JP2022073694A - リコータ装置および積層造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リコータが損傷することを抑制したリコータ装置を提供する。
【解決手段】リコータ装置は、第１方向に整列する金属製の複数のリコータ要素１０２を含むリコータ１０１と、第１方向に延在してリコータ１０１を保持するホルダ１０３と、を備え、リコータ１０１がホルダ１０３に保持されている状態において、複数のリコータ要素１０２は、協働して、第１方向に沿って延在する下面Ｓ１を形成し、第１方向に隣り合うリコータ要素１０２同士は、少なくとも下面Ｓ１を形成している位置で互いに分割されており、それぞれのリコータ要素１０２は、第１方向に交差する第２方向に向けて押圧された際に、当該第２方向に向かって他のリコータ要素１０２から独立して変位する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リコータ装置および積層造形装置に関する。

特許文献１には、材料である粉末を固化させて造形物を製造する積層造形装置が記載されている。この積層造形装置は、粉末を含む粉末床及び造形物を保持可能な造形テーブルと、造形テーブルに保持された粉末をレーザにより固化させるレーザ光射出部と、造形テーブルに供給される粉末を堆積させる粉末供給テーブルと、粉末供給テーブルに堆積している粉末を造形テーブルへ掻き寄せるリコータ装置とを備えた積層造形装置が開示されている。

特開２００７－３０７７４２号公報

積層造形装置を用いて、金属積層造形が行われ得る。金属積層造形とは、金属粉末をマイクロメートルオーダーの厚さで敷き、レーザにより金属粉末を溶かして製品を成型させる技術である。金属積層造形では、水平方向に移動するリコータを用いて金属粉末を平坦に均しながら敷く。しかしながら、レーザの照射によって造形物が形成される際に、造形物に反り上がりが生じることがある。この場合、造形物に生じた反り上がりにリコータが接触することで、当該リコータに傷がつくことが考えられる。リコータが傷ついた場合、粉末の塗布面が平坦にならないことにより、造形物の品質が低下する虞がある。

本発明の一形態は、リコータが損傷することを抑制したリコータ装置及び積層造形装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係るリコータ装置は、第１方向に整列する金属製の複数のリコータ要素を含むリコータと、第１方向に延在してリコータを保持するホルダと、を備え、リコータがホルダに保持されている状態において、複数のリコータ要素は、協働して、第１方向に沿って延在する扁平面を形成し、複数のリコータ要素のうち第１方向に隣り合うリコータ要素同士は、少なくとも扁平面を形成している位置で互いに分割されており、それぞれのリコータ要素は、第１方向に交差する第２方向に向けて押圧された際に、当該第２方向に向かって他のリコータ要素から独立して変位可能となっている。

上記リコータ装置によれば、複数のリコータ要素によって形成される扁平面が金属粉末の塗布面上を移動することによって、金属粉末を平坦に均すことができる。リコータ要素は金属製であるため、造形物に生じた反り上がりがいずれかのリコータ要素に接触したとしても、反り上がりによってリコータ要素が傷つけられることが抑制されている。また、反り上がりに接触されたリコータ要素は、反り上がりによって押圧された向きに変位する。これにより、当該リコータ要素は反り上がりを乗り越えることができる。以上のとおり、上記リコータ装置では、リコータが損傷することが抑制される。

リコータ要素は、第１方向に沿った中心軸線を有する螺旋状体の１ピッチであってよく、扁平面は、螺旋状体の外周面であってよい。この構成では、螺旋状体の中心軸線を第１方向に合わせることにより、螺旋状体の外周面によって第１方向に沿った扁平面が構成される。複数のリコータ要素が一体的に形成されているため、リコータを簡便に取り扱うことができる。

複数のリコータ要素は、それぞれ板状をなしており、板厚方向を第１方向として整列していてもよい。この構成では、板厚方向を第１方向に合わせて複数のリコータ要素を整列させることにより、互いに隣り合うリコータ要素の周面によって第１方向に沿った扁平面が構成される。それぞれのリコータ要素同士が別体となっているので、隣り合うリコータ要素同士が干渉し合うことが抑制される。

