特許 6871315 積層造形装置および三次元造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6871315

(24)【登録日】2021年4月19日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】積層造形装置および三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/105 20060101AFI20210426BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20210426BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20210426BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/105

   B33Y10/00

   B33Y30/00

   B22F3/16

【請求項の数】12

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2019-135801(P2019-135801)

(22)【出願日】2019年7月24日

(65)【公開番号】特開2021-17642(P2021-17642A)

(43)【公開日】2021年2月15日

【審査請求日】2020年2月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(72)【発明者】

【氏名】宮下 泰行

【審査官】 池ノ谷 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０４９１４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−０９０１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１３８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５７９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４１６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００６２１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１０３６８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０３９１１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形領域を覆うチャンバと、
前記チャンバに所定濃度の不活性ガスを充満させる不活性ガス供給装置と、
前記造形領域に対して材料層を形成する材料層形成装置と、
前記チャンバの上面に設けられるウインドウと、
前記チャンバの上方に設けられ前記材料層に前記ウインドウを介してレーザ光を照射して固化層を形成する照射装置と、
前記ウインドウに帯電した電荷の極性に対して逆の極性に電離された気体を前記ウインドウに供給して前記ウインドウを除電する除電装置と、を備える積層造形装置。

【請求項2】

前記除電装置は、
所定の気体を電離させ正イオンまたは負イオンを生成する放電電極と、
前記放電電極を把持し、少なくとも一部が電離された前記気体を前記ウインドウに向かって吹き出す開口が形成されたノズルと、
前記放電電極に所定の電圧を印加する電源と、を含む請求項１に記載の積層造形装置。

【請求項3】

前記気体は空気である、請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項4】

前記不活性ガスおよび前記気体は窒素である、請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項5】

前記除電装置による前記ウインドウの除電は、前記固化層の形成前に行われる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の積層造形装置。

【請求項6】

前記除電装置による前記ウインドウの除電は、前記不活性ガス供給装置が前記チャンバに前記不活性ガスを充満させる前に行われる、請求項５に記載の積層造形装置。

【請求項7】

ウインドウに帯電した電荷の極性に対して、逆の極性に電離された気体を前記ウインドウに供給して前記ウインドウを除電する除電工程と、
造形領域を覆うチャンバに所定濃度の不活性ガスを充満させる不活性ガス充填工程と、
前記造形領域に対して材料層を形成する材料層形成工程と、
前記材料層に前記チャンバの上方に設けられたウインドウを介してレーザ光を照射して固化層を形成する照射工程と、を備える三次元造形物の製造方法。

【請求項8】

前記除電工程においては、少なくとも一部が電離された所定の気体が前記ウインドウに吹き付けられる、請求項７に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項9】

前記気体は空気である、請求項８に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項10】

前記不活性ガスおよび前記気体は窒素である、請求項８に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項11】

前記除電工程は前記照射工程前に行われる、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の三次元造形物の製造方法。

【請求項12】

前記除電工程は前記不活性ガス充填工程前に行われる、請求項１１に記載の三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、積層造形装置および三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属の積層造形装置においては、所定の造形領域に金属材料からなる材料層を形成することと、当該材料層にレーザ光を照射して固化層を形成することを繰り返し、所定数の固化層を積層して所望の三次元造形物を形成する。

【0003】

このような積層造形装置においては、材料層および固化層の変質を防止するため、造形領域を密閉されたチャンバで覆い、チャンバ内に所定濃度の不活性ガスを充満させた上で造形が行われる。チャンバの上方に設けられた照射装置から出力されたレーザ光は、チャンバの上面に設けられたウインドウを透過し、造形領域に形成された材料層に照射される。

【0004】

一方、材料層にレーザ光を照射して、材料層を焼結または溶融・凝固させて固化層を形成する際、ヒュームとよばれる金属蒸気が発生する。造形中に発生したヒュームは、チャンバ内を上昇し、ウインドウに付着する可能性がある。ウインドウにヒュームが付着すると、ウインドウを透過するレーザ光の一部がヒュームに吸収されて、発熱によりレーザ光の焦点位置がずれたり、レーザ光のエネルギが減衰したりして、所望の品質の三次元造形物が得られなくなる可能性がある。

