(57)【要約】【課題】マルチノズルの三次元造形装置における三次元造形物の品質の低下を抑制する。【解決手段】三次元造形装置は、溶融部から供給された造形材料が流通する供給流路と、第１分岐流路および第２分岐流路と、供給流路と第１分岐流路および第２分岐流路とを接続する接続部と、第１分岐流路に連通する第１ノズルと、第２分岐流路に連通し、第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、接続部に設けられた弁機構と、制御部とを備える。制御部は、供給流路と第１分岐流路との間が連通し、かつ、供給流路と第２分岐流路との間が遮断された状態から、供給流路と第２分岐流路との間が連通し、かつ、供給流路と第１分岐流路との間が遮断された状態に切替える場合には、第２ノズルから造形領域への造形材料の吐出に先立って、第２分岐流路に残留する造形材料を第２ノズルから造形領域とは異なる領域に排出させる。【選択図】図１１
2020082465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形装置であって、
材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、
前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、
前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、
前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、
前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、
前記接続部に設けられた弁機構と、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、
前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構とを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、
前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、
前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替え、
前記制御部は、前記造形処理において、
前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる第１材料パージ処理を実行し、
前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第２ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる第２材料パージ処理を実行する、
三次元造形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記材料は、熱可塑性樹脂を含み、
前記制御部は、前記造形処理において、
前記第１状態から前記第２状態に切替えてから、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められた第１待機期間が経過した後、前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１材料パージ処理を実行し、
前記第２状態から前記第１状態に切替えてから、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められた第２待機期間が経過した後、前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記第２材料パージ処理を実行し、
前記第１待機期間および前記第２待機期間は、第１熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められる場合の長さよりも、前記第１熱可塑性樹脂よりもガラス転移点の低い第２熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められる場合の長さの方が短い、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記第１分岐流路に接続する第１シリンダー、および、前記第１シリンダー内に収容された第１プランジャーと、
前記第２分岐流路に接続する第２シリンダー、および、前記第２シリンダー内に収容された第２プランジャーと、を備え、
前記制御部は、前記第１材料パージ処理において、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、
前記第１プランジャーを前記第１分岐流路から遠ざかる方向に駆動することによって、前記第１ノズルから前記第１分岐流路に空気を吸引し、
前記第１プランジャーを前記第１分岐流路に近付く方向に駆動することによって、吸引した前記空気を用いて、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させ、
前記制御部は、前記第２材料パージ処理において、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、
前記第２プランジャーを前記第２分岐流路から遠ざかる方向に駆動することによって、前記第２ノズルから前記第２分岐流路に空気を吸引し、
前記第２プランジャーを前記第２分岐流路に近付く方向に駆動することによって、吸引した前記空気を用いて、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる、三次元造形装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形装置であって、
前記第１分岐流路および前記第２分岐流路に圧縮空気を供給可能な空気供給機構を備え、
前記制御部は、前記第１材料パージ処理において、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、前記空気供給機構を制御することによって、前記圧縮空気を用いて、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させ、
前記制御部は、前記第２材料パージ処理において、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、前記空気供給機構を制御することによって、前記圧縮空気を用いて、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる、三次元造形装置。
【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三次元造形装置であって、
前記溶融部は、溝を形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、ヒーターを有し、前記溝形成面に対向するスクリュー対向面を有するバレルと、を備え、前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターの加熱によって前記材料を溶融させて前記造形材料とする、三次元造形装置。
【請求項６】
三次元造形装置であって、
材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、
前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、
前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、
前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、
前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、
前記接続部に設けられた弁機構と、
前記第１ノズルを加熱する第１ノズルヒーター、および、前記第２ノズルを加熱する第２ノズルヒーターと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、
前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構と前記第１ノズルヒーターと前記第２ノズルヒーターとを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、
前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、
前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替え、
前記制御部は、前記第１ノズルヒーターと前記第２ノズルヒーターとを制御することによって、
前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記第１ノズルヒーターによる前記第１ノズルの加熱を停止し、かつ、前記第２ノズルヒーターによる前記第２ノズルの加熱を開始し、
前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズルヒーターによる前記第１ノズルの加熱を開始し、かつ、前記第２ノズルヒーターによる前記第２ノズルの加熱を停止する、三次元造形装置。
【請求項７】
三次元造形装置であって、
材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、
前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、
前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、
前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、
前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、
前記接続部に設けられた弁機構と、
前記第１ノズルを冷却する第１ノズル冷却機構、および、前記第２ノズルを冷却する第２ノズル冷却機構と、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、
前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構と前記第１ノズル冷却機構と前記第２ノズル冷却機構とを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、
