特開 2024-33361 材料吐出装置、射出成形装置、および、三次元造形装置

(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】P2024033361

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】材料吐出装置、射出成形装置、および、三次元造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/54 20060101AFI20240306BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20240306BHJP

   B29C 64/209 20170101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

B29C45/54

B29C64/393

B29C64/209

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136897

(22)【出願日】2022-08-30

(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】渕井 理司

(72)【発明者】

【氏名】丸山 英伸

(72)【発明者】

【氏名】姉川 賢太

【テーマコード（参考）】

4F206

4F213

【Ｆターム（参考）】

4F206AA11

4F206AA13

4F206AA23

4F206AA25

4F206AA28

4F206AJ06

4F206AM32

4F206AR12

4F206JA07

4F206JD04

4F206JF06

4F206JL02

4F206JN03

4F206JP14

4F206JP15

4F206JP30

4F206JQ07

4F206JQ45

4F206JQ90

4F213AA11

4F213AA13

4F213AA23

4F213AA25

4F213AA28

4F213AJ06

4F213AR06

4F213AR07

4F213AR08

4F213AR13

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL15

4F213WL74

4F213WL85

4F213WL96

(57)【要約】

【課題】シリンダーおよびプランジャーを備える材料吐出装置において、シリンダー内やシリンダーが接続された流路内の状態を観測する技術を提供する。
【解決手段】材料吐出装置は、可塑化材料を生成する可塑化部と、流路に連通するノズル開口から可塑化材料を吐出するノズルと、流路に接続されたシリンダーとプランジャーとを有し、シリンダー内に可塑化材料を吸引する吸引操作と、吸引した可塑化材料を流路に送出する送出操作とを実行する吸引送出部とを備える。流路の壁とシリンダーとの少なくともいずれかは、少なくとも一部が透明部材によって形成されている。透明部材を通して、流路とシリンダーとの少なくともいずれかの内部の可塑化材料に外部からシート状の光線を照射する照射部と、透明部材を通して、光線が照射された可塑化材料を、可塑化材料に照射された前記光線の面と交差する方向に撮像するカメラとを更に備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

材料を可塑化して、可塑化材料を生成する可塑化部と、
前記可塑化材料が流れる流路に連通するノズル開口を有し、前記可塑化材料を前記ノズル開口から吐出するノズルと、
前記流路に接続されたシリンダー、および、前記シリンダー内を移動するプランジャーを有し、前記シリンダー内に前記可塑化材料を吸引する吸引操作と、前記シリンダー内に吸引した前記可塑化材料を前記流路に送出する送出操作と、を実行する吸引送出部と、を備え、
前記流路の壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかは、少なくとも一部が透明部材によって形成され、
前記壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、前記流路と前記シリンダーとの少なくともいずれかの内部の前記可塑化材料に外部からシート状の光線を照射する照射部と、
前記壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、前記光線が照射された前記可塑化材料を、前記可塑化材料に照射された前記光線の面と交差する方向に撮像するカメラと、を更に備える、材料吐出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の材料吐出装置であって、
前記可塑化部は、溝が形成された溝形成面を有し、回転軸に沿った方向の長さが前記回転軸に垂直な方向の長さよりも短いフラットスクリューと、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記対向面に前記流路の少なくとも一部を形成する連通孔が形成されたバレルと、を備え、
前記シリンダーは、前記連通孔に接続され、
前記シリンダーの少なくとも一部と、前記バレルの少なくとも一部とは、それぞれ、透明部材によって形成され、
前記照射部は、前記シリンダーと前記バレルとのそれぞれを形成する透明部材を通して、前記光線を前記シリンダーの内部の前記可塑化材料に照射し、
前記カメラは、前記シリンダーを形成する透明部材を少なくとも通して、前記光線が照射された前記可塑化材料を撮像する、材料吐出装置。

【請求項3】

請求項２に記載の材料吐出装置であって、
前記バレルは、前記溝に供給された前記可塑化材料を加熱する加熱部を備え、
前記加熱部は、前記バレル内において、前記対向面に沿って、かつ、前記回転軸に沿った方向において前記対向面と前記シリンダーとの間に配置され、
前記光線は、前記バレルの側面のうち、前記回転軸に沿った方向において前記加熱部と前記ノズル開口との間に位置する部分を通って、前記シリンダーの内部の前記可塑化材料に照射される、材料吐出装置。

【請求項4】

請求項３に記載の材料吐出装置であって、
前記バレルの側面のうち、前記光線が入射する部分は、表面粗さが０．２μｍ以下の平面によって構成されている、材料吐出装置。

【請求項5】

請求項２に記載の材料吐出装置であって、
前記バレルは、前記対向面を形成する部分である第１部分と、前記回転軸に沿った方向において前記第１部分と前記ノズルとの間に位置する第２部分と、を有し、
前記第１部分の少なくとも一部と、前記第２部分の少なくとも一部とは、それぞれ異なる材質の透明部材によって形成されている、材料吐出装置。

【請求項6】

請求項５に記載の材料吐出装置であって、
前記第１部分は、樹脂によって形成され、前記第２部分はガラスによって形成されている、材料吐出装置。

【請求項7】

請求項１に記載の材料吐出装置であって、
前記カメラによる撮像結果に基づいて、前記プランジャーの移動速度と、前記可塑化部のスクリューの回転速度と、前記可塑化部に備えられた加熱部の温度と、の少なくともいずれかを制御する制御部を備える、材料吐出装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の材料吐出装置と、
前記ノズル開口から前記可塑化材料が射出される成形型を開閉させる型締装置と、を備える、射出成形装置。

【請求項9】

請求項１から７のいずれか一項に記載の材料吐出装置と、
前記ノズル開口から吐出される前記可塑化材料を堆積する造形テーブルと、を備える、三次元造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、材料吐出装置、射出成形装置、および、三次元造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

可塑化した材料を吐出する材料吐出装置に関して、特許文献１には、可塑化部で可塑化した材料を、射出プランジャーによってシリンダー内で計量し、金型に射出して充填する射出成形機が開示されている。特許文献２には、材料の吐出を停止する際にノズルからシリンダー内に材料を吸引し、材料の吐出を開始する際にシリンダーからノズルへと材料を送出するプランジャーを備える三次元造形装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２４１０１６号公報

【特許文献2】特開２０２０－８２４６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の射出成形機では、例えば、プランジャーが空気を巻き込むことによって、シリンダー内で計量される材料の密度のばらつきや、金型への材料の充填不足等の不具合が生じる場合がある。また、特許文献２の三次元造形装置においても、同様に、プランジャーによって吸引または送出される材料の量のばらつきにより、吐出量の過不足等の不具合が生じる場合がある。こういった不具合の兆候を検知するために、シリンダー内や、シリンダーが接続された流路内の状態を観測する技術が望まれていた。

【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、材料吐出装置が提供される。この材料吐出装置は、材料を可塑化して、可塑化材料を生成する可塑化部と、前記可塑化材料が流れる流路に連通するノズル開口を有し、前記可塑化材料を前記ノズル開口から吐出するノズルと、前記流路に接続されたシリンダー、および、前記シリンダー内を移動するプランジャーを有し、前記シリンダー内に前記可塑化材料を吸引する吸引操作と、前記シリンダー内に吸引した前記可塑化材料を前記流路に送出する送出操作と、を実行する吸引送出部と、を備える。前記流路の壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかは、少なくとも一部が透明部材によって形成され、前記壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、前記流路と前記シリンダーとの少なくともいずれかの内部の前記可塑化材料に外部からシート状の光線を照射する照射部と、前記壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、前記光線が照射された前記可塑化材料を、前記可塑化材料に照射された前記光線の面と交差する方向に撮像するカメラと、を更に備える。

