JP2021066148A - 材料吐出装置および三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融材料の吐出の開始と停止との切替えと、吐出停止後のノズルからの溶融材料の垂れ下がりの抑制とを簡易な構成で実現する。【解決手段】材料吐出装置は、材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、可塑化部に連通する第１流路と、第１流路に連通し、容積式の回転ポンプを有する流量調節部と、流量調節部に連通する第２流路と、第２流路に連通し、溶融材料を吐出するノズルと、流量調節部を制御する制御部と、を備える。制御部は、回転ポンプの第１回転方向への回転を制御することによって、ノズルから吐出される溶融材料の量を調節する吐出制御と、回転ポンプの第１回転方向とは逆向きの第２回転方向への回転を制御することによって、第２流路内の溶融材料を吸引する吸引制御と、を実行する。【選択図】図１

Description

本開示は、材料吐出装置および三次元造形装置に関する。

特許文献１には、ノズルから吐出される溶融材料の量を調節するバタフライバルブと、バタフライバルブとノズルとの間に設けられ、負圧を発生させて溶融材料を吸引する吸引部とを備える装置が記載されている。

特開２０１９−０８１２６３号公報

上述した装置によれば、溶融材料の吐出の開始と停止との切替えと、吐出停止後のノズルからの溶融材料の垂れ下がりの抑制とを実現できる。しかし、これらを実現するためには、別個の機構であるバタフライバルブと吸引部とをそれぞれ制御する必要があるので、より簡素な構成にする点でさらなる改善の余地がある。

本開示の一形態によれば、材料吐出装置が提供される。この材料吐出装置は、材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、前記可塑化部に連通する第１流路と、前記第１流路に連通し、容積式の回転ポンプを有する流量調節部と、前記流量調節部に連通する第２流路と、前記第２流路に連通し、前記溶融材料を吐出するノズルと、前記流量調節部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記回転ポンプの第１回転方向への回転を制御することによって、前記ノズルから吐出される前記溶融材料の量を調節する吐出制御と、前記回転ポンプの前記第１回転方向とは逆向きの第２回転方向への回転を制御することによって、前記第２流路内の前記溶融材料を吸引する吸引制御と、を実行する。

三次元造形装置の概略構成を示す説明図。 材料吐出装置の概略構成を示す第１の斜視図。 材料吐出装置の概略構成を示す第２の斜視図。 フラットスクリューの構成を示す斜視図。 バレルの溝形成面を示す説明図。 流量調節部の構成を示す第１の説明図。 流量調節部の構成を示す第２の説明図。 回転ポンプの構成および吐出制御での動作を示す第１の説明図。 回転ポンプの構成および吐出制御での動作を示す第２の説明図。 回転ポンプの構成および吐出制御での動作を示す第３の説明図。 回転ポンプから排出される造形材料の流量の推移を模式的に示す説明図。 流量調節部から排出される造形材料の流量の推移を模式的に示す説明図。 回転ポンプの構成および吸引制御で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。

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２は、材料吐出装置２００の概略構成を示す第１の斜視図である。図３は、材料吐出装置２００の概略構成を示す第２の斜視図である。図１から図３までには、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から図３までにおける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。

図１に示すように、本実施形態における三次元造形装置１００は、材料吐出装置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、材料吐出装置２００に設けられたノズル８０からステージ３００上の目標位置に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を駆動させることによってノズル８０とステージ３００との相対的な位置を変化させて、ステージ３００上に所望の形状の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。材料吐出装置２００の構成については後述する。

ステージ３００は、ノズル８０に対向して配置されている。ステージ３００は、三次元造形物が造形される造形面３１０を有している。本実施形態では、造形面３１０は、水平方向、つまり、Ｘ，Ｙ方向に平行に設けられている。ステージ３００は、移動機構４００によって支持されている。

移動機構４００は、材料吐出装置２００のノズル８０とステージ３００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、材料吐出装置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８０とステージ３００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つのモーターが発生させる動力によって、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の制御下で駆動される。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を移動させずに材料吐出装置２００を移動させることによって、ノズル８０とステージ３００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と材料吐出装置２００との両方を移動させることによって、ノズル８０とステージ３００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、材料吐出装置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、材料吐出装置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。

図１から図３までに示すように、材料吐出装置２００は、駆動モーター２１０と、動力伝達部２２０と、材料供給部２０と、可塑化部３０と、第１流路６１と、流量調節部７０と、第２流路６２と、ノズル８０とを備えている。駆動モーター２１０は、可塑化部３０と流量調節部７０とを駆動させるための動力を発生させる。駆動モーター２１０は、制御部５００の制御下で駆動される。駆動モーター２１０の発生させた動力は、動力伝達部２２０によって、可塑化部３０と流量調節部７０に伝達される。

本実施形態では、動力伝達部２２０は、ギアボックス２２５と、第１プーリー２３１と、第２プーリー２３２と、第１ベルト２３３と、第１アイドラー２３４と、第３プーリー２４１と、第４プーリー２４２と、第２ベルト２４３と、第２アイドラー２４４とを備えている。ギアボックス２２５は、駆動モーター２１０に接続されている。ギアボックス２２５は、複数の歯車や軸等が組み合わされて構成されている。ギアボックス２２５は、互いに異なる向きに延びる第１出力軸２２６と第２出力軸２２７とを有している。第１出力軸２２６と第２出力軸２２７とは、駆動モーター２１０からの動力によって回転する。第１出力軸２２６の先端部には、第１プーリー２３１が固定されており、第２出力軸２２７の先端部には、第３プーリー２４１が固定されている。

