特許 7434892 造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/295 20170101AFI20240214BHJP

   B29C 64/118 20170101ALI20240214BHJP

   B29C 64/218 20170101ALI20240214BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240214BHJP

   B29C 64/321 20170101ALI20240214BHJP

   B33Y 40/00 20200101ALI20240214BHJP

【ＦＩ】

B29C64/295

B29C64/118

B29C64/218

B33Y30/00

B29C64/321

B33Y40/00

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019237409

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021104639

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】勝田 修弘

【審査官】今井 拓也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０９３７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０９４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２４２２０８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００ － ６４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
を備え、
各個別加熱部は、加熱温度を個別に設定可能とされ、
前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に外側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度は、内側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度より高い、
造形装置。

【請求項2】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
を備え、
前記送出部は、前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に内側に配置される造形材より外側に配置される造形材の送り出し量を増やし、
各個別加熱部は、加熱温度を個別に設定可能であり、
塗布方向を変更する際に外側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度は、内側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度より高い、
造形装置。

【請求項3】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
を備え、
前記個別加熱部は、前記送出部より送り出される造形材の送り出し量に応じて加熱温度を変更する、
造形装置。

【請求項4】

前記個別加熱部から台の上に供給された造形材を前記台に向けて押し付ける加圧部を備えた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の造形装置。

【請求項5】

前記加圧部が前記造形材を台に向けて押し付ける加圧力は、１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上である請求項４に記載の造形装置。

【請求項6】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
前記個別加熱部から台の上に供給された造形材を前記台に向けて押し付ける加圧部と、
を備え、
前記加圧部が前記造形材を台に向けて押し付ける加圧力は、１．５ｋｇｆ／ｃｍ ^２ 以上である、
造形装置。

【請求項7】

前記加圧部より造形材移動方向下流側に、前記加圧部を加熱する下流側加熱部を有する
請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の造形装置。

【請求項8】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
を備え、
前記個別加熱部から台の上に供給された造形材を前記台に向けて押し付ける加圧部を備え、
前記加圧部より造形材移動方向下流側に、前記加圧部を加熱する下流側加熱部を有する、
造形装置。

【請求項9】

前記加圧部が加熱する前記造形材の加熱温度は、前記造形材の前記樹脂の種類に応じて制御される請求項７又は請求項８に記載の造形装置。

【請求項10】

前記加圧部より造形材移動方向上流側に、複数の造形材を同時に加熱する上流側加熱部を有する請求項４から請求項９のいずれか一項に記載の造形装置。

【請求項11】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
前記個別加熱部から台の上に供給された造形材を前記台に向けて押し付ける加圧部と、
を備え、
前記加圧部より造形材移動方向上流側に、複数の造形材を同時に加熱する上流側加熱部を有する、
造形装置。

【請求項12】

前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に、前記加圧部は、外側に配置される造形材の加圧力を内側に配置される造形材の加圧力より大きくする
請求項４から請求項１１のいずれか一項に記載の造形装置。

【請求項13】

樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、
該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、
前記個別加熱部から台の上に供給された造形材を前記台に向けて押し付ける加圧部と、
を備え、
前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に、前記加圧部は、外側に配置される造形材の加圧力を内側に配置される造形材の加圧力より大きくする、
造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、造形材を送り出す造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

造形装置として３Ｄプリンタが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この３Ｄプリンタでは、ボイドレス強化フィラメントを導管ノズルに送る。強化フィラメントは連続又は半連続のコアと、このコアを取り囲むマトリックス材とを含む。強化フィラメントは、フィラメントを導管ノズルから適用する前に、マトリックス材の溶融温度よりも高くコアの溶融温度よりも低い温度に加熱される。

【0004】

また、フィラメントを用いた造形装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

この造形装置は、積層造形表面上に第１の複合フィラメントを堆積させる。軟化した第一の複合フィラメントは成形する能力を保持する。そして、第１の複合フィラメントを平坦化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特表２０１６－５３１０２０号公報

【文献】ＵＳ２０１７／０２７４５８５

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、複数の造形材をまとめて加熱する場合と比べ、造形材間の接着力を向上することが可能となる造形装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

態様１は、樹脂を含有した線状の造形材を複数並べて送り出し台の上に塗布する送出部と、該送出部より送り出される造形材を個別に加熱する個別加熱部と、を備えた造形装置。

【0009】

態様２は、各個別加熱部は、加熱温度を個別に設定可能とされている態様１に記載の造形装置。

【0010】

態様３は、前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に外側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度は、内側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度より高い態様２に記載の造形装置。

【0011】

態様４は、前記送出部は、前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に内側に配置される造形材より外側に配置される造形材の送り出し量を増やす態様１に記載の造形装置。

【0012】

態様５は、各個別加熱部は、加熱温度を個別に設定可能であり、塗布方向を変更する際に外側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度は、内側に配置される造形材を加熱する個別加熱部の加熱温度より高い態様４に記載の造形装置。

