(57)【要約】【課題】造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる立体造形物の製造装置及び製造方法を提供すること。【解決手段】立体造形物８の製造装置１は、装置本体１１の加圧部３によって加圧されて、ノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１を、相対移動機構１３によって三次元的に移動するステージ１２の上に積層して、立体造形物８を製造する。制御コンピュータ１４は、ノズル部４の吐出口４１から吐出される長さが異なる種々の造形用材料８１の部分が積層された立体造形物８を造形するに当たり、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に加圧部３によって造形用材料８１に加える圧力を、造形用材料８１を吐出させる際に加圧部３によって造形用材料８１に加える圧力よりも減少させるよう構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体造形物を造形するための造形用材料を貯留するシリンダー部、該シリンダー部内の造形用材料を加圧する加圧部、及び該加圧部によって加圧される上記造形用材料を吐出させるノズル部を有する装置本体と、
上記ノズル部の吐出口から吐出される上記造形用材料が積層されるステージと、
該ステージと上記装置本体とを三次元的に相対移動させる相対移動機構と、
上記加圧部及び上記相対移動機構の動作を制御する制御コンピュータと、を備え、
該制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力を、上記造形用材料を吐出させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力よりも減少させるよう構成されている、立体造形物の製造装置。
【請求項２】
上記ノズル部の吐出口は、複数の角部を有する形状に形成されている、請求項１に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項３】
上記ノズル部には、該ノズル部の吐出口を開閉する開閉機構が設けられており、
上記制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、上記開閉機構によって上記ノズル部の吐出口を閉じ、一方、上記造形用材料を吐出させる際には、上記開閉機構によって上記ノズル部の吐出口を開けるよう構成されている、請求項１又は２に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項４】
上記開閉機構は、上記制御コンピュータによる動作の制御を受けて、上記ノズル部の吐出口を閉じるピン又はバルブによって構成されており、
上記ピン又は上記バルブは、上記ノズル部から退避して上記吐出口を開ける一方、上記ノズル部に接近して上記吐出口を閉じるものである、請求項３に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項５】
上記開閉機構は、上記加圧部による上記造形用材料の圧力の増加を受けて上記ノズル部の吐出口を開ける一方、上記加圧部による上記造形用材料の圧力の減少を受けて上記ノズル部の吐出口を閉じる構造を有している、請求項３に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項６】
上記ノズル部における、上記造形用材料が通過する通路の内壁面には、該ノズル部の中心軸線を中心とする螺旋状突起が形成されており、
上記制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、上記ノズル部を上記中心軸線の回りに回転させて、該ノズル部の上記螺旋状突起による推力を上記造形用材料の吐出方向とは逆方向に与えるよう構成されている、請求項１又は２に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項７】
上記ノズル部には、該ノズル部における通路を通過する上記造形用材料、又は該ノズル部の吐出口から吐出された上記造形用材料に気体を吹き付ける気体吹付口が設けられており、
上記制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、上記気体吹付口から上記造形用材料に吹き付ける気体によって、該造形用材料を冷却するとともに分断するよう構成されている、請求項１又は２に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項８】
上記加圧部は、外周面に螺旋状突起が形成されたスクリューによって構成されており、