第２プーリー２３２には、可塑化部３０の第１シャフト３２が固定されている。第１プーリー２３１と第２プーリー２３２との間には、第１ベルト２３３が掛け渡されている。第１ベルト２３３の張力は、第１アイドラー２３４によって調節される。第１出力軸の回転は、ギアボックス２２５、第１プーリー２３１、第１ベルト２３３、第２プーリー２３２、第１シャフト３２の順に伝達される。尚、動力伝達部２２０は、第１出力軸２２６の回転を歯車等によって第１シャフト３２に伝達するように構成されてもよい。

第４プーリー２４２には、流量調節部７０の第２シャフト７２が固定されている。第３プーリー２４１と第４プーリー２４２との間には、第２ベルト２４３が掛け渡されている。第２ベルト２４３の張力は、第２アイドラー２４４によって調節される。駆動モーター２１０からの動力は、ギアボックス２２５、第３プーリー２４１、第２ベルト２４３、第４プーリー２４２、第２シャフト７２の順に伝達される。尚、動力伝達部２２０は、第２出力軸２２７の回転を歯車等によって第２シャフト７２に伝達するように構成されてもよい。

材料供給部２０は、造形材料を生成するための材料を可塑化部３０に供給する。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。図２に示すように、本実施形態では、材料供給部２０は、材料を収容する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に収容された材料は、供給路２２を介して、可塑化部３０に供給される。

可塑化部３０は、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」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融点以上の温度に加熱されて液状になることのみならず、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。

図１に示すように、可塑化部３０は、スクリューケース３１と、第１シャフト３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０と、第１加熱部５８とを備えている。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−Ｘ方向側の端部には、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の＋Ｘ方向側の端面４７には、上述した第１シャフト３２が固定されている。

図４は、フラットスクリュー４０の斜視図である。本実施形態におけるフラットスクリュー４０は、略円柱状の形状を有している。フラットスクリュー４０の側面４９には、螺旋状のフライト部４５が設けられている。フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内においてＸ方向に沿った回転軸ＲＸ１を中心にして回転する。フラットスクリュー４０は、動力伝達部２２０と第１シャフト３２とを介して伝達された駆動モーター２１０からの動力によって回転する。

フラットスクリュー４０の−Ｘ方向側の端面４８には、フラットスクリュー４０の回転方向に沿って、第１溝部４１が設けられている。以下の説明では、第１溝部４１が設けられた端面のことを、溝形成面４８と呼ぶ。第１溝部４１は、スクロール溝を構成する。第１溝部４１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。第１溝部４１は、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４８には、第１溝部４１の側壁部を構成し、第１溝部４１に沿って延びている凸条部４４が設けられている。

フラットスクリュー４０は、側面４９に、第２溝部４２と材料導入口４３とを有している。第２溝部４２は、フライト部４５同士の間に形成された溝部である。本実施形態では、第２溝部４２は、螺旋状に設けられている。本実施形態では、フラットスクリュー４０の側面４９とスクリューケース３１との間に、材料供給部２０からペレット状の材料が供給される。第２溝部４２は、材料供給部２０から供給された材料を材料導入口４３に導く機能を有している。材料導入口４３は、第２溝部４２に沿って搬送された材料を第１溝部４１に導く機能を有している。

本実施形態において、フラットスクリュー４０には、第１溝部４１、第２溝部４２、および、材料導入口４３が、それぞれ１つずつ設けられている。つまり、フラットスクリュー４０は、１組の第１溝部４１、第２溝部４２、および、材料導入口４３を有している。なお、他の実施形態では、フラットスクリュー４０は、第１溝部４１、第２溝部４２、および、材料導入口４３を複数組備えてもよい。

図５は、バレル５０の溝形成面を示す説明図である。バレル５０は、フラットスクリュー４０の−Ｘ方向側に配置されており、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向する面５２を有している。以下の説明では、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向するバレル５０の面５２のことをスクリュー対向面５２と呼ぶ。スクリュー対向面５２の中央には、造形材料をノズル８０に供給するための貫通孔５６が設けられている。貫通孔５６は、可塑化部３０と流量調節部７０との間を接続する第１流路６１に連通している。

スクリュー対向面５２には、貫通孔５６に接続され、貫通孔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が設けられている。それぞれの案内溝５４は、フラットスクリュー４０の中央部４６に流入した造形材料を貫通孔５６に導く機能を有している。

図１に示すように、バレル５０には、材料を加熱するための第１加熱部５８が埋め込まれている。本実施形態では、第１加熱部５８は、電力の供給を受けて発熱するヒーターによって構成されている。第１加熱部５８の温度は、制御部５００によって制御される。第１加熱部５８は、バレル５０に埋め込まれるのではなく、バレル５０の−Ｘ方向側に配置されてもよい。

フラットスクリュー４０の第２溝部４２に供給された材料は、材料導入口４３を通じてフラットスクリュー４０の第１溝部４１に導入される。第１溝部４１に導入された材料は、フラットスクリュー４０の回転によって、第１溝部４１内を中央部４６に向かって搬送される。材料が第１溝部４１内を搬送される間に、材料は、フラットスクリュー４０の回転によるせん断と第１加熱部５８による加熱とによって可塑化されて、ペースト状の造形材料になる。中央部４６に流入した造形材料は、バレル５０に設けられた貫通孔５６を通じて第１流路６１に流出する。

