JP6498922B2 - 粉末積層造形装置及び粉末積層造形方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉末積層造形装置及び粉末積層造形方法に関し、より詳しくは、リコータにより粉末材料を運び、その薄層を形成し、粉末材料の薄層にエネルギービームを選択的に照射して３次元造形物を作製する粉末積層造形装置及び粉末積層造形方法に関する。

近年、試作品又は少量多品種の製品等を作製するため、物品を輪切りにしたときの薄い層の形状に対応する固化層を順次積層して、物品の造形物を作製する粉末積層造形方法が注目されている。

特許文献１、２に記載されているように、積層造形方法によれば、底に昇降台を備えた容器上でリコータを移動させて昇降台上に表面を均しながら粉末材料を運び、第１層目の粉末材料の薄層を形成する。次いで、エネルギービームによりその薄層を溶融し固化して、或いは焼結して、昇降台上に第１層目の固化層を形成する。その後、昇降台を薄層１層分ずつ下に移動させて第１層目の固化層の上に第２層目以降の固化層を積層する。

特開２００８−０６８４３９号公報 特開２００８−１５５５３８号公報 ２００８年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集 ７６１頁〜７６２頁

しかしながら、積層造形方法では、溶融した粉末材料が固化したときに体積が収縮し、所望の形状の固化層が得られないことがある。試作品などにおいても高精度が要求されてきている昨今、この点のさらなる改良が望まれている。

本発明は、上述の問題点に鑑みて創作されたものであり、粉末材料の薄層を固化したときの体積収縮を抑制することができる粉末積層造形装置及び粉末積層造形方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明の一観点によれば、昇降台と、粉末材料を均しながら前記昇降台上に運ぶ第１運搬部材及び第２運搬部材と、前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材の間に配置され、前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材のそれぞれの下面よりも低い位置に下面があり、均した前記粉末材料を押圧して前記粉末材料の薄層を形成する押圧ローラーと、前記粉末材料の薄層を加熱する加熱用エネルギービーム出射手段とを有することを特徴とする粉末積層造形装置が提供される。

本発明の他の一観点によれば、押圧ローラーと、前記押圧ローラーの前後に配置され、下面が前記押圧ローラーの下面より高い位置にある第１及び第２運搬部材とを用意する工程と、前記第１運搬部材を前にして前記リコータを移動させ、前記第１運搬部材で表面を均しながら粉末材料を昇降台上に運び、均した前記粉末材料を前記押圧ローラーで押圧して粉末材料の第１薄層を形成する工程と、前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程とを有することを特徴とする粉末積層造形方法が提供される。

本発明によれば、粉末材料を均しながら昇降台上に運ぶ第１運搬部材及び第２運搬部材と、第１運搬部材と第２運搬部材の間に配置され、第１運搬部材及び第２運搬部材のそれぞれの下面よりも低い位置に下面があり、均した粉末材料を押圧して粉末材料の薄層を形成する押圧ローラーと、粉末材料の薄層を加熱する加熱用エネルギービーム出射手段とを有する。

すなわち、第１運搬部材又は第２運搬部材で表面を均しながら粉末材料を昇降台上に運び、次いで、均した粉末材料を押圧ローラーで押圧して粉末材料の薄層を形成するため、高い分布密度の粉末材料の薄層を得ることができる。このため、その薄層を加熱して、溶融し、固化したときに薄層の体積の収縮を抑制することができ、これによって、固化層の形状変化を抑制することができる。

また、運搬部材と押圧ローラーを設けたので、均し動作と押圧動作を一回の移動で行うことができ、このため、１つのローラーを用いて均し動作と押圧動作を分けて行う場合と比べて、薄層形成に要する時間を短縮することができる。

また、押圧ローラーの前後に下面が押圧ローラーの下面より高い位置にある第１運搬部材と第２運搬部材を有するため、リコータを往復移動させ、かつ往復移動においてそれぞれ、高い分布密度の粉末材料の薄層を効率よく形成することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る粉末積層造形装置の構成を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る粉末積層造形装置のうち、３連ローラーからなるリコータの構成ついて示す断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は、リコータの動作について示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図２（ｂ）及び（ｃ）のリコータの動作に対応する粉末材料の状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る粉末積層造形方法を示す断面図（その１）である。 本発明の実施形態に係る粉末積層造形方法を示す断面図（その２）である。 第１変形例のリコータの構成を示す断面図である。 （ａ）は、図６のリコータを変形した状態を示す断面図（その１）であり、（ｂ）は、（ａ）のリコータの動作を示す断面図（その１）である。 （ａ）は、図６のリコータを変形した状態を示す断面図（その２）であり、（ｂ）は、（ａ） のリコータの動作を示す断面図（その２）である。 （ａ）は、第２変形例のリコータの構成を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、リコータの動作を示す断面図である。 （ａ）は、第３変形例のリコータの構成を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）は、リコータの動作を示す断面図である。 第４変形例のリコータの構成を示す断面図である。 （ａ）は、図１１のリコータを変形した状態を示す断面図（その１）であり、（ｂ）は、（ａ）のリコータの動作を示す断面図（その１）である。 （ａ）は、図１１のリコータを変形した状態を示す断面図（その２）であり、（ｂ）は、（ａ ）のリコータの動作を示す断面図（その２）である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（１）粉末積層造形装置について
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る粉末積層造形装置の構成を示す図である。

なお、造形を行う加熱用エネルギービーム源として、レーザ光源、電子ビーム源その他の粒子ビーム源があり、本発明に適用できるが、以下では、レーザ光源を用いて説明する。

実施形態に係る粉末積層造形装置は、レーザ光出射部102と、粉末材料の薄層19aを形成し、レーザ光22により焼結し、又は溶融して固化し、固化層19bを形成して造形物が形成される薄層形成部101と、造形を制御する、図示しない制御部とを備えている。薄層形成部101は、粉末材料への水分の付着や粉末材料の酸化・窒化を防止するため、図示しない減圧可能なチャンバ（減圧用容器）内に設置されてもよい。

なお、上述の「焼結し、又は溶融して固化させ」る動作について、以下では、冗長な表現を避けるため「固化層を形成する」動作としてまとめて表現する。必要な場合には、特定の動作を区別して明示する。

以下に、本粉末積層造形装置における各部の詳細について説明する。

（ｉ）レーザ光出射部102の構成
図１（ｂ）に示すレーザ光出射部102は、レーザ光源と、光学系と、ＸＹＺドライバとを備えている。

レーザ光源は、主に、波長1,070nmのレーザ光を出射するYAGレーザ光源、あるいは、ファイバレーザ光源などが用いられるが、粉末材料の波長吸収率だけでなくコストパフォーマンスなどを考慮して、使用波長の異なる光源に適宜変更できる。例えば、波長10.6μmのレーザ光を出射する高出力のCO₂レーザ光源を用いてもよい。

