(57)【要約】【課題】装置の正常動作を確保して確実に良好な三次元形状造形物を製造できる三次元形状造形物の製造装置を提供する。【解決手段】無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有する。三次元形状造形物を造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有する。粉末層Ｂの任意部位に光ビームＬを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有する。この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置である。粉末供給機構３に造形テーブル５上への粉末敷設時に作動する振動機構９を備える。【選択図】　　　　図１
2004143581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質あるいは有機質の粉末材料を貯蔵する貯蔵部を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル上に貯蔵部の粉末材料を供給すると共にならして所定厚の粉末層を形成させる粉末供給機構を有し、この粉末層の任意部位に光ビームを照射して焼結層を形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構による粉末層の形成と光ビーム照射部による焼結層の形成を繰り返して複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構は、造形テーブル上への粉末敷設時に作動する振動機構を備えたことを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【請求項２】
無機質あるいは有機質の粉末材料を貯蔵する貯蔵部を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル上に貯蔵部の粉末材料を供給すると共にならして所定厚の粉末層を形成させる粉末供給機構を有し、この粉末層の任意部位に光ビームを照射して焼結層を形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構による粉末層の形成と光ビーム照射部による焼結層の形成を繰り返して複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通るように往復駆動する往復摺動体と、この往復摺動体に取付けて貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーとで構成し、材料供給ワイパーの往復摺動体への取付け角度を、往復摺動体の往復方向と直交する方向に対して、所定の角度をもたせて設定したことを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【請求項３】
無機質あるいは有機質の粉末材料を貯蔵する貯蔵部を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル上に貯蔵部の粉末材料を供給すると共にならして所定厚の粉末層を形成させる粉末供給機構を有し、この粉末層の任意部位に光ビームを照射して焼結層を形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構による粉末層の形成と光ビーム照射部による焼結層の形成を繰り返して複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構は、造形テーブル上への粉末敷設時に作動する振動機構を備えると共に、貯蔵部及び造形テーブル上を通るように往復駆動する往復摺動体と、この往復摺動体に取付けて貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーとで構成し、材料供給ワイパーの往復摺動体への取付け角度を、往復摺動体の往復方向と直交する方向に対して、所定の角度をもたせて設定したことを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【請求項４】
造形テーブル上を往復する際の材料供給ワイパーの造形テーブルまでの高さ設定を、材料供給ワイパーの往路、復路で異なるように設定したことを特徴とする請求項２又は３記載の三次元形状造形物の製造装置。
【請求項５】
上記材料供給ワイパーを、粉末材料よりも高い硬度を有する材料で形成したことを特徴とする請求項２又は３記載の三次元形状造形物の製造装置。
【請求項６】
貯蔵部から造形テーブル上を通り過ぎた往路後の材料供給ワイパーに付着した粉末材料を除去する除去機構を備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の三次元形状造形物の製造装置。
【請求項７】
無機質あるいは有機質の粉末材料を貯蔵する貯蔵部を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル上に貯蔵部の粉末材料を供給すると共にならして所定厚の粉末層を形成させる粉末供給機構を有し、この粉末層の任意部位に光ビームを照射して焼結層を形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構による粉末層の形成と光ビーム照射部による焼結層の形成を繰り返して複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通って貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーを有し、この材料供給ワイパーは、粉末層の所定厚以上の粉末材料を造形テーブル上に敷く荒ならしワイパーと、荒ならしワイパーが敷いた粉末材料を所定厚に削って粉末層を仕上げる仕上ならしワイパーとで構成されたことを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【請求項８】
仕上ならしワイパーの下端部分を下端が自由端となるブラシ体で構成したことを特徴とする請求項７記載の三次元形状造形物の製造装置。
【請求項９】
無機質あるいは有機質の粉末材料を貯蔵する貯蔵部を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル上に貯蔵部の粉末材料を供給すると共にならして所定厚の粉末層を形成させる粉末供給機構を有し、この粉末層の任意部位に光ビームを照射して焼結層を形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構による粉末層の形成と光ビーム照射部による焼結層の形成を繰り返して複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通って貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーを有し、この材料供給ワイパーは上下移動可能にされると共に下方への弾性付勢が施されたことを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【請求項１０】
