(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】P2024003371
(43)【公開日】2024-01-15
(54)【発明の名称】三次元積層造形装置、および粉末均し部材
(51)【国際特許分類】
B29C 64/214 20170101AFI20240105BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20240105BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240105BHJP
【ＦＩ】
B29C64/214
B29C64/153
B33Y30/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022102465
(22)【出願日】2022-06-27
(71)【出願人】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】成瀬 達雄
(72)【発明者】
【氏名】津田 貴
(72)【発明者】
【氏名】稲永 尊也
(72)【発明者】
【氏名】清水 崇行
(72)【発明者】
【氏名】阿部 浩二
【テーマコード（参考）】
4F213
【Ｆターム（参考）】
4F213AC04
4F213AR07
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL32
4F213WL74
4F213WL92
(57)【要約】
【課題】造形環境の熱的影響によらずに表面が平坦な粉末層の形成が可能な粉末均し部材を有する三次元造形装置、および粉末均し部材を提供することを目的とする。
【解決手段】ベースプレートと、前記ベースプレート上に供給された粉末を均して粉末層を形成するための粉末均し部材とを備えた三次元積層造形装置であって、前記粉末均し部材は、複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと、前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、前記複数の位置合わせ孔は、前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する前記第２位置合わせ孔とである。
【選択図】図３
【解決手段】ベースプレートと、前記ベースプレート上に供給された粉末を均して粉末層を形成するための粉末均し部材とを備えた三次元積層造形装置であって、前記粉末均し部材は、複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと、前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、前記複数の位置合わせ孔は、前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する前記第２位置合わせ孔とである。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベースプレートと、前記ベースプレート上に供給された粉末を均して粉末層を形成するための粉末均し部材とを備えた三次元積層造形装置であって、
前記粉末均し部材は、
複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと、
前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、
前記複数の位置合わせ孔は、
前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、
前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する第２位置合わせ孔とである
三次元積層造形装置。
前記粉末均し部材は、
複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと、
前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、
前記複数の位置合わせ孔は、
前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、
前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する第２位置合わせ孔とである
三次元積層造形装置。
【請求項2】
前記第１位置合わせ孔は、前記櫛歯の配列方向と垂直な方向に長尺な開口形状を有する
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項3】
前記第１位置合わせ孔は、前記均し板における前記櫛歯の配列方向の中央に設けられた
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項4】
前記第２位置合わせ孔は、前記均し板における前記櫛歯の配列方向の両端に設けられた
