WO2019155611A1 - ３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド - Google Patents

３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド Download PDF

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谷口　秀夫
暢久 石田
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谷口　秀夫
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Definitions

  • the present invention relates to a discharge head (hot end) of a modeling material for a three-dimensional modeling apparatus (three-dimensional printer).
  • FIG. 6 a structure as shown in FIG. 6 is known.
  • This discharge head has a structure in which a nozzle 91 is screwed so as to project a discharge portion 91a on one end side of a heater block 93, and a barrel 92 is screwed on a other end side of the heater block 93 which leads a supply portion of a modeling material.
  • the wire-shaped modeling material (filament 99) is inserted into the barrel 92, and the modeling material is heated and melted by the heater block 93 and discharged from the discharge portion 91a.
  • the filament 99 is supplied with a necessary amount into the barrel 92 by a control signal, so that a necessary amount is discharged from the discharge portion 91a, and the position of the discharge portion 91a forms a modeling object.
  • the discharged modeling material is stacked to form a desired three-dimensional modeled object.
  • the present applicant has previously proposed a discharge head that can use a high melting point molding material by reducing the size and weight and operating at a high temperature (Patent Document 1).
  • the discharge head includes a metal block 94 having a discharge portion 94 a formed on one end side, an attachment portion 94 b formed on the other end side, and an intermediate portion being a melting portion, and a metal block 94.
  • a heating plate 96 attached to the melting portion of the metal block 94, and the heating plate 96 is made of an inorganic bonding material capable of withstanding a temperature of 500 ° C. or higher.
  • the barrel 95 is attached to the attachment portion 94b of the metal block 94 via a heat insulating spacer.
  • the heating plate 96 is joined so that it can withstand high temperatures, and the heat of the metal block 94 is reduced from escaping to the barrel 95 by using a heat insulating spacer, thereby reducing the size and weight and the freedom of selecting a modeling material that can be used. It can be improved and a quick start is possible.
  • the metal block 94, the heat insulating spacer, and the barrel 95 are made of a plurality of parts such as the metal block 94, the heat insulating spacer, and the barrel 95. Therefore, it is troublesome to manage and assemble parts, hinder further reduction in size and weight and durability, and cause a decrease in reliability as a discharge head.
  • the temperature of the barrel 95 is close to room temperature, but the heat conduction from the metal block 94 to the barrel 95 cannot be sufficiently suppressed only by using a heat insulating spacer, and further cooling is required. There is also.
  • An object of the present invention has been made in view of such a situation, and can reduce the number of parts and reduce the assembly work, and can be reduced in size, weight, energy saving and longer life.
  • An object of the present invention is to provide a discharge head for the modeling material.
  • Another object of the present invention is to provide a modeling material ejection head for a 3D modeling apparatus that can improve the degree of freedom in selecting a modeling material by enabling high-temperature operation.
  • the present invention provides a heat insulating part between the supply part and the melting part of the modeling material, and suppresses the heat used in the melting part from being conducted to the supply part. It is characterized by not being integrally formed (integrated molding).
  • the ejection head for the modeling material for the 3D modeling apparatus of the present invention includes a supply unit having a modeling material supply port, a heating unit attached, a melting unit for melting the supplied modeling material, and the melted modeling A discharge part having a discharge port for discharging a material, and a heat insulating part between the supply part and the melting part to suppress conduction of heat of the melting part to the supply part, and the supply A part, the melting part, the discharge part, and the heat insulating part are integrally formed.
  • the discharge head of the modeling material for 3D modeling apparatuses in another viewpoint of this invention is the supply part which has the supply port of modeling material, the melting part which melt
  • the heat insulating part is formed between the supply part and the melting part, even if the supply part to the discharge part are integrally formed, the temperature of the supply part can be formed at an appropriate temperature. Can do. Moreover, since the heat which heated the melting
  • the heat resistance of the heat insulating part is increased by performing a process in which the cross-sectional area is smaller than that of the melting part. That is, the heat insulating portion is processed so that the cross-sectional area is reduced so that the thermal resistance (length / cross-sectional area) is increased.
  • the length of the heat insulating portion can be appropriately determined based on the relationship between the cross-sectional area and the thermal conductivity of the material of the ejection head or the head body.
  • the heat insulating part preferably has a thin part in which the thickness of the outer wall is thinner than the melting part and / or an opening formed in the outer wall.
  • the thermal resistance of the heat insulating portion can be increased, and the heat of the melting portion can be effectively suppressed from being conducted to the supply portion, and the discharge head or the head main body is integrally formed.
  • the choice of materials that can be used can be expanded.
  • a metal material such as iron alloy (stainless steel), nickel alloy, titanium, or titanium alloy, or an inorganic material such as ceramic can be preferably used.
  • These materials have a thermal conductivity of about 25 W / (m ⁇ K) or less, an order of magnitude lower than that of aluminum and the like, and the shape of the heat insulating portion can be simplified.
  • metal materials are superior in strength and heat resistance, the cross-sectional area of the heat insulating part can be reduced, the thickness of the thin part can be made thinner, and the area of the opening can be made larger, so the size can be further reduced. It is possible to reduce the weight.
  • titanium alloys such as 64 titanium have a low thermal conductivity, have sufficient strength and heat resistance, and have a small specific gravity, so that they can be used more preferably.
  • the heating member when a heating head in which a heating resistor is formed on an insulating substrate is used as a heating member to be mounted on the discharge head or head body of the present invention, the heating member can be reduced in size and has high energy efficiency and excellent thermal response. It can be assumed. As a result, the discharge head can be reduced in size, weight and life, and can contribute to energy saving, enabling quick start and on-demand modeling.
  • 64 titanium alloy (a titanium alloy containing 6% aluminum and 4% vanadium) has a low thermal conductivity, wear resistance, heat resistance, chemical resistance and the like. It is excellent in the conditions required for the discharge head of the three-dimensional modeling apparatus, and can be said to be an optimal material.
  • ceramic such as alumina ceramic or alumina / zirconia ceramic is used as the insulating substrate of the heating member, since the thermal expansion coefficient is close, in addition to being able to further reduce bonding failure due to heat cycle, it has high heat resistance. In addition, it is possible to obtain a joint that is strong against thermal shock and has a strong joint strength.
  • the heating member should be bonded well to the melting part of the head body by thick film technology. Can be used more preferably. Further, since the thermal expansion coefficients are approximate, for example, even when a modeling material that requires high-temperature melting such as super engineering plastic is used, the bonding state of the heating member (heating head) can be kept good. it can.
