JPWO2017199474A1 - フィラメント３次元結合体製造装置、及びフィラメント３次元結合体製造方法 - Google Patents

Abstract

複数のノズルそれぞれから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、前記排出される溶融フィラメント群を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する３次元結合体形成装置と、を備え、前記溶融フィラメント供給装置は、前記複数のノズルの少なくとも一つである特定ノズルの開閉を行う開閉部を有するフィラメント３次元結合体製造装置とする。

Description

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。

マットレスや枕などに用いる高反発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３次元的に融着結合させたフィラメント３次元結合体が近年注目されてきている。

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装置が開示されている。

互いに融着結合する各溶融フィラメントは冷却されながら下流側へ搬送され、搬送方向に連続した形状のフィラメント３次元結合体が形成される。このフィラメント３次元結合体は、製品の寸法に応じた長さごとに切断され、当該製品用のフィラメント３次元結合体が逐次得られる。

特開２０１０−１５４９６５号公報

上記装置により形成されるフィラメント３次元結合体の断面寸法は、複数のノズルの配置と密接な関係がある。例えばノズルの配置間隔を固定とすると、厚みの大きい製品用のフィラメント３次元結合体を製造する場合は、その分、当該厚みに対応する方向へ多くのノズルが配置されることになる。

しかしノズルの配置状態は固定であるため、例えば、搬送方向で厚みが変化するフィラメント３次元結合体を適切に形成することは難しい。そのため、長さ方向に厚みが変化するフィラメント３次元結合体を得るためには、２枚以上のフィラメント３次元結合体を所望の厚みになるように重ね合わせたり、表面を切除したりする必要があり、製造コストが高くなるという問題がある。また硬さを調節して（すなわちフィラメント密度を調節して）フィラメント３次元結合体を製造することも容易ではない。

このように従来の装置では、厚み寸法や硬さ等を調節してフィラメント３次元結合体を製造することは容易ではない。本発明は上記課題に鑑み、厚み寸法や硬さ等を調節してフィラメント３次元結合体を製造すること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。

本発明に係るフィラメント３次元結合体製造装置は、複数のノズルそれぞれから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、前記排出される溶融フィラメント群を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する３次元結合体形成装置と、を備え、前記溶融フィラメント供給装置は、前記複数のノズルの少なくとも一つである特定ノズルの開閉を行う開閉部を有する構成とする。本構成によれば、厚み寸法や硬さ等を調節してフィラメント３次元結合体を製造することが容易となる。

また上記構成としてより具体的には、前記開閉部は、前記特定ノズルの開口を含む面をスライドするように、該開口を開く開位置と該開口を閉じる閉位置とに可動であるシャッター部材を備え、前記シャッター部材を移動させることにより、前記開閉を行う構成としてもよい。本構成によれば、簡易な構成により特定ノズルを開閉させることが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、所定方向へ並ぶ複数の前記特定ノズルが設けられ、前記シャッター部材は、前記特定ノズルそれぞれに対応した開口部を有して、前記所定方向へ可動に形成されており、前記開位置は、前記開口部が、対応する前記特定ノズルに重なる位置であり、前記閉位置は、前記開口部が、対応する前記特定ノズルとその隣の前記特定ノズルとの間に重なる位置である構成としてもよい。本構成によれば、シャッター部材の移動距離を短くすることができ、開閉を素早く行うことが可能となる。

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、前記複数のノズルが第１方向を含んだ水平方向へ配置され、前記溶融フィラメント群を鉛直下方へ供給するものであり、前記複数のノズルのうち、第１方向端側の所定範囲内にあるものが前記特定ノズルである構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメント群の第１方向端側におけるフィラメント密度の調節等が容易となる。

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、前記複数のノズルが前記所定方向である第１方向を含んだ水平方向へ配置され、前記溶融フィラメント群を鉛直下方へ供給するものであり、前記複数のノズルのうち、第１方向端側において第１方向と直交する方向へ並ぶものが前記特定ノズルである構成としてもよい。

また上記構成としてより具体的には、前記３次元結合体形成装置は、前記溶融フィラメント群の第１方向端部を、鉛直方向に対して傾斜した面に接触させて該溶融フィラメント群の中央側へ導く受け板を有し、前記受け板は、第１方向に位置制御される構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメント群の第１方向端部の位置を調整することが可能となる。

また上記構成としてより具体的には、前記３次元結合体形成装置は、前記溶融フィラメント群の第１方向の一方の端部を、鉛直方向に対して傾斜した面に接触させて該溶融フィラメント群の中央側へ導く第１受け板と、前記溶融フィラメント群の第１方向の他方の端部を、鉛直方向に対して傾斜した面に接触させて該溶融フィラメント群の中央側へ導く第２受け板と、を有する一対の受け板を備え、前記一対の受け板それぞれは、第１方向に位置制御される構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメント群の第１方向両端部の位置を調整することが可能となる。

また上記構成において、前記３次元結合体形成装置は、前記溶融フィラメント群の第１方向端部に接し、該端部を下流側へ搬送するように駆動するコンベアを有し、前記コンベアは、第１方向に位置制御される構成としてもよい。また上記構成において、前記３次元結合体形成装置は、前記溶融フィラメント群の第１方向の一方の端部に接し、該端部を下流側へ搬送するように駆動する第１コンベアと、前記溶融フィラメント群の第１方向の他方の端部に接し、該端部を下流側へ搬送するように駆動する第２コンベアと、を有する一対のコンベアを備え、前記一対のコンベアそれぞれは、第１方向に位置制御される構成としてもよい。本構成によれば、溶融フィラメント群の第１方向寸法に応じてコンベアの位置を調節し、溶融フィラメント群の適切な搬送等が容易となる。

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、第１方向を含む水平方向へ配置された複数のノズルから鉛直下方へ溶融フィラメントを排出し、該排出される溶融フィラメント群を用いてフィラメント３次元結合体を製造する方法であって、前記溶融フィラメント群の第１方向端部に対応する前記ノズルの開閉により、当該端部の第１方向位置を制御する制御ステップと、前記溶融フィラメント群の第１方向端部を該溶融フィラメント群の中央側へ導くことにより、当該端部の第１方向位置を変更可能に設定された規制位置に規制し、当該端部が高密度化された溶融フィラメント群を生成する高密度化ステップと、前記高密度化された溶融フィラメント群を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する形成ステップと、を含み、前記制御ステップは、前記規制位置に応じて、前記溶融フィラメント群の第１方向端部の第１方向位置を制御する方法とする。

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、厚み等の寸法や硬さを調節してフィラメント３次元結合体を製造することが容易となる。

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。 右方視点による第１〜第３ユニット近傍の構成図である。 右方視点による第１〜第３ユニット近傍の別の状態の構成図である。 第１実施形態に係る第１ユニットの構成図である。 第１実施形態に係る第１ユニットの別の状態の構成図である。 フィラメント３次元結合体をマットレスに応用した例の説明図である。 第２ユニットＺ２の第１構成例に関する斜視図である。 第２ユニットＺ２の第２構成例に関する斜視図である。 前側受け板部材および後側受け板部材の位置調節に関する説明図である。 第２ユニットＺ２の第３構成例に関する説明図である。 図１１に示す構成のうち、各離形性生地の構成を示す説明図である。 図１１に示す構成のうち、各離形性生地以外の構成を示す説明図である。 第２ユニットＺ２および第３ユニットＺ３の変形例を示す構成図である。 第２実施形態に係る第１ユニットの構成図である。 第３実施形態に係る第１ユニットの構成図である。 図１６に示す第１ユニットの断面矢視図である。

本発明の各実施形態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（互いに直交する方向）は各図に示す通りである。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含まれる。また本実施形態における前後方向は、本発明に係る第１方向の一例である。

１．第１実施形態
まず本発明の第１実施形態について説明する。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および図４は、フィラメント３次元結合体製造装置１が有する各ユニット（Ｚ１〜Ｚ３）近傍の構成図である。

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。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ＦＴＳ（Filament-linked Three-dimensional 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ＦＴＳ製造装置１と称することがある。

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、ノズル板１７を有するダイ１２等を有し、当該ノズル板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。

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。ＦＴＳ３の材料として用いることのできる熱可塑性樹脂として、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およ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を用いることができる。

