特開 2024-104376 可塑化装置、三次元造形装置、及び、射出成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104376

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】可塑化装置、三次元造形装置、及び、射出成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/321 20170101AFI20240729BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20240729BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240729BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240729BHJP

   B29C 64/209 20170101ALI20240729BHJP

   B29C 31/02 20060101ALI20240729BHJP

   B29C 45/46 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

B29C64/321

B29C64/106

B33Y10/00

B33Y30/00

B29C64/209

B29C31/02

B29C45/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008535

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】合津 昌幸

【テーマコード（参考）】

4F201

4F206

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F201AJ08

4F201AL01

4F201AL10

4F201AL16

4F201BA06

4F201BC02

4F201BD04

4F201BQ01

4F201BQ07

4F201BQ17

4F201BQ34

4F201BQ54

4F201BQ57

4F206AJ08

4F206AL01

4F206AL10

4F206AL16

4F206JA07

4F206JD01

4F206JF23

4F206JL02

4F206JQ11

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL32

4F213WL52

4F213WL74

(57)【要約】

【課題】材料供給機構に動作不良が発生した場合に、三次元造形装置による三次元造形物の造形や、射出成形装置による成形品の製造が中断されることを抑制する。
【解決手段】可塑化装置は、第１投入口及び第２投入口を有し、可塑化材料を貯留する材料貯留部と、前記可塑化材料が供給される供給口を有し、前記可塑化材料の少なくとも一部を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、前記第１投入口及び前記第２投入口と前記供給口とをつなぐ接続経路を有する接続管と、制御部と、を備え、前記材料貯留部は、前記第１投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第１供給機構と、前記第２投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第２供給機構と、を有し、前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構の少なくとも一方を制御して、前記可塑化材料を前記接続経路に供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１投入口及び第２投入口を有し、可塑化材料を貯留する材料貯留部と、
前記可塑化材料が供給される供給口を有し、前記可塑化材料の少なくとも一部を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、
前記第１投入口及び前記第２投入口と前記供給口とをつなぐ接続経路を有する接続管と、
制御部と、を備え、
前記材料貯留部は、
前記第１投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第１供給機構と、
前記第２投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第２供給機構と、を有し、
前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構の少なくとも一方を制御して、前記可塑化材料を前記接続経路に供給する、可塑化装置。

【請求項2】

請求項１に記載の可塑化装置であって、
前記第１供給機構は、前記可塑化材料が通る孔を有するスライド部材、及び、前記スライド部材をスライドさせるスライド駆動部、を有し、
前記制御部は、前記スライド駆動部を制御することで、前記可塑化材料が前記接続経路に供給される第１状態と、前記可塑化材料が前記接続経路に供給されない第２状態とに切り替え、
前記スライド部材の前記孔は、前記第１状態及び前記第２状態の両方の状態において、前記第１投入口に連通する、可塑化装置。

【請求項3】

請求項１に記載の可塑化装置であって、
前記材料貯留部は、前記第１投入口と前記第２投入口との間に、上方に向かって延びる仕切り板を有する、可塑化装置。

【請求項4】

請求項１に記載の可塑化装置であって、
前記第１供給機構は、前記可塑化材料が通る第１孔を有する第１スライド部材を有し、
前記第２供給機構は、前記可塑化材料が通る第２孔を有する第２スライド部材を有し、
前記第１スライド部材及び前記第２スライド部材は、前記第１スライド部材及び前記第２スライド部材をスライドさせるスライド駆動部に、それぞれ付勢部材を介して、接続されている、可塑化装置。

【請求項5】

請求項１に記載の可塑化装置であって、
前記制御部は、前記第１投入口から前記可塑化材料を供給する動作の少なくとも一部と、前記第２投入口から前記可塑化材料を供給する動作の少なくとも一部が、重なるように前記第１供給機構と前記第２供給機構とを制御し、
前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構のうちの一方の供給機構の動作不良を検知した場合、動作不良を検知していない他方の供給機構による前記可塑化材料の供給量を多くする、可塑化装置。

【請求項6】

請求項１に記載の可塑化装置であって、
前記制御部は、前記第１投入口から前記可塑化材料を供給する動作と、前記第２投入口から前記可塑化材料を供給する動作とが、重ならないように前記第１供給機構と前記第２供給機構とを制御し、
前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構のうちの一方の供給機構に動作不良を検知した場合、動作不良を検知していない他方の供給機構による前記可塑化材料の供給頻度を高くする、可塑化装置。

【請求項7】

請求項１に記載の可塑化装置と、
ステージに向けて前記造形材料を吐出するノズルと、
を備える三次元造形装置。

【請求項8】

請求項１に記載の可塑化装置と、
成形型に前記造形材料を射出するノズルと、
を備える射出成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、可塑化装置、三次元造形装置、及び、射出成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、射出成形装置や三次元造形装置に備えられた可塑化機構に材料を供給する材料供給機構が開示されている。この材料供給機構は、材料を収容する筐体と、筐体に収容され、筐体の内縁に沿って回転可能な回転部材とを備えている。回転部材には貫通孔が形成されている。回転部材が回転し、貫通孔と、可塑化機構に繋がる導入口とが連通した場合に、材料が貫通孔及び導入口を通って可塑化機構に供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－３６５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

材料供給機構に動作不良が発生した場合、三次元造形装置による三次元造形物の造形や、射出成形装置による成形品の製造が中断されてしまう場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の形態によれば、可塑化装置が提供される。この可塑化装置は、第１投入口及び第２投入口を有し、可塑化材料を貯留する材料貯留部と、前記可塑化材料が供給される供給口を有し、前記可塑化材料の少なくとも一部を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、前記第１投入口及び前記第２投入口と前記供給口とをつなぐ接続経路を有する接続管と、制御部と、を備え、前記材料貯留部は、前記第１投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第１供給機構と、前記第２投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第２供給機構と、を有し、前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構の少なくとも一方を制御して、前記可塑化材料を前記接続経路に供給する。

【0006】

本開示の第２の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、上記可塑化装置と、ステージに向けて前記造形材料を吐出するノズルとを備える。

【0007】

本開示の第３の形態によれば、射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、上記可塑化装置と、成形型に前記造形材料を射出するノズルと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】可塑化装置を備える三次元造形装置の構成を示す概略図である。

【図2】材料貯留部の具体的構成を示す斜視図である。

【図3】材料供給機構の内部構造を示す斜視図である。

【図4】材料供給機構の内部構造を模式的に示す第１の側断面図である。

【図5】材料供給機構の平面構造を模式的に示す第１の平断面図である。

【図6】材料供給機構の内部構造を模式的に示す第２の側断面図である。

【図7】材料供給機構の平面構造を模式的に示す第２の平断面図である。

【図8】接続管の構造を説明するための要部模式側断面図。

【図9】接続管の構造を説明するための要部模式側断面図。

【図10】制御部によって実行される材料供給処理のフローチャートである。

【図11】供給機構駆動処理の第１の例を示すフローチャートである。

【図12】供給機構駆動処理の第２の例を示すフローチャートである。

【図13】可塑化部の構成を模式的に示す側断面図である。

【図14】フラットスクリューの構成を示す概略斜視図である。

【図15】バレルの構成を示す概略平面図である。

【図16】第２実施形態における材料供給機構の内部構造を示す斜視図である。

【図17】スライド駆動部をＹ負方向に見た側面図である。

【図18】スライド駆動部をＺ正方向に見た下面図である。

【図19】第３実施形態における材料貯留部の内部構造を示す断面斜視図である。

【図20】第４実施形態における射出成形装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１は、可塑化装置２１を備える三次元造形装置１の構成を示す概略図である。図１には、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向に沿った矢印が表されている。矢印の方向がそれぞれの方向の正方向であり、逆向きの方向が負方向である。正負を付さずにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向というときは、正方向と負方向の両方の方向を含む。Ｘ方向及びＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。重力方向はＺ負方向である。

【0010】

三次元造形装置１は基台２を備える。基台２上には移動部としてのＸＹテーブル３が設置される。ＸＹテーブル３は、Ｙテーブル４及びＸテーブル５がこの順にＺ正方向に重ねて設置されることで構成されている。ＸＹテーブル３上にはステージ６が重ねて設置される。

【0011】

Ｙテーブル４はＹ軸モーター４ａ、ボールねじ、Ｙ軸スケール等を備える。Ｙテーブル４はステージ６をＹ方向に移動させる。Ｘテーブル５はＸ軸モーター５ａ、ボールねじ、Ｘ軸スケール等を備える。Ｘテーブル５はステージ６をＸ方向に移動させる。

