(57)【要約】【課題】平坦で均一な粉末層を形成し、高品質な造形物を作製する。【解決手段】粉末を均して粉末層を形成する形成動作を行う粉末層形成部と、立体モデルの３次元形状データに基づいて、前記粉末層の一部の領域の前記粉末を固着させる固着動作を行う固着部と、前記粉末層形成部による前記形成動作、及び前記固着部による前記固着動作を含む一連の動作を繰り返し行い、前記粉末層を積層するために、前記粉末層形成部及び前記固着部を制御する制御部と、前記粉末層の形成に必要な情報を取得する取得部と、を有し、前記粉末層形成部は、前記粉末層が積層される積層方向に直交する一方向に移動して前記形成動作を行う板状部材、及び／又は回転しながら前記一方向に移動して前記形成動作を行う回転体を有し、前記制御部は、前記取得部により取得された前記情報に基づいて、前記板状部材及び／又は前記回転体による前記形成動作の設定を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を均して粉末層を形成する形成動作を行う粉末層形成部と、
立体モデルの３次元形状データに基づいて、前記粉末層の一部の領域の前記粉末を固着させる固着動作を行う固着部と、
前記粉末層形成部による前記形成動作、及び前記固着部による前記固着動作を含む一連の動作を繰り返し行い、前記粉末層を積層するために、前記粉末層形成部及び前記固着部を制御する制御部と、
前記粉末層の形成に必要な情報を取得する取得部と、
を有し、
前記粉末層形成部は、前記粉末層が積層される積層方向に直交する一方向に移動して前記形成動作を行う板状部材、及び／又は回転しながら前記一方向に移動して前記形成動作を行う回転体を有し、
前記制御部は、前記取得部により取得された前記情報に基づいて、前記板状部材及び／又は前記回転体による前記形成動作の設定を行う
ことを特徴とする造形装置。
【請求項２】
前記形成動作の設定は、前記板状部材の姿勢、前記板状部材の移動速度、前記回転体の回転数、及び、前記回転体の移動速度、のうち少なくともいずれかの設定対象の設定を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の造形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記板状部材の姿勢を設定する場合、前記一方向及び前記積層方向にそれぞれ平行な断面をとったときに、前記板状部材のうち、前記粉末を均すために前記粉末に接触する一端部、及び前記板状部材のうち他端部を結ぶ仮想線と、前記一端部から前記一方向に向かう仮想線との間の角度を設定する
ことを特徴とする請求項２に記載の造形装置。
【請求項４】
前記角度を調整するために前記板状部材の姿勢を変更可能な第一の機構と、
前記板状部材の前記積層方向の位置を変更可能な第二の機構と、
を有し、
前記制御部は、前記積層方向における前記板状部材の前記一端部の位置を変えずに、前記角度を調整するために、前記第一の機構及び前記第二の機構を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の造形装置。
【請求項５】
前記固着動作が行われた第一の粉末層に続いて第二の粉末層が形成される場合、前記制御部は、前記３次元形状データに基づいて、前記設定対象の設定を調整する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の造形装置。
【請求項６】
前記板状部材及び／又は前記回転体の位置を検出する検出部を有し、
前記検出部により検出された前記板状部材及び／又は前記回転体の検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、前記設定対象の設定を調整する
ことを特徴とする請求項５に記載の造形装置。
【請求項７】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該位置において固着されている一層以上の前記粉末層の前記一部の領域の前記積層方向の厚みが、閾値以上であるときは、前記角度を、前記情報に基づいて設定した設定値よりも小さくし、そうでないときは、前記角度を前記設定値よりも大きくする
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項８】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該位置において固着されている一層以上の前記粉末層の前記一部の領域の前記積層方向の厚みが、閾値以上であるときは、前記回転数を、前記情報に基づいて設定した設定値よりも大きくし、そうでないときは、前記回転数を前記設定値よりも小さくする
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項９】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該一部の領域の面積が閾値以上であるときは、前記角度を、前記情報に基づいて設定した設定値よりも小さくし、そうでないときは、前記角度を前記設定値よりも大きくする
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項１０】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該一部の領域の面積が閾値以上であるときは、前記回転数を、前記情報に基づいて設定した設定値よりも大きくし、そうでないときは、前記回転数を前記設定値よりも小さくする
ことを特徴とする請求項６に記載の造形装置。
【請求項１１】
前記情報は、前記粉末の材質に関する情報、前記粉末の平均粒子径に関する情報、前記粉末の含有水分量に関する情報、及び前記粉末層の厚さに関する情報のうち少なくともいずれかを含む
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１２】
前記取得部は、ユーザが前記情報を入力するための入力部を有し、前記入力部に入力された前記情報を取得する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の造形装置。
【請求項１３】
粉末を均して粉末層を形成する形成動作を行う粉末層形成部と、
立体モデルの３次元形状データに基づいて、前記粉末層の一部の領域の前記粉末を固着させる固着動作を行う固着部と、
前記粉末層形成部による前記形成動作、及び前記固着部による前記固着動作を含む一連の動作を繰り返し行い、前記粉末層を積層するために、前記粉末層形成部及び前記固着部を制御する制御部と、
を有し、
前記粉末層形成部は、前記粉末層が積層される積層方向に直交する一方向に移動して前記形成動作を行う板状部材、及び／又は回転しながら前記一方向に移動して前記形成動作を行う回転体を有し、
前記固着動作が行われた第一の粉末層に続いて、第二の粉末層が形成される場合、前記制御部は、前記３次元形状データに基づいて、前記形成動作を行うときの前記板状部材の姿勢、及び／又は前記回転体の回転数を設定する
