(57)【要約】【課題】粉体の供給時には粉体を円滑に導くことができ、所望のタイミングで粉体の供給を確実に遮断する。【解決手段】三次元造形装置１０は、三次元造形用の粉体を供給する粉体供給装置２４を備える。この粉体供給装置２４は、粉体Ｐを収容し、粉体Ｐを下方の供給経路４２に排出可能なホッパー３６と、供給経路４２上に回転自在に設けられた円筒状シャッタ６６とを備える。円筒状シャッタ６６は、供給経路４２を閉塞する周壁９６と、周壁９６を貫通し供給経路４２の一部を構成するシャッタ側スリット９８とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形用の粉体を供給する粉体供給装置であって、
前記粉体を収容し、前記粉体を下方の供給経路に排出可能なホッパーと、
前記供給経路上に回転自在に設けられた円筒状シャッタとを備え、
前記円筒状シャッタは、前記供給経路を閉塞する周壁と、前記周壁を貫通し前記供給経路の一部を構成するスリットとを有する
ことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の粉体供給装置において、
前記円筒状シャッタは、供給経路の上流側に配設されたブラケットに前記周壁が接触するように配置される
ことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項３】
請求項２記載の粉体供給装置において、
前記円筒状シャッタは、前記円筒状シャッタの下流側に設けられた弾性部材により上流側に弾性的に付勢される
ことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体供給装置において、
前記円筒状シャッタの周壁には、軸方向長さの異なる前記スリットが複数形成されている
ことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体供給装置において、
前記ホッパーと前記円筒状シャッタの間の供給経路には、前記粉体の供給量を調整可能な供給調整部材が設けられる
ことを特徴とする粉体供給装置。
【請求項６】
三次元造形用の粉体を供給する粉体供給装置と、供給された前記粉体に対し三次元造形加工を行う加工部とを備える三次元造形装置であって、
前記粉体供給装置は、
前記粉体を収容し、前記粉体を下方の供給経路に排出可能なホッパーと、
前記供給経路上に回転自在に設けられた円筒状シャッタとを備え、
前記円筒状シャッタは、前記供給経路を閉塞する周壁と、前記周壁を貫通し前記供給経路の一部を構成するスリットとを有する
ことを特徴とする三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形用の粉体を供給する粉体供給装置及びこの粉体供給装置を備えた三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粉体に対しビーム（レーザ光）を照射して焼結することで、三次元造形物を造形する三次元造形装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、粉体を焼結して粉体の硬化層を形成する三次元造形装置が開示されている。この三次元造形装置は、造形ベッド（架台）の上面に粉体を供給する粉体供給装置と、造形ベッド上に供給された粉体にビームを照射する加工装置とを備える。造形ベッドは、レベル調整装置によって上下に変位する構成となっており、三次元造形装置は、造形ベッドの変位にともない粉体の硬化層を下層から順次形成し、三次元造形物を造形していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平８−５０２７０３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、三次元造形装置により大きな造形物を造形する場合は、造形物の重量や造形エリアが必然的に増大する。そのため、特許文献１に開示されている三次元造形装置のように造形ベッドが変位する構成を採ると、造形ベッドの駆動機構を大型化（又は高性能化）する必要が生じる。
【０００６】
