(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元造形時に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物の造形に適した複合ノズルを提供する。【解決手段】第１吐出口及び第１筒部１３を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部１５と、第１吐出口１１の外側に隣接して配置された第２吐出口１７、及び前記第１筒部の外周面を取り囲み、かつ、前記第１筒部の外周面を一面とする第２筒部１９を有し、前記第２筒部を流通する第２樹脂を吐出する第２のノズル部２１と、を備えた複合ノズル５ａである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吐出口及び第１筒部を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部と、
第１吐出口の外側に隣接して配置された第２吐出口、及び前記第１筒部の外周面を取り囲み、かつ、前記第１筒部の外周面を一面とする第２筒部を有し、前記第２筒部を流通する第２樹脂を吐出する第２のノズル部と、
を備えた複合ノズル。
【請求項２】
第１吐出口及び第１筒部を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部と、
前記第１筒部の外周面に周囲方向に沿って配置された複数の第３のノズル部と、
を備え、
前記第３のノズル部の各々は、前記第１吐出口の外側に隣接して配置され、かつ、前記第１吐出口より口径の小さい第３吐出口、及び第３筒部を有し、前記第３筒部を流通する第２樹脂を吐出する、
複合ノズル。
【請求項３】
前記複数の第３のノズル部は、前記第１のノズル部の外周面に周囲方向に沿って等間隔に配置されている請求項２に記載の複合ノズル。
【請求項４】
前記複数の第３のノズル部は、前記第１のノズル部の第１樹脂流通方向と直交する断面の周囲方向において、２つの第３のノズル部の中心と前記断面の中心とを結ぶ線の角度を９０°以下の角度範囲として等間隔に配置されている請求項３に記載の複合ノズル。
【請求項５】
第１吐出口及び第１筒部を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部と、前記第１筒部の外周面に配置された第４のノズル部と、を備え、
前記第４のノズル部は、前記第１吐出口より口径が小さく、かつ、前記第１吐出口の外側に隣接し、前記第１吐出口における第１樹脂の吐出方向と交差する方向に吐出角度を有する第４吐出口、及び第４筒部を有し、前記第４筒部を流通する第２樹脂を吐出する、複合ノズル。
【請求項６】
前記第４のノズル部を複数備えた請求項５に記載の複合ノズル。
【請求項７】
前記複数の第４のノズル部は、前記第１のノズル部の第１樹脂流通方向と直交する断面の周囲方向において、２つの第４のノズル部の中心と前記断面の中心とを結ぶ線の角度を４５°〜１８０°の角度範囲として配置されている請求項６に記載の複合ノズル。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の複合ノズルを備えた３次元造形装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の複合ノズルから複数種の樹脂を吐出することで形成された複合樹脂を重ねて３次元造形を行う工程を有する３次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合ノズル、三次元造形装置、及び３次元造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元造形物の製造に関する技術が注目されており、溶融した造形用材料をノズルから吐出してプリントする、熱溶解積層方式を利用した三次元（３Ｄ；Three Dimension）プリンティング技術が提案されている。
【０００３】
上記に関連して、例えば、芯鞘構造を有する三次元造形用多層フィラメント及びこれを用いた三次元造形物の製造方法が開示されており、フィラメントを作製する難易度、フィラメントとした後の保管の難易度、又はフィラメントから三次元造形物を製造することの難易度が高い材料を造形材料として用い得るものとされている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１６７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１に記載の発明では、芯鞘構造を形成するために芯層部と鞘層部とを形成するための２種の熱可塑性樹脂Ａ，Ｂを混合して混合樹脂を得る工程と、混合樹脂の溶融物を押出機から押出す工程と、を含み、押出機の内部に形成されたミキシング構造部で混合樹脂とされ、溶融状態で単一のノズルから吐出されて造形が行われる。
