JP2022100655A - 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】第１ノズルの吐出応答性を向上させることができる三次元造形装置を提供する。【解決手段】可塑化部と、ステージと、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを有する吐出部と、第１吐出調整部と、第２吐出調整部と、前記吐出部を前記ステージに対して相対移動させる移動部と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記第１吐出調整部および前記第２吐出調整部を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える切替処理と、前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理と、を行う、三次元造形装置。【選択図】図１１

Description

本発明は、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。

可塑化された可塑化材料を吐出して積層させ、硬化させることによって三次元造形物を製造する三次元造形装置が知られている。

例えば特許文献１には、予熱器で加熱されて溶融した熱可塑性の材料を、予め設定された形状データにしたがって走査する押出ノズルから、基台上の特定領域に押し出し、その基台上で硬化した材料の上にさらに溶融した材料を積層して三次元物体を作成する方法が記載されている。

また、例えば特許文献２には、材料を可塑化して、複数のノズルから可塑化された可塑化材料を吐出する三次元造形用のヘッドが開示されている。

特開２００６－１９２７１０号公報 国際公開第２０１６／１８５６２６号

特許文献１のように、材料を可塑化して一筆書きで造形していく場合、造形時間が長くなる。これに対し、特許文献２では、複数のノズルをライン状に設けることで、１回のスキャンで多数の場所に造形物が造形されるため、造形時間を短くすることができる。このような複数のノズルは、共通流路によって互いに連通されており、造形物の形状に合わせてノズル毎に吐出が制御される。

しかしながら、複数のノズルのうち第１ノズルにおいて吐出を停止させた状態から、第１ノズルの吐出を開始させる場合、第１ノズルの吐出応答性が悪くなることがあった。

本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
スクリューを有し、前記スクリューを回転させることによって材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、
前記可塑化材料が堆積される堆積面を有するステージと、
前記堆積面に向かって前記可塑化材料を吐出し、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを有する吐出部と、
前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第１吐出調整部と、
前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第２吐出調整部と、
前記堆積面に平行な第１軸に沿って、前記吐出部を前記ステージに対して相対移動させる移動部と、
前記可塑化部、前記第１吐出調整部、および前記第２吐出調整部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１吐出調整部および前記第２吐出調整部を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える切替処理と、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理と、
を行う。

本発明に係る三次元造形物の製造方法の一態様は、
スクリューを回転させることによって材料を可塑化して可塑化材料を可塑化部で生成し、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを、ステージに対して相対移動させながら、前記可塑化材料を前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記ステージに向かって吐出して、三次元造形物を造形する三次元造形物の製造方法であって、
前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第１吐出調整部、および前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第２吐出調整部、を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える工程と、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる工程と、
を含む。

本実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る三次元造形装置のフラットスクリューを模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る三次元造形装置のバレルを模式的に示す平面図。 本実施形態に係る三次元造形装置の吐出部を模式的に示す底面図。 本実施形態に係る三次元造形装置の吐出部を模式的に示す断面図。 本実施形態に係る三次元造形装置の吐出部の流路を模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る三次元造形装置の第１ロッドピンの動きを説明するための図。 本実施形態に係る三次元造形装置の第１ロッドピンの動きを説明するための図。 本実施形態に係る三次元造形装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。 本実施形態に係る三次元造形装置の処理層形成処理を説明するための断面図。 本実施形態に係る三次元造形装置の制御部の造形層形成処理を説明するためのフローチャート。 本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置の制御部の造形層形成処理を説明するためのフローチャート。 本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置の制御部の造形層形成処理を説明するためのフローチャート。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 三次元造形装置
１．１． 全体の構成
まず、本実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る三次元造形装置１００を模式的に示す断面図である。なお、図１では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、例えば、水平方向である。Ｚ軸方向は、例えば、鉛直方向である。

三次元造形装置１００は、図１に示すように、造形ユニット１０と、ステージ２０と、移動部３０と、制御部４０と、を含む。

三次元造形装置１００は、造形ユニット１０の吐出部１６０からステージ２０に可塑化された可塑化材料を吐出させつつ、移動部３０を駆動して、吐出部１６０とステージ２０との相対的な位置を変化させる。これにより、三次元造形装置１００は、ステージ２０上に所望の形状の三次元造形物を造形する。造形ユニット１０の詳細な構成は、後述する。

ステージ２０は、移動部３０によって移動される。ステージ２０の堆積面２２には、吐出部１６０から吐出された可塑化材料が堆積され、三次元造形物が形成される。なお、ステージ２０の堆積面２２に直接的に可塑化材料が堆積されてもよいが、ステージ２０の上に試料プレートを配置して、試料プレートの上に三次元造形物が形成されてもよい。この場合、試料プレートを介して、ステージ２０に造形物材料が堆積されることとなる。

移動部３０は、堆積面２２に平行なＸ軸に沿って、造形ユニット１０の吐出部１６０をステージ２０に対して相対移動させる。図示の例では、移動部３０は、造形ユニット１０に対して、ステージ２０を移動させる。移動部３０は、例えば、３つのモーター３２の駆動力によって、ステージ２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ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。モーター３２は、制御部４０によって制御される。

なお、移動部３０は、ステージ２０を移動させずに、造形ユニット１０を移動させる構成であってもよい。または、移動部３０は、造形ユニット１０およびステージ２０の両方を移動させる構成であってもよい。

制御部４０は、例えば、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、を有するコンピューターによって構成されている。制御部４０は、例えば、主記憶装置に読み込んだプログラムをプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。制御部４０は、造形ユニット１０および移動部３０を制御する。制御部４０の具体的な処理は、後述する。なお、制御部４０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。

１．２． 造形ユニット
造形ユニット１０は、図１に示すように、例えば、材料投入部１１０と、可塑化部１２０と、吐出部１６０と、を含む。

材料投入部１１０には、ペレット状や粉末状の材料が投入される。材料投入部１１０に投入される材料としては、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂が挙げられる。

