(57)【要約】      （修正有）【課題】連続繊維の捻じれを抑制する、造形装置の提供。【解決手段】造形装置１０は、連続繊維の束１１０に樹脂を含浸させた線状の造形材１００が排出される被排出部１４と、前記被排出部に対して曲線状に相対移動し、前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出する排出機構１２と、を備えることにより、造形材を１８０度以上回転させながら被排出部に排出する構成に比べ、連続繊維の捻じれを抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材が排出される被排出部と、
前記被排出部に対して曲線状に相対移動し、前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出する排出機構と、
を備える造形装置。
【請求項２】
前記排出機構は、
前記排出機構の前記被排出部に対する曲がり角度に応じた回転角度に前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する
請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記排出機構は、
前記曲がり角度よりも大きい回転角度に前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する
請求項２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記排出機構は、
前記曲がり角度よりも大きく且つ９０度以下の回転角度に前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する
請求項３に記載の造形装置。
【請求項５】
前記排出機構は、前記造形材に張力を付与した状態で、前記反対側へ前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項６】
前記排出機構は、
前記造形材を前記被排出部に排出する排出部と、
前記造形材を前記反対側へ回転させながら前記排出部へ前記造形材を搬送する搬送部と、
前記搬送部の上流側で前記造形材に張力を付与する付与部と、
を有する請求項５に記載の造形装置。
【請求項７】
前記排出機構は、
前記造形材を前記被排出部に排出する排出部と、
前記造形材を供給する供給機構と、
前記供給機構からの前記造形材を前記排出部へ前記造形材を搬送する搬送部と、
を有し、
前記供給機構及び前記搬送部が、前記反対側へ回転することで該反対側へ前記造形材を回転させながら前記排出部へ前記造形材を搬送する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項８】
前記供給機構は、
前記束を供給する供給部と、
前記供給部から供給された前記束に樹脂を含侵させる含浸部と、
を有し、
前記供給部、前記含浸部及び前記搬送部が、前記反対側へ回転することで該反対側へ前記造形材を回転させながら前記排出部へ前記造形材を搬送する
請求項７に記載の造形装置。
【請求項９】
前記排出機構は、
前記造形材に対する連続繊維の割合に応じて、前記造形材の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定が変更される
請求項１〜８のいずれか１項に造形装置。
【請求項１０】
前記排出機構における前記造形材の回転角度及び回転速度に応じて、造形条件の設定を変更する
請求項８又は９に記載の造形装置。
【請求項１１】
前記排出機構は、
前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出した後、前記曲がり方向に沿った順方向へ回転させながら前記被排出部に排出させる
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１２】
前記排出機構は、
前記被排出部に対して曲線状に相対移動する際において、
前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出した後、前記曲がり方向に沿った順方向へ回転させながら前記被排出部に排出させる動作を、繰り返す
請求項１１に記載の造形装置。
【請求項１３】
前記排出機構は、
前記造形材の回転角度としての捻じり角をθｔｗとし、
前記造形材の複数の連続繊維のうち前記排出機構の進行方向に対する垂直方向に沿って一番離れている連続繊維間の距離をｄ［ｍｍ］とし、前記連続繊維の破断伸び率をＥｆとし、
前記排出機構が前記被排出部に対して直線状に相対移動する場合の単位移動距離あたりのねじれ角をωｔｗ［ｒａｄ／ｍｍ］とし、
前記排出機構が前記被排出部に対して曲線状に相対移動する場合において、前記排出機構の前記被排出部に対する曲がり角度をθｄｐ［ｒａｄ]とし、曲率半径をＲ［ｍｍ]とし、曲がり角度θｄｐと捻じり角θｔｗの比をｋtwとした場合において、
前記被排出部に対して直線状に相対移動し前記造形材を前記被排出部に排出する際において、以下の条件１及び条件２ａを満たし、
前記被排出部に対して曲線状に相対移動し前記造形材を前記被排出部に排出する際において、以下の条件１及び条件２ｂを満たす
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の造形装置。
条件１：|θｔｗ|≦π／２
条件２ａ:|ｄωｔｗ|≦Ｅｆ
条件２ｂ:|ｄ(１＋ｋｔｗ)／Ｒ|≦Ｅｆ
【請求項１４】
前記排出機構は、複数備えられ、
一の前記排出機構が前記被排出部に対して曲線状に相対移動する際の曲率が、他の前記排出機構における曲率よりも大きい場合に、前記一の排出機構の回転角度を、前記他の排出機構の回転角度よりも大きくする
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１５】
前記他の排出機構は、前記曲率が予め定められた閾値を超える場合に前記造形材を回転させる
請求項１４に記載の造形装置。
【請求項１６】
連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材が排出される被排出部と、
前記被排出部に対して相対移動し、前記造形材の内周側の前記連続繊維と前記造形材の外周側の前記連続繊維とが接近するように、前記造形材を曲線状に前記被排出部に排出する排出機構と、
を備える造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、三次元造形装置において、造形材で曲線を形成する際に、造形材を１８０度ねじる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第１００４６５１１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、排出機構が、台などの被排出部に対して曲線状に相対移動し、造形材を１８０度以上回転させながら被排出部に排出する構成では、連続繊維が捻じれる場合がある。
【０００５】
本発明は、造形材を１８０度以上回転させながら被排出部に排出する構成に比べ、連続繊維の捻じれを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様は、連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材が排出される被排出部と、前記被排出部に対して曲線状に相対移動し、前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出する排出機構と、を備える。
【０００７】
第２態様では、前記排出機構は、前記排出機構の前記被排出部に対する曲がり角度に応じた回転角度に前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する。
【０００８】
第３態様では、前記排出機構は、前記曲がり角度よりも大きい回転角度に前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する。
【０００９】
第４態様では、前記排出機構は、前記曲がり角度よりも大きく且つ９０度以下の回転角度に前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する。
【００１０】
第５態様では、前記排出機構は、前記造形材に張力を付与した状態で、前記反対側へ前記造形材を回転させながら前記被排出部に排出する。
【００１１】
第６態様では、前記排出機構は、前記造形材を前記被排出部に排出する排出部と、前記造形材を前記反対側へ回転させながら前記排出部へ前記造形材を搬送する搬送部と、前記搬送部の上流側で前記造形材に張力を付与する付与部と、を有する。
