(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる樹脂材可塑化装置及び樹脂材可塑化方法を提供する。【解決手段】樹脂材可塑化装置１０は、長尺の固形状の被覆材２０が供給される通過孔４６が形成され、且つ通過孔４６の内壁面を昇温させることが可能である加熱ブロック４８を備える。通過孔４６の上流部５８では、その内壁面が、固形状の被覆材２０の側面と接触するように、軸方向と直交する断面が、固形状の被覆材２０の断面形状に応じた形状である。中流部６０の少なくとも一部は、軸方向と直交する断面の断面積に対する周長の割合が、前記上流部５８の前記割合に比して大きく設定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の固形状の樹脂材が供給される通過孔が形成され、且つ該通過孔の内壁面を昇温させることが可能である加熱ブロックを備え、固形状の前記樹脂材を前記通過孔の内部で加熱して、可塑化した状態で排出する樹脂材可塑化装置であって、
前記通過孔は、
固形状の前記樹脂材が供給される上流部と、
前記上流部で加熱され軟化した前記樹脂材が供給される中流部と、
前記中流部で加熱され可塑化した前記樹脂材が一端側から供給され、該樹脂材を他端側から排出する下流部と、を有し、
前記上流部は、その内壁面が、固形状の前記樹脂材の側面と接触するように、軸方向と直交する断面が、固形状の前記樹脂材の軸方向と直交する断面形状に応じた形状であり、
前記中流部の少なくとも一部は、軸方向と直交する断面の断面積に対する周長の割合が、前記上流部の前記割合に比して大きいことを特徴とする樹脂材可塑化装置。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂材可塑化装置において、
前記中流部では、前記上流部側から前記下流部側に向かうに連れて、前記割合が大きくなることを特徴とする樹脂材可塑化装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の樹脂材可塑化装置において、
前記上流部及び前記中流部はそれぞれ複数からなり、前記通過孔は、前記中流部と前記下流部との間に介在して、複数の前記中流部で可塑化された前記樹脂材を合流させて貯留する貯留部をさらに有することを特徴とする樹脂材可塑化装置。
【請求項４】
長尺の固形状の樹脂材が供給される通過孔が形成され、且つ該通過孔の内壁面を昇温させることが可能である加熱ブロックを備え、固形状の前記樹脂材を前記通過孔の内部で加熱して、可塑化した状態で排出する樹脂材可塑化装置であって、
前記通過孔は、
固形状の前記樹脂材が供給される上流部と、
前記上流部で加熱され軟化した前記樹脂材が供給される中流部と、
前記中流部で加熱され可塑化した前記樹脂材が一端側から供給され、該樹脂材を他端側から排出する下流部と、を有し、
前記上流部は、その内壁面が、固形状の前記樹脂材の側面と接触するように、軸方向と直交する断面が、固形状の前記樹脂材の軸方向に直交する断面形状に応じた形状であり、
前記中流部及び前記下流部の少なくとも一方の少なくとも一部は、前記樹脂材が前記上流部を通過する速度より小さい速度で前記樹脂材を通過させるように、軸方向と直交する断面形状が設定されていることを特徴とする樹脂材可塑化装置。
【請求項５】
請求項４記載の樹脂材可塑化装置において、
前記中流部又は前記下流部の少なくとも一方の少なくとも一部は、軸方向と直交する断面の面積及び該面積に対する周長の割合が、前記上流部の前記面積及び前記割合より大きいことを特徴とする樹脂材可塑化装置。
【請求項６】
長尺の固形状の樹脂材を、加熱ブロックに設けられた通過孔を通過させながら加熱して可塑化する樹脂材可塑化方法であって、
固形状の前記樹脂材を、前記通過孔の上流部で軟化する軟化工程と、
軟化させた前記樹脂材を、前記通過孔の中流部で、前記樹脂材の軸方向と直交する断面の断面積に対する周長の割合を増大させて可塑化する可塑化工程と、
可塑化した前記樹脂材を、前記通過孔の下流部から排出する排出工程と、
を有することを特徴とする樹脂材可塑化方法。
【請求項７】
請求項６記載の樹脂材可塑化方法において、
前記可塑化工程では、前記中流部の前記樹脂材が供給される一端側から、該樹脂材を排出する他端側に向かうにつれて、前記割合を増大させながら前記樹脂材を可塑化することを特徴とする樹脂材可塑化方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の樹脂材可塑化方法において、
前記上流部及び前記中流部はそれぞれ複数からなり、前記軟化工程では、複数の前記上流部のそれぞれに、固形状の前記樹脂材を供給して軟化させ、
前記可塑化工程では、複数の前記中流部のそれぞれで前記樹脂材を可塑化し、
前記排出工程では、複数の前記中流部で可塑化した前記樹脂材を合流させて、前記中流部と前記下流部との間に介在する貯留部に貯留し、該貯留部から前記下流部を介して前記樹脂材を排出することを特徴とする樹脂材可塑化方法。
【請求項９】
長尺の固形状の樹脂材を、加熱ブロックに設けられた通過孔を通過させながら加熱して可塑化する樹脂材可塑化方法であって、
固形状の前記樹脂材を、前記通過孔の上流部で軟化する軟化工程と、
軟化した前記樹脂材を、前記通過孔の中流部で可塑化する可塑化工程と、
可塑化した前記樹脂材を、前記通過孔の下流部から排出する排出工程と、
を有し、
前記樹脂材が前記中流部を通過する速度及び前記樹脂材が前記下流部を通過する速度の少なくとも何れか一方は、前記樹脂材が前記上流部を通過する速度より小さいことを特徴とする樹脂材可塑化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固形状の樹脂材を可塑化する樹脂材可塑化装置及び樹脂材可塑化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
簡素な構成で安価に立体造形物を得ることが可能な三次元印刷方法として、可塑化（溶融）させた樹脂製のフィラメントを所望の形状となるように積層し、該形状を維持したまま固化させる、いわゆる、熱溶解積層方法が知られている。この熱溶解積層方法による三次元印刷装置は、例えば、特許文献１に示すように、固形状のフィラメントを加熱して可塑化させる樹脂材可塑化装置を備える。
【０００３】
具体的には、この樹脂材可塑化装置は、軸方向に内径が一定である薄壁管と、該薄壁管の外周面を覆い、且つ内部に加熱要素が設けられた加熱ブロックとを有する。薄壁管は、加熱要素により加熱された加熱ブロックと熱交換することによって、その内部を、固形状のフィラメントを可塑化させることが可能な温度とすることができる。このため、薄壁管の一端側から固形状のフィラメントを連続的に供給すると、該フィラメントが、薄壁管と熱交換しつつその内部を移動して、該薄壁管の他端側から可塑化した状態で連続的に排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５００９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の樹脂材可塑化装置において、単位時間あたりに可塑化する樹脂材の量を増大させて可塑化効率を高めるためには、前記固形状の樹脂材の直径及び薄壁管の内径を大きくすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記の直径及び内径を大きくすると、薄壁管の内周面と、固形状の樹脂材の軸心との距離が大きくなる。このため、薄壁管の熱が、フィラメントの内部を含む全体に伝導するまでに要する時間が増大してしまう。この場合、フィラメントの内部まで熱を伝導させて十分に可塑化するためには、薄壁管の軸方向の長さを増大させる必要があるため、樹脂材可塑化装置が大型化してしまう懸念がある。
