特開 2023-12331 粉体供給装置および立体造形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023012331

(43)【公開日】2023-01-25

(54)【発明の名称】粉体供給装置および立体造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/321 20170101AFI20230118BHJP

   B29C 64/255 20170101ALI20230118BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20230118BHJP

   B29C 64/165 20170101ALI20230118BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20230118BHJP

   B22F 12/50 20210101ALI20230118BHJP

【ＦＩ】

B29C64/321

B29C64/255

B33Y30/00

B29C64/165

B22F3/16

B22F12/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021115917

(22)【出願日】2021-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】小山内 洋平

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 巴樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 滉一郎

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 大都

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 裕一

【テーマコード（参考）】

4F213

4K018

【Ｆターム（参考）】

4F213AC04

4F213AL10

4F213WA25

4F213WB01

4F213WF23

4F213WL32

4F213WL74

4F213WL96

4K018CA44

4K018EA51

(57)【要約】

【課題】粉体保持部から造形槽に対して振動ふるいで粉体を供給する際に、造形槽に対して均一に粉体を供給する。
【解決手段】粉体供給口を振動源で振動させる振動ふるい部を少なくとも備え、前記粉体供給口の形状は長方形であって、前記振動源は前記粉体供給口の短手部側に設置される。
【選択図】図７Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉体供給口を振動源で振動させる振動ふるい部を少なくとも備え、
前記粉体供給口の形状は長方形であって、
前記振動源は前記粉体供給口の短手部側に設置される、
ことを特徴とする粉体供給装置。

【請求項2】

前記振動ふるい部は、前記振動源を保持する振動源保持フレームと、前記粉体供給口に対向して設けられた媒体を保持する保持フレームと、を備え、
前記保持フレームを、前記振動源保持フレームから取り外し可能とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の粉体供給装置。

【請求項3】

前記保持フレームと前記振動源保持フレームとは、前記振動源の振動面に接触している、
ことを特徴とする請求項２に記載の粉体供給装置。

【請求項4】

前記保持フレームは、前記振動源の振動面に加圧されながら当接されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の粉体供給装置。

【請求項5】

前記媒体は、前記保持フレームと前記振動源保持フレームとの間に配置されている、
ことを特徴とする請求項２ないし４の何れか一項に記載の粉体供給装置。

【請求項6】

前記媒体はメッシュである、
ことを特徴とする請求項２ないし５の何れか一項に記載の粉体供給装置。

【請求項7】

前記振動ふるい部の振動を粉体が保持される粉体保持部に伝達させないようにする制振部を備える、
ことを特徴とする請求項１ないし６の何れか一項に記載の粉体供給装置。

【請求項8】

前記振動源の振動の周波数は、２０ｋＨｚ以上である、
ことを特徴とする請求項１ないし７の何れか一項に記載の粉体供給装置。

【請求項9】

請求項１ないし８の何れか一項に記載の粉体供給装置と、
前記粉体供給装置から供給された粉体で造形する造形部と、
を少なくとも備えることを特徴とする立体造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体供給装置および立体造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、パウダーベットを有する３Ｄプリンタ（立体造形装置の一例）において、造形槽の粉体層に対して粉体を供給する技術の一例として、粉体層上で、粉体保持部であるホッパーを移動させながら粉体を供給する粉体供給装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、粉体供給を制御する目的で、振動ふるいの振動のＯｎ／Ｏｆｆを制御することで粉体供給を制御する技術が開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の粉体供給装置では、粉体保持部から造形槽に対して均一に粉体を供給できないという問題があった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、粉体保持部から造形槽に対して振動ふるいで粉体を供給する際に、造形槽に対して均一に粉体を供給することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、粉体供給口を振動源で振動させる振動ふるい部を少なくとも備え、前記粉体供給口の形状は長方形であって、前記振動源は前記粉体供給口の短手部側に設置される、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、粉体保持部から造形槽に対して振動ふるいで粉体を供給する際に、造形槽に対して均一に粉体を供給することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施の形態にかかる立体造形装置の概略構成の一例を示す図である。

