JP2019209647A - 造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】造形物の品質を一定に保つことのできる造形装置を提供する。【解決手段】造形装置１は、チャンバー２０Ａ内に配置された粉状材料からなる粉体層２５に対してレーザを照射して粉体層２５を部分的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物Ｏを製造する。造形装置は、ヒュームを除去するためのガスをチャンバー２０Ａ内に吐出する吐出口３１と、チャンバー２０Ａ内のガスを吸引する吸引口４１と、吸引口４１と吐出口３１との間に設けられ、ガスに含まれる酸素を吸着する吸着装置７０と、チャンバー２０Ａ内に吐出されるガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように、吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を調整する調整部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、造形装置に関する。

特許文献１に記載されるように、粉状材料にレーザを照射して三次元造形物を製造する造形装置が知られている。この造形装置は、三次元造形物の各横断面領域に相当する各層にレーザを照射して順次固化することで三次元造形物を製造する。

このような造形装置では、粉状材料にレーザを照射した際にヒュームと呼ばれる煙状の物質（粉状材料の加熱や昇華によって生じる粉塵、煙霧、蒸気、揮発性粒子をいう。）が照射箇所から発生する。そこで、造形装置では、発生したヒュームが上昇してレーザの経路を遮ることでレーザの照射量が低下することを抑制するために、チャンバー内において照射領域を横切る不活性ガスの流れを形成している。

特許第６１８８１０３号公報

ところで、上記特許文献１に記載の造形装置では、粉末層が形成されるテーブルと粉末材料を敷くためのリコータヘッドとを可能な限り密閉されたチャンバー内に収容し、チャンバー内に不活性ガスを供給することによって、酸素濃度が十分に低い雰囲気下で粉末材料を焼結させている。また、造形装置には、不活性ガスに含まれる酸素や水蒸気を吸着する吸着装置が設けられることがある。しかしながら、造形物の品質にばらつきがあり、造形物の品質を一定に保つことが望まれている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、造形物の品質を一定に保つことのできる造形装置を提供することにある。

上記課題を解決する造形装置は、チャンバー内に配置された粉状材料からなる粉体層に対してレーザを照射して前記粉体層を部分的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を製造する造形装置であって、ヒュームを除去するためのガスを前記チャンバー内に吐出する吐出口と、前記チャンバー内の前記ガスを吸引する吸引口と、前記吸引口と前記吐出口との間に設けられ、前記ガスに含まれる酸素を吸着する吸着装置と、前記チャンバー内に吐出される前記ガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように、前記吸着装置の時間当たりの酸素吸着量を調整する調整部と、を備える。

発明者らは、吸着装置を稼働させて、ガスに含まれる酸素濃度を下げ続けるため、ガスに含まれる酸素の量が一定でなく、造形物の品質にばらつきがおきる原因となっていることを発見した。そこで、上記構成によれば、調整部が吸着装置の時間当たりの酸素吸着量を、ガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように調整するため、ガスに含まれる酸素の量が一定となり、造形物の品質を一定に保つことができるようになる。

上記造形装置について、前記吐出口と前記吸引口とを連通し前記ガスを前記吸引口から前記吐出口に循環させる循環路であって、前記吸着装置が設けられた第１循環路と、前記吸着装置が設けられていない第２循環路とを備え、前記調整部は、前記第１循環路を通過する前記ガスの量及び前記第２循環路を通過する前記ガスの量を調整することが好ましい。

上記構成によれば、第１循環路を通過するガスの量及び第２循環路を通過するガスの量を調整部が調整することで、吸着装置の時間当たりの酸素吸着量を調整することができる。このため、循環路からチャンバー内に供給されるガスの流量を保持しつつ、ガスに含まれる酸素濃度を一定範囲に調整することができる。

上記造形装置について、前記第１循環路には、送風機が設けられ、前記調整部は、前記送風機の風量を調整することが好ましい。
上記構成によれば、調整部が送風機の風量を調整することで第１循環路を通過するガスの流量を調整することができる。

上記造形装置について、前記吸着装置は、前記ガスが通過する酸素吸着剤と、前記ガスが前記酸素吸着剤を通過しないバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉する蓋と、を備え、前記調整部は、前記蓋の開度を調整することが好ましい。

