JP2021006375A - 三次元造形装置および三次元造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルから吐出される造形材料の量を安定化させる。【解決手段】三次元造形装置は、回転するスクリューを用いて材料を可塑化して造形材料にする可塑化部と、スクリューを回転させる駆動部と、造形材料が流れる供給流路と、造形材料を吐出するノズルと、供給流路に設けられた弁部によってノズルからの造形材料の吐出の停止と再開とを切替える吐出量調節機構と、可塑化部と弁部との間の供給流路における造形材料の圧力を測定する圧力測定部と、測定された圧力の測定値に応じて駆動部を制御することによって、スクリューの回転を調節する制御部と、を備える。制御部は、ノズルからの造形材料の吐出が停止されていない期間には第１制御で駆動部を制御し、ノズルからの造形材料の吐出が停止されている期間には第２制御で駆動部を制御し、第１制御におけるスクリューの回転の調節度合いよりも、第２制御におけるスクリューの回転の調節度合いの方が小さい。【選択図】図１１

Description

本開示は、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。

例えば、特許文献１には、溶融樹脂を吐出するノズルを有するシリンダーと、シリンダーの内部に配置されたスクリューと、ノズルの近傍における溶融樹脂の圧力を測定する圧力計とを備える三次元造形装置が記載されている。この三次元造形装置では、ノズルから安定して溶融樹脂が吐出されるように、圧力計によって測定された圧力の値に基づいて、スクリューを回転させるモーターが制御される。

国際公開第２０１５／１２９７３３号

造形物を寸法精度良く造形するためには、上述した装置のように、ノズルから吐出される溶融材料の量を安定化させることに加えて、ノズルからの溶融材料の吐出の開始と停止とを切替え可能であることが好ましい。ノズルからの溶融材料の吐出の開始と停止とを切替え可能な機構を備える装置において、ノズルからの溶融材料の吐出を停止している間に、圧力計によって測定される圧力の値が変動すると、スクリューの回転が不安定になり、ノズルからの溶融材料の吐出を再開した際に、ノズルから溶融材料を安定して吐出することが困難になる場合があることを、本願の発明者らは見出した。

本開示の一形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、スクリューを有し、回転する前記スクリューを用いて材料を可塑化して造形材料にする可塑化部と、前記スクリューを回転させる駆動部と、前記可塑化部に連通し、前記造形材料が流れる供給流路と、前記供給流路に連通し、前記造形材料を吐出するノズルと、前記供給流路に設けられた弁部を有し、前記弁部を駆動させることによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出の停止と再開とを切替える吐出量調節機構と、前記可塑化部と前記弁部との間の前記供給流路における前記造形材料の圧力を測定する圧力測定部と、前記圧力測定部によって測定された前記圧力の測定値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節する制御部と、を備える。前記制御部は、前記吐出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が停止されていない期間には第１制御で前記駆動部を制御し、前記吐出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が停止されている期間には第２制御で前記駆動部を制御し、前記第１制御における前記スクリューの回転の調節度合いよりも、前記第２制御における前記スクリューの回転の調節度合いの方が小さい。

第１実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。 フラットスクリューの溝形成面側の構成を示す概略斜視図。 バレルのスクリュー対向面側の構成を示す上面図。 吐出量調節機構の弁部の構成を示す斜視図。 吐出量調節機構および吸引部の構成を示す説明図。 吐出量調節機構の弁部の動作を示す第１の説明図。 吐出量調節機構の弁部の動作を示す第２の説明図。 吸引部のプランジャーの動作を示す説明図。 造形処理の内容を示すフローチャート。 三次元造形物が造形される様子を模式的に示す説明図。 第１実施形態の圧力調節処理の内容を示すフローチャート。 スクリュー回転数と圧力値との関係の一例を示すグラフ。 スクリュー回転数と時間との関係の一例を示すグラフ。 圧力値と時間との関係の一例を示すグラフ。 第２実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。 第３実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。

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の概略構成を示す説明図である。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方向および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。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。

本実施形態における三次元造形装置１００は、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００とを備えている。三次元造形装置１００は、制御部５００の制御下で、造形ユニット２００に設けられたノズル孔６９からステージ３００の造形面３１０に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を駆動させてノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させることによって、造形面３１０上に造形材料の層が積層された三次元造形物を造形する。尚、造形材料のことを溶融材料と呼ぶこともある。造形ユニット２００の詳細な構成については後述する。

移動機構４００は、上述したとおり、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、ステージ３００を支持しており、造形ユニット２００に対してステージ３００を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ３００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。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。尚、移動機構４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに造形ユニット２００を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。また、移動機構４００は、ステージ３００と造形ユニット２００との両方を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。

制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、造形ユニット２００と移動機構４００との動作を制御して、三次元造形物を造形するための造形処理を実行する。動作には、造形ユニット２００とステージ３００との三次元の相対的な位置を変化させることが含まれる。尚、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

造形ユニット２００は、材料の供給源である材料供給部２０と、駆動部３５と、材料供給部２０から供給された材料を可塑化して造形材料にする可塑化部３０と、可塑化部３０から供給された造形材料を吐出するノズル孔６９を有するノズル６１と、ノズル６１に供給される造形材料の流量を調節する吐出量調節機構７０と、造形材料の圧力を測定する圧力測定部８０と、造形材料を吸引する吸引部９０とを備えている。尚、「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

材料供給部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態では、ペレット状に形成されたＡＢＳ樹脂が材料として用いられる。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０の下方には、材料供給部２０と可塑化部３０との間を接続する供給路２２が設けられている。材料供給部２０は、供給路２２を介して、可塑化部３０に材料を供給する。

本実施形態では、駆動部３５は、駆動モーター３６を備えている。駆動モーター３６は、後述するスクリューケース３１の上面に固定されている。駆動モーター３６の回転軸は、後述するフラットスクリュー４０の上面４１に接続されている。駆動モーター３６は、制御部５００の制御下で駆動されて、フラットスクリュー４０を回転させる。

可塑化部３０は、スクリューケース３１と、フラットスクリュー４０と、バレル５０とを備えている。可塑化部３０は、材料供給部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、ノズル６１に供給する。

スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容するための筐体である。スクリューケース３１の下面には、バレル５０が固定されており、スクリューケース３１とバレル５０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー４０が収容されている。

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。駆動モーター３６が発生させるトルクによって、フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内にて、中心軸ＲＸを中心に回転する。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に、溝部４５が形成された溝形成面４２を有している。尚、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の具体的な構成については後述する。

バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に配置されている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、スクリュー対向面５２の中央に開口部を有し、Ｚ方向に沿ってバレル５０を貫通する貫通孔５６と、貫通孔５６に交差するようにＹ方向に沿って延びる交差穴５７とが設けられている。貫通孔５６は、ノズル６１に造形材料を供給するための流路を形成する。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２側の具体的な構成については後述する。

バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に供給された材料を加熱するヒーター５８が埋設されている。本実施形態では、４本の棒状のヒーター５８がＹ方向に沿って配置されている。各ヒーター５８は、スクリュー対向面５２の下方に配置されている。各ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。尚、ヒーター５８のことを加熱部と呼ぶこともある。

バレル５０には、ヒーター５８よりも貫通孔５６から離れた位置に、冷媒が流れる冷媒配管５９が埋設されている。冷媒配管５９は、スクリュー対向面５２の外周縁の近傍を通るように配置されている。冷媒配管５９は、冷媒ポンプ１０３に接続されている。冷媒ポンプ１０３は、冷媒配管５９に冷媒を供給する。冷媒ポンプ１０３は、制御部５００の制御下で駆動される。冷媒として、例えば、水や油等の液体や、二酸化炭素等の気体を用いることができる。冷媒配管５９に冷媒が流れることによって、フラットスクリュー４０やバレル５０の温度が高くなりすぎることを抑制できる。尚、冷媒配管５９と冷媒ポンプ１０３のことを冷却部と呼ぶこともある。