材料投入部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料投入部１１０と可塑化部１２０とは、材料投入部１１０の下方に設けられた供給路１１２によって接続されている。材料投入部１１０に投入された材料は、供給路１１２を介して、可塑化部１２０に供給される。

可塑化部１２０は、例えば、スクリューケース１２２と、駆動モーター１２４と、フラットスクリュー１３０と、バレル１４０と、加熱部１５０と、を有している。可塑化部１２０は、フラットスクリュー１３０を回転させることによって、材料投入部１１０から供給された固体状態の材料を可塑化し、流動性を有するペースト状の可塑化材料を生成して、吐出部１６０に供給する。

なお、可塑化とは、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

スクリューケース１２２は、フラットスクリュー１３０を収容する筐体である。スクリューケース１２２の下面には、バレル１４０が設けられている。スクリューケース１２２とバレル１４０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー１３０が収容されている。

駆動モーター１２４は、スクリューケース１２２の上面に設けられている。駆動モーター１２４は、例えば、サーボモーターである。駆動モーター１２４のシャフト１２６は、フラットスクリュー１３０の上面１３１に接続されている。駆動モーター１２４は、制御部４０によって制御される。なお、減速機を介して、駆動モーター１２４のシャフト１２６と、フラットスクリュー１３０の上面１３１とが接続されていてもよい。

フラットスクリュー１３０は、回転軸ＲＡ方向の大きさが、回転軸ＲＡ方向と直交する方向の大きさよりも小さい略円柱形状を有している。図示の例では、回転軸ＲＡは、Ｚ軸と平行である。駆動モーター１２４が発生させるトルクによって、フラットスクリュー１３０は、回転軸ＲＡを中心に回転する。フラットスクリュー１３０は、上面１３１と、上面１３１とは反対側の溝形成面１３２と、上面１３１と溝形成面１３２とを接続する側面１３３と、を有している。溝形成面１３２には、第１溝１３４が設けられている。ここで、図２は、フラットスクリュー１３０を模式的に示す斜視図である。なお、便宜上、図２では、図１に示した状態とは上下の位置関係を逆向きとした状態を示している。また、図１では、フラットスクリュー１３０を簡略化して図示している。

フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２には、図２に示すように、第１溝１３４が設けられている。第１溝１３４は、例えば、中央部１３５と、接続部１３６と、材料導入部１３７と、を有している。中央部１３５は、バレル１４０に設けられた連通孔１４６と対向している。中央部１３５は、連通孔１４６と連通している。接続部１３６は、中央部１３５と材料導入部１３７とを接続している。図示の例では、接続部１３６は、中央部１３５から溝形成面１３２の外周に向かって渦状に設けられている。材料導入部１３７は、溝形成面１３２の外周に設けられている。すなわち、材料導入部１３７は、フラットスクリュー１３０の側面１３３に設けられている。材料投入部１１０から供給された材料は、材料導入部１３７から第１溝１３４に導入され、接続部１３６および中央部１３５を通って、バレル１４０に設けられた連通孔１４６に搬送される。なお、第１溝１３４の数は、特に限定されず、３つ以上であってもよいし、１つだけであってもよい。

バレル１４０は、図１に示すように、フラットスクリュー１３０の下方に設けられている。バレル１４０は、フラットスクリュー１３０の溝形成面１３２に対向する対向面１４２を有している。対向面１４２の中心には、第１溝１３４と連通する連通孔１４６が設けられている。ここで、図３は、バレル１４０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１では、バレル１４０を簡略化して図示している。

バレル１４０の対向面１４２には、図３に示すように、第２溝１４４と、連通孔１４６と、が設けられている。第２溝１４４は、複数設けられている。図示の例では、６つの第２溝１４４が設けられているが、その数は、特に限定されない。複数の第２溝１４４は、Ｚ軸方向からみて、連通孔１４６の周りに設けられている。第２溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続され、連通孔１４６からバレル１４０の外周１４８に向かって渦状に延びている。第２溝１４４は、可塑化材料を連通孔１４６に導く機能を有している。

なお、第２溝１４４の形状は、特に限定されず、例えば、直線状であってもよい。また、第２溝１４４は、一端が連通孔１４６に接続されていなくてもよい。さらに、第２溝１４４は、対向面１４２に設けられていなくてもよい。ただし、連通孔１４６に可塑化材料を効率よく導くことを考慮すると、第２溝１４４は、対向面１４２に設けられていることが好ましい。

加熱部１５０は、図１に示すように、バレル１４０に設けられている。加熱部１５０は、フラットスクリュー１３０とバレル１４０との間に供給された材料を加熱する。加熱部１５０は、例えば、ヒーターである。Ｚ軸方向からみて、加熱部１５０の形状は、リング状であってもよい。加熱部１５０は、制御部４０によって制御される。

１．３． 吐出部
吐出部１６０は、図１に示すように、バレル１４０の下方に設けられている。吐出部１６０は、ステージ２０の堆積面２２に向かって、供給された可塑化材料を吐出する。

ここで、図４は、吐出部１６０を模式的に示す底面図である。図５は、吐出部１６０を模式的に示す図４のＶ－Ｖ線断面図である。図６は、吐出部１６０の流路を模式的に示す斜視図である。なお、図１および図６では、便宜上、吐出部１６０を簡略化して図示している。また、図６では、可塑化材料の流れを矢印で示している。

吐出部１６０は、図４～図６に示すように、例えば、第１ノズル１６２と、第２ノズル１６４と、第３ノズル１６６と、第４ノズル１６８と、を有している。ノズル１６２，１６４，１６６，１６８は、ステージ２０の堆積面２２に向かって、可塑化材料を吐出する。

