(57)【要約】【課題】可塑化後の材料の流出量がばらつくことを抑制できる技術を提供する。【解決手段】材料可塑化装置は、外周側面において開口する材料導入部から導入された材料を混練するスクロール溝が形成された溝形成面を有するローターと、前記ローターの外周を囲むケースと、前記溝形成面に対面する対向面と、前記材料を加熱するヒーターと、前記ヒーターの熱で可塑化された前記材料が流通する連通孔と、を有する対面部と、前記スクロール溝内に供給される前記材料を貯蔵する材料供給源に接続された接続管路と、前記ケース内において、前記前記ローターの前記外周側面に沿って形成され、前記接続管路と接続して前記材料導入部に前記材料を供給する材料供給路と、を備える。【選択図】図１
2020015219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料可塑化装置であって、
外周側面において開口する材料導入部と、前記材料導入部から導入された材料を混練するスクロール溝が形成された溝形成面と、を有するローターと、
前記溝形成面の外周を囲むケースと、
前記溝形成面に対面する対向面と、前記スクロール溝内の前記材料を加熱するヒーターと、前記ヒーターの熱で可塑化された前記材料が流通する連通孔と、を有する対面部と、
前記材料を貯蔵する材料供給源に接続され、前記材料供給源から前記材料を導出する接続管路と、
前記ケース内において前記ローターの前記外周側面に沿って形成され、前記接続管路と接続して前記材料導入部に前記材料を供給する材料供給路と、
を備える、材料可塑化装置。
【請求項２】
請求項１記載の材料可塑化装置であって、
前記材料供給路は、前記ローターの外周を囲むように形成されている、材料可塑化装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の材料可塑化装置であって、
前記材料供給路の底面は、前記ローターの前記外周側面に近い位置ほど重力方向下方に位置するように傾斜している、材料可塑化装置。
【請求項４】
請求項３記載の材料可塑化装置であって、
前記底面と前記ローターの前記外周側面とに挟まれた角度は、前記材料供給路と前記接続管路との接続位置から前記ローターの回転方向に離れるほど小さくなる、材料可塑化装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の材料可塑化装置であって、
前記ローターの径方向における前記材料供給路の幅は、前記材料供給路と前記接続管路との接続位置から前記ローターの回転方向に離れるほど小さくなる、材料可塑化装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の材料可塑化装置であって、
前記材料供給路は、前記接続管路との接続位置から前記ローターの回転方向に離れるほど、前記材料供給路に沿った方向に垂直な断面における断面積が小さくなる、材料可塑化装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の材料可塑化装置であって、
前記材料供給路には、前記ローターが回転するときに前記材料供給路内の前記材料を撹拌する撹拌部が設けられている、材料可塑化装置。
【請求項８】
請求項７記載の材料可塑化装置であって、
前記撹拌部は、記外周側面から突起する突起部、または、前記外周側面の凹部によって構成されている、材料可塑化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、材料可塑化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料可塑化装置として、射出成形や三次元造形において用いられる材料を、熱を加えて可塑化、つまり、溶融するものが知られている。また、材料可塑化装置には、装置の小型化を図るために、従来から用いられていたシリンダーの内部に組み込まれた回転軸方向を長手方向とする長尺のスクリューを、回転軸方向のサイズが小型化されたローターに置き換えたタイプのものがある。例えば、特許文献１には、射出成形機に搭載され、ローターのスクロール溝に供給された成形材料を、ヒーターによる加熱とローターの回転とにより可塑化させながら流動させて金型のキャビティ内へと流入させる材料可塑化装置が開示されている。特許文献１の材料可塑化装置では、成形材料は、ローターの外周側面において開口しているスクロール溝の端部から、スクロール溝内に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなローターを用いて材料を可塑化する材料可塑化装置には、ローターの回転によりスクロール溝の端部が所定の位置に到達して材料を供給する接続管路に接続されたときに、スクロール溝内に材料が導入されるものがある。そうした材料可塑化装置では、スクロール溝の端部が接続管路に接続されるまでの間と接続されたときとで、スクロール溝内の圧力が変動し、可塑化後の材料の流出量がばらついてしまう場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の技術の一形態は、材料可塑化装置であって、外周側面において開口する材料導入部と、前記材料導入部から導入された材料を混練するスクロール溝が形成された溝形成面と、を有するローターと、前記ローターの外周を囲むケースと、前記溝形成面に対面する対向面と、前記スクロール溝内の前記材料を加熱するヒーターと、前記ヒーターの熱で可塑化された前記材料が流通する連通孔と、を有する対面部と、前記材料を貯蔵する材料供給源に接続され、前記材料供給源から前記材料を導出する接続管路と、前記ケース内において前記ローターの前記外周側面に沿って形成され、前記接続管路に接続して前記材料導入部に前記材料を供給する材料供給路と、を備える、材料可塑化装置として提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態の材料可塑化装置を備える三次元造形装置の構成を示す概略図。
【図２Ａ】フラットスクリューの構成を示す概略斜視図。
【図２Ｂ】フラットスクリューの他の構成例を示す概略斜視図。
【図３】スクリュー対面部の構成を示す概略平面図。
【図４】第１実施形態における供給流路の構成を示す概略図。
【図５】第２実施形態における材料可塑化装置の構成を示す概略図。
【図６】第２実施形態における供給流路の形成領域を示す概略図。
【図７Ａ】第２実施形態における供給流路の第１の概略断面図。
【図７Ｂ】第２実施形態における供給流路の第２の概略断面図。
【図７Ｃ】第２実施形態における供給流路の第３の概略断面図。
【図８】第３実施形態における材料可塑化装置の構成を示す概略図。
【図９】第３実施形態における材料供給流路の形成領域を示す概略断面図。
【図１０Ａ】第３実施形態における供給流路の第１の概略断面図。
【図１０Ｂ】第３実施形態における供給流路の第２の概略断面図。
【図１０Ｃ】第３実施形態における供給流路の第３の概略断面図。
【図１１】第４実施形態におけるフラットスクリューの構成を示す概略斜視図。
【図１２】第４実施形態でのスクリューケース内の構成を示す概略断面図。