ことを特徴とする造形装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記板状部材の姿勢を設定する場合、前記一方向及び前記積層方向にそれぞれ平行な断面をとったときに、前記板状部材のうち、前記粉末を均すために前記粉末に接触する一端部、及び前記板状部材のうち他端部を結ぶ仮想線と、前記一端部から前記一方向に向かう仮想線との間の角度を設定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の造形装置。
【請求項１５】
前記角度を調整するために前記板状部材の姿勢を変更可能な第一の機構と、
前記板状部材の前記積層方向の位置を変更可能な第二の機構と、
を有し、
前記制御部は、前記積層方向における前記板状部材の前記一端部の位置を変えずに、前記角度を調整するために、前記第一の機構及び前記第二の機構を制御する
ことを特徴とする請求項１４に記載の造形装置。
【請求項１６】
前記板状部材及び／又は前記回転体の位置を検出する検出部を有し、
前記検出部により検出された前記板状部材及び／又は前記回転体の検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、前記板状部材の姿勢、及び／又は、前記回転体の回転数を調整する
ことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の造形装置。
【請求項１７】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該位置において固着されている一層以上の前記粉末層の前記一部の領域の前記積層方向の厚みが、閾値以上であるときは、前記角度を、予め設定された設定値よりも小さくし、そうでないときは、前記角度を前記設定値よりも大きくする
ことを特徴とする請求項１６に記載の造形装置。
【請求項１８】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該位置において固着されている一層以上の前記粉末層の前記一部の領域の前記積層方向の厚みが、閾値以上であるときは、前記回転数を、予め設定された設定値よりも大きくし、そうでないときは、前記回転数を前記設定値よりも小さくする
ことを特徴とする請求項１６に記載の造形装置。
【請求項１９】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該一部の領域の面積が閾値以上であるときは、前記角度を、予め設定された設定値よりも小さくし、そうでないときは、前記角度を前記設定値よりも大きくする
ことを特徴とする請求項１６に記載の造形装置。
【請求項２０】
前記検出位置が、前記第一の粉末層の前記一部の領域に対応する位置である場合に、前記制御部は、当該一部の領域の面積が閾値以上であるときは、前記回転数を予め設定された設定値よりも大きくし、そうでないときは、前記回転数を前記設定値よりも小さくすることを特徴とする請求項１６に記載の造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立体物を造形する方法として、造形対象物である立体物モデルのスライスデータに従って造形材料を積層する積層造形法が注目されている。この積層造形法の例としては、粉末層形成部（リコータ）にて粉末を用いて粉末層を形成し、粉末層に対して、レーザーか電子線のいずれかの照射、又は、バインダー吐出を繰り返して立体物を積層造形するものがある。上記粉末層の形成工程においては、造形室内に供給された粉末に対するスクイージの摺動による平滑化を不可欠としている。
【０００３】
特許文献１では、３次元造形データを参照して造形領域と非造形領域に区分して、非造形領域におけるスクイージの摺動速度を、造形領域での摺動速度よりも大きくすることで、粉末層の形成時間の短縮を図った装置が提案されている。また、特許文献２では、複数のスクイージを摺動方向に多段に配置し、粉末材料が重い場合でも粉末材料を分割して搬送することで、造形層に対して部分的に大きな荷重がかかるのを抑制した装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６１９４０４３号（特開２０１７−１５９５３０号）公報
【特許文献２】特開２０１７−７２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
造形装置において造形材料として使用される粉末は金属や樹脂等、種類は多岐にわたっている。粉末の特性（平均粒子径、材質、含有水分量）や積層厚によっては、粉末層形成部に配設されたスクイージにより平坦で均一な粉末層を形成できないという課題があった。
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、平坦で均一な粉末層を形成し、高品質な造形物を作製することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様は、
粉末を均して粉末層を形成する形成動作を行う粉末層形成部と、
立体モデルの３次元形状データに基づいて、前記粉末層の一部の領域の前記粉末を固着させる固着動作を行う固着部と、
前記粉末層形成部による前記形成動作、及び前記固着部による前記固着動作を含む一連の動作を繰り返し行い、前記粉末層を積層するために、前記粉末層形成部及び前記固着部を制御する制御部と、
前記粉末層の形成に必要な情報を取得する取得部と、
を有し、
前記粉末層形成部は、前記粉末層が積層される積層方向に直交する一方向に移動して前記形成動作を行う板状部材、及び／又は回転しながら前記一方向に移動して前記形成動作を行う回転体を有し、
前記制御部は、前記取得部により取得された前記情報に基づいて、前記板状部材及び／又は前記回転体による前記形成動作の設定を行う
ことを特徴とする造形装置を提供する。
【０００７】
本発明の第二態様は、
粉末を均して粉末層を形成する形成動作を行う粉末層形成部と、
立体モデルの３次元形状データに基づいて、前記粉末層の一部の領域の前記粉末を固着させる固着動作を行う固着部と、
前記粉末層形成部による前記形成動作、及び前記固着部による前記固着動作を含む一連の動作を繰り返し行い、前記粉末層を積層するために、前記粉末層形成部及び前記固着部を制御する制御部と、
を有し、
前記粉末層形成部は、前記粉末層が積層される積層方向に直交する一方向に移動して前記形成動作を行う板状部材、及び／又は回転しながら前記一方向に移動して前記形成動作を行う回転体を有し、
前記固着動作が行われた第一の粉末層に続いて、第二の粉末層が形成される場合、前記制御部は、前記３次元形状データに基づいて、前記形成動作を行うときの前記板状部材の姿勢、及び／又は前記回転体の回転数を設定する
ことを特徴とする造形装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、平坦で均一な粉末層を形成し、高品質な造形物を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第一実施形態の造形装置の全体構成を示す図
【図２】第一実施形態の造形槽の上面に粉末層を生成するための動作シーケンス
【図３】第一実施形態のリコータ制御系のブロック図
【図４】第一実施形態のスクイージ角度の決定方法の一例について説明するための図
【図５】第一実施形態のスクイージ角度を求めるための演算方法について説明する図
