(57)【要約】【課題】樹脂材料の表面に現れる繊維材料の量が少ない複合材料を供給する。【解決手段】三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置は、繊維材料を導入する第１導入部と、熱可塑性樹脂を溶融させて溶融材料とする溶融部と、前記溶融材料および前記繊維材料を流通させる第１流路と、前記第１流路と連通し、前記溶融材料および前記繊維材料を送出するノズルと、を備え、前記溶融部は、前記第１流路に連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と、前記対面部と対面する位置に溝部を有し、回転されて前記熱可塑性樹脂を溶融させて前記溶融材料とするとともに前記連通孔に前記溶融材料を供給するフラットスクリューと、を有し、前記第１導入部は、前記連通孔および前記第１流路の少なくとも一方に前記繊維材料を導入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置であって、
繊維材料を導入する第１導入部と、
熱可塑性樹脂を溶融させて溶融材料とする溶融部と、
前記溶融材料および前記繊維材料を流通させる第１流路と、
前記第１流路と連通し、前記溶融材料および前記繊維材料を送出するノズルと、を備え、
前記溶融部は、
前記第１流路に連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と、
前記対面部と対面する位置に溝部を有し、回転されて前記熱可塑性樹脂を溶融させて前記溶融材料とするとともに前記連通孔に前記溶融材料を供給するフラットスクリューと、を有し、
前記第１導入部は、前記連通孔および前記第１流路の少なくとも一方に前記繊維材料を導入する、溶融材料供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶融材料供給装置であって、
前記第１導入部は、前記溝部に備えられ、
前記フラットスクリューは、前記第１導入部と連通する貫通孔を備え、
前記繊維材料は、前記フラットスクリューの前記貫通孔を通って前記第１導入部から前記溝部に導入される、溶融材料供給装置。
【請求項３】
請求項１記載の溶融材料供給装置であって、
前記第１導入部は、前記溝部の両端のうち、前記連通孔に接続されている端とは逆の側の端と接続され、前記繊維材料を前記溝部に導入するように構成されている、溶融材料供給装置。
【請求項４】
請求項１記載の溶融材料供給装置であって、
前記第１導入部は、前記第１流路に接続されている、溶融材料供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の溶融材料供給装置であって、
前記第１導入部が接続される位置から前記連通孔までの前記第１流路の長さは、前記接続される位置から前記ノズルの開口までの前記第１流路の長さよりも短い、溶融材料供給装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の溶融材料供給装置であって、
更に、繊維材料を導入する第２導入部を備え、
前記第１導入部は、前記第１流路の流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第１導入部から前記第１流路の中心軸に向かう向きに対して右または左のうち一方の側に、前記繊維材料を導入するように構成され、
前記第２導入部は、前記第１流路の流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第２導入部から前記中心軸に向かう向きに対して前記一方の側に、前記繊維材料を導入するように構成されている、溶融材料供給装置。
【請求項７】
請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の溶融材料供給装置であって、
更に、前記第１導入部と前記第１流路とが接続される位置における前記第１導入部の外形の面積Ａ１は、前記溶融材料の流路と垂直方向における前記第１流路の外形の面積Ａ２よりも小さい、溶融材料供給装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の溶融材料供給装置と、
前記溶融材料供給装置が送出する前記溶融材料および前記繊維材料を受ける支持部と、
前記溶融材料供給装置と前記支持部との相対位置を変える移動機構と、を備える、三次元造形装置。
【請求項９】
三次元造形物用の複合材料の製造方法であって、
材料を流通させる第１流路に連通する連通孔とヒーターとを有する対面部と、前記対面部と対面する位置に溝部を有し、回転されて熱可塑性樹脂を溶融させて溶融材料とするとともに前記連通孔に前記溶融材料を供給するフラットスクリューと、を準備する工程と、
前記熱可塑性樹脂を前記溝部に供給する工程と、
前記フラットスクリューを回転させ、前記ヒーターを発熱させて、前記溝部に供給された前記熱可塑性樹脂を溶融させて前記溶融材料を形成する工程と、
前記第１流路内に、前記溶融材料を流通させる工程と、
前記溶融材料に対し、繊維材料を導入して複合材料を形成する工程と、を備え、
前記複合材料を形成する工程は、前記連通孔および前記第１流路の少なくとも一方から前記繊維材料を導入する工程を含む、三次元造形物用の複合材料の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の三次元造形物用の複合材料の製造方法であって、
前記繊維材料を導入する工程は、
前記第１流路に対して第１導入部から前記繊維材料を導入する工程と、
前記第１流路に対して第２導入部から繊維材料を導入する工程と、を備え、
前記第１導入部から前記繊維材料を導入する工程は、前記第１流路の流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第１導入部から前記第１流路の中心軸に向かう向きに対して右または左のうち一方の側に、前記繊維材料を導入する工程であり、
前記第２導入部から繊維材料を導入する工程は、前記第１流路の流路の方向を重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第２導入部から前記中心軸に向かう向きに対して前記一方の側に、前記繊維材料を導入する工程である、三次元造形物用の複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融材料供給装置、三次元造形装置および複合材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融した樹脂材料を送出して積層し、硬化させることによって三次元造形物を作製する三次元造形装置が知られている。特許文献１に記載された三次元造形装置での造形処理では、糸状の熱可塑性の樹脂材料の外表面に繊維材料が巻き付けられた複合材料が用いられる。複合材料は、加熱によって溶融された樹脂材料の内部に繊維材料を含んだ状態で、ノズルから送出される。繊維材料を内部に含んだ状態の樹脂材料が硬化されて三次元造形物が形成されることによって、三次元造形物の強度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１８２６７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そうした三次元造形装置での造形処理では、加熱装置による樹脂材料の溶融が、樹脂材料と繊維材料とを結合した後に行われる。従って、樹脂材料の表面に繊維材料が現れた複合材料が形成されやすい。樹脂材料の表面に繊維材料が現れた複合材料によって作製された三次元造形物は、複合材料を用いない場合と比べて、外観や表面性状が悪くなるといった不具合がある。このように、三次元造形装置においては、樹脂材料の表面に現れる繊維材料の量が少ない複合材料の供給について、依然として改良の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本開示の一形態によれば、三次元造形装置に用いられる溶融材料供給装置が提供される。この溶融材料供給装置は：繊維材料を導入する第１導入部と；熱可塑性樹脂を溶融させて溶融材料とする溶融部と；前記溶融材料および前記繊維材料を流通させる第１流路と；前記第１流路と連通し、前記溶融材料および前記繊維材料を送出するノズルと、を備える。前記溶融部は：前記第１流路に連通する連通孔が形成され、ヒーターを有する対面部と；前記対面部と対面する位置に溝部を有し、回転されて前記熱可塑性樹脂を溶融させて前記溶融材料とするとともに前記連通孔に前記溶融材料を供給するフラットスクリューと；を有する。前記第１導入部は、前記連通孔および前記第１流路の少なくとも一方に前記繊維材料を導入する。