複数のリコータ要素は、板厚方向に沿って貫通孔を有しており、リコータは、貫通孔に挿通される可撓性のポールを含んでいてよい。この構成では、ポールによって複数のリコータ要素が纏められるため、リコータを簡便に取り扱うことができる。

ホルダは、第２方向においてリコータとの間に配置される緩衝材を含んでもよい。この構成では、例えば、いずれかのリコータ要素が反り上がりによって第２方向に沿ってホルダ側に変位したとしても、緩衝材の作用によって元の位置に復元しやすい。

複数のリコータ要素は、それぞれ板状をなしており、第２方向を板厚方向として、板厚方向に交差する幅方向を第１方向として整列していてよい。この構成では、板状のリコータ要素の板厚方向が第２方向になっているので、リコータ要素の板厚方向に交差する表面によって第１方向に沿った扁平面が構成される。

リコータは、第１方向に互いに離間して複数のスリットが並列された金属板を有し、複数のリコータ要素は、金属板のうちの隣り合うスリット同士の間の部分であってよい。複数のリコータ要素が一体的に形成されているため、リコータを簡便に取り扱うことができる。

本発明の一形態に係る積層造形装置は、チャンバと、チャンバ内に配置され、粉末を含む粉末床を保持する作業テーブルと、作業テーブルに保持された粉末にエネルギビームを照射する照射装置と、チャンバ内に配置され、粉末床の表面を均す上記リコータ装置と、を含む。

本発明の一形態によれば、リコータが損傷することを抑制したリコータ装置及び積層造形装置が提供される。

一例の積層造形装置を示す縦断面図である。 一例のリコータ装置の構造を説明するための模式図である。 例示的な一実施形態に係るリコータ装置を示す正面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 例示的な他の実施形態に係るリコータ装置を示す正面図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。 例示的なさらに他の実施形態に係るリコータ装置を示す正面図である。 図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示す積層造形装置は、いわゆる３Ｄ（三次元）プリンタである。以下の説明では、積層造形装置を単に、「造形装置１」と称する。造形装置１は、層状に配置した金属粉末２に部分的にエネルギを付与して、金属粉末２を焼結又は溶融する。造形装置１は、金属粉末２の焼結又は溶融を繰り返して三次元の造形物３を製造する。

造形物３は、例えば機械部品などである。なお、造形物３は、その他の構造物であってもよい。金属粉末２は、例えばチタン系金属粉末、インコネル（登録商標）粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等である。造形物３の材料である粉末は、金属粉末に限定されない。粉末は、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）など、炭素繊維と樹脂を含んでもよい。また、粉末は、その他の材料を含んでもよい。例えば、粉末は、導電性を有する導電体材料を含んでもよい。

造形装置１は、真空チャンバ４と、作業テーブル５と、昇降装置６と、粉末供給装置７と、電子線照射装置８（照射装置）と、造形タンク１０と、コントローラ１８と、を備える。真空チャンバ４は、内部を真空（低圧）状態とすることが可能な容器である。真空チャンバ４には、図示しない真空ポンプが接続されている。作業テーブル５の形状は、例えば板状である。作業テーブル５の形状は、平面視において、例えば円形である。作業テーブル５の形状は、円形に限定されない。作業テーブル５の形状は、矩形でもよい。また、作業テーブル５の形状は、その他の形状でもよい。

作業テーブル５上には基板１５が配置される。基板１５上には、造形物３の材料である金属粉末２が配置される。基板１５上の金属粉末２は、例えば層状に複数回に分けて配置される。