【0012】

三次元造形装置１は制御部７を備える。制御部７は、ＣＰＵ及び記憶部を備えるコンピューターとして構成されている。ＣＰＵは、記憶部に記憶されたプログラムを実行することによって、三次元造形装置１の各部を制御する。なお、制御部７は、回路によって構成されてもよい。

【0013】

制御部７は、Ｙテーブル４及びＸテーブル５の移動を制御する。制御部７はＹ軸スケールが出力する情報によりステージ６のＹ方向の位置を認識する。制御部７はＸ軸スケールが出力する情報によりステージ６のＸ方向の位置を認識する。制御部７はステージ６を移動させる目標の位置と現在位置との差が無くなるようにＹテーブル４及びＸテーブル５を移動させる。制御部７はステージ６を移動させる目標の位置を順次変更することにより、ステージ６が移動する軌跡を制御する。

【0014】

基台２上にはＸ正方向側に移動部としての昇降テーブル８が設置される。昇降テーブル８は固定テーブル８ａを備え、固定テーブル８ａは基台２上に立脚される。固定テーブル８ａのＸ正方向側の面にはレール８ｂが設置される。レール８ｂのＸ正方向側には移動テーブル８ｃが設置される。移動テーブル８ｃはレール８ｂに沿ってＺ方向に移動する。

【0015】

固定テーブル８ａのＺ正方向側にはＺ軸モーター８ｄが設置される。固定テーブル８ａは内部にボールねじ及びＺ軸スケールを備える。Ｙテーブル４及びＸテーブル５と同様に制御部７は移動テーブル８ｃが移動する軌跡を制御する。移動部にはＸＹテーブル３及び昇降テーブル８が含まれる。

【0016】

移動テーブル８ｃのＸ正方向側にはユニット支持部９が設置される。ユニット支持部９のＸ正方向側には造形ユニット１１が設置される。ユニット支持部９は造形ユニット１１を支持する。造形ユニット１１には材料貯留部１２、接続管１３、可塑化部１４及び吐出部１５がＺ負方向に向かってこの順に設置される。

【0017】

材料貯留部１２は、内部に空洞を有する容器１６及び材料供給機構１７を備える。容器１６の内部には可塑化材料１８が貯留される。「可塑化材料」とは、可塑化部１４によって可塑化される材料のことをいう。本実施形態で用いる可塑化材料１８は、樹脂ペレットである。樹脂ペレットは樹脂の塊である。樹脂ペレットの大きさは特に限定されないが、本実施形態では、例えば、５ｍｍから２０ｍｍの範囲内である。材料供給機構１７には、投入口１２０が備えられている。接続管１３は、内部に接続経路１３ａを備える。材料供給機構１７は、可塑化材料１８を投入口１２０から接続経路１３ａに供給する。容器１６は、第３窓１６ｂ及び第４窓１６ｃを備える。第３窓１６ｂ及び第４窓１６ｃはガラス等の透明な材質で形成される。第３窓１６ｂは容器１６のＺ正方向側に配置される。第４窓１６ｃは容器１６のＺ負方向側に配置される。第３窓１６ｂ及び第４窓１６ｃを通して容器１６内の可塑化材料１８の残量が観察される。

【0018】

接続管１３は、材料貯留部１２の投入口１２０と接続されている。可塑化材料１８は、自重により材料貯留部１２内から接続管１３内に移動する。接続管１３は、可塑化部１４と接続されている。可塑化部１４は、投入口１２０に連通する供給口１４ａを有する。接続経路１３ａは、投入口１２０と供給口１４ａとをつなぐ。可塑化材料１８は、接続管１３から可塑化部１４に供給される。なお、可塑化材料１８の中には、熱可塑性材料の他に金属、セラミック等のその他の材料が含まれていてもよい。また、可塑化材料１８の中に金属粉やセラミック粉等が含まれている場合には、可塑化部１４では可塑化材料１８の全てが可塑化するわけではないため、可塑化部１４では可塑化材料１８のうちの少なくとも一部が可塑化される。

【0019】

可塑化部１４は、可塑化材料１８の少なくとも一部を可塑化する。「可塑化」とは、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。可塑化部１４は、可塑化材料１８を可塑化させて造形材料１９を生成する。材料貯留部１２、接続管１３、可塑化部１４及び制御部７等により可塑化装置２１が構成される。

【0020】

可塑化部１４は、吐出部１５と接続されている。吐出部１５は、ノズル２２を備える。ステージ６は造形面６ａを有する。ステージ６のノズル２２側の面が造形面６ａである。ノズル２２は、可塑化装置２１から供給された造形材料１９をステージ６の造形面６ａに向かって吐出する。ステージ６の造形面６ａは、ノズル２２から吐出された造形材料１９を受ける。ノズル２２が造形材料１９を吐出する間に、制御部７が、ＸＹテーブル３を駆動してステージ６をＸ方向及びＹ方向に移動させる。これにより、三次元造形装置１はステージ６上に所定のパターンの層を形成する。

【0021】

次に、昇降テーブル８が造形ユニット１１をＺ正方向に所定の距離だけ移動させる。三次元造形装置１は、１層目の層に重ねて２層目の層を形成する。更に、３層目以降の層を順次重ねて形成することにより、三次元造形装置１は立体的な三次元造形物２０を造形する。

【0022】

可塑化部１４は、材料貯留部１２の重力方向の下方に配置される。昇降テーブル８は、可塑化部１４及び材料貯留部１２をステージ６に対して相対的に移動させる。昇降テーブル８は、材料貯留部１２を可塑化部１４の移動に連動させて移動させる。この構成によれば、可塑化部１４と材料貯留部１２とが連動して移動するので、可塑化部１４及び材料貯留部１２が移動するときに接続管１３が変形することが抑制される。従って、接続管１３が変形するときに比べて、接続管１３を短くすることができる。

【0023】

ＸＹテーブル３は、造形面６ａを造形面６ａに沿った方向に移動させる。昇降テーブル８は、可塑化部１４及び材料貯留部１２を、造形面６ａに垂直な方向に移動させる。この構成によれば、可塑化部１４及び材料貯留部１２は、重力方向及び重力方向の逆方向に移動する。可塑化部１４及び材料貯留部１２は慣性が大きいため、可塑化部１４及び材料貯留部１２を重力加速度方向と直交する平面に沿って移動させるときに比べて、早く移動させることができる。

【0024】

接続経路１３ａの可塑化部１４側には、第１材料センサー２３及び第２材料センサー２４が設置される。第１材料センサー２３及び第２材料センサー２４は、接続経路１３ａ内の可塑化材料１８の残量を検出する。第２材料センサー２４は、第１材料センサー２３と投入口１２０との間に配置される。第１材料センサー２３及び第２材料センサー２４が可塑化材料１８を検出する方式は特に限定されないが、本実施形態では例えば光学式を採用している。

【0025】

可塑化装置２１は、材料貯留部１２と可塑化部１４との間に送風部２５を備える。送風部２５は、ユニット支持部９に設置される。送風部２５は、可塑化部１４及び接続管１３と連動して昇降する。送風部２５は、送風ファン２６及び送風ノズル２７を備える。送風ファン２６が空気を流動させて送風ノズル２７に送風する。送風ノズル２７は第１材料センサー２３に向けて設置される。送風部２５は送風ノズル２７から第１材料センサー２３に向けて送風する。この構成によれば、第１材料センサー２３に付着する粉末状の可塑化材料１８や塵を吹き飛ばすことができる。そして、第１材料センサー２３の感度が低下することを抑制できる。送風は連続して行ってもよく、所定の間隔を開けて行ってもよい。

【0026】

送風部２５は、第２材料センサー２４に向けて送風する送風ノズル２７を備えてもよい。第２材料センサー２４に付着する粉末状になった可塑化材料１８や塵を吹き飛ばすことができる。そして、第２材料センサー２４の感度が低下することを抑制できる。なお、送風ノズル２７と、第１材料センサー２３或いは第２材料センサー２４との間に可塑化材料１８があるときにも、送風部２５は第１材料センサー２３或いは第２材料センサー２４に向けて送風してもよい。

【0027】

送風ファン２６は、内部にイオナイザー２８を備える。イオナイザー２８は正又は負の電荷を有する気体を生成する。気体の電荷を正にするか負にするかは設定可能である。イオナイザー２８は正と負との電荷を交互に生成することもできる。送風部２５は電荷を有する気体を送風する。この構成によれば、第１材料センサー２３に粉末状になった可塑化材料１８や塵が静電気により付着するときに、除電して粉末状になった可塑化材料１８や塵を除去し易くすることができる。

