JP2021122991A - 三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の構造と比較して簡潔な構造とすることにより、造形槽において造形ステージとして機能する昇降板の高さ方向における高さ位置の検出精度を向上するとともにコスト低減を図る。【解決手段】側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、造形槽の側壁部を非磁性体材料により形成し、側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取る読み取りセンサーを昇降板の裏面に配置した。【選択図】 図６

Description

本発明は、三次元造形装置に関する。さらに詳細には、本発明は、粉末材料を原料として三次元造形物を作製する三次元造形装置に関する。

従来より、粉末材料を原料として三次元造形物を作製する手法として、粉末固着積層方式が知られている。

一般に、こうした粉末固着積層方式による三次元造形装置は、上部が開放した粉末材料を貯留する供給槽と、槽の底板として上下方向に相対的に移動可能に構成されるとともに供給槽から粉末材料を供給されて三次元造形物が造形される造形ステージとして機能する昇降板を備えてなる上部が開放した造形槽と、供給槽から造形槽に供給された粉末材料のうちで造形槽に充填しきれなかった粉末材料や造形槽において造形に用いられなかった粉末材料を回収する上部が開放した排出槽と、造形槽に供給された粉末材料に対して当該粉末材料を硬化するバインダーを吐出する単数または複数の吐出ヘッドとを有して構成されている。

上記した構成を備えた粉末固着積層方式による三次元造形装置において、所望の三次元造形物を作製する際には、まず、造形槽の造形ステージたる昇降板上に粉末材料よりなる所定の厚さの粉末材料層を形成するために、造形槽の造形ステージたる昇降板を所定の厚さ分だけ下方に移動し、その後に供給槽から造形槽に粉末材料を供給して造形ステージたる昇降板上に敷き詰め、造形槽の造形ステージたる昇降板上に粉末材料よりなる所定の厚さの粉末材料層を形成する。

次に、この造形ステージたる昇降板上に形成された所定の厚さの粉末材料層に対して、予め作成した所望の三次元造形物の断面形状の断面画像データに基づいて、単数または複数の吐出ヘッドから粉末材料を硬化するバインダーを吐出して、所定の厚さの粉末材料層に当該断面画像データに基づく断面形状を形成する。

その後に、断面形状が形成された粉末材料層上に所定の厚さの新たな粉末材料層を形成するために、造形槽の造形ステージたる昇降板を所定の厚さ分だけ下方に移動し、その後に供給槽から造形槽に粉末材料を供給して造形ステージたる昇降板上に敷き詰め、造形ステージたる昇降板上における断面形状が形成された粉末材料層上に、粉末材料よりなる所定の厚さの新たな粉末材料層を形成する。

それから、この所定の厚さの新たな粉末材料層に対して、上記により形成した断面形状の次の断面形状を表す画像データに基づいて、吐出ヘッドからバインダーを吐出し、当該所定の厚さの新たな粉末材料層に当該画像データに基づく断面形状を形成する。

そして、上記した処理を繰り返し行い、全ての断面画像データに基づく断面形状を順次に形成される粉末材料層上にそれぞれ形成することで、所望の三次元造形物を造形して作製する。

なお、供給槽から造形槽に供給された粉末材料のうちで造形槽に充填しきれなかった粉末材料や造形槽において造形に用いられなかった粉末材料は、排出槽へ移動されて当該排出槽内に落下することにより排出され、当該排出槽内に回収される。

上記したような粉末固着積層方式による三次元造形装置としては、各種のタイプのものが知られており、例えば、特開２０１７−１５４４９１号公報などに開示されているものがある。

ところで、上記したような粉末固着積層方式による三次元造形装置において、精度の高い三次元造形物を作製するためには、造形槽における造形ステージたる昇降板の高さ方向（上下方向）における高さ位置を高精度で検出して管理する必要がある。

ここで、図１乃至図３には、従来の三次元造形装置における造形槽の要部の構成を模式的に示す構成説明図があらわされている。

より詳細には、図１には、従来の三次元造形装置における造形槽の要部の構成を模式的に示す一部破断斜視構成説明図があらわされている。なお、図１は、造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置が最も低い状態にある場合を示している。