【図１３Ａ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１３Ｂ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１３Ｃ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１３Ｄ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１３Ｅ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１４Ａ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１４Ｂ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１４Ｃ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【図１４Ｄ】撹拌部の構成のバリエーションを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
１．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における材料可塑化装置１０Ａを備える三次元造形装置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、鉛直方向とは反対の方向であり、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、他の参照図においても、図示の方向が図１と対応するように適宜、図示してある。
【０００８】
三次元造形装置１００は、材料可塑化装置１０Ａが可塑化させた造形材料を堆積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、熱可塑性を有する物質に熱が加わり溶融することを意味する。以下では、「三次元造形装置」を単に「造形装置」とも呼び、三次元造形物を単に「造形物」とも呼ぶ。「造形材料」については後述する。
【０００９】
材料可塑化装置１０Ａは、造形材料に転化される前の材料である原材料ＭＲを供給する供給部２０と、原材料ＭＲを造形材料へと転化させる生成部３０と、を備える。供給部２０は、原材料ＭＲを貯蔵する材料供給源２１と、材料供給源２１の原材料ＭＲを生成部３０の材料供給路３３Ａに導出する接続管路２２と、を備える。
【００１０】
材料供給源２１は、例えば、原材料ＭＲを収容するホッパーによって構成される。材料供給源２１は、下方に排出口を有している。当該排出口は、接続管路２２を介して、生成部３０に接続されている。第１実施形態では、原材料ＭＲは、ペレットや粉末等の形態で材料供給源２１に投入される。
【００１１】
生成部３０は、材料供給源２１から供給された原材料ＭＲを可塑化させることによって、溶融して流動性を発現したペースト状の造形材料を生成し、吐出部６０へと導く。生成部３０は、ケース３１と、冷媒流路３２と、材料供給路３３Ａと、駆動モーター３８と、ローターの一態様であるフラットスクリュー４０と、対面部５０と、を有する。
【００１２】
ケース３１は、下方に開口する凹部を有しており、当該凹部内にローターを収納する。第１実施形態では、ケース３１は、ローターとしてフラットスクリュー４０を収納する。以下では、ケース３１を「スクリューケース３１」とも呼ぶ。スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０の外周側面４１と上面４７とを覆う。スクリューケース３１内には、材料供給路３３Ａが設けられている。
【００１３】
材料供給路３３Ａは、フラットスクリュー４０の外周側面を囲む外周領域に設けられた原材料ＭＲの搬送路である。材料供給路３３Ａには、供給部２０の接続管路２２が上方から接続されている。材料供給源２１の原材料ＭＲは、重力により、接続管路２２を通じて材料供給路３３Ａへと流入する。材料供給路３３Ａの詳細については後述する。
【００１４】
冷媒流路３２は、スクリューケース３１において材料供給路３３Ａの下方に設けられている。冷媒流路３２は、Ｚ方向に見たときに、フラットスクリュー４０の外周を囲むように、フラットスクリュー４０の外周側面４１に沿って形成されている。冷媒流路３２には、図示されていない冷媒供給部から冷媒が供給される。材料供給路３３Ａ内の原材料ＭＲは、冷媒流路３２の冷媒との熱交換によって、対面部５０のヒーター５８の熱やフラットスクリュー４０で発生する熱によって昇温してしまうことが抑制される。
【００１５】
駆動モーター３８は、スクリューケース３１の上方に配置されている。駆動モーター３８は、スクリューケース３１の天面部に設けられた貫通孔を通じてフラットスクリュー４０の上面４７側に連結されている。駆動モーター３８は、制御部１０１の制御下において駆動して、フラットスクリュー４０をスクリューケース３１内で回転させる。
【００１６】
フラットスクリュー４０は、回転により原材料ＭＲを溝内で混練しながら可塑化して送り出すローターの一種である。「混練」とは、材料を混ぜながら練り合わせることを意味する。フラットスクリュー４０は、その中心軸に沿った方向である軸線方向における高さが直径よりも小さい略円柱状を有する。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、駆動モーター３８が発生させる回転駆動力によって周方向に回転する。第１実施形態では、フラットスクリュー４０の中心軸は、その回転軸ＲＸと一致する。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。
【００１７】
フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸと交差する下面４８には、スクロール溝４２が形成されている。以下では、フラットスクリュー４０の下面４８を「溝形成面４８」とも呼ぶ。後に参照する図２Ａにおいて図示されているように、スクロール溝４２は、溝形成面４８において、外周側面４１からフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸが通る中央部４６に向かって渦巻き状に延びている。
【００１８】
フラットスクリュー４０の溝形成面４８は、対面部５０の上面である対向５２に面しており、スクロール溝４２と対面部５０の対向面５２との間には空間が形成される。以下では、対面部５０を「スクリュー対面部５０」とも呼ぶ。原材料ＭＲは、材料供給路３３Ａから、フラットスクリュー４０の外周側面４１において開口しているスクロール溝４２の開口端部４４を通じて、フラットスクリュー４０とスクリュー対面部５０との間のスクロール溝４２内の空間へと導入される。以下では、スクロール溝４２の開口端部４４を「材料導入部４４」とも呼ぶ。フラットスクリュー４０およびそのスクロール溝４２の具体的な構成については後述する。
【００１９】
スクリュー対面部５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４８と面する上面である対向面５２を有する。以下では、スクリュー対面部５０の対向面５２を「スクリュー対向面５２」とも呼ぶ。スクリュー対面部５０には、スクリュー対向面５２の下方に、回転しているフラットスクリュー４０のスクロール溝４２内に供給された原材料ＭＲを加熱するヒーター５８が埋め込まれている。スクロール溝４２内に供給された原材料ＭＲは、スクロール溝４２内において混練され、溶融されながら、フラットスクリュー４０の回転によってスクロール溝４２に沿って流動し、造形材料として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に流入した可塑化された造形材料は、スクリュー対向面５２の中心に設けられ、造形材料が流通する連通孔５６を通じて生成部３０から流出する。
【００２０】
