特許 7405229 溶融材料供給装置、三次元造形装置、三次元造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】溶融材料供給装置、三次元造形装置、三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/209 20170101AFI20231219BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231219BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20231219BHJP

   B29C 64/106 20170101ALI20231219BHJP

   B29C 64/343 20170101ALI20231219BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20231219BHJP

   B33Y 40/00 20200101ALI20231219BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20231219BHJP

   B29C 64/295 20170101ALI20231219BHJP

   B29C 48/47 20190101ALI20231219BHJP

   B29C 48/80 20190101ALI20231219BHJP

   B29C 48/86 20190101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

B29C64/209

B33Y30/00

B33Y10/00

B29C64/106

B29C64/343

B29C64/393

B33Y40/00

B33Y50/02

B29C64/295

B29C48/47

B29C48/80

B29C48/86

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022207830

(22)【出願日】2022-12-26

(62)【分割の表示】P 2021185628の分割

【原出願日】2017-10-30

(65)【公開番号】P2023026509

(43)【公開日】2023-02-24

【審査請求日】2022-12-26

(73)【特許権者】

【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】湯脇 康平

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 功一

(72)【発明者】

【氏名】中村 和英

(72)【発明者】

【氏名】水上 俊介

【審査官】関口 貴夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２４６７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２８３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３５８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０４０４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２３９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４１０１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三次元造形装置に用いられる造形材料供給装置であって、
ノズル開口を有し、熱可塑性樹脂を含む材料を加熱して生成されたペースト状の造形材料をテーブルに向けて吐出するノズルと、
前記ノズル開口に連通し前記造形材料が流れる第１流路に設けられ、前記第１流路の開口面積を調整することによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出量を調節する流量調節機構と、
前記流量調節機構を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記流量調節機構を制御することによって、
前記テーブルに対する前記ノズルの相対的な移動速度が第１速度である場合は、前記開口面積を第１開口面積に調整し、
前記移動速度が前記第１速度よりも遅い第２速度である場合は、前記開口面積を前記第１開口面積よりも小さい第２開口面積に調節する、
造形材料供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載の造形材料供給装置であって、
前記ノズルを加熱するノズルヒーターを備える、
造形材料供給装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の造形材料供給装置であって、
前記流量調節機構は、前記第１流路が延びる方向と交わる方向に沿って配置された駆動軸の一部が加工されて形成されたバルブと、前記駆動軸を回転させることによって前記バルブを回転させる駆動部と、を有し、
前記バルブは、前記第１流路と前記駆動軸とが交わる位置に配置されており、
前記制御部は、前記バルブの回転角度を調整することによって前記開口面積を調整する、
造形材料供給装置。

【請求項4】

請求項３に記載の造形材料供給装置であって、
前記第１流路内の前記バルブが備えられる空間の前記造形材料が流通される方向と垂直な面における断面が、前記第１流路内の前記バルブが備えられない部分の前記造形材料が流通される方向と垂直な面における断面よりも大きい、造形材料供給装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の造形材料供給装置であって、
更に、前記第１流路に接続された分岐流路に前記造形材料を吸引する吸引部を備える、造形材料供給装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の造形材料供給装置であって、
更に、前記第１流路に接続され、前記第１流路に気体を送出するパージ部を備える、造形材料供給装置。

【請求項7】

請求項６に記載の造形材料供給装置であって、
前記パージ部が前記第１流路に接続される位置は、前記第１流路のうち前記流量調節機構を備える位置よりも前記ノズル側である、造形材料供給装置。

【請求項8】

請求項７に記載の造形材料供給装置であって、
前記制御部は、前記流量調節機構を閉じて前記第１流路の前記造形材料の流通を停止させた後に、前記パージ部を動作させる、造形材料供給装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の造形材料供給装置を備える、三次元造形装置。

【請求項10】

請求項９に記載の三次元造形装置であって、
更に、前記材料を前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上に加熱して前記造形材料を生成する造形材料生成部を備え、
前記造形材料生成部は、
前記ノズルに連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と、
前記対面部と対面し、溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、を有し、
前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターによる加熱によって、前記フラットスクリューと前記対面部との間に供給された前記材料を加熱する、三次元造形装置。

【請求項11】

請求項１０に記載の三次元造形装置であって、
前記溝の深さは、前記フラットスクリューの外周から中心に向かって浅くなる、三次元造形装置。

【請求項12】

請求項１０または請求項１１に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記流量調節機構を制御して前記ノズルからの前記造形材料の吐出を中断する場合、前記フラットスクリューの回転を停止させない、三次元造形装置。

【請求項13】

三次元造形物の製造方法であって、
ノズル開口を有するノズルから、熱可塑性樹脂を含む材料を加熱して生成されたペースト状の造形材料をテーブルに向けて吐出する第１工程と、
前記ノズル開口に連通し前記造形材料が流れる第１流路に設けられ、前記第１流路の開口面積を調整する流量調節機構によって、前記ノズルからの前記造形材料の吐出量を調節する第２工程と、を備え、
前記第２工程は、
前記テーブルに対する前記ノズルの相対的な移動速度に応じて前記開口面積を調節する工程を含む、
三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶融材料供給装置、三次元造形装置および三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

溶融した樹脂材料を吐出して積層し、硬化させることによって三次元造形物を作製する三次元造形装置が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－３５８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

