JP7332001B2 - 3D printer and control method for 3D printer - Google Patents
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Description
本発明は、三次元造形装置および三次元造形装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus and a control method for the three-dimensional modeling apparatus.
溶融させた樹脂材料をノズルから吐出して積層し、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、下記の特許文献1)。 A three-dimensional modeling apparatus is known that models a three-dimensional modeled object by ejecting melted resin materials from nozzles, stacking them, and curing them (for example, Patent Document 1 below).
そうした三次元造形装置での造形処理では、通常、溶融された材料のノズルからの吐出と停止とが繰り返される。しかしながら、ノズルからの材料の吐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、材料の吐出の停止タイミングに遅れが生じる場合や、材料の吐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。また、ノズルからの材料の吐出を再開させる際に、ノズルへの材料の供給遅れによって、材料の吐出タイミングに遅れが生じる場合や、材料の吐出量が不足し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吐出タイミングや吐出量の精度を高めることについて、依然として改良の余地があった。 In the modeling process in such a three-dimensional modeling apparatus, discharging and stopping of the melted material from the nozzle are usually repeated. However, when stopping the ejection of the material from the nozzle, the outflow of the material from the nozzle is not stopped immediately, and the timing of stopping the ejection of the material may be delayed, or the ejection amount of the material may be reduced. There was a case where it became excessive rather than the amount. Moreover, when restarting the ejection of material from the nozzles, there have been cases where the ejection timing of the material is delayed due to a delay in the supply of the material to the nozzles, or the ejection amount of the material is insufficient. As described above, in the three-dimensional modeling apparatus, there is still room for improvement in increasing the accuracy of the ejection timing and ejection amount of the material from the nozzles.
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、以下の形態として実現することが可能である。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
溶融材料を吐出するノズルと、
渦状に延びている溝部が設けられているフラットスクリューと、前記フラットスクリューを回転させる駆動モーターと、を有し、前記フラットスクリューを回転させて、熱可塑性を有する材料を可塑化させた前記溶融材料を、前記溝部を通じて前記ノズルへと導く可塑化部と、
前記フラットスクリューと前記ノズルとの間の流路に設けられ、前記ノズルからの前記溶融材料の流出を制御する吐出制御機構と、
を備え、
前記吐出制御機構は、シャッターによって前記流路を開閉する開閉機構を含む、三次元造形装置。
三次元造形物を造形する三次元造形装置の制御方法であって、
渦状に延びている溝部が設けられているフラットスクリューを駆動モーターによって回転させ、熱可塑性を有する材料を可塑化させた溶融材料を、前記溝部を通じてノズルへと導き、前記ノズルから吐出させる吐出工程と、
前記フラットスクリューと前記ノズルとの間の前記溶融材料の流路に設けられた吐出制御機構を駆動させて、前記ノズルからの前記溶融材料の流出を制御する流出制御工程と、
を備え、
前記流出制御工程は、前記ノズルから前記溶融材料が吐出されている間に、前記吐出制御機構のうち上流側に設けられている方を駆動させた後に、下流側に設けられている方を駆動させて、前記ノズルからの前記溶融材料の流出を停止させる吐出停止工程を含む、制御方法。
The present invention has been made to solve at least part of the above problems, and can be implemented as the following modes.
The present invention can also be implemented in the following aspects, for example.
A three-dimensional modeling apparatus for modeling a three-dimensional object,
a nozzle for ejecting molten material;
The molten material has a flat screw provided with a spirally extending groove and a driving motor for rotating the flat screw, and the flat screw is rotated to plasticize a thermoplastic material. to the nozzle through the groove; and
a discharge control mechanism provided in a flow path between the flat screw and the nozzle for controlling the outflow of the molten material from the nozzle;
with
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the ejection control mechanism includes an opening/closing mechanism that opens and closes the flow path by a shutter.
A control method for a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional object, comprising:
A discharge step of rotating a flat screw provided with a spirally extending groove by a drive motor, and guiding a molten material obtained by plasticizing a thermoplastic material through the groove to a nozzle and discharging the molten material from the nozzle. ,
an outflow control step of controlling the outflow of the molten material from the nozzle by driving a discharge control mechanism provided in the flow path of the molten material between the flat screw and the nozzle;
with
In the outflow control step, while the molten material is being discharged from the nozzle, the one provided on the upstream side of the discharge control mechanism is driven, and then the one provided on the downstream side is driven. and a discharge stopping step of stopping the flow of the molten material from the nozzle.
[1]本発明の一形態によれば、三次元造形物を造形する三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、溶融材料を吐出するノズルと;渦状に延びている溝部が設けられているフラットスクリューと、前記フラットスクリューを回転させる駆動モーターと、を有し、前記フラットスクリューを回転させて、熱可塑性を有する材料を可塑化させた前記溶融材料を、前記溝部を通じて前記ノズルへと導く可塑化部と;前記フラットスクリューと前記ノズルとの間の流路に設けられ、前記ノズルからの前記溶融材料の流出を制御する吐出制御機構と;を備える。
この形態の三次元造形装置によれば、フラットスクリューとノズルとの間に設けられた吐出制御機構によって、溶融材料のノズルからの流出が制御される。よって、ノズルからの溶融材料の吐出の開始タイミングや停止タイミング、溶融材料の吐出量を、より高い精度で制御することができる。
[1] According to one aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object. This three-dimensional modeling apparatus has a nozzle that discharges a molten material; a flat screw provided with a spirally extending groove; and a drive motor that rotates the flat screw, and rotates the flat screw. a plasticizing section that guides the molten material obtained by plasticizing a material having thermoplasticity to the nozzle through the groove; provided in a flow path between the flat screw and the nozzle; a discharge control mechanism for controlling the outflow of the molten material;
According to this form of the three-dimensional modeling apparatus, the discharge control mechanism provided between the flat screw and the nozzle controls the outflow of the molten material from the nozzle. Therefore, the start timing and stop timing of ejection of the molten material from the nozzle and the ejection amount of the molten material can be controlled with higher accuracy.
