JP2022176653A - 可塑化装置、三次元造形装置、および射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブリッジ現象の発生を抑制することができ、スムーズに装置を立ち上げることができる可塑化装置を提供する。【解決手段】駆動モーターと、フラットスクリューと、バレルと、加熱部と、冷却部と、制御部と、を含み、前記制御部は、前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、を実行する、可塑化装置。【選択図】図４

Description

本発明は、可塑化装置、三次元造形装置、および射出成形装置に関する。

可塑化装置によって可塑化された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造形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、材料流入通路が一端面に開口するバレルと、バレルの一端面に対して摺接する端面を有するローターと、ローターの端面に形成された螺旋溝と、を備えた可塑化送出装置が記載されている。螺旋溝は、径方向外側端部から材料が供給されるとともに、径方向内側端部がバレルの材料流入通路の開口端に連通している。

特開２０１０－２４１０１６号公報

特許文献１のような可塑化送出装置では、ローターの外周から中心に向かって徐々に材料が可塑化されていくことが理想的である。ローターの外周部分で材料が可塑化されてしまうと、螺旋溝の径方向外側端部が詰まって新たな材料が供給されなかったり、材料の搬送力が失われて可塑化が十分にできなかったりして、可塑化がうまくいかないブリッジ現象が生じることがわかっている。

上記のような可塑化送出装置を停止した後、しばらくして、再度、可塑化送出装置を立ち上げる場合、可塑化送出装置内には前回使用した材料が固体の状態で残っている。そのため、可塑化送出装置の立ち上げは、残存した材料をヒーターで加熱するところから始まるが、その際にブリッジ現象が生じ、立ち上げがスムーズに行われない場合があった。

本発明に係る可塑化装置の一態様は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、
前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
を実行する。

本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
材料を可塑化して可塑化材料にする可塑化装置と、
前記可塑化装置から供給された前記可塑化材料をステージに向かって吐出するノズルと、
を含み、
前記可塑化装置は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
を実行する。

本発明に係る射出成形装置の一態様は、
材料を可塑化して可塑化材料にする可塑化装置と、
前記可塑化装置から供給された前記可塑化材料を成形型に射出するノズルと、
を含み、
前記可塑化装置は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
を実行する。

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制御部の可塑化処理を説明するための断面。 本実施形態に係る射出成形装置を模式的に示す断面図。

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、移動機構３０と、を含む。

三次元造形装置１００は、造形ユニット１０のノズル１８０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、移動機構３０を駆動して、ノズル１８０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、移動機構３０によって移動される。ステージ２０の堆積面２２には、ノズル１８０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。可塑化材料は、ステージ２０の堆積面２２に直接的に堆積されてもよいし、ステージ２０の上に設けられた試料プレートを介して堆積面２２に堆積されてもよい。

移動機構３０は、造形ユニット１０とステージ２０との相対的な位置を変化させる。図示の例では、移動機構３０は、造形ユニット１０に対して、ステージ２０を移動させる。移動機構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ている。モーター３２は、制御部１９０によって制御される。

なお、移動機構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、移動機構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。

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、材料供給部１１０と、可塑化装置１２０と、ノズル１８０と、を含む。

材料供給部１１０には、ペレット状や粉末状の材料が投入される。材料供給部１１０は、可塑化装置１２０に原料となる材料を供給する。材料供給部１１０は、例えば、ホッパーによって構成されている。材料供給部１１０と可塑化装置１２０とは、材料供給部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。材料供給部１１０に投入された材料は、供給路１１２を介して、可塑化装置１２０に供給される。材料供給部１１０によって供給される材料の種類は、後述する。

可塑化装置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、冷却部１６０と、温度センサー１７０と、圧力センサー１７２と、制御部１９０と、を有している。可塑化装置１２０は、材料供給部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、ノズル１８０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１９０によって制御される。なお、図示はしないが、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が形成されている。側面１３３は、例えば、溝形成面１３２に対して垂直である。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が形成されている。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に形成された連通孔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１
３５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。材料供給部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に形成された連通孔１４６に搬送される。図示の例では、第１溝１３４は、２つ設けられている。

なお、第１溝１３４の数は、特に限定されない。図示はしないが、第１溝１３４は、３つ以上設けられていてもよいし、１つだけ設けられていてもよい。

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が形成されている。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、が形成されている。第２溝１４４は、複数形成されている。図示の例では、６つの第２溝１４４が形成されているが、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の周りに形成されている。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に形成さ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に形成されていることが好ましい。

