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(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】P2024132789
(43)【公開日】2024-10-01
(54)【発明の名称】立体造形装置、立体造形方法、制御装置、及び回収装置
(51)【国際特許分類】
B22F 10/73 20210101AFI20240920BHJP
B22F 1/14 20220101ALI20240920BHJP
B22F 10/14 20210101ALI20240920BHJP
B22F 12/90 20210101ALI20240920BHJP
B22F 12/63 20210101ALI20240920BHJP
B22F 12/80 20210101ALI20240920BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240920BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240920BHJP
B22F 10/38 20210101ALN20240920BHJP
【ＦＩ】
B22F10/73
B22F1/14 500
B22F10/14
B22F12/90
B22F12/63
B22F12/80
B33Y30/00
B33Y50/02
B22F10/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023122685
(22)【出願日】2023-07-27
(31)【優先権主張番号】P 2023043479
(32)【優先日】2023-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】萬 恭明
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 健治
【テーマコード（参考）】
4K018
【Ｆターム（参考）】
4K018BA08
4K018BA20
4K018BC12
4K018BC40
4K018DA35
(57)【要約】
【課題】回収粉を利用する立体造形において、造形品質を向上する。
【解決手段】立体造形装置１は、金属の粉末５０を含む造形物を造形する造形部３と、粉末５０の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部７と、少なくとも回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部２と、少なくとも粉末５０、回収粉、混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい粉末と回収粉の混合比を制御する制御部８と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】立体造形装置１は、金属の粉末５０を含む造形物を造形する造形部３と、粉末５０の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部７と、少なくとも回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部２と、少なくとも粉末５０、回収粉、混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい粉末と回収粉の混合比を制御する制御部８と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
【請求項2】
前記造形部は、
前記粉末に対し造形液を付与する付与部を含む請求項１に記載の立体造形装置。
前記粉末に対し造形液を付与する付与部を含む請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項3】
前記回収部は、
少なくとも前記造形部で使用された前記粉末の一部または、粉除去部で除去された粉末を回収する請求項１に記載の立体造形装置。
少なくとも前記造形部で使用された前記粉末の一部または、粉除去部で除去された粉末を回収する請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項4】
前記粉混合部は、
前記造形部で未使用の新粉と、前記回収粉とを混合する請求項１に記載の立体造形装置。
前記造形部で未使用の新粉と、前記回収粉とを混合する請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項5】
前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報は、
前記粉末の流動性、充填密度、粒度分布を含む請求項１に記載の立体造形装置。
前記粉末の流動性、充填密度、粒度分布を含む請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項6】
前記制御部は、
更に前記造形部の造形条件に関する情報に基づき、前記混合比を制御する請求項１に記載の立体造形装置。
更に前記造形部の造形条件に関する情報に基づき、前記混合比を制御する請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項7】
前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を推定する状態推定部を備え、
前記制御部は、前記状態推定部により推定された前記情報に基づき前記混合比を制御する、
請求項１に記載の立体造形装置。
前記制御部は、前記状態推定部により推定された前記情報に基づき前記混合比を制御する、
請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項8】
前記造形部の前記粉末の表面を撮影する撮影部を備え、
前記撮影部により撮影された画像に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
請求項１に記載の立体造形装置。
前記撮影部により撮影された画像に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項9】
前記粉混合部は、前記混合粉を撹拌するモータを有し、
前記制御部は、前記モータの駆動力に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
請求項１に記載の立体造形装置。
前記制御部は、前記モータの駆動力に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項10】
前記立体造形装置は、精度、コスト、速度を含む動作を選択でき、
前記制御部は、選択された前記動作に応じて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
請求項１に記載の立体造形装置。
前記制御部は、選択された前記動作に応じて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項11】
粉末を含む層を形成する形成部と、
前記層に対し造形液を付与する付与部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
前記形成部の造形条件に関する情報に基づき新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
前記層に対し造形液を付与する付与部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
前記形成部の造形条件に関する情報に基づき新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
【請求項12】
前記粉末は、金属を含む請求項１１に記載の立体造形装置。
【請求項13】
前記形成部は、前記粉末の表面に沿って回転しながら走査されることによって、前記表面を平坦化し、粉末層を形成する平坦部を含み、
前記造形条件は、造形物の体積、前記平坦部の走査速度、前記平坦部の回転速度、及び前記粉末層の積層厚さのいずれかを含む、
請求項１１に記載の立体造形装置。
前記造形条件は、造形物の体積、前記平坦部の走査速度、前記平坦部の回転速度、及び前記粉末層の積層厚さのいずれかを含む、
請求項１１に記載の立体造形装置。
【請求項14】
制御部は、
更に少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、前記混合粉の混合比を制御する請求項１１に記載の立体造形装置。
更に少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、前記混合粉の混合比を制御する請求項１１に記載の立体造形装置。
【請求項15】
金属の粉末を含む造形物を造形する造形ステップと、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収ステップと、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合ステップと、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する混合比調整ステップと、
を含む立体造形方法。
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収ステップと、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合ステップと、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する混合比調整ステップと、
を含む立体造形方法。
【請求項16】
前記造形物を焼結する焼結部を含む、
請求項１に記載の立体造形装置。
請求項１に記載の立体造形装置。
【請求項17】
金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、を備える立体造形装置の動作を制御する制御装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御装置。
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、を備える立体造形装置の動作を制御する制御装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御装置。
【請求項18】
金属の粉末を含む造形物を造形する造形装置で用いられた粉末の一部を回収粉として回収する回収装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、少なくとも前記回収粉を含んで生成される混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部を備える、
回収装置。
少なくとも前記粉末、前記回収粉、少なくとも前記回収粉を含んで生成される混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部を備える、
回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、立体造形装置、立体造形方法、制御装置、及び回収装置に関する。
【背景技術】
【0002】
粉体積層による三次元造形方式（粉体積層造形方式）では、粉末層の面上の造形領域に結合液（造形液）を付与するバインダージェット（ＢＪ）方式や、放射エネルギー吸収剤を含む造形用溶液を付与するハイスピードシンタリング（ＨＳＳ）方式などが知られている。
【0003】
これらの方式では、造形領域以外の粉末層の粉末は回収して、回収粉として再利用される場合がある。再利用される回収粉は、例えば造形工程の後の高温環境下での乾燥工程などの影響により、造形品質が影響を受ける場合がある。
【0004】
例えば、特許文献１には、再利用した材料粉体（リサイクル材）の流動性を測定し、測定結果に基づいて再利用前の未使用状態の材料粉体（バージン材）の粒度分布を変更したり、バージン材にシリカ粒子を添加して、リサイクル材（回収粉）の流動性の低下を抑えたりすることが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１は、回収粉を利用することによる造形品の品質低下を抑制する点で改善の余地がある。
【0006】
本発明は、回収粉を利用する立体造形において、造形品質を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明の一観点に係る立体造形装置は、金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【0008】