光学系は、ガルバノメータミラー（ＸミラーとＹミラーとで構成される）と、レンズとを有する。ＸミラーとＹミラーは、それぞれ、レーザ光の出射角度を変化させてレーザ光をＸ方向とＹ方向に走査する。また、レンズは、Ｘ方向とＹ方向に走査されるレーザ光22の動きに従って移動し、レーザ光22の焦点距離を粉末材料の薄層の表面にあわせる。

ＸＹＺドライバは、制御部からの制御信号により、ＸミラーとＹミラーとレンズを動作させる制御信号を送出し、次のような動作を行わせる。

即ち、固化層の形成領域に対して設定された走査線に基づき、ＸミラーとＹミラーの角度を変化させてレーザ光22を走査するとともにレーザ光源を適宜ON/OFFさせる。この間、レーザ光22の動きに合わせて、レーザ光22が粉末材料の薄層19aの表面に焦点を結ぶように絶えずレンズを動かす。このようにして、粉末材料の薄層19aの特定の領域にレーザ光22を選択的に照射して加熱する。レーザ光源に加える電力を制御することで粉末材料の薄層19aを焼結させ、或いは、溶融させる。

なお、加熱用エネルギービーム源として、レーザ光22の代わりに、他のエネルギービーム源を用いた場合、エネルギービーム源に応じて光学系を適宜変更できる。例えば、電子ビーム源の場合、電子ビームの方向を制御するため電磁レンズ及び偏向系を用いることができる。

（ii）薄層形成部101の構成
薄層形成部101は、薄層形成容器11と、その両側に設置された第１及び第２粉末材料収納容器12a、12bと、粉末材料19を薄層形成容器11に運び、パートテーブル（昇降台）15上に粉末材料の薄層19aを形成するリコータ（３連ローラー）20とを備えている。

さらに、各容器11、12a、12b内に収納された粉末材料19や、容器11内の粉末材料の薄層19aを加熱し、昇温するため、ヒータや加熱用光源その他の加熱手段を有する。加熱手段は各容器11、12a、12bに内蔵されてもよいし、各容器11、12a、12bの周辺に設けられてもよい。図１（ｂ）に、薄層形成容器11と第１粉末材料収納容器12aの間のフランジ14の下と、薄層形成容器11と第２粉末材料収納容器12bの間のフランジ14の下にそれぞれ設けられたヒータ（加熱手段）13a及び13bを示す。ヒータ13a及び13bは、粉末材料収納容器12a又は12bから薄層形成容器11に粉末材料を運ぶ際に、粉末材料19がフランジ14上で冷めないように設けられる。

薄層形成容器11では、容器11の底となるパートテーブル15上で、粉末材料の薄層19aが形成され、粉末材料の薄層19aをレーザ光の照射により加熱して固化層19bが形成される。そして、パートテーブル15を順次下方に移動させて固化層19bを積層し、３次元造形物が作製される。

第１粉末材料収納容器12aと第２粉末材料収納容器12bでは、第１フィードテーブル17aと第２フィードテーブル17bの上に粉末材料19が収納される。第１粉末材料収納容器12aと第２粉末材料収納容器12bのうち、いずれか一方を供給側とした場合、他方を、粉末材料の薄層を形成した後に残った粉末材料を収納する側とする。

パートテーブル15と第１フィードテーブル17aと第２フィードテーブル17bには、それぞれ、支持軸16、18a、18bが取り付けられる。支持軸16、18a、18bは、支持軸16、18a、18bを上下に移動させる図示しない上下移動用駆動装置に接続されている。上下移動用駆動装置は制御部からの制御信号により制御される。

制御部は上下移動用駆動装置を介して、粉末材料の供給側の第１フィードテーブル17a又は第２フィードテーブル17bを上昇させて粉末材料19を供給するとともに、収納側の第２フィードテーブル17b又は第１フィードテーブル17aを下降させて薄層の形成後に残った粉末材料19を収納する。

リコータ20は、第１粉末材料収納容器12aと薄層形成容器11と第２粉末材料収納容器12bの上面上を全領域にわたって移動する。

図２（ａ）は、３連ローラー20a, 20b, 20cからなるリコータ20の構成ついて示す断面図であり、図２（ｂ）及び（ｃ）は、３連ローラー20a, 20b, 20cの動作について示す断面図である。

リコータ20は、図２（ａ）に示すように、同じ直径の３連のローラー、すなわち、中央部の押圧ローラー20aと、その前後に配置された第１運搬ローラー20b及び第２運搬ローラー20cとからなり、第１運搬ローラー20bと第２運搬ローラー20cの回転軸21b, 21cは、押圧ローラー20aの回転軸21aに並行するように配置されている。

また、第１運搬ローラー20bと第２運搬ローラー20cの下面がそれぞれ、押圧ローラー20aの下面よりも高くなるように配置される。第１運搬ローラー20bと押圧ローラー20aの下面同士の距離t₁と、第２運搬ローラー20cと押圧ローラー20aの下面同士の距離t₂とを等しくし、それぞれ０．１〜０．２mmとする。

さらに、各ローラー20a, 20b, 20cは、粉末材料として金属粉末を用いた場合、例えば、鉄系の材料を用い、直径50mm、重さ5kg程度とする。粉末材料として樹脂粉末を用いた場合、例えば、鉄系の材料を用い、直径50mmとし、重さは金属粉末の場合よりも軽くする。また、各ローラー20a, 20b, 20cの幅は、容器11、12a、12bの内側の差し渡し幅より長くする。なお、ローラー20a, 20b, 20cの直径や重さや幅は、造形エリアの大きさや必要な押圧力などに応じて適宜変更することができる。また、ローラー20a, 20b, 20cの材料も、使用する粉末材料や必要な押圧力などに応じて適宜変更することができる。

この実施形態のリコータ20では、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、左右の往復移動において、第１運搬ローラー20bと第２運搬ローラー20cのうち進行方向の前方に位置する運搬ローラー20b又は20cが粉末材料の運搬を行い、押圧ローラー20aが押圧を行う。押圧力は押圧ローラー20aの自重、回転方向、回転速度及び並進速度で決まる。並進速度は、ローラーの回転速度に対応する周速と等しくするが、適宜、異なるようにしてもよい。

このように、往復移動において運搬ローラー20b, 20cと押圧ローラー20aの下面同士の距離t₁とt₂を等しくすることで、往復移動のいずれにおいても押圧ローラー20aの前に同じ厚さの押圧すべき粉末材料19の薄層を形成することができる。これに加えて、往復移動において押圧ローラー20aの並進速度を等しく設定することで、往復移動のいずれにおいても同じ厚さの粉末材料19の薄層を同じ押圧力で押圧することができるため、各層にわたって高い分布密度の薄層を再現性良く、均一に形成することができる。

さらに、各ローラー20a, 20b, 20cの回転軸21a, 21b, 21cにはモータなどの回転用駆動手段が接続され、各ローラー20a, 20b, 20cを独立に回転させることができる。

押圧ローラー20aは、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、左右どちらにも回転可能である。すなわち、往復移動において進行方向の前方から見て常に下向きに回転（進行方向に対して順回転）させる。上向きの回転（進行方向に対して逆回転）だと、均した粉末材料が巻き上げられ、押圧すべき粉末材料の厚さが変わる恐れがあるためである。