【0028】

図２は、材料貯留部１２の具体的構成を示す斜視図である。材料貯留部１２は、材料供給機構１７を備える。材料供給機構１７は、ガイドケース２９を備える。ガイドケース２９の内部は空洞になっている。ガイドケース２９の内部には、後述するように、複数のスライド部材が配置される。ガイドケース２９は、蓋部２９１と、底部２９２とを備える。蓋部２９１には、ボルトによって容器１６が固定されている。蓋部２９１と底部２９２とは、連結装置２９３によって連結されている。蓋部２９１には取っ手２９４が設けられている。操作者は、連結装置２９３による蓋部２９１と底部２９２との連結状態を解除しつつ取っ手２９４を持って蓋部２９１を持ち上げることで、容器１６と共に蓋部２９１を持ち上げることができる。こうすることにより、操作者は、ガイドケース２９内に配置されたスライド部材のメンテナンスを行うことができる。

【0029】

図３は、材料供給機構１７の内部構造を示す斜視図である。図４は、材料供給機構１７の内部構造を模式的に示す第１の側断面図である。図３に示すように、材料供給機構１７は、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とを備える。第１供給機構１７１は、第１スライド部材１７３と、第１スライド部材１７３をスライドさせる第１スライド駆動部１７４とを備える。第２供給機構１７２は、第２スライド部材１７５と、第２スライド部材１７５をスライドさせる第２スライド駆動部１７６とを備える。図４には、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２のうち、第１供給機構１７１の断面を示している。第１スライド部材１７３及び第２スライド部材１７５は、それぞれ、所定量の可塑化材料を、接続経路１３ａを通じて可塑化部１４に供給する材料切出板として機能する。第１スライド部材１７３及び第２スライド部材１７５は、それぞれ、ガイドケース２９の内部をＸ方向に摺動して往復移動する。以下において、第１スライド部材１７３と第２スライド部材１７５とを区別しないときには、単に、スライド部材と呼ぶ。第１スライド駆動部１７４と第２スライド駆動部１７６とを区別しないときは、単に、スライド駆動部と呼ぶ。

【0030】

図４に示すように、ガイドケース２９は、容器１６側の面、すなわち上面に材料入口１６ａを備える。ガイドケース２９は、接続管１３側の面、すなわち下面に投入口１２０を備える。投入口１２０は、材料入口１６ａよりもＸ正方向側に位置している。そのため、材料入口１６ａから投入口１２０に、直接的に可塑化材料１８が落下することがない。第１実施形態において、材料入口１６ａは、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２に対して共通して設けられている。つまり、容器１６内の可塑化材料１８は、１つの材料入口１６ａから、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２の両方に供給される。これに対して、投入口１２０は、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２に対してそれぞれ個別に設けられている。具体的には、図３に示すように、第１供給機構１７１に対応するように、第１投入口１２１が設けられており、第２供給機構１７２に対応するように、第２投入口１２２が設けられている。

【0031】

図５は、材料供給機構１７の平面構造を模式的に示す第１の平断面図である。図５は、図４をＡＡ線から見た図である。図６は、材料供給機構１７の内部構造を模式的に示す第２の側断面図である。図７は、材料供給機構１７の平面構造を模式的に示す第２の平断面図である。図７は、図６をＡＡ線から見た図である。第１実施形態では、第１供給機構１７１の構造及び第２供給機構１７２の構造は同じである。つまり、第１スライド部材１７３の構造と第２スライド部材１７５の構造は同じである。また、第１スライド駆動部１７４の構造と第２スライド駆動部１７６の構造は同じである。そのため、以下では、図４～図７を参照して、主に第１スライド部材１７３及び第１スライド駆動部１７４の構造及び動作を説明し、第２供給機構１７２の第２スライド部材１７５及び第２スライド駆動部１７６の詳細な説明は省略する。

【0032】

図５，７に示すように、第１スライド部材１７３は、可塑化材料が通る孔３１ａを備える。孔３１ａは、第１スライド部材１７３をＺ方向に貫く。第１スライド部材１７３に設けられた孔３１ａのことを、第１孔という。第２スライド部材１７５に設けられた孔３１ａのことを、第２孔という。本実施形態では、第１スライド部材１７３は、孔３１ａが形成されることで、Ｚ負方向に見て、略Ｕ字状の形状を有している。孔３１ａのＸ負方向側の側面は、Ｚ負方向に見て、半円弧状に湾曲している。孔３１ａのＸ正方向側の側面は、開放されている。ガイドケース２９内において、孔３１ａは、第１スライド部材１７３の孔３１ａを除く部分と、ガイドケース２９の内面とによって区画される。図３に示すように、ガイドケース２９のＸ正方向側の側面には、第１スライド部材１７３がＸ正方向に移動したときに、第１スライド部材１７３のＸ正方向側の端部が外部に突出可能な孔が形成されている。

【0033】

図４，６に示すように、ガイドケース２９のＺ負方向側には、第１スライド部材１７３をスライドさせる第１スライド駆動部１７４が設置される。本実施形態の第１スライド駆動部１７４は、エアーシリンダーによって構成されている。第１スライド駆動部１７４は、内部にピストンロッド３２ａを備える。ピストンロッド３２ａはＸ方向に往復移動する。ピストンロッド３２ａの一端は、第１スライド部材１７３に固定される。ピストンロッド３２ａの一端が第１スライド部材１７３に固定されることで、第１スライド部材１７３の往復移動はピストンロッド３２ａの往復移動と連動する。

【0034】

第１スライド駆動部１７４は、Ｘ負方向側に第１空気圧ポート３２ｂを備える。第１スライド駆動部１７４は、Ｘ正方向側に第２空気圧ポート３２ｃを備える。第１空気圧ポート３２ｂに圧縮空気が供給されるとき、ピストンロッド３２ａ及び第１スライド部材１７３はＸ正方向に移動する。第２空気圧ポート３２ｃに圧縮空気が供給されるとき、ピストンロッド３２ａ及び第１スライド部材１７３はＸ負方向に移動する。

【0035】

第１空気圧ポート３２ｂ及び第２空気圧ポート３２ｃとは図示しない配管により電磁弁に連結される。電磁弁には圧縮空気を供給する配管が接続される。制御部７は、電磁弁を制御して、第１空気圧ポート３２ｂ及び第２空気圧ポート３２ｃの一方に圧縮空気を供給する。このようにして、制御部７は第１スライド部材１７３の移動方向を制御する。

【0036】

ピストンロッド３２ａには磁石片３２ｄが設置される。第１スライド駆動部１７４は、第１空気圧ポート３２ｂ側に第１シリンダーセンサー３２ｅを備える。第１スライド駆動部１７４は、第２空気圧ポート３２ｃ側に第２シリンダーセンサー３２ｆを備える。第１スライド部材１７３がＸ正方向側に移動するとき、第１シリンダーセンサー３２ｅが磁石片３２ｄを検出する。第１スライド部材１７３がＸ正方向側に移動するとき、第２シリンダーセンサー３２ｆが磁石片３２ｄを検出する。従って、第１シリンダーセンサー３２ｅ及び第２シリンダーセンサー３２ｆは第１スライド部材１７３がＸ正方向側に位置するか、Ｘ正方向側に位置するか、中間点に位置するか、を検出する。

【0037】

上述したように、本実施形態では、第１スライド駆動部１７４及び第２スライド駆動部１７６は、エアーシリンダーによって構成されているが、これらは電動アクチュエーターによって構成されてもよい。

【0038】

図４には、第１スライド部材１７３の第１状態を示している。第１状態では、第１スライド部材１７３はＸ正方向に位置する。図５には、第１状態における第１スライド部材１７３の位置と材料入口１６ａ及び投入口１２０の位置関係が示されている。図５では、第１スライド部材１７３に右下がりのハッチングが施されている。Ｚ負方向に見て、第１状態では、第１スライド部材１７３がＸ正方向に移動している。そのため、孔３１ａの中の可塑化材料１８の一部が接続管１３へと押し出され、投入される。つまり、第１状態では材料貯留部１２内の可塑化材料１８が接続管１３の接続経路１３ａに供給される。なお、図５では、第２スライド部材１７５も第１状態となっている。