【００１２】
第７態様では、前記排出機構は、前記造形材を前記被排出部に排出する排出部と、前記造形材を供給する供給機構と、前記供給機構からの前記造形材を前記排出部へ前記造形材を搬送する搬送部と、を有し、前記供給機構及び前記搬送部が、前記反対側へ回転することで該反対側へ前記造形材を回転させながら前記排出部へ前記造形材を搬送する。
【００１３】
第８態様では、前記供給機構は、前記束を供給する供給部と、前記供給部から供給された前記束に樹脂を含侵させる含浸部と、を有し、前記供給部、前記含浸部及び前記搬送部が、前記反対側へ回転することで該反対側へ前記造形材を回転させながら前記排出部へ前記造形材を搬送する。
【００１４】
第９態様では、前記排出機構は、前記造形材に対する連続繊維の割合に応じて、前記造形材の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定が変更される。
【００１５】
第１０態様では、前記排出機構における前記造形材の回転角度及び回転速度に応じて、造形条件の設定を変更する。
【００１６】
第１１態様では、前記排出機構は、前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出した後、前記曲がり方向に沿った順方向へ回転させながら前記被排出部に排出させる。
【００１７】
第１２態様では、前記排出機構は、前記被排出部に対して曲線状に相対移動する際において、前記被排出部に対する曲がり方向と反対側へ前記造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら前記被排出部に排出した後、前記曲がり方向に沿った順方向へ回転させながら前記被排出部に排出させる動作を、繰り返す。
【００１８】
第１３態様では、前記排出機構は、前記造形材の回転角度としての捻じり角をθｔｗとし、前記造形材の複数の連続繊維のうち前記排出機構の進行方向に対する垂直方向に沿って一番離れている連続繊維間の距離をｄ［ｍｍ］とし、前記連続繊維の破断伸び率をＥｆとし、前記排出機構が前記被排出部に対して直線状に相対移動する場合の単位移動距離あたりのねじれ角をωｔｗ［ｒａｄ／ｍｍ］とし、前記排出機構が前記被排出部に対して曲線状に相対移動する場合において、前記排出機構の前記被排出部に対する曲がり角度をθｄｐ［ｒａｄ]とし、曲率半径をＲ［ｍｍ]とし、曲がり角度θdpと捻じり角θtwの比をｋtwとした場合において、前記被排出部に対して直線状に相対移動し前記造形材を前記被排出部に排出する際において、以下の条件１及び条件２ａを満たし、前記被排出部に対して曲線状に相対移動し前記造形材を前記被排出部に排出する際において、以下の条件１及び条件２ｂを満たす。
条件１：|θｔｗ|≦π／２
条件２ａ:|ｄωｔｗ|≦Ｅｆ
条件２ｂ:|ｄ(１＋ｋｔｗ)／Ｒ|≦Ｅｆ
【００１９】
第１４態様では、前記排出機構は、複数備えられ、一の前記排出機構が前記被排出部に対して曲線状に相対移動する際の曲率が、他の前記排出機構における曲率よりも大きい場合に、前記一の排出機構の回転角度を、前記他の排出機構の回転角度よりも大きくする。
【００２０】
第１５態様では、前記他の排出機構は、前記曲率が予め定められた閾値を超える場合に前記造形材を回転させる。
【００２１】
第１６態様は、連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材が排出される被排出部と、前記被排出部に対して相対移動し、前記造形材の内周側の前記連続繊維と前記造形材の外周側の前記連続繊維とが接近するように、前記造形材を曲線状に前記被排出部に排出する排出機構と、を備える。
【発明の効果】
【００２２】
第１態様の構成によれば、造形材を１８０度以上回転させながら被排出部に排出する構成に比べ、連続繊維の捻じれが抑制される。
【００２３】
第２態様の構成によれば、排出機構の被排出部に対する曲がり角度に関わらず、造形材の回転角度が一定である構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００２４】
第３態様の構成によれば、曲がり角度以下の回転角度に造形材を回転させながら被排出部に排出する構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００２５】
第４態様の構成によれば、曲がり角度よりも大きく且つ９０度を超える回転角度に造形材を回転させながら被排出部に排出する構成に比べ、連続繊維の捻じれ及び、造形材の曲線部における割れが抑制される。
【００２６】
第５態様の構成によれば、張力が付与されていない状態の造形材を被排出部に排出する構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００２７】
第６態様の構成によれば、搬送部の下流側で造形材に張力を付与する構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００２８】
第７態様の構成によれば、搬送部のみが回転する構成に比べ、連続繊維の捻じれが抑制される。
【００２９】
第８態様の構成によれば、供給部及び含浸部の一方と搬送部とのみが回転する構成に比べ、連続繊維の捻じれが抑制される。
【００３０】
第９態様の構成によれば、造形材に対する連続繊維の割合に関わらず、排出機構における造形材の回転角度及び回転速度が一定である構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００３１】
第１０態様の構成によれば、排出機構における造形材の回転角度及び回転速度に関わらず、造形条件が一定である構成に比べ、造形物の造形不良が抑制される。
【００３２】
第１１態様の構成によれば、被排出部に対する曲がり方向と反対側へのみ造形材を回転させる構成に比べ、連続繊維の捻じれが抑制される。
【００３３】
第１２態様の構成によれば、被排出部に対する曲がり方向と反対側へ造形材を１８０度未満の範囲で回転させながら被排出部に排出した後、曲がり方向に沿った順方向へ回転させながら被排出部に排出させる動作を一回のみ行う構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００３４】
第１３態様の構成によれば、条件１のみを満たす構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【００３５】
第１４態様の構成によれば、複数の排出機構の回転角度を常に同じとする構成に比べ、連続繊維の捻じれが抑制される。
【００３６】
第１５態様の構成によれば、複数の排出機構によって常に造形材を回転させる構成に比べ、連続繊維の捻じれが抑制される。
【００３７】
第１６態様の構成によれば、造形材の内周側の連続繊維と、造形材の外周側の連続繊維との距離が一定になるように、造形材を曲線状に被排出部に排出する構成に比べ、造形材の曲線部での割れが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係る造形装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係る造形装置に用いられる連続繊維の束の断面図である。
【図３】本実施形態に係る造形装置に用いられる造形材の断面図である。
【図４】図１に示す造形装置の支持体を９０度回転させた状態を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る造形装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態に係る造形装置によって造形される造形物のＵ字状部分を示す図である。
【図７】本実施形態に係る造形ユニットの動作を示す概略図である。
【図８】本実施形態に係る造形ユニット曲がり角度と造形材の回転角度との関係を示した図である。
【図９】本実施形態に係る造形物のＵ字状部分を構成する造形材の断面を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る造形物のＵ字状部分における連続繊維の経路を示す図である。
【図１１】比較例に係る造形ユニットの動作を示す概略図である。
【図１２】比較例に係る造形物のＵ字状部分における連続繊維の経路を示す図である。
【図１３】扁平形状に変形した造形材の断面図である。
【図１４】扁平形状に変形した造形材の排出されたときの姿勢を示す図である。
【図１５】第三変形例に係る造形装置の構成を示す概略図である。
【図１６】第四変形例に係る造形ユニットの動作を示す概略図である。
【図１７】第四変形例に係る造形物のＵ字状部分における連続繊維の経路を示す図である。
