(57)【要約】【課題】造形コストを低減させることが可能な三次元造形装置および三次元造形方法を提供する。【解決手段】三次元造形装置は、造形ステージと、造形ステージ上に固定された造形プレートと、造形プレート上の一部に形成されている開口部に着脱可能に装着されることによって造形プレートに取り付けられる着脱部材と、粉末材料からなる粉末層を着脱部材上に形成する粉末層形成部と、粉末層形成部により形成された粉末層の所定箇所にレーザーを照射し当該所定箇所を焼結または溶融固化させて造形層を形成するレーザー照射部と、鉛直方向における造形ステージの位置を可変に支持するステージ支持部と、粉末層形成部、レーザー照射部およびステージ支持部を制御し、着脱部材上に造形層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形させる制御部とを備える。【選択図】図３
2017189875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形ステージと、
前記造形ステージ上に固定された造形プレートと、
前記造形プレート上の一部に形成されている開口部に着脱可能に装着されることによって、前記造形プレートに取り付けられる着脱部材と、
粉末材料からなる粉末層を前記着脱部材上に形成する粉末層形成部と、
前記粉末層形成部により形成された前記粉末層の所定箇所にレーザーを照射し、当該所定箇所を焼結または溶融固化させて造形層を形成するレーザー照射部と、
鉛直方向における前記造形ステージの位置を可変に支持するステージ支持部と、
前記粉末層形成部、前記レーザー照射部および前記ステージ支持部を制御し、前記着脱部材上に前記造形層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形させる制御部と、
を備える三次元造形装置。
【請求項２】
前記造形プレート上の一部に、複数の前記開口部が形成されている、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項３】
前記着脱部材の線膨張係数は、前記造形プレートの線膨張係数より大きい、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項４】
前記着脱部材は、ネジ部材を用いて前記造形プレートに取り付けられる、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項５】
前記造形プレートは、前記造形プレートの上側に位置する第１造形プレートと、前記造形プレートの下側に位置する第２造形プレートとを有し、
前記着脱部材の一部は、前記第１造形プレートと前記第２造形プレートとの間に挟み込まれる、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項６】
前記第２造形プレート上には、前記第２造形プレート側から前記第１造形プレート側に向けて前記着脱部材を付勢する付勢部材が設けられる、
請求項５に記載の三次元造形装置。
【請求項７】
前記造形プレートは、前記造形プレートの上側に位置する第１造形プレートと、前記造形プレートの下側に位置する第２造形プレートとを有し、
前記着脱部材は、前記第２造形プレートに取り付けられる、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項８】
前記造形プレートは、前記造形プレートの上側に位置する第１造形プレートと、前記造形プレートの下側に位置する第２造形プレートとを有し、
前記着脱部材は、吸引部によって前記第２造形プレート側から前記第１造形プレート側に向けて吸引される、
請求項１に記載の三次元造形装置。
【請求項９】
前記吸引部は、真空チャックまたはマグネットチャックである、
請求項８に記載の三次元造形装置。
【請求項１０】
前記第１造形プレートの厚さは、前記第２造形プレートの厚さより大きい、
請求項５〜９の何れか１項に記載の三次元造形装置。
【請求項１１】
造形ステージ上に固定された造形プレート上の一部に形成されている開口部に着脱可能に着脱部材を装着することによって、当該着脱部材を前記造形プレートに取り付け、
粉末材料からなる粉末層を前記着脱部材上に形成し、
形成された前記粉末層の所定箇所にレーザーを照射し、当該所定箇所を焼結または溶融固化させて造形層を形成し、
前記着脱部材上に前記造形層を形成する処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形する、
三次元造形方法。
【請求項１２】
前記造形プレート上の一部に、複数の前記開口部が形成されている、
請求項１１に記載の三次元造形方法。
【請求項１３】
前記着脱部材の線膨張係数は、前記造形プレートの線膨張係数より大きい、
請求項１１に記載の三次元造形方法。
【請求項１４】
