斜面及第三倾斜面相对于水平面的倾斜角度比所述第一倾斜面相对于水平面的倾斜角度大。
9.根据权利要求8所述的三维造型装置，其特征在于，
在所述清洁处理中，所述控制部在所述冲洗部上从所述喷嘴喷射出所述造型材料之后，使所述喷嘴朝向所述刷子及所述刮片移动。
10.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述喷射部具有第一喷射部和第二喷射部，所述第一喷射部具备喷射第一造型材料的第一喷嘴，所述第二喷射部具备喷射第二造型材料的第二喷嘴，
所述清洁机构具有第一清洁机构和第二清洁机构，所述第一清洁机构具有用于清扫所述第一喷嘴的刷子及刮片，所述第二清洁机构具有用于清扫所述第二喷嘴的刷子及刮片，
所述控制部使用所述第一清洁机构和所述第二清洁机构，同时对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴执行所述清洁处理。
11.根据权利要求1或2所述的三维造型装置，其特征在于，
所述控制部根据所述清洁处理的执行次数确定所述清洁机构的磨损状态。
12.根据权利要求11所述的三维造型装置，其特征在于，
所述三维造型装置具备通知部，
所述控制部根据所述磨损状态控制所述通知部，通知督促更换所述清洁机构的信息。
13.根据权利要求11所述的三维造型装置，其特征在于，
所述控制部根据所述磨损状态调整所述清洁机构与所述喷嘴的间隔。
14.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，是三维造型装置中的三维造型物的制造方法，所述三维造型装置具备：
喷射部，具备塑化机构及喷嘴，所述塑化机构使塑化材料塑化而生成造型材料，所述喷射部从所述喷嘴喷射出所述造型材料；
载置台，层叠所述造型材料；
驱动部，变更所述喷射部与所述载置台的相对位置；以及
清洁机构，具有刷子及刮片，
所述刷子及所述刮片配置于能够与所述喷嘴接触的高度，
所述刷子及所述刮片具有比所述塑化材料的塑化温度高的熔点，并具有比所述喷嘴的硬度低的硬度，
所述制造方法具备：
造型工序，从所述喷射部向所述载置台喷射所述造型材料而造型三维造型物；以及
清洁工序，在所述造型工序之前、所述造型工序之中、所述造型工序之后的至少任意一个时刻，通过以所述喷嘴多次横穿所述清洁机构的方式使所述喷嘴往复移动，从而执行使所述刷子及所述刮片的至少一方与所述喷嘴接触的清洁动作，
在所述清洁工序中，在所述清洁动作中以使所述喷嘴在所述刷子或所述刮片的不同位置接触的方式使所述喷嘴进行所述往复移动。
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