[2]上記形態の三次元造形装置において、前記吐出制御機構は、シャッターによって前記流路を開閉する開閉機構を含んでよい。
この形態の三次元造形装置によれば、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吐出の開始や停止を、より適切なタイミングでおこなうことができる。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吐出を停止している間のノズルからの溶融材料の漏洩の発生が抑制される。
[2] In the three-dimensional modeling apparatus of the aspect described above, the discharge control mechanism may include an opening/closing mechanism that opens and closes the flow path using a shutter.
According to the three-dimensional modeling apparatus of this aspect, since the channel is opened and closed by the shutter, the ejection of the molten material from the nozzle can be started and stopped at more appropriate timing. In addition, the closing of the flow path by the shutter suppresses the leakage of the molten material from the nozzle while the discharge of the molten material from the nozzle is stopped.
[3]上記形態の三次元造形装置において、前記吐出制御機構は、前記流路に接続された分岐流路へと前記溶融材料を吸引して、前記流路に負圧を発生させる圧力変更部を含んでよい。
この形態の三次元造形装置によれば、フラットスクリューとノズルとの間の流路内での負圧の発生により、ノズルからの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。また、吐出制御機構として、シャッターと圧力変更部の両方を有する構成とすれば、ノズルからの溶融材料の吐出の制御性をより一層高めることができる。
[3] In the three-dimensional modeling apparatus of the above aspect, the discharge control mechanism sucks the molten material into a branched flow path connected to the flow path to generate a negative pressure in the flow path. may contain
According to the three-dimensional modeling apparatus of this aspect, the discharge of the molten material from the nozzle can be quickly stopped by the generation of negative pressure in the channel between the flat screw and the nozzle. Further, if the discharge control mechanism is configured to have both the shutter and the pressure changer, the controllability of the discharge of the molten material from the nozzle can be further enhanced.
[4]上記形態の三次元造形装置において、前記開閉機構の前記シャッターは、前記圧力変更部の前記分岐流路よりも上流側に設けられてよい。
この形態の三次元造形装置によれば、シャッターによって流路を閉じた後に、シャッターの下流に残っている溶融材料がノズルから流出してしまうことを、圧力変更部によって抑制することができる。
[4] In the three-dimensional modeling apparatus of the above aspect, the shutter of the opening/closing mechanism may be provided upstream of the branch flow path of the pressure changing section.
According to the three-dimensional modeling apparatus of this aspect, the pressure changer can prevent the molten material remaining downstream of the shutter from flowing out of the nozzle after the flow path is closed by the shutter.
[5]上記形態の三次元造形装置において、前記圧力変更部の前記分岐流路は、前記開閉機構の前記シャッターよりも上流側に設けられてよい。
この形態の三次元造形装置によれば、シャッターによって流路を閉じたときのフラットスクリューとシャッターとの間の圧力の上昇を、圧力変更部に負圧を発生させることによって抑制することができる。
[5] In the three-dimensional modeling apparatus of the aspect described above, the branch flow path of the pressure changing unit may be provided upstream of the shutter of the opening/closing mechanism.
According to the three-dimensional modeling apparatus of this aspect, the rise in pressure between the flat screw and the shutter when the flow path is closed by the shutter can be suppressed by generating negative pressure in the pressure changer.
[6]上記形態の三次元造形装置において、前記圧力変更部は、前記分岐流路内の前記溶融材料を前記流路へと流出させて、前記流路の圧力を高めてよい。
この形態の三次元造形装置によれば、圧力変更部が分岐流路から流路へと溶融材料を流入させることによって、流路内の圧力を迅速に高めることができる。よって、ノズルからの溶融材料の吐出を迅速に開始させることができる。
[6] In the three-dimensional modeling apparatus according to the aspect described above, the pressure changing unit may cause the molten material in the branch flow path to flow out to the flow path to increase pressure in the flow path.
According to the three-dimensional modeling apparatus of this aspect, the pressure changer causes the molten material to flow from the branched flow path into the flow path, thereby rapidly increasing the pressure in the flow path. Therefore, it is possible to quickly start discharging the molten material from the nozzle.
[7]本発明の他の形態によれば、三次元造形物を造形する三次元造形装置の制御方法が提供される。この制御方法は、渦状に延びている溝部が設けられているフラットスクリューを駆動モーターによって回転させ、熱可塑性を有する材料を可塑化させた溶融材料を、前記溝部を通じてノズルへと導き、前記ノズルから吐出させる吐出工程と;前記フラットスクリューと前記ノズルとの間の流路に設けられた吐出制御機構を駆動させて、前記ノズルからの前記溶融材料の流出を制御する流出制御工程と;を備える。
この形態の制御方法によれば、フラットスクリューとノズルとの間において、溶融材料のノズルからの流出を制御できるため、ノズルからの溶融材料の吐出の開始タイミングや停止タイミング、溶融材料の吐出量を、より高い精度で制御することができる。
[7] According to another aspect of the present invention, there is provided a control method for a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional modeled object. In this control method, a flat screw provided with a spirally extending groove is rotated by a drive motor, and a molten material obtained by plasticizing a thermoplastic material is guided through the groove to a nozzle, and from the nozzle. and an outflow control step of driving a discharge control mechanism provided in a flow path between the flat screw and the nozzle to control the outflow of the molten material from the nozzle.