バレル１４０の対向面１４２は、高温領域１４２ａと、低温領域１４２ｂと、を有している。高温領域１４２ａは、材料を可塑化する場合に、加熱部１５０によって材料の可塑化温度以上になる領域である。低温領域１４２ｂは、材料を可塑化する場合に、材料の可塑化温度よりも低い温度になる領域である。すなわち、低温領域１４２ｂは、材料を可塑化する場合に、材料の可塑化温度に到達しない領域である。材料を可塑化する場合に、低温領域１４２ｂの温度は、高温領域１４２ａの温度よりも低い。なお、「可塑化温度」とは、可塑化が始まる温度のことであり、ガラス転移が起こる材料の場合はガラス転移点のことであり、ガラス転移が起こらない材料の場合は、融点である。低温領域１４２ｂは、Ｚ軸方向からみて、高温領域１４２ａを囲んでいる。図示の例では、低温領域１４２ｂの形状は、リング状であり、高温領域１４２ａの形状は、円形である。連通孔１４６は、例えば、高温領域１４２ａの中心に位置している。

加熱部１５０は、バレル１４０に設けられている。図示の例では、加熱部１５０は、バレル１４０に設けられた４本の棒ヒーターによって構成されている。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の出力は、制御部１９０によって制御される。可塑化装置１２０は、フラットスクリュー１３０、バレル１４０、および加熱部１５０によって、材料を連通孔１４６に向かって搬送しながら加熱して可塑化材料を生成し、生成された可塑化材料を連通孔１４６から流出させる。

冷却部１６０は、フラットスクリュー１３０の外周を冷却する。「フラットスクリュー
１３０の外周」とは、フラットスクリュー１３０の側面１３３のことである。冷却部１６０は、図１に示すように、冷媒が流れる冷却流路１６２と、冷媒を循環させる図示しない循環装置と、を有している。図示の例では、冷却流路１６２は、スクリューケース１２２に設けられている。冷却流路１６２は、例えば、Ｚ軸方向からみて、フラットスクリュー１３０を囲んでいる。冷却流路１６２は、例えば、Ｚ軸方向からみて、加熱部１５０を囲んでいる。Ｚ軸方向からみて、冷却部１６０と側面１３３との間の距離は、加熱部１５０と側面１３３との間の距離よりも小さい。冷却流路１６２を流れる冷媒としては、特に限定されないが、例えば、水などが挙げられる。加熱部１５０および冷却部１６０によって、バレル１４０の外周１４８から連通孔１４６に向けて徐々に温度が高くなる温度勾配が形成される。

温度センサー１７０は、バレル１４０に設けられている。温度センサー１７０は、バレル１４０の対向面１４２の温度を検出する。温度センサー１７０は、例えば、熱電対、サーミスター、赤外線センサーなどである。なお、図示はしないが、温度センサー１７０は、フラットスクリュー１３０に設けられていてもよい。この場合、温度センサー１７０は、溝形成面１３２の温度を検出する。

圧力センサー１７２は、連通孔１４６に設けられている。圧力センサー１７２は、連通孔１４６の圧力を検出する。

ノズル１８０は、バレル１４０の下方に設けられている。ノズル１８０は、可塑化装置１２０から供給された可塑化材料を、ステージ２０に向かって吐出する。ノズル１８０には、ノズル流路１８２が設けられている。ノズル流路１８２は、連通孔１４６に連通している。連通孔１４６から供給された可塑化材料は、ノズル流路１８２を通ってノズル１８０から吐出される。

制御部１９０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１９０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。具体的には、制御部１９０は、駆動モーター１２４、加熱部１５０、冷却部１６０、および移動機構３０のモーター３２を制御する。なお、制御部１９０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。以下、制御部１９０の処理について説明する。

１．３． 制御部の処理
図４は、制御部１９０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１９０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１９０は、処理開始信号を受けると処理を開始する。以下、各処理について説明する。

１．３．１． 造形データ取得処理
まず、制御部１９０は、図４に示すように、ステップ１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実行する。造形データは、ステージ２０に対するノズル１８０の移動経路や、ノズル１８０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１９０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。

なお、造形データ取得処理は、所定の時間が経過したか否かを判定する判定処理の後であって、可塑化処理の前に行われてもよい。

１．３．２． 所定の時間が経過したか否かの判定処理
次に、制御部１９０は、ステップＳ２として、前回の可塑化処理の実行後に停止処理を実行してから所定の時間が経過したか否かを判定する判定処理を実行する。当該所定の時間は、特に限定されないが、例えば、１時間である。可塑化処理は、駆動モーター１２４、加熱部１５０、および冷却部１６０を制御することによって、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可塑化して連通孔１４６から流出させる処理である。停止処理は、可塑化処理の実行後に、少なくとも駆動モーター１２４および加熱部１５０を停止して可塑化処理を停止させる処理である。

１．３．３． 立ち上げ処理
ステップＳ２において所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ２で「ＹＥＳ」の場合）、制御部１９０は、可塑化処理を再開する前に、ステップＳ３として立ち上げ処理を実行する。