回収粉を利用する立体造形において、造形品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一実施形態に係る立体造形装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る造形部の構成の一例を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る造形部における造形プロセスを説明する模式図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る造形槽の断面を示す模式図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るグリーン体の断面示す模式図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る粉混合部の概略構成の一例を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る粉混合部の変形例を示す図である。
【図8】本発明の一実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る立体造形物の造形制御のフローチャートである。
【図11】本発明の一実施形態に係る混合比調整制御のフローチャートである。
【図12】本発明の一実施形態に係る造形条件による粉末の状態への影響を説明する図である。
【図13】本発明の一実施形態に係る流動性推定用の撮影画像の一例である。
【図14】本発明の一実施形態に係る充填密度推定用の撮影画像の一例である。
【図15】本発明の一実施形態に係る粒度分布計測用の撮影画像の一例である。
【図16】本発明の一実施形態に係る粉末及び粉末層と立体造形物の依存関係を示す図である。
【図17】本発明の一実施形態に係る造形部の第一変形例を示す図である。
【図18】本発明の一実施形態に係る造形部の第二変形例を示す図である。
【図19】本発明の一実施形態に係る混合比調整部の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0011】
以下の説明では、造形部３に形成される粉末５０の層を「粉末層５１」と呼ぶ。粉末層５１は、平坦化された層でもよい。また、粉末５０は、金属を含み、例えばアルミニウムやアルミニウム合金であるが、他の金属を含んでもよい。また、粉末層５１に対して造形液６０を付与した層を「造形層６１」を呼ぶ。造形層６１は、造形液６０が付与されることによって粉末５０が結合された層状造形物である。なお、「粉末層５１」及び「造形層６１」は、それぞれ一層のものをいう。さらに、複数の造形層６１が積層されて形成される集合体であり、かつ造形が完成する前の状態のものを「造形物」と呼ぶ。一方、複数の造形層６１が積層されて造形が完成し、焼結されたものを「立体造形物」と呼ぶ。
【0012】
また、以下の説明で用いる「混合粉」は、粉混合部２により混合された複数の粉末をさす。混合粉は、新しい粉末（以下、「新粉」と示す）と回収された粉末（以下、「回収粉」と示す）を含む。新粉は、造形部３で造形に用いられていない粉末である。また、回収粉は、新粉は、造形部３で造形に用いられた粉末である。また、回収粉は、造形部３から回収された粉末でもよいし、粉除去部５から回収された粉末でもよいし、これらの組み合わせでもよい。「混合比」とは、混合粉に含まれる新粉と回収粉の割合を示す。「混合比」としては、体積比や重量比など、任意の種類の比率を適用できる。
【0013】
【0014】
図１は、本発明の一実施形態に係る立体造形装置１の概略構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る立体造形装置１として、粉末層５１の面上の造形領域にバインダー（造形液６０）を付与するバインダージェット（ＢＪ）方式について説明する。ＢＪ方式では、粉末層５１に選択的に造形液６０を付与して固め、焼結することによって、任意形状の立体造形物を造形することができる。造形液６０は、例えばバインダーなどの樹脂や溶媒などのインクが含まれる。
【0015】
立体造形装置１は、粉混合部２と、造形部３と、乾燥部４と、粉除去部５と、焼結部６と、回収部７と、制御部８と、を備える。
【0016】
粉混合部２は、粉末５０を混合する。これによって、造形部３に供給する粉末５０としての混合粉を生成する。粉混合部２は、未だ造形に利用されていない新しい粉末（新粉）と、既に造形に利用されて回収部７により回収された粉末（回収粉）とを混合する。また、粉混合部２は、制御部８からの制御指令に基づき、所望の混合比で混合粉を混合して、造形部３に供給することができる。
【0017】
造形部３は、粉末５０を含む造形物を造形する。粉末５０は、少なくとも粉混合部２から供給される混合粉を含む。本実施形態では、造形部３は、ＢＪ方式によって造形を行う。なお、造形部３で利用された粉末５０の一部は、回収粉として回収部７で回収される。
【0018】
乾燥部４は、造形部３により造形された造形物を乾燥する。具体的には、乾燥部４は、造形物に含まれる造形液６０に含まれる溶媒等を乾燥する。乾燥部４では、造形部３にて造形した造形物を含む造形槽１２を加熱及び減圧し、乾燥させる。これにより、造形液６０に含まれるバインダーで粉末５０が固着した状態になる。
【0019】
粉除去部５は、乾燥部４により乾燥した造形物から余分な粉末５０を除去する。例えば空気を吹き付けて飛ばすなどの任意の手法を用いる。粉除去部５では、造形槽１２から造形液６０が付与されずに固着していない粉末５０を除去する。これにより、粉除去部５で、バインダーで固着された状態の立体物、すなわちグリーン体（Ｇ体）６２が得られる。なお、粉除去部５で、除去された粉末５０は、回収粉として回収部７で回収される。
【0020】
焼結部６は、グリーン体６２を焼結して最終的な立体造形物（Ｓ体）を生成する。焼結部６は、例えば焼結炉にて、グリーン体６２からバインダーを除き（脱脂）、焼結する。
【0021】
回収部７は、造形部３の粉末５０の少なくとも一部を回収粉として回収する。また、回収部７は、粉除去部５から粉末５０を回収する。回収部７は、粉混合部２に回収粉を供給する。
【0022】
制御部８は、立体造形装置１の各部の動作を制御する。特に本実施形態では、制御部８は、粉末５０の状態に関する情報と、造形部３の造形条件に関する情報との少なくとも一方に基づき、粉混合部２にて混合される粉末の混合比を制御する混合比調整制御を行う。制御部８は、混合比の情報を含む指令値（混合比指令）を粉混合部２に出力する。粉末５０の状態に関する情報は、例えば、少なくとも新粉、回収粉、混合粉の１つ以上の状態に関する情報である。また、粉末５０の状態に関する情報は、粉末の流動性、充填密度、粒度分布、モータの駆動力のいずれか１つ以上を含んでもいし、これらを組み合わせてもよい。造形条件は、造形物の体積、平坦部の走査速度、平坦部の回転速度、及び前記粉末層の積層厚さのいずれか１つ以上を含んでもいし、これらを組み合わせてもよい。また、これらの情報は、画像から判断してもよいし、既存の測定装置で測定してもよい。
【0023】
【0024】
なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向は、平坦部３１の回転軸の軸方向である。Ｙ方向は、平坦部３１の移動方向であり、粉末槽１０における供給槽１１、造形槽１２、及び余剰粉末槽１５の配列方向である。Ｚ方向は、供給ステージ１３および造形ステージ１４の昇降方向である。また、以下では説明の便宜上、Ｚ正方向側を上側、Ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。
【0025】
図２に示すように、造形部３は、粉末槽１０と、積層ユニット３０と、付与部４０と、を備える。
【0026】
粉末槽１０は、粉末５０を含む粉末層５１を造形する。付与部４０は、粉末層５１に造形液６０を付与し、造形層６１を形成する。造形部３では、複数の造形層６１が積層され造形物が造形される。
【0027】
粉末槽１０は、供給槽１１、造形槽１２、供給ステージ１３、造形ステージ１４および余剰粉末槽１５を含む。粉末槽１０は、箱型の形状となっている。供給槽１１、造形槽１２、および余剰粉末槽１５の３つの上面が開放されている。
【0028】
粉末槽１０の供給槽１１は、粉末５０を造形槽１２に供給する槽である。また、供給槽１１は、造形槽１２に供給するための粉末５０を保持する。供給槽１１の底部は、供給ステージ１３が設けられている。供給ステージ１３は鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する。供給ステージ１３の側面は、供給槽１１の内側面に接するように配置されている。
【0029】
粉末槽１０の造形槽１２は、供給槽１１から造形に必要となる粉末５０が供給される。造形槽１２には、粉末層５１および造形層６１が形成される。さらに、造形槽１２には、複数の造形層６１が積層され造形物が造形される。
【0030】
供給槽１１と造形槽１２の底部は、それぞれ供給ステージ１３と造形ステージ１４が設けられ、鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する。造形ステージ１４の側面は、造形槽１２の内側面に接するように配置されている。 供給ステージ１３および造形ステージ１４の上面は水平に保たれている。
【0031】
粉末槽１０の余剰粉末槽１５は、粉末層５１を形成する際に平坦部３１によって平坦化された粉末５０のうち、余剰となる粉末５０を保持する槽である。余剰粉末槽１５の底部には、粉末５０を吸引する手段を設けても良いし、余剰粉末槽１５が取り外せる手段としてもよい。余剰粉末槽１５は造形槽１２の隣に配置されている。余剰粉末槽１５に保持される余剰の粉末５０は、上述の任意の手法を適用して回収部７により回収され、回収部７から粉混合部２に回収粉として再供給される。
【0032】
供給槽１１に保持される粉末５０は、例えば造形部３の造形開始前や、供給槽１１の粉末５０の量が減少したときなどの任意のタイミングで、粉混合部２によって混合粉が供給されて適宜補充される。なお、粉末槽１０は、供給槽１１と造形槽１２の２つの槽を有する構成を例示したが、供給槽１１を設けずに造形槽１２に粉混合部２から粉末５０を直接供給してもよい。
【0033】
粉混合部２から供給槽１１に粉末５０を搬送する方法としては、スクリュ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。
【0034】
なお、図２の例では、粉末槽１０は、単一の箱体の内部空間をＹ方向に沿って３つの空間に区分して、供給槽１１、造形槽１２、及び余剰粉末槽１５を形成する構成を例示している。しかしながら粉末槽１０の構成は図２の例に限られない。例えば、供給槽１１、造形槽１２、及び余剰粉末槽１５をそれぞれ別の箱体で形成する構成でもよい。この構成の場合、供給槽１１と造形槽１２とのＹ方向に対向する面と、造形槽１２と余剰粉末槽１５とのＹ方向に対向する面とを密着するよう設置するのが好ましい。これにより、各槽間での粉末５０を移動させる際に粉末５０が外部に漏れるのを抑制でき、粉末５０の移動をより確実にできる。また、図１を参照して説明したように、造形部３にて造形された造形物が含まれる造形槽１２を乾燥部４や粉除去部５に搬送することを容易にできる。
【0035】
また、積層ユニット３０は、平坦部３１、粉末除去部３２を有する。
【0036】
積層ユニット３０の平坦部３１は、造形層６１や粉末層５１を平坦化する。平坦部３１は、粉末５０の表面に沿って回転体としてのリコータを回転しながら走査することにより造形層６１や粉末層５１を平坦化する。平坦部３１が回転駆動することによって、供給槽１１の供給ステージ１３の粉末５０が造形槽１２に供給され、粉末層５１を形成する。平坦部３１は、造形ステージ１４のステージ面（粉末５０が積載される面）に沿ってＹ方向に往復移動する。より具体的には、平坦部３１は、供給槽１１の外側から供給槽１１および造形槽１２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、粉末５０が造形槽１２上へと移送供給され、平坦部３１が造形槽１２上を通過しながら粉末５０を平坦化することで粉末層５１が形成される。平坦部３１は、造形槽１２および供給槽１１の内寸よりも長い部材である。なお、平坦部３１は板状部材としてブレードまたはバーを用いてもよい。
【0037】
積層ユニット３０の粉末除去部３２は、平坦部３１に付着した粉末を除去する。粉末除去部３２は、平坦部３１の周面に接触した状態で、平坦部３１とともに移動する。
【0038】
付与部４０は、キャリッジ４１とヘッド４２を含む。
【0039】
ヘッド４２は、粉末層５１に造形液６０を付与する。ヘッド４２は、例えば、インクジェットヘッドであり、複数のノズルを配列したノズル列が配置されている。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付与させることにより、カラーの造形物を形成してもよいし、１色の造形液を複数のノズルからそれぞれ付与してもよい。造形液６０の付与の方式としては、インクジェット方式やディスペンサー方式としてもよい。
【0040】
ヘッド４２は、キャリッジ４１に少なくとも１つ以上搭載され、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方向に往復移動する。
【0041】
