(57)【要約】  フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となるフィラメント３次元結合体製造装置を提供する。複数のノズルを有し、前記ノズルそれぞれから並進するように溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給装置と、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成するフィラメント３次元結合体製造装置とする。
2017183216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有し、前記ノズルそれぞれから並進するように溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給装置と、
前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、
前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成することを特徴とするフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項２】
前記溶融フィラメント供給装置は、所定方向へ並ぶ複数の前記ノズルからなる特定ノズル群を有し、
前記溶融フィラメント圧着装置は、
前記特定ノズル群において隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士で前記圧着を実現させるフィラメント圧着部を有することを特徴とする請求項１に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項３】
前記フィラメント圧着部は、
前記隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士を互いに近づく方向へ押すことにより、前記圧着を実現させることを特徴とする請求項２に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項４】
前記特定ノズル群は、
前記所定方向に１番目から４番目まで順に並ぶノズルを含み、
前記フィラメント圧着部は、
２番目と３番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士の前記圧着である第１圧着と、
１番目と２番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士、および３番目と４番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士のそれぞれの前記圧着である第２圧着と、を行うものであり、
第１圧着がなされる箇所と第２圧着がなされる箇所は、前記並進の方向に異なることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項５】
複数の前記特定ノズル群を有し、前記フィラメント圧着部による前記圧着によって溶融フィラメント同士が結合した中間体を、前記特定ノズル群ごとに形成する請求項２から請求項４の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置であって、
前記溶融フィラメント圧着装置は、
前記所定方向とは異なる方向へ前記中間体同士を部分的に圧着させることを特徴とするフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項６】
前記フィラメント供給装置は、
水平方向へ異なる位置に配置された前記ノズルそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメントを排出することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項７】
複数の溶融フィラメントを並進するように排出する溶融フィラメント供給ステップと、
前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへ部分的に圧着させる溶融フィラメント圧着ステップと、を含み、
前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成することを特徴とするフィラメント３次元結合体製造方法。
【請求項８】
前記溶融フィラメント圧着ステップにより、前記溶融フィラメント同士が結合した中間体が複数形成される請求項７に記載のフィラメント３次元結合体製造方法であって、
前記中間体同士を部分的に圧着させる中間体圧着ステップを含むことを特徴とするフィラメント３次元結合体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント３次元結合体を製造する装置、及びフィラメント３次元結合体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マットレスや枕などに用いるクッション材料として、溶融状態にある複数の熱可塑性樹脂繊維（溶融フィラメント）同士を部分的に融着させて得られるフィラメント３次元結合体が近年注目されてきている。【０００３】
例えば特許文献１には、水平に配置された複数のノズルから溶融状態の熱可塑性樹脂を鉛直方向下向きに押し出した後、溶融フィラメントを冷却水中に落下させてループを形成させると同時に、ループ形成した複数の溶融フィラメント同士を３次元的に融着結合させることによりフィラメント３次元結合体を製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５４９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のフィラメント３次元結合体を製造する方法においては、糸状の溶融フィラメントが形成するループの回転方向や曲率が制御できず、ランダムなループが形成される上、フィラメント同士の結合が制御できない。そのため、フィラメント３次元結合体を構成する各々のフィラメントの形状や結合箇所が不規則になり、反発力が局所的にばらつきやすくなるといった課題があった。また、溶融フィラメントどうしを融着結合させるためには、（１）水の浮力を利用して溶融フィラメントをランダムループ状に形成させて、隣接する溶融フィラメントどうしを接触させ、（２）その接触点で溶融フィラメントどうしを融着させる必要があるが、溶融フィラメントが冷却水中に落下すると、その表面温度は水の沸点以下の温度に急速に低下するため、溶融フィラメントの軟化温度（融点やガラス転位点などの融着が起こる温度）が水の沸点より高過ぎると、溶融フィラメント内部の余熱で融着結合が形成されるものの、強固な融着結合を形成しにくくなるといった課題があった。【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となるフィラメント３次元結合体製造装置、およびフィラメント３次元結合体製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るフィラメント３次元結合体製造装置は、複数のノズルを有し、前記ノズルそれぞれから並進するように溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給装置と、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成する構成とする。【０００８】
本構成によれば、例えば当該圧着が行われない場合に比べ、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となる。なお本願での「圧着」は、接触するように押して融着させることであって、強く押付けて接着させること等に限定されない概念である。【０００９】
また上記構成としてより具体的には、前記溶融フィラメント供給装置は、所定方向へ並ぶ複数の前記ノズルからなる特定ノズル群を有し、前記溶融フィラメント圧着装置は、前記特定ノズル群において隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士で前記圧着を実現させるフィラメント圧着部を有する構成としてもよい。【００１０】
また上記構成としてより具体的には、前記フィラメント圧着部は、前記隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士を互いに近づく方向へ押すことにより、前記圧着を実現させる構成としてもよい。本構成によれば、当該溶融フィラメント同士の一方のみを押す場合に比べ、対称形状に近いバランスの良い形態の中間体等を形成することが可能となる。【００１１】