吐出量調節機構７０は、バレル５０の交差穴５７内に設けられた弁部７３と、弁部７３を回転させる弁駆動部１０１とを備えている。弁部７３は、交差穴５７内で回転することによって、ノズル６１に供給される造形材料の流量を調節する。弁駆動部１０１は、ステッピングモーター等のアクチュエーターによって構成されており、制御部５００の制御下で弁部７３を回転させる。バレル５０に形成された造形材料の流路のうち、弁部７３よりもスクリュー対向面５２に近い部分のことを第１流路１５１と呼び、弁部７３よりもスクリュー対向面５２から離れた部分のことを第２流路１５２と呼ぶ。本実施形態では、バレル５０の貫通孔５６のうち、弁部７３よりもスクリュー対向面５２に近い部分のことを第１流路１５１と呼び、弁部７３よりもスクリュー対向面５２から離れた部分のことを第２流路１５２と呼ぶ。尚、吐出量調節機構７０の具体的な構成については後述する。

圧力測定部８０は、第１流路１５１に設けられている。本実施形態では、圧力測定部８０は、圧力センサーによって構成されている。圧力測定部８０は、第１流路１５１内の造形材料の圧力を測定する。圧力測定部８０によって測定された造形材料の圧力の値は、制御部５００に送信される。

吸引部９０は、第２流路１５２に接続されている。吸引部９０は、第２流路１５２から造形材料を吸引する。尚、吸引部９０の具体的な構成については後述する。

ノズル６１は、バレル５０の下面に接続されている。ノズル６１には、ノズル流路６８と、ノズル孔６９とが設けられている。ノズル流路６８は、ノズル６１内に設けられた流路である。ノズル流路６８は、第２流路１５２に接続されている。ノズル孔６９は、ノズル流路６８の大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。第２流路１５２からノズル流路６８に流入した造形材料は、ノズル孔６９から吐出される。ノズル孔６９から吐出される造形材料の流量は、吐出量調節機構７０によって調節される。ノズル６１から吐出される造形材料の流量のことを吐出量とも呼ぶ。本実施形態では、ノズル孔６９の開口形状は円形である。ノズル孔６９の開口部の直径のことをノズル径Ｄｎと呼ぶ。ノズル孔６９の開口形状は円形に限られず、例えば、正方形であってもよい。ノズル孔６９の開口形状が正方形である場合、正方形の一辺の長さのことをノズル径Ｄｎと呼ぶ。ノズル孔６９の開口形状は、正方形以外の多角形であってもよい。

図２は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図２には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。図１を参照して説明したように、溝形成面４２には、溝部４５が設けられている。

フラットスクリュー４０の溝形成面４２の中央部４７は、溝部４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部４７は、図１に示されているバレル５０の貫通孔５６に対向する。中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

フラットスクリュー４０の溝部４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４５は、中央部４７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４５は、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、溝部４５の側壁部を構成し、各溝部４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。

溝部４５は、フラットスクリュー４０の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、材料供給部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

図２には、３つの溝部４５と、３つの凸条部４６と、を有するフラットスクリュー４０の例が示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４５や凸条部４６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４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４５が設けられていてもよい。また、溝部４５の数に合わせて任意の数の凸条部４６が設けられてもよい。

図２には、材料導入口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に設けられる材料導入口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、材料導入口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。

図３は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、ノズル６１に連通する貫通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における貫通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が貫通孔５６に接続され、貫通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を貫通孔５６に導く機能を有している。

図４は、本実施形態における吐出量調節機構７０の弁部７３の構成を示す斜視図である。図５は、本実施形態における吐出量調節機構７０および吸引部９０の構成を示す説明図である。吐出量調節機構７０は、上述したとおり、交差穴５７内に配置された弁部７３を有している。弁部７３は、中心軸ＡＸ１を中心とした円柱状の形態を有している。弁部７３には、円柱状の外周の一部が半月状に切り欠かれることによって、凹部７５が設けられている。凹部７５は、第１流路１５１と第２流路１５２との間に配置されている。弁部７３の−Ｙ方向側の端部には、操作部７７が設けられている。操作部７７には、弁駆動部１０１が接続されている。弁駆動部１０１によるトルクが操作部７７に加えられることによって、弁部７３が回転する。尚、凹部７５は、弁部７３の中心軸ＡＸ１に交差する貫通孔が弁部７３に形成されることによって設けられてもよい。凹部７５のことを流通路と呼ぶこともある。

図６は、吐出量調節機構７０の弁部７３の動作を示す第１の説明図である。図７は、吐出量調節機構７０の弁部７３の動作を示す第２の説明図である。図６に示すように、凹部７５が上方に位置するように弁部７３が回転すると、第２流路１５２の開口部が弁部７３によって閉塞されて、第１流路１５１から第２流路１５２への造形材料の流入が遮断される。一方、図７に示すように凹部７５が＋Ｘ方向あるいは−Ｘ方向を向くように弁部７３が回転すると、第１流路１５１と第２流路１５２との間が連通し、第１流路１５１から第２流路１５２に最大の流量で造形材料が流入する。弁部７３は、Ｙ方向に沿った中心軸ＡＸ１を中心として回転して凹部７５の位置を変更することによって、第１流路１５１と第２流路１５２との間の流路断面積を変更して第１流路１５１から第２流路１５２に流入する造形材料の流量を調節する。尚、吐出量調節機構７０は、上述した弁部７３を備えた形態ではなく、例えば、ゲートバルブや、グローブバルブや、ボールバルブによって構成されてもよい。

図５を参照して、本実施形態における吸引部９０は、バレル５０に埋設された円筒状のシリンダー９２と、シリンダー９２内に収容された円柱状のプランジャー９３と、プランジャー９３をシリンダー９２内で移動させるプランジャー駆動部１０２とを備えている。シリンダー９２は、第２流路１５２に接続されている。プランジャー駆動部１０２は、制御部５００の制御下で駆動されるステッピングモーターと、ステッピングモーターの回転をシリンダー９２の中心軸ＡＸ２に沿った並進運動に変換するラックアンドピニオン機構によって構成されている。尚、プランジャー駆動部１０２は、制御部５００の制御下で駆動されるステッピングモーターと、ステッピングモーターの回転をシリンダー９２の中心軸ＡＸ２に沿った並進運動に変換するボール螺子機構によって構成されてもよいし、ソレノイド機構やピエゾ素子等のアクチュエーターによって構成されてもよい。

図８は、吸引部９０のプランジャー９３の動作を示す説明図である。プランジャー９３が第２流路１５２から遠ざかる方向に移動した場合には、シリンダー９２内に負圧が生じるため、図８に矢印で表されたように、第２流路１５２内の造形材料がシリンダー９２内に引き込まれる。第２流路１５２内の造形材料がシリンダー９２内に引き込まれることによって、ノズル６１内の造形材料は、第２流路１５２内に引き込まれる。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止する際に、第２流路１５２内の造形材料をシリンダー９２内に吸引することによって、ノズル孔６９から吐出された造形材料の尾切りを行うことができる。一方、プランジャー９３が第２流路１５２に近付く方向に移動した場合には、シリンダー９２内の造形材料は、プランジャー９３によって第２流路１５２内に押し出される。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開する際に、シリンダー９２内の造形材料を第２流路１５２内へと押し出すことによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出の応答性を高めることができる。尚、シリンダー９２内から造形材料が押し出される方向にプランジャー９３を移動させることを、プランジャー９３を押すと呼ぶこともある。シリンダー９２内に造形材料が引き込まれる方向にプランジャー９３を移動させることを、プランジャー９３を引くと呼ぶこともある。

図９は、本実施形態における造形処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、制御部５００によって実行される。

まず、制御部５００は、ステップＳ１１０にて、三次元造形物を造形するための造形データを取得する。造形データとは、ステージ３００に対するノズル孔６９の移動経路や、ノズル孔６９から吐出される造形材料の量や、フラットスクリュー４０を回転させる駆動モーター３６の目標回転数や、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の目標温度等に関する情報が表されたデータである。造形データは、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターにインストールされたスライサーソフトによって生成される。スライサーソフトは、三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフトを用いて作成された三次元造形物の形状を表す形状データを読み込み、三次元造形物の形状を所定の厚みの層に分割して、造形データを生成する。スライサーソフトに読み込まれる形状データには、ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式等のデータが用いられる。スライサーソフトによって作成された造形データは、ＧコードやＭコード等によって表されている。制御部５００は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢメモリー等の記録媒体から造形データを取得する。

