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公開番号2025084441
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023198349
出願日2023-11-22
発明の名称三次元造形装置
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類B29C 64/393 20170101AFI20250527BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】三次元造形装置において、可塑化材料の吐出量を迅速に安定させる。
【解決手段】三次元造形装置は、材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、ノズル開口を有し可塑化材料を吐出するノズルと、可塑化部を制御する制御部と、を備え、制御部は、ノズルからの可塑化材料の吐出量を、第1吐出量から第1吐出量よりも大きい第2吐出量に調整する場合、スクリューの回転速度を第1速度から、第1速度よりも大きい第2速度に調整した後に、第1速度よりも大きく、かつ、第2速度よりも小さい第3速度に調整する第1操作、又は、ノズルからの可塑化材料の吐出量を、第3吐出量から第3吐出量よりも小さい第4吐出量に調整する場合、スクリューの回転速度を第4速度から、第4速度よりも小さい第5速度に調整した後に、第5速度よりも大きく、かつ、第4速度よりも小さい第6速度に調整する第2操作、の少なくとも一方の操作を実行する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
スクリュー、及び、前記スクリューを回転させるモーターを有し、材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、
ノズル開口を有し、前記可塑化材料を吐出するノズルと、
前記可塑化部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を、第１吐出量から前記第１吐出量よりも大きい第２吐出量に調整する場合、前記スクリューの回転速度を第１速度から、前記第１速度よりも大きい第２速度に調整した後に、前記第１速度よりも大きく、かつ、前記第２速度よりも小さい第３速度に調整する第１操作、又は、
前記ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を、第３吐出量から前記第３吐出量よりも小さい第４吐出量に調整する場合、前記スクリューの回転速度を第４速度から、前記第４速度よりも小さい第５速度に調整した後に、前記第５速度よりも大きく、かつ、前記第４速度よりも小さい第６速度に調整する第２操作、
の少なくとも一方の操作を実行する、
三次元造形装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、前記第１操作において、前記スクリューの回転速度を、前記第２速度に調整した後に、前記第２速度よりも小さく前記第３速度よりも大きい第７速度に調整し、その後、前記第７速度から前記第３速度に調整する、三次元造形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の三次元造形装置であって、
前記可塑化材料が流れ、前記ノズル開口に連通する流路と、
前記流路に接続された分岐流路と、前記分岐流路内に配置されたプランジャーとを有し、前記プランジャーの位置を変更することで、前記流路内の前記可塑化材料を前記分岐流路内に吸引し、かつ、前記分岐流路内の前記可塑化材料を前記流路に送出することが可能に構成された吸引送出部と、を備え、
前記制御部は、
前記ノズルの相対的な移動速度が第１移動速度から前記第１移動速度よりも大きい第２移動速度へ加速する加速区間において、前記第１操作を実行する操作、又は、
前記第２移動速度から前記第１移動速度へ減速する減速区間において、前記第２操作を実行する操作、
の少なくともいずれかの操作を実行し、
前記プランジャーを前記分岐流路内で移動させることにより、前記加速区間において前記可塑化材料を前記分岐流路から前記流路に送出する操作、及び、前記減速区間において前記流路から前記分岐流路に前記可塑化材料を吸引する操作を実行し、
前記加速区間における前記プランジャーの移動量と、前記減速区間における前記プランジャーの移動量とを整合させる、
三次元造形装置。
【請求項４】
請求項３に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、
前記加速区間において前記第１操作を実行する場合、前記スクリューの回転速度が前記第２速度に達するタイミングよりも前に、前記プランジャーを移動させるための操作指令を前記吸引送出部に送信する処理、又は、
前記減速区間において前記第２操作を実行する場合、前記スクリューの回転速度が前記第５速度に達するタイミングよりも前に、前記プランジャーを移動させるための操作指令を前記吸引送出部に送信する処理、
の少なくともいずれか一方を行う、
三次元造形装置。
【請求項５】
請求項３に記載の三次元造形装置であって、
前記制御部は、
前記ノズルの相対的な移動速度を、前記第１移動速度から前記第２移動速度へ加速させた後、更に前記第２移動速度よりも大きい第３移動速度へ加速させ、
前記移動速度を前記第３移動速度から前記第１移動速度に減速させる場合に、前記移動速度を前記第３移動速度から一旦前記第２移動速度へ減速させた後に、前記第２移動速度から前記第１移動速度に減速させる、
、三次元造形装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、三次元造形装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ノズルから吐出される溶融材料の量を制御可能な流量調節機構を備えた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】
特開２０１９－８１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された三次元造形装置は、流量調節機構としてのバタフライバルブの回転角度を調整することによって、ノズルからの吐出量を調整できる。しかし、流量調節機構によってノズルからの吐出量を制御する場合、流量制御機構よりも上流の流路内の圧力が安定せず、吐出量が安定するのに時間を要する場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、スクリュー、及び、前記スクリューを回転させるモーターを有し、材料を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部と、ノズル開口を有し、前記可塑化材料を吐出するノズルと、前記可塑化部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を、第１吐出量から前記第１吐出量よりも大きい第２吐出量に調整する場合、前記スクリューの回転速度を第１速度から、前記第１速度よりも大きい第２速度に調整した後に、前記第１速度よりも大きく、かつ、前記第２速度よりも小さい第３速度に調整する第１操作、前記ノズルからの前記可塑化材料の吐出量を、第３吐出量から前記第３吐出量よりも小さい第４吐出量に調整する場合、前記スクリューの回転速度を第４速度から、前記第４速度よりも小さい第５速度に調整した後に、前記第５速度よりも大きく、かつ、前記第４速度よりも小さい第６速度に調整する第２操作、の少なくとも一方の操作を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
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である。
スクリューの斜視図である。
バレルの概略平面図である。
三次元造形物が造形されていく様子を模式的に示す説明図である。
三次元造形処理のフローチャートである。
部分造形物の例を示す説明図である。
移動速度データ及び吐出制御パラメーターのタイミングチャートである。
圧力変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
第２実施形態におけるスクリューの回転速度の時間変化を示す図である。
アンダーシュート現象の説明図である。
第３実施形態におけるノズルの移動速度の時間変化を示す図である。
【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。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，Ｙ，Ｚ方向は、互いに直交する３つの空間軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った方向であり、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う一方側の方向と、その反対方向を両方含む。Ｘ軸及びＹ軸は、水平面に沿った軸であり、Ｚ軸は、鉛直線に沿った軸である。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。以下では、＋Ｚ方向のことを「上」、－Ｚ方向のことを「下」ともいう。
【０００８】
三次元造形装置１００は、三次元造形装置１００を制御する制御部１０１と、可塑化材料を生成して吐出する吐出部２００と、三次元造形物の基台となる造形用のステージ２１０と、可塑化材料の吐出位置を制御する位置変更部２３０とを備える。
【０００９】
吐出部２００は、制御部１０１の制御下において、固体状態の材料を可塑化させてペースト状にした可塑化材料をステージ２１０上に吐出する。吐出部２００は、可塑化材料に転化される前の材料の供給源である材料供給部２０と、材料の少なくとも一部を可塑化して可塑化材料を生成する可塑化部３０と、生成された可塑化材料が流れる流路６９と、流路６９に連通し可塑化材料を吐出するノズル６１と、流路６９に設けられた吐出制御部７０と、流路６９に設けられた吸引送出部７５とを備える。流路６９は、後述するノズル６１のノズル開口６２に連通している。
【００１０】
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熱可塑性樹脂が材料として用いられる。こうした材料としては、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰ（ポリプロピレン）などが用いられる。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。
（【００１１】以降は省略されています）

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