生成部３０における原材料ＭＲ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。なお、造形材料では、原材料ＭＲに含まれる全ての種類の物質が可塑化して溶融していなくてもよい。造形材料は、造形材料を構成する物質のうちの少なくとも一部の種類の物質が溶融することによって、全体として流動性を有する状態に転化されていればよい。造形材料を構成する物質の具体例については後述する。
【００２１】
造形装置１００は、さらに、造形装置１００を制御する制御部１０１と、材料可塑化装置１０Ａで生成された造形材料を吐出する吐出部６０と、造形物の基台となる造形用のテーブル２１０と、造形材料の吐出位置を制御する移動機構２３０と、を備える。
【００２２】
制御部１０１は、材料可塑化装置１０Ａと吐出部６０と移動機構２３０とを制御して、造形物を造形する造形処理を実行する。第１実施形態では、制御部１０１は、少なくとも１つのプロセッサーと、主記憶装置と、を備えるコンピューターによって構成される。制御部１０１は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。なお、制御部１０１の機能の一部を、ハードウェア回路により実現するようにしてもよい。
【００２３】
吐出部６０は、制御部１０１の制御下において、材料可塑化装置１０Ａから供給された造形材料をテーブル２１０上の目標位置に吐出する。吐出部６０は、造形材料を吐出するノズル６１と、造形材料をノズル６１に導く流路６５と、を備える。
【００２４】
ノズル６１は、流路６５を通じて、材料可塑化装置１０Ａのスクリュー対面部５０の連通孔５６に接続されている。第１実施形態では、流路６５はＺ方向に沿って延びており、流路６５とノズル６１とはＺ方向に沿って配列されている。流路６５には造形材料の流量を制御するための弁機構が設けられていてもよい。生成部３０において生成された造形材料は、ノズル６１の先端に設けられた吐出口６２からテーブル２１０に向かって吐出される。
【００２５】
テーブル２１０は、ノズル６１の吐出口６２に対向する位置に配置されている。第１実施形態では、ノズル６１の吐出口６２に対向するテーブル２１０の面２１１は、水平に、つまり、Ｘ，Ｙ方向に平行に、配置される。造形装置１００は、造形データに従って予め決められたテーブル２１０の面２１１上の目標位置に造形材料を堆積させる処理を繰り返すことによって造形物を造形する。
【００２６】
移動機構２３０は、テーブル２１０とノズル６１との相対的な位置関係を変化させる。第１実施形態では、ノズル６１の位置が固定されており、移動機構２３０は、テーブル２１０を移動させる。移動機構２３０は、３つのモーターＭの駆動力によって、テーブル２１０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。移動機構２３０は、制御部１０１の制御下において、ノズル６１とテーブル２１０との相対的な位置関係を変更する。
【００２７】
なお、他の実施形態では、移動機構２３０によってテーブル２１０を移動させる構成の代わりに、テーブル２１０の位置が固定された状態で、移動機構２３０がテーブル２１０に対してノズル６１を移動させる構成が採用されてもよい。こうした構成であっても、テーブル２１０に対するノズル６１の相対的な位置を変化させることができる。また、他の実施形態では、移動機構２３０が、テーブル２１０とノズル６１とをそれぞれ移動させ、両者の相対的な位置を変化させる構成が採用されてもよい。
【００２８】
図２Ａは、第１実施形態におけるフラットスクリュー４０の溝形成面４８側の構成を示す概略斜視図である。図２Ａには、生成部３０で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。また、図２Ａには、生成部３０においてフラットスクリュー４０が回転する回転方向ＲＤが図示されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４６は、スクロール溝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、図１および後に参照する図３に図示されているスクリュー対面部５０の連通孔５６に対向する。中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。
【００２９】
フラットスクリュー４０のスクロール溝４２は、フラットスクリュー４０の外周側面４１において開口している材料導入部４４から、中心に向かって弧を描くように渦状に延びて、中央部４６に接続されている。スクロール溝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。溝形成面４８には、スクロール溝４２の側壁部を構成し、スクロール溝４２に沿って延びている凸条部４３が設けられている。第１実施形態のフラットスクリュー４０は、１条の凸条部４３と、１本のスクロール溝４２と、を有する。スクロール溝４２は、スクロール溝４２の中心軸に直交する断面における断面積が、材料導入部４４から中央部４６に向かうにつれて小さくなるように構成されていることが望ましい。これにより、原材料ＭＲを可塑化する際の中央部４６の圧力をより高めることができる。第１実施形態では、スクロール溝４２の幅と深さとが、材料導入部４４から中央部４６に向かうにつれて小さくなっている。スクロール溝４２の幅は、フラットスクリュー４０の径方向における幅である。スクロール溝４２の深さは、フラットスクリュー４０の軸線方向における凸条部４３の高さに相当する。
【００３０】
図２Ｂは、フラットスクリュー４０の他の構成例を示す概略図である。フラットスクリュー４０のスクロール溝４２の数は１本に限定されず、また、凸条部４３の数は１条に限定されない。他の実施形態では、フラットスクリュー４０は、図２Ｂに例示されているように、３本のスクロール溝４２と、３条の凸条部４３と、を有していてもよい。また、フラットスクリュー４０は、２本のスクロール溝４２を有していてもよいし、４本以上の複数のスクロール溝４２を有していてもよい。また、フラットスクリュー４０には、スクロール溝４２の数に合わせて任意の条数の凸条部４３が設けられてもよい。
【００３１】
第１実施形態では、フラットスクリュー４０は、図２Ａに図示されているように、外周側面４１に材料導入部４４が１箇所のみ設けられている。これに対して、他の実施形態では、図２Ｂに示すように、材料導入部４４が３箇所に形成されていてもよい。フラットスクリュー４０に設けられる材料導入部４４の数は、１箇所や３箇所に限定されない。フラットスクリュー４０には、材料導入部４４が２箇所に設けられていてもよいし、４箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。
【００３２】
図３は、スクリュー対面部５０のスクリュー対向面５２側を示す概略平面図である。スクリュー対向面５２は、スクリュー対面部５０の中央に位置し、フラットスクリュー４０の溝形成面４８とほぼ同径の円形形状を有している。図１を参照して説明したように、スクリュー対面部５０のスクリュー対向面５２には、ヒーター５８が埋め込まれている。
【００３３】
スクリュー対向面５２の中心には、造形材料をノズル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。また、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、フラットスクリュー４０の中央部４６に面し、中央部４６に流入した造形材料を連通孔５６に導く。
【００３４】