【0039】

孔３１ａはＸ負方向側の側面が斜面３１ｇになっている。斜面３１ｇとＸ方向とが成す角度は２５度以上３５度以下が好ましい。この角度は安息角とよび、可塑化材料１８が斜面３１ｇで滑らない角度である。斜面３１ｇの角度が安息角のとき、可塑化材料１８が孔３１ａ内に留まるので、可塑化材料１８は材料入口１６ａから投入口１２０へ連続して流動しない。更に、可塑化材料１８が材料入口１６ａと斜面３１ｇとの間で詰まることを抑制できる。

【0040】

第２空気圧ポート３２ｃから第１スライド駆動部１７４に圧縮空気が供給されると、図６及び図７に示すように、ピストンロッド３２ａがＸ負方向に移動し、これに連動して、第１スライド部材１７３がＸ負方向に移動する。第１スライド部材１７３がＸ負方向に位置する状態を第２状態とする。図７では、第１スライド部材１７３に右下がりのハッチングが施されている。Ｚ負方向に見て、第２状態では、第１スライド部材１７３の斜面３１ｇの位置が、第１状態よりもＸ負方向側にある。この第２状態では、材料貯留部１２内の可塑化材料１８が接続管１３へと投入されない。つまり、第２状態では材料貯留部１２内の可塑化材料１８が接続管１３の接続経路１３ａに供給されない。なお、図７では、第２スライド部材１７５は第１状態となっている。

【0041】

本実施形態では、図５及び図７に示すように、第１スライド部材１７３の孔３１ａは、第１状態及び第２状態の両方の状態において、第１投入口１２１に連通する。つまり、第１スライド部材１７３の孔３１ａの大きさは、第１状態及び第２状態の両方の状態において、第１投入口１２１に連通する大きさである。

【0042】

図７に示すように、Ｚ負方向に見て、第２状態では材料入口１６ａと孔３１ａとが重なる面積が、図５に示した第１状態より広くなる。そのため、材料入口１６ａから可塑化材料１８が排出され易くなり、孔３１ａの空洞となった部分に可塑化材料１８が投入される。制御部７は、第１スライド駆動部１７４を駆動して第１状態と第２状態とを交互に切り替える。第１スライド部材１７３が一往復するとき、所定量の可塑化材料１８が第１投入口１２１から接続経路１３ａへ投入される。制御部７は、第１スライド部材１７３を往復させる回数や第１スライド部材１７３の往復移動量を制御することにより、接続経路１３ａへ投入される可塑化材料１８の量を制御する。

【0043】

上述した第１シリンダーセンサー３２ｅ及び第２シリンダーセンサー３２ｆは、第１スライド部材１７３の可塑化材料１８の噛みこみを検知する噛みこみ検知センサーとしても機能する。第１スライド部材１７３がＸ正方向に移動するとき、第１スライド部材１７３とガイドケース２９との間に可塑化材料１８が挟まることを噛みこみという。噛みこみが生じたとき、第２シリンダーセンサー３２ｆは磁石片３２ｄを検出しない。第２シリンダーセンサー３２ｆが磁石片３２ｄを検出しないとき、制御部７は、噛みこみが生じたと判断する。そして、制御部７は、第１スライド駆動部１７４を駆動して第１スライド部材１７３をＸ負方向に移動させる。このように、第２シリンダーセンサー３２ｆが可塑化材料１８の噛みこみを検知した場合、第１スライド駆動部１７４は、第１スライド部材１７３を逆方向にスライドさせる復帰動作を行う。

【0044】

第１スライド部材１７３がＸ負方向に移動するとき、第１スライド部材１７３とガイドケース２９との間に可塑化材料１８が挟まることも噛みこみという。この噛みこみが生じたとき、第１シリンダーセンサー３２ｅは磁石片３２ｄを検出しない。第１シリンダーセンサー３２ｅ所定時間経過しても磁石片３２ｄを検出しないとき、制御部７は噛みこみが生じたと判断する。そして、制御部７は第１スライド駆動部１７４を駆動して第１スライド部材１７３をＸ正方向に移動させる。このように、第１シリンダーセンサー３２ｅが可塑化材料１８の噛みこみを検知した場合、第１スライド駆動部１７４は第１スライド部材１７３を逆方向にスライドさせる復帰動作を行う。

【0045】

このように、第１シリンダーセンサー３２ｅ及び第２シリンダーセンサー３２ｆが可塑化材料１８の噛みこみを検知した場合、第１スライド駆動部１７４が第１スライド部材１７３をスライドさせることで、可塑化材料１８の噛みこみが解消される。従って、操作者の介在なしに、可塑化材料１８の噛みこみを解消できる。

【0046】

なお、第１スライド駆動部１７４を電動アクチュエーターによって構成する場合には、制御部７は、電動アクチュエーターを構成する電動モーターの回転角度を監視し、駆動電力を印加しているにもかかわらず回転角度が変化しない場合に、噛みこみが発生したと判断することができる。

【0047】

図３及び図４に示すように、本実施形態の材料供給機構１７は、更に、シャッター機構１７７を備えている。シャッター機構１７７は、投入口１２０を塞ぐための機構である。シャッター機構１７７は、ガイドケース２９の蓋部２９１と底部２９２の間に形成された隙間を通じて、ガイドケース２９の内部から外部に向けてＸ正方向に延出する板状の形状を有している。シャッター機構１７７の、ガイドケース２９の外部に延出した部分には、シャッター機構をガイドケース２９の内部に向けて押し込んだり、ガイドケース２９の内部から引き出したりするための操作部１７８が設けられている。操作者は、取っ手２９４を用いて容器１６及び蓋部２９１を持ち上げる前に、シャッター機構１７７を操作して投入口１２０を塞ぐことで、容器１６内に残存した可塑化材料が接続管１３に意図せずに落下することを防止することができる。

【0048】

図８及び図９は、接続管１３の構造を説明するための要部模式側断面図である。図８に示すように、第１材料センサー２３は、第１発光部２３ａ及び第１受光部２３ｂがＹ方向に対向して配置されることで構成される。接続管１３における可塑化材料１８が減少するとき、第１発光部２３ａと第１受光部２３ｂとの間から可塑化材料１８が無くなり、第１受光部２３ｂは第１発光部２３ａが発光する光を検出する。このとき、接続管１３の内部に存在する可塑化材料１８の残量が第１基準値である。第１材料センサー２３は可塑化材料１８の残量が第１基準値未満であることを検出する。第１材料センサー２３によって検出される可塑化材料１８の残量が第１基準値未満であるとき、制御部７は、材料供給機構１７を動作させて、可塑化材料１８を接続経路１３ａに供給する。

【0049】

接続管１３は透明部材としての第１窓３３及び透明部材としての第２窓３４を備える。第１窓３３及び第２窓３４はガラス等の透明部材で構成される。従って、接続管１３の内部の様子が視認可能になっている。このように、接続管１３の少なくとも一部は透明部材で構成されている。この構成によれば、操作者が接続経路１３ａ内に保有される可塑化材料１８の残量を確認できる。

【0050】

図９に示すように、第１材料センサー２３と投入口１２０との間に第２材料センサー２４が配置される。第２材料センサー２４は、第２発光部２４ａ及び第２受光部２４ｂがＹ方向に対向して配置されることで構成される。材料供給機構１７が接続経路１３ａに可塑化材料１８を供給すると、接続経路１３ａ内に可塑化材料１８が徐々に増える。第２発光部２４ａと第２受光部２４ｂとの間に可塑化材料１８が無いとき、第２受光部２４ｂは第２発光部２４ａが発光する光を検出する。第２発光部２４ａと第２受光部２４ｂとの間に可塑化材料１８が有るとき、第２受光部２４ｂは第２発光部２４ａが発光する光を検出しない。第２材料センサー２４まで可塑化材料１８が供給されるときに、接続管１３の内部に存在する可塑化材料１８の残量が第２基準値である。第２材料センサー２４は可塑化材料１８の残量が第２基準値に達したことを検出する。

【0051】

第１材料センサー２３において、第１発光部２３ａが発光する光を第１受光部２３ｂが検出するとき、制御部７は第１材料センサー２３が出力する信号を受信して、可塑化材料１８の残量が第１基準値より減少したと判定する。このとき、第２材料センサー２４まで可塑化材料１８は達していない。第２材料センサー２４では第２発光部２４ａが発光する光を第２受光部２４ｂが検出する。制御部７は材料供給機構１７を動作させて、接続経路１３ａに可塑化材料１８を供給する。