上記構成によれば、調整部がバイパス通路の蓋の開度を調整することで酸素吸着剤を通過するガスの流量を調整することができる。このため、ガスに含まれる酸素濃度を一定範囲に調整することができる。

上記造形装置について、前記吸着装置は、前記ガスが通過する酸素吸着剤と、前記酸素吸着剤を加熱する加熱部と、を備え、前記調整部は、前記加熱部を制御することで前記酸素吸着剤の温度を調整することが好ましい。

上記構成によれば、酸素吸着剤の温度が高くなると酸素吸着剤による時間当たりの酸素吸着量が増加するため、加熱部を制御することでガスに含まれる酸素濃度を一定範囲に調整することができる。

上記造形装置について、前記吸着装置に蓄積された蓄積酸素吸着量を検知する検知部を備え、前記調整部は、前記検知部が検知した前記蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときには、前記吸着装置を通過する前記ガスの量を抑制することが好ましい。

上記構成によれば、吸着装置の蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときに吸着装置を通過するガスの量が抑制されるため、吸着装置の再生処理の準備を行うことができる。

本発明によれば、造形物の品質を一定に保つことができる。

造形装置の第１の実施形態の概略構成を示す図。 同実施形態の造形装置の電気的構成を示すブロック図。 造形装置の第２の実施形態の概略構成を示す図。 同実施形態の造形装置の電気的構成を示すブロック図。 同実施形態の造形装置の概略構成を示す図。 造形装置の第３の実施形態の吸着装置を示す概略断面図。 造形装置の第４の実施形態の吸着装置を示す概略断面図。

（第１の実施形態）
以下、図１及び図２を参照して、造形装置の第１の実施形態について説明する。
まず、図１を参照して、造形装置の概略構成について説明する。

図１に示すように、造形装置１は、三次元物体の造形を行う造形部２０と、造形部２０に不活性ガスを供給するヒューム除去流形成部２６と、循環されるガスから酸素及び水蒸気を吸着する吸着装置７０と、を備えている。造形部２０の内部（以下、「チャンバー２０Ａ」という）には、不活性ガスが充填されている。不活性ガスとしてはＡｒガスが用いられている。なお、ヒューム除去流はヒュームを除去するための流れであって、ラミナフローと呼ばれるものも含む概念である。

造形部２０は、造形される三次元造形物Ｏを支持する造形テーブル２２を有するコンテナ２１と、造形テーブル２２上に粉状材料Ｍからなる粉体層２５を所定の厚さで積層するリコータ２４と、造形テーブル２２上の粉体層２５にレーザ光を照射するレーザ照射部１０と、を備えている。

コンテナ２１の造形テーブル２２は、上下に昇降可能であって、粉体層２５が一層固化される毎に一層分降下する。造形テーブル２２の上面には、三次元造形物Ｏの載置台となる造形プレート２３が設置されている。

リコータ２４は、粉体層２５が一層固化される毎に、粉体層２５を一層分の厚みだけ造形プレート２３上に積層する。造形テーブル２２（造形プレート２３）上に積層された粉体層２５のレーザ照射部１０側の面はレーザが照射されるレーザ照射面２５Ａである。

レーザ照射部１０は、図示しないレーザ発振器から出射されたレーザ光を、ガルバノミラー等の走査系によって走査することで、粉体層２５のレーザ照射面２５Ａの所望の位置に照射する。

ヒューム除去流形成部２６は、チャンバー２０Ａ内に新たな不活性ガスを供給するとともに、チャンバー２０Ａ内に供給された不活性ガスを循環させる。ヒューム除去流形成部２６は、このように不活性ガスを循環させる循環経路５０を備えている。

ヒューム除去流形成部２６は、チャンバー２０Ａ内にヒュームを除去するための不活性ガスを吐出する複数の吐出口３１を有する吐出部３０と、吐出口３１から吐出された不活性ガスを吸引する複数の吸引口４１を有する吸引部４０と、を備えている。ヒューム除去流形成部２６は、複数の吐出口３１から吐出されるガスにより粉体層２５の上方にレーザ照射面２５Ａに沿ったヒューム除去流Ｆを形成する。なお、ヒューム除去流Ｆは、レーザ照射面２５Ａに沿って、粉体層２５の上方に層状に形成されるガスの流れである。

