(57)【要約】【課題】連続繊維の束に樹脂を含侵させた後、その断面形状を維持した状態で、造形材を被排出部に排出する場合と比して、造形物を構成する造形材の強度を高くすることができる造形装置を得る。【解決手段】回転する一対の加熱ロール４２、４４が、通過部２６から排出された造形材１００を加熱しながら挟み込んで搬送する。さらに、加熱ロール４４が、造形材１００を加熱ロール４２へ加圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被排出部と、
連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材の断面を小さくする縮小部と、
前記被排出部に対して相対移動し、前記縮小部によって断面が小さくされた前記造形材を前記被排出部に排出し、前記造形材が硬化してなる層を複数重ねる排出部と、
を備える造形装置。
【請求項２】
連続繊維の束に樹脂を含侵させて線状の造形材を前記縮小部に供給する含浸部を備える請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記縮小部は、前記造形材を加圧、加熱して前記造形材の断面を小さくする請求項１又は２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記縮小部は、
内部に熱源が設けられた加熱ロールと、
内部に熱源が設けられており、前記造形材を前記加熱ロールに向けて加圧する他の加熱ロールと、を有する請求項３に記載の造形装置。
【請求項５】
回転する前記加熱ロールと回転する前記他の加熱ロールとが、前記造形材を挟持搬送することで、前記排出部から前記造形材が排出される請求項４に記載の造形装置。
【請求項６】
前記縮小部は、前記造形材の断面の一方向の長さが、前記断面において前記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ように、断面円形状の造形材の断面を小さくする請求項１〜５の何れか１項に記載の造形装置。
【請求項７】
前記縮小部は、前記造形材の断面が扁平形状となるように前記造形材の断面を小さくする請求項６に記載の造形装置。
【請求項８】
前記縮小部は、前記造形材の断面が楕円形状となるように前記造形材の断面を小さくする請求項６に記載の造形装置。
【請求項９】
前記被排出部は、前記排出部から排出される前記造形材が載せられる被排出面を備え、
前記被排出部及び前記排出部の少なくとも一方は、前記造形材が前記被排出面に載せられた状態で、前記造形材における断面の前記一方向が前記被排出面に沿うように相対移動する請求項６〜８の何れか１項に記載の造形装置。
【請求項１０】
前記被排出部は、前記排出部から排出される前記造形材が載せられる被排出面を備え、
前記被排出部及び前記排出部の少なくとも一方は、前記造形材が前記被排出面に載せられた状態で、前記造形材の扁平平面が前記被排出面に接触又は対向するように相対移動する請求項８に記載の造形装置。
【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、３Ｄプリンタ、強化フィラメント及びそれらの使用方法に関する種々の実施形態が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５３１０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材を被排出部に排出し、この造形材を複数重ねることで造形物を造形する溶解積層方式（ＦＤＭ方式（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ））の造形装置（３Ｄプリンタ）がある。
【０００５】
この造形装置では、連続繊維の束に樹脂を含侵させた後、その断面形状を維持した状態で、造形材が被排出部に排出される。このような場合には、樹脂による連続繊維間の接着力が弱く、造形物を構成する造形材の強度が不足してしまうことがある。
【０００６】
本発明の課題は、連続繊維の束に樹脂を含侵させた後、その断面形状を維持した状態で、造形材を被排出部に排出する場合と比して、造形物を構成する造形材の強度を高くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る造形装置は、被排出部と、連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材の断面を小さくする縮小部と、前記被排出部に対して相対移動し、前記縮小部によって断面が小さくされた前記造形材を前記被排出部に排出し、前記造形材が硬化してなる層を複数重ねる排出部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に係る造形装置は、請求項１に記載の造形装置において、連続繊維の束に樹脂を含侵させて線状の造形材を前記縮小部に供給する含浸部を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３に係る