【図１８】変形例に係る造形材を回転させる機構を示す概略図である。
【図１９】造形材の断面が非円形状である場合の回転機構を示す概略図である。
【図２０】造形材の断面を示す図である。
【図２１】最内側繊維の経路長、最外側繊維の経路長を示す図である。
【図２２】直線造形時の経路を示す図である。
【図２３】造形ユニットを複数有する場合の動作を示す概略図である。
【図２４】造形ユニットを複数有する造形装置の構成を示す概略図である。
【図２５】造形ユニットを複数有する場合の造形ユニットの制御を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、図中に示す矢印Ｈは装置上下方向（鉛直方向）を示し、矢印Ｗは装置幅方向（水平方向）を示し、矢印Ｄは装置奥行方向（水平方向）を示す。
【００４０】
（造形装置１０）
まず、造形装置１０について説明する。図１には、造形装置１０の概略構成が示されている。
【００４１】
図１に示される造形装置１０は、造形物を造形する装置である。具体的には、造形装置１０は、いわゆる溶解積層方式（ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式ともいう）の三次元造形装置（いわゆる３Ｄプリンタ）である。さらに具体的には、造形装置１０は、複数の層の層データに基づき、造形材１００によって各層を形成して、造形物を造形する装置である。
【００４２】
本実施形態に係る造形装置１０は、図１に示されるように、造形ユニット１２と、台１４と、移動機構１８と、制御部１６と、を備えている。なお、造形装置１０で用いられる造形材１００（図３参照）は、連続繊維１２０の束１１０（以下、繊維束１１０という）に樹脂１１２を含侵させた線状の造形材である。
【００４３】
（台１４、移動機構１８）
図１に示される台１４は、被排出部の一例である。具体的には、台１４は、造形材１００が排出される台である。さらに具体的には、台１４は、台１４に排出された造形材１００が載せられる台である。さらに言えば、造形材１００によって造形物が造形される台である。
【００４４】
台１４は、図１に示されるように、造形ユニット１２の下方に配置されている。台１４は、造形材１００が排出される被排出面１４Ａを有している。被排出面１４Ａは、造形材１００が載せられる面ともいえる。被排出面１４Ａは、造形ユニット１２側を向いている。すなわち、台１４は、上方側を向いている。さらに具体的には、被排出面１４Ａは、水平面とされている。
【００４５】
図１に示される移動機構１８は、台１４を移動させる機構である。具体的には、移動機構１８は、例えば、台１４を装置上下方向、装置幅方向及び装置奥行方向に移動させる機構である。換言すれば、移動機構１８は、造形ユニット１２を、台１４に対して相対的に装置上下方向、装置幅方向及び装置奥行方向に移動させる機構ともいえる。
【００４６】
さらに具体的には、移動機構１８は、台１４を、装置上下方向、装置幅方向及び装置奥行方向の任意の位置に移動可能とされている。これにより、移動機構１８は、台１４を曲線状に移動可能とされている。換言すれば、造形ユニット１２は、台１４に対して相対的に、被排出面１４Ａに沿って曲線上に移動可能な構成とされている。
【００４７】
移動機構１８としては、例えば、台１４を、装置上下方向、装置幅方向及び装置奥行方向の任意の位置に移動可能な三軸ロボが用いられる。
【００４８】
（造形ユニット１２）
図１に示される造形ユニット１２は、排出機構の一例である。具体的には、造形ユニット１２は、台１４に造形材１００を排出するユニットである。さらに具体的には、造形ユニット１２は、支持体６０と、供給機構２０と、搬送部４０と、排出部５０と、加圧ロール５６と、回転機構６２と、を有している。
【００４９】
（支持体６０）
支持体６０は、供給機構２０の各部と、搬送部４０と、を支持する支持体である。
【００５０】
（供給機構２０）
供給機構２０は、繊維束１１０に樹脂１１２を含侵させた線状の造形材１００を供給する機構である。具体的には、供給機構２０は、供給部２１と、巻掛ロール２２と、含浸部２４と、を有している。
【００５１】
（供給部２１）
供給部２１は、巻掛ロール２２へ繊維束１１０を供給する機能を有している。具体的には、供給部２１は、繊維束１１０が巻かれたリールで構成されている。この供給部２１は、支持体６０に対して回転可能に支持されている。
【００５２】
供給部２１は、図１の反時計方向に回転することで、繊維束１１０を装置幅方向（図１における左方側）へ送り出す。
【００５３】
なお、繊維束１１０とは、複数の連続繊維１２０が撚り合わされずに束ねられたものである。本実施形態では、連続繊維１２０には、一例として、直径０．００５〔ｍｍ〕の炭素繊維が用いられており、この連続繊維１２０が１０００本以上束ねられている。そして、束ねられた状態で、図２に示されるように、繊維束１１０の断面は、直径（図中Ｄ１）０．３〔ｍｍ〕以上０．４〔ｍｍ〕以下の円形状とされている。なお、図２では、繊維の本数を少なくして断面を示している。
【００５４】
（巻掛ロール２２）
巻掛ロール２２は、図１に示されるように、装置幅方向において、供給部２１の一方側（図１における左方側）に配置されており、支持体６０に対して回転可能に支持されている。そして、巻掛ロール２２には、供給部２１から巻き出された繊維束１１０が巻き掛けられている。
【００５５】
供給部２１から装置幅方向へ巻き出された繊維束１１０は、巻掛ロール２２に巻き掛けられることで、下方へ向きを変えて下方へ送られる。したがって、巻掛ロール２２は、繊維束１１０を下方へ案内する機能を有している。
【００５６】
（含浸部２４）
含浸部２４は、繊維束１１０に樹脂を含浸させて線状の造形材１００とする含浸部である。含浸部２４は、図１に示されるように、造形材１００が供給部２１から送られる送り方向において、巻掛ロール２２に対する下流側に配置されている。具体的には、含浸部２４は、巻掛ロール２２に対する下方側に配置されている。
【００５７】
この含浸部２４は、繊維束１１０が通過する通過部２６と、通過部２６へ樹脂を送り出す樹脂送出部２８と、を有している。
【００５８】
樹脂送出部２８の内部には、樹脂が収容されており、樹脂送出部２８は、収容された樹脂を加熱するヒータ２８Ａと、加熱された樹脂を通過部２６に送り出すスクリュー２８Ｂと、を有している。本実施形態では、一例として、樹脂送出部２８の内部には、樹脂としてポリプロピレン樹脂が収容されており、ヒータ２８Ａは、収容されたポリプロピレン樹脂を例えば、２００〔℃〕以上３００〔℃〕以下に加熱することで溶融している。
【００５９】
通過部２６は、供給部２１から送り出された繊維束１１０が通過するように配置されている。また、通過部２６は、上下方向に延びている円筒状とされており、供給部２１から巻き出された繊維束１１０を受け入れる受入口２６Ａと、内部を通過する繊維束１１０を周方向から囲むように樹脂が滞留している円柱状の滞留部２６Ｂとを有している。さらに、通過部２６は、樹脂が繊維束１１０に含侵した造形材１００を排出する排出ヘッド２６Ｃと、周壁に取り付けられ、滞留部２６Ｂに滞留している樹脂を加熱するヒータ２６Ｄと、を有している。そして、受入口２６Ａ、滞留部２６Ｂ、及び排出ヘッド２６Ｃは上方から下方へ向けてこの順番で並んでいる。本実施形態では、一例として、ヒータ２６Ｄは、滞留部２６Ｂに滞留しているポリプロピレン樹脂を２００〔℃〕以上３００〔℃〕以下に加熱する。
【００６０】
含浸部２４では、樹脂送出部２８は、加熱された樹脂を通過部２６の滞留部２６Ｂに送り出す。また、通過部２６は、受入口２６Ａから受け入れて滞留部２６Ｂを通過する繊維束１１０に樹脂を含浸させる。さらに、通過部２６は、樹脂が繊維束１１０に含侵した線状の造形材１００を排出ヘッド２６Ｃから排出する。また、排出ヘッド２６Ｃから排出された状態で、図３に示されるように、夫々の繊維間の隙間には、樹脂が含浸されており、造形材１００の断面は、直径０．３〔ｍｍ〕以上０．４〔ｍｍ〕以下の円形状とされている。なお、図３では、繊維の本数を少なくして断面を示している。
【００６１】
このように、繊維束１１０に樹脂を含浸させることで、夫々の繊維同士が樹脂によって接着される。これにより、含浸部２４は、夫々の繊維同士を接着させる接着手段として機能している。
【００６２】
（搬送部４０）
搬送部４０は、供給機構２０からの造形材１００を排出部５０へ搬送する機能を有している。搬送部４０は、図１に示されるように、造形材１００が供給部２１から送られる送り方向において、含浸部２４に対する下流側に配置されている。具体的には、搬送部４０は、含浸部２４に対する下方側に配置されている。
【００６３】