可塑化部３０の貫通孔５６から流出した造形材料は、第１流路６１、流量調節部７０、第２流路６２、ノズル８０の順に流れる。ノズル８０は、その先端部に設けられたノズル孔８５からステージ３００の造形面３１０に向かって、第２流路６２から供給された造形材料を吐出する。ノズル８０から吐出される造形材料の量のことを吐出量と呼ぶことがある。

図６は、流量調節部７０の構成を示す第１の説明図である。図７は、流量調節部７０の構成を示す第２の説明図である。流量調節部７０は、可塑化部３０からノズル８０に供給される造形材料の流量を調節することによって、ノズル８０から吐出される造形材料の流量を調節する。第１流路６１には、逆止弁６５が設けられている。逆止弁６５は、流量調節部７０から可塑化部３０に向かう造形材料の流れを規制する。

本実施形態では、流量調節部７０は、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを備えている。第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとは、容積式のポンプである。第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとは、第１流路６１と第２流路６２との間に並列に設けられている。各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂの符号の末尾に付された「Ａ」または「Ｂ」の文字は、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂを区別するために付された文字である。以下の説明において、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂに所属する構成要素には、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂを区別するために付された文字と同じ文字「Ａ」または「Ｂ」を付して説明する。各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂを特に区別せずに説明する場合には、符号の末尾に「Ａ」または「Ｂ」の文字を付さずに説明する。各構成要素の所属を特に区別せずに説明する場合には、符号の末尾に「Ａ」または「Ｂ」の文字を付さずに説明する。

図８は、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂの構成および吐出制御での動作を示す第１の説明図である。第１回転ポンプ２７０Ａの構成と第２回転ポンプ２７０Ｂの構成とは、特に説明しない限り同じである。回転ポンプ２７０は、ローターケース２７１と、ローター２７７と、ピストン２７９と、第２加熱部２８０とを備えている。ローターケース２７１には、吸入口２７３と、貯留室２７４と、排出口２７５と、凹部２７６とが設けられている。貯留室２７４は、ローターケース２７１の円筒状の内壁面２７２によって画定される内部空間である。貯留室２７４は、内壁面２７２の＋Ｘ方向側の部分に開口部を有する吸入口２７３を介して第１流路６１に連通する。貯留室２７４は、内壁面２７２の−Ｚ方向側の部分に開口部を有する排出口２７５を介して第２流路６２に連通する。凹部２７６は、吸入口２７３と排出口２７５との間の内壁面２７２に設けられている。貯留室２７４には、Ｙ方向に沿って第２シャフト７２が貫通している。

貯留室２７４には、ローター２７７が配置されている。本実施形態では、ローター２７７は、楕円柱形状を有している。ローター２７７は、円形断面を有する柱形状や卵形断面を有する柱形状であってもよい。ローター２７７は、外周面２７８を有しており、外周面２７８の一部と内壁面２７２とが接触するように配置されている。外周面２７８の一部と内壁面２７２とが接触するとは、外周面２７８の一部と内壁面２７２とが実際に接触することだけでなく、造形材料が通過しない程度の間隔を設けて外周面２７８の一部と内壁面２７２とが接近していることをも含む意味である。造形材料が通過しない程度の間隔とは、例えば、数十マイクロメートルである。

ローター２７７は、第２シャフト７２に固定されている。ローター２７７は、偏心した回転軸ＲＸ２を有している。偏心した回転軸ＲＸ２とは、ローター２７７の幾何中心ＣＧと回転軸ＲＸ２とが離れていることを意味する。ローター２７７の密度が均一である場合には、ローター２７７の幾何中心ＣＧは、ローター２７７の重心と一致する。第２シャフト７２とローター２７７とは、動力伝達部２２０を介して伝達された駆動モーター２１０からの動力によって、Ｙ方向に沿った回転軸ＲＸ２を中心にして回転する。ローター２７７は、外周面２７８の一部を内壁面２７２に接触させながら回転する。第１回転ポンプ２７０Ａの第１ローター２７７Ａと、第２回転ポンプ２７０Ｂの第２ローター２７７Ｂとは、それぞれの回転位相が異なるように、異なる向きに第２シャフト７２に固定されている。

ピストン２７９は、凹部２７６に配置されている。ピストン２７９は、ばね等の弾性部材によって、ローター２７７の外周面２７８に向かって付勢されており、ローター２７７の外周面２７８に接触している。ピストン２７９は、ローター２７７とともに、貯留室２７４を第１流路６１に連通する吸入室Ｒｉｎと、第２流路６２に連通する排出室Ｒｏｕｔとに区画する。ローター２７７とピストン２７９とは、工具鋼等の耐摩耗性に優れた材料で形成されることが好ましい。