【0013】

態様６は、前記個別加熱部は、前記送出部より送り出される造形材の送り出し量に応じて加熱温度を変更する態様１に記載の造形装置。

【0014】

態様７は、前記個別加熱部が加熱する前記造形材の加熱温度は、当該造形材の溶融温度以上である態様１から態様６のいずれかに記載の造形装置。

【0015】

態様８は、前記個別加熱部は、造形材が通過する筒状である態様１から態様７のいずれかに記載の造形装置。

【0016】

態様９は、複数並んで配置された前記個別加熱部により構成された列部が、並び方向と交差する方向に重ねて配置されている態様８に記載の造形装置。

【0017】

態様１０は、重ねられた一方の列部における各個別加熱部の中心線と他方の列部における各個別加熱部の中心線とが重ね方向で一致しないように一方の列部の各個別加熱部と他方の列部の各個別加熱部とがずれて配置されている態様９に記載の造形装置。

【0018】

態様１１は、前記個別加熱部から台の上に供給された造形材を前記台に向けて押し付ける加圧部を備えた態様１から態様１０のいずれかに記載の造形装置。

【0019】

態様１２は、前記加圧部が前記造形材を台に向けて押し付ける加圧力は、１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上である態様１１に記載の造形装置。

【0020】

態様１３は、前記加圧部より造形材移動方向下流側に、前記加圧部を加熱する下流側加熱部を有する態様１１又は態様１２に記載の造形装置。

【0021】

態様１４は、前記加圧部が加熱する前記造形材の加熱温度は、前記造形材の前記樹脂の種類に応じて制御される態様１３に記載の造形装置。

【0022】

態様１５は、前記加圧部より造形材移動方向上流側に、複数の造形材を同時に加熱する上流側加熱部を有する態様１１から態様１４のいずれかに記載の造形装置。

【0023】

態様１６は、前記個別加熱部で加熱した造形材の塗布方向を変更する際に、前記加圧部は、外側に配置される造形材の加圧力を内側に配置される造形材の加圧力より大きくする態様１１から態様１５のいずれかに記載の造形装置。

【発明の効果】

【0024】

態様１では、複数の造形材をまとめて加熱する場合と比べ、造形材間の接着力を向上することが可能となる。

【0025】

態様２では、各個別加熱部の加熱温度が同じ場合と比較して、造形材毎に温度を変更することが可能となる。

【0026】

態様３では、各造形材の加熱温度が同じ場合と比較して、外側に配置される造形材の伸びの促進が可能となる。

【0027】

態様４では、造形材の送り出し量が同じ場合と比較して、外側に配置される造形材の伸び率の抑制が可能となる。

【0028】

態様５では、各造形材の加熱温度が同じ場合と比較して、送り出し量の増大に伴う加熱不足を抑制することが可能となる。

【0029】

態様６では、送り出し量と無関係に加熱温度が設定される場合と比較して、送り出し量の増大に伴う加熱不足を抑制することが可能となる。

【0030】

態様７では、加熱温度が造形材の溶融温度未満の場合と比較して、造形材間の接着力を向上することが可能となる。

【0031】

態様８では、一側面から造形材を加熱する場合と比較して、周面の加熱斑の抑制が可能となる。

【0032】

態様９では、単一の列部で構成された場合と比較して、造形効率の向上が可能となる。

【0033】

態様１０では、一方の列部の個別加熱部と他方の列部の個別加熱部とが一致するように重ねられた場合と比較して、造形材の配置密度の向上が可能となる。

【0034】

態様１１では、加圧部を不具備な場合と比較して、造形材間の接着力を向上することが可能となる。

【0035】

態様１２では、加圧力が１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２未満の場合と比較して、造形材間の接着力を向上することが可能となる。

【0036】

態様１３では、加圧部より上流側のみで加熱する場合と比較して、押し付けられた造形材の接着力を向上することが可能となる。

【0037】

態様１４では、加熱温度が造形材の樹脂の種類によらずに一定の場合と比較して、造形材間の接着力を向上することが可能となる。

【0038】

態様１５では、加圧部より下流側のみで加熱する場合と比較して、造形材の全体的な温度上昇が可能となる。

【0039】

態様１６では、造形材の加圧力が均等な場合と比較して、外側の造形材の幅広化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】第一実施形態に係る造形装置の要部を示す側面図である。

