特許 7408919 積層造形装置

(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】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】積層造形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/214 20170101AFI20231226BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20231226BHJP

   B22F 10/50 20210101ALI20231226BHJP

   B22F 12/67 20210101ALI20231226BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20231226BHJP

   B29C 64/188 20170101ALI20231226BHJP

   B29C 64/321 20170101ALI20231226BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

B29C64/214

B22F10/28

B22F10/50

B22F12/67

B29C64/153

B29C64/188

B29C64/321

B33Y30/00

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019048144

(22)【出願日】2019-03-15

(65)【公開番号】P2020146978

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-11-11

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100170818

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 秀輝

(74)【代理人】

【識別番号】100208591

【弁理士】

【氏名又は名称】井後 智哉

(74)【代理人】

【識別番号】100223424

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 雄二

(72)【発明者】

【氏名】松岡 修史

(72)【発明者】

【氏名】須田 一志

【審査官】小山 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０７８０３５０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０７７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１４００４６３４（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１５４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２９４７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

Ｂ２２Ｆ １／００－１２／９０

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末を含む粉末床及び造形物を保持可能な粉末保持部と、
前記粉末保持部に保持された前記粉末を固化させる粉末固化部と、
前記粉末保持部を挟み込むように前記粉末保持部に隣接して設けられ、前記粉末保持部に供給される前記粉末を堆積させる一対の粉末堆積部と、
一対の前記粉末堆積部の間を往復することにより、前記粉末堆積部のそれぞれに堆積している前記粉末を前記粉末保持部へ掻き寄せるリコータと、
を備え、
前記リコータは、
前記粉末を掻き寄せるスクレーパと、
前記スクレーパを着脱自在に支持しつつ一対の前記粉末堆積部の間を往復するホルダと、
を有し、
前記スクレーパは、前記リコータの往路方向に面した第１掻寄面と、前記リコータの復路方向に面した第２掻寄面と、を含み、
前記ホルダは、前記リコータの往路方向に面した第１側面と、前記リコータの復路方向に面した第２側面と、を含み、
鉛直方向下側ほど、前記第１掻寄面と前記第１側面との距離及び前記第２掻寄面と前記第２側面との距離が減少し、
鉛直方向上側において、前記第１側面及び前記第２側面の延伸方向には、前記粉末が流動する空間が形成されており、
前記第１側面及び前記第２側面は、前記スクレーパを中心として対称に形成されている、積層造形装置。

【請求項2】

鉛直方向下側ほど、前記第１掻寄面と前記第１側面との距離及び前記第２掻寄面と前記第２側面との距離が連続して減少する、請求項１に記載の積層造形装置。

【請求項3】

前記第１側面及び前記第２側面は、鉛直方向下側ほど、前記第１掻寄面と前記第１側面との距離及び前記第２掻寄面と前記第２側面との距離の減少率が低減する曲面である、請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項4】

前記第１側面及び前記第２側面は、鉛直方向下側ほど、前記第１掻寄面と前記第１側面との距離及び前記第２掻寄面と前記第２側面との距離の減少率が増大する曲面である、請求項２に記載の積層造形装置。

【請求項5】

前記第１側面は、前記第１掻寄面の下端部で水平から上方に前記粉末の安息角をなす平面と接せず、
前記第２側面は、前記第２掻寄面の下端部で水平から上方に前記粉末の安息角をなす平面と接しない、
請求項１～４のいずれか１項に記載の積層造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

材料である粉末を固化させて造形物を製造する積層造形装置が知られている。例えば、特許文献１には、粉末を含む粉末床及び造形物を保持可能な造形テーブルと、造形テーブルに保持された粉末をレーザにより固化させるレーザ光射出部と、造形テーブルを挟み込むように造形テーブルに隣接して設けられ、造形テーブルに供給される粉末を堆積させる一対の粉末供給テーブルと、一対の粉末供給テーブルの間を往復することにより、粉末供給テーブルのそれぞれに堆積している粉末を造形テーブルへ掻き寄せるリコータとを備えた積層造形装置が開示されている。