ローターケース２７１には、造形材料を加熱するための第２加熱部２８０が埋め込まれている。本実施形態では、第２加熱部２８０は、電力の供給を受けて発熱するヒーターによって構成されている。第２加熱部２８０の温度は、制御部５００によって制御される。本実施形態では、ローターケース２７１には、吸入口２７３の近傍と、排出口２７５の近傍と、凹部２７６の近傍と、ローター２７７を挟んで凹部２７６に対向する位置とに、第２加熱部２８０が４つ埋め込まれている。第２加熱部２８０の個数は、４つではなく、１つから３つでもよいし、５つ以上でもよい。第２加熱部２８０は、ローターケース２７１に埋め込まれるのではなく、ローターケース２７１の外周に配置されてもよい。

図９は、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂの構成および吐出制御での動作を示す第２の説明図である。図１０は、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂの構成および吐出制御での動作を示す第３の説明図である。図１１は、１つの回転ポンプ２７０から排出される造形材料の流量の推移を模式的に示す説明図である。図１１における横軸は、時間を表しており、縦軸は、造形材料の流量を表している。図１１には、回転ポンプ２７０のローター２７７を一定速度で回転させた際の、排出口２７５から排出される造形材料の流量Ｑが表されている。吐出制御では、回転ポンプ２７０は、ローター２７７の第１回転方向ＲＤ１への回転によって、吸入室Ｒｉｎの容積と排出室Ｒｏｕｔの容積とを変化させて、吸入室Ｒｉｎから排出室Ｒｏｕｔに造形材料を移送する。排出室Ｒｏｕｔに移送された造形材料は、排出口２７５から第２流路６２に排出されて、ノズル８０に供給される。

図１１に示した時刻ｔ１では、図９に表されたように、ローター２７７は、吸入口２７３を塞いでいる。そのため、このタイミングでは、貯留室２７４に吸入室Ｒｉｎは形成されていない。

図１１に示した時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間に、図９に表された位置から図８に表された位置までローター２７７が第１回転方向ＲＤ１に回転することによって、貯留室２７４が第１流路６１に連通する。ローター２７７の第１回転方向ＲＤ１への回転に応じて、ピストン２７９は、貯留室２７４に向かって突き出す。ローター２７７とピストン２７９とによって貯留室２７４が区画されることによって、吸入室Ｒｉｎと排出室Ｒｏｕｔとが形成される。ローター２７７の第１回転方向ＲＤ１への回転に応じて、吸入室Ｒｉｎの容積は拡大され、排出室Ｒｏｕｔの容積は縮小される。そのため、吸入口２７３から吸入室Ｒｉｎに造形材料が流入し、排出室Ｒｏｕｔから排出口２７５に造形材料が圧送される。排出口２７５から第２流路６２に圧送された造形材料は、ノズル８０から吐出される。

図１１に示した時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に、図８に表された位置から図１０に表された位置までローター２７７が第１回転方向ＲＤ１に回転する。ローター２７７の第１回転方向ＲＤ１への回転に応じて、ピストン２７９は、ローター２７７によって凹部２７６に押し戻される。ローター２７７の第１回転方向ＲＤ１への回転に応じて、吸入室Ｒｉｎの容積はさらに拡大され、排出室Ｒｏｕｔの容積はさらに縮小される。そのため、吸入口２７３から吸入室Ｒｉｎへの造形材料の流入と、排出室Ｒｏｕｔから排出口２７５への造形材料の圧送とが継続される。

図１１に示した時刻ｔ３のタイミングでは、図１０に表されたように、ローター２７７は、排出口２７５を塞いでいる。そのため、このタイミングでは、第２流路６２に連通する排出室Ｒｏｕｔが消失して、回転ポンプ２７０からの造形材料の排出量はゼロになる。

図１１に示した時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間に、図１０に表された位置から図８に表された位置までローター２７７が第１回転方向ＲＤ１に回転する。この際に、ピストン２７９がローター２７７に押されて、ピストン２７９の先端部は、一時的に凹部２７６に収容される。吸入室Ｒｉｎは、一時的に第１流路６１と第２流路６２とに連通する。

図１１に示した時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間に、ローター２７７は、第１回転方向ＲＤ１に１回転する。時刻ｔ４のタイミングでは、図９に表されたように、ローター２７７は、再び吸入口２７３を塞ぐ。ローター２７７によって吸入口２７３が塞がれたタイミングを境にして、吸入室Ｒｉｎであった空間が第２流路６２のみに連通して、新たな排出室Ｒｏｕｔが形成される。その後、ローター２７７の第１回転方向ＲＤ１への回転によって、新たな吸入室Ｒｉｎが形成される。

図１１に示すように、回転ポンプ２７０から排出される造形材料の流量は、第１回転方向ＲＤ１への回転ポンプ２７０の回転数に応じて変化する。回転ポンプ２７０の回転数とは、単位時間当たりに回転ポンプ２７０のローター２７７が回転する回数のことを意味する。回転ポンプ２７０の回転数を増加させた場合、回転ポンプ２７０から排出される造形材料の流量は増加し、回転ポンプ２７０の回転数を減少させた場合、回転ポンプ２７０から排出される造形材料の流量は減少する。図１１に示すように、１つの回転ポンプ２７０から排出される造形材料には脈流が生じる。そのため、１つの回転ポンプ２７０のみを駆動させた場合には、ノズル８０から吐出される造形材料に脈流が生じる。