なお、上述の例では、ステップＳ２において所定の時間が経過したと判定した場合に、立ち上げ処理を実行するが、ステップＳ２に代えて、温度センサー１７０の検出値が所定値未満であると判定した場合に、制御部１９０は、可塑化処理を再開する前に、ステップＳ３として立ち上げ処理を実行してもよい。

立ち上げ処理では、材料供給部１１０から第１溝１３４の材料導入部１３７に新たな材料が供給されない。立ち上げ処理は、第１溝１３４に、前回の可塑化処理で用いた材料が残っている状態で開始される。第１溝１３４に残っている材料は、固体の状態である。

立ち上げ処理では、制御部１９０は、加熱部１５０および冷却部１６０を起動させ、フラットスクリュー１３０の外周が可塑化処理時の温度以下となるように、冷却部１６０を制御する。制御部１９０は、冷却部１６０を制御することによって、立ち上げ処理におけるフラットスクリュー１３０の外周の温度を、可塑化処理におけるフラットスクリュー１３０の外周の温度と等しくしてもよいし、可塑化処理におけるフラットスクリュー１３０の外周の温度よりも低くしてもよい。

立ち上げ処理において、加熱部１５０および冷却部１６０を起動させフラットスクリュー１３０を回転させた後、フラットスクリュー１３０の外周が可塑化処理時の温度以下となる期間は、３秒間以上である。当該期間は、３秒間以上であれば特に限定されず、例えば、５分間であってもよいし、１０分間であってもよい。

制御部１９０は、さらに、立ち上げ処理における対向面１４２の高温領域１４２ａの面積が、可塑化処理における高温領域１４２ａの面積以下となるように、冷却部１６０を制御する。

具体的には、制御部１９０は、立ち上げ処理における冷却部１６０を流れる冷媒の温度
が、可塑化処理における冷却部１６０を流れる冷媒の温度よりも低くなるように、冷却部１６０を制御する。これにより、立ち上げ処理におけるフラットスクリュー１３０の外周の温度を、可塑化処理におけるフラットスクリュー１３０の外周の温度以下にすることができる。さらに、立ち上げ処理における高温領域１４２ａの面積を、可塑化処理における高温領域１４２ａ以下にすることができる。制御部１９０は、例えば、冷媒を循環させる循環装置の出力を制御することにより、冷媒の温度を変化させることができる。立ち上げ処理における冷媒の温度と、可塑化処理における冷媒の温度と、の差は、例えば、１０℃以上５０℃以下、好ましくは２０℃以上４０℃以下、より好ましくは３０℃である。

制御部１９０は、立ち上げ処理において、例えば、温度センサー１７０の検出値に基づいて、冷却部１６０を制御する。換言すると、制御部１９０は、温度センサー１７０の検出値が所定値となるように、冷却部１６０を制御する。

制御部１９０は、立ち上げ処理において、例えば、圧力センサー１７２の検出値に基づいて、冷却部１６０を制御する。換言すると、制御部１９０は、圧力センサー１７２の検出値が所定値となるように、冷却部１６０を制御する。

制御部１９０は、立ち上げ処理において、加熱部１５０を起動させてから所定の時間経過後に、フラットスクリュー１３０を回転させる。当該所定の時間は、特に限定されないが、例えば、１分以上３０分以下である。制御部１９０は、駆動モーター１２４を制御することによって、フラットスクリュー１３０を回転させる。

制御部１９０は、例えば、立ち上げ処理において、可塑化処理よりも低い回転速度でフラットスクリュー１３０を回転させる。具体的には、制御部１９０は、立ち上げ処理におけるフラットスクリュー１３０の回転速度が、可塑化処理におけるフラットスクリュー１３０の回転速度よりも低くなるように、駆動モーター１２４を制御する。立ち上げ処理におけるフラットスクリュー１３０の回転速度は、例えば、可塑化処理におけるフラットスクリュー１３０の回転速度の１／３以下である。

制御部１９０は、立ち上げ処理において、例えば、温度センサー１７０の検出値に基づいて、駆動モーター１２４を制御する。具体的には、制御部１９０は、温度センサー１７０の検出値が所定値となった場合に、駆動モーター１２４を駆動させて、フラットスクリュー１３０を回転させる。

制御部１９０は、立ち上げ処理において、例えば、フラットスクリュー１３０を回転させつつ、取得した造形データに基づいて、移動機構３０を制御する。これにより、ステージ２０上に、三次元造形物を構成する造形層を形成することができる。

制御部１９０は、例えば、駆動モーター１２４を駆動させた後、所定の時間経過後に、立ち上げ処理を終了する。当該所定の時間に関する情報は、例えば、造形データに含まれる。

