(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒュームコレクタを長時間連続的に稼働させることができるとともに、三次元造形物への影響を最小限にする積層造形装置の提供。【解決手段】不活性ガス給排装置は、チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、ヒュームをプラスまたはマイナスに荷電させる荷電極６３１を有する荷電部６３と荷電極６３１に付着したヒュームを除去する荷電極清掃手段７１と荷電したヒュームを捕集する集塵部６５とを備えるヒュームコレクタ６と、を含み、荷電極清掃手段７１は、レーザ照射装置による焼結層の形成が行われていない時にヒュームを除去する、積層造形装置。【選択図】図５
2018009213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたチャンバと、
前記チャンバ内に材料粉体を均一に撒布して形成される材料粉体層上の所定の照射領域にレーザ光を照射して焼結層を形成するレーザ照射装置と、
前記チャンバ内が常時所定濃度以上の不活性ガスで充満されているように前記チャンバに前記不活性ガスを供給するとともにヒュームを前記チャンバの外に排出する不活性ガス給排装置と、を備え、
前記不活性ガス給排装置は、
前記チャンバに前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、
前記ヒュームをプラスまたはマイナスに荷電させる荷電極を有する荷電部と、前記荷電極に付着した前記ヒュームを除去する荷電極清掃手段と、荷電した前記ヒュームを捕集する集塵部とを備えるヒュームコレクタと、を含み、
前記荷電極清掃手段は、前記レーザ照射装置による前記焼結層の形成が行われていない時に前記ヒュームを除去する、積層造形装置。
【請求項２】
前記荷電極清掃手段は、前記荷電極に前記不活性ガスを噴出するノズルを備える、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記荷電極清掃手段は、前記ノズルからの前記不活性ガスの噴出を間歇的に行うよう制御する間歇噴出制御部をさらに備える、請求項２に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記不活性ガス給排装置は、前記不活性ガス供給装置から供給される前記不活性ガスの供給先を前記チャンバおよび前記ノズルに分岐させる分岐管をさらに備える、請求項２または請求項３に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記不活性ガス給排装置は、前記不活性ガス供給装置から供給される前記不活性ガスの供給先を前記チャンバまたは前記ノズルのどちらか一方に切り替える切替弁をさらに備える、請求項２または請求項３に記載の積層造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光による粉末焼結積層造形法においては、造形テーブル上に材料粉体を均一に撒布して材料粉体層を形成し、材料粉体層の所定箇所にレーザ光を照射して焼結させることによって焼結層を形成し、この焼結層の上に材料粉体を均一に撒布して新たな材料粉体層を形成し、その新たな材料粉体層にレーザ光を照射して焼結させることによって下の焼結層と接合した新たな焼結層を形成し、そしてこれらを繰り返すことによって、複数の焼結層を積層して一体となる焼結体からなる所望の三次元造形物を形成する。
【０００３】
特に、金属材料粉体をレーザ光によって焼結する場合は、材料粉体を変質させないように保護するとともに、所要のエネルギのレーザ光を安定して照射できるようにするために、所定の造形領域の周囲を可能な限り酸素が存在しない状態に維持することが要求される。そのため、レーザ光による金属粉末焼結積層造形法を実施するための積層造形装置は、密閉されたチャンバ内に窒素ガスのような不活性ガスを供給し、チャンバ内において酸素濃度が十分に低い雰囲気下で所定の照射領域にレーザ光を照射することができるように構成されている。
【０００４】
また、金属材料粉体にレーザ光を照射して焼結させるときに、金属材料の一部が蒸気になり、ヒュームと称される特有の煙が発生する。ヒュームがチャンバ内に充満すると、レーザ光を遮蔽して、所要のエネルギのレーザ光が焼結部位に届かなくなり、焼結不良が発生するおそれがある。