三次元造形装置での造形処理では、通常、溶融された材料のノズルからの吐出と停止とが繰り返される。しかしながら、ノズルから吐出される溶融材料の流量は制御されていない。従って、三次元造形物の構造が複雑である場合に、形成される部位に応じて流量を適宜変更させて三次元造形物を作製することができない。また、ノズルからの材料の吐出を停止させる際には、ノズルからの材料の流出が即座に停止されず、材料の吐出の停止タイミングに遅れが生じる場合や、材料の吐出量が予定されていた量よりも過剰になってしまう場合があった。また、ノズルからの材料の吐出を再開させる際に、ノズルへの材料の供給遅れによって、材料の吐出タイミングに遅れが生じる場合や、材料の吐出量が不足してしまう場合があった。このように、三次元造形装置においては、ノズルからの材料の吐出量の調整や、材料の吐出を応答よく停止させることについて、依然として改良の余地があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［形態１］
本開示の一形態によれば、三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置が提供される。この溶融材料供給装置は、熱可塑性樹脂が溶融した溶融材料が流れる第１流路と、前記第１流路と連通し、前記溶融材料をテーブルに向けて吐出するノズルと、前記第１流路内に設けられ、前記ノズルからの前記溶融材料の吐出量を調節する流量調節機構と、前記流量調節機構を制御する制御部と、を備える。前記流量調節機構は、前記第１流路が延びる方向と交わる方向に沿って配置された駆動軸と、前記駆動軸の一部に形成されたバタフライバルブと、前記駆動軸を回転させることによって前記バタフライバルブを回転させる駆動部と、を有する。前記バタフライバルブは、前記第１流路と前記駆動軸とが交わる位置に配置されている。前記制御部は、前記テーブルに対する前記ノズルの相対的な移動速度を用いて前記吐出量を決定し、前記バタフライバルブの回転角度を、決定した前記吐出量に対応する回転角度に調節する。
［形態２］
本開示の第二の形態によれば、三次元造形装置に用いられる造形材料供給装置が提供される。この造形材料供給装置は、ノズル開口を有し、熱可塑性樹脂を含む材料を加熱して生成されたペースト状の造形材料をテーブルに向けて吐出するノズルと、前記ノズル開口に連通し前記造形材料が流れる第１流路に設けられ、前記第１流路の開口面積を調整することによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出量を調節する流量調節機構と、前記流量調節機構を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記流量調節機構を制御することによって、前記テーブルに対する前記ノズルの相対的な移動速度が第１速度である場合は、前記開口面積を第１開口面積に調整し、前記移動速度が前記第１速度よりも遅い第２速度である場合は、前記開口面積を前記第１開口面積よりも小さい第２開口面積に調節する。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置が提供される。この溶融材料供給装置は：熱可塑性樹脂を溶融させた溶融材料を流通させる第１流路と；前記第１流路と連通し、前記溶融材料を吐出するノズルと；前記第１流路内に設けられるバタフライバルブを備える流量調節機構と；を備える。
この形態の溶融材料供給装置によれば、溶融材料が流通される流路に設けられたバタフライバルブによって、ノズルからの溶融材料の吐出の開始および停止と、ノズルから吐出される溶融材料の量とが制御できる。従って、ノズルからの溶融材料の吐出の開始タイミング、停止タイミングおよび溶融材料の吐出量を、流量調節機構を備えない態様に比べて、より高い精度で制御することができる。

【0007】

（２）本開示の他の形態によれば、バタフライバルブは：前記第１流路内において回転可能に配される板状部材を備え；前記第１流路内の前記板状部材が備えられる空間の前記溶融材料が流通される方向と垂直な面における断面が、前記第１流路内の前記板状部材が備えられない部分の前記溶融材料が流通される方向と垂直な面における断面よりも大きい、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、バタフライバルブを備える位置に設けられた拡大流路によって、流量調節機構の周囲の流路を拡大することができる。すなわち、拡大流路を設けない態様よりも板状部材の周囲の流量を大きくできる。従って、板状部材の面方向が溶融材料の流通する方向と平行となった場合に、流量調節機構を備えない態様に比べて、板状部材によって第１流路の流量が大きく制限されることを防止することができる。

【0008】

（３）本開示の他の形態によれば、更に、前記第１流路に接続された分岐流路に前記溶融材料を吸引して、前記第１流路に負圧を発生させる吸引部を備える、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、吸引部によって溶融材料の流路内に負圧を発生させることにより、ノズルからの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。

【0009】

（４）上記形態の溶融材料供給装置であって、更に、前記第１流路に接続され、前記第１流路に気体を送出するパージ部を備える、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、パージ部によって、流路内に残留した溶融材料の上流側に気体が送り込まれることにより、流路内に残留した溶融材料をノズルから迅速に吐出させることができる。従って、ノズルからの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。

【0010】

（５）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記パージ部が前記第１流路に接続される位置は、前記第１流路のうち前記バタフライバルブを備える位置よりも前記ノズル側である、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、ノズルからの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。また、パージ部が流路に接続される位置が、流量調節機構を挟んでノズルと逆側（すなわち上流側）である態様よりも、流路内に残留した溶融材料の吐出量を、少なくすることができる。

【0011】

（６）上記形態の溶融材料供給装置であって、更に、前記流量調節機構および前記パージ部を制御する制御部を備え、前記制御部は：前記流量調節機構を閉じて前記第１流路の材料の流通を停止させた後に、前記パージ部を動作させる、態様とすることができる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、流量調節機構によって流路を閉じた後にパージ部を動作する制御を実行することができる。従って、ノズルからの溶融材料の吐出の停止を、より高い精度で制御することができる。また、パージ部によって流路内に気体を送り込む際に、流路内の溶融材料が流量調節機構よりも上流側の流路へ逆流することを抑制することができる。

【0012】

（７）本開示の他の形態によれば、上記形態の溶融材料供給装置を備える、三次元造形装置が提供される。

【0013】

（８）本開示の他の形態によれば、更に、前記熱可塑性樹脂を溶融させる溶融部を備えた三次元造形装置が提供される。前記溶融部は：前記第１流路に連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と；前記対面部と対面し、回転されて前記連通孔に材料を送るとともに材料を溶融させて、前記連通孔に前記材料を供給する溝部を備える、フラットスクリューと；を有し、前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターによる加熱によって、前記フラットスクリューと前記対面部との間に供給された前記熱可塑性樹脂を溶融させる。
このような形態であれば、フラットスクリューによって樹脂材料を溶融させるため、装置全体の大きさを小さくすることができる。

【0014】

上述した本開示の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、上述した本開示の一形態に含まれる技術的特徴の一部または全部を上述した本開示の他の形態に含まれる技術的特徴の一部または全部と組み合わせて、本開示の独立した一形態とすることも可能である。

【0015】

本開示は、溶融材料供給装置および三次元造形装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、溶融材料の吐出方法、溶融材料を用いた三次元造形物の造形方法などの形態で実現することができる。その他に、三次元造形装置の制御方法や、流量調節機構を制御するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態における三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。