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。

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を通過する熱可塑性樹脂を加熱する加熱部である。

スクリューヒーター１６及びダイヒーター１８の近傍には、熱可塑性樹脂の温度を測定する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の出力が制御されている。

押出成形機１０は、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内で溶融させ、下流側へ押し出す。これにより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、ノズル板１７に形成された各ノズル１７ａ（図５を参照）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。なお以下の説明では、このような複数の溶融フィラメント２を、溶融フィラメント群と称することがある。

ノズル板１７は、上下方向に貫通した断面円形の孔であるノズル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（口金）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。各ノズル１７ａは、ノズル板１７の上面と下面に開口しており、上方から供給される溶融樹脂を下方へ糸状にして排出することが出来る。

ノズル板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ＦＴＳ３を製造する場合、その断面寸法（マットレスの厚み寸法および幅寸法）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板１７は、一例として幅広のマットレス用のＦＴＳ３の製造に用いるため、前後方向寸法（厚み寸法に対応する）に比べて左右方向寸法（幅寸法に対応する）が大きくなっている。

ノズル板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。各ノズル１７ａの内径は、各ノズル１７ａ同士のピッチ（ノズル間隔）よりもやや小さい程度に設定されているが、ノズル１７ａの具体的形態は特に限定されるものではない。例えば、各ノズル１７ａの内径を１mmに設定し、各ノズル１７ａ同士のピッチを１０mmに設定してもよい。その他、ＦＴＳ３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。

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ＦＴＳ３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となるように設置された各受け板２１（前後一対となった前側受け板２１ａおよび後側受け板２１ｂ）と、冷却水２２ａを蓄える水槽２３を含む冷却機２２とを備えている。

前側受け板２１ａは、後方に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面２１ａ１（鉛直方向に対して傾斜した面）と、傾斜面２１ａ１の下部から鉛直下方に延びる平板状の鉛直面２１ａ２を含む。これらの面２１ａ１、２１ａ２は、金属板材の屈曲により形成されている。後側受け板２１ｂは、前方に向けて下り傾斜となる平板状の傾斜面２１ｂ１（鉛直方向に対して傾斜した面）と、傾斜面２１ｂ１の下部から鉛直下方に延びる平板状の鉛直面２１ｂ２を含む。これらの面２１ｂ１、２１ｂ２は、金属板材の屈曲により形成されている。

ノズル板１７から排出された各溶融フィラメント２は、重力の作用も手伝って鉛直下方へ並進し、ノズル板１７の下方に配置された各受け板２１に到達する。この際、溶融フィラメント群の前後方向中央寄りに位置する溶融フィラメント２は、各受け板２１の鉛直面２１ａ２、２１ｂ２に挟まれた間隙に直接進入する。

一方、溶融フィラメント群の前端寄りに位置する溶融フィラメント２は、前側受け板２１ａの傾斜面２１ａ１に当接した後、その傾斜面２１ａ１に沿って当該間隙の前端近傍に進入する。また、溶融フィラメント群の後端寄りに位置する溶融フィラメント２は、後側受け板２１ｂの傾斜面２１ｂ１に当接した後、その傾斜面２１ｂ１に沿って当該間隙の後端近傍に進入する。

前後一対の受け板２１により、溶融フィラメント群の前後方向両端部（表面層）を中央方向へ寄せて高密度化し、当該両端部に硬質表面層を形成させることが出来る。硬質表面層が形成されることにより、搬送方向におけるＦＴＳ３の厚み（前後方向寸法）の変化が抑えられ、ＦＴＳ３の形状を安定化させることが出来る。

なお各受け板２１の上部には、各受け板２１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各受け板２１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が各受け板２１に融着することを防止できる。各受け板２１の鉛直面２１ａ２、２１ｂ２に挟まれた間隙に進入した溶融フィラメント２は、更に下方の冷却機２２へ進む。

各受け板２１は、水槽２３内の冷却水２２ａの浮力作用により、溶融フィラメント２を受けて一時的に滞留させることができ、滞留させた溶融フィラメント２同士の融着結合を促進させる。すなわち、溶融フィラメント２は、各受け板２１内部において冷却水２２ａの浮力を受け、且つ、後述するコンベアの搬送速度（引取り速度）が溶融フィラメント２の落下速度より遅く設定されているため、各受け板２１内部に滞留する。この際、溶融フィラメント２同士の融着結合を更に進めることが出来る。

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、ＦＴＳ３を搬送する各コンベア（前後一対となった前側コンベア２４ａおよび後側コンベア２４ｂ）と、複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｈと、これらの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。

各コンベア２４及び複数の搬送ローラ２５ａ〜２５ｈは、ＦＴＳ３を搬送する搬送装置である。各コンベア２４は、無端状に形成されており、各受け板２１の鉛直下部に設けられている。各コンベア２４の回転により、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群を冷却水２２ａで冷却しながら下方へ搬送することが出来る。前側コンベア２４ａは、溶融フィラメント群の前側端部に接し、この前側端部を下流側へ搬送するように（下流側へ引取るように）駆動する。後側コンベア２４ｂは、溶融フィラメント群の後側端部に接し、この後側端部を下流側へ搬送するように（下流側へ引取るように）駆動する。

各コンベア２４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〜２５ｈは、各コンベア２４の後段に配設され、各コンベア２４を通過したＦＴＳ３を水槽２３の外まで搬送する。搬送ローラ２５ａ〜２５ｈは、それぞれ不図示の支持部材によって回転可能に支持されるとともに、ＦＴＳ３との間で所定の摩擦力が得られるように、不図示のバネによりＦＴＳ３を圧縮する向きへ付勢するようになっている。

なお本実施形態では、各コンベア２４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。

またＦＴＳ製造装置１には、駆動機構を有するユニットとして、ノズル板１７を含む第１ユニットＺ１、各受け板２１を含む第２ユニットＺ２、および各コンベア２４を含む第３ユニットＺ３が設けられている。以下、これらの各ユニットについて説明する。

図５および図６は、上方視点による第１ユニットＺ１の概略的な構成図である。なお図３および図５は、各シャッター板３２が何れのノズル１７ａをも閉じていない状態（全てのノズル１７ａが開放されている状態）の一例を示しており、図４および図６は、各シャッター板３２が特定ノズル（開閉が切替えられるノズル）を閉じている状態の一例を示している。

図３等に示すように、第１ユニットＺ１は、先述したノズル板１７、ノズル板１７の上部に配設される各シャッター板３２（前側シャッター板３２ａおよび後側シャッター板３２ｂ）、および各シャッター板３２を駆動する各シャッター板駆動部３３（前側シャッター板駆動部３３ａおよび後側シャッター板駆動部３３ｂ）を有する。

各シャッター板３２は、厚みが３mm〜２０mmの範囲内にある金属板であり、ノズル板１７の上面に沿って水平方向（より具体的には前後方向）へ可動に配設されている。各シャッター板３２は、押出成形機１０から溶融フィラメント２を排出させながら、所定のノズル１７ａ（特定ノズル）を開閉するように可動である。前側シャッター板３２ａは、ノズル板１７の上面の前寄りの領域において前後方向へ可動である。一方、後側シャッター板３２ｂは、ノズル板１７の上面の後寄りの領域において前後方向へ可動である。各シャッター板３２がノズル１７ａの上側を塞ぐ位置に移動すると、そのノズル１７ａは閉じられた状態となる。閉じられたノズル１７ａからは、溶融フィラメント２は排出されない。ノズル１７ａの開閉により、そのノズル１７ａからの溶融フィラメント２の排出の有無が切替えられる。

各シャッター板駆動部３３は、各シャッター板３２を前後方向へ移動させる。なお、各シャッター板駆動部３３は、前側シャッター板３２ａと後側シャッター板３２ｂを独立して移動させることが出来る。

本実施形態では、前からＸａ列分（例えば４列分）の各ノズル１７ａ（前端側の所定範囲内にある各ノズル１７ａ）が、前側シャッター板３２ａによって開閉される特定ノズルとなっており、後からＸｂ列分（例えば４列分）の各ノズル１７ａ（後端側の所定範囲内にある各ノズル１７ａ）が、後側シャッター板３２ｂによって開閉される特定ノズルとなっている。但し、何れのノズル１７ａを特定ノズルとするかについては、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。