一方、第１運搬ローラー20bと第２運搬ローラー20cは、ともに、進行方向の前方に配置されたときに逆回転するよう一方向に回転させる。すなわち、第１運搬ローラー20bと第２運搬ローラー20cのうち、進行方向の前方に位置し、粉末材料を運ぶ方の運搬ローラー20 b又は20cを進行方向の前方から見て上向きに回転させる。下向きの回転だと、粉末材料19を巻き込んで、粉末材料の運搬や表面の平坦化が妨げられる恐れがあるためである。

このような構成のリコータ20は、制御部からの制御信号により次のように制御される。図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ｂ）及び（ｃ）のリコータ20の移動と対応する粉末材料の状態を示す断面図である。

最初に、リコータ20を右側に移動させる場合、図３（ａ）に示すように、右側の第１運搬ローラー20bを逆回転させ、押圧ローラー20aを順回転させる。第２運搬ローラー20cは、回転させなくてもよい。また、押圧ローラー20aの周速を並進速度と同じくらいにすると薄層19aの下部と上部の間のずれが少ないため好ましい。後述する第２運搬ローラー20cを移動方向の前方に配置する場合も同じである。

次いで、粉末材料の供給側の第１フィードテーブル17aの上昇により粉末材料収納容器12aの上面に粉末材料19を突出させ、リコータ20を右側に移動させ、突出させた粉末材料19を第１運搬ローラー20bにより巻き上げながら前方に押しやって薄層形成容器11まで運ぶ。そして、図３（ａ）に示すように、薄層形成容器11に運び入れながら粉末材料19の表面を均し、さらに、均した表面を押圧ローラー20aで押圧する。このようにして、パートテーブル15上に高い分布密度の粉末材料の薄層19aを形成する。

図３（ａ）中、白丸印の分布密度は、粉末材料の分布密度を示す。この場合、粉末材料の薄層19aの厚さは、パートテーブル15の下降量で決まり、粉末材料の分布密度は、パートテーブル15の下降量、第１運搬ローラー20bと押圧ローラー20aの下面同士の距離t₁、及び押圧ローラー20aの押圧力などで決まる。

そして、粉末材料の薄層19aを形成した後に、さらにリコータ20を右側に移動させて余った粉末材料19を収納側の粉末材料収納容器12bまで運び、第２フィードテーブル17b上に収納する。

次に、リコータ20を左側に移動させる場合、図３（ｂ）に示すように、左側の第２運搬ローラー20cを逆回転させ、押圧ローラー20aを順回転させる。第１運搬ローラー20bは、回転させなくてもよい。

次いで、粉末材料の供給側の第２フィードテーブル17bの上昇により粉末材料収納容器12bの上面に粉末材料19を突出させ、リコータ20を左側に移動させて突出させた粉末材料19を第２運搬ローラー20cにより巻き上げながら前方に押しやって薄層形成容器11まで運ぶ。そして、粉末材料を薄層形成容器11に運び入れながら、第２運搬ローラー20cで粉末材料19の表面を均し、さらに、均した粉末材料19を押圧ローラー20aで押圧する。このようにして、パートテーブル15上に高い分布密度の粉末材料の薄層19aを形成する。

図３（ｂ）中、白丸印の分布密度は、粉末材料の分布密度を示す。この場合、粉末材料の薄層19aの厚さは、パートテーブル15の下降量で決まり、粉末材料の分布密度は、パートテーブル15の下降量、第２運搬ローラー20cと押圧ローラー20aの下面同士の距離t₂、及び押圧ローラー20aの押圧力などで決まる。

そして、粉末材料の薄層19aを形成させた後に、リコータ20をさらに左側に移動させて余った粉末材料19を収納側の粉末材料収納容器12aまで運び、第１フィードテーブル17a上に収納する。

なお、第１及び第２運搬ローラー20b, 20cの下面が押圧ローラー20aの下面より高く設定してあるため、粉末材料19を運ぶときに、すべての粉末材料19を運びきれずに、薄層形成容器11と第１及び第２粉末材料収納容器12a、12bの間のフランジ14上に粉末材料19が残ることがあるが、粉末材料19がある程度蓄積されると蓄積された粉末材料はその後のローラーの移動により運ばれるため蓄積され続けることはない。

（粉末材料）
使用可能な粉末材料19として、アルミニウム或いはアルミニウム合金、チタン及びその他の金属粉末や、樹脂粉末や、アルミナセラミックスなどのセラミックス粉末などが挙げられる。

また、粉末材料19として、上述の金属粉末などに、使用する特定波長のレーザ光を吸収可能な金属、顔料或いは染料などのレーザ吸収剤を混ぜたものを用いてもよい。

（２）粉末積層造形方法について
次に、図１の粉末積層造形装置を用いた粉末積層造形方法について説明する。図４〜図５は、粉末積層造形方法について示す断面図である。

まず、積層造形を始める前に、減圧雰囲気中で粉末材料から酸素、窒素及び水分を除く。

次いで、制御部の制御により積層造形を行う。制御部は、パートテーブル15と第１フィードテーブル17aと第２フィードテーブル17bの昇降と、リコータ20の動作とを制御するとともに、ヒータや加熱用光源その他の加熱手段による加熱を制御する。

なお、積層造形は、酸素、窒素及び水分を除いた後に引き続き減圧雰囲気中で行ってもよいし、減圧雰囲気をアルゴンなどの不活性ガスで置換し、不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。

また、この実施形態では、粉末材料として粒径４５μｍ以下で平均粒径約３０μｍの６４チタンを用いる。なお、そのほかに、粒径５３μｍ以下のもの、粒径１５０μｍ以下のもの、その他、用途などにより適宜粒径を変更して使い分けることができる。

まず、図４（ａ）に示すように、第１運搬ローラー20bが進行方向の前方に位置するようにしてリコータ20を第１粉末材料収納容器12aのフランジ14の上面縁部に配置する。また、積層造形を行う間、粉末材料19中の水分を除くため、粉末材料19の温度が水の飽和蒸気圧温度或いは気化温度以上に維持されるように、各容器11、12a、12bの加熱手段を動作させて、所定の温度に加熱する。また、フランジ14下のヒータ13a, 13bを動作させて、粉末材料19の溶融温度よりも低い温度に加熱する。

次いで、図４（ｂ）に示すように、粉末材料19を載せた第１フィードテーブル17aを上昇させるとともに、パートテーブル15を薄層一層分、例えば、粉末粒子の最大粒径よりも少し大きく６０μｍ程度下降させる。形成すべき薄層の厚さは、高い精度が要求される部分かどうか、加熱が容易な材料かどうか、昇温する温度が高いか低いかなど種々の条件により、適宜変更する必要があるので、パートテーブル15の下降量や押圧ローラー20aの押圧力もそれに応じて決める。また、第２フィードテーブル17bを、粉末材料19の薄層19aを形成後に残った粉末材料が十分に収納される程度に下降させる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、リコータ20を右側に移動させて第１粉末材料収納容器12a上に突出した粉末材料19を巻き上げながら前方に押しやって薄層形成容器11まで運ぶ。そして、粉末材料19を運び入れながら、表面を均し、続いて押圧して、パートテーブル13a上に第１層目の粉末材料の薄層19aを形成する。次いで、図５（ａ）に示すように、リコータ20をさらに右側に移動させて、残った粉末材料19を第２粉末材料収納容器12bまで運び、第２フィードテーブル17b上に収納する。