図１および図２Ａを参照する。フラットスクリュー４０が回転すると、後に詳述する材料供給路３３Ａから材料導入部４４を通じて供給された原材料ＭＲが、スクロール溝４２内において加熱されながらスクロール溝４２によって誘導されて中央部４６に向かって移動する。原材料ＭＲは、中央部４６に近づくほど可塑化して溶融して、流動性が高まり造形材料へと転化する。中央部４６に集められた造形材料は、中央部４６で生じる内圧により、連通孔５６を通じてノズル６１の流路６５へと導かれ、吐出口６２から吐出される。
【００３５】
フラットスクリュー４０を用いている生成部３０によれば、原材料ＭＲの可塑化の際に、スクロール溝４２内の圧力が中央部４６に近づくほど高くなるため、最終的に生成される造形材料の混練度が高められる。「混練度が高められる」とは、材料がより均一な状態になるように混練されることを意味する。また、原材料ＭＲの空隙に存在する空気が、スクロール溝４２内に生じる圧力によって材料導入部４４側へと押し出されるため、造形材料の脱気が促進される。
【００３６】
図１を参照する。材料可塑化装置１０Ａでは、Ｚ方向に小型なサイズを有するフラットスクリュー４０の採用によって、原材料ＭＲを溶融してノズル６１まで導くための経路がＺ方向に占める範囲が小さくなっている。このように、材料可塑化装置１０Ａでは、フラットスクリュー４０の利用により、生成部３０が小型化されている。
【００３７】
造形装置１００では、材料可塑化装置１０Ａにおいてフラットスクリュー４０を利用していることによって、流動性を有する造形材料を生成し、ノズル６１へと圧送する構成が簡易に実現されている。この構成によれば、ノズル６１からの造形材料の吐出量の制御がフラットスクリュー４０の回転数の制御によって可能であり、ノズル６１からの造形材料の吐出量の制御が容易化される。
【００３８】
造形装置１００において用いられる造形材料について説明する。造形装置１００では、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として造形物を造形することができる。ここで、「主材料」とは、材料可塑化装置１０Ａにおいて生成される造形材料の中心となる材料を意味し、当該造形材料において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。
【００３９】
主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、生成部３０において、当該主材料が可塑化することによって造形材料が生成される。熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記の熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック。
【００４０】
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、生成部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。熱可塑性を有する材料の溶融によって生成された造形材料は、ノズル６１から吐出された後、温度の低下によって硬化する。
【００４１】
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６１から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル６１からの吐出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を吐出するために、ノズル６１の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
【００４２】
造形装置１００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に可塑化して溶融する成分が混合されて、原材料ＭＲとして生成部３０に供給されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくは、これらの金属を１つ以上含む合金。
＜前記合金の例＞
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鋼、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。
【００４３】
造形装置１００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、テーブル２１０に配置された造形材料は焼結によって硬化されてもよい。
【００４４】
材料供給源２１に原材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、生成部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。
【００４５】
材料供給源２１に原材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、テトラアルキルアンモニウムアセテート類、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤、ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤、テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）、ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。
【００４６】
その他に、材料供給源２１に原材料ＭＲとして投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。
【００４７】
図１と図４とを参照して、フラットスクリュー４０の材料導入部４４に原材料ＭＲを供給する材料供給路３３Ａの構成を説明する。図４には、図１に示す４−４切断における材料可塑化装置１０Ａの概略断面が図示されている。図４には、便宜上、供給部２０の接続管路２２と材料供給路３３Ａとの接続位置ＣＰが破線で図示されている。
【００４８】
図４に示すように、材料供給路３３Ａは、スクリューケース３１内におけるフラットスクリュー４０の径方向外側の領域、つまり、溝形成面４８の外周を囲む外周領域に設けられている。図１に示すように、材料供給路３３Ａは、フラットスクリュー４０の外周側面４１に面しており、フラットスクリュー４０の外周側面４１に沿って形成されている。フラットスクリュー４０の外周側面４１は、材料供給路３３Ａの内周側の内壁面を構成している。材料供給路３３Ａは、上壁面３６、側壁面３５、底面３４、および、フラットスクリュー４０の外周側面４１によって構成される内壁面に囲まれた管状の通路として構成されている。
【００４９】
第１実施形態では、材料供給路３３Ａは、フラットスクリュー４０の軸線方向に見たときに、フラットスクリュー４０の外周を囲むように、フラットスクリュー４０の周方向全体にわたって延びている。また、材料供給路３３Ａの幅、深さ、および、断面積はほぼ一定である。
【００５０】
ここで、「材料供給路３３Ａの幅」は、フラットスクリュー４０の径方向に互いに対向する材料供給路３３Ａの内壁面同士の間における距離の最大値である。「材料供給路３３Ａの深さ」は、フラットスクリュー４０の軸線方向に互いに対向する材料供給路３３Ａの内壁面同士の間における距離の最大値である。「材料供給路３３Ａの断面積」は、材料供給路３３Ａの中心軸に垂直な断面での材料供給路３３Ａの開口面積である。材料供給路３３Ａの断面積は、材料供給路３３Ａに沿った方向に垂直な断面、あるいは、フラットスクリュー４０の回転方向に垂直な断面、での材料供給路３３Ａの開口面積と言い換えてもよい。