【図６】第一実施形態の回転ローラの回転数の決定方法の一例について説明する図
【図７】第一実施形態のローラ回転数を求めるための演算方法について説明する図
【図８】第一実施形態のリコート速度の決定方法の一例について説明する図
【図９】第一実施形態のリコート速度を求めるための演算方法について説明する図
【図１０】第二の実施形態のリコータ制御系を示すブロック図
【図１１】第二の実施形態の次の粉末層をスクイージにて形成する動作シーケンス
【図１２】第二の実施形態のスクイージ制御系について説明するための図
【図１３】第二の実施形態の次の粉末層を回転ローラにて形成する動作シーケンス
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状及びそれらの相対配置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。特に、図示あるいは記述をしない構成や工程には、当該技術分野の周知技術又は公知技術を適用することが可能である。また、重複する説明は省略する場合がある。
本発明は、粒子状の造形材料を用いて立体的な造形物を作製する技術に関する。本発明の方法は、アディティブマニファクチャリング（ＡＭ）システム、３次元プリンタ、ラピッドプロトタイピングシステム等と呼ばれる造形システムにおける造形プロセスに好ましく利用可能である。
本発明の実施形態に係る造形装置は、粉末層形成工程（形成動作）と固着工程（固着動作）とを含む一連の動作を繰り返し行うことにより立体物を形成する装置を含む。ここで
、粉末層形成工程は、積層ピッチ分下降させた造形台（ステージ）上に、粉末を均して粉末層を形成する工程である。また、固着工程は、形成した粉末層の一部の領域に、造形対象物のスライスデータに従って、粉末を固着（結合）させるための処理を行う工程である。
本明細書では、固着工程として、粉末層の一部の領域を固着させるための液体としてインクを粉末層に吐出するバインダージェット方式（液体付与方式）を例に説明するが、これに限るものではない。例えば、粉末層にレーザーや電子線を照射して粉末を溶融させて結合させる熱源方式の装置にも好適に適用できる。
【００１１】
本明細書では、造形システムを用いて作製しようとする立体モデル（つまり造形システムに与えられる３次元形状データが表す立体物）を「造形対象物」と呼ぶ。また、造形材料として用いられる複数の粒子の集合体を「粉末」と称し、粉末を所定の厚さに均したものを「粉末層」と称す。また、粉末層形成工程と固着工程とを交互に繰り返して造形台上に積層された複数の粉末層を「積層体」という。固着工程において、液体が付与される領域（粉末層の一部の領域）を「造形領域」といい、造形領域以外（一部の領域外）の粉末層の領域を「非造形領域」という。造形領域は、造形対象物の断面に対応する領域、つまり、粉末層のうち粉末を固めて造形物として取り出すべき部分をさす。積層体から非造形領域が除去されることで、造形対象物に対応する「造形物」が得られる。このとき、積層体のうち、液体が付与された領域（造形領域）を、乾燥又は加熱等の手段で固化する固化工程が行われるとよく、積層体のうち固化していない領域（非造形領域）を除去することで造形物が得られる。固化工程の後に得られた造形物に対して、さらに熱処理を行い、焼結することで強度を増加させたものも造形物に含む。ここで、粉末層形成工程と固着工程とが１層分行われることで得られた造形領域も造形物に含むものとする。
【００１２】
造形材料である粉末を構成する粒子としては、樹脂粒子、金属粒子、セラミックス粒子等を好適に用いることができるが、金属合金や炭素鋼等、金属に炭素等の非金属元素を添加したものであってもよい。また、複数種類の金属の複合粒子、複数種類のセラミックスの複合粒子等であってもよい。また、粉末の流動性は湿度によって変動するため、造形前の粉末は乾燥した環境で保管されることが望ましく、造形中に関しても極力、乾燥状態を保つことが望ましい。
また、固着工程で用いる液体としては、粉末を結合させる結着液、ナノ粒子を分散させた粒子分散液等を好適に用いることができる。ここで、ナノ粒子は、平均粒子径が、造形材料である粉末の平均粒子径よりも小さい粒子をいう。ナノ粒子としては、樹脂粒子、金属粒子、セラミックス粒子等を使用することができる。
【００１３】
なお、造形を開始する前に、造形装置又は外部装置（例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）等）によって、造形対象物の３次元形状データから、各層を形成するためのスライスデータが生成されているものとする。３次元形状データとしては、３次元ＣＡＤ、３次元モデラー、３次元スキャナなどで作成されたデータを用いることができ、例えば、ＳＴＬファイルなどを好ましく利用できる。スライスデータは、造形対象物の３次元形状を所定の間隔（厚み）でスライスして得られるデータであり、断面の形状、層の厚み、材料の配置などの情報を含むデータである。層の厚みは造形精度に影響するため、要求される造形精度や造形に用いる粒子の平均粒子径（以下、粒径）に応じて層の厚みを決めると良い。
また本実施形態では、粉末層が積層されていく積層方向を上下方向という場合があり、図面ではＺ方向で示す場合がある。また、積層方向に直交する方向（水平方向）のうち、後述するリコータユニット９が粉末層４ｂを形成するときに移動する移動方向を、図面ではＸ方向として示す場合がある。
【００１４】
［第一実施形態］
以下に、第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の造形装置１００の全体構成を示す図である。
本実施形態の造形装置１００は、概略、造形部と制御部を有する。
（造形部）
造形部は、積層造形を行う機能を有する。
造形部では、粉末供給槽１から造形槽５に造形材料である粉末４ａを供給し、造形槽５にて、粉末層４ｂを形成した後、スライスデータに基づいて、粉末層４ｂの造形領域を固着させる処理を繰り返し行う。
造形部は、粉末供給槽１、粉末供給ステージ２、粉末供給槽底板３、造形槽５、造形ステージ６、造形槽底板７、ガイド８、リコータユニット９、インク吐出ユニット１０、回転ローラ１１、スクイージ１２、インク吐出ヘッド１３を有する。
【００１５】
粉末供給槽１は、粉末４ａを貯蔵するためのものであり、粉末供給槽１の内部では、粉末４ａが粉末供給槽底板３にて保持される。
粉末供給槽底板３は、粉末供給ステージ２により上下方向（図においてＺ方向）に駆動される。粉末供給槽底板３は、粉末層４ｂを形成するのに必要な量の粉末４ａを造形槽５に供給するために、粉末供給ステージ２により上方に駆動される。
リコータユニット９は、粉末供給槽１に貯蔵されている粉末４ａを造形槽５に供給するとともに、造形槽５に供給した粉末４ａを均すためのものである。リコータユニット９は、粉末４ａを均しながら均一な粉末層４ｂを形成するための回転ローラ１１とスクイージ１２を有する。ここで、リコータユニット９は粉末層形成部に相当し、インク吐出ユニット１０は固着部に相当する。
【００１６】