【０００７】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、装置を大型化することなく、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる樹脂材可塑化装置及び樹脂材可塑化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、長尺の固形状の樹脂材が供給される通過孔が形成され、且つ該通過孔の内壁面を昇温させることが可能である加熱ブロックを備え、固形状の前記樹脂材を前記通過孔の内部で加熱して、可塑化した状態で排出する樹脂材可塑化装置であって、前記通過孔は、固形状の前記樹脂材が供給される上流部と、前記上流部で加熱され軟化した前記樹脂材が供給される中流部と、前記中流部で加熱され可塑化した前記樹脂材が一端側から供給され、該樹脂材を他端側から排出する下流部と、を有し、前記上流部は、その内壁面が、固形状の前記樹脂材の側面と接触するように、軸方向と直交する断面が、固形状の前記樹脂材の軸方向と直交する断面形状に応じた形状であり、前記中流部の少なくとも一部は、軸方向と直交する断面の断面積に対する周長の割合が、前記上流部の前記割合に比して大きいことを特徴とする。
【０００９】
この樹脂材可塑化装置は、上記の通り、樹脂材を加熱しつつ通過させる通過孔が形成された加熱ブロックを備える。この通過孔の上流部では、軸方向と直交する断面（以下、単に断面ともいう）が、固形状の樹脂材の断面形状に応じた形状であるため、該上流部の加熱された内壁面と、固形状の樹脂材の側面とを接触させて効率的に熱交換を行わせることができる。これによって、樹脂材を速やかに軟化させることができる。
【００１０】
また、上流部で軟化した樹脂材は、中流部で可塑化される。この中流部の少なくとも一部は、軸方向と直交する断面の断面積に対する周長の割合が、上流部の前記割合に比して大きくなっている。中流部に供給された樹脂材は、上記の通り軟化した状態であるため、中流部の内壁面に沿った形状に変形する。これによって、樹脂材の前記割合を増大させること、すなわち、薄肉化させることができるため、中流部の内壁面の熱を、樹脂材の内部を含む全体へと速やかに伝導させることが可能になる。従って、例えば、断面形状が真円である同体積の樹脂材を加熱して可塑化する場合等に比して、効率的に可塑化した樹脂材を下流部を介して通過孔から排出することができる。
【００１１】
以上から、この樹脂材可塑化装置によれば、該装置を大型化することなく、樹脂材の内部まで速やかに熱を伝導させて、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる。
【００１２】
上記の樹脂材可塑化装置において、前記中流部では、前記上流部側から前記下流部側に向かうに連れて、前記割合が大きくなることが好ましい。中流部の内部において、樹脂材は、上流部側から下流部側に移動するほど、加熱時間が長くなって変形し易くなる。このため、中流部の前記割合を上記のように大きくすることで、樹脂材を円滑に薄肉化することができる。また、このように、薄肉化するにつれて、樹脂材の内部まで効率的に熱を伝導させることが可能になる。その結果、樹脂材の可塑化効率のさらなる向上を図ることができる。
【００１３】
上記の樹脂材可塑化装置において、前記上流部及び前記中流部はそれぞれ複数からなり、前記通過孔は、前記中流部と前記下流部との間に介在して、複数の前記中流部で可塑化された前記樹脂材を合流させて貯留する貯留部をさらに有することが好ましい。この場合、複数の上流部及び中流部で、複数の固形状の樹脂材のそれぞれを軟化及び加熱する処理を同時に進行させることができるため、樹脂材の可塑化効率を一層向上させることができる。また、可塑化した樹脂材を下流部から排出する前に、貯留部に貯留することができるため、樹脂材の全体を均等に所望の温度とすることができる。つまり、良好に可塑化した樹脂材を安定して排出することが可能になる。
【００１４】
また、本発明は、長尺の固形状の樹脂材が供給される通過孔が形成され、且つ該通過孔の内壁面を昇温させることが可能である加熱ブロックを備え、固形状の前記樹脂材を前記通過孔の内部で加熱して、可塑化した状態で排出する樹脂材可塑化装置であって、前記通過孔は、固形状の前記樹脂材が供給される上流部と、前記上流部で加熱され軟化した前記樹脂材が供給される中流部と、前記中流部で加熱され可塑化した前記樹脂材が一端側から供給され、該樹脂材を他端側から排出する下流部と、を有し、前記上流部は、その内壁面が、固形状の前記樹脂材の側面と接触するように、軸方向と直交する断面が、固形状の前記樹脂材の軸方向に直交する断面形状に応じた形状であり、前記中流部及び前記下流部の少なくとも一方の少なくとも一部は、前記樹脂材が前記上流部を通過する速度より小さい速度で前記樹脂材を通過させるように、軸方向と直交する断面形状が設定されていることを特徴とする。
【００１５】
この樹脂材可塑化装置も、通過孔の上流部において、その加熱された内壁面と、固形状の樹脂材の側面とを接触させて効率的に熱交換を行わせることができるため、樹脂材を速やかに軟化させることができる。このため、通過孔の中流部及び下流部（以下では、これらを総称して「上流部より下流側」ともいう）では、各々の内壁面に沿った形状となるように樹脂材を容易に変形させることができる。
【００１６】
また、この樹脂材可塑化装置では、上流部より下流側の少なくとも一部は、樹脂材が上流部を通過する速度より小さい速度で樹脂材を通過させる断面形状となっている。これによって、通過孔に樹脂材が供給される速度よりも、該通過孔から樹脂材が排出される速度を小さくすることができる。つまり、樹脂材が通過孔に滞在する時間を増やすこと、換言すると、樹脂材を通過孔の内壁面に接触させて加熱する時間を増やすことができる。
【００１７】
従って、この樹脂材可塑化装置によれば、該装置を大型化することなく、樹脂材の内部まで良好に熱伝導させて、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる。
【００１８】
上記の樹脂材可塑化装置において、前記中流部又は前記下流部の少なくとも一方の少なくとも一部は、軸方向と直交する断面の面積及び該面積に対する周長の割合が、前記上流部の前記面積及び前記割合より大きいことが好ましい。
【００１９】