【0006】

本開示の第２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、上記形態の材料吐出装置と、前記ノズル開口から前記可塑化材料が射出される成形型を開閉させる型締装置と、を備える。

【0007】

本開示の第３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、上記形態の材料吐出装置と、前記ノズル開口から吐出される前記可塑化材料を堆積する造形テーブルと、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態における射出成形装置の概略構成を示す斜視図である。

【図2】材料吐出装置の概略構成を示す断面図である。

【図3】スクリューの概略構成を示す斜視図である。

【図4】バレルの概略構成を示す斜視図である。

【図5】図４のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】可塑化材料への光線の照射を説明する第１の図である。

【図7】可塑化材料への光線の照射を説明する第２の図である。

【図8】第２実施形態としての三次元造形装置の概略構成を示す図である。

【図9】他の実施形態における流路の例を示す模式図である。

【図10】他の実施形態における可塑化材料への光線の照射を説明する図である。

【図11】他の実施形態における材料吐出装置の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における射出成形装置２００の概略構成を示す斜視図である。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。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向を両方含む。Ｘ軸およびＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。以下では、＋Ｚ方向のことを「上」、－Ｚ方向のことを「下」ともいう。また、Ｘ方向およびＹ方向に沿った平面のことを「ＸＹ平面」とも呼び、Ｘ方向およびＺ方向に沿った平面のことを「ＸＺ平面」とも呼ぶ。

【0010】

図１に示すように、射出成形装置２００は、材料吐出装置１００、型締装置１３０、表示部３００および制御部５００を備えている。射出成形装置２００には、成形型１６０が装着されている。射出成形装置２００は、成形型１６０内に、材料吐出装置１００から可塑化材料を射出して成形品を成形する。材料吐出装置１００、型締装置１３０および表示部３００は、制御部５００によって制御される。制御部５００は、ＣＰＵとメモリーとを備えるコンピューターとして構成されており、メモリーに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで、射出成形装置２００の各部を制御する。なお、制御部５００は、回路によって構成されていてもよい。

【0011】

表示部３００は、例えば、液晶モニター等によって構成される。表示部３００は、制御部５００による制御下で、例えば、射出成形装置２００の制御状態等の各種情報を表示する。

【0012】

本実施形態では、型締装置１３０には、金属製の成形型１６０が装着されている。成形型１６０は、金属製に限られず、樹脂製あるいはセラミック製でもよい。金属製の成形型１６０のことを金型と呼ぶ。成形型１６０は、固定型１６１と可動型１６２とを含む。固定型１６１は、材料吐出装置１００に固定された型であり、可動型１６２は、型締装置１３０により固定型１６１に対して型締め方向に進退可能な型である。型締め方向は、本実施形態では、－Ｙ方向である。

【0013】

型締装置１３０は、固定型１６１と可動型１６２との開閉を行う機能を有している。型締装置１３０は、制御部５００の制御下で、モーターによって構成される型駆動部１３１を駆動することによってボールネジを回転させ、ボールネジに結合された可動型１６２を固定型１６１に対して移動させて成形型１６０を開閉させる。

【0014】

材料吐出装置１００には、成形品の材料が投入されるホッパー３０が接続されている。成形品の材料として、例えば、ペレット状に形成された熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などが用いられる。材料吐出装置１００への材料の供給は、ホッパー３０に限らず、例えば、材料が圧送されるチューブを介して行われてもよい。

【0015】

材料吐出装置１００は、ホッパー３０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化して可塑化材料を生成し、生成した可塑化材料をノズル１４０のノズル開口１４１から吐出する。本実施形態における材料吐出装置１００は、ノズル１４０を介して、可塑化材料を成形型１６０へと射出する。より詳細には、可塑化材料は、固定型１６１と可動型１６２との間に区画されたキャビティーへと射出される。本明細書において「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。以下では、ノズル開口１４１から吐出される可塑化材料の量のことを吐出量とも呼ぶ。本実施形態における吐出量は、ノズル１４０を介して成形型１６０に射出される可塑化材料の射出量であるとも言える。

【0016】

図２は、材料吐出装置１００の概略構成を示す断面図である。材料吐出装置１００は、可塑化部１１０と、ノズル開口１４１を有するノズル１４０と、吸引送出部１２０と、照射部１７０と、カメラ１８０とを備える。可塑化部１１０は、スクリュー１１１と、バレル１１２と、加熱部１１３とを有する。なお、加熱部１１３は、図２には示されておらず、後述する図４～図６に示されている。

【0017】

スクリュー１１１は、スクリューケース１０１に収容されている。スクリュー１１１は、駆動モーター１１８によって、駆動モーター１１８の駆動軸１１９を中心にスクリューケース１０１内で回転する。スクリュー１１１の回転中心となる中心軸ＲＸは、ＸＺ平面において、駆動モーター１１８の駆動軸１１９の中心に一致する。本実施形態において、駆動軸１１９及び中心軸ＲＸの軸方向は、Ｙ方向に沿っている。駆動モーター１１８によるスクリュー１１１の回転は制御部５００によって制御される。なお、スクリュー１１１は、減速機を介して駆動モーター１１８によって駆動されてもよい。本実施形態におけるスクリュー１１１は、ローター、あるいは、フラットスクリューとも呼ばれる。

【0018】

バレル１１２は、バレルケース１０２に収容されている。バレル１１２の中心には、連通孔１１５が形成されている。連通孔１１５は、可塑化材料が流れる流路１１６の少なくとも一部を形成する。本実施形態では、連通孔１１５には、後述するシリンダー１２１及びノズル１４０が接続されている。シリンダー１２１やノズル１４０は、流路１１６に接続されているとも言える。また、ノズル開口１４１は、流路１１６に連通しているとも言える。連通孔１１５内には、シリンダー１２１よりも上流部に、逆止弁１２４が備えられている。逆止弁１２４は、ノズル１４０側からスクリュー１１１側への可塑化材料の逆流を防止する。

【0019】

図３は、スクリュー１１１の概略構成を示す斜視図である。スクリュー１１１は、その中心軸ＲＸに沿った方向である軸線方向における長さが軸線方向に直交する方向における長さよりも小さい略円柱状を有する。スクリュー１１１の、バレル１１２に対向する溝形成面２０１には、中央部２０５を中心に、渦状の溝２０２が形成されている。溝２０２は、スクリュー１１１の側面に形成された材料投入口２０３に連通している。ホッパー３０から供給される材料は、材料投入口２０３を通じて溝２０２に供給される。溝２０２は、凸条部２０４によって隔てられることにより形成されている。図３には、溝２０２が３本形成されている例を示しているが、溝２０２の数は、１本でもよいし、２本以上であってもよい。なお、溝２０２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し、中央部２０５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。中心軸ＲＸのことを、スクリュー１１１の回転軸とも呼ぶ。

【0020】

図４は、バレル１１２の概略構成を示す斜視図である。図４に示すように、本実施形態におけるバレル１１２は、全体として、その軸方向がＹ方向に沿った略円柱状を有している。図２および図４に示すように、バレル１１２は、中心軸ＲＸに沿った方向において、スクリュー１１１の溝形成面２０１に対向する対向面２１２を有している。対向面２１２の中央には、上述した連通孔１１５が形成されている。対向面２１２には、連通孔１１５に接続され、連通孔１１５から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝２１１が形成されている。なお、バレル１１２に案内溝２１１が設けられていなくてもよい。また、案内溝２１１は、連通孔１１５に接続されていなくてもよい。