また、特に本実施形態では、造形部３は撮影部１６を備える。撮影部１６は、粉末の表面を撮影する。撮影部１６は、例えば造形槽１２の上方に設置され、画角に造形槽１２の上方開口部の全面が収まるように設置される。なお、撮影部１６は、造形部３の内部の所定の位置として、粉末５０の表面を撮影できる位置であれば特に位置は限定されない。また、撮影部１６は、造形部３の外部に設置して粉末５０の状態を撮影してもよい。撮影部１６は、制御部８により動作を制御され、各種テストを実施するときの造形槽１２上の粉末５０の表面を撮影し、撮影した画像である画像情報を制御部８に出力する。撮影部１６は、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳカメラ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Camera）等を用いる。撮影部１６は、ステレオカメラとして異なる撮影位置から重複した撮影領域で測定対象物を撮影してもよい。また、撮像部の数は限定されず、複数台であってもよい。撮影部１６は、三次元計測装置として、撮影した画像情報から粉末５０の表面の点群を計測してもよい。
【0042】
【0043】
造形部３は、供給槽１１に粉末５０を満たした状態で造形を開始する。供給槽１１の底面（供給ステージ１３）を上昇させ、造形槽１２の底面（造形ステージ１４）を下降させる。供給槽１１の底面上昇分だけ粉末５０が供給槽１１の上にあふれる。平坦部３１を回転させながら供給槽１１上から造形槽１２上に走査される。これによって、供給槽１１の上のあふれた粉末５０が、造形槽１２まで搬送され、造形槽１２内に移動する。造形槽１２には、造形槽１２の底面下降分だけ粉末５０が敷かれ、それ以上の粉はあふれる。次に、平坦部３１が造形槽１２より余剰粉末槽１５へ走査される。これにより造形槽１２からあふれた粉末５０は、余剰粉末槽１５内に投入される。余剰粉末槽１５内の粉末５０は、回収部７により回収される。
【0044】
その後、図３に示すように付与部４０のインクジェットヘッド４２が造形槽１２上を走査される。これによって、造形液６０は、任意の画像パターンで造形槽１２内の粉末５０のうち最上位の粉末層５１に付与される。これにより粉末層５１に、粉末５０に造形液６０が浸透した造形層６１が形成される。以上を一層分の動作として、これを何度も繰り返し積層する。最終的に、造形槽１２の中に粉末５０が満たされ、内部に選択的に造形液６０が付与された領域（複数の積層された造形層６１）がある状態となる。
【0045】
図４は、本発明の一実施形態に係る造形槽１２の断面を示す模式図である。図５は、本発明の一実施形態に係るグリーン体６２の断面示す模式図である。図４、図５参照して、乾燥部４から粉除去部５までの工程について説明する。
【0046】
図４は造形部３で造形した後の造形槽１２の断面をあらわしている。造形槽１２の内部は、粉末５０が満たされており、造形液６０が付与された領域（造形層６１）と、造形液６０が付与されていない領域がある。造形液６０が付与された直後は、造形液６０が粉末５０の粒子間に浸透しているだけで、固着していない。そこで、造形槽１２を乾燥部４に入れて乾燥させる。造形液６０の液体成分が蒸発し、造形液６０に含まれるバインダー成分だけがあとに残り、粉末５０の粒子どうしが固着した状態になる。
【0047】
粉除去部５にて、造形液６０が付与されず固着しなかった領域の粉末５０を造形層６１から除去する。粉除去部５にて除去された粉末５０は、回収部７により回収される。図５は、造形槽１２から造形層６１の周囲の粉末５０を除去、回収したあとに残った、造形物（グリーン体６２）の断面をあらわす。
【0048】
【0049】
図６に示すように、粉混合部２は、撹拌タンク２１と、モータ２２と、スクリュ２３と、タンク２４、２５と、回収粉用タンク２５と、コック２６、２７、２８と、混合粉取り出し口２９とを有する。
【0050】
撹拌タンク２１は、粉末５０を保持および攪拌するタンクである。モータ２２は、スクリュ２３を駆動させる。スクリュ２３は、撹拌タンク２１の中に設置され、モータ２２を駆動することにより、所定の回転速度で回転する。
【0051】
したがって、撹拌タンク２１は、モータ２２でスクリュ２３を回転させることで、粉末を撹拌し、均一に混合する。撹拌タンク２１内に保持されている混合粉の量や、新粉と混合粉の混合比等によって、制御部８からのスクリュ２３の回転速度の指令値と、回転速度に必要なモータ２２の駆動力が異なる場合がある。そこで、例えばスクリュ２３を所定の回転速度で回転させるために要したモータ２２の消費電力の情報を制御部８に送信する。そして、制御部８が消費電力の情報に基づきモータ２２の駆動力を推定する。制御部８は、推定したモータ２２の駆動力に基づき、粉末の状態に関する情報を決定する。
【0052】
新粉用タンク２４は新粉が保持される。回収粉用タンク２５は回収粉が保持される。新粉用タンク２４と回収粉用タンク２５の２つのタンクは、それぞれコック２６、２７を介して撹拌タンク２１とつながっている。これにより、各々のタンク２４、２５から撹拌タンク２１に粉を供給することができる。
【0053】
各コック２６、２７は、制御部８からの指令により、開閉する。これによって、粉混合部２は、混合粉の混合比を調節することができる。
【0054】
また、新粉用タンク２４、回収粉用タンク２５には重量測定機能がある。例えば、撹拌タンク２１に粉を供給した前後の重量の差分から、撹拌タンク２１に投入した粉の重さ、新粉と回収粉の重量比、などを測定する。なお、新粉及び回収粉の撹拌タンク２１への投入量の計測手法は、例えば体積など、重量以外の情報に基づくものでもよい。
【0055】
混合粉取り出し口２９は、撹拌タンク２１の下部のコック２８を介して、混合した粉末を取り出すことができる。制御部８からの指令により、コック２８を開閉することによって、粉混合部２から造形部３への混合粉の供給量を調節することができる。
【0056】
ここで、回収粉を再利用する際の課題について補足する。造形で使用すると粉末５０の状態が変化する。例えば、造形部３の造形槽１２から回収した粉末５０は、造形液６０が微量でも付着している可能性があったり、造形中に空気にさらされることで酸化したりして、粉末５０の状態が変化する。また、乾燥部４で高温にさらされた粉末５０は粒子表面が改質して粉末５０の状態が変化する。これらの変化により、造形部３や粉除去部５から回収された回収粉は、新粉と状態が異なる。よって、回収粉を再利用しても造形品質を向上する必要がある。
【0057】
このため、制御部８が、造形部３の造形条件に関する情報と、粉末５０の状態に関する情報との少なくとも一方にもとづき、造形部３に供給する混合粉が所望の特性になるように、新粉及び回収粉の混合比を制御することが有効になる。
【0058】
【0059】
図７の粉混合部２は、図６の回収粉用タンク２５の他に、２種類の新粉がそれぞれ蓄積される第一新粉用タンク２４Ａ及び第二新粉用タンク２４Ｂを有する。第一新粉用タンク２４Ａ及び第二新粉用タンク２４Ｂは、それぞれコック２６Ａ、２６Ｂ介して撹拌タンク２１につながっている。制御部８からの指令により、各コック２６Ａ、２６Ｂ、２７の開閉を調整する。これにより２種類の新粉と、回収粉とを含む３種類の粉を所望の混合比で撹拌タンク２１に供給して混合することができる。
【0060】
ここで、２種類の新粉は、特性の異なる２種類の粉である。例えば、所定の前処理をした粉と前処理をしていない粉の２種類の粉、粒径が異なる２種類の粉等、もしくは、これらを組み合わせでもよい。なお、図７の例では新粉を２種類に増やす構成を例示しているが、３種類以上の複数種の新粉を回収粉と混合する構成でもよい。
【0061】
このように粉混合部２は、造形部３で未使用の２種類以上の新粉と、回収粉を混合する。制御部８は、２種類以上の新粉のそれぞれと、回収粉との混合比を制御する。これによって、造形品質が向上する。例えば、粒径が異なる粉末を混合した場合、１種類の粉径の新粉の場合よりも密度を高めることが容易になる。これは、径の大きい粒子間の隙間に、径の小さい粒子が入り込むことができるからである。密度を高めることができると、高強度の造形物ができる可能性が高くなる。
【0062】
特性の異なる２種類以上の新粉として、新粉Ａと新粉Ｂを使って造形する際の課題について説明する。本実施形態の立体造形装置１を使って最初に造形する際は、回収粉は無く、新粉ＡとＢ（新粉ＡＢ）のみを混合して造形に使用する。例えば新粉Ａと新粉Ｂは等しい重量で混合することとする。しかし、回収粉は、新粉Ａと新粉Ｂの等しい重量とは限らない。粉末は造形中に散逸してしまい、完全に回収することが難しいため、新粉Ａと新粉Ｂの回収率が異なる等が考えられる。このため、回収粉は、新粉ＡＢの特性とは異なる可能性がある。よって、回収粉は新粉ＡＢと特性が変化してしまうので、回収粉を再利用しても造形品質の向上が課題となる。
【0063】
このため、造形部３の造形条件に関する情報と、粉末５０の状態に関する情報の少なくとも一方にもとづき、造形部３に供給する混合粉が所望の特性になるように、複数の新粉のそれぞれと、回収粉との混合比を決めることが有効になる。
【0064】
【0065】
図８は、本発明の一実施形態に係る制御部８の機能ブロック図である。制御部８は、造形制御部８１と、造形条件記録部８２と、状態推定部８３と、混合比調整部８４とを有する。
【0066】
造形制御部８１は、造形部３の動作を制御する。造形制御部８１は、例えば立体造形装置１の外部の造形データ作成装置１０４などから、造形対象の立体造形物に関する造形データが入力されると、造形データに基づいて造形部３の造形動作を計画する。そして、計画に基づく造形指令を造形部３に出力して、造形指令に基づき造形部３を動作させることによって、造形部３に所望の造形動作を行わせる。また、造形制御部８１は、造形指令に含まれる造形部３の造形条件の情報を造形条件記録部８２に出力する。
【0067】
造形条件記録部８２は、造形条件に関する情報を記録する。具体的には、造形制御部８１から入力された造形部３の造形条件に関する情報を記録して保存する。ここで、造形条件とは、例えば造形物の体積、平坦部３１の走査速度、平坦部３１の回転速度、粉末層５１の積層厚さ、などの情報を含む。
【0068】
状態推定部８３は、粉末５０の状態に関する情報を推定する。例えば、状態推定部８３には、撮影部１６により撮影された粉末５０の画像が入力され、画像に基づいて粉末５０の状態に関する情報を推定する。なお、画像を用いず、既存の装置を用いて測定値に基づいて、粉末５０の状態に関する情報を推定してもよい。また、状態推定部８３には、粉混合部２のモータ２２の消費電力も入力され、消費電力に基づいて粉末５０の状態に関する情報を推定できる。状態推定部８３は、粉末５０の状態に関する情報（図８では「粉末状態」と表記する）を混合比調整部８４に出力する。
【0069】
混合比調整部８４は、造形条件記録部８２に記録されている造形条件の情報と、状態推定部８３から入力される粉末５０の状態に関する情報の少なくとも１つ以上に基づき、新粉と混合粉の混合比を調整する。混合比調整部８４は、調整後の混合比で混合粉を生成するための混合比指令を粉混合部２に出力する。
【0070】
図９は、本発明の一実施形態に係る制御部８のハードウェア構成の一例を示す図である。
【0071】
図９に示すように、立体造形装置１の制御部８は、ＣＰＵ１０１（Central Processing Unit）、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ＲＯＭ１０２（Read Only Memory）、造形データ等を一時格納するＲＡＭ１０３（Random Access Memory）が含まれる。また、外部のコンピュータ等の造形データ作成装置１０４から造形データを受信する。 造形データ作成装置１０４は、最終形態の造形物を造形層６１にスライスした造形データを作成する。制御部８は、造形層６１毎に造形の動作を制御する。なお、造形データ作成装置１０４は、立体造形装置１と別体としてもよいし、一体としてもよい。また、制御部８は、立体造形装置１の内部にあってもよいし、立体造形装置１の外部にあってもよい。
【0072】
【0073】
ステップＳ１では、立体造形装置１のユーザにより動作モードが選択される。ユーザは、例えば立体造形装置１の内部に設置される、または外部に通信可能に接続される入力装置を介して、所望の動作モードを選択する入力操作を行う。選択された動作モードの情報は制御部８の混合比調整部８４に入力される。
【0074】
ここで、ユーザは、動作モードとして、例えば、形状精度優先モード、粉コスト優先モード、造形速度優先モードのいずれかを選択できる。選択された動作モードによって、同条件下であっても新粉, 回収粉の調整後の混合比を変化させることができる。このようなモード選択を実装することにより、ユーザに応じて最適な造形ができる。造形において、形状精度と粉コストと造形速度はトレードオフの関係にある。ユーザに応じて、動作モードのうち、どれを優先するかを選択できることは有効である。
【0075】
「形状精度優先モード」では、混合粉における新粉の割合を増やす。一般的に、粉末は再利用することで劣化し、造形品質の低下につながるからである。
【0076】
「粉コスト優先モード」では、混合粉における回収粉の割合を増やす。再利用することでコストが低減する。粉末は再利用することで劣化するので、回収粉の割合を増やすと造形品質の低下する可能性がある。しかしながら、例えば、平坦部３１の速度を調節することで造形品質は一定に保つことができる。
【0077】