【図2A】図２Ａは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2B】図２Ｂは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2C】図２Ｃは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2D】図２Ｄは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2E】図２Ｅは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2F】図２Ｆは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2G】図２Ｇは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図2H】図２Ｈは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。

【図3A】図３Ａは、立体造形装置における造形に用いる粉体の一例を説明するための図である。

【図3B】図３Ｂは、立体造形装置における造形に用いる粉体の一例を説明するための図である。

【図3C】図３Ｃは、立体造形装置における造形に用いる粉体の一例を説明するための図である。

【図4】図４は、本実施の形態にかかる立体造形装置が備える粉体供給装置の一例を示す図である。

【図5】図５は、造形槽と粉体供給口との関係を示す図である。

【図6】図６は、従来の粉体供給口と振動源との関係を示す図である。

【図7A】図７Ａは、振動ふるいユニットの一例を示す図である。

【図7B】図７Ｂは、振動ふるいユニットの一例のＡ－Ａ断面を示す図である。

【図7C】図７Ｃは、振動ふるいユニットの一例のＢ－Ｂ断面を示す図である。

【図7D】図７Ｄは、保持フレームと振動源との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に添付図面を参照して、粉体供給装置および立体造形装置の実施の形態を詳細に説明する。

【0010】

図１は、実施の形態にかかる立体造形装置の概略構成の一例を示す図である。まず、図１を用いて、立体造形装置の概略構成の一例について説明する。

【0011】

立体造形装置は、造形部１と、造形ユニット５と、を備える。造形部１は、粉体（粉末）２０が結合された層状の造形物である造形層３０が形成される。造形ユニット５は、造形部１の層状に敷き詰められた粉体層３１に造形液１０を塗布して三次元の造形物を造形する。

【0012】

造形部１は、粉体槽１１と、積層ユニット１６と、を有する。積層ユニット１６は、平坦化手段（リコータ）である回転体としての平坦化ローラ１２、粉体除去板１３、粉体２０のタップ手段でありかつＺ（垂直、上下）方向に振動する振動ブレード１４、および振動ブレード１４のアクチュエータ１５を有する。平坦化手段には、平坦化ローラ１２等の回転体に代えて、例えば、板状部材（ブレード、バー）を用いることができる。振動ブレード１４のアクチュエータ１５としては、エアバイブレータや偏心モータ、積層ピエゾ等が使用できる。ここでは、振動ブレード１４を用いて粉体２０をタップすることを前提として説明するが、粉体層３１の密度が元々高い場合には、必ずしも振動ブレード１４を用いなくても良い。

【0013】

粉体槽１１は、供給槽２１、造形槽２２、および余剰粉体受け槽２５を有する。供給槽２１は、粉体２０を造形槽２２に供給する槽である。造形槽２２は、造形層３０が積層されて三次元の造形物が造形される。余剰粉体受け槽２５は、新たな粉体層３１を形成する際に平坦化ローラ１２によって供給される粉体２０のうち、落下される余剰粉体２０を溜める。供給槽２１の底部は、供給ステージ２３として鉛直方向（Ｚ方向）に昇降自在に設けられている。同様に、造形槽２２の底部は、造形ステージ２４上に造形層３０が積層された三次元の造形物が造形される。余剰粉体受け槽２５の底面には、粉体２０を吸引する機構が設けられた構成や、余剰粉体受け槽２５が簡単に取り外せる構成となっている。

【0014】

供給ステージ２３、造形ステージ２４は、例えば、モータによってＺ方向（高さ方向）に昇降される。平坦化ローラ１２は、供給槽２１の供給ステージ２３上に供給された粉体２０を造形槽２２に供給し、平坦化部材である平坦化ローラ１２によって均して平坦化して、粉体層３１を形成する。

【0015】

この平坦化ローラ１２は、造形ステージ２４のステージ面（粉体２０が積載される面）に沿ってＹ方向に、ステージ面に対して相対的に往復移動可能に配置される。また、平坦化ローラ１２は、モータによって回転駆動される。

