CN114379084A - 三维造型装置及三维造型物的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够省略实际使造型材料从喷嘴喷出来感知喷出调整机构的初始位置的工夫的三维造型装置及三维造型物的制造方法。三维造型装置包括：塑化部，将材料塑化而生成造型材料；喷嘴；喷出调整部，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量；工作台，在所述工作台上层叠从所述喷嘴喷出的所述造型材料；以及控制部，控制所述喷出调整部；所述喷出调整部具有：喷出调整机构，发挥调整所述喷出量的功能；光传感器，具有发光部及受光部；以及电机，使所述喷出调整机构驱动，其中所述控制部基于所述光传感器的检测结果来感知所述喷出调整机构的初始位置，并控制所述电机使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，由此来调整所述喷出量。

Description

三维造型装置及三维造型物的制造方法

技术领域

本发明涉及三维造型装置及三维造型物的制造方法。

背景技术

已知通过喷出塑化的造型材料使其层叠并固化而制造三维造型物的三维造型装置。

例如专利文献1中记载了在造型材料的流路设置有蝶形阀的三维造型装置。专利文献1中，通过蝶形阀调整从喷嘴喷出的造型材料的喷出量。

专利文献1：日本特开2019-81263号公报。

然而，专利文献1的三维造型装置中，为了感知蝶形阀的初始位置，有必要实际使造型材料从喷嘴喷出并计量喷出量。

发明内容

本发明涉及的三维造型装置的一个方式包括：

塑化部，将材料塑化而生成造型材料，

喷嘴、

喷出调整部，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量，

工作台，在所述工作台上层叠从所述喷嘴喷出的所述造型材料，以及

控制部，控制所述喷出调整部；

所述喷出调整部具有：

喷出调整机构，发挥调整所述喷出量的功能，

光传感器，具有发光部及受光部，以及

电机，驱动所述喷出调整机构；

所述控制部基于所述光传感器的检测结果来感知所述喷出调整机构的初始位置，并控制所述电机使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，由此来调整所述喷出量。

本发明涉及的三维造型物的制造方法的一个方式，是从喷嘴喷出塑化的造型材料而制造三维造型物的方法，所述制造方法包括：

通过基于具有发光部及受光部的光传感器的检测结果，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量的感知喷出调整机构的初始位置的工序，以及

通过使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，使所述造型材料从所述喷嘴喷出的工序。

附图说明

图1是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置的剖视图。

图2是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置的平头螺杆的立体图。

图3是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置的筒体的俯视图。

图4是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置的喷出调整部的立体图。

图5是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置的喷出调整部的侧视图。

图6是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置的喷出调整部的侧视图。

图7是用于说明本实施方式涉及的三维造型装置的控制部的处理的流程图。

图8是示意性示出本实施方式的第一变形例涉及的三维造型装置的剖视图。

图9是示意性示出本实施方式的第二变形例涉及的三维造型装置的剖视图。

图10是示意性示出本实施方式的第三变形例涉及的三维造型装置的剖视图。

符号说明

10、造型单元；20、工作台；22、造型面；30、移动机构；32、电机；40、控制部；100、三维造型装置；110、材料装入部；112、供给路；120、塑化部；122、螺杆箱；124、驱动电机；126、轴；130、平头螺杆；131、上表面；132、槽形成面；133、侧面；134、第一槽；135、中央部；136、槽连接部；137、材料导入部；140、筒体；142、相对面；144、第二槽；146、连通孔；150、加热部；160、喷嘴；162、喷嘴流路；164、喷嘴孔；170、喷出调整部；171、电机；172、输入齿轮；173、输出齿轮；174、喷出调整机构；174a、缺口；175、缝部件；175a、缝；176、光传感器；176a、发光部；176b、受光部；200、三维造型装置；210、连接部件；212、连通流路；274a、前端；274b、根部；300、三维造型装置；374、贯通孔；375、一端；400、三维造型装置；410、驱动机构；412、轮；420、塑化管；422、第一端；424、第二端；430、加热块；440、挡板部件；450、歧管。

具体实施方式

以下，对本发明的较优选的实施方式使用附图进行详细说明。需要说明的是，以下说明的实施方式不是对权利要求书所述的本发明的内容进行不当限制的内容。另外，以下说明的构成的全部不限于是本发明的必须构成要件。

1.三维造型装置

1.1.整体的构成

首先，对本实施方式涉及的三维造型装置参考附图进行说明。图1是示意性示出本实施方式涉及的三维造型装置100的剖视图。需要说明的是，图1中，作为相互正交的3轴示出X轴、Y轴及Z轴。X轴方向及Y轴方向例如是水平方向。Z轴方向例如是竖直方向。