その後に、図５（ｂ）に示すように、作製すべき３次元造形物のスライスデータ（描画パターン）に基づき、レーザ光出射部102のコントローラにより光学系のミラー及びレンズの動きを制御しながら、第１層目の粉末材料の薄層19aにレーザ光22を選択的に照射する。これにより、第１層目の粉末材料の薄層19aを加熱して、第１層目の固化層19bを形成する。なお、スライスデータとは、物品を輪切りにしたときの薄い層の平面の形状を平面の座標で表したデータである。

次いで、第１層目の粉末材料の薄層19a及び固化層19bの上に第２層目の粉末材料の薄層19aを形成する。この場合、リコータ20を左側に移動させるため、第２運搬ローラー20cが移動方向の前方に位置することになる（図５（ｃ））。

第２層目の粉末材料の薄層19aを形成するため、まず、粉末材料19を載せた第２フィードテーブル17bを上昇させるとともに、パートテーブル15を薄層一層分、例えば、粉末粒子の最大粒径よりも少し大きく６０μｍ程度下降させ、第１フィードテーブル17aを下降させる（図５（ｃ））。

次いで、リコータ20を左側に移動させて、図４（ｃ）〜図５（ａ）と同じようにして、第１層目の粉末材料の薄層19a及び固化層19bの上に第２層目の粉末材料の薄層19aを形成する。引き続き、残った粉末材料19を第１フィードテーブル17a上に収納する。

次いで、図５（ｂ）と同じようにして、スライスデータに基づき、第２層目の粉末材料の薄層19aにレーザ光を選択的に照射する。そして、第２層目の粉末材料の薄層19aを選択的に加熱して、第１層目の粉末材料の薄層19a及び固化層19bの上に第２層目の固化層を形成する。

その後、粉末材料の薄層19aの形成→固化層19bの形成→粉末材料の薄層19aの形成→固化層19bの形成→・・・を繰り返して、多数の固化層19bを積層し、３次元造形物を作製する。

本発明の実施形態によれば、リコータ20は、押圧ローラー20aの前後に下面が押圧ローラー20aの下面より高く配置された第１運搬ローラー20bと第２運搬ローラー20cを備え、往復移動において進行方向の前方の運搬ローラー20b又は20cが粉末材料を運ぶ。

すなわち、運搬ローラー20b又は20cで粉末材料19の表面を均した後に、均した表面を押圧ローラー20aで押圧して粉末材料の薄層19aを形成するので、高い分布密度の粉末材料19の薄層19aを得ることができる。したがって、その粉末材料の薄層19aを溶融し、固化したときに体積の収縮が抑えられ、固化層19bの反りなどの形状変化をより一層抑制できる。

また、運搬ローラー20b, 20cと押圧ローラー20aを１つのリコータ20に設けたので、均し動作と押圧動作をリコータ20の一回の移動で行うことができ、このため、１つのローラーを用いて均し動作と押圧動作を分けて行う場合と比べて、薄層形成に要する時間を短縮することができる。

また、リコータ20の往復移動の往路及び復路のいずれにおいても、それぞれ、高い分布密度の粉末材料の薄層19aの形成が可能であり、このため、効率よく粉末材料の薄層19aを形成することができる。

しかも、リコータ20の往復移動において、運搬ローラー20b及び20cと押圧ローラー20aの下面同士の距離t₁, t₂を等しく設定し、かつ押圧ローラー20aの押圧力を等しく設定することで、往復の移動において押圧ローラー20aの前に同じ厚さの粉末材料の薄層を形成し、続いてその薄層を同じ押圧力で押圧することができる。

これにより、各層にわたり、高い分布密度の粉末材料の薄層19aとそれに基づく形状変化の少ない固化層19bを再現性良く、均一に形成することができるため、造形物全体にわたってより高い精度の造形物を得ることができる。

また、各層にわたり高い分布密度の粉末材料の薄層19aを再現性良く、均一に形成するために、距離t₁, t₂や押圧力を一度設定すると、往路から復路に移るときそれらを設定しなおさずに続けて均し動作と押圧動作を行うことができる。これにより、１つ又は２つのローラーを用いて同じ動作を行う場合と比べて、調整に要する時間を短縮することができる。

（３）第１変形例
図６、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）を参照して第１変形例について説明する。

図６は、本発明の第１変形例のリコータ（３連ローラー）30の構成を示す断面図である。

第１変形例のリコータ30は、図６に示すように、図２（ａ）の３連ローラーと類似しているが、次の点で図２（ａ）の３連ローラーと異なる。

すなわち、第１ローラー30aの前後に設けられた第２ローラー30bと第３ローラー30cを運搬ローラーとしても押圧ローラーとしても機能させるために、第２ローラー30bと第３ローラー30cをそれぞれ上下移動させる図示しない別々の駆動装置を有する。駆動装置は、例えば、第２ローラー30bと第３ローラー30cの回転軸31b, 31cをそれぞれ第２ローラー30bと第３ローラー30cの両側で独立に保持している。

リコータ30の往復移動の際に、進行方向の前方に配置される第２ローラー30b又は第３ローラー30cを運搬ローラーとして用いるため、その下面が押圧ローラーとなる第１ローラー30aの下面よりも高くなるようにする。また、後方に配置される第３ローラー30c又は第２ローラー30bをもう一つの押圧ローラーとして用いるためその下面が第１ローラー30aの下面よりも低くなるようにする。なお、図６では、第２ローラー30bと第３ローラー30cはともに上側に移動させた状態にあり、第２ローラー30bと第１ローラー30aの下面同士の距離t₃と、第３ローラー30cと第１ローラー30aの下面同士の距離t₄とを等しくし、それぞれ０．１〜０．２mmとしている。

第１ローラー30aは、押圧ローラーとしてのみ機能し、左右に回転可能であり、往復移動において常に順方向に回転させる。一方で、第２ローラー30bと第３ローラー30cは、運搬ローラーとしても押圧ローラーとしても機能するが、進行方向の前方に配置されたときに逆回転するように一方向に回転させる。

図６のリコータ30を図７（ａ）及び図８（ａ）のように変形することで、変形したリコータ30を左右に往復移動させていずれの移動方向においても粉末材料の薄層を形成することができる。

図７（ａ）は、リコータ30を右側に移動させる（往路）ために変形したリコータ30の構成を示す断面図（その１）である。図７（ｂ）は、リコータ30を右側に移動させたときの３連ローラーの動きと、粉末材料の状態を示す断面図である。