「造形速度優先モード」では、平坦部３１が動作する際の粉末５０の流動性が高くなるように混合粉の新粉または回収粉の割合を増やす。これによって平坦部３１の速度をあげることができる。
【0078】
ステップＳ２では、混合比調整部８４により、粉末５０の状態に関する情報と、造形部３の造形条件に関する情報との少なくとも一方に基づき、新粉と回収粉の混合比が設定される（混合比調整ステップ）。混合比調整部８４は、混合比調整制御のフローチャートの各処理を実施して、ステップＳ１にて選択された動作モードに適するように混合比を調整して設定することができる。なお、混合比調整制御では、図１１に示すサブルーチン処理を実行する。混合比調整制御の詳細については図１１を参照して後述する。もしくは、ステップＳ１にて動作モードを選択せず、図１１に従って混合比を設定しても良い。混合比調整部８４は、設定した混合比の情報を含む混合比指令を粉混合部２に出力する。
【0079】
ステップＳ３では、粉混合部２により、ステップＳ２にて設定された混合比に基づき、新粉と回収粉とを混合する（粉混合ステップ）。粉混合部２で混合された混合粉を造形部３に供給する。
【0080】
ステップＳ４では、造形部３により、ステップＳ３で混合された混合粉を用いて造形物を造形する（造形ステップ）。ここで、造形制御部８１により、造形部３の動作が制御される。造形物が収容される造形槽１２は、造形部３から乾燥部４に搬送される。また、造形部３において造形槽１２から溢れた余剰粉は回収部７により回収され、粉混合部２に供給される（回収ステップ）。
【0081】
また、ステップＳ４では、造形制御部８１は、造形工程にて用いられた造形部３の造形条件に関する情報を造形条件記録部８２に出力して、造形条件記録部８２に記録する。造形条件記録部８２に記録される造形条件とは、例えば造形物の体積、平坦部３１の走査速度、平坦部３１の回転速度、粉末層５１の積層厚さ、などの情報を含む。
【0082】
ステップＳ５では、乾燥部４により、ステップＳ４にて造形された造形物が乾燥される。乾燥部４は、制御部８からの制御指令に応じた乾燥温度や乾燥時間で造形物を乾燥する。乾燥完了後の造形物が収容される造形槽１２は、乾燥部４から粉除去部５に搬送される。
【0083】
ステップＳ６では、粉除去部５により、ステップＳ４にて乾燥された造形物から余剰粉が除去される。余剰粉は回収部７により回収される（回収ステップ）。余剰粉が除去された造形物は、粉除去部５から焼結部６に搬送される。また、余剰粉は回収部７により回収され、粉混合部２に供給される。
【0084】
ステップＳ７では、焼結部６により、ステップＳ６で余剰粉が除去された造形物が焼結される。ステップＳ７の処理が完了するとメインフローを終了する。
【0085】
【0086】
ステップＳ１１では、混合比調整部８４により、ステップＳ１にて選択された動作モードに基づき目標値と許容範囲が設定される。許容範囲とは、例えば以下のステップＳ１２～Ｓ１４にて推定される粉末５０の推定値について、目標値からの偏差を許容できる範囲である。例えば、「形状精度優先モード」が選択された場合、立体造形物の形状精度が向上するように粉末層５１の充填密度の目標値を大きくする。この結果、混合粉における新粉の割合が相対的に増える設定をする。また、「粉コスト優先モード」が選択された場合、粉末５０の流動性や粉末層５１の流動性、充填密度の許容範囲を大きくする。この結果、混合粉における回収粉の割合が相対的に増える設定をする。また、「造形速度優先モード」が選択された場合、現在の混合粉の流動性に応じて、粉末層５１の充填密度の許容範囲を大きく設定する。この結果、混合粉における新粉または回収粉の割合の下限値は、基準値より大きくなる。これにより、混合粉の流動性が相対的に高くなる。
【0087】
そして、制御部８は、ステップＳ１にて選択された動作モードに応じて、粉末５０の混合比を変更するよう、混合比を制御する。選択された動作モードに応じて目標値と許容範囲を変更する構成とすることにより、ユーザに応じて最適な造形ができる。さらに、選択された動作モードによる制約の条件下での最適な混合比の調整もできる。
【0088】
ステップＳ１２では、状態推定部８３により、粉混合部２のモータ消費電力に基づき、粉末５０の状態に関する情報を推定する。例えば、粉末５０の状態に関する情報として混合粉または回収粉の流動性を推定し、混合比を決定する。状態推定部８３による混合粉または回収粉の流動性は、モータ２２の消費電力から推定される。なお、モータ２２の消費電力は、モータ２２の制御値（ＯＮ／ＯＦＦを制御するＰＷＭ比）や、モータ２２の消費電流、などの情報も含まれる。
【0089】
ステップＳ１２における流動性の推定手法は例えば以下のとおりである。撹拌タンク２１に投入する新粉と回収粉の量と、モータ２２の回転速度を一定にして、モータ２２の消費電力を測定する。もしくは、撹拌タンク２１に投入する混合粉の量を変化させて、モータ２２の消費電力の変化量を測定する。次に、消費電力が所定の値以下か否か判断する。モータ２２の消費電力と粉末５０の流動性とは比例するので、モータ２２の消費電力から流動性を推定できる。なお、モータ２２の消費電力の変化量を測定する場合、全ての消費電力が所定の値以下になっているか否か判断する。
【0090】
モータ２２の消費電力が所定の値以下の場合には、粉末５０の流動性が高いと判断する。一方、モータ２２の消費電力が所定の値より大きい場合には、流動性が低いと判断する。この手法の場合、流動性が高いと判断した場合には相対的に大きい推定値を選択し、流動性が低いと判断した場合には相対的に小さい推定値を選択することができる。
【0091】
このように粉混合部２のモータ消費電力などのモータ２２の駆動力に基づき混合粉や回収粉の流動性を推定する。例えばモータ消費電力が一定になるように、新粉、回収粉の混合比を調整すれば、造形品質の向上に必要な流動性の範囲の粉末５０を造形に使用できる。また、モータ消費電力は簡便に取得できるので、粉末５０の状態に関する情報を簡便に推定できる。
【0092】
ステップＳ１２において推定された混合粉または回収粉の流動性の推定値と、ステップＳ１１にて設定された流動性の目標値との偏差が、ステップＳ１１にて設定された許容範囲内である場合にはステップＳ１３に進む。一方、偏差が許容範囲を越える場合には、ステップＳ１５に進み、混合比調整部８４により粉末５０の混合比が調整される。なお、Ｓ１２でモータ２２の駆動力の推定を省略して、Ｓ１３に進んでもよい。
【0093】
ステップＳ１５では、流動性の推定値が目標値に対して許容範囲より高い場合、新粉の混合比を減らす。したがって、現在の粉末５０の流動性から下がるように混合比を制御する。一方、流動性の推定値が目標値に対して許容範囲より低い場合、新粉の混合比を増やす。したがって、現在の粉末５０の流動性から上がるように混合比を制御する。
【0094】
また、ステップＳ１５では、複数の新粉を混合する構成の場合には、複数の新粉の混合比を変更してもよい。例えば、流動性を上げる場合には、相対的に流動性の高い方の新粉の比率を増やしてもよい。また、流動性を下げる場合には、相対的に流動性の低い方の新粉の比率を増やしてもよい。ステップＳ１５の処理が完了すると、図１０のメインフローに戻る。
【0095】
ステップＳ１３では、混合比調整部８４により、造形部３の造形条件に関する情報に基づき、造形工程にて用いられる粉末５０の特性が推定される。混合比調整部８４は、例えば造形条件記録部８２から直近の造形工程における造形条件に関する情報を取得し、粉末５０の状態に関する情報を推定する。例えば、粉末５０の粒度分布を推定する。
【0096】
ステップＳ１３において推定された粉末５０の粒度分布の推定値と、ステップＳ１１にて設定された流動分布の目標値との偏差が、ステップＳ１１にて設定された許容範囲内である場合にはステップＳ１４に進む。一方、偏差が許容範囲を越える場合には、ステップＳ１６に進み、混合比調整部８４により粉末５０の混合比が調整される。なお、Ｓ１３で造形部３の造形条件に関する情報の推定を省略して、Ｓ１４またはＳ１６に進んでもよい。
【0097】
ステップＳ１６では、新粉と回収粉の混合比を制御して、現在の粉末５０の粒度分布を所望の範囲にする。また、ステップＳ１６では、複数の新粉を混合する構成の場合には、複数の新粉の混合比を変更して、現在の粉末５０の粒度分布が所望の範囲になるよう混合比を制御してもよい。ステップＳ１６の処理が完了すると、図１０のメインフローに戻る。
【0098】
ステップＳ１４では、状態推定部８３により、造形部３で使用されている混合粉の状態を推定するためのテストが実施される。テストは、「流動性テスト（Ｓ１４ａ）」、「充填密度テスト（Ｓ１４ｂ）」、「粒度分布テスト（Ｓ１４ｃ）」の３種類である。各テストは、まず、撮影部１６が粉末５０の表面を撮影する。次に、状態推定部８３は、撮像画像に基づき粉末５０の状態に関する情報を推定する。例えば、粉末５０の状態に関する情報として混合粉の流動性、充填密度、粒度分布などが推定される。
【0099】
【0100】
＜流動性テスト（Ｓ１４ａ）＞
粉末５０の流動性が基準値より悪すぎても良すぎても造形品質に影響する。粉末５０の流動性が悪すぎると、平坦部３１で粉末５０が均一にならない。この場合、粉末層５１の中に空隙ができたり、平坦部３１の移動による剪断力で粉末層５１にクラックが発生したりする。一方で、粉末５０の流動性が良すぎると、粉末層５１を積層していく度に下層の粉末５０まで一緒に流動して、造形品質が低下する。このため、ステップＳ１４ａの流動性テストでは、撮影部１６の撮影画像から粉末５０の流動性を推定し、粉末５０が所定の範囲になるように新粉と回収粉の混合比を決定する。
粉末５０の流動性が基準値より悪すぎても良すぎても造形品質に影響する。粉末５０の流動性が悪すぎると、平坦部３１で粉末５０が均一にならない。この場合、粉末層５１の中に空隙ができたり、平坦部３１の移動による剪断力で粉末層５１にクラックが発生したりする。一方で、粉末５０の流動性が良すぎると、粉末層５１を積層していく度に下層の粉末５０まで一緒に流動して、造形品質が低下する。このため、ステップＳ１４ａの流動性テストでは、撮影部１６の撮影画像から粉末５０の流動性を推定し、粉末５０が所定の範囲になるように新粉と回収粉の混合比を決定する。
【0101】
図１３を参照してステップＳ１４ａの流動性テストの概要を説明する。図１３は、本発明の一実施形態に係る流動性推定用の撮影画像の一例である。流動性テストでは、例えば平坦部３１の走査速度または回転速度の１つ以上を変えて動作させた後、撮影部１６が粉末５０の表面を撮影する。撮影画像から粉末５０の流動性を推定する。これにより、粉末５０の表面のムラＰがより確実に、より顕著に生じ、撮影画像からムラＰの発生を判定しやすくなる。また、どの程度の平坦部３１の走査速度や回転速度でムラＰが生じるかを判定できるので、粉末５０の流動性を推定できる。図１３（Ａ）は、正常な粉末５０の表面を撮影した画像の一例である。図１３（Ａ）は、粉末５０の表面は全体に亘って均一になっている。
【0102】
【0103】
また、別方式の流動性テストでは、例えば平坦部３１による動作の途中で、平坦部３１が走査方向の一端から他端に到達する前のタイミングで平坦部３１を停止させる。これにより、粉末層５１のうち平坦部３１と接触している部分の粉末５０が走査方向に飛散するので、粉末５０が飛散した状態の粉末５０の表面を撮影した画像から粉末５０の流動性を推定できる。
【0104】
粉末５０の流動性が良くなるほど、平坦部３１を停止させてときに粉末５０が飛散する距離や面積は大きくなると考えられる。また、飛散した粉末５０は表面上にムラとなって残るため、撮像画像から飛散の状況を判別できる。このため、例えば画像から、平坦部３１の停止位置から走査方向に沿って最も遠くに到達した粉末５０の距離や、飛散した粉末５０の領域の面積などを測定すれば、粉末５０の流動性を推定できる。例えば流動性が良くなるほど、飛散した粉末５０の距離が大きくなり、また、飛散した粉末５０の領域の面積が大きくなる。
【0105】
流動性テストの結果、粉末５０の流動性が悪すぎる場合には、現在の粉末５０の流動性から上がるように新粉と回収粉との混合比を制御する。一方、粉末５０の流動性が良すぎる場合には、現在の粉末５０の流動性から下がるように新粉と回収粉との混合比を制御する。
【0106】
図１１のフローチャートでは、ステップＳ１４ａにおいて推定された粉末５０の流動性の推定値と、ステップＳ１１にて設定された流動性の目標値との偏差が、ステップＳ１１にて設定された許容範囲内である場合にはステップＳ１４ｂに進む。一方、偏差が許容範囲を越える場合には、ステップＳ１５に進み、混合比調整部８４により粉末５０の混合比が調整される。
【0107】
ステップＳ１５では、流動性の推定値が目標値に対して許容範囲より高い場合、すなわち推定された粉末５０の流動性が良い場合、新粉の混合比を減らす。したがって、流動性が下がるように混合比を制御する。一方、流動性の推定値が目標値に対して許容範囲より低い場合、すなわち推定された粉末５０の流動性が悪い場合、新粉の混合比を増やす。したがって、流動性が上がるように混合比を制御する。
【0108】
また、ステップＳ１５では、複数の新粉を混合する構成の場合には、複数の新粉の混合比を変更してもよい。例えば、流動性を上げる場合には、相対的に流動性の高い方の新粉の比率を増やしてもよい。また、流動性を下げる場合には、相対的に流動性の低い方の新粉の比率を増やしてもよい。ステップＳ１５の処理が完了すると、図１０のメインフローに戻る。