如图1所示，三维造型装置100例如包括造型单元10、工作台20、移动机构30以及控制部40。

三维造型装置100边从造型单元10的喷嘴160向工作台20喷出塑化的造型材料，边驱动移动机构30，使喷嘴160和工作台20的相对位置发生变化。由此，三维造型装置100在工作台20上造型所需的形状的三维造型物。稍后说明造型单元10的详细构成。

工作台20因移动机构30而移动。在工作台20的造型面22层叠从喷嘴160喷出的造型材料，从而形成三维造型物。需要说明的是，可以在工作台20的造型面22直接层叠造型材料，也可以在工作台20上配置试样盘，在试样盘上形成三维造型物。在该情况下成为隔着试样盘在工作台20层叠造型物材料。

移动机构30使造型单元10和工作台20的相对位置发生变化。图示的例子中，移动机构30相对于造型单元10使工作台20移动。移动机构30例如由通过3个电机32的驱动力使工作台20向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向移动的三轴定位器构成。电机32由控制部40控制。

需要说明的是，移动机构30也可以是不使工作台20移动，而使造型单元10移动的构成。另外，移动机构30也可以是使造型单元10及工作台20两者移动的构成。

控制部40例如由具有处理器、主存储装置以及输入输出接口的计算机构成，所述输入输出接口与外部进行信号的输入输出。控制部40例如通过由处理器执行读入到主存储装置上的程序或命令，从而发挥各种功能。控制部40控制造型单元10及移动机构30。稍后说明控制部40的具体的处理。需要说明的是，控制部40也可以不是计算机，而是由多个电路的组合构成。

1.2.造型单元

如图1所示，造型单元10例如包括材料装入部110、塑化部120以及喷嘴160。

向材料装入部110装入颗粒状、粉末状的材料。作为向材料装入部110装入的材料，例如可以列举ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂，Acrylonitrile Butadiene Styrene)。材料装入部110例如由料斗构成。材料装入部110和塑化部120由设置于材料装入部110的下方的供给路112连接。向材料装入部110装入的材料经由供给路112向塑化部120供给。

塑化部120例如具有螺杆箱122、驱动电机124、平头螺杆130、筒体140以及加热部150。塑化部120将从材料装入部110供给的固体状态的材料塑化，生成具有流动性的糊状造型材料，向喷嘴160供给。

需要说明的是，塑化是指包含熔融的概念，是从固体变化成具有流动性的状态。具体而言，对于发生玻璃化转变的材料的情况，塑化是指使材料的温度为玻璃化转变点以上。对于不发生玻璃化转变的材料的情况，塑化是指使材料的温度为熔点以上。

螺杆箱122是收纳平头螺杆130的壳体。在螺杆箱122的下面设置筒体140。在由螺杆箱122和筒体140围成的空间收纳平头螺杆130。

驱动电机124设置于螺杆箱122的上表面。驱动电机124的轴126连接至平头螺杆130的上表面131。驱动电机124由控制部40控制。需要说明的是，驱动电机124的轴126也可以经由减速机与平头螺杆130的上表面131连接。

平头螺杆130具有旋转轴RA方向的大小比与旋转轴RA方向正交的方向的大小小的近似圆柱形状。图示的例子中，旋转轴RA与Z轴平行。通过驱动电机124产生的转矩，平头螺杆130以旋转轴RA为中心旋转。平头螺杆130具有上表面131、与上表面131相反侧的槽形成面132以及连接上表面131和槽形成面132的侧面133。在槽形成面132设置第一槽134。在此，图2是示意性示出平头螺杆130的立体图。需要说明的是，为了方便，图2中示出了与图1所示的状态上下位置关系反向的状态。另外，图1中将平头螺杆130简化而进行图示。

如图2所示，在平头螺杆130的槽形成面132设置第一槽134。第一槽134例如具有中央部135、槽连接部136以及材料导入部137。中央部135与设置于筒体140的连通孔146相对。中央部135与连通孔146连通。槽连接部136将中央部135和材料导入部137连接。图示的例子中，槽连接部136从中央部135向槽形成面132的外周设置为螺旋状。材料导入部137设置于槽形成面132的外周。即，材料导入部137设置于平头螺杆130的侧面133。从材料装入部110供给的材料从材料导入部137向第一槽134导入，通过槽连接部136及中央部135，向设置于筒体140的连通孔146输送。需要说明的是，第一槽134的数量没有特别限制，可以设置两个以上的第一槽134。

如图1所示，筒体140设置于平头螺杆130的下方。筒体140具有与平头螺杆130的槽形成面132相对的相对面142。在相对面142的中心设置与第一槽134连通的连通孔146。在此，图3是示意性示出筒体140的俯视图。需要说明的是，为了方便，图1中将筒体140简化而进行图示。