無機質あるいは有機質の粉末材料を貯蔵する貯蔵部を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル上に貯蔵部の粉末材料を供給すると共にならして所定厚の粉末層を形成させる粉末供給機構を有し、この粉末層の任意部位に光ビームを照射して焼結層を形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構による粉末層の形成と光ビーム照射部による焼結層の形成を繰り返して複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通って貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーを有し、この材料供給ワイパーにその下端から上方に向って切り込んだ複数の切込みを並設し、切込み間の材料供給ワイパーの部位である撓み部を下方が自由端として材料供給ワイパーの移動方向に撓み自在にしたことを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末材料を層状に敷いて粉末層を形成し、この粉末層の任意位置に光ビームを照射して焼結層を形成する工程を繰り返し行い、複数層の焼結層を積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、無機質粉末（金属）や有機質粉末（樹脂）に対して光ビームＬ（指向性エネルギービーム、レーザー）を照射して焼結させるといった原理を用い、無機質粉末（金属）や有機質粉末（樹脂）で構成した粉末材料Ａを造形物を形成させる造形テーブル２０上に層状に敷いて粉末層Ｂを形成する工程、この粉末層Ｂの任意位置に光ビームＬを照射して焼結層Ｃを形成する工程を繰り返し行い、複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物を製造するといった製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２６２０３５３号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この工法では、以下（１）〜（３）の問題が生じることで、良好な三次元形状造形物の製造が阻害される恐れがあった。
（１）図１５に示すように、粉末層Ｂに光ビームＬを照射して粉末材料Ａを焼結させる際には火花が飛び散り、その火花に含まれる粉末溶融塊が焼結層Ｃの表面などに付着して焼結層Ｃの表面に突部Ｔを発生させる場合がある。そして、この突部Ｔに粉末層Ｂを形成させるワイパー状の機械部品が乗り上げたりすると、この機械部品の正常動作が妨げられ、良好な三次元形状造形物の製造が阻害されてしまうのである。
（２）図１６に示すように、光ビームＬの照射条件によっても、溶融した粉末材料Ａの表面張力により焼結層Ｃの表面に予期し得ない突部Ｔを発生させる場合がある。そして、この突部Ｔが、設定する粉末層Ｂの厚みよりも大きく生成された場合には、次の粉末層Ｂを形成させるように動作する機械部品（材料供給ワイパー８）が突部Ｔに衝突してしまい、つまり機械部品の正常動作が妨げられて、良好な三次元形状造形物の製造が阻害されてしまうのである。
（３）図１７に示すように、造形テーブル２０上に新たな粉末層Ｂを形成させる機械部品（材料供給ワイパー８）は造形テーブル２０上を往復するように作動するのであるが、この機械部品の表面には湿気や磁力などにより粉末材料Ａが付着する場合があり、そして、この機械部品に付着していた粉末材料Ａが復路時に粉末層Ｂ上に落下し、そのまま気付かず光ビームＬを照射させてしまうと、焼結層Ｃの表面に予期し得ない突部Ｔを発生させる場合がある。この突部Ｔが、設定した粉末層Ｂの厚みよりも大きく生成された場合には、次の粉末層Ｂを形成させるように動作する機械部品が突部Ｔに衝突してしまい、つまり機械部品の正常動作が妨げられて、良好な三次元形状造形物の製造が阻害されてしまうのである。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、装置の正常動作を確保して確実に良好な三次元形状造形物を製造できる三次元形状造形物の製造装置を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有し、この粉末層Ｂの任意部位に光ビームＬを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構３は、造形テーブル５上への粉末敷設時に作動する振動機構９を備えたことを特徴とする。
【０００７】
これによると、突部Ｔが形成された焼結層Ｃの上を粉末供給機構３が通過する際には、振動機構９によって振動する粉末供給機構３が突部Ｔに断続的に押圧負荷を加えることができ、つまり粉末供給機構３は突部Ｔを潰しつつ粉末層Ｂを形成させることができる。また、振動する粉末供給機構３には粉末材料Ａの付着が抑制されることから突部Ｔの発生をも低減させることができる。したがって、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物を製造することができる。
【０００８】
また、本発明に係る三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有し、この粉末層Ｂの任意部位に光ビームを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構３は、貯蔵部１及び造形テーブル５上を通るように往復駆動する往復摺動体７と、この往復摺動体７に取付けて貯蔵部１の所定の粉末材料Ａを移動させて造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる材料供給ワイパー８とで構成し、材料供給ワイパー８の往復摺動体７への取付け角度を、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して、所定の角度θをもたせて設定したことを特徴とする。
【０００９】
これによると、突部Ｔが形成された焼結層Ｃの上を材料供給ワイパー８が通過する際には、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θをもたせて往復摺動体７に取付けられた材料供給ワイパー８によって、往復摺動体７の駆動力を個々の突部Ｔに集中的に押圧させることができ、つまり粉末供給機構３は突部Ｔを潰しつつ粉末層Ｂを形成させることができる。また、突部Ｔに材料供給ワイパー８が衝突した際の材料供給ワイパー８にかかる衝撃は、往復摺動体７のスライド方向とずれている材料供給ワイパー８の長手方向に逃がすことができ、つまり材料供給ワイパー８が受ける衝撃抵抗を弱めることができて装置の長寿命化をも図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有し、三次元形状造形物を造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有し、この粉末層Ｂの任意部位に光ビームを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物を形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構３は、造形テーブル５上への粉末敷設時に作動する振動機構９を備えると共に、貯蔵部１及び造形テーブル５上を通るように往復駆動する往復摺動体７と、この往復摺動体７に取付けて貯蔵部１の所定の粉末材料Ａを移動させて造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる材料供給ワイパー８とで構成し、材料供給ワイパー８の往復摺動体７への取付け角度を、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して、所定の角度θをもたせて設定したことを特徴とする。