【0109】
＜充填密度テスト（Ｓ１４ｂ）＞
図１４を参照してステップＳ１４ｂの充填密度テストの概要を説明する。図１４は、本発明の一実施形態に係る充填密度推定用の撮影画像の一例である。ステップＳ１４ｂの充填密度テストでは、造形液６０を規定量よりも多くして付与し、所定の時間経過後の粉末５０の表面を撮影する。撮影画像から充填密度を推定する。
図１４を参照してステップＳ１４ｂの充填密度テストの概要を説明する。図１４は、本発明の一実施形態に係る充填密度推定用の撮影画像の一例である。ステップＳ１４ｂの充填密度テストでは、造形液６０を規定量よりも多くして付与し、所定の時間経過後の粉末５０の表面を撮影する。撮影画像から充填密度を推定する。
【0110】
充填密度が高い場合、造形液６０が浸透して細かな形状がつぶれてしまい、造形品質が悪化する。これは、粉末５０と造形液６０の濡れ性の向上、造形液６０の粘度の低下等の特性変化が起きる可能性がある。
【0111】
一方で、充填密度が低い場合、造形液６０の浸透による造形品質の悪化はない。しかし、粉末５０と造形液６０の濡れ性の低下、造形液６０の粘度の向上等の特性変化が起きる可能性がある。
【0112】
造形液６０の浸透は時間をかけて起き、特に乾燥部４で造形液６０の粘度が低下し、浸透がすすむ。したがって、造形液６０付与後に粉末５０の表面を撮影しても、造形液６０の浸透は判定できない。このため、充填密度テストでは、造形液６０を規定量よりも多くして付与することで、造形液６０の粉末５０への浸透を加速させ、短時間で充填密度を判定する。このため、撮影部１６の撮影画像から造形液６０の粉末５０へのにじみを判定し、充填密度を推定することによって、粉末５０の混合比を決定する。これによって、粉末５０の充填密度を所定の範囲に調整し、造形品質を向上させる。粉末５０の混合比の決定と共に、造形液６０を付与する量も調整してもよい。
【0113】
図１４は、粉末５０の表面に造形液６０を付与し、１０分後に撮影部１６で撮影した画像を示す。図１４（Ａ）は造形液６０を規定量より２倍多く付与し、図１４（Ｂ）は造形液６０を規定量より４倍多く付与した場合の画像である。造形液６０の規定量を変えて撮影した２つの画像が、にじみが生じていない場合、充填密度が適切と判断する。２つの画像のうち１つ以上ににじみが生じた場合、充填密度が高いと判断する。例えば、図１４（Ａ）ではテスト画像６１Ａである「Ａ」の文字ににじみは生じていないが、図１４（Ｂ）ではテスト画像６１Ｂである「Ａ」の文字ににじみが生じている。したがって、図１４は、充填密度が高いと判断される。このように、充填密度テストでは、造形液６０の量を規定量から変えて、滲みの程度を画像から判定する。これにより粉末５０の充填密度を推定することができる。
【0114】
充填密度テストの結果、浸透度が大きい場合には、現在の粉末５０の充填密度を下げるように新粉と回収粉との混合比を調整する。
【0115】
図１１のフローチャートでは、ステップＳ１４ｂにおいて推定された粉末５０の充填密度の推定値と、ステップＳ１１にて設定された充填密度の目標値との偏差が、ステップＳ１１にて設定された許容範囲内である場合にはステップＳ１４ｃに進む。一方、偏差が許容範囲を越える場合には、ステップＳ１７に進み、混合比調整部８４により粉末５０の混合比が調整される。
【0116】
ステップＳ１７では、充填密度の推定値が目標値に対して許容範囲より高い場合、すなわち推定された粉末５０の充填密度が高く、浸透度が相対的に小さい場合、新粉の混合比を減らす。したがって、現在の粉末５０の充填密度から下がり、浸透度が適正値まで増えるように混合比を制御する。一方、充填密度の推定値が目標値に対して許容範囲より低い場合、すなわち推定された粉末５０の充填密度が低く、浸透度が相対的に大きい場合、新粉の混合比を増やす。したがって、現在の粉末５０の充填密度から上がり、浸透度が適正値まで減るように混合比を制御する。
【0117】
また、ステップＳ１７では、複数の新粉を混合する構成の場合、複数の新粉の混合比を変更してもよい。例えば、充填密度を上げる場合、相対的に充填密度の高い方の新粉の比率を増やし、充填密度を下げてもよい。また、相対的に充填密度の低い方の新粉の比率を増やしてもよい。ステップＳ１７の処理が完了すると、図１０のメインフローに戻る。
【0118】
＜粒度分布テスト（Ｓ１４ｃ）＞
図１５を参照してステップＳ１４ｃの粒度分布テストの概要を説明する。図１５は、本発明の一実施形態に係る粒度分布計測用の撮影画像の一例である。ステップＳ１４ｃの粒度分布テストでは、ガラス面１７に粉末５０を散布し、散布した粉末５０を撮影する。撮影画像から、粉末５０に含まれる粒子の大きさを測定し、粒度分布を推定する。
図１５を参照してステップＳ１４ｃの粒度分布テストの概要を説明する。図１５は、本発明の一実施形態に係る粒度分布計測用の撮影画像の一例である。ステップＳ１４ｃの粒度分布テストでは、ガラス面１７に粉末５０を散布し、散布した粉末５０を撮影する。撮影画像から、粉末５０に含まれる粒子の大きさを測定し、粒度分布を推定する。
【0119】
粉末５０の粒度分布は、造形物の欠陥の有無や強度、焼結の進行に影響し、造形品質に影響する。粉末５０の粒度分布が所定の範囲以外の場合、造形品質が低下する。このため、撮影画像から粉末５０の粒度分布を判定し、粒度分布が所定の範囲になるように新粉と回収粉の混合比を決定する。
【0120】
図１５（Ａ）は、粉末５０をガラス面１７上に散布し、拡大レンズに切り換えて撮影した画像の一例である。ガラス面１７の下から光が当てられており、粉末５０の粒子の１粒ずつを識別できるので、画像に含まれる粉末５０の粒子の数をカウントできる。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）の画像を部分的に拡大した画像である。図１５（Ｂ）は、粒子５０Ａ、５０Ｂの２つの粒子が拡大され、粒子の径がわかる。図１５（Ｂ）は、粒子５０Ａは撮像画像の７画素分の大きさの径であり、粒子５０Ｂは４画素分の大きさの径である。このように撮像画像に含まれる粉末５０の粒子のそれぞれの径の大きさを測定し、粒子の数をカウントし、ヒストグラムを作成することで、粒度分布が決定する。
【0121】
図１１のフローチャートでは、ステップＳ１４ｃにおいて推定された粉末５０の粒度分布の推定値と、ステップＳ１１にて設定された流動分布の目標値との偏差が、ステップＳ１１にて設定された許容範囲内である場合には図１０のメインフローに戻る。一方、偏差が許容範囲を越える場合には、ステップＳ１６に進み、混合比調整部８４により粉末５０の混合比が調整される。
【0122】
ステップＳ１６では、新粉と回収粉の混合比を制御して、現在の粉末５０の粒度分布が所望の粒度分布の範囲に混合比を制御する。また、ステップＳ１６では、複数の新粉を混合する構成の場合には、複数の新粉の混合比を変更して、現在の粉末５０の粒度分布が所望の粒度分布の範囲に混合比を制御してもよい。ステップＳ１６の処理が完了すると、図１０のメインフローに戻る。
【0123】
なお、粒度分布テストで用いられるガラス面１７は、例えば造形部３内の造形槽１２とは異なる場所に設置される。また、ガラス面１７は、撮影部１６の画角の範囲内に設置されるか、または、粒度分布テストの際には撮影部１６が移動して撮影可能な位置に設定される。
【0124】
また、本実施形態では、粉面画像から粒度分布を判別しやすくできるように、画像の背景が透明となるガラス面１７上に粉末５０を散布する構成を示したが、造形槽１２の表面の粉面画像を用いてもよい。この場合、例えば周知の画像処理手法を用いて、粉面画像から表面の粉末５０を抽出するなどの前処理を行えば、粒度分布の計測が可能である。
【0125】
このようにステップＳ１４では、状態推定部８３は、撮影部１６により撮影された粉末５０の表面の画像に基づいて、粉末５０の状態に関する情報として、粉末５０や粉末層５１の流動性、充填密度、粒度分布を推定する。この構成により、撮影部１６の撮像画像を用いて粉末５０の状態を精度良く推定することが可能となり、また、簡易な構成、かつ低コストで推定できる。さらに、このように推定した粉末５０の状態に関する情報に基づき、流動性、充填密度、及び粒度分布の１つ以上を所定の範囲になるように、混合比を決定する。これにより回収粉を再利用しても、造形品質が向上する。
【0126】
なお、ステップＳ１４において状態推定部８３が推定する粉末５０の状態に関する情報は、粉末５０の流動性、充填密度、粒度分布の少なくとも１つでもよいし、組み合わせてもよい。また、流動性、充填密度、粒度分布以外を推定する構成でもよい。また、粉末５０の流動性、充填密度、粒度分布は、画像に基づいて推定したが、既存の測定装置を用いて測定してもよい。この場合、新粉、回収粉、混合粉の１つ以上を測定して、測定した値に基づいて混合比を決定しても良い。
【0127】
ステップＳ１４において状態推定部８３により実施される「流動性テスト（Ｓ１４ａ）」、「充填密度テスト（Ｓ１４ｂ）」、「粒度分布テスト（Ｓ１４ｃ）」の３種類のテストは、実施されるタイミングは特に限定されないが、実際の造形作業の前に予め実施しておくのが好ましい。造形部３の実際の造形作業中にテストを実施するのは難しい場合がある。例えば流動性テストでは粉面に意図的にムラＰを発生させやすくしたり、充填密度テストでは造形液６０を通常より多く付与したり、粒度分布テストでは造形槽１２とは別のガラス面１７に粉末５０を散布する、などの実施条件がある。タイミングとしては、例えば、立体造形装置１での造形開始前として、立体造形装置１を起動したときや、立体造形装置１が造形データ作成装置１０４から新たな造形データを受信したときなどがある。または、立体造形装置１での造形中として、一の立体造形物の造形が完了し、他の立体造形物の造形作業に遷移するとき、などが挙げられる。また、立体造形装置１の造形作業とは関係なく、周期的や任意のタイミング、またはユーザの操作指令に応じて各テストを実施してもよい。
【0128】
このように、図１１に示す混合比調整制御のフローチャートでは、混合比調整部８４は、４種類の判定指標として（１）～（４）を用いて、新粉と回収粉との混合比が最適となるように混合比の調整を行う。
（１）ステップＳ１１にて設定された動作モードに基づいて、混合比を決定する。
（２）ステップＳ１２にて状態推定部８３により推定された粉混合部２のモータ２２の消費電力に基づく回収粉の流動性の情報から混合比を決定する。
（３）ステップＳ１３にて造形条件記録部８２に記録されている造形部３の造形条件の情報に基づいて、混合比を決定する。
（４）ステップＳ１４にて状態推定部８３により撮影部１６の撮像画像に基づく粉末５０の状態に関する情報として流動性、充填密度、及び粒度分布の１つ以上の情報から混合比を決定する。
（１）ステップＳ１１にて設定された動作モードに基づいて、混合比を決定する。
（２）ステップＳ１２にて状態推定部８３により推定された粉混合部２のモータ２２の消費電力に基づく回収粉の流動性の情報から混合比を決定する。
（３）ステップＳ１３にて造形条件記録部８２に記録されている造形部３の造形条件の情報に基づいて、混合比を決定する。
（４）ステップＳ１４にて状態推定部８３により撮影部１６の撮像画像に基づく粉末５０の状態に関する情報として流動性、充填密度、及び粒度分布の１つ以上の情報から混合比を決定する。
【0129】
混合比調整部８４は、判定指標（１）～（４）を参照して、現在の粉末５０の特性を把握することができる。そして、粉末５０が所望の特性となるように、新粉と回収粉との混合比を調整する。例えば、粉末５０の流動性、充填密度、粒度分布などの粉末５０の状態に関する情報について、それぞれ所定の範囲を定めておき、粉末５０の状態に関する情報を所定の範囲にする。粉末５０が所望の特性になるように混合比を調整することによって、造形品質が向上する。
【0130】
ここで、判定指標（３）を適用する効果について図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の一実施形態に係る造形条件による粉末５０の状態への影響を説明する図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ積層厚さが１０２μｍ、６６μｍで粉末層５１を形成したときの回収粉の粒度分布を示す。粒度分布の横軸は回収粉に含まれる粒子の径（μｍ）を示し、縦軸は粉子径ごとの回収粉全体に対する割合（体積％）である。すなわち縦軸は、回収粉全体の体積に対する粒子ごとの体積比を示す。また、粉除去部５の回収粉の粒度分布Ｄ１を実線で示し、造形部３の回収粉の粒度分布Ｄ２を点線で示す。
【0131】
造形部３で使用する混合粉の粒度分布と、平坦部３１の走査速度及び回転速度、ならびに粉末層５１の積層厚さの各造形条件とが同じであれば、造形部３で回収される粉末の粒度分布と、粉除去部５で回収される粉末の粒度分布は毎回ほぼ同じになる。このため、予めいろいろな造形条件で造形し、造形部３で回収される粉末の粒度分布、粉除去部５で回収される粉末の粒度分布を記録しておけば、実際の造形において、造形条件から造形部３及び粉除去部５のそれぞれで回収粉の粒度分布を推定できる。
【0132】
