JP6969288B2 - 溶融材料供給装置、三次元造形装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶融材料供給装置および三次元造形装置に関する。

溶融した樹脂材料を送出して積層し、硬化させることによって三次元造形物を作製する三次元造形装置が知られている（例えば、特許文献１）。

国際公開第２０１５／１８２６７５号

そうした三次元造形装置での造形処理では、ノズルからの樹脂材料の送出を停止させると、ノズルから送出した樹脂と、ノズルの送出口に残留する溶融した樹脂との間において、溶融した樹脂が糸状に伸びる不具合（以下、「糸引き」とも呼ぶ）がある。また、ノズルから送出される溶融材料の流量は制御されていない。従って、三次元造形物の構造が複雑である場合に、形成される部位に応じて流量を適宜変更させて三次元造形物を作製することができない。また、ノズルからの材料の送出を停止させる際には、ノズルからの材料の流出が即座に停止されず、材料の送出の停止タイミングに遅れが生じる場合や、材料の送出量が予定されていた量よりも過剰になってしまう場合があった。このように、三次元造形装置においては、ノズルからの材料の送出量の調整や、材料の送出を応答よく停止させることについて、依然として改良の余地があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

（１）本開示の一形態によれば、三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置が提供される。この溶融材料供給装置は：熱可塑性樹脂を溶融させた溶融材料を流通する第１流路と；前記第１流路と連通可能な第２流路と、前記第２流路に連通したノズルと、前記第２流路に設けられ前記第２流路の流量を調節する流量調節機構と、を有する回転体と；を備える。前記回転体が第１位置にある場合に、前記第１流路と前記第２流路とが連通した状態となって前記ノズルから前記溶融材料が送出され；前記回転体が前記第１位置から予め定められた角度以上回転した第２位置にある場合に、前記回転体を囲む部材によって前記ノズルの開口が塞がれて前記ノズルからの前記溶融材料の送出が停止される。
この形態の溶融材料供給装置によれば、ノズルを有する回転体を回転させることにより溶融材料の送出を停止させることができる。従って、溶融材料の送出を応答よく停止させることができる。また、溶融材料が流通される流路に設けられた流量調節機構によって、ノズルからの溶融材料の送出の開始および停止と、送出される溶融材料の量とが制御される。従って、ノズルからの溶融材料の送出の開始タイミングや停止タイミングおよび溶融材料の送出量を、より高い精度で制御することができる。

（２）本発明の他の形態によれば、前記流量調節機構は、前記溶融材料が流通される方向と垂直な面に投影した際の前記第２流路の面積を変えられ、かつ、前記第２流路を開閉することができるシャッターを含む、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、シャッターによって流路が開閉されるため、ノズルからの溶融材料の送出の開始や停止を、より適切なタイミングで行うことができる。また、シャッターによる流路の閉塞によって、ノズルからの溶融材料の送出を停止している間のノズルからの溶融材料の漏洩が抑制される。

（３）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記流量調節機構は、前記第２流路を開閉するバタフライバルブを含む、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、バタフライバルブによって流路が開閉されるため、ノズルからの溶融材料の送出の開始や停止を、より適切なタイミングで行うことができる。また、バタフライバルブの開度を調整することによって、ノズルから送出される溶融材料の量が制御されることができる。

（４）上記形態の溶融材料供給装置であって、更に、前記回転体が前記第１位置にある場合における前記ノズルの位置に対して、前記回転体が前記第１位置から前記第２位置に回転する際に前記ノズルが移動する側に切断部を備え、前記切断部と前記回転体は、前記回転体が前記第１位置から前記第２位置に回転する際に、前記切断部が前記ノズルの開口を相対的に横断するように構成される、態様とすることもできる。
このような形態であれば、ノズル外に送出した溶融材料の末端の形状を一定の形状に制御することができる。よって、三次元造形物の造形精度を高めることができる。また、ノズル外に送出した溶融材料と、ノズルの送出口に残留する溶融材料との間において、溶融した樹脂が糸状に伸びる糸引きの発生を抑制することができる。

（５）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記切断部は、前記溶融材料を切断するための刃またはワイヤーを有する、態様とすることもできる。
このような形態であれば、簡易な構成により溶融材料を切断することができる。

（６）上記形態の溶融材料供給装置であって、更に、前記流量調節機構と前記回転体とを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記流量調節機構により前記第２流路を閉じて前記第２流路における前記溶融材料の流通を停止させた後に、前記回転体を前記第１位置から前記第２位置に変更させる、態様とすることもできる。
この形態の溶融材料供給装置によれば、流量調節機構によって流路を閉じた後に、回転体が動作する制御を実行することができる。従って、流量調節機構よりもノズル側（すなわち下流側）の溶融材料の流通を停止したうえで、回転体を動作させることができる。よって、溶融材料の末端の形状を一定の形状に制御することができ、三次元造形物の造形精度を高めることができる。また、ノズル外に送出した溶融材料と、ノズルの送出口に残留する溶融材料との間において、溶融した樹脂が糸状に伸びる糸引きの発生を、より確実に抑制することができる。

（７）本開示の他の形態によれば、上記形態の溶融材料供給装置を備える、三次元造形装置が提供される。

（８）上記形態の三次元造形装置であって、更に、前記熱可塑性樹脂を溶融させる溶融部を備える。この溶融部は；前記第１流路に連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と；前記対面部と対面し、回転されて前記連通孔に材料を送るとともに材料を溶融させて、前記連通孔に前記材料を供給する溝部を備える、フラットスクリューと；を有し、前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターによる加熱によって、前記フラットスクリューと前記対面部との間に供給された前記熱可塑性樹脂を溶融させる。
このような形態であれば、フラットスクリューを備える溶融部によって樹脂材料を溶融させるため、装置全体の大きさを小さくすることができる。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部または全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部または全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、溶融材料供給装置および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、溶融材料の送出方法、溶融材料を用いた三次元造形物の造形方法などの形態で実現することができる。その他に、三次元造形装置の制御方法や、前述した種々の方法を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することもできる。

第１実施形態における三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。 フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。 対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。 三次元造形物ＯＢとノズル６１との位置関係を示す説明図である。 流量調節機構７０を備えた溶融材料供給装置６０を下面側から見た概略斜視図である。 図５のＶＩ−ＶＩ位置における溶融材料供給装置６０の断面図である。 図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ位置における溶融材料供給装置６０の断面図である。 回転体６３が第１回転位置から回転された状態を示す溶融材料供給装置６０の断面図である。 図７における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第１位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。 図７における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第２位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。 図７における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第３位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。 制御部３００が実行する造形処理のフローの一例を示す説明図である。 流量調節機構７０ｂのシャッター部７２ｂが第２位置に備えられた状態を示す断面図である。 流量調節機構７０ｂのシャッター部７２ｂが第１位置に備えられた状態を示す断面図である。 流量調節機構７０ｂのシャッター部７２ｂが第３位置に備えられた状態を示す断面図である。