【図2】フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。

【図3】対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。

【図4】三次元造形物ＯＢとノズル６１の先端の吐出口６２との位置関係を示す説明図である。

【図5】流量調節機構７０を備えた溶融材料供給装置６０の外観の構成を示す概略斜視図である。

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ位置における溶融材料供給装置６０の断面図である。

【図7】図１における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第１位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。

【図8】図１における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第２位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。

【図9】図１における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第３位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。

【図10】制御部３００が実行する造形処理のフローの一例を示す説明図である。

【図11】第２実施形態における三次元造形装置１００ｂの溶融材料供給装置６０ｂが備える流量調節機構７０ｂの構成を示す概略図である。

【図12】バタフライバルブ７２ｂが第２位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。

【図13】吸引部７５を備える第３実施形態の溶融材料供給装置６０ｃを示す概略断面図である。

【図14】第３実施形態の溶融材料供給装置６０ｃが備える吸引部７５の動作が模式的に示された説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形装置１００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方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、重力方向とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の図においても、図１と対応するように、必要に応じて図示してある。

【0018】

三次元造形装置１００は、吐出ユニット１１０と、造形ステージ部２００と、制御部３００と、を備える。三次元造形装置１００は、制御部３００の制御下において、吐出ユニット１１０のノズル６１から、造形ステージ部２００の造形台２２０上に溶融材料を吐出することによって、三次元造形物を造形する。溶融材料とは、熱可塑性を有する樹脂（熱可塑性樹脂）を溶融させた材料である。

【0019】

吐出ユニット１１０は、材料供給部２０と、溶融部３０と、溶融材料供給装置６０と、を備える。材料供給部２０は、ホッパーによって構成されており、下方の排出口が、連通路２２を介して、溶融部３０に接続されている。材料供給部２０は、溶融部３０に熱可塑性の材料を供給する。

【0020】

材料供給部２０に投入される材料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等を使用可能である。これらの材料は、ペレットや粉末等の固体材料の状態で材料供給部２０に投入される。また、材料供給部２０に投入される熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック等が混入されていてもよい。

【0021】

溶融部３０は、材料供給部２０から供給された材料を溶融させて溶融材料供給装置６０へと流入させる。溶融部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、対面部５０と、を有する。

【0022】

フラットスクリュー４０は、軸線方向（中心軸に沿った方向）の高さが直径よりも小さい略円柱状のスクリューであり、その回転軸ＲＸと交差する面である下面４８に、溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、溝部４２に接続されている。フラットスクリュー４０の具体的な形状については後述する。

【0023】

フラットスクリュー４０は、その軸線方向がＺ方向と平行になるように配置され、円周方向に沿って回転する。図１には、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸを一点鎖線で図示してある。第１実施形態において、フラットスクリュー４０の中心軸とその回転軸ＲＸとは一致する。

【0024】

フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０の上面４７は、駆動モーター３２と連結されている。駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内においてフラットスクリュー４０が回転される。駆動モーター３２は、制御部３００の制御下において駆動する。

【0025】

フラットスクリュー４０の下面４８は、対面部５０の上面５２と対面している。下面４８に備えられた溝部４２と、対面部５０の上面５２との間に空間が形成される。吐出ユニット１１０において、材料供給部２０から供給された熱可塑性を有する材料が、この空間を流通する。

【0026】

対面部５０は、軸線方向（中心軸に沿った方向）の高さが直径よりも小さい略円柱状の部材である。対面部５０の一方の円状の面がフラットスクリュー４０の下面４８と対向し、他方の円状の面は、溶融材料供給装置６０と接続されている。対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。溝部４２内に供給された材料は、ヒーター５８による加熱により溶融されて溶融材料へと転化されつつ、フラットスクリュー４０の回転によって溝部４２に沿って流動し、後述するフラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入した溶融材料は、対面部５０の中心に設けられた連通孔５６を介して、溶融材料供給装置６０に供給される。

【0027】

溶融材料供給装置６０は、対面部５０から供給された溶融材料を内部の流路において流通させて、ノズル６１から吐出する。溶融材料供給装置６０は、ノズル６１と、第１流路６５と、流量調節機構７０と、パージ部８０と、を有する。ノズル６１は、先端の吐出口６２から溶融材料を吐出する。吐出口６２は、ノズル６１に形成された孔径Ｄｎの開口であり、第１流路６５を通じて連通孔５６と接続されている。第１流路６５は、フラットスクリュー４０とノズル６１との間の溶融材料の流路である。第１実施形態において、第１流路６５内の溶融材料の流通方向に垂直な断面の形状は、直径Ｗｄの円形である。溶融部３０において溶融された溶融材料は、連通孔５６から第１流路６５へと流れ、ノズル６１の吐出口６２から造形ステージ部２００の造形台２２０に向かって吐出される。

【0028】

なお、溶融材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル６１から射出される。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル６１からの射出時には約２００℃となる。このように高温の状態で溶融材料を射出するために、ノズル６１の周囲にはヒーターが設けられてもよい。

【0029】

流量調節機構７０は、第１流路６５に設けられており、第１流路６５を流通する溶融材料の流量を制御する。流量調節機構７０は、バタフライバルブ７２と、バルブ駆動部７４と、駆動軸７６（図１において図示しない）と、を備える。バルブ駆動部７４は、制御部３００の制御下において駆動する。流量調節機構７０による第１流路６５の流量を調節する機構については、後述する。

【0030】

パージ部８０は、第１流路６５に接続され、第１流路６５の中に気体を送出する機構を備える。パージ部８０は、送出路８２と、パージ駆動部８４と、送出口８６と、を有する。なお、送出路８２および送出口８６は、図１において図示されていない。第１実施形態において、パージ部８０は、第１流路６５のうち流量調節機構７０が設けられている位置よりもノズル６１側（すなわち下流側）に備えられている。パージ部８０によって第１流路６５に送出された気体は、第１流路６５の中の溶融材料を吐出口６２へ圧送する。パージ部８０による第１流路６５に気体を送出する機構については、後述する。

【0031】

造形ステージ部２００は、溶融材料供給装置６０のノズル６１と対向する位置に備えられる。造形ステージ部２００は、テーブル２１０と、テーブル２１０上に載置された造形台２２０と、造形台２２０を変位させる移動機構２３０と、を備える。移動機構２３０は、図１において「Ｍ」で示される３つのモーターを備える。移動機構２３０は、この３つのモーターの駆動力によって、造形台２２０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る。造形ステージ部２００は、制御部３００の制御下において、ノズル６１と造形台２２０との相対的な位置関係を変更する。