本実施形態では、リコータユニット９は、回転ローラ１１とスクイージ１２を有する形態について説明するが、リコータユニット９は、回転ローラ１１とスクイージ１２とのうち少なくともいずれかを有するものであればよい。また本実施形態のリコータユニット９では、回転ローラ１１とスクイージ１２とが一体化された形態について説明するが、これに限るものではなく、回転ローラ１１とスクイージ１２とは別体で設けられるものであってもよい。ここで、スクイージ１２は、粉末層４ｂが積層される積層方向に直交する一方向に移動して粉末層４ｂの形成動作を行う板状部材に相当する。また、回転ローラ１１は、回転しながら積層方向に直交する一方向に移動して粉末層の形成動作を行う回転体に相当する。
【００１７】
造形槽５は、積層造形を行うためのものである。造形槽５内部では、粉末供給槽１から供給された粉末４ａが造形槽底板７にて保持される。
造形槽底板７は、造形ステージ６にて鉛直方向に駆動され、所望の厚さの粉末層４ｂを形成するための位置に位置するように駆動される。
インク吐出ユニット１０は、複数のインク吐出ヘッド１３を有し、造形槽５に形成された粉末層４ｂに向けて、粉末４ａを固着させるためのインクを、スライスデータに従って吐出する。
リコータユニット９とインク吐出ユニット１０は、ガイド８にて支持され、水平方向（紙面の左右方向）に駆動される。
造形槽５は、粉末供給槽１から切り離して移動可能に構成されている。造形槽５内での造形物の形成が完了した後に、造形槽５を粉末供給槽１から切り離して加熱炉へ移動させることで、造形物を造形槽ごと加熱することができる。
【００１８】
（制御部）
制御部は、システムコントローラ１５、粉末供給ステージ制御系１６、造形ステージ制御系１７、リコータ制御系１８及びインク吐出制御系１９を有する。
造形装置全体の動作はシステムコントローラ１５によって制御され、粉末４ａに関する
情報やスライスデータ等の造形に必要な情報は、情報取得部１４より入力される。システムコントローラ１５は、装置駆動シーケンスに従って粉末供給ステージ制御系１６、造形ステージ制御系１７、リコータ制御系１８及びインク吐出制御系１９にそれぞれ指令を出して造形物を作製していく。
【００１９】
図２には、造形槽５の上面に粉末層４ｂを生成するための動作シーケンスを示す。
以下に、ステップ毎の動作について説明する。なお、図２において、上下方向が積層方向であり、左右方向が水平方向（右方向がＸ方向）である。
（ステップ１）
粉末供給槽１には、造形に必要な量の粉末４ａが貯蔵されている。造形途中で粉末４ａが不足しそうな場合には、不図示の粉末貯蔵タンクから粉末供給槽１に、粉末搬送用ダクトなどを介して粉末４ａを適宜供給させる。リコータユニット９は、図２において、ガイド８の左端、インク吐出ユニット１０はガイド右端のそれぞれホーム位置に位置決めさせる。また、リコータユニット９を上下方向に移動させる駆動機構が設けられ、回転ローラ１１とスクイージ１２が動作しない時は、リコータユニット９は、動作時の位置に対して上側の位置で待機状態にある。
【００２０】
（ステップ２）
ターゲットとなる造形対象物の３次元形状データは、プログラム（スライサー）によって予め積層方向に沿って複数個の積層単位に区分されることで、スライスデータが生成される。造形装置では、一般的に層の厚さは数十μｍ（マイクロメートル）から数百μｍに設定される。例えば、造形のための積層厚を１００μｍとすると、造形ステージ６を１００μｍ下降させると同時に、粉末供給ステージ２を１００μｍ上昇させる。造形槽５の上面に均一で平坦な粉末層４ｂを形成するためには、粉末供給槽１から粉末４ａを多めに供給することが有効であり、実際には粉末供給ステージ２は１００μｍ以上、上昇させることが望ましい。粉末供給ステージ２で押し上げられた粉末４ａを、図２において粉末供給槽１の右側の造形槽５に搬送するためにリコータユニット９を下降させる。
【００２１】
（ステップ３）
粉末４ａを粉末供給槽１から造形槽５に搬送して、造形槽５の上面に、厚さが均一で平坦な１００μｍの粉末層４ｂを形成するために、リコータユニット９を右側に移動させる。このとき、リコータユニット９に取り付けられた回転ローラ１１とスクイージ１２とのうち少なくともいずれかが用いられるものであればよい。
（ステップ４）
リコータユニット９が、粉末４ａをリコートしながら造形槽５を通過し終えると、リコータユニット９の移動を停止させる。リコータユニット９が、粉末４ａをリコートしながら造形槽５を通過することで、造形槽５の上面には、積層厚１００μｍの粉末層４ｂが形成される。
粉末層４ｂの形成後、リコータユニット９が左側のホーム位置に戻る際、造形槽５の上面に形成した粉末層４ｂに接触して粉末層４ｂを崩さないようにするために、リコータユニット９を上昇させ待機させる（待機位置に位置させる）。
【００２２】
（ステップ５）
リコータユニット９が左側に移動を開始すると同時に、インク吐出ユニット１０を左側に移動させながらインク吐出ヘッド１３から粉末層４ｂに向けてインク２１を吐出させる。リコータユニット９とインク吐出ユニット１０の駆動を同期させることで、造形時間の短縮を図ることができる。
（ステップ６）
リコータユニット９は、次の粉末層４ｂの形成のために左側のホーム位置まで移動した後、停止する。インク吐出ユニット１０は、造形槽５にある粉末層４ｂに対してインクを
吐出し終わったら停止する。スライスデータに従って粉末層４ｂに吐出されたインク２１は、粉末層４ｂの粉末４ａを固着させ、１層分の造形が完了する。
次の粉末層４ｂの造形のために、インク吐出ユニット１０は右側のホーム位置に移動した後、ステップ１〜ステップ６の粉末層４ｂの形成工程、及びインク吐出工程を繰り返すことで、造形物を形成していく。
【００２３】
近年、造形装置の適用範囲は産業機械、自動車、航空宇宙、医療などに広がっており、使用される粉末の種類も、金属、セラミック、樹脂など多岐にわたる。このため、造形装置において、粉末４ａの特性（粒径（平均粒子径）、材質、含有水分量）や積層厚（粉末層４ｂの厚さ）によっては、リコータ（スクイージ及び回転ローラ）により平坦で均一な粉末層４ｂをリコートできないことが懸念される。
【００２４】
本実施形態では、このような課題を解決するためのもので、以下に、より詳しく説明する。
本実施形態では、システムコントローラ１５が、粉末４ａの形成に必要な情報に基づいて、スクイージ１２及び／又は回転ローラ１１による粉末層４ｂの形成工程の設定を行っている。
ここで、粉末４ａの形成に必要な情報は、粉末４ａの特性（粒径、材質、含有水分量）に関する情報と、積層厚に関する情報を含む。また、粉末層４ｂの形成工程の設定には、スクイージ１２の姿勢、スクイージ１２の移動速度、回転ローラ１１の回転数、及び、回転ローラ１１の移動速度のうち少なくともいずれかの設定対象の設定が含まれる。
【００２５】
図３には、本実施形態のリコータ制御系のブロック図を示す。
粉末４ａの特性（粒径、材質、含有水分量）や積層厚の情報は、情報取得部１４にて取得し、システムコントローラ１５に情報を入力する。ここで、情報取得部１４は、ユーザがキーボードやタッチパネルなどの入力部より直接、値を入力することで情報を取得するものであるとよく、また、粉末４ａの特性や積層厚が記載されたファイルを読み込むことで情報を取得するものであってもよい。