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の構成を示す概略図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、重力方向とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の図においても、図１と対応するように、必要に応じて図示してある。

三次元造形装置１００は、送出ユニット１１０と、造形ステージ部２００と、制御部３００と、を備える。三次元造形装置１００は、制御部３００の制御下において、送出ユニット１１０のノズル６１から、造形ステージ部２００の造形台２２０上に溶融材料を送出することによって、三次元造形物を造形する。溶融材料とは、熱可塑性を有する樹脂（熱可塑性樹脂）を溶融させた材料である。

送出ユニット１１０は、材料供給部２０と、溶融部３０と、溶融材料供給装置６０と、を備える。材料供給部２０は、ホッパーによって構成されており、下方の排出口が、連通路２２を介して、溶融部３０に接続されている。材料供給部２０は、溶融部３０に熱可塑性の材料を供給する。

材料供給部２０に投入される材料としては、例えば、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）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等を使用可能である。これらの材料は、ペレットや粉末等の固体材料の状態で材料供給部２０に投入される。また、材料供給部２０に投入される熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック等が混入されていてもよい。

溶融部３０は、材料供給部２０から供給された材料を溶融させて溶融材料供給装置６０へと流入させる。溶融部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、対面部５０と、を有する。

フラットスクリュー４０は、軸線方向（中心軸に沿った方向）の高さが直径よりも小さい略円柱状のスクリューであり、その回転軸ＲＸと交差する面である下面４８に、溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、溝部４２に接続されている。フラットスクリュー４０の具体的な形状については後述する。

フラットスクリュー４０は、その軸線方向がＺ方向と平行になるように配置され、円周方向に沿って回転する。図１には、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸを一点鎖線で図示してある。第１実施形態において、フラットスクリュー４０の中心軸とその回転軸ＲＸとは一致する。

フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０の上面４７は、駆動モーター３２と連結されている。駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内においてフラットスクリュー４０が回転される。駆動モーター３２は、制御部３００の制御下において駆動する。

フラットスクリュー４０の下面４８は、対面部５０の上面５２と対面している。下面４８に備えられた溝部４２と、対面部５０の上面５２との間に空間が形成される。送出ユニット１１０において、材料供給部２０から供給された熱可塑性を有する材料が、この空間を流通する。

対面部５０は、軸線方向（中心軸に沿った方向）の高さが直径よりも小さい略円柱状の部材である。対面部５０の一方の円状の面がフラットスクリュー４０の下面４８と対向し、他方の円状の面には、溶融材料供給装置６０が接続されている。対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。

溝部４２内に供給された材料は、ヒーター５８による加熱により溶融されて溶融材料へと転化されつつ、フラットスクリュー４０の回転によって溝部４２に沿って流動し、後述するフラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入した溶融材料は、対面部５０の中心に設けられた連通孔５６を介して、溶融材料供給装置６０に供給される。

溶融材料供給装置６０は、溶融部３０に接続された溶融材料の供給装置である。溶融材料供給装置６０は、第１流路６２と、回転体６３と、を備える。第１流路６２は、溶融材料供給装置６０の内部に備えられた空間であり、連通孔５６と回転体６３との間の溶融材料の流路である。本実施形態において、第１流路６２は、重力方向に沿って直線状に構成される。溶融材料供給装置６０は、対面部５０から連通孔５６を介して供給された溶融材料を、第１流路６２とおよび後述する回転体６３の内部に備えられた第２流路６４とを流通させてノズル６１から送出する。

回転体６３は、第１流路６２から供給された溶融材料の送出および停止を制御する機構を備える。回転体６３は、ノズル６１と、第２流路６４と、流量調節機構７０と、を有する。回転体６３は、回転エアーシリンダーや電動モーター等によって構成される回転駆動部５９によって駆動される。回転体６３の詳細については後述する。

ノズル６１は、回転体６３の先端に設けられた、溶融材料を送出するための送出口である。ノズル６１は、孔径Ｄｎの開口であり、第１流路６２と回転体６３の内部に設けられた第２流路６４とを通じて連通孔５６と接続されている。

第２流路６４は、回転体６３の内部に備えられた空間であり、第１流路６２とノズル６１との間の溶融材料の流路である。第２流路６４は、回転体６３によって回転され、第１流路６２と接続される位置と、第１流路６２と接続されない位置とに制御される。図１において、第２流路６４は、第１流路６２と接続される位置（すなわち、第１流路６２と連通可能な位置）に配されている。溶融部３０において溶融された溶融材料は、連通孔５６から第１流路６２へと流通し、第２流路６４を通じてノズル６１から造形ステージ部２００の造形台２２０に向かって送出される。第１実施形態において、第１流路６２および第２流路６４内における溶融材料の流通方向に垂直な断面の形状は、直径Ｗｄの円形であり、その形状は互いに一致する。すなわち、本実施形態において、第２流路６４における流路の内径の形状と、第１流路６２における流路の内径の形状とが、互いに一致する。

溶融材料は、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６１から送出される。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル６１からの送出時には約２００℃となる。このように高温の状態で溶融材料を送出するために、ノズル６１の周囲にはヒーターが設けられてもよい。

流量調節機構７０は、第２流路６４に設けられており、第２流路６４を流通する溶融材料の流量を制御する。流量調節機構７０は、バタフライバルブ７２と、バルブ駆動部７４と、バルブ駆動軸７６（図１において図示しない）と、を備える。バルブ駆動部７４は、制御部３００の制御下において駆動する。流量調節機構７０による第２流路６４の流量を調節する機構については、後述する。

造形ステージ部２００は、３軸方向に移動する機構を備える三次元造形物を造形するための台である。造形ステージ部２００は、溶融材料供給装置６０のノズル６１と対向する位置に備えられる。造形ステージ部２００は、テーブル２１０と、テーブル２１０上に載置された造形台２２０と、造形台２２０を変位させる移動機構２３０と、を備える。移動機構２３０は、図１において「Ｍ」で示される３つのモーターを備える。移動機構２３０は、この３つのモーターの駆動力によって、造形台２２０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。造形ステージ部２００は、制御部３００の制御下において、ノズル６１と造形台２２０との相対的な位置関係を変更する。

制御部３００は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサーと、メインメモリーと、不揮発性メモリーとを含むコンピューターによって実現可能である。制御部３００内の不揮発性メモリーには、三次元造形装置１００を制御するためのコンピュータープログラムが格納されている。制御部３００は、送出ユニット１１０を駆動して、造形データに応じた造形台２２０上の座標の位置に溶融材料を送出することによって、三次元造形物を造形する造形処理を実行する。

図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。図２には、溶融部３０において回転するときのフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸの位置が一点鎖線で図示されている。上述したように、対面部５０（図１）に対向するフラットスクリュー４０の下面４８には、溝部４２が設けられている。以下、下面４８を、「溝形成面４８」とも呼ぶ。

フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４６は、溝部４２の一端が接続されている凹部として構成されている。中央部４６は、対面部５０の連通孔５６（図１）に対向する。第１実施形態では、中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。

フラットスクリュー４０の溝部４２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。溝部４２は、螺旋状に延びるように構成されているとしてもよい。なお、図２には、３つの溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている３つの凸条部４３を有す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に設けられる溝部４２や凸条部４３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４２のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４２が設けられていてもよい。また、溝部４２の数に合わせて任意の数の凸条部４３が設けられてもよい。

溝部４２は、フラットスクリュー４０の側面に形成された材料流入口４４まで連続している。この材料流入口４４は、材料供給部２０の連通路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。なお、図２には、材料流入口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に設けられる材料流入口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、材料流入口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。

フラットスクリュー４０が回転すると、材料流入口４４から供給された材料が、溝部４２内において対面部５０のヒーター５８による加熱によって加熱されながら溶融し、溶融材料に転化される。溶融材料は、溝部４２を通じて中央部４６へと流動する。

図３は、対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。対面部５０の上面５２は、上述したように、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向する。以下、この上面５２を、「スクリュー対向面５２」とも呼ぶ。スクリュー対向面５２の中心には、溶融材料を第１流路６２に供給するための連通孔５６が、形成されている。

スクリュー対向面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔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が形成されている。複数の案内溝５４は、溶融材料を連通孔５６に導く機能を有する。上述したように、対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている（図１参照）。溶融部３０における材料の溶融は、ヒーター５８による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。以上のように、第１実施形態の三次元造形装置１００によれば、フラットスクリュー４０を用いることによって、装置の小型化や造形精度の向上が実現されている。

図４は、三次元造形物ＯＢとノズル６１との位置関係を示す説明図である。図４には、造形台２２０上において、三次元造形物ＯＢが造形されていく様子が模式的に示されている。

三次元造形装置１００では、ノズル６１と、造形中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔとの間に、ギャップＧが保持されている。ここで、「三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔ」とは、ノズル６１の直下の位置の近傍においてノズル６１から送出された溶融材料が堆積される予定部位を意味する。

ギャップＧの大きさは、ノズル６１の孔径Ｄｎ（図１参照）以上とすることが望ましく、孔径Ｄｎの１．１倍以上とすることがより好ましい。こうすれば、ノズル６１から送出される溶融材料が、製造中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに押しつけられない自由な状態で三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに堆積される。この結果、ノズル６１から送出された溶融材料の横断面形状が潰れてしまうことを抑制でき、三次元造形物ＯＢの面粗さを低減することが可能である。また、ノズル６１の周囲にヒーターが設けられた構成においては、ギャップＧを形成することにより、当該ヒーターによる材料の過熱を防止でき、三次元造形物ＯＢに堆積された材料の過熱による変色や劣化が抑制される。

一方、ギャップＧの大きさは、孔径Ｄｎの１．５倍以下とすることが好ましく、１．３倍以下とすることが特に好ましい。これによって、溶融材料が配置される予定部位に対する精度の低下や、製造中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに対する溶融材料の密着性の低下が抑制される。

図５は、流量調節機構７０を備えた溶融材料供給装置６０を下面側から見た概略斜視図である。溶融材料供給装置６０のＹ方向における一方の面の外表面から、回転駆動軸５７が貫通されている。また、溶融材料供給装置６０のＹ方向における他方の面の外表面から、バルブ駆動軸７６が貫通されている。図５には、各部材のほか、バルブ駆動軸７６が回転されるときのバルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸと、回転駆動軸５７が回転されるときの回転駆動軸５７の中心軸ＳＸと、が破線によって図示されている。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ位置における溶融材料供給装置６０の断面図である。具体的には、第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、回転駆動軸５７の中心軸ＳＸに垂直な面における断面図である。溶融材料供給装置６０は、第１流路６２と、回転体６３と、を有する。図６には、各部材のほか、第２流路６４内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄと、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸと、回転駆動軸５７の中心軸ＳＸと、が破線によって図示されている。本実施形態において、回転体６３の位置およびバルブ駆動軸７６の位置は、回転体６３の中心軸ＳＸとバルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸとが一致するように、構成されている。また、回転体６３の中心軸ＳＸと、第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄとは垂直に交わるように構成されている。

回転体６３は、中心軸ＳＸを有する略円柱状の部材である。回転体６３は、第２流路６４と、ノズル６１と、流量調節機構７０と、を有する。第２流路６４は、回転体６３の内部に設けられ、重力方向に沿って直線状に構成される溶融材料の流路である。図６において、第２流路６４の上端は第１流路６２に接続されている。

回転駆動軸５７は、中心軸が第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直となるように備えられた軸状部材である。本実施形態において、回転駆動軸５７の中心軸と、回転体６３の中心軸ＳＸは一致している。以下、「中心軸ＳＸ」との表現には、回転体６３の中心軸とともに回転駆動軸５７の中心軸も含む。回転駆動軸５７は、回転エアーシリンダーや電動モーター等によって構成される回転駆動部５９によって駆動される。この回転駆動軸５７の回転駆動力によって、回転体６３が回転される。

流量調節機構７０は、バタフライバルブ７２と、バルブ駆動部７４と、バルブ駆動軸７６と、を備える。流量調節機構７０は、第２流路６４に設けられ、第２流路６４を流通する溶融材料の流量を制御する。

バルブ駆動軸７６は、中心軸ＡＸが第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直となるように備えられた軸状部材である。バルブ駆動軸７６は、その先端から予め定められた長さを有する部分を、回転体６３の一方の円状の面から挿入されて回転体６３の内部に備えられる。このとき、バルブ駆動軸７６と第２流路６４とが交わる位置と、バタフライバルブ７２の位置とが一致するようにして、回転体６３の内部に備えられる。

バルブ駆動部７４は、回転エアーシリンダーや電動モーター等によって構成され、中心軸ＡＸを中心にバルブ駆動軸７６を回転させる機構を有する駆動部である。バルブ駆動部７４が発生させるバルブ駆動軸７６の回転駆動力によって、バタフライバルブ７２が回転される。

バタフライバルブ７２は、バルブ駆動軸７６の一部が板状に加工された板状部材である。上述したように、バタフライバルブ７２の位置は、バルブ駆動軸７６と第２流路６４とが交わる位置と一致するようにして備えられている。これにより、バタフライバルブ７２は、第２流路６４の流路の一部を構成し、第２流路６４内において回転可能に配される。

バタフライバルブ７２は、バルブ駆動軸７６が回転されることによって、第２流路６４内における溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とが略垂直となる第１位置と、第２流路６４内における溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とが略平行となる第２位置と、第２流路６４内における溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とが０度より大きく９０度より小さい角度のうちいずれかの角度となる第３位置と、のいずれかの位置になるように回転される。図６では、バタフライバルブ７２の位置が第１位置である状態が示されている。