吐出部１６０は、流路基板１７０を有している。ノズル１６２，１６４，１６６，１６８は、流路基板１７０に設けられている。図６に示すように、第１ノズル１６２は、第１流路１７１を有している。第２ノズル１６４は、第２流路１７２を有している。第３ノズル１６６は、第３流路１７３を有している。第４ノズル１６８は、第４流路１７４を有している。流路１７１，１７２，１７３，１７４は、図５に示すように、－Ｚ軸方向に向かうにつれて徐々に幅が広くなる部分を有している。

吐出部１６０は、図６に示すように、共通流路１７５と、第１分岐流路１７６と、第２分岐流路１７７と、第３分岐流路１７８と、を有している。流路１７１，１７２は、第２分岐流路１７７と連通している。流路１７３，１７４は、第３分岐流路１７８と連通している。ノズル１６２，１６４，１６６，１６８は、可塑化部１２０と連通している。具体的には、ノズル１６２，１６４，１６６，１６８の流路１７１，１７２，１７３，１７４は、流路１７５，１７６，１７７，１７８を介して、可塑化部１２０のバレル１４０に設けられた連通孔１４６と連通している。流路１７１～１７８は、流路基板１７０に設けられている。

可塑化部１２０で生成された可塑化材料は、連通孔１４６を通って共通流路１７５に至り、第１分岐流路１７６で分岐される。第１分岐流路１７６で分岐された可塑化材料は、さらに第２分岐流路１７７で分岐され、第１流路１７１および第２流路１７２を通って、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４から吐出される。さらに、第１分岐流路１７６で分岐された可塑化材料は、第３分岐流路１７８で分岐され、第３流路１７３および第４流路１７４を通って、第３ノズル１６６および第４ノズル１６８から吐出される。

図４に示すように、第１ノズル１６２は、第１ノズル開口１６３を有している。第２ノズル１６４は、第２ノズル開口１６５を有している。第３ノズル１６６は、第３ノズル開口１６７を有している。第４ノズル１６８は、第４ノズル開口１６９を有している。ノズル１６２，１６４，１６６，１６８は、それぞれ、ノズル開口１６３，１６５，１６７，１６９から可塑化材料を吐出する。ノズル開口１６３，１６５，１６７，１６９は、例えば、Ｚ軸方向からみて、矩形の形状を有している。

図４に示す例では、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４は、Ｘ軸と交差する第１仮想軸Ｂ１方向に並んでいる。第３ノズル１６６および第４ノズル１６８は、Ｘ軸と交差する第２仮想軸Ｂ２方向に並んでいる。第１ノズル１６２および第３ノズル１６６は、Ｙ軸方向に並んでいる。第２ノズル１６４および第４ノズル１６８は、Ｙ軸方向に並んでいる。図示の例では、ノズル１６２，１６４，１６６，１６８は、千鳥状に設けられている。なお、流路基板１７０に設けられるノズルの数は、複数であれば、特に限定されない。

１．４． 吐出調整部
造形ユニット１０は、例えば、第１吐出調整部１８０と、第２吐出調整部１８２と、第３吐出調整部１８４と、第４吐出調整部１８６と、を有している。

第１吐出調整部１８０は、第１ノズル１６２からの可塑化材料の吐出量を調整する。第２吐出調整部１８２は、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を調整する。第３吐出調整部１８４は、第３ノズル１６６からの可塑化材料の吐出量を調整する。第４吐出調整部１８６は、第４ノズル１６８からの可塑化材料の吐出量を調整する。

第１吐出調整部１８０は、第１ロッドピン１９０と、第１駆動機構１９１と、を有している。第２吐出調整部１８２は、第２ロッドピン１９２と、第２駆動機構１９３と、を有している。第３吐出調整部１８４は、第３ロッドピン１９４と、第３駆動機構１９５と、を有している。第４吐出調整部１８６は、第４ロッドピン１９６と、第４駆動機構１９７と、を有している。ここで、図７および図８は、第１ロッドピン１９０の動きを説明するための図である。

ロッドピン１９０，１９２，１９４，１９６は、可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する。図示の例では、可塑化材料が流れる方向は、Ｚ軸方向であり、ロッドピン１９０，１９２，１９４，１９６は、Ｘ軸方向に移動する。

駆動機構１９１，１９３，１９５，１９７は、それぞれロッドピン１９０，１９２，１９４，１９６をＸ軸方向に移動させる。例えば、図７に示すように、第１駆動機構１９１は、第１ロッドピン１９０を矢印の方向、例えば＋Ｘ軸方向に移動させる。これにより、第１ノズル１６２の第１流路１７１は、閉塞され、第１ノズル１６２から可塑化材料が吐出されない状態となる。図７に示す状態から、図８に示すように、第１駆動機構１９１は、第１ロッドピン１９０を矢印の方向、例えば－Ｘ軸方向に移動させる。これにより、第１流路１７１は開放され、第１ノズル１６２から可塑化材料が吐出される状態となる。駆動機構１９１，１９３，１９５，１９７は、それぞれロッドピン１９０，１９２，１９４，１９６をＸ軸方向に移動させることにより、流路１７１，１７２，１７３，１７４における可塑化材料の流速を調整することができる。

駆動機構１９１，１９３，１９５，１９７は、例えば、コンプレッサーから供給される圧縮空気を用いて１９０，１９２，１９４，１９６を移動させる空気式の駆動機構である。なお、駆動機構１９１，１９３，１９５，１９７は、ソレノイドの発生させる電磁力を用いたソレノイド式の駆動機構でもよいし、モーターの発生させる回転力を用いた電気式の駆動機構であってもよい。ただし、小型化を考慮すると、駆動機構１９１，１９３，１９５，１９７は、空気式の駆動機構であることが好ましい。

１．５． 制御部
制御部４０は、可塑化部１２０および吐出調整部１８０，１８２，１８４，１８６を制御する。具体的には、制御部４０は、フラットスクリュー１３０を駆動させる駆動モーター１２４、および駆動機構１９１，１９３，１９５，１９７を制御する。図９は、制御部４０の処理を説明するためのフローチャートである。