【0005】

そこで、従来の積層造形装置においては、ウインドウの周辺に不活性ガスを充満させたり、不活性ガスの流れを形成したりすることで、ヒュームがウインドウに付着しないようにしていた。例えば、特許文献１の積層造形装置においては、ウインドウを覆うようにヒューム拡散部を設けている。ヒューム拡散部は下部に開口を有する円筒状の筐体を含んでなる。ヒューム拡散部に不活性ガスを供給することで、ウインドウの下方に不活性ガスが充満するとともに、開口から向かう不活性ガスの流れを形成してヒュームがウインドウに付着することを防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５７２１８８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このようにウインドウを介してレーザ光の照射を行う積層造形装置において、ウインドウは帯電している可能性がある。例えば、造形前にウインドウを布やペーパー等で拭浄すると、静電気が発生してウインドウが帯電する。ウインドウが帯電しているとき、ウインドウとは逆の極性に帯電したヒュームがウインドウに引き寄せられるので、ウインドウにヒュームが付着しやすくなる。

【0008】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、除電装置によりウインドウの除電を行うことで、より好適にウインドウにヒュームが付着することを防止する積層造形装置および三次元造形物の製造方法を提供することを主たる目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明によれば、造形領域を覆うチャンバと、チャンバに所定濃度の不活性ガスを充満させる不活性ガス供給装置と、造形領域に対して材料層を形成する材料層形成装置と、チャンバの上面に設けられるウインドウと、チャンバの上方に設けられ材料層にウインドウを介してレーザ光を照射して固化層を形成する照射装置と、ウインドウに帯電した電荷の極性に対して逆の極性に電離された気体をウインドウに供給してウインドウを除電する除電装置と、を備える積層造形装置が提供される。

【0010】

また、本発明によれば、ウインドウに帯電した電荷の極性に対して逆の極性に電離された気体をウインドウに供給してウインドウを除電する除電工程と、造形領域を覆うチャンバに所定濃度の不活性ガスを充満させる不活性ガス充填工程と、造形領域に対して材料層を形成する材料層形成工程と、材料層にチャンバの上方に設けられたウインドウを介してレーザ光を照射して固化層を形成する照射工程と、を備える三次元造形物の製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る積層造形装置および三次元造形物の製造方法においては、ウインドウは除電装置によって除電される。これにより、ヒュームがウインドウに付着しにくくなり、ウインドウが清浄な状態を長時間維持できる。ひいては、ウインドウに付着したヒュームにより造形品質が低下することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】積層造形装置の概略構成図である。

【図2】図１のＤ−Ｄ矢視断面図である。

【図3】照射装置の概略構成図である。

【図4】除電装置の拡大図である。

【図5】ヒューム拡散部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各種変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。

【0014】

図１および図２に示すように、本実施形態の積層造形装置１は、実質的に密閉されるように構成されたチャンバ１０を備える。なお、本実施形態の積層造形装置１は、固化層８５に対して切削加工を行う切削装置３を備える。このとき、チャンバ１０は、三次元造形物の形成を行う造形室１１と、切削装置３のＸ軸駆動装置３１およびＹ軸駆動装置３３の大部分が収容される駆動室１２とに蛇腹１３によって仕切られる。造形室１１と駆動室１２との間には、不活性ガスが通過できるだけのわずかな隙間である連通部１４が存在している。

【0015】

切削装置３は、チャンバ１０の造形室１１内に配置されスピンドル３９を内蔵する加工ヘッド３７と、加工ヘッド３７をＺ軸方向に移動させるＺ軸駆動装置３５と、Ｚ軸駆動装置３５を含んで加工ヘッド３７をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動装置３３と、Ｙ軸駆動装置３３およびＺ軸駆動装置３５を含んで加工ヘッド３７をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置３１と、を備える。スピンドル３９は、エンドミルなどの切削工具を装着して回転させることができるように構成されている。以上の構成によって、加工ヘッド３７は、スピンドル３９を造形室１１内の任意の位置に移動させて、固化層８５に対して切削加工を施すことができるようになっている。この切削工具を用いて、所定数の固化層８５が形成される度に、固化層８５の端面に対して切削加工を行ってもよい。また、リコータヘッド４３が固化層８５の隆起部に衝突したときにも、隆起部を除去するために固化層８５の上面に対して切削加工を行ってもよい。