このような駆動機構の大型化を防ぐために、三次元造形装置は、造形ベッドを固定状態として造形物の上方側（加工装置や粉体供給装置）を変位する構成とすることも考えられる。しかしながら、加工装置や粉体供給装置を変位させる場合、粉体供給装置は、変位にともなって外力（振動等）を受ける機会が増加し、望まない箇所に粉体をこぼしてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、粉体の供給時には粉体を円滑に導くことができ、所望のタイミングで粉体の供給を確実に遮断することができる粉体供給装置及びこの粉体供給装置を備えた三次元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】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、三次元造形用の粉体を供給する粉体供給装置であって、前記粉体を収容し、前記粉体を下方の供給経路に排出可能なホッパーと、前記供給経路上に回転自在に設けられた円筒状シャッタとを備え、前記円筒状シャッタは、前記供給経路を閉塞する周壁と、前記周壁を貫通し前記供給経路の一部を構成するスリットとを有することを特徴とする。
【０００９】
上記によれば、供給経路上に回転自在に設けられた円筒状シャッタが周壁及びスリットを有することで、粉体の供給及び遮断を容易且つ確実に切り換えることができる。すなわち、スリットを供給経路に連通した状態では、粉体が供給経路内を円滑に移動して所定位置に粉体を供給することができる。そして、スリットの連通状態から円筒状シャッタを回転すると、供給経路に対し周壁が簡単に対向して閉塞することができ、この供給経路から粉体がこぼれることを大幅に低減することができる。さらに、円筒状シャッタは、回転時に仮に粉体を噛み込んだとしても、回転にともない噛み込んだ粉体を容易に排出することが可能である。よって、粉体供給装置は粉体を精度よく供給することができ、三次元造形装置に三次元造形物を効率的且つ正確に造形させることができる。
【００１０】
この場合、前記円筒状シャッタは、供給経路の上流側に配設されたブラケットに前記周壁が接触するように配置されることが好ましい。
【００１１】
このように、ブラケットに周壁が接触することで、ブラケットと周壁の間に粉体が入り込むことを大幅に抑制することができる。
【００１２】
また上記の構成に加えて、前記円筒状シャッタは、前記円筒状シャッタの下流側に設けられた弾性部材により上流側に弾性的に付勢される構成としてもよい。
【００１３】
このように、円筒状シャッタが弾性部材により上流側に弾性的に付勢される構成であれば、ブラケットに対し周壁をさらに強く接触させることができ、ブラケットと周壁の間に粉体が入り込むことをより一層抑制することができる。
【００１４】
また、前記円筒状シャッタの周壁には、軸方向長さの異なる前記スリットが複数形成されていてもよい。
【００１５】
円筒状シャッタの周壁に形成された軸方向長さの異なるスリットは、供給経路に個別に対向することにより、粉体の供給量や供給範囲、供給位置を変化させることができる。例えば、小さい三次元造形物を形成する場合は、軸方向長さが他よりも短いスリットを用いることで、粉体の供給量が少なくなり、製造コストを低減することができる。
【００１６】
さらに、前記ホッパーと前記円筒状シャッタの間の供給経路には、前記粉体の供給量を調整可能な供給調整部材が設けられることが好ましい。
【００１７】
粉体供給装置は、供給調整部材により粉体の供給量を調整する構成となっていることで、円筒状シャッタのスリットに関わらず、粉体の供給量を簡単に変更することができる。
【００１８】
また、前記の目的を達成するために、本発明は、三次元造形用の粉体を供給する粉体供給装置と、供給された前記粉体に対し三次元造形加工を行う加工部とを備える三次元造形装置であって、前記粉体供給装置は、前記粉体を収容し、前記粉体を下方の供給経路に排出可能なホッパーと、前記供給経路上に回転自在に設けられた円筒状シャッタとを備え、前記円筒状シャッタは、前記供給経路を閉塞する周壁と、前記周壁を貫通し前記供給経路の一部を構成するスリットとを有することを特徴とする。
【００１９】
上記によれば、三次元造形装置は、円筒状シャッタを有する粉体供給装置により、粉体が精度よく供給されるため、三次元造形物を効率的且つ正確に造形することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、粉体供給装置及びこの粉体供給装置を備えた三次元造形装置は、粉体の供給時には粉体を円滑に導くことができ、所望のタイミングで粉体の供給を確実に遮断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元造形装置の全体構成を示す概略説明図である。
【図２】図１の三次元造形装置の粉体供給装置を拡大して示す側面断面図である。
【図３】図２の粉体供給装置の粉体供給／遮断部を示す分解斜視図である。