  • the discharge head may mean a head main body, or may mean a head body attached with a heating member.
  • the discharge head even if the discharge head is integrally formed, it is possible to effectively suppress the heat generated by heating the melting portion to the supply portion, and most of the supply heat amount is used for heating and melting the modeling material. Therefore, it is possible to reduce the assembly work by reducing the number of parts of the discharge head, making the discharge head smaller, lighter, saving energy, extending its life, and increasing the choice of molding material types that can be operated at high temperatures. can do.
  • FIG. 1 shows a head body 1 of the ejection head.
  • the head body 1 has, for example, a cylindrical metal rod made of, for example, 64 titanium (an alloy obtained by mixing 6 mass% of aluminum and 4 mass% of vanadium with titanium) having a total length of, for example, 32 mm and a diameter of, for example, 4 mm ⁇ . It will be.
  • the head body 1 is formed with a passage (through hole) 2 having a diameter of, for example, 2 mm ⁇ that extends in a straight line from a filament supply port 11 on one end side to a discharge port 41 that discharges a melted filament on the other end side.
  • a passage (through hole) 2 having a diameter of, for example, 2 mm ⁇ that extends in a straight line from a filament supply port 11 on one end side to a discharge port 41 that discharges a melted filament on the other end side.
  • the sizes of the head main body 1 and the passage 2 may be appropriately changed according to the size of the filament.
  • the head body 1 includes a supply unit 10, a heat insulating unit 20, a melting unit 30, and a discharge unit 40 from one end side (supply port 11) to the other end side (discharge port 41).
  • the supply unit 10 has, for example, a cylindrical shape (cylindrical shape) having a length of 5 mm and a diameter of 4 mm ⁇ .
  • the supply unit 10 has a supply port 11 formed at the tip thereof, and is formed in a tapered shape so that the passage 2 of 2 mm ⁇ , for example, expands to 3 mm ⁇ toward the supply port 11 in the vicinity of the supply port 11.
  • the supply unit 10 also serves as an attachment unit to the adapter 70 (see FIG. 4A) for attachment to the 3D modeling apparatus main body.
  • the heat insulation part 20 is located between the supply part 10 and the melting part 30, and has a cylindrical shape (cylindrical shape) having a length of 11 mm and a diameter of 3 mm ⁇ , for example.
  • the heat insulating portion 20 has a diameter of 3 mm ⁇ , and since the passage 2 having a diameter of 2 mm ⁇ penetrating the center portion is formed, the thickness of the outer wall is a thin portion having a thickness of 0.5 mm.
  • the opening part 21 of length 8mm and width 1.8mm is formed in a pair so that the channel
  • the opening 21 can be formed so as to be opened by cutting from the flat surface side and the back surface side of the heat insulating portion 20.
  • One or more openings 21 may be provided in the length direction and / or the width direction, and the size may be determined as appropriate.
  • the cross-sectional area can be appropriately determined within the range in which the strength is guaranteed in relation to the thermal resistance.
  • the melting part 30 has, for example, a length of 13 mm and a diameter of 4 mm ⁇ .
  • two flat parts 32 and 33 are formed so as to face each other with a separation of 3 mm, for example, by cutting from the flat side and the back side.
  • a plurality of openings 31 may be arranged side by side in the length direction.
  • the surfaces of the flat portions 32 and 33 may be roughened, or may be roughened without forming the opening 31.
  • the passage 2 is tapered toward the discharge part 40 so as to have a diameter of, for example, 0.6 mm ⁇ in the discharge part 40.
  • the discharge unit 40 has a length of 3 mm, for example, and is cut from the front side and the back side to have a width of 3 mm, for example, and both side surfaces are tapered toward the discharge port 41 until halfway in the length direction of the discharge unit 40.
  • FIG. 1 An example of the heating head (heating member) 5 attached to the flat portions 32 and 33 of the melting portion 30 of the head body 1 is shown in FIG.
  • the heating head 5 includes, for example, a rectangular plate-like alumina / zirconia ceramic substrate (insulating substrate) 51 having a thickness of 0.3 mm, a length of 12 mm, and a width of 5 mm, and a belt-shaped heating resistor 52 formed on the surface of the insulating substrate 51. And two electrodes 53, 53 formed eccentrically at one end along the length direction of the insulating substrate 51 so as to be connected to both ends of the heating resistor 52 on the surface of the insulating substrate 51.
  • the surface of the heating resistor 52 may be coated with a protective layer (dielectric layer) such as glass containing a filler (not shown).
  • the firing temperature of the insulating substrate 51 is about 850 ° C.
  • the width of the window of the notch 51a is, for example, 0.4 mm, and the depth is, for example, 0.6 mm.
  • the heating head 5 prints, for example, an alloy powder such as Ag, Pd, Pt or the like and a thick film paste containing ruthenium oxide in a predetermined pattern on the insulating substrate 51, and after drying at a predetermined temperature, heat generating resistor 52 and electrodes 53 and 53 can be formed.
  • FIG. 2B is an explanatory diagram of a connection structure between the electrode 53 and the lead (wire) 6.
  • leads 6 made of a wire such as silver, silver alloy, or silver-plated copper are alternately provided on the eight notches 51a of the pair of heating heads 5 and 5 from the edge of the insulating substrate 51 to the front and back surfaces of the insulating substrate 51.
  • the four electrodes 53, 53, 53, 53 are connected in series by one lead 6, and both ends of the lead 6 are notched portions 51 a and notched portions 51 a on one end side of the pair of heating heads 5, 5.
  • the insulating substrate 51 is drawn from the back side.
  • a material similar to the electrode 53 for example, a silver-based thick film electrode paste 54 such as Ag, AgPd, or AgPdPt is applied, and a temperature slightly lower than the firing temperature 850 ° C. of the heating head 5, for example, about 750 ° C.
  • the lead 6 is bonded and fixed to the electrode 53.
  • the reason for selecting a material that can be fired at a slightly lower temperature for the connection of the lead 6 is to prevent a change in the material fired at 850 ° C. in the heating head 5.
  • the lead 6 is cut on the back surface side of the insulating substrate 51 between the electrodes 53 of both the heating heads 5, thereby connecting the heating resistors 52 of the two heating heads 5, 5 in series. 6 may be drawn.