作業テーブル５及び基板１５は、真空チャンバ４内において、造形タンク１０内に配置されている。造形タンク１０内において、作業テーブル５は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能である。そして、作業テーブル５は、金属粉末２の層数に応じて順次降下する。造形タンク１０の側壁１０ａは、作業テーブル５の移動を案内する。側壁１０ａの形状は、作業テーブル５の外形に対応する。例えば、作業テーブル５の形状が円板であるとき、側壁１０ａが囲む領域の形状は、円筒形である。また、作業テーブル５の形状が矩形であるとき、側壁１０ａが囲む領域の形状は、角筒状である。造形タンク１０の側壁１０ａ及び作業テーブル５は、金属粉末２及び造形された造形物３を収容する収容部を形成する。作業テーブル５は、造形タンク１０の底部を構成してもよい。

昇降装置６は、作業テーブル５を昇降させる。昇降装置６が作業テーブル５を昇降させることにより、作業テーブル５上の基板１５、基板１５上の金属粉末２及び造形物３は、昇降する。昇降装置６は、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含む。これらの機構により、昇降装置６は、作業テーブル５をＺ方向に移動させる。昇降装置６は、上下方向部材６ａ（ラック）と、駆動源６ｂと、を含む。上下方向部材６ａは、作業テーブル５の裏面に連結されて下方に延びる棒状の部材である。駆動源６ｂは、上下方向部材６ａを駆動する。駆動源６ｂとしては、例えば電動モータを用いてよい。電動モータの出力軸にはピニオンが設けられる。そして、上下方向部材６ａの側面にはピニオンと噛み合う歯形が設けられる。電動モータが駆動されると、ピニオンが回転する。このピニオンの回転によって動力が伝達される。その結果、上下方向部材６ａが上下方向に移動する。電動モータの回転を停止すると、上下方向部材６ａが位置決めされる。その結果、作業テーブル５のＺ方向の位置が決まるので、作業テーブル５の位置が保持される。昇降装置６は、ラックアンドピニオン方式の駆動機構に限定されない。例えば、昇降装置６は、ボールねじ、シリンダなど、その他の駆動機構を備えてもよい。

粉末供給装置７は、原料タンク１１を含む。原料タンク１１は、原料である金属粉末２を貯留する貯留部である。原料タンク１１は、真空チャンバ４内に配置されている。原料タンク１１は、Ｚ方向において作業テーブル５より上方に配置されている。原料タンク１１は、例えば、Ｚ方向と交差するＸ方向において、電子線照射装置８による電子線の照射領域Ｄの両側に配置されている。原料タンク１１の底部には、吐出口が設けられている。吐出口は、例えばＹ方向に連続している。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向である。

原料タンク１１より下方には、造形タンク１０の側壁１０ａの上端部から側方に延びる張出板１２が設けられている。張出板１２は、作業テーブル５の周囲において、Ｚ方向に交差する平面を形成している。

粉末供給装置７は、金属粉末２を均す粉末塗布機構であるリコータ装置１００を含む。リコータ装置１００は、リコータ１０１を備えている。リコータ１０１は、作業テーブル５及び張出板１２の上方で、Ｘ方向に移動可能である。リコータ１０１は、この移動によって、張出板１２上に堆積する金属粉末２を作業テーブル５上に掻き寄せる。さらに、リコータ１０１は、この移動によって、作業テーブル５上の金属粉末２の積層物の最上層の表面２ａ（上面）を均す。以下、「金属粉末２の積層物」を粉末床Ａという。リコータ１０１は、粉末床Ａの表面２ａに当接して、粉末床Ａの高さを均一にする。リコータ１０１は、Ｙ方向に所定の幅を有する。粉末塗布機構のＹ方向の長さは、例えば作業テーブル５のＹ方向の全長に対応している。

リコータ装置１００は、リコータ１０１を水平方向に沿って移動させる機構として、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含んでもよい。リコータ装置１００は、駆動機構として、ガイドレール、無端ベルト、ボールねじ、電動モータ、シリンダ等を含んでもよい。