上記制御コンピュータは、上記造形用材料を吐出させる際には、上記スクリューを正方向に回転させ、一方、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、上記スクリューを逆方向に回転させる、又は該スクリューを上記造形用材料の吐出方向とは逆方向に移動させるよう構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項９】
上記加圧部は、上記シリンダー部内を摺動するピストンによって構成されており、
上記制御コンピュータは、上記造形用材料を吐出させる際には、上記ピストンを上記造形用材料の吐出方向に移動させ、一方、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、上記ピストンを上記造形用材料の吐出方向とは逆方向に移動させるよう構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１０】
上記ノズル部は、該ノズル部の吐出口の温度を調整するための温度調整機構を備えている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項１１】
装置本体において造形用材料を加圧し、該造形用材料を上記装置本体におけるノズル部の吐出口から吐出させてステージ上に積層して、立体造形物を造形する方法において、
上記ノズル部の吐出口からの上記造形用材料の吐出を一旦停止させて上記ステージ上への上記造形用材料の積層を中断する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力を、上記ノズル部の吐出口から上記造形用材料を吐出させて上記ステージ上に上記造形用材料を積層する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力よりも減少させる、立体造形物の製造方法。
【請求項１２】
上記ノズル部の吐出口からの上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、該ノズル部の吐出口を閉じる、又は上記造形用材料を分断する、請求項１１に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１３】
上記造形用材料は固形状の樹脂である、請求項１１又は１２に記載の立体造形物の製造方法。
【請求項１４】
上記固形状の樹脂はペレット状である、請求項１３に記載の立体造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製の立体造形物を製造する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製の立体造形物を造形する方法の一つとして、熱溶解積層法が知られている。熱溶解積層法による装置においては、駆動ローラ等の送り部によってフィラメントと呼ばれる長尺状の固形樹脂を、ヒータを備えたノズル部まで送り出し、ノズル部から吐出される溶融した固形樹脂をステージ上に積層して、立体造形物を造形している。この熱溶解積層法による装置によれば、簡易な装置構成によって立体造形物を造形することができる。しかし、固形樹脂が柔らかい材料から構成されている場合等には、この固形樹脂を駆動ローラ等によって送り出す際に、この固形樹脂に座屈が生じることがある。
【０００３】
一方、スクリューを備えた押出機を用いて溶融樹脂を吐出させ、この吐出された溶融樹脂をステージ上に積層する技術として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１においては、搬送スクリューによって樹脂材料に圧力を与え、放出ユニットから滴状態で順次放出される樹脂材料を堆積して３次元物体を製造する装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５０１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１等の装置においては、滴状態の樹脂を断続的に放出することを目的としている。滴状態の樹脂ではなく、適宜長さを有する造形用材料によって立体造形物を造形する場合には、ノズル部からの造形用材料の吐出を断続する（一旦停止する）際に、造形用材料の一部が、ノズル部から立体造形物に糸を引く状態で伸びることがある。このとき、吐出される造形用材料の太さよりも細い糸状の造形用材料が、吐出された造形用材料に付着し、立体造形物の表面に余分な造形部分として残るといった課題が生じる。
【０００６】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる立体造形物の製造装置及び製造方法を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、立体造形物を造形するための造形用材料を貯留するシリンダー部、該シリンダー部内の造形用材料を加圧する加圧部、及び該加圧部によって加圧される上記造形用材料を吐出させるノズル部を有する装置本体と、
上記ノズル部の吐出口から吐出される上記造形用材料が積層されるステージと、