このバタフライバルブ７２の回転により、第２流路６４の流路中に形成される開口の面積が調節される。この「開口の面積」とは、溶融材料の流通方向Ｆｄと略垂直な面に、第２流路６４と、バタフライバルブ７２を流通方向Ｆｄに沿って投影した場合に、投影された第２流路６４の面積から、投影されたバタフライバルブ７２の面積を除いた残りの第２流路６４の面積を指す。この開口の面積が調節されることによって、第２流路６４を流通する溶融材料の流量が調節される。また、この開口の面積がゼロである状態（すなわち、バタフライバルブ７２が第２流路６４の流路を塞いだ状態）とすることによって、第２流路６４を流通する溶融材料の流量がゼロの状態とすることもできる。

すなわち、流量調節機構７０は、第２流路６４を流通する溶融材料の流通の開始および停止と、溶融材料の流量の調節とを制御することができる。本明細書において、溶融材料の流量がゼロの状態（すなわち、溶融材料の流路が塞がれた状態）には、「溶融材料の送出の停止」との表現が用いられる。特に言及がない限り、「流量の変更」の表現には、溶融材料の流量がゼロの状態への変更は含まれない。

図７は、図５におけるＶＩＩ−ＶＩＩ位置における溶融材料供給装置６０の断面図である。溶融材料供給装置６０は、第１流路６２と回転体６３とを備えている。第１流路６２は、連通孔５６に連通し、溶融部３０から溶融材料が供給される（図１）。

回転体６３は、中心軸ＳＸを有する略円柱状の形状を有している。回転体６３は、溶融材料供給装置６０内で、中心軸ＳＸを中心に、予め定められた角度範囲内で回転可能に構成されている。回転体６３の回転は、制御部３００が回転駆動部５９を駆動して回転駆動軸５７を回転させることによって制御される。

回転体６３は、ノズル６１と、第２流路６４と、流量調節機構７０と、を有する。ノズル６１は、回転体６３の先端に設けられた、溶融材料を送出するための送出口である。ノズル６１の孔径Ｄｎは、第２流路６４における流路の直径よりも小さい。

第２流路６４は、第１流路６２とノズル６１との間の溶融材料の流路である。回転体６３は、制御部３００の制御によって、回転体６３の基準位置に備えられる。本実施形態では、回転体６３の基準位置とは、第１流路６２と、第２流路６４のうちノズル６１を備えない他端側とが接続された位置である。すなわち、第２流路６４は、回転体６３の基準位置において、第１流路６２とともに、重力方向に沿って直線状に構成される。ノズル６１は、第２流路６４の先端に位置することによって、重力方向に沿って下方向を向く。これにより、回転体６３が基準位置にある場合、第１流路６２と第２流路６４とが連通した状態となってノズル６１から溶融材料が送出される。この回転体６３の基準位置を、「第１回転位置」とも呼ぶ。図６において、回転体６３が第１回転位置にある状態が示されている。

本実施形態において、回転体６３の一部には、平坦部６５が備えられている。平坦部６５は、回転体６３の外周に形成された面であり、中心軸ＳＸと平行であって流通方向Ｆｄと平行に形成される。また、本実施形態において、溶融材料供給装置６０は、ピン６６を備える。ピン６６は、中心軸ＳＸに沿って延びる板状の部材である。ピン６６は、溶融材料供給装置６０のうち平坦部６５と接触可能な位置に、その板状の面が水平方向と平行となるように備えられる。

平坦部６５は、回転体６３が第１回転位置にある場合、平坦部６５の面のうちノズル６１側の下端側に、ピン６６が有する面のうち回転体６３側の面が接触する。一方、回転体６３が第１回転位置から予め定められた角度以上回転した位置にある場合、平坦部６５の面のうちノズル６１側とは逆の上端側に、ピン６６が有する面のうち回転体６３側の面が接触する。この平坦部６５とピン６６との接触により、回転体６３の回転できる位置が、第１回転位置から第２回転位置のうち予め定められた位置の範囲内に規制される。なお、ピン６６の平坦部６５側への突出量を調整することにより、規制される回転体６３の回転角度を調整することが可能である。これにより、ノズル６１からの溶融材料の送出方向を微調整することが可能である。

図８は、回転体６３が第１回転位置から回転された状態を示す溶融材料供給装置６０の断面図である。図８には、回転体６３が、第１回転位置から予め定められた角度以上回転した位置にある状態が示されている。この位置において、第１流路６２と第２流路６４とが非連通の状態となる。すなわち、回転体６３が、第１回転位置から、第１流路６２と第２流路６４とが非連通の状態となる角度以上に回転された位置である。この第１流路６２と第２流路６４とが非連通の状態となる回転体６３の位置を、「第２回転位置」とも呼ぶ。

第２回転位置は、第１流路６２と第２流路６４とが連通せず、第１流路６２から第２流路６４への溶融材料の供給が停止される状態である。よって、ノズル６１からの溶融材料の送出が停止される。制御部３００は、回転駆動部５９を駆動して回転体６３を第２回転位置に回転させることによって、溶融材料の送出を停止させることができる。なお、第１回転位置から第２回転位置までの回転角度は、第２流路６４の長さや、第１流路６２および第２流路６４の流路の直径に応じて決定されるが、例えば、３０度以下に設定することが可能である。

図７および図８に示すように、本実施形態では、溶融材料供給装置６０は、各部材の他に、更に、切断部６７を備えている。切断部６７は、回転体６３が第１回転位置にある場合におけるノズル６１の位置に対して、回転体６３が第１回転位置から第２回転位置に回転する際にノズル６１が移動する側に配置されている。切断部６７と回転体６３の位置は、回転体６３が第１回転位置から第２回転位置に回転する際に、切断部６７がノズル６１の開口を相対的に横断するような位置に構成されている。

切断部６７は、溶融材料を切断するための刃６８を備える。この刃６８の刃先は、回転体６３が第１回転位置備えられた状態において、ノズル６１側を向いている。そのため、ノズル６１から送出された溶融材料は、回転体６３が第１回転位置から第２回転位置に回転される際に、この刃６８の刃先がノズル６１の開口を相対的に横断することによって切断される。切断された溶融材料は、三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに堆積する。

これにより、刃６８を備えない態様に比べて、ノズル６１外に送出した溶融材料の末端の形状を一定の形状に制御することができる。よって、三次元造形物の造形精度を高めることができる。また、ノズル６１外に送出した溶融材料と、ノズル６１の送出口に残留する溶融材料との間において、溶融した樹脂が糸状に伸びる糸引きの発生を抑制することができる。

また、第２回転位置では、ノズル６１は、切断部６７のうち回転体６３と対向する内面によって閉塞される。制御部３００は、溶融材料の送出を再開する場合には、回転駆動部５９を駆動して、回転体６３を、第２回転位置から第１回転位置に回転させる。こうすることにより、第１流路６２と第２流路６４とが再び連通状態となり、ノズル６１からの溶融材料の送出が再開される。