このような形態であれば、繊維材料が連通孔および第１流路の少なくとも一方に導入される。すなわち、溶融部によって溶融された状態の樹脂材料に繊維材料が導入されることができる。従って、繊維材料と溶融されていない樹脂材料とが結合された後に加熱処理によって複合材料が供給される態様に比べて、樹脂材料の表面に現れる繊維材料の量が少ない複合材料を供給することが容易となる。
【０００７】
（２）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記第１導入部は：前記溝部に備えられ；前記フラットスクリューは、前記第１導入部と連通する貫通孔を備え；前記繊維材料は、前記フラットスクリューの前記貫通孔を通って前記第１導入部から前記溝部に導入される、態様とすることもできる。
このような形態であれば、繊維材料は、フラットスクリューの貫通孔を通って溝部に導入され、溝部を通って連通孔に導入されることができる。よって、第１流路よりも上流側から繊維材料が導入されることができる。従って、樹脂材料の内部に含まれた繊維材料の配置が、溶融材料が流通される流路の中心軸に対して偏在されることを抑制することができる。
【０００８】
（３）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記第１導入部は、前記溝部の両端のうち、前記連通孔に接続されている端とは逆の側の端と接続され、前記繊維材料を前記溝部に導入するように構成されている、態様とすることもできる。
このような形態であれば、繊維材料は、フラットスクリューの溝部を通って、連通孔に導入されることができる。よって、第１流路よりも上流側から繊維材料が導入されることができる。従って、樹脂材料の内部に含まれた繊維材料の配置が、溶融材料が流通される流路の中心軸に対して偏在されることを抑制することができる。
【０００９】
（４）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記第１導入部は、前記第１流路に接続されている、態様とすることもできる。
このような形態であれば、第１流路から繊維材料が導入されることができる。第１流路の内部において、中心軸の外側に比べて中心の方が、溶融材料の流速が早い。従って、繊維材料が、流速の早い中心に引き込まれることによって、樹脂材料の内部に含まれる繊維材料が樹脂材料の中心近傍に配された複合材料を、供給することができる。
【００１０】
（５）上記形態の溶融材料供給装置であって、前記第１導入部が接続される位置から前記連通孔までの前記第１流路の長さは、前記接続される位置から前記ノズルの開口までの前記第１流路の長さよりも短い態様とすることもできる。
このような形態であれば、繊維材料は、第１流路のうち連通孔に近い側（すなわち、上流側）から導入されることができる。従って、第１流路のうちノズルに近い側（すなわち、下流側）から導入される態様に比べて、第１流路における溶融材料の流れに繊維材料を追従させて、繊維材料と溶融材料とが混合されることができる。
【００１１】
（６）上記形態の溶融材料供給装置であって、更に、繊維材料を導入する第２導入部を備える態様とすることもできる。前記第１導入部は、前記第１流路の流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第１導入部から前記第１流路の中心軸に向かう向きに対して右または左のうち一方の側に、前記繊維材料を導入するように構成されている。前記第２導入部は、前記第１流路の流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第２導入部から前記中心軸に向かう向きに対して前記一方の側に、前記繊維材料を導入するように構成されている。
このような形態であれば、複数の繊維材料を、それぞれ異なる位置から第１流路に導入できる。また、繊維材料が導入されるそれぞれの位置において、繊維材料が導入される右または左のうち一方の側の向きを揃えた状態で繊維材料が導入されることができる。このため、樹脂材料の中心軸を囲むように、繊維材料を配することができる。従って、複数の繊維材料を含まない態様に比べて、より強度の高い複合材料を供給することができる。
【００１２】
上記形態の溶融材料供給装置であって、更に繊維材料を導入する第２導入部を備える態様とすることもできる。前記第１導入部は、前記第１流路の前記中心軸に向かう向きに対して０より大きい角度をなす向きで前記繊維材料を導入するように構成される。前記第２導入部は、前記第１流路の前記中心軸に向かう向きに対して前記角度をなす向きで前記繊維材料を導入するように構成されている。
このような形態であれば、複数の繊維材料を、それぞれ異なる位置から第１流路に導入できる。また、繊維材料が導入されるそれぞれの位置において、前記第１流路の前記中心軸に向かう向きに対して０より大きい角度をなす向きを揃えた状態で繊維材料が導入されることができる。このため、樹脂材料の中心軸を囲むように、繊維材料を配することができる。従って、複数の繊維材料を含まない態様に比べて、より強度の高い複合材料を供給することができる。
【００１３】
（７）上記形態の溶融材料供給装置であって、更に、前記第１導入部と前記第１流路とが接続される位置における前記第１導入部の外形の面積Ａ１は、前記溶融材料の流路と垂直方向における前記第１流路の外形の面積Ａ２よりも小さい態様とすることもできる。
このような形態であれば、第１流路から導入部への溶融材料の逆流が抑制されることができる。
【００１４】
（８）本開示の他の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は：上記形態の溶融材料供給装置と；前記溶融材料供給装置が送出する前記溶融材料および前記繊維材料を受ける支持部と；前記溶融材料供給装置と前記支持部との相対位置を変える移動機構と；を備える。
【００１５】
（９）本開示の他の形態によれば、三次元造形物用の複合材料の製造方法が提供される。この三次元造形物用の複合材料の製造方法は：材料を流通させる第１流路に連通する連通孔とヒーターとを有する対面部と、前記対面部と対面する位置に溝部を有し、回転されて熱可塑性樹脂を溶融させて溶融材料とするとともに前記連通孔に前記溶融材料を供給するフラットスクリューと、を準備する工程と；前記熱可塑性樹脂を前記溝部に供給する工程と；前記フラットスクリューを回転させ、前記ヒーターを発熱させて、前記溝部に供給された前記熱可塑性樹脂を溶融させて前記溶融材料を形成する工程と；前記第１流路内に、前記溶融材料を流通させる工程と；前記第１流路内を流通する前記溶融材料に対し、繊維材料を導入して複合材料を形成する工程と；を備える。前記複合材料を形成する工程は、前記連通孔および前記第１流路の少なくとも一方から前記繊維材料を導入する工程を含む。
この三次元造形物用の複合材料の製造方法によれば、繊維材料と溶融されていない樹脂材料とが結合された後に加熱処理によって複合材料が供給される態様に比べて、樹脂材料の表面に現れる繊維材料の量が少ない複合材料を供給することが容易となる。