図１２は、吐出制御において流量調節部７０から排出される造形材料の流量の推移を模式的に示す説明図である。横軸は、時間を表しており、縦軸は、造形材料の流量を表している。図１２には、第１回転ポンプ２７０Ａと２回転ポンプ２７０Ｂとを一定の回転数で駆動させた際の、第１排出口２７５Ａから排出される造形材料の流量Ｑ１と、第２排出口２７５Ｂから排出される造形材料の流量Ｑ２と、これらの合計流量Ｑ３とが表されている。本実施形態では、流量調節部７０は、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを備えており、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとは、合計流量Ｑ３の変動が抑制されるように、第１回転ポンプ２７０Ａの回転位相と第２回転ポンプ２７０Ｂの回転位相とを互いに異ならせて駆動される。第１回転ポンプ２７０Ａの回転位相とは、第１ローター２７７Ａの回転位相のことを意味し、第２回転ポンプ２７０Ｂの回転位相とは、第２ローター２７７Ｂの回転位相のことを意味する。

図１３は、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂの構成および吸引制御での動作を示す説明図である。吸引制御では、回転ポンプ２７０は、第１回転方向ＲＤ１とは逆向きの第２回転方向ＲＤ２へのローター２７７の回転によって、吸入室Ｒｉｎの容積と排出室Ｒｏｕｔの容積とを変化させて、排出室Ｒｏｕｔから吸入室Ｒｉｎに造形材料を移送する。ローター２７７が第２回転方向ＲＤ２に回転することによって、排出室Ｒｏｕｔの容積は拡大され、吸入室Ｒｉｎの容積は縮小される。そのため、排出室Ｒｏｕｔが負圧になり、第２流路６２から排出室Ｒｏｕｔに造形材料が吸引される。この際に、吸入室Ｒｉｎから第１流路６１に造形材料が逆流する場合があるが、流量調節部７０から可塑化部３０に向かう造形材料の流れは、第１流路６１に設けられた逆止弁６５によって規制される。

図１４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８０の移動経路や、ノズル８０から吐出される造形材料の量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作成される。スライサーソフトは、三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフト等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、層ごとの造形データを作成する。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に内蔵された第１加熱部５８の温度を制御することによって、材料を可塑化させて造形材料を生成する。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Ｓ１３０にて、制御部５００は、吐出制御を実行する。吐出制御では、制御部５００は、駆動モーター２１０を制御することによって、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを、図８から図１０までに示した第１回転方向ＲＤ１に駆動させる。第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとが第１回転方向ＲＤ１に駆動されることによって、ノズル８０からの造形材料の吐出が開始される。制御部５００は、駆動モーター２１０を制御して第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとの第１回転方向ＲＤ１への回転数を調節することによって、ノズル８０から吐出される造形材料の量を調節しつつ、三次元造形物を造形する。

ステップＳ１４０にて、制御部５００は、ノズル８０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８０からの造形材料の吐出を停止するか否かを判断する。

ステップＳ１４０でノズル８０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Ｓ１３０に処理を戻して、三次元造形物の造形を継続する。一方、ステップＳ１４０でノズル８０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Ｓ１５０に処理を進めて、吸引制御を実行する。吸引制御では、制御部５００は、駆動モーター２１０を制御することによって、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとの回転を第１回転方向ＲＤ１から、図１３に示した第２回転方向ＲＤ２に切替える。第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとの回転が第１回転方向ＲＤ１から第２回転方向ＲＤ２に切替わることによって、排出室Ｒｏｕｔが負圧になり、ノズル８０から吐出された造形材料の少なくとも一部は、排出室Ｒｏｕｔからノズル孔８５にかけての材料吐出装置２００内に吸引される。その後、制御部５００は、第１回転ポンプ２７０Ａの回転と第２回転ポンプ２７０Ｂの回転とを停止させる。

ステップＳ１６０にて、制御部５００は、三次元造形物の造形が完了したか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、三次元造形物の造形が完了したか否かを判断できる。ステップＳ１６０で三次元造形物の造形が完了したと判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１３０に処理を戻して、三次元造形物の造形を再開する。一方、ステップＳ１６０で三次元造形物の造形が完了したと判断された場合、制御部５００は、この処理を終了する。

図１５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、ノズル８０から造形材料が吐出されて、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の造形面３１０上に造形される。

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が吐出制御を実行して、流量調節部７０の各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂを第１回転方向ＲＤ１に駆動させることによって、ノズル８０からの造形材料の吐出を実現でき、制御部５００が各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂの駆動を停止させることによって、ノズル８０からの造形材料の吐出を停止できる。制御部５００が吸引制御を実行して、各回転ポンプ２７０Ａ，２７０Ｂを第２回転方向ＲＤ２に駆動させることによって、吐出停止後のノズル８０からの造形材料の垂れ下がりの抑制を実現できる。そのため、造形材料の吐出の開始と停止との切替えを実現するための機構と、吐出停止後のノズル８０からの造形材料の垂れ下がりの抑制を実現するための機構とを別個に設けずに、１ユニットの流量調節部７０によってこれらを実現できる。特に、本実施形態では、ローター２７７とピストン２７９とを備えた簡素な構成の回転ポンプ２７０を用いてこれらを実現できる。

また、本実施形態では、流量調節部７０には、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとが第１流路６１と第２流路６２に対して並列に設けられ、第１回転ポンプ２７０Ａの回転位相と第２回転ポンプ２７０Ｂの回転位相とを異ならせて、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとが駆動される。そのため、ノズル８０から吐出される造形材料の脈流を抑制できる。