【０００６】
このような方法の場合、吐出された樹脂が重ねられて造形された３次元造形物は、造形物に部分的に反りが生じる等が原因で形状を安定的に保持し得ない課題がある。更に、複数の樹脂を混合したフィラメントでは、混合することで樹脂各々の特性が相殺される等により目的とする接着性能等の機能が充分に得られない場合がある。
【０００７】
また、複数の樹脂を混合せず、例えば２つの樹脂を隣接させた複合樹脂を造形材料として用いた場合、３次元造形時に重ねられて互いに種類の異なる樹脂が隣接すると、造形物を形づくる樹脂同士の接着が不足する課題がある。この場合には、例えば図１４に示すように、第１のノズル３１０と、第１のノズル３１０と同方向に樹脂を吐出する単一の第２のノズル３２１と、を有する吐出ノズル（図１４中の符号３０５）が一般に用いられ、図１５に示すように樹脂３１５、３１７からなる複合樹脂３１９を形成して造形材料として使用されるのが通例である。しかしながら、このような複合樹脂では、３次元造形時に重ねられた際に互いに接する樹脂種が異なることになり、樹脂間の接着性に著しく劣る傾向がある。
【０００８】
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、３次元造形時に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物の造形に適した複合ノズルを提供することにある。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、３次元造形時に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物を造形することができる３次元造形装置及び３次元造形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞  第１吐出口及び第１筒部を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部と、第１吐出口の外側に隣接して配置された第２吐出口、及び前記第１筒部の外周面を取り囲み、かつ、前記第１筒部の外周面を一面とする第２筒部を有し、前記第２筒部を流通する第２樹脂を吐出する第２のノズル部と、を備えた複合ノズルである。
【００１０】
＜２＞  第１吐出口及び第１筒部を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部と、前記第１筒部の外周面に周囲方向に沿って配置された複数の第３のノズル部と、を備え、
前記第３のノズル部の各々は、前記第１吐出口の外側に隣接して配置され、かつ、前記第１吐出口より口径の小さい第３吐出口、及び第３筒部を有し、前記第３筒部を流通する第２樹脂を吐出する、複合ノズルである。
【００１１】
＜３＞  前記複数の第３のノズル部は、前記第１のノズル部の外周面に周囲方向に沿って等間隔に配置されている前記＜２＞に記載の複合ノズルである。
【００１２】
＜４＞  前記複数の第３のノズル部は、前記第１のノズル部の第１樹脂流通方向と直交する断面の周囲方向において、２つの第３のノズル部の中心と前記断面の中心とを結ぶ線の角度を９０°以下の角度範囲として等間隔に配置されている前記＜３＞に記載の複合ノズルである。
【００１３】
＜５＞  第１吐出口及び第１筒部を有し、前記第１筒部を流通する第１樹脂を吐出する第１のノズル部と、前記第１筒部の外周面に配置された第４のノズル部と、を備え、
前記第４のノズル部は、前記第１吐出口より口径が小さく、かつ、前記第１吐出口の外側に隣接し、前記第１吐出口における第１樹脂の吐出方向と交差する方向に吐出角度を有する第４吐出口、及び第４筒部を有し、前記第４筒部を流通する第２樹脂を吐出する、複合ノズルである。
【００１４】
＜６＞  前記第４のノズル部を複数備えた前記＜５＞に記載の複合ノズルである。
【００１５】
＜７＞  前記複数の第４のノズル部は、前記第１のノズル部の第１樹脂流通方向と直交する断面の周囲方向において、２つの第４のノズル部の中心と前記断面の中心とを結ぶ線の角度を４５°〜１８０°の角度範囲として配置されている前記＜６＞に記載の複合ノズルである。