如图3所示，在筒体140的相对面142设置第二槽144以及连通孔146。第二槽144设置多个。图示的例子中，设置6个第二槽144，但其数量没有特别限制。从Z轴方向观察，多个第二槽144设置于连通孔146的周围。第二槽144的一端直接与连通孔146连接，从连通孔146向相对面142的外周呈螺旋状延伸。第二槽144具有将造型材料导向连通孔146的功能。

需要说明的是，第二槽144的形状没有特别限制，例如可以是直线状。另外，第二槽144的一端也可以不直接与连通孔146连接。进一步，第二槽144也可以不设置于相对面142。其中，考虑到高效地将造型材料导向连通孔146，第二槽144较优选设置于相对面142。

加热部150加热供给至平头螺杆130和筒体140之间的材料。图1所示的例子中，加热部150设置于筒体140。加热部150例如是加热器。加热部150的输出由控制部40控制。塑化部120通过平头螺杆130、筒体140及加热部150，边将材料向连通孔146输送边进行加热而生成造型材料，并使生成的造型材料从连通孔146向喷嘴160流出。

喷嘴160设置于筒体140的下方。喷嘴160将供给至塑化部120的造型材料向工作台20喷出。在喷嘴160设置喷嘴流路162和喷嘴孔164。喷嘴流路162连通至连通孔146。喷嘴孔164连通至喷嘴流路162。喷嘴孔164是设置于喷嘴160的前端的开口。喷嘴孔164的平面形状例如是圆形。从连通孔146供给至喷嘴流路162的造型材料从喷嘴孔164喷出。

1.3.喷出调整部

如图1所示，造型单元10进一步包括喷出调整部170。喷出调整部170调整来自于喷嘴160的造型材料的喷出量。在此，图4是示意性示出喷出调整部170的立体图。图5及图6是示意性示出喷出调整部170的侧视图。需要说明的是，为了方便，图1中，将喷出调整部170简化而进行图示。

如图4～图6所示，喷出调整部170例如具有电机171、输入齿轮172、输出齿轮173、喷出调整机构174、缝部件175以及光传感器176。

电机171使喷出调整机构174驱动。输入齿轮172因电机171而旋转。图示的例子中，输入齿轮172将与X轴平行的轴作为旋转轴而旋转。输出齿轮173以与输入齿轮172咬合的方式构成。输出齿轮173与输入齿轮172的旋转连动而旋转。图示的例子中，输出齿轮173将与X轴平行的轴作为旋转轴而旋转。从X轴方向观察，输出齿轮173的直径例如比输入齿轮172的直径大。

喷出调整机构174连接至输出齿轮173。喷出调整机构174发挥调整来自于喷嘴160的造型材料的喷出量的功能。喷出调整机构174因输出齿轮173而旋转。图示的例子中，喷出调整机构174是在棒状的部件设置有缺口174a的蝶形阀。如图1所示，缺口174a位于喷嘴流路162。喷出调整机构174例如将与X轴平行的轴作为旋转轴而旋转。从Z轴方向观察，通过喷出调整机构174旋转，缺口174a和喷嘴孔164的重叠面积发生变化。由此，喷出调整机构174能够调整从喷嘴160喷出的造型材料的喷出量。

需要说明的是，虽未图示，作为蝶形阀的喷出调整机构174的缺口174a可以位于设置于筒体140的连通孔146而非喷嘴流路162。

如图4～图6所示，缝部件175例如连接至喷出调整机构174。缝部件175与喷出调整机构174的旋转连动而旋转。从X轴方向观察，缝部件175通过在圆形状的部件设置缝175a而构成。图示的例子中，缝175a的数量是1个。缝部件175可以是缝凸轮(slit cam)。

光传感器176设置为夹着缝部件175。图示的例子中，光传感器176位于比输出齿轮173靠近+X轴方向。光传感器176设置于输出齿轮173侧。即，光传感器176和输出齿轮173之间的距离比光传感器176和输入齿轮172之间的距离小。图示的例子中，从X轴方向观察，光传感器176与输出齿轮173重叠。

光传感器176具有发光部176a及受光部176b。缝部件175设置于发光部176a和受光部176b之间。在缝175a位于发光部176a和受光部176b之间的情况下，从发光部176a发出的光通过缝175a在受光部176b受光。另一方面，在缝175a不位于发光部176a和受光部176b之间的情况下，从发光部176a发出的光被缝部件175遮光，在受光部176b不受光。光传感器176经由缝部件175能够检测喷出调整机构174的位置。需要说明的是，只要缝部件175位于发光部176a和受光部176b之间，发光部176a及受光部176b的位置关系也可以逆转。