【0016】

一方、造形ユニット５は、キャリッジ５１、および造形ステージ２４上の粉体層３１に造形液１０を塗布する液体塗布ヘッド（以下、単に、ヘッドという）５２を備えている。ヘッド５２は、キャリッジ５１に少なくとも１つ以上搭載されている。キャリッジ５１は、モータおよびガイド部材等によって、Ｘ（主走査）、Ｙ（副走査）、Ｚ方向に往復移動可能である。

【0017】

ヘッド５２は、例えば、インクジェットヘッドであり、液体を塗布する複数のノズルを配列したノズル列が配置されている。ヘッド５２のノズル列は、造形液１０を塗布する。ヘッドの構成は、これに限るものではないが、４つのヘッドを用意し、シアンの造形液、マゼンタの造形液、イエローの造形液、ブラックの造形液を塗布させることにより、カラーの造形物を作製できる。液体の塗布方式としては、インクジェット方式の利用が多いが、ディスペンサー方式などであってもよい。

【0018】

ここで、造形部１の詳細について説明する。

【0019】

粉体槽１１は、箱型形状をなし、供給槽２１、造形槽２２、および余剰粉体受け槽２５の３つの上面が開放された槽を備える。供給槽２１の内部には、供給ステージ２３が昇降可能に配置されている。また、造形槽２２の内部には、造形ステージ２４が昇降可能に配置される。

【0020】

供給ステージ２３の側面は、供給槽２１の内側面に接するように配置されている。造形ステージ２４の側面は、造形槽２２の内側面に接するように配置されている。これらの供給ステージ２３および造形ステージ２４の上面は水平に保たれている。

【0021】

造形槽２２の隣には、余剰粉体受け槽２５が設けられている。余剰粉体受け槽２５には、粉体層３１を形成する際に平坦化ローラ１２によって供給される粉体２０のうちの余剰の粉体２０が落下する。余剰粉体受け槽２５に落下した余剰の粉体２０は、供給槽２１に粉体２０を供給する粉体供給装置に戻される。粉体供給装置は、供給槽２１上部に配置され、造形の初期動作時や供給槽２１の粉体量が減少した場合に、粉体供給装置内のタンク等に蓄えられた粉体２０を供給槽２１に供給する。粉体２０の供給のための粉体搬送方法としては、スクリューを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式等が挙げられる。

【0022】

平坦化ローラ１２は、供給槽２１から粉体２０を造形槽２２へと移送供給して、表面を均すことで平坦化して所定の厚みの層状の粉体である粉体層３１を形成する。この平坦化ローラ１２は、造形槽２２および供給槽２１の内寸（すなわち、粉体２０が供される部分または仕込まれている部分の幅）よりも長い棒状の部材であり、往復移動機構によってステージ面に沿ってＹ方向に往復移動される。

【0023】

また、平坦化ローラ１２は、モータによって回転されながら、供給槽２１の外側から供給槽２１および造形槽２２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、粉体２０が造形槽２２上へと移送供給され、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を通過しながら粉体２０を平坦化することで粉体層３１が形成される。

【0024】

積層ユニット１６には、平坦化ローラ１２の周面に接触して、平坦化ローラ１２に付着した粉体２０を除去するための粉体除去部材である粉体除去板１３が配置されている。粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２の周面に接触した状態で、平坦化ローラ１２とともに移動する。また、粉体除去板１３は、平坦化ローラ１２が平坦化を行うときの回転方向に回転するときにカウンタ方向でも、順方向での配置可能である。

【0025】

本実施の形態では、造形部１の粉体槽１１が供給槽２１と造形槽２２の２つの槽を有する構成としているが、造形槽２２のみとして、造形槽２２に粉体供給装置から粉体を供給して、平坦化手段で平坦化する構成とすることもできる。

【0026】

立体造形装置（三次元造形装置）の制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、三次元の造形動作の制御を実行させるためのプログラムその他の固定データを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、造形データ等を一時格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、外部のパーソナルコンピュータ等の造形データ作成装置から造形データを受信する。造形データ作成装置は、最終形態の造形物を各造形層３０にスライスした造形データを作成する。制御部は、造形層３０毎に造形動作を行う。