また上記構成としてより具体的には、前記特定ノズル群は、前記所定方向に１番目から４番目まで順に並ぶノズルを含み、前記フィラメント圧着部は、２番目と３番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士の前記圧着である第１圧着と、１番目と２番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士、および３番目と４番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士のそれぞれの前記圧着である第２圧着と、を行うものであり、第１圧着がなされる箇所と第２圧着がなされる箇所は、前記並進の方向に異なる構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメント同士を２次元的な網目状となるようにバランス良く圧着し、圧着箇所の偏り等を抑えることが可能となる。【００１２】
また、複数の前記特定ノズル群を有し、前記フィラメント圧着部による前記圧着によって溶融フィラメント同士が結合した中間体を、前記特定ノズル群ごとに形成する上記構成のフィラメント３次元結合体製造装置において、前記溶融フィラメント圧着装置は、前記所定方向とは異なる方向へ前記中間体同士を部分的に圧着させる構成としてもよい。本構成によれば、３次元的に溶融フィラメントが結合した中間体を形成することができ、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御がより容易となる。【００１３】
また上記構成としてより具体的には、前記フィラメント供給装置は、水平方向へ異なる位置に配置された前記ノズルそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメントを排出する構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメントの排出方向が重力方向に一致し、複数の溶融フィラメントを容易に並進させることが可能となる。【００１４】
また本発明に係るフィラメント３次元結合体製造方法は、複数の溶融フィラメントを並進するように排出する溶融フィラメント供給ステップと、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへ部分的に圧着させる溶融フィラメント圧着ステップと、を含み、前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成する方法とする。【００１５】
また、前記溶融フィラメント圧着ステップにより、前記溶融フィラメント同士が結合した中間体が複数形成される上記の方法において、前記中間体同士を部分的に圧着させる中間体圧着ステップを含む方法としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るフィラメント３次元結合体製造装置、或いはフィラメント３次元結合体製造方法によれば、フィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易となる。また、フィラメントどうしを結合させる過程において、すなわちランダムループを形成させる過程において、必ずしも水の浮力を利用する必要としないことから、軟化温度が高く熱による変形が生じにくい（耐熱性の高い）熱可塑性樹脂を用いても安定した融着結合を有するフィラメント３次元結合体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るフィラメント３次元結合体製造装置の構成図である。
【図２】図１に示すフィラメント３次元結合体製造装置の断面矢視図である。
【図３】本実施形態に係る圧着装置の近傍における構成図である。
【図４】本実施形態に係るノズル群形成部に関する説明図である。
【図５】第１フィラメント圧着部の上方視点による構成図である。
【図６】図５に示す第１フィラメント圧着部の部分拡大図である。
【図７】図５に示す第１フィラメント圧着部の断面矢視図である。
【図８】第１フィラメント圧着部の部分的な斜視図である。
【図９】第１フィラメント圧着部の動作に関する説明図である。
【図１０】第１フィラメント圧着部の動作に関する説明図である。
【図１１】第１フィラメント圧着部の動作に関する説明図である。
【図１２】第２フィラメント圧着部の上方視点による構成図である。
【図１３】図１２に示す第２フィラメント圧着部の部分拡大図である。
【図１４】第２フィラメント圧着部の前方視点による構成図である。
【図１５】第２フィラメント圧着部の部分的な斜視図である。
【図１６】第２フィラメント圧着部の動作に関する説明図である。
【図１７】第２フィラメント圧着部の動作に関する説明図である。
【図１８】第２フィラメント圧着部の動作に関する説明図である。
【図１９】第２中間体の構成例に関する説明図である。
【図２０】第１フィラメント圧着部の変形例に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下の説明における上下、左右、および前後の各方向は各図に示す通りであり、下方向は鉛直下向きに一致し、前後および左右方向は水平方向に一致する。
【００１９】
１．フィラメント３次元結合体製造装置の全体構成
図１は、本実施形態に係るフィラメント３次元結合体製造装置１の概略的な構成図である。図２は、図１に示すフィラメント３次元結合体製造装置１のＡ−Ａ´断面矢視図である。図３は、フィラメント３次元結合体製造装置１が有する圧着装置２６の近傍における概略的な構成図である。
【００２０】
フィラメント３次元結合体製造装置１は、立体的な網状構造を有する熱可塑性樹脂繊維からなるフィラメント３次元結合体３を製造する装置であり、押出成形機１０と、３次元結合体形成装置２０とを備えている。またフィラメント３次元結合体製造装置１は、後述する圧着装置２６の各動作を制御するコントローラ２７（図２を参照）を備えている。以下の説明では、熱可塑性樹脂繊維をフィラメントと称し、フィラメント３次元結合体３を３ＤＦ（3-dimensional filaments-linked structure）３と称することがある。また、フィラメント３次元結合体製造装置１を３ＤＦ製造装置１と称することがある。
【００２１】
押出成形機１０は、溶融状態のフィラメント（線条）を形成し、これを３次元結合体形成装置２０に向けて排出する溶融フィラメント供給装置の一例である。押出成形機１０は、材料投入用のホッパー１３を備えた加圧溶融部である押出機１１と、この押出機１１に連設され、ノズル群形成部１７を有するダイ１２等を有し、当該ノズル群形成部１７から溶融状態のフィラメントを排出する。なお、以下では、溶融状態のフィラメントを溶融フィラメント２と称することがある。
【００２２】
ホッパー１３は、フィラメントの材料となる熱可塑性樹脂を押出成形機１０内に投入するための材料投入部である。熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ナイロン６６などのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂及びポリスチレン樹脂等や、スチレン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ニトリル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素系エラストマー等の熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。
【００２３】
押出機１１は、熱可塑性樹脂を加圧しながら溶融する加圧溶融部である。押出機１１の内部にはシリンダー１１ａが形成されている。このシリンダー１１ａには、スクリューモーター１５により回転するスクリュー１４が挿通されている。シリンダー１１ａの外周には、スクリューヒーター１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）が内装されている。スクリュー１４は、スクリューヒーター１６により加熱されて溶融する熱可塑性樹脂を加圧し、フィラメント排出部１１ｂからダイ１２に搬送する加圧搬送部材である。スクリューヒーター１６は、シリンダー１１ａ内の熱可塑性樹脂を加熱する加熱部である。
【００２４】
ダイ１２は、押出機１１から搬送された溶融状態の熱可塑性樹脂を繊維状の溶融フィラメント２にして送出するフィラメント送出部である。ダイ１２の内部には、ダイ導流路１２ａが形成されている。ダイヒーター１８（１８ａ〜１８ｆ）はダイ導流路１２ａを通過する溶融フィラメント２を加熱する加熱部である。
【００２５】
ダイヒーター１８の近傍には、溶融フィラメント２の温度を測定する温度センサー１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）が設けられ、スクリューヒーター１６の近傍にも不図示の温度センサーが設けられている。これらの温度センサーによる温度の測定結果に基づいて、スクリューヒーター１６及びダイヒーター１８の出力は制御されている。
【００２６】