上流部の断面積に比して、該上流部より下流側の少なくとも一部の断面積を大きくすることによって、樹脂材が上流部を通過する速度に比して、樹脂材が上流部より下流側を通過する速度を小さくすることができる。
【００２０】
また、前記割合を上記のように設定することによって、樹脂材が上流部を通過する際に比して、樹脂材が上流部より下流側を通過する際に、内壁面から抵抗を受け易くなる。これによっても、樹脂材が上流部を通過する速度に比して、樹脂材が上流部よりも下流側を通過する速度を小さくすることができる。
【００２１】
その結果、上流部より下流側の少なくとも一部を、容易に上記の断面形状とすることができる。
【００２２】
また、本発明は、長尺の固形状の樹脂材を、加熱ブロックに設けられた通過孔を通過させながら加熱して可塑化する樹脂材可塑化方法であって、固形状の前記樹脂材を、前記通過孔の上流部で軟化させる軟化工程と、軟化させた前記樹脂材を、前記通過孔の中流部で、前記樹脂材の軸方向と直交する断面の断面積に対する周長の割合を増大させて可塑化する可塑化工程と、可塑化した前記樹脂材を、前記通過孔の下流部から排出する排出工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
この樹脂材可塑化方法では、軟化工程により軟化させた前記固形状の樹脂材を、可塑化工程により前記割合が増大するように変形させた状態で加熱して可塑化する。前記割合を増大させた、換言すると、薄肉化した樹脂材では、中流部の内壁面から、該樹脂材の内部を含む全体に速やかに熱伝導させることができる。このため、全体を効率的に可塑化した樹脂材を排出工程により下流部から排出することができる。
【００２４】
以上から、この樹脂材可塑化方法によれば、樹脂材を可塑化する装置を大型化することなく、樹脂材の内部まで速やかに熱を伝導させて、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる。
【００２５】
上記の樹脂材可塑化方法において、前記可塑化工程では、前記中流部の前記樹脂材が供給される一端側から、該樹脂材を排出する他端側に向かうにつれて、前記割合を増大させながら前記樹脂材を可塑化することが好ましい。この場合、可塑化工程において、樹脂材を円滑に薄肉化して、その内部まで効率的に熱伝導させることが可能になるため、樹脂材の可塑化効率のさらなる向上を図ることができる。
【００２６】
上記の樹脂材可塑化方法において、前記上流部及び前記中流部はそれぞれ複数からなり、前記軟化工程では、複数の前記上流部のそれぞれに、固形状の前記樹脂材を供給して軟化させ、前記可塑化工程では、複数の前記中流部のそれぞれで前記樹脂材を可塑化し、前記排出工程では、複数の前記中流部で可塑化した前記樹脂材を合流させて、前記中流部と前記下流部との間に介在する貯留部に貯留し、該貯留部から前記下流部を介して前記樹脂材を排出することが好ましい。
【００２７】
この場合、複数の固形状の樹脂材を同時に軟化及び加熱することができるため、樹脂材の可塑化効率を一層向上させることができる。また、可塑化した樹脂材を貯留部に貯留することにより、樹脂材の全体を均等に所望の温度とすることができる。その結果、良好に可塑化した樹脂材を安定して排出することが可能になる。
【００２８】
また、本発明は、長尺の固形状の樹脂材を、加熱ブロックに設けられた通過孔を通過させながら加熱して可塑化する樹脂材可塑化方法であって、固形状の前記樹脂材を、前記通過孔の上流部で軟化する軟化工程と、軟化した前記樹脂材を、前記通過孔の中流部で可塑化する可塑化工程と、可塑化した前記樹脂材を、前記通過孔の下流部から排出する排出工程と、を有し、前記樹脂材が前記中流部を通過する速度及び前記樹脂材が前記下流部を通過する速度の少なくとも何れか一方は、前記樹脂材が前記上流部を通過する速度より小さいことを特徴とする。
【００２９】
この樹脂材可塑化方法では、軟化工程により樹脂材を軟化することによって、可塑化工程又は排出工程の少なくとも何れか一方において、該樹脂材を変形させながら、通過孔を通過させることができる。このため、樹脂材が中流部を通過する速度及び樹脂材が前記下流部を通過する速度の少なくとも何れか一方を、樹脂材が上流部を通過する速度より小さくすることによって、通過孔に樹脂材が供給される速度よりも、該通過孔から樹脂材が排出される速度を小さくすることができる。その結果、樹脂材が通過孔に滞在する時間を増やすこと、換言すると、樹脂材を通過孔の内壁面に接触させて加熱する時間を増やすことができる。
【００３０】
以上から、この樹脂材可塑化方法によれば、樹脂材を可塑化する装置を大型化することなく、樹脂材の内部まで良好に熱を伝導させて、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、通過孔を通過する樹脂材を、該通過孔の上流部で軟化し、中流部及び下流部の少なくとも一方で変形させる。中流部で樹脂材が薄肉化するように変形させることによって、樹脂材の内部を含む全体に速やかに熱伝導させることができる。一方、上流部を通過する速度よりも小さい速度で、該上流部よりも下流側を通過するように樹脂材を変形させることによって、樹脂材が通過孔に滞在する時間を増やして、樹脂材を良好に加熱することができる。その結果、樹脂材を可塑化する装置を大型化することなく、樹脂材の可塑化効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る樹脂材可塑化装置を備える三次元印刷装置の要部概略図である。
【図２】図２は、図１の樹脂材可塑化装置の断面図である。
【図３】図３Ａは、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図であり、図３Ｂは、図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図であり、図３Ｃは、図２のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線断面図であり、図３Ｄは、図２のＩＩＩＤ−ＩＩＩＤ線断面図である。
【図４】図４は、図１の三次元印刷装置のノズルの断面図である。
【図５】図５は、三次元印刷装置の移動手段を構成するロボットの図記号である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、図４のノズルから排出されたフィラメントを積層して一体化する工程を説明する説明図である。
【図７】図７Ａは、本発明の他の実施形態に係る樹脂材可塑化装置の部分断面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線断面図であり、図７Ｃは、図７ＡのＶＩＩＣ−ＶＩＩＣ線断面図であり、図７Ｄは、図７ＡのＶＩＩＤ−ＶＩＩＤ線断面図である。