【００１１】
これによると、振動機構９による粉末供給機構３の振動によって突部Ｔに断続的に押圧負荷が加えさせたり、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θをもたせて往復摺動体７に取付けられた材料供給ワイパー８によって、往復摺動体７の駆動力を個々の突部Ｔに集中的に押圧させたりすることが同時に行え、つまり粉末供給機構３は、より効果的に突部Ｔを潰しつつ粉末層Ｂを形成させることができる。また、振動する粉末供給機構３には粉末材料Ａが付着しにくく突部Ｔの発生を低減できる利点や、突部Ｔに衝突した際の材料供給ワイパー８にかかる衝撃抵抗を弱めて装置の長寿命化を図る利点も、同時に奏することができる。
【００１２】
また、造形テーブル５上を往復する際の材料供給ワイパー８の造形テーブル５までの高さ設定を、材料供給ワイパー８の往路、復路で異なるように設定したことも好ましい。これによると、貯蔵部１から造形テーブル５に至る材料供給ワイパー８の往路では材料供給ワイパー８の造形テーブル５までの高さ設定を大にし、造形テーブル５から貯蔵部１に戻る材料供給ワイパー８の復路では材料供給ワイパー８の造形テーブル５までの高さ設定を小にするようにして、２度にわけて造形テーブル５上に形成する粉末層Ｂの厚さを決定するようにできるのであり、たとえ焼結層Ｃ上に比較的大きな突部Ｔが生じていても、この突部Ｔを往路及び復路の材料供給ワイパー８によって徐々に潰すことができ、つまり材料供給ワイパー８に過大な負担をかけずに突部Ｔを確実に潰すようにできることから、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００１３】
また、材料供給ワイパー８を、粉末材料Ａよりも高い硬度を有する材料で形成したことも好ましい。これによると、たとえ焼結層Ｃ上に比較的大きな突部Ｔが生じていて材料供給ワイパー８が突部Ｔに衝突しても、この突部Ｔを材料供給ワイパー８で直接削ることができて装置の正常動作の確保が図られるのであり、また材料供給ワイパー８の損傷も防止されて装置の長寿命化も図ることができる。
【００１４】
また、貯蔵部１から造形テーブル５上を通り過ぎた往路後の材料供給ワイパー８に付着した粉末材料Ａを除去する除去機構１０を備えたことも好ましい。これによると、除去機構１０によって往路後の材料供給ワイパー８に付着した粉末材料Ａを掃き落とすことができて、復路時の材料供給ワイパー８には粉末材料Ａが付着していない状態にでき、つまり、焼結層Ｃ上に突部Ｔが生成される原因の一つとされる材料供給ワイパー８への粉末材料Ａの付着を防止することができ、したがって、突部Ｔの発生を低減化することができ、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００１５】
また、本発明に係る三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有し、三次元形状造形物Ｄを造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有し、この粉末層Ｂの任意部位に光ビームＬを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物Ｄを形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構３は、貯蔵部１及び造形テーブル５上を通って貯蔵部１の所定の粉末材料Ａを移動させて造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる材料供給ワイパー８を有し、この材料供給ワイパー８は、粉末層Ｂの所定厚以上の粉末材料Ａを造形テーブル５上に敷く荒ならしワイパーと、荒ならしワイパーが敷いた粉末材料Ａを所定厚に削って粉末層Ｂを仕上げる仕上ならしワイパーとで構成されたことを特徴とする。
【００１６】
これによると、粉末供給機構３が造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させるときには、荒ならしワイパーがまず所定厚以上の粉末材料Ａを造形テーブル５上に敷き、続けて仕上ならしワイパーが造形テーブル５上に敷いた粉末材料Ａを所定厚にして粉末層Ｂを仕上げるようになるが、このとき材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていたら、まず荒ならしワイパーで突部Ｔを荒く削り、次いで仕上ならしワイパーで残った突部Ｔを削ることができ、つまり突部Ｔを徐々に削ることができるのであり、結果、突部Ｔが材料供給ワイパー８にかける負荷の大きさを小さく抑えることができるから、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物Ｄを製造することができる。
【００１７】
また、仕上ならしワイパーの下端部分を下端が自由端となるブラシ体１６で構成したことも好ましい。これによると、仕上ならしワイパーで粉末層Ｂを仕上げるときには、仕上ならしワイパーの下端のブラシ体１６は仕上ならしワイパーに衝突する突部Ｔの衝撃を吸収することができ、仕上ならしワイパーには突部Ｔの衝撃負荷がかからないようになり、更に確実に装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物Ｄを製造することができる。
【００１８】
また、本発明に係る三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有し、三次元形状造形物Ｄを造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有し、この粉末層Ｂの任意部位に光ビームＬを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物Ｄを形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構３は、貯蔵部１及び造形テーブル５上を通って貯蔵部１の所定の粉末材料Ａを移動させて造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる材料供給ワイパー８を有し、この材料供給ワイパー８は上下移動可能にされると共に下方への弾性付勢が施されたことを特徴とする。
【００１９】
これによると、材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていて、この突部Ｔが摺動する材料供給ワイパー８に衝突しても、材料供給ワイパー８は上下移動可能にされると共に下方に弾性付勢を施されているから、突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝撃は弾性によって吸収されると共に、材料供給ワイパー８が突部Ｔをスムーズに乗り越えることができ、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物Ｄを製造することができる。