【００１６】
＜８＞  前記＜１＞〜前記＜７＞のいずれか１つに記載の複合ノズルを備えた３次元造形装置である。
【００１７】
＜９＞  前記＜１＞〜前記＜７＞のいずれか１つに記載の複合ノズルから複数種の樹脂を吐出することで形成された複合樹脂を重ねて３次元造形を行う工程を有する３次元造形方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本開示の一実施形態によれば、３次元造形時に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物の造形に適した複合ノズルが提供される。
本開示の他の実施形態によれば、３次元造形時に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物を造形することができる３次元造形装置及び３次元造形方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の３次元造形装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本開示の複合ノズルの一例を示す概略斜視図である。
【図３】図２の複合ノズルで形成された複合樹脂を示す概略斜視図である。
【図４】本開示の複合ノズルで形成される複合樹脂の他の例を示す概略斜視図である。
【図５】本開示の複合ノズルの他の例を示す概略斜視図である。
【図６】図５の複合ノズルで形成された複合樹脂を示す概略斜視図である。
【図７】複数の第３のノズル部の配置位置を説明するための説明図である。
【図８】３次元造形装置の他の例を示す概略断面図である。
【図９】本開示の複合ノズルの他の例を示す概略斜視図である。
【図１０】図９の複合ノズルで形成された複合樹脂を示す概略斜視図である。
【図１１】本開示の複合ノズルの他の例を示す概略斜視図である。
【図１２】図１１の複合ノズルで形成された複合樹脂を示す概略斜視図である。
【図１３】２つの第４のノズル部の配置位置を説明するための説明図である。
【図１４】従来の吐出ノズルを示す斜視図である。
【図１５】図１４の複合ノズルで形成された複合樹脂を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本開示の複合ノズル及びこれを備えた三次元造形装置の実施形態について具体的に説明し、当該説明を通じて、本開示の３次元造形方法についても述べることとする。
但し、本開示の複合ノズル並びに三次元造形装置及び３次元造形方法は、以下に示す実施形態に制限されるものではない。
【００２１】
（第１実施形態）
本開示の複合ノズル及び三次元造形装置の第１実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態は、芯部をなす樹脂の外周面の全体を、鞘部をなす樹脂で覆って芯鞘構造の複合樹脂を形成するための複合ノズルである。
【００２３】
本実施形態の三次元造形装置１００は、図１に示すように、複合ノズル５を含む造形ヘッド１と、第１樹脂供給部７と、第２樹脂供給部９と、を備えている。
【００２４】
造形ヘッド１は、供給された樹脂を熱溶融し、溶融樹脂を複合ノズル５から吐出して形成される複合樹脂を、例えば図１のように、例えば基材の所望位置に積み重ねる等することにより、所望とする造形物である三次元構造物１０を造形する。
【００２５】
三次元造形装置が備える複合ノズル５の一例である複合ノズル５ａを図２に示す。
複合ノズル５ａは、図２に示すように、第１のノズル部１５と、第１のノズル部１５の外周面を取り囲んで配置された第２のノズル部２１と、を有している。
第１のノズル部１５及び第２のノズル部２１は、それぞれ溶融樹脂を吐出することができ、各々のノズル部から同種の溶融樹脂を吐出してもよいし、異種の溶融樹脂を吐出してもよい。各々のノズル部から互いに異なる種類の溶融樹脂を吐出することで、異種の樹脂が複合化されて所望の性状に調整された複合樹脂を得ることができる。
【００２６】
第１のノズル部１５は、第１吐出口１１及び第１筒部１３を有し、芯部となる第１樹脂である溶融物（溶融樹脂）を吐出する。
【００２７】
第１吐出口１１は、吐出口形状が円形とされている。円形の吐出口から溶融樹脂を吐出すると、図３に示すように、樹脂の長手方向と直交する断面の形状が円形である芯部２５ａが形成される。
【００２８】
第１吐出口は、溶融樹脂を吐出できれば特に制限はなく、吐出口形状は、円形に限らず、例えば、楕円形、矩形、台形、菱形、長方形等のいずれの形状であってもよい。吐出口形状が矩形、台形、又は長方形等の場合、角部は必ずしも鋭角である必要はなく、角部に曲面処理（丸み）が施された形状（Ｒ形状ともいう）とされていてもよい。