図１２（Ａ）は、造形部３で回収された粉末５０の粒度分布Ｄ２と、粉除去部５で回収された粉末５０の粒度分布Ｄ１とはほぼ同じになる。一方、図１２（Ｂ）は、造形部３で回収された粉末５０の粒度分布Ｄ２では粒径の大きい粉末５０の割合が多く、粉除去部５で回収された粉末５０の粒度分布Ｄ１では粒径の小さい粉末５０の割合が多い。このように、造形部３から回収した粉末５０と粉除去部５から回収した粉末５０の粒度分布Ｄ１、Ｄ２は異なる場合があり、それは積層厚さに依存する。
【0133】
なお、図１２では、造形部３の造形条件のうち粉末層５１の積層厚さを変化させた場合の粒度分布への影響を例示したが、造形条件の他のパラメータである平坦部３１の走査速度及び回転速度や、造形物の体積などを変化させた場合でも同様に粒度分布への影響が考えられる。また、粒度分布以外の充填密度や流動性などへの影響も生じ得る。
【0134】
したがって、上記の判定指標（３）のように、造形部３の造形条件を考慮することにより、粒度分布などの混合粉の状態の変化を把握することができるので、混合比をより適切に調整することが可能となる。
【0135】
判定指標（３）における造形条件に基づく粉末５０の推定と混合比調整の手順は例えば以下のとおりである。まず、予め平坦部３１の走査速度、平坦部３１の回転速度、粉末層５１の積層厚さと、その条件で造形したときに造形部３で回収される粉末５０、粉除去部５で回収される粉末５０、それぞれの粉末５０の特性（ここでは例として粒度分布とする）の関係を調べておく。このように取得された造形条件と粉末５０の特性との関係は、例えば混合比調整部８４が持っておく。
【0136】
次に、このように取得した関係を用いて、図１１のステップＳ１３にて、実際の造形条件において、造形部３で回収される粉末５０の粒度分布と、粉除去部５で回収される粉末５０の粒度分布を推定する。なお、予め調べておいた造形条件と全く同じ条件のデータがない場合は補間して推定してもよい。
【0137】
回収粉すべての粒度分布は、造形部３で回収される粉末５０の粒度分布と、粉除去部５で回収される粉末５０の粒度分布とを、それぞれの粉末５０の量の比によって加重平均して求める。造形部３で回収される粉末５０の量は、造形槽１２からあふれる粉末５０の量であり、供給槽１１と造形槽１２の底面の上下移動量から見積もることができる。粉除去部５で回収される粉末５０の量は、造形槽１２の体積から、造形物の体積を除いて見積もることができる。
【0138】
このようにして回収粉の粒度分布を推定することができ、それが所望の粒度分布になるように新粉を混ぜる量を決定する。すなわち、図１１のステップＳ１６にて、回収粉の粒度分布が元の粒度分布から大きく変化している場合は新粉を所定の量から多く混ぜる。一方、回収粉の粒度分布が元の粒度分布から大きく変化していない場合は新粉を所定の量から減らして混ぜる。
【0139】
また、複数種類の新粉として、例えば粒径の異なる複数の新粉を混合している場合、それら複数の新粉の混合割合を調整し、所望の粒度分布になるようにする。
【0140】
なお、図１１のステップＳ１３では、図１２の例に基づき、造形部３の造形条件から粉末５０の粒度分布を推定する構成を例示したが、造形条件からは粒度分布の他、例えば充填密度や流動性等を推定することも可能である。例えばステップＳ１３において、造形条件から充填密度を推定する構成を適用する場合、推定値と目標値との偏差が許容範囲を越えるときはステップＳ１７に進むように図１１のフローチャートを変更してもよい。同様に、ステップＳ１３において、造形条件から流動性を推定する構成を適用する場合、推定値と目標値との偏差が許容範囲を越えるときはステップＳ１５に進むように図１１のフローチャートを変更してもよい。
【0141】
このような造形条件に基づく混合比の調整によって、回収粉を使用しても造形品質を向上できる。
【0142】
混合比調整部８４は、調整後の混合比の情報を混合比指令として粉混合部２に出力する。図１０のステップＳ２では、混合比調整部８４から入力された混合比指令に基づき所望の混合比が設定される。続いてステップＳ３では、混合比調整部８４により調整後の所望の混合比となるよう混合粉が生成される。
【0143】
本実施形態に係る立体造形装置１の効果を説明する。立体造形装置１は、粉末５０を含む造形物を造形する造形部３と、粉末５０の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部７と、回収粉を含む２種類以上の粉を混合する粉混合部２と、粉末５０の状態に関する情報と、造形部３の造形条件に関する情報とに基づき、粉混合部２にて混合される２種類以上の粉の混合比を制御する制御部８と、を備える。
【0144】
本実施形態の立体造形装置１では、立体造形において、造形工程や乾燥工程の後に造形物の周囲の余剰粉を回収して、この回収粉を再利用する。回収粉は、流動性が低下するなど造形前の粉末と状態が変化する場合がある。一方、造形品質を一定に保持するためには、粉混合部２で新粉と回収粉とを混合して生成される混合粉は、所望の基準値を満たすことが望ましい。そこで、粉混合部２における新粉と回収粉の混合比を回収粉の状態に応じて適切に調整する必要がある。
【0145】
そこで本実施形態では、粉末５０の状態に関する第一の情報と、造形部３の造形条件に関する第二の情報の二種類の情報を用いて、新粉と回収粉との混合比を調整する。このように複数種類の情報に基づき混合比を調整することにより、造形品質が向上する。
【0146】
なお、本実施形態では、制御部８の混合比調整部８４は、粉末５０の状態に関する情報と、造形部３の造形条件に関する情報との両方の情報を用いて、粉混合部２にて混合される２種類以上の粉の混合比を調整するが、混合比調整のために参照する情報は、粉末５０の状態に関する情報と、造形部３の造形条件に関する情報の少なくとも一方でもよい。つまり、上述のステップＳ１５において挙げた４つの判定指標（１）～（４）のうち少なくとも一部のみを用いて混合比の調整を行う構成でもよい。
【0147】
本実施形態の立体造形装置１では、制御部８の混合比調整部８４が最適な新粉と回収粉の混合比に調整することによって、造形品質を向上できる。ここで図１６を参照して、粉末５０及び粉末層５１や混合比が立体造形に与える影響を説明する。図１６は、本発明の一実施形態に係る粉末５０及び粉末層５１と立体造形物の依存関係を示す図である。
【0148】
新粉と回収粉は、粉混合部２で任意の混合比で混合され、混合粉が生成される。このため、混合粉の状態に関する情報１１３としてかさ密度、流動性、粒度分布は、新粉の状態に関する情報１１０、回収粉の状態に関する情報１１１及び混合粉の混合比１１２に依存する。この混合粉を用いて造形部３にて粉末層５１が形成される。このため、粉末層５１の状態に関する情報１１５としてパッキング密度、結果有無は、混合粉の状態に関する情報１１３と、造形部３の造形条件に関する情報１１４として積層厚さ、走査速度、回転速度に依存する。造形物は、乾燥部４、粉除去部５、焼結部６を経て立体造形物が完成する。このため、造形物や立体造形物状態に関する情報１１６として密度、強度、形状精度は、混合粉の状態に関する情報１１３や粉末層５１の状態に関する情報１１５に依存する。
【0149】
造形物及び立体造形物の状態に関する情報１１６を変動させる要因について説明する。回収粉の状態に関する情報１１１は、造形を繰り返すと劣化するため、大きくばらつく。新粉の状態に関する情報１１０は、回収粉の性状ほどはばらつかないが、製造ロットによってばらつく。混合粉の状態に関する情報１１３は、新粉の状態に関する情報１１０と回収粉の状態に関する情報１１１と混合比１１２に依存するが、これらは線形な関係ではない。つまり、仮に新粉の状態に関する情報１１０、回収粉の状態に関する情報１１１が正確にわかったとしても、混合粉の状態に関する情報１１３を正確に予測することは難しい。
【0150】
立体造形装置１は、造形物及び立体造形物の状態に関する情報１１６が許容範囲内におさまるように造形できればよい。図１６に示した依存関係を、あらかじめモデル化しておく（以降、「粉末５０と立体造形物モデル」と呼ぶ）。混合比調整部８４は、混合粉の状態に関する情報１１３及び粉末層５１の状態に関する情報１１５が目標値となるように、混合比１１２を制御する。
【0151】
ここで、混合比調整部８４が用いる４種類の判定指標（１）～（４）と、図１６との対応を説明する。
【0152】
判定指標（１）は、図１１のステップＳ１１にて設定した動作モードにもとづく混合比の目標値と許容範囲である。図１６では、混合粉の状態に関する情報１１３及び粉末層５１の状態に関する情報１１５の目標値を調整することや、造形条件に関する情報１１４の設定可能範囲を調整することに相当する。
【0153】
【0154】
【0155】
【0156】
混合比調整部８４が混合比を最適なものに調整する具体的な方法を説明する。
【0157】
混合粉の状態に関する情報１１３及び粉末層５１の状態に関する情報１１５の目標値と許容範囲、造形条件に関する情報１１４の設定値は、あらかじめ決められている。ステップＳ１１で動作モードを選択されることで、これらの範囲が調整される。
【0158】
例えば「形状精度優先モード」が選択された場合、混合粉の状態に関する情報１１３の粒度分布の許容範囲が狭く設定され、粉末層５１の状態に関する情報１１５のパッキング密度の目標値が高く設定される。これらの設定された値を満たすように混合比１１２が決められる。
【0159】
例えば「粉コスト優先モード」が選択された場合、混合粉の状態に関する情報１１３、粉末層５１の状態に関する情報１１５の目標値、及び造形条件に関する情報１１４の設定値は許容範囲内で、回収粉を多くなるように混合比１１２が決められる。
【0160】
例えば「造形速度優先モード」が選択された場合、造形条件に関する情報１１４の走査速度の許容範囲が広く設定される。この設定を満たすように混合粉の状態に関する情報１１３や粉末層５１の状態に関する情報１１５も考慮した混合比１１２が決められる。
【0161】
ステップＳ１２で混合粉の状態に関する情報１１３として流動性を推定する。あるいは後述する「特性取得モード」に記載の方法で、回収粉の状態に関する情報１１１として流動性を測定する。測定した流動性と、目標値との差を求め、立体造形物モデルにもとづき、差が小さくなるように混合比１１２を変更する。
【0162】
ステップＳ１３で造形部３の造形条件を記録されているので、回収粉の状態に関する情報１１１が推定できる。推定された回収粉の状態に関する情報１１１から、新粉との混合粉の状態に関する情報１１３が目標値と等しくなるように、立体造形物モデルにもとづき、混合比１１２を変更する。
【0163】
ステップＳ１４で混合粉の状態に関する情報１１３と粉末層５１の状態に関する情報１１５を推定するが、これらが目標値と等しくなるように、粉末５０と立体造形物モデルにもとづき、混合比１１２を変更する。
【0164】
また、本実施形態の立体造形装置１は、粉末５０の状態に関する情報を推定する状態推定部８３を備える。制御部８の混合比調整部８４は、状態推定部８３により推定された情報に基づき混合比を調整する。この構成により、状態推定部８３により推定された粉末５０の状態に関する情報を用いて混合比の調整を行えるので、混合比をより適切な値に調整することが可能となる。
【0165】
＜混合比調整制御の第一変形例＞
なお、混合比調整制御は、粉混合部２が予め決められた割合で新粉または回収粉を混合するモードを有する構成でもよい。具体的には、新粉のみを用いる「校正モード」と、回収粉のみを用いて回収粉の特性を取得する「特性取得モード」と、を追加することもできる。
なお、混合比調整制御は、粉混合部２が予め決められた割合で新粉または回収粉を混合するモードを有する構成でもよい。具体的には、新粉のみを用いる「校正モード」と、回収粉のみを用いて回収粉の特性を取得する「特性取得モード」と、を追加することもできる。
【0166】
（校正モード）
校正モードでは、粉混合部２は造形部３に新粉のみを供給する。そして、このときの新粉の状態に関する情報を取得する。例えば、ステップＳ１４の各テストを実施して、撮影部１６で撮影した画像から流動性、充填密度、粒度分布を推定する。また、ステップＳ１２のように粉混合部２のモータ２２の駆動力から流動性を推定する。新粉の状態に関する情報は既知であるものとして、推定した情報と、既知の情報とを比較することによって、状態推定部８３を校正する。
校正モードでは、粉混合部２は造形部３に新粉のみを供給する。そして、このときの新粉の状態に関する情報を取得する。例えば、ステップＳ１４の各テストを実施して、撮影部１６で撮影した画像から流動性、充填密度、粒度分布を推定する。また、ステップＳ１２のように粉混合部２のモータ２２の駆動力から流動性を推定する。新粉の状態に関する情報は既知であるものとして、推定した情報と、既知の情報とを比較することによって、状態推定部８３を校正する。
【0167】
または、図７に示した粉混合部２は、新粉Ａのみを造形部３に供給する第１パターンと、新粉Ｂのみを造形部３に供給する第２パターンがある。それぞれのパターンで粉末５０の状態に関する情報を推定して、状態推定部８３を校正してもよい。
【0168】
このような校正モードを設けることにより、回収粉を利用しても、造形品質が向上する。
【0169】
ここで、状態推定部８３が粉混合部２のモータ２２の駆動力に基づいて流動性を推定することについて説明する。モータ２２は使用するにつれて粉末の付着や摩耗等によって、駆動力と流動性との比例関係が変化し、推定誤差の原因となる。この誤差をなくすことができれば、推定精度があがる。