前記着脱部材は、ネジ部材を用いて前記造形プレートに取り付けられる、
請求項１１に記載の三次元造形方法。
【請求項１５】
前記造形プレートは、前記造形プレートの上側に位置する第１造形プレートと、前記造形プレートの下側に位置する第２造形プレートとを有し、
前記着脱部材の一部は、前記第１造形プレートと前記第２造形プレートとの間に挟み込まれる、
請求項１１に記載の三次元造形方法。
【請求項１６】
前記第２造形プレート上には、前記第２造形プレート側から前記第１造形プレート側に向けて前記着脱部材を付勢する付勢部材が設けられる、
請求項１５に記載の三次元造形方法。
【請求項１７】
前記造形プレートは、前記造形プレートの上側に位置する第１造形プレートと、前記造形プレートの下側に位置する第２造形プレートとを有し、
前記着脱部材は、前記第２造形プレートに取り付けられる、
請求項１１に記載の三次元造形方法。
【請求項１８】
前記造形プレートは、前記造形プレートの上側に位置する第１造形プレートと、前記造形プレートの下側に位置する第２造形プレートとを有し、
前記着脱部材は、吸引部によって前記第２造形プレート側から前記第１造形プレート側に向けて吸引される、
請求項１１に記載の三次元造形方法。
【請求項１９】
前記吸引部は、真空チャックまたはマグネットチャックである、
請求項１８に記載の三次元造形方法。
【請求項２０】
前記第１造形プレートの厚さは、前記第２造形プレートの厚さより大きい、
請求項１５〜１９の何れか１項に記載の三次元造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形装置および三次元造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、粉末材料にレーザーを照射して三次元造形物を造形する三次元造形技術が知られている。この技術では、（ｉ）粉末層の所定箇所にレーザーを照射することよって当該所定箇所の粉末を焼結または溶融固化させて造形層を形成し、（ｉｉ）形成された造形層の上に新たな粉末層を敷いて同様にレーザーを照射して更に造形層を形成するといったことを繰り返して三次元造形物を造形する。粉末材料として、金属粉末やセラミック粉末などの無機質の粉末材料を用いた場合、造形された三次元造形物を金型として用いることができる。また、樹脂粉末やプラスチック粉末などの有機質の粉末材料を用いた場合、造形された三次元造形物をモデルとして用いることができる。このような三次元造形技術によれば、複雑な三次元造形物を短時間で造形することができる。
【０００３】
上記三次元造形技術では、一般的に、造形プレート上において三次元造形物が形成される（例えば、特許文献１を参照）。具体的には、造形テーブル（昇降テーブル）上に造形プレートが配されてボルト等で固定され、その造形プレート上に三次元造形物が造形される。造形プレートのサイズは、三次元造形物の形状と、造形テーブル上における複数のボルト穴（取り付け穴）等の位置とを考慮して決定される。粉末材料として金属粉末を用いた場合には、金属粉末の溶融固化により当該金属粉末と下地（造形テーブル）とが密着して結合するため、造形テーブル上に造形プレートを配することが特に必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２４９０６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、造形後においては、装置から造形プレートを三次元造形物と共に取り出し、別装置（例えば、フライス加工装置、ワイヤーカット装置）により造形プレートから三次元造形物を一体に切り出すことが必要であった。そのため、１回の造形毎または複数回の造形毎（造形プレートを研磨して再利用できる場合）に造形プレートを使い捨てることになる結果、造形コストが増大する。また、１回の造形で複数個の三次元造形を得るために大きな造形プレートを用いた場合には、別装置も大型で高価な装置が必要となる結果、造形コストが増大する。
【０００６】
本発明の目的は、造形コストを低減させることが可能な三次元造形装置および三次元造形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る三次元造形装置は、
造形ステージと、
前記造形ステージ上に固定された造形プレートと、
前記造形プレート上の一部に形成されている開口部に着脱可能に装着されることによって、前記造形プレートに取り付けられる着脱部材と、
粉末材料からなる粉末層を前記着脱部材上に形成する粉末層形成部と、
前記粉末層形成部により形成された前記粉末層の所定箇所にレーザーを照射し、当該所定箇所を焼結または溶融固化させて造形層を形成するレーザー照射部と、
鉛直方向における前記造形ステージの位置を可変に支持するステージ支持部と、