【0003】

特許文献１の積層造形装置では、リコータは、粉末を掻き寄せるスクレーパと、スクレーパを支持しつつ一対の粉末供給テーブルの間を往復するホルダとを有している。ホルダは、スクレーパの上端に水平に取り付けられた第１の支持板と、第１の支持板の端部に垂直に取り付けられた第２の支持板と、第２の支持板の下端に水平に取り付けられた検知板とを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－３０７７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記のような積層造形装置では、スクレーパが流動性の悪い粉末を掻き寄せる際にホルダに粉末が接触し、ホルダの下面により粉末が押し固められることがある。ホルダにより粉末が押し固められると、当該方向にスクレーパが粉末を掻き寄せている間は粉末がホルダから剥落せず、当該方向とは反対方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に当該方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に押し固められた塊状の粉末がホルダから剥落することがある。このような固化した塊状の粉末が造形テーブルに剥落すると、当該塊状の粉末はレーザにより固化され、リコータの動作及び造形品質に悪影響をもたらすことがある。

【0006】

そこで、本発明は、ホルダにより粉末が押し固められることが低減される積層造形装置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】

【0007】

本発明は、粉末を含む粉末床及び造形物を保持可能な粉末保持部と、粉末保持部に保持された粉末を固化させる粉末固化部と、粉末保持部を挟み込むように粉末保持部に隣接して設けられ、粉末保持部に供給される粉末を堆積させる一対の粉末堆積部と、一対の粉末堆積部の間を往復することにより、粉末堆積部のそれぞれに堆積している粉末を粉末保持部へ掻き寄せるリコータとを備え、リコータは、粉末を掻き寄せるスクレーパと、スクレーパを着脱自在に支持しつつ一対の粉末堆積部の間を往復するホルダとを有し、スクレーパは、リコータの往路方向に面した第１掻寄面と、リコータの復路方向に面した第２掻寄面とを含み、ホルダは、リコータの往路方向に面した第１側面と、リコータの復路方向に面した第２側面とを含み、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離が減少する積層造形装置である。

【0008】

この構成によれば、粉末を含む粉末床及び造形物を保持可能な粉末保持部と、粉末保持部に保持された粉末を固化させる粉末固化部と、粉末保持部を挟み込むように粉末保持部に隣接して設けられ、粉末保持部に供給される粉末を堆積させる一対の粉末堆積部と、一対の粉末堆積部の間を往復することにより、粉末堆積部のそれぞれに堆積している粉末を粉末保持部へ掻き寄せるリコータとを備えた積層造形装置において、リコータは、粉末を掻き寄せるスクレーパと、スクレーパを着脱自在に支持しつつ一対の粉末堆積部の間を往復するホルダとを有し、スクレーパは、リコータの往路方向に面した第１掻寄面と、リコータの復路方向に面した第２掻寄面とを含み、ホルダは、リコータの往路方向に面した第１側面と、リコータの復路方向に面した第２側面とを含み、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離が減少し、スクレーパが粉末を掻き寄せる際にホルダの第１側面及び第２側面に粉末が接触したとしても、第１側面及び第２側面の斜め上方に粉末が流動する空間が確保されるため、ホルダにより粉末が押し固められることが低減される。

【0009】

この場合、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離が連続して減少することが好適である。

【0010】

この構成によれば、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離が連続して減少するため、スクレーパが粉末を掻き寄せる際にホルダの第１側面及び第２側面に粉末が接触したとしても、第１側面及び第２側面の斜め上方に粉末が流動する空間が常に確保されるため、ホルダにより粉末が押し固められることがさらに低減される。

【0011】

鉛直方向ほど第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離が連続して減少する場合、第１側面及び第２側面は、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離の減少率が低減する曲面であってもよい。

【0012】

この構成によれば、第１側面及び第２側面は、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離の減少率が低減する曲面であるため、スクレーパが粉末を掻き寄せる際にホルダの第１側面及び第２側面に粉末が接触したとしても、水平に近い角度となる第１側面及び第２側面の上方で粉末がホルダから剥落し易くなる。そのため、例えば、復路方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に、往路方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に押し固められた粉末がホルダから剥落することが低減される。

【0013】

また、鉛直方向ほど第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離が連続して減少する場合、第１側面及び第２側面は、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離の減少率が増大する曲面であってもよい。