【0027】

図２Ａ～図２Ｇは、立体造形装置における造形物の造形処理の流れの一例を説明するための図である。図２Ｈは、立体造形装置により造形される三次元形状の造形物の一例の模式図である。次に、図２Ａ～図２Ｈを用いて、立体造形装置による造形物の造形処理の流れの一例について説明する。

【0028】

ここでは、造形槽２２の造形ステージ２４上に、１層目の造形層３０が形成されている状態から説明する。この造形層３０上に次の造形層３０を形成する際、図２Ａに示すように、造形ユニット５は、造形部１からＹ方向に遠ざかった初期位置にある。次に、立体造形装置は、造形部１を動作させ、供給槽２１の供給ステージ２３をＺ１方向に上昇させ、かつ造形槽２２の造形ステージ２４をＺ２方向に下降させる。

【0029】

このとき、立体造形装置は、造形槽２２の上面（粉体層表面）と平坦化ローラ１２の下部（下方接線部）との間隔が所定値となるように造形ステージ２４の下降距離を設定する。造形槽２２の上面と平坦化ローラ１２の下部との間隔が、次に形成する粉体層３１の厚さ（ｔ）に相当する。この間隔は、数十～１００μｍ程度であることが好ましい。

【0030】

次いで、立体造形装置は、図２Ｂに示すように、供給槽２１の上面レベルよりも上方に位置する粉体２０を、平坦化ローラ１２を順方向（矢印方向）に回転させながら平坦化ローラ１２をＹ２方向（造形槽２２側）に移動させることで、粉体２０を造形槽２２へと移送供給する（粉体供給）。その際、立体造形装置は、振動ブレード１４を振動させる。

【0031】

さらに、立体造形装置は、図２Ｃに示すように、平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させる。平坦化ローラ１２を造形槽２２の造形ステージ２４のステージ面と平行に移動させる際も、立体造形装置は、振動ブレードを振動させた状態で、移動を実施する。そして、立体造形装置は、平坦化ローラ１２を造形槽２２上で移動させ切ったところで、振動ブレード１４の振動を停止させる。

【0032】

ここで、平坦化ローラ１２は、造形槽２２および供給槽２１の上面との距離を一定に保って移動できるようになっている。平坦化ローラ１２が、造形槽２２および供給槽２１の上面と一定に保って移動できることで、平坦化ローラ１２によって粉体２０を造形槽２２の上へと搬送させつつ、図２Ｄに示すように、造形槽２２上または既に形成された造形層３０の上に均一厚さの粉体層３１を形成できる。振動ブレード１４を振動させていることにより、粉体２０はタッピングされ、高密度な状態にされた後に平坦化ローラ１２により余剰な粉体２０が削り取られるので、高密度かつ平坦な粉体層３１を形成できる。粉体層３１を形成後、平坦化ローラ１２は、図２Ｄに示すように、Ｙ１方向に移動されて初期位置に戻される。

【0033】

次に、立体造形装置は、図２Ｅに示すように、造形ユニット５をＹ１方向へ動かす。続いて、立体造形装置は、図２Ｆに示すように、造形ユニット５のヘッド５２から造形液１０の液滴を塗布して、次の粉体層３１の所定部分に造形層３０を積層形成（造形）する。立体造形装置は、ヘッド５２を、Ｘ（主走査）方向、Ｙ（副走査）方向に動かして造形を行う。例えば、造形液１０には架橋剤が含まれており、ヘッド５０から塗布された造形液１０が粉体２０と混合されることで、粉体２０に含まれる結合剤が溶解し、溶解した結合剤が架橋結合した結果、粉体２０が結合されることで造形層３０が形成される。造形ステージ２４上部に積みあがっていく造形物は、上層の造形層３０の下面と、下層の造形層３０の上面とが、上層の造形層３０へ供給された造形液の浸透により同様に結合剤が架橋結合され、上層の造形層３０とその下層の造形層３０とが一体化して三次元形状の造形物となる。