【図８】図８Ａは、本発明のまた他の実施形態に係る樹脂材可塑化装置の部分断面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図であり、図８Ｃは、図８ＡのＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線断面図であり、図８Ｄは、図８ＡのＶＩＩＩＤ−ＶＩＩＩＤ線断面図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｄのぞれぞれは、本発明のまた他の実施形態に係る樹脂材可塑化装置の通過孔の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明に係る樹脂材可塑化装置及び樹脂材可塑化方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
本発明に係る樹脂材可塑化装置は、固形状の樹脂材を可塑化するものであり、該樹脂材可塑化装置によって可塑化した樹脂材の供給先や用途は、特に限定されるものではない。
【００３５】
本実施形態では、図１に示すように、樹脂材可塑化装置１０が、三次元印刷装置１２を構成する場合を例に挙げて説明する。この三次元印刷装置１２は、フィラメント１４をステージ１６上に積層して立体造形物（不図示）を作製する。
【００３６】
フィラメント１４は、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）や、ポリ乳酸（ＰＬＡ）等の熱可塑性樹脂からなり、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、芯材１８と、該芯材１８の外周面に付着した被覆材２０（樹脂材）とからなる。なお、芯材１８と被覆材２０とは互いに異なる種類の樹脂から構成されても、同じ種類の樹脂から構成されてもよい。
【００３７】
具体的には、三次元印刷装置１２は、樹脂材可塑化装置１０の他に、芯材加熱手段２２と、芯材搬送手段２４と、被覆材搬送手段２６と、ノズル２８と、移動手段３０（図５参照）とを主に備える。
【００３８】
芯材加熱手段２２は、長尺の固形状で供給される１本の芯材１８を、後述するように、樹脂材可塑化装置１０で被覆材２０を加熱して可塑化する温度よりも低い温度に加熱するヒータ等からなる。なお、例えば、芯材１８がＡＢＳからなる場合、略１６０℃に加熱すればよい。
【００３９】
また、芯材加熱手段２２は、芯材１８の他に、例えば、３本の長尺の固形状の被覆材２０が供給されてもよい。これによって、芯材加熱手段２２における熱を利用して予熱した被覆材２０を、樹脂材可塑化装置１０に供給することが可能になるため、被覆材２０を効率的に加熱することが可能になる。なお、供給される固形状の被覆材２０の本数は、特に限定されるものではなく、被覆材２０やフィラメント１４の直径や体積等に応じて適宜設定することができる。
【００４０】
芯材搬送手段２４は、例えば、芯材加熱手段２２とノズル２８との間であって、該ノズル２８の近傍に配設される一組の駆動ローラ３６と、該駆動ローラ３６を回転させるモータ（不図示）とを有する。一組の駆動ローラ３６の間に芯材１８を挟んだ状態で、該駆動ローラ３６を回転させることにより、芯材１８が芯材加熱手段２２を通ってノズル２８に供給されるように、芯材１８を搬送することができる。また、駆動ローラ３６は正逆回転可能であり、この回転方向に応じて、芯材１８をノズル２８に向かって進行する方向と後退する方向との間で切り換えて搬送することができる。
【００４１】
芯材加熱手段２２と芯材搬送手段２４との間には、断熱材料から形成された配管３８が設けられる。芯材加熱手段２２から排出された芯材１８は、外部と断熱された配管３８の内部を通ることで、温度が維持されたままノズル２８へと搬送される。
【００４２】
被覆材搬送手段２６は、例えば、芯材加熱手段２２と樹脂材可塑化装置１０との間であって、該樹脂材可塑化装置１０の近傍に配設される一組の駆動ローラ４０と、該駆動ローラ４０を回転させるモータ（不図示）とを有する。この被覆材搬送手段２６は、芯材加熱手段２２に供給された被覆材２０の本数に応じた個数（本実施形態では３個）設けられ、被覆材２０が芯材加熱手段２２を通って樹脂材可塑化装置１０に供給されるように、該被覆材２０のそれぞれを搬送する。これらの駆動ローラ４０も、前記駆動ローラ３６と同様に正逆回転可能であり、この回転方向に応じて、被覆材２０を樹脂材可塑化装置１０に向かって進行する方向と後退する方向との間で切り換えて搬送することができる。
【００４３】
芯材加熱手段２２と被覆材搬送手段２６との間には、前記配管３８と同様に、断熱材料から形成された配管４２が、芯材加熱手段２２に供給された被覆材２０の本数に応じた本数（本実施形態では３本）設けられる。芯材加熱手段２２から排出された被覆材２０は、外部と断熱された配管４２の内部を通ることで、温度が維持されたまま樹脂材可塑化装置１０へと搬送される。
【００４４】
本実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０は、上記の通り、長尺の固形状の樹脂材として、芯材加熱手段２２で予熱された３本の被覆材２０が供給され、該被覆材２０を可塑化する。そして、液状となった被覆材２０を、樹脂材可塑化装置１０とノズル２８とを連通する連通管４４に排出する。
【００４５】
具体的には、図２に示すように、樹脂材可塑化装置１０は、被覆材２０を通過させる通過孔４６が形成された加熱ブロック４８と、通過孔４６に固形状の被覆材２０をそれぞれ導入する３個の導入管５０と、加熱ブロック４８と被覆材搬送手段２６の間に設けられ互いを断熱する断熱部５２とを有する。なお、以降の説明では、通過孔４６を通過する被覆材２０の上流側（図２の矢印Ｘ方向側）を一端側ともいい、下流側（図２の矢印Ｙ方向側）を他端側ともいう。
【００４６】
断熱部５２は、断熱材料からなる断熱板５４と、該断熱板５４及び加熱ブロック４８の間に配設されるスペーサ５６とからなる。導入管５０は、断熱板５４に挿通されることで、通過孔４６と同軸となるように配設されている。
【００４７】
加熱ブロック４８は、通過孔４６の上流部５８、中流部６０、貯留部６２、下流部６４がそれぞれ設けられる軟化セクション６６、可塑化セクション６８、貯留セクション７０、排出セクション７２を有する。これらの軟化セクション６６、可塑化セクション６８、貯留セクション７０、排出セクション７２のそれぞれは、例えば、金属等の熱伝導性材料からなり、その内部にヒータ（不図示）が設けられている。このヒータを駆動することによって、通過孔４６の上流部５８、中流部６０、貯留部６２、下流部６４の内壁面を所望の温度となるようにそれぞれ昇温させることができる。
【００４８】
具体的には、軟化セクション６６には、固形状の被覆材２０がそれぞれ供給される３個の上流部５８が設けられている。これらの上流部５８の一端側は、導入管５０にそれぞれ接続され、該導入管５０を介して、上流部５８の内部に固形状の被覆材２０が連続的に供給される。
【００４９】
上流部５８では、固形状の被覆材２０の側面と、該上流部５８の内壁面とが接触するように、軸方向と直交する断面（以下、単に断面ともいう）が、固形状の被覆材２０の断面の形状に応じた形状となっている（図３Ａ参照）。なお、本実施形態では、上流部５８の断面形状は、略真円状としたが、特にこれに限定されるものではない。また、上流部５８の内壁面は、上記のヒータによって、固形状の被覆材２０を軟化させることが可能な温度に設定される。