また、本実施形態では、可塑化部３０と流量調節部７０との間の第１流路６１に、流量調節部７０から可塑化部３０に向かう造形材料の流れを規制する逆止弁６５が設けられている。そのため、吸引制御の際に流量調節部７０から可塑化部３０に向かって逆流した造形材料が可塑化部３０に流入することを抑制できる。

また、本実施形態では、可塑化部３０は、フラットスクリュー４０の回転と、第１加熱部５８による加熱とによって、フラットスクリュー４０の溝形成面４８とバレル５０との間で材料を可塑化させる。そのため、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸ１に沿った方向において可塑化部３０を小型化できるので、回転軸ＲＸ１に沿った方向において材料吐出装置２００を小型化できる。

また、本実施形態では、駆動モーター２１０は、動力伝達部２２０を介してフラットスクリュー４０を回転させ、かつ、動力伝達部２２０を介して駆動モーター２１０から第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを駆動させる。そのため、フラットスクリュー４０を回転させるための動力発生装置と、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを駆動させるための動力発生装置とを別個に設けずに、１つの駆動モーター２１０によって、フラットスクリュー４０を回転させ、かつ、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを駆動させることができるので、材料吐出装置２００を小型化できる。

また、本実施形態では、材料供給部２０からフラットスクリュー４０の側面４９に向かってペレットの状態の材料が供給され、ペレットの状態を保たれた材料が側面４９に設けられた第２溝部４２から溝形成面４８に設けられた第１溝部４１に導入される。そのため、材料供給部２０から供給された材料を直ちに可塑化させずに、材料をペレットの状態でフラットスクリュー４０の溝形成面４８とバレル５０との間に安定して供給できるので、ノズル８０から吐出される造形材料の量が変動することを抑制できる。

また、本実施形態では、流量調節部７０の回転ポンプ２７０には、第２加熱部２８０が設けられており、第２加熱部２８０を用いて回転ポンプ２７０内の造形材料を加熱できる。そのため、ノズル８０から吐出される造形材料の流動性を高めることができる。

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、材料吐出装置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の回転と第１加熱部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８０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８０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。

材料吐出装置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。

材料吐出装置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．他の実施形態：
（Ｂ１）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、流量調節部７０には、ローター２７７とピストン２７９とを備える回転ポンプ２７０が設けられている。これに対して、流量調節部７０には、回転ポンプ２７０に代えて、ベーンポンプやギアポンプ等の容積式ポンプが設けられてもよい。この場合、ベーンポンプやギアポンプの回転を制御することによって、造形材料の吐出の開始と停止との切替えと、吐出停止後のノズル８０からの造形材料の垂れ下がりの抑制とを実現できる。

（Ｂ２）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、流量調節部７０には、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとが、第１流路６１と第２流路６２とに対して並列に設けられている。これに対して、流量調節部７０には、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとのいずれか一方が設けられていなくてもよい。流量調節部７０には、３つ以上の回転ポンプ２７０が第１流路６１と第２流路６２とに並列に設けられてもよい。３つ以上の回転ポンプ２７０が設けられる場合には、３つ以上の回転ポンプ２７０からノズル８０に供給される造形材料の合計流量の変動が抑制されるように、各回転ポンプ２７０の回転位相を異ならせて駆動されることが好ましい。流量調節部７０に設けられる回転ポンプ２７０の個数が多いほど、ノズル８０から吐出される造形材料の脈流を効果的に抑制できる。

（Ｂ３）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、材料吐出装置２００の第１流路６１に逆止弁６５が設けられている。これに対して、材料吐出装置２００には逆止弁６５が設けられていなくてもよい。材料吐出装置２００には、第１流路６１ではなく、例えば、回転ポンプ２７０の吸入口２７３に逆止弁６５が設けられてもよいし、可塑化部３０の貫通孔５６に逆止弁６５が設けられてもよい。

（Ｂ４）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、可塑化部３０は、溝形成面４８を有するフラットスクリュー４０と、溝形成面４８に対向するバレル５０とを備え、回転するフラットスクリュー４０の溝形成面４８とバレル５０との間で材料を可塑化させている。これに対して、可塑化部３０は、側面に螺旋溝が設けられた長尺のスクリューと、スクリューを収容する円筒状のバレルとを備え、回転するスクリューの側面とバレルとの間で材料を可塑化させてもよい。

（Ｂ５）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、材料吐出装置２００には、動力伝達部２２０が設けられ、駆動モーター２１０は、動力伝達部２２０を介して、フラットスクリュー４０を回転させ、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを駆動させている。これに対して、材料吐出装置２００には、動力伝達部２２０が設けられなくてもよい。この場合、例えば、第１シャフト３２に接続された、フラットスクリュー４０を回転させるモーターと、第２シャフト７２に接続された、第１回転ポンプ２７０Ａと第２回転ポンプ２７０Ｂとを駆動させるモーターとが設けられてもよい。

（Ｂ６）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、第１回転ポンプ２７０Ａの第１ローター２７７Ａと、第２回転ポンプ２７０Ｂの第２ローター２７７Ｂとが、第２シャフト７２に固定されており、第１ローター２７７Ａと第２ローター２７７Ｂとは、１つの駆動モーター２１０からの動力によって回転する。これに対して、例えば、第１ローター２７７Ａと第２ローター２７７Ｂとが、それぞれ異なるシャフトに固定されており、それぞれのシャフトを回転させるモーターが設けられてもよい。この場合、制御部５００は、第１回転ポンプ２７０Ａの回転位相と第２回転ポンプ２７０Ｂの回転位相とを異ならせて各モーターを駆動させることによって、ノズル８０から吐出される造形材料の脈流を抑制できる。