前側シャッター板駆動部３３ａは、ノズル板１７の前側縁近傍に配設されており、前側シャッター板３２ａを後方へ押出したり前方へ引き込んだりして前後方向へ移動させる。これにより前側シャッター板３２ａの状態は、何れのノズル１７ａも塞がない状態、前から１列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態、・・・、および前からＸａ列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態、を含む各状態の間で切替可能である。

後側シャッター板駆動部３３ｂは、ノズル板１７の後側縁近傍に配設されており、後側シャッター板３２ｂを前方へ押出したり後方へ引き込んだりして前後方向へ移動させる。これにより後側シャッター板３２ｂの状態は、何れのノズル１７ａも塞がない状態、後から１列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態、・・・、および後からＸｂ列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態、を含む各状態の間で切替可能である。

以上のように、各シャッター板３２は、特定ノズルの開口を開く開位置（特定ノズルの上側を塞がない位置）と該開口を閉じる閉位置（特定ノズルの上側を塞ぐ位置）とに可動であり、特定ノズルの開閉に用いることが出来る。なお本実施形態では、各シャッター板３２をノズル板１７の上面をスライドするように設けているが、その代わりに、各シャッター板３２をノズル板１７の下面をスライドするように設けても良い。何れの場合においても、各シャッター板３２は、ノズル板１７の表面（特定ノズルの開口を含む面）をスライドするように開位置と閉位置とに可動であるため、比較的簡易な構成でありながら特定ノズルを的確に開閉することが可能である。

図３および図４に示すように、前側シャッター板３２ａの後端部の前後方向位置（以下、便宜的に「位置Ｐ１」と称することがある）が後方へ移行するほど、前から順により多くの特定ノズルが塞がるため、溶融フィラメント群の前側端部の位置がより後側となる。上述した前側シャッター板３２ａの移動によって、位置Ｐ１を変更することが可能である。なお同様の原理により、後側シャッター板３２ｂの前端部の前後方向位置（以下、便宜的に「位置Ｐ２」と称することがある）については、後側シャッター板３２ｂの移動により変更可能である。図３および図４に示すように、位置Ｐ２が前方へ移行するほど、後から順により多くの特定ノズルが塞がるため、溶融フィラメント群の後側端部の位置がより前側となる。

第２ユニットＺ２は、先述した各受け板２１、前後方向へ伸びた形状の各受け板支持部４２（前側受け板支持部４２ａおよび後側受け板支持部４２ｂ）、および各受け板２１を水平方向（より具体的には前後方向）へ移動させる各受け板駆動部４３（前側受け板駆動部４３ａおよび後側受け板駆動部４３ｂ）を有している。

より具体的に説明すると、前側受け板支持部４２ａは、後端側に前側受け板２１ａが固定されており、前端側が前側受け板駆動部４３ａに接続されている。前側受け板駆動部４３ａは、前側受け板支持部４２ａを介して、前側受け板２１ａを前後方向へ移動させることが可能である。

後側受け板支持部４２ｂは、前端側に後側受け板２１ｂが固定されており、後端側が後側受け板駆動部４３ｂに接続されている。後側受け板駆動部４３ｂは、後側受け板支持部４２ｂを介して、後側受け板２１ｂを前後方向へ移動させることが可能である。上記の仕組みにより、前側受け板２１ａと後側受け板２１ｂは別個に支持され、互いに独立して前後方向へ可動である。

前側受け板２１ａは、溶融フィラメント群の前側端部を傾斜面２１ａ１に接触させ、傾斜面２１ａ１を滑らせるようにして後方（該溶融フィラメント群の中央側）へ導く。これにより前側受け板２１ａは、溶融フィラメント群の前側端部を高密度化するとともに、当該前側端部の前後方向位置を変更可能に設定された規制位置（鉛直面２１ａ２の位置）に規制する役割をも果たす。つまり、前側受け板２１ａに達した溶融フィラメント群の前側端部の前後方向位置は、図３および図４に示すように、前側受け板２１ａの鉛直面２１ａ２の前後方向位置（以下、便宜的に「位置Ｐ３」と称することがある）に規制される。位置Ｐ３は、前側受け板２１ａの前後方向の移動によって変更可能である。

また、溶融フィラメント群の前側端部が高密度化される度合は、傾斜面２１ａ１によって後方へ導かれる溶融フィラメント２の量が多いほど高くなるため、位置Ｐ１から位置Ｐ３までの距離が長いほど高くなる。そのため、溶融フィラメント群の前側端部の前後方向位置が所望の位置となるように位置Ｐ３を調節した上で、溶融フィラメント群の前側端部が所望の度合で高密度化されるように位置Ｐ１を調節することが可能である。

後側受け板２１ｂは、溶融フィラメント群の後側端部を傾斜面２１ｂ１に接触させ、傾斜面２１ｂ１を滑らせるようにして前方（該溶融フィラメント群の中央側）へ導く。これにより後側受け板２１ｂは、溶融フィラメント群の後側端部を高密度化するとともに、当該後側端部の前後方向位置を変更可能に設定された規制位置（鉛直面２１ｂ２の位置）に規制する役割をも果たす。つまり、後側受け板２１ｂに達した溶融フィラメント群の後側端部の前後方向位置は、図３および図４に示すように、後側受け板２１ｂの鉛直面２１ｂ２の前後方向位置（以下、便宜的に「位置Ｐ４」と称することがある）に規制される。位置Ｐ４は、後側受け板２１ｂの前後方向の移動によって変更可能である。

また、溶融フィラメント群の後側端部が高密度化される度合は、傾斜面２１ｂ１によって前方へ導かれる溶融フィラメント２の量が多いほど高くなるため、位置Ｐ２から位置Ｐ４までの距離が長いほど高くなる。そのため、溶融フィラメント群の後側端部の前後方向位置が所望の位置となるように位置Ｐ４を調節した上で、溶融フィラメント群の後側端部が所望の度合で高密度化されるように位置Ｐ２を調節することが可能である。

第３ユニットＺ３は、先述した各コンベア２４を前後方向へ可動に支持するように構成されている。より具体的に説明すると、無端状である前側コンベア２４ａの内側において、上側に前側駆動ローラ５２ａが、下側に前側従動ローラ５３ａが、それぞれ配置されている。前側コンベア２４ａは、これらのローラ（５２ａ、５３ａ）に張架され、回転可能に支持されている。前側駆動ローラ５２ａが回転駆動すると、これに伴って前側コンベア２４ａも回転し、前側コンベア２４ａの後側の外面に接している溶融フィラメント２が下方へ搬送される。

前側駆動ローラ５２ａの回転軸５４ａは、前後方向に伸びた前上側コンベア支持部５６ａの後端側に、回転可能に取付けられている。前上側コンベア支持部５６ａの前端側は前上側コンベア駆動部５８ａに接続されている。前上側コンベア駆動部５８ａは、前上側コンベア支持部５６ａを介して前側駆動ローラ５２ａを前後方向へ移動させる。

前側従動ローラ５３ａの回転軸５５ａは、前後方向に伸びた前下側コンベア支持部５７ａの後端側に、回転可能に取付けられている。前下側コンベア支持部５７ａの前端側は前下側コンベア駆動部５９ａに接続されている。前下側コンベア駆動部５９ａは、前下側コンベア支持部５７ａを介して前側従動ローラ５３ａを前後方向へ移動させる。

なお、前側駆動ローラ５２ａと前側従動ローラ５３ａの前後方向への移動量や移動速度は、これらのローラ５２ａ、５３ａの前後方向位置が常時同一となるように設定される。これにより前側コンベア２４ａの後側外面を常時垂直に維持し、溶融フィラメント２を下方へ適切に搬送できる状態のまま、前側コンベア２４ａを前後方向に移動させることが出来る。また、前上側コンベア支持部５６ａと前下側コンベア支持部５７ａを一体化しておき、これを同じ駆動装置により駆動させるようにしても構わない。