光传感器176的发光部176a例如由发光二极管构成。受光部176b例如由包括光电晶体管的集成电路构成。光传感器176可以是光遮断器。

1.4.控制部

控制部40控制喷出调整部170。图7是用于说明控制部40的处理的流程图。

用户例如操作未图示的操作部，输出处理开始信号，所述处理开始信号用于开始在控制部40的处理。操作部例如通过鼠标、键盘、触控板等来实现。控制部40收到处理开始信号时开始处理。

如图7所示，作为步骤S1，控制部40基于光传感器176的检测结果，进行感知喷出调整机构174的初始位置的感知处理。

具体而言，控制部40边使电机171驱动而使喷出调整机构174旋转，边使光传感器176驱动。然后，控制部40基于光传感器176的受光部176b的受光的有无，感知喷出调整机构174的初始位置。更具体而言，控制部40将受光部176b接收到来自于发光部176a的光的位置作为喷出调整机构174的初始位置而感知。喷出调整机构174的初始位置是在发光部176a和受光部176b之间配置缝175a的位置。例如从Z轴方向观察，在喷出调整机构174的初始位置，缺口174a和喷嘴孔164的重叠面积最大。若控制部40感知喷出调整机构174的初始位置，使电机171及光传感器176的驱动停止，将喷出调整机构174维持在初始位置。

接着，作为步骤S2，控制部40通过使喷出调整机构174从初始位置向预定位置旋转，进行使造型材料从喷嘴160喷出的喷出处理。由此，控制部40能够调整从喷嘴160喷出的造型材料的喷出量。

具体而言，控制部40基于用于造型三维造型物的造型数据而使电机171驱动，使喷出调整机构174从初始位置以预定角度旋转。造型数据例如由安装至连接于三维造型装置100的计算机的切片软件生成。控制部40从连接于三维造型装置100的计算机、USB(通用串行总线，Universal Serial Bus)存储器等记录介质取得造型数据。若控制部40使喷出调整机构174以预定角度旋转后，则使电机171的驱动停止。

接着，控制部40基于造型数据使造型单元10及移动机构30驱动，使造型材料从喷嘴160以预定量喷出。然后，控制部40结束处理。

通过包括以上的处理的制造工序，能够制造三维造型物。

1.5.作用效果

三维造型装置100中，喷出调整部170具有：发挥调整喷出量功能的喷出调整机构174、具有发光部176a及受光部176b的光传感器176以及使喷出调整机构174驱动的电机171，控制部40基于光传感器176的检测结果而感知喷出调整机构174的初始位置，通过控制电机171使喷出调整机构174从初始位置旋转，来调整喷出量。因此，三维造型装置100中，为了感知喷出调整机构174的初始位置，无需实际使造型材料从喷嘴160喷出，通过控制部40的处理，能够自动地感知喷出调整机构174的初始位置。由此，能够省略实际使造型材料从喷嘴160喷出来感知喷出调整机构174的初始位置的工夫。进一步，三维造型装置100中，因为使用光传感器176检测喷出调整机构174的位置，能够对喷出调整机构174不产生冲击，感知喷出调整机构174的初始位置。

例如，若不感知作为蝶形阀的喷出调整机构的初始位置，即使通过控制部使蝶形阀旋转，也存在蝶形阀从所需的位置偏移的情况。因此，存在造型材料的喷出量产生差异的情况。三维造型装置100中，因为能够通过控制部40感知喷出调整机构174的初始位置，能够通过控制部40使喷出调整机构174旋转至所需的位置。因此，能够回避上述的问题，能够实现造型材料的喷出量的稳定化。

三维造型装置100中，喷出调整部170具有设置于发光部176a和受光部176b之间的缝部件175，缝部件175与喷出调整机构174的动作连动而旋转，控制部40根据受光部176b的受光的有无而感知初始位置。因此，三维造型装置100中，控制部40在从发光部176a发出的光通过缝175a在受光部176b受光的情况下，能够将喷出调整机构174的位置作为初始位置而感知。

三维造型装置100中，喷出调整机构174是蝶形阀，喷出调整部170具有：因电机171而旋转的输入齿轮172、以及与输入齿轮172的旋转连动而旋转的输出齿轮173，蝶形阀因输出齿轮173而旋转，光传感器176设置于输出齿轮173侧。因此，三维造型装置100中，能够排除输入齿轮172和输出齿轮173之间的误差，来感知喷出调整机构174的初始位置。

三维造型装置100中，塑化部120具有：具有设置有第一槽134的槽形成面132的平头螺杆130、以及具有与槽形成面132相对的相对面142且设置有连通孔146的筒体140，在相对面142设置与第一槽134连通的连通孔146。因此，三维造型装置100中，例如，与使用棒状的同轴直列螺杆的情况相比，能够实现小型化。