【００２９】
第１吐出口の形状が矩形である場合、図４に示すように、樹脂の長手方向と直交する断面の形状が矩形の一例である正方形とされた芯部が形成される。図４に示す芯部２５ｂは、正方形の角部に曲面処理（丸み）が施された形状（Ｒ形状）とされている。
【００３０】
第１吐出口の口径としては、複合樹脂の用途等により適宜選択すればよく、例えば、０．１ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲である。
第１吐出口の口径は、吐出口形状が円形の場合は、直径を指し、吐出口形状が円形以外の形状である場合は、吐出口内における最大距離（矩形であれば対角線の最大長さ）を指す。
第１吐出口の口径は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡で第１吐出口を観察して測定される値である。
【００３１】
第１筒部１３は、第１樹脂供給部７と第１吐出口１１との間を連通しており、第１樹脂供給部７から供給された第１樹脂（溶融樹脂）を流通して第１吐出口１１へ供給する。
【００３２】
第２のノズル部２１は、第２吐出口１７及び第２筒部１９を有し、芯鞘構造の鞘部となる第２樹脂である溶融物（溶融樹脂）を吐出する。
【００３３】
第２吐出口１７は、第１吐出口１１の外側に隣接して配置されており、吐出口形状が円形の第１吐出口１１の外周を、同心円の円形の筒材で取り囲むことでリング（輪）状となっている。同心円の２つの円形で形成される円形リングの吐出口から溶融樹脂が吐出されると、図３に示すように、断面円形の芯部２５ａの外周面を覆う管状の鞘部２７が形成される。
これにより、断面円形の芯部２５ａと芯部２５ａの外周面を覆う管状の鞘部２７とからなる芯鞘構造の複合樹脂２９ａが形成される。
【００３４】
第２吐出口は、溶融樹脂の芯部をなす第１樹脂の外周面を覆うようにして吐出できれば特に制限はなく、吐出口形状は、第１吐出口の部分が除かれた環状（リング状）に構成されていればよい。
【００３５】
環状（リング状）の第２吐出口のリング幅としては、複合樹脂の用途等により適宜選択すればよく、例えば、０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲である。
【００３６】
リング幅とは、第１筒部の外周面からの最大距離であり、第１筒部の外周面と、第２筒部を形成する管材の内壁面と、の間の最大距離を指す。
したがって、第２吐出口のリング幅は、例えば第１吐出口及び第２吐出口が同心円状である場合は、第２吐出口を形成する第２筒部をなす管材の直径から第１吐出口の直径を減算した値に１／２を乗じて求められる。
第２吐出口のリング幅は、光学顕微鏡又は電子顕微鏡で第１吐出口及び第２吐出口を観察して測定される値である。
【００３７】
第１吐出口の形状と第２吐出口の形状との関係には、特に制限はなく、図２のように、円形の第１吐出口を円形リングの第２吐出口で取り囲んだ構造に限らず、例えば、矩形の第１吐出口が断面円形の第２筒部１９で取り囲まれた構造、矩形の第１吐出口が断面矩形（矩形の形状は第１吐出口の矩形と同一でも異なってもよい）の第２筒部１９で取り囲まれた構造等が挙げられる。図４に示す芯鞘構造を有する複合樹脂２９ｂは、矩形の第１吐出口が断面円形の第２筒部１９で取り囲まれた構造を有する複合ノズルを用いて形成された複合樹脂の例である。
【００３８】
第２筒部１９は、第１筒部１３の外周面を取り囲み、かつ、第１筒部の外周面を一面とすることで、第２樹脂供給部９と第２吐出口１７との間を連通する。第２筒部１９は、第２樹脂供給部９から供給された第２樹脂（溶融樹脂）を流通し、第２吐出口１７へ供給する。
【００３９】
第１樹脂供給部７は、造形ヘッド１に第１樹脂の供給が可能なように連通させて設けられている。第１樹脂供給部７は、第１樹脂を貯留し、かつ、必要に応じた第１樹脂を造形ヘッド１へ供給することができる。
【００４０】
第２樹脂供給部９は、造形ヘッド１に第２樹脂の供給が可能なように連通させて設けられている。第２樹脂供給部９は、第２樹脂を貯留し、かつ、必要に応じた第２樹脂を造形ヘッド１へ供給することができる。
【００４１】
本開示における造形ヘッド１には、ヒータ３が複合ノズル５と第１樹脂供給部７及び第２樹脂供給部９との間に配設されている。造形ヘッドがヒータ３を有することにより、第１樹脂供給部７及び第２樹脂供給部９から供給された樹脂を溶融し、第１樹脂及び第２樹脂を溶融樹脂として複合ノズル５へ送ることができる。
