JP7272132B2 - 流量調節装置、三次元造形装置および射出成形装置 - Google Patents

Description

本開示は、流量調節装置、三次元造形装置および射出成形装置に関する。

例えば、特許文献１には、材料を溶融する可塑化部と、溶融材料を吐出するノズルとの間の流路に、ノズルからの溶融材料の吐出を制御する吐出制御機構が設けられた三次元造形装置が記載されている。この吐出制御機構は、板状部材を並進運動させて流路を開閉することによって、ノズルからの溶融材料の吐出を制御する。

特開２０１９－０２５７７２号公報

造形物を寸法精度良く造形するためには、上述した装置のように、ノズルからの溶融材料の吐出の開始と停止とを切替え可能であることが好ましい。部材の並進運動や回転運動によって流路を開閉する機構を用いて、ノズルからの溶融材料の吐出の開始と停止とを切替える場合、部材を円滑に運動させるためのクリアランスを設ける必要がある。しかし、このクリアランスを経由して溶融材料が外部に漏洩する可能性がある。そのため、部材の運動を確保しつつ、溶融材料の外部への漏洩を抑制する技術が望まれている。

本開示の一形態によれば、流量調節装置が提供される。この流量調節装置は、溶融材料が供給される第１開口部と、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、を備える。前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する。

第１実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。 フラットスクリューの溝形成面側の構成を示す概略斜視図。 バレルのスクリュー対向面側の構成を示す上面図。 流量調節部の弁部の構成を示す第１の説明図。 流量調節部の弁部の構成を示す第２の説明図。 流量調節部の弁部の構成を示す第３の説明図。 流量調節部および吸引部の構成を示す説明図。 流量調節部の弁部の動作を示す第１の説明図。 流量調節部の弁部の動作を示す第２の説明図。 吸引部のプランジャーの動作を示す説明図。 第１実施形態の造形処理の内容を示すフローチャート。 三次元造形物が造形される様子を模式的に示す説明図。 第２実施形態の三次元造形装置の概略構成を示す説明図。 第３実施形態の射出成形装置の概略構成を示す説明図。 他の形態の流量調節部の構成を示す説明図。 他の形態の三次元造形装置の概略構成を示す第１の説明図。 他の形態の三次元造形装置の概略構成を示す第２の説明図。 他の形態の三次元造形装置の概略構成を示す第３の説明図。

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。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。

本実施形態における三次元造形装置１００は、造形ユニット２００と、ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００とを備えている。三次元造形装置１００は、制御部５００の制御下で、造形ユニット２００に設けられたノズル孔６９からステージ３００の造形面３１０に向かって造形材料を吐出しつつ、移動機構４００を駆動させてノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させることによって、造形面３１０上に造形材料の層が積層された三次元造形物を造形する。尚、造形材料のことを溶融材料と呼ぶこともある。造形ユニット２００の詳細な構成については後述する。

移動機構４００は、上述したとおり、ノズル孔６９と造形面３１０との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、造形ユニット２００に対してステージ３００を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる。本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、ステージ３００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。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。尚、移動機構４００は、ステージ３００を移動させる構成ではなく、ステージ３００を移動させずに造形ユニット２００を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。また、移動機構４００は、ステージ３００と造形ユニット２００との両方を移動させることによって、ノズル孔６９と造形面３１０との相対的な位置を変化させる構成であってもよい。

制御部５００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５００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、造形ユニット２００と移動機構４００との動作を制御して、三次元造形物を造形するための造形処理を実行する。動作には、造形ユニット２００とステージ３００との三次元の相対的な位置を変化させることが含まれる。尚、制御部５００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。

造形ユニット２００は、材料の供給源である材料供給部２０と、材料供給部２０から供給された材料を可塑化して造形材料にする可塑化部３０と、可塑化部３０から供給された造形材料を吐出するノズル孔６９を有するノズル６１と、ノズル６１に供給される造形材料の流量を調節する流量調節部７０と、造形材料を吸引する吸引部９０とを備えている。尚、「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。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

材料供給部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が収容されている。本実施形態では、ペレット状に形成されたＡＢＳ樹脂が材料として用いられる。本実施形態における材料供給部２０は、ホッパーによって構成されている。材料供給部２０の下方には、材料供給部２０と可塑化部３０との間を接続する供給路２２が設けられている。材料供給部２０は、供給路２２を介して、可塑化部３０に材料を供給する。

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、バレル５０とを備えている。可塑化部３０は、材料供給部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、ノズル６１に供給する。

スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容するための筐体である。スクリューケース３１の下面には、バレル５０が固定されており、スクリューケース３１とバレル５０とによって囲まれた空間に、フラットスクリュー４０が収容されている。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の回転軸は、フラットスクリュー４０の上面４１側に接続されている。駆動モーター３２は、制御部５００の制御下で駆動される。

フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸ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ＲＸ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。駆動モーター３２が発生させるトルクによって、フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内にて、中心軸ＲＸを中心に回転する。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に、溝部４５が形成された溝形成面４２を有している。尚、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の具体的な構成については後述する。

バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に配置されている。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、Ｚ方向に沿ってバレル５０を貫通する第１貫通孔５６と、第１貫通孔５６に交差するようにＹ方向に沿ってバレル５０を貫通する第２貫通孔５７とが設けられている。第１貫通孔５６は、ノズル６１に造形材料を供給するための流路を形成する。この流路のことを供給流路と呼ぶこともある。第１貫通孔５６は、スクリュー対向面５２の中央に一方の開口部を有し、バレル５０の下面に他方の開口部を有している。第１貫通孔５６には、スクリュー対向面５２の中央に設けられた開口部から造形材料が流入し、バレル５０の下面に設けられた開口部から造形材料が流出する。造形材料が流入する側の第１貫通孔５６の開口部のことを第１開口部と呼ぶこともあり、造形材料が流出する側の第１貫通孔５６の開口部のことを第２開口部と呼ぶこともある。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２側の具体的な構成については後述する。

バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に供給された材料を加熱するヒーター５８が埋設されている。本実施形態では、４本の棒状のヒーター５８がＹ方向に沿って配置されている。各ヒーター５８は、スクリュー対向面５２の下方に配置されている。各ヒーター５８の温度は、制御部５００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。

バレル５０には、ヒーター５８よりも第１貫通孔５６から離れた位置に、冷媒が流れる冷媒配管５９が埋設されている。冷媒配管５９は、スクリュー対向面５２の外周縁の近傍を通るように配置されている。冷媒配管５９は、冷媒ポンプ１０３に接続されている。冷媒ポンプ１０３は、冷媒配管５９に冷媒を供給する。冷媒ポンプ１０３は、制御部５００の制御下で駆動される。冷媒として、例えば、水や油等の液体や、二酸化炭素等の気体を用いることができる。冷媒配管５９に冷媒が流れることによって、フラットスクリュー４０やバレル５０の温度が高くなりすぎることを抑制できる。尚、冷媒配管５９と冷媒ポンプ１０３のことを冷却部と呼ぶこともある。

本実施形態では、流量調節部７０は、可塑化部３０に設けられている。流量調節部７０は、本体部８０と、弁部７１と、弁駆動部１０１とを備えている。本実施形態では、バレル５０が本体部８０としての機能を有する。弁部７１は、バレル５０の第２貫通孔５７内に設けられている。弁部７１は、第２貫通孔５７内で回転することによって、ノズル６１に供給される造形材料の流量を調節する。弁駆動部１０１は、ステッピングモーター等のアクチュエーターによって構成されており、制御部５００の制御下で弁部７１を回転させる。本体部８０の流路のうち、弁部７１よりもスクリュー対向面５２に近い部分のことを第１流路８２と呼び、弁部７１よりもスクリュー対向面５２から離れた部分のことを第２流路８３と呼ぶ。本実施形態では、バレル５０の第１貫通孔５６のうち、弁部７１よりもスクリュー対向面５２に近い部分のことを第１流路８２と呼び、弁部７１よりもスクリュー対向面５２から離れた部分のことを第２流路８３と呼ぶ。吸引部９０は、第２流路８３に接続されている。吸引部９０は、第２流路８３から造形材料を吸引する。尚、ノズル６１から吐出される造形材料の流量のことを吐出量とも呼ぶ。流量調節部７０の具体的な構成と、吸引部９０の具体的な構成とについては後述する。

ノズル６１は、バレル５０の下面に接続されている。ノズル６１には、ノズル流路６８と、ノズル孔６９とが設けられている。ノズル流路６８は、ノズル６１内に設けられた流路である。ノズル流路６８は、第２流路８３に接続されている。ノズル孔６９は、ノズル流路６８の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流路８３からノズル流路６８に流入した造形材料は、ノズル孔６９から吐出される。本実施形態では、ノズル孔６９の開口形状は円形である。ノズル孔６９の開口部の直径のことをノズル径Ｄｎと呼ぶ。尚、ノズル孔６９の開口形状は円形に限られず、例えば、正方形であってもよい。ノズル孔６９の開口形状が正方形である場合、正方形の一辺の長さのことをノズル径Ｄｎと呼ぶ。ノズル孔６９の開口形状は、正方形以外の多角形であってもよい。

図２は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図２には、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。図１を参照して説明したように、溝形成面４２には、溝部４５が設けられている。

フラットスクリュー４０の溝形成面４２の中央部４７は、溝部４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。中央部４７は、図１に示されているバレル５０の第１貫通孔５６に対向する。中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

フラットスクリュー４０の溝部４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。溝部４５は、中央部４７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４５は、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、溝部４５の側壁部を構成し、各溝部４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。

溝部４５は、フラットスクリュー４０の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、材料供給部２０の供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

図２には、３つの溝部４５と、３つの凸条部４６と、を有するフラットスクリュー４０の例が示されている。フラットスクリュー４０に設けられる溝部４５や凸条部４６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４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部４５が設けられていてもよい。また、溝部４５の数に合わせて任意の数の凸条部４６が設けられてもよい。

図２には、材料導入口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に設けられる材料導入口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、材料導入口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。

図３は、バレル５０のスクリュー対向面５２側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、ノズル６１に連通する第１貫通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における第１貫通孔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、一端が第１貫通孔５６に接続され、第１貫通孔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、造形材料を第１貫通孔５６に導く機能を有している。

図４は、流量調節部７０の弁部７１の構成を示す第１の説明図である。図５は、流量調節部７０の弁部７１の構成を示す第２の説明図である。図６は、流量調節部７０の弁部７１の構成を示す第３の説明図である。図４から図６には、弁部７１とともに、後述する支持部８６が表されている。図４には、支持部８６によって支持された状態の弁部７１が表されている。図５および図６には、矢印で表されたように、図４に表された位置から＋Ｙ方向に移動させた弁部７１が表されている。弁部７１は、中心軸ＡＸを中心とした略円柱状の外形を有している。弁部７１は、＋Ｙ方向側から順に、先端部７３と、凹部７５と、鍔部７６と、後端部７８とを有している。

先端部７３は、弁部７１における＋Ｘ方向側の端部に設けられている。本実施形態では、先端部７３は、Ｙ方向に垂直な面と、円柱状の弁部７１の角部に面取り加工が施された部分とを有している。尚、先端部７３は、弁部７１の角部に面取り加工が施された部分を有しなくてもよい。