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項5】
前記複数枚の均し板は、隣接して積層された均し板の櫛歯によって、櫛歯間のスリットを塞ぐように配置されている
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項6】
粉末を均して粉末層を形成するための粉末均し部材であって、
複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと
前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、
前記複数の位置合わせ孔は、
前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、
前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する第２位置合わせ孔とである
粉末均し部材。
複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと
前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、
前記複数の位置合わせ孔は、
前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、
前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する第２位置合わせ孔とである
粉末均し部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、三次元積層造形装置、および粉末均し部材に関する。
【背景技術】
【0002】
三次元積層造形技術の一つとして、パウダーベッド方式の造形方法が知られている。この造形方法は、先に形成された硬化層および未硬化の粉末材料の上に、新たな粉末材料を供給し、造形枠を横断する幅板状の規制部材を造形枠よりも少し高い位置で水平方向に移動させて、粉末材料の高さ位置を規制し、全体が一定の厚みを有する粉末材料の層を形成する。次に、形成した粉末材料の層の表面に電子ビームまたはレーザを照射する。これにより、粉末材料の全体あるいは一部を溶融させて粉末材料同士を一体的に接合させて硬化層を形成し、また新たに形成された硬化層を下方に積層された硬化層と一体化させる。そして、このような硬化層の形成工程を繰り返すことにより、所定のパターン形状を有する硬化層が複数層積層された三次元積層造形体を得ることができるとしている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００１－１５２２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、粉末材料の層を形成するために用いる幅板状の規制部材として、複数枚の櫛歯状の均し板を積層させた構成のものがある。このような規制部材は、隣接して積層される均し板同士で櫛歯のスリットを塞ぐように各均し板を配置して固定している。このような構成の規制部材においては、造形環境からの熱的影響によって均し板が膨張すると、均し板同士の櫛歯の配置にずれが生じ、櫛歯の間に隙間が発生する場合があった。この場合、粉末材料の高さ位置を揃えることができず、表面が平坦な粉末材料の層を形成することが困難であった。
【0005】
そこで本発明は、造形環境の熱的影響によらずに表面が平坦な粉末層の形成が可能な粉末均し部材を有する三次元造形装置、および粉末均し部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
このような目的を達成するための本発明は、ベースプレートと、前記ベースプレート上に供給された粉末を均して粉末層を形成するための粉末均し部材とを備えた三次元積層造形装置であって、前記粉末均し部材は、複数の位置合わせ孔を有する櫛歯状の均し板を、前記各位置合わせ孔を重ねた状態で複数枚積層したスキージと、前記重ねて配置された前記各位置合わせ孔に嵌入される複数の位置決めピンを有するアームとを備え、前記複数の位置合わせ孔は、前記櫛歯の配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔と、前記櫛歯の配列方向と垂直な方向の位置合わせのための位置合わせ孔であって、前記第１位置合わせ孔を挟んだ両側に配置され、前記櫛歯の配列方向に長尺な開口形状を有する前記第２位置合わせ孔とである。
【発明の効果】
【0007】
本発明により、造形環境の熱的影響によらずに表面が平坦な粉末層の形成が可能な粉末均し部材を有する三次元造形装置、および粉末均し部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る三次元積層造形装置の概略構成図である。
【図2】実施形態に係る粉末均し部材の概略構成図である。
【図3】実施形態に係る粉末均し部材を構成するスキージの分解斜視図である。
【図4】実施形態に係るスキージを構成する均し板の平面図である。
【図5】粉末均し部材を構成するアームの撓みを示す図である。