前記粉末層形成部、前記レーザー照射部および前記ステージ支持部を制御し、前記着脱部材上に前記造形層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形させる制御部と、
を備える。
【０００８】
本発明に係る三次元造形方法は、
造形ステージ上に固定された造形プレート上の一部に形成されている開口部に着脱可能に着脱部材を装着することによって、当該着脱部材を前記造形プレートに取り付け、
粉末材料からなる粉末層を前記着脱部材上に形成し、
形成された前記粉末層の所定箇所にレーザーを照射し、当該所定箇所を焼結または溶融固化させて造形層を形成し、
前記着脱部材上に前記造形層を形成する処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、造形コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態における三次元造形装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施の形態における三次元造形装置の制御系の主要部を示す図である。
【図３】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成を示す図である。
【図４】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成の変形例を示す図である。
【図５】造形プレートの線膨張係数と着脱部材の線膨張係数との大小関係を説明する図である。
【図６】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成の変形例を示す図である。
【図７】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成の変形例を示す図である。
【図８】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成の変形例を示す図である。
【図９】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成の変形例を示す図である。
【図１０】造形プレートに取り付けられる着脱部材の構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における三次元造形装置１００の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態における三次元造形装置１００の制御系の主要部を示す。三次元造形装置１００は、粉末材料からなる粉末層の所定箇所にレーザーを照射することよって当該所定箇所の粉末を焼結または溶融固化させて造形層を形成し、形成された造形層の上に新たな粉末層を敷いて同様にレーザーを照射して更に造形層を形成するといったことを繰り返して三次元造形物を造形する。
【００１２】
図１に示すように、三次元造形装置１００は、開口内に位置する造形ステージ１１０、造形ステージ１１０上に固定された造形プレート１１２、粉末材料からなる粉末層を造形プレート１１２上に形成する粉末層形成部１２０、粉末層の所定箇所にレーザーを照射して、当該所定箇所の粉末材料を焼結または溶融固化させて造形層を形成するレーザー照射部１３０、鉛直方向における造形ステージ１１０の位置を可変に支持するステージ支持部１４０、上記各部を支持するベース１４５を備える。
【００１３】
なお、三次元造形装置１００は、制御部１５０の制御を受けて装置内を減圧する減圧ポンプなどの減圧部（不図示）、または、制御部１５０の制御を受けて不活性ガスを装置内に供給する不活性ガス供給部（不図示）を備えていても良い。また、三次元造形装置１００は、制御部１５０の制御を受けて、装置内（特に、粉末材料による粉末層の上面）を加熱するヒーター（不図示）を備えても良い。
【００１４】
図２に示すように、三次元造形装置１００は、粉末層形成部１２０、レーザー照射部１３０およびステージ支持部１４０を制御して、造形プレート１１２上に造形層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形層を積層させる制御部１５０、各種情報を表示するための表示部１６０、ユーザーからの指示を受け付けるためのポインティングデバイス等を含む操作部１７０、制御部１５０の実行する制御プログラムを含む各種の情報を記憶する記憶部１８０、および、コンピューター装置２００との間で三次元造形データ等の各種情報を送受信するためのインターフェース等を含むデータ入力部１９０を備える。コンピューター装置２００は、三次元造形用のデータを生成してデータ入力部１９０に送信する。
【００１５】
造形プレート１１２上には、粉末層形成部１２０による粉末層の形成およびレーザー照射部１３０によるレーザーの照射によって造形層が形成され、この造形層が積層されることにより、三次元造形物が造形される。
【００１６】