【0021】

図２および図４に示すように、本実施形態では、バレル１１２は、対向面２１２を形成する部分である第１部分２２１と、Ｙ方向において第１部分２２１とノズル１４０との間に位置する第２部分２２２とを有している。より詳細には、図２に示すように、本実施形態におけるバレル１１２は、第１部分２２１と第２部分２２２と第３部分２２３とによって構成されている。第３部分２２３は、第１部分２２１および第２部分２２２とは異なる部分である。

【0022】

本実施形態における第１部分２２１は、バレル１１２のうち、最も－Ｙ方向側の部分を構成する略円板状の部分である。第１部分２２１の－Ｙ方向側の面は、上述した対向面２１２を形成する。また、第１部分２２１は、連通孔１１５の入口側の端部を形成している。第２部分２２２は、第１部分２２１の＋Ｙ方向側に、第１部分２２１と接触して配置され、略円筒形状を有している。第３部分２２３は、略円柱状を有しており、図２に示すように、第２部分２２２の円筒の中空部に挿入されている。これによって、第３部分２２３は、第１部分２２１のＸ方向およびＺ方向における中央部の＋Ｙ方向側に、第１部分２２１に接触して配置されている。第３部分２２３は、第１部分２２１とともに、連通孔１１５を形成している。より詳細には、第３部分２２３は、連通孔１１５の出口側の端部を含む部分を形成している。また、第３部分２２３は、後述するように、シリンダー１２１の＋Ｘ方向の先端部を形成している。本実施形態では、上述した逆止弁１２４は、第３部分２２３内に配置されている。第１部分２２１～第３部分２２３は、例えば、ボルト等の固定具によって互いに固定される。第１部分２２１～第３部分２２３の各部同士の間や、第１部分２２１～第３部分２２３と固定具との間に、金属材料等によって形成された緩衝部材が配置されてもよい。

【0023】

第１部分２２１と、第２部分２２２とは、それぞれ異なる部材によって形成されている。また、第１部分２２１の少なくとも一部と、第２部分２２２の少なくとも一部とは、それぞれ異なる材質の透明部材によって形成されている。また、本実施形態では、これにより、バレル１１２の少なくとも一部が透明部材によって形成されている。本実施形態では、第１部分２２１の全体が、透明な樹脂材料によって形成されている。より具体的には、第１部分２２１は、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルフォン）によって形成されている。また、第２部分２２２の全体が、透明なガラス材料によって形成されている。より具体的には、第２部分２２２は、石英ガラスによって形成されている。第３部分２２３は、第１部分２２１と同様に、透明なＰＰＳＵによって形成されている。以下では、ある部材の、透明部材によって形成された透明な部分のことを、透明部とも呼ぶ。つまり、例えば、第１部分２２１と第２部分２２２と第３部分２２３とは、それぞれ、透明部を有しているとも言える。より詳細には、本実施形態における第１部分２２１と第２部分２２２と第３部分２２３とは、それぞれ、その全体が透明部である。

【0024】

他の実施形態では、第１部分２２１は、例えば、ＰＰＳＵ以外の透明な樹脂材料によって形成されてもよい。この場合、第１部分２２１を形成する材料としては、加熱部１１３による加熱温度を考慮して、十分に高い耐熱性を有する材料が選定されることが好ましい。また、第２部分２２２は、石英ガラス以外の他のケイ酸塩ガラスや、ケイ酸塩以外の成分を主成分とするガラス材料によって形成されていてもよい。また、第３部分２２３は、例えば、第２部分２２２と同じ材質の材料によって形成されていてもよいし、第１部分２２１および第２部分２２２の両方と異なる材質の材料によって形成されていてもよい。なお、本明細書において、ある物質中の「主成分」とは、その物質に含まれる成分のうち、その質量分率が５０％以上である成分のことを指す。

【0025】

図５は、図４のＶ－Ｖ断面図である。図４および図５に示した加熱部１１３は、溝２０２に供給された可塑化材料を加熱する。本実施形態では、加熱部１１３は、バレル１１２の内部において、対向面２１２に沿って配置されている。より詳細には、加熱部１１３は、その軸方向がＸ方向に沿うように配置された４つの棒状のカートリッジヒーターによって構成されている。各カートリッジヒーターは、それぞれ、バレル１１２に設けられたＸ方向に沿って延びる孔２１３に挿入されている。図５に示すように、孔２１３は、Ｙ方向において、対向面２１２と後述するシリンダー１２１との間に、より詳細には、対向面２１２とシリンダー１２１内の分岐流路１２５との間に設けられている。つまり、加熱部１１３は、Ｙ方向において、対向面２１２と分岐流路１２５との間に配置されている。分岐流路１２５が、Ｙ方向において、加熱部１１３とバレル１１２の下面２２９との間に配置されているとも言える。下面２２９は、バレル１１２の対向面２１２と反対側の面である。

【0026】

スクリュー１１１の溝２０２に供給された材料は、スクリュー１１１の回転と加熱部１１３の加熱とによって、スクリュー１１１とバレル１１２との間において可塑化されながら、スクリュー１１１の回転によって溝２０２及び案内溝２１１に沿って流動し、スクリュー１１１の中央部２０５へと導かれる。中央部２０５に流入した材料は、バレル１１２の中心に設けられた連通孔１１５からノズル１４０に流出する。なお、本明細書では、スクリュー１１１の溝形成面２０１とバレル１１２の対向面２１２との間の空間も、流路１１６の一部であるものとする。従って、溝形成面２０１や対向面２１２は、流路１１６を区画する壁の一部である。以下では、流路１１６を区画する壁のことを、単に「流路１１６の壁」とも呼ぶ。本実施形態では、上述したようにバレル１１２の少なくとも一部が透明部材によって形成されていることにより、流路１１６の壁の少なくとも一部が透明部材によって形成されている。

【0027】

図２に示すように、吸引送出部１２０は、シリンダー１２１と、プランジャー１２２と、プランジャー駆動部１２３とを有する。吸引送出部１２０は、シリンダー１２１内の可塑化材料を、成形型１６０のキャビティーに射出注入する機能を有する。吸引送出部１２０は、制御部５００の制御下で、ノズル１４０からの可塑化材料の射出量や射出速度、射出圧力を制御する。シリンダー１２１は、その内部に、流路１１６に接続された分岐流路１２５を有している。分岐流路１２５の内部には、プランジャー１２２が配置されている。

【0028】

本実施形態では、バレル１１２にＸ方向に沿って設けられた、略円形状の断面形状を有する孔が、分岐流路１２５として機能する。つまり、本実施形態では、シリンダー１２１は、バレル１１２と一体に形成されているとも言える。より詳細には、本実施形態では、シリンダー１２１の＋Ｘ方向の先端部が上述した透明な第３部分２２３によって形成され、先端部よりも－Ｘ方向側の部分が透明な第２部分２２２によって形成されている。従って、本実施形態では、シリンダー１２１の少なくとも一部が、より詳細には、シリンダー１２１の全部が、透明部材によって形成されている。プランジャー１２２は、シリンダー１２１の内部を流路１１６から離れる方向に後退して、シリンダー１２１内に可塑化材料を吸引して計量する。また、プランジャー１２２は、シリンダー１２１の内部を流路１１６に近づく方向に前進して、吸引した可塑化材料を流路１１６に送出する。送出された可塑化材料は、ノズル１４０に圧送される。プランジャー１２２は、モーターによって構成されるプランジャー駆動部１２３により駆動される。ノズル１４０に圧送された可塑化材料は、ノズル１４０のノズル開口１４１から成形型１６０のキャビティーに射出される。