【００５０】
可塑化セクション６８には、３個の上流部５８の他端側がそれぞれ接続される３個の中流部６０が設けられている。すなわち、中流部６０の内部には、その一端側から、軟化した被覆材２０が供給される。中流部６０の内壁面は、上記のヒータによって、軟化した被覆材２０を可塑化させることが可能な温度に設定される。また、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、中流部６０の断面形状は、上流部５８の断面形状に比して、断面積に対する周長の割合（以下、単に割合ともいう）が大きくなるように設定されている。本実施形態では、中流部６０の断面形状は楕円状である。また、前記割合は、中流部６０の一端側から他端側に向かうにつれて大きくなる。
【００５１】
従って、中流部６０では、その一端側から他端側に向かって被覆材２０が移動するにつれて、該中流部６０の内壁面同士の間で被覆材２０が押圧されて薄肉化するとともに、該内壁面の熱が被覆材２０の内部まで伝導する。これによって、被覆材２０は、可塑化して液状となり、中流部６０の他端側から排出される。
【００５２】
貯留セクション７０には、３個の中流部６０の他端側から排出された可塑化した被覆材２０を合流させて、一時的に貯留する貯留部６２が形成されている。貯留部６２の内壁面の温度は、上記のヒータによって、被覆材２０を所望の可塑化温度に維持できるように設定される。図３Ｄに示すように、被覆材２０に効率的に熱を伝導する観点から、貯留部６２の少なくとも一端側の断面形状は、上流部５８の断面形状より前記割合が大きいことが好ましい。
【００５３】
また、貯留部６２では、一端側から単位時間あたりに供給される被覆材２０の量より、他端側から下流部６４に対して単位時間あたりに排出する被覆材２０の量の方が少なくなる。このため、通過孔４６に被覆材２０を通過させながら、貯留部６２に可塑化した被覆材２０を容易に貯留することができる。
【００５４】
排出セクション７２には、貯留部６２に貯留された被覆材２０が一端側から供給され、且つ該被覆材２０を他端側から排出する下流部６４が形成されている。下流部６４の内壁面の温度も、貯留部６２と同様に、上記のヒータによって、被覆材２０を所望の可塑化温度に維持できるように設定される。
【００５５】
なお、例えば、下流部６４では、連通管４４に接続される他端側の断面を、連通管４４の断面に応じた形状、例えば、略真円状とすることによって、被覆材２０を円滑に連通管４４へと排出することが可能になる。
【００５６】
図１及び図４に示すように、ノズル２８は、ステージ１６に向かってフィラメント１４を排出する。具体的には、ノズル２８は、芯材加熱手段２２で加熱した芯材１８を排出する芯材排出部８０と、樹脂材可塑化装置１０で可塑化した被覆材２０を排出する被覆材排出部８２とを有する。
【００５７】
芯材排出部８０は、本体管８４と保温管８６とを有する。本体管８４は、芯材１８が供給される基端側（図４の矢印ｘ方向側）に設けられる大径部８８と、芯材１８を排出する先端側（図４の矢印ｙ方向側）に設けられ、且つ大径部８８よりも小径の小径部９０とを有する。大径部８８の先端側は、小径部９０に向かってテーパ状に縮径している。また、この大径部８８の先端部と小径部９０の基端部との間には互いの径差に基づく段差が形成されている。
【００５８】
保温管８６は、断熱材料から形成され、内径が本体管８４の小径部９０の内径と略等しく、外径が大径部８８の内径よりも小さい。この保温管８６は、先端側の端面が、上記の通り、大径部８８と小径部９０との間に形成される段差面に当接するように、該大径部８８の内側に配設される。
【００５９】
本体管８４と保温管８６との間には、遮熱部９２が設けられる。遮熱部９２は、大径部８８と保温管８６との間に形成される空間９４や、該空間９４に設けられる断熱材９６等からなり、芯材排出部８０の内部と外部を遮熱する。また、遮熱部９２は、例えば、空気等の冷媒を空間９４に流通させることが可能な冷媒流通機構（不図示）をさらに備えてもよい。この場合、芯材排出部８０の内部と外部を一層良好に遮熱することが可能になる。
【００６０】
被覆材排出部８２は、貯留管部９８と、貯留管部９８の基端側の開口を閉塞する蓋部１００と、貯留管部９８の先端側に設けられたテーパ状部１０２とを有する。
【００６１】
貯留管部９８は、断熱材料から形成され、その内径が、本体管８４の大径部８８の外径よりも大きく、該大径部８８の基端側の一部を除く外周面を覆うように配設される。つまり、貯留管部９８の内周面と大径部８８の外周面との間に、可塑化した被覆材２０を貯留することが可能なノズル貯留部１０４が形成される。
【００６２】
図４に示すように、ノズル貯留部１０４内には、円盤部材１０６が配設されていてもよい。円盤部材１０６は、径方向の略中心に本体管８４が挿通される挿通孔１０７が形成されるとともに、該挿通孔１０７よりも外周側を厚さ方向に沿って貫通する複数の貫通孔１０８が形成されている。この貫通孔１０８を介して、ノズル貯留部１０４の基端側から先端側に向かって可塑化した被覆材２０が流れることによって、該被覆材２０の圧力や温度を均等化することが可能になる。
【００６３】
蓋部１００には、径方向の略中心に本体管８４の基端側が挿通される挿通孔１１０が形成されるとともに、該挿通孔１１０より外周側に連通管４４が接続される供給口１１２が形成される。この供給口１１２を介してノズル貯留部１０４に、可塑化した被覆材２０が供給される。
【００６４】
テーパ状部１０２は、貯留管部９８から先端側に向かって縮径するように延在し、その先端には、ノズル貯留部１０４内の被覆材２０を排出することが可能な排出口１１４が設けられる。排出口１１４の内径は、小径部９０の先端側の外径よりも大きく、排出口１１４の内側に小径部９０の先端側が配設される。
【００６５】
つまり、上記のように構成されるノズル２８は、小径部９０の先端側から可塑化した被覆材２０よりも低い温度の芯材１８を排出するとともに、テーパ状部１０２の排出口１１４から可塑化した被覆材２０を排出する。これによって、芯材１８の外周面に被覆材２０を付着させたフィラメント１４を形成し、排出することができる。
【００６６】
また、このノズル２８では、上記の通り、被覆材排出部８２の内側に芯材排出部８０が配置されているため、例えば、芯材排出部８０及び被覆材排出部８２を並設するような場合に比して、ノズル２８の小型化を図ることができる。ひいては、三次元印刷装置１２全体の小型化を図ることが可能になる。
【００６７】
なお、ノズル２８からフィラメント１４を連続的に排出する場合、芯材搬送手段２４及び被覆材搬送手段２６の駆動ローラ３６、４０のそれぞれを一方の方向に連続的に回転させればよい。一方、ノズル２８からのフィラメント１４の排出を停止する場合、前記駆動ローラ３６、４０のそれぞれの回転を停止すればよい。この場合、被覆材搬送手段２６の駆動ローラ４０については、一時的に他方の方向に回転させてから停止することによって、被覆材排出部８２から可塑化した被覆材２０が余分に排出される懸念を払拭することができる。また、ノズル２８は、小径部９０の先端側及び排出口１１４の両方又は排出口１１４のみを開閉自在に閉塞する蓋（不図示）が設けられていてもよい。