需要说明的是，上述中，对在缝部件175仅设置一个缝175a的例子进行了说明，但在缝部件175可以设置多个缝175a。缝部件175可以是设置有多个缝175a的旋转编码器。缝部件175可以是绝对方式的旋转编码器。在该情况下，控制部40根据受光部176b的受光的有无，感知喷出调整机构174的初始位置及当前位置。喷出调整机构174的当前位置是指如图7所示的步骤S2的进行使造型材料从喷嘴160喷出的喷出处理时的喷出调整机构174的位置，在喷出调整机构174是蝶形阀的情况下，是指从进行喷出处理时的蝶形阀的初始位置的旋转角度。

进一步，在感知了喷出调整机构174的初始位置及当前位置的情况下，控制部40可以基于喷出调整机构174的当前位置，使电机171控制喷出调整机构174。具体而言，在控制部40感知的喷出调整机构174的当前位置和与电机171的旋转角度相当的输出存在不同的情况下，控制部40为了使该不同消失，对电机171进行反馈。例如，控制部40感知喷出调整机构174的当前位置是8°，在电机171的输出与喷出调整机构174的旋转角度10°相当的情况下，控制部40实施为了使电机171的输出与旋转角度8°相当而反馈。

另外，上述中，对控制部40根据受光部176b的受光的有无，感知喷出调整机构174的初始位置的例子进行了说明，但控制部40也可以根据在受光部176b受光的光的强度，来感知喷出调整机构174的初始位置。在该情况下，设置具有相互反射率不同的区域的反射部件来代替缝部件175，来自于发光部176a的光在反射部件被反射而在受光部176b被受光。例如，控制部40将在受光部176b受光的光的强度超过预定值的情况下的喷出调整机构174的位置作为初始位置而感知。

另外，上述中，对在从发光部176a发出的光通过缝175a而在受光部176b受光的情况下，将喷出调整机构174的位置作为初始位置而感知的例子进行了说明，但相反，从发光部176a发出的光被缝部件175遮挡，在受光部176b不受光的情况下，也可以将喷出调整机构174的位置作为初始位置而感知。

另外，上述的例子中，作为螺杆，使用旋转轴RA方向的大小比与旋转轴RA方向正交的方向的大小小的平头螺杆130，但也可以使用旋转轴RA方向长的棒状的同轴直列螺杆来代替平头螺杆130。

2.变形例

2.1.第一变形例

接着，对本实施方式的第一变形例涉及的三维造型装置参考附图进行说明。图8是示意性示出本实施方式的第一变形例涉及的三维造型装置200的剖视图。需要说明的是，为了方便，图8中，将工作台20及移动机构30的图示省略。

以下，在本实施方式的第一变形例涉及的三维造型装置200，对与上述的本实施方式涉及的三维造型装置100的构成部件具有同样的功能的部件标注同一符号，省略其详细的说明。此项在以下所示的本实施方式的第二～第四变形例涉及的三维造型装置也相同。

如图4所示，上述的三维造型装置100中，喷出调整机构174是蝶形阀。

与此相对的，如图8所示，三维造型装置200中，喷出调整机构174是堵塞销。

三维造型装置200中，包括与筒体140和喷嘴160连接的连接部件210。在连接部件210设置连通连通孔146和喷嘴流路162的连通流路212。图示的例子中，连通流路212从连通孔146向-Z轴方向延长后，相对于Z轴倾斜而延长，连接至喷嘴流路162。

作为堵塞销的喷出调整机构174设置于连接部件210。喷出调整机构174能够通过电机171而沿Z轴滑动。虽未图示，在喷出调整机构174和电机171之间，可以设置用于使喷出调整机构174沿Z轴滑动的移动机构。

喷出调整机构174的前端274a构成为能够堵塞喷嘴孔164。在喷出调整机构174的前端274a堵塞喷嘴孔164的状态下，不能从喷嘴孔164喷出造型材料。另一方面，在喷出调整机构174的前端274a位于比喷嘴孔164靠近+Z轴方向的情况下，能够从喷嘴孔164喷出造型材料。三维造型装置200中，通过使喷出调整机构174滑动，能够调整从喷嘴孔164喷出的造型材料的喷出量。

在作为堵塞销的喷出调整机构174的根部274b，设置缝部件175。图示的例子中，缝部件175的X轴方向的大小比喷出调整机构174的X轴方向的大小大。例如，前端274a位于比喷嘴孔164隔开预定的间隔而靠近+Z轴方向的情况下，缝175a位于光传感器176的发光部176a和受光部176b之间。控制部40将受光部176b受光来自于发光部176a的光的位置作为喷出调整机构174的初始位置而感知。然后，控制部40通过使喷出调整机构174从初始位置滑动，调整造型材料的喷出量。缝部件175与喷出调整机构174的动作连动而滑动。