【００５１】
図１を参照する。上述したように、材料供給源２１の原材料ＭＲは、接続管路２２を通じて、材料供給路３３Ａへと供給される。図４を参照する。材料供給路３３Ａに供給された原材料ＭＲは、フラットスクリュー４０の回転によって、接続管路２２の接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに誘導される。フラットスクリュー４０が回転している間に、原材料ＭＲは、材料供給路３３Ａ内を回転方向ＲＤに移動しつつ、フラットスクリュー４０の外周側面４１の材料導入部４４を通じて、スクロール溝４２内に導入される。
【００５２】
第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａによれば、材料供給路３３Ａがフラットスクリュー４０の外周に沿って延びている。そのため、接続管路２２の接続位置ＣＰにおいてのみ材料導入部４４に原材料ＭＲが流入する構成に比較して、材料供給路３３Ａの長さの分だけ、原材料ＭＲが材料導入部４４を通じてスクロール溝４２内に連続して流入できる期間が増加している。よって、材料導入部４４を通じてスクロール溝４２内に供給される原材料ＭＲの量が、フラットスクリュー４０の回転角に応じて変動することが抑制され、スクロール溝４２内の圧力が変動してしまうことが抑制される。そのため、連通孔５６から流出する造形材料の量、つまり、吐出部６０への造形材料の供給量がフラットスクリュー４０の回転角によってばらついてしまうことが抑制される。
【００５３】
また、第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａでは、上述したように、材料供給路３３Ａが、フラットスクリュー４０の外周全体を囲むように延びている。そのため、フラットスクリュー４０が回転している間、フラットスクリュー４０の回転角にかかわらず、材料導入部４４からスクロール溝４２へと原材料ＭＲを常に流入させることができる。よって、スクロール溝４２への原材料ＭＲの供給が途中で途切れて連通孔５６から流出する造形材料の量がばらつくことが、さらに抑制される。
【００５４】
上記のように、材料供給路３３Ａがフラットスクリュー４０の外周に沿って延びていれば、材料導入部４４を介したスクロール溝４２内への原材料ＭＲの供給が断続的になることが抑制される。そのため、材料導入部４４への原材料ＭＲの流入が途切れている間に、材料導入部４４付近で原材料ＭＲの一部が溶融して、材料導入部４４がつまってしまう事態の発生が抑制される。
【００５５】
また、材料供給路３３Ａがフラットスクリュー４０の外周全体にわたって形成されているので、フラットスクリュー４０が回転している間に、材料導入部４４が、スクリューケース３１の壁面によって閉塞されることがない。そのため、フラットスクリュー４０の回転によって、材料導入部４４とスクリューケース３１との壁面との間に原材料ＭＲが噛み込まれて粉砕されることが抑制される。よって、細かく粉砕されて溶融しやすくなった状態の原材料ＭＲがスクロール溝４２に流入することが抑制され、そうした原材料ＭＲがスクロール溝４２の途中で溶融して壁面に張り付き、壁を形成し、スクロール溝４２を閉塞してしまうことが抑制される。
【００５６】
材料供給路３３Ａは、フラットスクリュー４０の外周領域にのみ設けられており、フラットスクリュー４０からスクリュー対面部５０に向かう方向に見たときに、ヒーター５８とは重ならない位置に設けられている。これによって、フラットスクリュー４０の材料導入部４４に導入される前の原材料ＭＲをヒーター５８から遠ざけることができ、原材料ＭＲがヒーター５８から熱を受けることが抑制される。そのため、原材料ＭＲがフラットスクリュー４０の中央部４６に到達するまでの供給経路の途中で溶融することによる原材料ＭＲの供給不良の発生が抑制される。
【００５７】
図１を参照する。第１実施形態では、材料供給路３３Ａの底面３４は、フラットスクリュー４０の外周側面４１の方に向くように傾斜している。つまり、底面３４は、フラットスクリュー４０の外周側面４１に近い位置ほど重力方向下方に位置するように傾斜している。これによって、原材料ＭＲが、材料供給路３３Ａ内において重力によって材料導入部４４の方へと誘導されやすくなっている。そのため、スクロール溝４２内への原材料ＭＲの供給が安定し、スクロール溝４２内の圧力の変動がより一層、抑制される。なお、底面３４の水平面に対する傾斜角は３０°以上であることが望ましい。
【００５８】
図１に示すように、第１実施形態では、材料供給路３３Ａの外周側の側壁面３５は、下方ほど、フラットスクリュー４０の外周側面４１に近づくように傾斜している。これによって、原材料ＭＲが材料導入部４４の方へと誘導されやすくなっており、スクロール溝４２内への原材料ＭＲの供給のばらつきを、より抑えることができる。
【００５９】
以上のように、第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａによれば、材料供給路３３Ａによって、フラットスクリュー４０のスクロール溝４２内への原材料ＭＲの供給量がばらつくことが抑制される。そのため、フラットスクリュー４０の回転角に応じてスクロール溝４２内の圧力が変動することが抑制され、連通孔５６から流出する造形材料の流量がばらつくことが抑制される。また、それに伴って、吐出部６０への造形材料の供給が安定化されるため、造形装置１００における造形物の造形精度が高められる。その他に、第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａ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。
【００６０】
２．第２実施形態：
図５は、第２実施形態における材料可塑化装置１０Ｂの構成を示す概略図である。第２実施形態の材料可塑化装置１０Ｂの構成は、第１実施形態で説明した材料供給路３３Ａの代わりに、第２実施形態の材料供給路３３Ｂを備えている点以外は、第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａの構成とほぼ同じである。第２実施形態の材料可塑化装置１０Ｂは、第１実施形態で説明したのと同様な造形装置１００に搭載されており、原材料ＭＲを可塑化して溶融させた造形材料を吐出部６０に供給する。なお、図５では、便宜上、三次元造形装置１００の制御部１０１、テーブル２１０、および、移動機構２３０の図示は省略されている。
【００６１】
図５、図６、および、図７Ａ〜図７Ｃを参照して、第２実施形態の材料供給路３３Ｂの構成を説明する。図６は、生成部３０をフラットスクリュー４０の軸線方向に沿って上方から見たときの概略上面図である。図６には、スクリューケース３１内におけるフラットスクリュー４０の配置領域および材料供給路３３Ｂの形成領域を破線で図示してある。なお、図６では、便宜上、供給部２０の材料供給源２１の図示は省略されている。図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃはそれぞれ、図６に示す７Ａ−７Ａ切断，７Ｂ−７Ｂ切断，７Ｃ−７Ｃ切断における材料供給路３３Ｂの概略断面図である。
【００６２】