また、図２には、図１のＡ矢視における構成を模式的に示す一部破断構成説明図があらわされている。

さらに、図３には、一部の構成を取り除いて示した図１に相当する構成説明図があらわされている。なお、図３は、造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置が最も高い状態にある場合を示している。

この従来の三次元造形装置における造形槽１００は、予め設定された厚さＴ１の端面１０２ａを備えるとともに上面視（Ｂ矢視）において略矩形状の平坦な表面たる造形面１０２ｂを備えた板状体よりなり造形ステージとして機能する昇降板１０２と、昇降板１０２の端面１０２ａを取り囲むように配設されるとともに上下方向に延長して形成された側壁部１０４とを有して構成されている。

昇降板１０２の端面１０２ａと側壁部１０４の内面１０４ａとの間にはパッキン１０６が配設されており、昇降板１０２と側壁部１０４とはパッキン１０６を介して相対的に上下方向に摺動自在に形成されている。

昇降板１０２は造形槽１００の底板としても機能するものであるが、昇降板１０２の端面１０２ａと側壁部１０４の内面１０４ａとの間にパッキン１０６が配設されているので、造形槽１００内に粉末材料が存在する状態で昇降板１０２を上下方向に移動させても、造形槽１００の外部に粉末材料が漏出することが防止される。

符号１０８は、一方の端部１０８ａ側を略平板状の基底部１１０に取り付けられるとともに、他方の端部１０８ｂ側を昇降板１０２の裏面１０２ｃに取り付けられたパンタグラフである。

このパンタグラフ１０８は、マイクロコンピュータ（図示せず。）などの制御に基づきモーター１１２を駆動することによって、高さ方向（上下方向）における伸縮量（上下方向における一方の端部１０８ａと他方の端部１０８ｂとの間の距離）Ｌ１を制御され、伸縮量Ｌ１応じて昇降板１０２の造形面１０２ｂの上下方向の高さ位置Ｈ１が設定されることになる。

昇降板１０２の上下方向の高さ位置Ｈ１は、パンタグラフ１０８の一方の側面側において、略平板状の基底部１１０上から垂直方向上方に延長するように立設された読み取りセンサー支持部材１１４に取り付けられた読み取りセンサー１１６により、造形ステージ１０２の裏面１０２ｃから垂直方向下方に延長するように配設されたリニアスケール支持部材１１８に取り付けられたリニアスケール１２０を読み取ることにより検出される。

しかしながら、従来の三次元造形装置における上記した読み取りセンサー１１６とリニアスケール１２０との取り付け構造によれば、構成部品の個数が多くなるとともに形状や構造などが複雑になることが主な要因となって、構成部品の組み立て精度や剛性により造形ステージたる昇降板１０２の高さ位置Ｈ１の検出精度に大きな影響が出やすいとともにコストも嵩むことになるという問題点があった。

特開２０１７−１５４４９１号公報

本発明は、従来の技術の有する上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の構造と比較して簡潔な構造とすることにより、造形槽において造形ステージとして機能する昇降板の高さ方向（上下方向）における高さ位置の検出精度を向上するとともにコスト低減を図るようにした三次元造形装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、本発明による三次元造形装置は、造形槽の側壁部を非磁性体材料により形成するとともに当該側壁部に磁気により高さ方向（上下方向）における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、当該リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取る読み取りセンサーを造形ステージとして機能する昇降板の裏面に配置するようにしたものである。

従って、上記した本発明による三次元造形装置によれば、造形槽の側壁部を非磁性体材料により形成しているので、磁気を妨げることなく、リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取りセンサーにより読み取ることができる。

また、本発明による三次元造形装置は、造形槽の側壁部に磁気により高さ方向（上下方向）における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、当該リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取る読み取りセンサーを造形ステージとして機能する昇降板の裏面に配置し、側壁部におけるリニアスケールを配置した領域を非磁性体材料により形成するようにしたものである。

従って、上記した本発明による三次元造形装置によれば、側壁部におけるリニアスケールを配置した領域を非磁性体材料により形成しているので、磁気を妨げることなく、リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取りセンサーにより読み取ることができる。