この搬送部４０は、例えば、一対の搬送ロール４２、４４を有している。搬送ロール４４は、造形材１００を挟んで搬送ロール４２の反対側に配置されている。
【００６４】
搬送ロール４２、４４は、支持体６０に回転可能に支持されている。この搬送ロール４２、４４は、図示しない駆動手段から駆動力が伝達されて、周方向に回転するようになっている。搬送部４０では、回転する搬送ロール４２、４４は、例えば、造形材１００を３０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕の速さで、挟持搬送するようになっている。なお、造形材１００の搬送速度は、３０〔ｍｍ／ｓｅｃ〕に限られない。
【００６５】
なお、一対の搬送ロール４２、４４は、造形材１００を加熱する加熱部を有していてもよい。また、搬送部４０としては、搬送ロールに替えて搬送ベルトを有していてもよい。
【００６６】
（排出部５０）
排出部５０は、造形材１００を台１４に排出する機能を有している。排出部５０は、図１に示されるように、造形材１００が供給部２１から送られる送り方向において、搬送部４０に対する下流側に配置されている。具体的には、排出部５０は、搬送部４０に対する下方側に配置されている。
【００６７】
また、排出部５０は、搬送部４０から送られた造形材１００が流入する流入口５０Ｃと、流入口５０Ｃから流入された造形材１００を台１４の被排出面１４Ａへ排出する排出口５０Ｂと、を有している。排出部５０は、造形材１００を加熱する加熱部を有していてもよい。
【００６８】
（加圧ロール５６）
加圧ロール５６は、排出部５０から排出された造形材１００を加圧する加圧部として機能する。具体的には、加圧ロール５６は、台１４の被排出面１４Ａに造形材１００を押し付けることで、造形材１００を台１４との間に挟むことで加圧する。加圧ロール５６が造形材１００を加圧することで、台１４に排出された造形材１００の高さが揃えられる。
【００６９】
なお、加圧ロール５６は、造形材１００を加熱する加熱部を有していてもよい。加熱部としては、例えば、加圧ロール５６の内部に設けられた加熱源が用いられる。さらに、加熱部としては、加圧ロール５６を外部から加熱する加熱装置であってもよい。当該加熱源及び当該加熱装置としては、電熱線やハロゲンランプなどを用いたヒータが挙げられる。
【００７０】
（回転機構６２）
回転機構６２は、図４に示されるように、排出部５０から台１４に向けて下方へ排出される造形材１００の軸線周りに支持体６０を回転させる機構である。具体的には、回転機構６２は、支持体６０を上下方向に沿った軸線周りに回転させる機構である。さらに言えば、回転機構６２は、供給機構２０及び搬送部４０を支持する支持体６０を、台１４の被排出面１４Ａに対する垂直方向に沿った軸線周りに正転及び逆転させる機構である。
【００７１】
換言すれば、回転機構６２は、供給機構２０及び搬送部４０を回転させる機能を有している。具体的には、回転機構６２は、供給部２１、巻掛ロール２２、含浸部２４及び搬送部４０を回転させる機能を有している。なお、図４は、支持体６０を９０度回転させた状態を示す図である。
【００７２】
回転機構６２は、支持体６０を回転させることで、造形材１００を上下方向に沿った軸線周りに回転させる機能を有している。具体的には、回転機構６２は、造形ユニット１２が台１４に対して曲線状に相対移動する場合に、台１４に対する造形ユニット１２の、曲がり方向ＲＡとは反対側の反対方向ＳＢ（図７参照）へ、１８０度未満の範囲で造形材１００を回転させる。なお、反対方向ＳＢへの回転は、造形材１００を自転させる回転であり、曲がり方向ＲＡへの移動は、造形材１００を公転させる移動といえる。回転機構６２の具体的な回転動作については、後述する。また、図７では、説明の便宜上、曲がり方向ＲＡへ移動する排出部５０の移動中心ＰＡから、排出部５０を離して図示している。
【００７３】
（制御部１６）
制御部１６は、造形装置１０の各部の動作を制御する。具体的には、制御部１６は、プログラムが記憶されたＲＯＭ（ロム）やストレージ等で構成された記憶部と、プログラムに従って動作するプロセッサと、を有しており、記憶部に記憶されたプログラムを読み出し、実行することにより、造形装置１０の各部の動作が制御される。
【００７４】
制御部１６は、図５に示されるように、機能構成として、移動機構１８の駆動を制御する移動機構制御部１６Ａと、含浸部２４の駆動を制御する含浸部制御部１６Ｂと、搬送部４０の駆動を制御する搬送部制御部１６Ｃと、回転機構６２の動作を制御する回転機構制御部１６Ｄと、を有している。含浸部制御部１６Ｂは、具体的には、含浸部２４のヒータ２８Ａ、スクリュー２８Ｂ及びヒータ２６Ｄの駆動を制御する。
【００７５】
制御部１６は、造形物の三次元データから作成された複数の層データに基づき、以下の造形動作が実行されるように、移動機構１８、供給機構２０、搬送部４０、及び回転機構６２の動作を制御する。
【００７６】
（造形装置１０の造形動作）
ここでは、造形物の三次元データから作成された複数の層データに基づき、曲線状部分を含む造形物を造形する造形動作について説明する。具体的には、当該層データに基づき、図６に示されるように、直線状部分２０２と曲線状部分２０３とを有するＵ字状部分２００を含む造形物を造形する造形動作について説明する。
【００７７】
Ｕ字状部分２００を造形する場合では、移動機構１８は、台１４を移動させることで、台１４に対して造形ユニット１２をＵ字状に相対移動させる。具体的には、まず、造形ユニット１２は、例えば、台１４の被排出面１４Ａに沿って、第一方向Ｍ１（図７参照）へ平面視にて直線状へ相対移動する（以下、第一直線移動という）。第一方向Ｍ１は、例えば、図１に示す装置幅方向Ｗである。
【００７８】
次に、造形ユニット１２は、例えば、台１４の被排出面１４Ａに対して、曲線状に相対移動する（以下、曲線移動という）。次に、造形ユニット１２は、例えば、台１４の被排出面１４Ａに沿って、第一方向Ｍ１に対する反対方向Ｍ２（図７参照）へ平面視にて直線状へ相対移動する（以下、第二直線移動という）。
【００７９】
具体的には、図７に示されるように、造形ユニット１２は、曲線移動において、台１４の被排出面１４Ａ（図１参照）に沿って、曲がり方向ＲＡ（矢印ＲＡ方向参照）に曲がりながら相対移動する。さらに言えば、造形ユニット１２は、曲線移動において、平面視にて円弧状に相対移動する。曲がり方向ＲＡとは、造形ユニット１２が、曲線移動において、進行する方向である。曲がり方向ＲＡは、図７の紙面において、時計回り方向（すなわち右方向に向かう方向）である。
【００８０】
なお、造形ユニット１２は、図７に示されるように、排出部５０の正面部５０Ａが移動方向下流側（進行方向）を向いた状態で相対移動する。また、図７では、排出部５０の排出口５０Ｂ及び、排出口５０Ｂから排出される造形材１００を透視して示している。また、第一直線移動において、造形材１００において、排出部５０の進行方向を向いていた部分が点１００Ａで示されている。点１００Ａは、曲線移動の開始時に、造形材１００において排出部５０の進行方向を向いていた部分を示しているともいえる。
【００８１】
そして、造形ユニット１２の曲線移動において、回転機構６２が、支持体６０を上下方向に沿った軸線周りに、曲がり方向ＲＡとは反対側の反対方向ＳＢ（矢印ＳＢ方向参照）へ回転させる。なお、曲がり方向ＲＡが図７の紙面における時計回り方向（すなわち右方向に向かう方向）であるのに対して、反対方向ＳＢは、点１００Ａが図７の紙面における反時計回り方向（すなわち左方向へ向かう方向）とされている。
【００８２】
そして、本実施形態に係る造形装置１０では、造形ユニット１２の曲線移動において、反対方向ＳＢへ造形材１００を、１８０度未満の範囲で回転させながら台１４に排出する。
【００８３】
回転機構６２は、具体的には、造形ユニット１２の曲線移動において、造形ユニット１２の台１４に対する曲がり角度θＡに応じた回転角度θＸに造形材１００を回転させながら台１４に排出する。
【００８４】
さらに具体的には、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲（図７のＮＡの範囲）では、回転角度θＸは、曲がり角度θＡよりも大きい回転角度とされる。さらに具体的には、回転角度θＸは、曲がり角度θＡよりも大きく且つ９０度以下の回転角度とされる。
【００８５】
したがって、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲では、図７及び図８に示されるように、曲がり角度θＡが大きくなるのに伴って造形材１００の回転角度θＸが大きくなっていく。なお、図７に示す角度θＢは、曲がり角度θＡと同じ角度である。また、図８は、曲がり角度θＡと回転角度θＸとの関係を示す図である。
【００８６】