押出成形機１０は、スクリュー１４、スクリューヒーター１６、ダイヒーター１８などにより、ホッパー１３から供給された熱可塑性樹脂をシリンダー１１ａ内で溶融する。溶融した熱可塑性樹脂は、ダイ１２内部のダイ導流路１２ａを経由して、ノズル群形成部１７に形成された各ノズル１７ａから複数の溶融フィラメント２として鉛直下方に排出される。
【００２７】
ノズル群形成部１７は、円形の開口部であるノズル１７ａが複数形成された略直方体（前後、左右、および上下の各面を有する略直方体）の金属板であり、ダイ導流路１２ａの最下流部に相当するダイ１２の下部に設けられている。ノズル群形成部１７の前後方向および左右方向寸法は、例えばマットレス用の３ＤＦ３を製造する場合、その断面寸法（マットレスの厚みおよび幅寸法）に応じて設定することが可能である。本実施形態におけるノズル群形成部１７は、一例として幅広のマットレス用の３ＤＦ３の製造に用いるため、前後方向寸法に比べて左右方向寸法が非常に大きくなっている。図４は、ノズル群形成部１７の下側の面を、下方から見た様子を概略的に示している。なお図４には、本図にα１で示す領域の部分拡大図も示している。
【００２８】
図４に示すようにノズル群形成部１７には、ノズル１７ａが前後と左右の二次元に並ぶマトリクス状に配置されている。換言すれば、ノズル群形成部１７には、前後方向に一列に並ぶノズル群（本実施形態の例では７個のノズル１７ａからなり、以下、「特定ノズル群」と称することがある）が複数列設けられている。一例として、図４にＳＮで示す７個のノズル１７ａは、左から３番目の特定ノズル群である。複数列の特定ノズル群それぞれは、左右方向へ等間隔に並ぶように配置されている。
【００２９】
図４に示すように、マトリクス状に配置された各ノズル１７ａ同士のピッチ（ノズル間隔）について、以下の説明では、前後方向のピッチをＸ１、左右方向のピッチ（特定ノズル群同士の間隔と見ることも出来る）をＸ２とする。本実施形態では一例として、ピッチＸ１およびピッチＸ２は１０mmに設定されている。但しノズル１７ａの具体的形態は特に限定されるものではなく、例えばフィラメント３次元結合体の反発力の仕様等に基づき、ノズル形状、ノズル内径、ノズル間隔、或いはノズル配置などを適宜調整することができる。
【００３０】
３次元結合体形成装置２０は、複数の溶融フィラメント２を融着結合および冷却固化させることにより立体的な網状構造の３ＤＦ３を形成する。３次元結合体形成装置２０は、所定の間隔を設けて面対称（前後左右に拡がる平面に対称）となるように設置された前後一対の受け板２１ａ、２１ｂと、冷却水２２ａを蓄える水槽２３を含む冷却機２２と、圧着装置２６とを備えている。
【００３１】
ノズル群形成部１７から排出されて鉛直下方へ並進する複数の溶融フィラメント２は、圧着装置２６を経て、その鉛直下方に配置された一対の受け板２１ａ、２１ｂに到達する。一対の受け板２１ａ、２１ｂそれぞれは、互いの中央部（対称面）に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面２１ａ１、２１ｂ１と、傾斜面２１ａ１、２１ｂ１の下部から鉛直下方に延びる平板状の鉛直面２１ａ２、２１ｂ２を含む。
【００３２】
受け板２１ａ、２１ｂの上部には、受け板２１ａ、２１ｂの表面全体に冷却水を供給する冷却水供給装置（不図示）を設けてもよい。冷却水の供給によって受け板２１ａ、２１ｂの温度上昇を抑制又は防止することにより、溶融フィラメント２が受け板２１ａ、２１ｂに融着することを防止できる。一対の受け板２１ａ、２１ｂに到達した溶融フィラメント２は、前後一対の鉛直面２１ａ２、２１ｂ２の間を通って下方の冷却機２２へ進入する。
【００３３】
なお受け板２１ａ、２１ｂは、圧着装置２６から送られてきた溶融フィラメント２の厚み方向の両端部（表面層）を中央部方向に寄せることにより高密度とし、溶融フィラメント２（フィラメント３次元結合体）の両端部に硬質表面層を形成させる。硬質表面層が形成されることにより、フィラメント３次元結合体を長さ方向（ここでは、溶融フィラメント２の搬送方向に対応する方向）の変化を抑えることができ、フィラメント３次元結合体の形状を安定化できる。
【００３４】
冷却機２２は、融着結合した溶融フィラメント２を冷却固化する。冷却機２２は、冷却水２２ａを蓄えた水槽２３と、３ＤＦ３を搬送する一対の無端コンベア２４ａ、２４ｂと、複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｇと、これらの無端コンベア及び搬送ローラをギアを介して駆動する搬送モーター（不図示）とを有する。
【００３５】
無端コンベア２４ａ、２４ｂ及び複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｇは、３ＤＦ３を搬送する搬送装置である。一対の無端コンベア２４ａ、２４ｂは、受け板２１ａ、２１ｂの鉛直方向下部に設けられ、３次元的に融着結合が進んだ網目状の溶融フィラメントを冷却水２２ａで冷却しながら下方に移動させるとともに、冷却固化した３ＤＦ３を搬送する。
【００３６】
無端コンベア２４ａ、２４ｂの搬送速度はフィラメント密度に密接に関係する。即ち、溶融フィラメント２の冷却スピードとの関係で、搬送速度が速くなるとフィラメント密度が低くなり、遅くなるとフィラメント密度が高くなる。搬送ローラ２５ａ〜２５ｇは、一対の無端コンベア２４ａ、２４ｂの後段に配設され、無端コンベア２４ａ、２４ｂを通過した３ＤＦ３を水槽２３外まで搬送する。
【００３７】
なお本実施形態では、無端コンベア２４ａ、２４ｂとして網状の金属メッシュからなるベルトコンベアが採用されているが、これに限定されるものではなく、各種の搬送装置を採用することが可能である。例えば、当該搬送装置として、スラットコンベアなどを採用することも可能である。
【００３８】
また本実施形態では、ノズル群形成部１７と一対の受け板２１ａ、２１ｂの間に、圧着装置２６（溶融フィラメント圧着装置の一形態）が設けられている。圧着装置２６は、ノズル群形成部１７から排出されて落下する複数の溶融フィラメント２の一部を押して他の溶融フィラメント２に圧着させる装置である。
【００３９】
圧着装置２６は、第１フィラメント圧着部５１および第２フィラメント圧着部６１を有している。第１フィラメント圧着部５１は、ノズル群形成部１７から排出された糸状の溶融フィラメント２同士を前後方向へ部分的に圧着して複数の第１中間体２ａを形成し、第２フィラメント圧着部６１へ送出する。第１中間体２ａは、ある程度の圧着結合がなされた状態の溶融フィラメント２と見ることも出来る。
【００４０】
第２フィラメント圧着部６１は、第１中間体２ａ同士を左右方向へ部分的に圧着して第２中間体２ｂを形成し、一対の受け板２１ａ、２１ｂへ送出する。そのため、受け板２１ａ、２１ｂに到達する段階の溶融フィラメント２は、実際には、圧着装置２６によって第２中間体２ｂに形成されたものである。第２中間体２ｂは、第１中間体２ａよりも更に圧着結合の度合が進んだ状態の溶融フィラメント２と見ることも出来る。
【００４１】
２．圧着装置の構成および動作
以下、圧着装置２６の構成および動作について、より詳細に説明する。
【００４２】
２−１．第１フィラメント圧着部の構成および動作
まず、第１フィラメント圧着部５１の構成について説明する。図５は、第１フィラメント圧着部５１の上方視点による概略的な構成図である。図６は、図５にα２で示す領域の部分拡大図である。図７は、図５にＢ−Ｂ´で示す平面の概略的な矢視図である。なお図７には、本図にα３で示す領域の部分拡大図も示している。また図８は、第１フィラメント圧着部５１の一部の概略斜視図である。なお図８（ａ）は、後側支持部５３の近傍部分の斜視図を示し、図８（ｂ）は、第１圧着部材５４が前後方向へ可動である様子を示し、図８（ｃ）は、第２圧着部材５５が前後方向へ可動である様子を示している。
【００４３】
第１フィラメント圧着部５１には、各圧着部材５４、５５を支持するための左右方向に伸びた前側支持部５２と後側支持部５３が、前後方向に間隔を空けて設けられている。前側支持部５２は後側支持部５３の前方に配置されており、前側支持部５２の後面と後側支持部５３の前面は前後方向に向い合っている。前側支持部５２と後側支持部５３に挟まれた領域は、ノズル群形成部１７から排出される溶融フィラメント２が通る領域となる。また、前側支持部５２の後面と後側支持部５３の前面には、ガイド溝Ｇ１が設けられている。
【００４４】
これらの支持部５２、５３の間には、複数の第１圧着部材５４と複数の第２圧着部材５５が配置されている。第１圧着部材５４および第２圧着部材５５は、前後方向に伸びており、左右方向へ交互に並ぶように配置されている。各圧着部材５４、５５は、前側先端部が前側支持部５２のガイド溝Ｇ１に嵌め込まれ、後側先端部が後側支持部５３のガイド溝Ｇ１に嵌め込まれている。各圧着部材５４、５５は、後述する動作サイクル（図９〜図１１を参照）の動きが可能となるように各支持部５２、５３に支持されており、落下中の各溶融フィラメント２を前または後方向へ瞬間的に押して変位させる。換言すれば、各圧着部材５４、５５は、各溶融フィラメント２を水平面方向に回転変位（回転振動）させる。