【0034】

次に、立体造形装置は、図２Ｇに示すように、造形ユニット５をＹ２方向に動かして初期位置に戻した後、１層分の造形動作が終了する。すなわち、立体造形装置は、図２Ａの状態に戻る。以後、立体造形装置は、粉体２０を供給する工程、平坦化よる粉体層３１を形成する工程、ヘッド５２による造形液塗布工程等を、必要な回数繰り返すことによって、図２Ｈに示すような三次元形状の造形物（立体造形物）を完成させる。

【0035】

図３Ａ～図３Ｃは、立体造形装置における造形に用いる粉体の一例を説明するための図である。次に、図３Ａ～図３Ｃを用いて、立体造形装置において造形に用いる粉体２０の一例について説明する。

【0036】

図３Ａに示すように、粉体２０は、金属または非金属の芯材（基材）２０ａに有機樹脂の結合剤（接着剤、バインダー）２０ｂが被覆（コーティング）されている。芯材２０ａとしては、例えば、ステンレス粉やガラス粉が適用可能である。後述するように、芯材２０ａは、脱脂焼結を経て焼結体（最終的な三次元の造形物）となる。有機樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコールや、ポリアクリル酸等が適用可能である。また、図３Ｂに示すように、結合剤は２０ｂ、芯材２０ａにコーティングするのではなく、芯材２０ａと混合させて使うことも可能である。これまでの説明では、結合剤２０ｂは、粉体２０中に存在し、結合剤２０ｂを架橋結合させる造形液１０を塗布することで造形物を形成するとしたが、図３Ｃに示すように、粉体２０を芯材２０ａのみで構成し、結合剤を造形液１０に含ませて塗布して造形物を形成してもよい。

【0037】

図４は、本実施の形態にかかる立体造形装置が備える粉体供給装置の一例を示す図である。本実施の形態にかかる立体造形装置の造形槽２２に粉体２０を供給する機構が、図１に示す立体造形装置と異なるが、その他の構成は同様であるため適宜説明を省略する。

【0038】

粉体供給装置１００は、造形槽２２の粉体層３１に粉体を供給する粉体供給装置の一例である。また、粉体供給装置１００は、図４のＹ１方向およびＹ２方向に移動可能に設けられ、造形槽２２の上方を走査して、造形槽２２に対して粉体２０を供給する。

【0039】

本実施の形態では、粉体供給装置１００は、粉体保持部としてのホッパー１０１と、振動ふるい部１０７と、を備える。ホッパー１０１は、紛体２０を保持する。振動ふるい部１０７は、振動源１０３（図７Ａ参照）により振動する。これにより、ホッパー１０１で保持されていた粉体２０が造形槽２２に供給される。

【0040】

本実施の形態では、振動ふるい部１０７から造形槽２２へ供給される粉体供給口のＸ方向への長さ（幅）が、造形槽２２のＸ方向への長さ（幅）と同じであることが好ましい。本実施の形態では、粉体供給装置１００は、Ｙ１方向およびＹ２方向に移動して造形槽２２に対して粉体２０を供給する。

【0041】

また、粉体供給装置１００は、粉体供給装置１００を造形槽２２の上方で走査させる駆動部を有する。本実施の形態では、駆動部は、造形槽２２の上方で、Ｙ１方向およびＹ２方向に粉体供給装置１００を移動させる。

【0042】

ホッパー１０１を含む粉体供給装置１００は、供給槽２１が不要となるため、立体造形装置のマシンサイズを小さくすることができる。また、事前に造形槽２２に略均一に粉体２０を供給できるため平坦化する時の造形槽２２の粉面への圧力を均一化することができる。また、図１等で示したような供給槽２１および造形槽２２を設ける２槽方式では、造形槽２２の上流側と下流側で振動ブレード１４や平坦化ローラ１２で搬送している粉体２０の量が変化し、造形槽２２の粉面への圧力が変化し、パッキング密度のばらつきの原因となる。

【0043】

ここで、図５は造形槽２２と粉体供給口１０２との関係を示す図である。造形槽２２のα（粉体供給装置１００の移動方向（図４に示すＹ１方向およびＹ２方向））とβ（図４に示すＸ方向）との寸法比は、βが大きい長方形の方が、正方形やαが大きい長方形と比較すると生産性に優れる。これは、粉体供給装置１００の移動距離がαに依存するため、αが小さい方が粉体供給装置１００の移動距離が小さくなるためである。