【００２０】
また、本発明に係る三次元形状造形物の製造装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１を有し、三次元形状造形物Ｄを造形させる造形テーブル５上に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を有し、この粉末層Ｂの任意部位に光ビームＬを照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部を有し、この粉末供給機構３による粉末層Ｂの形成と光ビーム照射部による焼結層Ｃの形成を繰り返して複数層の焼結層Ｃを積層一体化して三次元形状造形物Ｄを形成させるような三次元形状造形物の製造装置において、上記粉末供給機構３は、貯蔵部１及び造形テーブル５上を通って貯蔵部１の所定の粉末材料Ａを移動させて造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる材料供給ワイパー８を有し、この材料供給ワイパー８にその下端から上方に向って切り込んだ複数の切込み１８を並設し、切込み１８間の部位である材料供給ワイパー８の撓み部１９を下方が自由端として材料供給ワイパー８の移動方向に撓み自在にしたことを特徴とする。
【００２１】
これによると、材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていて、この突部Ｔが材料供給ワイパー８に衝突しても、突部Ｔが衝突する材料供給ワイパー８の部位にある撓み部１９のみが上記衝撃を受けて撓むことで、この衝撃が材料供給ワイパー８にまともに負荷されないようこの撓み部で吸収させることができ、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物Ｄを製造することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２３】
図１乃至図３に本発明の実施の形態の例を示す。三次元形状造形物の製造装置は、粉末材料Ａを貯蔵する貯蔵部１と、三次元形状造形物を造形させる造形部２とが隣接配置され、造形部２に貯蔵部１の粉末材料Ａを供給すると共にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させる粉末供給機構３を備えると共に、造形部２に形成された粉末層Ｂの任意部位に光ビームＬ（指向性エネルギービーム、レーザー）を照射して焼結層Ｃを形成させる光ビーム照射部（図示せず）を備えて構成されている。
【００２４】
ここで、貯蔵部１に貯蔵される粉末材料Ａは無機質粉末（金属）や有機質粉末（樹脂）であり、たとえば平均粒径約２０μｍの球形の鉄粉が用いられる。また、光ビームＬは指向性エネルギービームやレーザーであり、たとえば炭酸ガスレーザーが用いられる。また、貯蔵部１及び造形部２は、それぞれ上下が開口する筒状のシリンダ内にピストンを上下に昇降自在に設けて構成されている。貯蔵部１のピストンは、貯蔵部１内に貯蔵された粉末材料Ａを押し上げる部位あって材料テーブル４と称し、造形部２のピストンは、その上面に三次元形状造形物を形成させる部位であって造形テーブル５と称する。
【００２５】
また、粉末供給機構３は、貯蔵部１及び造形部２の幅方向端部に沿って配設された直線状のレール６と、このレール６から略直角に突出して貯蔵部１及び造形部２上に往復駆動する角棒状の往復摺動体７と、この往復摺動体７の下面に沿って下方に突設したへら板状の材料供給ワイパー８とで構成されている。この材料供給ワイパー８は、少なくとも貯蔵部１や造形部２のシリンダの内幅よりも長い長さ寸法を有すると共に、その下端部分は造形テーブル５の上面に平行に対向する平面状に形成されており、粉末材料Ａや粉末材料Ａの焼結物よりも高い硬度を有する材料にて形成されている。たとえば、粉末材料Ａや粉末材料Ａの焼結物が１００〜４００Ｈｖの硬度（ヴィッカース硬度）を有するものならば、材料供給ワイパー８の材料には６００Ｈｖ以上の硬度（ヴィッカース硬度）を有する工具鋼の焼き入れ材を使用するのが良い。そして、この材料供給ワイパー８は、貯蔵部１及び造形部２のシリンダの上面に沿わせつつ、造形テーブル５の上面に対して平行にスライドするように設定されている。また、この材料供給ワイパー８には材料供給ワイパー８自らを上下左右に微少振動させる振動機構９が備えられている。本例の振動機構９には、圧電素子から構成されて２０〜４０ｋＨｚ程度の周波数で発振する超音波振動子９ａが用いられている。
【００２６】
上述した三次元形状造形物の製造装置を用いて三次元形状造形物を製造するには、図２（ａ）に示すように、まず、貯蔵部１上にある材料供給ワイパー８（初期位置）を造形部２に向けてスライドさせる。このとき、材料供給ワイパー８は貯蔵部１に貯蔵された粉末材料Ａをかき集め、このかき集めた粉末材料Ａを造形部２に移動させると共に、この粉末材料Ａを造形部２の造形テーブル５上にならして層状に堆積させて所定厚の粉末層Ｂを形成させる。たとえば粉末材料Ａに平均粒径約２０μｍの球形の鉄粉を用いた場合には粉末層Ｂの厚さは約５０μｍ程とする。なお、材料供給ワイパー８が貯蔵部１上をスライドする以前には、貯蔵部１の材料テーブル４を適宜上昇させておき、所定厚の粉末層Ｂを形成させ得る量の粉末材料Ａが貯蔵部１から材料供給ワイパー８によってかき集められるようにされている。また、造形テーブル５上に所定厚の粉末層Ｂを形成させるには、造形テーブル５上を通過する材料供給ワイパー８の下面と造形テーブル５上面との間の距離が上記所定厚の高さ寸法になるように造形テーブル５を下降させることで行われる。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示すように、上記粉末層Ｂの所定位置に光ビーム照射部から光ビームＬを照射し、粉末層Ｂを焼結させて焼結層Ｃを形成させる。なお、光ビーム照射部から照射される光ビームＬは、粉末層Ｂ上面のＸ−Ｙ方向（つまり、平面方向）の任意位置に照射できるようにされており、この光ビームＬの照射は制御部（図示せず）により制御される。ここで、制御部には、製造したい三次元形状造形物の三次元ＣＡＤモデルをその上下方向に所定のピッチ（本例では０．０５ｍｍ）でスライスすることで得られた平面断面の各輪郭形状データが入力されており、この各輪郭形状データに基いて光ビームＬの照射位置が位置制御されるのである。なお、上記焼結層Ｃを形成させた後には、材料供給ワイパー８は初期位置に戻される。
【００２８】
上述した工程［図２（ａ），図２（ｂ）］を繰り返し行うことで、複数層の焼結層Ｃが生成されるのであり、各焼結層Ｃの生成時には下層の焼結層Ｃとその都度融着されるので、上記複数層の焼結層Ｃは積層一体化されて三次元形状造形物Ｄが形成されるのである［図２（ｃ）］。
【００２９】
ここで、従来技術では、光ビームＬの粉末層Ｂへの照射時の火花の飛び散りや、光ビームＬの照射条件や、材料供給ワイパー８への粉末材料Ａの付着などが原因となって焼結層Ｃ上面に突部Ｔが生成されると、この突部Ｔによって材料供給ワイパー８の正常な摺動が阻害され、良好な三次元形状造形物を得ることができないといった問題があったが、本例では上述したように材料供給ワイパー８に振動機構９を設けたことで上記問題を解消させているのである。
【００３０】