【0052】

第２材料センサー２４において、第２発光部２４ａが発光する光を第２受光部２４ｂが検出しないとき、制御部７は第２材料センサー２４が出力する信号を受信して、可塑化材料１８の残量が第２基準値に達したと判定する。制御部７は材料供給機構１７の動作を停止させて、接続経路１３ａへの可塑化材料１８の供給を停止する。

【0053】

このように、第１材料センサー２３によって検出される可塑化材料１８の残量が第１基準値未満であるとき、第２材料センサー２４が検出する第２基準値まで材料供給機構１７は可塑化材料１８を供給する。

【0054】

図１０は、制御部７によって実行される材料供給処理のフローチャートである。この材料供給処理は、三次元造形装置１において三次元造形物２０の造形が行われている間に繰り返し実行される。

【0055】

ステップＳ１０において、制御部７は、第１材料センサー２３からの出力信号に基づき、可塑化材料１８の残量が、第１基準値未満であるか否かを判定する。可塑化材料１８の残量が、第１基準値未満であると判定した場合、制御部７は、ステップＳ２０において、供給機構駆動処理を実行し、材料供給機構１７から接続経路１３ａに対して、可塑化材料１８の供給を行う。供給機構駆動処理の詳細については後述する。ステップＳ１０において、可塑化材料１８の残量が、第１基準値未満ではないと判定した場合、制御部７は、ステップＳ１０の処理を繰り返し実行する。

【0056】

ステップＳ３０において、制御部７は、第２材料センサー２４からの出力信号に基づき、可塑化材料１８の残量が、第２基準値以上であるか否かを判定する。可塑化材料１８の残量が、第２基準値以上であると判定した場合、制御部７は、ステップＳ４０において、供給機構駆動処理の実行を停止させることにより、材料供給機構１７の駆動を停止させる。ステップＳ３０において、可塑化材料１８の残量が、第２基準値以上ではないと判定した場合、制御部７は、処理をステップＳ２０に戻して、供給機構駆動処理を継続する。

【0057】

図１１は、上記ステップＳ２０で実行される供給機構駆動処理の第１の例を示すフローチャートである。ステップＳ２０２において、制御部７は、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とのうち、いずれか一方の供給機構に噛みこみ等の動作不良が生じたか否かを判断する。いずれか一方の供給機構に動作不良が発生していないと判断した場合、制御部７は、ステップＳ２０４において、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とを同時に駆動する。「同時に駆動する」とは、第１投入口１２１から可塑化材料１８を供給する動作の少なくとも一部と、第２投入口１２２から可塑化材料１８を供給する動作の少なくとも一部が重なるように、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とを制御することをいう。具体的には、制御部７は、第１スライド部材１７３がＸ正方向に位置するときに、第２スライド部材がＸ正方向に位置し、第１スライド部材がＸ負方向に位置するときに、第２スライド部材がＸ負方向に位置するように、第１スライド駆動部１７４と第２スライド駆動部１７６とを駆動する。こうすることにより、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２から可塑化材料１８が、ほぼ同じタイミングで接続経路１３ａに供給される。

【0058】

ステップＳ２０２において、一方の供給機構に動作不良が生じたと判断した場合、制御部７は、ステップＳ２０６において、他方の供給機構による可塑化材料１８の供給量が多くなるように、他方の供給機構を駆動する。具体的には、スライド部材の孔３１ａに対する可塑化材料１８の投入量が多くなるように、スライド部材の移動量を調整する。こうすることで、制御部７は、動作不良が生じた一方の供給機構による可塑化材料の供給量を補償するように、他方の供給機構による可塑化材料の供給量を多くする。続いて、制御部７は、ステップＳ２０８において、動作不良を検知した供給機構に、上述した復帰動作を行わせる。

【0059】

図１２は、上記ステップＳ２０で実行される供給機構駆動処理の第２の例を示すフローチャートである。図１２では、図１１と同じ処理内容に対しては同じステップ番号を付している。制御部７は、図１０に示したステップＳ２０において、図１１に示す供給機構駆動処理と図１２に示す供給機構駆動処理のいずれか一方を実行する。

【0060】

図１２のステップＳ２０２において、制御部７は、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とのうち、いずれか一方の供給機構に噛みこみ等の動作不良が生じたか否かを判断する。いずれか一方の供給機構に動作不良が発生していないと判断した場合、制御部７は、ステップＳ２０４ａにおいて、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とを交互に駆動する。「交互に駆動する」とは、第１投入口１２１から可塑化材料１８を供給する動作と、第２投入口１２２から可塑化材料１８の供給する動作とが、重ならないように第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とを制御することをいう。具体的には、制御部７は、第１スライド部材１７３がＸ正方向に位置するときに、第２スライド部材がＸ負方向に位置し、第１スライド部材がＸ負方向に位置するときに、第２スライド部材がＸ正方向に位置するように、第１スライド駆動部１７４と第２スライド駆動部１７６とを駆動する。こうすることにより、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２から可塑化材料１８が交互に接続経路１３ａに供給される。

【0061】

ステップＳ２０２において、一方の供給機構に動作不良が生じたと判断した場合、制御部７は、ステップＳ２０６ａにおいて、他方の供給機構による可塑化材料１８の供給頻度が高くなるように、他方の供給機構を駆動する。具体的には、供給機構の往復速度を高め、単位時間当たりの往復回数を増加させる。こうすることで、制御部７は、動作不良が生じた一方の供給機構による可塑化材料の供給量を補償するように、他方の供給機構による可塑化材料の供給量を多くする。続いて、制御部７は、ステップＳ２０８において、動作不良を検知した供給機構に、上述した復帰動作を行わせる。

【0062】

図１０～図１２を用いて説明した材料供給処理を実行することにより、制御部７は、第１材料センサー２３、第２材料センサー２４及び材料供給機構１７を用いて、第２基準値まで可塑化材料１８を供給できる。

【0063】

本実施形態では、第１基準値及び第２基準値として、ブリッジ現象が生じない量を設定する。ブリッジ現象とは、可塑化材料１８自身の重みによって、可塑化材料１８同士が互いに干渉して詰まる現象をいう。ブリッジ現象が生じない量は、予めシミュレーションや実験を行うことで定めることができる。本実施形態によれば、可塑化材料１８の供給量と残量とを加算した量が第２基準値になるまで可塑化材料１８を投入できるので、少量の可塑化材料１８を多くの回数供給するときに比べての供給頻度を減らすことができる。

【0064】

図１３は、可塑化部１４の構成を模式的に示す側断面図である。可塑化部１４はスクリューケース３５を備える。スクリューケース３５は内部が空洞になっている。スクリューケース３５のＺ正方向側にはモーター３６が設置される。モーター３６の回転角度、回転速度、回転を開始するタイミング及び回転を停止するタイミングは、制御部７が制御する。

【0065】

モーター３６の回転軸３６ａには減速装置３７が接続される。回転軸３６ａが高速回転するとき、減速装置３７の外周側が減速された低速で回転する。減速装置３７は低速回転する外周側が出力軸３７ａとなる。減速装置３７の外周側にはベアリング３８が設置される。ベアリング３８はスクリューケース３５と減速装置３７との間に配置される。ベアリング３８は減速装置３７を回転可能に支持する。

【0066】

減速装置３７の出力軸３７ａにスクリュー支持部３９が設置される。スクリュー支持部３９にフラットスクリュー４１が設置される。フラットスクリュー４１は出力軸３７ａと同期して回転する。フラットスクリュー４１はモーター３６によって回転する。フラットスクリュー４１の回転中心であるスクリュー回転中心４１ｄはモーター３６の回転中心であるモーター回転中心３６ｂと同軸である。

【0067】

図１４は、フラットスクリュー４１の構成を示す概略斜視図である。フラットスクリュー４１は螺旋状の溝４１ｂが形成された溝形成面４１ａを有する。フラットスクリュー４１は、回転軸３６ａ方向の大きさが、回転軸３６ａ方向と直交する方向の大きさよりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、渦状の溝４１ｂが１つ設けられている。溝４１ｂの数は、特に限定されない。図示はしないが、溝４１ｂは、２つ以上設けられていてもよい。溝４１ｂの形態は、渦状に限らず、螺旋状あるいはインボリュート曲線状であってもよい。また、溝４１ｂは、中央部から外周に向かって弧を描くように延びる形状であってもよい。

【0068】

図１３に示すように、スクリューケース３５は減速装置３７、スクリュー支持部３９及びフラットスクリュー４１を収容する。スクリューケース３５は接続管１３と接続する供給路３５ａを備える。供給路３５ａは接続管１３からフラットスクリュー４１まで続く。供給路３５ａのフラットスクリュー４１側の開口が通過口３５ｂである。スクリューケース３５にはフラットスクリュー４１に向かって可塑化材料１８が通過する通過口３５ｂが備えられる。