【0032】

制御部３００は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサーと、メインメモリーと、不揮発性メモリーとを含むコンピューターによって実現可能である。制御部３００内の不揮発性メモリーには、三次元造形装置１００を制御するためのコンピュータープログラムが格納されている。制御部３００は、吐出ユニット１１０を駆動して、造形データに応じた造形台２２０上の座標の位置に溶融材料を吐出することによって、三次元造形物を造形する造形処理を実行する。

【0033】

図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。図２には、溶融部３０において回転するときのフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸの位置が一点鎖線で図示されている。上述したように、対面部５０（図１）に対向するフラットスクリュー４０の下面４８には、溝部４２が設けられている。以下、下面４８を、「溝形成面４８」とも呼ぶ。

【0034】

フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４６は、溝部４２の一端が接続されている凹部として構成されている。中央部４６は、対面部５０の連通孔５６（図１）に対向する。第１実施形態では、中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。

【0035】

フラットスクリュー４０の溝部４２は、中央部４６から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４２は、螺旋状に延びるように構成されているとしてもよい。なお、図２には、３つの溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている３つの凸条部４３を有するフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４２や凸条部４３の数は、３つには限定されない。フラットスクリュー４０には、１つの溝部４２のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４２が設けられていてもよい。また、溝部４２の数に合わせて任意の数の凸条部４３が設けられてもよい。

【0036】

溝部４２は、フラットスクリュー４０の側面に形成された材料流入口４４まで連続している。この材料流入口４４は、材料供給部２０の連通路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。なお、図２には、材料流入口４４が３箇所に形成されているフラットスクリュー４０の例が図示されている。フラットスクリュー４０に設けられる材料流入口４４の数は、３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料流入口４４が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

【0037】

フラットスクリュー４０が回転すると、材料流入口４４から供給された材料が、溝部４２内において対面部５０のヒーター５８による加熱によって加熱されながら溶融し、溶融材料に転化される。溶融材料は、溝部４２を通じて中央部４６へと流動する。

【0038】

図３は、対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。対面部５０の上面５２は、上述したように、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向する。以下、この上面５２を、「スクリュー対向面５２」とも呼ぶ。スクリュー対向面５２の中心には、溶融材料を第１流路６５に供給するための連通孔５６が、形成されている。

【0039】

スクリュー対向面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝５４が形成されている。複数の案内溝５４は、溶融材料を連通孔５６に導く機能を有する。上述したように、対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている（図１参照）。溶融部３０における材料の溶融は、ヒーター５８による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。以上のように、第１実施形態の三次元造形装置１００によれば、フラットスクリュー４０を用いることによって、装置の小型化や造形精度の向上が実現されている。

【0040】

図４は、三次元造形物ＯＢとノズル６１の先端の吐出口６２との位置関係を示す説明図である。図４には、造形台２２０上において、三次元造形物ＯＢが造形されていく様子が模式的に示されている。

【0041】

三次元造形装置１００では、ノズル６１の先端の吐出口６２と、造形中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔとの間に、ギャップＧが保持されている。ここで、「三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔ」とは、ノズル６１の直下の位置の近傍においてノズル６１から吐出された溶融材料が堆積される予定部位を意味する。

【0042】

ギャップＧの大きさは、ノズル６１の吐出口６２における孔径Ｄｎ（図１参照）以上とすることが望ましく、孔径Ｄｎの１．１倍以上とすることがより好ましい。こうすれば、ノズル６１の吐出口６２から吐出される溶融材料が、製造中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに押しつけられない自由な状態で三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに堆積される。この結果、ノズル６１から吐出された溶融材料の横断面形状が潰れてしまうことを抑制でき、三次元造形物ＯＢの面粗さを低減することが可能である。また、ノズル６１の周囲にヒーターが設けられた構成においては、ギャップＧを形成することにより、当該ヒーターによる材料の過熱を防止でき、三次元造形物ＯＢに堆積された材料の過熱による変色や劣化が抑制される。

【0043】

一方、ギャップＧの大きさは、孔径Ｄｎの１．５倍以下とすることが好ましく、１．３倍以下とすることが特に好ましい。これによって、溶融材料が配置される予定部位に対する精度の低下や、製造中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに対する溶融材料の密着性の低下が抑制される。

【0044】

図５は、流量調節機構７０を備えた溶融材料供給装置６０の外観の構成を示す概略斜視図である。図５には、駆動軸７６が回転するときの駆動軸７６の中心軸ＡＸの位置が破線によって図示されている。溶融材料供給装置６０のＹ方向における外表面の一部から、駆動軸７６が貫通されている。

【0045】

図６は、図５のＶＩ－ＶＩ位置における溶融材料供給装置６０の断面図である。第１実施形態では、溶融材料供給装置６０は、ノズル６１と、第１流路６５と、流量調節機構７０と、パージ部８０と、を有する。

【0046】

流量調節機構７０は、バタフライバルブ７２と、バルブ駆動部７４と、駆動軸７６と、を備える。流量調節機構７０は、第１流路６５に設けられており、第１流路６５を流通する溶融材料の流量を制御する。バタフライバルブ７２は、駆動軸７６の一部が板状に加工された板状部材である。バタフライバルブ７２は、第１流路６５内において回転可能に配される。図６には、第１流路６５内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄが示されている。

【0047】

駆動軸７６は、第１流路６５における溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直となるように備えられた軸状部材である。第１実施形態において、駆動軸７６は、第１流路６５と垂直に交わっている。駆動軸７６は、バタフライバルブ７２の位置が、この駆動軸７６と第１流路６５とが交わる位置になるように、備えられている。

【0048】

バルブ駆動部７４は、中心軸ＡＸを中心に駆動軸７６を回転させる機構を有する駆動部である。バルブ駆動部７４が発生させる駆動軸７６の回転駆動力によって、バタフライバルブ７２が回転される。具体的には、バタフライバルブ７２は、駆動軸７６が回転されることによって、第１流路６５内における溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とが略垂直となる第１位置と、第１流路６５内における溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とが略平行となる第２位置と、第１流路６５内における溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とが０度より大きく９０度より小さい角度のうちいずれかの角度となる第３位置と、のいずれかの位置になるように回転される。図６では、バタフライバルブ７２の位置が第１位置である状態が示されている。