粉末層形成部１２０は、造形ステージ１１０が昇降する開口の縁部と、水平方向にほぼ同一平面上にその縁部がある開口、開口から鉛直方向下方に延在する粉末材料収納部、および粉末材料収納部の底部に設けられ開口内を昇降する供給ピストンを備える粉末供給部１２１、および、粉末供給部１２１により供給された粉末材料を造形プレート１１２上に平らに敷き詰めて、粉末材料からなる粉末層を形成するリコーター１２２ａを備える。
【００１７】
なお、造形プレート１１２上に粉末材料を平らに敷き詰めるための手段として、リコーター１２２ａの代わりにローラーを用いても良い。また、粉末供給部１２１は、造形プレート１１２に対して鉛直方向上方に設けられた粉末材料収納部およびノズルを備えて、造形プレート１１２と水平方向に移動しながら、造形プレート１１２上に粉末材料を吐出する構成としても良い。
【００１８】
レーザー照射部１３０は、レーザー光源１３１およびガルバノミラー１３２ａを有する。レーザー照射部１３０は、レーザーの焦点距離を粉末層の表面に合わせるためのレンズ（不図示）を備えていても良い。レーザー光源１３１の例としては、ＹＡＧレーザー光源、ファイバーレーザー光源およびＣＯ２レーザー光源が挙げられる。ガルバノミラー１３２ａは、レーザー光源１３１から出射したレーザーを反射してレーザーをＸ方向に走査するＸミラーおよびＹ方向に走査するＹミラーから構成される。
【００１９】
ステージ支持部１４０は、鉛直方向における造形ステージ１１０の位置を可変に支持する。すなわち、造形ステージ１１０は、ステージ支持部１４０によって鉛直方向に精密に移動可能に構成されている。ステージ支持部１４０としては、種々の構成を採用できるが、例えば、造形ステージ１１０を保持する保持部材と、当該保持部材を鉛直方向に案内するガイド部材と、ガイド部材に設けられたねじ孔に係合するボールねじ等で構成することができる。
【００２０】
表示部１６０は、制御部１５０の制御を受けて、ユーザーに認識させるべき各種の情報やメッセージを表示する。操作部１７０は、テンキー、実行キー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、その入力操作に応じた操作信号を制御部１５０に出力する。例えば、造形対象の三次元造形物を表示部１６０に表示して所望の形状が形成されるか否かについて確認し、所望の形状が形成されない場合には、操作部１７０から三次元造形データに修正を加えても良い。
【００２１】
記憶部１８０は、制御部１５０の実行する制御プログラムを含む各種の情報を記憶する。記憶部１８０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気ディスク、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の各種の記憶媒体である。
【００２２】
制御部１５０は、三次元造形物の造形動作中、三次元造形装置１００全体の動作を制御する。また、制御部１５０は、中央処理装置等のハードウェアプロセッサーを含み、例えばデータ入力部１９０がコンピューター装置２００から取得した三次元造形データを、造形層の積層方向について薄く切った複数のスライスデータに変換する。スライスデータは、三次元造形物を造形するための各造形層の造形データである。スライスデータの厚み、すなわち造形層の厚みは、造形層の一層分の厚さに応じた距離（積層ピッチ）と一致する。制御部１５０は、三次元造形データを複数のスライスデータに変換した後、三次元造形装置１００における以下の動作の制御を行う。
【００２３】
粉末供給部１２１は、制御部１５０から出力された粉末材料の供給情報に従って、モーターおよび駆動機構（いずれも不図示）を駆動し、供給ピストンを鉛直方向上方（図中矢印方向）に移動させ、水平方向における造形プレート１１２と同一平面上に粉末材料を押し出す。
【００２４】
その後、リコーター駆動部１２２は、制御部１５０から出力された粉末層形成情報に従って水平方向（図中矢印方向）にリコーター１２２ａを移動して、粉末材料を造形プレート１１２上に運搬し、かつ、粉末層の１層分の厚さとなるように粉末材料を押圧する。
【００２５】
その後、レーザー照射部１３０は、制御部１５０から出力されたレーザー照射情報に従って、粉末層上の所定箇所（各スライスデータにおける三次元造形物を構成する領域）に対してレーザー光源１３１からレーザーを出射し、ガルバノミラー駆動部１３２によりガルバノミラー１３２ａを駆動してレーザーを走査する。レーザーの照射によって粉末材料が焼結または溶融固化し、造形層が形成される。
【００２６】
その後、ステージ支持部１４０は、制御部１５０から出力された位置制御情報に従って、モーターおよび駆動機構（何れも不図示）を駆動し、造形ステージ１１０を積層ピッチだけ鉛直方向下方（図中矢印方向）に移動する。以上の動作を繰り返すことにより、造形プレート１１２上に複数の造形層が積層され、三次元造形物が造形される。
