JP6620505B2 - 粉末積層造形装置及び粉体層の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉末積層造形装置及び粉体層の製造方法に関する。

近年、機能試験用の試作部品や少量多品種の製品に使用される部品といった立体造形物（三次元造形物）を造形できる立体造形装置が求められている。立体造形装置（三次元造形装置）は、例えば積層造形法を用いて造形することが知られている。

その一例として、インクジェット粉末積層方式と呼ばれるものがあり、次のような工程で造形する。まず、造形ステージに平坦化された金属又は非金属の粉体を層状に形成する（これを「粉体層」という）。次に、粉体層に対して造形液を吐出して、粉体が結合された層状造形物（これを「造形層」という）を形成する。そして、この造形層上に更に粉体層を形成し、造形層を形成する工程を繰り返すことにより、立体造形物を造形する。

また、粉体層に対してレーザー・電子ビームなどの活性エネルギー線を照射して造形層を形成し、この造形層上に更に粉体層を形成し、造形層を形成する工程を繰り返すことにより立体造形物を造形する粉末焼結積層造形方式もある。

これらの粉末積層造形装置は、紫外線硬化樹脂を利用した光造形装置や熱可塑性樹脂を使用した熱溶解積層装置などの他方式と比較して、多種類かつ強靭な材料（金属・セラミックスなど）が使用できることが大きな特徴である。航空宇宙分野をはじめ様々な用途で使用され始めている。

粉末積層造形装置において、粉体を層状に形成（リコート）する方法としてブレード方式、ローラ方式、又はホッパー方式が知られている。

本発明は、平坦化ローラへの粉体の付着を抑えながら、微粉量の減少や成分変化の少ない粉体層を形成する粉末積層造形装置の提供を目的とする。

前記課題は、粉体を平坦化し、順次積層する粉末積層造形装置であって、前記粉体が積層されるステージと、回転しながら前記ステージに対し並進する平坦化ローラと、前記平坦化ローラにギャップをもって対向するクリーニングブレードとを備え、前記ギャップは、１０μｍ〜１００μｍの大きさであることを特徴とする粉末積層造形装置によって、解決される。

本発明の粉末積層造形装置は、ギャップをもつクリーニングブレードによって平坦化ローラへの粉末の付着を抑えながら、微粉をステージの平坦化領域に堆積できる。したがって、平坦化領域において微粉量の減少や成分変化を抑制できる。

ローラ方式の粉末積層造形装置による粉体層の平坦化の一例を示す模式図である。 第１の実施形態に係る粉末積層造形装置を示す斜視図である。 粉末積層造形装置における造形の手順について説明する模式図である。 第１の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。 従来の粉末積層造形装置による粉体層（従来例）と本実施形態の粉末積層造形装置による粉体層（実施例）の断面を示す模式図である。 本実施形態に係る粉末積層造形装置の応用例である。 本実施形態に係る粉末積層造形装置の応用例（その２）である。 第２の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。 第３の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。 ホッパー方式による粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。 第４の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。 第５の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。 造形槽の始端付近と終端付近における、平坦化ローラの動作を示す模式図である。 第６の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。

以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。

ローラ方式の粉末積層造形装置では、ローラを高速回転させながらローラを粉面に対して並進させることで、ローラと粉体層とのギャップに供給される粉体の流動性を高め、余剰粉を進行方向に排出しながら平坦化を行う。

ここで、粉体層に与えられる押圧力は、回転により排出される粉体量（ローラ回転速度や、ローラと粉体間の摩擦などに依存する）とギャップに供給される粉体量（ローラと粉体間の相対速度、ローラ曲率などに依存する）との関係から与えられる。この押圧力が大きくなると、ローラ表面に粉体が付着し（特に、クレータ部の発生）平坦化後の粉体層を荒らすため、粉体層の平面度が低下する。

そのため、ローラにエッジ部分が押圧力でもって当接するクリーニングブレードを設け、ローラ表面に付着した粉体を除去することが行われる。（特許文献１など）

図１は、ローラ方式の粉末積層造形装置による粉体層の平坦化の一例を示す模式図である。図１に示すように、粉末積層造形装置は、粉体２０が積層されるステージ２４と、回転しながらステージ２４に対し並進する平坦化ローラ１２と、平坦化ローラ１２に対向して当接するクリーニングブレード１３とを備える。