【0016】

材料層形成装置４が、チャンバ１０の造形室１１内に設けられる。材料層形成装置４は、所望の三次元造形物が形成される領域である造形領域Ｒを有するベース台４１と、ベース台４１上に配置され水平１軸方向に移動可能に構成されたリコータヘッド４３と、を含む。リコータヘッド４３の両側面にはそれぞれブレードが設けられる。リコータヘッド４３は、不図示の材料供給装置から金属の材料粉体が供給され、内部に収容した材料粉体を底面から排出しながら水平１軸方向に往復移動する。このとき、ブレードは排出された材料粉体を平坦化して材料層８３を形成する。造形領域Ｒには、造形テーブル駆動装置４７により鉛直方向に移動可能な造形テーブル４５が設けられる。積層造形装置１の使用時には、造形テーブル４５上にベースプレート８１が配置され、ベースプレート８１上に１層目の材料層８３を形成されてもよい。

【0017】

照射装置５が、チャンバ１０の造形室１１の上方に設けられる。本実施形態の照射装置５は、造形領域Ｒ上に形成される材料層８３の所定の照射領域にレーザ光Ｌを照射して、照射位置の材料粉体を焼結または溶融・凝固させて固化層８５を形成する。照射領域は、造形領域Ｒ内に存在し、所望の三次元造形物の輪郭形状で囲繞される領域とおおよそ一致する。図３に示すように、照射装置５は、光源５１と、コリメータ５３と、フォーカス制御ユニット５５と、一対のガルバノミラー５７，５９と、ガルバノミラー５７，５９をそれぞれ回転させるアクチュエータと、を含む。

【0018】

光源５１はレーザ光Ｌを生成する。ここで、レーザ光Ｌは、材料層８３を焼結または溶融可能なものであればその種類は限定されず、例えば、ファイバレーザ、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、グリーンレーザまたは青色レーザである。コリメータ５３は、光源５１より出力されたレーザ光Ｌを平行光に変換する。フォーカス制御ユニット５５は、光源５１より出力されたレーザ光Ｌを集光し所望のビーム径に調整する。ガルバノミラー５７，５９は、不図示の制御装置から入力される回転角度制御信号の大きさに応じて回転角度が制御され、光源５１より出力されたレーザ光Ｌを２次元走査する。

【0019】

ガルバノミラー５７，５９を通過したレーザ光Ｌは、チャンバ１０の造形室１１の上面に設けられたウインドウ１５を透過して造形領域Ｒに形成された材料層８３に照射される。ウインドウ１５は、レーザ光Ｌを透過可能な材料で形成される。具体的に、ウインドウ１５の材料は、レーザ光Ｌの種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラスまたはゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンもしくは臭化カリウムの結晶等から選択される。例えば、レーザ光ＬがファイバレーザまたはＹＡＧレーザの場合、ウインドウ１５は石英ガラスで構成可能である。

【0020】

ここで、本実施の積層造形装置１は、除電装置６を備える。除電装置６は、ウインドウ１５を除電可能に構成されたものであればよいが、本実施形態において、除電装置６は具体的にはコロナ放電式のイオナイザである。図４は、除電装置６の概略構成を示す断面図である。放電電極６１は、所定の電圧が印加され、コロナ放電を生じさせる。コロナ放電により、放電電極６１周辺の所定の気体が電離され、正イオンまたは負イオンの少なくとも一方が生成される。好ましくは放電電極６１と所定の間隔をおいて接地電極６３が設けられる。接地電極６３はアース接続された導電体である。接地電極６３は、放電電極６１周辺の電界強度を強め、放電電極６１によるコロナ放電の発生を助ける。ノズル６５はウインドウ１５の近傍に配置され、一端には開口６５１が形成され、他端には管路６７が接続される。管路６７を通って供給された所定の気体は、放電電極６１の周囲を通って、コロナ放電を受けながら開口６５１へと送られる。少なくとも一部が電離された気体が、開口６５１からウインドウ１５に向かって吹き出される。電源６９は、放電電極６１と接続され、放電電極６１に所定の電圧を印加する。電圧印加方式は、ＤＣ方式、ＡＣ方式、パルスＤＣ方式またはパルスＡＣ方式等、所望の除電速度やイオンバランスに応じて、種々の方式が選択可能である。本実施形態の電源６９は、除電装置６の制御装置を兼ねる。