次に、ステップＳ１２０にて、制御部５００は、造形材料の生成を開始する。制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転、および、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の温度を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する。フラットスクリュー４０の回転によって、材料供給部２０から供給された材料が、フラットスクリュー４０の材料導入口４４から溝部４５内に導入される。溝部４５内に導入された材料は、溝部４５に沿って中央部４７へと搬送される。溝部４５内を搬送される材料は、フラットスクリュー４０とバレル５０との相対的な回転によるせん断、および、ヒーター５８による加熱によって、その少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料になる。中央部４７に集められた造形材料は、中央部４７で生じる内圧によって第１流路１５１に供給される。尚、造形材料は、この処理が行われる間、生成され続ける。

ステップＳ１２０にて造形材料の生成が開始された後、制御部５００は、ステップＳ２００にて、第１流路１５１内の造形材料の圧力を安定化させる圧力調節処理の実行を開始する。圧力調節処理は、フラットスクリュー４０が回転して、造形材料が生成されている間、造形処理と並行して実行される。尚、圧力調節処理の具体的な内容については後述する。

その後、ステップＳ１３０にて、制御部５００は、弁駆動部１０１を制御して弁部７３を回転させることによって、第１流路１５１と第２流路１５２との間を連通させる。第１流路１５１と第２流路１５２との間が連通することによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が開始される。

ステップＳ１４０にて、制御部５００は、造形データに従って、移動機構４００を制御して、ノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させつつ、ノズル孔６９からステージ３００に向かって造形材料を吐出することによって、三次元造形物を造形する。

ステップＳ１５０にて、制御部５００は、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止するか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止するか否かを判断する。例えば、造形材料を吐出しているノズル孔６９の現在位置から離れた場所に、ノズル孔６９の目標位置が設定されている場合に、制御部５００は、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止すると判断する。ステップＳ１５０にてノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１４０に処理を戻して、三次元造形物の造形を継続する。

ステップＳ１５０にてノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止すると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ１６０にて、弁駆動部１０１を制御して弁部７３を回転させることによって、第１流路１５１から第２流路１５２への造形材料の流入を遮断する。第１流路１５１から第２流路１５２への造形材料の流入が遮断されることによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止される。ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止する際に、制御部５００は、ステップＳ１６５にて、プランジャー駆動部１０２を制御してプランジャー９３を引くことによって、第２流路１５２内の造形材料をシリンダー９２内に吸引する。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が速やかに停止される。ノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている間、三次元造形物の造形は停止される。

ステップＳ１７０にて、制御部５００は、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開するか否かを判定する。ステップＳ１７０にてノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開すると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ１８０にて、弁駆動部１０１を制御して弁部７３を回転させることによって、第１流路１５１と第２流路１５２との間を連通させる。ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開する際に、制御部５００は、ステップＳ１８５にて、プランジャー駆動部１０２を制御してプランジャー９３を押すことによって、シリンダー９２内の造形材料を第２流路１５２内へ押し出す。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が速やかに再開される。その後、制御部５００は、ステップＳ１４０に処理を戻して、三次元造形物の造形を再開する。

ステップＳ１７０にてノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１９０にて、三次元造形物の造形を終了するか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、三次元造形物の造形を終了するか否かを判断できる。ステップＳ１９０にて三次元造形物の造形を終了すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１７０に処理を戻して、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開するか否かを再度判定する。一方、ステップＳ１９０にて三次元造形物の造形を終了すると判断された場合、制御部５００は、この処理を終了する。

図１０は、三次元造形物ＯＢが造形される様子を模式的に示す説明図である。制御部５００が上述した造形処理を実行することによって、造形材料の層が複数積層された三次元造形物ＯＢがステージ３００上に造形される。

図１１は、圧力調節処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、図９を用いて説明した造形処理において造形材料の生成が開始された後、制御部５００によって実行される。

まず、ステップＳ２０５にて、制御部５００は、三次元造形物ＯＢの造形に用いられる材料の種類と、収集時間Ｔと、目標圧力値Ｐｂと、圧力許容差ΔＰとを設定する。収集時間Ｔとは、圧力測定部８０によって第１流路１５１内の造形材料の圧力の値を収集するための時間のことを意味する。目標圧力値Ｐｂとは、第１流路１５１内の造形材料の圧力の目標値のことを意味する。圧力許容差ΔＰとは、第１流路１５１内の造形材料の圧力の、目標圧力値Ｐｂからのずれの許容範囲のことを意味する。本実施形態では、ユーザーが三次元造形装置１００に接続されたコンピューターを用いて、材料の種類と、収集時間Ｔと、目標圧力値Ｐｂと、圧力許容差ΔＰとを予め指定することによって、材料の種類と、収集時間Ｔと、目標圧力値Ｐｂと、圧力許容差ΔＰとが造形データに表されている。制御部５００は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターから造形データを取得することによって、材料の種類と、収集時間Ｔと、目標圧力値Ｐｂと、圧力許容差ΔＰとを取得する。

次に、ステップＳ２１０にて、制御部５００は、弁部７３が開いているか否かを判定する。制御部５００は、例えば、造形データを用いて、弁部７３が開いているか否かを判断できる。ステップＳ２１０にて弁部７３が開いていると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ２５５に処理を進めて、圧力調節処理を終了するか否かを判定する。本実施形態では、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転を停止させる指令があった場合に、圧力調節処理を終了すると判断する。圧力調節処理を終了すると判断された場合、制御部５００は、この処理を終了する。一方、圧力調節処理を終了すると判断されなかった場合には、制御部５００は、ステップＳ２１０に処理を戻して、再度、弁部７３が開いているか否かを判定する。

ステップＳ２１０にて弁部７３が開いていると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２１５にて、圧力測定部８０を用いて、第１流路１５１内の造形材料の圧力の値である圧力値Ｐを取得する。取得された圧力値Ｐは、制御部５００の記憶装置に記憶される。その後、ステップＳ２２０にて、制御部５００は、圧力値Ｐの取得を開始してからの時間ｔが収集時間Ｔ以上になったか否かを判定する。ステップＳ２２０にて時間ｔが収集時間Ｔ以上になったと判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ２２０にて時間ｔが収集時間Ｔ以上になったと判断されるまでステップＳ２１０からステップＳ２２０までの処理を繰り返して、予め設定された時間間隔で複数の圧力値Ｐのサンプルを取得する。この時間間隔は、例えば、１秒間に設定される。収集時間Ｔは、例えば、１０秒間に設定される。この場合、制御部５００は、１秒間に１回の頻度で１０秒間、圧力値Ｐのサンプルを取得する。つまり、制御部５００は、収集時間Ｔ内に、１０個の圧力値Ｐのサンプルを取得する。尚、制御部５００は、ステップＳ２１０にて、時間ｔが収集時間Ｔ以上になったか否かではなく、所定個数の圧力値Ｐのサンプルが取得されたか否かを判定してもよい。

一方、ステップＳ２２０にて時間ｔが収集時間Ｔ以上になったと判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２２５にて、収集時間Ｔ内に取得した複数の圧力値Ｐの平均値を算出する。本実施形態では、制御部５００は、１番目に取得した圧力値Ｐ_１からｎ番目に取得した圧力値Ｐ_ｎまでの合計値である合計圧力値ΣＰ_ｎと、収集時間Ｔ内に取得した圧力値Ｐのサンプル個数Ｎとを用いて、下式（１）で表される平均圧力値Ｐａｖｅを算出する。
Ｐａｖｅ＝ΣＰ_ｎ／Ｎ ・・・（１）

本実施形態では、ステップＳ２２５にて、制御部５００は、取得した複数の圧力値Ｐの移動平均を算出することによって、平均圧力値Ｐａｖｅを算出する。例えば、制御部５００は、１番目の圧力値Ｐ_１からｎ番目の圧力値Ｐ_ｎまでを取得した場合には、Ｐ_１からＰ_ｎまでの合計値（Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３＋・・・＋Ｐ_ｎ）をＰ_１からＰ_ｎまでのサンプル個数Ｎで割ることによって平均圧力値Ｐａｖｅを算出する。その後、制御部５００は、ｎ＋１番目の圧力値Ｐ_ｎ＋１を取得した場合には、２番目の圧力値Ｐ_２からｎ＋１番目の圧力値Ｐ_ｎ＋１までの合計値（Ｐ_２＋Ｐ_３＋Ｐ_４＋・・・＋Ｐ_ｎ＋Ｐ_ｎ＋１）をサンプル個数Ｎで割ることによって平均圧力値Ｐａｖｅを算出する。