【００１６】
（１０）上記実施形態の三次元造形物用の複合材料の製造方法であって、前記繊維材料を導入する工程は：前記第１流路に対して第１導入部から前記繊維材料を導入する工程と；前記第１流路に対して第２導入部から繊維材料を導入する工程と；を備える態様とすることもできる。前記第１導入部から前記繊維材料を導入する工程は、前記第１流路の流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第１導入部から前記第１流路の中心軸に向かう向きに対して右または左のうち一方の側に、前記繊維材料を導入する工程であり、前記第１流路の流路の方向を重力方向の下向きと平行にしたとき、前記第２導入部から前記中心軸に向かう向きに対して前記一方の側に、前記繊維材料を導入する工程である、態様とすることもできる。
このような形態であれば、複数の繊維材料を、それぞれ異なる位置から第１流路に導入できる。また、繊維材料が導入されるそれぞれの位置において、繊維材料が導入される右または左のうち一方の側の向きを揃えた状態で繊維材料が導入されることができる。このため、樹脂材料の中心軸を囲むように、繊維材料を配することができる。従って、複数の繊維材料を含まない態様に比べて、より強度の高い複合材料を供給することができる。
【００１７】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部または全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部または全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部または全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部または全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１８】
本発明は、溶融材料供給装置および三次元造形装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、溶融材料の送出方法、溶融材料を用いた三次元造形物の造形方法などの形態で実現することができる。その他に、三次元造形装置の制御方法や、前述した種々の方法を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態における三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。
【図２】フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。
【図３】対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。
【図４】三次元造形装置１００に備えられる溶融材料供給装置１１０によって実行される複合材料の製造方法を表す説明図である。
【図５】三次元造形物ＯＢとノズル６１の先端の送出口６２との位置関係を示す説明図である。
【図６】送出ユニット６０と繊維供給部７０とを備える溶融材料供給装置１１０の概略断面図である。
【図７】第２実施形態の三次元造形装置１００ｂが備える溶融材料供給装置１１０ｂの構成を説明する概略図である。
【図８】第３実施形態の三次元造形装置１００ｃが備える溶融材料供給装置１１０ｃの構成を説明する概略図である。
【図９】第３実施形態におけるフラットスクリュー４０ｃの斜視図である。
【図１０】第４実施形態の三次元造形装置１００ｄが備える溶融材料供給装置１１０ｄの構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形装置１００の構成を示す概略図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印が示されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平面に平行な方向であり、Ｚ方向は、重力方向とは反対の方向である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を示す矢印は、他の図においても、図１と対応するように、必要に応じて図示される。
【００２１】
三次元造形装置１００は、溶融材料供給装置１１０と、造形ステージ部２００と、制御部３００と、を備える。三次元造形装置１００は、制御部３００の制御下において、溶融材料供給装置１１０のノズル６１から、造形ステージ部２００の造形台２２０上に溶融材料を送出して、三次元造形物を造形する。
【００２２】
溶融材料供給装置１１０は、材料供給部２０と、溶融部３０と、送出ユニット６０と、繊維供給部７０と、を備える。材料供給部２０は、ホッパーによって構成されており、下方の排出口が、連通路２２を介して、溶融部３０に接続されている。熱可塑性の樹脂材料は、ペレットや粉末等の固体材料の状態で材料供給部２０に投入される。また、材料供給部２０に投入される熱可塑の樹脂材料には、顔料や、金属、セラミック等が混入されていてもよい。材料供給部２０は、溶融部３０に熱可塑性の材料を供給する。
【００２３】
溶融部３０は、材料供給部２０から供給された材料を溶融させて送出ユニット６０へと流入させる。溶融部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、対面部５０と、を有する。
【００２４】
フラットスクリュー４０は、軸線方向（中心軸に沿った方向）の高さが直径よりも小さい略円柱状のスクリューであり、その回転軸ＲＸと交差する面である下面４８に、溝部４２が形成されている。上述した材料供給部２０の連通路２２は、フラットスクリュー４０の側面から、溝部４２に接続されている。フラットスクリュー４０の具体的な形状については後述する。
【００２５】
フラットスクリュー４０は、その軸線方向がＺ方向と平行になるように配置され、円周方向に沿って回転する。図１には、フラットスクリュー４０の回転軸ＲＸを一点鎖線で図示してある。第１実施形態において、フラットスクリュー４０の中心軸とその回転軸ＲＸとは一致する。
【００２６】
フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内に収納されている。フラットスクリュー４０の上面４７は、駆動モーター３２と連結されている。駆動モーター３２が発生させる回転駆動力によって、スクリューケース３１内においてフラットスクリュー４０が回転される。駆動モーター３２は、制御部３００の制御下において駆動する。
【００２７】
フラットスクリュー４０の下面４８は、対面部５０の上面５２と対面している。下面４８に備えられた溝部４２と、対面部５０の上面５２との間に空間が形成される。溶融材料供給装置１１０において、材料供給部２０から供給された熱可塑性を有する材料が、この空間を流通する。溝部４２は、フラットスクリュー４０の回転によって回転されて、後述する連通孔５６に材料を送るとともに材料を溶融させて、連通孔５６に溶融材料を供給する。
【００２８】
対面部５０は、軸線方向（中心軸に沿った方向）の高さが直径よりも小さい略円柱状の部材である。対面部５０の一方の円状の面は、フラットスクリュー４０の下面４８と対向し、他方の円状の面は、送出ユニット６０と接続されている。対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている。
【００２９】
溝部４２内に供給された材料は、ヒーター５８の発熱による加熱によって溶融されて溶融材料へと転化されつつ、フラットスクリュー４０の回転によって溝部４２に沿って流動し、後述するフラットスクリュー４０の中央部４６へと導かれる。中央部４６に流入した溶融材料は、対面部５０の中心に設けられた連通孔５６を介して、送出ユニット６０に供給される。