【0049】

このバタフライバルブ７２の回転により、第１流路６５の流路中に形成される開口の面積が調節される。この開口の面積が調節されることによって、第１流路６５を流通する溶融材料の流量が調節される。また、この開口の面積がゼロの状態（バタフライバルブ７２が第１流路６５の流路を塞いだ状態）とすることによって、第１流路６５を流通する溶融材料の流量がゼロの状態とすることもできる。すなわち、流量調節機構７０は、第１流路６５を流通する溶融材料の流通の開始および停止と、溶融材料の流量の調節とを制御することができる。本明細書において、溶融材料の流量がゼロの状態（すなわち、溶融材料の流路が塞がれた状態）には、「溶融材料の吐出の停止」との表現が用いられる。特に言及がない限り、「流量の変更」の表現には、溶融材料の流量がゼロの状態への変更は含まれない。

【0050】

パージ部８０は、第１流路６５に接続され、第１流路６５の中に気体を送出する機構を備える。パージ部８０は、送出路８２と、パージ駆動部８４と、送出口８６と、を有する。パージ駆動部８４には、例えば、プランジャーポンプ、ピストンポンプ、ダイアフラムポンプのような往復運動で気体を送出するポンプや、ギヤポンプ、シリンジポンプ等、気体を送出できる種々のポンプを適用することができる。パージ駆動部８４は、制御部３００の制御下において駆動する。

【0051】

送出口８６は、第１流路６５に設けられた開口である。送出路８２は、直線状に延びて第１流路６５に交差する貫通孔によって構成されている。送出路８２は、パージ駆動部８４と送出口８６とに接続された、気体の流路である。パージ駆動部８４から送出された気体は、送出路８２を通って、送出口８６から第１流路６５内に送り込まれる。第１流路６５内に供給された気体は、パージ駆動部８４からさらに気体が連続的に供給されることによって、第１流路６５内に残留した溶融材料をノズル６１側へ圧送する。圧送された溶融材料は、ノズル６１の吐出口６２から吐出される。

【0052】

これにより、流路内に残留した溶融材料をノズル６１から迅速に吐出させることができる。従って、ノズル６１からの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。なお、第１流路６５に接続される送出口８６の開口の形状は、第１流路６５内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄに垂直な断面の形状に対して小さい。これにより、第１流路６５内を流通する溶融材料が、送出口８６から流入して送出路８２の内部を逆流することを防止している。

【0053】

図７は、図１における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第１位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、第１流路６５における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図７には、各部材の他に、駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第１流路６５内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第１流路６５の断面の直径Ｗｄとが模式的に示されている。図７において、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動部７４により駆動軸７６が中心軸ＡＸに対して回転されることによって、面方向が流通方向Ｆｄと略垂直になる位置（第１位置）に配されている。

【0054】

バタフライバルブ７２は、厚みＴｈが第１流路６５の直径Ｗｄの３分の１の厚みである略正方形の板状の部材である。バタフライバルブ７２の面方向における一辺の長さは、第１流路６５の断面の直径Ｗｄと略同一である。すなわち、バタフライバルブ７２の面方向が溶融材料の流通方向Ｆｄと略垂直になる位置（第１位置）に配されることによって、第１流路６５における溶融材料の流路は、バタフライバルブ７２の有する面によって塞がれる。

【0055】

図８は、図１における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第２位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、図８は、第１流路６５における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図８には、各部材の他に、駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第１流路６５内の溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第１流路６５の断面の直径Ｗｄと、バタフライバルブ７２の一方の面と第１流路６５の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅Ｗ１と、バタフライバルブ７２の他方の面と第１流路６５の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅Ｗ２とが、模式的に示されている。図８において、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動部７４により駆動軸７６が中心軸ＡＸに対して回転されることによって、面方向が流通方向Ｆｄと略平行になる位置（第２位置）に配されている。

【0056】

バタフライバルブ７２が第２位置に配された状態において、流通方向Ｆｄと略垂直な面に、バタフライバルブ７２を流通方向Ｆｄに沿って投影した場合、バタフライバルブ７２の面積が最も小さくなる。逆に、第１流路６５内において、溶融材料の流路は最も大きい。すなわち、バタフライバルブ７２が第２位置にある状態は、流量調節機構７０によって、第１流路６５内の流量が最大にされた状態である。

【0057】

図９は、図１における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第３位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、第１流路６５における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図９には、各部材の他に、駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第１流路６５内の溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第１流路６５の断面の直径Ｗｄと、バタフライバルブ７２の一方の面と第１流路６５の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅のうち最小となる幅Ｗ３と、バタフライバルブ７２の他方の面と第１流路６５の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅のうち最小となる幅Ｗ４とが、模式的に示されている。図９において、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動部７４により駆動軸７６が中心軸ＡＸに対して回転されることによって、第１流路６５内における溶融材料の流通する流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とで形成される角度が、０度より大きく９０度より小さい角度のうちいずれかの角度となる位置（第３位置）に配されている。

【0058】

幅Ｗ３および幅Ｗ４は、バタフライバルブ７２が回転されることによって変動される。第２位置における幅Ｗ１および幅Ｗ２（図８参照）と、第３位置における幅Ｗ３およびＷ４との関係は、０＜Ｗ３＜Ｗ１、０＜Ｗ４＜Ｗ２である。バタフライバルブ７２が第３位置に配された状態において、流通方向Ｆｄと略垂直な面に、バタフライバルブ７２を流通方向Ｆｄに沿って投影した場合、バタフライバルブ７２の面積は、第２位置に配される場合の面積よりも大きく、第１位置に配される場合の面積よりも小さい。また、このバタフライバルブ７２の面積は、上述した幅Ｗ３および幅Ｗ４の変動とともに変動する。すなわち、第１流路６５内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とで形成される角度が０度より大きく９０度より小さい角度となるように調整されることによって、第１流路６５内のバタフライバルブ７２を備える位置における流路の面積が、第１位置に配される際の面積よりも大きく第２位置に配される際の面積よりも小さい範囲内で調節されることができる。すなわち、流量調節機構７０により第１流路６５内の流量が調節されることによって、ノズル６１から吐出される溶融材料の量が制御されることができる。