（Ｂ７）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、フラットスクリュー４０の側面４９には、第２溝部４２が設けられている。これに対して、フラットスクリュー４０の側面４９には、第２溝部４２が設けられなくてもよい。

（Ｂ８）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、材料吐出装置２００の流量調節部７０には、第２加熱部２８０が設けられている。これに対して、材料吐出装置２００には、第２加熱部２８０が設けられなくてもよい。材料吐出装置２００には、流量調節部７０ではなく、例えば、第２流路６２の近傍やノズル８０の近傍に第２加熱部２８０が設けられてもよい。

Ｃ．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）本開示の一形態によれば、材料吐出装置が提供される。この材料吐出装置は、材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、前記可塑化部に連通する第１流路と、前記第１流路に連通し、容積式の回転ポンプを有する流量調節部と、前記流量調節部に連通する第２流路と、前記第２流路に連通し、前記溶融材料を吐出するノズルと、前記流量調節部を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記回転ポンプの第１回転方向への回転を制御することによって、前記ノズルから吐出される前記溶融材料の量を調節する吐出制御と、前記回転ポンプの前記第１回転方向とは逆向きの第２回転方向への回転を制御することによって、前記第２流路内の前記溶融材料を吸引する吸引制御と、を実行する。
この形態の材料吐出装置によれば、回転ポンプの回転を制御することによって、溶融材料の吐出の開始と停止との切替えと、吐出停止後のノズルからの溶融材料の垂れ下がりの抑制とを実現できる。そのため、溶融材料の吐出の開始と停止との切替えを実現するための機構と、吐出停止後のノズルからの溶融材料の垂れ下がりの抑制を実現するための機構とを別個に設けずに、簡素な構成でこれらを実現できる。

（２）上記形態の材料吐出装置において、前記回転ポンプは、前記第１流路と前記第２流路とに連通可能な貯留室と、偏心した回転軸と外周面とを有し、前記外周面の一部を前記貯留室の内壁面に接触させながら前記回転軸を中心にして回転するローターと、前記外周面に向かって付勢され、前記ローターとともに、前記貯留室を前記第１流路に連通する吸入室と前記第２流路に連通する排出室とに区画するピストンと、を有し、前記ローターの前記第１回転方向への回転によって、前記吸入室の容積と前記排出室の容積とを変化させて、前記吸入室から前記排出室に前記溶融材料を移送し、前記ローターの前記第２回転方向への回転によって、前記吸入室の容積と前記排出室の容積とを変化させて、前記排出室から前記吸入室に前記溶融材料を移送してもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、簡素な構成の回転ポンプによって、溶融材料の吐出の開始と停止との切替えと、吐出停止後のノズルからの溶融材料の垂れ下がりの抑制とを実現できる。

（３）上記形態の材料吐出装置において、前記流量調節部は、前記第１流路と前記第２流路との間に並列に設けられた複数の前記回転ポンプを有し、複数の前記回転ポンプは、それぞれの回転位相を異ならせて前記第１回転方向に駆動されてもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、ノズルから吐出される溶融材料の脈流を抑制できる。

（４）上記形態の材料吐出装置において、前記第１流路には、前記流量調節部から前記可塑化部に向かう前記溶融材料の流れを規制する逆止弁が設けられてもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、流量調節部から可塑化部に向かって逆流した溶融材料の可塑化部への流入を抑制できる。

（５）上記形態の材料吐出装置において、前記可塑化部は、第１溝部が設けられた溝形成面を有するフラットスクリューと、前記溝形成面に対向し、前記第１流路に連通する貫通孔を有するバレルと、第１加熱部と、を備え、前記フラットスクリューの回転と前記第１加熱部による加熱とによって、前記第１溝部に供給された前記材料を可塑化して前記溶融材料にして、前記溶融材料を前記貫通孔から前記第１流路に供給してもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、フラットスクリューの回転と第１加熱部による加熱とによって、第１溝部に供給された材料を可塑化できるので、フラットスクリューの回転軸に沿った方向において、可塑化部を小型化できる。

（６）上記形態の材料吐出装置において、前記フラットスクリューを回転させる駆動モーターと、前記駆動モーターから前記回転ポンプに動力を伝達する動力伝達部と、を備え、前記駆動モーターは、前記フラットスクリューを回転させ、かつ、前記動力伝達部を介して前記回転ポンプを駆動させてもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、フラットスクリューを回転させる駆動モーターと、回転ポンプを駆動させる駆動モーターとを別個に設けずに、１つの駆動モーターによって、フラットスクリューを回転させ、かつ、回転ポンプを駆動させることができる。そのため、材料吐出装置を小型化できる。

（７）上記形態の材料吐出装置において、前記フラットスクリューの側面部には、第２溝部が設けられてもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、材料をペレットの状態でフラットスクリューの溝形成面とバレルとの間に安定して供給できる。そのため、ノズルから吐出される造形材料の量が変動することを抑制できる。