以上のように、本実施形態の三次元造形装置１００によれば、ノズル６１を有する回転体６３を回転させることにより溶融材料の送出を停止させることができるので、材料の送出を応答よく停止させることができる。また、回転体６３を回転させることにより、送出の再開も行うことができるので、送出開始の応答性も高めることができる。従って本実施形態によれば、溶融材料の送出過多や送出遅れが抑制され、三次元造形物ＯＢの造形精度および造形速度を高めることができる。

また、本実施形態では、切断部６７によってノズル６１から送出された溶融材料を切断することができるので、溶融材料の末端の形状を一定の形状に揃えることができる。そのため、三次元造形物ＯＢの造形精度をより高めることができる。さらに、溶融材料の送出が停止された際には、切断部６７によってノズル６１が閉塞されるので、第２流路６４内に残存した溶融材料がノズル６１から漏洩することを抑制できる。従って、三次元造形物ＯＢの造形精度をより一層高めることができる。

図９は、図７における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第１位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図９には、各部材の他に、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第２流路６４内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第２流路６４の断面の直径Ｗｄとが模式的に示されている。図９において、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動部７４によりバルブ駆動軸７６が中心軸ＡＸに対して回転されることによって、面方向が流通方向Ｆｄと略垂直になる位置（第１位置）に配されている。

第１実施形態において、バタフライバルブ７２は、厚みＴｈが第２流路６４の直径Ｗｄの３分の１の厚みである略正方形の板状の部材である。バタフライバルブ７２の面方向における一辺の長さは、第２流路６４の断面の直径Ｗｄと略同一である。すなわち、バタフライバルブ７２の面方向が溶融材料の流通方向Ｆｄと略垂直になる位置（第１位置）に配されることによって、第２流路６４における溶融材料の流路は、バタフライバルブ７２の有する面によって塞がれる。

図１０は、図７における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第２位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、図１０は、第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図１０には、各部材の他に、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第２流路６４内の溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第２流路６４の断面の直径Ｗｄと、バタフライバルブ７２の一方の面と第２流路６４の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅Ｗ１と、バタフライバルブ７２の他方の面と第２流路６４の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅Ｗ２とが、模式的に示されている。図１０において、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動部７４によりバルブ駆動軸７６が中心軸ＡＸに対して回転されることによって、面方向が流通方向Ｆｄと略平行になる位置（第２位置）に配されている。

バタフライバルブ７２が第２位置に配された状態において、流通方向Ｆｄと略垂直な面に、バタフライバルブ７２を流通方向Ｆｄに沿って投影した場合、バタフライバルブ７２の面積が最も小さくなる。逆に、第２流路６４内において、溶融材料の流路は最も大きい。すなわち、バタフライバルブ７２が第２位置にある状態は、流量調節機構７０によって、第２流路６４内の流量が最大にされた状態である。

図１１は、図７における領域Ｅｆにおける、バタフライバルブ７２が第３位置にある状態の流量調節機構７０を示した拡大断面図である。具体的には、第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄの中心軸を含む面であって、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸに垂直な面における断面図である。図１１には、各部材の他に、バルブ駆動軸７６の中心軸ＡＸと、バタフライバルブ７２の厚みＴｈと、第２流路６４内の溶融材料の流通方向Ｆｄと、流通方向Ｆｄと略垂直な向きにおける第２流路６４の断面の直径Ｗｄと、バタフライバルブ７２の一方の面と第２流路６４の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅のうち最小となる幅Ｗ３と、バタフライバルブ７２の他方の面と第２流路６４の内壁とで挟まれた流路のＸ方向における幅のうち最小となる幅Ｗ４とが、模式的に示されている。図１１において、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動部７４によりバルブ駆動軸７６が中心軸ＡＸに対して回転されることによって、第２流路６４内における溶融材料の流通する流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とで形成される角度が、０度より大きく９０度より小さい角度のうちいずれかの角度となる位置（第３位置）に配されている。

幅Ｗ３および幅Ｗ４は、バタフライバルブ７２が回転されることによって変動される。第２位置における幅Ｗ１および幅Ｗ２（図１０参照）と、第３位置における幅Ｗ３およびＷ４との関係は、０＜Ｗ３＜Ｗ１、０＜Ｗ４＜Ｗ２である。バタフライバルブ７２が第３位置に配された状態において、流通方向Ｆｄと略垂直な面に、バタフライバルブ７２を流通方向Ｆｄに沿って投影した場合、バタフライバルブ７２の面積は、第２位置に配される場合の面積よりも大きく、第１位置に配される場合の面積よりも小さい。また、このバタフライバルブ７２の面積は、上述した幅Ｗ３および幅Ｗ４の変動とともに変動する。すなわち、第２流路６４内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄとバタフライバルブ７２の面方向とで形成される角度が０度より大きく９０度より小さい角度となるように調整されることによって、第２流路６４内のバタフライバルブ７２を備える位置における流路の面積が、第１位置に配される際の面積よりも大きく第２位置に配される際の面積よりも小さい範囲内で調節されることができる。すなわち、流量調節機構７０により第２流路６４内の流量が調節されることによって、ノズル６１から送出される溶融材料の量が制御されることができる。

以上のように、第１実施形態の溶融材料供給装置６０によれば、溶融材料が流通される第２流路６４に設けられたバタフライバルブ７２によって、ノズル６１からの溶融材料の送出の開始および停止と、ノズル６１から送出される溶融材料の量とが制御できる。従って、ノズル６１からの溶融材料の送出の開始タイミング、停止タイミングおよび溶融材料の送出量を、流量調節機構７０を備えない態様に比べて、より高い精度で制御することができる。また、本実施形態では、フラットスクリュー４０を備える溶融部３０によって材料を溶融させるため、装置全体の大きさを小さくすることができる。

図１２は、制御部３００が実行する造形処理のフローの一例を示す説明図である。ステップＳ１０は、ノズル６１から溶融材料を送出させる送出工程である。ステップＳ１０では、制御部３００は、溶融部３０の駆動モーター３２を駆動して、フラットスクリュー４０を回転させ、ノズル６１から造形台２２０に向かって溶融材料を連続的に送出させる送出処理を実行する。このとき、制御部３００は、送出処理を開始する際の溶融材料の流量の設定値（すなわち、送出開始時における初期設定値）を読み込んで、流量調節機構７０を駆動し、バタフライバルブ７２を第２位置もしくは第３位置のうち予め定められた位置に移動する処理を実行したうえで送出処理を実行する。また、制御部３００は、回転駆動部５９を駆動し、回転体６３を第１回転位置に移動する処理を実行する。

制御部３００は、送出処理を実行している間、造形ステージ部２００の移動機構２３０を制御して、造形データに応じて造形台２２０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に変位させる。これによって、造形台２２０上の目標位置に、溶融材料が堆積されていく。