【００６８】
図５に図記号を用いて模式的に示すように、移動手段３０は、ロボット１２０と、制御部（不図示）とを有する。ロボット１２０は、三次元直交座標系に基づいて動作する本体部１２２と、該本体部１２２に取り付けられた多関節型のアーム１２４とを有する。アーム１２４は、基端から先端の手首１２６に向かって順に第１関節１２８及び第２関節１３０を有する。手首１２６には、例えば、芯材搬送手段２４と、被覆材搬送手段２６と、樹脂材可塑化装置１０と、ノズル２８（図１において二点鎖線で囲んだ構成要素、以下、これらを総称してノズル２８等ともいう）とが固定されている。
【００６９】
移動手段３０は、制御部の制御下に、ロボット１２０を駆動させることで、ステージ１６に対して、ノズル２８等を三次元的に移動させることができる。この際、上記の通りノズル２８の小型化が図られているため、移動手段３０によるノズル２８等の移動を容易且つ高精度にすることが可能である。
【００７０】
本実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０を備える三次元印刷装置１２は、基本的には以上のように構成されるものである。つまり、三次元印刷装置１２に適用された樹脂材可塑化装置１０は、フィラメント１４を形成するべく、可塑化した被覆材２０をノズル２８に供給することができる。以下では、本実施形態に係る樹脂材可塑化方法につき、樹脂材可塑化装置１０の動作を含む三次元印刷装置１２の動作との関係で説明する。
【００７１】
三次元印刷装置１２では、芯材搬送手段２４及び被覆材搬送手段２６を駆動することにより、長尺の固形状の芯材１８及び被覆材２０を芯材加熱手段２２に連続的に供給する。これによって、芯材１８及び被覆材２０を、樹脂材可塑化装置１０で被覆材２０を加熱して可塑化する温度よりも低い温度に加熱する。
【００７２】
芯材加熱手段２２で加熱された芯材１８及び被覆材２０のうち、被覆材２０については、配管４２を介して樹脂材可塑化装置１０の導入管５０にそれぞれ供給される。
【００７３】
樹脂材可塑化装置１０では、前記ヒータによって、加熱ブロック４８の軟化セクション６６、可塑化セクション６８、貯留セクション７０、排出セクション７２がそれぞれ上記の所定の温度に加熱されている。導入管５０に供給された、固形状の被覆材２０は、先ず、通過孔４６の上流部５８に供給され、該上流部５８内を他端側に向かって移動する。この際、上流部５８の断面は、上記の通り、固形状の被覆材２０の断面に応じた形状となっている。このため、上流部５８の加熱された内壁面と、固形状の被覆材２０の側面とを接触させて効率的に熱交換させることができ、これによって、被覆材２０を速やかに軟化させることができる。つまり、本実施形態に係る樹脂材可塑化方法の軟化工程が行われる。
【００７４】
上流部５８で軟化した被覆材２０は、中流部６０に供給され、該中流部６０を他端側に向かって移動することにより、薄肉化しつつ可塑化する。つまり、本実施形態に係る樹脂材可塑化方法の可塑化工程が行われる。薄肉化した被覆材２０では、中流部６０の内壁面から、該被覆材２０の内部を含む全体へと速やかに熱伝導させることができる。このため、例えば、断面形状が真円である同体積の被覆材２０を加熱して可塑化する場合等に比して、可塑化効率を向上させることができる。
【００７５】
また、上記の通り、中流部６０の断面形状の前記割合は、該中流部６０の一端側から他端側に向かうに連れて増大する。中流部６０の内部において、被覆材２０は、一端側から他端側に移動するほど、加熱時間が長くなって変形し易くなる。このため、上記のように、中流部６０の断面形状の前記割合を設定することで、被覆材２０を円滑に薄肉化することができる。このようにして、被覆材２０を薄肉化するにつれて、上記の通り、被覆材２０の内部まで速やかに熱伝導させることが可能になるため、可塑化効率のさらなる向上を図ることができる。
【００７６】
上記のようにして、３個の中流部６０のそれぞれで可塑化した被覆材２０は、貯留部６２に供給されることで合流する。これによって、貯留部６２に貯留された樹脂材を下流部６４から排出する。つまり、本実施形態に係る樹脂材可塑化方法の排出工程が行われる。
【００７７】
このように、被覆材２０を排出する前に、貯留部６２に一時的に貯留することによって、該貯留部６２内で、被覆材２０の全体を均等に所望の温度とすることができる。これによって、良好に可塑化した被覆材２０を安定して排出することが可能になる。
【００７８】
以上から、本実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０及び樹脂材可塑化方法によれば、樹脂材可塑化装置１０を大型化することなく、換言すると、小型でありながら、被覆材２０の内部まで速やかに熱伝導させて、被覆材２０の可塑化効率を向上させることができる。
【００７９】
樹脂材可塑化装置１０から、連通管４４に排出された被覆材２０は、ノズル２８の被覆材排出部８２に供給され、ノズル貯留部１０４に貯留される。
【００８０】
一方、芯材１８については、配管３８を介してノズル２８の芯材排出部８０に供給される。芯材排出部８０において、芯材１８は、遮熱部９２等により外部と遮熱された芯材排出部８０の保温管８６の内部を通る。このため、上記のように、芯材排出部８０の本体管８４の外周面と、被覆材排出部８２の貯留管部９８の内周面との間に形成されたノズル貯留部１０４に、可塑化した高温の被覆材２０が貯留されても、該被覆材２０の熱が芯材１８に伝わることを抑制できる。
【００８１】
このため、芯材排出部８０は、可塑化した被覆材２０よりも低温の芯材１８を、小径部９０から排出する。一方、被覆材排出部８２では、テーパ状部１０２の排出口１１４から可塑化した被覆材２０を排出して、小径部９０から排出された芯材１８の外周面に付着させる。これによって、ノズル２８では、可塑化した被覆材２０と、塑性変形可能であるが可塑化した被覆材２０よりも低温の芯材１８と、からなるフィラメント１４を形成しながら排出する。
【００８２】
なお、可塑化した被覆材２０よりも低温の芯材１８は、被覆材２０を付着させる前の段階で、換言すると、芯材加熱手段２２における加熱によって、塑性変形可能な温度に達していてもよいし、可塑化した被覆材２０を付着させて、その熱を伝導させることによって塑性変形可能な温度に達することとしてもよい。すなわち、芯材１８に被覆材２０を付着させる前及び付着させた直後においては、該芯材１８の温度は、塑性変形可能な温度に達していても、達していなくてもよい。被積層部にフィラメント１４を積層する際に、該フィラメント１４を構成する芯材１８が可塑化した被覆材２０よりも低温でありながら塑性変形可能な温度になっていればよい。
【００８３】
上記のようにノズル２８からフィラメント１４を排出するとともに、移動手段３０によって該ノズル２８等を三次元的に移動させることで、フィラメント１４を、ステージ１６上の被積層部に対して押圧しつつ積層することができる。