ステップＳ２３０にて、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが所定の許容範囲内であるか否かを判定する。制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂに圧力許容差ΔＰを足し合わせた第１閾値以下であり、かつ、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂから圧力許容差ΔＰを差し引いた第２閾値以上である場合には、平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断する。ステップＳ２３０にて平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２５５に処理を進めて、圧力調節処理を終了するか否かを判定する。一方、ステップＳ２３０にて平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ２３５にて、平均圧力値Ｐａｖｅと目標圧力値Ｐｂとを用いて、下式（２）で表される圧力差Ｐｄを算出する。
Ｐｄ＝Ｐａｖｅ−Ｐｂ ・・・（２）

ステップＳ２４０にて、制御部５００は、圧力差Ｐｄが正の値であるか否かを判定する。ステップＳ２４０にて圧力差Ｐｄが正の値であると判断された場合、換言すれば、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂよりも大きな値であると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２４５にて、圧力差Ｐｄが０に近付くように、フラットスクリュー４０の回転数を遅くする。フラットスクリュー４０の回転数のことをスクリュー回転数と呼ぶ。回転数とは、単位時間当たりに物体が回転する回数のことを意味する。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ２４０にて、スクリュー回転数と圧力との関係が表されたテーブルを参照することによって、スクリュー回転数の補正値を算出し、現状のスクリュー回転数から補正値を差し引いた新たなスクリュー回転数を算出する。スクリュー回転数と圧力との関係が表されたテーブルは、予め行われる試験によって設定できる。制御部５００は、新たなスクリュー回転数となるように駆動モーター３６を制御することによって、スクリュー回転数を遅くする。尚、制御部５００は、テーブルを参照するのではなく、予め設定された関数を用いて新たなスクリュー回転数を算出してもよい。

一方、ステップＳ２４０にて圧力差Ｐｄが正の値であると判断されなかった場合、換言すれば、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂよりも小さな値であると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２５０にて、圧力差Ｐｄが０に近付くように、フラットスクリュー４０の回転数を速くする。本実施形態では、制御部５００は、ステップＳ２４５にて、スクリュー回転数と圧力との関係が表されたテーブルを参照することによって、スクリュー回転数の補正値を算出し、現状のスクリュー回転数に補正値を足し合わせた新たなスクリュー回転数を算出する。制御部５００は、新たなスクリュー回転数となるように駆動モーター３６を制御することによって、スクリュー回転数を速くする。吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間に制御部５００によって行われる制御のことを第１制御と呼ぶこともあり、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間に制御部５００によって行われる制御のことを第２制御と呼ぶこともある。第１制御におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いよりも、第２制御におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いの方が小さい。フラットスクリュー４０の回転の調節度合いとは、調節によるフラットスクリュー４０の回転数の変化の大きさのことを意味する。フラットスクリュー４０の回転の調節度合いが小さいとは、調節によるフラットスクリュー４０の回転数の変化が小さいことのみならず、フラットスクリュー４０の回転が調節されないことをも意味する。

その後、ステップＳ２５５にて、制御部５００は、圧力調節処理を終了するか否かを判定する。本実施形態では、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転を停止させる指令があった場合に、圧力調節処理を終了すると判断する。ステップＳ２５５にて圧力調節処理を終了すると判断された場合、制御部５００は、この処理を終了する。一方、ステップＳ２５５にて圧力調節処理を終了すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ２１０に処理を戻して、再度、ステップＳ２１０からこの処理を繰り返す。その際に、上述したとおり、制御部５００は、取得した複数の圧力値Ｐの移動平均を算出することによって、平均圧力値Ｐａｖｅを算出する。そのため、例えば、ステップＳ２１５にて、ｎ＋１番目の圧力値Ｐ_ｎ＋１を取得した場合には、ステップＳ２２５にて、２番目の圧力値Ｐ_２からｎ＋１番目の圧力値Ｐ_ｎ＋１までの合計値（Ｐ_２＋Ｐ_３＋Ｐ_４＋・・・＋Ｐ_ｎ＋Ｐ_ｎ＋１）をサンプル個数Ｎで割ることによって平均圧力値Ｐａｖｅを算出する。

図１２は、スクリュー回転数と圧力値Ｐとの関係の一例を示すグラフである。横軸には、スクリュー回転数が表されている。縦軸には、圧力値Ｐが表されている。材料としてＡＢＳ樹脂が用いられる場合のスクリュー回転数と圧力値Ｐとの関係が実線で表されており、材料としてポリプロピレン樹脂（ＰＰ）が用いられる場合のスクリュー回転数と圧力値Ｐとの関係が一点鎖線で表されている。図１２では、一例として、ヒーター５８の温度が摂氏２１０度であり、ノズル孔６９の開口形状が円形であり、ノズル径Ｄｎが１．０ｍｍである場合のスクリュー回転数と圧力値Ｐとの関係が表されている。

図１３は、スクリュー回転数と時間との関係の一例を示すグラフである。横軸には、時間が表されている。縦軸には、スクリュー回転数が表されている。上述した圧力調節処理によってフラットスクリュー４０の回転が調節された場合、図１３に実線で表されたように、制御部５００は、測定される圧力値Ｐと目標圧力値Ｐｂとの差が０に近付くように、駆動モーター３６を制御することによって、スクリュー回転数Ｎａを調節する。一方、フラットスクリュー４０の回転が調節されなかった場合、図１３に二点鎖線で表されたように、制御部５００は、スクリュー回転数が予め設定された一定の回転数Ｎｃに保たれるように、駆動モーター３６を制御する。

図１４は、圧力と時間との関係の一例を示すグラフである。横軸には、時間が表されている。縦軸には、第１流路１５１内の造形材料の圧力が表されている。上述した圧力調節処理によってフラットスクリュー４０の回転数が調節された場合、図１４に実線で表されたように、三次元造形装置１００の周辺温度が上下することや、三次元造形装置１００に振動が加わる等の外乱による圧力の変動が抑制されて、測定される圧力値Ｐａは目標圧力値Ｐｂに近付く。一方、フラットスクリュー４０の回転数が調節されずに一定に保たれた場合、図１４に二点鎖線で表されたように、三次元造形装置１００の周辺温度が上下することや、三次元造形装置１００に振動が加わる等の外乱によって、測定される圧力値Ｐｃが変動する。例えば、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されているか否かにかかわらず、フラットスクリュー４０の回転数が常に一定に保たれた場合、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力が変動することによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が不安定になる。吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力は時間の経過とともに上昇する。一方、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されているか否かにかかわらず、第１流路１５１内の造形材料の圧力に応じてフラットスクリュー４０の回転数が調節された場合、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力の変動が抑制されるので、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が不安定になることが抑制される。吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力の上昇を抑制するために、フラットスクリュー４０の回転数が時間の経過とともに減速される。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開する際に、フラットスクリュー４０の回転数が不足して、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が不安定になる。

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、制御部５００は、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間には、フラットスクリュー４０の回転数の調節度合いが大きくなるように駆動モーター３６を制御し、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間には、フラットスクリュー４０の回転数の調節度合いが小さくなるように駆動モーター３６を制御する。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力が変動しても、フラットスクリュー４０の回転数が調節されにくくなるので、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が再開された際に、フラットスクリュー４０の回転数が不足して、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が不安定になることを抑制できる。特に、本実施形態では、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間には、制御部５００は、第１流路１５１内の造形材料の圧力に応じてフラットスクリュー４０の回転数が調節されるように駆動モーター３６を制御し、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間には、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転数が調節されずに一定の回転数が保たれるように駆動モーター３６を制御する。そのため、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力の変動が抑制されるので、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が不安定になることを抑制できる。吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている期間には、第１流路１５１内の造形材料の圧力が上昇してもフラットスクリュー４０の回転数が一定に保たれる。したがって、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されることに起因してフラットスクリュー４０の回転数が減速されることを抑制できるので、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開する際に、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が不安定になることを抑制できる。