【０００５】
そのため、レーザ光による積層造形法においては、チャンバ内を低酸素雰囲気に維持するとともに、チャンバ内からヒュームを除去する必要がある。特許文献１に開示されるように、チャンバ内に清浄な不活性ガスを供給するとともに、チャンバ内からヒュームを含む不活性ガスを排出する積層造形装置が知られている。また、特許文献１に係る積層造形装置においては、チャンバ外に排出されたヒュームを含む不活性ガスからヒュームを除去し、再度チャンバ内へと返送することでチャンバ内の不活性ガスを循環させている。このようにして、チャンバ内は清浄な不活性ガス雰囲気下に維持されるように構成される。
【０００６】
また、不活性ガスからヒュームを除去する装置としては、ヒュームコレクタと呼ばれる電気集塵機が用いられる。一般に電気集塵機はヒュームをはじめとするダストをコロナ放電によってプラスまたはマイナスに荷電させる荷電極を有する荷電部と、荷電したダストをクーロン力によって捕集する集塵部を備える。このような電気集塵機では使用するうちに、徐々に荷電極にもダストが堆積し、正常にコロナ放電が行えなくなる。そのため、定期的に荷電極に堆積したダストの清掃除去を行う必要があり、例えば特許文献２に記載されているように、荷電極にエアブローを行い付着したダストを除去する電気集塵機が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４１３１２６０号公報
【特許文献２】実開平０４−０２２０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
荷電極の清掃を行う際、除去されたダストが一旦舞い上がるため、電極への荷電を中断する必要がある。そのため、荷電極の清掃中は集塵能力が一時的に低下する。このような電気集塵機をヒュームコレクタとして備える積層造形装置においては、焼結層の形成中に荷電極の清掃を行うと、発生したヒュームを十分に除去しきれず造形の品質が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、焼結層の形成が行われていない時に荷電極に付着したヒュームを除去することで、ヒュームコレクタを長時間連続的に稼働させることができるとともに、集塵能力が一時的に低下することによる三次元造形物への影響を最小限にすることができる積層造形装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、密閉されたチャンバと、チャンバ内に材料粉体を均一に撒布して形成される材料粉体層上の所定の照射領域にレーザ光を照射して焼結層を形成するレーザ照射装置と、チャンバ内が常時所定濃度以上の不活性ガスで充満されているようにチャンバに不活性ガスを供給するとともにヒュームをチャンバの外に排出する不活性ガス給排装置と、を備え、不活性ガス給排装置は、チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、ヒュームをプラスまたはマイナスに荷電させる荷電極を有する荷電部と荷電極に付着したヒュームを除去する荷電極清掃手段と荷電したヒュームを捕集する集塵部とを備えるヒュームコレクタと、を含み、荷電極清掃手段は、レーザ照射装置による焼結層の形成が行われていない時にヒュームを除去する、積層造形装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る積層造形装置においては、ヒュームコレクタの荷電極に付着したヒュームを除去する荷電極清掃手段を備え、荷電極清掃手段はレーザ照射装置による焼結層の形成が行われていない時にヒュームを除去する。そのため、ヒュームコレクタを長時間連続的に稼働させることができるとともに、荷電極の清掃時の集塵能力の低下の影響を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の積層造形装置１の構成図である。
【図２】図１のＤ−Ｄ矢視断面図であり、前チャンバ１１のみを表示している。
【図３】リコータヘッド３３の斜視図である。
【図４】リコータヘッド３３の別の角度から見た斜視図である。
【図５】ヒュームコレクタ６の詳細を示す構成図である。