該ステージと上記装置本体とを三次元的に相対移動させる相対移動機構と、
上記加圧部及び上記相対移動機構の動作を制御する制御コンピュータと、を備え、
該制御コンピュータは、上記造形用材料の吐出を一旦停止させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力を、上記造形用材料を吐出させる際に上記加圧部によって該造形用材料に加える圧力よりも減少させるよう構成されている、立体造形物の製造装置にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、装置本体において造形用材料を加圧し、該造形用材料を上記装置本体におけるノズル部の吐出口から吐出させてステージ上に積層して、立体造形物を造形する方法において、
上記ノズル部の吐出口からの上記造形用材料の吐出を一旦停止させて上記ステージ上への上記造形用材料の積層を中断する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力を、上記ノズル部の吐出口から上記造形用材料を吐出させて上記ステージ上に上記造形用材料を積層する際に上記装置本体において該造形用材料に加える圧力よりも減少させる、立体造形物の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記立体造形物の製造装置においては、ノズル部の吐出口から吐出される適宜長さを有する造形用材料の部分が積層された立体造形物を造形する際の工夫をしている。
立体造形物を造形する際に、制御コンピュータにおいては、造形する立体造形物の形状に応じて、ノズル部の吐出口から断続的に造形用材料を吐出させる。
【００１０】
そして、制御コンピュータは、造形用材料を断続的に吐出させるときには、造形用材料の吐出を一旦停止させる動作と、造形用材料の吐出を再開する動作とを行う。造形用材料の吐出を一旦停止させる際には、加圧部によって造形用材料に加える圧力を、造形用材料を吐出させる際に加圧部によって造形用材料に加える圧力よりも減少させる。これにより、シリンダー内における造形用材料の吐出方向への加圧力が弱められる。
そのため、造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料の一部が、ノズル部の吐出口から立体造形物に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
それ故、上記立体造形物の製造装置によれば、造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる。
【００１１】
上記立体造形物の製造方法においても、上記製造装置の場合と同様に、造形用材料の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料の一部が、ノズル部の吐出口から立体造形物に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
それ故、上記立体造形物の製造方法によれば、上記製造装置の場合と同様に、造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１にかかる、ノズル部の吐出口から造形用材料を吐出する状態にある立体造形物の製造装置を示す説明図。
【図２】実施形態１にかかる、ノズル部の吐出口からの造形用材料の吐出を一旦停止した状態にある立体造形物の製造装置を示す説明図。
【図３】実施形態１にかかる、ノズル部の吐出口の形状を示す説明図。
【図４】実施形態１にかかる、他のノズル部の吐出口の形状を示す説明図。
【図５】実施形態２にかかる、ノズル部の吐出口から造形用材料を吐出する状態にある立体造形物の製造装置を示す説明図。
【図６】実施形態２にかかる、ノズル部の吐出口からの造形用材料の吐出を一旦停止した状態にある立体造形物の製造装置を示す説明図。
【図７】実施形態２にかかる、ノズル部の吐出口から造形用材料を吐出する状態にある他の立体造形物の製造装置を示す説明図。
【図８】実施形態３にかかる、吐出口から造形用材料を吐出する状態にあるノズル部を示す説明図。
【図９】実施形態３にかかる、吐出口からの造形用材料の吐出を一旦停止した状態にあるノズル部を示す説明図。
【図１０】実施形態３にかかる、ノズル部の吐出口の形状を示す説明図。
【図１１】実施形態４にかかる、吐出口から造形用材料を吐出する状態にあるノズル部を示す説明図。
【図１２】実施形態４にかかる、吐出口からの造形用材料の吐出を一旦停止した状態にあるノズル部を示す説明図。
【図１３】実施形態５にかかる、吐出口から造形用材料を吐出する状態にあるノズル部を示す説明図。
【図１４】実施形態５にかかる、吐出口からの造形用材料の吐出を一旦停止した状態にあるノズル部を示す説明図。
【図１５】実施形態５にかかる、吐出口からの造形用材料の吐出を一旦停止した状態にある他のノズル部を示す説明図。