造形装置は、請求項１又は２に記載の造形装置において、前記縮小部は、前記造形材を加圧、加熱して前記造形材の断面を小さくすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に係る造形装置は、請求項３に記載の造形装置において、前記縮小部は、内部に熱源が設けられた加熱ロールと、内部に熱源が設けられており、前記造形材を前記加熱ロールに向けて加圧する他の加熱ロールと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に係る造形装置は、請求項４に記載の造形装置において、回転する前記加熱ロールと回転する前記他の加熱ロールとが、前記造形材を挟持搬送することで、前記排出部から前記造形材が排出されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係る造形装置は、請求項１〜５の何れか１項に記載の造形装置において、前記縮小部は、前記造形材の断面の一方向の長さが、前記断面において前記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ように、断面円形状の造形材の断面を小さくすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７に係る造形装置は、請求項６に記載の造形装置において、前記縮小部は、前記造形材の断面が扁平形状となるように前記造形材の断面を小さくすることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８に係る造形装置は、請求項６に記載の造形装置において、前記縮小部は、前記造形材の断面が楕円形状となるように前記造形材の断面を小さくすることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項９に係る造形装置は、請求項６〜８の何れか１項に記載の造形装置において、前記被排出部は、前記排出部から排出される前記造形材が載せられる被排出面を備え、前記被排出部及び前記排出部の少なくとも一方は、前記造形材が前記被排出面に載せられた状態で、前記造形材における断面の前記一方向が前記被排出面に沿うように相対移動することを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項１０に係る造形装置は、請求項８に記載の造形装置において、前記被排出部は、前記排出部から排出される前記造形材が載せられる被排出面を備え、前記被排出部及び前記排出部の少なくとも一方は、前記造形材が前記被排出面に載せられた状態で、前記造形材の扁平平面が前記被排出面に接触又は対向するように相対移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１の造形装置によれば、連続繊維の束に樹脂を含侵させた後、その断面形状を維持した状態で、造形材を被排出部に排出する場合と比して、造形物を構成する造形材の強度を高くすることができる。
【００１８】
本発明の請求項２の造形装置によれば、連続繊維の束に樹脂を含浸させることで縮小部に供給する造形材を形成することができる。
【００１９】
本発明の請求項３の造形装置によれば、加圧するだけで造形材の断面を小さくする場合と比して、断面を小さくするための加圧力を弱くすることができる。
【００２０】
本発明の請求項４の造形装置によれば、加熱工程と加圧工程とが分かれている場合と比して、造形材の断面を簡易な構成で小さくすることができる。
【００２１】
本発明の請求項５の造形装置によれば、加熱ロール及び他の加熱ロールとは別に造形材を搬送する搬送部材を設ける場合と比して、部品点数を削減することができる。
【００２２】
本発明の請求項６の造形装置によれば、排出部によって排出される造形材の断面が円形状の場合と比して、造形物の強度を高くすることができる。
【００２３】
本発明の請求項７の造形装置によれば、造形材同士が扁平な面で対向していない場合と比して、造形物の強度を高くすることができる。
【００２４】
本発明の請求項８の造形装置によれば、造形材同士の対向する面が側面より小さい場合と比して、造形物の強度を高くすることができる。
【００２５】
本発明の請求項９の造形装置によれば、造形材の断面の交差方向が被排出面に沿う場合と比して、造形物の強度が低くなるのを抑制することができる。
【００２６】
本発明の請求項１０の造形装置によれば、造形材の断面の交差方向が被排出面に沿う場合と比して、造形物の強度が低くなるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る造形装置の構成を示した構成図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）本発明の実施形態に係る造形装置に用いられる連続繊維の束、及び造形材等を示した断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る造形装置の加熱搬送部を示した斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る造形装置に備えられた制御部の制御系を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る造形装置と比較形態に係る造形装置とを用いて評価を行った評価結果をグラフで示した図面である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る造形装置の造形材、及び比較形態に係る造形装置の造形材を示した断面図である。