クリーニングブレード１３は、平板状の板であり、平坦化ローラ１２の表面に付着した粉体を除去する。また、ステージ２４上の粉体層は、平坦化ローラ１２が通過した平坦化領域と、平坦化ローラ１２が未通過の未平坦化領域に分けられる。

このように構成された粉末積層造形装置では、平坦化ローラ１２の回転により気流が発生し粉体２０が巻き上がる。粒径が小さい粉体（微粉）は、その重量及び作用する抗力が小さいので気流に乗りやすく、滞空時間も長くなる。そのため、平坦化ローラ１２通過後の平坦化領域の微粉量が、通過前の未平坦化領域と比較して減少してしまう。

微粉量の減少は焼結後の粉体充填率の減少をもたらし、機械的強度を低下させる。また、複数の金属種、複数のピークを持つ粒度分布の粉末や、添加物が混合された混合粉末の場合、リコート前後で成分変化が生じるという問題もある。

さらに、振動やローラ振れなどにより生じた平坦化ローラ１２とクリーニングブレード１３の隙間に粉体が入り込んだ場合、粉体がクリーニングブレード１３によって平坦化ローラ１２に押し付けられ、平坦化ローラ１２に強固に付着する。これは、粉体層の平面度低下の原因となる。

以下の実施形態では、平坦化ローラへの粉体の付着を抑えながら、微粉量の減少や成分変化の少ない粉体層を形成する粉末積層造形装置の提供を目的とする。

（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係る粉末積層造形装置を示す斜視図である。図２に示すように、粉末積層造形装置は、粉体が結合された造形層を形成する造形部１と、造形液を吐出して立体造形物を造形する造形ユニット５とを備える。また、粉末積層造形装置は、粉体供給部も備える。

造形部１は、粉体を保持・積層するための粉体槽１１と、平坦化手段である平坦化ローラ１２などを備える。また、造形ユニット５は、吐出ヘッドユニット５１と、ヘッドクリーニング機構などを備える。

粉体槽１１は、上面が開放された、隣接する供給槽２１と造形槽２２とを備える。それら槽の底面部は、鉛直方向に昇降自在なステージとなっている。各ステージの側面はそれぞれの槽の枠に接するようにして配置され、各ステージの上面は水平に保たれている。

平坦化ローラ１２は、図２に示すように、供給槽２１及び造形槽２２の内寸（「粉体が供給される部分又は仕込まれる部分」の幅）よりも長い棒材である。平坦化ローラ１２は、モータ２６によって回転するとともに、往復動装置２５によって供給槽２１と造形槽２２のステージ上面に対して並進移動する。

吐出ヘッドユニット５１は、シアンヘッド、マゼンタヘッド、イエローヘッド、ブラックヘッド、及びクリアヘッドを備える。各色のヘッドは、対応する色の造形液を収容したタンクにチューブで接続されており、各色の造形液を粉体層に吐出することができる。

なお、ヘッド数や吐出する造形液の種類は種々変更可能である。例えば、造形物に色づけが不要である場合は、クリアヘッドのみをセットし、クリア造形液のみを吐出すればよい。

また、吐出ヘッドユニット５１は、ガイドレールでもってＹ軸方向（矢印Ｙ方向）及びＺ軸方向（図２紙面の上下方向）に移動可能である。平坦化ローラ１２が、供給槽２１及び造形槽２２の表面（粉体層の表面）を平坦化している場合、吐出ヘッドユニット５１は、平坦化ローラ１２と干渉しない位置に退避する。

粉体槽１１の周りには上面が開放された凹形状である粉体落下口が設けられている。この粉体落下口には、粉体層を形成する際に平坦化ローラ１２によって集積された余剰粉体が落下する。粉体落下口に落下した余剰粉体は、作業者、又は吸引機構などによって集められ、粉体供給部に戻される。

粉体供給部は粉体を貯蔵するタンクを備え、供給槽２１の上方に配置されている。造形の初期動作時や供給槽２１の粉体量が減少した場合、タンク内の粉体を供給槽２１に供給する。粉体供給のための粉体搬送方法として、スクリューを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式などが用いられる。

図３は、粉末積層造形装置における造形の手順について説明する模式図である。

平坦化ローラ１２は、回転しながら供給槽２１の外側から供給槽２１及び造形槽２２の上方を通過するようにして水平移動（並進移動）する。平坦化ローラ１２は、粉体の搬送のため、水平移動する方向に対してカウンタ方向に回転（逆回転）することが望ましい。