【図2】第一実施形態に係る造形装置の要部を示す拡大図である。

【図3】第一実施形態に係る造形装置の要部を下方から見た状態を示す斜視図である。

【図4】第一実施形態に係る造形装置の送出部を造形材移動方向下流側から見た状態を示す正面図である。

【図5】第一実施形態に係る造形装置の個別加熱部を示す平面図である。

【図6】第一実施形態に係る造形装置の個別加熱部と上流側加熱部との関係を示す側面から見た説明図である。

【図7】第一実施形態に係る造形装置の加圧部の高さを調整する構成の一例を示す説明図である。

【図8】第一実施形態に係る造形装置の加圧部を示す説明図である。

【図9】第一実施形態に係る造形装置で造形材を塗布する手順を示す説明図である。

【図10】第一実施形態に係る造形装置で造形材を異なる手順で塗布する様子を示す説明図である。

【図11】第一実施形態に係る造形装置で塗布する造形材の塗布方向を変更する様子を示す説明図である。

【図12】第一実施形態に係る造形装置の機能及び構成を示すブロック図である。

【図13】第二実施形態に係る造形装置の個別加熱部を示す平面図である。

【図14】第三実施形態に係る造形装置の送出部を造形材移動方向下流側から見た状態を示す正面図である。

【図15】第四実施形態に係る造形装置の送出部を造形材移動方向下流側から見た状態を示す正面図である。

【図16】第五実施形態に係る造形装置の送出部を造形材移動方向下流側から見た状態を示す正面図である。

【図17】第五実施形態に係る造形装置で造形材を塗布する手順を示す説明図である。

【図18】第六実施形態を示す説明図である。

【図19】第七実施形態を示す説明図である。

【図20】第八実施形態を示す説明図である。

【図21】実験結果を示す図である。

【図22】樹脂種類による造形条件を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

＜第一実施形態＞
第一実施形態に係る造形装置１０の一例を図面に沿って説明する。なお、図中、上方をＵＨで示し、下方をＤＨで示す。

【0042】

図１は、本実施形態に係る造形装置１０を示す図であり、この造形装置１０は、形状データに基づいて立体的な造形物を造形する装置である。

【0043】

造形装置１０は、造形物を造形する造形面１２を有した台１４と、台１４に造形材を供給する供給装置１６を備えている。

【0044】

供給装置１６は、フレーム１８に回転自在に支持された四つのリール２０と（一つのみ図示）、各リール２０から送り出された線状の造形材２２をそれぞれ搬送する上流側搬送部２４とを備えている。また、供給装置１６は、各上流側搬送部２４で搬送される造形材２２をそれぞれ切断する切断部２６と、切断部２６からの造形材２２をそれぞれ搬送する下流側搬送部２５とを備えている。

【0045】

さらに、供給装置１６は、下流側搬送部２５からの造形材２２を並べて送り出す送出部２８を備えており、送出部２８は、台１４の造形面１２に対する角度が変更可能とされている。

【0046】

送出部２８は、図２及び図３にも示すように、通過する各造形材２２を個別に加熱する個別加熱部３２を備えている。そして、供給装置１６は、送出部２８より送り出された各造形材２２を対象箇所に押し付けて形状を調整する形状調整部３０を備えている。

【0047】

（台）
台１４は、一例として図示しない駆動テーブルで支持されており、駆動テーブルは、造形物の形状データに基づいて、台１４を水平面に沿ったＸ－Ｙ方向、高さ方向（上方ＵＨ及び下方ＤＨ）、及び回転方向に駆動する。これにより、供給装置１６より台１４側に送り出された造形材２２によって造形面１２上に造形物を造形する。

【0048】

なお、本実施形態では、形状データに基づいて台１４を駆動して造形物を造形する場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、形状データに基づいてマニピュレータで供給装置１６を駆動して造形物を造形してもよい。

【0049】

（リール）
リール２０には、造形材２２が巻かれた状態で保持されており、巻かれた造形材２２を引出可能に保持する。

【0050】

（造形材）
造形材２２は、図４に示すように、複数の連続繊維２２Ａと、連続繊維２２Ａに含浸された樹脂２２Ｂとを含んで構成されている。連続繊維２２Ａとしては、一例としてカーボンファイバーが挙げられる。造形材２２に含浸された樹脂２２Ｂは、熱可塑性樹脂で構成されている。これにより、造形材２２は、加熱すると軟化して変形可能となるとともに、常温で硬化して形状を維持する。

【0051】

（搬送部）
上流側搬送部２４は、図１に示したように、切断部２６より造形材移動方向上流側３４に配置された一対の上流側ロール３６を備えており、下流側搬送部２５は、切断部２６より造形材移動方向下流側３８に配置された一対の下流側ロール４０を備えている。

【0052】

上流側ロール３６間には、造形材２２が挟まれ、上流側ロール３６が図示しない駆動装置により回転駆動されることで、リール２０からの造形材２２を切断部２６へ送り出す。下流側ロール４０間には、切断部２６より送り出された造形材２２が挟まれ、下流側ロール４０が図示しない駆動装置により回転駆動されることで、切断部２６からの造形材２２を送出部２８へ送り出す。

【0053】

なお、各ロール３６、４０を回転駆動する駆動装置は、図示しない制御装置からの駆動信号に従って対応するロール３６、４０の回転速度を制御する。

【0054】

（切断部）
切断部２６は、図示しない制御装置から切断信号を受けた際に、対応する造形材２２を上流側搬送部２４と下流側搬送部２５との間で切断する。これにより、造形材２２は、造形に必要な長さに切断される。

【0055】

切断された造形材２２は、下流側搬送部２５によって送出部２８へ送られる。これにより、規定の長さに切断した造形材２２を用いて造形物を造形する。

【0056】

なお、本実施形態では、切断部２６を備えた供給装置１６を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。この切断部２６は、なくてもよい。