また、曲がり角度θＡが９０度において、回転角度θＸは、造形ユニット１２の曲がり角度θＡと同じ９０度とされる。さらに、曲がり角度θＡが９０度を超え、１８０度未満の範囲（図７のＮＢの範囲）では、排出部５０が相対移動するのに伴って造形材１００の回転角度θＸが小さくなっていく。具体的には、曲がり角度θＡが９０度を超え、１８０度未満の範囲（図７のＮＢの範囲）では、曲がり角度θＡが０度から９０度未満の範囲（図７のＮＡの範囲）の逆の動作が造形材１００に対して行われる（図８参照）。すなわち、曲がり角度θＡが９０度を超え、１８０度未満の範囲（図７のＮＢの範囲）では、回転機構６２が、支持体６０を上下方向に沿った軸線周りに、曲がり方向ＲＡに沿った順方向ＳＡ（矢印ＳＡ方向参照）へ造形材１００を回転させることで、造形材１００を捻じり戻す。
【００８７】
そして、本実施形態では、造形ユニット１２の曲線移動の開始時において、造形材１００の内周側（すなわち、曲がり方向ＲＡ側）の連続繊維１２８（図９参照）と、造形材１００の外周側（すなわち、曲がり方向ＲＡとは反対側）の連続繊維１２９（図９参照）とは、図１０の破線で示されるような経路を進行する。
【００８８】
すなわち、連続繊維１２８は、連続繊維１２９に接近するように、造形材１００の内周側を進行する。換言すれば、連続繊維１２８は曲げ半径が大きくなるように、造形材１００の内周側を進行する。一方、連続繊維１２９は、連続繊維１２８に接近するように、造形材１００の外周側を進行する。連続繊維１２９は曲げ半径が小さくなるように、造形材１００の外周側を進行する。
【００８９】
このように、本実施形態に係る造形装置１０では、造形材１００の内周側の連続繊維１２８と造形材１００の外周側の連続繊維１２９とが接近するように、造形材１００を曲線状に台１４に排出する。なお、曲がり角度θＡとは、曲線移動の開始位置を０度とした角度である。回転角度θＸとは、曲線移動の開始時に、造形材１００において排出部５０の進行方向を向いていた部分（点１００Ａ）と造形材１００との結ぶ線ＨＡの進行経路１２Ｓに対する角度である。
【００９０】
ここで、造形ユニット１２の曲線移動において、造形材１００を反対方向ＳＢへ回転させずに、台１４に排出する図１１に示す構成（以下、本構成を第一比較例という）では、図１２に示されるように、連続繊維１２８と連続繊維１２９とは、接近せずに、一定の距離を保ったまま進行する。このため、造形材１００の外周側を進行する連続繊維１２９は、造形材１００の内周側を進行する連続繊維１２８に比べ、進行する距離が長くなるため、引っ張られて切れやすい。この結果、造形材１００が外周側で割れやすい。一方、造形材１００の内周側を進行する連続繊維１２８は、造形材１００の外周側を進行する連続繊維１２９に比べ、進行する距離が短くなるため、縮んで各部同士が重なりやすい。この結果、造形材１００が内周側でも割れやすい。したがって、第一比較例では、造形材１００の曲線部において割れが発生しやすい。
【００９１】
さらに、曲がり方向ＲＡへ造形材１００を回転させながら台１４に造形材１００を排出する構成（以下、本構成を第二比較例という）では、連続繊維１２８と連続繊維１２９とが離れ、造形材１００の曲線部において割れが発生しやすい。
【００９２】
これに対して、本実施形態に係る造形装置１０では、造形材１００の内周側の連続繊維１２８と造形材１００の外周側の連続繊維１２９とが接近するように、造形材１００を曲線状に台１４に排出する。
【００９３】
このため、造形材１００の外周側を進行する連続繊維１２９は、第一比較例及び第二比較例に比べ、進行する距離が短くなるため、切れにくい。この結果、造形材１００が外周側で割れにくい。また、造形材１００の内周側を進行する連続繊維１２８は、第一比較例及び第二比較例に比べ、進行する距離が長くなるため、各部分同士が内周側で重なりにくい。この結果、造形材１００が内周側でも割れにくい。よって、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。なお、図１０では、第一比較例において、連続繊維１２８及び連続繊維１２９が進行する位置が、二点鎖線で示されている。
【００９４】
また、造形装置１０では、前述のように、造形ユニット１２の曲線移動において、造形材１００を１８０度未満の範囲で回転させながら台１４に排出する。ここで、造形材１００を１８０度以上回転させながら台１４に排出する構成（以下、本構成を第三比較例という）では、連続繊維１２０が捻じれやすい。連続繊維１２０が捻じれると、造形物のＵ字状部分２００を構成する造形材１００に起伏が生じたり、連続繊維１２０が破損したりする。
【００９５】
これに対して、造形装置１０では、造形ユニット１２の曲線移動において、造形材１００を１８０度未満の範囲で回転させながら台１４に排出するので、第三比較例に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。
【００９６】
また、造形装置１０では、造形ユニット１２の曲線移動において、造形ユニット１２の台１４に対する曲がり角度θＡに応じた回転角度θＸに造形材１００を回転させながら台１４に排出する。具体的には、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲では、曲がり角度θＡが大きくなるのに伴って造形材１００の回転角度θＸが大きくなっていく。これにより、造形ユニット１２の台１４に対する曲がり角度θＡに関わらず、造形材１００の回転角度θＸが一定である構成（以下、本構成を第四比較例という）に比べ、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲において、連続繊維１２８と連続繊維１２９とが、徐々に接近する。このため、第四比較例に比べ、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。
【００９７】
また、造形装置１０では、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲において、回転角度θＸは、曲がり角度θＡよりも大きい回転角度とされている。
【００９８】
このため、曲がり角度以下の回転角度に造形材を回転させながら被排出部に排出する構成（以下、本構成を第五比較例という）に比べ、連続繊維１２８と連続繊維１２９とが、接近する。このため、第五比較例に比べ、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。
【００９９】
また、造形装置１０では、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲において、回転角度θＸは、９０度以下の回転角度とされている。このため、９０度を超える回転角度に造形材１００を回転させる構成に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。この結果、連続繊維１２０の破損、さらには、当該破損に起因する造形材１００の曲線部における割れが抑制される。
【０１００】
すなわち、造形装置１０によれば、曲がり角度θＡよりも大きく且つ９０度を超える回転角度θＸに造形材１００を回転させながら台１４に排出する構成に比べ、造形材１００の曲線部における割れが抑制される。
【０１０１】
また、造形装置１０では、回転機構６２が、供給機構２０及び搬送部４０を反対方向ＳＢへ回転させることで、造形材１００を反対方向ＳＢへ回転させる。このため、搬送部４０のみが回転する構成に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。
【０１０２】
さらに具体的には、造形装置１０では、回転機構６２が、供給部２１、巻掛ロール２２、含浸部２４及び搬送部４０を反対方向ＳＢへ回転させることで、造形材１００を反対方向ＳＢへ回転させる。このため、供給部２１、巻掛ロール２２及び含浸部２４の一部と、搬送部４０のみが回転する構成に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。
【０１０３】
また、造形装置１０では、曲がり角度θＡが９０度を超え、１８０度未満の範囲（図７のＮＢの範囲）では、回転機構６２が、支持体６０を上下方向に沿った軸線周りに、曲がり方向ＲＡに沿った順方向ＳＡ（矢印ＳＡ方向参照）へ造形材１００を回転させることで、造形材１００を捻じり戻す。このため、回転機構６２が、支持体６０を反対方向ＳＢへのみ回転させる構成に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。このように、本実施形態では、回転機構６２が支持体６０を順方向ＳＡに回転させることで、強制的に造形材１００を回転させるが、例えば、造形材１００を反対方向ＳＢへ回転させた後、造形材１００を拘束する拘束力を解放すること（すなわち造形材１００を非拘束とすること）で、造形材１００を順方向ＳＡへ回転させる構成であってもよい。