前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、
前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替え、
前記制御部は、前記第１ノズル冷却機構と前記第２ノズル冷却機構とを制御することによって、
前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記第１ノズル冷却機構による前記第１ノズルの冷却を開始し、かつ、前記第２ノズル冷却機構による前記第２ノズルの冷却を停止し、
前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズル冷却機構による前記第１ノズルの冷却を停止し、かつ、前記第２ノズル冷却機構による前記第２ノズルの冷却を開始する、三次元造形装置。
【請求項８】
三次元造形装置の制御方法であって、
前記三次元造形装置は、
材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、
前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、
前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、
前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、
前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、
前記接続部に設けられた弁機構と、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、
を備え、
前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構とを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形し、
前記三次元造形物を造形する期間内に、前記弁機構を制御することによって、
前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、
前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、
に切替え、
前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させ、
前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第２ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる、三次元造形装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、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。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、溶融した熱可塑性の材料を、予め設定された形状データにしたがって走査する押出ノズルから基台上に押し出し、その基台上で硬化した材料の上に更に溶融した材料を積層して三次元造形物を作成する三次元造形装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９２７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した三次元造形装置では、１つのノズルによって三次元造形物を造形するので、小径のノズルを用いて造形精度の向上を図る場合には、造形速度の低下を招き、大径のノズルを用いて造形速度の向上を図る場合には、造形精度の低下を招くこととなる。一方、大径のノズルと小径のノズルとを備えるマルチノズルの三次元造形装置では、ノズルを切替えながら三次元造形物を造形することによって、造形精度の向上と造形速度の向上との両立を図ることができる。しかし、マルチノズルの三次元造形装置では、ノズルの切替えによって造形材料の吐出が停止された方のノズルに残留する造形材料が変性して、吐出再開後の造形品質に影響を与える場合があることを、本願の発明者らは見出した。そこで、本願は、マルチノズルの三次元造形装置によって造形される三次元造形物の品質の低下を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、前記接続部に設けられた弁機構と、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構とを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、を備える。前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替える。前記制御部は、前記造形処理において、前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる第１材料パージ処理を実行し、前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第２ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる第２材料パージ処理を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図。
【図２】第１実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図。
【図３】第１状態における弁機構の概略構成を示す断面模式図。
【図４】第２状態における弁機構の概略構成を示す断面模式図。
【図５】第３状態における弁機構の概略構成を示す断面模式図。
【図６】第１実施形態における弁部の概略構成を示す斜視図。
【図７】第１実施形態における吸引部の概略構成を示す説明図。
【図８】第１実施形態におけるフラットスクリューの溝形成面の構成を示す斜視図。
【図９】第１実施形態におけるバレルのスクリュー対向面の構成を示す上面図。
【図１０】第１実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。
【図１１】第１実施形態における材料パージ処理の内容を示すフローチャート。
【図１２】第２実施形態における三次元造形装置の概略構成を示す説明図。
【図１３】第２実施形態における材料パージ処理の内容を示すフローチャート。
【図１４】第３実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。
【図１５】第４実施形態における吐出ユニットの概略構成を示す説明図。
【図１６】第４実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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の概略構成を示す説明図である。本実施形態における三次元造形装置１００は、吐出ユニット２００と、造形テーブル３００と、移動機構４００と、材料供給機構５００と、廃棄材料収容部６００と、制御部７００とを備えている。三次元造形装置１００は、制御部７００の制御下で、吐出ユニット２００に設けられた第１ノズル６５または第２ノズル６６から、造形テーブル３００に向かって造形材料を吐出させつつ、移動機構４００によって、第１ノズル６５および第２ノズル６６と、造形テーブル３００との相対的な位置を変化させることによって、造形テーブル３００上に所望の形状の三次元造形物を造形する。本実施形態では、制御部７００は、第１ノズル６５から造形材料を吐出させるか、第２ノズル６６から造形材料を吐出させるかを切替えつつ、三次元造形物を造形する。尚、吐出ユニット２００の詳細な構成については、図２を用いて後述する。
【０００８】
移動機構４００は、吐出ユニット２００と造形テーブル３００とのそれぞれを移動させることによって、第１ノズル６５および第２ノズル６６と、造形テーブル３００との三次元的な相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、吐出ユニット２００を移動させる第１移動機構４１０と、造形テーブル３００を移動させる第２移動機構４２０とによって構成されている。第１移動機構４１０は、吐出ユニット２００をＸ方向とＹ方向との２軸方向に移動可能に構成されている。第２移動機構４２０は、造形テーブル３００をＺ方向に移動可能に構成されている。第１移動機構４１０は、モーターの駆動力によって、吐出ユニット２００を移動させる。第２移動機構４２０は、モーターの駆動力によって、造形テーブル３００を移動させる。各モーターは、制御部７００の制御下で駆動する。
【０００９】
材料供給機構５００は、三次元造形装置１００における吐出ユニット２００よりも上方に設けられている。材料供給機構５００は、第１移動機構４１０によって材料供給機構５００の下方に移動した吐出ユニット２００に対して、三次元造形物の造形に用いられる材料を供給する。材料供給機構５００は、材料を貯蔵する貯蔵部５１０と、貯蔵部５１０の下方に設けられた供給口５２０とを、複数組有している。供給口５２０の開閉によって、材料の供給のオンオフが切替えられる。例えば、制御部７００の制御下で駆動するモーターによって開閉されるシャッターによって、供給口５２０が開閉される。
【００１０】
本実施形態では、複数の貯蔵部５１０には、それぞれ異なる種類の材料が貯蔵されている。貯蔵部５１０には、例えば、三次元造形物の造形材料の元となる材料や、三次元造形物の造形に用いられるサポート材や、吐出ユニット２００内を洗浄するためのパージ材が貯蔵されている。吐出ユニット２００は、所望の材料を貯蔵する貯蔵部５１０の供給口５２０から材料の供給を受ける。
【００１１】
廃棄材料収容部６００は、造形テーブル３００に隣接して設けられている。本実施形態では、廃棄材料収容部６００は、上方に向かって開口した箱である。廃棄材料収容部６００は、第１移動機構４１０によって廃棄材料収容部６００の上方に移動した吐出ユニット２００の第１ノズル６５および第２ノズル６６から排出された造形材料を収容する。尚、廃棄材料収容部６００は、第１ノズル６５および第２ノズル６６から排出された造形材料の他に、第１ノズル６５および第２ノズル６６から排出されたサポート材やパージ材を収容してもよい。
【００１２】
本実施形態では、廃棄材料収容部６００における開口の外周部分に、第１ノズル６５の先端部分、および、第２ノズル６６の先端部分を清掃するためのノズル清掃部材６１０が設けられている。本実施形態におけるノズル清掃部材６１０は、毛先が上方を向くように配置されたブラシである。尚、ノズル清掃部材６１０は、樹脂製や合成皮革製のシートであってもよい。