本実施形態において、制御部３００は、三次元造形物の造形データが平面状に展開された場合における１画素に相当する単位ごとに、この送出処理を行う。また、同様に、この１画素に相当する単位ごとに、ステップＳ２０からＳ４２の処理を実行するか否かについての判断も実行する。なお、制御部３００は、ステップＳ１０による吐出処理を実行している最中に、造形データに基づいて、次に処理すべき１画素に相当する単位におけるステップＳ１０からＳ４２の処理の判断をあらかじめ実行していてもよい。

ステップＳ２０において、制御部３００は、溶融材料の流量を変更する必要があるか否かを判定する。溶融材料の流量を変更する必要がある場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、制御部３００は、流量調節機構７０を制御して、バタフライバルブ７２を第２位置もしくは第３位置のうち予め定められた位置に移動する処理を実行する（ステップＳ２１）。これにより、第２流路６４内の溶融材料の流量が変更される。

制御部３００は、例えば、造形物の複雑な部分や細部を造形するために、造形台２２０を移動する速度を低減させたうえで三次元造形物を造形する場合において、ノズル６１からの溶融材料の送出量を低減させる判定を行う。制御部３００は、造形物の単純な構造の部分を造形させるために設定されていたバタフライバルブ７２の第２位置から、バタフライバルブ７２を第３位置のうち予め定められた位置に移動させて溶融材料の流量を変更する。あるいは、制御部３００は、ユーザーや上位の制御部からの流量変更の割込み指令を受け付けたときに、ノズル６１からの溶融材料の流量を変更させる必要があると判定してもよい。

一方、溶融材料の流量を変更する必要がない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、制御部３００は、溶融材料の送出を停止するタイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御部３００は、例えば、それまで溶融材料を送出していた位置から、所定の距離だけ離れた位置に、溶融材料を分離して堆積させる場合などに、ノズル６１からの溶融材料の送出を停止させるタイミングが到来したと判定する。あるいは、制御部３００は、ユーザーや上位の制御部からの一時停止の割込み指令を受け付けたときに、ノズル６１からの溶融材料の送出を一時的に中断させるタイミングが到来したと判定してもよい。

溶融材料の送出を停止させるタイミングではない場合には、制御部３００は、ステップＳ１０の溶融材料の送出処理を継続する（Ｓ３０：ＮＯ）。一方、溶融材料の送出を停止させるタイミングが到来した場合には（Ｓ３０：ＹＥＳ）、制御部３００は、ステップＳ３１〜Ｓ４０の処理を実行する。

ステップＳ３１〜Ｓ４０は、ノズル６１からの溶融材料の流出を制御する送出停止工程である。この送出停止工程では、制御部３００は、流量調節機構７０を制御して、バタフライバルブ７２を第１位置に移動する。これにより、第２流路６４のうちバタフライバルブ７２を備える位置を閉塞させて、流量調節機構７０よりノズル６１側（すなわち下流側）への溶融材料の流通を停止させる（ステップＳ３１）。

制御部３００は、ステップＳ３１において、流量調節機構７０によって第２流路６４を閉塞させた後に、回転駆動部５９を駆動して、回転体６３を第２回転位置に移動する（ステップＳ３２）。この送出停止工程によれば、バタフライバルブ７２によって第２流路６４を閉塞した後に、回転体６３が第２回転位置に移動する制御を実行することができる。制御部３００は、ノズル６１からの溶融材料の流出を止めている間に、例えば、ノズル６１が次に溶融材料の送出を再開すべき造形台２２０上の座標に位置するように、造形台２２０に対するノズル６１の位置を変更してもよい。

以上のように、制御部３００は、流量調節機構７０よりもノズル６１側（すなわち第２流路６４の下流側）への溶融材料の流通を停止したうえで、回転体６３を第２回転位置へ移動させることができる。よって、流量調節機構７０によって溶融材料の送出が停止されると、流量調節機構７０よりも下流側において、溶融材料が連続的に供給されることによる溶融材料の圧送は停止される。すなわち、流量調節機構７０によってノズル６１よりも上流側の溶融材料の送出が停止されることによって、流量調節機構７０より下流側に残存する溶融材料が流通される速度が低減される。これにより、流量調節機構７０を備えない態様に比べて、回転体６３は、ノズル６１から送出される速度が低減された状態の溶融材料を切断することができる。従って、溶融材料の末端の形状を一定の形状に制御することができ、三次元造形物の造形精度を高めることができる。また、ノズル６１外に送出した溶融材料と、ノズル６１の送出口に残留する溶融材料との間において、溶融した樹脂が糸状に伸びる糸引きの発生を、より確実に抑制することができる。

制御部３００は、ノズル６１からの溶融材料の送出を再開するタイミングが到来したときに、ノズル６１からの溶融材料の流出を開始させるための制御を行う（ステップＳ４０：ＹＥＳ）。具体的には、制御部３００は、回転駆動部５９を駆動し、回転体６３を第２回転位置から第１回転位置に移動する処理を実行する（ステップＳ４１）。次に、送出処理を再開する際における溶融材料の流量の設定値を読み込んで、流量調節機構７０を駆動し、バタフライバルブ７２を第２位置もしくは第３位置のうち予め定められた位置に移動する処理を実行して（ステップＳ４２）、ステップＳ１０の溶融材料の送出処理を継続する。一方、制御部３００は、ノズル６１からの溶融材料の送出を再開しない場合（すなわち、造形処理が完了した場合）には、処理を終了する（ステップＳ４０：ＮＯ）。

なお、ステップＳ３１において、バタフライバルブ７２によって第２流路６４を閉じて、ノズル６１からの溶融材料の送出を停止する場合には、制御部３００は、フラットスクリュー４０の回転を停止させることなく、継続させておくことが望ましい。これによって、ステップＳ４０において、ノズル６１からの溶融材料の送出を、より迅速に再開させることができる。

Ｂ．第２実施形態：
図１３から図１５を参照して、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂが溶融材料供給装置６０ｂとして備える流量調節機構７０ｂの構成を説明する。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂの構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置６０の代わりに、第２実施形態の溶融材料供給装置６０ｂが設けられている点以外は、第１実施形態の三次元造形装置１００の構成と同じである。

図１３は、流量調節機構７０ｂのシャッター部７２ｂが第２位置に備えられた状態を示す断面図である。流量調節機構７０ｂは、シャッター部７２ｂと、シャッター駆動部７４ｂと、シャッター駆動軸７６ｂと、を備える。流量調節機構７０ｂは、第２流路６４ｂの一部を構成し、第２流路６４ｂを流通する溶融材料の流量を制御する。

シャッター駆動部７４ｂは、回転体６３ｂが有する空隙内においてシャッター駆動軸７６ｂを中心軸ＡＸに沿って往復移動させる駆動力を発生する。このシャッター駆動軸７６ｂの往復移動によって、シャッター部７２ｂの位置が中心軸ＡＸと平行に往復移動される。シャッター部７２ｂの位置は、第２流路６４ｂの流路を閉じた第１位置と、第２流路６４ｂの流路を最大に開いている第２位置と、シャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された場合において、シャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された部分が流通方向Ｆｄに沿って流通方向Ｆｄに垂直な断面に投影された場合の面積が、第二位置の状態での面積よりも小さい第３位置と、のいずれかの位置に移動される。

