三维造型头和三维造型装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请基于2013年11月15日提交的日本专利申请No. 2013-237239并且要求其 优先权的权益；该申请的整个内容在本文中通过引用合并。
技术领域
[0003] 本文所描述的实施例总体涉及一种三维造型头和三维造型装置。
【背景技术】
[0004] 使用熔融沉积造型的三维造型装置是已知的。使用熔融沉积造型的三维造型装置 使得热塑性树脂熔融并通过喷嘴喷射热塑性树脂以沉积热塑性树脂从而形成三维造型物。 在热塑性树脂喷射期间，三维造型装置使得设有喷嘴的头部移动。还公开了一种喷射具有 不同熔点的多种类型的热塑性树脂的三维造型装置，其通过为各种热塑性树脂提供流管和 喷嘴而实现。
[0005] 为了喷射具有不同熔点的多种类型的热塑性树脂，热塑性树脂的温度需要被单独 地控制到各自的熔点或更高。因此，公开了一种结构，其中，将热塑性树脂供应到喷嘴所经 过的每个管被提供有加热棒。每个加热棒被加热到相应的热塑性树脂的熔点或更高以使得 热塑性树脂熔融。
[0006] 然而，现有技术在用于熔融热塑性树脂的熔融区域的温度很可能受到外部环境影 响的方面是不利的。
【发明内容】
[0007] 本文所描述的实施例的目标是提供一种三维造型头和三维造型装置，它们能够降 低外部环境对热塑性树脂在其中被熔融的熔融区域的温度的影响。
[0008] 根据一个实施例，三维造型头包括绝热元件、发光器、筒状元件和吸光元件。绝热 元件在其内部具有密封空间，所述密封空间具有反射光的弯曲壁面。发光器发光并且至少 具有设置在密封空间中的光发射面。筒状元件被放置为经由密封空间延伸穿过绝热元件并 且在热塑性树脂被喷射的第一方向是长的。所述吸光元件吸收光并且被设置为接触所述密 封空间的所述筒状元件的至少一部分且被设置在所述密封空间的包含聚焦位置的区域中， 其中由所述发光器发出和由所述壁面反射的光的至少一部分被聚焦到所述聚焦位置。
[0009] 根据上述的三维造型头，能够降低外部环境对热塑性树脂在其中被熔融的熔融区 域的温度的影响。
【附图说明】
[0010] 图1是示出三维造型装置的图；
[0011] 图2是用于说明间距的图；
[0012] 图3是三维造型头的立体图；
[0013] 图4是三维造型头被沿着A-A'截取的截面图；
[0014] 图5是密封空间的横截面形状的示意图；
[0015] 图6是示出三维造型头的图；
[0016] 图7是示出三维造型头的图；
[0017] 图8是示出三维造型头的图；和
[0018] 图9是示出头部的图。
【具体实施方式】
[0019] 将在下面参考附图详细描述实施例。
[0020] 第一实施例
[0021] 图1是示出三维造型装置10的示例的图。
[0022] 三维造型装置10造型三维造型物24。三维造型装置10是使用熔融沉积造型的装 置。因此，三维造型装置10通过熔融和沉积热塑性树脂18来造型三维造型物24。
[0023] 三维造型装置10包括头部12、造型台14、控制器19和盒16。
[0024] 造型台14是三维造型物24被在其上造型的台。造型台14具有板状形状。造型 台14通过驱动单元（未示出）在重力方向（图1的z轴方向）可移动地支撑。
[0025] 头部单元12与造型台14相对。头部单元12由移动单元（未示出）支撑。移动 单元使得头部单元12沿着造型台14的表面沿着XY平面（由X轴方向和Y轴方向限定的 平面）在X轴方向上或在Y轴方向上移动。
[0026] 头部单元12包括多个三维造型头20。在本实施例中，提供三维造型头20A和三维 造型头20B作为多个三维造型头20。
[0027] 注意到，头部单元12可以具有包括一个或多个三维造型头20的任意结构，并且不 局限于包括两个三维造型头20的结构。此外，在本实施例的描述中，三维造型头20A和三 维造型头20B将被总地称为三维造型头20。
[0028] 三维造型头20使得热塑性树脂熔融并通过喷嘴22喷射热塑性树脂以将热塑性树 脂沉积在造型台14上。