【図７】本発明の実施形態に対する比較形態に係る造形装置の構成を示した構成図である。
【図８】本発明の実施形態に対する比較形態に係る造形装置に備えられた制御部の制御系を示したブロック図である。
【図９】本発明の実施形態に対する変形形態に係る造形装置に用いられる造形材等を示した断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に対する変形形態に係る造形装置に用いられる造形材等を示した断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に対する変形形態に係る造形装置に用いられる造形材等を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態に係る造形装置の一例について図１〜図１１に従って説明する。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。
【００２９】
（造形装置１０）
造形装置１０は、溶解積層方式（ＦＤＭ方式（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ））の三次元造形装置（３Ｄプリンタ）であって、複数の層の層データに従って、層を複数重ねることで、造形物を造形する装置である。
【００３０】
造形装置１０は、図１に示されるように、造形ユニット１２と、造形ユニット１２の下方に配置されている台部１４と、台部１４を移動させる移動ユニット１８と、各部を制御する制御部１６とを備えている。
【００３１】
〔造形ユニット１２〕
造形ユニット１２は、図１に示されるように、連続繊維（フィラメント）の束（以下「繊維束１１０」）が巻かれたリール２０と、巻き掛けロール２２と、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２４とを備えている。また、造形ユニット１２は、造形材１００を加圧、加熱しながら搬送して造形材１００の断面を小さくする加熱搬送部４０と、造形材１００を台部１４に排出する排出部５０とを備えている。加熱搬送部４０は、縮小部の一例である。
【００３２】
−リール２０、巻き掛けロール２２−
リール２０は、図示せぬ装置本体に対して回転可能に支持されており、リール２０には、前述したように、繊維束１１０が巻かれている。繊維束１１０とは、複数の連続繊維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（Ａ）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（Ａ）については、繊維の本数を少なくして断面が示されている。
【００３３】
巻き掛けロール２２は、図１に示されるように、装置幅方向において、リール２０の一方側（図中左側）に配置されており、装置本体に対して回転可能に支持されている。そして、巻き掛けロール２２には、リール２０から巻き出された繊維束１１０が巻き掛けられている。
【００３４】
この構成において、リール２０から巻き出された繊維束１１０の巻き出し方向（以下「巻出方向」）において、巻き掛けロール２２に対して上流側の部分の繊維束１１０は、装置幅方向に延びている。また、巻出方向において、巻き掛けロール２２に対して下流側の部分の繊維束１１０は、装置上下向に延びている。
【００３５】
−含浸部２４−
含浸部２４は、図１に示されるように、巻出方向において、巻き掛けロール２２の下流側に配置されている。また、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。
【００３６】
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２００〔℃〕以上２５０〔℃〕以下に加熱することで溶融している。
【００３７】
通過部２６は、リール２０から巻き出された繊維束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、リール２０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２５０〔℃〕以下に加熱する。
【００３８】
この構成において、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２（Ｂ）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２（Ｂ）については、繊維の本数を少なくして断面が示されている。