なお、平坦化ローラ１２に代えて、角材のブレードも使用可能である。粉体の特性（粒子の凝縮度合いや流動性など）や、粉体の保存状態（高湿度環境で保存された粉体など）に応じて平坦化に用いる部材を選定し、その駆動条件を変更してもよい。

平坦化ローラ１２には、付着した粉体を除去するためのクリーニングブレード１３が設けられている。平坦化ローラ１２とクリーニングブレード１３をあわせて、平坦化ユニットと呼ぶ。クリーニングブレード１３は、本発明の特徴部分であり、その詳細は後述する。

粉体槽１１は、上面が開放された、隣接する供給槽２１と造形槽２２とを備える。それら槽の底面部は、鉛直方向に昇降自在なステージ２３、２４となっている。各ステージの側面はそれぞれの槽の枠に接するようにして配置され、各ステージの上面は水平に保たれている。供給槽２１内には粉体２０が収容されており、ステージ２３により、その粉体２０の上面は、供給槽の枠よりも上方に位置している。

上記のように構成された粉末積層造形装置における造形の手順を説明する。

まず、粉末積層造形装置は、供給槽２１のステージ２３を上昇し、造形槽２２のステージ２４を下降する。このとき、造形槽２２の最上の粉体層と平坦化ローラ１２の下部の間隔Δｔ（これを積層ピッチという）は、５０〜３００μｍ程度であることが好ましく、本実施形態では、１００μｍとする。

次いで、供給槽２１の上面よりも上方にある粉体２０を、平坦化ローラ１２を回転・移動させることで造形槽２２へと供給し、造形槽２２のステージ２４上に積層ピッチがΔｔの粉体層を形成する。

次に、平坦化ユニットを、平坦化した粉体層から垂直方向に移動（移動距離Δｔ１）した後、平坦化ユニットを原点復帰する。平坦化ユニットは、平坦化された粉体層や供給槽２１、造形槽２２の枠部に付着・堆積した粉体と付着することなく原点復帰できる。

平面化ユニットの移動距離（Δｔ１）は、生産性向上のため短い方が望ましい。本実施形態では、１ｍｍである。また、平坦化ユニットを上昇するタイミングは、平坦化ユニットが粉体槽１１の枠を通過したタイミングで実施すること望ましい。

平坦化ユニットが原点復帰した後は、平坦化ユニットを下降する。下降距離は、移動距離（Δｔ１）と同じである。

そして、ヘッド５１ａが造形液を粉体層に吐出し、造形を行う。ここまでが造形の一サイクルであり、このサイクルを繰り返すことにより、立体造形物を造形することができる。

続いて、本発明の特徴部分について説明する。

図４は、本実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。図４において、図１と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

上述したように、ローラ方式の粉末積層造形装置では、ローラの回転により気流が発生し粉体が巻き上がる。粉体は粒径が小さいと、その重量及び作用する抗力が小さくなるので気流に乗りやすく、滞空時間も長くなる。そこで、本実施形態では図４に示すように、クリーニングブレード１３を平坦化ローラ１２に対し、ギャップ（Δｇ）をもって対向して設置している。ギャップ（Δｇ）の大きさは、１０μｍ〜１００μｍが望ましく、本実施形態では５０μｍである。

ギャップ（Δｇ）が有ることで、微粉がクリーニングブレード１３を通過し、平坦化領域に堆積できる。すなわち、図４の下のグラフに示すように、平坦化領域において微粉量の減少を抑制することができる。

ギャップ（Δｇ）の大きさは、用いる粉体の粒径に応じて適切に調整することが望ましい。平面度に影響を与えない粒径の小さい粉体のみを通過させることで、粉体の堆積による平面度低下を抑制することができる。

また、ギャップ（Δｇ）があることで、粉体がクリーニングブレード１３によって平坦化ローラ１２に押し付けられて付着することを抑えることができる。すなわち、平坦化ローラ１２表面のクレータ部の発生を抑え、平面度低下を抑制できる。