【図１６】実施形態６にかかる、吐出口から造形用材料を吐出する状態にあるノズル部を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上述した立体造形物の製造装置及び製造方法における好ましい実施の形態について説明する。本実施形態においては、長さが異なる種々の造形用材料の部分が積層された立体造形物を造形する種々の装置の構成について説明する。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態においては、造形用材料８１が積層された立体造形物８を製造するために、図１、図２に示すように、装置本体１１、ステージ１２、相対移動機構１３及び制御コンピュータ１４を備える立体造形物８の製造装置１を用いる。装置本体１１は、立体造形物８を造形するための造形用材料８１を貯留するシリンダー部２と、シリンダー部２内の造形用材料８１を加圧する加圧部３と、加圧部３によって加圧される造形用材料８１を吐出させるノズル部４とを有している。ステージ１２は、ノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１が載置されて積層されるものである。相対移動機構１３は、ステージ１２と装置本体１１とを三次元的に相対移動させるものである。制御コンピュータ１４は、加圧部３及び相対移動機構１３の動作を制御するものである。
【００１５】
制御コンピュータ１４は、ノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１の部分が積層された立体造形物８を造形するに当たり、図２に示すように、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に加圧部３によって造形用材料８１に加える圧力を、造形用材料８１を吐出させる際に加圧部３によって造形用材料８１に加える圧力よりも減少させるよう構成されている。
【００１６】
以下に、本実施形態の立体造形物８の製造装置１について、図１〜図４を参照して詳説する。
立体造形物８の製造装置１は、熱溶解積層法による装置に比べて、特に、溶融状態の粘度が低い樹脂から立体造形物８を製造する際のメリットを有するものである。
立体造形物８を造形するために用いる造形用材料８１は、立体造形物を造形できるものであれば特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましく用いられ、造形性に優れるため熱可塑性樹脂がさらに好ましく用いられる。ノズル部４の吐出口４１からステージ１２上に載置された造形用材料８１は、ステージ１２上において冷却されて固化し、最終的な立体造形物８となる。
【００１７】
図１、図２に示すように、装置本体１１の加圧部３は、外周面に螺旋状突起３１１が形成されたスクリュー３１によって構成されている。装置本体１１は、スクリュー３１をシリンダー部２内において正逆両方向に回転させるためのモータ３２と、スクリュー３１をシリンダー部２内において進退させるための移動機構３３とを有している。スクリュー３１は、図１に示すように、モータ３２によって駆動されて、ノズル部４から造形用材料８１を吐出させるための正方向Ｄ１に回転するときには、シリンダー部２内の造形用材料８１に圧力を与える。また、スクリュー３１は、図２に示すように、モータ３２によって駆動されて、逆方向Ｄ２に回転するときには、シリンダー部２内の造形用材料８１に与える圧力を減少させる。なお、移動機構３３は、モータ３２による回転力をスクリュー３１の軸方向への推力に変換するものとすることができる。
【００１８】
シリンダー部２には、造形用材料８１を投入するホッパー２１と、造形用材料８１を加熱して溶融させるヒータ２２とが設けられている。造形用材料８１として熱可塑性樹脂を用いる場合には、ペレット状等の固形状の熱可塑性樹脂がホッパー２１に投入される。ノズル部４は、シリンダー部２の先端部分に設けられており、ノズル部４の吐出口４１は、ステージ１２上に上方から造形用材料８１を載置するために下方に開口している。ノズル部４には、ノズル部４の吐出口４１を開閉する開閉機構５が設けられている。開閉機構５は、ノズル部４の吐出口４１を開閉するシャットオフピン５１と、制御コンピュータ１４による動作の制御を受けて、シャットオフピン５１を移動させるアクチュエータ５１１とを有している。シャットオフピン５１は、ノズル部４の吐出先端から退避して吐出口４１を開ける一方、ノズル部４の吐出先端に接近して吐出口４１を閉じるものである。
【００１９】
制御コンピュータ１４は、図１に示すように、ノズル部４から造形用材料８１を吐出させる際には、アクチュエータ５１１を操作してシャットオフピン５１をノズル部４の吐出先端から退避させるとともに、モータ３２を操作してスクリュー３１を正方向Ｄ１に回転させる。このとき、制御コンピュータ１４は、スクリュー３１を正方向Ｄ１に回転させてシリンダー部２内の造形用材料８１の圧力を増加させた後に、シャットオフピン５１によってノズル部４の吐出口４１を開けて、ノズル部４の吐出口４１から造形用材料８１を吐出させる。