【００１３】
制御部７００は、１以上のプロセッサーと、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備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部７００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。尚、制御部７００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。
【００１４】
図２は、本実施形態における吐出ユニット２００の概略構成を示す説明図である。本実施形態における吐出ユニット２００は、材料貯留部２０と、溶融部３０と、吐出部６０と、第１吸引部８０と、第２吸引部８５とを備えている。
【００１５】
材料貯留部２０は、材料供給機構５００から供給されたペレットや粉末等の状態の材料を貯留する。本実施形態における材料は、ペレット状のＡＢＳ樹脂である。本実施形態における材料貯留部２０は、ホッパーによって構成されている。材料貯留部２０と溶融部３０との間は、材料貯留部２０の下方に設けられた供給路２２によって接続されている。材料貯留部２０に貯留された材料は、供給路２２を介して、溶融部３０に供給される。
【００１６】
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、バレル５０とを備えている。溶融部３０は、材料貯留部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、第１ノズル６５や第２ノズル６６に供給する。尚、フラットスクリュー４０のことを単にスクリューと呼ぶこともある。
【００１７】
スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容する筐体である。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。駆動モーター３２は、フラットスクリュー４０の上面４１に接続されている。
【００１８】
フラットスクリュー４０は、中心軸ＡＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＡＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２が発生させるトルクによって、スクリューケース３１内において、中心軸ＡＸを中心に回転する。
【００１９】
フラットスクリュー４０は、中心軸ＡＸに沿った方向における上面４１とは反対側に溝形成面４２を有している。溝形成面４２には、溝部４５が形成されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２の詳細な形状は、図８を用いて後述する。
【００２０】
バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に設けられている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に対向する位置にヒーター５８が内蔵されている。ヒーター５８の温度は、制御部７００によって制御される。尚、ヒーター５８のことを加熱部と呼ぶこともある。
【００２１】
スクリュー対向面５２の中心には、連通孔５６が設けられている。連通孔５６は、吐出部６０に連通している。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２の詳細な形状については、図９を用いて後述する。
【００２２】
吐出部６０は、バレル５０の連通孔５６に連通し、溶融部３０から供給された造形材料が流通する供給流路６１と、供給流路６１から造形材料が供給される第１分岐流路６３および第２分岐流路６４と、供給流路６１と第１分岐流路６３と第２分岐流路６４とを接続する接続部６２と、第１分岐流路６３に連通する第１ノズル６５と、第２分岐流路６４に連通する第２ノズル６６と、接続部６２に設けられた弁機構７０とを備えている。吐出部６０に供給された造形材料は、第１ノズル６５と第２ノズル６６とのうちのいずれか一方から造形テーブル３００に向かって吐出される。造形材料が第１ノズル６５から吐出されるか、第２ノズル６６から吐出されるかについては、弁機構７０によって切替えられる。
【００２３】
本実施形態では、第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２は、第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１よりも大きい。第１ノズル６５のノズル径Ｄｎ１は、第１ノズル孔６７における最小径であり、第２ノズル６６のノズル径Ｄｎ２は、第２ノズル孔６８における最小径である。第１ノズル孔６７は、第１ノズル６５における大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。第２ノズル孔６８は、第２ノズル６６における大気に連通する側の端部に設けられた流路断面が縮小された部分である。
【００２４】
本実施形態では、吐出部６０に、第１ノズル６５を加熱する第１ノズルヒーター９１、および、第２ノズル６６を加熱する第２ノズルヒーター９２が設けられている。第１ノズルヒーター９１および第２ノズルヒーター９２は、制御部７００によって加熱のオンオフが切替えられる。第１ノズルヒーター９１を用いて第１ノズル６５を加熱することによって、第１ノズル６５の造形材料の流動性を高めることができる。第２ノズルヒーター９２を用いて第２ノズル６６を加熱することによって、第２ノズル６６の造形材料の流動性を高めることができる。
【００２５】
図３は、第１状態における弁機構７０の概略構成を示す断面模式図である。図４は、第２状態における弁機構７０の概略構成を示す断面模式図である。図５は、第３状態における弁機構７０の概略構成を示す断面模式図である。第１状態とは、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が連通し、かつ、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が遮断された三次元造形装置１００の状態を意味する。第２状態とは、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が連通し、かつ、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が遮断された三次元造形装置１００の状態を意味する。第３状態とは、供給流路６１と第１分岐流路６３との間が遮断され、かつ、供給流路６１と第２分岐流路６４との間が遮断された三次元造形装置１００の状態を意味する。
【００２６】
弁機構７０は、第１状態と第２状態と第３状態とに切替え可能に構成された弁である。弁機構７０は、接続部６２内において回転可能に構成され、造形材料が流通可能な流通路７２を有する弁部７１を備えている。弁部７１の回転に応じて、第１分岐流路６３と第２分岐流路６４とのうちのいずれか一方が流通路７２を介して供給流路６１に連通され、かつ、他方が弁部７１によって供給流路６１と遮断されることによって、第１状態と第２状態とに切替えられる。また、本実施形態の弁機構７０は、弁部７１の回転角を調節可能に構成されることによって、第１状態において第１分岐流路６３に流入する造形材料の第１流量と、第２状態において第２分岐流路６４に流入する造形材料の第２流量とを調節可能に構成されている。さらに、本実施形態の弁機構７０は、供給流路６１と第１分岐流路６３との間を遮断し、かつ、供給流路６１と第２分岐流路６４との間を遮断することによって、第３状態に切替えることもできる。
【００２７】
図６は、本実施形態の弁部７１を示す斜視図である。本実施形態の弁部７１は、中心軸ＣＡを有する円柱状の形態を有している。流通路７２は、弁部７１の側面の一部が切り欠かれて設けられている。弁部７１の一方の端部には、操作部７３が設けられている。操作部７３には、制御部７００による制御下で駆動するモーターが接続されている。モーターによるトルクが操作部７３に加えられることによって、弁部７１が回転する。
【００２８】
本実施形態の吐出部６０は、第１分岐流路６３に接続された第１吸引部８０と、第２分岐流路６４に接続された第２吸引部８５とを備えている。第１吸引部８０は、第１分岐流路６３内の造形材料を吸引可能に構成されている。第２吸引部８５は、第２分岐流路６４内の造形材料を吸引可能に構成されている。
【００２９】
図７は、第１吸引部８０の概略構成を示す説明図である。本実施形態では、第１吸引部８０は、第１分岐流路６３に接続された円筒状の第１シリンダー８１と、第１シリンダー８１内に収容された第１プランジャー８２と、第１プランジャー８２を駆動させる第１プランジャー駆動部８３とを備えている。本実施形態では、第１プランジャー駆動部８３は、制御部７００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転を第１シリンダー８１の軸方向に沿った並進方向の移動に変換するラックアンドピニオンによって構成されている。尚、第１プランジャー駆動部８３は、制御部７００の制御下で駆動するモーターと、モーターの回転を第１シリンダー８１の軸方向に沿った並進方向の移動に変換するボール螺子によって構成されてもよいし、ソレノイド機構やピエゾ素子等のアクチュエーターによって構成されてもよい。
【００３０】
図７に矢印を用いて表したように、第１プランジャー８２が第１分岐流路６３から遠ざかる方向に移動した場合には、第１シリンダー８１内が負圧となるため、第１分岐流路６３から第１ノズル６５にかけての造形材料は、第１シリンダー８１内に吸引される。一方、第１プランジャー８２が第１分岐流路６３に近付く方向に移動した場合には、第１シリンダー８１内の造形材料は、第１プランジャー８２によって第１分岐流路６３に押し出される。
【００３１】
第２吸引部８５は、第２分岐流路６４に接続された円筒状の第２シリンダー８６と、第２シリンダー８６内に収容された第２プランジャー８７と、第２プランジャー８７を駆動させる第２プランジャー駆動部８８とを備えている。第２吸引部８５の構成および動作は、第１吸引部８０と同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
図８は、本実施形態におけるフラットスクリュー４０の溝形成面４２の構成を示す斜視図である。図８に示したフラットスクリュー４０は、技術の理解を容易にするために、図２に示した上下の位置関係を逆向きとした状態で示されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２には、上述したとおり、溝部４５が形成されている。溝部４５は、中央部４６と、渦状部４７と、材料導入部４８とを有している。