【００２７】
ところで従来は、造形後において、三次元造形装置１００から造形プレート１１２を三次元造形物と共に取り出し、別装置（例えば、フライス加工装置、ワイヤーカット装置）により造形プレート１１２から三次元造形物を一体に切り出すことが必要であった。そのため、１回の造形毎または複数回の造形毎（造形プレート１１２を研磨して再利用できる場合）に造形プレート１１２を使い捨てることになる結果、造形コストが増大する。また、１回の造形で複数個の三次元造形を得るために大きな造形プレート１１２を用いた場合には、別装置も大型で高価な装置が必要となる結果、造形コストが増大する。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、図３に示すように、造形プレート１１２上の一部に、ボルト等を用いて造形プレート１１２を造形ステージ１１０に固定するための取り付け穴１１４とは異なる複数（図３では、３つ）の開口部（貫通穴）を形成し、その開口部の各々に、表面が平らであり、かつ、直方体形状の着脱部材１１６を着脱可能に装着する。図３Ａは、着脱部材１１６が装着された状態における造形プレート１１２の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示す造形プレート１１２の縦断面図である。
【００２９】
そして、三次元造形装置１００は、着脱部材１１６上に造形層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形させる。この場合、造形後においては、三次元造形装置１００から着脱部材１１６を三次元造形物と共に取り出し、着脱部材１１６から三次元造形物が切り出され、着脱部材１１６が使い捨てられる。このように、１回の造形毎に使い捨てることとなる着脱部材１１６のサイズが造形プレート１１２よりも小さいため、１回の造形における造形コストを低減させることができる。
【００３０】
また、図３に示すように、造形プレート１１２上に複数の開口部を形成し、その開口部の各々に着脱部材１１６を装着することにより、１回の造形で複数の着脱部材１１６上に三次元造形物を造形することができるため、１つの三次元造形物における造形コストを低減させることができる。
【００３１】
なお、着脱部材１１６の形状は、直方体形状に限らない。例えば、図４Ａ，４Ｂに示すように、着脱部材１１６の形状は、下方部にフランジ部１１６ａを有する形状であっても良い。この場合、造形プレート１１２には、着脱部材１１６と同じ形状の開口部が形成される。そして、着脱部材１１６は、造形プレート１１２の下方側から開口部に装着される。その後、着脱部材１１６が装着された造形プレート１１２は、造形ステージ１１０に固定される。
【００３２】
ところで、上記造形動作では、粉末材料自体を予熱したり、造形プレート１１２付近の雰囲気をヒーターで加熱したりする場合がある。この場合、造形プレート１１２および着脱部材１１６の温度は、造形を開始する前に行われる段取り時には室温に近いものの、造形前は室温より高い温度となる。また、レーザー照射部１３０からの熱が伝わり温度が上がる現象もある。なお、予熱温度やレーザー照射部１３０からの熱量は粉末材料の種類に応じて様々な設定（例えば、８０℃以上）が行われる。そのため、着脱部材１１６の線膨張係数が造形プレート１１２より小さい場合には、図５Ｂに示すように、造形プレート１１２に形成された開口部に対して着脱部材１１６の膨張が小さくなり、着脱部材１１６が図５Ｂ中の左右方向に移動可能な隙間ｄが生じる。造形中に着脱部材１１６の位置がずれると、それまでに積層した造形層の形状とずれることとなるため、三次元造形物の形状精度の低下を招いてしまう。そのため、着脱部材１１６の線膨張係数は、造形プレート１１２の線膨張係数より大きいことが好ましい。これにより、図５Ａに示すように、着脱部材１１６と造形プレート１１２との線膨張係数の差を利用して、造形プレート１１２に形成された開口部と着脱部材１１６との隙間を埋めることによって、着脱部材１１６の位置を固定することができる。さらに言えば、着脱部材１１６の線膨張係数が粉末材料（三次元造形物）の線膨張係数と異なる場合、造形後の三次元造形物に反りが生じるおそれがあるため、着脱部材１１６および粉末材料の線膨張係数は同一であることが好ましい。
【００３３】
また、図６に示すように、着脱部材１１６は、ネジ部材１１７を用いて造形プレート１１２に直接的に取り付けられても良い。図６に示す構成は、図４に示す構成において、造形プレート１１２に着脱部材１１６を造形プレート１１２の下方側からネジ止めしている。この構成により、着脱部材１１６と造形プレート１１２との線膨張係数差を利用しなくても、造形プレート１１２に対する着脱部材１１６の位置を確実に固定することができる。同様の効果が得られる構成として、図７に示すように、着脱部材１１６は、ネジ部材１１９を用いて造形プレート１１２に間接的に取り付けられても良い。具体的には、造形プレート１１２に形成された開口部と着脱部材１１６との隙間にはくさび部材１１８が配置され、くさび部材１１８がネジ部材１１９を用いて造形ステージ１１０にネジ止めされる。その結果、造形プレート１１２に対する着脱部材１１６の位置を確実に固定することができるともに、造形ステージ１１０に対する造形プレート１１２の位置を確実に固定することができる。