【図６】図５のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図７】図５のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図８】ヒュームコレクタ６の別の実施形態の詳細を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に説明される複数の各構成部材における変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施形態の積層造形装置１は、実質的に密閉されるように構成されたチャンバ１０を備える。チャンバ１０は、三次元造形物の形成を行う造形室１１１を有する前チャンバ１１と、加工ヘッド駆動装置１５の大部分が収容される駆動室１３１を有する後チャンバ１３とに蛇腹１７によって仕切られている。造形室１１１と駆動室１３１との間には、不活性ガスが通過できるだけのわずかな隙間である連通部１９が存在している。
【００１５】
加工ヘッド駆動装置１５は、造形室１１１内に配置される加工ヘッド１５３をＹ軸方向に移動させるＹ軸駆動装置１５２と、Ｙ軸駆動装置１５２をＸ軸方向に移動させるＸ軸駆動装置１５１で構成される。加工ヘッド１５３は、不図示のスピンドルヘッドと、スピンドルヘッドをＺ軸方向に移動させる不図示のＺ軸駆動装置を備える。スピンドルヘッドは、エンドミルなどの切削工具を装着して回転させることができるように構成されている。以上の構成によって、加工ヘッド１５３は、スピンドルヘッドを造形室１１１内の任意の位置に移動させて、焼結層に対して切削加工を施すことができるようになっている。この切削工具を用いて、所定数の焼結層が形成される度に、焼結層に対して切削加工を行ってもよい。また、リコータヘッド３３が焼結層の隆起部に衝突したときにも、隆起部を除去するために焼結層に対して切削加工を行ってもよい。
【００１６】
図２に示すように、前チャンバ１１内に粉体層形成装置３が設けられる。粉体層形成装置３は、造形領域Ｒを有するベース台３１と、ベース台３１上に配置されかつ水平１軸方向（矢印Ｂ方向）に移動可能に構成されたリコータヘッド３３を備える。造形領域Ｒには、上下方向（矢印Ａ方向）に移動可能な造形テーブル３９が設けられる。積層造形装置１の使用時には、造形テーブル３９上に造形プレート８１が配置され、その上に材料粉体層８３が形成される。造形領域Ｒは、造形を行なう作業領域、すなわち材料粉体層８３が形成され焼結層を形成することのできる、三次元造形物の生成が可能な最大の領域の全体を示し、実質的に造形テーブル３９の上面全面に相当する。
【００１７】
リコータヘッド３３は、図３および図４に示すように、材料供給装置１１３から供給される材料粉体を貯留する材料収容部３３１と、材料収容部３３１の上面に設けられ材料粉体の受口となる材料供給部３３２と、材料収容部３３１の底面に設けられかつ材料収容部３３１内の材料粉体を吐出する材料吐出部３３３とを備える。材料吐出部３３３は、リコータヘッド３３の移動方向（矢印Ｂ方向）に直交する水平１軸方向（矢印Ｃ方向）に延びるスリット形状である。また、リコータヘッド３３の両側面には、一対のブレード３５，３７がそれぞれ設けられる。ブレード３５，３７は、材料排出部から排出された材料粉体を平坦化して材料粉体層８３を形成する。なお、材料粉体は、例えば鉄粉等の金属粉体であり、例えば平均粒径２０μｍの球形である。
【００１８】
前チャンバ１１の上方にはレーザ照射装置２が設けられ、レーザ照射装置２から出力されたレーザ光Ｌは、前チャンバ１１に設けられたウィンドウ１１２を透過して造形領域Ｒに形成された材料粉体層８３の所定の照射領域に照射され、焼結層を形成する。所定の照射領域は、造形領域Ｒ内に存在し、所望の三次元造形物の輪郭形状で囲繞される領域とおおよそ一致する。レーザ照射装置２は、造形領域Ｒにおいてレーザ光Ｌを二次元走査可能に構成されていればよく、例えば、レーザ光Ｌを生成するレーザ光源と、レーザ光Ｌを造形領域Ｒにおいて二次元走査可能とする一対のガルバノスキャナとを備える。レーザ光Ｌは、材料粉体を焼結可能なものであればその種類は限定されず、例えば、ＣＯ２レーザ、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザなどである。ウィンドウ１１２は、レーザ光Ｌを透過可能な材料で形成される。例えば、レーザ光Ｌがファイバレーザ又はＹＡＧレーザの場合、ウィンドウ１１２は石英ガラスで構成可能である。