【0014】

この構成によれば、第１側面及び第２側面は、鉛直方向ほど、第１掻寄面と第１側面との距離及び第２掻寄面と第２側面との距離の減少率が増大する曲面であるため、スクレーパが粉末を掻き寄せる際にホルダの第１側面及び第２側面に粉末が接触したとしても、外側に膨らんだ第１側面及び第２側面から粉末が剥落し易くなる。そのため、例えば、復路方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に、往路方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に押し固められた粉末がホルダから剥落することが低減される。

【0015】

また、第１側面は、第１掻寄面の下端部で水平から上方に粉末の安息角をなす平面と接せず、第２側面は、第２掻寄面の下端部で水平から上方に粉末の安息角をなす平面と接しないことが好適である。

【0016】

この構成によれば、第１側面は、第１掻寄面の下端部で水平から上方に粉末の安息角をなす平面と接せず、第２側面は、第２掻寄面の下端部で水平から上方に粉末の安息角をなす平面と接しない。そのため、スクレーパが粉末を掻き寄せる際にホルダの第１側面及び第２側面に粉末が接触したとしても、例えば、往路方向及び復路方向の終端である粉末堆積部でホルダが停止した際に、水平と安息角をなすまで流動する粉末がホルダから剥落し易くなる。よって、例えば、復路方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に、往路方向にスクレーパが粉末を掻き寄せる際に押し固められた粉末がホルダから剥落することが低減される。

【発明の効果】

【0017】

本発明の積層造形装置によれば、ホルダにより粉末が押し固められることが低減される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る積層造形装置を示す縦断面図である。

【図2】図１のリコータのホルダの作用を示す縦断面図である。

【図3】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、従来のリコータの作用を示す縦断面図である。

【図4】（Ａ）は第２実施形態に係るリコータのホルダの作用を示す縦断面図であり、（Ｂ）は第３実施形態に係るリコータのホルダの作用を示す縦断面図であり、（Ｃ）は第４実施形態に係るリコータのホルダの作用を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0020】

図１に示される第１実施形態に係る積層造形装置１は、いわゆる３Ｄ（三次元）プリンタであり、層状に配置した金属の粉末２に部分的にエネルギを付与して、金属の粉末２を焼結又は溶融できる。積層造形装置１は、これを繰り返して三次元の造形物３を製造できる。

【0021】

造形物３は、例えば機械部品などであり、その他の構造物であってもよい。粉末２としては例えばチタン系金属粉末、インコネル（登録商標）粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等が挙げられる。造形物３の材料である粉末は、金属粉末に限定されない。粉末は、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）など、炭素繊維と樹脂を含む粉末でもよく、その他の粉末でもよい。粉末は、導電性を有する導電体粉末を含んでもよい。

【0022】

積層造形装置１は、真空チャンバ４、粉末保持部５、昇降機構６、粉末供給部７、粉末固化部８を備える。真空チャンバ４は、内部を真空（低圧）状態とすることが可能な容器であり、図示しない真空ポンプが接続されている。真空チャンバ４の内部には例えばアルゴンガスが充填されている。粉末保持部５は、粉末２を含む粉末床Ａ及び造形物３を保持可能である。粉末床Ａは、粉末２の積層物である。粉末保持部５は、例えば板状を成し、造形物３の材料である粉末２が配置される作業テーブルである。粉末保持部５の上の粉末２は例えば層状に複数回に分けて配置される。粉末保持部５は、平面視において、例えば矩形状を成している。粉末保持部５の形状は、矩形に限定されず、円形でもよく、その他の形状でもよい。

【0023】

粉末保持部５は、真空チャンバ４内において、造形タンク１０内に配置されている。造形タンク１０内において、粉末保持部５は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能であり、粉末２の層数に応じて順次降下する。造形タンク１０の側壁１０ａは、粉末保持部５の移動を案内する。側壁１０ａは、粉末保持部５の外形に対応するように角筒状（作業テーブルが円形の場合は円筒状）を成している。造形タンク１０の側壁１０ａ及び粉末保持部５は、粉末２及び造形された造形物３を収容する収容部を形成する。粉末保持部５は造形タンク１０の底部を構成してもよい。