シャッター駆動軸７６ｂは、回転体６３ｂの内部に備えられた中心軸ＡＸに沿って延びる軸状部材である。シャッター駆動軸７６ｂのうち回転体６３ｂの内部に備えられる部分の外径は、第２流路６４ｂの内径よりも大きい。シャッター駆動軸７６ｂの一部には、略円柱状の空隙であるシャッター部７２ｂが備えられている。このシャッター部７２ｂの略円柱状の軸方向に垂直な円形の断面の内径と、第２流路６４ｂの内径とが一致する。

シャッター駆動軸７６ｂは、シャッター駆動軸７６ｂと第２流路６４ｂとが交わる位置と、シャッター部７２ｂの位置とが一致する位置に備えられて、第２流路６４ｂと接続される。このとき、シャッター部７２ｂは、シャッター部７２ｂの軸方向と第２流路６４ｂの流通方向Ｆｄとが一致するように接続されることによって、第２流路６４ｂの流路の一部を構成する。これにより、シャッター部７２ｂが第２位置の状態において、シャッター部７２ｂを通じて、溶融材料をノズル６１へと流入させることができ、ノズル６１から溶融材料を送出させることができる。また、シャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された部分が、流通方向Ｆｄに沿って、流通方向Ｆｄに垂直な断面に投影された形状の面積は、最も大きい。すなわち、シャッター部７２ｂが第２位置に備えられた状態は、第２流路６４ｂ内の流量が最大にされた状態である。

なお、この回転体６３ｂの内部におけるシャッター駆動軸７６ｂを備えるための空隙を囲む内壁のうち回転駆動軸５７側における内壁には、貫通孔（図示しない）が設けられている。これにより、この内壁とシャッター駆動軸７６ｂとの間の空間における気圧の変動が小さい状態で、シャッター駆動軸７６ｂが往復移動されることができる。

図１４は、流量調節機構７０ｂのシャッター部７２ｂが第１位置に備えられた状態を示す断面図である。シャッター駆動部７４ｂは、例えば、ステップＳ３０（図１２参照）において、溶融材料の送出を停止するタイミングが到来した場合に、シャッター駆動軸７６ｂを、中心軸ＡＸに沿って、第２流路６４ｂとシャッター部７２ｂとが非連通となる位置に移動される。これにより、第２流路６４ｂからノズル６１への溶融材料の流入がシャッター部７２ｂによって遮られ、ノズル６１からの溶融材料の流出が止められる。すなわち、シャッター部７２ｂが第１位置に備えられた状態は、第２流路６４ｂの流路を閉じた状態である。

図１５は、流量調節機構７０ｂのシャッター部７２ｂが第３位置に備えられた状態を示す断面図である。シャッター駆動部７４ｂは、例えば、ステップＳ２０（図１２参照）において、溶融材料の流量を変更する必要がある場合に、シャッター駆動軸７６ｂを、中心軸ＡＸに沿って、第２流路６４ｂの一部とシャッター部７２ｂの一部とが接続する位置に移動させる。具体的には、シャッター駆動部７４ｂは、シャッター駆動軸７６ｂを、シャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された部分が流通方向Ｆｄに沿って流通方向Ｆｄに垂直な断面に投影された場合の面積が、第二位置の状態での面積よりも小さい位置（第３位置）に移動させる。このシャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された部分は、第２流路６４ｂからシャッター部７２ｂへの溶融材料の流路である。

シャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された部分のが流通方向Ｆｄに沿って流通方向Ｆｄに垂直な断面に投影された場合の面積は、第３位置のうち、シャッター部７２ｂが第１位置に備えられた位置に近いほど小さく、第２位置に備えられた位置に近いほど大きくなる。シャッター駆動部７４ｂは、シャッター部７２ｂを第３位置のうち予め定められた位置に移動することによって、シャッター部７２ｂと第２流路６４ｂとが接続された部分（すなわち、溶融材料の流路）の外形を予め定められた外形に制御することができる。すなわち、シャッター駆動部７４ｂは、第３位置においてシャッター部７２ｂを移動させることによって、溶融材料の流量を調節することができる。

以上のように、第２実施形態の溶融材料供給装置６０ｂによれば、シャッター部７２ｂによって第２流路６４ｂが開閉されるため、ノズル６１からの溶融材料の送出の開始や停止を、より適切なタイミングで行うことができる。また、シャッター部７２ｂによる第２流路６４ｂの閉塞によって、ノズル６１からの溶融材料の送出を停止している間のノズル６１からの溶融材料の漏洩が抑制される。さらに、シャッター部７２ｂの開度を調整することによって、ノズル６１から送出される溶融材料の量が制御されることができる。また、シャッター部７２ｂによって第２流路６４ｂが遮断されているため、駆動モーター３２によるフラットスクリュー４０の回転を継続させたままでも、ノズル６１からの溶融材料の吐出を停止させることができる。

Ｃ．他の形態：
Ｃ１．他の形態１：
（１）上記実施形態においては、バタフライバルブ７２は、バルブ駆動軸７６の一部が板状に加工された略正方形の板状部材である。しかし、バタフライバルブは、例えば円形の板状部材のように、他の形状に加工された部材とすることもできる。すなわち、第１位置に配された際に第２流路の流路を塞ぎ、第２位置もしくは第３位置に配された際に第２流路内における溶融材料の流量が調整できるものであればよい。

（２）上記実施形態においては、バタフライバルブ７２は、厚みＴｈが第２流路６４の直径Ｗｄの３分の１の厚みである略正方形の板状の部材である。しかし、バタフライバルブの厚みは、これに限定されない。バタフライバルブの厚みは、３分の１未満である態様のほか、３分の１より大きい態様とすることもできる。そのような態様においては、バタフライバルブは、溶融材料の流通による圧力に耐えうる強度で構成され、第１位置に配された際に第２流路６４の流路を塞ぎ、第２位置もしくは第３位置に配された際に第２流路６４内における溶融材料の流量が調整できる態様とすることができる。

（３）上記実施形態においては、バルブ駆動軸７６は、第２流路６４における溶融材料の流通方向Ｆｄと垂直となるように備えられている。しかし、駆動軸は、第２流路における溶融材料の流通方向と垂直でない方向を軸方向としていてもよい。そのような態様においては、例えば、バタフライバルブが開口を有する球体状のバルブである等、駆動軸が中心軸ＡＸを中心に回転されて、溶融材料の流通方向に垂直な面に対して流通方向と平行に投影されるバルブの開口形状が変化することによって、第１位置に配された際に第２流路の流路を塞ぎ、第２位置もしくは第３位置に配された際に第２流路内における溶融材料の流量が調整できる態様とすることができる。