凹部７５は、弁部７１における先端部７３と後端部７８との間に設けられている。凹部７５は、円柱状の弁部７１の側面の一部が半月状に切り欠かれることによって設けられている。凹部７５は、先端部７３の近傍に設けられている。先端部７３から凹部７５までのＹ方向に沿った距離は、鍔部７６から凹部７５までのＹ方向に沿った距離よりも短い。尚、凹部７５は、弁部７１の中心軸ＡＸに交差する貫通孔が形成されることによって設けられてもよい。

鍔部７６は、弁部７１における凹部７５と後端部７８との間に設けられている。鍔部７６は、円柱状の弁部７１の側面から、中心軸ＡＸに垂直な方向に向かって突き出している。鍔部７６は、中心軸ＡＸを中心とした円盤状の外形を有している。本実施形態では、鍔部７６の－Ｙ方向側の面に、第１接触面７７が設けられている。第１接触面７７は、Ｙ方向に交差するように設けられている。つまり、第１接触面７７は、後端部７８側を向いている。第１接触面７７は、支持部８６に設けられた第２接触面８７に対向する。

後端部７８は、弁部７１における－Ｘ方向側の端部に設けられている。後端部７８には、弁駆動部１０１が接続されている。弁駆動部１０１からのトルクが後端部７８に加えられることによって、中心軸ＡＸを中心として弁部７１が回転する。

弁部７１は、支持部８６によって、鍔部７６と後端部７８との間の側面を支持されている。本実施形態では、弁部７１は、ボールベアリング８９を介して支持部８６に支持されている。そのため、弁部７１は、中心軸ＡＸを中心として円滑に回転できる。弁部７１は、例えば、高速度鋼のように、硬度の比較的高い材料によって形成されることが好ましい。

図７は、流量調節部７０および吸引部９０の構成を示す説明図である。図７には、バレル５０内に収容された状態の弁部７１が表されている。バレル５０の第２貫通孔５７内には、弁部７１と、蓋部８８と、被摺動部８５と、支持部８６とが収容されている。蓋部８８と、被摺動部８５と、支持部８６とは、圧入によって、バレル５０に固定されている。本実施形態では、流量調節部７０の本体部８０は、バレル５０と、蓋部８８と、被摺動部８５と、支持部８６によって構成されている。

支持部８６は、筒状の外形を有している。支持部８６は、上述したとおり、弁部７１を支持している。支持部８６は、鍔部７６よりも後端部７８側の弁部７１の部分を覆っている。

被摺動部８５は、筒状の外形を有している。被摺動部８５は、先端部７３から鍔部７６までの弁部７１の部分を覆っている。被摺動部８５には、第１流路８２の一部を形成する孔と、第２流路８３の一部を形成する孔とがＺ方向に沿って設けられている。被摺動部８５の－Ｙ方向側の端部には、支持部８６の＋Ｙ方向側の端部が圧入されている。

蓋部８８は、円柱状の外形を有している。蓋部８８は、第２貫通孔５７内における先端部７３よりも＋Ｙ方向側に設けられている。蓋部８８は、第２貫通孔５７の＋Ｙ方向側の開口部を封止している。蓋部８８には、被摺動部８５の＋Ｙ方向側の端部が接している。

支持部８６と被摺動部８５とは、バレル５０よりも硬度の高い材料によって形成されることが好ましい。支持部８６と被摺動部８５との材料には、例えば、高速度鋼を用いることができる。

支持部８６の内壁面と、被摺動部８５の内壁面と、蓋部８８とによって、交差穴８４が画定される。交差穴８４は、第１流路８２と第２流路８３とに交差するＹ方向に沿って延びている。弁部７１は、第１流路８２と第２流路８３との間に凹部７５が位置するように、交差穴８４内に収容されている。弁部７１と支持部８６とは、転合、または、精転合となるように嵌め合わされている。弁部７１と被摺動部８５とは、転合、または、精転合となるように嵌め合わされている。そのため、弁部７１と支持部８６との間、および、弁部７１と被摺動部８５との間には、弁部７１が交差穴８４内で回転可能になるようにクリアランスが設けられている。弁部７１と被摺動部８５との間のクリアランスのうち、先端部７３から凹部７５までの間の部分のことを第１クリアランス部ＣＬ１と呼び、弁部７１と被摺動部８５との間のクリアランスのうち、凹部７５から第１接触面７７までの間の部分のことを第２クリアランス部ＣＬ２と呼ぶ。第１クリアランス部ＣＬ１のＹ方向に沿った長さは、第２クリアランス部ＣＬ２のＹ方向に沿った長さよりも短い。そのため、第１流路８２を流れた造形材料の一部は、第２クリアランス部ＣＬ２よりも第１クリアランス部ＣＬ１へと流れやすい。

弁部７１の先端部７３と、被摺動部８５の内壁面と、蓋部８８とによって、造形材料を貯留する貯留室ＲＳが画定される。第１流路８２を流れた造形材料の一部は、第１クリアランス部ＣＬ１を流れて貯留室ＲＳに貯留される。先端部７３は、貯留室ＲＳに貯留された造形材料から、－Ｙ方向に向かって圧力を受ける。そのため、弁部７１が－Ｙ方向に向かって押されて、弁部７１の第１接触面７７は、支持部８６の第２接触面８７に接触する。第１接触面７７と第２接触面８７とが接触することによって、第１接触面７７と第２接触面８７との間のシール性が向上する。中心軸ＡＸを中心として弁部７１が回転する際には、第１接触面７７が第２接触面８７上を摺動する。