【００２０】
一方、制御コンピュータ１４は、図２に示すように、ノズル部４からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、モータ３２を操作してスクリュー３１を逆方向Ｄ２に回転させてシリンダー部２内の造形用材料８１の圧力を減少させた後に、シャットオフピン５１によってノズル部４の吐出口４１を閉じてノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる。
【００２１】
なお、ノズル部４には、シャットオフピン５１を配置する代わりに、ノズル部４の軸方向に直交する方向に移動して、ノズル部４の吐出口４１を開閉するバルブを配置することもできる。
また、制御コンピュータ１４は、ノズル部４からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、モータ３２によってスクリュー３１を逆方向Ｄ２に回転させる代わりに、移動機構３３によってスクリュー３１を造形用材料８１の吐出方向Ｆとは逆方向に移動させることができる。また、制御コンピュータ１４は、ノズル部４からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、モータ３２によってスクリュー３１を逆方向Ｄ２に回転させるとともに、移動機構３３によってスクリュー３１を造形用材料８１の吐出方向Ｆとは逆方向に移動させることもできる。
【００２２】
図３、図４に示すように、ノズル部４の吐出口４１は、複数の角部４１１を有する種々の形状に形成することができる。吐出口４１は、造形用材料８１の吐出を一旦停止する際に、吐出口４１から細い糸状の造形用材料８１が引き出されにくくするために、円形状ではなく、図３に示すように、複数の鋭角状の角部４１１が形成された星形状（複数の突起状部分が放射状に形成された形状）、図４に示すように、複数の角部４１１を有する多角形状等にすることができる。
【００２３】
図１、図２に示すように、ステージ１２は、造形用材料８１が載置される載置台を構成する。相対移動機構１３は、装置本体１１に対してステージ１２を水平方向と鉛直方向とに移動させるよう構成されている。相対移動機構１３は、ステージ１２を水平方向におけるＸ座標（Ｘ）に沿って移動させる機構部と、ステージ１２を水平方向におけるＸ座標（Ｘ）に直交するＹ座標（Ｙ）に沿って移動させる機構部と、ステージ１２を鉛直方向におけるＺ座標（Ｚ）に沿って移動させる機構部とを有している。
【００２４】
制御コンピュータ１４は、装置本体１１における造形用材料８１の吐出動作と相対移動機構１３によるステージ１２の移動動作とを連係させて、ステージ１２上に立体造形物８を造形する。制御コンピュータ１４は、相対移動機構１３によってステージ１２をＸ座標（Ｘ）及びＹ座標（Ｙ）に沿ってそれぞれ移動させることによって立体造形物８の平面的な形状を形成する。また、制御コンピュータ１４は、相対移動機構１３によってステージ１２をＺ座標（Ｚ）に沿って移動させることによって、ステージ１２上に既に載置された造形用材料８１の部分の上にさらに造形用材料８１の部分を積層して、立体造形物８の高さ方向の形状を形成する。また、制御コンピュータ１４は、相対移動機構１３によってステージ１２を少しずつ下降させていくことにより、立体造形物８の高さ方向の形状を形成する。
なお、相対移動機構１３は、ステージ１２に対して装置本体１１を三次元的に移動させることもできる。
【００２５】
制御コンピュータ１４には、造形する立体造形物８の形状が設定される造形設定部と、造形設定部からの指示を受けて、加圧部３、相対移動機構１３、開閉機構５等の動作を制御する制御部とが構築されている。制御コンピュータ１４は、造形用材料８１を吐出する位置、長さ、積層段数に応じて、必要とする三次元形状の立体造形物８を造形するよう構成されている。
【００２６】
次に、製造装置１を用いて立体造形物８を製造する方法及びその作用効果について説明する。
立体造形物８の製造方法においては、ノズル部４の吐出口４１から吐出される長さが異なる種々の造形用材料８１の部分によって、種々の三次元形状の立体造形物８が造形される。また、制御コンピュータ１４においては、造形する立体造形物８の形状に応じて、ノズル部４の吐出口４１から断続的に造形用材料８１を吐出させて、ノズル部４の吐出口４１から造形用材料８１を吐出させる長さを制御する。
【００２７】
そして、制御コンピュータ１４は、造形用材料８１を断続的に吐出させるときには、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる動作と、造形用材料８１の吐出を再開する動作とを行う。制御コンピュータ１４は、図２に示すように、ノズル部４からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、モータ３２を操作してスクリュー３１を逆方向Ｄ２に回転させてシリンダー部２内の造形用材料８１の圧力を減少させる。このとき、スクリュー３１によって造形用材料８１に加わる圧力は、造形用材料８１を吐出させる際にスクリュー３１によって造形用材料８１に加わる圧力よりも減少する。そして、シリンダー部２内における造形用材料８１を、吐出方向Ｆとは逆方向に逆流させることができる。