なお、上述した例では、制御部１９０は、立ち上げ処理において、フラットスクリュー１３０の外周が可塑化処理時の温度以下となるように、冷却部１６０を制御する処理を行った。

これに対し、制御部１９０は、冷却部１６０の代わりに加熱部１５０を制御して、立ち上げ処理において、フラットスクリュー１３０の外周の温度を可塑化処理時の温度以下にしてもよい。制御部１９０は、立ち上げ処理において、材料の温度が、材料の可塑化温度以上であって、かつ、可塑化処理時の温度以下となるように、加熱部１５０を制御しても
よい。例えば、制御部１９０は、立ち上げ処理において、加熱部１５０の温度を可塑化処理時の温度よりも低くすることにより、フラットスクリュー１３０の外周の温度を、可塑化処理時の温度以下にしてもよい。

または、制御部１９０は、立ち上げ処理において、加熱部１５０および冷却部１６０の両方を制御して、フラットスクリュー１３０の外周の温度を可塑化処理時の温度以下にしてもよい。

また、上記では、温度センサー１７０の検出値が所定値となった場合に、駆動モーター１２４を駆動させてフラットスクリュー１３０を回転させる例について説明したが、制御部１９０は、圧力センサー１７２の検出値が所定値となった場合に、駆動モーター１２４を駆動させてフラットスクリュー１３０を回転させてもよい。すなわち、制御部１９０は、立ち上げ処理において、圧力センサー１７２の検出値に基づいて、駆動モーター１２４を制御する。

または、制御部１９０は、立ち上げ処理において、温度センサー１７０の検出値と圧力センサー１７２の検出値との両方が所定値以上となった場合に、駆動モーター１２４を駆動させてフラットスクリュー１３０を回転させてもよい。

１．３．４． 可塑化処理
立ち上げ処理が終了した後、制御部１９０は、ステップＳ４として可塑化処理を実行する。または、ステップＳ２において所定の時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ２で「ＮＯ」の場合）、制御部１９０は、ステップＳ４として可塑化処理を実行する。所定の時間が経過していない場合は、フラットスクリュー１３０およびバレル１４０の温度がまだ高いので、第１溝１３４の中央部１３５に残っている材料は、可塑化された状態である。そのため、立ち上げ処理を行わなくても、可塑化処理において、安定して材料の可塑化を行うことができる。

なお、上述の例では、ステップＳ２において所定の時間が経過していないと判定した場合に、可塑化処理を実行するが、ステップＳ２に代えて、温度センサー１７０の検出値が所定値以上であると判定した場合に、制御部１９０は、ステップＳ４として可塑化処理を実行してもよい。

可塑化処理では、材料供給部１１０からフラットスクリュー１３０の材料導入部１３７に新たな材料が供給される。材料の供給は、可塑化処理が終了するまで行われる。可塑化処理では、制御部１９０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可塑化して可塑化材料を生成し、連通孔１４６から可塑化材料を流出させる。制御部１９０は、可塑化処理が終了するまで可塑化材料を生成し続ける。ここで、図５は、可塑化処理を説明するための断面図である。

可塑化処理では、制御部１９０は、図５に示すように、取得した造形データに基づいて、移動機構３０を制御してノズル１８０と堆積面２２との相対的な位置を変化させつつ、ノズル１８０から堆積面２２に向かって可塑化材料を吐出させる処理を実行する。これにより、例えば、三次元造形物ＯＢを構成する複数の造形層のうちの１層目が形成される。

なお、立ち上げ処理において造形層がすでに形成されている場合は、制御部１９０は、取得した造形データに基づいて、立ち上げ処理で形成された造形層の続きから、造形層の形成を行う。例えば、立ち上げ処理で１層目が形成されている場合には、制御部１９０は、可塑化処理において、造形層の２層目を形成する。または、立ち上げ処理で１層目の途中まで形成されている場合には、制御部１９０は、可塑化処理において、１層目の途中か
ら造形層を形成する。

可塑化処理では、制御部１９０は、例えば、冷却部１６０の冷媒の温度を、立ち上げ処理時よりも高くする。制御部１９０は、温度センサー１７０の検出値に基づいて冷却部１６０を制御してもよいし、圧力センサー１７２の検出値に基づいて冷却部１６０を制御してもよい。

可塑化処理では、制御部１９０は、例えば、加熱部１５０の温度を、立ち上げ処理時よりも高くする。制御部１９０は、温度センサー１７０の検出値に基づいて加熱部１５０を制御してもよいし、圧力センサー１７２の検出値に基づいて加熱部１５０を制御してもよい。

可塑化処理では、制御部１９０は、フラットスクリュー１３０の回転速度を、立ち上げ処理時よりも高くする。制御部１９０は、温度センサー１７０の検出値に基づいて駆動モーター１２４を制御してもよいし、圧力センサー１７２の検出値に基づいて駆動モーター１２４を制御してもよい。