つまり、この振動機構９によると材料供給ワイパー８が上下左右に微少振動することから、まず、粉末材料Ａを材料供給ワイパー８に付着させにくくできる。したがって、突部Ｔの発生を抑制することができるのである。また、この材料供給ワイパー８が造形テーブル５上に粉末層Ｂを形成する際には、材料供給ワイパー８の下面が粉末層Ｂに上から押圧荷重を断続的に負荷させることができ、たとえ焼結層Ｃ上面に突部Ｔが生成されていたとしてもこの突部Ｔを潰しながら粉末層Ｂを形成させることができるのである。なお、焼結層Ｃ上面に生成された突部Ｔが新たに形成させる粉末層Ｂの厚さよりも大きい場合にも、振動する材料供給ワイパー８は突部Ｔを直接効果的に削ることができるから、この場合も突部Ｔを潰しながら粉末層Ｂを形成させることができるのである。このように、材料供給ワイパー８に振動機構９を設けたことで、焼結層Ｃ上面に突部Ｔが生成されていたとしても、この突部Ｔを潰しながら新たに粉末層Ｂを形成させることができるので、装置の正常動作が確保されて良好な三次元形状造形物の製造が可能とされているのである。また、材料供給ワイパー８への粉末材料Ａの付着も抑制されて突部Ｔの発生の低減化もなされているから、これによっても装置の正常動作の確保に資することができるのである。
【００３１】
なお、図３に示すように、造形テーブル５上を往復する材料供給ワイパー８の往路と復路の２度にわけて、造形テーブル５上に形成する粉末層Ｂの厚さを決定するようにしてもよい。つまり、貯蔵部１から造形テーブル５に至る材料供給ワイパー８の往路では、図３（ａ）にあるように材料供給ワイパー８の造形テーブル５までの高さ寸法を大にするように造形テーブル５を低い位置に設定し、造形テーブル５上に所定厚さより多少厚めの粉末層Ｂを形成し、造形テーブル５から貯蔵部１に戻る材料供給ワイパー８の復路では、図３（ｂ）にあるように材料供給ワイパー８の造形テーブル５までの高さ寸法を小にするように造形テーブル５を高い位置に設定し、余分な厚さの粉末層Ｂを除去して所定厚の粉末層Ｂを形成させるようにするのである。これによると、たとえ焼結層Ｃ上に比較的大きな突部Ｔが生じていても、この突部Ｔを往路及び復路の材料供給ワイパー８によって徐々に削って潰すことができ、つまり、材料供給ワイパー８に過大な負担をかけずに突部Ｔを確実に潰すようにできるのである。たとえば、粉末層Ｂの所定厚寸法を５０μｍとすると、往路における材料供給ワイパー８の造形テーブル５までの高さ寸法は１００〜１５０μｍにするのが好ましい。したがって、装置の正常動作の確保を確実にし、良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態の他例を列挙する。これらの例において、先の実施の形態の例の三次元形状造形物の製造装置と同様部位には、同符号を付して説明を省略し、相違する部位につき説明する。
【００３３】
図４に示す本発明の実施の形態の他例は、振動機構９の構成を変えた例である。つまり、本例の振動機構９は、往復摺動体７や材料供給ワイパー８を断続的に叩いて材料供給ワイパー８を上下左右に振動させるカム装置９ｂで構成されている。このカム装置９ｂは、図４（ａ）に示すように中心から偏心した位置に回転軸９ｂ２を備えて偏心回転をする円盤状のカム９ｂ１で構成されており、図４（ｂ）にあるように回転軸９ｂ２を中心に回転させたときの偏心量Ｈを振動機構９の振動量としている。このカム装置９ｂで振動機構９を構成しても、先の実施の形態の例と同様の作用効果を得られるのは言うまでもない。
【００３４】
図５に示す本発明の実施の形態の他例は、粉末供給機構３に振動機構９を備える代わりに、材料供給ワイパー８の往復摺動体７への取付け角度を、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θをもたせて設定した例である。この例では、上述したように、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θを傾けて材料供給ワイパー８を往復摺動体７に取付けているので、突部Ｔが形成された焼結層Ｃの上を材料供給ワイパー８が通過する際には、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θをもたせて往復摺動体７に取付けられた材料供給ワイパー８によって、往復摺動体７の駆動力を一の突部Ｔに集中的に押圧させることができるのである。詳述すると、突部Ｔは、光ビームＬの粉末材料Ａへの照射時の火花に含有した粉末溶融塊や光ビームＬの照射条件などによって生じることから、複数できたとしても比較的近接した位置にできるものである。したがって、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θをもたせて往復摺動体７に取付けられた材料供給ワイパー８は、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａにずれてできた突部Ｔ上にはタイミングをずらして通過させることができ、個々の突部Ｔに集中的に往復摺動体７の駆動力を負荷させることができるのである。このように、本例の粉末供給機構３にあっても、突部Ｔを潰しつつ粉末層Ｂを形成させることができるのであり、装置の正常動作の確保を確実にし、良好な三次元形状造形物の製造を可能にできるのである。また、本例にあっては、突部Ｔに材料供給ワイパー８が衝突した際の材料供給ワイパー８にかかる衝撃は、往復摺動体７のスライド方向とずれている材料供給ワイパー８の長手方向に逃がすことができ、つまり材料供給ワイパー８が受ける衝撃抵抗を弱めることができて装置の長寿命化をも図ることができるようになっている。
【００３５】
なお、図示はしないが、振動機構９を設けた先の実施の形態の例の粉末供給機構３に、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θを傾けて材料供給ワイパー８を往復摺動体７に取付けた構成を付加させてもよいものである。これによると、振動機構９による粉末供給機構３の振動が突部Ｔに断続的に押圧負荷を加えたり、往復摺動体７の往復方向と直交する方向ａに対して所定の角度θをもたせて往復摺動体７に取付けられた材料供給ワイパー８によって、往復摺動体７の駆動力を一の突部Ｔに集中的に押圧させたりすることが同時に行え、つまり粉末供給機構３は、より効果的に突部Ｔを潰しつつ粉末層Ｂを形成させることができるものである。また、振動する粉末供給機構３には粉末材料が付着しにくく突部Ｔの発生を低減できる利点や、突部Ｔに衝突した材料供給ワイパー８にかかる衝撃抵抗が弱められて装置の長寿命化が図られる利点も、同時に奏することができるのであり、装置の正常動作の確保を確実にし、良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００３６】
図６〜図９に示す本発明の実施の形態の他例は、先の実施の形態の各例の三次元形状造形物の製造装置に、貯蔵部１から造形テーブル５上を通り過ぎた往路後の材料供給ワイパー８に付着した粉末材料Ａを直接除去する除去機構１０を付加した例である。
【００３７】
図６の例は、造形部２の貯蔵部１と反対側の端部に、間に溝１１を介在させて、ブラシ１２からなる除去機構１０を設けた例である。詳述すると、このブラシ１２は少なくとも材料供給ワイパー８の長さ寸法よりも長い長さ寸法を有し、貯蔵部１から造形テーブル５上を通り過ぎた材料供給ワイパー８がそのままブラシ１２を通り過ぎるようにすることで［図６（ａ）→図６（ｂ）］、往路後の材料供給ワイパー８に付着した粉末材料Ａにブラシを接触させて、この粉末材料Ａを溝１１に掃き落とすようにしたものである。また、図７の例は、上記図６のブラシ１２を弾性変形可能な薄い金属板１３に変更した例である。この例によると、除去機構１０の耐久強度を向上させることが可能である。