【００３３】
中央部４６は、フラットスクリュー４０の中心軸ＡＸの周りに形成された円形の窪みである。中央部４６は、バレル５０に設けられた連通孔５６に対向する。
【００３４】
渦状部４７は、中央部４６を中心として、溝形成面４２の外周に向かって弧を描くように渦状に延びる溝である。渦状部４７は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。渦状部４７の一端は、中央部４６に接続されている。渦状部４７の他端は、材料導入部４８に接続されている。
【００３５】
材料導入部４８は、スクリュー対向面５２の外周縁に設けられた渦状部４７よりも幅広な溝である。材料導入部４８は、フラットスクリュー４０の側面４３まで連続している。材料導入部４８は、供給路２２を介して材料貯留部２０から供給された材料を、渦状部４７に導入する。
【００３６】
図９は、本実施形態におけるバレル５０のスクリュー対向面５２の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、供給流路６１に連通する連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。
【００３７】
上述した三次元造形装置１００の構成によれば、材料供給機構５００から供給されて、材料貯留部２０内に貯留された材料は、供給路２２を通って、回転しているフラットスクリュー４０の側面４３から材料導入部４８に供給される。材料導入部４８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、渦状部４７内へと搬送される。
【００３８】
渦状部４７内に搬送された材料は、フラットスクリュー４０の回転と、バレル５０に内蔵されたヒーター５８による加熱とによって、少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料となる。
【００３９】
フラットスクリュー４０の回転によって、渦状部４７内を中央部４６に向かって造形材料が搬送される。中央部４６に搬送された造形材料は、連通孔５６から供給流路６１に送出される。第１状態においては、第１分岐流路６３を介して供給流路６１から第１ノズル６５に造形材料が供給される。第１ノズル６５に供給された造形材料は、第１ノズル孔６７から造形テーブル３００に向かって吐出される。一方、第２状態においては、第２分岐流路６４を介して供給流路６１から第２ノズル６６に造形材料が供給される。第２ノズル６６に供給された造形材料は、第２ノズル孔６８から造形テーブル３００に向かって吐出される。このようにして、造形テーブル３００上に造形材料が積層されることによって、三次元造形物が造形される。
【００４０】
図１０は、三次元造形物の造形を実現するための造形処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置１００に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターに対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に実行される。
【００４１】
まず、ステップＳ１１０にて、制御部７００は、溶融部３０と、弁機構７０と、第１移動機構４１０と、第２移動機構４２０とを制御することによって、第１ノズル６５または第２ノズル６６から造形材料を吐出して、造形テーブル３００の造形領域に三次元造形物を造形する。造形領域とは、三次元造形物が造形される領域である。造形領域は、三次元造形物の造形を行うためのＧコードに含まれる造形パスデータによって設定される。
【００４２】
本実施形態では、三次元造形物の外観形状を造形する場合には、制御部７００は、弁機構７０を制御して第１状態にすることによって、小径の第１ノズル６５から造形材料を吐出させる。一方、三次元造形物の内部形状を造形する場合には、制御部７００は、弁機構７０を制御して第２状態にすることによって、大径の第２ノズル６６から造形材料を吐出させる。外観形状とは、三次元造形物の完成形状における外部から視認可能な部位を意味する。外観形状以外の三次元造形物の部位のことを内部形状と呼ぶ。制御部７００は、例えば、造形パスデータを用いて、造形する三次元造形物の部位が外観形状であるか否かを判断できる。外観形状に対しては、寸法精度や面粗度について、内部形状よりも高い品質が求められるため、小径の第１ノズル６５から造形材料を吐出させることによって、外観形状が緻密に造形されることが好ましい。一方、内部形状に対しては、寸法精度や面粗度について、外観形状よりも高い品質が求められないため、大径の第２ノズル６６から造形材料を吐出させることによって、内部形状が短時間で造形されることが好ましい。
【００４３】
次に、ステップＳ１２０にて、制御部７００は、連続した造形パスの末端であるか否かを判定する。連続した造形パスの末端であるか否かは、造形パスデータを用いて判断できる。ステップＳ１２０にて、連続した造形パスの末端であると判断されなかった場合、制御部７００は、ステップＳ１２０の処理を繰り返しながら、三次元造形物の造形を継続する。
【００４４】
一方、ステップＳ１２０にて、連続した造形パスの末端であると判断された場合、ステップＳ１３０にて、制御部７００は、弁機構７０を制御することによって、造形材料の吐出を停止させる。第１ノズル６５から造形材料を吐出させていた場合には、制御部７００は、まず、弁機構７０を制御することによって、供給流路６１と第１分岐流路６３との間を遮断する。制御部７００は、その後、第１吸引部８０を制御することによって、第１分岐流路６３および第１ノズル６５に残留する造形材料を第１シリンダー８１内に吸引することによって、第１ノズル６５からの造形材料の吐出を停止させる。第２ノズル６６から造形材料を吐出させていた場合には、制御部７００は、まず、弁機構７０を制御することによって、供給流路６１と第２分岐流路６４との間を遮断する。制御部７００は、その後、第２吸引部８５を制御することによって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料を第２シリンダー８６内に吸引することによって、第２ノズル６６からの造形材料の吐出を停止させる。
【００４５】
第１ノズル６５および第２ノズル６６からの造形材料の吐出が停止された後、ステップＳ１４０にて、制御部７００は、造形材料を吐出させるノズルを切替えるか否かを判定する。制御部７００は、造形パスデータを用いて、造形材料を吐出させるノズルを切替えるか否かを判断できる。例えば、直前に造形した造形パスが内部形状に含まれ、次に造形する造形パスが外観形状に含まれる場合には、制御部７００は、造形材料を吐出させるノズルを切替えると判断する。直前に造形した造形パスが外観形状に含まれ、次に造形する造形パスが内部形状に含まれる場合には、制御部７００は、造形材料を吐出させるノズルを切替えると判断する。
【００４６】
ステップＳ１４０にて、造形材料を吐出するノズルを切替えると判断されなかった場合、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、ステップＳ１１０から造形処理を再開する。
【００４７】
一方、ステップＳ１４０にて、造形材料を吐出するノズルを切替えると判断された場合、ステップＳ１５０にて、制御部７００は、ノズルの切替えが前回行われてから、予め定められた期間以上が経過したか否かを判定する。
【００４８】
予め定められた期間は、造形材料の変性が進行する速さに応じて設定できる。例えば、第１ノズル６５からの造形材料の吐出を停止させてから再開させる場合の上記期間については、第１ノズル６５に残留する造形材料の変性によって、三次元造形物の品質低下が生じるまでの期間を、予め行われる試験によって調べることで設定できる。第２ノズル６６からの造形材料の吐出を停止させてから再開させる場合の上記期間については、第２ノズル６６に残留する造形材料の変性によって、三次元造形物の品質低下が生じるまでの期間を、予め行われる試験によって調べることで設定できる。上記期間は、三次元造形物の品質低下が生じない範囲内の期間に設定される。上記期間は、第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替える場合と、第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替える場合とで異なってもよい。また、材料に熱可塑性樹脂が含まれる場合には、熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて、上記期間を設定してもよい。この場合、熱可塑性樹脂のガラス転移点が低いほど、上記期間は短く設定される。つまり、第１熱可塑性樹脂のガラス転移点よりも、第２熱可塑性樹脂のガラス転移点の方が低い場合、材料に第１熱可塑性樹脂が含まれる場合の上記期間よりも、材料に第２熱可塑性樹脂が含まれる場合の上記期間の方が短く設定される。本実施形態では、材料として熱可塑性樹脂であるＡＢＳ樹脂が用いられるため、上記期間として、ＡＢＳ樹脂のガラス転移点に応じた期間が設定されている。尚、上記期間は、材料の種類に応じて設定できる。材料に複数種類の熱可塑性樹脂が含まれる場合には、複数種類の熱可塑性樹脂の内、最も物質量の大きい熱可塑性樹脂のガラス転移点を用いて、上記期間を設定してもよい。第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替える場合と、第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替える場合とで、異なる期間を設定してもよい。第１ノズル６５からの造形材料の吐出を停止させてから再開させる場合の上記期間のことを第１待機期間と呼ぶこともある。第２ノズル６６からの造形材料の吐出を停止させてから再開させる場合の上記期間のことを第２待機期間と呼ぶこともある。
【００４９】
ステップＳ１５０にて、ノズルの切替えが前回行われてから、予め定められた期間以上が経過したと判断されなかった場合、ステップＳ１６０にて、制御部７００は、弁機構７０を制御することによって、造形材料を吐出させるノズルを切替える。その後、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、切替え後のノズルを用いてステップＳ１１０から造形処理を再開する。
【００５０】
一方、ステップＳ１５０にて、ノズルの切替えが前回行われてから、予め定められた期間以上が経過したと判断された場合、ステップＳ２００にて、制御部７００は、造形材料パージ処理を実行した後、ステップＳ１６０にて、弁機構７０を制御することによって、造形材料を吐出させるノズルを切替える。その後、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、切替え後のノズルを用いてステップＳ１１０から造形処理を再開する。制御部７００は、三次元造形物の造形が完了するまで、この処理を繰り返す。