【００４２】
ヒータ３には、公知の加熱器を適宜選択して用いることができる。
ヒータ３による加熱温度は、樹脂の種類により適宜選択すればよく、例えば、４５℃〜４５０℃の範囲とすることで吐出に適した溶融樹脂とすることができる。具体的には、第１樹脂への加熱温度としては、溶融樹脂の溶融粘度に合わせて選択することが好ましく、５０℃〜４００℃の比較的高温の範囲が好ましい。また、第２樹脂への加熱温度としては、溶融樹脂の溶融粘度に合わせて選択することが好ましく、４０℃〜３８０℃の比較的低温の範囲が好ましい。
【００４３】
加熱温度は、加熱された樹脂の最高温度を、例えば、熱電対、非接触温度計等を用いて測定することにより確認できる値である。
【００４４】
本開示における造形ヘッド１は、本開示の複合ノズル５を備えることで、２つの溶融樹脂を第１吐出口及び第２吐出口にて隣接させて複合化した、いわゆる芯鞘構造の複合樹脂を形成する。
本実施形態では、芯部に由来して高強度が得られ、かつ、芯部の全体が鞘部で覆われるので、三次元造形した際に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物が得られる。
【００４５】
ここで、第１樹脂及び第２樹脂について説明する。
第１樹脂は、複合ノズルから吐出されて形成される芯鞘構造の芯部をなす樹脂である。
第１樹脂に使用可能な樹脂としては、耐熱性、強度、及び寸法安定性を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオレフィン（例：ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等）、ポリエステル（例：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族ポリエーテルケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）、ポリアミド（例：ナイロン等の脂肪族ポリアミド；アラミド等の芳香族ポリアミド）、ポリイミド、ガラス繊維強化ポリプロピレン（ＧＦＰＰ）、カーボン繊維含有樹脂、非晶性ポリアリレート、ポリサルフォン、フッ素ポリマー、液晶ポリマー、環状ポリオレフィン共重合体（ＡＰＥＬ）、等が挙げられる。
【００４６】
第２樹脂は、複合ノズルから吐出されて形成される芯鞘構造の鞘部をなす樹脂である。
第２樹脂に使用可能な樹脂としては、接着性を発現し、収縮が小さく寸法安定性を有する樹脂が好ましく、例えば、ポリオレフィン（例：ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等）、ポリスチレン（ＰＳ）、オレフィン系エラストマー、ポリウレタン、エポキシ樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリアクリル、等が挙げられる。
【００４７】
（第２実施形態）
本開示の複合ノズル及び三次元造形装置の第２実施形態について図５〜図７を参照して説明する。
【００４８】
本実施形態は、上記の第１実施形態の複合ノズル５ａの第２のノズル部２１を、複合ノズル５ａの第１のノズル部の第１吐出口より口径の小さい第３吐出口及び第３筒部を有する第３のノズル部に代えた構成となっている。
【００４９】
本実施形態は、芯部をなす樹脂の外周面の全体を、芯部をなす樹脂より小径の樹脂を複数本、芯部の周囲方向に沿って並べることで鞘部を設けることにより、芯鞘構造の複合樹脂を形成するための複合ノズルである。
【００５０】
なお、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５１】
図５に示すように、本実施形態の複合ノズル３５は、第１のノズル部１５の第１筒部１３（図２参照）の外周面に、周囲方向に沿って複数の第３のノズル部４１が配置されている。
【００５２】
複数の第３のノズル部４１は、それぞれ、第１吐出口１１より口径の小さい第３吐出口３７及び第３筒部３９を有している。
【００５３】
第３吐出口３７は、吐出口形状が円形とされ、第１吐出口１１の外側に隣接して配置されている。円形の吐出口から溶融樹脂が吐出されると、図６に示すように、芯部２５ａの周りに断面の形状が円形で芯部２５ａより小径の樹脂が形成される。そして、第３吐出口３７は、第１吐出口１１の外周に隙間なく配列されているため、芯部２５ａより小径の樹脂で芯部２５ａの周囲が取り囲まれることで、表面凹凸こそあるものの、第１実施形態と同様に、断面円形の芯部２５ａと芯部２５ａの外周面を覆う鞘部４７とからなる芯鞘構造の複合樹脂４９が形成される。