  • the two heating heads 5 and 5 may be independently driven so as to have different temperatures and different control patterns.
  • two cutout portions 51a and 51a are provided in the formation portion of the electrodes 53 and 53 of the insulating substrate 51.
  • the number of cutout portions may be one, or 3 There may be more than one.
  • one or a plurality of through holes (through holes) may be provided instead of the notches, or a combination of the notches and the through holes may be used.
  • the notch or the through hole is provided by increasing the connection area or taking measures to obtain mechanical engagement such as an anchor effect in order to improve the connection strength between the electrode 53 and the lead 6. Even if it is heated to a two-dimensional or three-dimensional movement operation, connection failure does not occur.
  • the notch part can easily attach the lead 6 to the heating head 5 and improve the connection work.
  • FIG. 3 shows a state in which the heating head 5 is attached to the head body 1.
  • the heating head 5 has a back surface (the back surface of the insulating substrate 51) side covered with the flat portion 32 of the melting portion 30 of the head body 1 and the opening 31 so as to cover, for example, a silver-based thick film paste (Ag such as glass, Cu containing) is applied as a bonding material, fired, and bonded.
  • a silver-based thick film paste Ag such as glass, Cu containing
  • Each of the two heating heads 5, 5 is attached with the side edge portion of the heating head 5 protruding from one side edge of the melting portion 30 by being eccentric to the same direction and coupled to the melting portion 30. . That is, the notches 51 a and 51 a of the heating head 5 and the lead 6 are attached in a state of protruding from the melting part 30, and the leads 6 and 6 drawn from the pair of opposing heating heads 5 and 5 are connected to the same side of the melting part 30. It can be made to extend from the edge side to the supply unit 10 side.
  • the width (5 mm) of the heating head 5 is slightly wider than the widths (4 mm) of the flat portions 32 and 33 of the melting portion 30 of the head body 1, and the connection between the heating head 5 and the leads 6 is performed.
  • the heating heads 5, 5 are joined to the head body 1 by protruding the portion outward from the side edges on one side of the flat portions 32, 33 of the melting part 30 of the head body 1.
  • FIG. 4 shows an example in which the cover member 60 is attached to the discharge head.
  • the heating heads 5 and 5 are covered with a cover member 60 made of stainless steel or the like.
  • a fixing member 61 is filled between the cover member 60 and the heating heads 5 and 5.
  • the fixing member 61 for example, a woven fabric formed by knitting ceramic fibers into a tape shape can be used, and the woven fabric is wound around the heating heads 5 and 5 and partially covered with, for example, cemented inorganic solidified insulating material for bonding. It is fixed to the inner surface of the member 60. At this time, it is preferable to fix the leads 6 by using a solidified insulating material for bonding.
  • the supply unit 10 on the discharge head side is inserted into the opening provided in the adapter 70 attached to the 3D modeling apparatus main body, and from the side, for example, a push screw 72 can be used for fixing.
  • the adapter 70 is formed with a passage 71 that communicates with the supply port 11 of the supply unit 10, and the opening at the entrance of the passage 71 has a hole with a diameter larger than the inside so that the filament can be easily inserted. It has become.
  • the supply unit 10 is attached to the adapter 70 using the push screw 72.
  • the supply unit 10 may be attached to the adapter by cutting a screw groove on the outer periphery of the supply unit 10 and screwing.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a control circuit when the temperature of the substrate is also measured by the heating resistor 52 in the ejection head.
  • this drive circuit is an example of driving with a DC or AC power supply 81.
  • a battery, a commercial power supply, or a commercial power supply is adjusted by a transformer or the like to adjust the voltage and application time, thereby adjusting the applied power.
  • 82 is connected to the heating resistor 52 through 82.
  • the voltage supplied from the commercial AC power supply 81 is adjusted by the power adjustment unit 82 and adjusted to a desired temperature.
  • no DC power supply is required, and no power supply cooling fan is required.
  • a DC power source using a battery may be used.
  • heating may be performed by pulse driving that applies a pulse.
  • the execution applied power related to heat generation can be adjusted by changing the duty cycle or by phase control.
  • the temperature can be detected by changing the resistance value using the heating resistor 52. As shown in FIG. 5, a change in the resistance value of the heating resistor 52 is detected by connecting a shunt resistor 83 in series with the heating resistor 52 and measuring the voltage at both ends thereof. When the voltage applied to the heating resistor 52 is constant, if the change in current is known, the change in resistance value can be known. That is, the resistance value of the heating resistor 52 has a temperature characteristic that varies depending on the temperature. Therefore, by detecting the temperature characteristic (temperature coefficient) in advance, if the resistance value is known, the temperature of the heating resistor 52, that is, the insulating substrate 51 can be known. This temperature detection is performed by the control means 84.
  • the temperature coefficient of the heating resistor 52 is determined by the material, and as described above, it is preferable that the temperature coefficient is a positive temperature coefficient and its absolute value is as large as possible (for example, +3300 ppm / ° C.).
  • the shunt resistor 83 should have a low resistance value as much as possible to detect temperature in order to avoid the influence of heat generation. Further, a resistor having a temperature coefficient as small as possible is preferable, and the current is set to be small in order to avoid heat generation due to the current.
  • a control signal is output from the control means 84 so that the voltage applied to the heating resistor 52 is adjusted by the adjustment unit 82.
  • the temperature measurement of the insulating substrate 51 is shared with the heating resistor 52, so that the number of electrode terminals can be reduced. As shown in FIG. Can be pulled out from the side.
  • the discharge head of the above-described embodiment can be quickly heated to a high temperature of 500 ° C. and can be operated with low power consumption. It has also been confirmed that PEEK (polyetheretherketone), which is known as a super engineering plastic having a high heat resistance temperature, can be satisfactorily shaped using a filament. At this time, heat conduction can be effectively suppressed in the heat insulating portion 20 of the head main body 1, and there is no problem in the passage 2 in the supply portion 10 due to melting of the filament, and the head main body 1, the heating head 5, and the heating head It has also been confirmed that there is no defect in the connecting portion and connecting portion between the lead 5 and the lead 6, and the device operates well.
  • PEEK polyetheretherketone
  • the discharge head of the above-described embodiment has a length of 32 mm and a width of 5 mm as a whole, and is much smaller than the existing discharge head.
  • the head body 1 is formed of a 64 titanium alloy, the weight is extremely reduced in combination with the small size. Therefore, even if it is a case where modeling is performed by moving the ejection head of this embodiment two-dimensionally or three-dimensionally, it is possible to save driving energy.