【0029】

図６は、照射部１７０およびカメラ１８０を説明する図である。図７は、シート状の光線Ｂｍが可塑化材料に照射される様子を示す図である。図２、図６および図７に示した照射部１７０は、流路１１６の壁とシリンダー１２１との少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、流路１１６とシリンダー１２１との少なくともいずれかの内部の可塑化材料に外部からシート状の光線Ｂｍを照射する。より詳細には、図６および図７に示すように、本実施形態における照射部１７０は、シリンダー１２１とバレル１１２とのそれぞれの透明部材を通して、光線Ｂｍをシリンダー１２１の内部の可塑化材料に照射する。なお、図２では照射部１７０を簡略的に示したが、実際には、照射部１７０は、図６や図７に示すように、バレル１１２の上方に配置されている。より詳細には、照射部１７０は、後述するように、バレル１１２の入射部２１６の＋Ｘ方向および＋Ｚ方向側に配置されている。

【0030】

照射部１７０は、可視光領域のパルスレーザーを発振するレーザー発振器と、シリンドリカルレンズ等によって構成されるライトシート光学系とを有している。照射部１７０は、レーザー発振器によって発振されたレーザーをライトシート光学系によって拡散させることによって、光線Ｂｍとして、シート状のレーザー光線を可塑化材料に照射する。シート状のレーザー光線は、レーザーシートやシートレーザーとも呼ばれる。

【0031】

カメラ１８０は、流路１１６の壁とシリンダー１２１との少なくともいずれかを形成する透明部材を介して、光線Ｂｍが照射された可塑化材料を、可塑化材料に照射された光線Ｂｍの面と交差する交差方向から撮像する。本実施形態では、交差方向は、＋Ｙ方向である。カメラ１８０は、交差方向に沿った撮像方向ｄｉに可塑化材料を撮像するとも言える。撮像方向ｄｉは、カメラ１８０が向く方向に相当し、本実施形態では、－Ｙ方向である。本実施形態におけるカメラ１８０は、ハイスピードカメラによって構成され、少なくともシリンダー１２１の透明部を通して、光線Ｂｍが照射された可塑化材料を撮像する。より詳細には、本実施形態では、カメラ１８０は、シリンダー１２１とバレル１１２とのそれぞれを形成する透明部材を通して、シリンダー１２１の内部の、光線Ｂｍが照射された可塑化材料を交差方向から撮像する。本実施形態では、照射部１７０とカメラ１８０とは、カメラ１８０による撮像が行われる撮像箇所に照射される光線Ｂｍの面が、交差方向と直交するように配置される。本実施形態における撮像箇所は、シリンダー１２１内である。

【0032】

図２に示すように、本実施形態では、カメラ１８０は、バレルケース１０２内の空間Ｓｐに設けられている。空間Ｓｐは、シリンダー１２１の＋Ｙ方向の位置に、バレル１１２の下面２２９に向かって－Ｙ方向に開口するように形成されている。上述した照射部１７０は、例えば、本実施形態におけるカメラ１８０と同様に、バレルケース１０２内に設けられてもよい。また、例えば、バレルケース１０２にバレルケース１０２の内外を連通させる開口部を設け、その開口部を介してバレルケース１０２の外部から光線Ｂｍの照射や撮像を行うことが可能な位置に、照射部１７０やカメラ１８０を配置してもよい。また、バレルケース１０２の一部や全部を透明部材によって形成し、バレルケース１０２を形成する透明部材を介して光線Ｂｍの照射や撮像を行うことが可能なように、照射部１７０やカメラ１８０を配置してもよい。つまり、照射部１７０やカメラ１８０は、それぞれ、型締装置１３０や成形型１６０等の他の部材と干渉せず、かつ、撮像箇所への光線Ｂｍの照射や撮像箇所の撮像を行うことが可能な位置に設けられればよい。

【0033】

本実施形態において、上述した制御部５００は、カメラ１８０による撮像結果に基づいて、流路１１６とシリンダー１２１との少なくともいずれかの内部の可塑化材料の状態を検知する。本実施形態では、制御部５００は、公知の画像流速測定法（ＰＩＶ：Particle Image Velocimetry）を応用した手法を用いて、シリンダー１２１の可塑化材料の流動状態を検知する。以下では、可塑化材料の流動状態を検知することを、単に「流動状態検知」とも呼ぶ。

【0034】

ＰＩＶは、流体に追従する粒子を流動場に混入させ、連続撮影された可視化画像から微少時間における粒子の変位ベクトルを求めることによって、その流体の速度ベクトルを算出する手法である。より具体的には、ＰＩＶでは、まず、流体に追従する粒子にシート状の光線を照射するとともに、光線が照射された部分をハイスピードカメラ等によって連続撮像する。そして、撮像された各画像を画像処理することによって、フレーム間の微小時間における粒子の変位ベクトルを算出し、算出された粒子の変位ベクトルに基づいて流体の局所速度ベクトルを算出する。ＰＩＶにおいて流体に混入される粒子は、トレーサー粒子やトレーサーとも呼ばれる。一方で、本実施形態における流動状態検知では、ＰＩＶとは異なり、流体としての可塑化材料にトレーサー粒子を混入させることなく、可塑化材料の状態を検知する。より詳細には、本実施形態における流動状態検知では、トレーサー粒子が混入されていない可塑化材料の輝度等に基づいて可塑化材料の微小部分の変位ベクトルを算出し、算出された微小部分の変位ベクトルに基づいて流体の局所速度ベクトルを算出する。本実施形態における流動状態検知は、このように流体にトレーサー粒子が混入されない点を除いて、ＰＩＶと略同様である。制御部５００は、算出された可塑化材料の局所速度ベクトルに基づいて、可塑化材料の状態として、例えば、可塑化材料の局所速度ベクトルと相関する物理量である、可塑化材料の移動速度や粘度を推定する。これによって、可塑化材料の状態が検知される。

【0035】

制御部５００は、表示部３００を制御することによって、検知した可塑化材料の状態、つまり、推定した可塑化材料の移動速度や速度を、表示部３００に表示させてもよい。また、制御部５００は、例えば、カメラ１８０による撮像結果を適宜、表示部３００に表示させてもよい。

【0036】

図５に示すように、本実施形態では、光線Ｂｍは、バレル側面２１５のうち、Ｙ方向において加熱部１１３とノズル開口１４１との間に位置する部分を通って、シリンダー１２１内の可塑化材料に照射される。つまり、本実施形態では、光線Ｂｍは、バレル１１２内において加熱部１１３と下面２２９との間の部分のみを通って、シリンダー１２１内の可塑化材料に照射される。また、図５～図７に示すように、本実施形態では、照射部１７０から照射された光線Ｂｍは、バレル側面２１５の入射部２１６を介して、バレル１１２の外部から内部へと入射する。

【0037】

本実施形態では、略円柱状のバレル１１２のバレル側面２１５のうち、＋Ｚ方向側に形成されたＸＹ平面に沿った平面状の部分Ｐｓが、入射部２１６として機能する。部分Ｐｓは、表面粗さが０．２μｍ以下の平面として構成されている。つまり、入射部２１６は、表面粗さが０．２μｍ以下の平面によって構成されている。部分ＰｓのＸ方向における長さは、部分Ｐｓに到達した光線ＢｍのＸ方向における幅Ｗ１以上であると好ましい。部分ＰｓのＹ方向における長さは、光線ＢｍのＹ方向における幅、つまり、光線Ｂｍの厚み以上であればよい。