【0057】

（送出部）
送出部２８は、図２及び図３に示したように、矩形ブロック状に形成されており、送出部２８には、図４に示すように、長さ方向に延びる矩形凹部４１が形成されている。矩形凹部４１内には、四つの個別加熱部３２が設けられており、送出部２８は、対象箇所の一例である台１４の造形面１２上に四本の造形材２２を隣接して横並びに配置して塗布する。

【0058】

ここで、対象箇所としては、台１４の造形面１２の他に、台１４上に塗布された造形材２２が挙げられる。

【0059】

（個別加熱部）
個別加熱部３２は、対応する造形材２２が塗布に伴って通過する筒状である四本の円筒体４２を備えている。言い換えると、個別加熱部３２は、対応する造形材２２の通過を許容する筒状である四本の円筒体４２を備えている。円筒体４２の内径寸法は、使用する造形材２２の外形寸法に対応し、例えば０．５ｍｍ以上０．６ｍｍとされている。

【0060】

円筒体の材質は、鉄、ＳＵＳ、銅など熱伝導性が良い材料であれば、これらに限定されない。また、本実施例では、筒状４本の円筒体を用いているが、本数もこれに限定されない。

【0061】

ここで、本実施形態では、個別加熱部３２が断面円形の造形材２２の通過を許容する筒状の円筒体４２を備える場合について説明するが、この形状に限定されるものではない。例えは、個別加熱部３２が矩形筒状の筒体を備える構造であってもよい。

【0062】

各円筒体４２は、矩形凹部４１の底面に沿って横並びに配置されており、各円筒体４２は、矩形凹部４１に挿入されたブロック４４により離脱が防止されている。

【0063】

個別加熱部３２を構成する各円筒体４２の外周部には、図１及び図２に示したように、それぞれを個別に加熱する四つの加熱部４３が設けられており、各加熱部４３は、一例として電熱線を備えたヒータで構成されている。

【0064】

各ヒータは、制御装置からの温度信号が示す目標温度となるように、対応する円筒体４２を加熱し、各円筒体４２内を通過する造形材２２を外周部から目標温度となるように加熱する。これにより、個別加熱部３２は、加熱温度を個別に設定可能とされている。

【0065】

各円筒体４２には、図５及び図６に示すように、矩形凹部４１の開口方向側の側面に開口部４２Ａが形成されており、各円筒体４２内を通過する造形材２２を、開口部４２Ａを介して露出する。

【0066】

（上流側加熱部）
供給装置１６は、図１に示したように、送出部２８の上部に上流側加熱部７０を備えている。上流側加熱部７０は、送出部２８の矩形凹部４１へ向けて熱風を吹き付ける装置であり、矩形凹部４１内の円筒体４２の開口部４２Ａより各円筒体４２内の造形材２２に熱風を吹き付け、各造形材２２を全体的に加熱して各造形材２２を凝集する。

【0067】

なお、上流側加熱部７０は、輻射熱で加熱する装置で構成してもよい。

【0068】

（形状調整部）
図１に示したように、形状調整部３０は、フレーム１８より下方へ向けて延び出した延出部５０と、延出部５０の下端部に交換可能に取り付けられた加圧部５２とを備えている。延出部５０は、フレーム１８に固定された延出部本体５０Ａと、延出部本体５０Ａより延び出した作動軸５０Ｂとを備え、延出部本体５０Ａは、図示しない制御装置から作動信号に基づいて、作動軸５０Ｂの延び出し量を調整する。

【0069】

延出部５０の先端には、例えば、図７に示すように、加圧部５２の外周面５２Ａの下部から対象箇所までの距離を測定するレーザ変位計５４が設けられている。制御装置は、レーザ変位計５４で測定した距離が目標距離となるように作動軸５０Ｂの延び出し量を調整する。形状調整部３０は、加圧部５２を造形材２２に押し付けて造形材２２の厚さ方向の形状を調整及び制御する。

【0070】

ここで、加圧部５２の外周面５２Ａから例えば台１４の造形面１２までの距離を設定する方法は、前述した方法以外にも、加圧部５２を造形面１２に押し当てた際の初期値を基準として作動軸５０Ｂの延び出し量から距離を算出する方法ある。

【0071】

（加圧部）
加圧部５２は、図８にも示すように、円柱状に形成されており、加圧部５２は、図１にも示したように、中心ＣＬを貫通する軸部５６を介して、作動軸５０Ｂに回転自在に支持されている。軸部５６が延びる方向は、造形材２２の移動方向に対して交差する方向とされており、加圧部５２は、台１４の上に供給され塗布される造形材２２に外周面５２Ａに接した状態で、当該加圧部５２が造形材２２の長さ方向に移動するように回転する。

【0072】

加圧部５２の外周面５２Ａには、送出部２８より送り出された造形材２２を対象箇所に押し付ける凹凸部６０が形成されている。なお、図面では、凹凸部６０を誇張して表している。