【００３８】
また、図８の例は、造形部２の貯蔵部１と反対側の端部に、間に溝１１を介在させて、走行自在にしたブラシ１４からなる除去機構１０を設けた例である。詳述すると、走行自在にしたブラシ１４は材料供給ワイパー８の板面に確実に正面から押し当てることができるので、先の図６，７の例に比べて、より確実に材料供給ワイパー８から粉末材料Ａを掃き落とすことができるものである。
【００３９】
また、図９の例は、材料供給ワイパー８の長さ方向に亘って摺動するブラシ１５を往復摺動体７に装着して除去機構１０を構成した例である。詳述すると、このブラシ１５は往復摺動体７の長さ方向に設けたレール（図示せず）に沿って摺動自在にされており、材料供給ワイパー８が造形テーブル５上を通り過ぎた後のタイミングで、ブラシ１５を材料供給ワイパー８の長さ方向に亘って走査させて材料供給ワイパー８から粉末材料Ａを掃き落とすようにしたものである。この例は、先の図８の例同様に確実に材料供給ワイパー８から粉末材料Ａを掃き落とすことができるのであり、また、装置の小型化も図ることができるのである。
【００４０】
これら図６〜図９の例にあるように、先の実施の形態の例の三次元形状造形物の製造装置に、貯蔵部１から造形テーブル５上を通り過ぎた往路後の材料供給ワイパー８に付着した粉末材料Ａを直接除去する除去機構１０を付加したものにあっては、除去機構１０によって往路後の材料供給ワイパー８に付着した粉末材料Ａを掃き落とすことができて、復路時の材料供給ワイパー８には粉末材料Ａが付着していない状態にでき、つまり、焼結層Ｃ上に突部Ｔが生成される原因の一つとされる材料供給ワイパー８への粉末材料Ａの付着を防止することができ、したがって、突部Ｔの発生を低減化することができ、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００４１】
図１０〜図１４に示す本発明の実施の形態の諸例は、先の実施の形態の各例の三次元形状造形物の製造装置と同様に、装置の正常動作を確保させて良好な三次元形状造形物Ｄを製造可能にすることを目的とするものであるが、材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていて突部Ｔが摺動する材料供給ワイパー８に衝突した場合に、突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝撃負荷を小さく抑えたり吸収させたりすることで、材料供給ワイパー８の安定稼動を確保すると共に、上記衝撃によって材料供給ワイパー８、ひいては装置全体を振動させないことで、この振動の影響による三次元形状造形物Ｄの配置誤差の発生を回避して高い精度での三次元形状造形物Ｄの製造を可能にしたものである。
【００４２】
図１０に示す本発明の実施の形態の他例における三次元形状造形物の製造装置では、材料供給ワイパー８が前側ワイパー８ａと後側ワイパー８ｂとを重ね合わせて構成されている。詳しくは、前側ワイパー８ａは、後側ワイパー８ｂよりも貯蔵部１から造形テーブル５に移動する方向である前方に配置され、その下端高さは後側ワイパー８ｂの下端高さよりも高い位置に形成されている（段差ｂ）。しかして、この三次元形状造形物の製造装置では、粉末供給機構３の材料供給ワイパー８が造形テーブル５上にならして所定厚の粉末層Ｂを形成させるときには、前側ワイパー８ａがまず所定厚以上の粉末材料Ａを造形テーブル５上に敷き、続けて後側ワイパー８ｂが造形テーブル５上に敷いた粉末材料Ａを所定厚にして粉末層Ｂを仕上げるようになっている。つまり、前側ワイパー８ａが請求項７でいう粉末層Ｂの所定厚以上の粉末材料Ａを造形テーブル５上に敷く荒ならしワイパーを構成しており、後側ワイパー８ｂが請求項７でいう荒ならしワイパーが敷いた粉末材料Ａを所定厚に削って粉末層Ｂを仕上げる仕上ならしワイパーを構成している。そして、この三次元形状造形物の製造装置では、材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていても、まず前側ワイパー８ａで突部Ｔを荒く削り、次いで後側ワイパー８ｂで残った突部Ｔを削ることができ、つまり突部Ｔを徐々に削ることができるのであり、結果、突部Ｔが材料供給ワイパー８にかける負荷の大きさを小さく抑えることができるから、装置の正常動作を確保できると共に、衝撃による装置への振動を抑えて三次元形状造形物Ｄの配置誤差の発生を低減でき、三次元形状造形物Ｄの精度の良い製造が可能にされているのである。
【００４３】
図１１に示す本発明の実施の形態の他例の三次元形状造形物の製造装置は、図１０の三次元形状造形物の製造装置における後側ワイパー８ｂの下端部分を下端が自由端となるブラシ体１６で構成されたものである。しかして、この三次元形状造形物の製造装置では、後側ワイパー８ｂで粉末層Ｂを仕上げるときに、後側ワイパー８ｂの下端のブラシ体１６で後側ワイパー８ｂに衝突する突部Ｔの衝撃を吸収することができ、つまり後側ワイパー８ｂには突部Ｔの衝撃負荷がかからないようになり、更に確実に装置の正常動作を確保でき、精度良く三次元形状造形物Ｄの製造を行い得るようされているのである。
【００４４】
図１２に示す本発明の実施の形態の他例の三次元形状造形物の製造装置は、横長の縦板状の材料供給ワイパー８の幅方向両端部分にサスペンション１７を備え、このサスペンションにて材料供給ワイパー８を粉末供給機構３の往復摺動体７（図示せず）などの駆動部分に保持させたものである。つまり、両端のサスペンション１７によって、材料供給ワイパー８は幅方向両端部が独立するかたちで上下に移動自在にされると共に下方への弾性付勢が施されている。しかして、この三次元形状造形物の製造装置では、材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていて、この突部Ｔが摺動する材料供給ワイパー８に衝突しても、図１２（ｂ）のように、この衝撃を逃すようにサスペンション１７が収縮して材料供給ワイパー８が突部Ｔを乗り越えるように上方に位置されるのである。なお、突部Ｔを乗り越えた材料供給ワイパー８はサスペンション１７の弾性復帰により定位置にすぐに戻されるのである。このように突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝撃はサスペンション１７の収縮によって吸収され、材料供給ワイパー８は突部Ｔをスムーズに乗り越えて摺動することができるようにされているので、突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝突負荷を低減できて装置の正常動作を確保できると共に、突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝撃による装置への振動を有効に抑えて三次元形状造形物Ｄの配置誤差の発生を低減でき、三次元形状造形物Ｄの精度の良い製造が可能にされているのである。
【００４５】