[0029] 热塑性树脂18通过被加热到熔点或更高而被树脂熔融。在本实施例中，三维造型 装置10使用具有不同熔点的不同种类的热塑性树脂18用于三维造型物24的造型。注意 到，三维造型装置18可以使用具有相同熔点的一种类型的热塑性树脂用于三维造型物24 的造型。可替代地，三维造型装置10可以使用用于各种类型热塑性树脂18的多种热塑性 树脂18用于三维造型物24的造型。
[0030] 在本实施例中，三维造型装置10使用热塑性树脂18A和热塑性树脂18B作为多种 类型的热塑性树脂18。热塑性树脂18A和热塑性树脂18B将被简单地总地称为热塑性树脂 18。
[0031] 热塑性树脂18被提前在低于熔点的温度下的固化（结晶化）状态模制成细丝。盒 16围绕筒状元件（未示出）缠绕并保持被模制成细丝的热塑性树脂18。
[0032] 在本实施例中，盒16包括盒16A和盒16B。盒16A围绕筒状元件（未示出）缠绕 并保持热塑性树脂18A。盒16B围绕筒状元件（未示出）缠绕并保持热塑性树脂18B。
[0033] 由盒16A保持的热塑性树脂18A被供应到三维造型头20A。三维造型头20A将热 塑性树脂18A加热到其熔点或更高以使得热塑性树脂18A熔融，并且通过喷嘴22A将所述 热塑性树脂18A朝向造型台14喷射。
[0034] 由盒16B保持的热塑性树脂18B被供应到三维造型头20B。三维造型头20B将热 塑性树脂18B加热到其熔点或更高以使得热塑性树脂18B熔融，并且通过喷嘴22B将所述 热塑性树脂18B朝向造型台14喷射。
[0035] 控制器19控制整个三维造型装置10。控制器19电连接到三维造型头20和被构 造为驱动造型台14的驱动单元（未示出）。控制器19包括中央处理单元（CPU)、只读存储 器（ROM)和随机存取存储器（RAM)。
[0036] 三维造型装置10的控制器19从未示出的存储单元读取表示要被成型的三维造型 物24的形状等的立体信息。可替代地，立体信息可以从未示出的输入单元输入。可替代地， 立体信息可以通过未示出的通信单元从外部装置接收。
[0037] 控制器19将热塑性树脂18由各个三维造型头20加热到的温度控制到等于或高 于供应到各个三维造型头20的热塑性树脂18的熔点。每个三维造型头20在热塑性树脂 18被熔融的熔融区域设有温度传感器（未示出）。控制器19从温度传感器接收温度检测 结果并且将熔融区域的温度控制为对应的热塑性树脂18的熔点或更高。
[0038] 然后控制器19通过喷嘴22喷射熔融的热塑性树脂18。在这个过程中，控制器19 移动用于排出每种热塑性树脂18的喷嘴22的位置并根据立体信息在X轴方向上或在Y轴 方向上移动头部单元12。此外，在这个过程中，控制器19根据沉积在造型台14上的热塑性 树脂18的高度、立体信息等控制被构造成在Z轴方向上移动造型台14的移动单元（未示 出）。因此，对应于立体信息的三维造型物24被在造型台14上生产。
[0039] 注意到，如上所述，热塑性树脂18通过被加热到等于或高于热塑性树脂18的熔点 而被熔融。因此，三维造型装置10需要将具有不同熔点的多种塑性树脂18的温度分别地 控制到各自的熔点或更高。
[0040] 在现有技术中，用于加热热塑性树脂18的加热棒被放置用于每种热塑性树脂18， 并且每个加热棒被加热到对应的热塑性树脂的熔点或更高以使得对应的热塑性树脂熔融。 因此有这样的缺点，即：用于使得热塑性树脂熔融的熔融区域很可能受到外部环境的温度 影响。
[0041] 此外，在现有技术中，为了降低外部环境的温度对熔融区域的影响，喷嘴22需要 被放置为在喷嘴之间具有空间以便不会被其他喷嘴22的温度影响。因此，作为喷嘴22之 间距离的间距（stroke)S需要较长。具体地，在现有技术中，需要30mm或更长的间距S。
[0042] 图2是用于说明间距S的图。喷嘴22A与喷嘴22B之间的间距S越长，外部环境 对于喷嘴的温度的影响越小。然而，为了将热塑性树脂18A和热塑性树脂18B挤出到造型 台14上期望的区域（见图1)，头部单元12 (见图1)在X轴方向上或Y轴方向上的移动量 随着间距S越长而越大。因此，在现有技术中，还存在着造型三维造型物24