ユーザーは、例えば、図示せぬ操作部を操作して、制御部４０に処理を開始するための処理開始信号を出力する。操作部は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネルなどによって実現される。制御部４０は、処理開始信号を受けると処理を開始する。

まず、制御部４０は、図９に示すように、ステップＳ１として、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取得処理を行う。造形データは、ステージ２０に対する吐出部１６０の移動経路や、吐出部１６０のノズル１６２，１６４，１６６，１６８から吐出される可塑化材料の量などに関する情報を含む。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、形状データを読み込ませることによって作成される。形状データは、三次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）ソフトや三次元ＣＧ（Computer Graphics）ソフトなどを用いて作成された三次元造形物の目標形状を表すデータである。形状データとしては、例えば、ＳＴＬ（Standard Triangulated Language）形式やＡＭＦ（Additive Manufacturing File Format）などのデータを用いる。スライサーソフトは、三次元造形物の目標形状を所定の厚さの層に分割して、層ごとに造形データを作成する。造形データは、ＧコードやＭコードなどによって表される。制御部４０は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーなどの記録媒体から造形データを取得する。

次に、制御部４０は、ステップＳ２として、造形データに基づいて、移動部３０、可塑化部１２０、吐出調整部１８０，１８２，１８４，１８６を制御して、造形層を形成する造形層形成処理を行う。制御部４０は、フラットスクリュー１３０の回転速度、および加熱部１５０を制御することによって、可塑化材料を生成する。可塑化材料は、造形層形成処理が行われている間、生成され続ける。ここで、図１０は、造形層形成処理を説明するための断面図である。なお、便宜上、図１０では、造形ユニット１０を簡略化して図示している。

造形層形成処理が開始される前、すなわち、１層目の造形層である第１層Ｌ１の形成が開始される前では、吐出部１６０は、ステージ２０の－Ｘ軸方向の端部よりも－Ｘ軸方向の初期位置に配置されている。造形層形成処理が開始されると、図１０に示すように、制御部４０は、移動部３０を制御することによって、ステージ２０に対して吐出部１６０を＋Ｘ軸方向に相対移動させる。吐出部１６０がステージ２０上を通過する際、吐出部１６０のノズル１６２，１６４，１６６，１６８から連続した線状の形態で可塑化材料が吐出される。この際、制御部４０は、造形データに基づいて、例えば、吐出調整部１８０，１８２，１８４，１８６を制御することによって、ノズル１６２，１６４，１６６，１６８からの可塑化材料の吐出の停止と再開とを個別に切り替える。これにより、第１層Ｌ１が形成される。図１０では、ｎを任意の自然数として、第ｎ層目の第ｎ層Ｌｎまでを図示している。なお、ノズル１６２，１６４，１６６，１６８の切替については、後述する。

次に、制御部４０は、図９に示すように、ステップＳ３として、造形データに基づいて、全ての造形層の形成が終了したか否か判定する判定処理を行う。全ての造形層の形成が終了していないと判定した場合（ステップＳ３で「ＮＯ」の場合）、制御部４０は、全ての造形層の形成が終了したと判定するまで、ステップＳ２とステップＳ３とを繰り返す。全ての造形層の形成が終了したと判定した場合（ステップＳ３で「ＹＥＳ」の場合）、制御部４０は、処理を終了する。

ここで、図１１は、ステップＳ２の造形層形成処理を説明するためのフローチャートである。

制御部４０は、造形データに基づいて、可塑化材料生成処理を開始して所定時間経過した後、造形層形成処理を開始する。以下に示す造形層形成処理では、可塑化材料がノズル１６２，１６４，１６６，１６８の流路１７１，１７２，１７３，１７４に至っている状態であり、吐出調整部１８０，１８２，１８４，１８６を制御することによって、ノズル１６２，１６４，１６６，１６８からの可塑化材料の吐出の停止と再開とを切り替えることが可能である。

なお、便宜上、以下に説明する造形層形成処理では、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４に対して行う処理について記載し、第３ノズル１６６および第４ノズル１６８に対して行う処理については記載しない。

まず、制御部４０は、図１１に示すように、ステップＳ１１として、造形データに基づいて、ノズルの切替があるか否か判定する判定処理を行う。ノズルの切替とは、ノズル１６２，１６４の少なくとも一方に対して、可塑化材料の吐出の停止または再開を行うことである。

ノズルの切替がないと判定した場合（ステップＳ１１で「ＮＯ」の場合）、制御部４０は、第ｎ層目の造形が終了したか否か判定する判定処理を行う。第ｎ層目の造形が終了したと判定した場合（ステップＳ１２で「ＹＥＳ」の場合）、制御部４０は、造形層形成処理を終了して、ステップＳ３に移行する。第ｎ層目の造形が終了したと判定しない場合（ステップＳ１２で「ＮＯ」の場合）、制御部４０は、処理をステップＳ１１に戻す。

ノズルの切替があると判定した場合（ステップＳ１１で「ＹＥＳ」の場合）、制御部４０は、ステップＳ１３として、造形データに基づいて、特別処理が必要か否か判定する判定処理を行う。ステップＳ１３の判定処理について具体的に説明する。

第１ノズル１６２と第２ノズル１６４とを有する吐出部１６０では、以下の第１～第４状態のいずれかの状態を有している。

第１状態：第１ノズルＯＦＦ、第２ノズルＯＮ
第２状態：第１ノズルＯＮ、第２ノズルＯＮ
第３状態：第１ノズルＯＮ、第２ノズルＯＦＦ
第４状態：第１ノズルＯＦＦ、第２ノズルＯＦＦ