【００３９】
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。
【００４０】
また、繊維束１１０に樹脂を含浸させることで、夫々の繊維間に樹脂が充填されることで、繊維束１１０の断面形状が保持される。これにより、含浸部２４は、繊維束１１０の断面形状を保持する断面保持手段として機能している。
【００４１】
−加熱搬送部４０−
加熱搬送部４０は、図１に示されるように、巻出方向において、含浸部２４の下流側に配置されており、加熱搬送部４０は、造形材１００を加熱、加圧して搬送する、例えば、一対の加熱ロール４２、４４を有している。加熱ロール４４は、他の加熱ロールの一例である。他の手段として、加熱部と内部に加圧部材を備えたベルトを用いてもよい。
【００４２】
加熱ロール４２は、軸方向を装置奥行方向に向けた円筒状で金属製の円筒部４２ａと、円筒部４２ａの内部に配置された熱源４２ｂとを有している。そして、加熱ロール４２は、図示せぬ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。
【００４３】
加熱ロール４４は、造形材１００を挟んで加熱ロール４２の反対側に配置されており、軸方向を装置奥行方向に向けた円筒状で金属製の円筒部４４ａと、円筒部４４ａの内部に配置された熱源４４ｂとを有している。
【００４４】
さらに、加熱ロール４４は、図３に示されるように、円筒部４４ａの長手方向の両端部に形成されていると共に円筒部４４ａの軸を構成する円柱状の一対の軸部４４ｃと、軸部４４ｃに取り付けられた軸受４４ｄとを有している。また、加熱ロール４４は、軸受４４ｄを介して円筒部４４ａを加熱ロール４２の円筒部４２ａ側に付勢する一対の付勢部材４４ｅを有している。そして、加熱ロール４４は、図示せぬ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。
【００４５】
また、本実施形態では、一例として、一対の加熱ロール４２、４４は、造形材１００を２００〔℃〕以上２５０〔℃〕以下に加熱するようになっている。さらに、加熱ロール４４は、造形材１００を０．２〔ＭＰａ〕で加熱ロール４２へ加圧するようになっている。また、回転する加熱ロール４２、４４は、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。但し、この速度に限定されない。
【００４６】
この構成において、回転する一対の加熱ロール４２、４４は、リール２０から繊維束１１０を巻き出し、含浸部２４は、前述したように、リール２０から巻き出された繊維束１１０に樹脂を含浸させて繊維束１１０を造形材１００とする。さらに、回転する一対の加熱ロール４２、４４は、含浸部２４から供給されて固化した造形材１００を加熱しながら挟み込んで加熱し、加熱ロール４４が、造形材１００を加熱ロール４２へ加圧する。
【００４７】
これにより、一対の加熱ロール４２、４４は、図２（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、断面円形状の造形材１００を断面扁平形状として、造形材１００の断面を小さくする。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１００ａ」）が形成されている断面である。つまり、扁平平面１００ａ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。
【００４８】
このように、一対の加熱ロール４２、４４が造形材１００を加熱しながら加圧することで、造形材１００の断面が小さくなる。換言すれれば、造形材１００を構成する繊維が凝集して、造形材１００の密度が高くなる。これにより、夫々の繊維に樹脂が圧着されることで、繊維同士を接着させる接着強度が高くなる。そして、繊維同士を接着させる接着強度が高くなることで、造形材１００は、加熱、加圧される前の造形材１００と比して、変形に対する抵抗力が大きくなる。つまり、造形材１００は、加熱、加圧される前の造形材１００と比して、強度が高くなる。本実施形態では、造形材１００は、加熱、加圧される前の造形材１００の断面を１００〔％〕とすると、断面を９０〔％〕程度まで小さくする。
【００４９】
また、造形材１００の扁平率としては、形状の安定性、及び積層される造形材１００同士の接触面積を増加させる観点から、０．３以上０．８以下が好ましく、０．４以上０．６以下が特に好ましい。
【００５０】
このように、一対の加熱ロール４２、４４は、造形材１００（繊維束１１０）を巻出方向に沿って搬送する搬送手段として機能している。
【００５１】
また、一対の加熱ロール４２、４４は、造形材１００の断面を小さくする断面縮小化手段として機能している。
【００５２】
さらに、一対の加熱ロール４２、４４は、造形材１００の変形に対する抵抗力を大きくする抵抗力向上手段として機能している。
【００５３】
−排出部５０−