  • a plurality of discharge heads can be bundled by arranging the discharge ports 41 of each discharge head close to each other by means of a mounting jig (adapter) or the like. It can also be used as a head.
  • These multi-nozzle heads or multi-nozzle line heads can be used suitably for high-speed modeling of multi-materials.
  • the discharge head of the present invention can be heated at a high temperature, it can be used as a molding material for fixed melting point metals and low melting point crows.
  • the heating head 5 is used as the heating member, so that the size and weight can be reduced, and the power consumption of heating can be reduced. Combined with the heat insulating part 20 provided between the supply part 10 and the melting part 30, it is possible to cope with a high temperature and to quickly raise the temperature. Further, in the embodiment, one heating head 5 is mounted on the flat portion 32 of the melting portion 30 of the head main body 1, but a plurality of heating heads may be mounted divided in the length direction. The plurality of heating heads may be controlled to be heated to different temperatures or different heating / lowering patterns.
  • a titanium alloy for example, 64 titanium
  • a ceramic substrate for example, an alumina zirconia substrate
  • the thermal expansion coefficient between the titanium alloy and the ceramic is used as the insulating substrate 51 of the heating head 5
  • the alumina zirconia substrate can be thin because it has higher mechanical strength than the alumina substrate, and the heating head can be further reduced in size and weight.
  • the head body 1, the heating head 5, and the leads 6 can be joined and connected using the same metal-based thick film paste (for example, silver paste), and the head body 1 and the heating head 5 can be joined.
  • the connection between the electrode 53 of the heating head 5 and the lead 6 can be good, and even when the heating head 5 is heated to a high temperature, poor bonding and poor connection can be prevented.
  • the heating head 5 can be joined to the head body 1 by the thick film technique, it is possible to prevent the characteristic change of the electronic element.
  • the head body is integrally formed (integrated molding), and the number of parts to be joined is reduced. Particularly in the joint between the head body (titanium alloy) and the heating head (ceramic), the metal oxide of the head body is used. In addition, the heat resistance bonding can be performed firmly and the reliability can be further improved.
  • the thin portion and the opening are formed in the heat insulating portion 20, but the heat insulating portion is the thermal conductivity of the material used for the head body 1, its length, and the heating temperature by the heating head 5.
  • the thickness and the size and number of the openings can be determined so that the cross-sectional area becomes an appropriate thermal resistance.

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Abstract

小型化、軽量化、省エネルギー化、長寿命化を図るとともに、高温動作可能による造形材料の選択自由度の向上を図る。そのため、フィラメントの供給口（１１）を有する供給部（１０）、供給されたフィラメントを融解する融解部（３０）、融解されたフィラメントを吐出する吐出口（４１）を有する吐出部（４０）、及び供給部（１０）と融解部（３０）との間の断熱部（２０）を一体的に成形した吐出ヘッドとすることで、融解部を高温に加熱しても融解部の熱が供給部へ伝導するのを効果的に抑制できるようにし、供給部の温度を適切な温度に保持でき、加熱した熱を融解部に効率的に利用できるようにした。