需要说明的是，在喷出调整机构174的根部274b，设置具有上述的反射率不同的区域的反射部件来代替缝部件175，控制部40可以根据在受光部176b受光的光的强度，感知喷出调整机构174的初始位置。

2.2.第二变形例

接着，本实施方式的第二变形例涉及的三维造型装置，参考附图进行说明。图9是示意性示出本实施方式的第二变形例涉及的三维造型装置300的剖视图。需要说明的是，为了方便，图9中，将光传感器176透视而进行图示。另外，图9中，省略工作台20及移动机构30的图示。

如图4所示，上述的三维造型装置100中，喷出调整机构174是蝶形阀。

与此相对的，如图9所示，三维造型装置300中，喷出调整机构174是闸门。

作为闸门的喷出调整机构174能够因电机171而沿X轴滑动。虽未图示，可以在喷出调整机构174和电机171之间，设置用于使喷出调整机构174沿X轴滑动的移动机构。

在喷出调整机构174能够设置贯通X轴方向的贯通孔374。从Z轴方向观察，在贯通孔374和喷嘴孔164重叠的状态下，造型材料从喷嘴孔164喷出。另一方面，从Z轴方向观察，在贯通孔374和喷嘴孔164不重叠的状态下，造型材料不能从喷嘴孔164喷出。三维造型装置200中，从Z轴方向观察，通过贯通孔374和喷嘴孔164的重叠面积能够调整从喷嘴孔164喷出的造型材料的喷出量。

在作为闸门的喷出调整机构174的一端375设置缝部件175。例如，从Z轴方向观察，在贯通孔374和喷嘴孔164的重叠面积变的最大的情况下，缝175a位于光传感器176的发光部176a和受光部176b之间。控制部40将受光部176b接收到来自于发光部176a的光的位置作为喷出调整机构174的初始位置而感知。然后，控制部40通过使喷出调整机构174从初始位置滑动，来调整造型材料的喷出量。缝部件175与喷出调整机构174的动作连动而滑动。

需要说明的是，喷出调整机构174的一端375设置具有上述的反射率不同的区域的反射部件来代替缝部件175，控制部40可以根据在受光部176b受光的光的强度，感知喷出调整机构174的初始位置。

2.3.第三变形例

接着，对本实施方式的第三变形例涉及的三维造型装置，参考附图进行说明。图10是示意性示出本实施方式的第三变形例涉及的三维造型装置400的剖视图。需要说明的是，为了方便，图10中，省略工作台20及移动机构30的图示。

如图1所示，上述的三维造型装置100中，包括平头螺杆130及筒体140，通过平头螺杆130旋转而从喷嘴160喷出造型材料。

与此相对的，如图10所示，三维造型装置400中，将丝状的丝材料F插入塑化管420，通过加热块430的热生成造型材料P，将生成的造型材料P从喷嘴160喷出。三维造型装置400是使用热熔解层叠法的造型装置。

三维造型装置400的塑化部120例如包括驱动机构410、塑化管420、加热块430、一对挡板(shield)部件440以及歧管(manifold)450。

在驱动机构410，从图10中未图示的材料导入部供给丝状的丝材料F。丝材料F在材料导入部可以收纳为卷状，也可以从材料导入部连续地供给至驱动机构410。

驱动机构410例如由一对轮412构成。在一对轮412之间供给丝材料F。通过一对轮412旋转，丝材料F向-Z轴方向移动，插入至塑化管420。驱动机构410由控制部40控制。

在塑化管420的周围设置加热块430。加热块430设置于一对挡板部件440之间。即，加热块430设置于一对挡板部件440的内侧。塑化管420的第一端422位于一对挡板部件440的外侧。在第一端422插入丝材料F。塑化管420的第二端424位于一对挡板部件440的外侧。第二端424是第一端422相反侧的端。在第二端424设置喷嘴160。

在加热块430内置有加热器。加热块430通过加热器的热将塑化管420内的丝材料F塑化。由此，生成造型材料P。在丝材料F的前端形成新月形状M。丝材料F的向-Z轴方向的移动作为用于使造型材料P从喷嘴160喷出的泵而发挥功能。生成的造型材料P从喷嘴160向图10中未图示的工作台喷出。

歧管450设置于一对挡板部件440的外侧。歧管450向塑化管420的第一端422送冷却的空气。由此，能够抑制丝材料F在一对挡板部件440的外侧塑化。

例如，作为蝶形阀的喷出调整机构174的缺口174a位于塑化管420内。从Z轴方向观察，喷出调整机构174通过缺口174a和喷嘴孔164重叠的面积来调整从喷嘴孔164喷出的造型材料的喷出量。