【００２８】
制御コンピュータ１４は、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、スクリュー３１の正方向Ｄ１への回転を瞬時に逆方向Ｄ２への回転に切り換える。スクリュー３１の逆方向Ｄ２への回転は極めて短い時間だけ行う。これにより、シリンダー部２内における造形用材料８１の吐出方向Ｆへの加圧力が弱められる。そして、スクリュー３１を逆方向Ｄ２に回転させた直後には、シャットオフピン５１によってノズル部４の吐出口４１を閉じてノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる。
これにより、吐出口４１から吐出しようとする造形用材料８１の圧力が弱められた状態で、シャットオフピン５１によって吐出口４１から突出した造形用材料８１が、吐出口４１内の造形用材料８１から分断される。
【００２９】
そのため、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料８１の一部が、ノズル部４の吐出口４１から立体造形物８に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
それ故、立体造形物８の製造装置１及び製造方法によれば、長さが異なる種々の造形用材料が積層されて形成される所望の立体造形物を得ることができ、その表面に余分な造形部分が形成されにくくすることができる。
【００３０】
（実施形態２）
本実施形態においては、装置本体１１の加圧部３をスクリュー３１とは異なる構成とした製造装置１について示す。
加圧部３は、図５、図６に示すように、シリンダー部２内を摺動するピストン３４によって構成することもできる。この場合には、制御コンピュータ１４は、造形用材料８１を吐出させる際には、ピストン３４を造形用材料８１の吐出方向Ｆに移動させ、一方、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、ピストン３４を造形用材料８１の吐出方向Ｆとは逆方向に移動させる。ピストン３４は、シリンダー部２の軸方向に推力を発生させるエアシリンダー、アクチュエータ等の駆動源５１１によって摺動させることができる。
【００３１】
また、図７に示すように、ピストン３４が配置されたシリンダー部２に対する吐出方向Ｆに隣接する位置には、ギヤポンプ３５が設けられた通路４０を形成することもできる。この場合には、ノズル部４の吐出口４１から造形用材料８１を吐出させる際には、ギヤポンプ３５を、造形用材料８１を送り出すための正回転方向に回転させる。一方、ノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、ギヤポンプ３５を、正回転方向とは反対側の逆回転方向に回転させる。そして、ギヤポンプ３５を逆回転方向に回転させることによって、通路４０内の造形用材料８１を吐出方向Ｆとは逆方向に逆流させることが可能になる。これにより、通路４０の先端に設けられたノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１を、ギヤポンプ３５の逆回転方向への回転によって分断することができる。
【００３２】
また、ノズル部４の吐出口４１から造形用材料８１を吐出させる際には、ピストン３４を造形用材料８１の吐出方向Ｆに移動させるとともに、ギヤポンプ３５を正回転方向に回転させることができる。一方、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、ピストン３４を造形用材料８１の吐出方向Ｆとは逆方向に移動させるとともに、ギヤポンプ３５を逆回転方向に回転させることができる。また、通路４０におけるギヤポンプ３５の周辺には、造形用材料８１を加熱するヒータを設けることができる。
【００３３】
また、図示は省略するが、通路４０には、ピストン３４によって加圧された造形用材料８１が通過する第１通路部と、ギヤポンプ３５によって造形用材料８１が送り出される第２通路部とを設けることもできる。この場合にも、ピストン３４及びギヤポンプ３５は、造形用材料８１の吐出及び吐出の一旦停止を行う際に、上記と同様に動作させることができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
（実施形態３）
本実施形態においては、ノズル部４に設ける開閉機構５を、シャットオフピン５１とは異なる構成とした製造装置１について示す。