なお、「ノズルＯＦＦ」とは、当該ノズルから可塑化材料が吐出されていない状態であり、「ノズルＯＮ」とは、当該ノズルから可塑化材料が吐出されている状態である。

制御部４０は、第１状態から第２状態に切り替わる場合、または、第３状態から第２状態に切り替わる場合に、特別処理が必要であると判定する。この２つの場合以外、例えば、第２状態から第３状態に切り替わる場合などは、制御部４０は、特別処理が必要ではないと判定する。

特別処理が必要ではないと判定した場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」の場合）、制御部４０は、吐出調整部１８０，１８２を制御して、吐出部１６０の状態を切り替える。例えば、第２状態から第３状態に切り替える場合、制御部４０は、第２駆動機構１９３を駆動させて第２ロッドピン１９２で第２流路１７２を閉塞する。これにより、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４から可塑化材料が吐出されていた第２状態から、第１ノズル１６２のみから可塑化材料が吐出されている第３状態に切り替えることができる。

特別処理が必要であると判定した場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」の場合）、制御部４０は、ステップＳ１５の処理を行う。以下では、第１状態から第２状態に切り替える場合について説明する。上記のように、第１状態は、第１ノズル１６２からの可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、第２ノズル１６４から可塑化材料が吐出されている状態である。第２状態は、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４から可塑化材料が吐出されている状態である。

ステップＳ１５では、制御部４０は、造形データに基づいて、フラットスクリュー１３０を制御して、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理を行う。具体的には、制御部４０は、駆動モーター１２４を制御して、フラットスクリュー１３０の回転速度を、吐出低下処理を行う前のフラットスクリュー１３０の回転速度から、第１回転速度に下げて、フラットスクリュー１３０を回転させる。吐出低下処理を行う前のフラットスクリュー１３０の回転速度とは、例えば、ステップＳ１４におけるフラットスクリュー１３０の回転速度である。これにより、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量は、低下される。制御部４０は、駆動モーター１２４を制御して、フラットスクリュー１３０の回転を停止させてもよい。この場合、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出は、停止される。

次に、制御部４０は、ステップＳ１６として、吐出調整部１８０，１８２を制御して、第１状態から第２状態に切り替える切替処理を行う。具体的には、制御部４０は、第１駆動機構１９１を制御して、第１流路１７１を開放する。これにより、第２ノズル１６４のみから可塑化材料が吐出されていた第１状態から、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４から可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替えることができる。

なお、ステップＳ１６の切替処理は、制御部４０が第１吐出調整部１８０に対して、第１流路１７１を開放するための信号を出力することである。該信号を出力することで切替処理が開始される。第１吐出調整部１８０は、制御部４０からの信号を受けた後、第１ロッドピン１９０を移動させて第１流路１７１を開放する。制御部４０からの信号の送信と、第１流路１７１の開放との間には、例えば、時差がある。また、吐出量低下処理は、制御部４０が駆動モーター１２４に対して、フラットスクリュー１３０の回転を下げるための信号を出力することである。該信号を出力することで吐出量低下処理が開始される。

次に、制御部４０は、ステップＳ１７として、第１状態から第２状態に切り替わった後に、フラットスクリュー１３０の回転速度を第１回転速度から第２回転速度に上げて、フラットスクリュー１３０を回転させる回転速度上昇処理を行う。具体的には、制御部４０は、駆動モーター１２４を制御して、フラットスクリュー１３０の回転速度を、第１状態における回転速度に戻す。ステップＳ１５でフラットスクリュー１３０の回転を停止させた場合、制御部４０は、フラットスクリュー１３０の回転を再開させる。その後、制御部４０は、ステップＳ１２の判定処理を行う。

なお、上記では、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４に対する造形層形成処理について説明したが、当該説明は、３つ以上のノズルを有する吐出部に対して適用することができる。特別処理は、上記のように、複数のノズルのうち「任意のノズル」をＯＦＦからＯＮにする場合であって、当該「任意のノズル」以外のノズルのうち少なくとも１のノズルがＯＮのままである場合に、行われる。例えば、ノズル１６２，１６４がＯＮであって，ノズル１６６，１６８がＯＦＦの状態から、ノズル１６２，１６４，１６６がＯＮであって，ノズル１６８がＯＦＦの状態に切り替える場合や、ノズル１６２，１６４がＯＮであって，ノズル１６６，１６８がＯＦＦの状態から、ノズル１６２，１６６がＯＮであって，ノズル１６４，１６８がＯＦＦの状態に切り替える場合などに特別処理は行われる。

１．６． 作用効果
三次元造形装置１００では、制御部４０は、第１吐出調整部１８０および第２吐出調整部１８２を制御して、第１ノズル１６２からの可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、第２ノズル１６４からは可塑化材料が吐出されている第１状態から、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４から可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える切替処理を行う。さらに、制御部４０は、第１状態から第２状態に切り替わる前に、フラットスクリュー１３０を制御して、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理を行う。

そのため、三次元造形装置１００では、第１ノズル１６２の吐出応答性を向上させることができる。第１状態から第２状態に切り替える場合、第１状態では、第２ノズルに向かって可塑化材料の流れが発生しているため、何もせずに第２状態に切り替えただけだと、第１ノズルに可塑化材料が流れ込むまでに時間がかかり、第１ノズルの応答性が悪くなる。三次元造形装置１００では、第１状態から第２状態に切り替わる前に、吐出量低下処理を行うことにより、第２ノズル１６４への可塑化材料の流れを弱めることによって第１ノズル１６２に可塑化材料が流れ込み易くすることができるので、第１ノズル１６２の吐出応答性を向上させることができる。その結果、三次元造形物を造形するための時間を短くすることができる。

三次元造形装置１００では、制御部４０は、吐出量低下処理において、吐出量低下処理を行う前のフラットスクリュー１３０の回転速度から第１回転速度に下げてフラットスクリュー１３０を回転させ、制御部４０は、第１状態から第２状態に切り替わった後に、第１回転速度から第２回転速度に上げてフラットスクリュー１３０を回転させる回転速度上昇処理を行う。そのため、三次元造形装置１００では、第１状態から第２状態に切り替わった後に、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を第１状態における吐出量に戻すことができる。