排出部５０は、図１に示されるように、巻出方向において、含浸部２４の下流側に配置されている。また、排出部５０は、台部１４へ向けて排出される造形材１００の先端側の部分を保持するようになっており、保持した部分の造形材１００を加熱する図示せぬヒータを有している。
【００５４】
〔台部１４、移動ユニット１８〕
台部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、造形ユニット１２側の上方を向くと共に水平面である上面１４ａを有している。台部１４は、被排出部の一例であって、上面１４ａは、被排出面の一例である。
【００５５】
移動ユニット１８は、造形ユニット１２に対して、台部１４を装置幅方向及び装置奥行方向に移動させるようになっている。さらに、移動ユニット１８は、造形ユニット１２に対して、台部４１４を上下方へ移動させるようになっている。
【００５６】
〔制御部１６〕
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従って、ヒータ２８ａ、スクリュー２８ｂ、ヒータ２６ｄ、加熱ロール４２、４４、及び移動ユニット１８を制御する（図４参照）。なお、制御部１６が各部を制御する構成については、後述する作用共に説明する。
【００５７】
（造形装置１０の作用）
造形装置１０を用いて造形物を造形する造形方法について、比較形態に係る造形装置５１０を用いた場合と比較しつつ説明する。先ず、比較形態に係る造形装置５１０の構成について、造形装置１０に対して異なる部分を主に説明する。
【００５８】
〔造形装置５１０〕
造形装置５１０は、図７に示されるように、造形ユニット５１２と、造形ユニット５１２の下方に配置されている台部１４と、台部１４を移動させる移動ユニット１８と、各部を制御する制御部５１６とを備えている。また、造形ユニット５１２は、リール２０と、巻き掛けロール２２と、含浸部２４と、造形材１００を搬送する搬送部５４０と、造形材１００を台部１４に排出する排出部５０とを備えている。
【００５９】
搬送部５４０は、巻出方向において、含浸部２４の下流側に配置されており、一対の搬送ロール５４２、５４４を有している。搬送ロール５４２、５４４は、図示せぬ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。なお、搬送ロール５４２、５４４は、熱源を備えていない。
【００６０】
また、制御部５１６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従って、ヒータ２８ａ、スクリュー２８ｂ、ヒータ２６ｄ、搬送ロール５４２、５４４、及び移動ユニット１８を制御する（図８参照）。
【００６１】
〔造形物の造形方法〕
造形装置１０、５１０を用いて造形物を造形する造形方法では、制御部１６、５１６が各部を制御する。そして、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従って、移動ユニット１８は、台部１４を装置奥行方向へ移動させつつ、台部１４を装置幅方向へ往復移動させる。さらに、排出部５０は、線状の造形材１００を加熱しつつ、一筆書きで造形材１００を上面１４ａに排出し、また、排出された造形材１００は固化する。上面１４ａに造形材１００が並べられることで形成された層が一層形成されると、移動ユニット１８は、台部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。
【００６２】
具体的に、図７に示す造形装置５１０を用いた場合には、回転する一対の搬送ロール５４２、５４４が、リール２０から繊維束１１０を巻き出し、繊維束１１０を搬送する。一方、図１に示す造形装置１０を用いた場合には、回転する一対の加熱ロール４２、４４が、リール２０から繊維束１１０を巻き出し、繊維束１１０を搬送する。
【００６３】
そして、造形装置１０、５１０の樹脂送出部２８では、回転するスクリュー２８ｂが、ヒータ２８ａによって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。
【００６４】
図７に示す造形装置５１０を用いた場合には、回転する一対の搬送ロール５４２、５４４が、通過部２６から排出された造形材１００を挟み込んで搬送する。これにより、一対の搬送ロール５４２、５４４は、円形断面（図２（Ｂ）参照）を維持した状態で造形材１００を搬送する。さらに、排出部５０は、線状の造形材１００を加熱しつつ上面１４ａに排出する。上面１４ａに層が一層形成されると、移動ユニット１８は、台部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。これにより、造形装置５１０を用いた場合には、図６（Ｂ）に示されるように、断面円形の造形材１００が、台部１４の上面１４ａに積層される。
【００６５】