【００５１】
図１１は、本実施形態における材料パージ処理の内容を示すフローチャートである。図１１を用いて、造形材料を吐出するノズルを第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替える場合、換言すれば、第１状態から第２状態に切替える場合の処理の内容を説明する。造形材料を吐出するノズルを第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替える場合、換言すれば、第２状態から第１状態に切替える場合の処理の内容については、図１１を用いた説明における、第１ノズル６５と第２ノズル６６との立場が入れ替わる。尚、第２状態から第１状態に切替える場合の材料パージ処理を、第１材料パージ処理と呼ぶこともあり、第１状態から第２状態に切替える場合の材料パージ処理を、第２材料パージ処理と呼ぶこともある。
【００５２】
まず、ステップＳ２１０にて、制御部７００は、第１移動機構４１０を制御することによって、吐出ユニット２００を廃棄材料収容部６００の上方に移動させる。
【００５３】
次に、ステップＳ２２０にて、制御部７００は、第２吸引部を制御することによって、第２プランジャー８７が第２分岐流路６４に近付く方向に移動させる。第２プランジャー８７が第２分岐流路６４に近付く方向に移動することによって、第２シリンダー８６内に残留する造形材料が第２分岐流路６４に押し出される。
【００５４】
その後、ステップＳ２３０にて、制御部７００は、第２吸引部８５を制御することによって、第２プランジャー８７を第２シリンダー８６で往復移動させる。本実施形態では、第２プランジャー８７は、５０Ｈｚで第２シリンダー８６内を往復移動する。第２プランジャー８７が第２分岐流路６４から遠ざかる方向に移動することによって、第２ノズル６６から第２シリンダー８６内に空気が吸引され、第２プランジャー８７が第２分岐流路６４に近付く方向に移動することによって、第２シリンダー８６内に吸引された空気が第２分岐流路６４に押し出される。制御部７００は、第２吸引部８５を制御することによって、所定時間に亘ってこの動作を繰り返させる。例えば、制御部７００は、３秒間に亘ってこの動作を繰り返させる。第２シリンダー８６内から第２分岐流路６４に押し出された空気によって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料の一部が、第２ノズル６６から排出される。制御部７００は、第２プランジャー８７が第２分岐流路６４に近付く方向に移動した状態で停止させる。そのため、第２シリンダー８６内に造形材料が残留することが抑制される。
【００５５】
ステップＳ２４０にて、制御部７００は、弁機構７０を制御することによって、供給流路６１と第２分岐流路６４との間を連通させる。供給流路６１と第２分岐流路６４との間が連通することによって、供給流路６１から第２分岐流路６４に対して、新たな造形材料が供給される。
【００５６】
供給流路６１から第２分岐流路６４に対して、新たな造形材料が供給された後、ステップＳ２５０にて、制御部７００は、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料を、造形領域とは異なる領域である廃棄材料収容部６００に向かって、第２ノズル６６から排出させる。第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料は、供給流路６１から新たに供給された造形材料に押し出されることによって、第２ノズル６６から廃棄材料収容部６００に排出される。そのため、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料は、供給流路６１から新たに供給された造形材料に置換される。この際に、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料が、供給流路６１から新たに供給された造形材料に確実に置換されるように、制御部７００は、第２分岐流路６４の容積と第２ノズル６６の容積とを合算した容積以上の造形材料を、第２ノズル６６から排出させることが好ましい。排出された造形材料は、廃棄材料収容部６００に貯蔵される。
【００５７】
第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料が、廃棄材料収容部６００に排出された後、ステップＳ２６０にて、制御部７００は、弁機構７０を制御することによって、供給流路６１と第２分岐流路６４との間を遮断して、第２ノズル６６からの造形材料の吐出を停止させる。さらに、第２吸引部８５を制御することによって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６の造形材料を、第２吸引部８５の第２シリンダー８６内に吸引する。そのため、吐出ユニット２００が廃棄材料収容部６００の上方から造形テーブル３００の上方に移動する間に、第２ノズル６６から造形材料が漏洩することが抑制される。
【００５８】
第２ノズル６６からの造形材料の吐出が停止された後、ステップＳ２７０にて、制御部７００は、第１移動機構４１０を制御することによって、第２ノズル６６の先端部分を、ノズル清掃部材６１０に擦りつけて、第２ノズル６６の先端部分に付着した造形材料を除去する。
【００５９】
ステップＳ２８０にて、制御部７００は、第１移動機構４１０を制御することによって、吐出ユニット２００を造形テーブル３００の上方に移動させる。その後、制御部７００は、この処理を終了し、ステップＳ１６０から造形処理を再開する。
【００６０】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、制御部７００は、第１状態から第２状態に切替える場合には、第２ノズル６６による造形領域への造形材料の吐出に先立って、供給流路６１から第２分岐流路６４に新たな造形材料を供給させることによって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料を廃棄材料収容部６００に排出させる。また、制御部７００は、第２状態から第１状態に切替える場合には、第１ノズル６５による造形領域への造形材料の吐出に先立って、供給流路６１から第１分岐流路６３に新たな造形材料を供給させることによって、第１分岐流路６３および第１ノズル６５に残留する造形材料を廃棄材料収容部６００に排出させる。そのため、変性の進んだ古い造形材料によって、三次元造形物の品質が低下することを抑制できる。
【００６１】
また、本実施形態では、制御部７００は、材料に含まれる熱可塑性樹脂のガラス転移点が低いほど早期に、残留する古い造形材料を排出させる。つまり、制御部７００は、造形材料の耐熱性が低いほど早期に、残留する造形材料を排出させる。そのため、三次元造形物の品質が低下することを、より確実に抑制できる。
【００６２】
また、本実施形態では、制御部７００は、供給流路６１から第２分岐流路６４に新たな造形材料を供給させることに先立って、第２プランジャー８７を第２シリンダー８６内で往復移動させることによって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する古い造形材料を空気で押し出して、廃棄材料収容部６００に排出させる。また、制御部７００は、供給流路６１から第１分岐流路６３に新たな造形材料を供給させることに先立って、第１プランジャー８２を第１シリンダー８１内で往復移動させることによって、第１分岐流路６３および第１ノズル６５に残留する古い造形材料を空気で押し出して、廃棄材料収容部６００に排出させる。そのため、第１分岐流路６３および第１ノズル６５や、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する古い造形材料がより確実に排出されるとともに、第１ノズル６５や第２ノズル６６の目詰まりを抑制できる。
【００６３】
また、本実施形態では、ノズル清掃部材６１０によって、第１ノズル６５の先端部分や第２ノズル６６の先端部分に付着した造形材料を除去できるため、第１ノズル６５や第２ノズル６６の目詰まりが生じることや、三次元造形物の品質が低下することを、より抑制できる。
【００６４】
尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられたが、吐出ユニット２００において用いられる材料としては、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三次元造形物を造形する材料を採用することもできる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０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。
【００６５】
主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。
【００６６】
熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた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。
【００６７】
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、溶融部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。また、そのように生成された造形材料は、第１ノズル孔６７または第２ノズル孔６８から吐出された後、温度の低下によって硬化する。
【００６８】
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第１ノズル孔６７および第２ノズル孔６８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、第１ノズル孔６７および第２ノズル孔６８からの射出時には約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射出するために、第１ノズル孔６７および第２ノズル孔６８の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
【００６９】
吐出ユニット２００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溶融する成分が混合されて、溶融部３０に投入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。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。