【0038】

図６および図７に示すように、本実施形態では、光線Ｂｍは、始点Ｓｔから、入射部２１６に向かって、ＸＺ平面に沿って－Ｘ方向および－Ｚ方向に進むように照射される。始点Ｓｔは、照射部１７０の配置位置に対応する位置であり、入射部２１６の＋Ｘ方向および＋Ｚ方向側の位置である。光線Ｂｍは、始点Ｓｔから入射部２１６に向かって、光線ＢｍのＸ方向における幅を徐々に広げながら進む。その後、入射部２１６に入射した光線Ｂｍは、入射部２１６で屈折し、光線ＢｍのＸ方向における幅を更に広げながら、バレル１１２内をＸＺ平面に沿って－Ｘ方向および－Ｚ方向に進む。そして、光線Ｂｍは、シリンダー１２１に到達し、シリンダー１２１を形成する透明部材を通してシリンダー１２１内の可塑化材料に照射される。

【0039】

図５に示すように、本実施形態では、光線Ｂｍは、分岐流路１２５のＹ方向における中央位置を通るように照射される。これにより、シリンダー１２１内のより中心に近い部分における可塑化材料の状態を観測できる。なお、シリンダー１２１等が透明な部分を有していれば、シート状の光線Ｂｍを照射しなくても、シリンダー１２１内の表面における可塑化材料の状態を目視や撮像によって観測することが可能である。しかしながら、光線Ｂｍを照射せずにシリンダー１２１内の表面より内側の部分における可塑化材料の状態を観測することは、その部分がよりシリンダー１２１内の中心に近いほど困難である。

【0040】

また、本実施形態では、シリンダー１２１に到達した光線ＢｍのＸ方向における幅Ｗ２は、シリンダー１２１のＸ方向における長さＬの半分以上である。他の実施形態では、光線Ｂｍは、このような態様で照射されなくてもよい。光線Ｂｍの幅Ｗ２や、シリンダー１２１のうち光線Ｂｍが照射される位置は、例えば、照射部１７０の配置位置や角度を変更することによって変更可能である。

【0041】

本実施形態では、制御部５００は、カメラ１８０による撮像結果に基づいて、プランジャー１２２の移動速度と、スクリュー１１１の回転速度と、加熱部１１３の温度との少なくともいずれかを制御する。より詳細には、制御部５００は、流動状態検知によって検知した可塑化材料の流動状態に基づいて、プランジャー１２２の移動速度と、スクリュー１１１の回転速度と、加熱部１１３の温度との少なくともいずれかを制御する。例えば、制御部５００は、撮像結果に基づいて検知した可塑化材料の粘度と、予め定められた粘度の基準値とを比較し、検知した可塑化材料の粘度が粘度の基準値よりも高い場合、プランジャー１２２の移動速度を速くすることや、スクリュー１１１の回転速度を速くすること、加熱部１１３の温度を高くすることを実行する。プランジャー１２２の移動速度を速くすることにより、可塑化材料の流動性の低下に由来する吐出量の不足を抑制できる。また、スクリュー１１１の回転速度を速くすることにより、可塑化材料の流量を増加させ、上記の吐出量の不足を抑制できる。また、加熱部１１３の温度を高くすることにより、可塑化材料の流動性を高めることができる。反対に、検知した粘度が基準値よりも低い場合、制御部５００は、例えば、プランジャー１２２の移動速度を遅くすることや、スクリュー１１１の回転速度を遅くすること、加熱部１１３の温度を低くすることを実行する。これによって、プランジャー１２２によって吸引または送出される可塑化材料の過不足を抑制できる。

【0042】

他の実施形態では、制御部５００は、可塑化材料の状態として、可塑化材料の移動速度に基づいて、プランジャー１２２の移動速度と、スクリュー１１１の回転速度と、加熱部１１３の温度との少なくともいずれかを制御してもよい。例えば、制御部５００は、検知した移動速度が予め定められた移動速度の基準値よりも低い場合、上述した、検知した粘度が基準値よりも高い場合と同様にスクリュー１１１等を制御し、検知した移動速度が基準値よりも高い場合、検知した粘度が基準値よりも低い場合と同様にスクリュー１１１等を制御することにより、吸引または送出される可塑化材料の過剰や不足を抑制できる。

【0043】

以上のように構成された本実施形態における材料吐出装置１００によれば、流路１１６の壁とシリンダー１２１との少なくともいずれかは、その少なくとも一部が透明部材によって形成されている。そして、材料吐出装置１００は、流路１１６の壁とシリンダー１２１の少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、流路１１６とシリンダー１２１との少なくともいずれかの内部の可塑化材料に外部から光線Ｂｍを照射する照射部１７０と、流路１１６の壁とシリンダー１２１との少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、光線Ｂｍが照射された可塑化材料を、可塑化材料に照射された光線Ｂｍの面と交差する交差方向から撮像するカメラ１８０とを備える。これによって、カメラ１８０による撮像結果に基づいて、シリンダー１２１内や流路１１６内の可塑化材料の状態を観測できる。そのため、観測された可塑化材料の状態に基づいて、例えば、吐出量の過不足等の不具合の兆候を検知できる。また、不具合の兆候を検知した場合、例えば、不具合の発生を抑制するように可塑化部１１０や吸引送出部１２０を制御できる。つまり、不具合を未然に防止できる可能性を高めることができる。

【0044】

また、本実施形態では、可塑化部１１０は、溝形成面２０１を有するフラットスクリューと、対向面２１２を有し、連通孔１１５が形成されたバレル１１２とを備える。シリンダー１２１は、連通孔１１５に接続され、シリンダー１２１の少なくとも一部とバレル１１２の少なくとも一部とは、それぞれ透明部材によって形成されている。照射部１７０は、シリンダー１２１とバレル１１２とのそれぞれを形成する透明部材を通して、光線Ｂｍをシリンダー１２１の内部の可塑化材料に照射する。カメラ１８０は、シリンダー１２１を形成する透明部材を少なくとも通して、シリンダー１２１内部の、光線Ｂｍが照射された可塑化材料を撮像する。これによって、シリンダー１２１が連通孔１１５に接続されているので、例えば、シリンダー１２１の一部や全部をバレル１１２内に配置することや、シリンダー１２１の一部や全部をバレル１１２と一体に形成することができる。そのため、シリンダー１２１が連通孔１１５とは異なる流路１１６に接続されている場合と比較して、材料吐出装置１００全体を小型化できる可能性が高まる。また、シリンダー１２１の少なくとも一部、および、バレル１１２の少なくとも一部が透明部材によって形成されているので、シリンダー１２１が連通孔１１５に接続されている形態において、シリンダー１２１内の可塑化材料の状態を簡易に観測できる。

【0045】

また、本実施形態では、加熱部１１３は、バレル１１２内において、対向面２１２に沿って、かつ、Ｙ方向において対向面２１２とシリンダー１２１との間に配置され、光線Ｂｍは、バレル側面２１５のうち、Ｙ方向において加熱部１１３とノズル開口１４１との間に位置する部分を通って、シリンダー１２１の内部の可塑化材料に照射される。そのため、加熱部１１３がバレル１１２内に配置されている場合であっても、簡易に、光線Ｂｍを、加熱部１１３によって遮ることなくシリンダー１２１内の可塑化材料に照射できる。