三次元造形装置１００では、制御部４０は、切替処理の開始前に、吐出量低下処理を開始する。そのため、三次元造形装置１００では、切替処理の開始後に吐出量低下処理を開始する場合に比べて、より確実に、第１状態から第２状態に切り替わる前に吐出量低下処理を行うことができる。

三次元造形装置１００では、制御部４０は、吐出量低下処理において、フラットスクリュー１３０の回転を停止させ、回転速度上昇処理において、フラットスクリュー１３０の回転を再開させる。そのため、三次元造形装置１００では、第１状態から第２状態に切り替わる前に第２ノズル１６４への可塑化材料の流れを止めることができるので、第１ノズル１６２の吐出応答性を、より向上させることができる。

三次元造形装置１００では、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４は、第１軸としてのＸ軸と交差する方向に並んでいる。移動部３０は、Ｘ軸に沿って、吐出部１６０をステージ２０に対して相対移動させる。三次元造形装置１００では、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４は、ステージ２０の吐出部１６０に対する相対移動の方向と交差する方向に並んでいるため、例えばステージ２０の１回の移動で複数の線幅を造形することができる。これにより、造形効率を向上させることができる。

三次元造形装置１００では、第１吐出調整部１８０は、可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する第１ロッドピン１９０を有し、第２吐出調整部１８２は、可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する第２ロッドピン１９２を有する。そのため、三次元造形装置１００では、例えばバタフライバルブでノズルの流路を開閉する場合に比べて、吐出調整部１８０，１８２の間の距離を小さくすることができる。これにより、小型化を図ることができる。

三次元造形装置１００では、可塑化部１２０は、第１溝１３４が形成された溝形成面１３２を有するフラットスクリュー１３０と、溝形成面１３２に対向する対向面１４２を有し、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４に連通する連通孔１４６が設けられたバレル１４０と、フラットスクリュー１３０とバレル１４０との間の材料を加熱する加熱部１５０と、を有する。そのため、三次元造形装置１００では、フラットスクリュー１３０の代わりにインラインスクリューを用いた場合に比べて、小型化を図ることができる。なお、装置の小型化を図らない場合は、フラットスクリュー１３０ではなく、長尺の軸に螺旋溝が形成されたインラインスクリューと、インラインスクリューを囲む円筒状のバレルと、を備え、インラインスクリューと円筒状のバレルとの相対的な回転を用いて材料を可塑化する形態であってもよい。

三次元造形装置１００では、第１ノズル１６２の第１ノズル開口１６３、および第２ノズル１６４の第２ノズル開口１６５は、可塑化材料が流れる方向から見たときに、矩形の形状を有する。そのため、三次元造形装置１００では、例えば第１ノズル開口および第２ノズル開口が円形の形状を有する場合に比べて、第１ノズル１６２から吐出された可塑化材料と、第２ノズル１６４から吐出された可塑化材料と、の間に意図しない空隙が生じる可能性を小さくすることができる。

２． 三次元造形装置の変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置の制御部４０の造形層形成処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置において、上述した本実施形態に係る三次元造形装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、以下に示す本実施形態の第２，第３変形例に係る三次元造形装置において、同様である。

上述した三次元造形装置１００では、図１１に示すように、制御部４０は、ステップＳ１６の切替処理の開始前に、ステップＳ１５の吐出量低下処理を開始した。

これに対し、本実施形態の第１変形例に係る三次元造形装置では、図１２に示すように、制御部４０は、ステップＳ２５の切替処理の開始後に、ステップＳ２６の吐出量低下処理を開始する。そのため、切替処理の開始前に吐出量低下処理を開始する場合に比べて、例えばフラットスクリュー１３０の回転速度を低下させている期間を短くすることができる。

なお、ステップＳ２１～Ｓ２４は、それぞれ上述したステップＳ１１～Ｓ１４と同様である。ステップＳ２５は、上述したステップＳ１６と同様である。ステップＳ２６は、上述したステップＳ１５と同様である。ステップＳ２７は、上述したステップＳ１７と同様である。

２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置の制御部４０の造形層形成処理を説明するためのフローチャートである。

上述した三次元造形装置１００では、図１１に示すように、制御部４０は、ステップＳ１５の吐出量低下処理において、フラットスクリュー１３０の回転速度を下げた。

これに対し、本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置では、図１３に示すように、制御部４０は、ステップＳ３５の吐出量低下処理において、第２吐出調整部１８２を制御することによって、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を、吐出量低下処理を行う前の第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量から第１吐出量に低下させる。具体的には、制御部４０は、第２駆動機構１９３を制御することによって、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を、第１状態における吐出量から第１吐出量に低下させる。第２駆動機構１９３は、第２ロッドピン１９２で第２流路１７２を完全に閉塞させてもよいし、第２流路１７２の一部を開放させてもよい。

制御部４０は、第１状態から第２状態に切り替わった後に、ステップＳ３７として、第２吐出調整部１８２を制御することによって、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を、第１吐出量から第２吐出量に増加させる吐出量増加処理を行う。具体的には、制御部４０は、第２駆動機構１９３を制御することによって、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を、第１吐出量から第２吐出量に増加させる。第２駆動機構１９３は、例えば、第２ロッドピン１９２を移動させて第２流路１７２を完全に開放させる。

なお、ステップＳ３１～Ｓ３４は、それぞれ上述したステップＳ１１～Ｓ１４と同様である。ステップＳ３６は、上述したステップＳ１６と同様である。

なお、吐出部が３つ以上のノズルを有する場合であって、特別処理が必要であると判断された場合、ノズルの切り替え前後でＯＮのままであるノズルのうち少なくとも１のノズルに対応する吐出調整部に対して、吐出量低下処理および吐出量増加処理が行われる。