2.4.第四变形例

接着，对本实施方式的第四变形例涉及的三维造型装置进行说明。上述的三维造型装置100中，作为用于造型三维造型物的材料，使用颗粒状的ABS。

与此相对的，就本实施方式的第四变形例涉及的三维造型装置而言，作为用于造型三维造型物的材料，例如可以列举将ABS以外的具有热塑性的材料、金属材料、陶瓷材料等各种材料作为主材料的材料。在此，“主材料”是指作为成型三维造型物的形状的中心的材料，三维造型物中含有率占50重量％以上的材料。上述的材料中包含将其主材料以单体形式熔融的物质、与主材料一同含有的一部分的成分熔融而制成糊状的物质。

作为具有热塑性的材料，例如能够使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，例如可以列举聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚甲醛(POM)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯(ABS)、聚乳酸(PLA)、聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯二甲酸乙二酯等普通工程塑料、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮(PEEK)等工程塑料。

具有热塑性的材料中除颜料、金属、陶瓷以外，还可以混入蜡、阻燃剂、抗氧化剂、热稳定剂等添加剂等。具有热塑性的材料在塑化部120通过平头螺杆130的旋转和加热部150的加热而被塑化，转化为熔融的状态。另外，这样生成的造型材料从喷嘴160喷出后，因温度降低而固化。较优选在将具有热塑性的材料加热至其玻璃化转变点以上而完全熔融的状态下从喷嘴160喷出。

在塑化部120，代替上述的具有热塑性的材料，例如可以使用金属材料作为主材料。在该情况下，较优选向将金属材料制成粉末状的粉末材料混合造型材料的生成时熔融的成分，装入塑化部120。

作为金属材料，例如，镁(Mg)、铁(Fe)、钴(Co)、铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、铜(Cu)、镍(Ni)的单一金属，或包含这些金属一者以上的合金，另外可以列举马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼合金、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金。

在塑化部120，代替上述的金属材料，能够将陶瓷材料作为主材料而使用。作为陶瓷材料，例如，二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆等氧化物陶瓷、氮化铝等非氧化物陶瓷等。

装入至材料装入部110的金属材料、陶瓷材料的粉末材料可以使将单一的金属的粉末、合金的粉末、陶瓷材料的粉末以多个种类混合的混合材料。另外，金属材料、陶瓷材料的粉末材料例如可以通过上述的热塑性树脂或其以外的热塑性树脂包裹。在该情况下，可以在塑化部120中使该热塑性树脂熔融而呈现出流动性。

装入至材料装入部110的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中例如也能够添加溶剂。作为溶剂，例如可以列举水；乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚等(聚)亚烷基二醇单烷基醚类；乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯等乙酸酯类；苯、甲苯、二甲苯等芳族烃类；甲乙酮、丙酮、甲基异丁酮、乙基正丁酮、二异丙基酮、乙酰丙酮等酮类；乙醇、丙醇、丁醇等醇类；四烷基乙酸铵类；二甲基亚砜、二乙基亚砜等亚砜系溶剂；吡啶、γ-甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶等吡啶系溶剂；四烷基乙酸铵(例如四丁基乙酸铵等)；丁基卡必醇乙酸酯等离子液体等。

此外，装入至材料装入部110的金属材料、陶瓷材料的粉末材料中例如可以添加粘合剂。作为粘合剂，例如可以列举丙烯酸树脂、环氧树脂、硅酮树脂、纤维素系树脂或者其他的合成树脂或PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)或者其他的热塑性树脂。

上述的实施方式及变形例是一个例子，并不限制于此。例如，也能够将各实施方式及各变形例适宜组合。

本发明包括与实施方式中说明的构成实质相同的构成、例如，功能、方法及结果相同的构成、或目的及效果相同的构成。另外，本发明包括将实施方式中说明的构成的非本质的部分置换的构成。另外，本发明包括与实施方式中说明的构成起到相同作用效果的构成或能够达成相同目的的构成。另外，本发明包括向实施方式中说明的构成追加公知技术的构成。

从上述的实施方式能够导出以下内容。

三维造型装置的一个方式，包括：

塑化部，将材料塑化而生成造型材料，

喷嘴，

喷出调整部，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量，

工作台，在所述工作台上层叠从所述喷嘴喷出的所述造型材料，以及

控制部，控制所述喷出调整部；

所述喷出调整部具有：

喷出调整机构，发挥调整所述喷出量的功能，

光传感器，具有发光部及受光部，以及

电机，使所述喷出调整机构驱动，

所述控制部基于所述光传感器的检测结果来感知所述喷出调整机构的初始位置，并控制所述电机使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，由此来调整所述喷出量。