【0021】

本実施形態において、除電装置６によって電離される気体は空気である。管路６７は空気供給装置１８と接続され、空気供給装置１８からは所定量の空気が供給される。空気供給装置１８は、例えばエアコンプレッサである。

【0022】

なお、除電装置６は、正イオンまたは負イオンのいずれか一方を発生させるものであってもよいし、正イオンと負イオンを交互に発生させるものであってもよい。例えば、ウインドウ１５がガラスであるとき、通常ウインドウ１５は正に帯電する。このとき、除電装置６は、負イオンのみを発生させるものであってもよい。

【0023】

また、本実施形態の除電装置６は、１つのノズル６５から局所的に電離された気体を供給するいわゆるスポットタイプであるが、複数のノズル６５および放電電極６１を直線上に配置して帯状に電離された気体を供給するバータイプであってもよいし、ファンによって電離された気体を供給するブロアタイプであってもよい。

【0024】

チャンバ１０の上面には、ウインドウ１５を覆うようにヒューム拡散部７が設けられてもよい。図５に示すように、ヒューム拡散部７は、円筒状の筺体７１と、筺体７１内に配置された円筒状の拡散部材７２を備える。筺体７１と拡散部材７２の間に不活性ガス供給空間７３が設けられる。また、筺体７１の底面には、拡散部材７２の内側に開口部７４が設けられる。拡散部材７２には多数の細孔７５が設けられており、不活性ガス供給空間７３に供給された清浄な不活性ガスは細孔７５を通じて清浄室７６に充満される。そして、清浄室７６に充満された清浄な不活性ガスは、開口部７４を通じてヒューム拡散部７の下方に向かって噴出される。ヒューム拡散部７は、ウインドウ１５が固化層８５の形成時に発生するヒュームによって汚染されることを防止するとともに、レーザ光Ｌの照射経路を横断しようとするヒュームを照射経路から排除することを助ける。なお、除電装置６だけで造形中にウインドウ１５にヒュームが付着することを十分防止できる場合は、ヒューム拡散部７を設けなくてもよい。なお、除電装置６のノズル６５をよりウインドウ１５に近接させるため、筐体７１の底面にノズル６５を挿通させるための挿通孔７７が設けられてもよい。このようにすれば、ヒューム拡散部７を設ける場合でもノズル６５をウインドウ１５の近くに配置することができ、より好適にウインドウ１５を除電することができる。

【0025】

次に、不活性ガスの給排経路について説明する。チャンバ１０には、不活性ガス供給装置１６から供給される不活性ガスおよびヒュームコレクタ１７から返送される不活性ガスの供給口と、チャンバ１０からヒュームコレクタ１７へとヒュームを含んだ不活性ガスを排出する排出口がそれぞれ１つ以上設けられる。本実施形態においては、供給口として第１供給口２１１、第２供給口２１２、第３供給口２１３、第４供給口２１４および第５供給口２１５が設けられる。また、排出口として第１排出口２２１、第２排出口２２２および第３排出口２２３が設けられる。また、詳細は後述するが、不活性ガス供給装置１６は、第１の不活性ガス供給装置１６１と、第２の不活性ガス供給装置１６２とを含む。各部はホースやパイプ等の管路で接続される。

【0026】

第１供給口２１１は、リコータヘッド４３の一方の側面に設けられる。第２供給口２１２は、第１供給口２１１が設けられた側と反対側のベース台４１の端面上に敷設された配管に設けられる。第１供給口２１１および第２供給口２１２はそれぞれ第１の不活性ガス供給装置１６１に接続され、リコータヘッド４３の移動位置に応じて、択一的に第１供給口２１１または第２供給口２１２を通じて所定の圧力と流量の不活性ガスがチャンバ１０に供給される。すなわち、照射領域に対して第１供給口２１１が対面する位置にあるときは第１供給口２１１を通じて不活性ガスが供給され、照射領域に対して第１供給口２１１が対面しない位置にあるときは第２供給口２１２を通じて不活性ガスが供給される。第３供給口２１３は、第２供給口２１２が設けられた側のチャンバ１０の側壁に設けられ、造形室１１の中央より下側の高さに位置する。第３供給口２１３はヒュームコレクタ１７と接続され、ヒュームが除去された清浄な不活性ガスが第３供給口２１３を通じてチャンバ１０に返送される。第４供給口２１４は、駆動室１２の上部に設けられる。第２の不活性ガス供給装置１６２から駆動室１２に供給された不活性ガスは連通部１４を通じて造形室１１内に供給される。第５供給口２１５は、ヒューム拡散部７の上部に設けられ、第１の不活性ガス供給装置１６１からヒューム拡散部７の不活性ガス供給空間７３に不活性ガスが供給される。