【0069】

フラットスクリュー４１のＺ負方向側にはバレル４２が設置される。スクリューケース３５のＺ負方向側にはバレル４２を収容するバレルケース４３が設置される。フラットスクリュー４１はバレル４２に対して回転する。

【0070】

バレル４２は、フラットスクリュー４１の溝形成面４１ａに対向する対向面４２ａを有する。バレル４２の内部には溝４１ｂと対向する場所にヒーター４４が設置される。ヒーター４４は溝形成面４１ａと対向面４２ａとの間に供給された可塑化材料１８を加熱する。加熱された可塑化材料１８は可塑化して造形材料１９になる。バレル４２には可塑化材料１８が可塑化した造形材料１９が流入する連通孔４５が設けられる。

【0071】

図１５は、バレル４２の構成を示す概略平面図である。バレル４２の対向面４２ａにおける連通孔４５の周りには、複数の案内溝４６が形成されている。それぞれの案内溝４６は、一端が連通孔４５に接続され、連通孔４５から対向面４２ａの外周に向かって渦状に延びている。各案内溝４６は、造形材料１９を連通孔４５に導く。なお、案内溝４６は一端が連通孔４５に接続されていなくてもよい。また、案内溝４６は、対向面４２ａに形成されていなくてもよい。

【0072】

図１３に示すように、フラットスクリュー４１における溝４１ｂの深さはスクリュー回転中心４１ｄに近い方が外周側より浅い。このため、溝４１ｂの断面積はスクリュー回転中心４１ｄに近い方が外周側より小さくなる。溝４１ｂ内の造形材料１９はスクリュー回転中心４１ｄ側の圧力が高くなり、連通孔４５に押し出される。フラットスクリュー４１は造形材料１９を移動させるポンプとして機能する。

【0073】

本実施形態では、可塑化部１４がフラットスクリュー４１及びバレル４２で構成される構成であるため、可塑化部１４がインラインスクリューで構成される構成に比べて、可塑化部１４を小型にできる。

【0074】

以上で説明した第１実施形態によれば、可塑化装置２１は、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２とを備えているので、一方の供給機構に動作不良が発生した場合でも、他方の供給機構から可塑化材料１８を供給できる。この結果、三次元造形装置１による三次元造形物２０の造形が中断されることを抑制できる。

【0075】

また、本実施形態では、可塑化材料１８が接続経路１３ａに供給される第１状態と、可塑化材料１８が前記接続経路１３ａに供給されない第２状態との両方の状態において、スライド部材に設けられた孔３１ａが、投入口１２０に連通する。そのため、スライド部材をＸ正方向にスライドさせた場合と、Ｘ負方向にスライドさせた場合のどちらの場合にもスライド部材がＸ方向に投入口１２０を跨ぐように移動しない。この結果、スライド部材に可塑化材料１８が噛みこむことを効果的に抑制できる。特に、本実施形態では、孔３１ａのＸ負方向側の側面が、円弧状に形成されているので、スライド部材をＸ正方向にスライドさせた場合に、孔３１ａの角部に可塑化材料１８が噛みこみを抑制できる。また、孔３１ａのＸ正方向側が開放されているので、スライド部材をＸ負方向にスライドさせた際に噛みこみが生じることがない。

【0076】

また、本実施形態では、図１１及び図１２に示した供給機構駆動処理において、一方の供給機構に動作不良が生じた場合に、他方の供給機構による可塑化材料１８の供給量を多くしたり、供給の頻度を高めたりする。そのため、可塑化部１４に対する可塑化材料１８の供給が不足することを抑制できる。

【0077】

Ｂ．第２実施形態：
上述した第１実施形態において、材料供給機構１７に備えられた第１スライド部材１７３は、第１スライド駆動部１７４に接続され、第２スライド部材１７５は、第２スライド駆動部１７６に接続されている。つまり、各スライド部材に対して、個別にスライド駆動部が接続されている。これに対して、第２実施形態では、第１スライド部材１７３及び第２スライド部材１７５は、第１スライド部材１７３及び第２スライド部材１７５の両方をスライドさせる１つのスライド駆動部に接続される。第２実施形態における材料供給機構１７以外の構成は、第１実施形態と同じである。

【0078】

図１６は、第２実施形態における材料供給機構１７Ｂの内部構造を示す斜視図である。図１６ではガイドケース２９の図示を省略している。図１７は、スライド駆動部１９０をＹ負方向に見た側面図である。図１８は、スライド駆動部１９０をＺ正方向に見た下面図である。図１６に示すように、材料供給機構１７Ｂは、第１スライド部材１７３、第２スライド部材１７５及びスライド駆動部１９０を備える。

【0079】

本実施形態のスライド駆動部１９０は、電動スライダーによって構成されている。図１６～図１８に示すように、スライド駆動部１９０は、モーター１９１、ボールねじ１９２、テーブル１９３を備える。モーター１９１は、ボールねじ１９２を駆動し、ボールねじ１９２にボールねじナットを介して結合されたテーブル１９３を、テーブルガイド１９４に沿って往復移動させる。図１６～図１８では、ボールねじ１９２が、伸縮可能なカバー１９５によって覆われている。

【0080】

テーブル１９３にはベース部材１８０が固定されている。ベース部材１８０の下端は、Ｙ負方向を向く面と、Ｙ正方向を向く面とを備えている。Ｙ負方向を向く面には、Ｘ方向に沿って延びる第１シャフト１８３の両端が固定されており、Ｙ正方向を向く面には、Ｘ方向に沿って延びる第２シャフト１８４の両端が固定されている。

【0081】

第１シャフト１８３は、第１スライド部材１７３に連結される第１連結部材１８５の端部を支持している。第１連結部材１８５の端部には、Ｘ方向に沿って貫通孔が設けられている。第１シャフト１８３は、その貫通孔を通る。第１シャフト１８３には、第１連結部材１８５の端部よりもＸ負方向側及びＸ正方向側の両方に、付勢部材としてのバネ１８６が配置されてる。付勢部材は、バネに限らず、弾性ゴムであってもよい。第１スライド部材１７３及び第１連結部材１８５は、ベース部材１８０の下面に設けられた第１ガイド１９７にガイドされながら、第１シャフト１８３に沿って、バネ１８６の反力を受けつつ、ベース部材１８０に対してＸ方向に相対的に移動可能である。

【0082】

第２シャフト１８４は、第２スライド部材１７５に連結される第２連結部材１８７の端部を支持している。第２連結部材１８７の端部には、Ｘ方向に沿って貫通孔が設けられている。第２シャフト１８４は、その貫通孔を通る。第２シャフト１８４には、第２連結部材１８７の端部よりもＸ負方向側及びＸ正方向側の両方に、付勢部材としてのバネ１８８が配置されてる。第２スライド部材１７５及び第２連結部材１８７は、ベース部材１８０の下面に設けられた第２ガイド１９８にガイドされながら、第２シャフト１８４に沿って、バネ１８８の反力を受けつつ、ベース部材１８０に対してＸ方向に相対的に移動可能である。

【0083】

制御部７は、モーター１９１を制御してテーブル１９３を移動させると、テーブル１９３に固定されたベース部材１８０もテーブル１９３と共に移動する。ベース部材１８０には、バネ１８６を介して第１連結部材１８５が結合され、また、バネ１８８を介して第２連結部材１８７が結合されている。そのため、ベース部材１８０が移動すると、第１連結部材１８５に接続された第１スライド部材１７３と、第２連結部材１８７に接続された第２スライド部材１７５とが、同時に同じ方向に移動する。このとき、第１スライド部材１７３と第２スライド部材１７５のいずれかに噛みこみが発生すると、噛みこみが生じたスライド部材に接続された連結部材の端部を挟むバネが伸縮する。このバネの伸縮によって、噛みこみが生じていないスライド部材のスライド移動を許容しつつ、噛みこみが生じたスライド部材の移動を停止させることができる。

【0084】

以上で説明した第２実施形態によれば、１つのスライド駆動部１９０で第１スライド部材１７３と第２スライド部材１７５とを駆動することができる。また、一方のスライド部材に噛みこみ等による動作不良が発生した場合にも、１つのスライド駆動部１９０によって他方のスライド部材を駆動できるので、噛みこみが発生していないスライド部材を用いて可塑化材料１８の供給を継続することができる。この結果、三次元造形装置１による三次元造形物２０の造形が中断されることを抑制できる。