【図４】図４Ａは、図３の円筒状シャッタを示す斜視図であり、図４Ｂは、図４ＡのＶＩＢ−ＶＩＢ線断面図であり、図４Ｃは、第１変形例に係る円筒状シャッタを示す断面図であり、図４Ｄは、第２変形例に係る円筒状シャッタを示す断面図である。
【図５】図５Ａは、粉体供給装置の動作を説明するための第１側面断面図であり、図５Ｂは、粉体供給装置の動作を説明するための第２側面断面図である。
【図６】図６Ａは、粉体供給装置における粉体の供給調整の一例を示す部分側面断面図であり、図６Ｂは、粉体供給装置における粉体の供給調整の別例を示す部分側面断面図である。
【図７】図７Ａは、粉体供給装置における粉体を噛み込んだ際の動作を示す第１説明図であり、図７Ｂは、図７Ａに続く動作を示す第２説明図であり、図７Ｃは、図７Ｂに続く動作を示す第３説明図である。
【図８】図８Ａは、第３変形例に係る円筒状シャッタを示す平面図であり、図８Ｂは、図８ＡのＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る粉体供給装置について、この粉体供給装置を備えた三次元造形装置との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
本実施形態に係る三次元造形装置１０は、図１に示すように、三次元造形物の造形を実際に行う装置本体１２と、装置本体１２を駆動制御する制御部１４（制御装置）とを有する。また、装置本体１２の外部には、三次元造形物の加工に使用されるレーザ光発振機１６、Ｎ2ガス供給機１８及びヒューム吸引機２０等が接続されている。一方、制御部１４には、三次元造形物の設計がなされるコンピュータ２２が接続されている。
【００２４】
作業者は、コンピュータ２２上において三次元造形物の設計を行いその設計データを制御部１４に送信する。制御部１４は、設計データを受信すると装置本体１２の動作内容を自動的に設定して駆動を制御し、さらにレーザ光発振機１６、Ｎ2ガス供給機１８及びヒューム吸引機２０を制御して三次元造形物の造形を実施する。
【００２５】
装置本体１２の内部には、粉体供給装置２４、造形ベッド２６、ブレード２８、加工装置３０（加工部）、移動機構３２及び台車３４が設けられている。三次元造形物の造形では、制御部１４の制御下に移動機構３２を駆動し、粉体供給装置２４及び加工装置３０を造形ベッド２６の面方向（図１中のＸ方向）に変位させる。そして、粉体供給装置２４により造形ベッド２６上に粉体Ｐを供給し、供給した粉体Ｐに対し加工装置３０がビーム（レーザ光）を照射することで粉体Ｐを焼結し、粉体Ｐの硬化層を形成する。硬化層を一層形成すると、移動機構３２により粉体供給装置２４及び加工装置３０を上方向に一層分上昇させて、以下同様の方法により次の硬化層を形成する。三次元造形装置１０は、この動作を所定回数繰り返すことにより三次元造形物を造形する。
【００２６】
粉体供給装置２４は、三次元造形用の粉体Ｐを収容するホッパー３６と、ホッパー３６の下部に設けられ粉体Ｐの供給及び遮断を切換可能な粉体供給／遮断部３８とを有する。ホッパー３６は、側面断面視で逆三角形状に形成された枠がＹ方向の所定長さにわたって延びる容器であり（図３も参照）、その内部は、粉体Ｐを収容する収容空間３６ａとなっている。そして、ホッパー３６の下部には、図２に示すように、収容空間３６ａに連なりＹ方向に沿って細長く形成された供給口４０が設けられている。収容空間３６ａに収容された粉体Ｐは、自重によってホッパー３６の下側に案内されて供給口４０から排出される。なお、ホッパー３６の内部には、粉体Ｐを撹拌するスクレーパ等が設けられていてもよい。
【００２７】
供給口４０から排出された粉体Ｐは、内部に粉体Ｐの供給経路４２を有する粉体供給／遮断部３８を介して造形ベッド２６上に供給される。粉体供給／遮断部３８は、本発明の主要な構成に関わるものであり、後に詳述する。
【００２８】
図１に戻り、造形ベッド２６は、平板状に形成され、装置本体１２内に水平となるように固定されており、上面の所定位置にてプレート２６ａを固定保持している。プレート２６ａは、三次元造形物が形成される領域（粉体Ｐが供給される領域）の台座として用いられ、造形ベッド２６と面一となるように嵌め込まれる。また、造形ベッド２６には、粉体Ｐのならし時や加工時に発生した残留粉体を排出する図示しない排出路が設けられている。台車３４は、造形ベッド２６の下方に配置され、排出路から排出される残留粉体を回収する。
【００２９】