本実施形態の第２変形例に係る三次元造形装置では、制御部４０は、吐出量低下処理において、第２吐出調整部１８２を制御することによって、吐出量低下処理を行う前の第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量から第１吐出量に低下させ、制御部４０は、第１状態から第２状態に切り替わった後に、第２吐出調整部１８２を制御することによって、第１吐出量から第２吐出量に増加させる吐出量増加処理を行う。そのため、フラットスクリュー１３０の回転速度を低下させることなく、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を低下させることができる。

２．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る三次元造形装置について説明する。上述した三次元造形装置１００では、三次元造形物を造形するための材料として、ＡＢＳ樹脂が用いられていた。

これに対し、本実施形態の第３変形例に係る三次元造形装置は、三次元造形物を造形するための材料として、例えば、ＡＢＳ以外の熱可塑性を有する材料、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料とした材料を挙げることができる。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質量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した材料には、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。

熱可塑性を有する材料としては、例えば、熱可塑性樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアセタール（ＰＯＭ ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド（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、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、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）などが挙げられる。

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１２０において、フラットスクリュー１３０の回転と、加熱部１５０の加熱と、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可塑化材料は、ノズル１６２，１６４，１６６，１６８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１６２，１６４，１６６，１６８から吐出されることが望ましい。

可塑化部１２０では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、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、金属材料を粉末状にした粉末材料に、可塑化材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、可塑化部１２０に投入されることが望ましい。

金属材料としては、例えば、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、また、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が挙げられる。

可塑化部１２０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などが挙げられる。

材料投入部１１０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、上述の熱可塑性樹脂、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１２０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。

材料投入部１１０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、溶剤を添加することもできる。溶剤としては、例えば、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が挙げられる。

その他に、材料投入部１１０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、バインダーが添加されていてもよい。バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂あるいはその他の合成樹脂またはＰＬＡ、ＰＡ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、あるいはその他の熱可塑性樹脂が挙げられる。

３． 射出成型装置
上記実施形態では、三次元造形装置について例示しているが、三次元造形装置だけでなく、射出成型装置などその他の装置にも適用することができる。例えば、射出成型装置の場合、上記の造形ユニット１０と、キャビティー空間が形成された型部と、型締部と、射出制御部と、を備え、射出制御部は、三次元造形装置１００の制御部４０と同様に機能する。射出制御部は、第１吐出調整部１８０および第２吐出調整部１８２を制御して、第１ノズル１６２からは可塑化材料のキャビティーへの吐出が停止されていて、かつ、第２ノズル１６４からは可塑化材料がキャビティーへ吐出されている第１状態から、第１ノズル１６２および第２ノズル１６４から可塑化材料がキャビティーへ吐出されている第２状態に切り替える切替処理と、第１状態から第２状態に切り替わる前に、スクリューまたは第２吐出調整部１８２を制御して、第２ノズル１６４からの可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理と、を実行する。ここで、スクリューは、フラットスクリュー１３０またはインラインスクリューを指す。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

上述した実施形態から以下の内容が導き出される。

三次元造形装置の一態様は、
スクリューを有し、前記スクリューを回転させることによって材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、
前記可塑化材料が堆積される堆積面を有するステージと、
前記堆積面に向かって前記可塑化材料を吐出し、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを有する吐出部と、
前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第１吐出調整部と、
前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第２吐出調整部と、
前記堆積面に平行な第１軸に沿って、前記吐出部を前記ステージに対して相対移動させる移動部と、
前記可塑化部、前記第１吐出調整部、および前記第２吐出調整部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記第１吐出調整部および前記第２吐出調整部を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える切替処理と、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理と、
を行う。

この三次元造形装置によれば、第１ノズルの吐出応答性を向上させることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、前記吐出量低下処理において、前記吐出量低下処理を行う前の前記スクリューの回転速度から第１回転速度に下げて前記スクリューを回転させ、
前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替わった後に、前記第１回転速度から第２回転速度に上げて前記スクリューを回転させる回転速度上昇処理を行ってもよい。

この三次元造形装置によれば、第１状態から第２状態に切り替わった後に、第２ノズルからの可塑化材料の吐出量を第１状態における吐出量に戻すことができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、前記切替処理の開始後に、前記吐出量低下処理を開始してもよい。

この三次元造形装置によれば、切替処理の開始前に吐出量低下処理を開始する場合に比べて、例えばスクリューの回転速度を低下させている期間を短くすることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、前記切替処理の開始前に、前記吐出量低下処理を開始してもよい。

この三次元造形装置によれば、切替処理の開始後に吐出量低下処理を開始する場合に比べて、より確実に、第１状態から第２状態に切り替わる前に吐出量低下処理を行うことができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、
前記吐出量低下処理において、前記スクリューの回転を停止させ、
前記回転速度上昇処理において、前記スクリューの回転を再開させてもよい。

この三次元造形装置によれば、第１ノズルの吐出応答性を、より向上させることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記制御部は、前記吐出量低下処理において、前記第２吐出調整部を制御することによって、前記吐出量低下処理を行う前の前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量から第１吐出量に低下させ、
前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替わった後に、前記第２吐出調整部を制御することによって、前記第１吐出量から第２吐出量に増加させる吐出量増加処理を行ってもよい。

この三次元造形装置によれば、スクリューの回転速度を低下させることなく、第２ノズルからの可塑化材料の吐出量を低下させることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは、前記第１軸と交差する方向に並んでいてもよい。

この三次元造形装置によれば、造形効率を向上させることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記第１吐出調整部は、前記可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する第１ロッドピンを有し、
前記第２吐出調整部は、前記可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する第２ロッドピンを有してもよい。

この三次元造形装置によれば、第１吐出調整部と第２吐出調整部との間の距離を小さくすることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記スクリューは、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、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルに連通する連通孔が設けられたバレルと、
前記スクリューと前記バレルとの間の前記材料を加熱する加熱部と、
を有してもよい。