第２クリアランス部ＣＬ２を造形材料が鍔部７６まで流れたとしても、第１接触面７７と第２接触面８７との間がシールされるため、造形材料は、第２クリアランス部ＣＬ２に貯留される。鍔部７６は、第２クリアランス部ＣＬ２に貯留された造形材料から、－Ｙ方向に向かって圧力を受ける。そのため、弁部７１は、－Ｙ方向に向かってより強く押されて、第１接触面７７と第２接触面８７との間のシール性がさらに向上する。

図８は、流量調節部７０の弁部７１の動作を示す第１の説明図である。図９は、流量調節部７０の弁部７１の動作を示す第２の説明図である。図８に示すように、凹部７５が上方に位置するように弁部７１が回転すると、第２流路８３の開口部が弁部７１によって閉塞されて、第１流路８２から第２流路８３への造形材料の流入が遮断される。一方、図９に示すように凹部７５が＋Ｘ方向あるいは－Ｘ方向を向くように弁部７１が回転すると、第１流路８２と第２流路８３との間が連通し、第１流路８２から第２流路８３に最大の流量で造形材料が流入する。弁部７１は、Ｙ方向に沿った中心軸ＡＸを中心として回転して凹部７５の位置を変更することによって、第１流路８２と第２流路８３との間の流路断面積を変更して第１流路８２から第２流路８３に流入する造形材料の流量を調節する。

図７を参照して、本実施形態における吸引部９０は、バレル５０に埋設された円筒状のシリンダー９２と、シリンダー９２内に収容された円柱状のプランジャー９３と、プランジャー９３をシリンダー９２内で移動させるプランジャー駆動部１０２とを備えている。シリンダー９２は、第２流路８３に接続されている。プランジャー駆動部１０２は、制御部５００の制御下で駆動されるステッピングモーターと、ステッピングモーターの回転をシリンダー９２の中心軸に沿った並進運動に変換するラックアンドピニオン機構によって構成されている。尚、プランジャー駆動部１０２は、制御部５００の制御下で駆動されるステッピングモーターと、ステッピングモーターの回転をシリンダー９２の中心軸に沿った並進運動に変換するボール螺子機構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。

図１０は、吸引部９０のプランジャー９３の動作を示す説明図である。プランジャー９３が第２流路８３から遠ざかる方向に移動した場合には、シリンダー９２内に負圧が生じるため、図１０に矢印で表されたように、第２流路８３内の造形材料がシリンダー９２内に引き込まれる。第２流路８３内の造形材料がシリンダー９２内に引き込まれることによって、ノズル６１内の造形材料は、第２流路８３内に引き込まれる。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止する際に、第２流路８３内の造形材料をシリンダー９２内に吸引することによって、ノズル孔６９から吐出された造形材料の尾切りを行うことができる。一方、プランジャー９３が第２流路８３に近付く方向に移動した場合には、シリンダー９２内の造形材料は、プランジャー９３によって第２流路８３内に押し出される。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開する際に、シリンダー９２内の造形材料を第２流路８３内へと押し出すことによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出の応答性を高めることができる。尚、シリンダー９２内から造形材料が押し出される方向にプランジャー９３を移動させることを、プランジャー９３を押すと呼ぶこともある。シリンダー９２内に造形材料が引き込まれる方向にプランジャー９３を移動させることを、プランジャー９３を引くと呼ぶこともある。

図１１は、本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。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、制御部５００によって実行される。

まず、制御部５００は、ステップＳ１１０にて、三次元造形物を造形するための造形データを取得する。造形データとは、ステージ３００に対するノズル孔６９の移動経路や、ノズル孔６９から吐出される造形材料の量や、フラットスクリュー４０を回転させる駆動モーター３２の回転数や、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の目標温度等に関する情報が表されたデータである。造形データは、例えば、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターにインストールされたスライサーソフトによって生成される。スライサーソフトは、三次元ＣＡＤソフトや三次元ＣＧソフトを用いて作成された三次元造形物の形状を表す形状データを読み込み、三次元造形物の形状を所定の厚みの層に分割して、造形データを生成する。スライサーソフトに読み込まれる形状データには、ＳＴＬ形式やＡＭＦ形式等のデータが用いられる。スライサーソフトによって作成された造形データは、ＧコードやＭコード等によって表されている。制御部５００は、三次元造形装置１００に接続されたコンピューターや、ＵＳＢメモリー等の記録媒体から造形データを取得する。

次に、ステップＳ１２０にて、制御部５００は、造形材料の生成を開始する。制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転、および、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の温度を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する。フラットスクリュー４０の回転によって、材料供給部２０から供給された材料が、フラットスクリュー４０の材料導入口４４から溝部４５内に導入される。溝部４５内に導入された材料は、溝部４５に沿って中央部４７へと搬送される。溝部４５内を搬送される材料は、フラットスクリュー４０とバレル５０との相対的な回転によるせん断、および、ヒーター５８による加熱によって、その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になる。中央部４７に集められた造形材料は、中央部４７で生じる内圧によって第１流路８２に供給される。弁部７１によって、第１流路８２から第２流路８３への造形材料の流入は遮断されている。そのため、第１流路８２に供給された造形材料の一部は、貯留室ＲＳに貯留される。尚、造形材料は、この処理が行われる間、生成され続ける。

その後、ステップＳ１３０にて、制御部５００は、弁駆動部１０１を制御して、弁部７１を回転させることによって、第１流路８２と第２流路８３との間を連通させる。第１流路８２と第２流路８３との間が連通することによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が開始される。