【0044】

そこで、粉体供給口１０２の形状は、長手方向サイズが略βである長方形であることが望ましい。この構成により、粉体供給口１０２から一度に造形槽２２に対して長手方向βに略均一に粉体を供給することが可能である。なお、粉体供給口１０２のサイズがβより小さい場合は、粉体供給装置１００をβ方向に移動させる必要が生じる。

【0045】

一方、供給口が円形の粉体供給装置を用いる場合、供給口直径がβ以上あれば供給装置をβ方向に移動させずとも供給は可能であるが、β方向の粉体供給ばらつきが大きい。具体的には、供給口中央部の供給量が多く、供給口端部の供給量が少なくなり、後工程のパッキング密度ばらつきの原因となる。

【0046】

以上により、造形槽２２は、粉体供給装置１００の移動方向（図４に示すＹ１方向およびＹ２方向）が短手となる長方形が望ましく、粉体供給装置１００の粉体供給口１０２は造形槽２２の長手方向と略同じ長さであることが望ましい。

【0047】

ここで、図６は従来の粉体供給口と振動源との関係を示す図である。従来は、振動ふるいユニット２０７の振動源２０３が、粉体供給口２０２の短手方向に縦波を発生させるように、粉体供給口２０２の長手方向の略中央の振動面２０３ａに取り付けられている。この場合、粉体供給口２０２に取り付けられている振動ふるいユニット２０７の強度変化に影響を受けることになるので、粉体供給口２０２の長手方向の振動ばらつきの原因となる。このように振動がばらつくと、粉体供給口２０２からの粉体供給量もばらつくことになる。

【0048】

ここで、図７を用いて振動ふるい部１０７と振動源１０３について説明する。図７Ａは振動ふるい部１０７の一例を示す図、図７Ｂは振動ふるい部１０７の一例のＡ－Ａ断面を示す図、図７Ｃは振動ふるい部１０７の一例のＢ－Ｂ断面を示す図、図７Ｄは保持フレーム１０５と振動源１０３との関係を示す図である。なお、図７Ｂ（ｂ）は図７Ｂ（ａ）に示す振動ふるい部１０７の分解図である。

【0049】

図７Ａないし図７Ｄに示すように、振動ふるい部１０７は、振動源１０３と、粉体供給口１０２と、粉体供給口１０２を保持する保持フレーム１０５と、振動源１０３を保持する振動源保持フレーム１０６と、を備える。振動源１０３は、粉体供給口１０２に振動を与える。一例として粉体供給口１０２は、メッシュを用いる例を説明するがメッシュに限定されず、網、パンチングメタル、エッチングメタルなど適宜、媒体を選択できる。

【0050】

図７Ｂの粉体供給口１０２は、保持フレーム１０５と振動源保持フレーム１０６との間に設けられる。

【0051】

この構成により、振動源１０３からの振動を保持フレーム１０５と振動源保持フレーム１０６との２つのフレームから加えることができるため、効率的な振動伝達が可能となる。また、粉体供給口１０２を保持フレーム１０５と振動源保持フレーム１０６とで挟み込むことで、例えば、メッシュなどの媒体が粉体供給口１０２から剥がれることを防止することができる。

【0052】

加えて、振動ふるい部１０７は一定期間使用すると、粉体供給口１０２の摩耗や目詰まりなどでメッシュなどの媒体を交換する必要がある。そこで、保持フレーム１０５は、交換時のコスト低減や交換時の操作性を向上させるために、振動源保持フレーム１０６から取り外し可能となっている。例えば、図７Ａに示すように、粉体供給装置１００は、振動源１０３として、ボルト締めランジュバン型振動源（ＢＬＴ）を用いる。図７Ａは、振動源保持フレーム１０６とＢＬＴである振動源１０３が、ネジや溶接で固定される。図７Ｂは、振動源保持フレーム１０６と保持フレーム１０５が、ネジ１１０により固定される。