【０１０４】
なお、造形ユニット１２では、被排出面１４Ａに層が一層形成されると、移動機構１８は、台１４を下方へ移動させ、前述した工程を繰り返し、層を複数重ねることで、造形物が造形される。
【０１０５】
（第一変形例）
造形装置１０としては、断面円形状の造形材１００を断面扁平形状に変形した状態で（図１３参照）、台１４に排出する構成であってもよい。
【０１０６】
ここで、扁平形状の断面とは、断面の一方向の長さが、断面において一方向に対して交差する交差方向の長さと比して長くなると共に、交差方向を向く一対の平面（以下「扁平平面１００Ｄ」）が形成されている断面である。つまり、扁平平面１００Ｄとは、扁平形状の短手方向を向く一対の平面のことである。
【０１０７】
造形材１００の断面扁平形状へ変形は、例えば、搬送部４０の一対の搬送ロール４２、４４で、加圧及び加熱することで行われる。この場合では、一対の搬送ロール４２、４４の少なくとも一方に、造形材１００を加熱する加熱部が備えられる。
【０１０８】
本変形においても、図１４に示されるように、造形ユニット１２の曲線移動において、造形材１００を上下方向に沿った軸線周りに、曲がり方向ＲＡとは反対側の反対方向ＳＢ（矢印ＳＢ方向参照）へ回転させる。
【０１０９】
（第二変形例）
造形ユニット１２は、造形材１００に対する連続繊維の割合に応じて、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定を変更する構成であってもよい。
【０１１０】
ここで、造形材１００に対する連続繊維の割合が大きくなると、造形材１００の剛性が高くなるため、造形材１００が回転しにくくなる。換言すれば、造形材１００に対する連続繊維の割合が大きくなると、回転機構６２による支持体６０の回転量に対して、造形材１００の回転量が低下する場合がある。また、回転機構６２による支持体６０の回転に対して、造形材１００が排出部５０において回転する応答性が低下する場合がある。
【０１１１】
そこで、制御部１６が、例えば、造形材１００に対する連続繊維の割合が大きくなった場合に、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つが大きくなるように、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定を変更する。
【０１１２】
これにより、造形材に対する連続繊維の割合に関わらず、排出機構における造形材の回転角度及び回転速度が一定である構成（以下、本構成を第六比較例という）に比べ、造形材１００の回転不良（狙いの回転角度に回転しないこと）が抑制される。この結果、第六比較例に比べ、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。
【０１１３】
造形材１００に対する連続繊維の割合は、含浸部２４において繊維束１１０に供給される樹脂の量によって変更される。具体的には、含浸部２４において繊維束１１０に供給される樹脂の量が多くなると、造形材１００に対する連続繊維の割合が小さくなり、含浸部２４において繊維束１１０に供給される樹脂の量が少なくなると、造形材１００に対する連続繊維の割合が大きくなる。制御部１６は、造形材１００に対する樹脂の量から求められる、造形材１００に対する連続繊維の割合に基づいて、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定を変更する。
【０１１４】
また、制御部１６は、造形材１００に対する連続繊維の割合が小さくなった場合に、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つが小さくなるように、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定を変更してもよい。
【０１１５】
さらに、造形ユニット１２における造形材１００の回転角度及び回転速度に応じて、造形条件の設定を変更してもよい。なお、造形条件とは、含浸部２４のヒータ２８Ａの加熱温度、や当該ヒータ２８Ａによる樹脂の加熱時間などが挙げられる。
【０１１６】
ここで、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つが大きくなると、連続繊維１２０の捻じれが大きくなり、造形物のＵ字状部分２００を構成する造形材１００に起伏が生じやすくなる。
【０１１７】
そこで、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つが大きくなるように、造形材１００の回転角度及び回転速度の少なくとも１つの設定を変更された場合に、例えば、含浸部２４のヒータ２８Ａの加熱温度、及び、当該ヒータ２８Ａによる樹脂の加熱時間に少なくとも一方を大きくする。
【０１１８】
これにより、造形ユニット１２における造形材１００の回転角度及び回転速度に関わらず、造形条件が一定である構成に比べ、造形物のＵ字状部分２００を構成する造形材１００に起伏が低減され、造形物の造形不良が抑制される。
【０１１９】
（第三変形例）
さらに、造形ユニット１２は、図１５に示されるように、造形材１００に張力を付与した状態で、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させながら台１４に排出する構成であってもよい。
【０１２０】
具体的には、図１５に示される構成では、搬送部４０の上流側で造形材１００に張力を付与する付与部９０が設けられている。付与部９０は、具体的には、巻掛ロール２２に対する供給部２１とは反対側（図１５の左側）へ、巻掛ロール２２を引っ張る引っ張りバネで構成されている。付与部９０は、巻掛ロール２２を引っ張ることで、造形材１００に対して張力を付与する。これにより、造形ユニット１２は、造形材１００に張力を付与した状態で、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させながら台１４に排出する。造形材１００に付与される張力は、例えば、５００ｇｆ（すなわち４．９Ｎ）とされる。なお、造形材１００に付与される張力は、これに限られるものではない。
【０１２１】
ここで、張力が付与されていない状態の造形材１００を台１４に排出する構成（以下、本構成を第七比較例という）では、造形材１００が弛むことで、造形材１００の回転不良（狙いの回転角度に回転しないこと）が生じる場合がある。
【０１２２】
本変形例では、造形ユニット１２は、造形材１００に張力を付与した状態で、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させながら台１４に排出するので、第七比較例に比べ、造形材１００の回転不良（狙いの回転角度に回転しないこと）が抑制される。この結果、第七比較例に比べ、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。
【０１２３】
また、搬送部４０の下流側で造形材１００に張力を付与する構成（以下、本構成を第八比較例という）では、造形材１００が弛むことで、造形材１００の搬送不良（狙いの搬送量分を搬送できないこと）が生じる場合がある。
【０１２４】
本変形例では、搬送部４０の上流側で造形材１００に張力を付与するので、第八比較例に比べ、造形材１００の搬送不良（狙いの搬送量分を搬送できないこと）が抑制される。
【０１２５】
（第四変形例）
前述の図７に示される例では、曲がり角度θＡが９０度未満の範囲（図７のＮＡの範囲）では、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させた後、曲がり角度θＡが９０度を超え１８０度未満の範囲（図７のＮＢの範囲）では、順方向ＳＡへ造形材１００を回転させていたが、これに限られない。
【０１２６】
例えば、曲がり角度θＡが１８０度以下の範囲において、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させた後、順方向ＳＡへ造形材１００を回転させる動作を繰り返してもよい。具体的には、一例として、図１６に示されるように、造形材１００の回転動作が実行される。図１６に示される例では、曲がり角度θＡが４５度以下の範囲（図１６のＭＡの範囲）において、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させた後、曲がり角度θＡが４５度を超え９０度以下の範囲（図１６のＭＢの範囲）において、順方向ＳＡへ造形材１００を回転させることで、造形材１００を捻じり戻す。