【００８４】
ここで、被積層部とは、ノズル２８から排出されるフィラメント１４が、ステージ１６に積層する第１層目である場合は、該ステージ１６の所定の位置である。また、ノズル２８から排出されるフィラメント１４が、先に積層されたフィラメント１４に積層される第２層目以降である場合は、先に積層されたフィラメント１４の所定の位置である。
【００８５】
図６Ａ〜図６Ｃは、フィラメント１４を積層して、一体化させる工程を説明する説明図であり、具体的には、先に積層されたフィラメント１４ａと、該フィラメント１４ａを被積層部とするフィラメント１４ｂの断面図である。
【００８６】
ノズル２８から排出された直後のフィラメント１４ｂは、図６Ａに示すように、可塑化した被覆材２０ｂが、該被覆材２０ｂよりも低温の芯材１８ｂの外周面に付着した状態である。図６Ｂに示すように、先に積層されたフィラメント１４ａに対して、フィラメント１４ｂを押圧しつつ積層すると、フィラメント１４ｂとフィラメント１４ａとの間を埋めるように、被覆材２０ｂが流動する。この状態で、被覆材２０ｂが固化することにより、図６Ｃに示すように、被覆材２０ａ、２０ｂを介してフィラメント１４ａとフィラメント１４ｂとを一体化することができる。
【００８７】
なお、図６Ａ〜図６Ｃでは、芯材１８ａ、１８ｂと被覆材２０ａ、２０ｂとがそれぞれ同心となるように配置された状態、換言すると、芯材１８ａ、１８ｂの外周面全体に周方向にわたって略均一の厚さとなるように被覆材２０ａ、２０ｂが付着した状態のフィラメント１４ａ、１４ｂ同士を積層して一体化する様子を示している。しかしながら、芯材１８ａ、１８ｂに対する被覆材２０ａ、２０ｂの相対位置や、被覆材２０ａ、２０ｂの形状は、フィラメント１４ａ、１４ｂに加わる重力や、可塑化した被覆材２０ａ、２０ｂの粘度等に応じて種々の形態を取り得ることは勿論である。少なくとも、芯材１８ａと芯材１８ｂの間に被覆材２０ｂが介在する状態で、該被覆材２０ｂを固化させることにより、フィラメント１４ａとフィラメント１４ｂとを一体化することができる。
【００８８】
このように、フィラメント１４ａ、１４ｂを含む必要な量のフィラメント１４の全てを所望の形状となるように積層し、固化させることで、立体造形物を得ることができる。
【００８９】
以上から、この三次元印刷装置１２によれば、例えば、全体が均一な温度に加熱された可塑化フィラメントを積層、固化させる場合に比して、芯材１８ｂが低温である分、換言すると、被覆材２０ｂのみが高温に加熱されている分、フィラメント１４ｂを速やかに固化させることが可能である。その一方で、被覆材２０ｂは、十分に加熱して可塑化させることができるため、隣接するフィラメント１４ａと良好に一体化することが可能である。つまり、フィラメント１４ａ、１４ｂ同士の接着性が低下することを回避しつつ、フィラメント１４ｂが固化する時間を短縮することができる。
【００９０】
その結果、ノズル２８の移動速度にフィラメント１４ｂの固化を容易に追従させて、フィラメント１４ａ、１４ｂを含む全てのフィラメント１４を所望の形状に積層することができる。また、積層後のフィラメント１４が固化するまでの間に、たわみや垂れ等の変形が生じることを抑制できる。さらに、上記の通り、高温に加熱されて可塑化している部分の量を少なくできる分、フィラメント１４が固化により収縮する量を小さくすることができる。
【００９１】
従って、三次元印刷装置１２では、製造効率及び成形精度の両方に優れた立体造形物を得ることができる。この際、上記の通り、芯材加熱手段２２により、芯材１８を加熱することによって、可塑化した被覆材２０よりも低温でありながら塑性変形可能な温度の芯材１８を有するフィラメント１４を効率的に得ることができる。このように、芯材１８が昇温されていることで、フィラメント１４を容易に変形させつつ積層することが可能になる。しかも、フィラメント１４を変形させても、その内部に歪みが残ることを回避することが可能になる。
【００９２】
本実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０は、三次元印刷装置１２に適用されることで、該三次元印刷装置１２による立体造形物の製造効率及び成形精度をさらに向上させることができる。すなわち、上記の通り、樹脂材可塑化装置１０では、速やかに固形状の被覆材２０を可塑化することができるため、三次元印刷装置１２によるフィラメント１４の形成効率を向上させることができ、ひいては、立体造形物の製造効率を向上させることができる。
【００９３】
また、樹脂材可塑化装置１０は、小型化を図ることができるため、移動手段３０によって、ノズル２８等とともに容易に搬送することができる。これによって、フィラメント１４の積層精度を向上させることができ、ひいては、立体造形物の成形精度を向上させることができる。
【００９４】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００９５】
上記の実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０及び樹脂材可塑化方法では、通過孔４６が３個の上流部５８及び中流部６０を有することとしたが、上流部５８及び中流部６０は１個であっても、３個以外の複数個であってもよい。また、通過孔４６は、貯留部６２を有していなくてもよい。
【００９６】
また、上記の実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０及び樹脂材可塑化方法では、被覆材２０の内部を含む全体に速やかに熱伝導させるべく、中流部６０で被覆材２０を薄肉化する（前記割合が大きくなる）ように変形させることとしたが、特にこれに限定されるものではない。
【００９７】
例えば、図７Ａ〜図７Ｄに示す樹脂材可塑化装置１４０や、図８Ａ〜図８Ｄに示す樹脂材可塑化装置１５０を用いて、被覆材２０が通過孔４６内に滞在する時間を増やすべく、後述するように、被覆材２０を変形させてもよい。なお、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ〜図８Ｄに示す構成要素のうち、図２に示す構成要素と同一又は同様の機能及び効果を奏するものに対しては同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００９８】
図７Ａ〜図７Ｄに示すように、樹脂材可塑化装置１４０は、前記貯留部６２（前記貯留セクション７０）を備えていないことと、前記中流部６０に代えて中流部１４２を備えること、及び前記下流部６４に代えて下流部１４４を備えることを除いて、前記樹脂材可塑化装置１０と同様に構成されている。
【００９９】
中流部１４２の断面は、上流部５８の断面に比して、前記割合が大きくなるように、例えば、楕円状となっている。また、中流部１４２の一端側から他端側にかけて、該中流部１４２の断面は、略同じ形状となっている。
【０１００】
下流部１４４の断面は、上流部５８の断面に比して、前記割合及び面積が大きくなるように設定されている。また、下流部１４４の断面は、該下流部１４４の一端側から他端側に向かうにつれて、前記割合及び面積が大きくなっている。