【0046】

また、本実施形態では、バレル側面２１５のうち入射部２１６は、表面粗さが０．２μｍ以下の平面によって構成されている。そのため、光線Ｂｍを、入射部２１６を通して、効率良く、シリンダー１２１内の可塑化材料に照射できる。

【0047】

また、本実施形態では、バレル１１２は、対向面２１２を形成する部分である第１部分２２１と、Ｙ方向において第１部分２２１とノズル１４０との間に位置する第２部分２２２とを有し、第１部分２２１の少なくとも一部と、第２部分２２２の少なくとも一部とは、それぞれ異なる材質の透明部材によって形成されている。そのため、対向面２１２を形成する第１部分２２１を、第２部分２２２とは異なる材質の部材によって形成できる。また、第１部分２２１と第２部分２２２とのそれぞれの少なくとも一部が透明部材によって形成されているので、いずれかの少なくとも一部のみが透明部材によって形成されている場合と比較して、照射部１７０やカメラ１８０の配置の自由度を高めることができる。

【0048】

また、本実施形態では、バレル１１２の第１部分２２１は、樹脂によって形成され、第２部分２２２は、ガラスによって形成されている。そのため、例えば、第１部分２２１をガラスによって形成する場合と比較して、対向面２１２の加工の自由度を高めることができる。より詳細には、例えば、対向面２１２の案内溝２１１を所望の形状に形成することや、案内溝２１１をより複雑な形状に形成することが容易となる。また、第１部分２２１がガラスによって形成されている形態と比較して、溝形成面２０１と対向面２１２とが接触した場合であっても、溝形成面２０１の摩耗等を抑制できる。また、第２部分２２２を樹脂によって形成する場合と比較して、第２部分２２２の耐久性や耐熱性を向上させることができる。

【0049】

また、本実施形態では、制御部５００は、カメラ１８０による撮像結果に基づいて、プランジャー１２２の移動速度と、スクリュー１１１の回転速度と、加熱部１１３の温度との少なくともいずれかを制御する。そのため、カメラ１８０による撮像結果に基づいて、吐出量の過不足等の不具合の兆候を検知し、その不具合の発生を抑制するように、プランジャー１２２の移動速度や、スクリュー１１１の回転速度、加熱部１１３の温度を制御できる。

【0050】

Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態としての三次元造形装置４００の概略構成を示す図である。三次元造形装置４００は、材料吐出装置１００ｂと、造形テーブル４１０と、位置変更部４２０と、制御部５００ｂとを備えている。

【0051】

材料吐出装置１００ｂの構成は、第１実施形態における材料吐出装置１００と同じである。ただし、本実施形態では、連通孔１１５とノズル１４０の間の流路１１６には、ノズル１４０からの可塑化材料の吐出量あるいは吐出の有無を切り替える吐出量調整部４３０が設けられている。また、本実施形態では、流路１１６に逆止弁１２４が備えられていない。吐出量調整部４３０は、制御部５００ｂの制御下で駆動される。本実施形態では、吐出量調整部４３０は、流路１１６を開閉するバタフライバルブを有するバルブ機構として構成されているが、他の実施形態では、例えば、流路１１６を開閉するシャッターを有するシャッター機構によって構成されてもよい。

【0052】

造形テーブル４１０の上面は、ノズル１４０に対向している。三次元造形物は、造形テーブル４１０上に造形される。本実施形態では、造形テーブル４１０は、水平方向に沿っている。造形テーブル４１０は、位置変更部４２０によって支持されている。

【0053】

位置変更部４２０は、ノズル１４０と造形テーブル４１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、位置変更部４２０は、造形テーブル４１０を移動させることによって、ノズル１４０と造形テーブル４１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態における位置変更部４２０は、３つのモーターが発生させる動力によって、造形テーブル４１０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成されている。各モーターは、制御部５００ｂの制御下で駆動される。なお、位置変更部４２０は、造形テーブル４１０を移動させずに、可塑化部１１０を移動させることによって、ノズル１４０と造形テーブル４１０との相対的な位置を変化させるように構成されてもよい。また、位置変更部４２０は、造形テーブル４１０と可塑化部１１０との両方を移動させることによって、ノズル１４０と造形テーブル４１０との相対的な位置を変化させるように構成されてもよい。

【0054】

三次元造形装置４００は、制御部５００ｂの制御下で、ノズル１４０と造形テーブル４１０との相対的な位置を変化させつつノズル１４０から可塑化材料を吐出させることによって、造形テーブル４１０上に可塑化材料の層を積層して所望の形状の三次元造形物を造形する。

【0055】

本実施形態における吸引送出部１２０は、例えば、流路１１６内の圧力を調整する機能を有する。吸引操作が行われた場合、流路１１６内の可塑化材料がシリンダー１２１へと吸引されるため、流路１１６内の圧力は減少する。送出操作が行われた場合、シリンダー１２１から流路１１６へと可塑化材料が排出されるため、流路１１６内の圧力は増加する。流路１１６内の圧力は、吐出量調整部４３０によって調整される流路１１６の開度と同様に、吐出量に影響を及ぼす。

【0056】

なお、吸引操作を実行して流路１１６内の圧力を減少させることにより、可塑化材料がノズル開口１４１から糸を引くように垂れる尾引き現象を抑制することも可能である。この場合、制御部５００ｂは、吐出量調整部４３０によって流路１１６の開度をゼロとした後に吸引操作を実行することで、尾引き現象をより効果的に抑制できる。また、送出操作を実行して流路１１６内の圧力を増加させることにより、吐出開始時や吐出再開時におけるノズル開口１４１からの可塑化材料の送出の応答性を高めることも可能である。この場合、制御部５００ｂは、吐出量調整部４３０によって流路１１６の開度をゼロより大きくする前に送出操作を実行することで、可塑化材料の送出の応答性をより高めることができる。

【0057】

本実施形態における三次元造形装置４００においても、第１実施形態で説明した射出成形装置２００と同様に、照射部１７０やカメラ１８０は、それぞれ、三次元造形装置４００の他の部材と干渉せず、かつ、撮像箇所への光線Ｂｍの照射や撮像箇所の撮像を行うことが可能な位置に設けられればよい。

【0058】

以上で説明した第２実施形態によっても、カメラ１８０による撮像結果に基づいて、吐出量の過不足等の不具合の兆候を検知することや、不具合の発生を抑制するように可塑化部１１０の各部を制御することができる。

【0059】

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ－１）図９は、他の実施形態における流路１１６ｂの例を示す模式図である。図９の例では、流路１１６ｂは、連通孔１１５とノズル１４０との間に、Ｘ方向に沿って延びる部分流路ＰＰｘを有している。これにより、図９の例では、ノズル１４０は、第１実施形態よりも、シリンダー１２１ｂに対して、より＋Ｘ方向側に位置している。また、図９の例では、シリンダー１２１ｂは、バレル１１２ｂの連通孔１１５ではなく、部分流路ＰＰｘの－Ｘ方向側の端部に接続されている。シリンダー１２１ｂの全部は、第１実施形態と同様に、石英ガラスやＰＰＳＵ等の透明部材によって形成される。図９に示すように流路１１６ｂを構成することで、第１実施形態と比較して、ノズル１４０の＋Ｙ方向側に設置される成形型１６０を、シリンダー１２１ｂに対して、より＋Ｘ方向側に位置させることができる。そのため、シリンダー１２１の＋Ｙ方向側にカメラ１８０や照射部１７０を配置するためのスペースをより設けやすくなる。例えば、図９の例では、カメラ１８０が、成形型１６０の－Ｘ方向側に配置されている。このように、照射部１７０による光線Ｂｍの照射や、カメラ１８０による撮像がより容易となるように、流路１１６ｂの配置位置や方向を設定してもよい。同様に、照射部１７０による光線Ｂｍの照射や、カメラ１８０による撮像がより容易となるように、シリンダー１２１ｂの配置位置や方向を設定してもよい。