循環経路５０は、チャンバー２０Ａ内を経由する吐出口３１から吸引口４１までの第１経路５１と、チャンバー２０Ａ外を経由する吸引口４１から吐出口３１までの第２経路５２と、を備えている。第２経路５２は、吸引口４１及び吐出口３１を連通し不活性ガスを吸引口４１から吐出口３１に循環させる循環路である。

第２経路５２の吸引口４１の下流には、不活性ガスに含まれる微小粉末等を除去する微粉除去フィルタ５８、不活性ガスを送り出す第１送風機５９、吸着装置７０の順に設けられている。微粉除去フィルタ５８は、第１送風機５９によって微粉除去フィルタ５８内に不活性ガスが引き込まれる。このように吸着装置７０に不活性ガスが導入される前に微小粉末等を除去することで吸着装置７０の内部におけるバルブや酸素吸着部の保護の目的で設置されるフィルタ等の交換頻度を低減することができる。

第２経路５２の吸着装置７０の上流には、第１切替弁６２、第２送風機６１の順に設置されている。第２送風機６１は、吸着装置７０にガスを通過させることで低下する流量を補うためのものである。なお、吸着装置７０は、第２送風機６１を内部に包含してもよい。第２経路５２の吸着装置７０の下流には、第１切替弁６２、第１流量計６３の順に設置されている。第１切替弁６２は、例えばバタフライ弁であって、外部からの指示によって第２経路５２を通過する不活性ガスの流量を変更するとともに、第２経路５２を開閉することができる。第１流量計６３は、ダイヤフラム式や超音波式等の流量計であって、第２経路５２を流れる不活性ガスの流量を計測して出力する。

吸着装置７０は、第２経路５２を通過する不活性ガスに含まれる酸素濃度を低下させる酸素吸着部７１を備えている。酸素吸着部７１は、酸素を吸着する触媒である酸素吸着剤を有している。なお、酸素吸着部７１は、２系統備えて、交互に再生を行うことで連続して使用することができるようにしてもよい。吸着装置７０は、不活性ガスに含まれる酸素を吸着する一方で、適宜のタイミングでその吸着した酸素を例えば大気中に放出する。

吸着装置７０は、不活性ガスが流入する流入口７０Ａと不活性ガスが流出する流出口７０Ｂとを備えている。流入口７０Ａには、流入口７０Ａを開閉する流入側弁である第１開閉弁７３が設置されている。第１開閉弁７３は、２位置電磁弁であって、非通電である通常時は閉じていて、通電時に開くようになっている。流出口７０Ｂには、流出口７０Ｂを開閉する流出側弁である第２開閉弁７４が設置されている。第２開閉弁７４は、２位置電磁弁であって、非通電である通常時は閉じていて、通電時に開くようになっている。

第２経路５２の吐出口３１の上流には、新しい不活性ガスを供給する供給部７５が設けられている。供給部７５は、造形装置１が作動している間、タンク７６から新しい不活性ガスを一定量ずつ第２経路５２に導入する。

粉体層２５の上方には、ヒューム除去流形成部２６によってヒューム除去流Ｆが形成される。ヒューム除去流Ｆの高さや幅は、任意に設定可能であり、造形材料や造形方法等によって定められるものである。ヒューム除去流Ｆは、スパッタが飛散する高さを含む高さに形成されることが好ましい。スパッタは、粉体材料にレーザを照射した際に照射箇所から飛散する微粒子等の物体である。

吐出口３１及び吸引口４１は、粉体層２５を挟む位置で互いに対向する態様で吐出部３０及び吸引部４０に配設されている。吐出部３０及び吸引部４０は、チャンバー２０Ａの対向する側壁２０Ｂにそれぞれ配置されている。

次に、図２を参照して、造形装置１の電気的構成について説明する。
図２に示すように、造形装置１は、造形装置１を制御する制御部８０を備えている。制御部８０は、三次元造形物Ｏを造形するためにコンテナ２１、リコータ２４、レーザ照射部１０を制御するとともに、チャンバー２０Ａに不活性ガスを循環させる制御を行う。なお、図２では、三次元造形物Ｏ自体の造形に係る構成は割愛している。