また、本発明による三次元造形装置は、磁気により高さ方向（上下方向）における高さ位置を記録したリニアスケールを造形槽の側壁部に取り付け、リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取る読み取りセンサーを造形ステージとして機能する昇降板の裏面に配置し、さらに、リニアスケールと読み取りセンサーとの間に非磁性体材料により形成された遮蔽部材を配置し、非磁性体材料により形成された遮蔽部材を介してリニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取る読み取りセンサーにより読み取るようにしたものである。

従って、上記した本発明による三次元造形装置によれば、リニアスケールと読み取りセンサーとの間に非磁性体材料により形成された遮蔽部材を配置しているので、磁気を妨げることなく、リニアスケールに磁気により記録した高さ位置を読み取りセンサーにより読み取ることができる。

そして、上記した本発明による三次元造形装置のいずれにおいても、従来の構造と比較すると構成部品の個数が低減されるとともに形状や構造などがシンプルとなるので、部品の組み立て精度や剛性により及ぼされる造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置の検出精度への影響が出にくくなって当該高さ位置の検出精度を向上することができ、かつ、コスト低減を図ることができるようになる。

即ち、本発明による三次元造形装置は、側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として上記昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、上記造形槽の上記側壁部を非磁性体材料により形成し、上記側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、上記リニアスケールに磁気により記録した上記高さ位置を読み取る読み取りセンサーを上記昇降板の裏面に配置したものである。

また、本発明による三次元造形装置は、側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として上記昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、上記造形槽の上記側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、上記リニアスケールに磁気により記録した上記高さ位置を読み取る読み取りセンサーを上記昇降板の裏面に配置し、上記側壁部における上記リニアスケールを配置した領域を非磁性体材料により形成したものである。

また、本発明による三次元造形装置は、側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として上記昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、上記造形槽の上記側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、上記リニアスケールに磁気により記録した上記高さ位置を読み取る読み取りセンサーを上記昇降板の裏面に配置し、上記リニアスケールと上記読み取りセンサーとの間に非磁性体材料により形成された遮蔽部材を配置したものである。

また、本発明による三次元造形装置は、上記した本発明による三次元造形装置において、上記リニアスケールと上記読み取りセンサーとは対向するように隣接して配置されたものである。

また、本発明による三次元造形装置は、上記した本発明による三次元造形装置において、上記昇降板の端面と上記側壁部の内面との間にパッキンを配置したものである。

また、本発明による三次元造形装置は、上記した本発明による三次元造形装置において、上記側壁部の上端面の近傍から下端面の近傍まで上記側壁部の高さ方向に沿って延長した凹部を形成し、上記凹部内に上記リニアスケールを配置したものである。

また、本発明による三次元造形装置は、上記した本発明による三次元造形装置において、上記昇降板は、略矩形状の平坦な表面たる造形面を備えるとともに予め設定された厚さの４個の端面を備えた板状体よりなり、上記側壁部は、上記昇降板の上記４個の端面をそれぞれ取り囲むように配設された４個の側壁部よりなり、上記リニアスケールは、上記４個の側壁部のうちのいずれか１個に配置され、上記読み取りセンサーは、上記昇降板の上記裏面において上記リニアスケールに隣接した上記端面近傍に配置されたものである。

本発明による三次元造形装置は、以上説明したように構成されているので、従来の構造と比較して簡潔な構造とすることができ、造形槽において造形ステージとして機能する昇降板の高さ方向（上下方向）における高さ位置の検出精度が向上するとともにコスト低減を図ることができるようになるという優れた効果を奏するものである。