According to this control method, the outflow of the molten material from the nozzle can be controlled between the flat screw and the nozzle. , can be controlled with greater precision.
[8]上記形態の制御方法において、前記吐出制御機構は、シャッターによって前記流路を開閉する開閉機構と、前記流路に接続された分岐流路へと前記溶融材料を吸引して、前記流路に負圧を発生させる圧力変更部と、を含み;前記流出制御工程は、前記ノズルから前記溶融材料が吐出されている間に、前記吐出制御機構のうち上流側に設けられている方を駆動させた後に、下流側に設けられている方を駆動させて、前記ノズルからの前記溶融材料の流出を停止させる吐出停止工程を含んでよい。
この形態の制御方法によれば、開閉機構のシャッターが圧力変更部の分岐流路の上流側に設けられている場合には、シャッターによって流路を閉じた後に、圧力変更部によって、シャッターの下流側に負圧を発生させることができる。よって、シャッターを閉じた後にノズルから溶融材料が漏洩してしまうことが抑制される。圧力変更部の分岐流路が開閉機構のシャッターの上流側に設けられている場合には、分岐流路へと溶融材料を流入させた上で、シャッターを閉じることができるため、シャッターの駆動に起因するノズルからの溶融材料の漏洩が抑制される。
[8] In the control method of the above aspect, the discharge control mechanism includes an opening/closing mechanism that opens and closes the flow path using a shutter, and a branch flow path that is connected to the flow path to suck the molten material into the flow path. a pressure changer for generating a negative pressure in the passage; said outflow control step is performed by the discharge control mechanism provided upstream of said discharge control mechanism while said molten material is being discharged from said nozzle. A discharge stop step may be included in which, after the driving, the one provided on the downstream side is driven to stop the outflow of the molten material from the nozzle.
According to this aspect of the control method, when the shutter of the opening/closing mechanism is provided on the upstream side of the branch flow path of the pressure changer, after closing the flow path with the shutter, the pressure changer controls the downstream of the shutter. Negative pressure can be generated on the side. Therefore, the molten material is prevented from leaking from the nozzle after the shutter is closed. When the branch flow path of the pressure changing unit is provided on the upstream side of the shutter of the opening/closing mechanism, the shutter can be closed after the molten material is allowed to flow into the branch flow path. The resulting leakage of molten material from the nozzle is suppressed.
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、上述の課題の一部又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又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、上述の課題の一部又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又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又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又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。 All of the plurality of constituent elements of each aspect of the present invention described above are not essential, and in order to solve some or all of the above problems, or some or all of the effects described in this specification In order to achieve the above, it is possible to change, delete, replace with new other components, or partially delete the limited contents of some of the plurality of components as appropriate. In addition, in order to solve part or all of the above-described problems or achieve part or all of the effects described in this specification, the technical features included in the above-described one embodiment of the present invention It is also possible to combine some or all of the technical features included in the above-described other forms of the present invention to form an independent form of the present invention.
本発明は、三次元造形装置およびその制御方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、溶融材料を吐出する吐出ユニットや、溶融材料の吐出方法、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。 The present invention can also be realized in various forms other than the three-dimensional modeling apparatus and its control method. For example, it can be realized in the form of a discharge unit for discharging a molten material, a method for discharging a molten material, a method for forming a three-dimensional object using a molten material, and the like. In addition, it can also be realized in the form of a control method for a three-dimensional modeling apparatus, a computer program for realizing the various methods described above, a non-temporary recording medium recording the computer program, or the like.
1.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100A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(鉛直方向)とは反対の方向である。X,Y,Z方向を示す矢印は、他の参照図においても、図1と対応するように、必要に応じて図示してある。
1. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a three-