【００３４】
また、図８Ａに示すように、造形プレート１１２は、造形プレート１１２の上側に位置する第１造形プレート１１２ａと、造形プレート１１２の下側に位置する第２造形プレート１１２ｂとを有しても良い。そして、着脱部材１１６の一部（図８Ａでは、フランジ部１１６ａの一部）は、第１造形プレート１１２ａと第２造形プレート１１２ｂとの間に挟み込まれても良い。この場合、第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂは、ボルト等を用いて造形ステージ１１０に固定される。そして、着脱部材１１６は、フランジ部１１６ａにより高さ方向の位置が規制されるとともに、水平方向の位置も固定される。その結果、ネジ部材を用いることなく、着脱部材１１６を造形プレート１１２に取り付けることができる。特に多くの着脱部材１１６を取り付ける場合には、その取り付け時間を短縮することができる。
【００３５】
なお、第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂは、同じ材質でも良いし、金属性ではなく耐熱性を有する弾性体でも良い。また、造形プレート１１２が薄い場合には、高い強度を有しないと、特に金属粉末を用いた造形の場合は溶融温度と粉末余熱温度との差が大きく熱収縮による三次元造形物の反りが発生し、ひいては三次元造形物および造形プレート１１２に反りが発生する。これにより、粉末材料を敷き詰めるリコーター１２２ａと造形プレート１１２とが干渉、接触することによって三次元造形物の造形が困難となる。造形プレート１１２を第１造形プレート１１２ａと第２造形プレート１１２ｂとの２枚構成にする場合には、第１造形プレート１１２ａひいては着脱部材１１６に厚みを持たせる必要がある。その厚みは、造形プレート１１２の材質と三次元造形物の大きさに依存する。ただし、第１造形プレート１１２ａの厚みは、高さ方向の造形領域を圧縮することにつながるため、極力小さくすることが望まれる。そのため、第１造形プレート１１２ａの厚さは、第２造形プレート１１２ｂの厚さより大きいことが好ましい。
【００３６】
また、図８Ａの構成において、第２造形プレート１１２ｂ上には、第２造形プレート１１２ｂ側から第１造形プレート１１２ａ側に向けて着脱部材１１６を付勢して着脱部材１１６を第１造形プレート１１２ａに固定する付勢部材（皿バネ、ボールベアリングなど）が設けられても良い。図８Ｂは、付勢部材１２３として、皿バネが設けられている構成を示す。第１造形プレート１１２ａと第２造形プレート１１２ｂとの間に挟み込んで着脱部材１１６の一部を固定するには、挟み込む部分の寸法精度が重要である。例えば、圧入の様な感じで挟み込むことで第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂを変形させると、粉末材料の敷き詰め時にリコーター１２２ａと造形プレート１１２とが干渉してしまうおそれがある一方、逆に着脱部材１１６の一部と第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂとの間に隙間が生じると当該一部の位置が決まらない。そこで、付勢部材１２３を用いて着脱部材１１６を付勢することによって、着脱部材１１６と第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂとの加工精度を緩め、加工コスト（時間、費用）を低減させることができる。
【００３７】
また、図９に示すように、着脱部材１１６は、その底面から例えばネジ部材１２４を用いて固定することによって、第２造形プレート１１２に取り付けられても良い。この構成により、第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂに挟み込まれる着脱部材１１６の一部の形状精度が不要となり、また、第１および第２造形プレート１１２ａ，１１２ｂにより挟み込むことも不要となる。その結果、着脱部材１１６にフランジ部１１６ａを設ける必要がなくなり、造形プレート１１２および着脱部材１１６の加工を容易にすることができる。
【００３８】