【００４５】
第１圧着部材５４は、上側第１圧着部材５４ａと下側第１圧着部材５４ｂが組み合わさった構成となっている。上側第１圧着部材５４ａは、前側支持部５２のガイド溝Ｇ１から後側支持部５３のガイド溝Ｇ１へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から左右へ枝のように突出した複数の突出部Ｐａを有する。複数の突出部Ｐａそれぞれは、左右に隣り合う第２圧着部材５５の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチＸ１（図４を参照）の２倍の間隔を空けて設けられている。
【００４６】
下側第１圧着部材５４ｂは、前側支持部５２のガイド溝Ｇ１から後側支持部５３のガイド溝Ｇ１へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から枝のように左右へ突出した複数の突出部Ｐｂを有する。複数の突出部Ｐｂそれぞれは、左右に隣り合う第２圧着部材５５の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチＸ１の２倍の間隔を空けて設けられている。
【００４７】
上側第１圧着部材５４ａと下側第１圧着部材５４ｂは、上下に重なるよう配置されており、互いに前後方向へ摺動可能である。上側第１圧着部材５４ａの各突出部Ｐａの上下方向位置は、下側第１圧着部材５４ｂの各突出部Ｐｂの上下方向位置と同一である。各突出部Ｐａは基本状態において、対応する各突出部Ｐｂの後側に接している。図８（ｂ）に示すように、上側第１圧着部材５４ａおよび下側第１圧着部材５４ｂは、それぞれ離れるように前後方向に可動である。
【００４８】
第２圧着部材５５は、上側第２圧着部材５５ａと下側第２圧着部材５５ｂが組み合わさった構成となっている。上側第２圧着部材５５ａは、前側支持部５２のガイド溝Ｇ１から後側支持部５３のガイド溝Ｇ１へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から左右へ突出した複数の突出部Ｑａを有する。複数の突出部Ｑａそれぞれは、左右に隣り合う第１圧着部材５４の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチＸ１の２倍の間隔を空けて設けられている。
【００４９】
下側第２圧着部材５５ｂは、前側支持部５２のガイド溝Ｇ１から後側支持部５３のガイド溝Ｇ１へ達するように前後方向に伸びた棒状部分を有するとともに、当該棒状部分から左右へ突出した複数の突出部Ｑｂを有する。複数の突出部Ｑｂそれぞれは、左右に隣り合う第１圧着部材５４の棒状部分の近傍まで突出しており、前後方向にピッチＸ１の２倍の間隔を空けて設けられている。
【００５０】
上側第２圧着部材５５ａと下側第２圧着部材５５ｂは、上下に重なるよう配置されており、互いに前後方向へ摺動可能である。上側第２圧着部材５５ａの各突出部Ｑａの上下方向位置は、下側第２圧着部材５５ｂの各突出部Ｑｂの上下方向位置と同一である。各突出部Ｑａは基本状態において、対応する各突出部Ｑｂの後側に接している。図８（ｃ）に示すように、上側第２圧着部材５５ａおよび下側第２圧着部材５５ｂは、それぞれ離れるように前後方向へ可動である。
【００５１】
第１圧着部材５４の各突出部Ｐａ、Ｐｂと第２圧着部材５５の各突出部Ｑａ、Ｑｂは、基本状態において、ピッチＸ１の分だけ前後方向へずれた位置に配置されている。また、左右に隣り合う第１圧着部材５４の棒状部分と第２圧着部材５５の棒状部分は、左右方向へピッチＸ２（図４を参照）の間隔を空けて配置されている。
【００５２】
なお図６等に示すように、左右方向には、前後に伸びた第１圧着部材５４の棒状部分と第２圧着部材５５の棒状部分が交互に並んでおり、前後方向には、左右に伸びた第１圧着部材５４の突出部Ｐａ、Ｐｂと第２圧着部材５５の突出部Ｑａ、Ｑｂが交互に並んでいる。そのため、基本状態の第１フィラメント圧着部５１を上方から見ると、第１圧着部材５４と第２圧着部材５５が略格子状を形成している。当該格子状の各升目は、各ノズル１７ａの真下に位置している。そのため図６に破線で示すように、一つの当該升目には、各ノズル１７ａから排出されて並進する溶融フィラメント２の一つが通ることになる。
【００５３】
次に、第１フィラメント圧着部５１の動作について詳細に説明する。図９〜図１１は、第１フィラメント圧着部５１の動作サイクルに関する説明図である。より具体的には、図９は、図７と同じ視点による模式図である。図１０は、各突出部Ｐａ、Ｐｂ、Ｑａ、Ｑｂの動きを左方から見た場合の模式図である。図１１は、図１０にＣ−Ｃ´で示す平面での第１フィラメント圧着部５１の動きを、上方から見た場合の模式図である。なお図１１に示すＢ−Ｂ´の位置は、図５に示すＢ−Ｂ´の位置と同じである。
【００５４】
また図９〜図１１における（ａ）〜（ｈ）は、第１フィラメント圧着部５１の各状態を示している。すなわち、第１フィラメント圧着部５１の状態は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）の順に遷移して（ａ）に戻ることを繰返す。ノズル群形成部１７から複数の糸状の溶融フィラメント２が下方へ並進する中、第１フィラメント圧着部５１は、このような動作サイクルで動作することになる。また図１０のＦｋ（ｋは１〜７）は、ノズル群形成部１７における後からｋ番目のノズル１７ａより排出される溶融フィラメント２を示す。
【００５５】
状態（ａ）は、第１フィラメント圧着部５１の基本状態であり、第１圧着部材５４の突出部Ｐａ、Ｐｂおよび第２圧着部材５５の突出部Ｑａ、Ｑｂの上下方向の位置は同じである。状態（ａ）において第２圧着部材５５が下方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｂ）の状態となる。状態（ｂ）において、第２圧着部材５５の突出部Ｑａ、Ｑｂは、第１圧着部材５４の突出部Ｐａ、Ｐｂよりも下側に位置する。
【００５６】
状態（ｂ）において、上側第２圧着部材５５ａが概ねピッチＸ１だけ後方へ移動し、かつ、下側第２圧着部材５５ｂが概ねピッチＸ１だけ前方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｃ）の状態となる。状態（ｂ）から状態（ｃ）へ遷移する過程において、上側第２圧着部材５５ａの突出部Ｑａは、その後側にある溶融フィラメント２（Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ７）を後方へ押し、下側第２圧着部材５５ｂの突出部Ｑｂは、その前側にある溶融フィラメント２（Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６）を前方へ押すことになる。
【００５７】
その結果、Ｆ２とＦ３の溶融フィラメント２同士、Ｆ４とＦ５の溶融フィラメント２同士、およびＦ６とＦ７の溶融フィラメント２同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。なお、溶融フィラメント２同士は高温の溶融状態にあるため、互いに接触することにより容易に融着し、圧着が実現される。これらの圧着は第１圧着部材５４よりも下方で行われるため、圧着時に各突出部Ｑａ、Ｑｂが第１圧着部材５４に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第１圧着部材５４に当たることはない。
【００５８】
状態（ｃ）において、上側第２圧着部材５５ａが前方へ移動し、かつ、下側第２圧着部材５５ｂが後方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｄ）の状態となる。また状態（ｄ）において、第２圧着部材５５が上方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｅ）の状態となる。なお第１フィラメント圧着部５１の状態として、状態（ｄ）は状態（ｂ）と同じであり、状態（ｅ）は状態（ａ）と同じである。すなわち（ａ）から（ｅ）までの動作サイクルでは、第２圧着部材５５が下方に移動して所定の溶融フィラメント２同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
【００５９】
次に、状態（ｅ）において第１圧着部材５４が下方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｆ）の状態となる。状態（ｆ）において、第１圧着部材５４の突出部Ｐａ、Ｐｂは、第２圧着部材５５の突出部Ｑａ、Ｑｂよりも下側に位置する。
【００６０】