【0059】

以上のように、第１実施形態の溶融材料供給装置６０によれば、溶融材料が流通される第１流路６５に設けられたバタフライバルブ７２によって、ノズル６１からの溶融材料の吐出の開始および停止と、ノズル６１から吐出される溶融材料の量とが制御できる。従って、ノズル６１からの溶融材料の吐出の開始タイミング、停止タイミングおよび溶融材料の吐出量を、流量調節機構７０を備えない態様に比べて、より高い精度で制御することができる。

【0060】

図１０は、制御部３００が実行する造形処理のフローの一例を示す説明図である。ステップＳ１０は、ノズル６１から溶融材料を吐出させる吐出工程である。ステップＳ１０では、制御部３００は、溶融部３０の駆動モーター３２を駆動して、フラットスクリュー４０を回転させ、ノズル６１から造形台２２０に向かって溶融材料を連続的に吐出させる吐出処理を実行する。このとき、制御部３００は、吐出処理の開始する際の溶融材料の流量の設定値を読み込んで、流量調節機構７０を駆動し、バタフライバルブ７２を第２位置もしくは第３位置のうち予め定められた位置に移動する処理を実行する。

【0061】

吐出処理を実行している間、制御部３００は、造形ステージ部２００の移動機構２３０を制御して、造形データに応じて造形台２２０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に変位させる。これによって、造形台２２０上の目標位置に、溶融材料が堆積されていく。

【0062】

制御部３００は、ステップＳ１０の吐出処理の途中で、溶融材料の流量を変更する必要があるか否かを判定する（ステップＳ２０）。制御部３００は、例えば、造形データに基づいて、当該判定をおこなってもよい。

【0063】

溶融材料の流量を変更する必要がある場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、制御部３００は、流量調節機構７０を制御して、バタフライバルブ７２を第２位置もしくは第３位置のうち予め定められた位置に移動する処理を実行する（ステップＳ２１）。これにより、第１流路６５内の溶融材料の流量が変更される。

【0064】

制御部３００は、例えば、造形物の複雑な部分や細部を造形するために、造形台２２０を移動する速度を低減させたうえで三次元造形物を造形する場合において、ノズル６１からの溶融材料の吐出量を低減させる判定を行う。制御部３００は、造形物の単純な構造の部分を造形させるために設定されていたバタフライバルブ７２の第２位置から、バタフライバルブ７２を第３位置のうち予め定められた位置に移動させて溶融材料の流量を変更する。あるいは、制御部３００は、ユーザーや上位の制御部からの流量変更の割込み指令を受け付けたときに、ノズル６１からの溶融材料の流量を変更させる必要があると判定してもよい。

【0065】

一方、溶融材料の流量を変更する必要がない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、制御部３００は、ステップＳ１０の吐出処理の途中で、溶融材料の吐出を一時的に中断するタイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御部３００は、造形データに基づいて、当該判定をおこなってもよい。制御部３００は、例えば、それまで溶融材料を吐出していた位置から、所定の距離だけ離れた位置に、溶融材料を分離して堆積させる場合などに、ノズル６１からの溶融材料の吐出を一時的に中断させるタイミングが到来したと判定する。あるいは、制御部３００は、ユーザーや上位の制御部からの一時停止の割込み指令を受け付けたときに、ノズル６１からの溶融材料の吐出を一時的に中断させるタイミングが到来したと判定してもよい。

【0066】

溶融材料の吐出を中断させるタイミングではない場合には、制御部３００は、ステップＳ１０の溶融材料の吐出処理を継続する（Ｓ３０：ＮＯ）。一方、溶融材料の吐出を中断させるタイミングが到来した場合には（Ｓ３０：ＹＥＳ）、制御部３００は、ステップＳ３１～Ｓ４０の処理を実行する。

【0067】

ステップＳ３１～Ｓ４０は、ノズル６１からの溶融材料の流出を制御する吐出停止工程である。この吐出停止工程では、制御部３００は、流量調節機構７０を制御して、バタフライバルブ７２を第１位置に移動する。これにより、第１流路６５のうちバタフライバルブ７２を備える位置を閉塞させて、流量調節機構７０よりノズル６１側（すなわち下流側）への溶融材料の流通を停止させる（ステップＳ３１）。

【0068】

制御部３００は、ステップＳ３１において、流量調節機構７０によって第１流路６５を閉塞させた後に、流量調節機構７０の下流側に備えられたパージ部８０を駆動して、第１流路６５内に気体を供給させる（ステップＳ３２）。この吐出停止工程によれば、バタフライバルブ７２が第１流路６５を閉塞したときに、パージ部８０から供給された気体によって、流量調節機構７０よりも下流側に残存する溶融材料を圧送し、ノズル６１の吐出口６２から吐出させることができる。

【0069】

以上のように、制御部３００は、流量調節機構７０によって第１流路６５を閉じた後にパージ部８０を動作する制御を実行することができる。従って、ノズル６１からの溶融材料の吐出の停止を、より高い精度で制御することができる。また、パージ部８０によって第１流路６５内に気体を送り込む際に、第１流路６５内の溶融材料が流量調節機構７０よりも上流側の流路へ逆流することを抑制することができる。

【0070】

なお、パージ部８０のうち、第１流路６５に接続された送出口８６よりも上流側であって流量調節機構７０よりも下流側に残存する溶融材料は、パージ部８０による気体の送出によってノズル６１から吐出させられない場合がある。したがって、第１流路６５と接続される送出口８６は、第１流路６５のうち流量調節機構７０の下流側であって、流量調節機構７０にできる限り近い位置に備えられる態様であることが好ましい。

【0071】

また、制御部３００は、ノズル６１からの溶融材料の流出を止めている間に、例えば、ノズル６１が次に溶融材料の吐出を再開すべき造形台２２０上の座標に位置するように、造形台２２０に対するノズル６１の位置を変更してもよい。