ステップＳ１４０にて、制御部５００は、造形データに従って、移動機構４００を制御して、ノズル孔６９とステージ３００との相対的な位置を変化させつつ、ノズル孔６９からステージ３００に向かって造形材料を吐出することによって、三次元造形物を造形する。

ステップＳ１５０にて、制御部５００は、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止するか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止するか否かを判断する。例えば、ノズル孔６９の現在位置から離れた場所に、造形材料を吐出する目標位置が設定されている場合に、制御部５００は、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止すると判断する。ステップＳ１５０でノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１４０に処理を戻して、三次元造形物の造形を継続する。

ステップＳ１５０でノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止すると判断された場合、ステップＳ１６０にて、制御部５００は、弁駆動部１０１を制御して、弁部７１を回転させることによって、第１流路８２から第２流路８３への造形材料の流入を遮断する。第１流路８２から第２流路８３への造形材料の流入が遮断されることによって、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止される。ステップＳ１６５にて、制御部５００は、プランジャー駆動部１０２を制御して、プランジャー９３を引くことによって、第２流路８３内の造形材料をシリンダー９２内に吸引する。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が速やかに停止される。ノズル孔６９からの造形材料の吐出が停止されている間、三次元造形物の造形は停止される。

ステップＳ１７０にて、制御部５００は、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開するか否かを判定する。ステップＳ１７０でノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開すると判断された場合、ステップＳ１８０にて、制御部５００は、弁駆動部１０１を制御して、弁部７１を回転させることによって、第１流路８２と第２流路８３との間を連通させる。ステップＳ１８５にて、制御部５００は、プランジャー駆動部１０２を制御して、プランジャー９３を押すことによって、シリンダー９２内の造形材料を第２流路８３内へ押し出す。そのため、ノズル孔６９からの造形材料の吐出が速やかに再開される。その後、制御部５００は、ステップＳ１４０に処理を戻して、三次元造形物の造形を再開する。

ステップＳ１７０でノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１９０にて、三次元造形物の造形を終了するか否かを判定する。制御部５００は、造形データを用いて、三次元造形物の造形を終了するか否かを判断できる。ステップＳ１９０で三次元造形物の造形を終了すると判断されなかった場合、制御部５００は、ステップＳ１７０に処理を戻して、ノズル孔６９からの造形材料の吐出を再開するか否かを再度判定する。一方、ステップＳ１９０で三次元造形物の造形を終了すると判断された場合、制御部５００は、この処理を終了する。

図１２は、三次元造形物ＯＢが造形される様子を模式的に示す説明図である。制御部５００が上述した造形処理を実行することによって、造形材料の層が複数積層された三次元造形物ＯＢがステージ３００上に造形される。

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、凹部７５から先端部７３に向かって第１クリアランス部ＣＬ１を流れて貯留室ＲＳに貯留された造形材料からの圧力によって弁部７１が－Ｙ方向に向かって押されるので、弁部７１の第１接触面７７が、支持部８６の第２接触面８７に接触して、第１接触面７７と第２接触面８７との間のシール性が向上する。そのため、凹部７５から後端部７８に向かって第２クリアランス部ＣＬ２を流れた造形材料が、第１接触面７７と第２接触面８７との間を越えて外部に漏洩することを抑制できる。特に、本実施形態では、弁部７１と支持部８６との間に造形材料が漏洩することが抑制されるため、弁部７１と支持部８６との間に設けられたボールベアリング８９に造形材料が付着して、弁部７１の回転が阻害されることを抑制できる。

また、本実施形態では、弁部７１には、凹部７５と後端部７８との間から弁部７１の外周に向かって突き出した鍔部７６が設けられており、第１接触面７７は、鍔部７６の－Ｙ方向側の面に設けられている。そのため、凹部７５から後端部７８に向かって第２クリアランス部ＣＬ２を流れた造形材料が鍔部７６を－Ｙ方向に向かって押すことによって、第１接触面７７と第２接触面８７との間のシール性をさらに向上させることができる。

また、本実施形態では、三次元造形装置１００は、第２流路８３から造形材料を吸引する吸引部９０を備えている。そのため、弁部７１を回転させてノズル孔６９からの造形材料の吐出を停止させる際に、吸引部９０を用いて第２流路８３内の造形材料を吸引することによって、ノズル６１内の造形材料を第２流路８３内に引き込むことができる。したがって、ノズル孔６９と三次元造形物ＯＢとの間で造形材料が糸状に延びる糸引きを抑制できる。

また、本実施形態では、三次元造形装置１００は、Ｚ方向に沿った長さが短いフラットスクリュー４０を備え、フラットスクリュー４０の回転を用いて材料を可塑化して造形材料にすることができる。そのため、三次元造形装置１００のＺ方向における小型化を図ることができる。

尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂が材料として用いられたが、造形ユニット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。

主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、可塑化部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。また、「溶融」とは、熱可塑性を有する材料がガラス転移点以上の温度に加熱されることにより軟化し、流動性が発現することをも意味する。

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（ＰＥＥＫ）などのエンジニアリングプラスチック。

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、可塑化部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、ノズル孔６９から吐出された後、温度の低下によって硬化する。

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孔６９から吐出されることが望ましい。尚、「完全に溶融した状態」とは、未溶融の熱可塑性を有する材料が存在しない状態を意味し、例えばペレット状の熱可塑性樹脂を材料に用いた場合、ペレット状の固形物が残存しない状態のことを意味する。

造形ユニット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、可塑化部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。

造形ユニット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、ステージ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。

材料供給部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、可塑化部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。