三次元造形装置100Aは、吐出ユニット110A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100Aは、制御部300の制御下において、吐出ユニット110Aのノズル61から熱可塑性を有する材料を可塑化させた溶融材料を、造形ステージ部200の造形台220上に吐出して硬化させることによって、三次元造形物を造形する。「可塑化」とは、材料に熱が加わり溶融することを意味する。
The three-
吐出ユニット110Aは、材料供給部20と、可塑化部30と、ヘッド部60A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、可塑化部30に接続されている。材料供給部20は、可塑化部30に熱可塑性を有する材料を供給する。
110 A of discharge units are provided with the
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。
Materials supplied to the
可塑化部30は、上記の材料を可塑化させてヘッド部60Aへと流入させる。可塑化部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、スクリュー対面部50と、を有する。
The
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、当該溝部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。
The
フラットスクリュー40は、その軸線方向がZ方向に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実施形態では、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。
The
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は上面47側が駆動モーター32に連結されており、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内において回転する。駆動モーター32は、制御部300の制御下において駆動する。
The
フラットスクリュー40の下面48は、スクリュー対面部50の上面52に面しており、フラットスクリュー40の下面48の溝部42と、スクリュー対面部50の上面52との間には空間が形成される。吐出ユニット110Aでは、フラットスクリュー40とスクリュー対面部50との間のこの空間に、材料供給部20から材料が供給される。
The
スクリュー対面部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。フラットスクリュー40の溝部42内に供給された材料は、フラットスクリュー40の回転によって、可塑化されて溶融材料へと転化されつつ、溝部42に沿って流動し、フラットスクリュー40の中央部46へと導かれる(詳細は後述)。中央部46に流入した溶融材料は、スクリュー対面部50の中心に設けられた連通孔56を介して、ヘッド部60Aに供給される。
A
ヘッド部60Aは、ノズル61と、流路65と、吐出制御機構70Aと、を有する。ノズル61は、先端の吐出口62から溶融材料を吐出する。ノズル61の吐出口62は、孔径Dnを有する。ノズル61は、流路65を通じて、スクリュー対面部50の連通孔56に接続されている。流路65は、フラットスクリュー40とノズル61との間の溶融材料の流路である。可塑化部30において可塑化された溶融材料は、連通孔56から流路65へと流れ、ノズル61の吐出口62から造形ステージ部200の造形台220に向かって吐出される。
The
なお、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から射出される。例えば、ABS樹脂は、ガラス転移点が約120℃であり、ノズル61からの射出時には約200℃となる。このように高温の状態で溶融材料を射出するために、ノズル61の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
The molten material is injected from the
吐出制御機構70Aは、流路65に設けられており、ノズル61からの溶融材料の流出を制御する。第1実施形態では、吐出制御機構70Aは、流路65を開閉する開閉機構71を含む。開閉機構71は、シャッター72と、シャッター駆動部73と、を含む。シャッター72は、板状部材によって構成されており、その板面が流路65と交差するように配置されている。シャッター72は、その厚み方向に貫通し、流路65に接続可能な貫通孔72oを有する。
The
シャッター駆動部73は、シャッター72を流路65と交差する方向に移動させる。シャッター駆動部73は、制御部300の制御下において、シャッター72を変位させて、貫通孔72oの配置位置を流路65に対して変位させることによって流路65を開閉する。シャッター駆動部73は、例えば、伸縮変形してシャッター72を変位させるピエゾ素子によって構成することができる。シャッター駆動部73は、ピエゾ素子に限定されることはなく、ソレノイドやエアシリンダー、モーターなどのアクチュエーターによって構成されてもよい。シャッター72による流路65の開閉動作については後述する。
The
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、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。
The
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100A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、吐出ユニット110Aと吐出制御機構70Aとを駆動して、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吐出して硬化させることによって、三次元造形物を造形する造形処理を実行する。
The
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、可塑化部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、スクリュー対面部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。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the
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、スクリュー対面部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。
A
フラットスクリュー40の溝部42は、いわゆるスクロール溝を構成する。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。
The
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。
The
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内において加熱されながら可塑化されて溶融し、溶融材料に転化される。そして、その溶融材料は、溝部42を通じて中央部46へと流動する。
When the
図3は、スクリュー対面部50の上面52側を示す概略平面図である。スクリュー対面部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、溶融材料をノズル61に供給するための上述した連通孔56が形成されている。
FIG. 3 is a schematic plan view showing the
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、スクリュー対面部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)。可塑化部30における材料の可塑化は、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。
The
図4は、三次元造形物OBとノズル61の先端の吐出口62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。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the three-dimensional structure OB and the
三次元造形装置100Aでは、ノズル61の先端の吐出口62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から吐出された溶融材料が堆積される予定部位を意味する。
In the three-
ギャップGの大きさは、ノズル61の吐出口62における孔径Dn(図1)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の吐出口62から吐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から吐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。
The size of the gap G is desirably equal to or larger than the hole diameter Dn (FIG. 1) of the