【0072】

制御部３００は、ノズル６１からの溶融材料の吐出を再開するタイミングが到来したときに、ノズル６１からの溶融材料の流出を開始させる（ステップＳ４０：ＹＥＳ）。具体的には、吐出処理を再開する際における溶融材料の流量の設定値を読み込んで、流量調節機構７０を駆動し、バタフライバルブ７２を第２位置もしくは第３位置のうち予め定められた位置に移動する処理を実行する。一方、制御部３００は、ノズル６１からの溶融材料の吐出を再開しない場合（すなわち、造形処理が完了した場合）には、制御部３００は、処理を終了する（ステップＳ４０：ＮＯ）。

【0073】

なお、ステップＳ３１において、バタフライバルブ７２によって第１流路６５を閉じて、ノズル６１からの溶融材料の吐出を一時的に中断する場合には、制御部３００は、フラットスクリュー４０の回転を停止させることなく、継続させておくことが望ましい。これによって、ステップＳ４０において、ノズル６１からの溶融材料の吐出を、より迅速に再開させることができる。

【0074】

Ｂ．第２実施形態：
図１１は、第２実施形態における三次元造形装置１００ｂの溶融材料供給装置６０ｂが備える流量調節機構７０ｂの構成を示す概略図である。具体的には、第１流路６５ｂにおける溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、駆動軸７６ｂの中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂの構成は、第１実施形態の流量調節機構７０の代わりに、第２実施形態の流量調節機構７０ｂが設けられている点以外は、第１実施形態の三次元造形装置１００の構成とほぼ同じである。

【0075】

第２実施形態の流量調節機構７０ｂは、バタフライバルブ７２ｂと、バルブ駆動部７４ｂ（図示しない）と、駆動軸７６ｂと、を含む。バタフライバルブ７２ｂの面方向における一辺の長さは、第１流路６５ｂの断面の直径Ｗｄよりも大きい。第１流路６５ｂ内のバタフライバルブ７２ｂが備えられる空間には、バタフライバルブ７２ｂの面方向における一辺の長さと略同一の幅Ｗｄ２を最大の幅とする流路が備えられている。この幅Ｗｄ２は、第１流路６５ｂの断面の直径Ｗｄよりも大きい。すなわち、第１流路６５ｂ内の板状の部材であるバタフライバルブ７２ｂが備えられる空間の溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直な面における断面は、第１流路６５ｂ内のバタフライバルブ７２が備えられない部分の溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直な面における断面よりも大きい。

【0076】

図１１において、バタフライバルブ７２ｂの面方向が、第１流路６５ｂ内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄと略垂直になる位置（第１位置）に配されている。これにより、第１流路６５ｂにおける溶融材料の流路は、バタフライバルブ７２ｂの有する面によって塞がれる。

【0077】

図１２は、バタフライバルブ７２ｂが第２位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、第１流路６５ｂにおける溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図１２において、バタフライバルブ７２ｂは、面方向が第１流路６５ｂ内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄと略平行になる位置（第２位置）に配されている。すなわち、流量調節機構７０ｂによって、第１流路６５ｂ内の流量が最大にされた状態である。

【0078】

図１２には、各部材の他に、駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第１流路６５ｂ内の溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第１流路６５ｂの断面の直径Ｗｄと、バタフライバルブ７２ｂの一方の面と第１流路６５ｂの内壁との間におけるＸ方向における幅Ｗ１ｂと、バタフライバルブ７２の他方の面と第１流路６５ｂの内壁との間におけるＸ方向における幅Ｗ２ｂとが、模式的に示されている。それぞれの幅は、Ｗ５＞Ｗ１ｂ、Ｗ６＞Ｗ２ｂとなるように形成されている。すなわち、第１流路６５ｂのうち、バタフライバルブ７２ｂが備えられる空間では、バタフライバルブ７２を備える態様に比べ、バタフライバルブ７２ｂの一方の面側の流路と、他方の面側の流路とが、拡大された幅を有する流路が備えられている。

【0079】

これにより、流量調節機構７０ｂの周囲の流路を拡大することができる。すなわち、拡大された流路を設けない態様よりもバタフライバルブ７２ｂの周囲の流量を大きくできる。従って、バタフライバルブ７２ｂの面方向が溶融材料の流通方向Ｆｄと平行となった場合（第２位置）に、流量調節機構７０ｂを備えない態様に比べて、バタフライバルブ７２ｂによって第１流路６５ｂの流量が大きく制限されることを防止することができる。

【0080】

Ｃ．第３実施形態：
図１３および図１４を参照して、第３実施形態の三次元造形装置１００ｃが溶融材料供給装置６０ｃとして備える吸引部７５の構成を説明する。第３実施形態の三次元造形装置１００ｃの構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置６０の代わりに、第３実施形態の溶融材料供給装置６０ｃが設けられている点以外は、第１実施形態の三次元造形装置１００の構成とほぼ同じである。

【0081】

図１３は、吸引部７５を備える第３実施形態の溶融材料供給装置６０ｃを示す概略断面図である。吸引部７５は、第１流路６５内の圧力を変更する機能を備える。吸引部７５は、分岐流路７９と、ロッド７７と、ロッド駆動部７８と、を有する。分岐流路７９は、第１流路６５の溶融材料の一部が流入する流路である。分岐流路７９は、直線状に延びて第１流路６５に交差する貫通孔によって構成されている。ロッド７７は、分岐流路７９内に配置されるＸ方向に延びる軸状部材である。ロッド駆動部７８は、制御部３００の制御下において、ロッド７７を分岐流路７９内において瞬発的に往復移動させる駆動力を発生する。ロッド駆動部７８は、例えば、ソレノイド機構やピエゾ素子、モーターなどのアクチュエーターによって構成される。

【0082】

溶融材料供給装置６０ｃの吸引部７５は、ノズル６１から溶融材料が吐出されている間は、ロッド７７を、その先端部７７ｅが第１流路６５と分岐流路７９との接続部に位置する初期位置に位置させる。図１３では、ロッド７７の位置が初期位置である状態が示されている。

【0083】

図１４は、第３実施形態の溶融材料供給装置６０ｃが備える吸引部７５の動作が模式的に示された説明図である。ロッド７７は、ノズル６１からの溶融材料の吐出を一時的に中断させる際、ロッド７７の先端部７７ｅが分岐流路７９内の奥まった位置に位置するように、ロッド駆動部７８によって、上述の初期位置から分岐流路７９内に瞬発的に引き込まれる。これによって、吸引部７５は、第１流路６５の溶融材料の一部を分岐流路７９へと吸引し、第１流路６５内に負圧を発生させ、ノズル６１からの溶融材料の流出を一時的に停止させることができる。