また、図１０に示すように、着脱部材１１６は、吸引部（例えば、マグネットチャック、真空チャック）によって第１造形プレート１１２ａ側から第２造形プレート１１２ｂ側に向けて吸引されることによって、造形プレート１１２に取り付けられても良い。図１０Ａは、アルミ粉末や樹脂粉末等の非磁性体を粉末材料として用いる場合、複数のマグネットホルダ１２５を用いたマグネットチャック（より具体的には、電流リード線を介したマグネットホルダ１２５への電流印加によってマグネットホルダ１２５から第２造形プレート１１２ｂ側に磁界を発生させること）によって、着脱部材１１６を第２造形プレート１１２ｂ側から第２造形プレート１１２ａ側に向けて吸引する構成を示している。図１０Ｂは、着脱部材１１６の底面よりＯリング１２７でエアーリークを防止しつつ、着脱部材１１６と第２造形プレート１１２ｂとの間の空気を吸引孔１２６から真空引き（減圧吸引）する真空チャックによって着脱部材１１６を第２造形プレート１１２ｂ側から第２造形プレート１１２ａ側に向けて吸引する構成を示している。なお、図１０Ｂに示す構成では、第２造形プレート１１２ｂの底面よりＯリング１２７でエアーリークを防止しつつ、第２造形プレート１１２ｂと造形ステージ１１０との間の空気を真空引きする真空チャックによって第２造形プレート１１２ｂを造形ステージ１１０側に向けて吸引している。図１０Ａ，１０Ｂに示した構成により、ネジ部材を用いて着脱部材１１６を第２造形プレート１１２に取り付ける場合と比べて、造形プレート１１２に対する着脱部材１１６の取り付け時間を短縮することができる。
【００３９】
以上詳しく説明したように、本実施の形態では、三次元造形装置１００は、造形ステージ１１０と、造形ステージ１１０上に固定された造形プレート１１２と、造形プレート１１２上の一部に形成されている開口部に着脱可能に装着されることによって造形プレート１１２に取り付けられる着脱部材１１６と、粉末材料からなる粉末層を着脱部材１１６上に形成する粉末層形成部１２０と、粉末層形成部１２０により形成された粉末層の所定箇所にレーザーを照射し、当該所定箇所を焼結または溶融固化させて造形層を形成するレーザー照射部１３０と、鉛直方向における造形ステージ１１０の位置を可変に支持するステージ支持部１４０と、粉末層形成部１２０、レーザー照射部１３０およびステージ支持部１４０を制御し、着脱部材１１６上に造形層を形成させる処理を繰り返し、複数の造形層を積層することにより三次元造形物を造形させる制御部１５０とを備える。
【００４０】
このように構成した本実施の形態によれば、着脱部材１１６のサイズは１回の造形毎または複数回の造形毎（造形プレート１１２を研磨して再利用できる場合）に使い捨てることとなっていた造形プレート１１２（従来）よりも小さいため、造形コストを低減させることができる。特に、小さい三次元造形物を造形する場合には、必要最小限のサイズを有する着脱部材１１６上に当該三次元造形物を造形することができる。また、従来と異なり、１回の造形で複数個の三次元造形を得るために大きな造形プレートを用いる必要がなくなり、ひいては別装置（例えば、フライス加工装置、ワイヤーカット装置）も大型で高価な装置が不要となる結果、造形コストを低減させることができる。また、造形プレート１１２に着脱部材１１６を装着するだけで造形動作を開始することができるため、１回の造形毎に造形テーブル１１０に造形プレート１１２を固定する必要があった従来と比べて、造形を開始する前に行われる段取り時間を短縮することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態において、着脱部材１１６上に造形される三次元造形物の数は１つでも複数でも良い。
【００４２】
また、上記実施の形態では、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００  三次元造形装置
１１０  造形ステージ
１１２  造形プレート
１１２ａ  第１造形プレート
１１２ｂ  第２造形プレート
１１４  取り付け穴
１１６  着脱部材
１１６ａ  フランジ部
１１７，１１９，１２４  ネジ部材
１１８  くさび部材
１２０  粉末層形成部
１２１  粉末供給部
１２２  リコーター駆動部
１２２ａ  リコーター
１２３  付勢部材
１２５  マグネットホルダ
１２６  吸引孔
１２７  Ｏリング
１３０  レーザー照射部
１３１  レーザー光源
１３２  ガルバノミラー駆動部
１３２ａ  ガルバノミラー
１４０  ステージ支持部
１４５  ベース
１５０  制御部
１６０  表示部
１７０  操作部
１８０  記憶部
１９０  データ入力部
２００  コンピューター装置
【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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【図９】
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【図１０】
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