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。 On the other hand, the size of the gap G is preferably 1.5 times or less the hole diameter Dn, and particularly preferably 1.3 times or less. This suppresses a decrease in the accuracy of the planned site where the molten material is to be placed and a decrease in adhesion of the molten material to the upper surface OBt of the three-dimensional structure OB being manufactured.
図5Aおよび図5Bを参照して、吐出制御機構70Aの開閉機構71による流路65の開閉動作を説明する。図5Aは、開閉機構71のシャッター72によって流路65が開かれた状態を示している。シャッター72が流路65を開いている状態では、シャッター72は、その貫通孔72oが流路65の開口領域と重なる位置に位置する。これによって、貫通孔72o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の吐出口62から溶融材料を流出させることができる。
The opening/closing operation of the
図5Bは、シャッター72によって流路65が閉じられた状態を示している。シャッター72が流路65を閉じている状態では、シャッター72は、その貫通孔72oが流路65の開口領域から離れた位置に位置する。そのため、流路65からノズル61への溶融材料の流入がシャッター72によって遮られ、ノズル61の吐出口62からの溶融材料の流出が止められる。
FIG. 5B shows a state in which the
このように、三次元造形装置100Aでは、フラットスクリュー40を用いることによって、吐出ユニット110AのZ方向におけるサイズが小型化されている。また、ノズル61の先端と三次元造形物OBとの間のギャップGを上記のような小さい範囲に設定されていることによって、三次元造形物OBの面粗さが低減されている。また、材料の配置位置の精度が高められるとともに、三次元造形物OBにおける材料同士の密着性の低下が抑制されている。
As described above, in the three-
加えて、吐出制御機構70Aが、フラットスクリュー40とノズル61との間の流路65に設けられており、ノズル61の吐出口62に近い位置において、溶融材料の流出が制御される。そのため、吐出制御機構70Aによる流路65の開閉タイミングに対するノズル61の吐出口62からの溶融材料の流出の開始/停止の応答遅れの発生が制御される。よって、ノズル61からの溶融材料の吐出の開始タイミングや停止タイミング、溶融材料の吐出量を、より高い精度で制御することができる。
In addition, a
三次元造形装置100Aによれば、開閉機構71のシャッター72によって流路65が閉塞されるため、ノズル61からの溶融材料の流出を停止している間に、ノズル61からの溶融材料が漏洩してしまうことが抑制される。また、三次元造形装置100Aによれば、シャッター72によって流路65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。
According to the three-
図6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から溶融材料を吐出させる吐出工程である。ステップS10では、制御部300は、可塑化部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吐出させる吐出処理を実行する。吐出処理を実行している間、制御部300は、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。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the flow of modeling processing executed by the
制御部300は、ステップS10の吐出処理の途中で、溶融材料の吐出を一時的に中断するタイミングが到来したか否か判定する(ステップS20)。制御部300は、造形データに基づいて、当該判定をおこなってもよい。制御部300は、例えば、それまで溶融材料を吐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からの溶融材料の吐出を一時的に中断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からの溶融材料の吐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。
The
溶融材料の吐出を中断させるタイミングではなく、造形処理がまだ完了していない場合には、制御部300は、ステップS10の溶融材料の吐出処理を継続する(ステップS50)。一方、溶融材料の吐出を中断させるタイミングが到来した場合には、制御部300は、ステップS30~S40の処理を実行する。
If it is not the timing to interrupt the ejection of the molten material and the modeling process has not yet been completed, the
ステップS30~S40は、ノズル61からの溶融材料の流出を制御する流出制御工程である。制御部300は、吐出制御機構70Aを制御して、シャッター72によって流路65を閉塞させて、ノズル61からの溶融材料の流出を停止させる(ステップS30)。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が次に溶融材料の吐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。
Steps S30 to S40 are outflow control steps for controlling the outflow of the molten material from the
その後、制御部300は、ノズル61からの溶融材料の吐出を再開するタイミングが到来したときに、シャッター72を移動させて流路65を開いた状態にして、ノズル61からの溶融材料の流出を開始させ(ステップS40)、ステップS10の吐出処理に戻る(ステップS50)。なお、ステップS30において、シャッター72によって流路65を閉じて、ノズル61からの溶融材料の吐出を一時的に中断する場合には、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からの溶融材料の吐出を、より迅速に再開させることができる。
After that, when it is time to restart the ejection of the molten material from the
以上のように、第1実施形態の三次元造形装置100Aによれば、フラットスクリュー40を用いていることによって、装置の小型化や造形精度の向上が実現されている。また、フラットスクリュー40とノズル61との間の流路65に吐出制御機構70Aとして設けられている開閉機構71によって、ノズル61からの溶融材料の吐出タイミングや吐出量の精度が高められている。その他に、第1実施形態の三次元造形装置100Aによれば、第1実施形態中で説明した種々の作用効果を奏することができる。
As described above, according to the three-
2.第2実施形態:
図7Aおよび図7Bを参照して、第2実施形態の三次元造形装置100Bが吐出制御機構70Bとして備える圧力変更部75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実施形態の吐出制御機構70Aの代わりに、第2実施形態の吐出制御機構70B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100Aの構成とほぼ同じである。第2実施形態の三次元造形装置100Bでは、制御部300は、第1実施形態で説明したのと同様な造形処理を実行する(図6)。
2. Second embodiment:
7A and 7B, the configuration of the
第2実施形態における吐出ユニット110Bのヘッド部60Bは、第2実施形態の吐出制御機構70Bを有する。第2実施形態の吐出制御機構70Bは、流路65の圧力を変更する圧力変更部75を含む。圧力変更部75は、分岐流路76と、ロッド77と、ロッド駆動部78と、を有する。分岐流路76は、流路65の溶融材料の一部が流入する流路である。分岐流路76は、直線状に延びて流路65に交差する貫通孔によって構成されている。ロッド77は、分岐流路76内に配置される軸状部材である。ロッド駆動部78は、制御部300の制御下において、ロッド77を分岐流路76内において瞬発的に往復移動させる駆動力を発生する。ロッド駆動部78は、例えば、ソレノイド機構やピエゾ素子、モーターなどのアクチュエーターによって構成される。
The
吐出制御機構70Bの圧力変更部75は、ステップS10の吐出工程(図6)において、ノズル61から溶融材料が吐出されている間は、ロッド77を、その先端部77eが流路65と分岐流路76との接続部に位置する初期位置に位置させる(図7A)。そして、ステップS30(図6)において、ノズル61からの溶融材料の吐出を一時的に中断させる際には、ロッド77の先端部77eが分岐流路76内の奥まった位置に位置するように、ロッド駆動部78によって、ロッド77を、前記の初期位置から分岐流路76内に瞬発的に引き込む(図7B)。これによって、圧力変更部75は、流路65の溶融材料の一部を分岐流路76へと吸引し、流路65内に負圧を発生させ、ノズル61からの溶融材料の流出を一時的に停止させることができる。
The
ノズル61からの溶融材料の吐出を再開するときには(図6のステップS40)、制御部300は、ロッド駆動部78によってロッド77を初期位置へと戻し、分岐流路76の溶融材料を流路65へと流出させ、流路65の圧力を高める。これによって、ノズル61からの溶融材料の流出が迅速に再開される。