【００１９】
前チャンバ１１の上面には、ウィンドウ１１２を覆うようにヒューム拡散装置４１が設けられる。ヒューム拡散装置４１は、円筒状の筺体４１１と、筺体４１１内に配置された円筒状の拡散部材４１２を備える。筺体４１１と拡散部材４１２の間に不活性ガス供給空間４１３が設けられる。また、筺体４１１の底面には、拡散部材４１２の内側に開口部４１４が設けられる。拡散部材４１２には多数の細孔４１５が設けられており、不活性ガス供給空間４１３に供給された清浄な不活性ガスは細孔４１５を通じて清浄室４１６に充満される。そして、清浄室４１６に充満された清浄な不活性ガスは、開口部４１４を通じてヒューム拡散装置４１の下方に向かって噴出される。ヒューム拡散装置４１は、ウィンドウ１１２が焼結層の形成時に発生するヒュームによって汚染されることを防止するとともに、レーザ光Ｌの照射経路を横断しようとするヒュームを照射経路から前チャンバ１１の側板方向に排除することを助ける。
【００２０】
次に、不活性ガス給排装置４について説明する。不活性ガス給排装置４は、ヒューム拡散装置４１と、不活性ガス供給装置４３と、ヒュームコレクタ６と、ダクトボックス４５，４７と、不活性ガスの各供給口５１１，５１２，５１３，５１４，５１５および各排出口５３１，５３２，５３３と、各部を接続する配管と、を含む。なお、不活性ガスとは、材料粉体と実質的に反応しないガスであり、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどから材料粉体の種類に応じて適当なものが選択される。
【００２１】
本実施形態では、不活性ガスの供給口として、リコータヘッド供給口５１１、チャンバ供給口５１２、副供給口５１３、ヒューム拡散装置供給口５１４および駆動室供給口５１５が設けられる。また、不活性ガスの排出口として、チャンバ排出口５３１、リコータヘッド排出口５３２および副排出口５３３が設けられる。
【００２２】
リコータヘッド供給口５１１は、チャンバ排出口５３１の設置位置に対応してチャンバ排出口５３１に対面するように設けられる。望ましくは、リコータヘッド供給口５１１は、リコータヘッド３３が材料供給装置１１３の設置位置に対して所定の照射領域を挟んで反対側に位置しているときにチャンバ排出口５３１と対面するように、矢印Ｃ方向に沿ってリコータヘッド３３の片面に設けられる。
【００２３】
チャンバ排出口５３１は、前チャンバ１１の側板にリコータヘッド供給口５１１に対面するように所定の照射領域から所定距離離れて設けられる。また、チャンバ排出口５３１に接続するように吸引装置５３４が設けられる。吸引装置５３４は、レーザ光Ｌの照射経路からヒュームを効率よく排除することを助ける。また、吸引装置５３４によって、チャンバ排出口５３１において、より多くの量のヒュームを排出することができ、造形室１１１内にヒュームが拡散しにくくなる。
【００２４】
チャンバ供給口５１２は、ベース台３１の端上に所定の照射領域を間に置いてチャンバ排出口５３１に対面するように設けられる。チャンバ供給口５１２は、リコータヘッド３３が所定の照射領域を通過してリコータヘッド供給口５１１が所定の照射領域を間に置かずにチャンバ排出口５３１に直面する位置にあるとき、リコータヘッド供給口５１１からチャンバ供給口５１２に選択的に切り換えられて開放される。そのため、チャンバ供給口５１２は、リコータヘッド供給口５１１から供給される不活性ガスと同じ所定の圧力と流量の不活性ガスをチャンバ排出口５３１に向けて供給するので、常に同じ方向に不活性ガスの流れを作り出し、安定した焼結を行なえる点で有利である。
【００２５】
リコータヘッド排出口５３２は、リコータヘッド３３のリコータヘッド供給口５１１が設けられている片面に対して反対側の側面に、矢印Ｃ方向に沿って設けられる。リコータヘッド供給口５１１から不活性ガスを供給できないとき、換言すれば、チャンバ供給口５１２から不活性ガスを供給するときに、所定の照射領域のより近くで不活性ガスの流れを作り出していくらかのヒュームを排出するので、ヒュームをより効率よくレーザ光Ｌの照射経路から排除することができる。
【００２６】