システムコントローラ１５には、情報取得部１４からの情報をもとに、スクイージ１２の角度θ（スクイージ角度θという場合もある）、ローラ回転数及びリコート速度を求めるための第一の演算部２２を設けた。ここで、ローラ回転数は、回転ローラ１１の回転数であり、リコート速度は、粉末層４ｂの形成時におけるリコータユニット９の移動速度である。スクイージ角度θは、スクイージ１２の姿勢を設定するためのもので、詳しくは後述する。
粉末層４ｂの形成には、回転ローラ１１とスクイージ１２の両方を用いることが好ましいが、回転ローラ１１とスクイージ１２のうちいずれか一方を用いるものであってもよい。
【００２６】
図４Ａ〜図４Ｃは、第一の演算部２２におけるスクイージ角度θの決定方法の一例について説明するための図である。
図４Ａに示すように、スクイージ１２と積層体４ｃの上面４ｃ１とのなす角度θが大きい場合には、スクイージ１２が摺動した際に粉末４ａを圧接する角度は小さくなるため、圧接力（粉末４ａを押し固める力）も小さくなる。
ここで、角度θは、リコータユニット９が粉末層４ｂを形成するときに移動するＸ方向、及び、Ｚ方向にそれぞれ平行な断面をとったとき（このときの断面図が図４Ａ、図４Ｂである）、次のように示すことができる。それは、スクイージ１２のうち、粉末４ａを均すために粉末４ａに接触する一端部１２ａ、及び、スクイージ１２のうち他端部１２ｂを結ぶ仮想線１２ｃと、一端部１２ａから移動方向Ｘに向かう仮想線１２ｄとの間の角度の大きさである。
一方、図４Ｂに示すように、スクイージ１２と積層体４ｃの上面４ｃ１とのなす角度θ
が小さい（より鋭角になる）場合には、スクイージ１２が摺動した際に粉末４ａを圧接する角度は大きくなるため、圧接力も大きくなる。
【００２７】
図４Ｃに、スクイージ角度θの決定条件を示す。造形装置では、一般的に粉末の粒径は数μｍから数十μｍのものが使用される。
粉末４ａの粒径が大きい場合には、粒子間に働く（及ぼす）力は付着力よりも重力が勝り、粉末４ａは凝集しにくいため、スクイージ角度θが大きく圧接力が小さくても、均一で平坦な粉末層４ｂを形成できる。
一方、粉末４ａの粒径が小さい場合には、粒子間に働く力は重力よりも付着力が勝り、粉末４ａが凝集しやすくなるため、スクイージ角度θを小さくして圧接力を大きくすることで、均一で平坦な粉末層４ｂを形成できる。粉末４ａの材質としては、金属、セラミック、樹脂等、幅広く適用できるが、材質の特性によって粉末４ａの凝集の度合いが異なるため、材質に合わせて最適なスクイージ角度θに設定する必要がある。
【００２８】
この粉末４ａの材質の特性と、スクイージ角度θとの関係について以下に説明する。
粉末４ａの材質が、例えば金属等の導電体の場合には、粒子間に働く静電気力は小さく粉末４ａは凝集しにくいため、スクイージ角度θを大きくできる。一方、粉末４ａの材質が、樹脂等の不導電体の場合には、粒子間に働く静電気力は大きくなるため、スクイージ角度θを小さくする必要がある。こうした特性を考慮して、粉末４ａの材質に適したスクイージ角度θを予め求めておくとよい。
【００２９】
また、粉末４ａの含有水分量が少ない場合には、液架橋力（粒子間の接触部分に生じる狭い空間に液体が存在することにより発生する力）が小さく、粉末４ａは凝集しにくいため、スクイージ角度θを大きくできる。一方、粉末４ａの含有水分量が多い場合には、粒子間に働く液架橋力が大きくなり、粉末４ａは凝集し易いため、スクイージ角度θを小さくする必要がある。
また、積層厚（粉末層４ｂの厚さ）が薄い場合には、スクイージ角度θを大きくすることで圧接力による粉末層４ｂへの影響を小さくできるため、均一で平坦な薄い粉末層４ｂを形成できる。一方、積層厚が厚い場合には、スクイージ角度θを小さくして圧接力を大きくすることで、粉末層４ｂを押し固める効果が得られ、均一で平坦な厚い粉末層４ｂを形成できる。
【００３０】
図５Ａ〜図５Ｄは、第一の演算部２２でスクイージ角度θを具体的に求めるための演算方法について説明するための図である。
図５Ａに示すように、粒径に対するスクイージ角度θの関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの粒径が２０μｍの場合には、関係式よりスクイージ角度α１が求められる。
図５Ｂに示すように、粉末４ａの材質の違いに対するスクイージ角度θを、粉末４ａの静電気力等の特性を考慮して予め求めておく。例えば、粉末４ａの材質がＳＵＳ（ステンレス鋼）である場合には、スクイージ角度α２が求められる。
【００３１】
図５Ｃに示すように、含有水分量に対するスクイージ角度θの関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの含有水分量が０．１％の場合には、関係式よりスクイージ角度α１０が求められる。
図５Ｄに示すように、積層厚（粉末層４ｂの厚さ）に対するスクイージ角度θの関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、積層厚が１００μｍの場合には、関係式よりスクイージ角度α１１が決まる。各パラメータに対する角度が決まったら、最適値の演算例として平均値を求める。
スクイージ角度の最適値＝（α１＋α２＋α１０＋α１１）／４
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｃは、第一の演算部２２における回転ローラ１１の回転数（ローラ回転数）の決定方法の一例について説明するための図である。
図６Ａに示すように、ローラ回転数が低速の場合には、回転ローラ１１が摺動した際に粉末４ａを巻き込む力が小さくなるため、圧接力（粉末４ａを押し固める力）も小さくなる。
一方、図６Ｂに示すように、ローラ回転数が高速の場合には、回転ローラ１１が摺動した際に粉末４ａを巻き込む力が大きくなるため、圧接力も大きくなる。
【００３３】
図６Ｃに、ローラ回転数の決定条件を示す。造形装置では、一般的に粉末の粒径は数μｍから数十μｍのものが使用される。粉末４ａの粒径が大きい場合には、粉末間に働く力は付着力よりも重力が勝り、粉末４ａは凝集しにくいため、ローラ回転数が低速で圧接力が小さくても、均一で平坦な粉末層４ｂを形成できる。一方、粉末４ａの粒径が小さい場合には、粉末間に働く力は重力よりも付着力が勝り、粉末４ａが凝集しやすくなるため、ローラ回転数を高速にして圧接力を大きくすることで、均一で平坦な粉末層４ｂを形成できる。
粉末４ａの材質としては、金属、セラミック、樹脂等、幅広く適用できるが、材質の特性によって粉末４ａの凝集の度合いが異なるため、材質に合わせて最適な回転ローラ１１の回転数に設定する必要がある。
【００３４】
この粉末４ａの材質の特性と、回転ローラの回転数との関係について以下に説明する。
粉末４ａの材質が、例えば金属等の導電体の場合には、粒子間に働く静電気力は小さく粉末４ａは凝集しにくいため、ローラ回転数を低速にできる。一方、粉末４ａの材質が、樹脂等の不導電体の場合には、粒子間に働く静電気力は大きくなるため、ローラ回転数を高速にする必要がある。こうした特性を考慮して、粉末４ａの材質に適したローラ回転数を予め求めておくとよい。
【００３５】
また、粉末４ａの含有水分量が少ない場合には、液架橋力（粒子間の接触部分に生じる狭い空間に液体が存在することにより発生する力）が小さく、粉末４ａは凝集しにくいため、ローラ回転数を低速にできる。一方、粉末４ａの含有水分量が多い場合には、粒子間に働く液架橋力が大きくなり、粉末４ａは凝集し易いため、ローラ回転数を高速にする必要がある。