これに対して、図１に示す造形装置１０を用いた場合には、回転する一対の加熱ロール４２、４４が、通過部２６から排出された造形材１００を加熱しながら挟み込んで搬送する。さらに、加熱ロール４４が、造形材１００を加熱ロール４２へ加圧する。これにより、一対の加熱ロール４２、４４は、図２（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、造形材１００の断面形状を円形状から扁平形状として、造形材１００の断面を小さくする。
【００６６】
なお、断面の大きさについては、例えば、一走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、デジタルマイクロスコープ等で断面観察（写真を取り）を行い、この画像上で寸法測定を行うことで判断することができる。測定については、一対の加熱ロール４２、４４によって搬送される前の状態のサンプルと、搬送された後の状態のサンプルとを測定する。
【００６７】
さらに、排出部５０は、線状の造形材１００を加熱しつつ上面１４ａに排出する。上面１４ａに層が一層形成されると、移動ユニット１８は、台部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。
【００６８】
ここで、制御部１６は、造形材１００の断面の一方向（長手方向）が上面１４ａに沿うように、台部１４を移動させる。換言すれば、制御部１６は、造形材１００の扁平平面１００ａが、上面１４ａと接触又は対向するように、移動ユニット１８を制御して台部１４を移動させる。これにより、造形装置１０を用いた場合には、図６（Ａ）に示されるように、断面が扁平形状の造形材１００は、扁平平面１００ａ同士が接触するように台部１４の上面１４ａに積層される。
【００６９】
〔評価〕
次に、造形装置１０を用いて造形されたテストピースと、造形装置５１０を用いて造形されたテストピースとを用いて曲げ弾性率を夫々評価した。曲げ弾性率については、引張り試験機を使用して、ＪＩＳ−Ｋ７１７１、及びＩＳ０１７８に準じた方法で評価した（測定した）。図５には評価結果がグラフで示されている。グラフの縦軸は、曲げ弾性率の大小とされている。このグラフから分かるように、造形装置１０を用いて造形されたテストピース（造形物）の曲げ弾性率が、造形装置５１０を用いて造形されたテストピース（造形物）の曲げ弾性率と比して高くなっている。
【００７０】
つまり、造形装置１０を用いて造形された造形物は、造形装置５１０を用いて造形された造形物と比して、外力に対する変形量が小さい。換言すれば、造形装置１０を用いて造形された造形物は、造形装置５１０を用いて造形された造形物と比して、変形に対する抵抗力が大きい。つまり、造形装置１０を用いて造形された造形物は、造形装置５１０を用いて造形された造形物と比して、強度が高い。
【００７１】
（まとめ）
以上説明したように、造形装置１０では、一対の加熱ロール４２、４４によって、造形材１００の断面が小さくなることで、繊維同士を接着させる接着強度が高くなる。これにより、加圧されて断面が小さくなった造形材１００は、加圧される前の造形材１００と比して、変形に対する抵抗力が大きくなる。
【００７２】
つまり、連続繊維の束に樹脂を含侵させた後、その断面形状を維持した状態で、造形材１００を台部１４に排出する場合と比して、造形物を構成する造形材１００の強度が高くなる。
【００７３】
また、造形装置１０では、連続繊維の束に樹脂を含侵させた線状の造形材１００を加圧、加熱して造形材１００の断面を小さくする。このため、例えば、加圧するだけで造形材の断面を小さくする場合と比して、断面を小さくするための加圧力が弱くなる。
【００７４】
また、造形装置１０では、一対の加熱ロール４２、４４によって、造形材１００の断面が小さくされる。このため、例えば、加熱工程と加圧工程とが分かれている場合と比して、造形材１００の断面が簡易な構成で小さくなる。
【００７５】
また、造形装置１０では、一対の加熱ロール４２、４４によって造形材１００が搬送されることで、排出部５０から造形材１００が排出される。このため、例えば、加熱ロールとは別に造形材を搬送する搬送部材を設ける場合と比して、部品点数が削減される。
【００７６】
また、造形装置１０では、一対の加熱ロール４２、４４によって、造形材１００の断面の一方向の長さが、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。このため、例えば、造形材１００の断面の一方向が、上面１４ａに沿うように、造形材１００を上面１４ａに排出することで、造形材の断面が円形状の場合と比して、積層される造形材１００同士の接触面積が増える。このため、上面１４ａに排出される造形材の断面が円形状の場合と比して、積層される造形材１００同士の接触強度が高くなることで、造形物の強度が高くなる。
【００７７】
また、造形装置１０では、一対の加熱ロール４２、４４によって、造形材１００の断面が扁平形状となる。このため、例えば、扁平平面１００ａが、上面１４ａと接触又は対向するように、造形材１００を上面１４ａに排出することで、造形材の断面がひし形形状で長手方向が上面１４ａと沿う場合（図１１参照）と比して、積層される造形材１００同士の接触面積が増える。このため、上面１４ａに排出される造形材の断面がひし形形状で長手方向が上面１４ａと沿う場合と比して、積層される造形材１００同士の接触強度が高くなることで、造形物の強度が高くなる。