【００７０】
吐出ユニット２００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、造形テーブル３００に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。
【００７１】
材料貯留部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上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、溶融部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。
【００７２】
材料貯留部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、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。
【００７３】
その他に、材料貯留部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、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。
【００７４】
Ｂ．第２実施形態：
図１２は、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂの概略構成を示す説明図である。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂは、空気供給機構８００を備えていることが第１実施形態と異なる。また、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂでは、材料パージ処理の内容が第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、図１に示した第１実施形態と同じである。
【００７５】
空気供給機構８００は、コンプレッサー８１０と、第１空気供給流路８２０と、第２空気供給流路８２５と、第１開閉弁８３０と、第２開閉弁８３５とを備えている。コンプレッサー８１０は、空気を加圧して圧縮空気にする。
【００７６】
第１空気供給流路８２０は、コンプレッサー８１０と、第１分岐流路６３における弁機構７０と第１吸引部８０との間とを接続する。第１空気供給流路８２０における第１分岐流路６３との接続部の近傍には、第１開閉弁８３０が設けられている。第１開閉弁８３０は、制御部７００の制御下で駆動するモーターによって開閉され、コンプレッサー８１０と第１分岐流路６３との連通状態と非連通状態とを切替える。
【００７７】
第２空気供給流路８２５は、コンプレッサー８１０と、第２分岐流路６４における弁機構７０と第２吸引部８５との間とを接続する。第２空気供給流路８２５における第２分岐流路６４との接続部の近傍には、第２開閉弁８３５が設けられている。第２開閉弁８３５は、制御部７００の制御下で駆動するモーターによって開閉され、コンプレッサー８１０と第２分岐流路６４との連通状態と非連通状態とを切替える。
【００７８】
図１３は、第２実施形態における材料パージ処理の内容を示すフローチャートである。ステップＳ３１０からステップＳ３２０まで、および、ステップＳ３４０からステップＳ３８０までの処理の内容は、図１１に示した第１実施形態における材料パージ処理のステップＳ２１０からステップＳ２２０まで、および、ステップＳ２４０からステップＳ２８０までの処理の内容と同じであるため、説明を省略する。
【００７９】
ステップＳ３３０にて、制御部７００は、空気供給機構８００を制御することによって、第２分岐流路６４における弁機構７０と第２吸引部８５との間に、圧縮空気を供給する。供給された圧縮空気によって押し出されることによって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する造形材料は、第２ノズル６６から廃棄材料収容部６００に排出される。
【００８０】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｂによれば、制御部７００は、供給流路６１から第２分岐流路６４に新たな造形材料を供給させることに先立って、空気供給機構８００を駆動することによって、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する古い造形材料を圧縮空気で押し出して、廃棄材料収容部６００に排出させる。また、制御部７００は、供給流路６１から第１分岐流路６３に新たな造形材料を供給させることに先立って、空気供給機構８００を駆動することによって、第１分岐流路６３および第１ノズル６５に残留する古い造形材料を圧縮空気で押し出して、廃棄材料収容部６００に排出させる。そのため、第１分岐流路６３および第１ノズル６５や、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留する古い造形材料がより確実に排出されるので、三次元造形物の品質が低下することを、より抑制できるとともに、第１ノズル６５や第２ノズル６６の目詰まりを抑制できる。
【００８１】
Ｃ．第３実施形態：
図１４は、第３実施形態における造形処理の内容を示すフローチャートである。第３実施形態の三次元造形装置１００では、造形領域に造形材料を吐出させるノズルを切替える場合に、材料パージ処理を実行するのではなく、第１ノズル６５および第２ノズル６６に対する加熱のオンオフを切替えることが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。
【００８２】
本実施形態の造形処理におけるステップＳ４１０からステップＳ４３０までの内容は、図１０にて説明した第１実施形態における造形処理のステップＳ１１０からステップＳ１３０までの内容と同じであるため、説明を省略する。ステップＳ４４０にて、制御部７００は、造形材料を吐出させるノズルを切替えるか否かを判定する。ステップＳ４４０にて、造形材料を吐出するノズルを切替えると判断されなかった場合、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、ステップＳ４１０から造形処理を再開する。
【００８３】
一方、ステップＳ４４０にて、造形材料を吐出するノズルを切替えると判断された場合、制御部７００は、弁機構７０を制御することによって、造形材料を吐出させるノズルを切替えるとともに、第１ノズル６５および第２ノズル６６の加熱のオンオフを切替える。具体的には、ステップＳ４６０にて、第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替えた場合には、制御部７００は、ステップＳ４７０にて、第１ノズルヒーター９１を制御することによって、吐出を停止する第１ノズル６５の加熱を停止し、ステップ４８０にて、第２ノズルヒーター９２を制御することによって、吐出を再開する第２ノズル６６の加熱を開始する。また、ステップＳ４６０にて、第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替えた場合には、制御部７００は、ステップＳ４７０にて、第２ノズルヒーター９２を制御することによって、吐出を停止する第２ノズル６６の加熱を停止し、ステップ４８０にて、第１ノズルヒーター９１を制御することによって、吐出を再開する第１ノズル６５の加熱を開始する。その後、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、ステップＳ４１０から造形処理を再開する。尚、制御部７００は、ステップＳ４６０からステップＳ４８０までをどの順番で行ってもよい。制御部７００は、ステップＳ４６０からステップＳ４８０までを同時に行ってもよい。
【００８４】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００によれば、第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替える場合には、第１ノズルヒーター９１による第１ノズル６５の加熱が停止され、第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替える場合には、第２ノズルヒーター９２による第２ノズル６６の加熱が停止される。そのため、吐出を停止されたノズルに残留する造形材料が、熱によって変性することを抑制できる。
【００８５】
Ｄ．第４実施形態：
図１５は、第４実施形態の吐出ユニット２００ｄの概略構成を示す説明図である。第４実施形態の三次元造形装置１００ｄでは、吐出ユニット２００ｄは、第１ノズルヒーター９１と第２ノズルヒーター９２を備えておらず、第１ノズル冷却機構９６と第２ノズル冷却機構９７を備えていることが第１実施形態と異なる。また、第４実施形態の三次元造形装置１００ｄでは、造形領域に造形材料を吐出させるノズルを切替える場合に、材料パージ処理を実行するのではなく、第１ノズル６５および第２ノズル６６に対する冷却のオンオフを切替えることが第１実施形態と異なる。その他の構成は、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。
【００８６】
本実施形態では、第１ノズル冷却機構９６は、第１ノズル６５の周囲に設けられた冷媒を供給する冷媒供給管と、冷媒供給管内に冷媒を循環させるためのポンプとによって構成されている。第２ノズル冷却機構９７は、第２ノズル６６の周囲に設けられた冷媒を供給する冷媒供給管と、冷媒供給管内に冷媒を循環させるためのポンプとによって構成されている。尚、第１ノズル冷却機構９６および第２ノズル冷却機構９７は、共通のポンプを有してもよい。１つのポンプに接続された冷媒供給管が、三方弁によって、第１ノズル６５側に冷媒を供給する冷媒供給管と、第２ノズル６６側に冷媒を供給する冷媒供給管とに分岐する形態であってもよい。第１ノズル冷却機構９６および第２ノズル冷却機構９７は、ペルチェ素子とペルチェ素子に電流を供給する電源とによって構成されてもよい。
【００８７】
図１６は、第４実施形態における造形処理の内容を示すフローチャートである。本実施形態の造形処理におけるステップＳ５１０からステップＳ５３０までの内容は、図１０にて説明した第１実施形態における造形処理のステップＳ１１０からステップＳ１３０までの内容と同じであるため、説明を省略する。ステップＳ５４０にて、制御部７００は、造形材料を吐出させるノズルを切替えるか否かを判定する。ステップＳ５４０にて、造形材料を吐出するノズルを切替えると判断されなかった場合、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、ステップＳ５１０から造形処理を再開する。