状態（ｆ）において、上側第１圧着部材５４ａが概ねピッチＸ１だけ後方へ移動し、かつ、下側第１圧着部材５４ｂが概ねピッチＸ１だけ前方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｇ）の状態となる。状態（ｆ）から状態（ｇ）へ遷移する過程において、上側第１圧着部材５４ａの突出部Ｐａは、その後側にある溶融フィラメント２（Ｆ２、Ｆ４、Ｆ６）を後方へ押し、下側第１圧着部材５４ｂの突出部Ｐｂは、その前側にある溶融フィラメント２（Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５、Ｆ７）を前方へ押すことになる。
【００６１】
その結果、Ｆ１とＦ２の溶融フィラメント２同士、Ｆ３とＦ４の溶融フィラメント２同士、およびＦ５とＦ６の溶融フィラメント２同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。これらの圧着は第２圧着部材５５よりも下方で行われるため、圧着時に各突出部Ｐａ、Ｐｂが第２圧着部材５５に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第２圧着部材５５に当たることはない。
【００６２】
状態（ｇ）において、上側第１圧着部材５４ａが前方へ移動し、かつ、下側第１圧着部材５４ｂが後方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ｈ）の状態となる。また状態（ｈ）において、第１圧着部材５４が上方へ移動することにより、第１フィラメント圧着部５１は（ａ）の状態となる。なお第１フィラメント圧着部５１の状態として、状態（ｈ）は状態（ｆ）と同じであり、状態（ａ）は状態（ｅ）と同じである。すなわち（ｅ）から（ａ）までの動作サイクルでは、第１圧着部材５４が下方に移動して所定の溶融フィラメント２同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
【００６３】
以上の動作サイクルが繰返し実行されることにより、図１０に示すように、前後に隣り合う溶融フィラメント２同士が部分的に圧着して網目状となった中間体２ａが逐次形成される。このような第１中間体２ａは、ノズル群形成部１７に設けられたノズル１７ａの左右方向の数だけ形成され、左右方向へピッチＸ２で並んだ状態で第１フィラメント圧着部５１から下方へ排出される。これらの中間体２ａは、第１フィラメント圧着部５１の下方に設置された第２フィラメント圧着部６１へ到達する。
【００６４】
なお第１圧着部材５４による圧着は、図１０（ｈ）にＶ１、Ｖ３、Ｖ５、・・・で示す位置で行われ、第２圧着部材５５による圧着は、Ｖ２、Ｖ４、・・・で示す位置で行われる。このように、第１圧着部材５４による圧着がなされる箇所と第２圧着部材５５による圧着がなされる箇所は、溶融フィラメント２の並進の方向に異なっている。またこれらの圧着は何れも、隣り合うフィラメント２同士を互いに近づく方向へ押すことによりなされる。そのため図１０（ｈ）の下寄り部分に示すように、前後方向にほぼ対称形となるバランスの良い網目状の第１中間体２ａが形成される。但し、これらの圧着がなされる箇所は、例えばフィラメント３次元結合体の反発力の仕様等に基づき、任意に設定され得る。また、第１フィラメント圧着部５１の動作速度や動作周期等を更新可能としておき、溶融フィラメント２を押すタイミングを変えることにより、当該圧着がなされる箇所を適宜調節可能としても良い。
【００６５】
２−２．第２フィラメント圧着部の構成および動作
次に、第２フィラメント圧着部６１の構成について説明する。図１２は、第２フィラメント圧着部６１の上方視点による概略的な構成図である。図１３は、図１２にβ１で示す領域の部分拡大図である。図１４は、図１２にＤ−Ｄ´で示す平面の概略的な矢視図である。なお図１４には、本図にβ２で示す領域の部分拡大図も示している。また図１５は、第２フィラメント圧着部６１における後側支持部５３の近傍部分の概略斜視図である。
【００６６】
第２フィラメント圧着部６１には、左右方向に伸びた前側支持部６２と後側支持部６３が、前後方向に間隔を空けて設けられている。前側支持部６２は後側支持部６３の前方に配置されており、前側支持部６２の後面と後側支持部６３の前面は前後方向に向い合っている。前側支持部６２と後側支持部６３に挟まれた領域は、第１フィラメント圧着部５１から排出される第１中間体２ａが通る領域となる。また、前側支持部６２の後面と後側支持部６３の前面には、ガイド溝Ｇ２が設けられている。
【００６７】
これらの支持部６２、６３の間には、複数の第３圧着部材６４と複数の第４圧着部材６５が配置されている。第３圧着部材６４および第４圧着部材６５は、前後方向に伸びており、左右方向へ交互に並ぶように配置されている。これらの各圧着部材６４、６５は、前側先端部が前側支持部６２のガイド溝Ｇ２に嵌め込まれ、後側先端部が後側支持部６３のガイド溝Ｇ２に嵌め込まれている。各圧着部材６４、６５は、後述する動作サイクル（図１６〜図１８を参照）の動きが可能となるように各支持部６２、６３に支持されており、落下中の各第１中間体２ａを左または右方向へ瞬間的に押して変位させる。換言すれば、各圧着部材６４、６５は、各第１中間体２ａを水平面方向に回転変位（回転振動）させる。
【００６８】
第３圧着部材６４は、左側第３圧着部材６４ａと右側第３圧着部材６４ｂが組み合わさった構成となっている。左側第３圧着部材６４ａおよび右側第３圧着部材６４ｂは、何れも、前側支持部６２のガイド溝Ｇ２から後側支持部６３のガイド溝Ｇ２へ達するように前後方向に伸びた棒状となっている。
【００６９】
左側第３圧着部材６４ａと右側第３圧着部材６４ｂは、基本状態において左右方向に接するよう配置され、上下方向位置は同一である。左側第３圧着部材６４ａおよび右側第３圧着部材６４ｂは、それぞれ離れるように左右方向に可動である。
【００７０】
第４圧着部材６５は、左側第４圧着部材６５ａと右側第４圧着部材６５ｂが組み合わさった構成となっている。左側第４圧着部材６５ａおよび右側第４圧着部材６５ｂは、何れも、前側支持部６２のガイド溝Ｇ２から後側支持部６３のガイド溝Ｇ２へ達するように前後方向に伸びた棒状となっている。
【００７１】
左側第４圧着部材６５ａと右側第４圧着部材６５ｂは、基本状態において左右方向に接するよう配置され、上下方向位置は同一である。左側第４圧着部材６５ａおよび右側第４圧着部材６５ｂは、それぞれ離れるように左右方向に可動である。左右に隣り合う第３圧着部材６４と第４圧着部材６５は、左右方向へピッチＸ２（図４を参照）の間隔を空けて配置されている。隣り合う第３圧着部材６４と第４圧着部材６５の間に形成される一のスペースには、第１フィラメント圧着部５１から排出された第１中間体２ａの一つが通ることになる。
【００７２】
次に、第２フィラメント圧着部６１の動作について詳細に説明する。図１６〜図１８は、第２フィラメント圧着部６１の動作サイクルに関する説明図である。より具体的には、図１６は、図１４と同じ視点による模式図である。図１７は、各圧着部材６４ａ、６４ｂ、６５a、６５ｂの動きを前方から見た場合の模式図である。図１８は、図１７にＥ−Ｅ´で示す平面での第２フィラメント圧着部６１の動きを、上方から見た場合の模式図である。
【００７３】
また図１６〜図１８における（ａ）〜（ｈ）は、第２フィラメント圧着部６１の各状態を示している。すなわち、第２フィラメント圧着部６１の状態は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）の順に遷移して（ａ）に戻ることを繰返す。第１フィラメント圧着部５１から複数の第１中間体２ａが下方へ並進する中、第２フィラメント圧着部６１は、このような動作サイクルで動作することになる。また図１７のＭｋ（ｋは１〜７）は、左右に７個の第１中間体２ａが並ぶ任意領域において、左からｋ番目の第１中間体２ａを示す。
【００７４】
状態（ａ）は、第２フィラメント圧着部６１の基本状態であり、左側第３圧着部材６４ａは右側第３圧着部材６４ｂの左側に接しており、左側第４圧着部材６５ａは右側第４圧着部材６５ｂの左側に接している。状態（ａ）において第４圧着部材６５が下方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｂ）の状態となる。
【００７５】
状態（ｂ）において、左側第４圧着部材６５ａが概ねピッチＸ２だけ左方へ移動し、かつ、右側第４圧着部材６５ｂが概ねピッチＸ２だけ右方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｃ）の状態となる。状態（ｂ）から状態（ｃ）へ遷移する過程において、左側第４圧着部材６５ａは、その左側にある第１中間体２ａ（Ｍ１、Ｍ３、Ｍ５、Ｍ７）を左方へ押し、右側第４圧着部材６５ｂは、その右側にある第１中間体２ａ（Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６）を右方へ押すことになる。
【００７６】