【0073】

加圧部５２の凹凸部６０が造形材２２を押し付ける対象箇所としては、台１４の造形面１２や、造形面１２上に塗布された造形材２２で形成された被押付造形材が挙げられる。これにより、加圧部５２は、個別加熱部３２から台１４の上に供給された造形材２２を台１４に向けて押し付ける。

【0074】

凹凸部６０は、加圧部５２の長さ方向に配置された四つの凹部６２で構成されており、各凹部６２は、周方向に延びるＶ字溝で構成されている。

【0075】

長さ法方向に配置された各凹部６２によって加圧部５２の外周面５２Ａには、凹部６２と断面三角形状の凸部６４とが交互に形成されており、加圧部５２には、各凹部６２及び各凸部６４によって凹凸が形成されている。

【0076】

そして、加圧部５２は、対象箇所に並んで配置された複数の造形材２２を押し付けて隣接する造形材２２同士を接合し、複数の造形材２２が接合された被押付造形材を形成するとともに、被押付造形材の表面に凹凸を形成する。

【0077】

このとき、制御装置がレーザ変位計５４（図７参照）で測定した距離が目標距離となるように作動軸５０Ｂの延び出し量を調整することで、加圧部５２による圧力を変更し、被押付造形材の厚み寸法に対する幅寸法の比率を示すアスペクト比を制御する。

【0078】

（下流側加熱部）
供給装置１６は、加圧部５２を加熱する下流側加熱部７２を備えている。

【0079】

下流側加熱部７２は、加圧部５２へ向けて熱風を吹き付ける装置であり、加圧部５２を加熱することにより、加圧部５２で押し付けられる各造形材２２を加熱する。

【0080】

なお、下流側加熱部７２は、輻射熱で加熱する装置で構成してもよい。

【0081】

図９は、造形装置１０で造形材２２を塗布する手順を示す説明図であり、始めに、台１４の造形面１２に造形材２２を塗布し、第一層目を形成する。次に、第一層目の各造形材２２上に重なるように造形材２２を塗布し、第二層目を形成する。そして、第二層目の各造形材２２上に重なるように造形材２２を塗布し、第三層目を形成する。

【0082】

このように、下層の造形材２２上に重なるように上層の造形材２２を積層することで造形物を造形する。

【0083】

図１０は、前述と異なる方法で造形材２２を塗布する手順を示す説明図であり、始めに、台１４の造形面１２に造形材２２を塗布し、第一層目を形成する。次に、第一層目の各造形材２２間上（半ピッチ幅方向へずらした位置）に配置されるように造形材２２を塗布し、第二層目を形成する。そして、第二層目の各造形材２２間上（半ピッチ幅方向へずらした位置）に配置されるように造形材２２を塗布し、第三層目を形成する。

【0084】

なお、本実施形態では、下層の造形材２２と上層の造形材２２とを幅方向に半ピッチずらして配置したが、これに限定されるものではない。一例として、下層の造形材２２と上層の造形材２２とを幅方向に１／４ピッチずらして配置してもよい。

【0085】

このように、下層の造形材２２間上に配置されるように上層の造形材２２を積層することで造形材２２の密度を高めることが可能となる。

【0086】

図１１は、造形装置１０で塗布する造形材２２の塗布方向を変更する様子を示す説明図である。

【0087】

送出部２８は、個別加熱部３２で加熱した造形材２２の塗布方向を変更してコーナー部１００を形成する際に、内側Ｉに配置される造形材２２より外側Ｏに配置される造形材２２の送り出し量を増やす。

【0088】

具体的方法としては、コーナー部１００を形成する際に、内側Ｉに配置される造形材２２より外側Ｏに配置される造形材２２を搬送する上流側搬送部２４及び下流側搬送部２５による搬送速度を上げる。

【0089】

この塗布方向を変更する際に外側Ｏに配置される造形材２２を加熱する個別加熱部３２の加熱温度を、内側Ｉに配置される造形材２２を加熱する個別加熱部３２の加熱温度より高くする。

【0090】

これにより、個別加熱部３２は、送出部２８より送り出された造形材２２の送り出し量に応じて加熱温度を変更する。

【0091】

[ブロック図]
図１２は、造形装置１０の機能及び構成を示すブロック図である。

【0092】

造形材２２を切断するカット部位８０に設けられた切断部２６は、制御装置からの切断信号に基づいて通過する造形材２２を規定の長さにカットする。造形材２２を搬送する搬送部位８２に設けられた各搬送部２４、２５は、造形材２２を送出部２８へ送る。

【0093】

造形材２２を加熱する個別加熱部位８４に設けられた個別加熱部３２は、各造形材２２を加熱して溶融する。各造形材２２を全体的に加熱する上流側加熱部位８６に設けられた上流側加熱部７０は、各造形材２２を凝集する。

【0094】

造形材形状の調整及び制御部位８８に設けられた形状調整部３０は、造形材２２の形状を整える。造形材２２を加熱する下流側加熱部位９０に設けられた下流側加熱部７２は、各造形材２２を造形面１２に保持させる。