【図6】実施形態に対する比較例の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
≪三次元積層造形装置≫
図１は、実施形態に係る三次元積層造形装置１の概略構成図である。図１に示す三次元積層造形装置１は、パウダーベッド方式の三次元積層造形装置１であり、減圧チャンバー１０内に、形成槽１１、ベースプレート１２、粉末供給装置１３、粉末均し部材１４、レール部材１５、ダストボックス１６、およびエネルギー線照射部１７を備えている。また三次元積層造形装置１は、これらの構成要素のうちの駆動部を制御するための制御部１８および入力部１９を備えている。以下、三次元積層造形装置１を構成するこれらの構成要素を説明する。
図１は、実施形態に係る三次元積層造形装置１の概略構成図である。図１に示す三次元積層造形装置１は、パウダーベッド方式の三次元積層造形装置１であり、減圧チャンバー１０内に、形成槽１１、ベースプレート１２、粉末供給装置１３、粉末均し部材１４、レール部材１５、ダストボックス１６、およびエネルギー線照射部１７を備えている。また三次元積層造形装置１は、これらの構成要素のうちの駆動部を制御するための制御部１８および入力部１９を備えている。以下、三次元積層造形装置１を構成するこれらの構成要素を説明する。
【0010】
＜形成槽１１＞
形成槽１１は、減圧チャンバー１０内に立設された筒状の構造体であり、筒状の内部において三次元積層造形物が形成される。形成槽１１を構成する筒状は、一例として円筒状である。このような形成槽１１は、上部開口の周縁から外周側に向かって延設されたフランジ状のテーブル１１ａを備えている。
形成槽１１は、減圧チャンバー１０内に立設された筒状の構造体であり、筒状の内部において三次元積層造形物が形成される。形成槽１１を構成する筒状は、一例として円筒状である。このような形成槽１１は、上部開口の周縁から外周側に向かって延設されたフランジ状のテーブル１１ａを備えている。
【0011】
＜ベースプレート１２＞
ベースプレート１２は、形成槽１１の内周壁に接して設けられたもので、形成槽１１の底面を構成する。形成槽１１の内周壁とベースプレート１２の端縁部との隙間は、フレキシブルシール１２ａが配置され、形成槽１１内においてのベースプレート１２の摺動性と密閉性とが確保されている。このようなベースプレート１２によって底面が構成される形成槽１１の内部には、粉末１００が貯蔵されるとともに、粉末１００を所定の厚さで積層させた粉末層が順次に積層される。
ベースプレート１２は、形成槽１１の内周壁に接して設けられたもので、形成槽１１の底面を構成する。形成槽１１の内周壁とベースプレート１２の端縁部との隙間は、フレキシブルシール１２ａが配置され、形成槽１１内においてのベースプレート１２の摺動性と密閉性とが確保されている。このようなベースプレート１２によって底面が構成される形成槽１１の内部には、粉末１００が貯蔵されるとともに、粉末１００を所定の厚さで積層させた粉末層が順次に積層される。
【0012】
またベースプレート１２は、ベースプレート駆動部１２ｂを備える。ベースプレート駆動部１２ｂは、形成槽１１内においてのベースプレート１２の昇降を制御し、形成槽１１の深さを可変としている。このようなベースプレート駆動部１２ｂは、制御部１８に接続され、制御部１８からの指示に基づいてベースプレート１２を昇降させる。
【0013】
＜粉末供給装置１３＞
粉末供給装置１３は、テーブル１１ａの上部に粉末１００を供給するものである。この粉末供給装置１３は、粉末タンク１３ａと粉末タンク１３ａの底部に接続された定量供給器１３ｂとを備え、定量供給器１３ｂに設けられた粉末排出口１３ｃから、テーブル１１ａ上に所定量の粉末１００を供給する。粉末供給装置１３は、テーブル１１ａの一方側の端縁付近に設定された移動開始位置［ｐｓ］の近辺であって、移動開始位置［ｐｓ］よりも形成槽１１の上部開口側に、形成槽１１の上部開口にわたるライン状に所定量の粉末１００を供給する。このような粉末供給装置１３による粉末１００の供給は、制御部１８からの指示によって実施される。なお、移動開始位置［ｐｓ］は、次に説明する粉末均し部材１４が移動を開始する位置である。
粉末供給装置１３は、テーブル１１ａの上部に粉末１００を供給するものである。この粉末供給装置１３は、粉末タンク１３ａと粉末タンク１３ａの底部に接続された定量供給器１３ｂとを備え、定量供給器１３ｂに設けられた粉末排出口１３ｃから、テーブル１１ａ上に所定量の粉末１００を供給する。粉末供給装置１３は、テーブル１１ａの一方側の端縁付近に設定された移動開始位置［ｐｓ］の近辺であって、移動開始位置［ｐｓ］よりも形成槽１１の上部開口側に、形成槽１１の上部開口にわたるライン状に所定量の粉末１００を供給する。このような粉末供給装置１３による粉末１００の供給は、制御部１８からの指示によって実施される。なお、移動開始位置［ｐｓ］は、次に説明する粉末均し部材１４が移動を開始する位置である。
【0014】
＜粉末均し部材１４＞