制御部８０は、供給部７５を制御することで不活性ガスを循環経路５０に供給させ、第１送風機５９を駆動させることで不活性ガスを循環させる。制御部８０は、吸着装置７０とともに、第２送風機６１の駆動を制御する。

チャンバー２０Ａには、酸素センサ８１が設けられている。酸素センサ８１は、チャンバー２０Ａの酸素濃度を計測して、計測結果を制御部８０に出力する。また、第１流量計６３は、流量を計測し、計測結果を制御部８０に出力する。第１流量計６３が計測した流量を「第１流量Ｑ１」と示す。

吸着装置７０には、酸素吸着部７１に蓄積された蓄積酸素吸着量を検知する検知部８２が設けられている。検知部８２は、吸着装置７０の蓄積酸素吸着量を計測して、計測結果を制御部８０に出力する。

制御部８０は、吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を調整する調整部８０Ａを備えている。調整部８０Ａは、チャンバー２０Ａ内に吐出される不活性ガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように、吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を調整する。すなわち、調整部８０Ａは、第２送風機６１の風量（第１流量Ｑ１）を調整することで吸着装置７０を通過する不活性ガスの流量を調整する。

また、調整部８０Ａは、検知部８２が検知した蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときには、再生処理を行う間、吸着装置７０を通過するガスの量を抑制する。例えば、調整部８０Ａは、第２経路５２の第１切替弁６２の開度を制御することで、第２経路５２を通過する不活性ガスの流量を調整する。このような場合には、調整部８０Ａは、供給部７５から不活性ガスを第２経路５２に供給させる。また、制御部８０は、吸着装置７０に設けられる第１開閉弁７３及び第２開閉弁７４を制御することで開閉を切り替える。第１開閉弁７３及び第２開閉弁７４は、同じように開閉することで吸着装置７０内への不活性ガスの不要な進入を抑制する。

制御部８０は、三次元造形物Ｏの造形が終了すると、第１開閉弁７３及び第２開閉弁７４を閉じることで吸着装置７０の流入口７０Ａ及び流出口７０Ｂを閉じて吸着装置７０に不活性ガスが進入しないようにする。また、制御部８０は、このとき第１切替弁６２を閉じることで第２経路５２に不活性ガスが通過しないようにする。

次に、図１及び図２を参照して、上記のように構成された造形装置１の動作について説明する。
造形装置１が起動されると、制御部８０は、チャンバー２０Ａ内を不活性ガスで満たすように不活性ガスを供給する。すなわち、制御部８０は、不活性ガスを供給部７５からチャンバー２０Ａ内に供給し、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度を低下させる。

次に、造形装置１が造形を開始すると、制御部８０は、不活性ガスの供給と循環とを継続することで、チャンバー２０Ａにおいて三次元造形物Ｏの造形に伴って発生したヒューム等を除去する。すなわち、制御部８０は、不活性ガスを供給部７５から循環経路５０に供給させつつ、第１送風機５９を駆動させて不活性ガスを循環させる。

造形装置１は、チャンバー２０Ａ内に配置された粉状材料Ｍからなる粉体層２５を積層する処理と、粉体層２５のレーザ照射面２５Ａに対してレーザを照射して粉体層２５を部分的に固化させる処理とを交互に繰り返すことにより三次元造形物Ｏを製造する。

レーザを粉体層２５に照射する際には、吸着装置７０によって酸素濃度及び水蒸気濃度が低減された不活性ガスによってレーザ照射面２５Ａに沿ったヒューム除去流Ｆが形成される。

粉体層２５のレーザ照射面２５Ａにレーザが照射されると、レーザ照射部位からヒュームが発生するとともに、スパッタが飛散する。レーザ照射部位から発生したヒュームは、ヒューム除去流Ｆによってただちに流されるので、上昇してレーザの経路を遮ることはなく吸引口４１から吸引される。また、レーザ照射部位から飛散したスパッタは、酸素濃度が低減されたヒューム除去流Ｆ内に飛散するため、飛散中における酸化を抑制することができ、スパッタが酸化して落下することも抑制することができる。さらに、吸着装置７０により酸素濃度が低減された不活性ガスによりヒューム除去流Ｆが形成されるため、ヒューム除去流Ｆによる粉体層２５の粉状材料Ｍの酸化が抑制される。このように酸素濃度が低減された不活性ガスをチャンバー２０Ａ内に流しながら三次元造形物Ｏを造形することで、粉状材料Ｍが酸化、すなわち三次元造形物Ｏの酸化を抑制することができる。