また、無端状である後側コンベア２４ｂの内側において、上側に後側駆動ローラ５２ｂが、下側に後側従動ローラ５３ｂが、それぞれ配置されている。後側コンベア２４ｂは、これらのローラ（５２ｂ、５３ｂ）に張架され、回転可能に支持されている。後側駆動ローラ５２ｂが回転駆動すると、これに伴って後側コンベア２４ｂも回転し、後側コンベア２４ｂの前側の外面に接している溶融フィラメント２が下方へ搬送される。

後側駆動ローラ５２ｂの回転軸５４ｂは、前後方向に伸びた後上側コンベア支持部５６ｂの前端側に、回転可能に取付けられている。後上側コンベア支持部５６ｂの後端側は後上側コンベア駆動部５８ｂに接続されている。後上側コンベア駆動部５８ｂは、後上側コンベア支持部５６ｂを介して後側駆動ローラ５２ｂを前後方向へ移動させる。なお前側駆動ローラ５２ａと後側駆動ローラ５２ｂは、コンベア２４が溶融フィラメント２を適切に搬送するように、互いに逆の回転方向へ同じ速さで回転するよう設定される。

後側従動ローラ５３ｂの回転軸５５ｂは、前後方向に伸びた後下側コンベア支持部５７ｂの前端側に、回転可能に取付けられている。後下側コンベア支持部５７ｂの後端側は後下側コンベア駆動部５９ｂに接続されている。後下側コンベア駆動部５９ｂは、後下側コンベア支持部５７ｂを介して後側従動ローラ５３ｂを前後方向へ移動させる。

なお、後側駆動ローラ５２ｂと後側従動ローラ５３ｂの前後方向への移動量や移動速度は、これらのローラ５２ｂ、５３ｂの前後方向位置が常時同一となるように設定される。これにより後側コンベア２４ｂの前側外面を常時垂直に維持し、溶融フィラメント２を下方へ適切に搬送できる状態のまま、後側コンベア２４ｂを前後方向に移動させることが出来る。また、後上側コンベア支持部５６ｂと後下側コンベア支持部５７ｂを一体化しておき、これを同じ駆動装置により駆動させるようにしても構わない。上記の仕組みにより、前側コンベア２４ａと後側コンベア２４ｂは別個に支持され、互いに独立して前後方向へ可動である。

次に、各ユニット（Ｚ１〜Ｚ３）の駆動機構を制御するための制御体系および制御手法について説明する。ＦＴＳ製造装置１における当該制御体系の構成要素として、図１にブロックで示すように、厚み方向位置制御部３０、シャッター板制御部３４、受け板制御部３５、およびコンベア制御部３６が設けられている。

厚み方向位置制御部３０は、所望状態のＦＴＳ３を製造するための条件、すなわち、ＦＴＳ３の厚み方向の形状、および厚み方向両端の高密度化の度合などの情報の入力を受け付ける。これを受けて厚み方向位置制御部３０は、当該条件を満たすＦＴＳ３が製造されるように、各シャッター板３２、各受け板２１、および各コンベア２４の前後方向位置（ＦＴＳ３の厚み方向の位置に対応する）を制御する。

より具体的には、厚み方向位置制御部３０は、各シャッター板３２の位置（位置Ｐ１と位置Ｐ２）を制御するための信号をシャッター板制御部３４へ送出し、各受け板２１の位置（位置Ｐ３と位置Ｐ４）を制御するための信号を受け板制御部３５へ送出し、各コンベア２４の位置を制御するための信号をコンベア制御部３６へ送出する。

上記信号を受けて、シャッター板制御部３４は、各シャッター板駆動部３３に駆動制御信号を送り、各シャッター板３２を駆動させるようにする。また受け板制御部３５は、各受け板駆動部４３に駆動制御信号を送り、各受け板２１を駆動させるようにする。またコンベア制御部３６は、各コンベア駆動部（５８ａ、５８ｂ、５９ａ、５９ｂ）に駆動制御信号を送り、各コンベア２４を駆動させるようにする。なお厚み方向位置制御部３０が、シャッター板制御部３４、受け板制御部３５、およびコンベア制御部３６の役割を兼ねるようにしても構わない。

ＦＴＳ３の厚み方向端部の形状は、一端については位置Ｐ３によって概ね定まり、他端については位置Ｐ４によって概ね定まる。そのため厚み方向位置制御部３０は、ＦＴＳ３の厚み方向両端部が所望の形状となるように、位置Ｐ３と位置Ｐ４を制御する。なおＦＴＳ３の厚みは、位置Ｐ３と位置Ｐ４の距離（各受け板２１の間隙の大きさ）によって概ね定まる。そのためＦＴＳ３の厚みが予め決められている場合、位置Ｐ３と位置Ｐ４の距離が当該厚みと一致するように、各受け板２１の位置が制御されるようにしてもよい。

また厚み方向位置制御部３０は、ＦＴＳ３の両端部が所望の度合で高密度化されるように、位置Ｐ１と位置Ｐ２を制御する。すなわち当該度合に応じて、位置Ｐ１と位置Ｐ３との距離、および位置Ｐ２と位置Ｐ３との距離が調節される。既に説明した通り、位置Ｐ１と位置Ｐ３との距離が大きくなるほど、ＦＴＳ３の前側端部における高密度化の度合が高くなり、位置Ｐ２と位置Ｐ４との距離が大きくなるほど、ＦＴＳ３の後側端部における高密度化の度合が高くなる。

更に厚み方向位置制御部３０は、位置Ｐ３と位置Ｐ４の距離に基づいて、溶融フィラメント群が各コンベア２４から適切な圧縮力（摩擦力）を受けるように、各コンベア２４の前後方向位置を制御する。例えば、前側コンベア２４ａの前後方向位置は位置Ｐ３とほぼ同等の位置に制御され、後側コンベア２４ｂの前後方向位置は位置Ｐ４とほぼ同等の位置に制御される。その他、各コンベア２４同士の間隙を、位置Ｐ１と位置Ｐ２との距離または位置Ｐ３と位置Ｐ４との距離よりも小さくすることにより、溶融フィラメント群の前後方向両端部のフィラメント密度（圧縮度）を高くしてもよい。

なお、厚み方向位置制御部３０による位置制御の具体的手法は、上述したものに限られず、種々の事情に応じて異なる手法が採用され得る。またＦＴＳ３の製品仕様等に応じ、前後で対をなすように設けられた各シャッター板３２、各受け板２１、および各コンベア２４の全部または一部について、前側と後側のいずれか一方だけを前後方向へ可動とする（他方の位置は固定とする）ようにしても良い。

また上述した位置制御は、ノズル板１７から溶融フィラメント２を連続的に排出させながら行うことができ、搬送方向で厚みが変化するＦＴＳ３を形成することが可能である。更に本実施形態では、各シャッター板３２を用いた特定ノズルの開閉により、ＦＴＳ３の厚み方向両端部を所望の度合で高密度化することも可能であり、搬送方向で厚みが変化するＦＴＳ３をより適切に形成することが出来る。

搬送方向で厚みが変化するように形成されたＦＴＳ３は、種々の用途に応用可能である。図７は、このようなＦＴＳ３を各種形態のマットレスに応用した例を示している。なおこの例におけるＦＴＳ３の搬送方向は、マットレスの長さ方向（マットレスに横たわるユーザーの頭頂部と足元を結ぶ方向）に相当する。図７についての上下方向はマットレスの厚み方向であり、マットレスの上側にユーザーが横たわる。また、図７に示す各ＦＴＳ３（３ａ〜３ｉ）の硬さはフィラメント密度により調整されており、硬いＦＴＳほど、フィラメント密度が高くなるように製造されている。

図７（Ａ）は、長さ方向に厚みが変化するマットレスの形状と、これをユーザーが使用している状態を示す概念図である。この例では、下側表面を平面として上側表面をウェーブ形状としたＦＴＳ３ａが用いられている。これにより、マットレスの上側の表面形状を長さ方向に変化させ、マットレスに仰向けに横たわるユーザーの頭と膝の位置が、腰や足元の位置よりも高くなるようにしている。