材料供給部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。

その他に、材料供給部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。

Ｂ．第２実施形態：
図１３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には、流量調節部７０ｂがバレル５０ｂとは別体として構成されていることが第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、図７に示した第１実施形態と同じである。

バレル５０ｂには、Ｚ方向に沿って第１貫通孔５６ｂが設けられている。尚、本実施形態では、バレル５０ｂには、第１実施形態とは異なり、図７に示した第２貫通孔５７は設けられていない。

本実施形態では、バレル５０ｂの下面には、バルブケース１５０が固定されている。ノズル６１は、バルブケース１５０の下面に接続されている。バルブケース１５０には、Ｚ方向に沿ってバルブケース１５０を貫通する第３貫通孔１５６と、第３貫通孔１５６に交差するようにＹ方向に沿ってバルブケース１５０を貫通する第４貫通孔１５７とが設けられている。第３貫通孔１５６は、バレル５０ｂの第１貫通孔５６ｂとノズル流路６８とに連通している。

本実施形態では、弁部７１と、支持部８６と、被摺動部８５と、蓋部８８とは、バレル５０ｂ内ではなく、バルブケース１５０の第４貫通孔１５７内に収容されている。支持部８６と、被摺動部８５と、蓋部８８とは、圧入によって、バルブケース１５０に固定されている。本実施形態では、流量調節部７０ｂの本体部８０ｂは、バルブケース１５０と、蓋部８８と、被摺動部８５と、支持部８６とによって構成されている。本実施形態では、バルブケース１５０の第３貫通孔１５６のうち、弁部７１よりもスクリュー対向面５２に近い部分のことを第１流路８２ｂと呼び、弁部７１よりもスクリュー対向面５２から離れた部分のことを第２流路８３ｂと呼ぶ。吸引部９０は、バルブケース１５０内の第２流路８３ｂに接続されている。バルブケース１５０の第４貫通孔１５７内に収容された、支持部８６の内壁面と、被摺動部８５の内壁面と、蓋部８８とによって、交差穴８４ｂが画定される。

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、凹部７５から後端部７８に向かって第２クリアランス部ＣＬ２を流れた造形材料が、第１接触面７７と第２接触面８７との間を越えて外部に漏洩することを抑制できる。

Ｃ．第３実施形態：
図１４は、第３実施形態における射出成形装置７００の概略構成を示す説明図である。本実施形態の射出成形装置７００は、可塑化部３０ｃと、射出制御機構７１０と、ノズル７２０と、金型部７３０と、型締装置７４０とを備えている。可塑化部３０ｃの構成は、特に説明しない限り、図１および図７で説明した第１実施形態と同じである。

可塑化部３０ｃは、第１実施形態で説明したように、フラットスクリュー４０と、バレル５０ｃとを有している。本実施形態のバレル５０ｃの第１貫通孔５６ｃには、後述する射出シリンダー７１１が接続されている。射出シリンダー７１１は、第１貫通孔５６ｃにおける、流量調節部７０ｃの弁部７１ｃよりもフラットスクリュー４０側の部分に接続されている。可塑化部３０ｃは、制御部７５０の制御下で、フラットスクリュー４０の溝部４５に供給された材料の少なくとも一部を可塑化し、流動性を有するペースト状の溶融材料を生成して第１貫通孔５６ｃから射出制御機構７１０へと導く。

射出制御機構７１０は、射出シリンダー７１１と、プランジャー７１２と、プランジャー駆動部７１３とを備えている。射出制御機構７１０は、射出シリンダー７１１内の溶融材料を後述するキャビティＣｖに射出する機能を有している。射出制御機構７１０は、制御部７５０の制御下で、ノズル７２０からの溶融材料の射出量を制御する。射出シリンダー７１１は、バレル５０ｃの第１貫通孔５６ｃに接続された略円筒状の部材であり、内部にプランジャー７１２を備えている。プランジャー７１２は、射出シリンダー７１１の内部を摺動し、射出シリンダー７１１内の溶融材料を、可塑化部３０ｃに接続されたノズル７２０に圧送する。プランジャー７１２は、モーターによって構成されるプランジャー駆動部７１３により駆動される。

金型部７３０は、可動金型７３１と固定金型７３２とを備えている。可動金型７３１と固定金型７３２とは、互いに対面して設けられ、その間に成形品の形状に応じた空間であるキャビティＣｖを有している。キャビティＣｖには、溶融材料が射出制御機構７１０によって圧送されてノズル７２０を介して射出される。

型締装置７４０は、金型駆動部７４１を備えており、可動金型７３１と固定金型７３２との開閉を行う機能を有している。型締装置７４０は、制御部７５０の制御下で、金型駆動部７４１を駆動して可動金型７３１を移動させて金型部７３０を開閉させる。

以上で説明した本実施形態の射出成形装置７００は、上述したとおり、バレル５０ｃ内に第１実施形態と同じ構成の流量調節部７０ｃを備えているので、弁部７１ｃの回転によってノズル７２０に供給される溶融材料の流量を調節できるとともに、弁部７１ｃを回転可能にするために設けられたクリアランスを経由して溶融材料が流量調節部７０ｃの外部へ漏洩することを抑制できる。尚、射出成形装置７００には、流量調節部７０ｃがバレル５０ｃとは別体として設けられてもよい。つまり、バレル５０ｃとノズル７２０との間に、第２実施形態で説明した流量調節部７０ｂが設けられてもよい。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）図１５は、他の形態としての流量調節部７０ｄの弁部７１ｄの構成を示す説明図である。図１５に表された流量調節部７０ｄでは、弁部７１ｄと、被摺動部８５ｄと、バレル５０ｄとの形態が第１実施形態と異なる。換言すれば、流量調節部７０ｄでは、弁部７１ｄと、被摺動部８５ｄと、本体部８０ｄとの形態が第１実施形態と異なる。弁部７１ｄは、鍔部７６を有しなくてもよい。例えば、図１５に表されたように、被摺動部８５ｄに収容される弁部７１ｄの部分の直径が、支持部８６に収容される弁部７１ｄの部分の直径よりも大きく形成されることによって、第１接触面７７ｄが設けられてもよい。