【0053】

この構成により、交換時に保持フレーム１０５を振動源保持フレーム１０６から取り外し、新たなメッシュなどの媒体を保持する保持フレーム１０５を振動源保持フレーム１０６に取り付けるだけで、交換が可能である。

【0054】

また、図７Ａないし図７Ｄに示すように、振動源１０３は、粉体供給装置１００の粉体供給口１０２の短手部側に設置される。この構成により、粉体供給口１０２の長手方向の振動を一定に保つことが可能であり、粉体供給口１０２からの粉体供給量も一定にすることが可能である。

【0055】

ところで、粉体供給装置１００は、粉体供給のために造形槽２２上をＹ１方向およびＹ２方向に移動する。粉体供給口１０２の長手部側に振動源１０３を設置すると、最も粉塵濃度が高い造形槽２２上を粉塵爆発の着火源となりうる振動源１０３が通過する構成となる。一方、本実施形態のように、粉体供給口１０２の短手部側に振動源１０３を設置すると、最も粉塵濃度が高い造形槽２２上を振動源１０３が通過しないため、立体造形装置の安全性を高めることができる。

【0056】

また、図７Ｄに示すように、保持フレーム１０５と振動源保持フレーム１０６とを別体化する場合、保持フレーム１０５と振動源保持フレーム１０６との両フレームとも、振動源１０３の振動面１０３ａに接触させる構成にする。こうすることで、振動源１０３から保持フレーム１０５と振動源保持フレーム１０６との両フレームおよび粉体供給口１０２へと効率的に振動を伝達することが可能となる。より詳細には、接触するフレームが増えることで振動伝達経路が増える。さらに、振動源１０３、保持フレーム１０５、粉体供給口１０２の順番で、最も効率的な経路で振動を伝達できる。

【0057】

加えて、振動源１０３、保持フレーム１０５、粉体供給口１０２の順番で、最も効率的経路の振動伝達をさらに向上させる必要がある。従って、保持フレーム１０５は、振動源１０３の振動面１０３ａに加圧させながら当接させている。このように保持フレーム１０５を振動源１０３の振動面１０３ａに加圧させながら当接させることで、振動を効率的に伝達することが可能である。

【0058】

また、図７Ｂに示すように、振動ふるい部１０７は、振動源１０３の振動を粉体供給口１０２に効率的に伝達させるために、振動ふるい部１０７とホッパー１０１との接続部などには、制振材や軟質素材などの制振部を設ける。例えば、図７Ｂは、ホッパー１０１と振動源保持フレーム１０６との接続部には防振ブッシュ１０８を制振部として設ける。また、図７Ｂに示すように、振動ふるい部１０７とホッパー１０１との接合部の粉漏れを防止する封止材１０９には軟質素材を使用して制振部としてもよい。このようにすることで、振動ふるい部１０７からホッパー１０１への不要な振動漏洩を防ぎ、振動源１０３に必要とされる出力を低減させることができる。

【0059】

加えて、振動源１０３から発生させる振動の周波数を２０ｋＨｚ以上の超音波領域にすることが好ましい。こうすることにより、５０μｍ以下の微粒子を振動ふるい部１０７から通過させることができる。また、メッシュ１０４の目詰まりが少なくなる。さらに、ブラシやタッピングボールが不要なため、異物混入のリスクが低下する。特に、立体造形装置では、２０μｍから１０μｍの微粒子を扱う場合、超音波領域でメッシュ１０４を振動させることは有効である。

【0060】

このように本実施形態によれば、ホッパーから造形槽に対して振動ふるいで粉体を供給する際に、造形槽に対して均一に粉体を供給することができる。

【0061】

また、本実施形態によれば、長方形形状の粉体供給口の短手部側に振動源を設置すると、最も粉塵濃度が高い造形槽上を振動源が通過しないため、立体造形装置の安全性を高めることができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 造形部
１００ 粉体供給装置
１０１ 粉体保持部
１０２ 粉体供給口
１０３ 振動源
１０５ 保持フレーム
１０６ 振動源保持フレーム
１０７ 振動ふるい部
１０８，１０９ 制振部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0063】

【特許文献1】特開２０１５－１５９２１号公報

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】