第２実施形態の材料供給路３３Ｂは以下に説明する点以外は、第１実施形態の材料供給路３３Ａの構成とほぼ同じである。材料供給路３３Ｂは、図７Ａ〜図７Ｃに示されているように、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて、上壁面３６の位置が重力方向に低下して、その深さが小さくなっていくように構成されている。材料供給路３３Ｂの底面３４および側壁面３５は、第１実施形態で説明したように傾斜している。そのため、上壁面３６の位置の低下に伴って、図６に示されているように、材料供給路３３Ｂの幅は、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて小さくなっていく。また、材料供給路３３Ｂの断面積も同様に、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて小さくなっていく。
【００６３】
上記のように、材料供給路３３Ｂでは、その幅が接続位置ＣＰから回転方向ＲＤに向かうにつれて次第に小さくなる。そのため、接続位置ＣＰから離れた位置ほどスクリューケース３１の内壁面と材料導入部４４との間の距離が縮まり、原材料ＭＲが材料導入部４４へと誘導されやすくなる。よって、材料供給路３３Ｂ内の接続管路２２から離れた領域に原材料ＭＲが滞留してしまうことが抑制され、そうした滞留による原材料ＭＲの劣化や原材料ＭＲの供給不良の発生が抑制される。
【００６４】
また、材料供給路３３Ｂでは、その断面積が接続位置ＣＰから回転方向ＲＤに向かうにつれて次第に低減されており、接続位置ＣＰから離れた位置ほど原材料ＭＲを収容可能な空間が低減されている。よって、材料供給路３３Ｂ内の接続管路２２から離れた領域に原材料ＭＲが滞留してしまうことを、より一層、抑制することができる。
【００６５】
以上のように、第２実施形態の材料可塑化装置１０Ｂによれば、回転方向ＲＤに幅や断面積が低減されていく材料供給路３３Ｂによって、材料供給路３３Ｂ内に原材料ＭＲが滞留してしまうことが抑制される。その他に、第２実施形態の材料可塑化装置１０Ｂや、それを備える造形装置１００によれば、第２実施形態中や第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。
【００６６】
３．第３実施形態：
図８は、第３実施形態における材料可塑化装置１０Ｃの構成を示す概略図である。第３実施形態の材料可塑化装置１０Ｃの構成は、第１実施形態で説明した材料供給路３３Ａの代わりに、第３実施形態の材料供給路３３Ｃを備えている点以外は、第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａの構成とほぼ同じである。第３実施形態の材料可塑化装置１０Ｃは、第１実施形態で説明したのと同様な造形装置１００に搭載されており、原材料ＭＲを可塑化して溶融させた造形材料を吐出部６０に供給する。なお、図８では、便宜上、三次元造形装置１００の制御部１０１、テーブル２１０、および、移動機構２３０の図示は省略されている。
【００６７】
図８、図９、および、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して、第３実施形態の材料供給路３３Ｃの構成を説明する。図８は、生成部３０をフラットスクリュー４０の軸線方向に沿って上方から見たときの概略上面図である。図８には、スクリューケース３１内におけるフラットスクリュー４０の配置領域および材料供給路３３Ｃの形成領域を破線で図示してある。なお、図８では、便宜上、供給部２０の材料供給源２１の図示は省略されている。図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃはそれぞれ、図８に示す１０Ａ−１０Ａ切断，１０Ｂ−１０Ｂ切断，１０Ｃ−１０Ｃ切断における材料供給路３３Ｃの概略断面図である。
【００６８】
第３実施形態の材料供給路３３Ｃは以下に説明する点以外は、第１実施形態の材料供給路３３Ａの構成とほぼ同じである。材料供給路３３Ｃでは、図１０Ａ〜図１０Ｃに示されているように、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて、底面３４とフラットスクリュー４０の外周側面４１に挟まれた角度θが小さくなっている。つまり、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて、底面３４の水平面に対する傾斜角が急峻になっている。これによって、図９に示されているように、材料供給路３３Ｃの幅は、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて小さくなっている。そして、図１０Ａ〜図１０Ｃに示されているように、材料供給路３３Ｃの断面積は、接続管路２２との接続位置ＣＰからフラットスクリュー４０の回転方向ＲＤに離れるにつれて小さくなっている。
【００６９】
上記のように、材料供給路３３Ｃでは、底面３４の傾斜角が接続位置ＣＰから回転方向ＲＤに向かうにつれて次第に急峻になっている。そのため、接続位置ＣＰから離れた位置ほど原材料ＭＲが重力によって材料導入部４４の方へと誘導されやすくなっている。よって、材料供給路３３Ｂ内の接続管路２２から離れた領域に原材料ＭＲが滞留してしまうことが抑制され、そうした滞留による原材料ＭＲの劣化や原材料ＭＲの供給不良の発生が抑制される。
【００７０】
また、材料供給路３３Ｃでは、その幅が接続位置ＣＰから回転方向ＲＤに向かうにつれて次第に小さくなっている。そのため、接続位置ＣＰから離れた位置ほどフラットスクリュー４０の外周側面４１と、それに対向するスクリューケース３１の内壁面との距離が縮まり、原材料ＭＲが材料導入部４４へと誘導される。よって、材料供給路３３Ｂ内の接続管路２２から離れた領域に原材料ＭＲが滞留してしまうことが抑制される。
【００７１】
加えて、材料供給路３３Ｃでは、その断面積が接続位置ＣＰから回転方向ＲＤに向かうにつれて次第に小さくなっている。これによって、接続位置ＣＰから離れた位置ほど原材料ＭＲを収容可能な空間が低減されるため、材料供給路３３Ｂ内の接続管路２２から離れた領域に原材料ＭＲが滞留してしまうことが、より効果的に抑制される。
【００７２】
以上のように、第３実施形態の材料可塑化装置１０Ｂによれば、回転方向ＲＤに傾斜角が急峻になっていく底面３４を有する材料供給路３３Ｂによって、材料供給路３３Ｂ内に原材料ＭＲが滞留してしまうことが抑制されている。その他に、第３実施形態の材料可塑化装置１０Ｃや、それを備える造形装置１００によれば、第３実施形態中や第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。
【００７３】
４．第４実施形態：
図１１および図１２を参照して、第４実施形態の材料可塑化装置１０Ｄの構成を説明する。図１１および図１２はそれぞれ、フラットスクリュー４０の外周側面４１に撹拌部４９が追加されている点以外は、図２Ａおよび図４とほぼ同じである。第４実施形態の材料可塑化装置１０Ｄの構成は、フラットスクリュー４０の外周側面４１に撹拌部４９が設けられている点以外は、第１実施形態の材料可塑化装置１０Ａの構成とほぼ同じである。材料可塑化装置１０Ｄは、第１実施形態で説明した造形装置１００に搭載される。
【００７４】
第４実施形態では、撹拌部４９は、フラットスクリュー４０の外周側面４１からフラットスクリュー４０の径方向に突起する突起部として構成されている。より具体的には、撹拌部４９は、フラットスクリュー４０の周方向に配列され、フラットスクリュー４０の軸線方向に延びる複数のリブ、つまり、板状の突起部として形成されている。図１１および図１２の例では、６枚の板状の突起部がフラットスクリュー４０の周方向にほぼ等間隔で配列されている。