また、チャンバ排出口５３１に対面するように前チャンバ１１の側板に設けられヒュームコレクタ６から送給されるヒュームが除去された清浄な不活性ガスを造形室１１１に供給する副供給口５１３と、前チャンバ１１の上面に設けられヒューム拡散装置４１へ不活性ガスを供給するヒューム拡散装置供給口５１４と、後チャンバ１３に設けられ駆動室１３１へ不活性ガスを供給する駆動室供給口５１５と、チャンバ排出口５３１の上側に設けられ前チャンバ１１の上側に残留するヒュームを多く含む不活性ガスを排出する副排出口５３３と、が設けられる。
【００２７】
不活性ガス供給装置４３は、窒素などの不活性ガスをチャンバ１０へ供給する。実施の形態の不活性ガス供給装置４３は、第１不活性ガス供給装置４３１と、第２不活性ガス供給装置４３２とからなる。第１不活性ガス供給装置４３１としては、不活性ガスの濃度を管理可能なものが好ましい。例えば、周囲の空気から窒素ガスを取り出す膜式窒素セパレータを備える装置である。第２不活性ガス供給装置４３２は、第１不活性ガス供給装置４３１と同様の構成の装置であってもよいが、照射領域から比較的離れた位置にある供給口と接続され比較的不活性ガス濃度管理の重要性が低いので、不活性ガスの濃度を管理する機能を有していなくてもよい。例えば、窒素ガスボンベである。
【００２８】
ヒュームコレクタ６は、例えば、コロナ放電により不活性ガス中のヒュームに電荷を与え、クーロン力によってヒュームを捕集する電気集塵機である。ヒュームコレクタ６の上流側及び下流側にそれぞれダクトボックス４５，４７が設けられる。前チャンバ１１から排出されたヒュームを含む不活性ガスは、ダクトボックス４５を通じてヒュームコレクタ６に送られ、ヒュームコレクタ６においてヒュームが除去された清浄な不活性ガスがダクトボックス４７を通じて前チャンバ１１の副供給口５１３へ送られる。このような構成により、不活性ガスの再利用が可能になっている。
【００２９】
不活性ガス供給系統として、図１および図２に示すように、第１不活性ガス供給装置４３１と、リコータヘッド供給口５１１およびチャンバ供給口５１２とがそれぞれ接続され、第２不活性ガス供給装置４３２と、ヒューム拡散装置供給口５１４および駆動室供給口５１５とがそれぞれ接続される。また、ヒュームコレクタ６と副供給口５１３とがダクトボックス４７を通じて接続される。第１不活性ガス供給装置４３１および第２不活性ガス供給装置４３２は、所定の圧力と流量の清浄な不活性ガスをチャンバ１０へそれぞれ供給する。後チャンバ１３内に供給された不活性ガスは、造形室１１１と駆動室１３１との間の連通部１９を通じて造形室１１１内に供給される。
【００３０】
ヒューム排出系統として、図１および図２に示すように、チャンバ排出口５３１、リコータヘッド排出口５３２および副排出口５３３とヒュームコレクタ６とがダクトボックス４５を通じてそれぞれ接続される。ヒュームコレクタ６においてヒュームが取り除かれた後の清浄な不活性ガスは、前チャンバ１１へと返送され再利用される。
【００３１】
本実施形態のヒュームコレクタ６は、ヒュームをプラスに荷電させる荷電極６３１を有する荷電部６３と、荷電したヒュームを捕集する集塵部６５とが一体に形成された、いわゆる一段式（コットレル式）の乾式電気集塵機である。図５および図６に示す通り、複数枚の正極板６５２が所定の間隔毎に設けられており、正極板６５２には針形状の荷電極６３１がそれぞれ複数本取り付けられている。正極板６５２および荷電極６３１は不図示の電圧供給手段によりプラスに荷電することができる。正極板６５２の各間隔内にはそれぞれ集塵板６５１が設けられる。集塵板６５１はアース接続され、また回転可能に構成されている。好適には、ヒュームコレクタ６内部の不活性ガスを効率的に循環させるため、ファンモータ６９が設けられる。
【００３２】
前チャンバ１１から排出されたヒュームを多く含む不浄な不活性ガスは、吸込口６１から荷電部６３へと送られる。荷電部６３における荷電極６３１は、不活性ガス中のヒュームをコロナ放電によりプラスに荷電させる。プラスに荷電されたヒュームは、集塵部６５において、クーロン力によって正極板６５２に反発するとともに集塵板６５１へ引き寄せられ捕集される。ヒュームが除去された清浄な不活性ガスは排気口６７からダクトボックス４７を経由して前チャンバ１１へと返送される。
【００３３】
以上のようにして不活性ガスからヒュームが除去されるが、荷電極６３１および集塵板６５１にヒュームが蓄積する。そのため、ヒュームコレクタ６は、荷電極６３１および集塵板６５１に付着したヒュームを除去する手段として、荷電極清掃手段７１および集塵板清掃手段７３をそれぞれ備える。