When the discharge of the molten material from the
以上のように、第2実施形態の三次元造形装置100Bによれば、圧力変更部75が流路65内に負圧を発生させることより、ノズル61からの溶融材料の吐出を迅速に停止させることができる。また、ノズル61からの溶融材料の流出を再開させるときには、圧力変更部75が流路65内の圧力を高めるため、溶融材料の吐出の開始タイミングの精度や、溶融材料の吐出の開始時の吐出量の精度が高められる。その他に、第2実施形態の三次元造形装置100Bによれば、第1実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。
As described above, according to the three-dimensional modeling apparatus 100B of the second embodiment, the
3.第3実施形態:
図8は、第3実施形態における三次元造形装置100Cの吐出ユニット110Cが備えるヘッド部60Cの構成を示す概略図である。第3実施形態の三次元造形装置100Cの構成は、第1実施形態の吐出制御機構70Aの代わりに、第3実施形態の吐出制御機構70C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100Aの構成とほぼ同じである。
3. Third embodiment:
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a
第3実施形態の吐出制御機構70Cは、第1実施形態で説明したのと同様な開閉機構71と、第2実施形態で説明したのと同様な圧力変更部75と、を含む。吐出制御機構70Cでは、開閉機構71は、圧力変更部75よりも上流側に設けられている。つまり、吐出制御機構70Cでは、開閉機構71のシャッター72が、圧力変更部75の分岐流路76よりもフラットスクリュー40に近い位置に設けられている。開閉機構71による流路65の開閉動作は、第1実施形態で説明したのと同じである(図5A,図5B)。また、圧力変更部75による流路65の圧力を変更する動作は、第2実施形態で説明したのと同じである(図7A,図7B)。
A discharge control mechanism 70C of the third embodiment includes an opening/
図9は、第3実施形態の三次元造形装置100Cにおいて制御部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。第3実施形態の造形処理のフローは、ステップS30の流量制御工程の代わりに、ステップS31,S32,S40の流出制御工程が設けられている点以外は、第1実施形態で説明した造形処理のフロー(図6)とほぼ同じである。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the flow of modeling processing executed by the
三次元造形装置100Cでは、ステップS10の吐出処理の実行途中に、溶融材料の吐出を一時的に中断するタイミングが到来した場合に、ステップS31~S40の流出制御工程が実行される。流出制御工程は、ノズル61からの溶融材料の吐出を停止させるためのステップS31,S32の処理を実行する吐出停止工程を含む。制御部300は、ステップS31では、吐出制御機構70Cの開閉機構71と圧力変更部75のうち、流路65の上流側に設けられている方を駆動させ、ステップS32では、下流側に設けられている方を駆動させる。
In the three-dimensional modeling apparatus 100C, when the timing of temporarily interrupting the ejection of the molten material arrives during the execution of the ejection process of step S10, the outflow control process of steps S31 to S40 is performed. The outflow control process includes a discharge stop process of executing steps S31 and S32 for stopping the discharge of the molten material from the
第3実施形態の吐出停止工程では、制御部300は、ステップS31において、上流側のシャッター72によって流路65を閉じた後に、ステップS32において、下流側の圧力変更部75によって流路65に負圧を発生させる。この吐出停止工程によれば、シャッター72が流路65を閉塞するときに流路65からノズル61へと押し出される溶融材料を圧力変更部75の分岐流路76へと吸引させることができる。よって、シャッター72の下流側の残圧を低下させることができ、ノズル61からの溶融得材料の吐出が停止されている間に、シャッター72の下流に残っている溶融材料が、ノズル61から流出してしまうことが抑制される。
In the discharge stop process of the third embodiment, the
ステップS40では、ノズル61からの溶融材料の吐出を再開させる。ステップS40では、開閉機構71と圧力変更部75のいずれを先に駆動させてもよいし、両方が同時に駆動されてもよい。なお、ステップS40では、シャッター72によって流路65が開かれる際に、圧力変更部75が分岐流路76の溶融材料をロッド77によって流路65へと押し出すことによって、流路65の圧力が高められることが望ましい。これによって、ノズル61からの溶融材料の吐出が迅速に再開される。
In step S40, the ejection of the molten material from the
以上のように、第3実施形態の三次元造形装置100Cによれば、流路65に、開閉機構71のシャッター72と圧力変更部75とが設けられていることによって、ノズル61からの溶融材料の吐出制御の精度が高められている。特に、第3実施形態では、圧力変更部75が開閉機構71よりも下流側に設けられているため、圧力変更部75によってノズル61の吐出口62近傍の圧力をより迅速に変更することができる。よって、圧力変更部75が開閉機構71の上流側に設けられている構成よりも、ノズル61からの溶融材料の吐出をより高い精度で制御することができる。その他に、第3実施形態の三次元造形装置100Cによれば、上記の各実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。
As described above, according to the three-dimensional modeling apparatus 100</b>C of the third embodiment, the
4.第4実施形態:
図10は、第4実施形態における三次元造形装置100Dの吐出ユニット110Dが備えるヘッド部60Dの構成を示す概略図である。第4実施形態の三次元造形装置100Dの構成は、第3実施形態の吐出制御機構70Cの代わりに、第4実施形態の吐出制御機構70Dが設けられている点以外は、第3実施形態の三次元造形装置100Cの構成とほぼ同じである。第4実施形態の吐出制御機構70Dの構成は、圧力変更部75の分岐流路76が、開閉機構71のシャッター72よりも上流側に設けられている点以外は、第3実施形態の吐出制御機構70Cの構成とほぼ同じである。
4. Fourth embodiment:
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of a
第4実施形態の三次元造形装置100Dでは、制御部300は、第3実施形態で説明したのと同様なフローで造形処理を実行する(図9)。制御部300は、ステップS10の溶融材料の吐出処理を一時的に停止する際には、まず、流路65の上流側に設けられている圧力変更部75を駆動させて、流路65内に負圧を発生させる(ステップS31)。そして、開閉機構71を駆動して、流路65をシャッター72によって閉塞する(ステップS32)。
In the
このように、第4実施形態の三次元造形装置100Dでは、吐出停止工程において、ノズル61からの溶融材料の吐出を一時的に停止させる際には、流路65内の圧力を低減させた上で、シャッター72によって流路65が閉じられる。そのため、流路65を閉塞するためのシャッター72の移動が円滑化される。また、シャッター72の移動によって、ノズル61から溶融材料が押し出されて、ノズル61から漏洩することが抑制される。さらに、シャッター72によって流路65を閉じたときのフラットスクリュー40とシャッター72との間の圧力の上昇が抑制される。その他に、第4実施形態の三次元造形装置100Dによれば、上記の各実施形態で説明した種々の作用効果を奏することができる。
As described above, in the three-
5.他の実施形態:
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することが可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、発明を実施するための形態の一例として位置づけられる。
5. Other embodiments:
Various configurations described in the above embodiments can be modified, for example, as follows. All of the other embodiments described below are positioned as examples of modes for carrying out the invention, like each of the above-described embodiments.