その結果、Ｍ２とＭ３の第１中間体２ａ同士、Ｍ４とＭ５の第１中間体２ａ同士、およびＭ６とＭ７の第１中間体２ａ同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。なお、第１中間体２ａ同士は高温の溶融状態にあるため、互いに接触することにより容易に融着し、圧着が実現される。これらの圧着は第３圧着部材６４よりも下方で行われるため、圧着時に第４圧着部材６５が第３圧着部材６４に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第３圧着部材６４に当たることはない。
【００７７】
状態（ｃ）において、左側第４圧着部材６５ａが右方へ移動し、かつ、右側第４圧着部材６５ｂが左方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｄ）の状態となる。また状態（ｄ）において、第４圧着部材６５が上方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｅ）の状態となる。なお第２フィラメント圧着部６１の状態として、状態（ｄ）は状態（ｂ）と同じであり、状態（ｅ）は状態（ａ）と同じである。すなわち（ａ）から（ｅ）までの動作サイクルでは、第４圧着部材６５が下方に移動して第１中間体２ａ同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
【００７８】
次に、状態（ｅ）において第３圧着部材６４が下方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｆ）の状態となる。状態（ｆ）において、左側第３圧着部材６４ａが概ねピッチＸ２だけ左方へ移動し、かつ、右側第３圧着部材６４ｂが概ねピッチＸ２だけ右方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｇ）の状態となる。状態（ｆ）から状態（ｇ）へ遷移する過程において、左側第３圧着部材６４ａは、その左側にある第１中間体２ａ（Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６）を左方へ押し、右側第３圧着部材６４ｂは、その右側にある第１中間体２ａ（Ｍ１、Ｍ３、Ｍ５、Ｍ７）を右方へ押すことになる。
【００７９】
その結果、Ｍ１とＭ２の第１中間体２ａ同士、Ｍ３とＭ４の第１中間体２ａ同士、およびＭ５とＭ６の第１中間体２ａ同士のそれぞれは、双方の進路のほぼ中央位置において部分的に圧着する。これらの圧着は第４圧着部材６５よりも下方で行われるため、圧着時に第３圧着部材６４が第４圧着部材６５に干渉することはなく、また、その後に当該圧着された部分が下方へ進んでも第４圧着部材６５に当たることはない。
【００８０】
状態（ｇ）において、左側第３圧着部材６４ａが右方へ移動し、かつ、右側第３圧着部材６４ｂが左方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ｈ）の状態となる。また状態（ｈ）において、第３圧着部材６４が上方へ移動することにより、第２フィラメント圧着部６１は（ａ）の状態となる。なお第２フィラメント圧着部６１の状態として、状態（ｈ）は状態（ｆ）と同じであり、状態（ａ）は状態（ｅ）と同じである。すなわち（ｅ）から（ａ）までの動作サイクルでは、第３圧着部材６４が下方に移動して第１中間体２ａ同士を圧着させ、元の位置に戻るという一連の動作が行われる。
【００８１】
以上の動作サイクルが繰返し実行されることにより、左右に隣り合う第１中間体２ａ同士が部分的に圧着した第２中間体２ｂが逐次形成される。第２中間体２ｂは、図１９に例示するように、糸状の溶融フィラメント２が３次元的に結合した形態となっている。第２中間体２ｂは下方に進み、先述した一対の受け板２１ａ、２１ｂを経て冷却固化され、３ＤＦ３が得られる。
【００８２】
なお第３圧着部材６４による圧着は、図１７（ｈ）にＹ１、Ｙ３、Ｙ５、・・・で示す位置で行われ、第４圧着部材６５による圧着は、Ｙ２、Ｙ４、・・・で示す位置で行われる。このように、第３圧着部材６４による圧着がなされる箇所と第４圧着部材６５による圧着がなされる箇所は、第１中間体２ａの並進の方向に異なっている。またこれらの圧着は何れも、隣り合う第１中間体２ａ同士を互いに近づく方向へ押すことによりなされる。そのため図１７（ｈ）の下寄り部分に示すように、左右方向にほぼ対称形となるバランスの良い網目状の第２中間体２ｂが形成される。但し、これらの圧着がなされる箇所は、例えばフィラメント３次元結合体の反発力の仕様等に基づき、任意に設定され得る。また、第２フィラメント圧着部６１の動作速度や動作周期等を更新可能としておき、第１中間体２ａを押すタイミングを変えることにより、当該圧着がなされる箇所を適宜調節可能としても良い。
【００８３】
また、隣り合う第１中間体２ａ同士を圧着させる前後方向位置は、２次元的な網目状を形成している第１中間体２ａの任意の位置とすることが可能であり、例えば図１０（ｈ）にＶ１、Ｖ２、・・・で示す位置としても構わない。但しこの例の場合は、前後と左右の方向から４本の溶融フィラメント２が同じ箇所で圧着する格好となる。この点、隣り合う第１中間体２ａ同士を圧着させる前後方向位置を、例えば図１０（ｈ）にＷ１、Ｗ２、・・・で示す位置とすれば、第１フィラメント圧着部５１を用いて圧着される箇所と、第２フィラメント圧着部６１を用いて圧着される箇所とが異なる状態となる。これにより、３ＤＦ３におけるフィラメント同士の結合箇所の偏りを抑え、より均質な３ＤＦ３を形成することが容易となる。
【００８４】
３．その他
本実施形態において、受け板２１ａ、２１ｂにおける前後一対の鉛直面２１ａ２、２１ｂ２同士の間隔は、第２中間体２ｂの前後方向寸法よりもやや小さくなっている。そのため、第２中間体２ｂが一対の受け板２１ａ、２１ｂ同士の間を通る際、第２中間体２ｂにおける前後の端部近傍は中央部へ導かれるように押され、第２中間体２ｂの前後方向寸法は鉛直面２１ａ２、２１ｂ２同士の間隔に規制される。また、このように押されることにより、第２中間体２ｂの前後の端部近傍においてフィラメントが比較的密な状態となり、３ＤＦ３の型崩れなどを防ぐことが容易となる。
【００８５】
また以上の説明から明らかである通り、圧着装置２６に設けられた各圧着部材５４、５５、６４、６５（以下、「圧着部材Ｚ」と総称することがある）は、溶融フィラメント２または第１中間体２ａ（以下、「溶融フィラメント２ｘ」と総称することがある）に接触する。そのため圧着装置２６の形態は、圧着部材Ｚに溶融フィラメント２ｘが融着しないように工夫されていることが望ましい。
【００８６】
このことを考慮して、圧着装置２６に設けられた圧着部材Ｚには、表面エネルギーの低い材質（例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂）からなる被覆層を有するようにしても良い。表面エネルギーの低い被覆層を設けることにより、溶融フィラメント２ｘが圧着部材Ｚに融着することをより十分に防ぐことができる。なお当該被覆層を形成する材質としては、表面エネルギーの低いものであれば特に制限はないが、溶融フィラメントが接着しにくいフッ素系樹脂やシリコーン樹脂などが好適である。
【００８７】
また、圧着部材Ｚの表面が、綿製の布で構成されるシート状の保水膜（不図示）で被覆されるようにしても良い。このようにすれば、保水膜に吸着した水が圧着部材Ｚと溶融フィラメント２ｘとの間に介在して離形効果が得られ、溶融フィラメント２ｘが圧着部材Ｚに融着することを抑えることができる。
【００８８】
当該保水膜としては、保水効果を有するものであれば特に制限はないが、吸水性繊維からなる布やメッシュ、或いはセルロースファイバーを含むシートなどが使用できる他、耐熱性に優れた親水性シリカ粒子を含む樹脂被膜などが利用可能である。当該保水膜には、給水装置から適宜に給水されるようにしても良い。当該給水装置から保水膜に供給する水の温度は、低すぎると溶融フィラメントの温度が局所的に低下して歪が生じやすくなり、逆に高すぎると大気中に蒸散しやすくなる。このことを考慮して、通常、当該水の温度は80℃以上95℃以下に設定することが好ましい。
【００８９】
なお、上述した保水膜の被覆は、上述した表面エネルギーの低い材質からなる被覆層を有する圧着部材Ｚに設けられても良く、当該被覆層を有しない圧着部材Ｚに設けられても良い。また圧着部材Ｚへの溶融フィラメント２ｘの融着を防止する手段としては、フィラメント圧着部材２６に超音波振動素子を設けておき、圧着部材Ｚにおける溶融フィラメント２ｘとの接触面近傍を振動させることにより、溶融フィラメント２ｘの融着を防止する手段を適用してもよい。
【００９０】
また、圧着装置２６（第１フィラメント圧着部５１および第２フィラメント圧着部６１）に溶融フィラメント２ｘが融着することを防止する方法として、表面エネルギーの低いフッ素系樹脂やシリコーン樹脂など被覆する方法の他、離型剤として表面エネルギーの低いシリコーンオイルやワックス等を用いてもよい。ワックスは、溶融時には粘度の低い液体であるが、常温で個体となることから、得られるフィラメント３次元結合体の表面がべとつかない効果が得られる。ワックスとしては、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナウバワックス、低分子量ポリエチレンワックス、低分子量ポリプロピレンワックスなどが使用できる。