また、積層厚（粉末層４ｂの厚さ）が薄い場合には、ローラ回転数を低速にすることで圧接力による粉末層４ｂへの影響を小さくできるため、均一で平坦な薄い粉末層４ｂを形成できる。一方、積層厚が厚い場合には、ローラ回転数を高速にして圧接力を大きくすることで、粉末層４ｂを押し固める効果が得られ、均一で平坦な厚い粉末層４ｂを形成できる。
【００３６】
図７Ａ〜図７Ｄは、第一の演算部２２でローラ回転数を具体的に求めるための演算方法について説明するための図である。
図７Ａに示すように、粒径に対するローラ回転数の関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの粒径が２０μｍの場合には、関係式よりローラ回転数ｒ１が求められる。
図７Ｂに示すように、粉末４ａの材質の違いに対するローラ回転数を、粉末４ａの静電気力等の特性を考慮して予め求めておく。例えば、粉末４ａの材質がＳＵＳである場合には、ローラ回転数ｒ２が求められる。
【００３７】
図７Ｃに示すように、含有水分量に対するローラ回転数の関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの含有水分量が０．１％の場合には、関係式よりローラ回転数
ｒ１０が求められる。図７Ｄに示すように、積層厚（粉末層４ｂの厚さ）に対するローラ回転数の関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの積層厚が１００μｍの場合には、関係式よりローラ回転数ｒ１１が決まる。各パラメータに対する回転数が決まったら、最適値の演算例として平均値を求める。
ローラ回転数の最適値＝（ｒ１＋ｒ２＋ｒ１０＋ｒ１１）／４
【００３８】
図８Ａ〜図８Ｃは、第一の演算部２２におけるリコート速度の決定方法の一例について説明するための図である。
図８Ａに示すように、リコート速度が低速の場合には、リコータユニット９が摺動した際に粉末４ａを進行方向に押す力は小さくなるため、圧接力（粉末４ａを押し固める力）も小さくなる。一方、図８Ｂに示すように、リコート速度が高速の場合には、リコータユニット９が摺動した際に粉末４ａを進行方向に押す力は大きくなるため、圧接力も大きくなる。
【００３９】
図８Ｃに、リコート速度の決定条件を示す。造形装置では、一般的に粉末の粒径は数μｍから数十μｍのものが使用される。
粉末４ａの粒径が大きい場合には、粒子間に働く力は付着力よりも重力が勝り、凝集しにくいため、リコート速度が低速で圧接力が小さくても、均一で平坦な粉末層４ｂを形成できる。一方、粉末４ａの粒径が小さい場合には、粒子間に働く力は重力よりも付着力が勝り、粉末４ａが凝集しやすくなるため、リコート速度を高速にして圧接力を大きくすることで、均一で平坦な粉末層４ｂを形成できる。
粉末４ａの材質としては、金属、セラミック、樹脂等、幅広く適用できるが、材質の特性によって粉末４ａの凝集の度合いが異なるため、材質に合わせて最適なリコート速度に設定する必要がある。
【００４０】
この粉末４ａの材質の特性と、リコート速度との関係について以下に説明する。
粉末４ａの材質が、例えば金属等の導電体の場合には、粒子間に働く静電気力は小さく粉末４ａは凝集しにくいため、リコート速度を低速にできる。一方、粉末４ａの材質が、樹脂等の不導電体の場合には、粒子間に働く静電気力は大きくなるため、リコート速度を高速にする必要がある。こうした特性を考慮して、粉末４ａの材質に適したリコート速度を予め求めておくとよい。
【００４１】
また、粉末４ａの含有水分量が少ない場合には、液架橋力（粒子間の接触部分に生じる狭い空間に液体が存在することにより発生する力）が小さく、粉末４ａは凝集しにくいため、リコート速度を低速にできる。一方、粉末４ａの含有水分量が多い場合には、粒子間に働く液架橋力が大きくなり、粉末４ａは凝集し易いため、リコート速度を高速にする必要がある。
また、積層厚（粉末層４ｂの厚さ）が薄い場合には、リコート速度を低速にすることで圧接力による粉末層４ｂへの影響を小さくできるため、均一で平坦な薄い粉末層４ｂを形成できる。一方、積層厚が厚い場合には、リコート速度を大きくして圧接力を大きくすることで、粉末層４ｂを押し固める効果が得られ、均一で平坦な厚い粉末層４ｂを形成できる。
【００４２】
図９Ａ〜図９Ｄは、第一の演算部２２でリコート速度を具体的に求めるための演算方法について説明するための図である。
図９Ａに示すように、粒径に対するリコート速度の関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの粒径が２０μｍの場合には、関係式よりリコート速度ｖ１が求められる。
図９Ｂに示すように、粉末４ａの材質の違いに対するリコート速度を、粉末４ａの静電気力等の特性を考慮して予め求めておく。例えば、粉末４ａの材質がＳＵＳである場合には、リコート速度ｖ２が求められる。
【００４３】
図９Ｃに示すように、含有水分量に対するリコート速度の関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの含有水分量が０．１％の場合には、関係式よりリコート速度ｖ１０が求められる。
図９Ｄに示すように、積層厚（粉末層４ｂの厚さ）に対するローラ回転数の関係を表す関係式を予め求めておく。例えば、粉末４ａの積層厚が１００μｍの場合には、関係式よりリコート速度ｖ１１が求められる。各パラメータに対する速度が決まったら、最適値の演算例として平均値を求める。
リコート速度の最適値＝（ｖ１＋ｖ２＋ｖ１０＋ｖ１１）／４
【００４４】
本実施形態によれば、粉末４ａの積層に必要な情報（粒径、材質、含有水分量、積層厚）を情報取得部１４にて取得した後、第一の演算部２２においてリコータ制御系１８に対する各指令値（スクイージ角度、ローラ回転数、リコート速度）が演算される。その結果、粉末４ａの特性によらず平坦で均一な粉末層４ｂを形成できる。したがって、高品質な造形物を作製することが可能となる。
【００４５】
［第二実施形態］
以下に、第二実施形態について説明する。なお、以下では、第一実施形態と異なる構成や処理について説明し、第一実施形態と同様の構成や処理についての説明は省略する。
図１０は、第二の実施形態のリコータ制御系を示すブロック図である。
本実施形態では、システムコントローラ１５は、積層体４ｃ上に、次の新たな粉末層４ｂを形成する場合に、スライスデータ２５に基づいて、上述した設定対象の設定を調整する。
ここで、設定対象は、上述のように、スクイージ１２の姿勢、スクイージ１２の移動速度、回転ローラ１１の回転数、及び、回転ローラ１１の移動速度のうち少なくともいずれかである。また、設定対象の設定を調整する際には、スライスデータ２５とリコータ位置２４を用いるものであるとよい。そして、リコータ位置２４は、検出部としてのエンコーダ３２（図１１）により検出され、検出された検出位置（リコータ位置２４)が、積層体
４ｃのうち造形物（造形領域）に対応する位置である場合に、設定対象の設定が調整されるとよい。
【００４６】
本実施形態においては、第二の演算部２３が、スライスデータ２５とリコータ位置２４に基づいて、スクイージ１２の角度θと回転ローラ１１の回転数を補正演算する形態について説明する。