5-1.他の実施形態1:
上記の各実施形態において、ノズル61の先端と三次元造形物OBとの間のギャップGは、ノズル61の吐出口62における孔径Dnより小さくてもよい。あるいは、ギャップGは、ノズル61の吐出口62における孔径Dnの1.5倍よりも大きくてもよい。
5-1. Alternative Embodiment 1:
In each of the above embodiments, the gap G between the tip of the
5-2.他の実施形態2:
上記の各実施形態の開閉機構71において、シャッター72の貫通孔72oは省略されてもよい。シャッター72は、その端部が流路65を横断するように移動することによって流路65を開閉してもよい。開閉機構71のシャッターは、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、流路65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、流路65を開閉する構成を有していてもよい。開閉機構71は、バタフライ弁によって構成されてもよい。この場合には、開閉機構71のシャッターは、流路65内において中心軸の方向が回転するように配置されるディスク板によって構成される。
5-2. Alternative Embodiment 2:
In the opening/
5-3.他の実施形態3:
上記の各実施形態では、圧力変更部75は、ロッド77を分岐流路76内で移動させることによって流路65内に負圧を発生されている。これに対して、圧力変更部75は、他の構成によって、流路65に負圧を発生させてもよい。圧力変更部75は、例えば、ポンプによる吸引力によって、分岐流路76内に溶融材料を吸引して、流路65内に負圧を発生させてもよい。なお、この構成の場合には、分岐流路76に吸引された溶融材料は、フラットスクリュー40へと循環されて再利用されてもよいし、そのまま装置外部に排出されてもよい。
5-3. Alternative Embodiment 3:
In each of the above embodiments, the
5-4.他の実施形態4:
上記の各実施形態において、圧力変更部75は、ノズル61の吐出口62からの溶融材料の流出を開始するときに、流路65内の圧力を高めるように駆動するように構成されていなくてもよい。圧力変更部75は、ノズル61から溶融材料が流出し始めた後、流路65内の圧力が実質的に変更されない程度に、ゆっくりとロッド77を初期位置に移動させてもよい。
5-4. Alternative Embodiment 4:
In each of the above embodiments, the
5-5.他の実施形態5:
上記の各実施形態で説明した造形処理のフローはあくまで一例にすぎない。各実施形態の三次元造形装置100A~100Dにおいては、他の造形処理のフローによる制御方法が採用されてもよい。例えば、上記の第1実施形態において、ステップS10の前に、シャッター72によって流路65を閉じた状態で、フラットスクリュー40の回転を開始させておき、ステップS10の吐出処理が開始されるときに、シャッター72を開くものとしてもよい。また、第2実施形態において、フラットスクリュー40の回転を停止させて造形処理を終了するときに、圧力変更部75によって流路65に負圧を発生させて、ノズル61からの余分な溶融材料の流出を抑制するものとしてもよい。上記の第3実施形態および第4実施形態における吐出停止工程では、開閉機構71と圧力変更部75とが同時に駆動されてもよい。あるいは、開閉機構71と圧力変更部75とのうち、下流側に設けられた方が、上流側に設けられた方よりも先に駆動されてもよい。
5-5. Alternative Embodiment 5:
The flow of the modeling process described in each of the above embodiments is merely an example. In the three-
5-6.他の実施形態6:
上記の各実施形態において、材料供給部20は、ホッパーによって構成されていなくてもよい。吐出ユニット110A~110Dにおいて材料供給部20は省略されてもよい。また、材料供給部20は、フラットスクリュー40に対して、固体状態の材料を供給するように構成されていなくてもよい。材料供給部20は、既に可塑化された状態の溶融材料や、一部の材料が可塑化された半溶融状態の材料を、フラットスクリュー40に供給するように構成されていてもよい。
5-6. Alternative Embodiment 6:
In each of the embodiments described above, the
5-7.他の実施形態7:
上記の各実施形態において、三次元造形装置100A~100Dは、造形台220を三次元的に移動させる移動機構230の代わりに、吐出ユニット110A~110Dのノズル61を三次元的に移動させる移動機構を採用してもよい。或いは、ノズル61と造形台220の一方を1軸又は2軸方向に移動させ、他方を残りの軸方向に移動させる移動機構を採用してもよい。
5-7. Alternative Embodiment 7:
In each of the above-described embodiments, the three-
5-8.他の実施形態8:
上記実施形態において、ソフトウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、回路を含むハードウェアによって実現されてもよい。また、ハードウェアによって実現された機能及び処理の一部又は全部は、ソフトウェアによって実現されてもよい。ハードウェアとしては、例えば、集積回路、ディスクリート回路、または、それらの回路を組み合わせた回路モジュールなど、各種回路を用いることができる。
5-8. Alternative Embodiment 8:
Some or all of the functions and processes implemented by software in the above embodiments may be implemented by hardware including circuits. Also, part or all of the functions and processes implemented by hardware may be implemented by software. As the hardware, various circuits such as integrated circuits, discrete circuits, or circuit modules combining these circuits can be used.