開閉機構５は、図８に示すように、スクリュー３１による造形用材料８１の圧力の増加を受けてノズル部４の吐出口４１を開ける一方、図９、図１０に示すように、スクリュー３１による造形用材料８１の圧力の減少を受けてノズル部４の吐出口４１を閉じる構造とすることができる。開閉機構５は、ノズル部４の吐出先端を塞ぐ弾性変形可能なシート４２によって構成することができる。このシート４２には、吐出口４１を構成する切込み４２１が設けられている。ここで、図８においては、シート４２の弾性変形が元に戻された状態を二点鎖線で示す。また、図１０においては、切込み４２１が開いた状態を二点鎖線で示す。
【００３５】
そして、シート４２が造形用材料８１の吐出方向Ｆへの圧力を受けたときには、図８に示すように、シート４２が弾性変形して撓み、シート４２の切込み４２１が開いて造形用材料８１を吐出させる。一方、シート４２に加わる、造形用材料８１の吐出方向Ｆへの圧力が弱められたときには、図９、図１０に示すように、シート４２の弾性変形が元に戻され、シート４２の切込み４２１が閉じる。そして、シート４２の切込み４２１が閉じることによって、ノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１が、ノズル部４内の造形用材料８１から分断される。これにより、ノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出が一旦停止される。
【００３６】
この場合には、種々のアクチュエータ５１１によってノズル部４の吐出口４１を開閉させる必要がなく、ノズル部４内における造形用材料８１の圧力を利用して、ノズル部４の吐出口４１を開閉させることができる。そのため、開閉機構５を極めて簡単な構成によって形成することができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
（実施形態４）
本実施形態においては、ノズル部４Ａに開閉機構５を設ける代わりに、図１１、図１２示すように、ノズル部４Ａにおける、造形用材料８１が通過する通路４０の内壁面に、ノズル部４Ａの中心軸線を中心とする螺旋状突起４３を形成し、かつ、シリンダー部２の先端部分に対して、ノズル部４Ａをその中心軸線の回りに回転可能に設けた製造装置１について示す。
装置本体１１には、ノズル部４Ａを回転させる回転アクチュエータ４３１が設けられている。制御コンピュータ１４は、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に、回転アクチュエータ４３１を操作して、ノズル部４Ａを中心軸線の回りに回転させるよう構成されている。
【００３８】
制御コンピュータ１４は、図１２に示すように、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に、ノズル部４Ａの螺旋状突起４３による推力がノズル部４Ａ内の造形用材料８１に対して吐出方向Ｆとは逆方向に与えられる回転方向にノズル部４Ａを回転させる。このとき、ノズル部４Ａ内の造形用材料８１に、吐出方向Ｆに加わる圧力が弱められ、ノズル部４Ａの吐出口４１から吐出される造形用材料８１が、ノズル部４Ａ内の造形用材料８１から分断される。
【００３９】
また、制御コンピュータ１４は、ノズル部４Ａからの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、加圧部３としてのスクリュー３１又はピストン３４を可動させて、シリンダー部２内の造形用材料８１の圧力を減少させる。そして、このシリンダー部２内の造形用材料８１の圧力の減少と、ノズル部４Ａの螺旋状突起４３による吐出方向Ｆとは逆方向への圧力の付与とを合わせて、ノズル部４Ａの吐出口４１から吐出される造形用材料８１を、ノズル部４Ａ内の造形用材料８１から分断することができる。これにより、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料８１の一部が、ノズル部４Ａの吐出口４１から立体造形物８に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
（実施形態５）
本実施形態においては、ノズル部４に開閉機構５を設ける代わりに、図１３、図１４に示すように、ノズル部４に気体吹付口６を設けた製造装置１について示す。
気体吹付口６は、ノズル部４における通路４０を通過する造形用材料８１に気体Ａを吹き付けるものである。気体吹付口６には、配管６２を介して気体供給源６１が接続されている。気体供給源６１は、正圧の空気を発生させる圧縮機等とすることができる。また、気体吹付口６には、気体Ａの吹出しを開始させるときに気体吹付口６を開け、気体Ａの吹出しを一旦停止させるときに気体吹付口６を閉じる気体用開閉機構６３を設けることができる。
【００４１】
気体用開閉機構６３は、気体吹付口６の中心軸線方向にスライドして気体吹付口６を開閉するピン、又は気体吹付口６の中心軸線方向に直交する方向にスライドして気体吹付口６を開閉するバルブとすることができる。