また、本実施形態では、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断されなかった場合には、フラットスクリュー４０の回転数を調節して、平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断された場合には、フラットスクリュー４０の回転数を調節しない。そのため、わずかな圧力の変動によって、フラットスクリュー４０の回転数の変更が繰り返されて、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が安定化しにくくなることを抑制できる。

また、本実施形態では、制御部５００は、圧力測定部８０によって測定された複数の圧力値Ｐの移動平均を用いてフラットスクリュー４０の回転数を調節する。そのため、圧力調節処理が行われている間に、突発的な圧力値Ｐの変動が生じることによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が安定化しにくくなることを抑制できる。

また、本実施形態では、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転数と、造形材料の圧力との関係が表されたテーブルを参照して、フラットスクリュー４０の回転数を調節する。そのため、フラットスクリュー４０の回転数と、造形材料の圧力との関係が非線形な場合であっても、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が安定化できる。

また、本実施形態では、三次元造形装置１００は、Ｚ方向に沿った長さが短いフラットスクリュー４０を備え、フラットスクリュー４０の回転を用いて材料を可塑化して造形材料にすることができる。そのため、三次元造形装置１００のＺ方向における小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、吐出量調節機構７０は、交差穴５７内で回転する弁部７３を有し、弁部７３の回転によって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出の停止と再開とを切替えることができる。そのため、簡易な構成によって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出の停止と再開とを切替えることができる。

尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂が材料として用いられたが、造形ユニット２００において用いられる材料としては、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形する材料を採用することもできる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、可塑化部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
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）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのエンジニアリングプラスチック。

熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、可塑化部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル孔６９から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

熱可塑性を有する材料は、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孔６９から吐出されることが望ましい。尚、「完全に溶融した状態」とは、未溶融の熱可塑性を有する材料が存在しない状態を意味し、例えばペレット状の熱可塑性樹脂を材料に用いた場合、ペレット状の固形物が残存しない状態のことを意味する。

造形ユニット２００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、可塑化部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。

造形ユニット２００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、ステージ３００に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。

材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、可塑化部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。

材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。

その他に、材料供給部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。

Ｂ．第２実施形態：
図１５は、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂの概略構成を示す説明図である。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂには、廃棄材料回収箱６００と、清掃部材６１０とが設けられていることが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。

廃棄材料回収箱６００は、ステージ３００に隣接して設けられている。廃棄材料回収箱６００は、上面に開口部を有する。廃棄材料回収箱６００は、ノズル孔６９から排出された造形材料を収容する。廃棄材料回収箱６００は、移動機構４００によって支持されており、ステージ３００とともにノズル６１に対して移動する。

清掃部材６１０は、廃棄材料回収箱６００の内側に固定されている。清掃部材６１０の先端部は、廃棄材料回収箱６００の上面よりも上方に位置している。本実施形態における清掃部材６１０は、毛先が上方を向くように配置されたブラシである。清掃部材６１０は、移動機構４００によって、廃棄材料回収箱６００とともにノズル６１に対して移動する。尚、清掃部材６１０は、樹脂製や合成皮革製のシートであってもよい。

本実施形態では、制御部５００は、三次元造形物の造形を開始する前や、三次元造形物の造形を一時停止している間に、メンテナンス動作を実行する。メンテナンス動作には、ノズル６１内に滞留した古い造形材料を排出する動作や、ノズル６１の先端に付着した造形材料を清掃する動作が含まれる。例えば、第１流路１５１や第２流路１５２やノズル６１内に造形材料が長期間滞留した場合、滞留した造形材料が熱等の影響によって変性する可能性がある。そのため、制御部５００は、所定のタイミングで三次元造形物の造形を休止して、メンテナンス動作を実行する。例えば、図９のステップＳ１７０にてノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開すると判断された場合に、制御部５００は、メンテナンス動作を実行する。本実施形態では、まず、制御部５００は、駆動モーター３６を制御することによって、新しい造形材料を第１流路１５１に供給し、第１流路１５１や第２流路１５２やノズル６１内に滞留した古い造形材料を新しい造形材料で押し出すことによって、古い造形材料をノズル孔６９から廃棄材料回収箱６００に向かって排出させる。次に、制御部５００は、移動機構４００を制御することによって、ノズル６１の先端部分と清掃部材６１０とを接触させて、ノズル６１の先端部分に付着した造形材料等を清掃する。その後、制御部５００は、三次元造形物の造形を再開する。

本実施形態では、制御部５００は、上述したメンテナンス動作後、かつ、三次元造形物の造形の再開前に、圧力調節処理を実行してフラットスクリュー４０の回転数を予め調節する。三次元造形物の造形を再開してから休止するまでの間、制御部５００は、予め調節したフラットスクリュー４０の回転数で造形材料を生成しつつ、三次元造形物を造形する。つまり、制御部５００は、三次元造形物の造形を再開してから休止するまでの間には、フラットスクリュー４０の回転数の調節を行わない。本実施形態では、制御部５００は、吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出を開始し、ステージ３００の造形面３１０の外周部分にノズル孔６９から造形材料を吐出させながら圧力調整処理を実行することによって、フラットスクリュー４０の回転数を予め調節する。そのため、ノズル６１近傍の温度等が、三次元造形物を造形する際の温度等に近い状態で、フラットスクリュー４０の回転数の調節を行うことができる。吐出量調節機構７０によってノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されていない期間のうち、メンテナンス動作後から三次元造形物の造形が再開されるまでの期間に制御部５００によって行われる制御のことを第３制御と呼ぶこともある。本実施形態では、第３制御では、フラットスクリュー４０の回転数の調節が行われ、第１制御では、フラットスクリュー４０の回転数の調節が行われない。そのため、第３制御におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いよりも、第１制御におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いの方が小さい。尚、制御部５００は、廃棄材料回収箱６００に向かってノズル孔６９から造形材料を吐出させながら圧力調節処理を実行することによって、フラットスクリュー４０の回転数を予め調節してもよい。

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｂによれば、制御部５００は、メンテナンス動作後、かつ、三次元造形物の造形の再開前に、圧力調節処理を実行することによって、フラットスクリュー４０の回転数を予め調節する。そのため、三次元造形物の再開後における、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を安定化できる。特に、本実施形態では、制御部５００は、メンテナンス動作後、かつ、三次元造形物の造形の再開前に、圧力調節処理を実行することによって、フラットスクリュー４０の回転数を予め調節し、三次元造形物の造形が再開されてから休止されるまでの間には、圧力調節処理を実行せずに、予め調節された回転数でフラットスクリュー４０を回転させる。そのため、三次元造形物の造形中の処理を複雑化することなく、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を安定化できる。

Ｃ．第３実施形態：
図１６は、第３実施形態の三次元造形装置１００ｃの概略構成を示す説明図である。第３実施形態の三次元造形装置１００ｃには、第２ヒーター１６０が設けられていることが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。

第２ヒーター１６０は、バレル５０内の第２流路１５２の外周に埋設されている。第２ヒーター１６０は、第２流路１５２内の造形材料を加熱する。第２ヒーター１６０の温度は、制御部５００によって制御される。尚、第２ヒーター１６０のことを加熱部と呼ぶこともある。

本実施形態では、制御部５００は、圧力調節処理において、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転ではなく、第２ヒーター１６０の温度を調節する。図１１に示したステップＳ２４０にて平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂよりも大きな値であると判断された場合、制御部５００は、ステップＳ２４５にて、フラットスクリュー４０の回転数を遅くするのではなく、第２ヒーター１６０の温度を高くする。第２ヒーター１６０の温度が高くなると、造形材料の流動性が高まるため、圧力測定部８０によって測定される圧力値Ｐが低下する。そのため、圧力値Ｐが目標圧力値Ｐｂに近付く。一方、ステップＳ２４０にて平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂよりも大きな値であると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ２５０にて、フラットスクリュー４０の回転数を速くするのではなく、第２ヒーター１６０の温度を低くする。第２ヒーター１６０の温度が高くなると、造形材料の流動性が低くなるため、圧力測定部８０によって測定される圧力値Ｐが上昇する。そのため、圧力値Ｐが目標圧力値Ｐｂに近付く。尚、制御部５００は、ステップＳ２４５やステップＳ２５０にて、フラットスクリュー４０の回転と、第２ヒーター１６０の温度との両方を調節してもよい。また、第２実施形態で説明した圧力調節処理において、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転ではなく、第２ヒーター１６０の温度を調節してもよいし、フラットスクリュー４０の回転と、第２ヒーター１６０の温度との両方を調節してもよい。