Description

３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド
　本発明は、３次元造形装置（３次元プリンタ）用の造形材料の吐出ヘッド（ホットエンド）に関する。
　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。このような造形材料の吐出ヘッドとして、例えば図６に示されるような構造のものが知られている。この吐出ヘッドは、ヒータブロック９３の一端側に吐出部９１ａを突出するようにノズル９１がねじ込まれ、ヒータブロック９３の他端側に造形材料の供給部を導出させてバレル９２がねじ込まれた構造を備え、バレル９２にワイヤ状の造形材料（フィラメント９９）が挿入され、ヒータブロック９３により造形材料が加熱融解されて吐出部９１ａから吐出されるようになっている。このとき、フィラメント９９は、制御信号によって、バレル９２に必要に応じた量が送り込まれることで、吐出部９１ａから必要な量が吐出され、この吐出部９１ａの位置が、造形物を形成する造形テーブル（図示せず）とｘｙｚ方向に相対的に移動することにより、吐出された造形材料を積層していき所望の３次元造形物が形成される。
　しかしながら、このような吐出ヘッドでは、ノズル９１、バレル９２内で適当な融解温度に保つために、ヒータブロック９３によりノズル９１を加熱してフィラメント９９を融解しようとするとバレル９２もノズル９１と同じ温度になってしまうことから、バレル９２においてもフィラメント９９が融けてしまうために、バレル９２に放熱フィン（図示せず）を設け、ファンによって強制的に冷却する必要があり、吐出ヘッドの小型化の妨げになっている。
　そこで、本出願人は、先に、小型軽量化するとともに高温作動を図ることでより高融点造形材料をも使用できる吐出ヘッドを提案している（特許文献１）。この吐出ヘッドは、図７に示されるように、一端側に吐出部９４ａが形成され、他端側に取付部９４ｂが形成され、中間部を融解部とされた金属ブロック９４と、金属ブロック９４の取付部９４ｂに取付けられたバレル９５と、金属ブロック９４の融解部に取付けられた加熱板９６とを備え、加熱板９６を金属ブロック９４に５００℃以上の温度に耐え得る無機接合材料を用いて接合し、バレル９５を、断熱スペーサを介して金属ブロック９４の取付部９４ｂに取付けるようにされている。加熱板９６を高温でも耐えうるように接合し、断熱スペーサを用いることで金属ブロック９４の熱がバレル９５へ逃げるのを軽減することで、小型軽量化及び使用できる造形材料の選択の自由度を向上でき、またクイックスタートが可能になっている。
特許第６１５４０５５号公報
　しかしながら、前述の吐出ヘッドでは、断熱スペーサを用いるために、金属ブロック９４、断熱スペーサ及びバレル９５といった複数の部品により組み立てられてなるために、また、金属ブロック９４、断熱スペーサ及びバレル９５が異なる材料から形成されているために、部品の管理、組み立て作業が煩わしく、さらなる小型軽量化、耐久性向上の妨げとなっているし、吐出ヘッドとしての信頼性の低下を招く原因となっている。
　しかも、バレル９５の温度を常温近くにするのが理想であるが、断熱スペーサを用いるというだけでは、金属ブロック９４からバレル９５への熱伝導を十分に抑制できず、更なる冷却が必要な場合もある。
　本発明の目的は、このような状況に鑑みてなされたもので、部品点数を減らして組み立て作業を軽減でき、小型化、軽量化、省エネルギー化及び長寿命化を図ることができる３Ｄ造形装置用の造形材料の吐出ヘッドを提供することにある。
　また、本発明の他の目的は、高温動作可能による造形材料の選択自由度の向上を図ることができる３Ｄ造形装置用の造形材料の吐出ヘッドを提供することにある。
　本発明は、造形材料の供給部と融解部との間に断熱部を設けて、融解部で用いられた熱が供給部へ伝導することを抑制することで、吐出ヘッド又はヘッド本体を継ぎ目のない一体形成（一体成形）したことを特徴とする。
　すなわち、本発明の３Ｄ造形装置用の造形材料の吐出ヘッドは、造形材料の供給口を有する供給部、加熱部材が取付けられ、供給された前記造形材料を融解する融解部、前記融解された造形材料を吐出する吐出口を有する吐出部、及び前記供給部と前記融解部との間であって、前記融解部の熱が前記供給部へ伝導するのを抑制する断熱部、を備え、前記供給部、前記融解部、前記吐出部及び前記断熱部を一体成形してなることを特徴とする。
　また、本発明の別の観点における３Ｄ造形装置用の造形材料の吐出ヘッドは、造形材料の供給口を有する供給部、供給された前記造形材料を融解する融解部、前記融解された造形材料を吐出する吐出口を有する吐出部、及び前記供給部と前記融解部との間であって、前記融解部の熱が前記供給部へ伝導するのを抑制する断熱部、を有するヘッド本体と、前記融解部に取付けられる加熱部材と、を備え、前記ヘッド本体は、一体形成されており、前記加熱部材は、絶縁基板上に発熱抵抗体が形成された加熱ヘッドからなることを特徴とする。
　これら吐出ヘッドによると、供給部と融解部との間に断熱部を形成するようにしたので、供給部から吐出部までを一体的に形成しても供給部の温度を適温において造形を行うことができる。また、融解部を加熱部材により加熱した熱が、断熱部によって、供給部側に逃げるのを抑制することができるので、当該熱を造形材料の融解に有効に利用できて省エネルギー化に寄与することができる。さらに、吐出ヘッド又はヘッド本体を一体形成できたことで、吐出ヘッドの小型化、軽量化、長寿命化を図ることができるとともに、部品点数が少ないこと（吐出ヘッドに関しては１点）による信頼性の向上を図ることができ、加えて部品の管理コスト、組立コスト、材料コスト等を低減できる。
　本発明において、断熱部は、融解部よりも断面積が小さくなる加工がなされることで熱抵抗が大きくされているのが好ましい。つまり、断熱部は、熱抵抗（長さ／断面積）が大きくなるよう断面積が小さくなる加工が施される。断熱部の長さは、断面積と吐出ヘッド又はヘッド本体の材料の熱伝導率との関係で適宜決定することができる。
　より具体的には、断熱部は、外壁の厚みを融解部よりも薄くした肉薄部及び／又は外壁に形成した開口部を有するのが好ましい。
　このように断熱部を形成することで、断熱部の熱抵抗を大きくできて、融解部の熱が供給部へ伝導するのを効果的に抑制することができ、吐出ヘッド又はヘッド本体を一体形成した場合に使用できる材料の選択肢を拡げることができる。
　本発明の吐出ヘッド又はヘッド本体の材料としては、例えば、鉄合金（ステンレス）、ニッケル合金、チタン、チタン合金等の金属材料、セラミック等の無機材料を好ましく使用することができる。これら材料は、熱伝導率が約２５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下と、アルミニウム等に比べて一桁低く、断熱部の形状をより簡易なものとできる。しかも、金属材料は、強度、耐熱性により優れているので、断熱部の断面積を小さくできたり、肉薄部の厚さをより薄くできたり、開口部の面積をより大きくできるので、より小型化、軽量化を図ることができる。なかでも、６４チタン等のチタン合金は熱伝導率が低く、十分な強度、耐熱性を備えており、比重も小さいことから、より好ましく使用することができる。