図１は、従来の三次元造形装置における造形槽の要部の構成を模式的に示す一部破断斜視構成説明図である。なお、図１は、造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置が最も低い状態にある場合を示している。 図２は、図１のＡ矢視における構成を模式的に示す一部破断構成説明図である。 図３は、一部の構成を取り除いて示した図１に相当する構成説明図である。なお、図３は、造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置が最も高い状態にある場合を示している。 図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置の構成を模式的に示す一部破断斜視構成説明図である。なお、図４（ａ）は、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置の全体的な概略構成を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ領域の要部を拡大して示している。さらに、図４（ｃ）は、図４（ａ）におけるＤ領域ならびにＥ領域の要部を拡大して示している。 図５は、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置における造形槽の要部の構成を模式的に示す一部破断斜視構成説明図である。なお、図５は、造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置が最も低い状態にある場合を示している。 図６は、図５のＦ矢視における構成を模式的に示す一部破断構成説明図である。 図７（ａ）は、図６におけるＧ領域の要部の拡大説明図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＪ−Ｊ線による断面説明図である。 図８（ａ）（ｂ）は、本発明による三次元造形装置の他の実施の形態を示す拡大説明図である。なお、図８（ａ）は、図７（ａ）に相当する拡大説明図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＬ−Ｌ線による断面説明図である。 図９（ａ）（ｂ）は、本発明による三次元造形装置の他の実施の形態を示す拡大説明図である。なお、図９（ａ）（ｂ）は、それぞれ図８（ｂ）に相当する箇所を示す断面説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による三次元造形装置の実施の形態の一例を詳細に説明することとする。

（Ｉ）本発明による三次元造形装置の全体の構成の説明

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）には、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置の構成を模式的に示す一部破断斜視構成説明図があらわされている。

ここで、図４（ａ）は、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置の全体的な概略構成を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ領域の要部を拡大して示している。さらに、図４（ｃ）は、図４（ａ）におけるＤ領域ならびにＥ領域の要部を拡大して示している。

以下に、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照しながら、三次元造形装置１０の全体の構成について説明する。

この図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す三次元造形装置１０は、その全体の動作をマイクロコンピューター（図示せず。）により制御されるものであり、マイクロコンピューターを内蔵した基台部１２の内部に、粉末材料を供給されて貯留するための供給槽１４と、供給槽１４から供給される粉末材料を充填されて三次元造形物が作製される造形槽１６と、供給槽１４から造形槽１６に供給された粉末材料のうちで造形槽１６に充填しきれなかった粉末材料や造形槽１６において造形に用いられなかった粉末材料を回収する排出槽１８とがそれぞれ形成されている。

より詳細には、供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８とは、ＸＹＺ直交座標系におけるＹ軸方向に沿って並設されており、後方側から前方側に向かって、供給槽１４、造形槽１６、排出槽１８の順で並んで配設されている。

これら供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８とはそれぞれ同様な構造を備えており、各槽におけるそれぞれの底板が、当該底板を囲む側壁部に対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向（高さ方向（上下方向））に沿って相対的に移動可能な昇降板により構成されている。

こうした供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８との詳細な構成については後に詳述するが、以下にその概要について説明する。

供給槽１４は、内部に昇降板２０が配設されており、この昇降板２０は、モーター（図５乃至図７（ａ）（ｂ）を参照しながら後述する造形槽１６におけるモーターと同様である。）により供給槽１４内部を昇降可能な構成となっている。

そして、供給槽１４では、内部に粉末材料が貯留された状態で、昇降板２０が上昇することにより、貯留された粉末材料を上昇させ、これにより上方の開口部１４ａから所定量の粉末材料を上昇させることとなる。

なお、こうして開口部１４ａから上昇した所定量の粉末材料は、キャリッジ２２がＹ軸方向を後方側から前方側に移動することにより、キャリッジ２２の前方側に設けられたローラー２４によって後方側から前方側に押し進められ、供給槽１４の前方側に位置する造形槽１６に供給されることとなる。

即ち、供給槽１４においては、マイクロコンピューターにより、粉末材料を供給槽１４内に貯留する際には昇降板２０が下降するように制御され、粉末材料を造形槽１６に供給するときには昇降板２０が上昇するように制御される。

造形槽１６は、図５乃至図７（ａ）（ｂ）を参照しながら後述するように、内部に昇降板２６が配設されており、この昇降板２６は、モーター２７により造形槽１６内部を昇降可能な構成となっている。