図５は、従来の粉末積層造形装置による粉体層（従来例）と本実施形態の粉末積層造形装置による粉体層（実施例）の断面を示す模式図である。粉体層は、Ｎ番目の層とＮ＋１番目の層が重なっている。図５に示すように、実施例は従来例と比べて、粉体層と粉体層の間の積層界面に粒径の小さい粒子（微粉）を多数配置できるので、空隙を減らすことができる。

図６は、本実施形態に係る粉末積層造形装置の応用例である。図６において、図４と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図６に示すように、粒径分布に２つのピークをもつ粉体２０ａを用いて、粉体層を形成している。この場合、粒径の大きい粉体は、平坦化ローラ１２に巻き上げられても直ぐに落下し、平坦化ローラ１２と粉面の間を通過して平坦化される。一方、粒径の小さい粉体は、平坦化ローラ１２に巻き上げられ、クリーニングブレード１３と平坦化ローラ１２の間のギャップ（Δｇ）を通過したのちに、平坦化領域に堆積する。したがって、一回のリコート動作で、粒径の大きい粉体を下に、粒径の小さい粉体を上とする二層構造の粉体層を形成することができる。

なお、用いる粉体は、粒径分布のピークを３つ以上有する粉体又は混合粉体であってもよい。その場合、粒径の大きい順に順次積層された積層体を形成できる。

図７は、本実施形態に係る粉末積層造形装置の応用例（その２）である。図７において、図４と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すように、２種類の密度の異なる粉体２０ｂを用いて、粉体層を形成している。この場合、密度の大きい粉体は、平坦化ローラ１２に巻き上げられた後に直ぐに落下し、平坦化ローラ１２と粉面の間を通過して平坦化される。または、遠心力によって、平坦化ローラ１２の半径方向に飛ばされるが、クリーニングブレード１３に遮られるので、平坦化領域には堆積しない。一方、密度の小さい粉体は、平坦化ローラ１２周りの気流に乗って、クリーニングブレード１３と平坦化ローラ１２の間のギャップ（Δｇ）を通過したのちに、平坦化領域に堆積する。したがって、一回のリコート動作で、密度の大きい粉体を下に、密度の小さい粉体を上とする二層構造の粉体層を形成することができる。

なお、用いる粉体は、密度分布のピークを３つ以上有する粉体又は混合粉体であってもよい。その場合、密度の大きい順に順次積層された積層体を形成できる。

このように、粒径だけでなく、例えば、金属、樹脂、ガラス又はセラミックなど密度の異なる粉体を組み合わせることで、複数の層構造を形成できる。したがって、疎密構造体や異種金属構造体も製造できる。

以上説明したように、本実施形態に係る粉末積層造形装置は、平坦化ローラ１２にギャップ（Δｇ）をもって対向するクリーニングブレード１３を備える。そのため、平坦化ローラ１２への粉末の付着を抑えながらも、微粉はクリーニングブレード１３を通過し、平坦化領域に堆積できる。したがって、平坦化領域において微粉量の減少や成分変化を抑制できる。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。図８において、図４と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態の粉末積層造形装置は、ギャップ（Δｇ）の大きさを検出するギャップ検出部１４と、クリーニングブレード１３を駆動するブレード駆動部１５と、ギャップの大きさに基づいて、ブレード駆動部１５を制御するブレードギャップ制御部１６とを備える。

ギャップ検出部１４は、例えばレーザー変位計であり、クリーニングブレード１３の先端近傍に取り付けられている。このレーザーを平坦化ローラ１２に照射することにより、ギャップ（Δｇ）の大きさを検出できる。

ブレード駆動部１５は、例えば伸縮可能な機構であり、クリーニングブレード１３の先端を平坦化ローラ１２に近付けたり、離したりできる。ブレードギャップ制御部１６は、ギャップ検出部１４が検出したギャップ（Δｇ）の大きさをフィードバックして、ブレード駆動部１５を駆動する。

上述したように、クリーニングブレード１３と平坦化ローラ１２間のギャップ（Δｇ）の大きさは、用いる粉体の粒径に応じて適切に調整することが望ましい。本実施形態は、所望のギャップ（Δｇ）となるように、クリーニングブレード１３を調整できる。そのため、要求される平面度と充填率によって通過させる粒径を選択できる。

第１の実施形態において、粒径分布の異なる粉体２０ａを用いた粉体層の形成（図６参照）と、密度の異なる粉体２０ｂを用いた粉体層の形成（図７）を説明した。本実施形態では、ギャップ（Δｇ）の大きさを自動でより細やかに調整できるので、平面度と充填率を更に向上させた交互積層体を形成できる。