以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｃによれば、制御部５００は、第２ヒーター１６０の温度を調節することによって、圧力値Ｐの変動を抑制できる。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を安定化できる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、吸引部９０のプランジャー９３を駆動して、第２流路１５２の造形材料をシリンダー９２内に吸引している期間に圧力測定部８０によって測定された圧力値Ｐを用いずに、フラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。制御部５００は、吸引部９０のプランジャー９３を駆動して、シリンダー９２内の造形材料を第２流路１５２に押出している期間に圧力測定部８０によって測定された圧力値Ｐを用いずに、フラットスクリュー４０の回転を調節してもよい。弁部７３が開いている場合には、プランジャー９３の駆動によって、第１流路１５１内の造形材料の圧力が変動しやすい。そのため、プランジャー９３が駆動する期間に測定される圧力値Ｐを用いずに、フラットスクリュー４０の回転数を調節することによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出をより確実に安定化できる。

（Ｄ２）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、圧力測定部８０から取得した圧力値Ｐの移動平均を用いなくてもよい。例えば、図１１に示したステップＳ２２５において、制御部５００は、１番目に取得した圧力値Ｐ_１からｎ番目に取得した圧力値Ｐ_ｎまでの合計値（Ｐ_１＋Ｐ_２＋Ｐ_３＋・・・＋Ｐ_ｎ）をＰ_１からＰ_ｎまでのサンプル個数Ｎで割ることによって平均圧力値Ｐａｖｅを算出し、算出した平均圧力値Ｐａｖｅを用いてフラットスクリュー４０の回転数を調節する。その後、制御部５００は、記憶している１番目に取得した圧力値Ｐ_１からｎ番目に取得した圧力値Ｐ_ｎまでをリセットして、ｎ＋１番目に取得した圧力値Ｐ_ｎ＋１からｎ＋ｎ番目に取得した圧力値Ｐ_ｎ＋ｎまでの合計値（Ｐ_ｎ＋１＋Ｐ_ｎ＋２＋Ｐ_ｎ＋３＋・・・＋Ｐ_ｎ＋ｎ）をサンプル個数Ｎで割ることによって平均圧力値Ｐａｖｅを算出し、算出した平均圧力値Ｐａｖｅを用いてフラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。制御部５００は、圧力測定部８０から取得した圧力値Ｐを平均化せずに、圧力値Ｐをそのまま用いてフラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。

（Ｄ３）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂを超えた場合には、フラットスクリュー４０の回転数を遅くし、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂを下回った場合には、フラットスクリュー４０の回転数を速くしてもよい。例えば、圧力許容差ΔＰがゼロに設定されることによって、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂを超えた場合には、フラットスクリュー４０の回転数を遅くし、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂを下回った場合には、フラットスクリュー４０の回転数を速くすることができる。また、図１１に示したステップＳ２３０の処理が省略されることによって、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂを超えた場合には、フラットスクリュー４０の回転数を遅くし、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂを下回った場合には、フラットスクリュー４０の回転数を速くすることができる。尚、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅではなく圧力値Ｐが目標圧力値Ｐｂを超えた場合には、フラットスクリュー４０の回転数を遅くし、圧力値Ｐが目標圧力値Ｐｂを下回った場合には、フラットスクリュー４０の回転数を速くしてもよい。

（Ｄ４）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、図１１のステップＳ２３０にて、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂに圧力許容差ΔＰを足し合わせた第１閾値以下であり、かつ、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂから圧力許容差ΔＰを差し引いた第２閾値以上である場合には、平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断する。つまり、制御部５００は、第１閾値と目標圧力値Ｐｂとの差の絶対値と、第２閾値と目標圧力値Ｐｂとの差の絶対値とが同じになるように、第１閾値と第２閾値とを設定している。これに対して、制御部５００は、第１閾値と目標圧力値Ｐｂとの差の絶対値が、第２閾値と目標圧力値Ｐｂとの差の絶対値よりも大きくなるように、第１閾値と第２閾値とを設定してもよいし、第１閾値と目標圧力値Ｐｂとの差の絶対値が、第２閾値と目標圧力値Ｐｂとの差の絶対値よりも小さくなるように、第１閾値と第２閾値とを設定してもよい。

（Ｄ５）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、図１１のステップＳ２１０にて弁部７３が開いていると判断されなかった場合には、フラットスクリュー４０の回転数を調節しない。これに対して、制御部５００は、ステップＳ２１０で弁部７３が開いていると判断されなかった場合に、フラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。例えば、制御部５００は、ステップＳ２０５にて、第１圧力許容差ΔＰ１と、第１圧力許容差ΔＰ１よりも大きな第２圧力許容差ΔＰ２とを取得し、ステップＳ２１０で弁部７３が開いていると判断された場合には、ステップＳ２１５に処理を進める。その後、ステップＳ２３０にて、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂに第１圧力許容差ΔＰ１を足し合わせた第１閾値以下であり、かつ、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂから第１圧力許容差ΔＰ１を差し引いた第２閾値以上である場合には、平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断する。一方、ステップＳ２１０で弁部７３が開いていると判断されなかった場合にも、制御部５００は、ステップＳ２１５に処理を進める。その後、ステップＳ２３０にて、制御部５００は、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂに第２圧力許容差ΔＰ２を足し合わせた第３閾値以下であり、かつ、平均圧力値Ｐａｖｅが目標圧力値Ｐｂから第２圧力許容差ΔＰ２を差し引いた第４閾値以上である場合には、平均圧力値Ｐａｖｅが許容範囲内であると判断する。第１閾値と第２閾値との差よりも、第３閾値と第４閾値の差の方が大きい。そのため、上述した例では、弁部７３が開いていると判断されなかった場合には、弁部７３が開いていると判断された場合に比べて、フラットスクリュー４０の回転数が変更されにくくできる。つまり、弁部７３が開いていると判断された場合におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いよりも、弁部７３が開いていると判断されなかった場合におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いを小さくできる。尚、上述した例において、第１圧力許容差ΔＰ１がゼロに設定され、第２圧力許容差ΔＰ２が第１圧力許容差ΔＰ１よりも大きな値に設定されてもよい。

（Ｄ６）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、図１１のステップＳ２１０にて弁部７３が開いていると判断されなかった場合に、フラットスクリュー４０の回転数を調節しない。これに対して、制御部５００は、ステップＳ２１０で弁部７３が開いていると判断されなかった場合に、フラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。例えば、制御部５００は、ステップＳ２０５にて、第１収集時間Ｔ１と、第１収集時間Ｔ１よりも長い第２収集時間Ｔ２とを取得し、ステップＳ２１０で弁部７３が開いていると判断された場合には、ステップＳ２１５に処理を進める。制御部５００は、ステップＳ２１０からステップＳ２２０までの処理を繰り返すことによって、第１収集時間Ｔ１内に、Ｎ個の圧力値Ｐのサンプルを取得する。その後、制御部５００は、ステップＳ２２５にて、Ｎ個の圧力値Ｐのサンプルを用いて第１平均圧力値Ｐａｖｅ１を算出する。一方、ステップＳ２１０で弁部７３が開いていると判断されなかった場合にも、制御部５００は、ステップＳ２１５に処理を進める。制御部５００は、ステップＳ２１０からステップＳ２２０までの処理を繰り返すことによって、第２収集時間Ｔ２内に、Ｎ個よりも多いＭ個の圧力値Ｐのサンプルを取得する。その後、制御部５００は、ステップＳ２２５にて、Ｍ個の圧力値Ｐのサンプルを用いて第２平均圧力値Ｐａｖｅ２を算出する。弁部７３を閉じたことによって、測定される圧力値Ｐが徐々に上昇した場合であっても、第２平均圧力値Ｐａｖｅ２は、第１平均圧力値Ｐａｖｅ１よりも緩やかに上昇する。そのため、上述した例では、弁部７３が開いていると判断されなかった場合には、弁部７３が開いていると判断された場合に比べて、フラットスクリュー４０の回転数が変更されにくくできる。つまり、弁部７３が開いていると判断された場合におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いよりも、弁部７３が開いていると判断されなかった場合におけるフラットスクリュー４０の回転の調節度合いを小さくできる。