粉体供給装置２４からプレート２６ａに供給された粉体Ｐは、粉体ならし手段であるブレード２８によって所定の高さを有する層状に形成される。ブレード２８は、粉体供給装置２４の進行方向後方（すなわち、粉体供給装置２４と加工装置３０の間）に取り付けられ、粉体供給装置２４の移動とともに供給された粉体Ｐをならしていく。なお、ブレード２８は、上下方向に延びる図示しない長孔を有し、粉体供給装置２４に対し下端部の突出量が調整可能となっている。
【００３０】
加工装置３０は、粉体供給装置２４を進行方向の前方に備え、一定の高さにならされた粉体Ｐに対しビームを照射する機能を有している。この加工装置３０は、プレート２６ａに対し所定距離離間した位置に配置されるビーム照射部４４と、ビーム照射部４４の下部に取り付けられるシュラウド４６とを有する。
【００３１】
ビーム照射部４４は、レンズやミラー等が内蔵されるとともに、レーザ光発振機１６に接続されており、レーザ光発振機１６において出射されたビームを屈折して下方向に照射する。ビームの照射範囲は、Ｘ−Ｙ方向の範囲（プレート２６ａの面方向の範囲）に変動可能である。ビーム照射部４４から照射されたビームは、プレート２６ａ上の粉体Ｐを焼結して硬化層を形成する。
【００３２】
ビームにより硬化層に形成される粉体Ｐは、特に限定されるものではなく、例えば、金属、金属合金、合成樹脂、セラミック、ガラスその他の無機質或いは有機質の粉末材料を使用することができる。特に、金属材料の場合は、ニッケル、リン銅、鉄、銅、青銅等が挙げられる。また、粉体Ｐは、１種類の粉末材料だけであってもよいし、複数種類の粉末材料を組み合わせることもできる。さらに、粉体Ｐの粒径は、材質又は造形品の使用目的等によっても異なるが、例えば、平均粒径５〜４０μｍ程度のものが用いられるとよい。
【００３３】
なお、三次元造形装置１０による粉体Ｐの硬化層の形成手段は、ビームによる焼結（光造形法）に限定されるものではなく、粉体供給装置２４により供給された粉体Ｐを硬化することが可能な種々の構成を採用し得る。例えば、粉体Ｐに対してバインダを添加して固める方法（粉末固着式積層法）を採ってもよい。粉体Ｐは、加工方法に応じて適当な材料を選択すればよい。
【００３４】
シュラウド４６は、天井壁４６ａを有する筒状のカバー部材であり、内部の空間部４８はビームの光路を確保している。このシュラウド４６は、ビームやＮ2ガスの外部への拡散、又は外部からビームへの影響を遮断する機能を有する。シュラウド４６の天井壁４６ａは、ビーム照射部４４の下面に対しビームの照射範囲と干渉しないように取り付けられる。一方、シュラウド４６の下部は、プレート２６ａの面積よりも小さい開口部４８ａが形成されており、この開口部４８ａを構成する口縁の周りには、スカート部５０が設けられている。
【００３５】
スカート部５０は、シュラウド４６の内面形状に倣った枠状の部材であり、図示しない駆動源によりシュラウド４６と相対的に上下に移動可能に設けられる。このスカート部５０は、下降によりシュラウド４６の下端と粉体Ｐの層との間に形成された隙間を塞ぐ。これによりビームの照射部分がより確実に覆われる。
【００３６】
また、シュラウド４６の内部には、雰囲気ガス供給口１８ａと、ヒューム吸引口２０ａが形成されている。雰囲気ガス供給口１８ａは、チューブを介して装置本体１２外部のＮ2ガス供給機１８に接続されており、一方、ヒューム吸引口２０ａは、チューブを介して装置本体１２外部のヒューム吸引機２０に接続されている。Ｎ2ガス供給機１８は、シュラウド４６の空間部４８にＮ2ガス（雰囲気ガス）を供給して空間部４８の酸素量を低下させる。ヒューム吸引機２０は、加工等によりシュラウド４６の空間部４８に発生した粉塵を吸引する。
【００３７】
移動機構３２は、一対の固定ガイドレール５２、可動ガイドレール５４、ベース５６及び支持体５８を備える。一対の固定ガイドレール５２は、図１中のＹ方向に延びており、長手方向に沿って形成された溝５２ａにより可動ガイドレール５４を移動自在に支持している。可動ガイドレール５４は、一対の固定ガイドレール５２間を架橋しており、ベース５６をＸ方向（可動ガイドレール５４の長手方向）に移動自在に支持している。ベース５６は、可動ガイドレール５４上において、支持体５８をＺ方向（上下方向）に変位自在に支持している。支持体５８は、その下端部に加工装置３０（ビーム照射部４４）を支持している。従って、移動機構３２は、造形ベッド２６の上方において、加工装置３０を三次元的に（Ｘ−Ｙ−Ｚ方向）に移動及び位置決めすることができる。また、粉体供給装置２４は、加工装置３０に取り付けられており、加工装置３０と一体的に移動可能となっている。
【００３８】