そして、造形槽１６においては、上方の開口部１６ａと同じ高さ位置たる初期位置に位置する昇降板２６を下降することにより、造形槽１６内に所定量の粉末材料を充填可能な空間が形成される。

こうして形成された空間には、ローラー２４により後方側から前方側に押し進められた所定量の粉末材料が充填されることとなり、これにより、造形槽１６に供給槽１４から粉末材料が供給されることとなる。

排出槽１８は、供給槽１４における昇降板２０ならびに造形槽１６における昇降板２６と同様に、内部に昇降板が配設されており、この昇降板は、モーター（図５乃至図７（ａ）（ｂ）を参照しながら後述する造形槽１６におけるモーターと同様である。）により排出槽１８内部を昇降可能な構成となっている。

そして、排出槽１８においては、上方の開口部１８ａと同じ高さ位置たる初期位置に位置する昇降板を徐々に下降することにより、排出槽１８内に粉末材料を収容可能な空間が徐々に拡大するように形成される。

こうして形成された空間には、供給槽１４から造形槽１６に供給された粉末材料のうちで造形槽１６に充填しきれなかった粉末材料や造形槽１６において造形に用いられなかった粉末材料が排出されて回収されることとなる。

即ち、ローラー２４により後方側から前方側に押し進められた所定量の粉末材料のうち、造形槽１６に充填できなかった粉末材料や造形槽１６において造形に用いられなかった粉末材料が、開口部１８ａから排出槽１８に落下して収容されることとなる。

ここで、粉末材料が開口部１８ａから排出槽１８に落下して収容される際に、粉末材料による大量の粉塵が発生する。

三次元造形装置１０においては、こうした大量の粉塵の発生を抑制するため、排出槽１８に収容されている粉末材料の排出量に応じて昇降板を徐々に下降するようにして、粉末材料が開口部１８ａから落下する落下距離が短くなるように調整している。

また、三次元造形装置１０は、基台部１２の上面部１２ａにおいて、Ｘ軸方向において間隔を開けるとともにＹ軸方向に沿って平行に延長して配設された一対のガイド部材２８を備えている。

なお、図４（ａ）においては、一対のガイド部材２８のうちの一方のみを図示し、他方の図示は省略している。

このガイド部材２８上に、当該ガイド部材２８に沿ってＹ軸方向にモーター（図示せず。）により移動自在にキャリッジ２２が配設されている。

そして、キャリッジ２２内には、当該キャリッジ２２に対して固定的に単数または複数の吐出ヘッド（図示せず。）が配設されている。吐出ヘッドには、バインダーを貯留したカートリッジ（図示せず。）からバインダーが供給される。

なお、ローラー２４は、キャリッジ２２における吐出ヘッドの前方側の位置に配設されている。

（ＩＩ）本発明による三次元造形装置における供給槽と造形槽と排出槽との詳細な構成の説明

上記したように、供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８とはそれぞれ同様な構造を備えており、各槽におけるそれぞれの底板が、当該底板を囲む側壁部に対してＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸方向に沿って相対的に移動可能な昇降板により構成されている。

従って、以下の説明においては、造形槽１６についてのみ詳細に説明することとし、供給槽１４と排出槽１８との詳細な説明は適宜に省略する。

図５には、本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置における造形槽の要部の構成を模式的に示す一部破断斜視構成説明図があらわされている。なお、図５は、造形ステージとして機能する昇降板の高さ位置が最も低い状態にある場合を示している。

また、図６には、図５のＦ矢視における構成を模式的に示す一部破断構成説明図があらわされている。

さらに、図７（ａ）には、図６におけるＧ領域の要部の拡大説明図があらわされており、また、図７（ｂ）には、図７（ａ）のＪ−Ｊ線による断面説明図があらわされている。

以下に、図５乃至図７（ａ）（ｂ）を参照しながら、三次元造形装置１０の造形槽１６について詳細に説明する。

この本発明の実施の形態の一例による三次元造形装置１０における造形槽１６は、上面視（Ｋ矢視）において略矩形状の平坦な表面たる造形面２６ａを備えるとともに予め設定された厚さＴ２の４個の端面２６ｂを備えた板状体よりなり造形ステージとして機能する昇降板２６と、昇降板２６の４個の端面２６ｂをそれぞれ取り囲むように配設されるとともに上下方向に延長して形成された４個の側壁部５０とを有して構成されている。