粉末均し部材１４は、形成槽１１の上部開口にわたる長尺状の板状材である。このような粉末均し部材１４は、板状材の一辺がテーブル１１ａに対して所定の間隔を保った高さ位置において、テーブル１１ａおよび形成槽１１の上部開口に沿って移動自在である。また粉末均し部材１４は、制御部１８からの指示により、粉末供給装置１３からテーブル１１ａ上に粉末１００が供給された後に、テーブル１１ａの一方側の端縁付近に設定された移動開始位置［ｐｓ］から、テーブル１１ａに沿って上部開口に向かって移動する。
粉末均し部材１４は、形成槽１１の上部開口にわたる長尺状の板状材である。このような粉末均し部材１４は、板状材の一辺がテーブル１１ａに対して所定の間隔を保った高さ位置において、テーブル１１ａおよび形成槽１１の上部開口に沿って移動自在である。また粉末均し部材１４は、制御部１８からの指示により、粉末供給装置１３からテーブル１１ａ上に粉末１００が供給された後に、テーブル１１ａの一方側の端縁付近に設定された移動開始位置［ｐｓ］から、テーブル１１ａに沿って上部開口に向かって移動する。
【0015】
さらに、粉末均し部材１４は、形成槽１１の上部開口にわたって上部開口上を通過するように折り返し位置［ｐｒ］まで移動する。折り返し位置［ｐｒ］は、テーブル１１ａの他方側の端縁付近に設定された位置である。粉末均し部材１４は、折り返し位置［ｐｒ］に到達した後、折り返し位置［ｐｒ］から移動開始位置［ｐｓ］に向かって移動する。これにより、粉末均し部材１４は、テーブル１１ａ上に供給された粉末１００を形成槽１１内に供給し、形成槽１１内に収容された粉末１００の厚みを揃えて粉末層１０１とする。
【0016】
また粉末均し部材１４は、形成槽１１内に収容しきれずに形成槽１１の上部開口からはみ出した余剰分の粉末１００を、テーブル１１ａの外周に吐き落とす。以上のような粉末均し部材１４の構成は、以降に詳細に説明する。
【0017】
＜レール部材１５＞
レール部材１５は、粉末均し部材１４の走行方向にわたって敷設されたものであって、粉末均し部材１４の端部を摺動自在に保持し、粉末均し部材１４の移動を案内する。このようなレール部材１５は、粉末均し部材１４の一方側の端部のみに配置され、粉末均し部材１４を片持ちする構成であってもよい。またレール部材１５は、粉末均し部材１４の両側の端部に配置され、粉末均し部材１４を両側で保持する構成であってもよい。
レール部材１５は、粉末均し部材１４の走行方向にわたって敷設されたものであって、粉末均し部材１４の端部を摺動自在に保持し、粉末均し部材１４の移動を案内する。このようなレール部材１５は、粉末均し部材１４の一方側の端部のみに配置され、粉末均し部材１４を片持ちする構成であってもよい。またレール部材１５は、粉末均し部材１４の両側の端部に配置され、粉末均し部材１４を両側で保持する構成であってもよい。
【0018】
＜ダストボックス１６＞
ダストボックス１６は、粉末均し部材１４の移動方向の両側において、テーブル１１ａの下方に配置されたものである。これらのダストボックス１６は、移動開始位置［ｐｓ］側のダストボックス１６ｓと、折り返し位置［ｐｒ］側のダストボックス１６ｒである。これらのダストボックス１６は、粉末均し部材１４によってテーブル１１ａの外周に吐き落とされた余剰分の粉末１００を収容する。
ダストボックス１６は、粉末均し部材１４の移動方向の両側において、テーブル１１ａの下方に配置されたものである。これらのダストボックス１６は、移動開始位置［ｐｓ］側のダストボックス１６ｓと、折り返し位置［ｐｒ］側のダストボックス１６ｒである。これらのダストボックス１６は、粉末均し部材１４によってテーブル１１ａの外周に吐き落とされた余剰分の粉末１００を収容する。
【0019】
＜エネルギー線照射部１７＞
エネルギー線照射部１７は、粉末１００を溶融可能なエネルギー線の照射部であって、ベースプレート１２に対向して配置され、ベースプレート１２上に積層された粉末１００からなる粉末層１０１に対してエネルギー線を照射する。エネルギー線は、例えば電子線であって、図示したエネルギー線照射部１７は、電子線照射装置である。このようなエネルギー線照射部１７は、次に説明する制御部１８による駆動制御により、形成槽１１内のベースプレート１２上に貯蔵された粉末１００からなる粉末層１０１に対して、設定された照射範囲においてエネルギー線を走査させながら照射する。
エネルギー線照射部１７は、粉末１００を溶融可能なエネルギー線の照射部であって、ベースプレート１２に対向して配置され、ベースプレート１２上に積層された粉末１００からなる粉末層１０１に対してエネルギー線を照射する。エネルギー線は、例えば電子線であって、図示したエネルギー線照射部１７は、電子線照射装置である。このようなエネルギー線照射部１７は、次に説明する制御部１８による駆動制御により、形成槽１１内のベースプレート１２上に貯蔵された粉末１００からなる粉末層１０１に対して、設定された照射範囲においてエネルギー線を走査させながら照射する。
【0020】
＜制御部１８＞
制御部１８は、上述した構成要素の駆動を制御するものであって、計算機によって構成されている。計算機は、いわゆるコンピューターとして用いられるハードウェアである。計算機は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤＤ（hard disk drive）のような不揮発性の記憶部を備え、さらにはネットワークインターフェースを備えていてもよい。このような計算機によって構成された制御部１８は、ＣＰＵが、ＲＯＭやＲＡＭに記録された造形プログラムを実行する。