　また、本発明の吐出ヘッド又はヘッド本体に搭載する加熱部材として、絶縁基板上に発熱抵抗体を形成した加熱ヘッドを用いるときには、加熱部材を小型化できるとともに、エネルギー効率がよく熱応答性に優れたものとし得る。結果として、吐出ヘッドの小型化、軽量化、長寿命化を図ることができるとともに、省エネルギー化に寄与することができ、クイックスタート、オンデマンド造形を可能とすることができる。
　本発明の吐出ヘッド又はヘッド本体の材料のなかでも６４チタン合金（アルミニウム６％、バナジウム４％を含むチタン合金）は、熱伝導率が低く、耐摩耗性、耐熱性、耐薬品性等が３次元造形装置の吐出ヘッドに必要とされる条件において優れており、最適の材料であるといえる。特に、加熱部材の絶縁基板としてアルミナセラミック、アルミナ・ジルコニアセラミック等のセラミックを用いたときには、熱膨張率が近いことから、ヒートサイクルによる接合不良を一層軽減することができることに加え、耐熱性が高く、熱衝撃に強く、接合強度の強い接合が得られる。また、例えば銀ペースト（ガラス、銅等を含有していてもよい）等の厚膜接合材料との相性がよいことから、厚膜技術によりヘッド本体の融解部に加熱部材を良好に接合することができ、より好ましく使用することができる。また、熱膨張率が近似していることから、例えばスーパーエンジニアリングプラスチック等の高温融解が必要な造形材料を用いた場合であっても、加熱部材（加熱ヘッド）の接合状態を良好に保つことができる。
　なお、本明細書中において、吐出ヘッドとは、ヘッド本体を意味する場合もあるし、ヘッド本体に加熱部材を取付けたものを意味する場合もある。
　本発明によれば、吐出ヘッドを一体形成しても、融解部を加熱した熱が供給部に伝導するのを効果的に抑制できて、供給熱量の大部分を造形材料の加熱融解に使用することができることから、吐出ヘッドの部品点数を減らして組み立て作業を軽減でき、吐出ヘッドの小型化、軽量化、省エネルギー化、長寿命化が図れ、また高温動作可能による造形材料の種類の選択肢を増加することができる。
本発明の一実施形態の造形材料の吐出ヘッドのヘッド本体の（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図及び（Ｃ）底面図である。 ヘッド本体に取付けられる加熱ヘッドの（Ａ）正面図及び（Ｂ）加熱ヘッドの電極端子とリードとの接続構造の一例を示す断面図である。 ヘッド本体に加熱ヘッドを接合して取付けた状態の（Ａ）正面図及び（Ｂ）断面図である。 加熱部材にカバーを取付けた状態の（Ａ）正面図及び（Ｂ）底面図である。 加熱ヘッドの絶縁基板の温度を測定する回路図である。 従来の吐出ヘッドの一例を示す側面図である。 従来の吐出ヘッドの他の例を示す断面図である。
　以下に、図面を参照しながら本発明の一実施形態の３Ｄ造形装置用の造形材料の吐出ヘッドを説明する。図１に吐出ヘッドのヘッド本体１を示す。ヘッド本体１は、全長が例えば３２ｍｍで、直径が例えば４ｍｍφの、例えば６４チタン（チタンにアルミニウム６質量％、バナジウム４質量％を混ぜた合金）からなる円柱状の金属棒を、例えば切削加工してなるものである。
　ヘッド本体１には、一端側のフィラメントの供給口１１から他端側の融解されたフィラメントを吐出する吐出口４１へ一直線に延びる、直径が例えば２ｍｍφの通路（貫通孔）２が形成されている。なお、ヘッド本体１及び通路２のサイズは、フィラメントのサイズに応じて適宜変更すればよい。
　ヘッド本体１は、一端側（供給口１１）から他端側（吐出口４１）へ、供給部１０、断熱部２０、融解部３０及び吐出部４０とからなる。供給部１０は、例えば長さ５ｍｍ、直径４ｍｍφの円柱形状（円筒形状）とされている。供給部１０は、先端に供給口１１が形成され、例えば２ｍｍφの通路２が供給口１１近傍において供給口１１側に向けて、例えば３ｍｍφまで拡がるようにテーパ状に形成されている。供給部１０は、３Ｄ造形装置本体に取り付けるためのアダプター７０（図４（Ａ）参照）への取付部としての役割も兼ねている。
　断熱部２０は、供給部１０と融解部３０との間に位置し、例えば長さ１１ｍｍ、直径３ｍｍφの円柱形状（円筒形状）とされている。断熱部２０は、上述のように直径３ｍｍφとされ、その中心部を貫通する直径２ｍｍφの通路２が形成されることから、外壁の肉厚が０．５ｍｍの肉薄部とされている。また、断熱部２０の中央部には、例えば長さ８ｍｍ、幅１．８ｍｍの開口部２１が、通路２を露出するように対向して一対で形成されている。開口部２１は、断熱部２０の平面側と背面側とから切削して開口させるように形成することができる。また、開口部２１は、長さ方向及び／又は幅方向に１つ又は複数設けてもよく、サイズも適宜決定すればよい。要は、熱抵抗との関係で断面積を、強度が保証される範囲内で適宜決定することができる。
　融解部３０は、例えば長さ１３ｍｍ、直径４ｍｍφとされている。融解部３０には、平面側と背面側とから切削されて２つの平面部３２、３３が、例えば３ｍｍ隔てて対向するように形成されている。平面部３２、３３の中央部には、例えば長さ８ｍｍ、幅１ｍｍの開口部３１が、通路２を露出するように形成されている。開口部３１は、長さ方向に複数並設するようにしてもよい。なお、加えて、平面部３２、３３の表面を粗面化してもよいし、開口部３１を形成せずに粗面化のみしてもよい。また、融解部３０の吐出部４０近傍において、通路２が吐出部４０に向かってテーパ状に狭くされ、吐出部４０内で例えば直径０．６ｍｍφとされる。
　吐出部４０は、例えば長さ３ｍｍとされ、正面側と背面側から切削されて、例えば幅３ｍｍとされ、両側面側は吐出部４０の長さ方向の途中まで、吐出口４１に向かってテーパ状に細められ、吐出口４１が形成された先端部は、例えば直径１．５ｍｍφとされ、吐出口４１は、例えば直径０．６ｍｍφとされる。
　次に、ヘッド本体１の融解部３０の平面部３２、３３に取付けられる加熱ヘッド（加熱部材）５の一例を図２（Ａ）に示す。
　加熱ヘッド５は、例えば厚さ０．３ｍｍ、長さ１２ｍｍ、幅５ｍｍの矩形板状のアルミナ・ジルコニアセラミック基板（絶縁基板）５１と、絶縁基板５１の表面に形成された帯状の発熱抵抗体５２と、絶縁基板５１の表面において発熱抵抗体５２の両端部のそれぞれに接続するように絶縁基板５１の長さ方向に沿う一端部に偏心させて形成された２つの電極５３、５３を有する。なお、発熱抵抗体５２の表面を、例えば図示しないフィラーを含むガラス等の保護層（誘電体層）でコートしてもよい。なお、絶縁基板５１の焼成温度は、約８５０℃である。
　絶縁基板５１の長さ方向に沿う一方側の側縁には、４つの切欠部５１ａが長さ方向に並列するように、電極５３、５３ごとに２つずつ接触するように、所定間隔で設けられている。切欠部５１ａの窓口の幅は例えば０．４ｍｍ、深さは例えば０．６ｍｍとしている。
　加熱ヘッド５は、絶縁基板５１に、例えばＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ等の合金粉末や酸化ルテニウムを含む厚膜用ペースト等を所定のパターンに印刷、乾燥後、所定温度で焼成することで発熱抵抗体５２、電極５３、５３を形成することができる。