【0095】

（作用・効果）
以上の構成に係る本実施形態の作用について説明する。

【0096】

本実施形態に係る造形装置１０は、送出部２８より送り出される造形材２２を個別に加熱する個別加熱部３２を備えている。

【0097】

このため、複数の造形材２２をまとめて加熱する場合と比べ、造形材２２間の接着力を向上することが可能となる。
また、個別に加熱されるため、まとめて加熱される場合と比べ、造形材２２間の温度差が小さくなり、造形精度の向上が可能となる。

【0098】

また、造形材２２の断面を大きくするあるいは、造形材２２の数を増やした場合、造形材２２の加熱不足による造形物の乱れや曲線造形時の造形材２２の切れ等が発生し、所望の造形物が得られないことが予想される。しかし、本実施形態によれば、これらの課題が抑制される。

【0099】

また、各個別加熱部３２は、加熱温度を個別に設定可能とされている。

【0100】

このため、各個別加熱部３２の加熱温度が同じ場合と比較して、造形材２２毎に温度を変更することが可能となる。

【0101】

さらに、個別加熱部３２で加熱した造形材２２の塗布方向を変更する際に外側Ｏに配置される造形材２２を加熱する個別加熱部３２の加熱温度は、内側Ｉに配置される造形材２２を加熱する個別加熱部３２の加熱温度より高い。

【0102】

このため、各造形材２２の加熱温度が同じ場合と比較して、外側Ｏに配置される造形材２２の伸びの促進が可能となる。

【0103】

また、送出部２８は、個別加熱部３２で加熱した造形材２２の塗布方向を変更する際に内側Ｉに配置される造形材２２より外側Ｏに配置される造形材２２の送り出し量を増やす。

【0104】

このため、内側Ｉと外側Ｏとで造形材２２の送り出し量が同じ場合と比較して、外側Ｏに配置される造形材２２の伸び率の抑制が可能となる。

【0105】

さらに、塗布方向を変更する際に外側Ｏに配置される造形材２２を加熱する個別加熱部３２の加熱温度は、内側Ｉに配置される造形材２２を加熱する個別加熱部３２の加熱温度より高い。

【0106】

このため、各造形材２２の加熱温度が同じ場合と比較して、送り出し量の増大に伴う加熱不足を抑制することが可能となる。

【0107】

このようにして、個別加熱部３２は、送出部２８より送り出された造形材２２の送り出し量に応じて加熱温度を変更する。

【0108】

このため、送り出し量と無関係に加熱温度が設定される場合と比較して、送り出し量の増大に伴う加熱不足を抑制することが可能となる。

【0109】

また、個別加熱部３２は、造形材２２の通過を許容する筒状である。

【0110】

このため、一側面から造形材２２を加熱する場合と比較して、周面の加熱斑の抑制が可能となる。

【0111】

また、個別加熱部３２から台１４の上に供給された造形材２２を台１４に向けて押し付ける加圧部５２を備えている。

【0112】

このため、加圧部５２を不具備な場合と比較して、造形材２２間の接着力を向上することが可能となる。

【0113】

さらに、加圧部５２を加熱する下流側加熱部７２を有する。

【0114】

このため、加圧部５２より上流側のみで加熱する場合と比較して、押し付けられた造形材２２の接着力を向上することが可能となる。

【0115】

すなわち、加圧部５２の温度を昇温させて造形材２２を押し付ける時の温度を高くすることが可能となり、前述した効果が得られる。

【0116】

また、加圧部５２より造形材移動方向上流側３４に、複数の造形材２２を同時に加熱する上流側加熱部７０を有する。

【0117】

このため、加圧部５２より下流側のみで加熱する場合と比較して、造形材２２の全体的な温度上昇が可能となる。これにより、個別加熱部の負担を抑制することが可能となる。

【0118】

なお、本実施形態では、個別加熱部３２を構成する円筒体４２に開口部４２Ａが設けられた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、次に示すようにしてもよい。

【0119】

＜第二実施形態＞
図１３は、第二実施形態の造形装置１０の個別加熱部３２で用いられる円筒体４２を示す図であり、各円筒体４２の周面には、開口部が形成されていない。

【0120】

このような場合であっても、開口部４２Ａを有しない円筒体４２に関する効果以外は、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0121】

＜第三実施形態＞
図１２は、第三実施形態の造形装置１０の送出部２８の正面図である。

【0122】

送出部２８には、六つの個別加熱部３２が設けられており、矩形凹部４１内には、底面に沿って並んで配置された個別加熱部３２により列部が形成されている。

【0123】

この列部は、矩形凹部４１の底面側に配置された第一列部１１０と、第一列部１１０の上に配置された第二列部１１２とを備え、第一列部１１０と第二列部１１２とは、各個別加熱部３２の並び方向Ｎと交差する重ね方向Ｋに重ねて配置されている。