【００３４】
荷電極清掃手段７１は、例えば、荷電極６３１の上方に設けられたノズル７１１から荷電極６３１に不活性ガスを噴出するように構成される。ノズル７１１から噴出される不活性ガスはチャンバ１０に供給される不活性ガスと同種のものであることが望ましい。また、ノズル７１１と荷電極６３１および正極板６５２との間でショートが発生しないように、ノズル７１１は樹脂等の非伝導性の素材で作られていることが望ましく、また少ないノズル７１１で広範囲の荷電極６３１を洗浄できるように構成されることが望ましい。例えば、ノズル７１１として、図５および図７において破線矢印で示したように荷電極６３１全体を覆うように不活性ガスを扇状に噴出する扇形ノズルが用いられる。
【００３５】
好ましくは、荷電極清掃手段７１は、ノズル７１１からの不活性ガスの噴出を間歇的に行うよう制御する間歇噴出制御部７１２をさらに備える。不活性ガスの噴出を間歇的にすることで、連続噴射時と比較して多い流量の不活性ガスを断続的に荷電極６３１へ噴射することができ、清掃効率が向上する。また、清掃に用いる不活性ガスを節約することができる。
【００３６】
また、好ましくは、不活性ガス給排装置４は、不活性ガス供給装置４３から供給される不活性ガスの供給先をチャンバ１０およびノズル７１１に分岐させる分岐管４９をさらに備える。本実施形態においては、具体的には図１および図２に示すように、第１不活性ガス供給装置４３１とリコータヘッド供給口５１１およびチャンバ供給口５１２との間に分岐管４９が設けられる。このようにすれば、荷電極６３１の清掃のために不活性ガス供給装置を別途設ける必要がなく、コストを削減できる。
【００３７】
集塵板清掃手段７３は、例えば、図５および図６に示すように集塵板６５１の側面に近接または隣接するように設けられた板状のスクレーパ７３１からなる。集塵板６５１の清掃にあたっては、集塵板６５１が不図示のモータで回転して、付着していたヒュームがスクレーパ７３１によって掻き取られる。
【００３８】
荷電極清掃手段７１および集塵板清掃手段７３によって除去されたヒュームは、荷電極６３１および集塵板６５１の下方に設けられたバケット７５へと落下する。
【００３９】
ここで、本実施形態の積層造形装置１における積層造形方法について説明する。まず、造形テーブル３９上に造形プレート８１を載置し、造形テーブル３９の高さを適切な位置に調整する。この状態で、リコータヘッド３３を矢印Ｂ方向に造形領域Ｒの左側から右側に移動させ、造形プレート８１上に所定厚の材料粉体層８３を形成する。次に、材料粉体層８３中の所定の照射領域にレーザ光Ｌを照射し焼結させることによって、１層目の焼結層を得る。同様に、造形テーブル３９の高さを材料粉体層８３の１層分下げ、リコータヘッド３３を造形領域Ｒの右側から左側に移動させることによって、１層目の焼結層を覆うように造形テーブル３９上に所定厚の材料粉体層８３を形成する。次に、材料粉体層８３中の所定の照射領域にレーザ光Ｌを照射し焼結させることによって、２層目の焼結層を得る。以上の工程を繰り返すことによって、３層目以降の焼結層が順次形成される。上下に隣接する焼結層は、互いに強く固着される。
【００４０】
また、所定数の焼結層が形成される度に、焼結層に対して切削加工を行ってもよい。また、リコータヘッド３３が焼結層の隆起部に衝突したときにも、隆起部を除去するために焼結層に対して切削加工を行ってもよい。
【００４１】
すなわち、積層造形の工程は、造形テーブル３９を降下させリコータヘッド３３を移動させて材料粉体層８３を形成するリコート工程、材料粉体層８３にレーザ光Ｌを照射させて焼結層を形成する照射工程、焼結層に対して切削加工を行う切削工程に大別される。当然ながら、ヒュームが新たに発生するのは照射工程の時である。
【００４２】
なお、積層造形装置１の不図示の制御装置はタイマを備え、レーザ光Ｌを照射している時間を計測している。照射時間が任意に定められた設定値を経過した後に、次のリコート工程または切削工程が開始した時点でヒュームコレクタ６へ清掃開始信号を出力する。
【００４３】
一方で、ヒュームコレクタ６は造形中は基本的には不活性ガスからのヒューム除去を行っているが、積層造形装置１の制御装置からの清掃開始信号が入力されると荷電極６３１および集塵板６５１の清掃を開始する。
【００４４】