【0085】

なお、第２実施形態では、スライド駆動部１９０を電動スライダーによって構成している。これに対して、スライド駆動部１９０は、テーブル付きのエアーシリンダーによって構成してもよい。

【0086】

Ｃ．第３実施形態：
上述した第１実施形態では、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２には、材料貯留部１２の容器１６から同じ可塑化材料１８が投入される。これに対して、第３実施形態では、第１供給機構１７１及び第２供給機構１７２に対して、異なる可塑化材料１８が投入可能である。第３実施形態における材料貯留部１２以外の構成は第１実施形態と同じである。

【0087】

図１９は、第３実施形態における材料貯留部１２Ｃの内部構造を示す断面斜視図である。材料貯留部１２Ｃは、内部に、第１投入口１２１と第２投入口１２２との間に、上方に向かって延びる仕切り板１６０を有する。仕切り板１６０は、着脱可能であってもよい。仕切り板１６０の下端の位置は、第１スライド部材１７３及び第２スライド部材１７５の上面の位置と略等しい。これにより、材料貯留部１２Ｃの容器１６内は、仕切り板１６０を挟んで、第１収容室１６１と第２収容室１６２とに分離される。

【0088】

第１収容室１６１と第２収容室１６２とには、組成の異なる可塑化材料や色の異なる可塑化材料が収容可能である。例えば、第１収容室１６１には、三次元造形物２０の本体の造形に用いる可塑化材料を収容し、第２収容室１６２には、三次元造形物２０のオーバーハングをサポートするための可塑化材料を収容してもよい。

【0089】

以上で説明した第３実施形態によれば、一方の供給機構に動作不良が生じた場合でも、他方の供給機構から異なる可塑化材料を可塑化部１４に供給することができる。そのため、異なる可塑化材料を用いて、三次元造形物２０の造形を継続できる。また、供給機構に動作不良が生じていない場合には、異なる可塑化材料を可塑化部１４に供給することができ、材料の切り替えを容易に行うことができる。

【0090】

Ｄ．第４実施形態：
上述した第１実施形態では、可塑化装置２１が三次元造形装置１に備えられている。これに対して、第４実施形態では、可塑化装置５１が射出成形装置５０に備えられる。

【0091】

図２０は、射出成形装置５０の構成を示す概略図である。射出成形装置５０は、可塑化装置５１と、射出制御機構５２と、ノズル５３と、成形型５４と、型締装置５５とを備えている。可塑化装置５１には第１～３実施形態のいずれかの可塑化装置２１が用いられる。

【0092】

可塑化装置５１は、フラットスクリュー５６と、バレル５７とを有する。バレル５７の連通孔５８には、射出シリンダー５９が接続されている。可塑化装置５１は、制御部６１の制御下で、フラットスクリュー５６の溝部６２に供給された可塑化材料１８を可塑化し、流動性を有するペースト状の造形材料１９を生成して連通孔５８から射出制御機構５２へと導く。

【0093】

他にも、可塑化装置５１は材料貯留部６９、接続管７１及び送風部７２を備える。材料貯留部６９、接続管７１、送風部７２はそれぞれ第１実施形態の材料貯留部１２、接続管１３、送風部２５に相当する。

【0094】

射出制御機構５２は、射出シリンダー５９と、プランジャー６３と、プランジャー駆動部６４とを備える。射出制御機構５２は、射出シリンダー５９内の造形材料１９をキャビティー６５に射出する。射出制御機構５２は、制御部６１の制御下で、ノズル５３から射出される造形材料１９の射出量を制御する。射出シリンダー５９は、バレル５７の連通孔５８に接続された略円筒状の部材であり、内部にプランジャー６３を備えている。プランジャー６３は、射出シリンダー５９の内部を摺動し、射出シリンダー５９内の造形材料１９を、可塑化装置５１に接続されたノズル５３に圧送する。プランジャー６３は、モーターによって構成されるプランジャー駆動部６４により駆動される。

【0095】

成形型５４は可動型６６及び固定型６７を備える。可動型６６と固定型６７とは、互いに対面して設けられ、その間に成形品の形状に応じた空間であるキャビティー６５が形成される。キャビティー６５には射出制御機構５２によって圧送された造形材料１９がノズル５３を介して射出される。

【0096】

型締装置５５は成形型駆動部６８を備える。成形型駆動部６８は可動型６６と固定型６７との開閉を行う。型締装置５５は、制御部６１の制御下で、成形型駆動部６８を駆動して可動型６６を移動させて可動型６６と固定型６７とを開閉させる。

【0097】

射出成形装置５０では可塑化装置５１に第１実施形態の可塑化装置２１が用いられる。射出成形装置５０は、可塑化装置５１から供給された造形材料１９を成形型５４に向けて射出するノズル５３を備える。

【0098】

この構成によれば、可塑化装置５１に備えられた２つの供給機構の一方に動作不良が生じた場合でも、他方の供給機構から可塑化材料を可塑化装置５１に供給できるので、供給機構の一方に動作不良が生じた際に、射出成形装置５０による成形品の製造が中断することを抑制できる。

【0099】

Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）上記第１実施形態では、ＸＹテーブル３がステージ６をＸ方向及びＹ方向に移動させ、昇降テーブル８が吐出部１５をＺ方向に移動させる。他にも、ステージ６をＺ方向に移動させる昇降テーブルと吐出部１５をＸ方向及びＹ方向に移動させるＸＹテーブルを備えてもよい。他にも、ステージ６は移動せず、吐出部１５をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させるＸＹＺテーブルを備えてもよい。他にも、吐出部１５は移動せず、ステージ６をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動させるＸＹＺテーブルを備えてもよい。いずれの形式においても、ステージ６上に立体的な三次元造形物２０を形成することができる。

【0100】

（Ｅ２）上記第１実施形態において、可塑化装置２１の材料貯留部１２は、第１供給機構１７１に対応して設けられた第１投入口１２１と、第２供給機構１７２に対応して設けられた第２投入口１２２とを有している。これに対して、材料貯留部１２は、投入口１２０を１つのみ備えていてもよい。この場合、投入口１２０は、第１スライド部材１７３の孔３１ａと、第２スライド部材１７５の孔３１ａの両方に連通するように形成される。このような構成において、投入口１２０のうちの、第１スライド部材１７３の孔３１ａに連通する部分は、第１投入口１２１に相当し、第１スライド駆動部１７４の孔３１ａに連通する部分は、第２投入口１２２に相当する。

【0101】

（Ｅ３）上記第１実施形態では、スライド部材の孔３１ａのＸ負方向側の側面は、Ｚ負方向に見て、半円弧状に湾曲している。これに対して、第１スライド部材１７３のＸ負方向側の側面は、Ｚ負方向に見て、Ｘ方向に交差する直線状でもよい。また、第１実施形態では、第１スライド部材１７３のＸ正方向側の側面は、開放されている。これに対して、第１スライド部材１７３のＸ正方向側の側面は、開放されていなくてもよく、孔３１ａは周囲が囲われていてもよい。

【0102】

（Ｅ４）上記第１実施形態では、各スライド部材の孔３１ａは、可塑化材料１８が接続経路１３ａに供給される第１状態、及び、可塑化材料１８が接続経路１３ａに供給されない第２状態の両方の状態において、投入口１２０に連通する大きさを有する。これに対して、孔３１ａは、第１状態において投入口１２０に連通し、第２状態において投入口１２０に連通しない大きさであってもよい。

【0103】

（Ｅ５）上記第１実施形態において、第１材料センサー２３及び第２材料センサー２４を省略してもよい。また、送風部２５やイオナイザー２８を省略してもよい。

【0104】

（Ｅ６）上記第１実施形態では、接続管１３の下部に設けられた第１材料センサー２３と第２材料センサー２４との間に可塑化材料１８が一時的に貯留されて、供給口１４ａを通じて可塑化部１４に可塑化材料１８が供給される。これに対して、可塑化材料１８は、接続管１３に一時的に貯留されることなく、接続管１３から供給口１４ａを通じて可塑化部１４に直接的に供給されてもよい。この場合、図１０に示した材料供給処理では、ステップＳ２０の供給機構駆動処理のみが実行される。このような態様において、図１１に示したステップＳ２０６や図１２に示したステップＳ２０６ａが実行されれば、噛みこみの発生していない供給機構によって可塑化材料１８の供給量を増加させたり供給頻度を高めたりできるので、造形材料１９の生成不足が生じることを抑制できる。