制御部１８は、上述した構成要素の駆動を制御するものであって、計算機によって構成されている。計算機は、いわゆるコンピューターとして用いられるハードウェアである。計算機は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤＤ（hard disk drive）のような不揮発性の記憶部を備え、さらにはネットワークインターフェースを備えていてもよい。このような計算機によって構成された制御部１８は、ＣＰＵが、ＲＯＭやＲＡＭに記録された造形プログラムを実行する。
【0021】
＜入力部１９＞
入力部１９は、三次元積層造形物の形成開始を指示するための入力、および三次元積層造形物を形成するために必要な造形データを入力するためのものである。
入力部１９は、三次元積層造形物の形成開始を指示するための入力、および三次元積層造形物を形成するために必要な造形データを入力するためのものである。
【0022】
≪粉末均し部材１４の詳細な構成≫
図２は、実施形態に係る粉末均し部材１４の概略構成図である。図２に示すように、粉末均し部材１４は、アーム１４ａと、アーム１４ａに保持されたスキージ１４ｂとを備える。以下、アーム１４ａの延設方向をｘ方向とし、粉末均し部材１４の配置面内においてｘ方向と垂直な方向をｙ方向とし、ｘ方向およびｙ方向に対して垂直な方向をｚ方向として、アーム１４ａおよびスキージ１４ｂの構成を説明する。
図２は、実施形態に係る粉末均し部材１４の概略構成図である。図２に示すように、粉末均し部材１４は、アーム１４ａと、アーム１４ａに保持されたスキージ１４ｂとを備える。以下、アーム１４ａの延設方向をｘ方向とし、粉末均し部材１４の配置面内においてｘ方向と垂直な方向をｙ方向とし、ｘ方向およびｙ方向に対して垂直な方向をｚ方向として、アーム１４ａおよびスキージ１４ｂの構成を説明する。
【0023】
［アーム１４ａ］
アーム１４ａは、長尺状の２枚の横梁１４１を備え、２枚の横梁１４１でスキージ１４ｂを挟み込み、ボルト１４２で２枚の横梁１４１を止め付けることで、２枚の横梁１４１間にスキージ１４ｂを固定している。このようなアーム１４ａは、２枚の横梁１４１の端部をレール部材１５に摺動自在に嵌合させ、これにより粉末均し部材１４のｚ方向の移動をレール部材１５に案内させる。アーム１４ａを構成する２枚の横梁１４１は、金属材料やセラミックス材料で構成される。
アーム１４ａは、長尺状の２枚の横梁１４１を備え、２枚の横梁１４１でスキージ１４ｂを挟み込み、ボルト１４２で２枚の横梁１４１を止め付けることで、２枚の横梁１４１間にスキージ１４ｂを固定している。このようなアーム１４ａは、２枚の横梁１４１の端部をレール部材１５に摺動自在に嵌合させ、これにより粉末均し部材１４のｚ方向の移動をレール部材１５に案内させる。アーム１４ａを構成する２枚の横梁１４１は、金属材料やセラミックス材料で構成される。
【0024】
これらの２つの横梁１４１のうちの一方は、他方の横梁１４１側に向かってｚ方向に突出させた複数の位置決めピン１４３を有する。アーム１４ａを構成する２つの横梁１４１のうちの他方は、各位置決めピン１４３と個別に嵌合する複数の孔（図示省略）を有している。
【0025】
複数の位置決めピン１４３および位置決めピン１４３と嵌合する孔は、一例として、横梁１４１の延設方向（ｘ方向）に沿って配置され、例えば両端付近と中央付近とに設けられている。また複数の位置決めピン１４３は、典型的にはｙ方向の同位置に配置される。
【0026】
［スキージ１４ｂ］
図３は、実施形態に係る粉末均し部材を構成するスキージ１４ｂの分解斜視図である。図２および図３に示すように、スキージ１４ｂは、複数枚の均し板２００を重ねた構成のものである。図示した例において、スキージ１４ｂは、３枚の均し板２０１，２０２，２０３（図３参照）を順に積層させた構成となっている。
図３は、実施形態に係る粉末均し部材を構成するスキージ１４ｂの分解斜視図である。図２および図３に示すように、スキージ１４ｂは、複数枚の均し板２００を重ねた構成のものである。図示した例において、スキージ１４ｂは、３枚の均し板２０１，２０２，２０３（図３参照）を順に積層させた構成となっている。
【0027】
各均し板２００は櫛歯状のものであって、櫛歯２００ａの先端の高さを揃えた状態で、櫛歯２００ａの基端側がアーム１４ａに保持されている。また複数枚の均し板２００は、アーム１４ａの延設方向（ｘ方向）を櫛歯２００ａの配列方向とし、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａ間のスリット２００ｂが塞がれるように配置されている。このような構成により、粉末１００を均す際（図１参照）に、下地となる粉末層１０１の溶融部のエッジ等に突起ができた場合でも、突起に当接した部分の櫛歯２００ａのみが変形し、スキージ１４ｂの先端の高さを維持して、粉末の敷き詰めと均しを行うことを可能な構成としている。このような各馴らし板２００は、金属材料、セラミックス材料、または樹脂によって構成されたものである。