（４）上記実施形態では、溶融材料供給装置６０は切断部６７を備えている。これに対して、溶融材料供給装置６０は、切断部６７を備えていなくてもよい。そのような態様においては、回転体６３が第１回転位置から第２回転位置に回転される際に、ノズル６１を閉塞する部材が備えられる態様とすることができる。これにより、第１流路６２と第２流路６４とが非連通の状態になるため、溶融材料の吐出を応答よく停止させることができる。

（５）上記実施形態では、切断部６７は、溶融材料を切断するための刃６８を備えている。これに対して、切断部６７は、溶融材料を切断するためのワイヤーを備えていてもよい。刃６８やワイヤーによって切断を行えば、簡易な構成により溶融材料を切断し、ノズル６１外に送出した溶融材料の末端の形状を一定の形状に制御することができる。

（６）上記実施形態では、溶融部３０は、フラットスクリュー４０を備えており、このフラットスクリュー４０を用いて材料の溶融を行う。これに対して、溶融部３０は、フラットスクリュー以外の手段によって材料の溶融を行ってもよい。例えば、溶融部３０は、シリンダーと、シリンダー内に収容された長尺状のスクリューと、シリンダーの周囲に配置されたヒーターとを備えた一般的な射出装置として構成されていてもよい。

（７）上記実施形態では、回転体６３に平坦部６５が設けられているが、平坦部６５およびピン６６は省略してもよい。

Ｃ２．他の形態２：
（１）上記実施形態の流量調節機構７０ｂにおいて、シャッター部７２ｂは省略されることもできる。シャッター駆動軸７６ｂは、その端部が第２流路６４ｂを横断するように移動することによって第２流路６４ｂを開閉してもよい。流量調節機構のシャッター部は、重ねて配置された複数の板状部材によって構成されてもよい。当該シャッターは、例えば、第２流路６４ｂの開口面積を変更するように互いに異なる方向に移動することによって、第２流路６４ｂを開閉する構成を有していてもよい。

（２）上記実施形態の流量調節機構７０ｂにおいて、シャッター部７２ｂの位置は、シャッター駆動軸７６ｂの往復移動によって、中心軸ＡＸと平行に往復移動される。しかし、シャッター部の位置は、中心軸ＡＸと平行に往復移動されず、シャッター駆動軸が中心軸ＡＸを中心に回転することによって、回転して移動される態様とすることもできる。また、シャッター部の位置は、中心軸ＡＸと平行な往復移動と、中心軸ＡＸを中心に回転する移動との双方を備える態様とすることもできる。

（３）上記実施形態の流量調節機構７０ｂにおいて、シャッター部７２ｂの軸方向に垂直な円形の断面の内径と、第２流路６４ｂの内径とは一致している。しかし、シャッター部の軸方向に垂直な円形の断面の内径と、第２流路との内径は一致していなくともよい。例えば、シャッター部の内径が第２流路の内径より大きくすることで、第２流路とシャッター部との接続を容易にすることができる。また、例えば、シャッター部の軸方向に垂直な断面の形状が略正方形で、第２流路の断面の形状が円形のように、互いの形状が一致していなくともよい。

（４）上記実施形態の流量調節機構７０ｂにおいて、シャッター駆動軸７６ｂには一つのシャッター部７２ｂが備えられている。しかし、シャッター駆動軸には複数のシャッター部が備えられる態様とすることもできる。例えば、内径の異なる複数のシャッター部のうち予め定められた内径のシャッター部と第２流路とが接続されることによって溶融材料の流量を制御することができる。

２０…材料供給部、２２…連通路、３０…溶融部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４２…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４６…中央部、４７…上面、４８…下面（溝形成面）、５０…対面部、５２…上面（スクリュー対向面）、５４…案内溝、５６…連通孔、５７…回転駆動軸、５８…ヒーター、５９…回転駆動部、６０…溶融材料供給装置、６０ｂ…溶融材料供給装置、６１…ノズル、６２…第１流路、６３…回転体、６３ｂ…回転体、６４…第２流路、６４ｂ…第２流路、６５…平坦部、６６…ピン、６７…切断部、６８…刃、７０…流量調節機構、７０ｂ…流量調節機構、７２…バタフライバルブ、７２ｂ…シャッター部、７４…バルブ駆動部、７４ｂ…シャッター駆動部、７６…バルブ駆動軸、７６ｂ…シャッター駆動軸、１００…三次元造形装置、１００ｂ…三次元造形装置、１１０…送出ユニット、２００…造形ステージ部、２１０…テーブル、２２０…造形台、２３０…移動機構、３００…制御部、ＡＸ…中心軸、Ｄｎ…孔径、Ｅｆ…領域、Ｆｄ…流通方向、Ｇ…ギャップ、ＯＢ…三次元造形物、ＯＢｔ…上面、ＲＸ…回転軸、ＳＸ…中心軸、Ｗ１…幅、Ｗ２…幅、Ｗ３…幅、Ｗ４…幅、Ｗｄ…直径

Claims (6)

1. 三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置であって、
   熱可塑性樹脂を溶融させた溶融材料を流通する第１流路と、
   前記第１流路と連通可能な第２流路と、前記第２流路に連通したノズルと、前記第２流路に設けられ前記第２流路の流量を調節する流量調節機構と、を有する回転体と、を備え、
   前記回転体が第１位置にある場合に、前記第１流路と前記第２流路とが連通した状態となって前記ノズルから前記溶融材料が送出され、
   前記回転体が前記第１位置から予め定められた角度以上回転した第２位置にある場合に、前記回転体を囲む部材によって前記ノズルの開口が塞がれて前記ノズルからの前記溶融材料の送出が停止される、溶融材料供給装置。
2. 請求項１記載の溶融材料供給装置であって、
   前記流量調節機構は、前記溶融材料が流通される方向と垂直な面に投影した際の前記第２流路の面積を変えられ、かつ、前記第２流路を開閉することができるシャッターを含む、溶融材料供給装置。
3. 請求項１記載の溶融材料供給装置であって、
   前記流量調節機構は、前記第２流路を開閉するバタフライバルブを含む、溶融材料供給装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の溶融材料供給装置であって、
   更に、前記流量調節機構と前記回転体とを制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記流量調節機構により前記第２流路を閉じて前記第２流路における前記溶融材料の流通を停止させた後に、前記回転体を前記第１位置から前記第２位置に変更させる、溶融材料供給装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の溶融材料供給装置を備える、三次元造形装置。
6. 請求項５記載の三次元造形装置であって、
   更に、前記熱可塑性樹脂を溶融させる溶融部を備え、
   前記溶融部は、
   前記第１流路に連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と、
   前記対面部と対面し、回転されて前記連通孔に材料を送るとともに材料を溶融させて、前記連通孔に前記材料を供給する溝部を備える、フラットスクリューと、を有し、
   前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターによる加熱によって、前記フラットスクリューと前記対面部との間に供給された前記熱可塑性樹脂を溶融させる、三次元造形装置。

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