調整部８０Ａは、酸素センサ８１が計測した酸素濃度が所定値となるように第２送風機６１の風量を制御する。所定値とは、三次元造形物Ｏを造形するのに適した例えば１０ｐｐｍである。調整部８０Ａは、所定値未満であるときには第２送風機６１の風量を少量とし、所定値以上であるときには第２送風機６１の風量を多量とすることで、酸素濃度が所定値に対して一定範囲となるように調整する。よって、造形装置１のチャンバー２０Ａ内の酸素濃度が一定範囲となり、このチャンバー２０Ａ内で製造された三次元造形物Ｏの品質を一定とすることができる。また、調整部８０Ａは、検知部８２が検知した蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときには、再生処理を行う間、第２経路５２の第１切替弁６２の開度を制御することで、吸着装置７０を通過する不活性ガスの流量を抑制する。このような場合には、調整部８０Ａは、供給部７５から不活性ガスを第２経路５２に供給させる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）調整部８０Ａが吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を、不活性ガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように調整するため、不活性ガスに含まれる酸素の量が一定となり、三次元造形物Ｏの品質を一定に保つことができるようになる。

（２）調整部８０Ａが第２送風機６１の風量を調整することで第２経路５２を通過する不活性ガスの流量を調整することができる。
（３）吸着装置７０の蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときに吸着装置７０を通過する不活性ガスの流量が抑制されるため、吸着装置７０の再生処理の準備を行うことができる。

（第２の実施形態）
以下、図３〜図５を参照して、造形装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態の造形装置は、第２経路５２が分岐している点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図３及び図５に示すように、造形装置１の第２経路５２は、第１送風機５９の下流において分岐して、吐出口３１の上流において合流する循環路を有している。循環路は、吸着装置７０が設けられた第１循環路５３と、吸着装置７０が設けられていない第２循環路５４とを備えている。

第２循環路５４には、吸着装置７０は設けられておらず、第２切替弁６４、第２流量計６５の順に上流側から設置されている。第２切替弁６４は、例えばバタフライ弁であって、外部からの指示によって第２循環路５４を通過する不活性ガスの流量を変更するとともに、第２循環路５４を開閉することができる。第２流量計６５は、ダイヤフラム式や超音波式等の流量計であって、第２循環路５４を流れる不活性ガスの流量を計測して出力する。第２流量計６５が計測した流量を「第２流量Ｑ２」と示す。

第２経路５２の第１循環路５３と第２循環路５４とが合流した部分と吐出口３１との間には、第３流量計６６が設置されている。第３流量計６６は、ダイヤフラム式や超音波式等の流量計であって、第２経路５２の第１循環路５３と第２循環路５４とが合流した部分の下流を流れる不活性ガスの流量を計測して出力する。第３流量計６６が計測した流量を「第３流量Ｑ３」と示す。

次に、図４を参照して、造形装置１の電気的構成について説明する。
図４に示すように、第２流量計６５及び第３流量計６６は、流量を計測し、計測結果を制御部８０に出力する。制御部８０は、循環経路５０全体の不活性ガスの流量（第３流量Ｑ３）が一定となるように第１送風機５９を制御する。制御部８０は、吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を調整する調整部８０Ａを備えている。調整部８０Ａは、チャンバー２０Ａ内に吐出される不活性ガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように、吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を調整する。

調整部８０Ａは、第１循環路５３の第１切替弁６２の開度を制御することで、第１循環路５３を通過する不活性ガスの流量（第１流量Ｑ１）を調整する。調整部８０Ａは、第２循環路５４の第２切替弁６４の開度を制御することで、第２循環路５４を通過する不活性ガスの流量（第２流量Ｑ２）を調整する。