（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。図９において、図３、４と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る粉末積層造形装置は、粉体の飛散を防止するためのカバー２８と、クリーニングブレードを駆動するブレード駆動部１５とを備える。図９に示すように、カバー２８は、平坦化ローラ１２及びクリーニングブレード１３を覆うとともに、平坦化ローラ１２の移動方向前方に張り出している。また、ステージ２３、２４上の粉面とは、ギャップを有している。

このカバー２８はこのような形状を有するため、舞い上がった粉体を再び粉体層上部に堆積させるような、移動方向前方の粉面へと向かう気流を作る。また、前方にあるカバー２８と粉面のギャップから入ってくる気流により、舞い上がった粉体は、平坦化ローラ１２方向へ向かわせられる。

本実施形態の粉末積層造形装置の粉体搬送は、次のように行われる。

まず、図９（ａ）に示すように、供給槽２１から造形槽２２の始端まで供給槽２１の粉体を送る際には、クリーニングブレード１３を平坦化ローラ１２に当接させ、全ての粒径の粉体を搬送する。

そして、図９（ｂ）に示すように、造形槽２２の始端（図中の一点鎖線）に平坦化ローラ１２の中心が到達したタイミングで、クリーニングブレード１３を所定のギャップを空けて対向させ、微粉を通過させる。ギャップの大きさは、通したい粒径の１〜５倍程度、好ましくは１〜３倍程度である。

このように、本実施形態に係る粉末積層造形装置は、粉体の飛散を防止するためのカバー２８と、クリーニングブレードを駆動するブレード駆動部１５とを備える。そのため、リコート時における粉体の飛散を更に抑えることができ、粉体を効率的に使用することができる。

なお、図１０に示すように、ホッパー３０を用いて粉体を供給してもよい（ホッパー方式）。この場合、クリーニングブレード１３は、所定のギャップをもって平坦化ローラ１２に対向させておく。勿論、ブレード駆動部１５にてギャップの大きさを調整してもよく、その場合平坦化領域へ堆積させる粒径の制御が可能となる。

（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。図１１において、図９と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図１１に示すように、本実施形態に係る粉末積層造形装置は、平坦化ローラ１２の進行方向の後方に、仕上げローラ２９を備える。クリーニングブレード１３と平坦化ローラ１２間のギャップを通過した微粉を、仕上げローラ２９で均すことにより、平坦化領域の平面度を更に改善できる。

仕上げローラ２９は、平坦化ローラ１２と同じ回転方向に、粉体が飛散しない低回転速度で回転する。また、その並進速度は平坦化ローラ１２と同じ速度としてよい。この場合、平坦ローラやカバーといった粉体積層手段と一体化できる。（並進手段を共通化できる。）

（第５の実施形態）
先の図３で説明したように、平坦化ローラ１２が供給槽２１上を移動する際には、新規に粉体が供給される。一方、平坦化ローラ１２が造形槽２２上を移動する際には、新規に粉体が供給されない。そのため、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量は、造形槽２２の始端と終端で異なる。

平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量が減少すると、平坦化ローラ１２が粉面を押圧する力は減少する。そのため、造形槽２２の終端では、粉体層の厚みの減少や充填率の減少といった問題が生じる。

この問題を解決するために、造形槽２２の終端での粉体量を見込み、粉体層一層当たりの供給槽２１の上昇量を増加させ、供給する粉体量を増加させることが考えられる。しかし、粉体量を増加すると、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量も増える。そうなると、平坦化ローラ１２の粉面を押圧する力が過剰となり、粉体が平坦化ローラ１２の表面に付着するといった問題が新たに生じる。

そこで、本実施形態の粉末積層造形装置では、平坦化ローラ１２を回転駆動するモータのトルク（すなわち、駆動電流値など）が一定となるように並進速度を変化させることで、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量を一定量に制御する。

図１２は、第５の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。図１２において、図９と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図１２に示すように、本実施形態に係る粉末積層造形装置は制御部として、ブレードギャップ制御部１６と、ローラ回転制御部１７と、ローラ並進制御部１８と、供給槽制御部３１と、造形槽制御部３２とを備える。これらの制御部は、各々モータなどの駆動手段を制御し、平坦化ローラ１２や供給槽２１などを制御する。