【００５４】
第３吐出口も、第１吐出口と同様に、溶融樹脂を吐出できれば特に制限はなく、吐出口形状は、円形に限らず、例えば、楕円形、矩形、台形、菱形、長方形等のいずれの形状であってもよい。吐出口形状が矩形、台形、又は長方形等の場合、角部は必ずしも鋭角である必要はなく、角部に曲面処理（丸み）が施された形状（Ｒ形状）とされていてもよい。
【００５５】
第３吐出口の口径としては、第１吐出口の口径及び複合樹脂の用途等により適宜選択すればよく、例えば、０．１ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲である。
第３吐出口の口径は、吐出口形状が円形の場合は、直径を指し、吐出口形状が円形以外の形状である場合は、吐出口内における最大距離（矩形であれば対角線の最大長さ）を指す。口径の測定は、第１吐出口と同様の方法で行える。
【００５６】
第３筒部３９は、第２樹脂供給部９と第３吐出口３７との間を連通しており、第２樹脂供給部９から供給された第２樹脂（溶融樹脂）を流通して第３吐出口３７へ供給する。
【００５７】
複数の第３のノズル部４１は、図５に示すように、第１のノズル部１５の外周面に周囲方向に沿って互いに隣接した配置態様とされるほか、第１のノズル部１５の外周面に間隔をおいて配置された態様でもよい。
第１のノズル部１５の外周面に複数の第３のノズル部４１が間隔をおいて配置される場合、第１のノズル部１５の外周面に周囲方向に沿って、等間隔に配置されていることが好ましい。複数の第３のノズル部４１が間隔を置いて配置された態様でも、三次元造形時に複合樹脂を積み重ねる等した際に、隣接した複合樹脂は互いの第２樹脂同士が接することで良好な接着性が期待できる。
【００５８】
複数の第３のノズル部４１は、第１のノズル部１５の第１樹脂流通方向と直交する断面の周囲方向において、２つの第３のノズル部の中心と上記断面の中心とを結ぶ線の角度を９０°以下の角度範囲として、等間隔に配置されている態様が好ましい。
【００５９】
具体的には、図７に示すように、第１のノズル部１５の第１吐出口１１において、第３のノズル部４１ａの中心Ｐ及び第３のノズル部４１ｃの中心Ｑと、第１のノズル部１５の中心Ｏと、を結ぶ線で形成される∠ＰＯＱが９０°以下である場合が好ましい。中でも、第１のノズル部１５の第１吐出口１１において、∠ＰＯＱが４５°以下である場合がより好ましい。更には、第３のノズル部４１ａに対して他の第３のノズル部４１（即ち、第３のノズル部４１ｂ）が∠ＰＯＲ＝θをなす間隔で配置されるとした場合、複数の第３のノズル部４１は、互いに隣り合う第３のノズル部間において、第１のノズル部１５の外周面に周囲方向に沿って、θが１０°≦θ≦４５°を満たす間隔で等間隔に配置されている態様が好ましく、θが１０°≦θ≦３０°を満たす間隔で等間隔に複数の配置されている態様がより好ましい。
【００６０】
複数の第３のノズル部４１は、同一の種類の溶融樹脂を吐出してもよいし、所望とする性状の複合樹脂を形成する等の目的で、２種類以上の溶融樹脂を吐出するようにしてもよい。例えば、複数の第３のノズル部４１において、二種類の溶融樹脂を交互に吐出するようにしてもよい。
【００６１】
なお、本実施形態において使用可能な第１樹脂及び第２樹脂の詳細は、第１実施形態と同様であり、好ましい態様も同様である。
【００６２】
（第３実施形態）
本開示の複合ノズル及び三次元造形装置の第３実施形態について図８〜図１０を参照して説明する。
【００６３】
本実施形態の三次元造形装置２００は、図８に示すように、複合ノズル３５を含む造形ヘッド３７と、第１樹脂供給部７と、第２樹脂供給部９と、を備え、複合ノズル３５として、上記の第１実施形態における複合ノズル５ａの第２のノズル部２１を、複合ノズル５ａの第１吐出口より口径が小さく、かつ、第１吐出口の吐出方向と交差する方向に吐出角度が設定された第４吐出口及び第４筒部を有する第４のノズル部に代えた構成を有している。
【００６４】
本実施形態は、図８に示すように、芯部をなす樹脂の外周面に、芯部をなす樹脂より小径の樹脂を所定の間隔で巻きつけた複合樹脂４０を形成するための複合ノズルである。
【００６５】
なお、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６６】
図９に示すように、本実施形態の複合ノズル５５は、第１のノズル部１５の第１筒部１３の外周面に第４のノズル部６１が配置されている。
【００６７】