また、調整部８０Ａは、第１切替弁６２を開くことで不活性ガスが吸引口４１から吸着装置７０を通過して吐出口３１に循環する第１の状態を形成する。調整部８０Ａは、第１切替弁６２を閉じることで第１循環路５３と吸着装置７０とを遮断して、不活性ガスが第２循環路５４を循環する第２の状態を形成する。

次に、図３〜図５を参照して、上記のように構成された造形装置１の動作について説明する。
図３に示すように、造形装置１が起動されると、制御部８０は、チャンバー２０Ａ内を不活性ガスで満たすように不活性ガスを供給する。すなわち、制御部８０は、不活性ガスを供給部７５からチャンバー２０Ａ内に供給し、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度を低下させる。

続いて、制御部８０は、第１送風機５９を駆動させ、第２循環路５４のみに不活性ガスを流させ、不活性ガスを循環させる。造形装置１が起動された直後はチャンバー２０Ａ内の酸素濃度が高い状態であるため、調整部８０Ａは、吸着装置７０の蓄積酸素吸着量が上限に達しないように吸着装置７０が設けられていない第２循環路５４にのみ不活性ガスを通過させる。すなわち、調整部８０Ａは、第１切替弁６２を閉じ、第２切替弁６４を開く。

続いて、図５に示すように、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度が不活性ガスの供給によって低下すると、不活性ガスに含まれる酸素を吸着するべく吸着装置７０が設けられている第１循環路５３に不活性ガスを通過させる。すなわち、調整部８０Ａは、第１切替弁６２を開き、第２切替弁６４を閉じ、第１開閉弁７３及び第２開閉弁７４を開き、第２送風機６１を駆動させることで、第１循環路５３のみにガスを通過させる。そして、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度が十分低くなると、三次元造形物Ｏの造形開始を許可する。

次に、造形装置１が造形を開始すると、制御部８０は、不活性ガスの供給と循環とを継続することで、チャンバー２０Ａにおいて三次元造形物Ｏの造形に伴って発生したヒューム等を除去する。

続いて、図３に示すように、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度が所定値未満となると、調整部８０Ａは、第１切替弁６２を閉じ、第２切替弁６４を開き、第２循環路５４のみに不活性ガスを流させ、不活性ガスを循環させる。すなわち、調整部８０Ａは、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度が所定値未満に下がり過ぎないように吸着装置７０が設けられていない第２循環路５４にのみ不活性ガスを通過させて、吸着装置７０による酸素の吸着を停止する。

続いて、図５に示すように、チャンバー２０Ａ内の酸素濃度が所定値以上となると、調整部８０Ａは第１循環路５３に不活性ガスを流させる。すなわち、調整部８０Ａは、第１切替弁６２を開き、第２切替弁６４を閉じ、第１開閉弁７３及び第２開閉弁７４を開き、第２送風機６１を駆動させることで、第１循環路５３のみに不活性ガスを通過させる。なお、調整部８０Ａが第１切替弁６２の開度及び第２切替弁６４の開度を調整して、第１循環路５３を通過する不活性ガスの流量（第１流量Ｑ１）及び第２循環路５４を通過する不活性ガスの流量（第２流量Ｑ２）を調整してもよい。

調整部８０Ａは、酸素センサ８１が計測した酸素濃度が所定値となるように第１開閉弁７３及び第２開閉弁７４を制御することで、酸素濃度が所定値に対して一定範囲となるように調整する。よって、第２経路５２からチャンバー２０Ａ内に供給される不活性ガスの流量を保持することができ、造形装置１のチャンバー２０Ａ内の酸素濃度が一定範囲となり、このチャンバー２０Ａ内で製造された三次元造形物Ｏの品質を一定とすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）及び（３）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（４）第１循環路５３を通過する不活性ガスの流量及び第２循環路５４を通過する不活性ガスの流量を調整部８０Ａが調整することで、吸着装置７０の時間当たりの酸素吸着量を調整することができる。このため、第２経路５２からチャンバー２０Ａ内に供給される不活性ガスの流量を保持しつつ、不活性ガスに含まれる酸素濃度を一定範囲に調整することができる。
（５）調整部８０Ａが第２送風機６１の風量を調整することで第１循環路５３を通過する不活性ガスの流量を調整することができる。