【0024】

昇降機構６は、粉末保持部５の上の粉末２及び製造途中の造形物３を昇降させることができる。昇降機構６は、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含み、粉末保持部５をＺ方向に移動させる。昇降機構６は、粉末保持部５の底面に連結されて下方に伸びる棒状の上下方向部材６ａと、この上下方向部材６ａを駆動するための駆動源６ｂと、を含んでもよい。駆動源６ｂとしては、例えば電動モータを用いることができる。電動モータの出力軸にはピニオンが設けられ、上下方向部材６ａの側面にはピニオンと噛み合う歯形が設けられていてもよい。電動モータが駆動され、ピニオンが回転して動力が伝達されて、上下方向部材６ａが上下方向に移動できる。電動モータの回転を停止することで、上下方向部材６ａが位置決めされて、粉末保持部５のＺ方向の位置が決まり、その位置が保持される。昇降機構６は、ラックアンドピニオン方式の駆動機構に限定されず、例えば、ボールねじ、シリンダなどその他の駆動機構を備えるものでもよい。

【0025】

粉末供給部７は、原料である粉末２を貯留する貯留部である原料タンク１１を含んでもよい。原料タンク１１は、真空チャンバ４の中に配置されている。原料タンク１１は、例えば、Ｚ方向と交差するＸ方向において、粉末保持部５の両側に配置されている。換言すれば、原料タンク１１は、Ｘ方向において造形タンク１０の両側に配置されている。粉末供給部７は、粉末２を均すリコータ９を含む。リコータ９の説明は後述する。

【0026】

粉末供給部７は、一対の粉末堆積部１２及び昇降機構１３を含む。一対の粉末堆積部１２は、Ｘ方向で粉末保持部５を挟み込むように粉末保持部５に隣接して設けられ、粉末保持部５に供給される粉末２を堆積させる。粉末堆積部１２は、粉末保持部５に供給される粉末２を堆積させる粉末供給テーブルである。粉末堆積部１２は、Ｘ方向において、側壁１０ａを挟んで、粉末保持部５に隣接して設けられている。粉末堆積部１２は、平面視において、例えば矩形状を成している。粉末保持部５の形状は、矩形に限定されず、円形でもよく、その他の形状でもよい。

【0027】

粉末堆積部１２は、真空チャンバ４の中において、原料タンク１１内に配置されている。原料タンク１１内において、粉末堆積部１２は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能であり、粉末２の供給に応じて順次上昇する。原料タンク１１の側壁１１ａは、粉末堆積部１２の移動を案内する。側壁１１ａは、粉末堆積部１２の外形に対応するように角筒状（粉末保持部５が円形の場合は円筒状）を成している。粉末堆積部１２は原料タンク１１の底部を構成してもよい。原料タンク１１の粉末保持部５の側の側壁１１ａは、造形タンク１０の側壁１０ａと共通の側壁でもよい。

【0028】

昇降機構１３は、粉末堆積部１２及びその上に堆積する粉末２を昇降させることができる。昇降機構１３は、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含み、粉末堆積部１２をＺ方向に移動させる。昇降機構１３は、上下方向部材１３ａ及び駆動源１３ｂを備え、昇降機構６と同様の構成とすることができる。昇降機構１３の説明については省略する。昇降機構１３は、昇降機構６と異なる構成でもよい。昇降機構１３は、ラックアンドピニオン方式の駆動機構に限定されず、例えば、ボールねじ、シリンダなどその他の駆動機構を備えるものでもよい。

【0029】

粉末固化部８は、粉末保持部５に保持された粉末２を溶融し固化させるレーザ照射装置である。粉末固化部８から出射されたレーザビームは、真空チャンバ４の中に照射されて、粉末２を加熱する。粉末固化部８は、粉末２にエネルギを付与して、粉末２を加熱して溶融することができる。粉末固化部８は、粉末床Ａにエネルギを付与するエネルギ付与部である。粉末固化部８は、レーザビームを偏光させるミラー、ミラーを動かすための駆動源、レーザビームを集光する集光レンズ等の光学部品を含んでもよい。