具体的には、まず正極板６５２および荷電極６３１への荷電とファンモータ６９の回転が停止される。次に、荷電極清掃手段７１および集塵板清掃手段７３により、前述の方法でそれぞれ荷電極６３１および集塵板６５１に付着したヒュームが除去される。そして再び正極板６５２および荷電極６３１への荷電とファンモータ６９の回転が再開されるとともに、タイマの計測値が０に戻される。以上の清掃工程は、次の照射工程が始まるまでに完了する。
【００４５】
以上のような積層造形装置１によれば、造形の品質や時間に影響を与えずに、ヒュームコレクタ６の連続稼働時間を延ばすことが可能である。
【００４６】
なお、図８に示すように、ヒュームコレクタ６は荷電部６３と集塵部６５がそれぞれ別個に設けられた、いわゆる二段式（ペニー式）であってもよい。すなわち、本変形例でのヒュームコレクタ６は、プラスに荷電された針形状の荷電極６３１とアース接続された対向電極６３２とが対向配置されている荷電部６３と、プラスに荷電された正極板６５２とアース接続された集塵板６５１とが交互に設けられる集塵部６５とを備える。なお、図８においては、上記実施形態で示した構成と同様の構成部分については同一の符号を付与している。
【００４７】
また、針形状の荷電極６３１の代わりに金属細線やブラシ状の電極を用いてもよい。また、荷電極６３１によってヒュームにマイナスの荷電を行うよう構成してもよい。
【００４８】
また、荷電極清掃手段７１は他の構成であってもよい。例えば、本実施形態ではノズル７１１として不活性ガスを扇状に噴出する扇形ノズルを使用したが、荷電極６３１の列ごとにそれぞれの上方に、不活性ガスを荷電極６３１に向かって直線的に噴出するノズル７１１を設けてもよい。
【００４９】
また、集塵板清掃手段７３は他の構成であってもよい。例えば、本実施形態の荷電極清掃手段７１のようにノズル７１１からの不活性ガスの噴出によって清掃を行うよう構成してもよいし、槌打装置等で集塵板６５１に振動を与えて清掃を行うよう構成してもよい。ヒュームコレクタ６が湿式電気集塵機である場合は、水等の洗浄液の噴射により清掃を行うよう構成してもよい。
【００５０】
また、不活性ガス給排装置４は、分岐管４９に代えて、不活性ガス供給装置４３から供給される不活性ガスの供給先をチャンバ１０またはノズル７１１のどちらか一方に切り替える切替弁を備えてもよい。前述したように、荷電極６３１の清掃は焼結層の形成が行われていない時に行われる。そのため、荷電極６３１の清掃中はチャンバ１０、特に照射領域近辺に不活性ガスを供給する必要性が低く、不活性ガス供給装置４３の不活性ガスの供給先をノズル７１１に切り替えることができる。このようにすれば、不活性ガス供給装置４３の不活性ガスの供給量が比較的少なくても、荷電極６３１の清掃にあたって十分な流量を確保することができる。
【００５１】
また、本実施形態ではリコート工程または切削工程時に清掃工程を実施したが、照射工程と清掃工程が同時に行われないのであれば他の構成でもよい。例えば、リコート工程の時のみ清掃工程を行うよう構成し、切削工程時には清掃工程を行わずヒュームの回収を維持するよう構成してもよい。
【００５２】
また、不活性ガス供給装置４３は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、チャンバ１０に設けられた不活性ガスの供排出口の数および位置は、チャンバ１０内が所定濃度の不活性ガスで満たされヒュームが適切に排出される限りにおいて、実施形態の通りでなくてもよい。
【００５３】
本発明は、すでにいくつかの例が具体的に示されているように、図面に示される実施形態の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形または応用が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  積層造形装置
２  レーザ照射装置
４  不活性ガス給排装置
６  ヒュームコレクタ
１０  チャンバ
４３  不活性ガス供給装置
４９  分岐管
６３  荷電部
６５  集塵部
７１  荷電極清掃手段
８３  材料粉体層
６３１  荷電極
７１１  ノズル
７１２  間歇噴出制御部
Ｌ  レーザ光
【図１】
2018009213.tif 000003
【図２】
2018009213.tif 000004
【図３】