【００３０】
送出ユニット６０は、溶融部３０に接続された溶融材料の供給装置である。送出ユニット６０は、対面部５０から供給された溶融材料を内部の流路において流通させて、ノズル６１から送出する。送出ユニット６０は、ノズル６１と、第１流路６５と、を備える。
【００３１】
ノズル６１は、先端の送出口６２から複合材料を送出する機構を備える。送出口６２は、ノズル６１に形成された孔径Ｄｎの開口であり、第１流路６５を通じて連通孔５６と接続されている。
【００３２】
第１流路６５は、送出ユニット６０の内部に備えられた空間であり、連通孔５６と送出口６２との間の溶融材料の流路である。第１実施形態において、第１流路６５は、重力方向に沿って直線状に構成される。第１流路６５内の溶融材料の流通方向に垂直な断面の形状は、直径Ｗｄの円形である。溶融部３０において溶融された溶融材料は、連通孔５６から第１流路６５を通って、ノズル６１へと流れる。
【００３３】
繊維供給部７０は、溶融材料の流路内に繊維材料を供給する機構を備える。繊維供給部７０は、第１導入部７４と、導入路７６と、繊維巻部７８と、を備える。繊維巻部７８は、繊維７２が円筒状に巻き付けられたロールである。
【００３４】
繊維７２は、断面形状を略円形とする繊維材料の束である。第１実施形態において、繊維７２は、１本あたりの直径が１０マイクロメートルである炭素繊維を、集束剤によって複数本で集束された束状の繊維材料である。繊維７２の材料には、炭素繊維やガラスファイバー等、樹脂材料よりも高い弾性率を有する種々の材料が適用されることができる。
【００３５】
第１導入部７４は、溶融材料の流路内に繊維７２を導入するための開口である。第１実施形態において、第１導入部７４は、第１流路６５の内壁に備えられている。導入路７６は、第１流路６５の流路の方向と略垂直な方向に沿って延びる略円筒状の空間である。導入路７６は、第１導入部７４と接続され、繊維巻部７８が備えられる空間と第１流路６５とを繋いでいる。すなわち、導入路７６は、繊維７２を繊維巻部７８から第１流路６５に導入させるための繊維７２の通路である。
【００３６】
繊維７２は、ロール状の繊維巻部７８の回転によって送り出され、導入路７６を介して第１導入部７４から第１流路６５内に導入される。第１流路６５に導入された繊維７２は、第１流路６５内を流通する溶融材料の流動に沿って第１流路６５内を流通する。すなわち、第１流路６５内を流通する溶融材料の内部に繊維７２が導入されることによって、溶融材料と繊維７２との複合材料が形成される。第１流路６５内で形成された複合材料は、第１流路６５内を流通し、ノズル６１の送出口６２から造形ステージ部２００の造形台２２０に向かって送出される。繊維供給部７０の詳細については後述する。
【００３７】
造形ステージ部２００は、３軸方向に移動する機構を備える三次元造形物を造形するための台である。造形ステージ部２００は、送出ユニット６０のノズル６１と対向する位置に備えられる。造形ステージ部２００は、テーブル２１０と、テーブル２１０上に載置された造形台２２０と、造形台２２０を変位させる移動機構２３０と、を備える。造形台２２０は、溶融材料供給装置１１０が送出する溶融材料および繊維７２を受ける支持部である。移動機構２３０は、図１において「Ｍ」で示される３つのモーターを備える。移動機構２３０は、この３つのモーターの駆動力によって、造形台２２０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。造形ステージ部２００は、制御部３００の制御下において、移動機構２３０によって溶融材料供給装置１１０のノズル６１と造形台２２０との相対位置を変える。
【００３８】
制御部３００は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサーと、メインメモリーと、不揮発性メモリーとを含むコンピューターによって実現可能である。制御部３００内の不揮発性メモリーには、三次元造形装置１００を制御するためのコンピュータープログラムが格納されている。制御部３００は、溶融材料供給装置１１０を駆動して、造形データに応じた造形台２２０上の座標の位置に溶融材料を送出することによって、三次元造形物を造形する造形処理を実行する。
【００３９】
図２は、フラットスクリュー４０の下面４８側の構成を示す概略斜視図である。図２には、溶融部３０において回転するときのフラットスクリュー４０の回転軸ＲＸの位置が一点鎖線で図示されている。上述したように、対面部５０（図１）に対向するフラットスクリュー４０の下面４８には、溝部４２が設けられている。以下、下面４８を、「溝形成面４８」とも呼ぶ。
【００４０】
フラットスクリュー４０の溝形成面４８の中央部４６は、溝部４２の一端に備えられる凹部である。中央部４６は、対面部５０の連通孔５６（図１）に対向する。第１実施形態では、中央部４６は、回転軸ＲＸと交差する。
【００４１】
フラットスクリュー４０の溝部４２は、中央部４６から、フラットスクリュー４０の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。溝部４２は、螺旋状に延びるように構成されているとしてもよい。なお、図２には、３つの溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている３つの凸条部４３を有するフラットスクリュー４０の例が図示されている。
【００４２】
溝部４２は、フラットスクリュー４０の側面に形成された材料流入口４４まで連続している。この材料流入口４４は、材料供給部２０の連通路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。
【００４３】
図３は、対面部５０の上面５２側を示す概略平面図である。対面部５０の上面５２は、上述したように、フラットスクリュー４０の溝形成面４８に対向する。以下、この上面５２を、「スクリュー対向面５２」とも呼ぶ。スクリュー対向面５２の中心には、溶融材料を第１流路６５に供給するための連通孔５６が、形成されている。
【００４４】
スクリュー対向面５２には、連通孔５６に接続され、連通孔５６から外周に向かって渦状に延びている複数の案内溝５４が形成されている。複数の案内溝５４は、溶融材料を連通孔５６に導く機能を有する。上述したように、対面部５０には、材料を加熱するためのヒーター５８が埋め込まれている（図１参照）。溶融部３０における材料の溶融は、対面部５０のヒーター５８の発熱による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。以上のように、第１実施形態の三次元造形装置１００によれば、フラットスクリュー４０を用いることによって、装置の小型化や造形精度の向上が実現されている。
【００４５】
図４は、三次元造形装置１００に備えられる溶融材料供給装置１１０によって実行される複合材料の製造方法を表す説明図である。以下、図４とともに図１から図３を参照して、溶融材料供給装置１１０によって実行される複合材料の製造方法について説明する。
【００４６】
ステップＳ１０において、対面部５０と、フラットスクリュー４０とが準備される。上述したように、対面部５０は、第１流路６５に連通する連通孔５６と、ヒーター５８とを有する略円柱状の部材である。フラットスクリュー４０は、略円柱状のスクリューであり、スクリューケース３１内で対面部５０と対向する位置に備えられる（図１参照）。フラットスクリュー４０は、駆動モーター３２によって回転されて、溝形成面４８に備えられた溝部４２と、対面部５０の上面５２との間に形成された空間内に材料を流通させる。
【００４７】