本発明は、上述の実施形態(他の実施形態を含む)や実施例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構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述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ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments (including other embodiments) and examples, and can be implemented in various configurations without departing from the scope of the invention. For example, the technical features in the embodiments and examples corresponding to the technical features in each form described in the Summary of the Invention are used to solve some or all of the above problems, or In order to achieve some or all of the effects, it is possible to appropriately replace or combine them. In addition, not limited to those whose technical features are described as not essential in this specification, and if the technical features are not described as essential in this specification, delete them as appropriate is possible.
20…材料供給部、22…連通路、30…可塑化部、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、48…下面(溝形成面)、50…スクリュー対面部、52…上面(スクリュー対向面)、54…案内溝、56…連通孔、58…ヒーター、60A…ヘッド部、60B…ヘッド部、60C…ヘッド部、60D…ヘッド部、61…ノズル、62…吐出口、65…流路、70A…吐出制御機構、70B…吐出制御機構、70C…吐出制御機構、70D…吐出制御機構、71…開閉機構、72…シャッター、72o…貫通孔、73…シャッター駆動部、75…圧力変更部、76…分岐流路、77…ロッド、77e…先端部、78…ロッド駆動部、100A…三次元造形装置、100B…三次元造形装置、100C…三次元造形装置、100D…三次元造形装置、110A…吐出ユニット、110B…吐出ユニット、110C…吐出ユニット、110D…吐出ユニット、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、G…ギャップ、OB…三次元造形物、OBt…上面、RX…回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ノズル開口を有し、前記造形材料を吐出するノズルと、
前記造形材料が流れる流路に設けられ、前記流路を開閉することによって前記ノズル開口からの前記造形材料の流出を制御する第1吐出制御部と、
前記流路のうち前記第1吐出制御部よりも下流に設けられ、前記ノズル開口からの前記造形材料の流出を制御する第2吐出制御部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ノズル開口からの前記造形材料の流出を停止させる場合、前記第1吐出制御部を駆動させた後に、前記第2吐出制御部を駆動させる、
三次元造形装置。 a plasticizing unit that plasticizes a material having thermoplasticity to generate a modeling material;
a nozzle having a nozzle opening for discharging the modeling material;
a first discharge control unit provided in a channel through which the modeling material flows, and controlling the outflow of the modeling material from the nozzle opening by opening and closing the channel ;
a second discharge control section provided downstream of the first discharge control section in the flow path and controlling outflow of the modeling material from the nozzle opening;
a control unit;
When stopping the outflow of the modeling material from the nozzle opening, the control unit drives the second discharge control unit after driving the first discharge control unit.
Three-dimensional modeling device.
前記第1吐出制御部は、前記流路内で回転する弁によって前記流路を開閉する開閉機構を含む、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the first discharge control unit includes an opening/closing mechanism that opens and closes the flow path by a valve that rotates within the flow path .
前記第2吐出制御部は、前記流路に接続された分岐流路へと前記造形材料を吸引する圧力変更部を含む、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1 or claim 2,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the second discharge control section includes a pressure changing section that sucks the modeling material into a branch flow path connected to the flow path.
前記制御部は、前記ノズル開口からの前記造形材料の流出を停止させる場合、前記第1吐出制御部を駆動させた後に、前記圧力変更部を駆動して、前記分岐流路内に前記造形材料を吸引する、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 3,
When stopping the outflow of the modeling material from the nozzle opening, the control section drives the pressure changing section after driving the first discharge control section to cause the modeling material to flow into the branch flow path. A three-dimensional modeling device that sucks in.
前記制御部は、前記ノズル開口からの前記造形材料の流出を開始させる場合、前記第1吐出制御部を駆動させた後に、前記圧力変更部を駆動して、前記分岐流路内の前記造形材料を前記流路へと流出させる、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 4,
When starting the outflow of the modeling material from the nozzle opening, the control section drives the pressure changing section after driving the first discharge control section to control the modeling material in the branch flow path. into the flow channel.
前記可塑化部は、
駆動モーターと、
渦状に延びている溝部が設けられ、前記駆動モーターによって回転軸を中心に回転するフラットスクリューと、
前記フラットスクリューに対向し、前記造形材料が流れる連通孔が形成されたスクリュー対面部と、
前記フラットスクリューを収容するスクリューケースと、を備え、
前記フラットスクリューは、前記回転軸に沿った方向における長さが、前記回転軸に垂直な方向における長さよりも短い、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The plasticizing part is
a drive motor;
a flat screw provided with a groove extending in a spiral shape and rotated around a rotation axis by the drive motor;
a screw-facing portion facing the flat screw and formed with a communication hole through which the modeling material flows;
and a screw case that houses the flat screw,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the flat screw has a length in a direction along the rotation axis shorter than a length in a direction perpendicular to the rotation axis.
前記フラットスクリューの前記溝部の深さは、前記フラットスクリューの外周から中心に向かって浅くなる、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the depth of the groove portion of the flat screw becomes shallower from the outer circumference toward the center of the flat screw.
前記フラットスクリューは、前記溝部を複数有する、三次元造形装置。 The three-dimensional modeling apparatus according to claim 6 or claim 7,
The three-dimensional modeling apparatus, wherein the flat screw has a plurality of grooves.
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