（８）上記形態の材料吐出装置において、前記流量調節部は、第２加熱部を有してもよい。
この形態の材料吐出装置によれば、第２加熱部を用いて流量調節部の溶融材料を加熱できるため、ノズルから吐出される溶融材料の流動性を高めることができる。

本開示は、材料吐出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、材料吐出装置の制御方法、三次元造形装置、三次元装置の制御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、３２…第１シャフト、４０…フラットスクリュー、４１…第１溝部、４２…第２溝部、４３…材料導入口、４４…凸条部、４５…フライト部、４６…中央部、４７…端面、４８…溝形成面、４９…側面、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…貫通孔、５８…第１加熱部、６１…第１流路、６２…第２流路、６５…逆止弁、７０…流量調節部、７２…第２シャフト、８０…ノズル、８５…ノズル孔、１００…三次元造形装置、２００…材料吐出装置、２１０…駆動モーター、２２０…動力伝達部、２２５…ギアボックス、２２６…第１出力軸、２２７…第２出力軸、２３１…第１プーリー、２３２…第２プーリー、２３３…第１ベルト、２３４…第１アイドラー、２４１…第３プーリー、２４２…第４プーリー、２４３…第２ベルト、２４４…第２アイドラー、２７０…回転ポンプ、２７１…ローターケース、２７２…内壁面、２７３…吸入口、２７４…貯留室、２７５…排出口、２７６…凹部、２７７…ローター、２７８…外周面、２７９…ピストン、２８０…第２加熱部、３００…ステージ、３１０…造形面、４００…移動機構、５００…制御部

Claims (9)

1. 材料吐出装置であって、
   材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、
   前記可塑化部に連通する第１流路と、
   前記第１流路に連通し、容積式の回転ポンプを有する流量調節部と、
   前記流量調節部に連通する第２流路と、
   前記第２流路に連通し、前記溶融材料を吐出するノズルと、
   前記流量調節部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記回転ポンプの第１回転方向への回転を制御することによって、前記ノズルから吐出される前記溶融材料の量を調節する吐出制御と、
   前記回転ポンプの前記第１回転方向とは逆向きの第２回転方向への回転を制御することによって、前記第２流路内の前記溶融材料を吸引する吸引制御と、
   を実行する、材料吐出装置。
2. 請求項１に記載の材料吐出装置であって、
   前記回転ポンプは、
   前記第１流路と前記第２流路とに連通可能な貯留室と、
   偏心した回転軸と外周面とを有し、前記外周面の一部を前記貯留室の内壁面に接触させながら前記回転軸を中心にして回転するローターと、
   前記外周面に向かって付勢され、前記ローターとともに、前記貯留室を前記第１流路に連通する吸入室と前記第２流路に連通する排出室とに区画するピストンと、を有し、
   前記ローターの前記第１回転方向への回転によって、前記吸入室の容積と前記排出室の容積とを変化させて、前記吸入室から前記排出室に前記溶融材料を移送し、
   前記ローターの前記第２回転方向への回転によって、前記吸入室の容積と前記排出室の容積とを変化させて、前記排出室から前記吸入室に前記溶融材料を移送する、
   材料吐出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の材料吐出装置であって、
   前記流量調節部は、前記第１流路と前記第２流路との間に並列に設けられた複数の前記回転ポンプを有し、
   複数の前記回転ポンプは、それぞれの回転位相を異ならせて前記第１回転方向に駆動される、材料吐出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の材料吐出装置であって、
   前記第１流路には、前記流量調節部から前記可塑化部に向かう前記溶融材料の流れを規制する逆止弁が設けられている、材料吐出装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の材料吐出装置であって、
   前記可塑化部は、
   第１溝部が設けられた溝形成面を有するフラットスクリューと、
   前記溝形成面に対向し、前記第１流路に連通する貫通孔を有するバレルと、
   第１加熱部と、を備え、
   前記フラットスクリューの回転と前記第１加熱部による加熱とによって、前記第１溝部に供給された前記材料を可塑化して前記溶融材料にして、前記溶融材料を前記貫通孔から前記第１流路に供給する、材料吐出装置。
6. 請求項５に記載の材料吐出装置であって、
   前記フラットスクリューを回転させる駆動モーターと、
   前記駆動モーターから前記回転ポンプに動力を伝達する動力伝達部と、を備え、
   前記駆動モーターは、前記フラットスクリューを回転させ、かつ、前記動力伝達部を介して前記回転ポンプを駆動させる、材料吐出装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の材料吐出装置であって、
   前記フラットスクリューの側面部には、第２溝部が設けられている、材料吐出装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の材料吐出装置であって、
   前記流量調節部は、第２加熱部を有する、材料吐出装置。
9. 三次元造形装置であって、
   材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、
   前記可塑化部に連通する第１流路と、
   前記第１流路に連通し、容積式の回転ポンプを有する流量調節部と、
   前記流量調節部に連通する第２流路と、
   前記第２流路に連通し、前記溶融材料をステージに向かって吐出するノズルと、
   前記流量調節部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記回転ポンプの第１回転方向への回転を制御することによって、前記ノズルから吐出される前記溶融材料の量を調節する吐出制御と、
   前記回転ポンプの前記第１回転方向とは逆向きの第２回転方向への回転を制御することによって、前記第２流路内の前記溶融材料を吸引する吸引制御と、
   を実行する、三次元造形装置。

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