ステップＳ２０において、熱可塑性樹脂の材料は、フラットスクリュー４０の溝部４２に供給される。熱可塑性樹脂の材料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等が使用可能である。熱可塑性樹脂の材料は、ペレットや粉末等の固体材料の状態で材料供給部２０に投入されて、材料流入口４４からフラットスクリュー４０の溝部４２に供給される。
【００４８】
ステップＳ３０において、溶融材料が形成される。熱可塑性の樹脂材料は、材料供給部２０に投入されて溶融部３０に供給される（図１参照）。上述したように、溶融部３０における熱可塑性の樹脂材料の溶融は、対面部５０のヒーター５８の発熱による加熱と、フラットスクリュー４０の回転と、によって実現される。フラットスクリュー４０が回転すると、材料流入口４４から溝部４２内に供給された熱可塑性の樹脂材料が、ヒーター５８の発熱によって加熱されながら溶融し、溶融材料に転化される。
【００４９】
ステップＳ４０において、送出ユニット６０の第１流路６５内に溶融材料が流通される。溶融材料は、フラットスクリュー４０の溝部４２を通じて中央部４６へと流動される（図２参照）。中央部４６へ流動された溶融材料は、溶融部３０の案内溝５４によって連通孔５６に導かれる（図３参照）。溶融材料は、連通孔５６から送出ユニット６０の第１流路６５に供給されて、第１流路６５内を流通する。
【００５０】
ステップＳ５０において、溶融材料と繊維材料との複合材料が形成される。上述したように、第１実施形態において、第１導入部７４は、第１流路６５の内壁に備えられている。繊維７２は、繊維巻部７８によって送り出され、導入路７６を介して第１導入部７４から第１流路６５内に導入される。この第１流路６５内に導入された繊維７２と、第１流路６５内を流通する溶融材料とが混合されることによって、複合材料が形成される。
【００５１】
図５は、三次元造形物ＯＢとノズル６１の先端の送出口６２との位置関係を示す説明図である。本実施形態において、繊維７２を内部に含んだ溶融材料（以下、「複合材料」とも呼ぶ）が、ノズル６１の送出口６２から造形台２２０上に送出される。図５には、造形台２２０上において、三次元造形物ＯＢが造形されていく様子が模式的に示されている。なお、図５において、技術の理解を容易にするため、ノズル６１から送出された溶融材料の内部に含まれた繊維７２は図示されていない。
【００５２】
三次元造形装置１００では、ノズル６１の先端の送出口６２と、造形中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔとの間に、ギャップＧが保持されている。ここで、「三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔ」とは、ノズル６１の直下の位置の近傍においてノズル６１から送出された溶融材料が堆積される予定部位を意味する。
【００５３】
ギャップＧの大きさは、ノズル６１の送出口６２の孔径Ｄｎ（図１参照）以上とすることが望ましく、孔径Ｄｎの０．７倍以上とすることがより好ましい。こうすれば、ノズル６１から送出される溶融材料が、製造中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに押しつけられない自由な状態で三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに堆積される。この結果、ノズル６１から送出された溶融材料の横断面形状が潰れてしまうことを抑制でき、三次元造形物ＯＢの面粗さを低減することが可能である。また、送出口６２の周囲にヒーターが設けられた構成においては、ギャップＧを形成することにより、当該ヒーターによる材料の過熱を防止でき、三次元造形物ＯＢに堆積された材料の過熱による変色や劣化が抑制される。
【００５４】
一方、ギャップＧの大きさは、孔径Ｄｎの１．５倍以下とすることが好ましく、１．３倍以下とすることが特に好ましい。これによって、溶融材料が配置される予定部位に対する精度の低下や、製造中の三次元造形物ＯＢの上面ＯＢｔに対する溶融材料の密着性の低下が抑制される。
【００５５】
図６は、送出ユニット６０と繊維供給部７０とを備える溶融材料供給装置１１０の概略断面図である。送出ユニット６０は、ノズル６１と、第１流路６５と、を備える。繊維７２は、上述したように、ロール状の繊維巻部７８の回転によって送り出され、導入路７６を介して第１導入部７４から第１流路６５内に導入される。図６には、第１流路６５内を流通する溶融材料の流通方向Ｆｄが模式的に示されている。第１流路６５に導入された繊維７２は、第１流路６５内の溶融材料の流通方向Ｆｄへの流動に沿って、ノズル６１の送出口６２から溶融材料とともに送出される。なお、図６において、繊維７２がノズル６１の送出口６２から送出された状態が模式的に示されている。
【００５６】
第１導入部７４は、第１流路６５の内壁に備えられている。第１導入部７４と第１流路６５とが接続される位置における第１導入部７４の外形の面積Ａ１は、溶融材料の流路と垂直方向における第１流路６５の外形の面積Ａ２よりも小さい。第１実施形態において、Ａ１は、Ａ２の５％以下の面積で形成されている。これにより、第１流路６５を流通する溶融材料が、第１導入部７４から導入路７６へ流入すること（すなわち、溶融材料が導入路７６へ逆流すること）を抑制することができる。
【００５７】
第１流路６５内に溶融材料が流通される場合、粘性を有する溶融材料と、第１流路６５の壁面との摩擦が生じる。そのため、溶融材料の流通する速度の分布は、第１流路６５の下流側に向かうにしたがって変化する。具体的には、第１流路６５の下流側に向かうにしたがって、第１流路６５内における溶融材料の流通する速度は、第１流路６５のうち溶融材料の流通方向Ｆｄに垂直な断面の中心の位置（すなわち、第１流路６５の流路の中心軸）に近いほど早くなる。すなわち、第１流路６５の内部において、中心軸の外側に比べて中心に近い位置の方が、溶融材料の流速が早い。従って、繊維７２が、流速の早い中心に引き込まれることによって、溶融材料の内部に含まれる繊維７２が溶融材料の中心近傍に配された複合材料を、供給することができる。
【００５８】
図６には、第１導入部７４が第１流路６５に接続される位置から連通孔５６までの第１流路６５の長さＷ１と、第１導入部７４が第１流路６５に接続される位置からノズル６１の開口である送出口６２までの第１流路６５の長さＷ２とが模式的に示されている。なお、本明細書において、長さＷ１およびＷ２を示す場合における「第１導入部７４が第１流路６５に接続される位置」とは、第１導入部７４のうち第１流路６５に接続された開口の中心の位置を指し、「連通孔５６までの第１流路６５の長さ」とは、連通孔５６と第１流路６５とが接続される位置までの第１流路６５の長さを指す。
【００５９】
第１実施形態において、第１導入部７４が第１流路６５に接続される位置から連通孔５６までの第１流路の長さＷ１は、第１導入部７４が第１流路６５に接続される位置からノズル６１の開口である送出口６２までの第１流路６５の長さＷ２よりも短い。すなわち、第１導入部７４は、第１流路６５のうちノズル６１の送出口６２よりも連通孔５６に近い側（すなわち、第１流路６５のうち上流側）に備えられている。よって、繊維７２は、第１流路６５のうち上流側から導入されることができる。従って、第１流路６５のうちノズル６１に近い側（すなわち、下流側）から繊維７２が導入される態様に比べて、第１流路６５における溶融材料の流れに繊維７２を追従させて、繊維７２と溶融材料とが混合されることができる。
【００６０】
Ｂ．第２実施形態：
図７は、第２実施形態の三次元造形装置１００ｂが備える溶融材料供給装置１１０ｂの構成を説明する概略図である。第２実施形態の三次元造形装置１００ｂの構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０の代わりに、第２実施形態の溶融材料供給装置１１０ｂが設けられている点以外は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０の構成と同じである。