次に、図２及び図３を参照して、粉体供給装置２４の粉体供給／遮断部３８について具体的に説明していく。粉体供給／遮断部３８は、ホッパー３６の下部に取り付けられ、上下に貫通する粉体Ｐの供給経路４２を有する。供給経路４２は、該供給経路４２内の開放及び閉塞等を簡易に切り換え可能な構成となっており、これにより粉体Ｐの供給及び遮断、さらに粉体Ｐの供給量の調整を行うことができる。この粉体供給／遮断部３８は、上部ブラケット６０、下部ブラケット６２、供給調整部材６４、円筒状シャッタ６６、板バネ部材６８（弾性部材）を備える。
【００３９】
上部ブラケット６０は、ホッパー３６の下部を覆うことが可能な平面を有する略直方状のブロック体である。この上部ブラケット６０は、ホッパー３６の下端部においてＸ方向に突出形成された舌片３６ｂにねじ止め固定される。上部ブラケット６０は、ホッパー３６との固定状態で、供給口４０に対向する位置にブラケット側スリット７０を有する。
【００４０】
上部ブラケット６０の下側は、円筒状シャッタ６６を配置可能な配置溝部７２がＹ方向に沿って形成されている。また、上部ブラケット６０のＹ方向両端部には、下方に突出する突出ブロック７４が設けられており、この突出ブロック７４には円筒状シャッタ６６を回転自在に軸支可能な軸受孔７４ａが形成されている。そして、一方の突出ブロック７４側には、円筒状シャッタ６６の回転駆動を行う駆動機構７６が取り付けられる。
【００４１】
駆動機構７６は、回転駆動源であるサーボモータ７８と、サーボモータ７８を固定支持する第１及び第２支持板８０、８２とを有する。サーボモータ７８は、制御部１４（図１参照）に電気的に接続されており、制御部１４からの制御信号（パルス信号）を受けて回転軸を回転する。回転軸にはモータギア８４が取り付けられており、このモータギア８４は、第１及び第２支持板８０、８２の間に挟まれた位置で、円筒状シャッタ６６の従動ギア９４に噛み合う。なお、第１及び第２支持板８０、８２は、上部ブラケット６０の前側に取り付けられる前部支持板８３に固定支持される。
【００４２】
また、サーボモータ７８は図示しないエンコーダを備え、制御部１４は、エンコーダにより回転角度を検出しながらモータギア８４を回転することが可能である。従って、上部ブラケット６０に支持される円筒状シャッタ６６は、制御部１４により回転角度が調整されて回転がなされる。
【００４３】
下部ブラケット６２は、略対称形状に形成された第１下部ブラケット６２ａと第２下部ブラケット６２ｂからなり、円筒状シャッタ６６の下側を覆うように上部ブラケット６０下面にねじ止め固定される。第１及び第２下部ブラケット６２ａ、６２ｂは、互いに所定間隔離間して固定され、その間には供給経路４２の一部を構成する供給隙間８６が形成される。また、第１及び第２下部ブラケット６２ａ、６２ｂは、互いの対向面の上側にテーパ面６３が形成されることで円筒状シャッタ６６の設置空間部を広くしている。これにより、円筒状シャッタ６６から移動してきた粉体Ｐは、供給隙間８６を介して下方にスムーズに排出される。
【００４４】
供給調整部材６４は、平板状の第１調整板６４ａと第２調整板６４ｂとにより構成され、ホッパー３６と上部ブラケット６０の間に取り付けられる。第１及び第２調整板６４ａ、６４ｂは、互いの対向位置にＹ方向に延びる切り欠き部８８ａ、８８ｂを有し、相互を並べて取り付けた状態で、その間に調整用スリット８８を出現させる。調整用スリット８８は、供給経路４２の一部を構成し、供給口４０から流出した粉体Ｐを通過させる。
【００４５】
第１及び第２調整板６４ａ、６４ｂの少なくとも一方（又は両方）の平面部分は、Ｘ方向に延びる図示しない長孔を有し、ホッパー３６と上部ブラケット６０に対しＸ方向の取付位置が変更可能となっている。よって、粉体供給／遮断部３８は、供給調整部材６４の取付状態に応じて粉体Ｐの供給経路４２（調整用スリット８８）の幅を調整することができる。
【００４６】
円筒状シャッタ６６は、上部ブラケット６０の一対の突出ブロック７４間に配置される円筒本体９０と、円筒本体９０の両端部で軸受孔７４ａに支持される被支持部９２と、一方の被支持部９２の端部に固定される従動ギア９４とを有する。
【００４７】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、円筒本体９０は、円筒状シャッタ６６の軸方向に沿って一定の外径に形成された周壁９６を有し、この周壁９６にはシャッタ側スリット９８が形成されている。シャッタ側スリット９８は、周壁９６の一方面から円筒本体９０の軸心を通ってその反対面に抜けるように貫通形成されている。このシャッタ側スリット９８は、上部ブラケット６０のブラケット側スリット７０と略同一の幅を有している。また、シャッタ側スリット９８を構成する内壁９８ａは、直線状且つ滑らかな面に形成される。