制御コンピュータ１４は、図１３に示すように、ノズル部４の吐出口４１から造形用材料８１を吐出させるときには、気体用開閉機構６３によって気体吹付口６を閉じておく。一方、制御コンピュータ１４は、図１４に示すように、ノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させるときには、気体用開閉機構６３によって気体吹付口６を開ける。このとき、ノズル部４における通路４０を通過する造形用材料８１に、気体吹付口６から気体Ａが吹き付けられ、造形用材料８１よりも温度が低い気体Ａによって造形用材料８１が冷却されるとともに、この気体Ａの圧力を受けて造形用材料８１が分断される。
【００４２】
また、図１５に示すように、気体吹付口６は、ノズル部４の吐出口４１の開口部付近に設けることもできる。この場合、吐出口４１には、吐出方向Ｆに向けて開口断面積が縮小する縮小テーパ部分６４１と、吐出方向Ｆに向けて開口断面積が拡大する拡大テーパ部分６４２とを形成することができる。また、気体吹付口６は、拡大テーパ部分６４２に開口する状態で形成することができる。そして、縮小テーパ部分６４１と拡大テーパ部分６４２との間に位置する最小径部分６４３から吐出される造形用材料８１に、気体吹付口６から気体Ａが吹き付けられることにより、ノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１を、ノズル部４内の造形用材料８１から分断することができる。
【００４３】
また、制御コンピュータ１４は、ノズル部４からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際には、加圧部３としてのスクリュー３１又はピストン３４を可動させて、シリンダー部２内の造形用材料８１の圧力を減少させる。そして、このシリンダー部２内の造形用材料８１の圧力の減少と、気体吹付口６から造形用材料８１への気体Ａの吹付けとを合わせて、ノズル部４の吐出口４１から吐出される造形用材料８１を、ノズル部４内の造形用材料８１から分断することができる。これにより、造形用材料８１の吐出を一旦停止させる際に、造形用材料８１の一部が、ノズル部４の吐出口４１から立体造形物８に糸を引く状態で伸びにくくすることができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００４４】
（実施形態６）
本実施形態においては、ノズル部４に、ノズル部４の吐出口４１の温度を調整するための温度調整機構７を設けた製造装置１について示す。
温度調整機構７は、図１６に示すように、ノズル部４内の造形用材料８１を加熱する加熱手段７１と、ノズル部４内の造形用材料８１を冷却する冷却手段７２とを用いて構成することができる。この場合には、制御コンピュータ１４は、ノズル部４の吐出口４１から造形用材料８１を吐出させるときには、加熱手段７１によってノズル部４内の造形用材料８１を加熱し、一方、ノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出を一旦停止させるときには、冷却手段７２によってノズル部４内の造形用材料８１を冷却することができる。
【００４５】
加熱手段７１は、通電によって加熱する手段等によって構成することができる。冷却手段７２は、冷却用空気を吹き付けて造形用材料８１を冷却する空冷手段、冷却水をノズル部４の周辺に流して造形用材料８１を冷却する水冷手段、２種類の金属の接合部に電流を流すときに熱が移動するペルチェ効果を利用したペルチェ素子等によって構成することができる。
また、ノズル部４には、ノズル部４内を通過する造形用材料８１の温度を測定する温度センサを設けることができる。この場合には、制御コンピュータ１４は、温度センサによって測定するノズル部４の吐出口４１の温度を適切に制御することができる。
【００４６】
また、温度調整機構７は、加熱手段７１を用いず、ノズル部４内の造形用材料８１を冷却する冷却手段７２のみによって構成することもできる。この場合には、ノズル部４の吐出口４１からの造形用材料８１の吐出を一旦停止する際に、冷却手段７２によってノズル部４内の造形用材料８１を冷却することができる。
本実施形態においても、その他の構成及び図中の符号は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１  製造装置
１１  装置本体
１２  ステージ
１３  相対移動機構
１４  制御コンピュータ
２  シリンダー部
３  加圧部
３１  スクリュー
３１１  螺旋状突起
３４  ピストン
４  ノズル部
４１  吐出口
５  開閉機構
６  気体吹付口
７  温度調整機構
８  立体造形物
８１  造形用材料
Ｆ  吐出方向
【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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