【0124】

このような構成であっても、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0125】

また、本実施形態では、個別加熱部３２が単一の列部で構成された場合と比較して、造形効率の向上が可能となる。

【0126】

＜第四実施形態＞
図１５は、第四実施形態の造形装置１０の送出部２８の正面図である。

【0127】

送出部２８には、七つの個別加熱部３２が設けられており、矩形凹部４１内には、底面に沿って並んで配置された個別加熱部３２により列部が形成されている。

【0128】

この列部は、矩形凹部４１の底面側に配置された第一列部１１０と、第一列部１１０の上に配置された第二列部１１２とを備え、第一列部１１０と第二列部１１２とは、各個別加熱部３２の並び方向Ｎと交差する重ね方向Ｋに重ねて配置されている。

【0129】

また、重ねて配置された第一列部に１１０の各個別加熱部３２の中心線Ｃ１と第二列部１１２の各個別加熱部３２の中心線Ｃ２とは、重ね方向Ｋで一致しないように第一列部１１０の個別加熱部３２と第二列部１１２の個別加熱部３２とがずれて配置されている。

【0130】

このような構成であっても、第三実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0131】

また、本実施形態では、第一列部１１０の個別加熱部３２と第二列部１１２の個別加熱部３２とが一致するように重ねられた場合と比較して、造形材２２の配置密度の向上が可能となる。

【0132】

＜第五実施形態＞
図１６及び図１７は、第五実施形態の造形装置１０の送出部２８の正面図である。

【0133】

送出部２８には、四つ個別加熱部３２が設けられており、矩形凹部４１内にて底面に沿って並んで配置された各個別加熱部３２は、互いに並び方向Ｎへ離間して配置されている。

【0134】

図１７は、造形装置１０で造形材２２を塗布する手順を示す説明図であり、始めに、台１４の造形面１２に造形材２２を塗布し、第一層目を形成する。次に、第一層目の各造形材２２間上（幅方向に半ピッチずらした位置）に配置されるように造形材２２を塗布し、第二層目を形成する。そして、第二層目の各造形材２２間上（幅方向に半ピッチずらした位置）に配置されるように造形材２２を塗布し、第三層目を形成する。

【0135】

なお、本実施形態では、下層の造形材２２と上層の造形材２２とを幅方向に半ピッチずらして配置したが、これに限定されるものではない。一例として、下層の造形材２２と上層の造形材２２とを幅方向に１／４ピッチずらして配置してもよい。

【0136】

このように、下層の造形材２２間上に配置されるように上層の造形材２２を積層することで造形材２２の密度を高めることが可能となる。

【0137】

このような構成であっても、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

【0138】

また、本実施形態では、各層において、隣接する造形材２２の間に隙間が形成されており、この隙間に、上層の造形材２２を充填することが可能となる。

【0139】

これにより、造形材２２の配置密度のさらなる向上が可能となる。

【0140】

なお、各実施形態では、加圧部５２を円柱状としたが、これに限定されるものでなく、例えば板状であってもよい。

【0141】

また、前述した各加熱部７０、７２はなくてもよい。

【0142】

＜第六実施形態＞
図１８は、第六実施形態の造形装置１０を示す説明図であり、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0143】

すなわち、この造形装置１０は、各個別加熱部３２で加熱した造形材２２の塗布方向を変更する際に外側に配置される造形材２２－１を加熱する個別加熱部３２－１の加熱温度を、内側に配置される造形材２２－４を加熱する加熱温度より高くする。

【0144】

言い換えると、一番外側の個別加熱部３２－１から一番内側の個別加熱部３２－４の設定温度を順に低く設定する。

【0145】

具体的には、一番外側の個別加熱部３２－１の造形材２２－１を、２７５℃で加熱し、その内側の個別加熱部３２－２の造形材２２－２を、２７０℃で加熱する。さらに内側の個別加熱部３２Ｃの造形材２２－３を、２６５℃で加熱し、その内側の個別加熱部３２－４の造形材２２－４を、２６０℃で加熱する。

【0146】

なお、この加熱温度は、造形材２２の樹脂２２Ｂの溶融温度によって変わるため、これに限定されない。

【0147】

本実施形態では、各造形材２２の加熱温度が同じ場合と比較して、外側に配置される造形材の伸びの促進が可能となる。

【0148】

＜第七実施形態＞
図１９は、第六実施形態の造形装置１０を示す説明図であり、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0149】

すなわち、造形装置１０の加圧部５２は、傾き可能な基部ブロック２００と、基部ブロック２００にコイルスプリング２０２を介して支持された傾き可能な加圧ブロック２０４とを備えており、加圧ブロック２０４が造形材２２を台１４に向けて押し付ける。基部ブロック２００には、図示しない加圧装置で加圧ブロック２０４側へ向けた力が加えられ、加圧装置は、基部ブロック２００に加える力を基部ブロック２００の幅方向で可変可能である。

【0150】

そして、本実施形態の造形装置１０において、個別加熱部で３２加熱した造形材２２の塗布方向を変更する場合、加圧部５２は、加圧ブロック２０４に加える力を幅方向で変える。これにより、コイルスプリング２０２のばね荷重によって、外側に配置される造形材２２－１の加圧力を内側に配置される造形材２２－４の加圧力より大きくする。