【0028】
図４は、実施形態に係るスキージを構成する均し板２００の平面図である。図２～図４に示すように、各均し板２００は、複数の櫛歯２００ａを有する櫛歯状のものである。また各均し板２００は、第１位置合わせ孔２００ｈと、第２位置合わせ孔２００ｖとを有する。これらの第１位置合わせ孔２００ｈおよび第２位置合わせ孔２００ｖは、アーム１４ａの位置決めピン１４３が嵌入される貫通孔として、各均し板２００の基端側に設けられている。次に、均し板２００における櫛歯２００ａ、第１位置合わせ孔２００ｈ、および第２位置合わせ孔２００ｖを順に説明し、その後、均し板２００の積層構造の詳細を説明
【0029】
－櫛歯２００ａ－
スキージ１４ｂを構成する各均し板２００の櫛歯２００ａは、一例として櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）と垂直な方向（ｙ方向）を、延設方向としている。しかしながら、櫛歯２００ａの延設方向がこれに限定されることはなく、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）に対して斜めであってもよい。また櫛歯２００ａは、例えば均等なピッチで配置されており、櫛歯２００ａ間に設けられたスリット２００ｂの大きさは、櫛歯２００ａで塞ぐことができる大きさであることとする。また複数の櫛歯２００ａにおいて、両端の櫛歯２００ａのうちの少なくとも一方の櫛歯２００ａの幅は、他の櫛歯２００ａよりも小さく（または大きく）てもよい。これにより、同一設計の均し板２００を裏表交互に積層させることで、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａのスリット２００ｂを塞いだスキージ１４ｂを構成することができる。
スキージ１４ｂを構成する各均し板２００の櫛歯２００ａは、一例として櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）と垂直な方向（ｙ方向）を、延設方向としている。しかしながら、櫛歯２００ａの延設方向がこれに限定されることはなく、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）に対して斜めであってもよい。また櫛歯２００ａは、例えば均等なピッチで配置されており、櫛歯２００ａ間に設けられたスリット２００ｂの大きさは、櫛歯２００ａで塞ぐことができる大きさであることとする。また複数の櫛歯２００ａにおいて、両端の櫛歯２００ａのうちの少なくとも一方の櫛歯２００ａの幅は、他の櫛歯２００ａよりも小さく（または大きく）てもよい。これにより、同一設計の均し板２００を裏表交互に積層させることで、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａのスリット２００ｂを塞いだスキージ１４ｂを構成することができる。
【0030】
図４に示した例では、図面上の右端部の櫛歯２００ａを調整用櫛歯２００ａａとし、この調整用櫛歯２００ａａの幅を、他の櫛歯２００ａの１／３程度としている。また櫛歯２００ａ間のスリット２００ｂの幅は、櫛歯２００ａの１／３程度としている。
【0031】
－第１位置合わせ孔２００ｈ－
第１位置合わせ孔２００ｈは、アーム１４ａの延設方向であって、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）に対する均し板２００の位置決め、すなわち櫛歯２００ａの位置決めのための貫通孔である。この第１位置合わせ孔２００ｈは、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）の開口幅［ｈｘ］が、この第１位置合わせ孔２００ｈに嵌入される位置決めピン１４３の径と同程度であってよい。この開口幅［ｈｘ］は、第１位置合わせ孔２００ｈに位置決めピン１４３を貫通させた状態で、櫛歯２００ａの配列方向（図面上のｘ方向）に余裕をもたせることのない大きさであることとする。
第１位置合わせ孔２００ｈは、アーム１４ａの延設方向であって、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）に対する均し板２００の位置決め、すなわち櫛歯２００ａの位置決めのための貫通孔である。この第１位置合わせ孔２００ｈは、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）の開口幅［ｈｘ］が、この第１位置合わせ孔２００ｈに嵌入される位置決めピン１４３の径と同程度であってよい。この開口幅［ｈｘ］は、第１位置合わせ孔２００ｈに位置決めピン１４３を貫通させた状態で、櫛歯２００ａの配列方向（図面上のｘ方向）に余裕をもたせることのない大きさであることとする。
【0032】
また、第１位置合わせ孔２００ｈにおいて、ｙ方向の開口幅［ｈｙ］は、位置決めピン１４３を嵌入可能な大きさであればよい。ただし、この開口幅［ｈｙ］は、例えばアーム１４ａの熱変形による撓みを吸収できる程度の大きさであることが好ましく、この場合、第１位置合わせ孔２００ｈはｙ方向に長尺な開口形状となる。