（Ｄ７）上述した第２実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、メンテナンス動作後、かつ、三次元造形物の造形の再開前に、圧力調節処理を実行し、三次元造形物を再開してから休止するまでの間には、圧力調節処理を実行しない。これに対して、制御部５００は、三次元造形物を再開してから休止するまでの間にも、圧力調節処理を実行してもよい。

（Ｄ８）上述した各実施形態の圧力調節処理において、制御部５００は、フィードバック制御と、フィードフォワード制御とを組み合わせてフラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。例えば、三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃに外気温センサーが設けられ、制御部５００は、外気温センサーによって取得した外気温を用いたフィードフォワード制御によって、フラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。

（Ｄ９）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、可塑化部３０は、偏平な円柱状のフラットスクリュー４０と、平坦なスクリュー５２対向面を有するバレル５０とを備えている。これに対して、可塑化部３０は、長尺な軸状の外形を有し、軸の側面に螺旋状の溝が形成されたインラインスクリューと、円筒状のスクリュー対向面を有するバレルとを備えてもよい。

（Ｄ１０）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、駆動部３５は、駆動モーター３６と変速機とを備え、駆動モーター３６とフラットスクリュー４０とが変速機を介して接続されてもよい。この場合、変速機の減速比を切替えることによって、フラットスクリュー４０の回転数を切替えることができる。

（Ｄ１１）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、バレル５０とノズル６１との間には、バレル５０の貫通孔５６と、ノズル流路６８とに連通する流路を備えた流路部材が設けられてもよい。交差穴５７は、バレル５０ではなく、流路部材に設けられてもよい。この場合、吐出量調節機構７０の弁部７３は、流路部材に設けられた交差穴５７内に配置される。

（Ｄ１２）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｃにおいて、圧力測定部８０は、第２流路１５２に設けられてもよい。この場合、制御部５００は、圧力測定部８０によって測定した第２流路１５２内の造形材料の圧力を用いてフラットスクリュー４０の回転数を調節してもよい。

Ｅ．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。

（１）本開示の第１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、スクリューを有し、回転する前記スクリューを用いて材料を可塑化して造形材料にする可塑化部と、前記スクリューを回転させる駆動部と、前記可塑化部に連通し、前記造形材料が流れる供給流路と、前記供給流路に連通し、前記造形材料を吐出するノズルと、前記供給流路に設けられた弁部を有し、前記弁部を駆動させることによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出の停止と再開とを切替える吐出量調節機構と、前記可塑化部と前記弁部との間の前記供給流路における前記造形材料の圧力を測定する圧力測定部と、前記圧力測定部によって測定された前記圧力の測定値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節する制御部と、を備える。前記制御部は、前記吐出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が停止されていない期間には第１制御で前記駆動部を制御し、前記吐出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が停止されている期間には第２制御で前記駆動部を制御し、前記第１制御における前記スクリューの回転の調節度合いよりも、前記第２制御における前記スクリューの回転の調節度合いの方が小さい。
この形態の三次元造形装置によれば、制御部は、吐出量調節機構によってノズルからの造形材料の吐出が停止されていない期間には、スクリューの回転の調節度合いの大きな第１制御で駆動部を制御し、吐出量調節機構によってノズルからの造形材料の吐出が停止されている期間には、スクリューの回転の調節度合いの小さな第２制御で駆動部を制御する。そのため、ノズルからの造形材料の吐出が停止されている期間に、造形材料の圧力が変動しても、スクリューの回転が調節されにくくなるので、ノズルからの造形材料の吐出が再開された際に、ノズルからの造形材料の吐出が不安定になることを抑制できる。

（２）上記形態の三次元造形装置では、前記制御部は、前記第１制御において、前記測定値に応じて前記スクリューの回転数を変更し、前記第２制御において、予め設定された回転数で前記スクリューを回転させてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、第１制御におけるスクリューの回転の調節度合いよりも、第２制御におけるスクリューの回転の調節度合いを小さくできる。

（３）上記形態の三次元造形装置では、前記制御部は、前記第１制御において、前記測定値が前記圧力の目標値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くしてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、第１制御によって造形材料の圧力の測定値を目標値に近付けることができる。

（４）上記形態の三次元造形装置では、前記制御部は、前記第１制御において、前記測定値が前記圧力の目標値よりも大きな第１閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第２閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、前記測定値が前記第１閾値以下、かつ、前記第２閾値以上である場合には、前記スクリューの回転を調節しなくてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、圧力の値が第１閾値を超えた場合、または、第２閾値を下回った場合に、制御部がスクリューの回転を調節する。そのため、小さな圧力の変動によってスクリューの回転の調節が繰り返されて、ノズルからの造形材料の吐出が不安定になることを抑制できる。

（５）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記第１制御において、複数の前記測定値を用いて前記圧力の移動平均値を算出し、前記移動平均値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、制御部が造形材料の圧力の移動平均値を用いてスクリューの回転を調節するので、突発的な圧力の変動によってスクリューの回転が不安定になることを抑制できる。そのため、ノズルからの造形材料の吐出が不安定になることを、より抑制できる。

（６）上記形態の三次元造形装置において、前記可塑化部の前記スクリューは、前記材料が供給される溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューであり、前記可塑化部は、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記対向面に前記供給流路の開口部が設けられたバレルを有し、前記フラットスクリューと前記バレルとの間で前記材料を可塑化して前記造形材料にして、前記開口部から前記供給流路に流入させてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、小型なフラットスクリューを用いて材料を可塑化できるので、三次元造形装置の小型化を図ることができる。

（７）上記形態の三次元造形装置において、前記弁部は、前記可塑化部と前記ノズルとに連通可能な凹部を有し、前記吐出量調節機構は、前記可塑化部から前記ノズルに向かう方向に交差する回転軸を中心として前記弁部を回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して、前記ノズルに供給される前記造形材料の流量を調節してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、ノズルからの造形材料の吐出の停止と再開とを切替えることを簡易な構成で実現できる。

（８）上記形態の三次元造形装置において、前記弁部と前記ノズルとの間の前記供給流路には、前記造形材料を吸引する吸引部が接続されており、前記制御部は、前記第１制御において、前記吸引部によって前記造形材料が吸引されている期間に測定される前記測定値を用いずに前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、吸引部を用いて弁部とノズルとの間の供給流路の造形材料を吸引することによって、ノズルからの造形材料の糸引きを抑制できるとともに、吸引部を用いて造形材料を吸引している期間に測定される造形材料の圧力の値を用いずにスクリューの回転が調節されるので、スクリューの回転が不安定になることを抑制できる。

（９）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記第１制御において、前記スクリューの回転数と前記測定値との関係が表されたテーブルを参照して前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、スクリューの回転数と造形材料の圧力との関係が非線形であっても、ノズルからの造形材料の吐出を安定化できる。

（１０）上記形態の三次元造形装置は、前記弁部と前記ノズルとの間の前記供給流路の前記造形材料を加熱する加熱部を備え、前記制御部は、前記第１制御と前記第２制御との少なくともいずれか一方において、前記測定値に応じて前記加熱部の温度を調節してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、制御部が加熱部の温度を調節することによって、ノズルから吐出される造形材料の流動性を調節できる。そのため、ノズルからの造形材料の吐出をより安定化できる。

（１１）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記吐出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が停止されていない期間のうち、前記三次元造形装置のメンテナンス動作後から三次元造形物の造形が開始されるまでの期間において、第３制御で前記駆動部を制御し、前記第３制御における前記スクリューの回転の調節度合いよりも、前記第１制御における前記スクリューの回転の調節度合いの方が小さくてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、制御部は、メンテナンス動作後から三次元造形物の造形が開始されるまでの期間に、スクリューの回転を予め調節してから、三次元造形物の造形を開始する。そのため、ノズルからの造形材料の吐出を安定化できる。