【００４８】
円筒本体９０は、上部ブラケット６０と円筒状シャッタ６６の取付状態において、その周壁９６が上部ブラケット６０の配置溝部７２に隙間なく且つ回転可能に配置される。このため、シャッタ側スリット９８は、ブラケット側スリット７０に重なる（対向する）と、その内壁９８ａがブラケット側スリット７０の内壁７０ａに面一となって連なり、粉体Ｐの落下をスムーズに導くことができる。
【００４９】
一方、円筒状シャッタ６６の周壁９６が、ブラケット側スリット７０に対向すると、ブラケット側スリット７０の下部を全面的に覆う。従って、周壁９６において粉体Ｐの落下を確実に遮断することができる。
【００５０】
すなわち、粉体供給／遮断部３８の供給経路４２は、上側（ホッパー３６側）から順に、供給口４０、調整用スリット８８、ブラケット側スリット７０、シャッタ側スリット９８、供給隙間８６により構成される。そして、供給経路４２は、円筒本体９０の回転角度に応じて開放及び閉塞の切り換えがなされる。
【００５１】
なお、円筒状シャッタ６６のシャッタ側スリット９８は、上記の構成に限定されるものではなく、種々の構成を取り得る。例えば、図４Ｃに示す第１変形例のように、円筒状シャッタ６６Ａは、シャッタ側スリット９９を構成する内壁９９ａが周壁９６の縁部に向かって幅広となるテーパ部９９ｂに形成されてもよい。これにより周壁９６の縁部がテーパ部９９ｂの分だけ広がることにより、円筒状シャッタ６６Ａはシャッタ側スリット９９に粉体Ｐを受け入れ易くなる。
【００５２】
また、図４Ｄに示す第２変形例のように、円筒状シャッタ６６Ｂのシャッタ側スリット１００がブラケット側スリット７０よりも幅広に形成されていてもよい。要するに、シャッタ側スリット９８、９９、１００は、開口部の幅がブラケット側スリット７０の幅以上であると、上部ブラケット６０と円筒状シャッタ６６の境界間で粉体Ｐを詰まらせることを抑止することができる。
【００５３】
円筒本体９０の両端部に連なる被支持部９２は、軸受孔７４ａに対し回転自在に軸支される。これにより、円筒本体９０は、配置溝部７２に沿うように収容され、また従動ギア９４はサーボモータ７８のモータギア８４に噛み合う位置に配置される。サーボモータ７８は、従動ギア９４に回転駆動力を伝達して円筒状シャッタ６６を回転し、円筒本体９０の回転角度を調整することができる。
【００５４】
図２に示すように、円筒状シャッタ６６と下部ブラケット６２の間（円筒状シャッタ６６の下流側）には、板バネ部材６８が取り付けられる。板バネ部材６８は、第１及び第２板バネ部材６８ａ、６８ｂの２つに分割したものであり、互いに所定間隔離間して配設されることで、シャッタ側スリット９８の開口性を維持しつつ円筒本体９０を弾性的に支持する。
【００５５】
具体的には、第１及び第２板バネ部材６８ａ、６８ｂは、上部ブラケット６０の下面に取り付けられ、配置溝部７２に向かって所定量突出している。円筒本体９０は、配置溝部７２から下部側が多少突き出るように配置されているため、第１及び第２板バネ部材６８ａ、６８ｂの上面部分が円筒本体９０の周壁９６に弾性的に接触する。これにより、板バネ部材６８は、円筒本体９０を上方向（供給経路４２の上流側）に付勢し、円筒本体９０と上部ブラケット６０を隙間なく接触させる。
【００５６】
本実施形態に係る三次元造形装置１０及び粉体供給装置２４は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下作用効果について説明する。
【００５７】
三次元造形装置１０は、作業者から三次元造形物の設計データ及び造形指示を受けると、移動機構３２を動作して粉体供給装置２４及び加工装置３０を造形開始位置に移動する。これにより、粉体供給装置２４の供給経路４２は、例えば、平面視でプレート２６ａと造形ベッド２６の境界部付近に対向するように位置決めされる。また、下部ブラケット６２の下面は、プレート２６ａ上に供給された粉体Ｐの安息角を確保可能な程度の高さに位置決めされる。そして、ホッパー３６の収容空間３６ａには、三次元造形用の粉体Ｐが予め収容されており、円筒状シャッタ６６は、供給経路４２を閉塞することで、粉体Ｐがこぼれることを阻止している。
【００５８】
造形開始位置への移動後、制御部１４は、サーボモータ７８を駆動して円筒状シャッタ６６を回転し、図５Ａに示すように、円筒本体９０のシャッタ側スリット９８をブラケット側スリット７０に一致させる（対向させる）。これにより、粉体Ｐの供給経路４２が開放され、供給経路４２を介して粉体Ｐが造形ベッド２６上に供給される。この際、シャッタ側スリット９８は、ブラケット側スリット７０に面一となる位置で停止する。その結果、供給経路４２は、ブラケット側スリット７０の幅分だけ開放されることになり、比較的多量の粉体Ｐがこの供給経路４２をスムーズに通って供給隙間８６から下方に落下していく。