【0033】
図５は、粉末均し部材１４を構成するアーム１４ａの撓みを示す図である。この図に示すように、例えば金属材料を用いて構成された粉末均し部材１４は、造形環境からの熱的影響によって高温になり、素材の内部応力が解放されてアーム１４ａに撓みなどの熱変形が生じ、位置決めピンの位置関係が変化する。
【0034】
そこで、均し板２００の第１位置合わせ孔２００ｈは、櫛歯２００ａの延設方向（ｙ方向）の開口幅［ｈｙ］を、位置決めピン１４３の径よりも十分に大きくすることで、アーム１４ａの熱変形を吸収できる構成とする。
【0035】
以上のような第１位置合わせ孔２００ｈは、各均し板２００において、櫛歯２００ａの配列方向（図面上のｘ方向）の中央付近に配置されていることが好ましく、最も好ましい配置は中央部である。これにより、図３に示すように、積層された均し板２００が同一設計のものであっても、同一設計の均し板２００を裏表交互に積層させることにより、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａのスリット２００ｂを塞いだスキージ１４ｂを構成することができる。この場合、各均し板２００は、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）に対して垂直なｙ方向を、櫛歯２００ａの延設方向とすることが好ましい。
【0036】
また第１位置合わせ孔２００ｈが、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）の中央であれば、図３中の矢印に示すように、各均し板２００は、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）の中央から両側に向かって膨張する。このため、均し板２００の両端部の膨張による移動量がもっとも大きい部分において、膨張による移動量を最小限に抑えることができる。
【0037】
－第２位置合わせ孔２００ｖ－
図２～図４に示すように、第２位置合わせ孔２００ｖは、アーム１４ａの延設方向（ｘ方向）に垂直なｙ方向に対する均し板２００の位置決めのための貫通孔である。この第２位置合わせ孔２００ｖは、ｙ方向の開口幅［ｖｙ］が、この第２位置合わせ孔２００ｖに嵌入される位置決めピン１４３の径と同程度であってよい。この開口幅［ｖｙ］は、第２位置合わせ孔２００ｖに位置決めピン１４３を貫通させた状態で、ｙ方向に余裕をもたせることのない大きさであることとする。
図２～図４に示すように、第２位置合わせ孔２００ｖは、アーム１４ａの延設方向（ｘ方向）に垂直なｙ方向に対する均し板２００の位置決めのための貫通孔である。この第２位置合わせ孔２００ｖは、ｙ方向の開口幅［ｖｙ］が、この第２位置合わせ孔２００ｖに嵌入される位置決めピン１４３の径と同程度であってよい。この開口幅［ｖｙ］は、第２位置合わせ孔２００ｖに位置決めピン１４３を貫通させた状態で、ｙ方向に余裕をもたせることのない大きさであることとする。
【0038】
また、第２位置合わせ孔２００ｖにおいて、櫛歯２００ａの配列方向（ｘ方向）の開口幅［ｖｘ］は、例えば金属材料からなる均し板２００の熱膨張を吸収できる程度の大きさであり、第２位置合わせ孔２００ｖはｘ方向に長尺な開口形状を有する。
【0039】
以上のような第２位置合わせ孔２００ｖは、各均し板２００において、第１位置合わせ孔２００ｈを挟んだ両側に配置されていることとし、均し板２００の両端に配置されていることが好ましい。これにより、アーム１４ａに対する均し板２００の姿勢を安定化させることが可能である。また、これらの２つの第２位置合わせ孔２００ｖは、第１位置合わせ孔２００ｈから等しい距離に配置されていることが好ましい。これにより、同一設計の均し板２００を裏表交互に積層させることで、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａのスリット２００ｂを塞いだスキージ１４ｂを構成することができる。
【0040】
－均し板２００の積層構造－
以上のような第１位置合わせ孔２００ｈ、第２位置合わせ孔２００ｖ、および櫛歯２００ａを有する均し板２００は、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａ間のスリット２００ｂを塞ぐように積層される。この状態において、重ねて配置された複数の第１位置合わせ孔２００ｈに、１本の位置決めピン１４３を嵌入させ、さらに両脇において重ねて配置された第２位置合わせ孔２００ｖに、それぞれ１本の位置決めピン１４３を嵌入させる。
以上のような第１位置合わせ孔２００ｈ、第２位置合わせ孔２００ｖ、および櫛歯２００ａを有する均し板２００は、隣接して重ねられた均し板２００同士で櫛歯２００ａ間のスリット２００ｂを塞ぐように積層される。この状態において、重ねて配置された複数の第１位置合わせ孔２００ｈに、１本の位置決めピン１４３を嵌入させ、さらに両脇において重ねて配置された第２位置合わせ孔２００ｖに、それぞれ１本の位置決めピン１４３を嵌入させる。