【００７５】
材料可塑化装置１０Ｄでは、フラットスクリュー４０が回転すると、材料供給路３３Ａ内の原材料ＭＲが、撹拌部４９によって撹拌される。そのため、材料供給路３３Ａ内で原材料ＭＲが詰まってしまうことが抑制され、材料供給路３３Ａ内での原材料ＭＲの流動が円滑化される。よって、材料導入部４４に原材料ＭＲが詰まってしまうことや材料供給路３３Ａ内に原材料ＭＲが滞留してしまうことが抑制される。
【００７６】
撹拌部４９を構成する突起部は、図１１に示すように、溝形成面４８から上面４７側に向かうにつれて径方向に、より突き出るように構成されていることが望ましい。これによって、材料供給路３３Ａの上壁面３６側に位置する原材料ＭＲほど撹拌させることができ、材料導入部４４より上側において原材料ＭＲが滞留してしまうことを抑制できる。
【００７７】
なお、撹拌部４９を構成する突起部の数や配列間隔は特に限定されない。他の実施形態では、当該板状部位は１つのみ設けられていてもよいし、６枚より少ない枚数、または、６枚より多い枚数が、それぞれ異なる間隔や周期的に変化する間隔で配列されていてもよい。
【００７８】
図１３Ａ〜図１３Ｅを参照して、他の構成例としての撹拌部４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ，４９ｅを説明する。図１３Ａ〜図１３Ｅはそれぞれ、フラットスクリュー４０を径方向に見たときの撹拌部４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ，４９ｅを構成する板状の突起部を平面的に表した模式図である。
【００７９】
図１３Ａに示す撹拌部４９ａは、フラットスクリュー４０の軸線方向に対して斜めに延びる板状の突起部によって構成されている。このようにすれば、フラットスクリュー４０が回転するときに、材料供給路３３Ａに存在する原材料ＭＲから受ける抵抗を低減することができる。図１３Ｂに示す撹拌部４９ｂは、屈曲部を有し、途中で折れ曲がっている板状の突起部によって構成されている。図１３Ｃに示す撹拌部４９ｃは、フラットスクリュー４０の周方向に沿って、軸線方向よりも径方向に近い角度で斜めに傾斜して延びる板状の突起部によって構成されている。これによって、材料供給路３３Ａに存在する原材料ＭＲから受ける抵抗をさらに低減することができる。図１３Ｄに示す撹拌部４９ｄは、フラットスクリュー４０の周方向に沿って斜めに延び、途中に切れ目が設けられている板状の突起部によって構成されている。図１３Ｅに示す撹拌部４９ｅは、フラットスクリュー４０の軸線方向と周方向とに配列され、フラットスクリュー４０の周方向に沿って斜めに延びる短い複数の板状の突起部によって構成されている。
【００８０】
図１４Ａ〜図１４Ｄを参照して、他の構成例としての撹拌部４９ｆ，４９ｇ，４９ｈ，４９ｉを説明する。図１４Ａに示す撹拌部４９ｆは、フラットスクリュー４０の軸線方向に延びる細い溝状の凹部を、フラットスクリュー４０の周方向に、１°〜１５°程度の間隔で細かく配列することによって構成されている。撹拌部４９ｆを有することにより、フラットスクリュー４０の外観は歯車状になっている。図１４Ｂに示す撹拌部４９ｇは、フラットスクリュー４０の外周側面４１からフラットスクリュー４０の径方向に突起し、フラットスクリュー４０の軸線方向および周方向に配列されている複数の柱状の突起部によって構成されている。図１４Ｃに示す撹拌部４９ｈは、フラットスクリュー４０の外周側面４１においてフラットスクリュー４０の軸線方向および周方向に配列されている半球状の突起部によって構成されている。図１４Ｄに示す撹拌部４９ｉは、フラットスクリュー４０の外周側面４１においてフラットスクリュー４０の軸線方向および周方向に配列されている半球状に窪んだ凹部によって構成されている。図１４Ａ〜図１４Ｄの撹拌部４９ｆ，４９ｇ，４９ｈ，４９ｉであっても、フラットスクリュー４０の回転によって、材料供給路３３Ａ内の原材料ＭＲを撹拌することができる。また、図１４Ａ〜図１４Ｄの撹拌部４９ｆ，４９ｇ，４９ｈ，４９ｉであれば、ペレット状の原材料ＭＲが撹拌部４９ｆ，４９ｇ，４９ｈ，４９ｉとの衝突によって粉砕されてしまうことが抑制される。
【００８１】
以上のように、第４実施形態の材料可塑化装置１０Ｄによれば、撹拌部４９，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ，４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈ，４９ｉの撹拌によって、材料供給路３３Ａ内での原材料ＭＲの詰まりが抑制される。その他に、第４実施形態の材料可塑化装置１０Ｄや、それを備える造形装置１００によれば、第４実施形態中や第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。
【００８２】
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、本開示の技術を実施するための形態の一例として位置づけられる。
【００８３】
（１）他の実施形態１：
上記の各実施形態において、生成部３０では、材料の可塑化のために、フラットスクリュー４０に代えて、フラットスクリュー４０以外のローターが用いられていてもよい。上記の各実施形態において、材料供給路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、フラットスクリュー４０の外周全体を囲むように形成されていなくてもよく、フラットスクリュー４０の周方向の途中で途切れていてもよい。上記の各実施形態において、材料供給路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃの底面３４は、水平面に対して傾斜していなくてもよい。上記の第２実施形態の材料供給路３３Ｂは、上壁面３６の位置が回転方向ＲＤに変化することなく、材料供給路３３Ｂの幅が接続位置ＣＰから回転方向ＲＤに離れるにつれて次第に小さくなるように構成されていてもよい。
【００８４】
（２）他の実施形態２：
上記の第４実施形態の撹拌部４９，４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ，４９ｅ，４９ｆ，４９ｇ，４９ｈ，４９ｉの構成は、第２実施形態や第３実施形態の材料可塑化装置１０Ｂ，１０Ｃに適用されてもよい。上記の第４実施形態において、撹拌部は、フラットスクリュー４０に設けられていなくてもよい。撹拌部は、例えば、フラットスクリュー４０とは別体として設けられ、材料供給路３３Ａ内において回転する歯車によって構成されてもよい。
【００８５】
（３）他の実施形態３：
上記の各実施形態の材料可塑化装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、造形装置１００に搭載されていなくてもよく、他の可塑化された材料を用いる装置に搭載されていてもよい。材料可塑化装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄは、例えば、射出成形装置に搭載されてもよい。この場合には、スクリュー対面部５０の連通孔５６は金型のキャビティに接続される。
【００８６】
（４）他の実施形態４：