【0027】

第２供給口２１２および第３供給口２１３が設けられた側と反対側のチャンバ１０の側壁を覆うように仕切板２３が設けられる。仕切板２３と側壁とで区切られる空間のチャンバ１０の上端部に第１排出口２２１が設けられ、仕切板２３付近のチャンバ１０の照射領域側の上端部に第２排出口２２２が設けられる。また、第２排出口２２２の下には、第２排出口２２２を囲むように仕切板２３側に断面Ｌ字状に延びる上部案内板２４が設けられる。仕切板２３の下端には、下部が照射領域側に延びる下部案内板２５が設けられ、仕切板２３と下部案内板２５との間には所定の間隙２６が形成される。間隙２６は、造形室１１の中央より下側の高さに位置する。間隙２６付近には仕切板２３と側壁とで区切られる空間に不活性ガスを吸引する複数のファン２７が設けられ、各ファン２７の両端には上方向に延びる整流板２８が設けられる。仕切板２３付近に送られた不活性ガスは、間隙２６または下部案内板２５の下から、仕切板２３と側壁とで区切られる空間を通り、第１排出口２２１へと送られる。また、間隙２６から回収しきれなかった不活性ガスは仕切板２３に沿って上昇し、上部案内板２４に案内されて第２排出口２２２へと送られる。第３排出口２２３は、リコータヘッド４３の第１供給口２１１が設けられていない側の側面に設けられる。第１排出口２２１、第２排出口２２２および第３排出口２２３を通じて、不活性ガスがチャンバ１０から排出され、ヒュームコレクタ１７へと送られる。

【0028】

不活性ガス供給装置１６は、窒素などの不活性ガスをチャンバ１０へ供給する。不活性ガス供給装置１６は、所定濃度の不活性ガスを供給できるものであればよいが、本実施形態では、第１の不活性ガス供給装置１６１と、第２の不活性ガス供給装置１６２とを含んでなる。第１の不活性ガス供給装置１６１は、第２の不活性ガス供給装置１６２よりもより高濃度の不活性ガスを供給できるものが望ましく、例えば、第１の不活性ガス供給装置１６１はＰＳＡ式窒素発生装置であり、第２の不活性ガス供給装置１６２は膜分離式窒素発生装置である。前述の通り、第１の不活性ガス供給装置１６１と第１供給口２１１、第２供給口２１２および第５供給口２１５とが接続され、第２の不活性ガス供給装置１６２と第４供給口２１４とが接続される。このように構成することで、不活性ガス濃度が直接的に造形に影響する造形室１１により高濃度の不活性ガスを供給できるとともに、所要の不活性ガス供給量を維持することができる。なお、不活性ガスとは、材料粉体と実質的に反応しないガスであり、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどから材料粉体の種類に応じて適当なものが選択される。また、不活性ガス供給装置１６は１つであってもよいし、所定濃度の不活性ガスが貯留されたガスボンベであってもよい。

【0029】

ヒュームコレクタ１７は、例えば乾式電気集塵機である。チャンバ１０から排出されたヒュームを含む不活性ガスは、ヒュームコレクタ１７に送られ、電気集塵によりヒュームが除去される。ヒュームが除去された清浄な不活性ガスが、チャンバ１０の第３供給口２１３に送られる。このような構成により、不活性ガスの再利用が可能になっている。なお、ヒュームコレクタ１７は他の装置であってもよく、フィルタを含む濾過式集塵機であってもよい。また、ヒュームコレクタ１７内部の不活性ガスを効率的に循環させるため、ファンモータを設けてもよい。

【0030】

ここで、本実施形態の積層造形装置１による、三次元造形物の製造方法について説明する。本実施の三次元造形物の製造方法は、除電工程と、不活性ガス充填工程と、材料層形成工程と、照射工程と、切削工程と、を備える。