本実施形態の情報取得部１４では、粉末４ａの積層に必要な情報（リコート速度、スクイージ角度、ローラ回転数、粉末積層厚、スライスデータ２５）を取得する。
ここで、本実施形態の情報取得部１４が取得するリコート速度、スクイージ角度、ローラ回転数に関する情報は、上述した第一実施形態において、粉末４ａの形成に必要な情報に基づいて設定したものである。しかしながら、情報取得部１４が取得する上記情報は、これに限るものではなく、予め設定されたものであってもよい。また、積層体４ｃの上面４ｃ１を含む粉末層４ｂは第一の粉末層に相当し、次の新たな粉末層４ｂは第二の粉末層に相当する。
【００４７】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、積層体４ｃ上に、次の新たな粉末層４ｂをスクイージ１２にて形成するシーケンスを示す。造形槽５内では、スライスデータ２５に基づいて既にいくつ
かの層で造形が完了しており、図中、符号２９は、造形領域の粉末４ａがインクで固着され形成された造形物を示す。
本実施形態では、一層目の粉末層４ｂを形成する場合、又は造形物２９を含まない積層体４ｃ上に、次の新たな粉末層４ｂを形成する場合のスクイージ角度θは、第一実施形態において粉末４ａの形成に必要な情報に基づいて設定された設定値となる。しかしながら、このスクイージ角度θはこれに限るものではなく、予め設定された設定値であってもよい。
【００４８】
図１１Ｄは、第二の演算部２３におけるスクイージ角度θの決定方法の一例について説明するための図である。
積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９のうち、面積が大きい造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、スクイージ角度θが設定値より小さく、圧接力が大きくても、インクで固着された面積が広いため、造形物２９への影響が小さい。したがって、造形物２９の形状精度が低下することはない。ここで、積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９は、第一の粉末層の一部の領域に相当する。
一方、積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９のうち、面積が小さい造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、次のようなことが懸念される。すなわち、粉末層４ｂを形成する際のスクイージ１２による圧接力によって積層体４ｃに荷重が加わってしまい、造形物の形状精度が低下してしまうことが懸念される。このため、本実施形態では、このような面積が小さい造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、造形物２９への影響を少なくするため、スクイージ角度θを設定値より大きくして圧接力を小さくする。
【００４９】
また、積層方向の厚さが厚い造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、スクイージ角度θが設定値より小さく圧接力が大きくても、インクで固着された層が深いため造形物への影響が小さく、造形物２９の形状精度が低下することはない。
一方、積層方向の厚さが薄い造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合、粉末層４ｂを形成する際のスクイージ１２による圧接力によって積層体４ｃに荷重が加わった場合には、造形物の形状精度が低下してしまうことが懸念される。このため、本実施形態では、このような造形物２９の厚さが薄い領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、造形物２９への影響を少なくするため、スクイージ角度θを設定値より大きくして圧接力を小さくする。
【００５０】
ここで、積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９の面積が大きいか、小さいかは、次のように判断することができる。例えば、面積の閾値が予め設定されており、スライスデータ２５に基づいて求められた造形物２９の面積が、この閾値以上であるかどうかを判断するものであるとよい。
また、積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９の積層方向の厚さが厚い領域であるか、浅い領域であるかは、次のように判断することができる。例えば、厚さの閾値が予め設定されており、スライスデータに基づいて求められた、固着されている一層以上の粉末層４ｂの造形物（造形領域）の積層方向の厚みが、閾値以上であるかどうかを判断するものであるとよい。
【００５１】
図１１Ａでは、スクイージ１２がＸ方向に摺動しながら粉末層４ｂを形成している。エンコーダ３２によりリコータ（図ではスクイージ１２）位置が計測されており、スライスデータ２５に含まれる位置情報と照合することで、造形物２９がどのリコータ位置に対応しているのかが判別できる。例えば、リコータ位置Ｐ１にて、積層体４ｃ中に、面積が広い、又は積層厚が厚い造形物２９が形成されていた場合には、スクイージ角度θを設定値より小さいα２１とする。この場合、スクイージ角度θをα２１とすることで圧接力が大きくなるが、積層体４ｃに与える影響は小さい。
【００５２】
図１１Ｂのリコータ位置Ｐ２にて、積層体４ｃ中に、面積が小さい、又は積層厚が薄い造形物２９が形成されていた場合には、スクイージ角度θを設定値より大きいα２２とする。この場合、スクイージ角度θをα２２として圧接力を小さくすることで、積層体４ｃへの影響を小さくできる。ここで、スクイージ角度θの関係は、α２１＜α２２である。
図１１Ｃのリコータ位置Ｐ３にて、積層体４ｃ中に、面積が大きい、又は積層厚が厚い造形物が形成されていた場合には、再びスクイージ角度θをα２１とする。この場合、スクイージ角度θをα２１とすることで圧接力が大きくなっても、積層体４ｃへの影響は小さい。
【００５３】
図１２は、本実施形態において、スクイージ角度θと高さを独立に制御するスクイージ制御系について説明するための図である。
上述したように、移動しながらスクイージ角度θを途中で変更する場合には、粉末層４ｂの高さが目標の積層厚から変化しないようにする必要がある。
本実施形態では、スクイージ高さ補正演算部２６を設け、スクイージ角度θが変更になっても粉末層４ｂの厚さが変化しないようにスクイージ高さの補正演算を行う。
【００５４】
スクイージ回転機構３１にてスクイージ角度θを変更した場合（図中の実線から破線に角度を変更）、積層方向におけるスクイージ１２の一端部１２ａ（下端）の位置が変わらないようにスクイージ上下機構３０によりスクイージ１２を下側に駆動する。
これにより、スクイージ１２の一端部１２ａと粉末層４ｂとの間に隙間ができることはなく、粉末層４ｂの厚さが変わってしまうことを防ぐことができる。ここで、スクイージ回転機構３１は、スクイージ角度θを調整するためにスクイージ１２の姿勢を変更可能な第一の機構に相当し、スクイージ上下機構３０は、スクイージ１２の板状部材の前記積層方向の位置を変更可能な第二の機構に相当する。