（１２）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記第１制御において、前記測定値が前記圧力の目標値よりも大きな第１閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第２閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、前記第２制御において、前記測定値が前記目標値よりも大きな第３閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第４閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、前記第３閾値と前記第４閾値との差は、前記第１閾値と前記第２閾値との差よりも大きくてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、第１制御では、第２制御に比べてスクリューの回転の調節が開始されにくくなる。そのため、第１制御におけるスクリューの回転の調節度合いよりも、第２制御におけるスクリューの回転の調節度合いを小さくできる。

（１３）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記第１制御において、前記測定値が前記圧力の目標値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、前記第２制御において、前記測定値が前記目標値よりも大きな第３閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第４閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くしてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、第１制御では、第２制御に比べてスクリューの回転の調節が開始されにくくなる。そのため、第１制御におけるスクリューの回転の調節度合いよりも、第２制御におけるスクリューの回転の調節度合いを小さくできる。

（１４）上記形態の三次元造形装置において、前記制御部は、前記第１制御および前記第２制御において、複数の前記測定値を用いて前記圧力の移動平均値を算出し、前記移動平均値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節し、前記第２制御における前記移動平均値の算出に用いられる前記測定値のサンプル数は、前記第１制御における前記移動平均値の算出に用いられる前記測定値のサンプル数よりも多くてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、第１制御では、第２制御に比べてスクリューの回転の調節が開始されにくくなる。そのため、第１制御におけるスクリューの回転の調節度合いよりも、第２制御におけるスクリューの回転の調節度合いを小さくできる。

本開示は、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、三次元造形装置の制御方法、三次元造形物の製造方法等の形態で実現することができる。

２０…材料供給部、２２…供給路、３０…可塑化部、３１…スクリューケース、３５…駆動部、３６…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…溝部、４６…凸条部、４７…中央部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…貫通孔、５７…交差穴、５８…ヒーター、５９…冷媒配管、６１…ノズル、６８…ノズル流路、６９…ノズル孔、７０…吐出量調節機構、７３…弁部、７５…凹部、７７…操作部、８０…圧力測定部、９０…吸引部、９２…シリンダー、９３…プランジャー、１００，１００ｂ，１００ｃ…三次元造形装置、１０１…弁駆動部、１０２…プランジャー駆動部、１０３…冷媒ポンプ、１５１…第１流路、１５２…第２流路、１６０…第２ヒーター、２００…造形ユニット、３００…ステージ、３１０…造形面、４００…移動機構、５００…制御部、６００…廃棄材料回収箱、６１０…清掃部材

Claims (15)

1. 三次元造形装置であって、
   スクリューを有し、回転する前記スクリューを用いて材料を可塑化して造形材料にする可塑化部と、
   前記スクリューを回転させる駆動部と、
   前記可塑化部に連通し、前記造形材料が流れる供給流路と、
   前記供給流路に連通し、前記造形材料を吐出するノズルと、
   前記供給流路に設けられた弁部を有し、前記弁部を駆動させることによって前記ノズルからの前記造形材料の吐出の停止と再開とを切替える吐出量調節機構と、
   前記可塑化部と前記弁部との間の前記供給流路における前記造形材料の圧力を測定する圧力測定部と、
   前記圧力測定部によって測定された前記圧力の測定値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記吐出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が停止されていない期間には第１制御で前記駆動部を制御し、前記吐出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が停止されている期間には第２制御で前記駆動部を制御し、
   前記第１制御における前記スクリューの回転の調節度合いよりも、前記第２制御における前記スクリューの回転の調節度合いの方が小さい、
   三次元造形装置。
2. 請求項１に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、
   前記第１制御において、前記測定値に応じて前記スクリューの回転数を変更し、
   前記第２制御において、予め設定された回転数で前記スクリューを回転させる、三次元造形装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記第１制御において、
   前記測定値が前記圧力の目標値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、
   前記測定値が前記目標値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くする、三次元造形装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記第１制御において、
   前記測定値が前記圧力の目標値よりも大きな第１閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、
   前記測定値が前記目標値よりも小さな第２閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、
   前記測定値が前記第１閾値以下、かつ、前記第２閾値以上である場合には、前記スクリューの回転を調節しない、三次元造形装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記第１制御において、複数の前記測定値を用いて前記圧力の移動平均値を算出し、前記移動平均値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節する、三次元造形装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記可塑化部の前記スクリューは、前記材料が供給される溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューであり、
   前記可塑化部は、
   前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記対向面に前記供給流路の開口部が設けられたバレルを有し、
   前記フラットスクリューと前記バレルとの間で前記材料を可塑化して前記造形材料にして、前記開口部から前記供給流路に流入させる、三次元造形装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記弁部は、前記可塑化部と前記ノズルとに連通可能な凹部を有し、
   前記吐出量調節機構は、前記可塑化部から前記ノズルに向かう方向に交差する回転軸を中心として前記弁部を回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して、前記ノズルに供給される前記造形材料の流量を調節する、三次元造形装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記弁部と前記ノズルとの間の前記供給流路には、前記造形材料を吸引する吸引部が接続されており、
   前記制御部は、前記第１制御において、前記吸引部によって前記造形材料が吸引されている期間に測定される前記測定値を用いずに前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節する、三次元造形装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
   前記制御部は、前記第１制御において、前記スクリューの回転数と前記測定値との関係が表されたテーブルを参照して前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節する、三次元造形装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
    前記弁部と前記ノズルとの間の前記供給流路の前記造形材料を加熱する加熱部を備え、
    前記制御部は、前記第１制御と前記第２制御との少なくともいずれか一方において、前記測定値に応じて前記加熱部の温度を調節する、三次元造形装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の三次元造形装置であって、
    前記制御部は、前記吐出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が停止されていない期間のうち、前記三次元造形装置のメンテナンス動作後から三次元造形物の造形が開始されるまでの期間において、第３制御で前記駆動部を制御し、
    前記第３制御における前記スクリューの回転の調節度合いよりも、前記第１制御における前記スクリューの回転の調節度合いの方が小さい、三次元造形装置。
12. 請求項１に記載の三次元造形装置であって、
    前記制御部は、
    前記第１制御において、前記測定値が前記圧力の目標値よりも大きな第１閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第２閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、
    前記第２制御において、前記測定値が前記目標値よりも大きな第３閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第４閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、
    前記第３閾値と前記第４閾値との差は、前記第１閾値と前記第２閾値との差よりも大きい、三次元造形装置。
13. 請求項１に記載の三次元造形装置であって、
    前記制御部は、
    前記第１制御において、前記測定値が前記圧力の目標値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くし、
    前記第２制御において、前記測定値が前記目標値よりも大きな第３閾値を超えた場合に、前記スクリューの回転を遅くし、前記測定値が前記目標値よりも小さな第４閾値を下回った場合に、前記スクリューの回転を速くする、三次元造形装置。
14. 請求項１に記載の三次元造形装置であって、
    前記制御部は、前記第１制御および前記第２制御において、複数の前記測定値を用いて前記圧力の移動平均値を算出し、前記移動平均値に応じて前記駆動部を制御することによって、前記スクリューの回転を調節し、
    前記第２制御における前記移動平均値の算出に用いられる前記測定値のサンプル数は、前記第１制御における前記移動平均値の算出に用いられる前記測定値のサンプル数よりも多い、三次元造形装置。
15. 三次元造形物の製造方法であって、
    回転するスクリューを用いて材料を可塑化して造形材料にして、ノズルに供給する工程と、
    前記ノズルからの前記造形材料の吐出の停止と再開とを切替える工程と、
    前記ノズルに供給される前記造形材料の圧力の値を測定する工程と、
    測定された前記圧力の測定値に応じて前記スクリューの回転を調節する工程と、
    を有し、
    前記測定値に応じて前記スクリューの回転を調節する工程では、前記ノズルからの前記造形材料の吐出が停止されていない期間における前記スクリューの回転の調節度合いよりも、前記ノズルからの前記造形材料の吐出が停止されている期間における前記スクリューの回転の調節度合いの方が小さい、
    三次元造形物の製造方法。

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