【００５９】
そして、移動機構３２の駆動制御下に、粉体供給装置２４及び加工装置３０が造形ベッド２６の面方向（Ｘ方向）に前進し、この前進にともない供給経路４２からプレート２６ａに粉体Ｐが供給される。プレート２６ａに供給された粉体Ｐは、加工装置３０の前方のブレード２８によりならされ、高さが一定の層状に形成される。
【００６０】
層状に形成された粉体Ｐは、次に加工装置３０のシュラウド４６が移動してくることでシュラウド４６内に入り込む。そして、粉体Ｐにはビーム照射部４４から空間部４８を介してビームが照射される。ビーム照射部４４が照射するビームは、設計データに基づいて照射状態が制御されており、ビームが照射された箇所の粉体Ｐのみが焼結し、硬化層に形成される。
【００６１】
粉体Ｐの硬化層を一層形成すると、三次元造形装置１０は、図５Ｂに示すように、移動機構３２により粉体供給装置２４及び加工装置３０を上昇させる。この際、制御部１４は、サーボモータ７８を駆動して円筒状シャッタ６６を所定角度（例えば９０°）回転することで、ブラケット側スリット７０に周壁９６を対向させる。その結果、周壁９６により供給経路４２が閉塞され、粉体供給装置２４からの粉体Ｐのこぼれが確実に抑止される。
【００６２】
制御部１４は、粉体供給装置２４及び加工装置３０を三次元造形物の次層の造形開始位置に移動すると、再び粉体Ｐの供給及びビームの照射を行い次層の粉体Ｐを硬化していく。以下、同様の手順を繰り返すことにより、三次元造形装置１０は、三次元造形物を作製することができる。
【００６３】
なお、三次元造形装置１０は、図６Ａに示すように、円筒状シャッタ６６の回転角度を調整してシャッタ側スリット９８の一部を上部ブラケット６０で覆うことで、粉体Ｐの供給量を変更することもできる。すなわち、シャッタ側スリット９８の移動により供給経路４２の幅が狭くなるので容易に供給量を調整し得る。
【００６４】
また、粉体Ｐの供給量の調整は、図６Ｂに示すように、供給調整部材６４の調整用スリット８８の幅を変更してもよい。つまり、第１及び第２調整板６４ａ、６４ｂを互いに近づけて固定することで調整用スリット８８を狭くする。これにより、円筒状シャッタ６６の上方で予め粉体Ｐの供給量を調整することができ、直線状に延在する供給経路４２において粉体Ｐを詰まらせることを回避することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係る粉体供給／遮断部３８は、円筒状シャッタ６６を設けたことにより、粉体Ｐの供給及び遮断を行う際に、粉体Ｐの噛み込みに対し良好に対処することが可能である。すなわち、図７Ａに示すように、シャッタ側スリット９８とブラケット側スリット７０の対向状態では、円筒状シャッタ６６が上部ブラケット６０の配置溝部７２に接触している。このため、粉体Ｐが円筒状シャッタ６６と配置溝部７２に入り込むこと（噛み込み）が遮断される。ここで、円筒状シャッタ６６は、板バネ部材６８によって上方向に付勢されているので、粉体Ｐの噛み込みを一層確実に遮断することができる。
【００６６】
図７Ｂに示すように、供給経路４２の閉塞のために円筒状シャッタ６６を回転した際に、仮に粉体Ｐが周壁９６にくっつくと配置溝部７２に入り込む可能性がある。この際、円筒本体９０は、下方に微量に変位するものの、板バネ部材６８によってその変位量が抑制される。そのため、配置溝部７２に入り込んだ粉体Ｐには、円筒本体９０の回転力が伝わり易く、配置溝部７２内に留まることなく、周壁９６と一緒に移動していく。
【００６７】
そして、図７Ｃに示すように、配置溝部７２に入り込んだ粉体Ｐは、最終的に円筒本体９０の回転にともない円筒本体９０の下部側に案内されることになり、供給隙間８６に吐き出される。つまり、粉体供給装置２４は、円筒状シャッタ６６が配置溝部７２内で回転することにより、円筒状シャッタ６６と上部ブラケット６０の隙間に粉体Ｐが入り込んでも、この粉体Ｐを留めることとなく下方に容易に誘導することができる。よって、粉体供給装置２４は、粉体Ｐの噛み込みにともなうメンテナンスの機会を低減して、粉体Ｐの供給を継続的に行うことができる。
【００６８】