この三次元造形装置によれば、スクリューとしてインラインスクリューを用いた場合に比べて、小型化を図ることができる。

前記三次元造形装置の一態様において、
前記第１ノズルの第１ノズル開口、および前記第２ノズルの第２ノズル開口は、前記可塑化材料が流れる方向から見たときに、矩形の形状を有してもよい。

この三次元造形装置によれば、第１ノズルから吐出された可塑化材料と、第２ノズルから吐出された可塑化材料と、の間に意図しない空隙が生じる可能性を小さくすることができる。

三次元造形物の製造方法の一態様は、
スクリューを回転させることによって材料を可塑化して可塑化材料を可塑化部で生成し、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを、ステージに対して相対移動させながら、前記可塑化材料を前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記ステージに向かって吐出して、三次元造形物を造形する三次元造形物の製造方法であって、
前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第１吐出調整部、および前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第２吐出調整部、を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える工程と、
前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる工程と、
を含む。

１０…造形ユニット、２０…ステージ、２２…堆積面、３０…移動部、３２…モーター、４０…制御部、１００…三次元造形装置、１１０…材料投入部、１１２…供給路、１２０…可塑化部、１２２…スクリューケース、１２４…駆動モーター、１２６…シャフト、１３０…フラットスクリュー、１３１…上面、１３２…溝形成面、１３３…側面、１３４…第１溝、１３５…中央部、１３６…接続部、１３７…材料導入部、１４０…バレル、１４２…対向面、１４４…第２溝、１４６…連通孔、１４８…外周、１５０…加熱部、１６０…吐出部、１６２…第１ノズル、１６３…第１ノズル開口、１６４…第２ノズル、１６５…第２ノズル開口、１６６…第３ノズル、１６７…第３ノズル開口、１６８…第４ノズル、１６９…第４ノズル開口、１７０…流路基板、１７１…第１流路、１７２…第２流路、１７３…第３流路、１７４…第４流路、１７５…共通流路、１７６…第１分岐流路、１７７…第２分岐流路、１７８…第３分岐流路、１８０…第１吐出調整部、１８２…第２吐出調整部、１８４…第３吐出調整部、１８６…第４吐出調整部、１９０…第１ロッドピン、１９１…第１駆動機構、１９２…第２ロッドピン、１９３…第２駆動機構、１９４…第３ロッドピン、１９５…第３駆動機構、１９６…第４ロッドピン、１９７…第４駆動機構

Claims (11)

1. スクリューを有し、前記スクリューを回転させることによって材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、
   前記可塑化材料が堆積される堆積面を有するステージと、
   前記堆積面に向かって前記可塑化材料を吐出し、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを有する吐出部と、
   前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第１吐出調整部と、
   前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第２吐出調整部と、
   前記堆積面に平行な第１軸に沿って、前記吐出部を前記ステージに対して相対移動させる移動部と、
   前記可塑化部、前記第１吐出調整部、および前記第２吐出調整部を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記第１吐出調整部および前記第２吐出調整部を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える切替処理と、
   前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる吐出量低下処理と、
   を行う、三次元造形装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、前記吐出量低下処理において、前記吐出量低下処理を行う前の前記スクリューの回転速度から第１回転速度に下げて前記スクリューを回転させ、
   前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替わった後に、前記第１回転速度から第２回転速度に上げて前記スクリューを回転させる回転速度上昇処理を行う、三次元造形装置。
3. 請求項２において、
   前記制御部は、前記切替処理の開始後に、前記吐出量低下処理を開始する、三次元造形装置。
4. 請求項２において、
   前記制御部は、前記切替処理の開始前に、前記吐出量低下処理を開始する、三次元造形装置。
5. 請求項２ないし４のいずれか１項において、
   前記制御部は、
   前記吐出量低下処理において、前記スクリューの回転を停止させ、
   前記回転速度上昇処理において、前記スクリューの回転を再開させる、三次元造形装置。
6. 請求項１において、
   前記制御部は、前記吐出量低下処理において、前記第２吐出調整部を制御することによって、前記吐出量低下処理を行う前の前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量から第１吐出量に低下させ、
   前記制御部は、前記第１状態から前記第２状態に切り替わった後に、前記第２吐出調整部を制御することによって、前記第１吐出量から第２吐出量に増加させる吐出量増加処理を行う、三次元造形装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは、前記第１軸と交差する方向に並んでいる、三次元造形装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   前記第１吐出調整部は、前記可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する第１ロッドピンを有し、
   前記第２吐出調整部は、前記可塑化材料が流れる方向と交差する方向に移動する第２ロッドピンを有する、三次元造形装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項において、
   前記スクリューは、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、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルに連通する連通孔が設けられたバレルと、
   前記スクリューと前記バレルとの間の前記材料を加熱する加熱部と、
   を有する、三次元造形装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項において、
    前記第１ノズルの第１ノズル開口、および前記第２ノズルの第２ノズル開口は、前記可塑化材料が流れる方向から見たときに、矩形の形状を有する、三次元造形装置。
11. スクリューを回転させることによって材料を可塑化して可塑化材料を可塑化部で生成し、前記可塑化部に連通する第１ノズルおよび第２ノズルを、ステージに対して相対移動させながら、前記可塑化材料を前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記ステージに向かって吐出して、三次元造形物を造形する三次元造形物の製造方法であって、
    前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第１吐出調整部、および前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を調整する第２吐出調整部、を制御して、前記第１ノズルからの前記可塑化材料の吐出は停止されていて、かつ、前記第２ノズルからは前記可塑化材料が吐出されている第１状態から、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから前記可塑化材料が吐出されている第２状態に切り替える工程と、
    前記第１状態から前記第２状態に切り替わる前に、前記スクリューまたは前記第２吐出調整部を制御して、前記第２ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を低下させる工程と、
    を含む、三次元造形物の製造方法。
    

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