【0084】

ノズル６１からの溶融材料の吐出を再開するときには、制御部３００は、ロッド駆動部７８によってロッド７７を初期位置へと戻す。これにより、分岐流路７９の溶融材料は第１流路６５へと流出され、第１流路６５の圧力が高められる。従って、ノズル６１からの溶融材料の流出が迅速に再開されることができる。

【0085】

以上のように、第３実施形態の三次元造形装置１００ｃによれば、吸引部７５が第１流路６５内に負圧を発生させることより、ノズル６１からの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。また、ノズル６１からの溶融材料の流出を再開させるときには、吸引部７５が第１流路６５内の圧力を高めるため、溶融材料の吐出の開始タイミングの精度や、溶融材料の吐出の開始時の吐出量の精度が高められる。

【0086】

Ｄ．他の形態：
Ｄ１．他の形態１：
（１）上記実施形態においては、バタフライバルブ７２は、駆動軸７６の一部が板状に加工された略正方形の板状部材である。しかし、バタフライバルブは、例えば円形の板状部材のように、他の形状に加工された部材とすることもできる。すなわち、第１位置に配された際に第１流路６５の流路を塞ぎ、第２位置もしくは第３位置に配された際に第１流路６５内における溶融材料の流量が調整できるものであればよい。

【0087】

（２）上記実施形態においては、バタフライバルブ７２は、厚みＴｈが第１流路６５の直径Ｗｄの３分の１の厚みである略正方形の板状の部材である。しかし、バタフライバルブの厚みは、これに限定されない。バタフライバルブの厚みは、３分の１未満である態様のほか、３分の１より大きい態様とすることもできる。そのような態様においては、バタフライバルブは、溶融材料の流通による圧力に耐えうる強度で設計され、第１位置に配された際に第１流路６５の流路を塞ぎ、第２位置もしくは第３位置に配された際に第１流路６５内における溶融材料の流量が調整できる態様とすることができる。

【0088】

（３）上記実施形態においては、駆動軸７６は、第１流路６５における溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直となるように備えられている。しかし、駆動軸は、第１流路における溶融材料の流通方向と垂直でない方向を軸方向としていてもよい。そのような態様においては、例えば、バタフライバルブが開口を有する球体状のバルブである等、駆動軸が中心軸ＡＸを中心に回転されて、溶融材料の流通方向に垂直な面に対して流通方向と平行に投影されるバルブの開口形状が変化することによって、第１位置に配された際に第１流路の流路を塞ぎ、第２位置もしくは第３位置に配された際に第１流路内における溶融材料の流量が調整できる態様とすることができる。

【0089】

Ｄ２．他の形態２：
上記実施形態においては、吸引部７５は、ロッド７７を分岐流路７９内で移動させることによって第１流路６５内に負圧を発生されている。これに対して、吸引部７５は、他の構成によって、第１流路６５に負圧を発生させてもよい。吸引部７５は、例えば、ポンプによる吸引力によって、分岐流路７９内に溶融材料を吸引して、第１流路６５内に負圧を発生させてもよい。なお、この構成の場合には、分岐流路７９に吸引された溶融材料は、フラットスクリュー４０へと循環されて再利用されてもよいし、そのまま装置外部に排出されてもよい。

【0090】

Ｄ３．他の形態３：
（１）上記実施形態においては、パージ部８０は、第１流路６５のうち流量調節機構７０が設けられている位置よりもノズル６１側（すなわち下流側）に備えられている。しかし、パージ部は、第１流路のうち流量調節機構が設けられている位置よりも上流側に備える態様とすることもできる。そのような態様においては、制御部は、パージ部の駆動によって、第１流路内に残留する溶融材料を吐出した後に、流量調節機構を駆動させて第１流路を塞ぐ制御を行う態様とすることができる。

【0091】

（２）上記実施形態においては、パージ部８０が有する送出口８６は、第１流路６５に設けられた開口である。しかし、送出口は、開口を塞ぐ蓋部を備える態様であってもよい。蓋部は、例えば、第１流路と接する面の中心部から放射状に伸びた切り欠きを備えるゴムで形成される態様とすることができる。

【0092】

（３）上記実施形態において、溶融材料供給装置６０は、流量調節機構７０およびパージ部８０の双方を備える。しかし、パージ部を備えず、流量調節機構のみを備える態様であってもよい。また、溶融材料供給装置は、流量調節機構と、パージ部と、吸引部とを備える態様であってもよいし、流量調節機構と、吸引部とを備え、パージ部を備えない態様であってもよい。

【0093】

Ｄ４．その他：
本開示は、上述の実施形態や実施例、変更例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、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、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。

【符号の説明】

【0094】

２０…材料供給部、２２…連通路、３０…溶融部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４６…中央部、４７…フラットスクリューの上面、４８…下面（溝形成面）、５０…対面部、５２…上面（スクリュー対向面）、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…溶融材料供給装置、６０ｂ…溶融材料供給装置、６０ｃ…溶融材料供給装置、６１…ノズル、６２…吐出口、６５…第１流路、７０…流量調節機構、７０ｂ…流量調節機構、７２…バタフライバルブ、７２ｂ…バタフライバルブ、７４…バルブ駆動部、７４ｂ…バルブ駆動部、７５…吸引部、７６…駆動軸、７６ｂ…駆動軸、７７…ロッド、７７ｅ…先端部、７８…ロッド駆動部、７９…分岐流路、８０…パージ部、８２…送出路、８４…パージ駆動部、８６…送出口、１００…三次元造形装置、１００ｂ…三次元造形装置、１００ｃ…三次元造形装置、１１０…吐出ユニット、２００…造形ステージ部、２１０…テーブル、２２０…造形台、２３０…移動機構、３００…制御部、ＡＸ…中心軸、Ｄｎ…孔径、Ｅｆ…領域、Ｆｄ…流通方向、Ｇ…ギャップ、ＯＢ…三次元造形物、ＯＢｔ…上面、ＲＸ…回転軸、Ｗ１、Ｗ１ｂ、Ｗ２、Ｗ２ｂ、Ｗ３、Ｗ４、Ｗｄ２…幅、Ｗｄ…直径

【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】