【０１０１】
従って、上流部５８で軟化された被覆材２０は、中流部１４２及び下流部１４４を変形しながら通過する。この際、前記割合が上記のように設定されていることにより、被覆材２０は、上流部５８の内壁面よりも、中流部１４２及び下流部１４４の内壁面から抵抗を受け易い。このため、被覆材２０が上流部５８を通過する速度に比して、被覆材２０が中流部１４２を通過する速度及び被覆材２０が下流部１４４を通過する速度の方が小さくなる。
【０１０２】
さらに、断面積が上記のように設定されていることにより、被覆材２０が下流部１４４を通過する速度はさらに、被覆材２０が上流部５８を通過する速度よりも小さくなる。
【０１０３】
その結果、通過孔４６に被覆材２０が供給される速度よりも、該通過孔４６から被覆材２０が排出される速度を小さくすることができる。つまり、被覆材２０が通過孔４６内に滞在する時間を増やすこと、換言すると、被覆材２０を通過孔４６の内壁面に接触させて加熱する時間を増やすことができる。
【０１０４】
以上から、本実施形態に係る樹脂材可塑化装置１４０によれば、該装置１４０を大型化することなく、被覆材２０の内部まで良好に熱伝導させて、被覆材２０の可塑化効率を向上させることができる。
【０１０５】
図８Ａ〜図８Ｄに示すように、樹脂材可塑化装置１５０は、前記貯留部６２（前記貯留セクション７０）を備えていないことと、前記中流部６０に代えて中流部１５２を備えること、及び前記下流部６４に代えて下流部１５４を備えることを除いて、前記樹脂材可塑化装置１０と同様に構成されている。
【０１０６】
中流部１５２の断面は、上流部５８の断面に比して、前記割合及び断面積が大きくなるように設定され、例えば、楕円状である。また、中流部１５２の断面は、該中流部１５２の一端側から他端側に向かうにつれて、前記割合及び面積が大きくなる。
【０１０７】
下流部１５４の断面は、上流部５８の断面に比して、前記割合及び面積が大きくなるように設定され、例えば、楕円状である。また、下流部１５４の断面は、該下流部１５４の一端側から他端側に向かうにつれて、前記割合及び面積が小さくなる。
【０１０８】
すなわち、樹脂材可塑化装置１５０においても、前記樹脂材可塑化装置１４０と同様に、上流部５８より他端側（下流側）を被覆材２０が通過する速度が、被覆材２０が上流部５８を通過する速度より小さくなるように、通過孔４６の断面形状が設定されている。
【０１０９】
従って、本実施形態に係る樹脂材可塑化装置１５０によっても、該装置１５０を大型化することなく、被覆材２０の内部まで良好に熱伝導させて、被覆材２０の可塑化効率を向上させることができる。
【０１１０】
上記の実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０では、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、中流部６０の断面形状を楕円状としたが、特にこれに限定されるものではなく、中流部６０の断面形状は、前記割合が、上流部５８の断面の前記割合よりも大きくなればよい。また、中流部６０の一端側から他端側に向かって、断面形状が一定であってもいいし、図３Ｂ及び図３Ｃとは異なる勾配で断面形状が変化してもよい。
【０１１１】
同様に、上記の実施形態に係る樹脂材可塑化装置１４０、１５０では、図７Ａ〜図７Ｄ及び図８Ａ〜図８Ｄに示すように、中流部１４２、１５２及び下流部１４４、１５４の両方について、上流部５８よりも小さい速度で被覆材２０が通過するように、断面形状を設定することとした。また、これら中流部１４２、１５２及び下流部１４４、１５４のそれぞれの断面形状を楕円状とした。しかしながら、特にこれらに限定されるものではない。
【０１１２】
中流部１４２、１５２及び下流部１４４、１５４の少なくとも一方の少なくとも一部が、上流部５８よりも小さい速度で被覆材２０を通過させるように、断面形状が設定されていればよい。また、中流部１４２、１５２及び下流部１４４、１５４は、それぞれの一端側から他端側に向かって、断面形状が一定であってもいいし、図７Ａ及び図８Ａとはことなる勾配で断面形状が変化してもよい。
【０１１３】
樹脂材可塑化装置１０、１４０、１５０における、中流部６０、１４２、１５２及び下流部１４４、１５４の断面について、上流部５８の断面よりも前記割合を大きくすることが可能な形状のその他の一例として、図９Ａ〜図９Ｄに示すものが挙げられるが、勿論、これらに限定されるものではない。
【０１１４】
すなわち、中流部６０、１４２、１５２及び下流部１４４、１５４の断面は、図９Ａに示すように矩形状であってもよいし、該矩形状は、図９Ｂに示すように丸角であってもよい。また、軸方向視で略Ｖ字状（図９Ｃ参照）や略Ｃ字状（図９Ｄ参照）であってもよい。さらに、これら以外にも、軸方向視で略Ｏ字状等としてもよい。
【０１１５】
また、上記の実施形態に係る樹脂材可塑化装置１０、１４０、１５０及び樹脂材可塑化方法では、フィラメント１４の一部を構成する被覆材２０を可塑化することとしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、三次元印刷方法により立体造形物を造形する際に用いられるフィラメントの全体を可塑化してもよい。
【０１１６】
なお、上記の三次元印刷装置１２では、芯材１８の外周面全体に周方向にわたって略均一の厚さとなるように被覆材２０を付着させることで、円柱状の芯材１８と環状の被覆材２０とが同心となるように配置されたフィラメント１４を形成することとした。しかしながら、芯材１８の外周面の一部にのみ被覆材２０を付着させることでフィラメント１４を形成してもよいし、円柱状の芯材１８と環状の被覆材２０とが偏心するように配置されたフィラメント１４を形成してもよい。
【０１１７】
また、移動手段３０は、図５に示すロボット１２０を備えることとしたが、ステージ１６に対して、ノズル２８等を三次元的に移動させることができるものであれば、特に限定されるものではなく、種々の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０、１４０、１５０…樹脂材可塑化装置
２０…被覆材                                ４６…通過孔
４８…加熱ブロック                          ５０…導入管
５２…断熱部                                ５４…断熱板
５６…スペーサ                              ５８…上流部
６０、１４２、１５２…中流部                ６２…貯留部
６４、１４４、１５４…下流部                ６６…軟化セクション
６８…可塑化セクション                      ７０…貯留セクション
７２…排出セクション
【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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