制御部１９０は、可塑化処理において、供給される材料の種類に応じて、フラットスクリュー１３０の外周の温度を変える。具体的には、制御部１９０は、供給される材料が結晶性材料である場合、供給される材料が非結晶性材料である場合に比べて、フラットスクリュー１３０の外周の温度を高くする。例えば、制御部１９０は、供給される材料が非結晶性材料である場合、フラットスクリュー１３０の外周の温度が第１温度となるように冷却部１６０を制御し、供給される材料が結晶性材料である場合、フラットスクリュー１３０の外周の温度が第１温度よりも高い第２温度となるように冷却部１６０を制御する。制御部１９０は、例えば、造形データから、供給される材料の種類の情報を取得する。結晶性材料としては、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が挙げられる。非結晶性材料としては、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂が挙げられる。

なお、制御部１９０は、立ち上げ処理において、供給される材料の種類に応じて、フラットスクリュー１３０の外周の温度を変えてもよい。具体的には、制御部１９０は、供給される材料が結晶性材料である場合、供給される材料が非結晶性材料である場合に比べて、フラットスクリュー１３０の外周の温度を高くしてもよい。

１．３．５． 全ての造形層の形成が完了したか否の判定処理
次に、制御部１９０は、図４に示すように、ステップＳ５として、取得した造形データに基づいて、三次元造形物ＯＢの全ての造形層の形成が完了したか否か判定する処理を実行する。三次元造形物ＯＢの全ての造形層の形成が完了したと判定しなかった場合（ステップＳ５で「ＮＯ」）、制御部１９０は、可塑化処理に戻り、例えば三次元造形物ＯＢの残りの造形層を形成する。一方、三次元造形物ＯＢの全ての造形層の形成が完了したと判定した場合（ステップＳ５で「ＹＥＳ」）、制御部１９０は、処理を終了する。制御部１９０は、ステップＳ５において、三次元造形物ＯＢの全ての造形層の形成が完了したと判定するまで、ステップＳ４およびステップＳ５の処理を繰り返し行うことによって、三次元造形物ＯＢを造形する。

１．４． 作用効果
可塑化装置１２０では、制御部１９０は、駆動モーター１２４、加熱部１５０、および冷却部１６０を制御することによって、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可塑化して連通孔１４６から流出させる可塑化処理と、可塑化処理の実行後に、少なくとも駆動モーター１２４および加熱部１５０を停止して、可塑化処理を
停止させる停止処理と、停止処理から所定の時間経過後、可塑化処理を再開する場合に、加熱部１５０を起動させ、フラットスクリュー１３０の外周が可塑化処理時の温度以下になるように、加熱部１５０および冷却部１６０の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、を実行する。そのため、可塑化装置１２０では、ブリッジ現象の発生を抑制することができ、スムーズに装置を立ち上げることができる。以下、その理由について説明する。

可塑化処理では、フラットスクリューが回転しており、新しい材料がフラットスクリューに形成された第１溝の材料導入部から供給される。そのため、フラットスクリューの外周は、冷却部による冷却に加えて、新しく供給された材料によっても冷却される。一方、装置の立ち上げ時は、第１溝に前回使用した材料が残っているため、フラットスクリューを回転させる前に加熱部で材料を加熱することから始める。その際に、可塑化処理と同様の条件でフラットスクリューの外周を冷やした場合には、立ち上げ時には第１溝の材料導入部に新しい材料が供給されないため、その分フラットスクリューの外周の温度が高くなってしまう。フラットスクリューの外周の温度が高くなって外周部分で材料が可塑化してしまうと、第１溝の材料導入部が詰まって新たな材料が供給されなかったり、材料を第１溝の中央部に向けて運ぶための搬送力が失われて可塑化が十分にできなかったりして、ブリッジ現象が発生する可能性が高くなる。

上記のように、可塑化装置１２０では、立ち上げ処理において、フラットスクリュー１３０の外周が可塑化処理時の温度以下になるように、加熱部１５０および冷却部１６０の少なくとも一方を制御するため、新しい材料が供給されないことに起因するフラットスクリュー１３０の外周の温度上昇を抑制することができる。そのため、可塑化装置１２０では、フラットスクリュー１３０の外周で材料が可塑化することを抑制することができる。これにより、ブリッジ現象の発生を抑制して、スムーズに装置を立ち上げることができる。したがって、三次元造形装置１００は、品質の高い三次元造形物ＯＢを造形することができる。

可塑化装置１２０では、制御部１９０は、立ち上げ処理において、加熱部１５０を起動させてから所定の時間経過後に、フラットスクリュー１３０を回転させる。そのため、可塑化装置１２０では、駆動モーター１２４の負荷を小さくすることができる。例えば加熱部を起動させてから所定の時間が経過する前にフラットスクリューを回転させると、前回使用した材料が十分に可塑化しておらず、駆動モーターの負荷が大きくなる場合がある。