第４のノズル部６１は、第１吐出口１１より口径の小さい第４吐出口５７及び第３筒部５９を有している。
【００６８】
第４吐出口５７は、吐出口形状が円形とされ、第１吐出口１１の外側に隣接して配置されている。第４のノズル部６１の第４吐出口５７は、第１吐出口１１からの第１樹脂の吐出方向と交差する方向に第２樹脂を吐出する吐出角度が設定されている。そのため、第４吐出口５７から溶融された樹脂（第２樹脂）が吐出されると、図１０に示すように、芯部２５ａの周囲に、断面の形状が円形で芯部２５ａより小径の樹脂６７が、芯部２５ａの外周面を巻き回すように形成される。このように、芯部となる第１樹脂の周りに、第１樹脂とは異なる方向に吐出された第２樹脂が巻き回された形態となるので、三次元造形物を造形する際に重ねられる複合樹脂６９は、図８に示すように、互いに第２樹脂を接触させた状態で重ねられることになり、結果、良好な接着性が得られる。
【００６９】
本実施形態では、芯部に由来して高強度が得られ、かつ、芯部の周囲に芯部の長手方向と交差する方向に長手方向が伸びる樹脂が付設されるので、三次元造形した際に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物が得られる。
【００７０】
第４のノズル部６１において、第４吐出口５７は、上記のように、第１吐出口１１からの第１樹脂の吐出方向と交差する方向に第２樹脂を吐出する。図９に示すように、第１吐出口１１から吐出する第１樹脂の吐出方向と、第４吐出口５７から吐出する第２樹脂の吐出方向と、は鋭角（吐出角度）θ１をもって交差する関係となっている。吐出角度θ１は、造形物の形態等に応じて、０°＜θ１＜９０°の範囲で任意に設定することができ、接着性の観点から、２０°≦θ１≦７０°の範囲とすることが好ましく、３０°≦θ１≦６０°の範囲とすることがより好ましく、４０°≦θ１≦５０°の範囲とすることが更に好ましい。
【００７１】
第４吐出口も、第１吐出口と同様に、溶融樹脂を吐出できれば特に制限はなく、吐出口形状は、円形に限らず、例えば、楕円形、矩形、台形、菱形、長方形等のいずれの形状であってもよい。吐出口形状が矩形、台形、又は長方形等の場合、角部は必ずしも鋭角である必要はなく、角部に曲面処理（丸み）が施された形状（Ｒ形状）とされていてもよい。
【００７２】
第４吐出口の口径としては、第１吐出口の口径及び複合樹脂の用途等により適宜選択すればよく、例えば、０．１ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは０．５ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲である。
第４吐出口の口径は、吐出口形状が円形の場合は、直径を指し、吐出口形状が円形以外の形状である場合は、吐出口内における最大距離（矩形であれば対角線の最大長さ）を指す。口径の測定は、第１吐出口と同様の方法で行える。
【００７３】
第４筒部５９は、第２樹脂供給部９と第４吐出口５７との間を連通しており、第２樹脂供給部９から供給された第２樹脂（溶融樹脂）を流通して第４吐出口５７へ供給する。
【００７４】
なお、本実施形態において使用可能な第１樹脂及び第２樹脂の詳細は、第１実施形態と同様であり、好ましい態様も同様である。
【００７５】
（第４実施形態）
本開示の複合ノズル及び三次元造形装置の第４実施形態について図１１〜図１２を参照して説明する。
【００７６】
本実施形態は、上記の第３実施形態の第４のノズル部を、第１のノズル部の外周面に２つ設けた構成となっている。
【００７７】
本実施形態は、芯部をなす樹脂の外周面に、芯部をなす樹脂より小径の２つの樹脂を、所定の間隔で巻きつけた複合樹脂を形成するための複合ノズルである。
【００７８】
なお、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７９】
図１１に示すように、本実施形態の複合ノズル７５は、第１のノズル部１５の第１筒部１３の外周面に２つの第４のノズル部８１ａ、８１ｂが配置されている。
【００８０】
第４のノズル部８１ａは、第１吐出口１１より口径の小さい第４吐出口７７ａ及び第３筒部７９を有している。また、第４のノズル部８１ｂは、第１吐出口１１より口径の小さい第４吐出口７７ｂ及び第３筒部７９を有している。
【００８１】
第４吐出口７７ａ、７７ｂは、吐出口形状が円形とされ、それぞれ第１吐出口１１の外側に隣接して配置されている。