【0031】

除電工程においては、除電装置６によって、ウインドウ１５の除電が行われる。具体的に、本実施形態では、電離した気体をウインドウ１５に吹き付けることで除電が行われる。除電工程は、ヒュームが発生する前、すなわち固化層８５の形成が行われる照射工程を開始する前に行われるのが望ましい。ヒュームが発生する前にウインドウ１５の除電を行うことで、ヒュームがウインドウ１５に付着することを抑制できる。除電工程は不活性ガス充填工程を開始する前に行われてもよく、除電装置６によって電離される気体が空気であるとき、特に好ましい。不活性ガス充填工程後は、チャンバ１０内は所定濃度の不活性ガス雰囲気下におかれるため、空気による除電は不活性ガスの充填を行う前に行うことが望ましい。もし、不活性ガス充填工程後に空気による除電を行う場合は、除電工程後造形を中断し、再度チャンバ１０内が所定濃度の不活性ガス雰囲気となるまで少なくとも照射工程を行わないことが望ましい。

【0032】

不活性ガス充填工程においては、不活性ガス供給装置１６によって、チャンバ１０に所定濃度の不活性ガスが充満される。不活性ガス充填工程は、少なくとも１回目の照射工程を開始する前に完了することが望ましい。このようにして、造形中に材料層８３や固化層８５が変質することが防止される。不活性ガス充填工程後も、造形中はチャンバ１０内を所定濃度の不活性ガス雰囲気下に維持するため、不活性ガス供給装置１６からチャンバ１０に不活性ガスが供給される。

【0033】

材料層形成工程においては、まず、造形テーブル駆動装置４７が、材料層８３の厚み分造形テーブル４５を下降させる。次にリコータヘッド４３が水平方向に移動し、造形テーブル４５の造形領域Ｒ上に材料粉体を吐出するとともに、ブレードで材料粉体を均し、材料層８３を形成する。照射工程においては、照射装置５が材料層８３中の所定部位にレーザ光Ｌを照射し、材料層８３のレーザ照射位置を焼結または溶融・凝固させる。このようにして、固化層８５が形成される。このような材料層形成工程と照射工程が繰り返され、複数層の固化層８５が積層されて所望の三次元造形物が形成される。積層される固化層８５は、互いに固着される。

【0034】

本実施形態のように、切削装置３を備える積層造形装置１においては、所定数の固化層８５が形成される毎に固化層８５の端面に対し切削加工を行ってもよい。すなわち、所定数の照射工程毎に、固化層８５を切削する切削工程が行われてもよい。切削工程によれば、より高精度に三次元造形物を仕上げることができる。

【0035】

以上に説明した実施形態において、除電装置６によって電離される気体は空気であったが、電離が可能な気体であれば他の気体であってもよい。例えば、除電装置６によって電離される気体は、チャンバ１０に供給される不活性ガスと同種の気体であってもよい。このとき、チャンバ１０に供給される不活性ガスおよび除電に使用される気体は、例えば窒素である。このような除電装置６においては、空気供給装置１８に代えて、不活性ガス供給装置１６と除電装置６の管路６７とが接続される。

【0036】

窒素を電離して除電を行う場合、不活性ガス充填工程中や不活性ガス充填工程後に除電を行っても、チャンバ１０内の酸素濃度に影響を及ぼさない。そのため、造形中にウインドウ１５の除電を行っても、不活性ガスが再充填されるまで造形を中断する必要がない。なお、造形中にウインドウ１５の除電を行う場合は、例えばウインドウ１５の温度を温度センサで取得し、ウインドウ１５が所定の温度以上となったときにウインドウ１５がヒュームで汚染されていると判断し、ウインドウ１５を除電するよう構成してもよい。

【0037】

また、除電装置６は、空気による除電と窒素による除電が両方可能なように構成されてもよい。このような除電装置６により、不活性ガス充填工程前は空気による除電を行い、不活性ガス充填工程後は窒素による除電を行ってもよい。

【0038】

また、前述のように、除電装置６は、ウインドウ１５を除電可能に構成されたものであればコロナ放電式のイオナイザに限定されない。例えば、除電装置６は、フォトイオナイザであってもよい。

【0039】

本発明は、すでにいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。

【符号の説明】

【0040】

４ 材料層形成装置
５ 照射装置
６ 除電装置
１０ チャンバ
１５ ウインドウ
１６ 不活性ガス供給装置
６１ 放電電極
６５ ノズル
６９ 電源
６５１ 開口
８３ 材料層
８５ 固化層
Ｌ レーザ光
Ｒ 造形領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】