図１３に示す本発明の実施の形態の他例の三次元形状造形物の製造装置は、材料供給ワイパー８の下端から上方に向って切り込んだ切込み１８を材料供給ワイパー８の幅方向に並設して切込み１８間の部位にそれぞれ撓み部１９を形成し、この撓み部１９を下方が自由端となって材料供給ワイパー８の移動方向に撓み自在にしたものである。ここで、材料供給ワイパー８の材質は弾性のあるバネ材等を用いており、撓み部１９の撓み変形が確保されるようにされている。しかして、この三次元形状造形物の製造装置では、材料供給ワイパー８が通る造形テーブル５上に突部Ｔが形成されていて、この突部Ｔが摺動する材料供給ワイパー８に衝突した場合には、図１４に示すように、突部Ｔが衝突した材料供給ワイパー８の部位にある撓み部１９のみが上記衝撃を受けて撓むことで、この衝撃は撓み部１９で吸収されて材料供給ワイパー８にまともに負荷されないようになっている。なお、突部Ｔを通過した後には弾性復帰にて撓み部１９は定位置に戻るようになっている。このように、突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝突負荷を低減できて装置の正常動作を確保できると共に、突部Ｔの材料供給ワイパー８への衝撃による装置への振動を有効に抑えて三次元形状造形物Ｄの配置誤差の発生を低減でき、三次元形状造形物Ｄの精度の良い製造が可能にされているのである。
【００４６】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１記載の発明にあっては、叙述したように、粉末供給機構は、造形テーブル上への粉末敷設時に作動する振動機構を備えたので、突部が形成された焼結層の上を粉末供給機構が通過する際には、振動機構によって振動する粉末供給機構が突部に断続的に押圧負荷を加えることができ、つまり粉末供給機構は突部を潰しつつ粉末層を形成することができるのであり、また、振動する粉末供給機構には粉末材料の付着が抑制されることから突部の発生をも低減させることができることから、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を確保することができるのである。
【００４７】
また、請求項２記載の発明にあっては、粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通るように往復駆動する往復摺動体と、この往復摺動体に取付けて貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーとで構成し、材料供給ワイパーの往復摺動体への取付け角度を、往復摺動体の往復方向と直交する方向に対して、所定の角度をもたせて設定したので、突部が形成された焼結層の上を材料供給ワイパーが通過する際には、往復摺動体の往復方向と直交する方向に対して所定の角度をもたせて往復摺動体に取付けた材料供給ワイパーによって、往復摺動体の駆動力を個々の突部に集中的に押圧させることができ、つまり粉末供給機構は突部を潰しつつ粉末層を形成させることができるのであって、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を図ることができるのであり、また、突部に材料供給ワイパーが衝突した際の材料供給ワイパーにかかる衝撃は、往復摺動体のスライド方向とずれている材料供給ワイパーの長手方向に逃がすことができ、つまり材料供給ワイパーが受ける衝撃抵抗を弱めることができ、装置の耐久性能を向上させて装置の長寿命化をも図ることができるのである。
【００４８】
また、請求項３記載の発明にあっては、粉末供給機構は、造形テーブル上への粉末敷設時に作動する振動機構を備えると共に、貯蔵部及び造形テーブル上を通るように往復駆動する往復摺動体と、この往復摺動体に取付けて貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーとで構成し、材料供給ワイパーの往復摺動体への取付け角度を、往復摺動体の往復方向と直交する方向に対して、所定の角度をもたせて設定したので、振動機構による粉末供給機構の振動が突部に断続的に押圧負荷を加えたり、往復摺動体の往復方向と直交する方向に対して所定の角度をもたせて往復摺動体に取付けた材料供給ワイパーによって、往復摺動体の駆動力を個々の突部に集中的に押圧させたりすることが同時に行え、つまり粉末供給機構は、より効果的に突部を潰しつつ粉末層を形成させることができるのであり、加えて、振動する粉末供給機構には粉末材料が付着しにくく突部の発生を低減できる利点や、突部に衝突した材料供給ワイパーにかかる衝撃抵抗が弱められて装置の長寿命化が図られる利点も、同時に奏することができるのであり、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を効果的に図ることや、装置の長寿命化を図ることができるのである。
【００４９】
また、請求項４記載の発明にあっては、請求項２又は３の効果に加えて、造形テーブル上を往復する際の材料供給ワイパーの造形テーブルまでの高さ設定を、材料供給ワイパーの往路、復路で異なるように設定したので、貯蔵部から造形テーブルに至る材料供給ワイパーの往路では材料供給ワイパーの造形テーブルまでの高さ設定を大にし、造形テーブルから貯蔵部に戻る材料供給ワイパーの復路では材料供給ワイパーの造形テーブルまでの高さ設定を小にするようにして、２度にわけて造形テーブル上に形成する粉末層の厚さを決定するようにできるものであり、たとえ焼結層上に比較的大きな突部が生じていても、この突部を往路及び復路の材料供給ワイパーによって徐々に潰すことができ、つまり材料供給ワイパーに過大な負担をかけずに突部を確実に潰すことができることから、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００５０】
また、請求項５記載の発明にあっては、請求項２又は３の効果に加えて、材料供給ワイパーを、粉末材料よりも高い硬度を有する材料で形成したので、たとえ焼結層上に比較的大きな突部が生じていて材料供給ワイパーが突部に衝突しても、この突部を材料供給ワイパーで直接削ることができて装置の正常動作の確保が図られるのであり、また材料供給ワイパーの損傷も防止されて装置の長寿命化も図ることができる。
【００５１】
また、請求項６記載の発明にあっては、請求項２又は３の効果に加えて、貯蔵部から造形テーブル上を通り過ぎた往路後の材料供給ワイパーに付着した粉末材料を除去する除去機構を備えたので、往路後の材料供給ワイパーに付着した粉末材料を掃き落とすことができて、復路時の材料供給ワイパーには粉末材料が付着していない状態にでき、つまり、焼結層上に突部が生成される原因の一つとされる材料供給ワイパーへの粉末材料の付着を防止することができ、したがって、突部の発生を低減化することができ、装置の正常動作を確保できて良好な三次元形状造形物の製造を更に可能にできるのである。
【００５２】
また、請求項７記載の発明にあっては、粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通って貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーを有し、この材料供給ワイパーは、粉末層の所定厚以上の粉末材料を造形テーブル上に敷く荒ならしワイパーと、荒ならしワイパーが敷いた粉末材料を所定厚に削って粉末層を仕上げる仕上ならしワイパーとで構成されたので、粉末供給機構が造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させるときには、荒ならしワイパーがまず所定厚以上の粉末材料Ａを造形テーブル上に敷き、続けて仕上ならしワイパーが造形テーブル上に敷いた粉末材料を所定厚にして粉末層を仕上げるようになるが、このとき材料供給ワイパーが通る造形テーブル上に突部が形成されていたら、まず荒ならしワイパーで突部を荒く削り、次いで仕上ならしワイパーで残った突部を削ることができ、つまり突部を徐々に削ることができるようにされており、結果、突部が材料供給ワイパーにかける衝撃負荷の大きさを小さく抑えることができるから、装置の正常動作を確保できると共に、衝撃による装置への振動を抑えて三次元形状造形物の配置誤差の発生を低減できて三次元形状造形物の精度の良い製造が確保できるのである。