上記の各実施形態において、材料供給路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃは、複数の材料供給源２１に接続されていてもよい。この場合には、各材料供給源２１から材料供給路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃへと異なる種類の材料が供給され、材料供給路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ内やフラットスクリュー４０のスクロール溝４２内において混合されて、造形材料が生成されてもよい。例えば、上記実施形態で説明した主材料となる粉末材料と、それに添加される溶媒やバインダーなどが別々の材料供給源２１から並行して材料供給路３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃに供給されてもよい。
【００８７】
６．形態例：
本開示の技術は、上述の各実施形態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形態（aspect）によって実現することができる。例えば、本開示の技術は以下の形態として実現可能である。以下に記載する各形態中の技術的特徴に対応する上記の各実施形態中の技術的特徴は、本開示の技術が達成すべき課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の技術が奏すべき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おいて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。
【００８８】
（１）第１の形態は、材料可塑化装置であって、外周側面において開口する材料導入部と、前記材料導入部から導入された材料を混練するスクロール溝が形成された溝形成面と、を有するローターと、前記溝形成面の外周を囲むケースと、前記溝形成面に対面する対向面と、前記スクロール溝内の前記材料を加熱するヒーターと、前記ヒーターの熱で可塑化された前記材料が流通する連通孔と、を有する対面部と、前記材料を貯蔵する材料供給源に接続され、前記材料供給源から前記材料を導出する接続管路と、前記ケース内において前記ローターの前記外周側面に沿って形成され、前記接続管路に接続して前記材料導入部に前記材料を供給する材料供給路と、を備える、材料可塑化装置として提供される。
この形態の材料可塑化装置によれば、材料供給路がローターの外周側面に沿って形成されているため、材料導入部を通じてスクロール溝内へと材料を流入させることを連続的におこなうことができる。そのため、スクロール溝内への材料の供給量がローターの回転角に応じてばらつくことを抑制でき、スクロール溝における圧力変動が抑制される。よって、連通孔から流出する可塑化された材料の流量がばらついてしまうことを抑制できる。
【００８９】
（２）上記形態の材料可塑化装置において、前記材料供給路は、前記ローターの外周を囲むように形成されてよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、ローターが一回転する間のスクロール溝における圧力変動の発生がさらに抑制される。
【００９０】
（３）上記形態の材料可塑化装置において、前記材料供給路の底面は、前記ローターの前記外周側面に近い位置ほど重力方向下方に位置するように傾斜してよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、材料供給路内の材料が、重力によって材料供給路の底面の傾斜に沿って材料導入部の方へと誘導されるため、材料供給路内に材料が滞留してしまうことが抑制される。
【００９１】
（４）上記形態の材料可塑化装置において、前記底面と前記ローターの前記外周側面とに挟まれた角度は、前記材料供給路と前記接続管路との接続位置から前記ローターの回転方向に離れるほど小さくなってよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、接続管路から離れた位置ほど材料供給路の底面の傾斜角が急峻になるため、材料供給路内の接続管路から離れた領域に材料が滞留してしまうことを抑制することができる。
【００９２】
（５）上記形態の材料可塑化装置において、前記ローターの径方向における前記材料供給路の幅は、前記材料供給路と前記接続管路との接続位置から前記ローターの回転方向に離れるほど小さくなってよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、接続管路との接続位置から離れるほど、材料供給路の側壁面と材料導入部との距離が小さくなる。そのため、接続管路との接続位置から離れた位置ほど材料が材料導入部へと誘導されやすくなり、材料供給路内に材料が滞留してしまうことを抑制することができる。
【００９３】
（６）上記形態の材料可塑化装置において、前記材料供給路は、前記接続管路との接続位置から前記ローターの回転方向に離れるほど、前記材料供給路に沿った方向に垂直な断面における断面積が小さくなってよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、材料供給路内の接続管路から離れた位置ほど材料を収容可能な空間が低減されるため、材料供給路内の接続管路から離れた領域に材料が滞留してしまうことを抑制することができる。
【００９４】
（７）上記形態の材料可塑化装置において、前記材料供給路には、前記ローターが回転するときに前記材料供給路内の前記材料を撹拌する撹拌部が設けられてよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、材料供給路内の材料の撹拌によって、材料供給路内での材料の移動が円滑化されるため、材料供給路内で材料が詰まることや滞留することを抑制できる。
【００９５】
（８）上記形態の材料可塑化装置において、前記撹拌部は、記外周側面から突起する突起部、または、前記外周側面の凹部によって構成されてよい。
この形態の材料可塑化装置によれば、簡素な構成により、材料供給路内の材料の撹拌を実現することができる。
【００９６】
本開示の技術は、材料可塑化装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、材料可塑化装置を備えた三次元造形装置や射出成形装置、ローターによって材料を可塑化させる可塑化部への材料の供給装置などの形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０Ａ…材料可塑化装置、１０Ｂ…材料可塑化装置、１０Ｃ…材料可塑化装置、１０Ｄ…材料可塑化装置、２０…供給部、２１…材料供給源、２２…接続管路、３０…生成部、３１…ケース、３２…冷媒流路、３３Ａ…材料供給路、３３Ｂ…材料供給路、３３Ｃ…材料供給路、３４…底面、３５…側壁面、３６…上壁面、３８…駆動モーター、４０…フラットスクリュー／ローター、４１…外周側面、４２…スクロール溝、４３…凸条部、４４…材料導入部、４６…中央部、４７…上面、４８…溝形成面、４９…撹拌部、４９ａ…撹拌部、４９ｂ…撹拌部、４９ｃ…撹拌部、４９ｄ…撹拌部、４９ｅ…撹拌部、４９ｆ…撹拌部、４９ｇ…撹拌部、４９ｈ…撹拌部、４９ｉ…撹拌部、５０…対面部、５２…対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…吐出口、６５…流路、１００…三次元造形装置、１０１…制御部、２１０…テーブル、２１１…面、２３０…移動機構、ＣＰ…接続位置、Ｍ…モーター、ＭＲ…原材料、ＲＤ…回転方向、ＲＸ…回転軸
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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