【００８８】
一方、ステップＳ５４０にて、造形材料を吐出するノズルを切替えると判断された場合、制御部７００は、弁機構７０を制御することによって、造形材料を吐出させるノズルを切替えるとともに、第１ノズル６５および第２ノズル６６の冷却のオンオフを切替える。具体的には、ステップＳ５６０にて、第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替えた場合には、制御部７００は、ステップＳ５７０にて、第１ノズル冷却機構９６を制御することによって、吐出を停止する第１ノズル６５の冷却を開始し、ステップ５８０にて、第２ノズル冷却機構９７を制御することによって、吐出を再開する第２ノズル６６の冷却を停止する。また、ステップＳ５６０にて、第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替えた場合には、制御部７００は、ステップＳ５７０にて、第２ノズル冷却機構９７を制御することによって、吐出を停止する第２ノズル６６の冷却を開始し、ステップ５８０にて、第１ノズル冷却機構９６を制御することによって、吐出を再開する第１ノズル６５の冷却を停止する。その後、制御部７００は、この造形パスの造形処理を終了し、次の造形パスの造形を行うために、ステップＳ５１０から造形処理を再開する。尚、制御部７００は、ステップＳ５６０からステップＳ５８０までをどの順番で行ってもよい。制御部７００は、ステップＳ５６０からステップＳ５８０までを同時に行ってもよい。
【００８９】
以上で説明した本実施形態の三次元造形装置１００ｄによれば、第１ノズル６５から第２ノズル６６に切替える場合には、第１ノズル冷却機構９６によって第１ノズル６５が冷却され、第２ノズル６６から第１ノズル６５に切替える場合には、第２ノズル冷却機構９７によって第２ノズル６６が冷却される。そのため、吐出を停止されたノズルに残留する造形材料が熱によって変性することを、より抑制できる。特に、ノズルを冷却するため、ノズルの加熱を停止する形態に比べて、ノズルの温度をより低下させることができる。
【００９０】
Ｅ．他の実施形態：
（Ｅ１）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００では、材料パージ処理おけるステップＳ２３０にて、制御部７００は、第１吸引部８０の第１プランジャー８２、または、第２吸引部８５の第２プランジャー８７を往復移動させている。これに対して、制御部７００は、材料パージ処理おけるステップＳ２３０の処理を省略して、第１プランジャー８２または第２プランジャー８７を往復移動させなくてもよい。この場合であっても、その後のステップＳ２４０からステップＳ２５０にて、供給流路６１から供給される新たな造形材料で残留する古い造形材料を押し出すことによって、残留する古い造形材料を排出させることができる。尚、この場合には、三次元造形装置１００は、第１吸引部８０および第２吸引部８５を備えていなくてもよい。
【００９１】
（Ｅ２）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００、および、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂは、第１ノズルヒーター９１および第２ノズルヒーター９２を備えていなくてもよい。
【００９２】
（Ｅ３）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００、および、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂにおいて、制御部７００は、第１状態から第２状態への切替え、または、第２状態から第１状態への切替えを、前回行ったタイミングから予め定められた期間が経過した後、第１状態から第２状態への切替え、または、第２状態から第１状態への切替えを行う場合に、材料パージ処理を実行している。これに対して、制御部７００は、第１状態から第２状態への切替え、または、第２状態から第１状態への切替えを行う場合に、常に、材料パージ処理を実行してもよい。
【００９３】
（Ｅ４）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００、および、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂにおいて、第１状態から第２状態に切替えた場合、制御部７００は、速やかに、残留する造形材料を第１ノズル６５から排出させてもよい。例えば、制御部７００は、第２ノズル６６によって三次元造形物の造形を開始する前に、残留する造形材料を第１ノズル６５から排出させてもよい。また、第１状態から第２状態に切替えた場合、制御部７００は、第２ノズル６６によって三次元造形物の造形を開始した後に、残留する造形材料を第１ノズル６５から排出させてもよい。例えば、制御部７００は、第１状態から第２状態に切替えてから予め定められた期間が経過したタイミングで、残留する造形材料を第１ノズル６５から排出させてもよい。一方、第２状態から第１状態に切替えた場合、制御部７００は、速やかに、残留する造形材料を第２ノズル６６から排出させてもよい。例えば、制御部７００は、第１ノズル６５によって三次元造形物の造形を開始する前に、残留する造形材料を第２ノズル６６から排出させてもよい。また、第２状態から第１状態に切替えた場合、制御部７００は、第１ノズル６５によって三次元造形物の造形を開始した後に、残留する造形材料を第２ノズル６６から排出させてもよい。例えば、制御部７００は、第２状態から第１状態に切替えてから予め定められた期間が経過したタイミングで、残留する造形材料を第２ノズル６６から排出させてもよい。
【００９４】
（Ｅ５）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｄにおいて、溶融部３０は、フラットスクリュー４０を備えている。これに対して、溶融部３０は、フラットスクリュー４０の代わりに、Ｚ方向においてフラットスクリュー４０よりも長尺のインラインスクリューを備えてもよい。また、溶融部３０は、フラットスクリュー４０やインラインスクリューを備えておらず、ヒーター等の加熱部による加熱によって材料を溶融させる形態であってもよい。
【００９５】
（Ｅ６）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｄにおいて、移動機構４００は、移動機構４００は、吐出ユニット２００をＸ方向とＹ方向との２軸方向に移動させる第１移動機構４１０と、造形テーブル３００をＺ方向に移動させる第２移動機構４２０とによって構成されている。これに対して、移動機構４００は、吐出ユニット２００を、Ｘ方向とＹ方向とＺ方向との３軸方向に移動させる形態であってもよい。また、移動機構４００は、吐出ユニット２００を移動させずに、造形テーブル３００および廃棄材料収容部６００をＸ方向とＹ方向とＺ方向との３軸方向に移動させる形態であってもよい。この場合、移動機構４００は、材料供給機構５００を移動させて吐出ユニット２００に材料を供給可能に構成されていればよい。
【００９６】
（Ｅ７）上述した第１実施形態の三次元造形装置１００、および、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂにおいて、制御部７００は、材料パージ処理において、第１分岐流路６３および第１ノズル６５、または、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留した造形材料を、造形領域とは異なる領域である廃棄材料収容部６００に向かって排出させる。これに対して、制御部７００は、材料パージ処理において、第１分岐流路６３および第１ノズル６５、または、第２分岐流路６４および第２ノズル６６に残留した造形材料を、造形領域とは異なる造形テーブル３００上の領域に向かって排出させてもよい。
【００９７】
（Ｅ８）上述した各実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂ，１００ｄは、ノズル清掃部材６１０を備えなくてもよい。
【００９８】
Ｆ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態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で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の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なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００９９】
（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、前記接続部に設けられた弁機構と、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構とを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、を備える。前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替える。前記制御部は、前記造形処理において、前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる第１材料パージ処理を実行し、前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することによって、前記第２ノズルから前記造形領域への前記造形材料の吐出に先立って、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させる第２材料パージ処理を実行する。
この形態の三次元造形装置によれば、造形材料を吐出するノズルが第１ノズルと第２ノズルとの間で切替えられる場合には、吐出が開始される側のノズルから造形領域への造形材料の吐出に先立って、吐出が開始される側のノズルから、吐出が開始される側の分岐流路およびノズルに残留する造形材料が排出される。そのため、三次元造形物の品質が低下することを抑制できる。
【０１００】