（Ｄ２）図１６は、他の形態としての三次元造形装置１００ｅの構成を示す第１の説明図である。図１７は、他の形態としての三次元造形装置１００ｅの構成を示す第２の説明図である。図１８は、他の形態としての三次元造形装置１００ｅの構成を示す第３の説明図である。図１６から図１８に表された三次元造形装置１００ｅでは、流量調節部７０ｅの本体部８０ｅに、第１流路８２ｅと第２流路８３ｅとに加えて、第３流路１８３が設けられていることが第１実施形態と異なる。第１流路８２ｅは、Ｚ方向に沿って延びている。第２流路８３ｅは、交差穴８４ｅからＺ方向に対して斜めに延びた部分と、Ｚ方向に沿って本体部８０ｅの下面まで延びた部分とを有している。第３流路１８３は、交差穴８４ｅからＺ方向に対して斜めに延びた部分と、Ｚ方向に沿って本体部８０ｅの下面まで延びた部分とを有している。第２流路８３には、第１ノズル６１Ａが接続されている。第３流路１８３には、第２ノズル６１Ｂが接続されている。第１ノズル６１Ａのノズル径Ｄｎ１は、第２ノズル６１Ｂのノズル径Ｄｎ２よりも小さい。第１ノズル６１Ａのノズル径Ｄｎ１と第２ノズル６１Ｂのノズル径Ｄｎ２とは同じでもよい。三次元造形装置１００ｅには、第２流路８３ｅの造形材料を吸引する第１吸引部９０Ａと、第３流路１８３の造形材料を吸引する第２吸引部９０Ｂとが設けられている。第１吸引部９０Ａの第１シリンダー９２Ａは、第２流路８３ｅに接続されている。第２吸引部９０Ｂの第２シリンダー９２Ｂは、第３流路１８３に接続されている。図１６に示すように、凹部７５が上方に位置するように弁部７１が回転すると、第２流路８３ｅの開口部および第３流路１８３の開口部が弁部７１によって閉塞されて、第１ノズル６１Ａおよび第２ノズル６１Ｂからの造形材料の吐出が停止される。図１７に示すように、図１７における左斜め上方に凹部７５が位置するように弁部７１が回転すると、第１ノズル６１Ａからの造形材料の吐出が開始され、第２ノズル６１Ｂからの造形材料の吐出が停止される。一方、図１８に示すように、図１８における右斜め上方に凹部７５が位置するように弁部７１が回転すると、第１ノズル６１Ａからの造形材料の吐出が停止され、第２ノズル６１Ｂからの造形材料の吐出が開始される。

（Ｄ３）上述した第１実施形態および第２実施形態において、三次元造形装置１００，１００ｂは、吸引部９０を備えていなくてもよい。

（Ｄ４）上述した第１実施形態および第２実施形態において、三次元造形装置１００，１００ｂは、冷媒配管５９と冷媒ポンプ１０３とを備えていなくてもよい。

（Ｄ５）上述した第１実施形態および第２実施形態の三次元造形装置１００，１００ｂと、第３実施形態の射出成形装置７００とにおいて、可塑化部３０～３０ｃは、偏平な円柱状のフラットスクリュー４０と、平坦なスクリュー５２対向面を有するバレル５０～５０ｃとを備えている。これに対して、可塑化部３０～３０ｃは、長尺な軸状の外形を有し、軸の側面に螺旋状の溝が形成されたインラインスクリューと、円筒状のスクリュー対向面を有するバレルとを備えてもよい。

Ｅ．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。

（１）本開示の第１の形態によれば、流量調節装置が提供される。この流量調節装置は、溶融材料が供給される第１開口部と、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、を備える。前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する。
この形態の流量調節装置によれば、凹部から先端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れて貯留室に貯留された溶融材料からの圧力によって弁部が押されて、第１接触面が第２接触面に接触するので、第１接触面と第２接触面との間のシール性が向上する。そのため、凹部から後端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れた溶融材料が、第１接触面と第２接触面との間を越えて外部に漏洩することを抑制できる。

（２）上記形態の流量調節装置において、前記弁部は、前記凹部と前記後端部との間に設けられた鍔部を有し、前記第１接触面は、前記鍔部に設けられてもよい。
この形態の流量調節装置によれば、凹部から後端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れた溶融材料が鍔部を押すため、第１接触面と第２接触面との間のシール性をさらに向上させることができる。

（３）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、材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、前記可塑化部から供給された前記溶融材料をステージに向かって吐出するノズルと、を備え、前記可塑化部は、前記ノズルに供給される前記溶融材料の流量を調節する流量調節部を有し、前記流量調節部は、前記溶融材料が供給される第１開口部と、前記ノズルに連通し、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、を有し、前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する。
この形態の三次元造形装置によれば、凹部から先端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れて貯留室に貯留された溶融材料からの圧力によって弁部が押されて、第１接触面が第２接触面に接触するので、第１接触面と第２接触面との間のシール性が向上する。そのため、凹部から後端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れた溶融材料が、第１接触面と第２接触面との間を越えて外部に漏洩することを抑制できる。