【0060】

（Ｃ－２）上記実施形態では、流路１１６の壁の少なくとも一部が透明部材によって形成されているが、上記実施形態のようにシリンダー１２１内の可塑化材料を撮像する場合、流路１１６の壁が透明部材によって形成されていなくてもよい。

【0061】

（Ｃ－３）上記実施形態では、入射部２１６は、表面粗さが０．２μｍ以下の平面によって構成されている。これに対して、入射部２１６は、例えば、表面粗さが０．２μｍより大きい平面によって構成されていてもよい。また、入射部２１６の一部や全部が、平面ではなく、曲面によって構成されていてもよい。

【0062】

（Ｃ－４）上記実施形態では、バレル側面２１５を通って光線Ｂｍがシリンダー１２１内部の可塑化材料に照射されているが、光線Ｂｍは、バレル側面２１５を通らなくてもよい。例えば、図１０は、他の実施形態における可塑化材料への光線Ｂｍの照射を説明する図である。図１０に示したバレル１１２の構成は、第１実施形態と同様である。図１０の例では、光線Ｂｍが照射される方向が、第１実施形態と異なる。図１０の例では、光線Ｂｍは、シリンダー１２１の＋Ｙ方向および＋Ｚ方向側から、シリンダー１２１に向かって－Ｙ方向および－Ｚ方向に進むように照射される。そして、光線Ｂｍは、バレル１１２の下面２２９を通って、シリンダー１２１の可塑化材料に照射される。なお、これにより、図１０の例では、撮像方向ｄｉも第１実施形態と異なり、その方向は、－Ｙ方向および＋Ｚ方向に向かう方向である。そのため、図１０の例では、第１実施形態と比較して、カメラ１８０を、成形型１６０と干渉しないように配置しやすい。

【0063】

（Ｃ－５）上記実施形態では、バレル１１２の第１部分２２１は、樹脂によって形成され、第２部分２２２は、ガラスによって形成されている。これに対して、第１部分２２１や第２部分２２２がこのように形成されていなくてもよい。例えば、第１部分２２１がガラスによって形成され、第２部分２２２が樹脂によって形成されていてもよい。また、上記実施形態では、第１部分２２１の少なくとも一部と第２部分２２２の少なくとも一部とは、それぞれ異なる材質の透明部材によって構成されているが、第１部分２２１や第２部分２２２が透明部材によって構成されていなくてもよい。また、第１部分２２１と第２部分２２２とが同一の材質の材料によって形成されていてもよい。この場合、第１部分２２１と第２部分２２２とが一体に形成されていてもよい。また、第３部分２２３は、第１部分２２１や第２部分２２２と一体に形成されていてもよい。

【0064】

（Ｃ－６）上記実施形態では、シリンダー１２１は、バレル１１２と一体に形成されている。これに対して、シリンダー１２１の一部や全部が、バレル１１２と一体に形成されていなくてもよい。例えば、図１１は、他の実施形態における材料吐出装置１００ｃの例を示す断面図である。図１１には、バレル１１２ｃの第２部分２２２ｂ内にＸ方向に沿って配置された石英ガラス製のスリーブＳＬが示されている。図１１の例では、シリンダー１２１ｃは、第３部分２２３と、スリーブＳＬとによって形成されている。また、この場合、バレル１１２の少なくとも一部は、透明部材によって形成されていなくてもよい。この場合、例えば、バレル１１２に開口部を設け、この開口部と、シリンダー１２１ｃの透明部材とを通して、シリンダー１２１ｃ内の可塑化材料に光線Ｂｍが照射されてもよい。

【0065】

（Ｃ－７）上記実施形態では、シリンダー１２１は、連通孔１１５に接続されているが、連通孔１１５ではない流路１１６に接続されていてもよい。

【0066】

（Ｃ－８）上記実施形態では、シリンダー１２１内の可塑化材料を撮像しているが、例えば、流路１１６内の可塑化材料を撮像してもよい。例えば、第１実施形態と同様に流路１１６やシリンダー１２１が構成されており、連通孔１１５内の可塑化材料を撮像する場合、空間Ｓｐ内に照射部１７０を設置し、照射部１７０から連通孔１１５に向かって＋Ｘ方向に、ＸＹ平面に沿ったシート状の光線Ｂｍを照射できる。そして、連通孔１１５の＋Ｚ方向側または－Ｚ方向側に配置されたカメラ１８０によって、連通孔１１５内の可塑化材料を撮像できる。また、例えば、流路１１６の一部である、スクリュー１１１の溝形成面２０１とバレル１１２の対向面２１２との間の空間に光線Ｂｍを照射し、この空間内の可塑化材料を撮像してもよい。また、流路１１６内の可塑化材料のみを撮像し、シリンダー１２１内の可塑化材料を撮像しない場合、流路１１６の壁の少なくとも一部が透明部材によって形成されていればよく、シリンダー１２１が透明部材によって形成されていなくてもよい。より詳細には、撮像箇所に光線Ｂｍを照射することが可能なように、かつ、撮像箇所を撮像可能なように、流路１１６の壁の少なくとも一部が透明部材によって形成されていればよい。

【0067】

（Ｃ－９）上記実施形態のように、ＰＩＶを応用した流動状態検知を実行する場合、いわゆる「ステレオＰＩＶ」の手法を用いてもよい。ステレオＰＩＶでは、同じ撮像領域を撮像する２台のカメラによる撮像結果に基づいて、撮像領域における、流体の奥行き方向における局所速度ベクトルをも算出できる。この場合、材料吐出装置１００には、少なくとも２台のカメラ１８０が、それぞれの撮像方向が互いに交差し、かつ、それぞれの撮像方向が光線Ｂｍの面と直交せずに交差するように配置される。

【0068】

（Ｃ－１０）上記実施形態では、制御部５００は、撮像結果に基づいて、ＰＩＶを応用した流動状態検知を実行している。これに対して、制御部５００は、ＰＩＶを応用した流動状態検知を実行しなくてもよい。例えば、制御部５００は、撮像結果を画像解析することによって、可塑化材料の状態として可塑化材料内や可塑化材料の周囲の気泡の量を検出してもよい。この場合、制御部５００は、検出した気泡の量に基づいて、プランジャー１２２の移動速度と、スクリュー１１１の回転速度と、加熱部１１３の温度との少なくともいずれかを制御してもよい。より詳細には、この場合、制御部５００は、例えば、気泡の量が予め定められた気泡の基準量よりも多い場合、プランジャー１２２の移動速度を遅くする。これによって、吸引操作や送出操作における可塑化材料のプランジャー１２２に対する追従性が向上するため、吸引操作において計量される可塑化材料の不足や、送出操作において送出される可塑化材料の不足を抑制できる。

【0069】

（Ｃ－１１）上記実施形態では、制御部５００は、撮像結果に基づいて検知した可塑化材料の状態に基づいて、プランジャー１２２の移動速度と、スクリュー１１１の回転速度と、加熱部１１３の温度との少なくともいずれかを制御している。これに対して、制御部５００は、このようにプランジャー１２２の移動速度等を制御しなくてもよい。例えば、制御部５００は、単に、撮像結果や、撮像結果に基づいて検知した可塑化材料の状態を表示部３００に表示するだけでもよい。この場合、ユーザーは、表示部３００に表示された撮像結果等を確認することによって、吐出量の過不足等の不具合の兆候を検知できる。