【００６１】
溶融材料供給装置１１０ｂは、駆動モーター３２ｂとフラットスクリュー４０ｂとを有する溶融部３０ｂと、繊維供給部７０ｂと、を備える。溶融材料供給装置１１０ｂおよび溶融部３０ｂの他の構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０および溶融部３０の構成と同じである。
【００６２】
第２実施形態において、繊維供給部７０ｂは、駆動モーター３２ｂのＺ方向側に備えられる。繊維供給部７０ｂは、第１導入部７４ｂと、導入路７６ｂと、繊維巻部７８ｂと、を備える。繊維巻部７８ｂは、繊維７２ｂが円筒状に巻き付けられたロールである。第１導入部７４ｂは、溶融材料の流路内に繊維７２ｂが導入されるための開口であり、第２実施形態において、フラットスクリュー４０ｂの溝部４２ｂのうち中央部４６ｂに備えられている。
【００６３】
導入路７６ｂは、駆動モーター３２ｂとフラットスクリュー４０ｂとに設けられた、重力方向に沿って延びる略円筒状の貫通孔である。第２実施形態において、導入路７６ｂの中心軸と、フラットスクリュー４０ｂの回転軸ＲＸとは一致する。導入路７６ｂは、第１導入部７４ｂと連通し、繊維巻部７８ｂが備えられる空間とフラットスクリュー４０ｂの中央部４６ｂとを繋いでいる。すなわち、導入路７６ｂは、繊維７２ｂを繊維巻部７８ｂからフラットスクリュー４０ｂの中央部４６ｂに導入させるための繊維７２ｂの通路である。
【００６４】
繊維７２ｂは、ロール状の繊維巻部７８ｂの回転によって送り出され、フラットスクリュー４０ｂの貫通孔である導入路７６ｂを通って第１導入部７４ｂから溝部４２ｂの中央部４６ｂに導入される。すなわち、第１導入部７４ｂは、フラットスクリュー４０ｂの溝部４２ｂを流通する溶融材料の内部に繊維７２ｂを導入することができる。中央部４６ｂに導入された繊維７２ｂは、フラットスクリュー４０ｂ内の溶融材料の流動に沿って、対面部５０の中心に備えられた連通孔５６に導入され、送出ユニット６０に導入される。
【００６５】
以上のように、第２実施形態の溶融材料供給装置１１０ｂによれば、対面部５０に備えられた連通孔５６から第１流路６５に繊維７２ｂが導入されることができる。すなわち、第１流路６５よりも上流側から繊維７２ｂが導入されることができる。従って、溶融材料の内部に含まれた繊維７２の配置が、溶融材料が流通される流路の中心軸に対して偏在されることを抑制することができる。
【００６６】
Ｃ．第３実施形態：
図８は、第３実施形態の三次元造形装置１００ｃが備える溶融材料供給装置１１０ｃの構成を説明する概略図である。第３実施形態の三次元造形装置１００ｃの構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０の代わりに、第３実施形態の溶融材料供給装置１１０ｃが設けられている点以外は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０の構成と同じである。
【００６７】
溶融材料供給装置１１０ｃは、フラットスクリュー４０ｃを有する溶融部３０ｃと、繊維供給部７０ｃと、を備える。溶融材料供給装置１１０ｃおよび溶融部３０ｃの他の構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０および溶融部３０の構成と同じである。
【００６８】
第３実施形態において、繊維供給部７０ｃは、フラットスクリュー４０ｃの軸線方向と垂直な側面側に備えられる。繊維供給部７０ｃは、第１導入部７４ｃと、導入路７６ｃと、繊維巻部７８ｃと、を備える。第１導入部７４ｃは、フラットスクリュー４０ｃ内の溶融材料の流路に繊維７２ｃが導入されるための開口である。第１導入部７４ｃは、フラットスクリュー４０ｂの溝部４２ｃの両端のうち、連通孔５６に接続されている端とは逆の側の端である材料流入口４４ｃと接続される位置に備えられる。繊維巻部７８ｃは、繊維７２ｃが円筒状に巻き付けられたロールである。
【００６９】
導入路７６ｃは、繊維７２ｃを繊維巻部７８ｃからフラットスクリュー４０ｃの材料流入口４４ｃに導入させるための繊維７２ｃの通路である。繊維７２ｃは、ロール状の繊維巻部７８ｃの回転によって送り出され、導入路７６ｃを通って第１導入部７４ｃからフラットスクリュー４０ｃの溝部４２ｃに導入される。
【００７０】
図９は、第３実施形態におけるフラットスクリュー４０ｃの斜視図である。第３実施形態におけるフラットスクリュー４０ｃは、溝部４２ｃを１つのみ備えている。そのため、材料流入口４４ｃも、１つのみ設けられている。繊維７２ｃは、第１導入部７４ｃと材料流入口４４ｃとが接続された際に、この材料流入口４４ｃからフラットスクリュー４０ｂ内に連続的に導入される。繊維７２ｃは、フラットスクリュー４０ｃ内の溶融材料の流動に沿って、中央部４６ｃに到達し、対面部５０の中心に備えられた連通孔５６に導入されて送出ユニット６０に導入される。繊維７２ｃは、第１導入部７４ｃから材料流入口４４ｃに導入された後に、切断部（図示しない）によって予め定められた長さで切断されてもよい。
【００７１】
以上のように、第３実施形態の溶融材料供給装置１１０ｃでは、繊維７２ｃは、フラットスクリュー４０ｃと対面部５０との間を通って、対面部５０に備えられた連通孔５６から第１流路６５に繊維７２ｃが導入されることができる。よって、第２実施形態よりも簡易な方法によって、第１流路６５よりも上流側から繊維７２ｃが導入されることができる。従って、樹脂材料の内部に含まれた繊維７２ｃの配置が、溶融材料が流通される流路の中心軸に対して偏在されることを抑制することができる。
【００７２】
Ｄ．第４実施形態：
図１０は、第４実施形態の三次元造形装置１００ｄが備える溶融材料供給装置１１０ｄの構成を説明する概略図である。第４実施形態の三次元造形装置１００ｄの構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０の代わりに、第４実施形態の溶融材料供給装置１１０ｄが設けられている点以外は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０の構成と同じである。
【００７３】
第４実施形態の溶融材料供給装置１１０ｄは、第１流路６５ｄを有する送出ユニット６０ｄと、第１繊維供給部７０１ｄと、第２繊維供給部７０２ｄと、第３繊維供給部７０３ｄとを備える。第１繊維供給部７０１ｄは、第１導入部７４１ｄと、導入路７６１ｄと、繊維巻部７８１ｄ（図１０において図示しない）と、を有する。第２繊維供給部７０２ｄは、第２導入部７４２ｄと、導入路７６２ｄと、繊維巻部７８２ｄ（図１０において図示しない）と、を有する。第３繊維供給部７０３ｄは、第３導入部７４３ｄと、導入路７６３ｄと、繊維巻部７８３ｄ（図１０において図示しない）と、を有する。溶融材料供給装置１１０ｄおよび送出ユニット６０ｄの他の構成は、第１実施形態の溶融材料供給装置１１０および送出ユニット６０の構成と同じである。
【００７４】
第１導入部７４１ｄは、溶融材料の流路内に繊維７２１ｄ（図１０において図示しない）が導入されるための開口である。第１導入部７４１ｄは、第１流路６５ｄの内壁に備えられている。繊維７２１ｄは、繊維巻部７８１ｄから送り出されて導入路７６１ｄを通り、第１導入部７４１ｄから第１流路６５ｄの内部に導入される。
【００７５】
第２導入部７４２ｄは、溶融材料の流路内に繊維７２２ｄ（図１０において図示しない）が導入されるための開口である。第２導入部７４２ｄは、第１流路６５ｄの内壁に備えられている。繊維７２２ｄは、繊維巻部７８２ｄから送り出されて導入路７６２ｄを通り、第２導入部７４２ｄから第１流路６５ｄの内部に導入される。
【００７６】