【0170】
ここで、新粉のみを撹拌した場合のモータ２２の制御値や消費電流は、予め記録されている。
【0171】
まず、校正モードでは、粉混合部２の撹拌タンク２１に新粉のみ投入される。次に、モータ２２の制御値またはモータ２２の消費電流を測定する。予め記録された値が測定された値と同じことが好ましい。一方、値が異なっていれば、補正係数を算出し、測定された値を補正する。
【0172】
新粉Ａ、Ｂを用いる場合にも、第１パターン、第２パターンでそれぞれモータ２２の制御値またはモータ２２の消費電流を測定する。予め新粉Ａ、新粉Ｂの流動性、制御値、及び消費電力は記録されている。第１パターン、第２パターンで測定された値が記録されたの値と異なっていれば、補正係数を算出し、測定された値を補正する。
【0173】
（特性取得モード）
特性取得モードでは、粉混合部２では回収粉のみを造形部３に供給する。そして、このときの回収粉の状態に関する情報を推定し、推定した情報をもとに回収粉の状態に関する情報を推定する。回収粉の状態に関する情報は、校正モードと同様に、ステップＳ１４の各テスト、ステップＳ１２の粉混合部２のモータ２２の駆動力に基づいて推定される。推定した回収粉の状態に関する情報が混合粉の状態に関する情報に対して大きく変化していた場合、回収粉は破棄することが好ましい。
特性取得モードでは、粉混合部２では回収粉のみを造形部３に供給する。そして、このときの回収粉の状態に関する情報を推定し、推定した情報をもとに回収粉の状態に関する情報を推定する。回収粉の状態に関する情報は、校正モードと同様に、ステップＳ１４の各テスト、ステップＳ１２の粉混合部２のモータ２２の駆動力に基づいて推定される。推定した回収粉の状態に関する情報が混合粉の状態に関する情報に対して大きく変化していた場合、回収粉は破棄することが好ましい。
【0174】
このような特性取得モードを設けることにより、回収粉を再利用しても、造形品質が向上する。
【0175】
＜混合比調整制御の第二変形例＞
なお、混合比調整制御では、制御部８は、混合粉の状態に関する情報に応じて、造形部３の造形条件に制約を設ける構成でもよい。
なお、混合比調整制御では、制御部８は、混合粉の状態に関する情報に応じて、造形部３の造形条件に制約を設ける構成でもよい。
【0176】
具体例としては、造形条件の設定範囲を、推定した粉末５０の状態に関する情報に応じて変更する。例えば、ステップＳ１２やステップＳ１４で、流動性を取得する。流動性に応じて、流動性が高い場合は平坦部３１の走査速度として最大値を高くし、流動性が低い場合は平坦部３１の走査速度として最大値を低くする。
【0177】
このように粉末５０の状態に関する情報に応じて造形部３の造形条件に制約を設けることによって、粉末５０の状態に関する情報に合わない造形条件を設定することを防止し、造形品質を向上させる。
【0178】
混合粉の流動性は造形品質に影響する。このため、流動性によって平坦部３１のリコート速度の最大値が変わる。そこで、ステップＳ１４で撮影した画像や、ステップＳ１２で消費電力に基づいて流動性を推定し、平坦部３１の造形条件の最大値を変更する。これにより、粉末５０の状態に関する情報に合わない造形条件を設定することを防止し、造形品質を向上させる。
【0179】
＜混合比調整制御の第三変形例＞
なお、混合比調整制御では、粉末５０の状態に関する情報、または、造形部３の造形条件に関する情報を外部機器に送信する通信部を有し、制御部８は、通信部を介して外部機器から受信する指示に基づき混合比を制御する構成としてもよい。外部機器はクラウドとしてもよい。
なお、混合比調整制御では、粉末５０の状態に関する情報、または、造形部３の造形条件に関する情報を外部機器に送信する通信部を有し、制御部８は、通信部を介して外部機器から受信する指示に基づき混合比を制御する構成としてもよい。外部機器はクラウドとしてもよい。
【0180】
立体造形装置１は通信部を介して装置動作をサポートするサービス提供者と接続する。立体造形装置１からは、ステップＳ１３の造形条件、ステップＳ１４の画像、ステップＳ１２の測定値などの情報を、外部機器に送信する。外部機器は、立体造形装置１から送信されてきた情報に基づいて、粉末５０の状態に関する情報を推定し、混合比を決定する。そして、通信部を介して立体造形装置１に混合比を送信する。立体造形装置１は、送信された混合比に基づいて、混合粉を生成する。
【0181】
外部機器は、例えば予め造形条件、粉末５０の状態に関する情報等を記録しておいてもよい。
【0182】
または、外部機器は、造形条件、粉末５０の状態に関する情報の変化を予測するシミュレーションをしてもよい。送信された情報から、シミュレーションで回収粉の状態に関する情報の変化を予測し、最適な混合比を決定する。
【0183】
図１７は、本発明の一実施形態に係る造形部の第一変形例３Ａを示す図である。図１７に示す第一変形例に係る造形部３Ａは、図１に示した造形部３の供給槽１１に替えて、粉末供給部７０が含まれる。図１と共通する説明については、適宜説明を省略する。
【0184】
粉末供給部７０は、造形槽１２の粉末層５１に粉末５０を供給する。粉末供給部７０は、水平方向（Ｙ１及びＹ２方向）に移動可能で、造形槽１２の上方を走査して、造形槽１２に粉末５０を供給する。
【0185】
粉末供給部７０は、ホッパー７１と、振動源７２と、トラフ７３を含む。
【0186】
ホッパー７１は、造形槽１２に供給する粉末５０を保持する。
【0187】
トラフ７３は、粉末５０を造形槽１２に供給する。トラフ７３は、ホッパー７１で保持される粉末５０を造形槽１２に供給する供給路である。トラフ７３は、Ｘ方向への長さ（幅）が、造形槽１２のＸ方向への長さ（幅）と同じであることが好ましい。振動源７２は、トラフ７３を振動させる。トラフ７３が振動源７２より振動することで、トラフ７３の開口部から粉末５０が造形槽１２に落下する。
【0188】
なお、造形部３Ａは、図１に示した造形部３と同様に、付与部４０、積層ユニット３０、余剰粉末槽１５が含まれる。造形部として粉末供給部７０は、粉末を供給することによって、粉末５０を含む粉末層５１を造形する。付与部４０は、粉末層５１に造形液６０を付与し、造形層６１を形成する。造形部３Ａは、複数の造形層６１が積層され造形物が造形される。
【0189】
図１８は、本発明の一実施形態に係る造形部の第二変形例３Ｂを示す図である。図１８に示す第二変形例に係る造形部３Ｂは、図１に示す造形部３と異なり、放射エネルギー吸収剤を含む造形用溶液を付与するハイスピードシンタリング（ＨＳＳ）方式が適用される。
【0190】
第二変形例の造形部３Ｂでは、上記実施形態の造形部３とは異なり、付与部４０Ｂは放射エネルギー吸収剤を含む造形液６０Ｂを付与し、さらに、放射エネルギー源９０が含まれる。図１と同じ符号を付している手段については、適宜説明を省略する。
【0191】
付与部４０Ｂは、粉末５０を含む粉末層５１に放射エネルギー吸収剤を含む造形液６０Ｂを付与する。
【0192】
付与部４０Ｂは、放射エネルギー源９０が含まれる。放射エネルギー吸収剤を含む造形液６０Ｂが付与された粉末層５１の領域に対して、放射エネルギー源９０を駆動させる。放射エネルギー源９０は、放射エネルギー吸収剤を活性化させるものであればよく、例えば、光、電磁放射線等があげられる。なお、放射エネルギー源９０は、ヘッド４２のどちらか片方のみの設置でもよいし、左右に設置されてもよい。放射エネルギー源９０はキャリッジ４１に接続して、ヘッド４２と一体となって駆動してもよい。もしくは、放射エネルギー源９０はヘッド５２とは別体として、個別に駆動させてもよい。
【0193】
放射エネルギー源９０は、光源９１と、反射部９２が含まれる。
【0194】
光源９１は、例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、ＬＤ、フラッシュランプ、キセノンランプ、球状灯等の光源があげられる。
【0195】
反射部９２は、光源９１から出射される光を反射する。例えば、反射部９２は、一端が開口し、曲面を有する略ドーム形状であって、開口の領域内に光源９１が配置されている。反射部９２の曲面により、光源９１から粉末層５１に照射される光の面積が、反射部９２の開口の面積よりも小さくなるように集光している。
【0196】
例えば、放射エネルギー吸収剤が、近赤外線染料（ＮＩＲＤ）、または近赤外線顔料（ＮＩＲＰ）である場合、例えば、約８００ｎｍから約１４００ｎｍまでの波長の電磁放射線を放射エネルギー源９０から放射エネルギー吸収剤を含む造形液６０Ｂが付与された粉末層５１に照射する。これによって、放射エネルギー吸収剤が電磁放射線を吸収し、吸収したエネルギーを熱エネルギーに変換することができる。また、粉末５０を含む粉末層５１には放射エネルギー吸収剤に加え、着色剤を付与してもよい。
【0197】
【0198】
混合比調整部８４Ａは機械学習プログラムを実装してもよい。混合比調整部８４Ａは、造形データと、粉面・粉特性情報および最適な立体造形装置１の各部の制御との対応を学習することで、類似造形データや類似装置状態（粉面状態、使用する粉特性）に対して最適な造形制御を実行することができる。機械学習プログラムは、データ蓄積部８５、学習部８６、推定部８７を含む。
【0199】
データ蓄積部８５は、造形物の形状、粉末５０の状態に関する情報、造形槽１２の状態に関する情報、立体造形装置１の造形条件、混合比とその造形結果（造形物の精度、密度、強度等の特性値、工程中や完成後の造形物破損や内部欠陥発生の有無等）等のデータを蓄積する。
【0200】
学習部８６は、データ蓄積部８５に蓄積されているデータから、例えば造形が失敗する確率の高い条件を検出するように学習する。学習部８６に用いられるアルゴリズムは特に限定されず、ニュートラルネットワークによるディープラーニング、教師なし学習モデル、教師あり学習モデル、強化学習モデル等を適用できる。学習部８６に用いられるアルゴリズムに入力される教師データは、例えば、撮影部１６で撮影された画像、立体造形装置１の造形条件、及び、混合比である。
【0201】
推定部８７は、学習済みの学習部８６を利用して、混合比の妥当性を推定する。推定部８７は、例えば画像、造形条件、混合比、などが入力される。推定部８７は、所定の数値を出力する。数値は、例えば精度が劣化する可能性や造形物に内部欠陥が発生する可能性を０から１０まで示したものとする。
【0202】
例えば、推定部８７から高い数値が出力される場合は、造形品質が低下する可能性がある。
【0203】
例えば、推定部８７から低い数値が出力される場合は、造形品質が一定基準を満たすものとされる。
【0204】
＜撮影部１６の変形例＞
造形部３が備える撮影部１６として３Ｄスキャナを用いてもよい。３Ｄスキャナを用いた方法について説明する。
造形部３が備える撮影部１６として３Ｄスキャナを用いてもよい。３Ｄスキャナを用いた方法について説明する。
【0205】
３Ｄスキャナは、例えばインレーザーを交差させた状態で対象物に照射し、その反射光をセンサーで取得した後、三角測量の原理を使って距離を計測する。このため、粉面をより正確に立体的な点群として観察可能となる。具体的には対象のエッジを鮮明に観察可能となる。
【0206】
つまり、図１４を参照して説明した充填密度テスト（Ｓ１４ｂ）においては、撮影部１６として３Ｄスキャナを用いた場合には、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＣＣＤよりもより精密な撮影画像を得ることができるので、判定を間違えるリスクを低減できる。
【0207】
例えば、図１４の場合は「滲み」を測定するが、例えば滲みが発生している強いる部位、つまりインク（造形液６０）が存在している部位と、インクが存在していない部位の境界にわずかな段差ができる。３Ｄスキャナでは、レーザを用い、かつ距離を測定するので、この段差を鮮明に抽出できる。このため、滲みがＯＫ／ＮＧとなる基準を正確に決めることができる。
【0208】
このように、撮影部１６として３Ｄスキャナを用いることによって、粉混合部２において新粉と回収粉とを混合して混合粉を生成するときに、例えば新粉の混合量を最適化できる。これにより、無駄な新粉を使用することが無くなるので、ＳＤＧｓに貢献できる。
【0209】
言い換えると、撮影部１６としてデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＣＣＤを用いた場合に比べ、３Ｄスキャナを用いることによって、滲みの境界の判定の精度が上がるので、無駄な新粉を使用することが無くなる。
【0210】
図１３を参照して説明した流動性テスト（Ｓ１４ａ）や、図１５を参照して説明した粒度分布テスト（Ｓ１４ｃ）についても、図１４の充填密度テスト（Ｓ１４ｂ）と同様に撮影部１６として３Ｄスキャナを用いることにより、同様の効果を得ることができる。つまり、判定の精度が上がる。
【0211】
図１３の流動性テスト（Ｓ１４ａ）では、粉末５０の表面に発生したムラＰの面積や形状などを測定するが、ムラＰが存在している部位と、ムラＰが生じていない部分の境界にわずかな段差ができる。撮影部１６として３Ｄスキャナを用いることによって、図１４の充填密度テスト（Ｓ１４ｂ）と同様に、判定の精度が上がる。
【0212】
図１５の粒度分布テスト（Ｓ１４ｃ）では、撮影部１６として３Ｄスキャナを用いることによるエッジ検出を鮮明に可能という利点を生かすことで、粒子５０Ａ、５０Ｂの大きさをより正確に測定できるので、粒度分布の推定もより正確になる。