図７（Ｂ）は、硬めのＦＴＳ３ｂの上に軟らかめのＦＴＳ３ｃを重ねたマットレスの形状と、これをユーザーが使用している状態を示す概念図である。この例では、ＦＴＳ３ｂとＦＴＳ３ｃの接合部それぞれに設けたウェーブ形状同士が、これらを重ねた状態でフィットするように形成されている。このウェーブ形状により、ＦＴＳ同士の位置ずれを抑えるとともに、マットレスの長さ方向の硬さ調整がなされている。すなわち、マットレスの硬くすべき箇所において、厚み方向における硬めのＦＴＳ３ｂの割合が高くなるように、当該ウェーブ形状が調整されている。また緩やかなウェーブ形状を採用することにより、マットレスが局部的に硬くなることを防ぐことが出来る。

図７（Ｃ）は、軟らかめのＦＴＳ３ｄの上に硬めのＦＴＳ３ｅを重ねたマットレスの形状と、これをユーザーが使用している状態を示す概念図である。この例では、ＦＴＳ３ｄとＦＴＳ３ｅの接合部それぞれに設けたウェーブ形状同士が、これらを重ねた状態でフィットするように形成されている。図７（Ｂ）の場合と同様に、このウェーブ形状によって、ＦＴＳ同士の位置ずれを抑えるとともに、マットレスの長さ方向の硬さ調整がなされている。

図７（Ｄ）は、標準的な硬さのＦＴＳ３ｆの上に３個のＦＴＳ（軟らかめのＦＴＳ３ｇ、硬めのＦＴＳ３ｈ、およびやや軟らかめのＦＴＳ３ｉ）を重ねたマットレスの形状と、これをユーザーが使用している状態を示す概念図である。この例では、上側と下側のＦＴＳの接合部それぞれに設けたウェーブ形状同士が、これらを重ねた状態でフィットするように形成されている。また、硬さの異なる複数のＦＴＳを長さ方向へずらして配置することにより、マットレスの硬さが長さ方向で調整されている。上側と下側のＦＴＳの接合部を緩やかなウェーブ形状とすることにより、マットレスが局部的に硬くなることを抑えるとともに、水平方向に複数のＦＴＳ３を並べて配置した場合であっても、これらの位置ずれを極力防ぐことが可能である。

なお一般的には、長さ方向に厚みが変化するＦＴＳを得るためには、２枚以上のＦＴＳを所望の厚みになるように重ね合わせたり、表面を切除したりする加工が必要となり、製造コストが高くなる。この点、本実施形態のＦＴＳ製造装置１によれば、ＦＴＳの形成過程において長さ方向（搬送方向）に厚みを変化させることができ、当該加工を省略あるいは簡略化して、製造コストを抑えることが可能である。

以上に説明した通りＦＴＳ製造装置１は、複数のノズル１７ａそれぞれから溶融フィラメント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、前記排出される溶融フィラメント群を融着結合させて、ＦＴＳ３を形成する３次元結合体形成装置２０と、を備えている。更に押出成形機１０は、前記複数のノズル１７ａの少なくとも一つである特定ノズルの開閉を行う機能部（開閉部）を有する。

そのため、特定ノズルの開閉によってＦＴＳ３の厚み方向端部が所望の度合で高密度化されるようにしておき、搬送方向で厚み等が変化するＦＴＳ３をより適切に形成することが容易である。また特定ノズルの開閉による溶融フィラメント２の排出の有無の切替は、ＦＴＳ３の全体あるいは任意の部分の硬さ（フィラメント密度）を調節するために利用することも可能である。

一例として、ＦＴＳ３の全体の硬さを適宜調節可能とする場合は、開閉を切替可能とした特定ノズルを複数のノズル１７ａにおいて満遍なく設けておき、全体的に硬めのＦＴＳ３を製造するときは多くの特定ノズルを開状態とし、全体的に軟らかめのＦＴＳ３を製造するときは多くの特定ノズルを閉状態とすれば良い。これにより、多くの特定ノズルを開状態としたときは、フィラメント密度を全体的に高くして硬めのＦＴＳ３を製造することができ、多くの特定ノズルを閉状態としたときは、フィラメント密度を全体的に低くして軟らかめのＦＴＳ３を製造することができる。以上のように、特定ノズルの開閉が可能であることにより、厚み寸法や硬さ等を調節してＦＴＳ３を製造することが容易である。

また本実施形態に係るＦＴＳ３を製造する方法は、前後方向を含む水平方向へ配置された複数のノズル１７ａから鉛直下方へ溶融フィラメント２を排出し、該排出される溶融フィラメント群を用いてＦＴＳ３を製造する方法となっている。そして当該方法には、制御ステップと、高密度化ステップと、形成ステップとが含まれている。

制御ステップは、溶融フィラメント群の前後方向端部に対応するノズル１７ａの開閉により、当該端部の前後方向位置を制御するステップ（工程）である。高密度化ステップは、溶融フィラメント群の前後方向端部を該溶融フィラメント群の中央側へ導くことにより、当該端部の前後方向位置を変更可能に設定された規制位置に規制し、当該端部が高密度化された溶融フィラメント群を生成するステップである。形成ステップは、前記高密度化された溶融フィラメント群を融着結合させて、ＦＴＳ３を形成するステップである。

そして当該制御ステップは、前記規制位置に応じて、溶融フィラメント群の前後方向端部の前後方向位置を制御するステップとなっている。これにより、溶融フィラメント群の前後方向端部におけるフィラメント密度を調整することが出来る。先述した第１位置と第３位置の距離、或いは、第２位置と第４位置の距離が一定値を維持するように制御すれば、当該フィラメント密度の変化を抑え、表面平滑性の変化を低減させることが出来る。

なお本実施形態における第２ユニットＺ２（図３等を参照）の具体的構成としては、種々の形態が採用され得る。図８は、第２ユニットＺ２の一構成例（第１構成例）について、その一部（前側受け板２１ａ、前側受け板支持部４２ａ、後側受け板２１ｂ、および後側受け板支持部４２ｂの部分）の斜視図を示している。

図８に示す第２ユニットＺ２において、前側受け板支持部４２ａは、６本の支持棒４２ａ１〜４２ａ６により構成されており、前側受け板２１ａを水平方向（前後方向）に移動できるように支持している。より具体的に説明すると、各支持棒４２ａ１〜４２ａ６は、前後方向へ伸びる棒状となっており、左右方向へ略等間隔で配置されている。後側受け板支持部４２ｂは、６本の支持棒４２ｂ１〜４２ｂ６により構成されており、後側受け板２１ａを水平方向（前後方向）に移動できるように支持している。より具体的に説明すると、各支持棒４２ｂ１〜４２ｂ６は、前後方向へ伸びる棒状となっており、左右方向へ略等間隔で配置されている。図８に示す構成によれば、前側受け板２１ａおよび後側受け板２１ａを前後方向へ可動としながらも、比較的少ない部材により効率良く支持することが可能である。

図９は、第２ユニットＺ２の別の構成例（第２構成例）について、その一部（前側受け板２１ａ、前側受け板支持部４２ａ、後側受け板２１ｂ、および後側受け板支持部４２ｂの部分）の斜視図を示している。図９に示す第２ユニットＺ２において、前側受け板２１ａは、複数個（本実施形態では２５個）の前側受け板部材１２１ａ１〜１２１ａ２５により構成されている。複数個の前側受け板部材１２１ａ１〜１２１ａ２５は、左右方向へ順に並ぶように配置されており、全体として前側受け板２１ａの役割を果たす。また、複数個の前側受け板部材１２１ａ１〜１２１ａ２５は、各支持棒１４２ａ１〜１４２ａ２５（前側受け板支持部４２ａに相当する）により、それぞれ独立して水平方向（前後方向）に移動できるように支持されている。これにより図１０に示すように、前側受け板部材１２１ａ１〜１２１ａ２５それぞれの前後方向位置を調節し、前側受け板２１ａの形状を適正化することが容易である。

後側受け板１２１ｂは、複数個（本実施形態では２５個）の後側受け板１２１ｂ１〜１２１ｂ２５により構成されている。数個の後側受け板部材１２１ｂ１〜１２１ｂ２５は、左右方向へ順に並ぶように配置されており、全体として後側受け板２１ｂの役割を果たす。また、複数個の後側受け板１２１ｂ１〜１２１ｂ２５は、各支持棒１４２ｂ１〜１４２ｂ２５（後側受け板支持部４２ｂに相当する）により、それぞれ独立して水平方向（前後方向）に移動できるように支持されている。これにより図１０に示すように、後側受け板部材１２１ｂ１〜１２１ｂ２５それぞれの前後方向位置を調節し、後側受け板２１ｂの形状を適正化することが容易である。なおフィラメント３次元結合体製造装置１には、前側受け板部材１２１ａ１〜１２１ａ２５および後側受け板部材１２１ｂ１〜１２１ｂ２５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。