【0151】

なお、造形材２２に掛かる圧力を変える方法はこれに限定されない。

【0152】

本実施形態では、造形材２２の加圧力が均等な場合と比較して、外側の造形材２２－１の幅広化が可能となる。

【0153】

＜第八実施形態＞
図２０は、第八実施形態の造形装置１０を示す説明図であり、第一実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

【0154】

すなわち、送出部２８は、個別加熱部３２で加熱した造形材２２の塗布方向を変更する際に、内側に配置される造形材２２－４より外側に配置される造形材２２－１の送り出し量を増やす。

【0155】

具体的に説明すると、送出部２８へ造形材２２を送り出す下流側搬送部２５は、造形材２２毎に設けられており、各下流側搬送部２５は、下流側ロール４０（４０－１、４０－２、４０－３、４０－４）の回転速度をそれぞれ制御する。これにより、送出部２８は、造形材２２の送り出し量をそれぞれ制御可能である。

【0156】

言い換えると、一番外側の造形材２２－１の搬送速度を一番速く設定し、内側の造形材２２－２、その内側の造形材２２－３、さらに内側の造形材２２－４の搬送速度を順位遅くする。

【0157】

なお、造形材２２の搬送速度は、造形する曲線の曲率によって、制御可能である。

【0158】

本実施形態では、造形材２２の送り出し量が同じ場合と比較して、外側に配置される造形材２２－１の伸び率の抑制が可能となる。

【0159】

＜実験結果＞
図２１は、実験結果を示す図であり、実施形態の造形装置１０を用いて、加圧部５２による圧力を変化させた場合の造形物の造形性を示す。なお、「×」、「△」、「〇」の順で良好となることを示す。

【0160】

造形時の加圧部５２による圧力が弱すぎると、造形材２２の曲げ強度及び層間接着性が悪いことが分かる。

【0161】

この結果から、前述した各実施形態において、加圧部５２が造形材２２を台１４に向けて押し付ける加圧力は、１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とすることが望ましい。

【0162】

これにより、加圧力を、１．５ｋｇｆ／ｃｍ^２未満にする場合と比較して、造形材間の接着力を向上することが可能となる。また、曲げ強度の向上が可能となる。

【0163】

＜樹脂種類による造形条件＞
図２２は、樹脂材料の種類による造形条件を示す図であり、造形材２２の樹脂２２Ｂ毎に、溶融温度と造形温度とが示されている。ＰＰは、ポリプロピレン樹脂、ＰＡ６は、ポリアミド６、ＰＡ６６は、ポリアミド６６、ＰＡ１２は、ポリアミド１２、ＡＢＳは、アクリロニトリルブタジェンスチレン、ＰＥＡＫは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂を示す。

【0164】

すなわち、個別加熱部３２で造形材２２を加熱する場合、造形材２２の樹脂２２Ｂによって溶融温度が異なる。このため、造形時の造形温度をそれぞれ設定する必要がある。

【0165】

前述した各実施形態では、使用する造形材２２の樹脂２２Ｂとして用いる樹脂材料に応じて、図２２に示した造形温度となるように、個別加熱部３２で加熱する造形材２２の加熱温度を設定する。

【0166】

これにより、個別加熱部３２が加熱する造形材２２の加熱温度は、当該造形材２２の溶融温度以上とする。

【0167】

また、加圧部５２が加熱する造形材２２の加熱温度を、造形材２２の樹脂２２Ｂの種類（樹脂材料）に応じて制御する。具体的には、使用する造形材２２の樹脂２２Ｂの樹脂材料に応じて、加圧部５２が加熱する造形材２２の加熱温度を、図２２に示した造形温度となるように設定する。

【0168】

なお、造形時の加熱温度は樹脂２２Ｂの溶融温度以上とするが、造形速度、造形物の形など都度変更、制御するため、これに限定されない。

【0169】

これにより、加熱温度が造形材の溶融温度未満の場合と比較して、造形材２２間の接着力の向上が可能となる。

【0170】

また、加圧部による加熱温度が造形材の樹脂の種類によらずに一定の場合と比較して、造形材２２間の接着力の向上が可能となる。

【符号の説明】

【0171】

１０ 造形装置
１２ 造形面
１４ 台
１６ 供給装置
２２ 造形材
２２Ａ 連続繊維
２２Ｂ 樹脂
２４ 上流側搬送部
２５ 下流側搬送部
２８ 送出部
３０ 形状調整部
３２ 個別加熱部
３４ 造形材移動方向上流側
３８ 造形材移動方向下流側
４２ 円筒体
４３ 加熱部
５２ 加圧部
７０ 上流側加熱部
７２ 下流側加熱部
１００ コーナー部
１１０ 第一列部
１１２ 第二列部
Ｃ１ 中心線
Ｃ２ 中心線
Ｉ 内側
Ｏ 外側

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】