第３導入部７４３ｄは、溶融材料の流路内に繊維７２３ｄ（図１０において図示しない）が導入されるための開口である。第３導入部７４３ｄは、第１流路６５ｄの内壁に備えられている。繊維７２３ｄは、繊維巻部７８３ｄから送り出されて導入路７６３ｄを通り、第３導入部７４３ｄから第１流路６５ｄの内部に導入される。
【００７７】
第４実施形態において、第１導入部７４１ｄ、第２導入部７４２ｄおよび第３導入部７４３ｄは、第１流路６５ｄの内壁のうち、第１流路６５ｄの流路方向に垂直な一つの面と第１流路６５ｄの内壁とが交差する位置に備えられている。上記の位置のうち、図１０では、互いに等間隔となった位置で備えられた第１導入部７４１ｄと、第２導入部７４２ｄと、第３導入部７４３ｄとが例示されている。
【００７８】
図１０には、各部材のほか、第１流路６５ｄ内における溶融材料の流路の中心軸ＡＸと、繊維７２１ｄが導入される方向Ｄ１と、繊維７２２ｄが導入される方向Ｄ２と、繊維７２３ｄが導入される方向Ｄ３とが、模式的に示されている。第１導入部７４１ｄは、第１流路６５ｄの流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、第１導入部７４１ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対して右側である方向Ｄ１に、繊維７２１ｄを導入するように構成されている。第２導入部７４２ｄも第１導入部７４１ｄと同様に、第２導入部７４２ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対して右側である方向Ｄ２の向きに繊維７２２ｄを導入するように構成されている。第３導入部７４３ｄについても同様に、第３導入部７４３ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対して右側である方向Ｄ３の向きに繊維７２３ｄを導入するように構成されている。
【００７９】
これにより、繊維７２１ｄ、繊維７２２ｄおよび繊維７２３ｄは、第１導入部７４１ｄ、第２導入部７４２ｄおよび第３導入部７４３ｄのそれぞれから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸを見たときに、第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに対して、それぞれ右側にそれた方向Ｄ１、Ｄ２およびＤ３に、第１流路６５ｄに導入されることができる。
【００８０】
従って、第４実施形態の溶融材料供給装置１１０ｄによれば、複数の繊維材料（繊維７２１ｄ、７２２ｄ、７２３ｄ）を、それぞれ異なる位置（第１導入部７４１ｄ、第２導入部７４２ｄ、第３導入部７４３ｄ）から第１流路６５ｄに導入できる。また、繊維材料が導入されるそれぞれの位置において、繊維材料が導入される向き（方向Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）を、右または左のうち一方の側である右向きに揃えた状態で繊維材料が導入されることができる。このため、樹脂材料の中心軸を囲むように、繊維材料を配することができる。従って、複数の繊維材料を含まない態様に比べて、より強度の高い複合材料を供給することができる。
【００８１】
なお、第４実施形態において、三次元造形物用の複合材料の製造方法におけるステップＳ５０の複合材料を形成する工程（図４参照）のうち繊維材料を導入する工程は、第１流路６５ｄに対して第１導入部７４１ｄから繊維７２１ｄを導入する工程と、第１流路６５ｄに対して第２導入部７４２ｄから繊維７２２ｄを導入する工程と、第１流路６５ｄに対して第３導入部７４３ｄから繊維７２３ｄを導入する工程と、を備える。
【００８２】
第１導入部７４１ｄから繊維７２１ｄを導入する工程は、第１流路６５ｄの流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、第１導入部７４１ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対して右側に、繊維７２１ｄを導入する工程である。第２導入部７４２ｄから繊維７２２ｄを導入する工程は、第１流路６５ｄの流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、第２導入部７４２ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対し第１導入部７４１ｄから繊維７２１ｄを導入する工程と同じ右側に、繊維７２２ｄを導入する工程である。第３導入部７４３ｄから繊維７２３ｄを導入する工程は、第１流路６５ｄの流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、第３導入部７４３ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対し、第１導入部７４１ｄから繊維７２１ｄを導入する工程と同じ右側に、繊維７２３ｄを導入する工程である。
【００８３】
Ｅ．他の形態：
Ｅ１．他の形態１：
（１）上記実施形態においては、第１導入部７４は、第１流路６５のうち連通孔５６に近い側（すなわち、第１流路６５のうち上流側）にのみ備えられている。しかし、例えば、第１流路の上流側、下流側、その中心のそれぞれに導入部が備えられる態様（第１流路の流路の方向において複数の導入部が備えられている態様）とすることもできる。そのような態様においては、たとえば、第１流路内を流通する溶融材料の流通する速度や、溶融材料の原料の特性に応じて、繊維を投入する位置を変更する態様とすることができる。
【００８４】
（２）上記実施形態においては、導入路７６は、第１流路６５の流路の方向と略垂直な方向に沿って延びる略円筒状の空間である。しかし、導入路は第１流路の流路の方向と略垂直な方向以外の方向に沿って延びる空間であってもよい。そのような態様においては、例えば、導入路が第１流路の流路の方向に対して４５度の角度に沿って延びる空間のように、溶融材料の流通方向に対して予め定められた角度で繊維が導入できる態様とすることができる。
【００８５】
（３）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、繊維７２を切断する切断機構を備える態様とすることもできる。切断機構は、例えば、繊維供給部の導入路内に設けられることによって、溶融材料の流路内に繊維が導入される前の繊維が切断される態様や、ノズルの送出口の周囲に設けられることによってノズルから送出された繊維と溶融材料との複合材料が切断される態様とすることもできる。
【００８６】
（４）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、第１導入部７４は第１流路６５の内壁に備えられている。しかし、導入部は、例えば、対面部の連通孔の内壁に備えられる態様など、溶融材料が流通する流路のいずれかに接続される態様であってもよい。
【００８７】
（５）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、第１流路６５は、重力方向に沿って直線状に構成され、第１流路６５内の溶融材料の流通方向に垂直な断面の形状は直径Ｗｄの略円筒状の空間である。しかし、第１流路は、溶融材料の流路の上流側から下流側に向かうにつれて直径が小さくなる形状の空間とすることもできる。
【００８８】
（６）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、第１流路６５の内壁には、溝が形成されていてもよい。そのような態様においては、第１流路における流路の中心軸を中心軸とする螺旋状の溝が形成されている態様とすることができる。
【００８９】