【００５３】
また、請求項８記載の発明にあっては、請求項７の効果に加え、仕上ならしワイパーの下端部分を下端が自由端となるブラシ体で構成したので、仕上ならしワイパーで粉末層を仕上げるときには、仕上ならしワイパーの下端のブラシ体は仕上ならしワイパーに衝突する突部の衝撃を有効に吸収することができ、つまり仕上ならしワイパーには突部の衝撃負荷がかからないようになり、更に確実に装置の正常動作を確保できて精度の良好な三次元形状造形物の製造が確保できるのである。
【００５４】
また、請求項９記載の発明にあっては、粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通って貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーを有し、この材料供給ワイパーは上下移動可能にされると共に下方への弾性付勢が施されているので、材料供給ワイパーが通る造形テーブル上に突部が形成されていて、この突部が摺動する材料供給ワイパーに衝突しても、材料供給ワイパーは上下移動可能にされると共に下方への弾性付勢が施されているから、突部の材料供給ワイパーへの衝撃は弾性によって吸収されると共に、突部の衝撃を受けた材料供給ワイパーは上方に移動するから材料供給ワイパーは突部をスムーズに乗り越えるようになり、突部の材料供給ワイパーへの衝突負荷を低減できて装置の正常動作を確保できると共に、突部の材料供給ワイパーへの衝撃による装置への振動を有効に抑えて三次元形状造形物の配置誤差の発生を低減できて三次元形状造形物の精度の良い製造が確保できるのである。
【００５５】
また、請求項１０記載の発明にあっては、粉末供給機構は、貯蔵部及び造形テーブル上を通って貯蔵部の所定の粉末材料を移動させて造形テーブル上にならして所定厚の粉末層を形成させる材料供給ワイパーを有し、この材料供給ワイパーにその下端から上方に向って切り込んだ複数の切込みを並設し、切込み間の材料供給ワイパーの部位である撓み部を下方が自由端として材料供給ワイパーの移動方向に撓み自在にしたので、材料供給ワイパーが通る造形テーブル上に突部が形成されていて、この突部が材料供給ワイパーに衝突しても、突部が衝突する材料供給ワイパーの部位にある撓み部のみが上記衝撃を受けて撓むことで、この衝撃が材料供給ワイパーにまともに負荷されないようこの撓み部で吸収させることができ、したがって突部の材料供給ワイパーへの衝突負荷を低減できて装置の正常動作を確保できると共に、突部の材料供給ワイパーへの衝撃による装置への振動を有効に抑えて三次元形状造形物の配置誤差の発生を低減でき、三次元形状造形物の精度の良い製造が確保できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例を示す三次元形状造形物の製造装置の斜視図である。
【図２】同上の製造装置を用いて三次元形状造形物を製造する製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は粉末層を形成する状態を示し、（ｂ）は光ビームにより焼結層を形成する状態を示し、（ｃ）は三次元形状造形物が完成した状態を示している。
【図３】同上の他の製造方法を説明する説明図であり、（ａ）は材料供給ワイパーが往路にある状態を示し、（ｂ）は材料供給ワイパーが復路にある状態を示している。
【図４】本発明の実施の形態の他例を示すもので、（ａ）は振動機構を構成するカム装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のカム装置の動作説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の更に他例を示す三次元形状造形物の製造装置の平面図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部を示して動作を説明する動作説明図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部を示して動作を説明する動作説明図である。
【図８】本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部の側断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部の側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部の側面図である。
【図１２】（ａ）は本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部の正面図であり、（ｂ）は同製造装置の動作を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態の更に他例の三次元形状造形物の製造装置の要部の正面断面図である。
【図１４】同上の三次元形状造形物の製造装置の動作を説明する説明図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図１５】従来技術の突部発生のメカニズムを説明する説明図である。
【図１６】従来技術の突部発生の他のメカニズムを説明する説明図である。
【図１７】従来技術の突部発生の更に他のメカニズムを説明する説明図である。
【符号の説明】
１　貯蔵部
２　造形部
３　粉末供給機構
４　材料テーブル
５　造形テーブル
６　レール
７　往復摺動体
８　材料供給ワイパー
８ａ　前側ワイパー
８ｂ　後側ワイパー
９　振動機構
１０　除去機構
１６　ブラシ体
１７　サスペンション
１８　切込み
１９　撓み部
Ａ　粉末材料
Ｂ　粉末層
Ｃ　焼結層
Ｄ　三次元形状造形物
Ｌ　光ビーム
Ｔ　突部
【図１】
2004143581.tif 000003
【図２】
2004143581.tif 000004
【図３】
2004143581.tif 000005
【図４】
2004143581.tif 000006
【図５】
2004143581.tif 000007
【図６】
2004143581.tif 000008
【図７】
2004143581.tif 000009
【図８】
2004143581.tif 000010
【図９】
2004143581.tif 000011
【図１０】
2004143581.tif 000012
【図１１】
2004143581.tif 000013
【図１２】
2004143581.tif 000014
【図１３】
2004143581.tif 000015
【図１４】
2004143581.tif 000016
【図１５】
2004143581.tif 000017
【図１６】
2004143581.tif 000018
【図１７】
2004143581.tif 000019