可塑化装置１２０では、制御部１９０は、立ち上げ処理において、可塑化処理よりも低い回転速度でフラットスクリュー１３０を回転させる。そのため、可塑化装置１２０では、仮に前回使用した材料が十分に可塑化していない状態であったとしても、駆動モーター１２４の負荷を小さくすることができる。

可塑化装置１２０では、制御部１９０は、立ち上げ処理において、フラットスクリュー１３０の外周の温度が、可塑化処理時の温度以下となるように、冷却部１６０を制御する。そのため、可塑化装置１２０では、フラットスクリュー１３０の外周で材料が可塑化することを抑制することができる。

可塑化装置１２０では、制御部１９０は、立ち上げ処理において、材料の温度が、材料の可塑化温度以上であって、かつ、可塑化処理時の温度以下となるように、加熱部１５０を制御する。そのため、可塑化装置１２０では、フラットスクリュー１３０の外周で材料が可塑化することを、より確実に抑制することができる。

可塑化装置１２０では、対向面１４２は、加熱部１５０によって材料の可塑化温度以上の温度になる高温領域１４２ａを有し、制御部１９０は、立ち上げ処理における高温領域
１４２ａの面積が、可塑化処理における高温領域１４２ａの面積以下となるように、加熱部１５０および冷却部１６０の少なくとも一方を制御する。そのため、可塑化装置１２０では、フラットスクリュー１３０の外周で材料が可塑化することを、より確実に抑制することができる。

可塑化装置１２０では、溝形成面１３２または対向面１４２の温度を検出する温度センサー１７０を含み、制御部１９０は、立ち上げ処理において、温度センサー１７０の検出値に基づいて、冷却部１６０、加熱部１５０、および駆動モーター１２４の少なくとも１つを制御する。そのため、可塑化装置１２０では、温度センサー１７０の検出値に基づいて、立ち上げ処理をスムーズに行うことができる。

可塑化装置１２０では、連通孔１４６の圧力を検出する圧力センサー１７２を含み、制御部１９０は、立ち上げ処理において、圧力センサー１７２の検出値に基づいて、冷却部１６０、加熱部１５０、および駆動モーター１２４の少なくとも１つを制御する。そのため、可塑化装置１２０では、圧力センサー１７２の検出値に基づいて、立ち上げ処理をスムーズに行うことができる。

可塑化装置１２０では、制御部１９０は、材料の種類に応じて、フラットスクリュー１３０の外周の温度を変える。そのため、可塑化装置１２０では、材料の種類に応じて、フラットスクリュー１３０およびバレル１４０における温度分布を最適なものにすることができる。

可塑化装置１２０では、制御部１９０は、材料が結晶性材料である場合、材料が非結晶性材料である場合に比べて、フラットスクリュー１３０の外周の温度を高くする。そのため、可塑化装置１２０では、材料が結晶性材料であっても、フラットスクリュー１３０およびバレル１４０における温度分布を最適なものにすることができる。材料が結晶性の場合は、材料が非晶性の場合よりも可塑化し難い。

１．５ 供給される材料
材料供給部１１０から供給される材料としては、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、造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、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、ＡＢＳ樹脂、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、ＰＥＥＫなどのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。

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、可塑化装置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１８０から射出された後、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１８０から射出されることが望ましい。

可塑化装置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、可塑化装置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、ステンレス鋼、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。

可塑化装置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。

材料供給部１１０から供給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、可塑化装置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。

材料供給部１１０から供給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、材料供給部１１０から供給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、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂または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、あるいはその他の熱可塑性樹脂が挙げられる。

２． 射出成形装置
次に、本実施形態に係る射出成形装置について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る射出成形装置９００を模式的に示す断面図である。

射出成形装置９００は、図６に示すように、例えば、上述した可塑化装置１２０を含む。射出成形装置９００は、さらに、例えば、材料供給部１１０と、ノズル１８０と、射出機構９１０と、型部９２０と、型締部９３０と、を含む。

可塑化装置１２０は、フラットスクリュー１３０の第１溝１３４に供給された材料を可塑化し、流動性を有するペースト状の可塑化材料を生成して連通孔１４６から射出機構９１０へと導く。

射出機構９１０は、例えば、シリンダー９１２と、プランジャー９１４と、プランジャー駆動部９１６と、を有している。シリンダー９１２は、連通孔１４６に接続された略円筒状の部材である。プランジャー９１４は、シリンダー９１２の内部を移動する。プランジャー９１４は、モーターやギア等によって構成されたプランジャー駆動部９１６によって駆動される。プランジャー駆動部９１６は、制御部１９０によって制御される。