このような構成により、スクイージ高さ制御部とスクイージ角度制御部に独立した指令を入れることが可能となり、スクイージ高さとスクイージ角度は独立に制御可能となる。
【００５５】
以上説明したように、上面に造形物２９が形成されている積層体４ｃ上に、新しい粉末層４ｂを形成する際に、造形物２９の面積や厚さに応じて、スクイージ角度θを調整することで、圧接力による造形物２９への影響を低減できる。これにより、高品質な造形物を作製することが可能となる。
【００５６】
以上、積層体４ｃ上に、次の新たな粉末層４ｂをスクイージ１２にて形成する場合について説明したが、回転ローラ１１にて形成する場合においても同様である。
図１３Ａ〜図１３Ｄに、積層体４ｃ上に、次の新しい粉末層４ｂを回転ローラ１１にて形成するシーケンスを示す。
造形槽５内の粉末４ａには、スライスデータ２５に基づいて既にいくつかの層で造形が完了しており、図１１Ａ〜図１１Ｃ同様、造形領域の粉末がインクで固着され形成された造形物２９を示している。
本実施形態では、一層目の粉末層４ｂを形成する場合、又は造形物２９を含まない積層体４ｃ上に、次の新たな粉末層４ｂを形成する場合の回転ローラ１１の回転数は、第一実施形態において粉末４ａの形成に必要な情報に基づいて設定された設定値となる。しかしながら、この回転ローラ１１の回転数はこれに限るものではなく、予め設定された設定値であってもよい。
【００５７】
図１３Ｄは、第二の演算部２３における回転ローラ１１の回転数の決定方法の一例について説明するための図である。
積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９の面積が大きい領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、ローラ回転数が設定値より高速で、圧接力が大きくても、インクで固
着された面積が広いため、造形物への影響が小さい。したがって、造形物２９の形状精度が低下することはない。
一方、積層体４ｃの上面４ｃ１を含む造形物２９のうち、面積が小さい造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、次のようなことが懸念される。すなわち、粉末層４ｂを形成する際の回転ローラ１１による圧接力によって積層体４ｃに荷重が加わってしまい、造形物の形状精度が低下してしまうことが懸念される。このため、本実施形態では、このような面積が小さい造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、造形物２９への影響を少なくするため、ローラ回転数を設定値より低速にして圧接力を小さくする。
【００５８】
また、積層方向の厚さが厚い造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、ローラ回転数が設定値より高速で圧接力が大きくても、インクで固着された層が深いため造形物への影響が小さく、造形物２９の形状精度が低下することはない。
一方、積層方向の厚さが薄い造形物２９の領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合、粉末層４ｂを形成する際の回転ローラ１１による圧接力によって積層体４ｃに荷重が加わった場合には、造形物の形状精度が低下してしまうことが懸念される。このため、本実施形態では、このような造形物２９の厚さが薄い領域上に粉末層４ｂを新たに形成する場合には、造形物２９への影響を少なくするため、ローラ回転数を設定値より低速にして圧接力を小さくする。
【００５９】
図１３Ａでは、回転ローラ１１がＸ方向に移動することで粉末４ａに対して摺動しながら粉末層４ｂを形成している。エンコーダ３２によりリコータ（図では回転ローラ１１）位置が計測されており、スライスデータ２５に含まれる位置情報と照合することで、造形物がどのリコータ位置に対応しているのかが判別できる。例えば、リコータ位置Ｐ１にて、積層体４ｃ中に、面積が広い、又は、積層厚が厚い造形物２９が形成されていた場合、回転ローラ１１の回転数を設定値より高速のｒ２１とする。この場合、回転ローラ１１の回転数を高速のｒ２１とすることで圧接力が大きくなるが、積層体４ｃに与える影響は小さい。
【００６０】
図１３Ｂのリコータ位置Ｐ２にて、積層体４ｃ中に、面積が小さい、又は積層厚が薄い造形物が形成されていた場合、回転ローラ１１の回転数を設定値より低速のｒ２２にして、圧接力を小さくすることで、積層体４ｃへの影響を小さくできる。ここで、回転ローラ１１の回転数の関係は、ｒ２１＞ｒ２２である。
図１３Ｃのリコータ位置Ｐ３では、積層体４ｃ中に、面積が大きい、又は積層厚が厚い造形物が形成されているため、再び回転ローラ１１の回転数を高速のｒ２１にする。この場合、回転ローラ１１の回転数を高速のｒ２１にして圧接力を大きくしても、積層体４ｃへの影響は小さい。
【００６１】
本実施形態によれば、上面に造形物２９が形成されている積層体４ｃ上に、新しい粉末層４ｂを形成する際に、造形物２９の面積や厚さに応じて、回転ローラ１１の回転数を調整することで、圧接力による造形物２９への影響を低減できる。
これにより、粉末４ａの特性によらず平坦で均一な粉末層４ｂを形成でき、さらに、新たな粉末層４ｂを形成する際の圧接力によって積層体４ｃ中の造形物２９に荷重が加わることにより、造形物２９の形状精度が低下してしまうことを抑制することができる。したがって、高品質な造形物を作製することが可能となる。
本実施形態では、情報取得部１４が取得する情報は、第一実施形態において、粉末４ａの形成に必要な情報に基づいて設定したものであるが、上記情報が予め設定されたものであっても、上記同様、造形物２９の形状精度が低下してしまうことを抑制できる。
【００６２】
なお、図１１Ａでは、積層体４ｃ中に、面積が広い、又は積層厚が厚い造形物２９が形
成されていた場合には、スクイージ角度θを設定値より小さいα２１とした。また、図１３Ａでは、積層体４ｃ中に、面積が広い、又は、積層厚が厚い造形物２９が形成されていた場合、回転ローラ１１の回転数が設定値より高速のｒ２１とした。これにより、圧接力を大きくすることができ、粉末層をより密に形成することができるので、造形物の強度を上げることができる。しかしながら、例えば、造形物の強度を上げる必要が無いような形態では、このような調整は必ずしも必要ではない。すなわち、積層体４ｃ中に、面積が広い、又は積層厚が厚い造形物２９が形成されていた場合であっても、上述のような調整をせずに、スクイージ角度θ、又は回転ローラ１１の回転数を設定値のままとしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
９…リコータユニット、１０…インク吐出ユニット、１１…回転ローラ、１２…スクイージ、１４…情報取得部、１５…システムコントローラ、１６…粉末供給ステージ制御系、１７…造形ステージ制御系、１８…リコータ制御系、１９…インク吐出制御系、１００…造形装置
【図１】
2020082432.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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