（７）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、フラットスクリュー４０は、３つの溝部４２の側壁部を構成し、各溝部４２に沿って延びている３つの凸条部４３を有する。しかし、フラットスクリューに設けられる溝部や凸条部の数は、３つには限定されない。フラットスクリューには、１つの溝部のみが設けられていてもよいし、２以上の複数の溝部が設けられていてもよい。また、溝部の数に合わせて任意の数の凸条部が設けられてもよい。
【００９０】
（８）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、フラットスクリュー４０には、材料流入口４４が３箇所に形成されている。しかし、フラットスクリューに設けられる材料流入口の数は、３箇所に限定されない。フラットスクリューには、材料流入口が１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。
【００９１】
（９）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０において、第１導入部７４が第１流路６５に接続された位置における第１導入部７４の外形の面積Ａ１は、前記溶融材料の流路と垂直方向における第１流路６５の外形の面積Ａ２よりも小さい。しかし、Ａ１はＡ２よりも大きい態様とすることもできる。このような態様においては、導入部は、例えば、蓋を備えることによって、導入部から導入路への溶融材料の浸入を防止するための機構を備えられることが好ましい。
【００９２】
（１０）上記実施形態の三次元造形物用の複合材料の製造方法では、複合材料を形成する工程において、繊維７２は、第１流路６５の内壁に備えられている第１導入部７４から溶融材料へと導入される。しかし、複合材料を形成する工程において、繊維材料は、連通孔および第１流路の少なくとも一方に備えられた導入部から導入される工程であればよい。
【００９３】
（１１）上記実施形態の溶融材料供給装置１１０を備える三次元造形装置１００において、造形ステージ部２００は、移動機構２３０によって造形台２２０を３軸方向に移動させて、溶融材料供給装置１１０のノズル６１と造形台２２０との相対位置を変える。しかし、例えば、溶融材料供給装置がＺ方向の移動を行う機構を備える等、造形ステージ部以外の構成が３軸方向に移動する機構を備えることによってノズルと造形台との相対位置を変える態様とすることもできる。造形ステージ部と造形ステージ部以外の構成が、それぞれ３軸方向に移動する機構を備えてもよいし、造形ステージ部の移動機構と造形ステージ部以外の構成との組み合わせによってノズルと造形台との相対位置を変える態様であってもよい。
【００９４】
Ｅ２．他の形態２：
第２実施形態において、繊維供給部７０ｂは、駆動モーター３２ｂのＺ方向側に備えられている。導入路７６ｂは、駆動モーター３２ｂとフラットスクリュー４０ｂとに設けられた、重力方向に沿って延びる略円筒状の貫通孔である。しかし、繊維供給部は、例えば、スクリューケースやフラットスクリューの外表面といった駆動モーター以外に備えられる態様とすることもできる。そのような態様においては、導入路は、フラットスクリューの中央部に備えられた導入部と、繊維巻部が備えられる空間とが繋がっている態様とすることができる。
【００９５】
Ｅ３．他の形態３：
第３実施形態の溶融材料供給装置１１０ｃでは、フラットスクリュー４０ｃは、溝部４２ｃおよび材料流入口４４ｃは、それぞれ１つずつ設けられている。しかし、溝部および材料流入口は、１つに限らず、２つ以上形成されていてもよい。
【００９６】
Ｅ４．他の形態４：
（１）第４実施形態の溶融材料供給装置１１０ｄでは、第１導入部７４１ｄ、第２導入部７４２ｄおよび第３導入部７４３ｄ（すなわち３つの導入部）が備えられている。しかし、導入部は、３つには限られず、２つ備えられる態様のほか４つ以上備えられている態様であってもよい。
【００９７】
（２）第４実施形態の溶融材料供給装置１１０ｄでは、第１導入部７４１ｄは、第１流路６５ｄの流路の向きを重力方向の下向きと平行にしたとき、第１導入部７４１ｄから第１流路６５ｄの中心軸ＡＸに向かう向きに対して右側である方向Ｄ１に、繊維７２１ｄを導入するように構成されている。しかし、第１導入部は、第１流路の中心軸に向かう向きに対して０より大きい角度をなす向きで繊維材料を導入するように構成されてもよい。このような態様においては、第２導入部および第３導入部は、第１流路の中心軸に向かう向きに対して上記の角度と同じ角度をなす向きで繊維材料を導入するように構成されている態様とすることができる。
【００９８】
このような形態であっても、複数の繊維材料を、右または左のうち一方の側に第１流路に導入する向きを揃えた状態で、異なる位置から第１流路に導入できる。このため、樹脂材料の中心軸を囲むように、繊維材料を配することができる。従って、複数の繊維材料を含まない態様に比べて、より強度の高い複合材料を供給することができる。
【００９９】
なお、「第１流路の前記中心軸に向かう向きに対して０より大きい角度をなす向き」の「第１流路の前記中心軸に向かう向き」とに対する角度のずれは、中心軸に垂直な方向成分を含む。「第１流路の前記中心軸に向かう向きに対して０より大きい角度をなす向き」の「第１流路の前記中心軸に向かう向き」とに対する角度のずれは、中心軸に垂直な方向成分に加えて、中心軸に水平な方向成分を含んでよい。
【０１００】
Ｅ５．その他：
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
２０…材料供給部、２２…連通路、３０…溶融部、３０ｂ…溶融部、３０ｃ…溶融部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、３２ｂ…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４０ｂ…フラットスクリュー、４０ｃ…フラットスクリュー、４２…溝部、４２ｃ…溝部、４３…凸条部、４４…材料流入口、４４ｃ…材料流入口、４６…中央部、４６ｂ…中央部、４６ｃ…中央部、４７…上面、４８…下面（溝形成面）、５０…対面部、５２…上面（スクリュー対向面）、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…送出ユニット、６０ｄ…送出ユニット、６１…ノズル、６２…送出口、６５…第１流路、６５ｄ…第１流路、７０…繊維供給部、７０ｂ…繊維供給部、７０ｃ…繊維供給部、７２…繊維、７２ｂ…繊維、７２ｃ…繊維、７４…第１導入部、７４ｂ…第１導入部、７４ｃ…第１導入部、７６…導入路、７６ｂ…導入路、７６ｃ…導入路、７８…繊維巻部、７８ｂ…繊維巻部、７８ｃ…繊維巻部、１００…三次元造形装置、１００ｂ…三次元造形装置、１００ｃ…三次元造形装置、１００ｄ…三次元造形装置、１１０…溶融材料供給装置、１１０ｂ…溶融材料供給装置、１１０ｃ…溶融材料供給装置、１１０ｄ…溶融材料供給装置、２００…造形ステージ部、２１０…テーブル、２２０…造形台、２３０…移動機構、３００…制御部、７０１ｄ…第１繊維供給部、７０２ｄ…第２繊維供給部、７０３ｄ…第３繊維供給部、７２１ｄ…繊維、７２２ｄ…繊維、７２３ｄ…繊維、７４１ｄ…第１導入部、７４２ｄ…第２導入部、７４３ｄ…第３導入部、７６１ｄ…導入路、７６２ｄ…導入路、７６３ｄ…導入路、７８１ｄ…繊維巻部、７８２ｄ…繊維巻部、７８３ｄ…繊維巻部、Ａ１…面積、Ａ２…面積、ＡＸ…中心軸、Ｄ１…方向、Ｄ２…方向、Ｄ３…方向、Ｄｎ…孔径、Ｆｄ…流通方向、Ｇ…ギャップ、ＯＢ…三次元造形物、ＯＢｔ…上面、ＲＸ…回転軸
【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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