射出機構９１０は、プランジャー９１４をシリンダー９１２内で摺動させることによって、計量操作および射出操作を実行する。計量操作とは、連通孔１４６から離れる方向にプランジャー９１４を移動させることによって、連通孔１４６に位置する可塑化材料をシリンダー９１２内へと導いて、シリンダー９１２内において計量する操作を指す。射出操作とは、連通孔１４６へ近付く方向にプランジャー９１４を移動させることによって、シリンダー９１２内の可塑化材料を、ノズル１８０を介して型部９２０に射出する操作を指す。

ノズル１８０は、可塑化装置１２０から供給された可塑化材料を型部９２０の成形型９２２に射出する。具体的には、上述した計量操作および射出操作が実行されることによって、シリンダー９１２内で計量された可塑化材料が、射出機構９１０から連通孔１４６を介してノズル１８０へと送られる。そして、可塑化材料は、ノズル１８０から型部９２０へと射出される。

型部９２０は、成形型９２２を有している。成形型９２２は、金型である。成形型９２２は、互いに対向する可動型９２６および固定型９２８を有し、可動型９２６と固定型９２８との間にキャビティー９２４を有している。可塑化材料は、ノズル１８０から成形型９２２のキャビティー９２４に射出される。キャビティー９２４は、成形品の形状に相当する空間である。キャビティー９２４に流れ込んだ可塑化材料は、冷却されて固化される。これにより、成形品が生成される。可動型９２６および固定型９２８の材質は、金属である。なお、可動型９２６および固定型９２８の材質は、セラミック、樹脂であってもよい。

型締部９３０は、例えば、型駆動部９３２と、ボールねじ部９３４と、を有している。型駆動部９３２は、例えば、モーター、ギアなどによって構成されている。型駆動部９３２は、ボールねじ部９３４を介して可動型９２６に接続されている。型駆動部９３２の駆動は、制御部１９０によって制御される。ボールねじ部９３４は、型駆動部９３２の駆動による動力を可動型９２６に伝達する。型締部９３０は、型駆動部９３２およびボールねじ部９３４によって可動型９２６を移動させることによって、型部９２０の開閉を行う。

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。

可塑化装置の一態様は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
を実行する。

この可塑化装置によれば、ブリッジ現象の発生を抑制することができ、スムーズに装置を立ち上げることができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記加熱部を起動させてから所定の時間経過後に、前記フラットスクリューを回転させてもよい。

この可塑化装置によれば、駆動モーターの負荷を小さくすることができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記可塑化処理よりも低い回転速度で前記フラットスクリューを回転させてもよい。

この可塑化装置によれば、駆動モーターの負荷を小さくすることができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記フラットスクリューの外周の温度が、前記可塑化処理時の温度以下となるように、前記冷却部を制御してもよい。

この可塑化装置によれば、フラットスクリューの外周で材料が可塑化することを抑制することができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記材料の温度が、前記材料の可塑化温度
以上であって、かつ、前記可塑化処理時の温度以下となるように、前記加熱部を制御してもよい。

この可塑化装置によれば、フラットスクリューの外周で材料が可塑化することを、より確実に抑制することができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記対向面は、前記加熱部によって前記材料の可塑化温度以上の温度になる領域を有し、
前記制御部は、前記立ち上げ処理における前記領域の面積が、前記可塑化処理における前記領域の面積以下となるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御してもよい。

この可塑化装置によれば、フラットスクリューの外周で材料が可塑化することを、より確実に抑制することができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記溝形成面または前記対向面の温度を検出する温度センサーを含み、
前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記温度センサーの検出値に基づいて、前記冷却部、前記加熱部、および前記駆動モーターの少なくとも１つを制御してもよい。

この可塑化装置によれば、温度センサーの検出値に基づいて、立ち上げ処理をスムーズに行うことができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記連通孔の圧力を検出する圧力センサーを含み、
前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記圧力センサーの検出値に基づいて、前記冷却部、前記加熱部、および前記駆動モーターの少なくとも１つを制御してもよい。

この可塑化装置によれば、圧力センサーの検出値に基づいて、立ち上げ処理をスムーズに行うことができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記制御部は、前記材料の種類に応じて、前記フラットスクリューの外周の温度を変えてもよい。

この可塑化装置によれば、材料の種類に応じて、フラットスクリューおよびバレルにおける温度分布を最適なものにすることができる。

前記可塑化装置の一態様において、
前記制御部は、前記材料が結晶性材料である場合、前記材料が非結晶性材料である場合に比べて、前記フラットスクリューの外周の温度を高くしてもよい。