　図２（Ｂ）に電極５３とリード（線）６との接続構造の説明図を示す。例えば銀、銀合金、銀メッキされた銅等の線材からなるリード６を、一対の加熱ヘッド５、５の８つの切欠部５１ａに、絶縁基板５１の端縁から絶縁基板５１の表裏面に交互に縫うように引っ掛ける。このとき、４つの電極５３、５３、５３、５３が一本のリード６で直列に接続され、リード６の両端は、一対の加熱ヘッド５、５の一方端側の切欠部５１ａ、切欠部５１ａの絶縁基板５１の裏面側から引き出された格好となっている。この状態で、電極５３と同系の材料、例えばＡｇ、ＡｇＰｄ、ＡｇＰｄＰｔ等の銀系の厚膜電極ペースト５４を塗布し、上記加熱ヘッド５の焼成温度８５０℃よりも少し低い温度、例えば約７５０℃にて焼成し、リード６を電極５３に接合固定する。リード６の接続に少し低い温度で焼成できる材料を選ぶのは、加熱ヘッド５において８５０℃で焼成された材料の変化を防ぐためである。その後、両方の加熱ヘッド５の電極５３、５３間の絶縁基板５１の裏面側においてリード６を切断することで、２つの加熱ヘッド５、５のそれぞれの発熱抵抗体５２を直列に接続してリード６を引き出したものとし得る。なお、２つの加熱ヘッド５、５を異なる温度となるよう、また制御パターンを異ならせることができるように独立させて駆動できるようにしてもよい。
　また、本実施形態では、絶縁基板５１の電極５３、５３の形成部に切欠部５１ａ、５１ａを２つずつ設けるようにしたが、切欠部の形成数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。さらに、切欠部に代えて貫通孔（スルーホール）を１つ若しくは複数設けてもよいし、切欠部と貫通孔とを組み合わせて用いるようにしてもよい。つまり、切欠部や貫通孔を設けるのは、電極５３とリード６との接続強度を向上させるために、接続面積を増やしたり、アンカー効果等機械的係合が得られる対策をとることで、高温に加熱したり、２次元的又は３次元的に移動操作させた場合であっても接続不良が生じないようにしている。なかでも切欠部は、リード６を加熱ヘッド５に取付けやすく、接続作業を向上することができる。
　図３に、ヘッド本体１に加熱ヘッド５を取付けた状態を示す。加熱ヘッド５は、その裏面（絶縁基板５１の裏面）側をヘッド本体１の融解部３０の平面部３２に、開口部３１を覆うように、例えば銀系の厚膜ペースト（Ａｇに例えばガラス、Ｃｕが含有されたもの）を接合材料として塗布、焼成して、接合されている。同様に、平面部３３にももう１つの加熱ヘッド５が接合されている。このとき、接合材料が開口部２１に入り込み、アンカー効果が得られることで、加熱ヘッド５、５をヘッド本体１の融解部３０に強固に接合して取付けることができる。
　２つの加熱ヘッド５、５のそれぞれは、同じ方向に偏心させて融解部３０に結合されることで、加熱ヘッド５の側縁部を融解部３０の一方側縁から突出させて取付けられている。つまり、加熱ヘッド５の切欠部５１ａ、５１ａ及びリード６が融解部３０からはみ出した状態で取り付けられ、対向する一対の加熱ヘッド５、５から引き出されたリード６、６を融解部３０の同じ側縁側から供給部１０側に延出させることができる。
　本実施の形態では、加熱ヘッド５の幅（５ｍｍ）を、ヘッド本体１の融解部３０の平面部３２、３３の幅（４ｍｍ）よりも僅かに広くし、加熱ヘッド５とリード６との接続部をヘッド本体１の融解部３０の平面部３２、３３の一方側の側縁から外方へ飛び出させて、ヘッド本体１に加熱ヘッド５、５を接合させるようにしている。
　図４に吐出ヘッドにカバー部材６０を取付けた一例を示す。例えばステンレス等からカバー部材６０によって加熱ヘッド５、５を覆うようにする。カバー部材６０と加熱ヘッド５、５との間には、固定部材６１が充填されている。固定部材６１としては、例えばセラミックファイバーを編んでテープ状にされた織物を用いることができ、この織物を加熱ヘッド５、５に巻き付け、例えばセメント状無機質の接合用固化絶縁材料によって一部がカバー部材６０の内面に固定されている。このとき、接合用固化絶縁材料を用いてリード６をより固定するようにするのがよい。
　また、本発明の吐出ヘッドを３Ｄ造形装置に取付ける際には、３Ｄ造形装置本体側に取付けられるアダプター７０に設けられた開口に吐出ヘッド側の供給部１０を挿し込み、横から、例えば押しネジ７２を用いて固定することができる。なお、アダプター７０には、供給部１０の供給口１１に連通する通路７１が形成されており、通路７１の入口の開口部は、フィラメントが挿通しやすいように、内部よりも大きな径の孔となっている。なお、本実施形態では、供給部１０を押しねじ７２を用いてアダプター７０に取り付けるようにしているが、供給部１０の外周にネジ溝を切って螺合によってアダプターに取付けることもできる。
　図５は、上記吐出ヘッドで発熱抵抗体５２によって基板の温度測定もする場合の制御回路の一例を示すブロック図である。すなわち、この駆動回路は直流又は交流の電源８１で駆動する例で、電源８１としては、電池、商用電源又は商用電源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８２を介して発熱抵抗体５２に接続されている。
　商用の交流電源８１により供給される電圧は、電力の調整部８２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たり、位相制御などで発熱に関する実行印加電力が調整され得る。
　その温度は、発熱抵抗体５２を利用して、その抵抗値の変化によって検出することができる。発熱抵抗体５２の抵抗値の変化は、図５に示されるように、発熱抵抗体５２と直列にシャント抵抗８３が接続され、その両端の電圧を測定することによって、電流の変化を検出できる。発熱抵抗体５２に印加する電圧が一定のとき、電流の変化が分れば、抵抗値の変化を知ることができる。すなわち、発熱抵抗体５２の抵抗値は温度によって変る温度特性を有している。そのため、その温度特性（温度係数）を予め検出しておくことによって、抵抗値が分れば、発熱抵抗体５２、すなわち絶縁基板５１の温度を知ることができる。この温度検出は、制御手段８４によってなされる。この発熱抵抗体５２の温度係数は材料によって定まり、前述したように、正の温度係数で、その絶対値ができるだけ大きい（例えば＋３３００ｐｐｍ／℃）方が好ましい。また、シャント抵抗８３は、発熱の影響を避けるため温度検知が可能な限り抵抗値の低い方がよい。また、できるだけ温度係数の小さい抵抗が好ましく、電流による発熱を避けるため、電流が小さくなるように設定される。この温度測定によって、発熱抵抗体５２に印加される電圧が調整部８２で調整されるように、制御手段８４から制御信号が出される。このように、絶縁基板５１の温度測定が発熱抵抗体５２と共用されることによって、電極の端子を減らすことができ、図４のように、２本のリード６、６としてヘッド本体１の一方側から引き出すことができる。