（第３の実施形態）
以下、図６を参照して、造形装置の第３の実施形態について説明する。この実施形態の造形装置は、吸着装置の構造が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

図６に示すように、吸着装置７０の酸素吸着部７１は、筐体７１Ａを備えている。筐体７１Ａには、不活性ガスに含まれる酸素を吸着する酸素吸着剤７１Ｂが収容されている。筐体７１Ａには、酸素吸着剤７１Ｂを貫通するバイパス通路７１Ｃが設けられている。バイパス通路７１Ｃの入口には、蓋７１Ｄが取り付けられている。蓋７１Ｄは、駆動部７１Ｅにより開閉され、開閉に加え、開度を変更可能となっている。駆動部７１Ｅは、調整部８０Ａによって制御される。バイパス通路７１Ｃを通過する不活性ガスの流量は、蓋７１Ｄによって変更される。すなわち、調整部８０Ａは、駆動部７１Ｅを制御することにより、バイパス通路７１Ｃを通過する不活性ガスの流量を調整することができるので、吸着装置７０において吸着される酸素の量を調整することができる。

調整部８０Ａは、酸素センサ８１が計測した酸素濃度が所定値となるようにバイパス通路７１Ｃを通過する不活性ガスの流量を制御する。調整部８０Ａは、酸素濃度が所定値未満であるときには蓋７１Ｄの開度を小さく又は蓋７１Ｄを閉じ、酸素濃度が所定値以上であるときには蓋７１Ｄの開度を大きく又は蓋７１Ｄを開き、酸素濃度が所定値に対して一定範囲となるように調整する。よって、造形装置１のチャンバー２０Ａ内の酸素濃度が一定範囲となり、このチャンバー２０Ａ内で製造された三次元造形物Ｏの品質を一定とすることができる。また、調整部８０Ａは、検知部８２が検知した蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときには、再生処理を行う間、供給部７５から不活性ガスを第２経路５２に供給させる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）及び（３）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（７）調整部８０Ａがバイパス通路７１Ｃの蓋７１Ｄの開度を調整することで酸素吸着剤７１Ｂを通過する不活性ガスの流量を調整することができる。このため、不活性ガスに含まれる酸素濃度を一定範囲に調整することができる。

（第４の実施形態）
以下、図７を参照して、造形装置の第４の実施形態について説明する。この実施形態の造形装置は、酸素吸着部７１にバイパス通路７１Ｃの代わりに加熱部を設ける点が上記第３の実施形態と異なっている。以下、第３の実施形態との相違点を中心に説明する。

図７に示すように、吸着装置７０の酸素吸着部７１には、酸素吸着剤７１Ｂを加熱する加熱部７１Ｆが設けられている。例えば、筐体７１Ａの外周に電熱線等からなる加熱部７１Ｆが巻き付けられている。なお、加熱部の形状及び構成は変更可能である。加熱部７１Ｆは、調整部８０Ａによって制御される。酸素吸着剤７１Ｂは加熱されると、時間当たりの酸素吸着量が増加する。すなわち、調整部８０Ａは、加熱部７１Ｆを制御することにより、酸素吸着部７１において吸着される酸素の量を調整することができる。このような構成によれば、加熱部７１Ｆの制御のみで不活性ガスに含まれる酸素濃度を調整することができ、機械的な構成及び動作を不要とすることができる。

調整部８０Ａは、酸素センサ８１が計測した酸素濃度が所定値となるように酸素吸着部７１において吸着される酸素の量を調整する。調整部８０Ａは、酸素濃度が所定値未満であるときには加熱部７１Ｆによる加熱を停止し、酸素濃度が所定値以上であるときには加熱部７１Ｆによって加熱し、酸素濃度が所定値に対して一定範囲となるように調整する。よって、造形装置１のチャンバー２０Ａ内の酸素濃度が一定範囲となり、このチャンバー２０Ａ内で製造された三次元造形物Ｏの品質を一定とすることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の実施形態の（１）及び（３）の効果に加え、以下の効果を奏することができる。
（８）酸素吸着剤７１Ｂの温度が高くなると酸素吸着剤７１Ｂによる時間当たりの酸素吸着量が増加するため、加熱部７１Ｆを制御することで不活性ガスに含まれる酸素濃度を一定範囲に調整することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記各実施形態では、所定値において調整部８０Ａが調整を変更したが、所定値を含む所定範囲の下限値と上限値において調整部８０Ａが調整を変更してもよい。すなわち、酸素濃度が下限値未満となったら酸素濃度が増加するように調整し、酸素濃度が上限値以上となったら酸素濃度が減少するように調整する。