図１１は、第２ユニットＺ２の更に別の構成例（第３構成例）について、その一部（前側受け板２１ａ、前側受け板支持部４２ａ、後側受け板２１ｂ、および後側受け板支持部４２ｂの部分）の斜視図を示している。また図１２は、図１１に示す構成のうち、各離形性生地２２１ａａ、２２１ｂｂの構成を示した図である。更に図１３は、図１１に示す構成のうち、各離形性生地２２１ａａ、２２１ｂｂ以外の構成を示した図である。

第３構成例における前側受け板２１ａは、複数個（本実施形態では２５個）の前側受け板部材２２１ａ１〜２２１ａ２５と、それら前側受け板部材２２１ａ１〜２２１ａ２５の外周部を覆う変形可能な離形性生地２２１ａａにより構成されている。複数個の前側受け板部材２２１ａ１〜２２１ａ２５は、左右方向へ順に並ぶように配置されており、支持棒２４２ａ１〜２４２ａ２５（前側受け板支持部４２ａに相当する）により、それぞれ独立して水平方向（前後方向）に移動できるように支持されている。これにより、前側受け板部材２２１ａ１〜２２１ａ２５それぞれの前後方向位置を調節し、前側受け板２１ａの形状を適正化することが容易である。

なお、前側受け板部材２２１ａ１〜２２１ａ２５が各々独立して水平方向に移動して、前側受け板部材２２１ａ１〜２２１ａ２５どうしで段差が生じる場合であっても、離形性生地２２１ａａが変形することにより当該段差（凸凹）が滑らかになる。そのため、溶融フィラメント群の前側端部の高密度化表面層を、段差のない滑らかな表面層として形成できる。

また、後側受け板２２１ｂは、複数個（本実施形態では２５個）の後側受け板部材２２１ｂ１〜２２１ｂ２５と、それら後側受け板部材２２１ｂ１〜２２１ｂ２５の外周部を覆う変形可能な離形性生地２２１ｂｂにより構成されている。複数個の後側受け板部材２２１ｂ１〜２２１ｂ２５は、左右方向へ順に並ぶように配置されており、支持棒２４２ｂ１〜２４２ｂ２５（後側受け板支持部４２ｂに相当する）により、それぞれ独立して水平方向（前後方向）に移動できるように支持されている。これにより、後側受け板部材２２１ｂ１〜２２１ｂ２５それぞれの前後方向位置を調節し、後側受け板２１ｂの形状を適正化することが容易である。

なお、後側受け板部材２２１ｂ１〜２２１ｂ２５が各々独立して水平方向に移動して、後側受け板部材２２１ｂ１〜２２１ｂ２５どうしで段差が生じる場合であっても、離形性生地２２１ｂｂが変形することにより当該段差（凸凹）が滑らかになる。そのため、溶融フィラメント群の後側端部の高密度化表面層を、段差のない滑らかな表面層として形成できる。

各離形性生地２２１ａａ、２２１ｂｂとしては、溶融フィラメントが融着せず、かつ、変形可能な生地を使用することが望ましく、例えば、フッ素系樹脂繊維で編まれた変形可能な生地などが使用できる。これにより、各離形性生地２２１ａａ、２２１ｂｂへの溶融フィラメントの融着が防止可能となる。また各離形性生地２２１ａａ、２２１ｂｂとして、例えば、吸水機能の高い綿繊維を含む吸水性糸を、ニット状に編みこんで変形可能にした吸水性生地を使用しても良い。更に、このような吸水性生地を使用するとともに、フィラメント３次元結合体製造装置１に冷却水供給装置（不図示）等を設けておき、当該吸水性生地の表面全体に冷却水を供給するようにしても良い。これにより、溶融フィラメントの融着と温度上昇を防止することができる。

図１４は、図３に示す第２ユニットＺ２および第３ユニットＺ３の変形例を示す構成図である。本変形例では、第２ユニットＺ２の機能は第３ユニットＺ３が担っており、第２ユニットＺ２の設置は省略されている。より具体的に説明すると、本変形例における第３ユニットＺ３は、前後一対となった前側コンベア２２ａと後側コンベア２２ｂを有する。

前側コンベア２２ａは、従動ローラ８１ａと、その下方に設けられた駆動ローラ８２ａと、これらのローラの間に設けられた加圧ローラ８３ａと、従動ローラ８１ａおよび駆動ローラ８２ａにより回転可能に張架支持される耐熱ベルト８０ａとを含む。

また図１４に示すように、各ローラ８１ａ、８２ａ、８３ａの回転軸は、前後方向に伸びたコンベア支持部８４ａ、８５ａ、８６ａそれぞれの後端側に、回転可能に取付けられている。各コンベア支持部８４ａ、８５ａ、８６ａの前端側は、コンベア駆動部８７ａ、８８ａ、８９ａそれぞれに接続されている。各コンベア駆動部８７ａ、８８ａ、８９ａは、対応するコンベア支持部を介して、対応するローラを前後方向へ移動させることが出来る。

各ローラ８１ａ、８２ａ、８３ａの前後方向への移動量や移動速度は、これらのローラの前後方向位置が常時同一となるように設定される。これにより前側コンベア２２ａの後側外面を常時垂直に維持し、溶融フィラメント２を下方へ適切に搬送できる状態のまま、前側コンベア２２ａを前後方向に移動させることが出来る。なお、各コンベア支持部８４ａ、８５ａ、８６ａを一体化しておき、これを同じ駆動装置により移動させるようにしても構わない。

後側コンベア２２ｂは、従動ローラ８１ｂと、その下方に設けられた駆動ローラ８２ｂと、これらのローラの間に設けられた加圧ローラ８３ｂと、従動ローラ８１ｂおよび駆動ローラ８２ｂにより回転可能に張架支持される耐熱ベルト８０ｂとを含む。

また図１４に示すように、各ローラ８１ｂ、８２ｂ、８３ｂの回転軸は、前後方向に伸びたコンベア支持部８４ｂ、８５ｂ、８６ｂそれぞれの前端側に、回転可能に取付けられている。各コンベア支持部８４ｂ、８５ｂ、８６ｂの後端側は、コンベア駆動部８７ｂ、８８ｂ、８９ｂそれぞれに接続されている。各コンベア駆動部８７ｂ、８８ｂ、８９ｂは、対応するコンベア支持部を介して、対応するローラを前後方向へ移動させることが出来る。

各ローラ８１ｂ、８２ｂ、８３ｂの前後方向への移動量や移動速度は、これらのローラの前後方向位置が常時同一となるように設定される。これにより後側コンベア２２ｂの後側外面を常時垂直に維持し、溶融フィラメント２を下方へ適切に搬送できる状態のまま、後側コンベア２２ｂを前後方向に移動させることが出来る。なお、各コンベア支持部８４ｂ、８５ｂ、８６ｂを一体化しておき、これを同じ駆動装置により移動させるようにしても構わない。

当該変形例の仕組みにより、前側コンベア２４ａと後側コンベア２４ｂは別個に支持され、互いに独立して前後方向へ可動である。また、前後の従動ローラ８１ａ、８１ｂに支持されている各耐熱ベルト８０ａ、８０ｂの一部が、第１実施形態における受け板２１の役割を果たす。なお各駆動ローラ８１ａ、８１ｂは、各耐熱ベルト８０ａ、８０ｂに挟まれた溶融フィラメント２が下方へ搬送されるように、図１４に矢印で示す方向へ回転駆動する。

２．第２実施形態
次に本発明の第２実施形態について説明する。なお第２実施形態は、第１ユニットに関する点を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる内容の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する内容については説明を省略することがある。