以上のように、三次元造形装置１０及び粉体供給装置２４は、供給経路４２上の円筒状シャッタ６６が周壁９６及びシャッタ側スリット９８を有することで、粉体Ｐの供給及び遮断を容易且つ確実に切り換えることができる。すなわち、シャッタ側スリット９８を供給経路４２に連通した状態では、粉体Ｐが供給経路４２内を円滑に移動して造形ベッド２６上に供給される。そして、シャッタ側スリット９８の連通状態から円筒状シャッタ６６を回転すると、供給経路４２に周壁９６が簡単に対向して閉塞することができ、供給経路４２からの粉体Ｐのこぼれを大幅に低減することができる。よって、この粉体供給装置２４を備える三次元造形装置１０は、粉体Ｐを精度よく供給して、三次元造形物を効率的且つ正確に造形することができる。
【００６９】
また、粉体供給装置２４は、上部ブラケット６０の配置溝部７２に周壁９６が接触することで、上部ブラケット６０と周壁９６の間に粉体Ｐが入り込む（噛み込む）ことを大幅に抑制することができる。この際、第１及び第２板バネ部材６８ａ、６８ｂにより円筒状シャッタ６６が上方向に弾性的に付勢されると、粉体Ｐが入り込むことをより一層抑制することができる。
【００７０】
さらに、粉体供給装置２４は、供給調整部材６４により粉体Ｐの供給量を調整する構成となっていることで、円筒状シャッタ６６のシャッタ側スリット９８に関わらず、粉体Ｐの供給量を簡単に変更することができる。
【００７１】
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【００７２】
例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示す第３変形例に係る円筒状シャッタ６６Ｃのように、シャッタ側スリット１０２は、円筒本体９０の軸方向に沿って周方向の幅が異なる大きさに形成されていてもよい。すなわち、シャッタ側スリット１０２は、円筒本体９０の軸方向の略全長にわたって形成された第１スリット１０４と、円筒本体９０の軸方向中央部で第１スリット１０４よりも短い長さに形成された第２スリット１０６とを有する。第１スリット１０４と第２スリット１０６は、周方向に連なっており、両者は軸心部を共通して通るように貫通形成されている。
【００７３】
第１及び第２スリット１０４、１０６の周方向の幅は、同程度であり、且つ供給経路４２の幅に一致している。つまり、第１スリット１０４がブラケット側スリット７０に重なる位置に配置された状態では、第２スリット１０６が上部ブラケット６０に覆われる位置（配置溝部７２に対向した位置）に配置される。この状態では、第１スリット１０４により供給経路４２のＹ方向の幅が設定され、粉体Ｐを多量に供給することができる。
【００７４】
一方、第２スリット１０６がブラケット側スリット７０に重なる位置に配置された状態では、第１スリット１０４が上部ブラケット６０に覆われる位置に配置される。この状態では、第２スリット１０６により供給経路４２のＹ方向の幅が設定され、第１スリット１０４よりも供給量及び供給範囲を制限して粉体Ｐを供給することができる。
【００７５】
すなわち、円筒状シャッタ６６Ｃは、第１スリット１０４と第２スリット１０６を切り換えることにより、粉体Ｐの供給量、供給位置及び供給範囲を変更することができる。よって、例えば、小さい造形物を作製する場合には、軸方向の幅が短い第２スリット１０６を用いて供給経路４２を構成すればよく、粉体Ｐの供給量を抑えることができ、製造コストを低減することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…三次元造形装置                １４…制御部
２４…粉体供給装置                  ２６…造形ベッド
３６…ホッパー                      ３８…粉体供給／遮断部
４２…供給経路                      ６０…上部ブラケット
６２…下部ブラケット                ６４…供給調整部材
６６、６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ…円筒状シャッタ
６８…板バネ部材                    ９６…周壁
９８、９９、１００、１０２…シャッタ側スリット
１０４…第１スリット                １０６…第２スリット
Ｐ…粉体
【図１】
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【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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