・上記各実施形態では、吸着装置７０の第１開閉弁７３と第２開閉弁７４との構成を省略してもよい。
・上記各実施形態において、酸素吸着部７１を２系統備えて、交互に再生を行うことで循環ガスを停止することなく連続して使用することができるようにしてもよい。

・上記各実施形態において、吸着装置７０がガスに含まれる水蒸気を吸着して、ガスから水蒸気を除去してもよい。すなわち、吸着装置７０は水分吸着部を備えていてもよい。

１…造形装置、１０…レーザ照射部、２０…造形部、２０Ａ…チャンバー、２０Ｂ…側壁、２１…コンテナ、２２…造形テーブル、２３…造形プレート、２４…リコータ、２５…粉体層、２５Ａ…レーザ照射面、２６…ヒューム除去流形成部、３０…吐出部、３１…吐出口、４０…吸引部、４１…吸引口、５０…循環経路、５１…第１経路、５２…第２経路、５３…第１循環路、５４…第２循環路、５８…微粉除去フィルタ、５９…第１送風機、６１…第２送風機、６２…第１切替弁、６３…第１流量計、６４…第２切替弁、６５…第２流量計、６６…第３流量計、７０…吸着装置、７０Ａ…流入口、７０Ｂ…流出口、７１…酸素吸着部、７１Ａ…筐体、７１Ｂ…酸素吸着剤、７１Ｃ…バイパス通路、７１Ｄ…蓋、７１Ｅ…駆動部、７１Ｆ…加熱部、７３…第１開閉弁、７４…第２開閉弁、７５…供給部、７６…タンク、８０…制御部、８０Ａ…調整部、８１…酸素センサ、８２…検知部、Ｆ…ヒューム除去流、Ｍ…粉状材料、Ｏ…三次元造形物。

Claims (6)

1. チャンバー内に配置された粉状材料からなる粉体層に対してレーザを照射して前記粉体層を部分的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を製造する造形装置であって、
   ヒュームを除去するためのガスを前記チャンバー内に吐出する吐出口と、
   前記チャンバー内の前記ガスを吸引する吸引口と、
   前記吸引口と前記吐出口との間に設けられ、前記ガスに含まれる酸素を吸着する吸着装置と、
   前記チャンバー内に吐出される前記ガスに含まれる酸素濃度が一定範囲となるように、前記吸着装置の時間当たりの酸素吸着量を調整する調整部と、を備える
   造形装置。
2. 前記吐出口と前記吸引口とを連通し前記ガスを前記吸引口から前記吐出口に循環させる循環路であって、前記吸着装置が設けられた第１循環路と、前記吸着装置が設けられていない第２循環路とを備え、
   前記調整部は、前記第１循環路を通過する前記ガスの量及び前記第２循環路を通過する前記ガスの量を調整する
   請求項１に記載の造形装置。
3. 前記第１循環路には、送風機が設けられ、
   前記調整部は、前記送風機の風量を調整する
   請求項２に記載の造形装置。
4. 前記吸着装置は、前記ガスが通過する酸素吸着剤と、前記ガスが前記酸素吸着剤を通過しないバイパス通路と、前記バイパス通路を開閉する蓋と、を備え、
   前記調整部は、前記蓋の開度を調整する
   請求項１に記載の造形装置。
5. 前記吸着装置は、前記ガスが通過する酸素吸着剤と、前記酸素吸着剤を加熱する加熱部と、を備え、
   前記調整部は、前記加熱部を制御することで前記酸素吸着剤の温度を調整する
   請求項１に記載の造形装置。
6. 前記吸着装置に蓄積された蓄積酸素吸着量を検知する検知部を備え、
   前記調整部は、前記検知部が検知した前記蓄積酸素吸着量が所定量を超えたときには、前記吸着装置を通過する前記ガスの量を抑制する
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の造形装置。

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