　上述した実施形態の吐出ヘッドは、５００℃の高温に迅速昇温可能で、しかも低消費電力において動作できることを確認している。また、耐熱温度が高いスーパーエンジニアリングプラスチックとして知られるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）をフィラメントに用いて良好に造形できることも確認している。このとき、ヘッド本体１の断熱部２０において効果的に熱伝導を抑制できており、供給部１０において通路２がフィラメントの融解によって不具合が生じることはなく、ヘッド本体１と加熱ヘッド５、加熱ヘッド５とリード６との結合部、接続部において一切の不良も見られず、良好に動作することも確認している。
　また、上述の実施形態の吐出ヘッドは、全体として長さ３２ｍｍ、幅５ｍｍとされ、現存する吐出ヘッドに比べて格段に小型となっている。また、ヘッド本体１を６４チタン合金で形成する場合には、小型と相俟って極めて軽量化されている。よって、本実施形態の吐出ヘッドを２次元又は３次元に移動させて造形を行うようにした場合であっても、駆動エネルギーの省力化ができる。また、小型であることから、複数の吐出ヘッドを取付治具（アダプター）等により、各々の吐出ヘッドの吐出口４１を近接して配置して束ねることができるので、マルチノズルヘッド、マルチノズルラインヘッドとして使用することもできる。これらマルチノズルヘッド又はマルチノズルラインヘッドを用いてマルチマテリアルの高速造形用として好適に使用することもできる。
　また、本発明の吐出ヘッドは、高温加熱可能であることから、造形材料として固定融点金属類や低融点カラス類にも使用することができる。
　さらに、上述の実施形態では、加熱部材として加熱ヘッド５を用いるようにしているので、小型化、軽量化を図ることができるとともに、加熱の低消費電力化を図ることができ、ヘッド本体１の供給部１０と融解部３０との間に設けた断熱部２０と相俟って、高温対応、迅速昇温も可能となっている。また、実施の形態では、ヘッド本体１の融解部３０の平面部３２に加熱ヘッド５を１つ搭載するようにしているが、長さ方向に分割して複数の加熱ヘッドを搭載してもよく、これら複数の加熱ヘッドを異なる温度又は異なる昇降温パターンに加熱制御できるようにしてもよい。
　加えて、加熱ヘッド５の発熱抵抗体５２の途中（中間）に電極を追加し、ここから別のリードを引き出すことで、２つの発熱抵抗体として別々に制御することもできるし、２つの加熱ヘッド５、５の発熱抵抗体５２、５２を並列に接続するようにリードを引き出して、加熱ヘッド５、５を別々に制御することもできる。
　また、ヘッド本体１の材料としてチタン合金（例えば、６４チタン）及び加熱ヘッド５の絶縁基板５１としてセラミック基板（例えば、アルミナジルコニア基板）を用いた場合には、チタン合金とセラミックとの熱膨張率が近いこともあって、造形動作による加熱、冷却のサイクルによる接合不良を効果的に防止することができる。また、アルミナジルコニア基板は、アルミナ基板に比して機械的強度が高いことから薄くでき、加熱ヘッドの小型軽量化をより一層図ることができる。
　しかも、ヘッド本体１と加熱ヘッド５とリード６との接合、接続を同金属系の厚膜ペースト（例えば、銀系ペースト）を用いて行うことができ、ヘッド本体１と加熱ヘッド５との接合、加熱ヘッド５の電極５３とリード６との接続において良好とし得、加熱ヘッド５を高温に加熱した場合であっても、接合不良、接続不良を防止することができる。また、厚膜技術により加熱ヘッド５をヘッド本体１に接合することができるので、電子素子の特性変化を防止することもできる。
　本発明では、ヘッド本体を一体形成（一体成形）とし、部品の接合箇所を少なくし、特にヘッド本体（チタン合金）と加熱ヘッド（セラミック）との接合部においては、ヘッド本体の金属の酸化物の性質も加わり強固に耐熱接合できるので、一段と信頼性を向上することができる。
　また、本実施形態では、断熱部２０に肉薄部と開口部とを形成するようにしたが、断熱部は、ヘッド本体１に用いる材料の熱電導率、その長さ、加熱ヘッド５による加熱温度（使用する造形材料の融点）等を加味して、適切な熱抵抗となる断面積になるよう、厚さや開口部のサイズ、数を決定することができる。
　１　　　ヘッド本体
　２　　　通路
　５　　　加熱ヘッド
　６　　　リード
１０　　　供給部
２０　　　断熱部
３０　　　融解部
４０　　　吐出部
６０　　　カバー部材
７０　　　アダプター

Claims (10)

  1. 造形材料の供給口を有する供給部、
    加熱部材が取付けられ、供給された前記造形材料を融解する融解部、
    前記融解された造形材料を吐出する吐出口を有する吐出部、及び
    前記供給部と前記融解部との間であって、前記融解部の熱が前記供給部へ伝導するのを抑制する断熱部、を備え、
    前記供給部、前記融解部、前記吐出部及び前記断熱部を一体成形してなることを特徴とする３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  2. 前記断熱部は、前記融解部よりも断面積が小さくなる加工がなされることで熱抵抗が大きくされている請求項１に記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  3. 前記断熱部は、外壁の厚みを前記融解部よりも薄くした肉薄部及び／又は前記外壁に形成した開口部を有する請求項１に記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  4. ステンレス、ニッケル合金、チタン、チタン合金又はセラミックからなる請求項１～３のいずれかに記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  5. ６４チタン合金からなる請求項１～３のいずれかに記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  6. 造形材料の供給口を有する供給部、供給された前記造形材料を融解する融解部、前記融解された造形材料を吐出する吐出口を有する吐出部、及び前記供給部と前記融解部との間であって、前記融解部の熱が前記供給部へ伝導するのを抑制する断熱部、を有するヘッド本体と、
    前記融解部に取付けられる加熱部材と、を備え、
    前記ヘッド本体は、一体形成されており、
    前記加熱部材は、絶縁基板上に発熱抵抗体が形成された加熱ヘッドからなることを特徴とする３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  7. 前記断熱部は、前記融解部よりも断面積が小さくなる加工がなされることで熱抵抗が大きくされている請求項６に記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  8. 前記断熱部は、外壁の厚みを前記融解部よりも薄くした肉薄部及び／又は前記外壁に形成した開口部を有する請求項６に記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  9. 前記ヘッド本体が、ステンレス、ニッケル合金、チタン、チタン合金又はセラミックからなる請求項６～８のいずれかに記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
  10. 前記ヘッド本体が、６４チタン合金からなる請求項６～８のいずれかに記載の３次元造形装置用の造形材料の吐出ヘッド。
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