第４吐出口７７ａ、７７ｂは、それぞれ、第１吐出口１１からの第１樹脂の吐出方向と交差する方向に吐出角度が設定されているため、第４吐出口７７ａ、７７ｂから溶融された樹脂（第２樹脂）が吐出されると、図１２に示すように、芯部２５ａの周囲に、断面の形状が円形で芯部２５ａより小径の樹脂８７が巻き回すように形成される。２つの第４吐出口を備えていることで、第２樹脂を吐出するノズルとして単一の第４のノズル部を備えた第３実施形態に比し、第１樹脂とは異なる方向に吐出された第２樹脂が芯部の外周面により高い密度で巻き回された形態とすることができる。
本実施形態でも、芯部となる第１樹脂の外周面に、第１樹脂とは異なる方向に吐出された第２樹脂がより密度高く巻き回された形態となるので、三次元造形物を造形する際に重ねられる複合樹脂８９は、図８と同様に、互いに第２樹脂が接するように重ねられることになり、結果、良好な接着性が得られる。
【００８２】
本実施形態も第３実施形態と同様に、芯部に由来して高強度が得られ、かつ、芯部の周囲に芯部の長手方向と交差する方向に長手方向が伸びる樹脂が付設されるので、三次元造形した際に重ねられる樹脂間の接着性に優れ、寸法安定性の良好な３次元造形物が得られる。
【００８３】
第４のノズル部８１ａ、８１ｂにおいて、第４吐出口７７ａ、７７ｂは、上記のように、第１吐出口１１からの第１樹脂の吐出方向と交差する方向に第２樹脂を吐出する。図１１に示すように、第１吐出口１１から吐出する第１樹脂の吐出方向と、第４吐出口７７ａ、７７ｂから吐出する第２樹脂の吐出方向と、はそれぞれ鋭角（吐出角度）θ２をもって交差する関係となっている。
吐出角度θ２の範囲は、第３実施形態における吐出角度θ１と同様であり、好ましい範囲も同様である。
【００８４】
２つの第４のノズル部８１ａ、８１ｂは、同一の種類の溶融樹脂を吐出してもよいし、所望とする性状の複合樹脂を形成する等の目的で、互いに種類又は性状が異なる溶融樹脂を吐出するようにしてもよい。
【００８５】
本実施形態の第４吐出口は、第１吐出口と同様に、溶融樹脂を吐出できれば特に制限はなく、第３実施形態の第４吐出口と同義である。
【００８６】
複数の第４のノズル部８１ａ、８１ｂは、第１のノズル部１５の第１樹脂流通方向と直交する断面の周囲方向において、２つの第４のノズル部８１ａ、８１ｂの中心と、上記断面の中心と、を結ぶ線の角度を４５°〜１８０°の角度範囲として配置されている形態が好ましい。
例えば図１３に示すように、第１のノズル部１５の第１吐出口１１において、第４のノズル部８１ｘの中心Ｓ及び第４のノズル部８１ｚの中心Ｔと、第１のノズル部１５の中心Ｏと、を結ぶ線で形成される∠ＳＯＴが４５°〜１８０°である場合が好ましい。中でも、第１のノズル部１５の第１吐出口１１において、第４のノズル部８１ｘに対して他の第４のノズル部８１（即ち、第４のノズル部８１ｙ）が∠ＵＯＴ＝θをなす間隔で配置されるとした場合、複数の第４のノズル部８１は、互いに隣り合う第４のノズル部間において、第１のノズル部１５の外周面に周囲方向に沿って、θが９０°≦θ≦１８０°を満たす間隔で等間隔に配置されている態様が好ましく、θが１２０°≦θ≦１８０°を満たす間隔で等間隔に複数の配置されている態様がより好ましい。
【００８７】
第４筒部７９は、第２樹脂供給部９と第４吐出口７７との間を連通しており、第２樹脂供給部９から供給された第２樹脂（溶融樹脂）を流通して第４吐出口７７へ供給する。
【００８８】
なお、本実施形態において使用可能な第１樹脂及び第２樹脂の詳細は、第１実施形態と同様であり、好ましい態様も同様である。
【符号の説明】
【００８９】
１，３７  吐出ヘッド
３  ヒータ
５，５ａ，５ｂ，３５，５５，７５  複合ノズル
７  第１樹脂供給部
９  第２樹脂供給部
１０，４０  造形物（三次元構造物）
１１  第１吐出部
１３  第１筒部
１５  第１のノズル部
１７  第２吐出部
１９  第２筒部
２１  第２のノズル部
２５ａ，２５ｂ  芯部（第１樹脂）
２７，４７  鞘部
２９ａ，２９ｂ，４９  芯鞘構造を有する複合樹脂
３７  第３吐出部
３９  第３筒部
４１  第３のノズル部
５７，７７ａ，７７ｂ  第４吐出口
５９，７９  第４筒部
６１，８１ａ，８１ｂ  第４のノズル部
６７，８７  第２樹脂
６９，８９  複合樹脂
１００，２００  三次元造形装置
θ  第１のノズル部１５の第１吐出口１１における角度
θ１，θ２  第１樹脂の吐出方向と第２樹脂の吐出方向とがなす吐出角度
【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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