ここで、４個の側壁部５０は、その全体がアルミニウムなどの非磁性体材料により形成されている。

昇降板２６の端面２６ｂと側壁部５０の内面５０ａとの間にはゴム材料により形成されたパッキン５２が配設されており、昇降板２６と側壁部５０とはパッキン５２を介して相対的に上下方向に摺動自在に形成されている。

昇降板２６は造形槽１６の底板としても機能するものであるが、昇降板２６の端面２６ｂと側壁部５０の内面５０ａとの間にパッキン５２が配設されているので、造形槽１６内に粉末材料が存在する状態で昇降板２６を上下方向に移動させても、造形槽１６の外部に粉末材料が漏出することが防止される。

４個の側壁部５０のうちのいずれか１個の側壁部５０の外壁面５０ｂには、Ｙ軸方向における略中央位置において、Ｚ軸方向（高さ方向（上下方向））に沿って側壁部５０の上端面５０ｃの近傍から下端面５０ｄの近傍まで高さ方向に延長して形成された凹部５０ｅが形成されている。

そして、この凹部５０ｅ内に、Ｚ軸方向に沿って側壁部５０の上端面５０ｃの近傍から下端面５０ｄの近傍まで上下方向に延長してリニアスケール５４が配設されている。

リニアスケール５４は、Ｚ軸方向に沿って側壁部５０の上端面５０ｃの近傍から下端面５０ｄの近傍に至る高さ位置を磁気により記憶している。

一方、昇降板２６の裏面２６ｃにおけるいずれか１個の端面２６ｂの近傍には、凹部５０ｅ内に配設されたリニアスケール５４と対向するように隣接して、磁気によりリニアスケール５４に記憶された高さ位置を読み取る読み取りセンサー５６が配設されている。

ここで、符号５８は、一方の端部５８ａ側を基台部１２の略平板状の基底部１２ｂに取り付けられるとともに、他方の端部５８ｂ側を昇降板２６の裏面２６ｃに取り付けられたパンタグラフである。

このパンタグラフ５８は、マイクロコンピュータ（図示せず。）などの制御に基づきモーター２７を駆動することによって、上下方向における伸縮量（上下方向における一方の端部５８ａと他方の端部５８ｂとの間の距離）Ｌ２を制御され、伸縮量Ｌ２に応じて昇降板２６の造形面２６ａの上下方向の高さ位置Ｈ２が設定されることになる。

（ＩＩＩ）本発明による三次元造形装置における動作および制御方法の説明

以上の構成において、三次元造形装置１０は、その全体的な動作をマイクロコンピューターにより制御されるものであるが、三次元造形物を造形する際の動作については上記において引用した特許文献などに開示された技術を用いればよいので、その詳細な説明は適宜に省略するものとして、以下においては、本発明の実施に関連する事項についてのみ説明する。

三次元造形装置１０においては、供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８とにおけるそれぞれの昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）の高さ位置Ｈ２は、磁気によりリニアスケール５４に記憶された高さ位置を読み取りセンサー５６により読み通って検出することにより、マイクロコンピューターによって管理される。

即ち、三次元造形装置１０においては、造形槽１４の側壁部５０を非磁性体材料により形成しているので、磁気を妨げることなく、リニアスケール５４に磁気により記録した高さ位置を読み取りセンサー５６により読み取ることができる。

ここで、三次元造形装置１０においては、高さ位置Ｈ２を検出するための構成を、供給槽１４と造形槽１６と排出槽１８との側壁５０を非磁性体により形成するとともに当該側壁５０に磁気により高さ位置を記録したリニアスケール５４を取り付け、当該リニアスケール５４に磁気により記録した高さ位置を読み取る読み取りセンサー１６を昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）の裏面に配置するという簡潔な構成により実現している。