（４）上記形態の三次元造形装置は、前記弁部と前記第２開口部との間の前記供給流路から前記溶融材料を吸引する吸引部を備えてもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、吸引部を用いて、弁部と第２開口部との間の供給流路内の造形材料を吸引することによって、ノズル内の溶融材料を供給流路内に引き込むことができる。そのため、ノズル孔と三次元造形物との間で溶融材料が糸状に延びる糸引きを抑制できる。

（５）上記形態の三次元造形装置において、前記可塑化部は、前記材料が供給される溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、前記溝に供給された前記材料を加熱する加熱部とを有し、前記本体部は、前記溝形成面に対向する対向面を有し、前記第１開口部は、前記対向面に設けられてもよい。
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を用いて材料を可塑化できるので、三次元造形装置の小型化を図ることができる。

（６）本開示の第３の形態によれば、射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、前記可塑化部から供給された前記溶融材料を金型に射出するノズルと、前記可塑化部と前記ノズルとの間に設けられた流量調節部と、を備え、前記流量調節部は、前記可塑化部から前記溶融材料が供給される第１開口部と、前記ノズルに連通し、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、を有し、前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する。
この形態の射出成形装置によれば、凹部から先端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れて貯留室に貯留された溶融材料からの圧力によって弁部が押されて、第１接触面が第２接触面に接触するので、第１接触面と第２接触面との間のシール性が向上する。そのため、凹部から後端部に向かって弁部と本体部との間のクリアランスを流れた溶融材料が、第１接触面と第２接触面との間を越えて外部に漏洩することを抑制できる。

本開示は、流量調節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、可塑化装置、三次元造形装置、射出成形装置等の形態で実現することができる。

２０…材料供給部、２２…供給路、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、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…溝部、４６…凸条部、４７…中央部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…第１貫通孔、５７…第２貫通孔、５８…ヒーター、５９…冷媒配管、６１…ノズル、６８…ノズル流路、６９…ノズル孔、７０…流量調節部、７１…弁部、７３…先端部、７５…凹部、７６…鍔部、７７…第１接触面、７８…後端部、８０…本体部、８２…第１流路、８３…第２流路、８４…交差穴、８５…被摺動部、８６…支持部、８７…第２接触面、８８…蓋部、８９…ボールベアリング、９０…吸引部、９２…シリンダー、９３…プランジャー、１００…三次元造形装置、１０１…弁駆動部、１０２…プランジャー駆動部、１０３…冷媒ポンプ、１５０…バルブケース、１５６…第３貫通孔、１５７…第４貫通孔、１８３…第３流路、２００…造形ユニット、３００…ステージ、３１０…造形面、４００…移動機構、５００…制御部、７００…射出成形装置、７１０…射出制御機構、７１１…射出シリンダー、７１２…プランジャー、７１３…プランジャー駆動部、７２０…ノズル、７３０…金型部、７３１…可動金型、７３２…固定金型、７４０…型締装置、７４１…金型駆動部、７５０…制御部

Claims (6)

1. 流量調節装置であって、
   溶融材料が供給される第１開口部と、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、
   前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、
   を備え、
   前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、
   前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、
   前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、
   前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する、
   流量調節装置。
2. 請求項１に記載の流量調節装置であって、
   前記弁部は、前記凹部と前記後端部との間に設けられた鍔部を有し、
   前記第１接触面は、前記鍔部に設けられている、流量調節装置。
3. 三次元造形装置であって、
   材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、
   前記可塑化部から供給された前記溶融材料をステージに向かって吐出するノズルと、
   を備え、
   前記可塑化部は、前記ノズルに供給される前記溶融材料の流量を調節する流量調節部を有し、
   前記流量調節部は、
   前記溶融材料が供給される第１開口部と、前記ノズルに連通し、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、
   前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、を有し、
   前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、
   前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、
   前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、
   前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する、
   三次元造形装置。
4. 請求項３に記載の三次元造形装置であって、
   前記弁部と前記第２開口部との間の前記供給流路から前記溶融材料を吸引する吸引部を備える、三次元造形装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の三次元造形装置であって、
   前記可塑化部は、前記材料が供給される溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、前記溝に供給された前記材料を加熱する加熱部とを有し、
   前記本体部は、前記溝形成面に対向する対向面を有し、
   前記第１開口部は、前記対向面に設けられている、三次元造形装置。
6. 射出成形装置であって、
   材料を可塑化して溶融材料にする可塑化部と、
   前記可塑化部から供給された前記溶融材料を金型に射出するノズルと、
   前記可塑化部と前記ノズルとの間に設けられた流量調節部と、
   を備え、
   前記流量調節部は、
   前記可塑化部から前記溶融材料が供給される第１開口部と、前記ノズルに連通し、前記溶融材料が排出される第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通し、前記溶融材料が流れる供給流路と、前記供給流路に交差する交差穴と、を有する本体部と、
   前記交差穴の内部に配置された軸状の弁部と、を有し、
   前記弁部は、前記弁部の一端に設けられた先端部と、前記弁部の他端に設けられた後端部と、前記先端部と前記後端部との間に設けられ、前記第１開口部と前記第２開口部とに連通可能な凹部と、を有し、前記交差穴の内部にて回転して前記凹部の位置を変更することによって、前記供給流路の流路断面積を変更して前記第２開口部から排出される前記溶融材料の流量を調節し、
   前記先端部と前記交差穴の内壁面とによって、前記第１開口部と前記弁部との間の前記供給流路を流れた前記溶融材料の一部を貯留する貯留室が画定され、
   前記凹部と前記後端部との間に設けられ、かつ、前記後端部側を向く第１接触面を、前記弁部は有し、
   前記本体部は、前記第１接触面が前記先端部側から接触する第２接触面を有する、
   射出成形装置。

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