図７（ａ）に示すように、第２ローラー30bが運搬ローラーとして機能し、第２ローラー30bの下面が第１ローラー30aの下面よりも距離t₃だけ高い図６の状態を維持する。一方、第３ローラー30cがもう一つの押圧ローラーとして機能し、図６の状態から下に動かして、その下面を第１ローラー30aの下面よりも距離t₅だけ低くする。距離t₅は、たとえば０．１〜０．２mmとする。

そして、図７（ｂ）に示すように、第２ローラー30bを逆回転させ、第１ローラー30aを順回転させ、第３ローラー30cを順回転させる。このとき、少なくとも第１ローラー30a及び第３ローラー30cの周速を並進速度と同じにする。

そして、図２（ｂ）と同じように、第２ローラー30bで表面を均しながら粉末材料19を運び、均した粉末材料19を第１ローラー30aで押圧する。第１変形例では、第１ローラー30aで押圧した粉末材料19を、さらに第３ローラー30cで押圧する。これにより、２回にわたって段階的に粉末材料19の分布密度が高められるため、無理なく、より高い分布密度の薄層19aを形成することができる。

図８（ａ）は、リコータ30を左側に移動させる（復路）ために変形したリコータ30の構成を示す断面図（その２）である。図８（ｂ）は、リコータ30を左側に移動させたときの３連ローラーの動きと、粉末材料の状態を示す断面図である。

図８（ａ）に示すように、第３ローラー30cが運搬ローラーとして機能し、図７（ａ）の状態から上に動かして、その下面を押圧ローラーとなる第１ローラー30aの下面よりも距離t₄だけ高くする。一方、第２ローラー30bがもう一つの押圧ローラーとして機能し、図７（ａ）の状態から下に動かして、その下面を第１ローラー30aの下面よりも距離t₆だけ低くする。この場合、距離t₆を、距離t₅と等しくし、たとえば０．１〜０．２mmとする。

さらに、図８（ｂ）に示すように、第３ローラー30cを逆回転させ、第１ローラー30aを順回転させ、第２ローラー30bを順回転させる。このとき、少なくとも第１ローラー30aと第２ローラー30bの周速を並進速度と同じにする。また、この復路のリコータ30の並進速度を、往路のリコータ30の並進速度と同じとする。

そして、図２（ｃ）と同じように、第３ローラー30cで表面を均しながら粉末材料19を運び、均した粉末材料19を第１ローラー30aで押圧する。第１変形例では、引き続き、第１ローラー30aで押圧した粉末材料19を、さらに第２ローラー30bで押圧する。これにより、２回にわたって段階的に粉末材料19の分布密度が高められるため、無理なく、より高い分布密度の薄層19aを形成することができる。

このように、第１変形例によれば、２回にわたる押圧によりより高い分布密度の薄層19aを得ることができるため、その粉末材料の薄層19aを加熱して、溶融し、固化したときに体積の収縮をより一層抑制することができ、これにより、固化層19bの反りをより一層抑制できる。

また、リコータ30の往復移動においてそれぞれ、１回目の押圧に係る距離t₃とt₄を等しくし、また、２回目の押圧に係る距離t₅とt₆を等しくしている。すなわち、往復の移動において、１回目の押圧前の粉末材料の薄層の厚さを等しくし、かつ２回目の押圧前の粉末材料の薄層の厚さを等しくしている。さらに、往復の移動において、リコータ30の並進速度を等しくして、１回目の押圧力を等しくするとともに、２回目の押圧力も等しくしている。

これにより、各層にわたり、より一層高い分布密度の粉末材料の薄層19aとそれに基づく一層反りの少ない固化層19bを再現性良く、均一に形成することができるため、造形物全体にわたってより高い精度の造形物を作製することができる。

（４）第２変形例
図９（ａ）は、本発明の第２変形例のリコータ（３連ローラー）40の構成を示す断面図である。

第２変形例のリコータ40では、図９（ａ）に示すように、図２（ａ）のリコータ20と異なり、押圧ローラー40aと第１運搬ローラー40bと第２運搬ローラー40cの各回転軸41a, 41b, 41cを同じ高さとし、かつ、中央部の押圧ローラー40aの直径を、押圧ローラー40aの前後に配置された第１運搬ローラー40bと第２運搬ローラー40cの直径よりも大きくしている。したがって、押圧ローラー40aの下面は、第１運搬ローラー40bと第２運搬ローラー40cの各下面よりも低い位置にある。第１運搬ローラー40bと押圧ローラー40aの下面同士の距離t₇と、第２運搬ローラー40cと押圧ローラー40aの下面同士の距離t₈は、等しく、たとえば０．１〜０．２mmに設定されている。

なお、各ローラー40a, 40b, 40cは、図２（ａ）のリコータ20と同じように回転させる。

リコータ40を図９（ａ）の構成で左右に往復移動させたとき往路及び復路のいずれにおいても、下面が押圧ローラー40aの下面よりも高い位置にある運搬ローラー40b又は40cが押圧ローラー40aの前方に配置されるので、粉末材料の薄層を形成することができる。

図９（ｂ）は、リコータ40を右側に移動させた（往路）ときのリコータ40の動きと粉末材料の状態を示す断面図（その１）である。

右側の第１運搬ローラー40bを逆回転させ、押圧ローラー40aを順回転させる。左側の第２運搬ローラー40cは機能しない。また、押圧ローラー40aの周速を並進速度と同じにする。

そして、第１運搬ローラー40bで表面を均しながら粉末材料19を運び、均した粉末材料19を押圧ローラー40aで押圧する。これにより、高い分布密度の粉末材料の薄層19aが得られる。この場合、薄層19aの粉末材料19の分布密度は、パートテーブル15の下降量、押圧ローラー40aの半径と第１運搬ローラー40bの半径との差、及び押圧ローラー40aの並進速度に対応する押圧力によって決まる。

図９（ｃ）は、リコータ40を左側に移動させた（復路）ときのリコータ40の動きと粉末材料の状態を示す断面図（その２）である。

左側の第２運搬ローラー40cを逆回転させ、押圧ローラー40aを順回転させる。右側の第１運搬ローラー40bは機能しない。また、押圧ローラー40aの周速を並進速度と同じにする。さらに、この復路において、リコータ40の並進速度を往路のリコータ40の並進速度と同じとする。

そして、第２運搬ローラー40cで表面を均しながら粉末材料19を運び、均した粉末材料19を押圧ローラー40aで押圧する。これにより、高い分布密度の粉末材料の薄層19aが得られる。この場合、薄層19aの分布密度は、パートテーブル15の下降量、押圧ローラー40aの半径と第２運搬ローラー40cの半径との差、及び押圧ローラー40aの並進速度に対応する押圧力によって決まる。

第２変形例によれば、ローラー40a, 40b, 40cの回転軸41a, 41b, 41cが同じ高さでよいため、機構の調整が容易である。

また、運搬ローラー40b又は40cで表面を均しながら粉末材料19を運び、均した粉末材料19を押圧ローラー40aで押圧しているため、高い分布密度の粉末材料の薄層19aを形成することができる。このため、粉末材料の薄層19aを溶融し、固化したときに体積の収縮を抑制することができ、これにより、固化層19bの反りをより一層抑制することができる。