【０１２７】
曲がり角度θＡが４５度以下の範囲（図１６のＭＡの範囲）では、具体的には、回転角度θＸは、曲がり角度θＡ以上の回転角度とされる。さらに具体的には、回転角度θＸは、曲がり角度θＡと同じ角度とされる。したがって、曲がり角度θＡが４５度以下の範囲では、図１６に示されるように、曲がり角度θＡが大きくなるのに伴って造形材１００の回転角度θＸが大きくなっていく。なお、曲がり角度θＡが４５度以下の範囲（図１６のＭＡの範囲）において、回転角度θＸは、曲がり角度θＡよりも大きく且つ９０度以下の回転角度とされていてもよい。
【０１２８】
また、曲がり角度θＡが４５度を超え９０度以下の範囲（図１６のＭＢの範囲）では、曲がり角度θＡが大きくなるのに伴って、造形材１００の回転角度θＸが小さくなっていく。曲がり角度θＡが９０度において、回転角度θＸは０度となる。
【０１２９】
さらに、図１６に示される例では、曲がり角度θＡが９０度を超え１３５度以下の範囲（図１６のＭＣの範囲）において、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させた後、曲がり角度θＡが１３５度を超え１８０度未満の範囲（図１６のＭＤの範囲）において、順方向ＳＡへ造形材１００を回転させることで、造形材１００を捻じり戻す。
【０１３０】
曲がり角度θＡが９０度を超え１３５度以下の範囲（図１６のＭＣの範囲）では、図１６に示されるように、曲がり角度θＡが大きくなるのに伴って造形材１００の回転角度θＸが大きくなっていく。曲がり角度θＡが１３５度において、回転角度θＸは例えば、４５度となる。
【０１３１】
また、曲がり角度θＡが１３５度を超え１８０度以下の範囲（図１６のＭＤの範囲）では、曲がり角度θＡが大きくなるのに伴って、造形材１００の回転角度θＸが小さくなっていく。曲がり角度θＡが１８０度において、回転角度θＸは０度となる。
【０１３２】
このように、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させた後、順方向ＳＡへ造形材１００を回転させる動作を繰り返すことで、一回の動作における反対方向ＳＢへの回転角度θＸを小さくしても、図１７に示されるように、造形材１００の内周側の連続繊維１２８（図９参照）と造形材１００の外周側の連続繊維１２９（図９参照）とが接近するように、造形材１００が曲線状に台１４に排出される。
【０１３３】
この結果、連続繊維１２８と連続繊維１２９との経路長差が小さくなるので、反対方向ＳＢへ造形材１００を回転させた後、順方向ＳＡへ造形材１００を回転させる動作を一回のみ行う構成に比べ、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。
【０１３４】
なお、図１６に示される例では、４５度毎に造形材１００の回転方向を替えていたが、例えば、３０度毎に造形材１００の回転方向を替える構成であってもよい。
【０１３５】
（造形材１００を回転させる構成の変形例）
図１に示される例では、回転機構６２が支持体６０を回転させることで、造形材１００をその軸線周りに回転させる構成であったが、これに限られない。例えば、図１８に示されるように、回転機構６２が搬送部４０を単独で回転させることで、造形材１００をその軸線周りに回転させる構成であってもよい。この構成では、図１８に示されるように、搬送部４０を回転可能に支持する支持部材４７を、回転機構６２が上下方向に沿った軸線周りに回転させることで、造形材１００をその軸線周りに回転させる。
【０１３６】
さらに、造形材１００の断面が非円形状である場合には、図１９に示されるように、造形材１００が通される通し部としてのガイド４９を、回転機構６２が上下方向に沿った軸線周りに回転させることで、造形材１００をその軸線周りに回転させる構成であってもよい。この構成では、ガイド４９は、例えば、図１に示される搬送部４０と排出部５０との間に配置される。
【０１３７】
なお、上記の支持部材４７やガイド４９に応力センサを設けて、造形材１００に蓄積された応力（捻じり力）を検知する構成としてもよい。さらに、この検知結果に基づいて、造形材１００の回転角度θＸを制御してもよい。
【０１３８】
（造形材１００の許容される捻じり角）
ここで、造形材１００の許容される捻じり角について説明する。
【０１３９】
造形材１００中に複数存在する連続繊維１２０のうち、造形方向に対する垂直方向に沿って一番離れている連続繊維１２０間の距離を、繊維間距離ｄ［ｍｍ］とする（図２０参照）。造形材１００が断面円形である場合は、造形材１００における垂直方向の一端側及び他端側に配置された連続繊維１２０間の距離となる。なお、造形方向とは、造形ユニット１２（具体的には排出部５０）が進行する方向である（図７の矢印Ｍ１、矢印Ｍ２及び矢印ＲＡ参照）。
【０１４０】
繊維間距離ｄ［ｍｍ］を造形中も変化せず固定した値と仮定すると、常に造形材１００を造形方向に向けて曲率半径Ｒ［ｍｍ］、造形角度θｄｐ［ｒａｄ］の曲線を造形した場合、最内側繊維の経路長（図２１の１０Ｌ）と最外側繊維の経路長（図２１の１２Ｌ）の差は、下記のとおりとなる（図２１参照）。なお、造形角度θｄｐは、図７における曲がり角度θＡに相当する。
【０１４１】
経路長差＝（Ｒ＋１／２ｄ）θｄｐ−（Ｒ−１／２ｄ）θｄｐ＝ｄθｄｐ［ｍｍ］
【０１４２】
このとき、造形材１００の中心の経路長はＲθｄｐ［ｍｍ］となるから、連続繊維１２０の伸び率はｄ／Ｒとなる。
【０１４３】
一般に炭素繊維は、それ以上引っ張ると破断する破断伸び率という特性値をもっている。例えば、破断伸び率Ｅｆ＝１％の場合、１００ｍｍの繊維を１０１ｍｍ超えて伸ばすと破断する。よって、曲線造形時にｄ／Ｒ＞Ｅｆとなると、連続繊維１２０が破断して強度が落ちる。
【０１４４】
連続繊維１２０の破断を回避するには、繊維間距離ｄを小さくするか、曲率半径を大きくして、条件ｄ／Ｒ≦Ｅｆを守る必要があるが、繊維間距離ｄを小さくすると、造形所要時間が増えるデメリットがあり、曲率半径Ｒを大きくすると、細かく造形できない問題が発生する。
【０１４５】
ここで、造形方向から造形材１００を捻じった捻じり角θｔｗ［ｒａｄ］を一定のまま、曲線を造形した場合の連続繊維の伸び率はｄｃｏｓθｔｗ／Ｒとなり、捻じることで伸び率を小さくすることができる（図２２参照）。なお、捻じり角θｔｗは、図７における回転角度θＸに相当する。
【０１４６】
また、造形材１００を捻じるときにも、連続繊維１２０に経路長差が発生する。簡単に説明するため、まず、直線造形時に造形材１００をねじる場合を考えると、以下のようになる。
【０１４７】
図２２に示されるように、Ｌ［ｍｍ］造形中に造形材１００をΔθｔｗ［ｒａｄ］だけねじる場合、連続繊維１２０の両端について、造形方向と垂直の成分は逆方向で相殺され、造形方向と平行の成分の差が経路長差となる。
【０１４８】
よって、伸び率は、(ｄｓｉｎΔθｔｗ)／Ｌである。
【０１４９】
上記計算を曲線造形時に拡張すると、以下のようになる。ＬはＲθｄｐ［ｍｍ］となる。
【０１５０】
Δθｔｗが、造形角θｄｐの逆方向、つまり−θｄｐと一致する場合、ねじりによる伸び率ｒａｔｅｔｗは、下記の通りである。
【０１５１】
ｒａｔｅｔｗ＝(ｄｓｉｎΔθｔｗ)／Ｒθｄｐ＝（ｄｓｉｎ（−θｄｐ）)／Ｒθｄｐ
ｘが０に近い極小値ではｓｉｎｘ／ｘ≒１であるからｘ＝θｄｐとして、
ｒａｔｅｔｗ＝−ｄ／Ｒ
【０１５２】
曲線造形による伸び率ｒａｔｅｄｐは、ｄ／Ｒと逆符号の同値となる。これは、逆方向に造形材１００をねじって曲線造形した場合の繊維伸び率は、曲線造形によるものと捻じりによるものが相殺され、ｒａｔｅｔｗ＋ｒａｔｅｄｐ＝０となり、全体の繊維伸び率ゼロとなり、破断を回避できる効用を数式で表現したことになる。
【０１５３】
したがって、造形時において|ｒａｔｅｔｗ＋ｒａｔｅｄｐ|＜Ｅｆという条件を常に成立させることで、連続繊維１２０の損傷（具体的には破断）が回避される。
【０１５４】
そして、本実施形態では、造形材１００の回転角度としての捻じり角をθｔｗとし、造形材１００の複数の連続繊維１２０のうち造形ユニット１２の進行方向に対する垂直方向に沿って一番離れている連続繊維間の距離をｄ［ｍｍ］とし、連続繊維１２０の破断伸び率をＥｆとし、造形ユニット１２が直線移動する場合の単位移動距離あたりのねじれ角をωｔｗ［ｒａｄ／ｍｍ］とし、造形ユニット１２が曲線移動する場合において、曲がり角度をθｄｐ［ｒａｄ]とし、曲率半径をＲ［ｍｍ]とし、曲がり角度θｄｐと捻じり角θｔｗの比をｋtwとした場合において、造形ユニット１２が直線移動する場合において、以下の条件１及び条件２ａを満たし、造形ユニット１２が曲線移動する場合において、以下の条件１及び条件２ｂを満たす。