図１５は、第２実施形態に係る第１ユニットＺ１ａの上方視点による概略的な構成図である。本図に示すように第１ユニットＺ１ａは、ノズル板１７、ノズル板１７の上部に配設される各シャッター板１３２（各前側シャッター板１３２および各後側シャッター板１３２ｂ）、および各シャッター板１３２を駆動する各シャッター板駆動部１３３（前側シャッター板駆動部１３３ａおよび後側シャッター板駆動部１３３ｂ）を有する。なおここでの「ｎ」は、前後左右にマトリクス状に配列されているノズル１７ａの左右方向の個数を表し、ノズル板１７の構成は、基本的に第１実施形態のノズル板１７と同様である。

各シャッター板１３２は、厚みが３mm〜２０mmの範囲内にある金属板であり、ノズル板１７の上面（各ノズル１７ａの開口を含む面）に沿って前後方向へ可動に配設されている。各シャッター板１３２は、押出成形機１０から溶融フィラメント２を排出させながら、所定のノズル１７ａ（特定ノズル）を開閉するように可動である。各シャッター板１３２は前後方向に伸びた板状であり、その左右方向の幅は、各ノズル１７ａの左右方向のピッチとほぼ同等である。

各前側シャッター板１３２ａ（１３２ａ１〜１３２ａｎ）は、ノズル板１７の上面の前寄りの領域において前後方向へ可動である。一方、各後側シャッター板１３２ｂ（１３２ｂ１〜１３２ｂｎ）は、ノズル板１７の上面の後寄りの領域において前後方向へ可動である。各シャッター板１３２がノズル１７ａの上側を塞ぐ位置に移動すると、そのノズル１７ａは閉じられた状態となる。

前側シャッター板駆動部１３３ａは、前側シャッター板１３２ａ１〜１３２ａｎそれぞれを互いに独立して前後方向へ移動させる。後側シャッター板駆動部１３３ｂは、後側シャッター板１３２ｂ１〜１３２ｂｎそれぞれを互いに独立して前後方向へ移動させる。なお、右からｋ番目の前側シャッター板１３２ａｋ（ｋは１〜ｎの何れか）、および右からｋ番目の後側シャッター板１３２ｂｋは、右からｋ番目のノズル１７ａの列に対応している。各シャッター板１３３の左右方向位置は、対応するノズル１７ａの列の左右方向位置に一致している。

本実施形態では、前からＹａ列分（例えば４列分）の各ノズル１７ａ（前端側の所定範囲内にある各ノズル１７ａ）が、対応する前側シャッター板１３２ａによって開閉される特定ノズルとなっており、後からＹｂ列分（例えば４列分）の各ノズル１７ａ（後端側の所定範囲内にある各ノズル１７ａ）が、後側シャッター板１３２ｂによって開閉される特定ノズルとなっている。

前側シャッター板駆動部１３３ａは、ノズル板１７の前側縁近傍に配設されており、各前側シャッター板１３２ａを、後方へ押出したり前方へ引き込んだりして前後方向へ移動させる。これにより前側シャッター板１３２ａｋの状態は、何れのノズル１７ａも塞がない状態、右からｋ番目であって前側から１列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態、・・・、および右からｋ番目であって前側からＹａ列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態の間で切替可能である。

後側シャッター板駆動部１３３ｂは、ノズル板１７の後側縁近傍に配設されており、各後側シャッター板１３２ｂを、前方へ押出したり後方へ引き込んだりして前後方向へ移動させる。これにより後側シャッター板１３２ｂｋの状態は、何れのノズル１７ａも塞がない状態、右からｋ番目であって後側から１列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態、・・・、および右からｋ番目であって後側からＹｂ列目までのノズル１７ａを塞ぐ状態の間で切替可能である。

各シャッター板１３２は、ノズル板１７の上面をスライドするように、特定ノズルの開口を開く開位置と該開口を閉じる閉位置とに可動であり、特定ノズルの開閉に用いることが出来る。なお本実施形態では、各シャッター板１３２をノズル板１７の上面をスライドするように設けているが、その代わりに、各シャッター板１３２をノズル板１７の下面をスライドするように設けても良い。

本実施形態では、前後方向に並ぶノズル１７ａの列それぞれに対し、前側と後側の両方に、独立して駆動するシャッター板１３２が一つずつ設けられている。これにより、ノズル１７ａの開閉を当該列の単位で制御することができ、製造するＦＴＳ３の厚みを左右方向で変化させること等も可能である。

３．第３実施形態
次に本発明の第３実施形態について説明する。なお第３実施形態は、第１ユニットに関する点を除き、基本的に第１実施形態と同様である。以下の説明では、第１実施形態と異なる内容の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する内容については説明を省略することがある。

図１６は、第３実施形態に係る第１ユニットＺ１ｂの上方視点による概略的な構成図である。図１７（ａ）は、図１６に示す第１ユニットＺ１ｂのＢ−Ｂ´断面矢視図であり、図１７（ｂ）は、図１６に示す第１ユニットＺ１ｂのＣ−Ｃ´断面矢視図である。

第１ユニットＺ１は、ノズル板１７、ノズル板１７の上部に配設される各シャッター板２３２（前側シャッター板２３２ａ１〜２３２ａ４および後側シャッター板２３２ｂ１〜２３２ｂ４）、および各シャッター２３２を駆動する各シャッター板駆動部２３３（右側シャッター板駆動部２３３ａおよび左側シャッター板駆動部２３３ｂ）を有する。なおノズル板１７の構成は、後述する規制孔１７ｂを設けた点を除き、基本的に第１実施形態のノズル板１７と同様である。

各シャッター板２３２は、厚みが３mm〜２０mmの範囲内にある金属板であり、ノズル板１７の上面に沿って水平方向（より具体的には左右方向）へ可動に配設されている。各シャッター板２３２は、押出成形機１０から溶融フィラメント２を排出させながら、所定のノズル１７ａ（特定ノズル）を開閉するように可動である。各シャッター板２３２は左右方向に伸びた板状であり、その前後方向の幅は、各ノズル１７ａの前後方向のピッチとほぼ同等である。

前側シャッター板２３２ａ１〜２３２ａ４は、ノズル板１７の上面の前寄りの領域において左右方向へ可動である。一方、後側シャッター板２３２ｂ１〜２３２ｂ４は、ノズル板１７の上面の後寄りの領域において左右方向へ可動である。各シャッター板２３２がノズル１７ａの上側を塞ぐ位置に移動すると、そのノズル１７ａは閉じられた状態となる。

前からｋ番目の前側シャッター板２３２ａｋ（ｋは１〜４の何れか）は、前からｋ番目のノズル１７ａの列に対応している。後からｋ番目の後側シャッター板２３２ｂｋは、後からｋ番目のノズル１７ａの列に対応している。各シャッター板２３３の前後方向位置は、対応するノズル１７ａの列の前後方向位置に一致している。

本実施形態では、前から４列分の各ノズル１７ａ（前端側の所定範囲内にある各ノズル１７ａ）が、対応する前側シャッター板２３２ａ１〜２３２ａ４によって開閉される特定ノズルとなっており、後から４列分の各ノズル１７ａ（後端側の所定範囲内にある各ノズル１７ａ）が、後側シャッター板２３２ｂ１〜２３２ｂ４によって開閉される特定ノズルとなっている。

図１７（ａ）に示すように、ノズル板１７の左右両端近傍には、左右方向に所定の幅を有する規制孔１７ｂが設けられており、各シャッター板２３２の両端近傍には、下方へ伸びる突起２５２が設けられている。各突起２５２は、規制孔１７ｂに嵌め込まれており、左右方向の可動範囲が規制孔１７ｂの左右方向幅によって規制されている。右側シャッター板駆動部２３３ａは、ノズル板１７の右側縁近傍に配設されており、各シャッター板２３２の右側の突起２５２に接続された駆動機構を有する。左側シャッター板駆動部２３３ｂは、ノズル板１７の左側縁近傍に配設されており、各シャッター板２３２の左端の突起２５２に接続された駆動機構を有する。これらの駆動機構により、各シャッター板２３２を互いに独立して、上記規制の範囲内で（つまり、後述する開位置と閉位置との間で）左右方向へ移動させることが出来る。

なお各シャッター板２３２は、ノズル板１７の上面（各ノズル１７ａの開口を含む面）に沿って左右方向へ可動である壁部に、特定ノズルそれぞれに対応した開口部２５１を有するように形成されている。例えば、前側シャッター板２３２ａ１は、前から一列目のノズル１７ａそれぞれに対応した開口部２５１を有するように形成されている。