【0105】

（Ｅ７）上記第１実施形態では、材料供給機構１７は、２つの供給機構を備えている。これに対して、材料供給機構１７は、３つ以上の供給機構を備えてもよい。

【0106】

（Ｅ８）上記第１実施形態の材料供給処理では、制御部７は、第１供給機構１７１と第２供給機構１７２の両方を駆動しているが、必ずしも第１供給機構１７１と第２供給機構１７２の両方を制御して可塑化材料１８を供給しなくてもよい。例えば、一方の供給機構のみを制御して可塑化材料１８を供給してもよい。この場合、他方の供給機構は、一方の供給機構が故障した場合の予備として用いられてもよい。

【0107】

Ｆ．他の形態：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0108】

（１）本開示の第１の形態によれば、可塑化装置が提供される。この可塑化装置は、第１投入口及び第２投入口を有し、可塑化材料を貯留する材料貯留部と、前記可塑化材料が供給される供給口を有し、前記可塑化材料の少なくとも一部を可塑化して造形材料を生成する可塑化部と、前記第１投入口及び前記第２投入口と前記供給口とをつなぐ接続経路を有する接続管と、制御部と、を備え、前記材料貯留部は、前記第１投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第１供給機構と、前記第２投入口から前記接続経路への前記可塑化材料の供給量を調節する第２供給機構と、を有し、前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構の少なくとも一方を制御して、前記可塑化材料を前記接続経路に供給する。
このような形態によれば、２つの供給機構によって可塑化材料を可塑化部に供給できる。そのため、一方の供給機構に動作不良が発生した場合でも、他方の供給機構から可塑化材料を供給できる。この結果、三次元造形装置による三次元造形物の造形や、射出成形装置による成形品の製造が中断されることを抑制できる。

【0109】

（２）上記形態の可塑化装置において、記第１供給機構は、前記可塑化材料が通る孔を有するスライド部材、及び、前記スライド部材をスライドさせるスライド駆動部、を有し、前記制御部は、前記スライド駆動部を制御することで、前記可塑化材料が前記接続経路に供給される第１状態と、前記可塑化材料が前記接続経路に供給されない第２状態とに切り替え、前記スライド部材の前記孔は、前記第１状態及び前記第２状態の両方の状態において、前記第１投入口に連通してもよい。このような形態によれば、スライド部材をスライドさせた際に、可塑化材料がスライド部材に噛みこむことを抑制できる。

【0110】

（３）上記形態の可塑化装置において、前記材料貯留部は、前記第１投入口と前記第２投入口との間に上方に向かって延びる仕切り板を有してもよい。このような形態によれば、仕切り板によって隔てられた２つ収容室に、それぞれ異なる可塑化材料を収容できる。

【0111】

（４）上記形態の可塑化装置において、前記第１供給機構は、前記可塑化材料が通る第１孔を有する第１スライド部材を有し、前記第２供給機構は、前記可塑化材料が通る第２孔を有する第２スライド部材を有し、前記第１スライド部材及び前記第２スライド部材は、前記第１スライド部材及び前記第２スライド部材をスライドさせるスライド駆動部に、それぞれ付勢部材を介して、接続されてもよい。このような形態によれば、１つのスライド駆動部によって２つのスライド部材を駆動することができる。また、第１スライド部材及び第２スライド部材のうちの一方のスライド部材に噛みこみ等による動作不良が生じた場合でも、１つのスライド駆動部によって他方のスライド部材を駆動できる。

【0112】

（５）上記形態の可塑化装置において、前記制御部は、前記第１投入口から前記可塑化材料を供給する動作の少なくとも一部と、前記第２投入口から前記可塑化材料を供給する動作の少なくとも一部が、重なるように前記第１供給機構と前記第２供給機構とを制御し、前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構のうちの一方の供給機構の動作不良を検知した場合、動作不良を検知していない他方の供給機構による前記可塑化材料の供給量を多くしてもよい。このような形態によれば、第１供給機構及び第２供給機構のうちの一方の供給機構に動作不良が生じた場合に、可塑化部に対する可塑化材料の供給が不足することを抑制できる。

【0113】

（６）上記形態の可塑化装置において、前記制御部は、前記第１投入口から前記可塑化材料を供給する動作と、前記第２投入口から前記可塑化材料を供給する動作とが、重ならないように前記第１供給機構と前記第２供給機構とを制御し、 前記制御部は、前記第１供給機構及び前記第２供給機構のうちの一方の供給機構に動作不良を検知した場合、動作不良を検知していない他方の供給機構による前記可塑化材料の供給頻度を高くしてもよい。このような形態によれば、第１供給機構及び第２供給機構のうちの一方の供給機構に動作不良が生じた場合に、可塑化部に対する可塑化材料の供給が不足することを抑制できる。

【0114】

（７）本開示の第２の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、上記可塑化装置と、ステージに向けて前記造形材料を吐出するノズルとを備える。

【0115】

（８）本開示の第３の形態によれば、射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、上記可塑化装置と、成形型に前記造形材料を射出するノズルと、を備える。

【0116】

本開示は、上述した可塑化装置や、三次元造形装置、射出成形装置の態様に限らず、可塑化材料の供給方法や、可塑化材料の可塑化方法など、種々の態様によって実現することが可能である。

【符号の説明】

【0117】

１…三次元造形装置、２…基台、３…ＸＹテーブル、４…Ｙテーブル、４ａ…Ｙ軸モーター、５…Ｘテーブル、５ａ…Ｘ軸モーター、６…ステージ、６ａ…造形面、７…制御部、８…昇降テーブル、８ａ…固定テーブル、８ｂ…レール、８ｃ…移動テーブル、８ｄ…Ｚ軸モーター、９…ユニット支持部、１１…造形ユニット、１２，１２Ｃ…材料貯留部、１３…接続管、１３ａ…接続経路、１４…可塑化部、１４ａ…供給口、１５…吐出部、１６…容器、１６ａ…材料入口、１６ｂ…第３窓、１６ｃ…第４窓、１７，１７Ｂ…材料供給機構、１８…可塑化材料、１９…造形材料、２０…三次元造形物、２１…可塑化装置、２２…ノズル、２３…第１材料センサー、２３ａ…第１発光部、２３ｂ…第１受光部、２４…第２材料センサー、２４ａ…第２発光部、２４ｂ…第２受光部、２５…送風部、２６…送風ファン、２７…送風ノズル、２８…イオナイザー、２９…ガイドケース、３１ａ…孔、３１ｇ…斜面、３２ａ…ピストンロッド、３２ｂ…第１空気圧ポート、３２ｃ…第２空気圧ポート、３２ｄ…磁石片、３２ｅ…第１シリンダーセンサー、３２ｆ…第２シリンダーセンサー、３３…第１窓、３４…第２窓、３５…スクリューケース、３５ａ…供給路、３５ｂ…通過口、３６…モーター、３６ａ…回転軸、３６ｂ…モーター回転中心、３７…減速装置、３７ａ…出力軸、３８…ベアリング、３９…スクリュー支持部、４１…フラットスクリュー、４１ａ…溝形成面、４１ｂ…溝、４１ｄ…スクリュー回転中心、４２…バレル、４２ａ…対向面、４３…バレルケース、４４…ヒーター、４５…連通孔、４６…案内溝、５０…射出成形装置、５１…可塑化装置、５２…射出制御機構、５３…ノズル、５４…成形型、５５…型締装置、５６…フラットスクリュー、５７…バレル、５８…連通孔、５９…射出シリンダー、６１…制御部、６２…溝部、６３…プランジャー、６４…プランジャー駆動部、６５…キャビティー、６６…可動型、６７…固定型、６８…成形型駆動部、６９…材料貯留部、７１…接続管、７２…送風部、１２０…投入口、１２１…第１投入口、１２２…第２投入口、１６０…仕切り板、１６１…第１収容室、１６２…第２収容室、１７１…第１供給機構、１７２…第２供給機構、１７３…第１スライド部材、１７４…第１スライド駆動部、１７５…第２スライド部材、１７６…第２スライド駆動部、１７７…シャッター機構、１７８…操作部、１８０…ベース部材、１８３…第１シャフト、１８４…第２シャフト、１８５…第１連結部材、１８６…バネ、１８７…第２連結部材、１８８…バネ、１９０…スライド駆動部、１９１…モーター、１９２…ボールねじ、１９３…テーブル、１９４…テーブルガイド、１９５…カバー、１９７…第１ガイド、１９８…第２ガイド、２９１…蓋部、２９２…底部、２９３…連結装置、２９４…取っ手

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】