【0030】

積層造形装置１は、レーザ照射装置である粉末固化部８に代えて、電子線照射装置である粉末固化部８を備えていてもよい。電子線照射装置は、エネルギービームとしての電子ビーム（電子線）を照射する電子銃を含んでもよい。電子銃から出射された電子ビームは、真空チャンバ４の中に照射されて、粉末２を加熱する。電子線照射装置は、粉末２にエネルギを付与して、粉末２を加熱して溶融又は焼結させることができる。電子線照射装置は、粉末床Ａにエネルギを付与するエネルギ付与部である。電子線照射装置は、電子ビームの照射を制御するコイル部を含んでもよい。コイル部は、例えば収差コイル、フォーカスコイル及び偏向コイルを備えることができる。

【0031】

リコータ９は、一対の粉末堆積部１２の間を往復することにより、粉末堆積部１２のそれぞれに堆積している粉末２を粉末保持部５へ掻き寄せる。リコータ９は、粉末２を掻き寄せるスクレーパ２０と、スクレーパ２０を着脱自在に支持しつつ一対の粉末堆積部１２の間を往復するホルダ２１Ａとを有する。スクレーパ２０は、真空チャンバ４の中で粉末保持部５の上方に配置され、粉末保持部５に載置されている粉末床Ａの最上層の表面２ａを均すことができる。

【0032】

スクレーパ２０は、ホルダ２１ＡとともにＸ方向とは反対方向、つまり往路方向Ｄ２と、Ｘ方向、つまり復路方向Ｄ３とに移動可能であり、粉末床Ａの表面２ａを均す。スクレーパ２０は、例えば、Ｙ方向に延在する板状を成している。スクレーパ２０は、例えば金属製でもよく、樹脂製でもよい。スクレーパ２０は、Ｙ方向に所定の長さを有する。スクレーパ２０のＹ方向における長さは、例えば、粉末保持部５のＹ方向の長さに一致していてもよい。

【0033】

ホルダ２１Ａは、不図示のリコータ移動機構により、一対の粉末堆積部１２の間を往復させられる。リコータ移動機構は、電動モータを駆動して、ホルダ２１ＡをＸ軸方向の所定の位置まで移動させて、停止させることができる。リコータ９は、図１に示されるように、例えば、往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３において、原料タンク１１の外側まで移動することができる。リコータ９は、粉末保持部５及び粉末堆積部１２の上方で、往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３に往復運動することができる。リコータ９は、往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３に移動して、粉末堆積部１２の上の粉末２を掻き寄せて、粉末保持部５の上に供給することができる。リコータ９は、往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３に移動しながら、粉末保持部５の上に粉末２を供給すると共に粉末床Ａの表面２ａを均すことができる。

【0034】

積層造形装置１は、余分な粉末２を回収可能な粉末回収部１９を備えていてもよい。粉末回収部１９は、例えば粉末２を収容可能な容器を含んでもよい。粉末回収部１９は、例えばリコータ９の往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３において、原料タンク１１の外側に配置されていてもよい。リコータ９の往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３における外側とは、例えば、粉末保持部５を中央として、粉末保持部５に近い方を内側とし、粉末保持部５から遠い方を外側とする。粉末回収部１９は、例えばＸ方向において、原料タンク１１の側壁１１ａと真空チャンバ４の側壁と間の空間でもよい。粉末回収部１９は、粉末２を貯留可能なバケットでもよい。

【0035】

図２に示すように、スクレーパ２０は、リコータ９の往路方向Ｄ２に面した第１掻寄面２０ｍと、リコータ９の復路方向Ｄ３に面した第２掻寄面２０ｎとを含む。ホルダ２１Ａは、リコータ９の往路方向Ｄ２に面した第１側面２１ｍと、リコータ９の復路方向Ｄ３に面した第２側面２１ｎとを含む。第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎは、平面である。鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２が連続して減少する。第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１とは、例えば、第１側面２１ｍの鉛直方向Ｄ１における任意の位置から、第１掻寄面２０ｍを含む平面に下ろした垂線の長さを意味する。第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２とは、例えば、第２側面２１ｎの鉛直方向Ｄ１における任意の位置から、第２掻寄面２０ｎを含む平面に下ろした垂線の長さを意味する。