この可塑化装置によれば、材料が結晶性材料であっても、フラットスクリューおよびバレルにおける温度分布を最適なものにすることができる。

三次元造形装置の一態様は、
材料を可塑化して可塑化材料にする可塑化装置と、
前記可塑化装置から供給された前記可塑化材料をステージに向かって吐出するノズルと、
を含み、
前記可塑化装置は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
を実行する。

射出成形装置の一態様は、
材料を可塑化して可塑化材料にする可塑化装置と、
前記可塑化装置から供給された前記可塑化材料を成形型に射出するノズルと、
を含み、
前記可塑化装置は、
駆動モーターと、
溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、
前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
を実行する。

１０…造形ユニット、２０…ステージ、２２…堆積面、３０…移動機構、３２…モーター、１００…三次元造形装置、１１０…材料供給部、１１２…供給路、１２０…可塑化装置、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、１
３５…中央部、１３６…接続部、１３７…材料導入部、１４０…バレル、１４２…対向面、１４２ａ…高温領域、１４２ｂ…低温領域、１４４…第２溝、１４６…連通孔、１４８…外周、１５０…加熱部、１６０…冷却部、１６２…冷却流路、１７０…温度センサー、１７２…圧力センサー、吐出部、１８０…ノズル、１８２…ノズル流路、１９０…制御部、９００射出成形装置、９１０…射出機構、９１２…シリンダー、９１４…プランジャー、９１６…プランジャー駆動部、９２０…型部、９２２…成形型、９２４…キャビティー、９２６…可動型、９２８…固定型、９３０…型締部、９３２…型駆動部、９３４…ボールねじ部

Claims (12)

1. 駆動モーターと、
   溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
   前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
   前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
   前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
   前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、
   前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
   前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
   前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
   を実行する、可塑化装置。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記加熱部を起動させてから所定の時間経過後に、前記フラットスクリューを回転させる、可塑化装置。
3. 請求項２において、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記可塑化処理よりも低い回転速度で前記フラットスクリューを回転させる、可塑化装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記フラットスクリューの外周の温度が、前記可塑化処理時の温度以下となるように、前記冷却部を制御する、可塑化装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記材料の温度が、前記材料の可塑化温度以上であって、かつ、前記可塑化処理時の温度以下となるように、前記加熱部を制御する、可塑化装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記対向面は、前記加熱部によって前記材料の可塑化温度以上の温度になる領域を有し、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理における前記領域の面積が、前記可塑化処理における前記領域の面積以下となるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する、可塑化装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記溝形成面または前記対向面の温度を検出する温度センサーを含み、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記温度センサーの検出値に基づいて、前記冷却部、前記加熱部、および前記駆動モーターの少なくとも１つを制御する、可塑化装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、
   前記連通孔の圧力を検出する圧力センサーを含み、
   前記制御部は、前記立ち上げ処理において、前記圧力センサーの検出値に基づいて、前記冷却部、前記加熱部、および前記駆動モーターの少なくとも１つを制御する、可塑化装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項において、
   前記制御部は、前記材料の種類に応じて、前記フラットスクリューの外周の温度を変える、可塑化装置。
10. 請求項９において、
    前記制御部は、前記材料が結晶性材料である場合、前記材料が非結晶性材料である場合に比べて、前記フラットスクリューの外周の温度を高くする、可塑化装置。
11. 材料を可塑化して可塑化材料にする可塑化装置と、
    前記可塑化装置から供給された前記可塑化材料をステージに向かって吐出するノズルと、
    を含み、
    前記可塑化装置は、
    駆動モーターと、
    溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
    前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
    前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
    前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
    前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、
    前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
    前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
    前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
    を実行する、三次元造形装置。
12. 材料を可塑化して可塑化材料にする可塑化装置と、
    前記可塑化装置から供給された前記可塑化材料を成形型に射出するノズルと、
    を含み、
    前記可塑化装置は、
    駆動モーターと、
    溝が形成された溝形成面を有し、前記駆動モーターによって回転するフラットスクリューと、
    前記溝形成面に対向する対向面を有し、連通孔が形成されたバレルと、
    前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された材料を加熱する加熱部と、
    前記フラットスクリューの外周を冷却する冷却部と、
    前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、
    前記駆動モーター、前記加熱部、および前記冷却部を制御することによって、前記フラットスクリューと前記バレルとの間に供給された前記材料を可塑化して前記連通孔から流出させる可塑化処理と、
    前記可塑化処理の実行後に、少なくとも前記駆動モーターおよび前記加熱部を停止して、前記可塑化処理を停止させる停止処理と、
    前記停止処理から所定の時間経過後、前記可塑化処理を再開する場合に、前記加熱部を起動させ、前記フラットスクリューの外周が前記可塑化処理時の温度以下になるように、前記加熱部および前記冷却部の少なくとも一方を制御する立ち上げ処理と、
    を実行する、射出成形装置。
    

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