ここで、ローラ並進制御部１８は、平坦化ローラ１２の回転運動を制御するローラ回転制御部１７の情報（例えば、回転駆動電流）をフィードバックし、平坦化ローラ１２の並進運動を制御する。

図１３は、造形槽の始端付近と終端付近における、平坦化ローラの動作を示す模式図である。図１３（ａ）に示すように、造形槽の始端付近においては、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量が多いので、平坦化ローラ１２を回転駆動する電流が大きくなる。そこで、ローラ並進制御部１８は、回転駆動する電流が一定となるように移動速度を減少させることで、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量を減らす。

一方、図１２（ｂ）に示すように、造形槽の終端付近においては、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量が少ないので、平坦化ローラ１２を回転駆動する電流が小さくなる。そこで、ローラ並進制御部１８は、回転駆動する電流が一定となるように移動速度を増加させ、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量を増やす。

このように、ローラ並進制御部１８は、平坦化ローラ１２を回転駆動する電流が一定となるように移動速度を制御することにより、平坦化ローラ１２と粉面間のギャップに供給される粉体量を一定とする。したがって、粉面を押圧する力も一定に保つことができる。

（第６の実施形態）
図１４は、第６の実施形態に係る粉末積層造形装置の主要部分を示す模式図である。図１２において、図９と同一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

図１４に示すように、本実施形態に係る粉末積層造形装置は、クリーニングブレード１３とカバー２８の少なくとも一つに、振動付与手段である振動子３３を備える。振動子３３が振動することにより、クリーニングブレード１３又はカバー２８に付着した粉体を除去することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更（第１〜６の実施形態を組み合わすなど）して使用してもよい。

１ 造形部
５ 造形ユニット
１１ 粉体槽
１２ 平坦化ローラ
１３ クリーニングブレード
１４ ギャップ検出部
１５ ブレード駆動部
１６ ブレードギャップ制御部
１７ ローラ回転制御部
１８ ローラ並進制御部
２０、２０ａ、２０ｂ 粉体
２１ 供給槽
２２ 造形槽
２３、２４ ステージ
２５ 往復動装置
２６ モータ
２８ カバー
２９ 仕上げローラ
３０ ホッパー
３１ 供給槽制御部
３２ 造形槽制御部
３３ 振動子
５１ 吐出ヘッドユニット
５１ａヘッド

特許第５４０８１５１号明細書

Claims (9)

1. 粉体を平坦化し、順次積層する粉末積層造形装置であって、
   前記粉体が積層されるステージと、
   回転しながら前記ステージに対し並進する平坦化ローラと、
   前記平坦化ローラにギャップをもって対向するクリーニングブレードと
   を備え、
   前記ギャップは、１０μｍ〜１００μｍの大きさであることを特徴とする粉末積層造形装置。
2. 前記ギャップの大きさを検出するギャップ検出部と、
   前記クリーニングブレードを駆動するブレード駆動部と、
   検出した前記ギャップの大きさに基づいて、前記ブレード駆動部を制御するブレードギャップ制御部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の粉末積層造形装置。
3. 前記平坦化ローラ及び前記クリーニングブレードを覆うカバーを備え、
   前記カバーは、前記平坦化ローラの移動方向前方に張り出した形状であり、前記ステージ上の粉面とはギャップを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の粉末積層造形装置。
4. 前記平坦化ローラの進行方向の後方に、仕上げローラを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の粉末積層造形装置。
5. 前記仕上げローラの並進速度は、前記平坦化ローラと同じであることを特徴とする請求項４に記載の粉末積層造形装置。
6. 前記平坦化ローラの回転運動を制御するローラ回転制御部と、
   前記ローラ回転制御部の情報をフィードバックし、前記平坦化ローラの並進運動を制御するローラ並進制御部と
   を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の粉末積層造形装置。
7. 前記平坦化ローラと前記クリーニングブレードの少なくとも一つに、振動付与手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の粉末積層造形装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の粉末積層造形装置を用いて、少なくとも２種類の密度を有する粉体からなる交互積層体を形成することを特徴とする粉体層の製造方法。
9. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の粉末積層造形装置を用いて、少なくとも２種類のピークを有する粒度分布の粉体、又は混合粉体からなる交互積層体を形成することを特徴とする粉体層の製造方法。

Images