（２）上記形態の三次元造形装置において、前記材料は、熱可塑性樹脂を含み、前記制御部は、前記造形処理において、前記第１状態から前記第２状態に切替えてから、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められた第１待機期間が経過した後、前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１材料パージ処理を実行し、前記第２状態から前記第１状態に切替えてから、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められた第２待機期間が経過した後、前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記第２材料パージ処理を実行し、前記第１待機期間および前記第２待機期間は、第１熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められる場合の長さよりも、前記第１熱可塑性樹脂よりもガラス転移点の低い第２熱可塑性樹脂のガラス転移点に応じて定められる場合の長さの方が短くてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、造形材料の耐熱性の指標となるガラス転移点が低いほど早期に、残留する造形材料が排出される。そのため、三次元造形物の品質が低下することを、より確実に抑制できる。
【０１０１】
（３）上記形態の三次元造形装置は、前記第１分岐流路に接続する第１シリンダー、および、前記第１シリンダー内に収容された第１プランジャーと、前記第２分岐流路に接続する第２シリンダー、および、前記第２シリンダー内に収容された第２プランジャーと、を備え、前記制御部は、前記第１材料パージ処理において、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、前記第１プランジャーを前記第１分岐流路から遠ざかる方向に駆動することによって、前記第１ノズルから前記第１分岐流路に空気を吸引し、前記第１プランジャーを前記第１分岐流路に近付く方向に駆動することによって、吸引した前記空気を用いて、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させ、前記制御部は、前記第２材料パージ処理において、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、前記第２プランジャーを前記第２分岐流路から遠ざかる方向に駆動することによって、前記第２ノズルから前記第２分岐流路に空気を吸引し、前記第２プランジャーを前記第２分岐流路に近付く方向に駆動することによって、吸引した前記空気を用いて、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、分岐流路およびノズルに残留する造形材料を、空気によってノズルから押し出すことができる。そのため、ノズルの目詰まりが生じることや、三次元造形物の品質が低下することを抑制できる。
【０１０２】
（４）上記形態の三次元造形装置は、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路に圧縮空気を供給可能な空気供給機構を備え、前記制御部は、前記第１材料パージ処理において、前記供給流路から前記第１分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、前記空気供給機構を制御することによって、前記圧縮空気を用いて、前記第１分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第１ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させ、前記制御部は、前記第２材料パージ処理において、前記供給流路から前記第２分岐流路に前記造形材料を供給することに先立って、前記空気供給機構を制御することによって、前記圧縮空気を用いて、前記第２分岐流路に残留する前記造形材料の一部を前記第２ノズルから前記造形領域とは異なる領域に排出させてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、分岐流路およびノズルに残留する造形材料を、空気を用いてノズルから押し出すことができる。そのため、ノズルの目詰まりが生じることや、三次元造形物の品質が低下することを抑制できる。
【０１０３】
（５）上記形態の三次元造形装置において、前記溶融部は、溝を形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、ヒーターを有し、前記溝形成面に対向するスクリュー対向面を有するバレルと、を備え、前記フラットスクリューの回転と前記ヒーターの加熱によって前記材料を溶融させて前記造形材料としてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、小型なフラットスクリューによって造形材料を溶融させるため、三次元造形装置を小型化できる。
【０１０４】
（６）本開示の第２の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、前記接続部に設けられた弁機構と、前記第１ノズルを加熱する第１ノズルヒーター、および、前記第２ノズルを加熱する第２ノズルヒーターと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構と前記第１ノズルヒーターと前記第２ノズルヒーターとを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、を備える。前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替える。前記制御部は、前記第１ノズルヒーターと前記第２ノズルヒーターとを制御することによって、前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記第１ノズルヒーターによる前記第１ノズルの加熱を停止し、かつ、前記第２ノズルヒーターによる前記第２ノズルの加熱を開始し、前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズルヒーターによる前記第１ノズルの加熱を開始し、かつ、前記第２ノズルヒーターによる前記第２ノズルの加熱を停止する。
この形態の三次元造形装置によれば、第１ノズルと第２ノズルと内、造形材料の吐出が停止されているノズルの加熱が停止される。そのため、造形材料の吐出が停止されているノズルに残留する造形材料の変性が抑制される。
【０１０５】
（７）本開示の第３の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料が流通する供給流路と、前記供給流路から前記造形材料が供給される第１分岐流路および第２分岐流路と、前記供給流路と、前記第１分岐流路および前記第２分岐流路と、を接続する接続部と、前記第１分岐流路に連通する第１ノズルと、前記第２分岐流路に連通し、前記第１ノズルよりも大きなノズル径を有する第２ノズルと、前記接続部に設けられた弁機構と、前記第１ノズルを冷却する第１ノズル冷却機構、および、前記第２ノズルを冷却する第２ノズル冷却機構と、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルから吐出された前記造形材料が積層される造形テーブルと、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルと、前記造形テーブルとの相対位置を変化させる移動機構と、前記溶融部と前記弁機構と前記移動機構と前記第１ノズル冷却機構と前記第２ノズル冷却機構とを制御することによって、前記造形テーブルの造形領域に三次元造形物を造形する造形処理を実行する制御部と、を備える。前記制御部は、前記弁機構を制御することによって、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が遮断された第１状態と、前記供給流路と前記第２分岐流路との間が連通し、かつ、前記供給流路と前記第１分岐流路との間が遮断された第２状態と、に切替える。前記制御部は、前記第１ノズル冷却機構と前記第２ノズル冷却機構とを制御することによって、前記第１状態から前記第２状態に切替える場合には、前記第１ノズル冷却機構による前記第１ノズルの冷却を開始し、かつ、前記第２ノズル冷却機構による前記第２ノズルの冷却を停止し、前記第２状態から前記第１状態に切替える場合には、前記第１ノズル冷却機構による前記第１ノズルの冷却を停止し、かつ、前記第２ノズル冷却機構による前記第２ノズルの冷却を開始する。
この形態の三次元造形装置によれば、第１ノズルと第２ノズルと内、造形材料の吐出がされているノズルが冷却される。そのため、造形材料の吐出が停止されているノズルに残留する造形材料の変性が抑制される。
【０１０６】
本開示は、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、三次元造形装置の制御方法、造形材料のパージ方法、造形材料の変性抑制方法等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
２０…材料貯留部、２２…供給路、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、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４５…溝部、４６…中央部、４７…渦状部、４８…材料導入部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…供給流路、６２…接続部、６３…第１分岐流路、６４…第２分岐流路、６５…第１ノズル、６６…第２ノズル、６７…第１ノズル孔、６８…第２ノズル孔、７０…弁機構、７１…弁部、７２…流通路、７３…操作部、８０…第１吸引部、８１…第１シリンダー、８２…第１プランジャー、８３…第１プランジャー駆動部、８５…第２吸引部、８６…第２シリンダー、８７…第２プランジャー、８８…第２プランジャー駆動部、９１…第１ノズルヒーター、９２…第２ノズルヒーター、９６…第１ノズル冷却機構、９７…第２ノズル冷却機構、１００，１００ｂ，１００ｄ…三次元造形装置、２００，２００ｄ…吐出ユニット、３００…造形テーブル、４００…移動機構、４１０…第１移動機構、４２０…第２移動機構、５００…材料供給機構、５１０…貯蔵部、５２０…供給口、６００…廃棄材料収容部、６１０…ノズル清掃部材、７００…制御部、８００…空気供給機構、８１０…コンプレッサー、８２０…第１空気供給流路、８２５…第２空気供給流路、８３０…第１開閉弁、８３５…第２開閉弁。
【図１】
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【図２】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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