【0036】

ホルダ２１Ａの第１側面２１ｍは、第１掻寄面２０ｍの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接しない。同様に、ホルダ２１Ａの第２側面２１ｎは、第２掻寄面２０ｎの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接しない。安息角θｒとは、粉末２を積み上げたときに、自発的に崩れることなく安定を保つ斜面の最大角度を意味する。

【0037】

このような積層造形装置１では、粉末保持部５が降下させられ、例えば１層分の粉末２が供給されるスペースが確保される。リコータ９により、一方の粉末堆積部１２の上の粉末２が粉末保持部５の上に掻き寄せられ、粉末２が供給され、粉末床Ａの表面２ａが均される。粉末固化部８により、粉末床Ａにレーザビームが照射される。レーザビームが照射された部分の粉末２は溶融する。溶融した粉末２は固まって造形物３の一部となる。そして、造形物３が完成するまで、上記の工程が繰り返される。例えば、リコータ９が往路方向Ｄ２に移動させられた後、リコータ９が復路方向Ｄ３に移動させられて、同様の工程が繰り返される。造形物３の全層について造形が行われ、造形物３の造形が完了する。

【0038】

図３（Ａ）に示されるように、従来のリコータ９のホルダ２２は、垂直な第１側面２２ｍ及び第２側面２２ｎを含み、鉛直方向のいずれの位置でも、第１掻寄面２０ｍと第１側面２２ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２２ｎとの距離ｄ２は一定である。そのため、スクレーパ２０が流動性の悪い粉末２を掻き寄せる際にホルダ２２に粉末２が接触し、ホルダ２２の下面により粉末２が押し固められる。ホルダ２２により粉末２が押し固められると、往路方向Ｄ２の一方向にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せている間は粉末２がホルダ２２から剥落しない。

【0039】

ホルダ２２では、第１側面２２ｍは、第１掻寄面２０ｍの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接する。同様に、第２側面２２ｎは、第２掻寄面２０ｎの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接する。そのため、スクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際にホルダ２２の第１側面２２ｍ及び第２側面２２ｎに粉末２が接触したとしても、例えば、往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３の終端である粉末堆積部１２でホルダ２２が停止した際に、水平と安息角θｒをなすまで粉末２が流動しても、粉末２がホルダ２２から剥落し難い。

【0040】

一方、図３（Ｂ）に示されるように、例えば、復路方向Ｄ３にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に、往路方向Ｄ２にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に押し固められた塊状の粉末２がホルダ２２から剥落する。このような固化した塊状の粉末が造形テーブルに剥落すると、図３（Ｃ）に示されるように、当該塊状の粉末２はレーザにより固化され、リコータ９の動作及び造形品質に悪影響をもたらすことがある。

【0041】

一方、本実施形態では、粉末２を含む粉末床Ａ及び造形物３を保持可能な粉末保持部５と、粉末保持部５に保持された粉末２を固化させる粉末固化部８と、粉末保持部５を挟み込むように粉末保持部５に隣接して設けられ、粉末保持部５に供給される粉末２を堆積させる一対の粉末堆積部１２と、一対の粉末堆積部１２の間を往復することにより、粉末堆積部１２のそれぞれに堆積している粉末２を粉末保持部５へ掻き寄せるリコータ９とを備えた積層造形装置１において、リコータ９は、粉末２を掻き寄せるスクレーパ２０と、スクレーパ２０を着脱自在に支持しつつ一対の粉末堆積部１２の間を往復するホルダ２１Ａとを有し、スクレーパ２０は、リコータ９の往路方向Ｄ２に面した第１掻寄面２０ｍと、リコータ９の復路方向Ｄ３に面した第２掻寄面２０ｎとを含み、ホルダ２１Ａは、リコータ９の往路方向Ｄ２に面した第１側面２１ｍと、リコータ９の復路方向Ｄ３に面した第２側面２１ｎとを含み、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２が減少し、スクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際にホルダ２１Ａの第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎに粉末２が接触したとしても、第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎの斜め上方に粉末２が流動する空間が確保されるため、ホルダ２１Ａにより粉末２が押し固められることが低減される。