【0070】

（Ｃ－１２）上記実施形態では、スクリュー１１１はフラットスクリューとして構成されている。これに対して、スクリュー１１１は、フラットスクリューとして構成されていなくてもよく、インラインスクリューとして構成されていてもよい。この場合、バレル１１２は、スクリュー１１１を収容する筒状の部材として構成される。

【0071】

Ｄ．他の形態：
本開示は、上述した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形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示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。

【0072】

（１）本開示の第１の形態によれば、材料吐出装置が提供される。この材料吐出装置は、材料を可塑化して、可塑化材料を生成する可塑化部と、前記可塑化材料が流れる流路に連通するノズル開口を有し、前記可塑化材料を前記ノズル開口から吐出するノズルと、前記流路に接続されたシリンダー、および、前記シリンダー内を移動するプランジャーを有し、前記シリンダー内に前記可塑化材料を吸引する吸引操作と、前記シリンダー内に吸引した前記可塑化材料を前記流路に送出する送出操作と、を実行する吸引送出部と、を備える。前記流路の壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかは、少なくとも一部が透明部材によって形成され、前記壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、前記流路と前記シリンダーとの少なくともいずれかの内部の前記可塑化材料に外部からシート状の光線を照射する照射部と、前記壁と前記シリンダーとの少なくともいずれかを形成する透明部材を通して、前記光線が照射された前記可塑化材料を、前記可塑化材料に照射された前記光線の面と交差する方向に撮像するカメラと、を更に備える。
このような形態によれば、カメラによる撮像結果に基づいて、シリンダー内や流路内の可塑化材料の状態を観測できる。そのため、観測された可塑化材料の状態に基づいて、例えば、吐出量の過不足等の不具合の兆候を検知することや、不具合の発生を抑制するように可塑化部や吸引送出部を制御することができる。

【0073】

（２）上記形態では、前記可塑化部は、溝が形成された溝形成面を有し、回転軸に沿った方向の長さが前記回転軸に垂直な方向の長さよりも短いフラットスクリューと、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記対向面に前記流路の少なくとも一部を形成する連通孔が形成されたバレルと、を備え、前記シリンダーは、前記連通孔に接続され、前記シリンダーの少なくとも一部と、前記バレルの少なくとも一部とは、それぞれ、透明部材によって形成され、前記照射部は、前記シリンダーと前記バレルとのそれぞれを形成する透明部材を通して、前記光線を前記シリンダーの内部の前記可塑化材料に照射し、前記カメラは、前記シリンダーを形成する透明部材を少なくとも通して、前記光線が照射された前記可塑化材料を撮像してもよい。このような形態によれば、シリンダーが連通孔に接続されているので、例えば、シリンダーの一部や全部をバレル内に配置することや、シリンダーの一部や全部をバレルと一体に形成することができる。そのため、シリンダーが連通孔とは異なる流路に接続されている場合と比較して、材料吐出装置全体を小型化できる可能性が高まる。また、シリンダーの少なくとも一部、および、バレルの少なくとも一部が透明部材によって形成されているので、シリンダーが連通孔に接続されている形態において、シリンダー内の可塑化材料の状態を簡易に観測できる。

【0074】

（３）上記形態では、前記バレルは、前記溝に供給された前記可塑化材料を加熱する加熱部を備え、前記加熱部は、前記バレル内において、前記対向面に沿って、かつ、前記回転軸に沿った方向において前記対向面と前記シリンダーとの間に配置され、前記光線は、前記バレルの側面のうち、前記回転軸に沿った方向において前記加熱部と前記ノズル開口との間に位置する部分を通って、前記シリンダーの内部の前記可塑化材料に照射されてもよい。このような形態によれば、加熱部がバレル内に配置されている場合であっても、簡易に、光線を、加熱部によって遮ることなくシリンダー内の可塑化材料に照射できる。

【0075】

（４）上記形態では、前記バレルの側面のうち、前記光線が入射する部分は、表面粗さが０．２μｍ以下の平面によって構成されてもよい。このような形態によれば、光線を、入射部を通して、効率良く、シリンダー内の可塑化材料に照射できる。

【0076】

（５）上記形態では、前記バレルは、前記対向面を形成する部分である第１部分と、前記回転軸に沿った方向において前記第１部分と前記ノズルとの間に位置する第２部分と、を有し、前記第１部分の少なくとも一部と、前記第２部分の少なくとも一部とは、それぞれ異なる材質の透明部材によって形成されていてもよい。このような形態によれば、対向面を形成する第１部分を、第２部分とは異なる材質の部材によって形成できる。また、第１部分と第２部分とのそれぞれの少なくとも一部が透明部材によって形成されているので、いずれかの少なくとも一部のみが透明部材によって形成されている場合と比較して、照射部やカメラの配置の自由度を高めることができる。

【0077】

（６）上記形態では、前記第１部分は、樹脂によって形成され、前記第２部分はガラスによって形成されていてもよい。このような形態によれば、例えば、第１部分をガラスによって形成する場合と比較して、対向面の加工の自由度を高めることができる。また、第２部分を樹脂によって形成する場合と比較して、第２部分の耐久性や耐熱性を向上させることができる。

【0078】

（７）上記形態では、前記カメラによる撮像結果に基づいて、前記プランジャーの移動速度と、前記可塑化部のスクリューの回転速度と、前記可塑化部に備えられた加熱部の温度と、の少なくともいずれかを制御する制御部を備えていてもよい。このような形態によれば、カメラによる撮像結果に基づいて、吐出量の過不足等の不具合の兆候を検知し、その不具合の発生を抑制するように、プランジャーの移動速度や、スクリューの回転速度、加熱部の温度を制御できる。

【0079】

（８）本開示の第２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、上記形態の材料吐出装置と、前記ノズル開口から前記可塑化材料が射出される成形型を開閉させる型締装置と、を備える。

【0080】

（９）本開示の第３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、上記形態の材料吐出装置と、前記ノズル開口から吐出される前記可塑化材料を堆積する造形テーブルと、を備える。

【符号の説明】

【0081】

３０…ホッパー、１００，１００ｂ，１００ｃ…材料吐出装置、１０１…スクリューケース、１０２…バレルケース、１１０…可塑化部、１１１…スクリュー、１１２，１１２ｂ，１１２ｃ…バレル、１１３…加熱部、１１５…連通孔、１１６，１１６ｂ…流路、１１８…駆動モーター、１１９…駆動軸、１２０…吸引送出部、１２１，１２１ｂ，１２１ｃ…シリンダー、１２２…プランジャー、１２３…プランジャー駆動部、１２４…逆止弁、１２５…分岐流路、１３０…型締装置、１３１…型駆動部、１４０…ノズル、１４１…ノズル開口、１６０…成形型、１６１…固定型、１６２…可動型、１７０…照射部、１８０…カメラ、２００…射出成形装置、２０１…溝形成面、２０２…溝、２０３…材料投入口、２０４…凸条部、２０５…中央部、２１１…案内溝、２１２…対向面、２１３…孔、２１５…バレル側面、２１６…入射部、２２１…第１部分、２２２，２２２ｂ…第２部分、２２３…第３部分、２２９…下面、３００…表示部、４００…三次元造形装置、４１０…造形テーブル、４２０…位置変更部、４３０…吐出量調整部、５００，５００ｂ…制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】