【0041】
ここで、同一設計の均し板２００を積層させて１つのスキージ１４ｂとする場合、図３を参照し、複数枚の積層された均し板２００のうち、奇数番目に積層された均し板２０１，２０３に対して、偶数番目に積層された均し板２０２を裏返しとする。これにより、調整用櫛歯２００ａａの配置は積層方向において交互になる。この状態において、各均し板２００の中央に配置された複数の第１位置合わせ孔２００ｈに、アーム１４ａの中央に設けられた１本の位置決めピン１４３を嵌入させる。また、第１位置合わせ孔２００ｈの両脇において重ねて配置された第２位置合わせ孔２００ｖに、それぞれ１本の位置決めピン１４３を嵌入させる。
【0042】
≪実施形態の効果≫
以上説明した実施形態によれば、櫛歯２００ａの配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔２００ｈの両側に、これと垂直な方向に長尺な開口形状の第２位置合わせ孔２００ｖを配置した均し板２００構造とした。これにより、造形環境からの熱的影響を受けた場合に、数枚積層された各均し板２００は、第１位置合わせ孔２００ｈを起点して両側に向かって膨張する。このため、均し板２００同士の櫛歯の配置にずれが生じ難く、櫛歯２００ａの間に隙間が発生することを防止できる。さらに、均し板２００同士の擦れや櫛歯２００ａ同士が引っ掛かりを防止できる。この結果、造形環境の熱的影響によらずに、表面が平坦な粉末層１０１の形成が可能となる。
以上説明した実施形態によれば、櫛歯２００ａの配列方向の位置合わせのための第１位置合わせ孔２００ｈの両側に、これと垂直な方向に長尺な開口形状の第２位置合わせ孔２００ｖを配置した均し板２００構造とした。これにより、造形環境からの熱的影響を受けた場合に、数枚積層された各均し板２００は、第１位置合わせ孔２００ｈを起点して両側に向かって膨張する。このため、均し板２００同士の櫛歯の配置にずれが生じ難く、櫛歯２００ａの間に隙間が発生することを防止できる。さらに、均し板２００同士の擦れや櫛歯２００ａ同士が引っ掛かりを防止できる。この結果、造形環境の熱的影響によらずに、表面が平坦な粉末層１０１の形成が可能となる。
【0043】
図６は、実施形態に対する比較例の問題点を説明する図であり、粉末均し部材を構成するスキージ１４ｂ’の分解斜視図である。この図に示すスキージ１４ｂ’が、実施形態のスキージ１４ｂと異なるところは、均し板２００’に設けた第１位置合わせ孔２００ｈ’と第２位置合わせ孔２００ｖ’の配置状態にある。これらの均し板２００’は、同一設計のものであり、櫛歯２００ａは実施形態のものと同様の構成であり、一端側の櫛歯２００ａを調整用櫛歯２００ａａとし、この調整用櫛歯２００ａａの幅よりも小さくした構成のものである。このような構成において、第１位置合わせ孔２００ｈ’が一方の端部（例えば調整用櫛歯２００ａａ側の端部）に配置されている。また、中央部と他端部に第２位置合わせ孔２００ｖ’が配置された構成を有している。
【0044】
またこのような構成の均し板２００’は、裏表交互に積層してスキージ１４ｂ’を構成し、第１位置合わせ孔２００ｈ’と第２位置合わせ孔２００ｖ’に、ここでの図示を省略したアームの位置決めピン１４３を嵌入させて粉末均し部材としている。
【0045】
このような構成のスキージ１４ｂ’を有する粉末均し部材では、環境からの熱的影響を受けた場合、図６中の矢印に示すように、各均し板２００’は端部に設けた第１位置合わせ孔２００ｈ’を基準にして熱膨張する。このため、隣接する均し板２００’は、逆方向に向かって膨張することになり、均し板２００’同士の櫛歯の配置にずれが生じ、櫛歯２００ａの間に隙間が発生する危険性があった。また、隣接する均し板２００’が逆方向に向かって膨張することにより、均し板２００’同士が擦れたり、櫛歯２００ａ同士が引っ掛かることで、均し板２００’が波打つ場合もあった。さらに、熱によってアームが変形した場合には、位置決めピン１４３の配置にずれが生じ、これに追従して均し板２００’に撓みが生じる場合もあった。これに対して、本願実施形態の構成によれば、上述した通りに、これらを防止することが可能である。
【符号の説明】
【0046】
１…三次元積層造形装置
１２…ベースプレート
１４…粉末均し部材
１４ａ…アーム
１４ｂ…スキージ
１５…レール部材
１００…粉末
１０１…粉末層
１４１…横梁
１４２…ボルト
１４３…位置決めピン
２００…均し板
２００ａ…櫛歯
２００ａａ…調整用櫛歯
２００ｂ…スリット
２００ｈ…第１位置合わせ孔
２００ｖ…第２位置合わせ孔
２０１，２０３…奇数番目の均し板
２０２…偶数番目の均し板
１２…ベースプレート
１４…粉末均し部材
１４ａ…アーム
１４ｂ…スキージ
１５…レール部材
１００…粉末
１０１…粉末層
１４１…横梁
１４２…ボルト
１４３…位置決めピン
２００…均し板
２００ａ…櫛歯
２００ａａ…調整用櫛歯
２００ｂ…スリット
２００ｈ…第１位置合わせ孔
２００ｖ…第２位置合わせ孔
２０１，２０３…奇数番目の均し板
２０２…偶数番目の均し板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】