【００９１】
ワックスの融点が水の沸点より低いと、冷却水中に溶け込んだ後、冷却水を循環させる配管内等でワックスが析出して詰まる可能性がある。そのため用いるワックスとしては、融点が１０５℃以上１５０℃以下の低分子量ポリエチレンワックスや低分子量ポリプロピレンワックスが好ましい。
【００９２】
シリコーンオイルやワックスなどの離型剤を圧着装置２６に供給する方法としては、加熱した離型剤を液状にして直接供給する方法や、溶融フィラメントを構成する材料の中に添加する方法がある。熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量が少なすぎると離形効果が得られにくくなり、熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量が多すぎると融着結合時に強固な結合を形成できなくなる。そのため、熱可塑性樹脂に対する離型剤の添加量としては、熱可塑性樹脂１００重量部に対して離型剤が０．１重量部〜１重量部の範囲が好ましい。
【００９３】
また、第１フィラメント圧着部５１における各圧着部材５４、５５の構造について、本実施形態では、長い棒状部分から枝のように突出した突出部Ｐａ、Ｐｂ、Ｑａ、Ｑｂを設けるようにしたが、第２フィラメント圧着部６１のように突出部を設けない構造とすることも可能である。図２０（図５および図６と同視点の図）は、突出部を設けない構造とした場合の第１フィラメント圧着部５１を例示している。
【００９４】
図２０に示す第１フィラメント圧着部５１は、先述した第２フィラメント圧着部６１の構成および動作について前後方向と左右方向を逆転させたような仕様となっている。すなわち、図２０に示す第１フィラメント圧着部５１の各支持部７２、７３および各圧着部材７４、７５は、原理的に、第２フィラメント圧着部６１の各支持部６２、６３および各圧着部材６４、６５に相当する。これにより当該第１フィラメント圧着部５１は、溶融フィラメント２を前後方向へ押して部分的に圧着させ、第１中間体２ａを形成することが可能である。
【００９５】
但し図２０に例示する構造によれば、各圧着部材７４、７５は非常に長い形状となってしまい、部品強度や操作性等が問題となる可能性がある。この点、図５に示す各圧着部材５４、５５の構造は、溶融フィラメント２を前後方向へ押すことが可能でありながら、図２０に示すものに比べて大幅に短くなるよう工夫されており、部品強度や操作性等の問題は生じ難い。
【００９６】
なお第１フィラメント圧着部５１における各圧着部材は、前後方向から傾斜した方向へ伸びた棒状の構成とし、前側支持部と後側支持部により斜め方向（当該棒状の伸びる方向と直交する方向）へ可動に支持された状態としておき、可動方向へ押して溶融フィラメント２同士を圧着させるようにしても良い。この場合、当該圧着部材を棒状の簡素な構成としつつも、図２０に示すものに比べて十分に短くすることができる。
【００９７】
また、第１フィラメント圧着部５１が溶融フィラメント２同士を圧着させる方向と、第２フィラメント圧着部６１が第１中間体２ａ同士を圧着させる方向とは、直交しないようにすることも可能である。第１フィラメント圧着部５１および第２フィラメント圧着部６１による圧着の方向は任意に設定可能であり、これらを異なる方向として溶融フィラメント２同士を３次元的に圧着することが出来る。なお圧着装置２６は、第２フィラメント圧着部６２を省略した構成とし、第１中間体２ａが受け板２１ａ、２１ｂへ供給されるようにしても構わない。
【００９８】
以上に説明した３ＤＦ製造装置１は、複数のノズル１７ａを有し、ノズル１７ａそれぞれから下方へ並進するように溶融フィラメント２を排出する押出成形機１０（溶融フィラメント供給装置）と、前記並進する溶融フィラメント２の少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメント２への部分的な圧着を実現させる圧着装置２６（溶融フィラメント圧着装置）とを備え、前記圧着済みのものを含む溶融フィラメント２を用いて３ＤＦ３を形成する。
【００９９】
そのため３ＤＦ製造装置１によれば、例えば当該圧着が行われない場合に比べ、３ＤＦ３におけるフィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御が容易である。仮に圧着装置２６を設けていないとすると、溶融フィラメント２は受け板２１ａ、２１ｂの近傍においてランダムなループを形成し易く、ひいては、３ＤＦ３の構造が不規則となり反発力の不均一化などを招く虞がある。またフィラメント同士の結合が制御できないため、３ＤＦ３を構成する各フィラメントの形状や結合箇所が不規則となり、３ＤＦ３の反発力等を所期の状態に制御することは難しい。
【０１００】
この点、本実施形態では圧着装置２６を設けているため、受け板２１ａ、２１ｂに到達する前に意図的に、溶融フィラメント２同士を部分的に結合させることが出来る。当該結合がなされることにより、その分だけ各溶融フィラメント２の挙動を規制することができ、受け板２１ａ、２１ｂ近傍におけるランダムなループの形成も抑えられ、３ＤＦ３の反発力の均一化等が容易となる。また圧着装置２６の構成或いは動作設定などの調節により、溶融フィラメント２同士の結合を積極的に制御することは容易であり、３ＤＦ３を構成する各フィラメントの形状や結合箇所を規則的なものとして、３ＤＦ３の反発力等を所期の状態に制御することが出来る。
【０１０１】
なお本実施形態では、所定の部材（圧着部材）を用いて溶融フィラメント２を押すようにしているが、溶融フィラメント２を押す形態はこれに限られず、例えば水や風などの流体を当てることにより溶融フィラメント２を押すようにしても構わない。また圧着部材の形態は、溶融フィラメント２を適切に押すことが出来る限り特に制限されない。その他、溶融フィラメント２を押す方向や押す位置、更には、圧着させる溶融フィラメント２の組合わせ（どの溶融フィラメント２同士を圧着させるか）等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に設定され得る。
【０１０２】
また押出成形機１０は、前後方向（所定方向）へ並ぶ複数のノズル１７ａからなる特定ノズル群を有し、圧着装置２６は、第１フィラメント圧着部５１を有している。第１フィラメント圧着部５１は、特定ノズル群において隣り合うノズル１７ａから排出された溶融フィラメント２同士で、部分的な圧着を実現させる。
【０１０３】
また第１フィラメント圧着部５１は、特定ノズル群において隣り合うノズル１７ａから排出された溶融フィラメント２同士を互いに近づく方向へ押すことにより、溶融フィラメント２同士の圧着を実現させる。例えば図１０の（ｃ）を参照すると、Ｆ２とＦ３の溶融フィラメント２同士、Ｆ４とＦ５の溶融フィラメント２同士、およびＦ６とＦ７の溶融フィラメント２同士のそれぞれが、互いに近づく方向へ押されている。隣り合うノズル１７ａから排出された溶融フィラメント２同士の一方のみを押すことによっても圧着は可能であるが、両方を互いに近づく方向へ押すことで、より対称形状に近いバランスの良い形態の第１中間体２ａを形成することが可能である。
【０１０４】
また特定ノズル群は、前後方向に１番目から４番目まで順に並ぶノズル１７ａ（ここでは一例として、Ｆ１〜Ｆ４の溶融フィラメント２を排出するノズルとする）を含む。そして第１フィラメント圧着部５１は、Ｆ２とＦ３の溶融フィラメント２同士の圧着である第１圧着（図９〜図１１の（ｃ）を参照）と、Ｆ１とＦ２の溶融フィラメント２同士、およびＦ３とＦ４の溶融フィラメント２同士の圧着である第２圧着（図９〜図１１の（ｇ）を参照）と、を行う。第１圧着がなされる箇所と第２圧着がなされる箇所は、各溶融フィラメント２の並進の方向に異なる。そのため少なくともＦ１〜Ｆ４の溶融フィラメント２同士を、２次元的な網目状となるようにバランス良く圧着し、圧着箇所の偏り等を抑えることが可能である。
【０１０５】
なお本実施形態では、Ｆ１〜Ｆ７の溶融フィラメント２が２次元的な網目状となるように圧着されるため、同じ特定ノズル群から排出される溶融フィラメント２全体をバランス良く圧着することが可能である。但し、このような圧着を実現させる領域は任意に設定することが可能であり、Ｆ１〜Ｆ７の溶融フィラメント２の一部（例えば、Ｆ１〜Ｆ４の溶融フィラメント２）についてのみ、２次元的な網目状となるように圧着されるようにしても良い。
【０１０６】
また３ＤＦ製造装置１は、複数の特定ノズル群を有し、第１フィラメント圧着部５１による圧着によって溶融フィラメント２同士が結合した第１中間体２ａを、特定ノズル群ごとに形成する。更に圧着装置２６は、左右方向（前後方向とは異なる方向）へ第１中間体２ａ同士を部分的に圧着させる第２フィラメント圧着部６１を有する。これにより、第１中間体２ａ同士を圧着させて、３次元的に溶融フィラメントが結合した第２中間体２ｂを形成することができる。そのため、３ＤＦ３におけるフィラメントの形状やフィラメントの結合箇所の制御がより容易となっている。