2018009213.tif 000005
【図４】
2018009213.tif 000006
【図５】
2018009213.tif 000007
【図６】
2018009213.tif 000008
【図７】
2018009213.tif 000009
【図８】
2018009213.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月30日(2017.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたチャンバと、
前記チャンバ内に材料粉体を均一に撒布して形成される材料粉体層上の所定の照射領域にレーザ光を照射して焼結層を形成するレーザ照射装置と、
前記チャンバ内が常時所定濃度以上の不活性ガスで充満されているように前記チャンバに前記不活性ガスを供給するとともにヒュームを前記チャンバの外に排出する不活性ガス給排装置と、を備え、
前記不活性ガス給排装置は、
前記チャンバに前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、
前記ヒュームをプラスまたはマイナスに荷電させる荷電極を有する荷電部と、前記荷電極に付着した前記ヒュームを除去する荷電極清掃手段と、荷電した前記ヒュームを捕集する集塵部とを備えるヒュームコレクタと、を含み、
前記荷電極清掃手段は、造形中において前記レーザ照射装置による前記焼結層の形成が行われていない時に前記ヒュームを除去する、積層造形装置。
【請求項２】
前記造形中において前記レーザ光を照射して前記焼結層を形成する照射工程が行われていない時に所定のタイミングで清掃開始信号を出力可能な制御装置を含み、
前記ヒュームコレクタは、前記清掃開始信号が入力されると前記荷電極清掃手段によって前記荷電極の清掃を開始して次の前記照射工程が始まるまでに完了する、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記荷電極清掃手段は、前記荷電極に前記不活性ガスを噴出するノズルと、前記ノズルからの前記不活性ガスの噴出を間歇的に行うよう制御する間歇噴出制御部と、を備える、請求項１または２に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記不活性ガス給排装置は、前記不活性ガス供給装置から供給される前記不活性ガスの供給先を前記チャンバおよび前記ノズルに分岐させる分岐管をさらに備える、請求項３に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記不活性ガス給排装置は、前記不活性ガス供給装置から供給される前記不活性ガスの供給先を前記チャンバまたは前記ノズルのどちらか一方に切り替える切替弁をさらに備える、請求項３に記載の積層造形装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によれば、密閉されたチャンバと、チャンバ内に材料粉体を均一に撒布して形成される材料粉体層上の所定の照射領域にレーザ光を照射して焼結層を形成するレーザ照射装置と、チャンバ内が常時所定濃度以上の不活性ガスで充満されているようにチャンバに不活性ガスを供給するとともにヒュームをチャンバの外に排出する不活性ガス給排装置と、を備え、不活性ガス給排装置は、チャンバに不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置と、ヒュームをプラスまたはマイナスに荷電させる荷電極を有する荷電部と荷電極に付着したヒュームを除去する荷電極清掃手段と荷電したヒュームを捕集する集塵部とを備えるヒュームコレクタと、を含み、荷電極清掃手段は、造形中においてレーザ照射装置による焼結層の形成が行われていない時にヒュームを除去する、積層造形装置を提供するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る積層造形装置においては、ヒュームコレクタの荷電極に付着したヒュームを除去する荷電極清掃手段を備え、荷電極清掃手段は造形中においてレーザ照射装置による焼結層の形成が行われていない時にヒュームを除去する。そのため、ヒュームコレクタを長時間連続的に稼働させることができるとともに、荷電極の清掃時の集塵能力の低下の影響を最小限にすることができる。