根据该三维造型装置，为了感知喷出调整机构的初始位置，无需实际使造型材料从喷嘴喷出，能够通过控制部的处理而自动感知喷出调整机构的初始位置。由此，能够省略实际使造型材料从喷嘴喷出来感知喷出调整机构的初始位置的工夫。

所述三维造型装置的一个方式中，

所述喷出调整部具有设置于所述发光部和所述受光部之间的缝部件，所述缝部件与所述喷出调整机构的动作连动而滑动或旋转，

所述控制部可以根据所述受光部的受光的有无而感知所述初始位置。

根据该三维造型装置，控制部在从发光部发出的光通过缝而在受光部受光的情况下，能够将喷出调整机构的位置作为初始位置而感知。

所述三维造型装置的一个方式中，

在所述缝部件设置多个缝，

所述控制部可以根据所述受光部的受光的有无而感知所述喷出调整机构的当前位置。

根据该三维造型装置，通过控制部能够自动感知喷出调整机构的当前位置。

所述三维造型装置的一个方式中，

所述控制部可以基于所述当前位置而控制所述电机。

根据该三维造型装置，在控制部感知的喷出调整机构的当前位置和与电机的旋转角度相当的输出存在不同的情况下，控制部为了使该不同消失，能够对电机进行反馈。

所述三维造型装置的一个方式中，

所述喷出调整机构是蝶形阀，

所述喷出调整部具有：

因所述电机而旋转的输入齿轮，以及

与所述输入齿轮的旋转连动而旋转的输出齿轮，

所述蝶形阀因所述输出齿轮而旋转，

所述光传感器可以设置于所述输出齿轮侧。

根据该三维造型装置，能够排除输入齿轮和输出齿轮之间的误差，并感知喷出调整机构的初始位置。

所述三维造型装置的一个方式中，

所述塑化部可以具有：

具有设置有槽的槽形成面的螺杆，以及

具有与所述槽形成面相对的相对面并设置有连通孔的筒体。

根据该三维造型装置，例如与使用棒状的同轴直列螺杆的情况相比，能够实现小型化。

三维造型物的制造方法的一个方式，使塑化的造型材料从喷嘴喷出而制造三维造型物，

所述制造方法包括：

基于具有发光部及受光部的光传感器的检测结果，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量的感知喷出调整机构的初始位置的工序，以及

通过使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，使所述造型材料从所述喷嘴喷出的工序。

Claims (7)

1.一种三维造型装置，其特征在于，包括：

塑化部，将材料塑化而生成造型材料，

喷嘴，

喷出调整部，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量，

工作台，在所述工作台上层叠从所述喷嘴喷出的所述造型材料，以及

控制部，控制所述喷出调整部；

所述喷出调整部具有：

喷出调整机构，发挥调整所述喷出量的功能，

光传感器，具有发光部及受光部，以及

电机，使所述喷出调整机构驱动，

所述控制部基于所述光传感器的检测结果来感知所述喷出调整机构的初始位置，并控制所述电机使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，由此来调整所述喷出量。

2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述喷出调整部具有设置于所述发光部和所述受光部之间的缝部件，

所述缝部件与所述喷出调整机构的动作连动而滑动或旋转，

所述控制部根据所述受光部的受光的有无而感知所述初始位置。

3.根据权利要求2所述的三维造型装置，其特征在于，

在所述缝部件设置多个缝，

所述控制部根据所述受光部的受光的有无而感知所述喷出调整机构的当前位置。

4.根据权利要求3所述的三维造型装置，其特征在于，

所述控制部基于所述当前位置而控制所述电机。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维造型装置，其特征在于，

所述喷出调整机构是蝶形阀，

所述喷出调整部具有：

输入齿轮，因所述电机而旋转，以及

输出齿轮，与所述输入齿轮的旋转连动而旋转，

所述蝶形阀因所述输出齿轮而旋转，

所述光传感器设置于所述输出齿轮侧。

6.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述塑化部具有：

螺杆，具有设置有槽的槽形成面，以及

筒体，具有与所述槽形成面相对的相对面并设置有连通孔。

7.一种三维造型物的制造方法，其特征在于，使塑化的造型材料从喷嘴喷出而制造三维造型物，

所述制造方法包括：

基于具有发光部及受光部的光传感器的检测结果，调整从所述喷嘴的所述造型材料的喷出量的感知喷出调整机构的初始位置的工序，以及

通过使所述喷出调整机构从所述初始位置滑动或旋转，使所述造型材料从所述喷嘴喷出的工序。

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