しかも、往復の移動において、押圧ローラー40aと運搬ローラー40b, 40cの下面同士の距離t₇及びt₈を等しく設定し、かつ押圧ローラー40aの並進速度に対応する押圧力を等しく設定している。このため、往復の移動において、押圧ローラー40aの前に同じ厚さの粉末材料の薄層を形成し、同じ押圧力で押圧することができる。これによって、各層にわたり高い分布密度の粉末材料の薄層19aとそれに基づく反りの少ない固化層19bを再現性良く、均一に形成することができるため、造形物全体にわたって高い精度の造形物を作製することができる。

さらに、各層にわたり高い分布密度の粉末材料の薄層19aを再現性良く、均一に形成するために、距離t₇, t₈や押圧力を一度設定すると、往路から復路に移るときそれらを設定しなおさずに続けて均し動作と押圧動作を行うことができる。これにより、１つ又は２つのローラーを用いて同じ動作を行う場合と比べて、調整に要する時間を短縮することができる。

なお、第２変形例においても、第１変形例のように、第２ローラー40bと第３ローラー40cを下側に動くようにしてもよい。

（５）第３変形例
図１０（ａ）は、第３変形例のリコータ50の構成を示す断面図である。

第３変形例のリコータ50では、図１０（ａ）に示すように、図２（ａ）の３連ローラーと異なり、運搬部材として第１運搬ブレード50bと第２運搬ブレード50cが設けられている。

第１運搬ブレード50bと第２運搬ブレード50cの下面は、押圧ローラー50aの下面よりも高い位置に配置されている。押圧ローラー50aと第１運搬ブレード50bの下面同士の距離t₉と、押圧ローラー50aと第２運搬ブレード50cの下面同士の距離t₁₀は、等しく、たとえば０．１〜０．２mmに設定される。なお、図１０（ａ）中、符号51aは、押圧ローラー50aの回転軸である。

リコータ50の移動の際に、第１運搬ブレード50bと第２運搬ブレード50cは移動方向に並進する。

図１０（ｂ）は、リコータ50を右側に移動させた（往路）ときのリコータ50の動きと粉末材料の状態を示す断面図（その１）である。

押圧ローラー50aを順回転させ、周速を並進速度と同じにする。

進行方向の前方に配置された第１運搬ブレード50bは、突出する粉末材料を掻き取りながら前方に押しやり、かつ、粉末材料の表面を均す。押圧ローラー50aは、均した粉末材料19を押圧する。これにより、高い密度の薄層19aが得られる。一方、後方に配置された第２運搬ブレード50cは機能しない。

図１０（ｃ）は、リコータ50を左側に移動させた（復路）ときのリコータ50の動きと粉末材料の状態を示す断面図（その２）である。

押圧ローラー50aを順回転させ、周速を並進速度と同じにする。また、この復路において、リコータ50の並進速度を往路のリコータ50の並進速度と同じとする。

進行方向の前方に配置された第２運搬ブレード50cは、突出する粉末材料を掻き取りながら前方に押しやり、かつ、後に残る粉末材料の表面を均す。押圧ローラー50aは、均した粉末材料19を押圧する。これにより、高い分布密度の薄層19aが得られる。一方、後方にある第１運搬ブレード50bは機能しない。

以上のように、第３変形例によれば、運搬ブレード50b, 50cで粉末材料の表面を均し、押圧ローラー50aで均した粉末材料を押圧しているので、高い分布密度の粉末材料の薄層19aを得ることができる。そして、これによって、その薄層19aを溶融し、固化したときに体積の収縮を抑制することができるため、固化層19bの反りを抑制できる。

また、リコータ50の往復移動においてそれぞれ粉末材料の薄層19aの形成が可能であるため、効率よく高い分布密度の粉末材料の薄層19aを形成することができる。

また、往復移動において、運搬ブレード50b, 50cと押圧ローラー50aの下面同士の距離t₉, t₁₀を等しくし、押圧ローラー50aの押圧力を等しくすることで、各層にわたり、高い分布密度の粉末材料の薄層19aとそれに基づく反りの少ない固化層19bを再現性良く、均一に形成することができるため、造形物全体にわたって高い精度の造形物を作製することができる。

さらに、各層にわたり高い分布密度の粉末材料の薄層19aを再現性良く、均一に形成するために、距離t₉, t₁₀や押圧力を一度設定すると、往路から復路に移るときそれらを設定しなおさずに続けて均し動作と押圧動作を行うことができる。これにより、１つ又は２つのローラーなどを用いて同じ動作を行う場合と比べて、調整に要する時間を短縮することができる。

（第４変形例）
図１１は、第４変形例のリコータ60の構成を示す断面図である。

第４変形例のリコータ60は、図１１に示すように、図２（ａ）の３連ローラーと異なり、第１ローラー60aと第２ローラー60bの２連ローラーからなる。

第１ローラー60aと第２ローラー60bは同じ直径を有し、ともに運搬ローラーとしても押圧ローラーとしても用いられる。このために、第１ローラー60aと第２ローラー60bの少なくともいずれか一方を上下移動させることができる上下移動用駆動装置を備えていればよいが、この実施形態では、上下移動用駆動装置は、例えば、第１ローラー60aと第２ローラー60bについて別々に設けられているものとし、各ローラー60a、60bの両側で回転軸61a及び61bを保持する。

また、進行方向の前方に配置されたときに逆回転するように第１ローラー60aを一方向に回転させる回転用駆動装置と、進行方向の前方に配置されたときに逆回転するように第２ローラー60bを一方向に回転させる回転用駆動装置を有する。

この実施形態のリコータ60を左右に往復移動させて往路及び復路においてそれぞれ粉末材料の薄層を形成することが可能である。リコータ60の進行方向の前方に配置された方が運搬ローラーとなり、逆回転させる。一方、後方に配置された方が押圧ローラーとなり、順回転させる。また、図１１では、第１ローラー60aの下面と第２ローラー60bの下面が同じ高さになっているが、リコータ60の移動の際に運搬ローラーとなる方の下面を押圧ローラーとなる方の下面より高くする。

図１２（ａ）は、リコータ60を右側に移動させる（往路）ために変形したリコータ60の構造を示す断面図である。図１２（ｂ）は、リコータ60を右側に移動させた（往路）ときのリコータ60の動きと粉末材料の状態を示す断面図である。

図１２（ａ）に示すように、右側の第１ローラー60aが運搬ローラーとなり、左側の第２ローラー60bが押圧ローラーとなる。したがって、図１１に示す状態から、上下移動用駆動装置によって第１ローラー60aを上側に移動させて、第１ローラー60aの下面を第２ローラー60bの下面より高い位置に置く。このとき、第１ローラー60aと第２ローラー60bの下面同士の距離t₁₁を、たとえば０．１〜０．２mmとする。