【0042】

また、本実施形態では、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２が連続して減少するため、スクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際にホルダ２１Ａの第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎに粉末２が接触したとしても、第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎの斜め上方に粉末２が流動する空間が常に確保されるため、ホルダ２１Ａにより粉末２が押し固められることがさらに低減される。

【0043】

また、本実施形態では、第１側面２１ｍは、第１掻寄面２０ｍの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接せず、第２側面２１ｎは、第２掻寄面２０ｎの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接しない。そのため、スクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際にホルダ２１Ａの第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎに粉末２が接触したとしても、例えば、往路方向Ｄ２及び復路方向Ｄ３の終端である粉末堆積部１２でホルダ２１Ａが停止した際に、水平と安息角θｒをなすまで流動する粉末２がホルダ２１Ａから剥落し易くなる。よって、例えば、復路方向Ｄ３にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に、往路方向Ｄ２にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に押し固められた粉末２がホルダ２１Ａから剥落することが低減される。

【0044】

以下、他の実施形態について説明する。例えば、図４（Ａ）に示されるように、第２実施形態に係るホルダ２１Ｂでは、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２が連続して減少し、第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎは、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２の減少率が低減する曲面である。第１側面２１ｍは、第１掻寄面２０ｍの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接せず、第２側面２１ｎは、第２掻寄面２０ｎの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接しない。

【0045】

本実施形態では、第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎは、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ１の減少率が低減する曲面であるため、スクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際にホルダ２１Ｂの第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎに粉末２が接触したとしても、水平に近い角度となる第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎの上方で粉末２がホルダ２１Ｂから剥落し易くなる。そのため、例えば、復路方向Ｄ３にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に、往路方向Ｄ２にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に押し固められた粉末２がホルダ２１Ｂから剥落することが低減される。

【0046】

また、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、第３実施形態に係るホルダ２１Ｃでは、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２が連続して減少し、第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎは、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２の減少率が増大する曲面である。第１側面２１ｍは、第１掻寄面２０ｍの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接せず、第２側面２１ｎは、第２掻寄面２０ｎの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接しない。

【0047】

本実施形態では、第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎは、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２の減少率が増大する曲面であるため、スクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際にホルダ２１Ｃの第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎに粉末２が接触したとしても、外側に膨らんだ第１側面２１ｍ及び第２側面２１ｎから粉末２が剥落し易くなる。そのため、例えば、復路方向Ｄ３にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に、往路方向Ｄ２にスクレーパ２０が粉末２を掻き寄せる際に押し固められた粉末２がホルダ２１Ｃから剥落することが低減される。

【0048】

また、例えば、図４（Ｃ）に示される第４実施形態に係るホルダ２１Ｄのように、鉛直方向Ｄ１ほど、第１掻寄面２０ｍと第１側面２１ｍとの距離ｄ１及び第２掻寄面２０ｎと第２側面２１ｎとの距離ｄ２が段階的に減少してもよい。本実施形態のホルダ２１Ｄでは、第１側面２１ｍは、第１掻寄面２０ｍの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接せず、第２側面２１ｎは、第２掻寄面２０ｎの下端部２０ｂで水平から上方に粉末２の安息角θｒをなす平面Ｐと接しない。

【0049】

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

【符号の説明】

【0050】

１ 積層造形装置
２ 粉末
２ａ 表面
３ 造形物
４ 真空チャンバ
５ 粉末保持部
６ 昇降機構
６ａ 上下方向部材
６ｂ 駆動源
７ 粉末供給部
８ 粉末固化部
９ リコータ
１０ 造形タンク
１０ａ 側壁
１１ 原料タンク
１１ａ 側壁
１２ 粉末堆積部
１３ 昇降機構
１３ａ 上下方向部材
１３ｂ 駆動源
１９ 粉末回収部
２０ スクレーパ
２０ｍ 第１掻寄面
２０ｎ 第２掻寄面
２０ｂ 下端部
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ ホルダ
２１ｍ 第１側面
２１ｎ 第２側面
２２ ホルダ
２２ｍ 第１側面
２２ｎ 第２側面
Ａ 粉末床
Ｄ１ 鉛直方向
Ｄ２ 往路方向
Ｄ３ 復路方向
ｄ１ 距離
ｄ２ 距離
θｒ 安息角
Ｐ 平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】