一のシャッター板２３２において、左右方向へ一列に並ぶ複数の開口部２５１が設けられており、その左右方向の個数およびピッチは、ノズル１７ａの左右方向の個数およびピッチと同等である。左からｘ番目の開口部２５１は、左からｘ番目のノズル１７ａに対応している。また、上方視点による開口部２５１の形状はノズル１７ａの開口と同じ円形であり、開口部２５１の直径は当該開口の直径と同等またはやや大きく設定されている。なお、ノズル１７ａの左右方向のピッチはノズル１７ａの直径よりも大きく、開口部２５１の左右方向のピッチは開口部２５１の直径よりも大きい。

各シャッター板２３２は、ノズル板１７の上面をスライドするように、特定ノズルの開口を開く開位置と該開口を閉じる閉位置とに可動であり、特定ノズルの開閉に用いることが出来る。本実施形態における開位置は、開口部２５１が、対応する特定ノズルに重なる位置（当該開口部２５１を介して溶融フィラメント２が排出可能となる位置）である。図１６に示す例では、前から３列目と４列目の前側シャッター板２３２ａ３、２３２ａ４、および、後から３列目と４列目の後側シャッター板２３２ｂ３、２３２ｂ４が、開位置に位置した状態となっている。

また本実施形態における閉位置は、開口部２５１が、対応する特定ノズルとその隣の特定ノズルとの間に重なる位置（当該開口部２５１に隣接する壁部が特定ノズルを塞ぐ位置）である。図１６に示す例では、前から１列目と２列目の前側シャッター板２３２ａ１、２３２ａ２、および、後から１列目と２列目の後側シャッター板２３２ｂ１、２３２ｂ２が、閉位置に位置した状態となっている。

各シャッター板２３２について、開位置と閉位置の間を移動させるために必要な移動量は、ノズル１７ａの開口の直径程度で足りる。そのため本実施形態では、ノズル１７ａの開閉に要するシャッター板２３２の移動距離が非常に短くなり、開閉を素早くしてより精度の高い開閉制御が可能となる。また、前後方向端部から遠い位置にある中央寄りの特定ノズルを開閉する場合であっても、ノズル１７ａの開閉に要するシャッター板２３２の移動距離を同様に短くすることができ、同等の効果を得ることが可能である。なお本実施形態では、各シャッター板２３２をノズル板１７の上面をスライドするように設けているが、その代わりに、各シャッター板２３２をノズル板１７の下面をスライドするように設けても良い。

４．総括
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、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。

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ＦＴＳの製造に利用可能である。

１ ・・・ フィラメント３次元結合体製造装置（ＦＴＳ製造装置）
２ ・・・ 溶融フィラメント
３ ・・・ フィラメント３次元結合体（ＦＴＳ）
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 ・・・ スクリューヒーター
１７ ・・・ ノズル板
１７ａ ・・・ ノズル
１８（１８ａ〜１８ｆ） ・・・ ダイヒーター
２０ ・・・ ３次元結合体形成装置
２１（２１ａ、２１ｂ） ・・・ 受け板
２２ ・・・ 冷却機
２２ａ ・・・ 冷却水
２３ ・・・ 水槽
２４（２４ａ、２４ｂ） ・・・ コンベア
２５ａ〜２５ｈ ・・・ 搬送ローラ
３０ ・・・ 厚み方向位置制御部
３２（３２ａ、３２ｂ） ・・・ シャッター板（第１実施形態）
３３（３３ａ、３３ｂ） ・・・ シャッター板駆動部（第１実施形態）
１３２（１３２ａ、１３２ｂ） ・・・ シャッター板（第２実施形態）
１３３（１３３ａ、１３３ｂ） ・・・ シャッター板駆動部（第２実施形態）
２３２（２３２ａ、２３２ｂ） ・・・ シャッター板（第３実施形態）
２３３（２３３ａ、２３３ｂ） ・・・ シャッター板駆動部（第３実施形態）
３４ ・・・ シャッター板制御部
３５ ・・・ 受け板制御部
３６ ・・・ コンベア制御部

Claims (10)

1. 複数のノズルそれぞれから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、
   前記排出される溶融フィラメント群を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する３次元結合体形成装置と、を備え、
   前記溶融フィラメント供給装置は、
   前記複数のノズルの少なくとも一つである特定ノズルの開閉を行う開閉部を有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。
2. 前記開閉部は、
   前記特定ノズルの開口を含む面をスライドするように、該開口を開く開位置と該開口を閉じる閉位置とに可動であるシャッター部材を備え、
   前記シャッター部材を移動させることにより、前記開閉を行う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。
3. 所定方向へ並ぶ複数の前記特定ノズルが設けられ、
   前記シャッター部材は、
   前記特定ノズルそれぞれに対応した開口部を有して、前記所定方向へ可動に形成されており、
   前記開位置は、
   前記開口部が、対応する前記特定ノズルに重なる位置であり、
   前記閉位置は、
   前記開口部が、対応する前記特定ノズルとその隣の前記特定ノズルとの間に重なる位置であ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。
4. 前記溶融フィラメント供給装置は、
   前記複数のノズルが第１方向を含んだ水平方向へ配置され、前記溶融フィラメント群を鉛直下方へ供給するものであり、
   前記複数のノズルのうち、第１方向端側の所定範囲内にあるものが前記特定ノズルであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
5. 前記溶融フィラメント供給装置は、
   前記複数のノズルが前記所定方向である第１方向を含んだ水平方向へ配置され、前記溶融フィラメント群を鉛直下方へ供給するものであり、
   前記複数のノズルのうち、第１方向端側において第１方向と直交する方向へ並ぶものが前記特定ノズルであることを特徴とする請求項３に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
6. 前記３次元結合体形成装置は、
   前記溶融フィラメント群の第１方向端部を、鉛直方向に対して傾斜した面に接触させて該溶融フィラメント群の中央側へ導く受け板を有し、
   前記受け板は、第１方向に位置制御されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
7. 前記３次元結合体形成装置は、
   前記溶融フィラメント群の第１方向の一方の端部を、鉛直方向に対して傾斜した面に接触させて該溶融フィラメント群の中央側へ導く第１受け板と、前記溶融フィラメント群の第１方向の他方の端部を、鉛直方向に対して傾斜した面に接触させて該溶融フィラメント群の中央側へ導く第２受け板と、を有する一対の受け板を備え、
   前記一対の受け板それぞれは、第１方向に位置制御されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
8. 前記３次元結合体形成装置は、
   前記溶融フィラメント群の第１方向端部に接し、該端部を下流側へ搬送するように駆動するコンベアを有し、
   前記コンベアは、第１方向に位置制御されることを特徴とする請求項４から請求項７の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
9. 前記３次元結合体形成装置は、
   前記溶融フィラメント群の第１方向の一方の端部に接し、該端部を下流側へ搬送するように駆動する第１コンベアと、前記溶融フィラメント群の第１方向の他方の端部に接し、該端部を下流側へ搬送するように駆動する第２コンベアと、を有する一対のコンベアを備え、
   前記一対のコンベアそれぞれは、第１方向に位置制御されることを特徴とする請求項４から請求項７の何れかに記載のフィラメント３次元結合体製造装置。
10. 第１方向を含む水平方向へ配置された複数のノズルから鉛直下方へ溶融フィラメントを排出し、該排出される溶融フィラメント群を用いてフィラメント３次元結合体を製造する方法であって、
    前記溶融フィラメント群の第１方向端部に対応する前記ノズルの開閉により、当該端部の第１方向位置を制御する制御ステップと、
    前記溶融フィラメント群の第１方向端部を該溶融フィラメント群の中央側へ導くことにより、当該端部の第１方向位置を変更可能に設定された規制位置に規制し、当該端部が高密度化された溶融フィラメント群を生成する高密度化ステップと、
    前記高密度化された溶融フィラメント群を融着結合させて、フィラメント３次元結合体を形成する形成ステップと、を含み、
    前記制御ステップは、
    前記規制位置に応じて、前記溶融フィラメント群の第１方向端部の第１方向位置を制御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。