また、図１２（ｂ）に示すように、第１ローラー60aを逆回転させ、第２ローラー60bを順回転させる。このとき、第２ローラー60bの周速を並進速度と同じにする。

そして、第１ローラー60aで粉末材料19を巻き上げながら前方に押しやって薄膜形成容器11まで運ぶ。次いで、パートテーブル15を下降させた後に粉末材料19を薄膜形成容器11に運び入れながら表面を均し、均した粉末材料19を第２ローラー60bで押圧する。これにより、パートテーブル15上に粉末材料が高い密度で分布した薄層19aが得られる。薄層19aの粉末材料の分布密度は、パートテーブル15の下降量、第１ローラー60aと第２ローラー60bの下面同士の距離t₁₁、及び第２ローラー60bの押圧力によって決まる。

図１３（ａ）は、リコータ60を左側に移動させる（復路）ために変形したリコータ60の構造を示す断面図である。図１３（ｂ）は、リコータ60を左側に移動させたときのリコータ60の動きと粉末材料の状態を示す断面図である。

図１３（ａ）に示すように、左側の第２ローラー60bが運搬ローラーとなり、右側の第１ローラー60aが押圧ローラーとなる。したがって、図１２（ａ）に示す状態から、上下移動用駆動装置によって第２ローラー60bを上側に移動させ、別の上下移動用駆動装置によって第１ローラー60aを下側に移動させて、第２ローラー60bの下面を第１ローラー60aの下面より高い位置に置く。第１ローラー60aと第２ローラー60bの下面同士の距離t₁₂を、距離t₁₁と等しくし、たとえば０．１〜０．２mmとする。

また、図１３（ｂ）に示すように、第２ローラー60bを逆回転させ、第１ローラー60aを順回転させる。第１ローラー60aの周速を並進速度と同じにする。

そして、第２ローラー60bで粉末材料19を巻き上げながら前方に押しやって薄膜形成容器11まで運び、パートテーブル15を下降させた後に薄膜形成容器11に運び入れながら表面を均し、均した粉末材料19を第１ローラー60aで押圧する。これにより、パートテーブル15上に高い分布密度の薄層19aを形成することができる。この場合、薄層19aの粉末材料の分布密度は、パートテーブル15の下降量、第１ローラー60aと第２ローラー60bの下面同士の距離t₁₂、及び第１ローラー60aの押圧力によって決まる。

以上のように、第４変形例のリコータ60によれば、２連ローラーであっても、各ローラー60a, 60bを独立に上下移動させることで、往路及び復路でそれぞれ、高い密度の粉末材料の薄層を形成することができる。したがって、効率が良い。

以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。

例えば、往復移動において往路と復路でリコータの並進速度及びローラーの対応する周速を等しくしているが、適宜変えてもよい。

また、造形物の精度があまり要求されない部分のリコータの並進速度及びローラーの対応する周速を、その他の部分より速めてもよい。逆に、造形物の精度が要求される部分のリコータの並進速度及びローラーの対応する周速を、その他の部分より遅くしてもよい。

以下に、実施形態で説明した本発明をまとめて列記する。

（付記１）
昇降台と、
前記昇降台上に粉末材料を運び、前記粉末材料の薄層を形成する第１ローラー及び第２ローラーと、
前記第１ローラー及び前記第２ローラーの少なくともいずれかを上下に移動させる第１駆動手段と、
前記粉末材料の薄層を加熱する加熱用エネルギービーム出射手段とを有することを特徴とする粉末積層造形装置。

（付記２）
昇降台と、
粉末材料を均しながら前記昇降台上に運ぶ第１運搬部材及び第２運搬部材と、
前記第１運搬部材と前記第２運搬部材の間に配置され、前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材のそれぞれの下面よりも低い位置に下面があり、均した前記粉末材料を押圧して前記粉末材料の薄層を形成する押圧ローラーと、
前記粉末材料の薄層を加熱する加熱用エネルギービーム出射手段とを有することを特徴とする粉末積層造形装置。

（付記３）
前記押圧ローラーを順回転させる第２駆動手段を有することを特徴とする付記２に記載の粉末積層造形装置。

（付記４）
前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材は、第１運搬ローラー及び第２運搬ローラーであることを特徴とする付記３に記載の粉末積層造形装置。

（付記５）
前記第１運搬ローラー及び前記第２運搬ローラーのうち、進行方向の前方に配置された前記第１運搬ローラー又は前記第２運搬ローラーを逆回転させる第３駆動手段を有することを特徴とする付記４に記載の粉末積層造形装置。

（付記６）
前記押圧ローラー、前記第１運搬ローラー及び前記第２運搬ローラーは、直径が同じであることを特徴とする付記４に記載の粉末積層造形装置。

（付記７）
前記押圧ローラーの直径は前記第１運搬ローラー及び前記第２運搬ローラーの直径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の粉末積層造形装置。

（付記８）
前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材は、第１運搬ブレード及び第２運搬ブレードであることを特徴とする付記２又は３に記載の粉末積層造形装置。

（付記９）
昇降台と、
前記昇降台上に粉末材料を運び、前記粉末材料の薄層を形成する、第１ローラー、前記第１ローラーの前後に配置された第２ローラー及び第３ローラーと、
前記第２ローラーを上下に移動させる第４駆動手段と、
前記第３ローラーを上下に移動させる第５駆動手段と、
前記粉末材料の薄層を加熱する加熱用エネルギービーム出射手段とを有することを特徴とする粉末積層造形装置。

（付記１０）
前記第１ローラーを回転させる第６駆動手段と、
進行方向の前方に配置された前記第２ローラー又は前記第３ローラーを前記第１ローラーの回転の向きと逆の向きに回転させる第７駆動手段と、
進行方向の後方に配置された前記第３ローラー又は前記第２ローラーを前記第１ローラーの回転の向きと同じ向きに回転させる第８駆動手段とをさらに有することを特徴とする付記９に記載の粉末積層造形装置。

（付記１１）
前記粉末材料は、金属、樹脂又はセラミックスであることを特徴とする付記１乃至１０のいずれか１項に記載の粉末積層造形装置。

（付記１２）
少なくともいずれかが上下に移動する第１ローラー及び第２ローラーを用意する工程と、
前記第１ローラーの下面を前記第２ローラーの下面より高くする工程と、
前記第１ローラーを前にして前記第１ローラー及び前記第２ローラーを移動させ、前記第１ローラーで表面を均しながら粉末材料を昇降台上に運び、均した前記粉末材料を前記第２ローラーで押圧して粉末材料の第１薄層を形成する工程と、
前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程と
を有することを特徴とする粉末積層造形方法。

（付記１３）
前記第１ローラーを逆回転させ、前記第２ローラーを順回転させることを特徴とする付記１２に記載の粉末積層造形方法。

（付記１４）
前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程の後に、
前記昇降台を下降させる工程と、
前記第２ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より高くする工程と、
前記第２ローラーを前にして、前記粉末材料の第１薄層を形成する工程で移動させた方向とは逆の方向に前記第１ローラー及び前記第２ローラーを移動させ、前記第２ローラーで表面を均しながら粉末材料を昇降台上の前記第１固化層の上に運び、均した前記粉末材料を前記第１ローラーで押圧して粉末材料の第２薄層を形成する工程と、
前記粉末材料の第２薄層を加熱して、前記第１固化層上に第２固化層を形成する工程とを有することを特徴とする付記１２に記載の粉末積層造形方法。