【0213】
よって、流動性テスト（Ｓ１４ａ）や粒度分布テスト（Ｓ１４ｃ）においても、撮影部１６として３Ｄスキャナを用いた場合には、テスト結果ＯＫ／ＮＧとなる基準を正確に決めることができる。
【0214】
なお、撮影部１６として３Ｄスキャナを用いる場合でも、図１１の混合比調整制御のフローチャートでは、ステップＳ１４の各テスト以外の処理は、撮影部１６としてデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＣＣＤを用いる場合と同じでよい。
【0215】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【0216】
上記実施形態では、単一の立体造形装置１を例示して説明したが、複数の立体造形装置１を具備する立体造形システムでもよい。立体造形システムでは、複数の立体造形装置１が相互に通信可能に接続され、複数の立体造形装置１が連動して動作を行うことができる。
【0217】
また、粉混合部２、造形部３、乾燥部４、粉除去部５、焼結部６、回収部７を含む立体造形装置に、造形制御部８１、造形条件記録部８２、状態推定部８３、及び混合比調整部８４を有する制御装置を接続しても良いし、制御装置を立体造形装置に含ませてもよい。
【0218】
＜国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）への貢献＞
本発明の各実施形態は、回収粉を利用して立体造形物を造形できるので、ＳＤＧｓの目標１２、１３に貢献できる。
また粉末に含まれる金属としてアルミニウム、鉄、銅等が含まれる場合、リサイクルにも貢献できる。
本発明の各実施形態は、回収粉を利用して立体造形物を造形できるので、ＳＤＧｓの目標１２、１３に貢献できる。
また粉末に含まれる金属としてアルミニウム、鉄、銅等が含まれる場合、リサイクルにも貢献できる。
【0219】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
＜２＞ 前記造形部は、
前記粉末に対し造形液を付与する付与部を含む前記＜１＞に記載の立体造形装置。
＜３＞ 前記回収部は、
少なくとも前記造形部で使用された前記粉末の一部または、粉除去部で除去された粉末を回収する前記＜１＞または＜２＞に記載の立体造形装置。
＜４＞ 前記粉混合部は、
前記造形部で未使用の新粉と、前記回収粉とを混合する前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜５＞ 前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報は、
前記粉末の流動性、充填密度、粒度分布を含む前記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜６＞ 前記制御部は、
更に前記造形部の造形条件に関する情報に基づき、前記混合比を制御する前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜７＞ 前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を推定する状態推定部を備え、
前記制御部は、前記状態推定部により推定された前記情報に基づき前記混合比を制御する、
前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜８＞ 前記造形部の前記粉末の表面を撮影する撮影部を備え、
前記撮影部により撮影された画像に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜９＞ 前記粉混合部は、前記混合粉を撹拌するモータを有し、
前記制御部は、前記モータの駆動力に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
前記＜１＞～＜８＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１０＞ 前記立体造形装置は、精度、コスト、速度を含む動作を選択でき、
前記制御部は、選択された前記動作に応じて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
前記＜１＞～＜９＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１１＞ 粉末を含む層を形成する形成部と、
前記層に対し造形液を付与する付与部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
前記形成部の造形条件に関する情報に基づき新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
＜１２＞ 前記粉末は、金属を含む前記＜１１＞に記載の立体造形装置。
＜１３＞ 前記形成部は、前記粉末の表面に沿って回転しながら走査されることによって、前記表面を平坦化し、粉末層を形成する平坦部を含み、
前記造形条件は、前記造形物の体積、前記平坦部の走査速度、前記平坦部の回転速度、及び前記粉末層の積層厚さのいずれかを含む、
前記＜１１＞または＜１２＞に記載の立体造形装置。
＜１４＞ 制御部は、
更に少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、混合粉の混合比を制御する前記＜１１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１５＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形ステップと、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収ステップと、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合ステップと、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する混合比調整ステップと、
を含む立体造形方法。
＜１６＞ 前記造形物を焼結する焼結部を含む、
前記＜１＞～＜１４＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１７＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、を備える立体造形装置の動作を制御する制御装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御装置。
＜１８＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形装置で用いられた粉末の一部を回収粉として回収する回収装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、少なくとも前記回収粉を含んで生成される混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部を備える、
回収装置。
＜１＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
＜２＞ 前記造形部は、
前記粉末に対し造形液を付与する付与部を含む前記＜１＞に記載の立体造形装置。
＜３＞ 前記回収部は、
少なくとも前記造形部で使用された前記粉末の一部または、粉除去部で除去された粉末を回収する前記＜１＞または＜２＞に記載の立体造形装置。
＜４＞ 前記粉混合部は、
前記造形部で未使用の新粉と、前記回収粉とを混合する前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜５＞ 前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報は、
前記粉末の流動性、充填密度、粒度分布を含む前記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜６＞ 前記制御部は、
更に前記造形部の造形条件に関する情報に基づき、前記混合比を制御する前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜７＞ 前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を推定する状態推定部を備え、
前記制御部は、前記状態推定部により推定された前記情報に基づき前記混合比を制御する、
前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜８＞ 前記造形部の前記粉末の表面を撮影する撮影部を備え、
前記撮影部により撮影された画像に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜９＞ 前記粉混合部は、前記混合粉を撹拌するモータを有し、
前記制御部は、前記モータの駆動力に基づいて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
前記＜１＞～＜８＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１０＞ 前記立体造形装置は、精度、コスト、速度を含む動作を選択でき、
前記制御部は、選択された前記動作に応じて、前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報を判断する、
前記＜１＞～＜９＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１１＞ 粉末を含む層を形成する形成部と、
前記層に対し造形液を付与する付与部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、
前記形成部の造形条件に関する情報に基づき新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部と、
を備える立体造形装置。
＜１２＞ 前記粉末は、金属を含む前記＜１１＞に記載の立体造形装置。
＜１３＞ 前記形成部は、前記粉末の表面に沿って回転しながら走査されることによって、前記表面を平坦化し、粉末層を形成する平坦部を含み、
前記造形条件は、前記造形物の体積、前記平坦部の走査速度、前記平坦部の回転速度、及び前記粉末層の積層厚さのいずれかを含む、
前記＜１１＞または＜１２＞に記載の立体造形装置。
＜１４＞ 制御部は、
更に少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、混合粉の混合比を制御する前記＜１１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１５＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形ステップと、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収ステップと、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合ステップと、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する混合比調整ステップと、
を含む立体造形方法。
＜１６＞ 前記造形物を焼結する焼結部を含む、
前記＜１＞～＜１４＞のいずれか一項に記載の立体造形装置。
＜１７＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形部と、
前記粉末の少なくとも一部を回収粉として回収する回収部と、
少なくとも前記回収粉を含む混合粉を生成する粉混合部と、を備える立体造形装置の動作を制御する制御装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、前記混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御装置。
＜１８＞ 金属の粉末を含む造形物を造形する造形装置で用いられた粉末の一部を回収粉として回収する回収装置であって、
少なくとも前記粉末、前記回収粉、少なくとも前記回収粉を含んで生成される混合粉の１つ以上の状態に関する情報に基づき、新しい前記粉末と前記回収粉の混合比を制御する制御部を備える、
回収装置。
【符号の説明】
【0220】
１ 立体造形装置
２ 粉混合部
２２ モータ
３ 造形部
３１ 平坦部
６ 焼結部
７ 回収部
８ 制御部（制御装置）
８２ 造形条件記録部（記録部）
８３ 状態推定部
１６ 撮影部
５０ 粉末（混合粉）
５１ 粉末層
２ 粉混合部
２２ モータ
３ 造形部
３１ 平坦部
６ 焼結部
７ 回収部
８ 制御部（制御装置）
８２ 造形条件記録部（記録部）
８３ 状態推定部
１６ 撮影部
５０ 粉末（混合粉）
５１ 粉末層
【先行技術文献】
【特許文献】
【0221】
【特許文献1】特開２０２１－０２５０６２号公報
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】