（ＩＶ）本発明による三次元造形装置の作用効果

三次元造形装置１０によれば、高さ位置Ｈ２を検出するための構成について、従来の構造と比較すると構成部品の個数が低減されるとともに形状や構造などがシンプルとなるので、部品の組み立て精度や剛性により及ぼされる造形ステージなどとして機能する昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）の高さ位置Ｈ２の検出精度への影響が出にくくなって当該高さ位置Ｈ２の検出精度を向上することができ、かつ、コスト低減を図ることができるようになる。

（Ｖ）他の実施の形態および変形例の説明

なお、上記した実施の形態は例示に過ぎないものであり、本発明は他の種々の形態で実施することができる。即ち、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

例えば、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（５）に示すように変形するようにしてもよい。

（１）上記した実施の形態においては、側壁部５０の全体をアルミニウムなどの非磁性体材料により形成するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論である。

例えば、リニアスケール５４を配置する凹部５０ｅの領域のみをアルミニウムなどの非磁性体材料により形成し、他の領域は磁性体材料により形成してもよい。

あるいは、図８（ａ）（ｂ）に示すように、リニアスケール５４の読み取りセンサー１６と対向する面にアルミニウムなどの非磁性体材料により形成した蓋部材６０設けるようにして、側壁部５０の全体は磁性体材料により形成するようにしてもよい。

図８（ａ）（ｂ）に示す構成によれば、リニアスケール５４と読み取りセンサー６０との間に非磁性体材料により形成された遮蔽部材たる蓋部材６０を配置しているので、磁気を妨げることなく、リニアスケール５４に磁気により記録した高さ位置を読み取りセンサー５６により読み取ることができる。

そして、図８（ａ）（ｂ）に示す構成も、従来の構造と比較すると構成部品の個数が低減されるとともに形状や構造などがシンプルとなるので、部品の組み立て精度や剛性により及ぼされる造形ステージとして機能する昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）の高さ位置Ｈ２の検出精度への影響が出にくくなって当該高さ位置Ｈ２の検出精度を向上することができ、かつ、コスト低減を図ることができるようになる。
さらに、図９（ａ）に示すように、側壁部５０における内壁側に凹部５０ｅを形成し、蓋部材６０の凹部５０ｅ側にリニアスケール５４を配設し、蓋部材６０により凹部５０ｅを遮蔽するようにしてもよい。
さらにまた、図９（ｂ）に示すように、側壁部５０における内壁側に凹部５０ｅを形成してリニアスケール５４を配設し、蓋部材６０により凹部５０ｅを遮蔽するようにしてもよい。
これら図９（ａ）（ｂ）に示す構成によっても、リニアスケール５４と読み取りセンサー６０との間に非磁性体材料により形成された遮蔽部材たる蓋部材６０を配置しているので、磁気を妨げることなく、リニアスケール５４に磁気により記録した高さ位置を読み取りセンサー５６により読み取ることができる。
そして、図９（ａ）（ｂ）に示す構成も、従来の構造と比較すると構成部品の個数が低減されるとともに形状や構造などがシンプルとなるので、部品の組み立て精度や剛性により及ぼされる造形ステージとして機能する昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）の高さ位置Ｈ２の検出精度への影響が出にくくなって当該高さ位置Ｈ２の検出精度を向上することができ、かつ、コスト低減を図ることができるようになる。

（２）上記した実施の形態においては、造形槽１６と同様な構成により供給槽１４と排出槽１８とを構成する場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。

例えば、昇降板の高さ位置を極めて高精度に検出することが要求される造形槽１６については、上記した実施の形態に示す構成を採用し、他の供給槽１４と排出槽１８とについては、上記した実施の形態に示す構成を採用してもよいし、あるいは、採用しなくてもよい。

（３）上記した実施の形態においては、昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）を昇降させる機構としてパンタグラフ５８を用いる場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。

昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）を昇降させる機構は、設計条件などに応じて、例えば、テレスコピックなどの種々の機構を用いるようにしてもよい。

（４）上記した実施の形態においては、側壁部５０に対して昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）を昇降させる場合について説明したが、これに限られるものではないことは勿論である。

昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）に対して、側壁部５０を昇降させるようにしてもよい。

即ち、側壁部５０と昇降板（供給槽１４における昇降板２０、造形槽１６における昇降板２６、排出槽１８における昇降板）とは、両者が相対的に昇降すればよい。

（５）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（４）に示す各種の他の実施の形態や変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよいことは勿論である。

本発明は、粉末固着積層方式の三次元造形装置に用いて好適である。

１０ 三次元造形装置
１２ 基台部
１２ａ 上面部
１２ｂ 基底部
１４ 供給槽
１４ａ 開口部
１６ 造形槽
１６ａ 開口部
１８ 排出槽
１８ａ 開口部
２０ 昇降板
２２ キャリッジ
２４ ローラー
２６ 昇降板
２６ａ 造形面
２６ｂ 端面
２６ｃ 裏面
２７ モーター
２８ ガイド部材
５０ 側壁部
５０ａ 内面
５０ｂ 外壁面
５０ｃ 上端面
５０ｄ 下端面
５０ｅ 凹部
５２ パッキン
５４ リニアスケール
５６ 読み取りセンサー
５８ パンタグラフ
５８ａ 端部
５８ｂ 端部
６０ 蓋部材（遮蔽部材）
１００ 造形槽
１０２ 昇降板
１０２ａ 端面
１０２ｂ 造形面
１０２ｃ 裏面
１０４ 側壁部
１０４ａ 内面
１０６ パッキン
１０８ パンタグラフ
１０８ａ 端部
１０８ｂ 端部
１１０ 基底部
１１２ モーター
１１４ 読み取りセンサー支持部材
１１６ 読み取りセンサー
１１８ リニアセンサー支持部材
１２０ リニアスケール

Claims (7)

1. 側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として前記昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、
   前記造形槽の前記側壁部を非磁性体材料により形成し、
   前記側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、
   前記リニアスケールに磁気により記録した前記高さ位置を読み取る読み取りセンサーを前記昇降板の裏面に配置した
   ことを特徴とする三次元造形装置。
2. 側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として前記昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、
   前記造形槽の前記側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、
   前記リニアスケールに磁気により記録した前記高さ位置を読み取る読み取りセンサーを前記昇降板の裏面に配置し、
   前記側壁部における前記リニアスケールを配置した領域を非磁性体材料により形成した
   ことを特徴とする三次元造形装置。
3. 側壁部に対して上下方向に相対的に移動可能に構成された昇降板を備えるとともに、供給された粉末材料を原料として前記昇降板上に三次元造形物が造形される造形槽を有する三次元造形装置において、
   前記造形槽の前記側壁部に磁気により高さ方向における高さ位置を記録したリニアスケールを取り付け、
   前記リニアスケールに磁気により記録した前記高さ位置を読み取る読み取りセンサーを前記昇降板の裏面に配置し、
   前記リニアスケールと前記読み取りセンサーとの間に非磁性体材料により形成された遮蔽部材を配置した
   ことを特徴とする三次元造形装置。
4. 請求項１、２または３のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記リニアスケールと前記読み取りセンサーとは対向するように隣接して配置された
   ことを特徴とする三次元造形装置。
5. 請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記昇降板の端面と前記側壁部の内面との間にパッキンを配置した
   ことを特徴とする三次元造形装置。
6. 請求項１、２、３、４または５のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記側壁部の上端面の近傍から下端面の近傍まで前記側壁部の高さ方向に沿って延長した凹部を形成し、
   前記凹部内に前記リニアスケールを配置した
   ことを特徴とする三次元造形装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６のいずれか１項に記載の三次元造形装置において、
   前記昇降板は、略矩形状の平坦な表面たる造形面を備えるとともに予め設定された厚さの４個の端面を備えた板状体よりなり、
   前記側壁部は、前記昇降板の前記４個の端面をそれぞれ取り囲むように配設された４個の側壁部よりなり、
   前記リニアスケールは、前記４個の側壁部のうちのいずれか１個に配置され、
   前記読み取りセンサーは、前記昇降板の前記裏面において前記リニアスケールに隣接した前記端面近傍に配置された
   ことを特徴とする三次元造形装置。

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