（付記１５）
前記第１ローラーを順回転させ、前記第２ローラーを逆回転させることを特徴とする付記１４に記載の粉末積層造形方法。

（付記１６）
押圧ローラーと、前記押圧ローラーの前後に配置され、下面が前記押圧ローラーの下面より高い位置にある第１運搬部材及び第２運搬部材とを用意する工程と、
前記第１運搬部材を前にして前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材を移動させ、前記第１運搬部材で表面を均しながら粉末材料を昇降台上に運び、均した前記粉末材料を前記押圧ローラーで押圧して粉末材料の第１薄層を形成する工程と、
前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程と
を有することを特徴とする粉末積層造形方法。

（付記１７）
前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程の後に、
前記昇降台を下降させる工程と、
前記第２運搬部材を前にして、前記粉末材料の第１薄層を形成する工程で移動させた方向とは逆の方向に前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材を移動させ、前記第２運搬部材で表面を均しながら粉末材料を前記昇降台上の前記第１固化層の上に運び、均した前記粉末材料を前記押圧ローラーで押圧して粉末材料の第２薄層を形成する工程と、
前記粉末材料の第２薄層を加熱して、前記第１固化層上に第２固化層を形成する工程とを有することを特徴とする付記１６に記載の粉末積層造形方法。

（付記１８）
前記第１運搬部材及び第２運搬部材は、第１運搬ローラー及び第２運搬ローラーであることを特徴とする付記１６又は付記１７に記載の粉末積層造形方法。

（付記１９）
前記押圧ローラーを順回転させ、進行方向の前方の前記第１運搬ローラー又は前記第２運搬ローラーを逆回転させることを特徴とする付記１８に記載の粉末積層造形方法。

（付記２０）
前記第１運搬部材及び前記第２運搬部材は、第１運搬ブレード及び第２運搬ブレードであることを特徴とする付記１６又は付記１７に記載の粉末積層造形方法。

（付記２１）
第１ローラーと、前記第１ローラーの前後に配置された、上下移動する第２ローラー及び上下移動する第３ローラーとを用意する工程と、
前記第２ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より高くし、かつ前記第３ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より低くする工程と、
前記第２ローラーを前にして前記第１ローラー、前記第２ローラー及び前記第３ローラーを移動させ、前記第２ローラーで表面を均しながら粉末材料を昇降台上に運び、均した前記粉末材料を前記第１ローラーで押圧し、更に前記第３ローラーで押圧して前記粉末材料の第１薄層を形成する工程と、
前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程と
を有することを特徴とする粉末積層造形方法。

（付記２２）
前記第１ローラーを順回転させ、前記第２ローラーを逆回転させ、前記第３ローラーを順回転させることを特徴とする付記２１に記載の粉末積層造形方法。

（付記２３）
前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程の後に、
前記第３ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より高くし、かつ前記第２ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より低くする工程と、
前記昇降台を下降させる工程と、
前記第３ローラーを前にして、前記粉末材料の第１薄層を形成する工程で移動させた方向とは逆の方向に前記第１ローラー、前記第２ローラー及び前記第３ローラーを移動させ、前記第３ローラーで表面を均しながら粉末材料を前記昇降台上の前記第１固化層の上に運び、均した前記粉末材料を前記第１ローラーで押圧し、更に前記第２ローラーで押圧して粉末材料の第２薄層を形成する工程と、
前記粉末材料の第２薄層を加熱し、前記第１固化層上に第２固化層を形成する工程とを有することを特徴とする付記２１又は付記２２に記載の粉末積層造形方法。

（付記２４）
前記第１ローラーを順回転させ、前記第２ローラーを順回転させ、前記第３ローラーを逆回転させることを特徴とする付記２３に記載の粉末積層造形方法。

（付記２５）
前記粉末材料は、金属、樹脂又はセラミックスであることを特徴とする付記１２乃至２４のいずれか１項に記載の粉末積層造形方法。

11…薄層形成容器、12a…第１粉末材料収納容器、12b…第２粉末材料収納容器、13a, 13b…ヒータ（加熱手段）、14…フランジ、15…パートテーブル（昇降台）、16, 18a, 18b…支持軸、17a…第１フィードテーブル、17b…第２フィードテーブル、19…粉末材料、19a…粉末材料の薄層、19b…固化層、20, 30, 40…リコータ（３連ローラー）、60…リコータ（２連ローラー）、20a, 30a, 40a, 50a…押圧ローラー、20b, 40b…第１運搬ローラー（第１運搬部材）、20c, 40c…第２運搬ローラー（第２運搬部材）、21a, 21b, 21c, 31a, 31b, 31c, 41a, 41b, 41c, 51a, 61a, 61b…回転軸、22…レーザ光、30a, 60a…第１ローラー、30b, 60b…第２ローラー、30c…第３ローラー、50…リコータ、50b…第１運搬ブレード（第１運搬部材）、50c…第２運搬ブレード（第２運搬部材）、101…薄層形成部、102…レーザ光出射部。

Claims (3)

1. 昇降台と、
   前記昇降台上に粉末材料を運び、前記粉末材料の薄層を形成する、第１ローラー、前記第１ローラーの前後に配置された第２ローラー及び第３ローラーと、
   前記第２ローラーを上下に移動させる第２駆動手段と、
   前記第３ローラーを上下に移動させる第３駆動手段と、
   前記粉末材料の薄層を加熱する加熱用エネルギービーム出射手段とを有することを特徴とする粉末積層造形装置。
2. 第１ローラーと、前記第１ローラーの前後に配置された、上下移動する第２ローラー及び上下移動する第３ローラーとを用意する工程と、
   前記第２ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より高くし、かつ前記第３ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より低くする工程と、
   前記第２ローラーを前にして前記第１ローラー、前記第２ローラー及び前記第３ローラーを移動させ、前記第２ローラーで表面を均しながら粉末材料を昇降台上に運び、均した前記粉末材料を前記第１ローラーで押圧し、更に前記第３ローラーで押圧して前記粉末材料の第１薄層を形成する工程と、
   前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程と
   を有することを特徴とする粉末積層造形方法。
3. 前記粉末材料の第１薄層を加熱して、第１固化層を形成する工程の後に、
   前記第３ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より高くし、かつ前記第２ローラーの下面を前記第１ローラーの下面より低くする工程と、
   前記昇降台を下降させる工程と、
   前記第３ローラーを前にして、前記粉末材料の第１薄層を形成する工程で移動させた方向とは逆の方向に前記第１ローラー、前記第２ローラー及び前記第３ローラーを移動させ、前記第３ローラーで表面を均しながら粉末材料を前記昇降台上の前記第１固化層の上に運び、均した前記粉末材料を前記第１ローラーで押圧し、更に前記第２ローラーで押圧して粉末材料の第２薄層を形成する工程と、
   前記粉末材料の第２薄層を加熱して、前記第１固化層上に第２固化層を形成する工程とを有することを特徴とする請求項２に記載の粉末積層造形方法。

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