【００７８】
また、造形装置１０では、制御部１６が移動ユニット１８を制御して、造形材１００の断面の一方向（長手方向）が上面１４ａに沿うように、台部１４を移動させる。このため、例えば、造形材１００の断面の交差方向（短手方向）が上面１４ａに沿う場合と比して、造形物の強度が低くなるのが抑制される。
【００７９】
また、造形装置１０では、制御部１６が移動ユニット１８を制御して、造形材１００の扁平平面１００ａが、上面１４ａと接触又は対向するように、台部１４を移動させる。このため、例えば、造形材１００の断面の交差方向（短手方向）が上面１４ａに沿う場合と比して、造形物の強度が低くなるのが抑制される。
【００８０】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、一対の加熱ロール４２、４４によって、図２（Ｂ）（Ｃ）に示されるように、造形材１００の断面形状を円形状から扁平形状とした。しかし、例えば、扁平形状とした場合と比して、加熱ロール４２、４４の温度を低くこと、及び加熱ロール４４の加圧力を小さくすることの少なくとも一方を実施することで、図９に示されるように、造形材１００の断面形状を円形状から楕円形状としてもよい。また、加熱ロールの断面形状を変更することで、造形材１００の断面形状を円形状から楕円形状としてもよい。
【００８１】
ここで、楕円形状とは、一方向の長さ（長径）が、一方向に対して交差する交差方向の長さ（短径）と比して長く、外形線が凸状の湾曲線で形成されている形状である。このように、造形材を楕円形状とし、造形材１００の断面の一方向が、上面１４ａに沿うように、造形材１００を上面１４ａに排出することで、積層される造形材１００同士の接触面積が増える（図９参照）。このため、上面１４ａに排出される造形材の断面がひし形形状で長手方向が上面１４ａと沿う場合（図１１参照）と比して、積層される造形材１００同士の接触強度が高くなることで、造形物の強度が高くなる。
【００８２】
また、上記実施形態では、造形材１００において交差方向を向いた扁平平面１００ａが、上面１４ａと接触又は対向するように、台部１４を移動させた。しかし、図１０に示されるように、造形材１００において扁平平面１００ａと比して短い短面１００ｂが、上面１４ａと接触又は対向するように、台部１４を移動させてもよい。この場合は、扁平平面１００ａが上面１４ａと接触又は対向する場合と比して、積層される造形材１００同士の接触強度が低くなるが、造形材の断面が円形状の場合と比して、積層される造形材１００同士の接触強度が高くなる。
【００８３】
また、上記実施形態では、台部１４を排出部５０に対して移動させたが、排出部及び台部の少なくても一方を移動させることで、台部と排出部とを相対的に移動させてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、台部１４の上面１４ａに造形材１００を排出したが、キャビ型にキャビ面に造形材１００を排出して造形部材を造形してもよい。
【００８５】
また、上記実施形態では  加熱ロール４２と、加熱ロール４２に造形材を加圧しながら加熱する加熱ロール４４とを用いることで加熱工程と加圧工程とを一の工程で行い造形材１００の断面を小さくしたが、加熱工程と加圧工程とを分けてもよい。しかし、この場合には、一対の加熱ロール４２、４４を用いて造形材１００の断面を小さくすることで奏する作用は奏しない。
【００８６】
また、上記実施形態では、加熱搬送部４０は、造形材１００の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ように、断面円形状の造形材の断面を小さくした。しかし、加熱搬送部が、断面円形状のまま造形材の断面を小さくしてもよい。この場合には、造形材の断面の一方向の長さが、交差方向の長さと比して長くなることで奏する作用は奏しない。
【００８７】
また、上記実施形態では、造形装置１０は、含浸部２４を備えたが、含浸部を備えなくてもよい。連続繊維の束に樹脂が含侵した造形材を一対の加熱ロール４２、４４によって搬送させればよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０  造形装置
１４  台部（被排出部の一例）
１４ａ      上面（被排出面の一例）
２４   含浸部
４０  加熱搬送部（縮小部の一例）
４２  加熱ロール
４４  加熱ロール（他の加熱ロールの一例）
５０  排出部
１００      造形材
１００ａ  扁平平面
１１０         繊維束（連続繊維の束）
【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】
2020023069.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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