【０１０７】
また本実施形態の押出成形機１０（フィラメント供給装置）は、水平方向へ異なる位置に配置されたノズル１７ａそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメント２を排出するように構成されている。そのため、溶融フィラメント２の排出方向は重力方向に一致し、自然に落下するようにして、複数の溶融フィラメント２が並進する。
【０１０８】
なお本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、マットレス、枕、或いはクッション等に使用される３ＤＦの製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１      ・・・      フィラメント３次元結合体製造装置（３ＤＦ製造装置）
２      ・・・      溶融フィラメント
２ａ    ・・・      第１中間体
２ｂ    ・・・      第２中間体
３      ・・・      フィラメント３次元結合体（３ＤＦ）
１０    ・・・      押出成形機
１１    ・・・      加圧部
１１ａ  ・・・      シリンダー
１１ｂ  ・・・      フィラメント排出部
１２    ・・・      ダイ
１２ａ  ・・・      ダイ導流路
１３    ・・・      ホッパー
１４    ・・・      スクリュー
１５    ・・・      スクリューモーター
１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）  ・・・  スクリューヒーター
１７    ・・・  ノズル群形成部
１７ａ  ・・・  ノズル
１８（１８ａ〜１８ｆ）  ・・・  ダイヒーター
１９（１９ａ、１９ｂ、１９ｃ）  ・・・  温度センサー
２０    ・・・      ３次元結合体形成装置
２１ａ、２１ｂ  ・・・  受け板
２２    ・・・      冷却機
２２ａ  ・・・      冷却水
２３    ・・・      水槽
２４ａ、２４ｂ  ・・・  無端コンベア
２５ａ〜２５ｇ  ・・・  搬送ローラ
２６    ・・・圧着装置（溶融フィラメント圧着装置）
５１    ・・・  第１フィラメント圧着部
５２    ・・・  前側支持部
５３    ・・・  後側支持部
５４    ・・・  第１圧着部材
５４ａ  ・・・  上側第１圧着部材
５４ｂ  ・・・  下側第１圧着部材
５５    ・・・  第２圧着部材
５５ａ  ・・・  上側第２圧着部材
５５ｂ  ・・・  下側第２圧着部材
６１    ・・・  第２フィラメント圧着部
６２    ・・・  前側支持部
６３    ・・・  後側支持部
６４    ・・・  第３圧着部材
６４ａ  ・・・  左側第３圧着部材
６４ｂ  ・・・  右側第３圧着部材
６５    ・・・  第４圧着部材
６５ａ  ・・・  左側第４圧着部材
６５ｂ  ・・・  右側第４圧着部材
Ｇ１、Ｇ２  ・・・  ガイド溝
Ｐａ、Ｐｂ、Ｑａ、Ｑｂ  ・・・  突出部
【図１】
2017183216.tif 000003
【図２】
2017183216.tif 000004
【図３】
2017183216.tif 000005
【図４】
2017183216.tif 000006
【図５】
2017183216.tif 000007
【図６】
2017183216.tif 000008
【図７】
2017183216.tif 000009
【図８】
2017183216.tif 000010
【図９】
2017183216.tif 000011
【図１０】
2017183216.tif 000012
【図１１】
2017183216.tif 000013
【図１２】
2017183216.tif 000014
【図１３】
2017183216.tif 000015
【図１４】
2017183216.tif 000016
【図１５】
2017183216.tif 000017
【図１６】
2017183216.tif 000018
【図１７】
2017183216.tif 000019
【図１８】
2017183216.tif 000020
【図１９】
2017183216.tif 000021
【図２０】
2017183216.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月20日(2018.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを有し、前記ノズルそれぞれから並進するように溶融フィラメントを排出する溶融フィラメント供給装置と、
可動である圧着部材を有し、前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを前記圧着部材で押して、他の前記並進する溶融フィラメントへの部分的な圧着を実現させる溶融フィラメント圧着装置と、を備え、
前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成することを特徴とするフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項２】
前記溶融フィラメント供給装置は、所定方向へ並ぶ複数の前記ノズルからなる特定ノズル群を有し、
前記圧着部材は、前記並進する溶融フィラメント同士の間に介在し、
前記溶融フィラメント圧着装置は、
前記特定ノズル群において隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士で前記圧着を実現させることを特徴とする請求項１に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項３】
前記フィラメント圧着装置は、
前記隣り合うノズルから排出された溶融フィラメント同士を互いに近づく方向へ押すことにより、前記圧着を実現させることを特徴とする請求項２に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項４】
前記特定ノズル群は、
前記所定方向に１番目から４番目まで順に並ぶノズルを含み、
前記フィラメント圧着装置は、
２番目と３番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士の前記圧着である第１圧着と、
１番目と２番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士、および３番目と４番目のノズルから排出される前記溶融フィラメント同士のそれぞれの前記圧着である第２圧着と、を行うものであり、
第１圧着がなされる箇所と第２圧着がなされる箇所は、前記並進の方向に異なることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項５】
複数の前記特定ノズル群を有し、前記フィラメント圧着装置による前記圧着によって溶融フィラメント同士が結合した中間体を、前記特定ノズル群ごとに形成する請求項２から請求項４の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置であって、
前記溶融フィラメント圧着装置は、
前記所定方向とは異なる方向へ前記中間体同士を部分的に圧着させることを特徴とするフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項６】
前記フィラメント供給装置は、
水平方向へ異なる位置に配置された前記ノズルそれぞれから、鉛直下方へ溶融フィラメントを排出することを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
【請求項７】
複数の溶融フィラメントを並進するように排出する溶融フィラメント供給ステップと、
前記並進する溶融フィラメント同士の間に介在する圧着部材を用いて前記並進する溶融フィラメントの少なくとも一つを押して、他の前記並進する溶融フィラメントへ部分的に圧着させる溶融フィラメント圧着ステップと、を含み、
前記圧着済みのものを含む前記溶融フィラメントを用いて、フィラメント３次元結合体を形成することを特徴とするフィラメント３次元結合体製造方法。
【請求項８】
前記溶融フィラメント圧着ステップにより、前記溶融フィラメント同士が結合した中間体が複数形成される請求項７に記載のフィラメント３次元結合体製造方法であって、
前記中間体同士を部分的に圧着させる中間体圧着ステップを含むことを特徴とするフィラメント３次元結合体製造方法。
【国際調査報告】
2017183216.tif 000023
2017183216.tif 000024
2017183216.tif 000025
2017183216.tif 000026