【０１５５】
条件１：|θｔｗ|≦π／２
条件２ａ:|ｄωｔｗ|≦Ｅｆ
条件２ｂ:|ｄ(１＋ｋｔｗ)／Ｒ|≦Ｅｆ
【０１５６】
この構成によれば、条件１のみを満たす構成に比べ、連続繊維１２０の損傷（具体的には破断）が回避されるため、造形材１００の曲線部での割れが抑制される。
【０１５７】
（造形ユニット１２が複数備えられる変形例）
造形装置１０は、図２３及び図２４に示されるように、造形ユニット１２を複数有する構成であってもよい。図２３及び図２４に示される例では、４つの造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが備えられている。本変形例では、造形装置１０は、４つの造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの進行方向（図２３におけるＸ１方向）に対する垂直方向（図２３におけるＹ１方向）に延びる支持部１９を有している。造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが支持部１９に支持されており、支持部１９が進行方向へ移動することで、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが一体に進行方向へ移動する。
【０１５８】
具体的には、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの各々の支持体６０（図１及び図４参照）が、支持部１９に対して回転可能に支持されており、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの各々において、造形材１００の回転角度θＸ（捻じり角）が変更可能となっている。
【０１５９】
本変形例では、４つの造形ユニット１２の各々において、排出部５０から排出される造形材１００の送り速度（具体的には搬送部４０による造形材１００の搬送速度）及び造形材１００の回転角度θＸ（捻じり角）が制御される。
【０１６０】
具体的には、例えば、造形ユニット１２の曲線移動（図２３において矢印ＺＢで示す移動）において、最内側に配置された造形ユニット１２Ａよりも、外側に配置された造形ユニット１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄにおいて、搬送部４０による造形材１００の搬送速度が速くされる。具体的には、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの順で徐々に速度が速くなるように、搬送部４０の搬送速度が制御される。なお、図２３において矢印ＺＤで示す曲線移動においては、造形ユニット１２Ｄ、１２Ｃ、１２Ｂ、１２Ａの順で徐々に速度が速くなるように、搬送部４０の搬送速度が制御される。
【０１６１】
これにより、造形ユニット１２の曲線移動において、内周側に比べて経路長が長い外周側において、造形材１００の送り速度が速くなる。
【０１６２】
また、造形ユニット１２の曲線移動において、最内側に配置された造形ユニット１２よりも、外側に配置された造形ユニット１２において、回転角度θＸ（捻じり角）が小さくされる。
【０１６３】
例えば、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを、図２３に示されるように曲線移動を含む移動をさせる場合における造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの各々の回転角度θＸ（捻じり角）は、図２５のグラフに示されるように、制御される。
【０１６４】
なお、図２５において、「全体造形曲率」は、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄによって造形される造形材１００全体の造形曲率を示す。図２３において右方向（すなわち時計回り方向）へ曲がる場合を「正」で示し、図２３において左方向（すなわち反時計回り方向）へ曲がる場合を「負」で示している。
【０１６５】
図２５において、「支持部の進行方向角度」は、支持部１９（すなわち造形ユニット１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ）の進行方向を示している。当該進行方向が、図２３における上方向である場合を「０°」で示し、図２３における下方向である場合を「180°」で示し、図２３における右方向である場合を「正」で示し、図２３における左方向である場合を「負」で示している。図２３において、当該進行方向を矢印Ｘ１にて示している。また、図２５における矢印ＺＡ、矢印ＺＢ、矢印ＺＣ、矢印ＺＤ及び矢印ＺＥで示す移動範囲は、図２３において同じ矢印で示す移動範囲に対応する。
【０１６６】
そして、図２５のグラフに示されるように、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、各々の曲線移動における曲率（曲率半径）に応じて、捩じり角が制御される。具体的には、矢印ＺＡで示される移動範囲では、造形ユニット１２Ｄ、１２Ｃ、１２Ｂ、１２Ａの順で徐々に回転角度θＸ（捻じり角）が大きくなるように、回転角度θＸ（捻じり角）が制御される。曲線移動における曲率が小さい場合（すなわち曲率半径が大きい場合）には、造形材１００の伸び率が小さいため、曲率が予め定められた閾値（具体的には制限値）以下である造形ユニット１２については、回転動作を実行しない。換言すれば、曲率が予め定められた閾値を超える場合において、造形ユニット１２が造形材１００を回転させる。
【０１６７】
また、矢印ＺＤで示される移動範囲では、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃよりも、造形ユニット１２Ｄにおいて，回転角度θＸ（捻じり角）が大きくなるように、回転角度θＸ（捻じり角）が制御される。
【０１６８】
以上により、造形ユニット１２の曲線移動において、内周側に比べて曲率が小さくなる外周側において、造形材１００の回転角度θＸ（捻じり角）が小さくなる。この結果、造形ユニット１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転角度を常に同じとする構成に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。また、本変形例では、曲率が予め定められた閾値を超える場合において、造形ユニット１２が造形材１００を回転させるので、閾値に関係なく複数の造形ユニット１２によって造形材１００を常に回転させる構成に比べ、連続繊維１２０の捻じれが抑制される。
【０１６９】
（他の変形例）
本実施形態では、台１４を造形ユニット１２に対して移動させたが、これに限られない。例えば、造形ユニット１２を台１４に対して移動させる構成であってもよく、造形ユニット１２及び台１４の少なくとも一方を移動させることで、造形ユニット１２が台１４に対して相対移動する構成であればよい。
【０１７０】
また、本実施形態では、造形装置１０は、含浸部２４を備えたが、含浸部２４を備えなくてもよい。この場合では、例えば、繊維束１１０に樹脂１１２を予め含侵させた線状の造形材１００を供給部２１から供給する構成であってもよい。
【０１７１】
また、本実施形態では、回転角度θＸが、曲がり角度θＡよりも大きく且つ９０度以下の回転角度とされていたが、これに限られない。例えば、回転角度θＸは、曲がり角度θＡよりも小さくてもよい。また、回転角度θＸは、１８０度未満の範囲であれば、９０度を超える角度であってもよい。
【符号の説明】
【０１７２】
１０ 造形装置
１２ 造形ユニット（排出機構の一例）
１４ 台（被排出部の一例）
２０ 供給機構
２１ 供給部
２４ 含浸部
４０ 搬送部
５０ 排出部
９０ 付与部
１００ 造形材
【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】
2020131699.tif 000015
【図１４】
2020131699.tif 000016
【図１５】
2020131699.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2020131699.tif 000020
【図１９】
2020131699.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2020131699.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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