電子線照射装置８は、エネルギビームとしての電子ビーム（電子線）を照射する電子銃（不図示）を含む。図１では、出射された電子ビームが通過する照射領域Ｄを２点鎖線で示している。電子銃から出射された電子ビームは、真空チャンバ４内に照射される。電子ビームは、金属粉末２を加熱する。つまり、電子線照射装置８は、金属粉末２にエネルギを付与する。その結果、金属粉末２が加熱されるので、溶融又は焼結する。電子線照射装置８は、粉末床Ａの金属粉末２を固める粉末固化部である。また、電子線照射装置８は、粉末床Ａにエネルギを付与するエネルギ付与部である。

電子線照射装置８は、電子ビームの照射を制御するコイル装置を含んでもよい。コイル装置は、例えば収差コイル、フォーカスコイル及び偏向コイルを備える。収差コイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームを収束させる。フォーカスコイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームのフォーカス位置のずれを補正する。偏向コイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームの照射位置を調整する。偏向コイルは、電磁的なビーム偏向を行う。電磁的なビーム偏向によれば、電子ビームの照射時における走査速度が機械的なビーム偏向よりも高速になる。電子銃及びコイル部は、真空チャンバ４の上部に配置されている。電子銃から出射された電子ビームは、コイル部によって、収束され、焦点位置が補正され、走査速度が制御され、金属粉末２の照射位置に到達する。

制御部であるコントローラ１８は、造形装置１の装置全体の動作を制御する。コントローラ１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、およびＲＡＭ(Random Access Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアと、を含むコンピュータである。コントローラ１８は、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを含む。コントローラ１８は、演算部及びメモリを含む。コントローラ１８は、電子線照射装置８、粉末供給装置７及び昇降装置６と電気的に接続されている。コントローラ１８は、各種指令信号を生成できる。メモリは、各種制御に必要なデータを保存できる。

コントローラ１８は、電子線照射装置８に指令信号を送信して、電子ビームの照射時期、照射位置等の制御（照射制御）を行う。コントローラ１８は、金属粉末２を溶融させる際の電子ビームの照射制御を行う。コントローラ１８は、粉末供給装置７に指令信号を送信して、金属粉末２の供給時期及び供給量を制御することができる。コントローラ１８は、リコータ装置１００に指令信号を送信して、リコータ１０１の動作時期等の制御を行ってもよい。

続いて、リコータ装置１００について更に詳細に説明する。図２は、一例のリコータ装置１００の構造を説明する模式図である。リコータ装置１００は、ホルダ１０３とリコータ１０１とを含む。ホルダ１０３は、リコータ１０１を保持する保持部として機能する。ホルダ１０３は、第１方向Ｄ１に延在している。第１方向Ｄ１は、図面におけるＹ方向である。例えば、ホルダ１０３のＹ方向の長さは、作業テーブル５のＹ方向の全長に対応していてよい。

リコータ１０１は、金属製の複数のリコータ要素１０２を含む。リコータ１０１として利用される金属の種類は、金属粉末２の材質に応じて異なっていてよい。例えば、リコータ１０１として利用される金属の種類は、金属粉末２の種類と同じであってよい。この場合、リコータ１０１の摩耗によって、リコータ１０１を形成する金属が金属粉末２に混入したとしても、そのような混入による弊害を抑制できる。張力・加工性の観点から金属粉末２を構成する金属をリコータ１０１の材料として利用できない場合は、特性の近い材料を使用してもよい。例えば、金属粉末２が鉄系粉末である場合には、ＳＵＳ材によってリコータ１０１を形成してもよい。

複数のリコータ要素１０２は、第１方向Ｄ１に沿って整列している。リコータ１０１がホルダ１０３に保持されている状態において、複数のリコータ要素１０２は、協働して、第１方向Ｄ１に沿って延在する下面Ｓ１（扁平面）を形成する。下面Ｓ１は、ホルダ１０３から下向きに露出している。下面Ｓ１は、作業テーブル５の上面に対面している。下面Ｓ１は、凹凸のない扁平面である。扁平面とは、造形装置１に要求される造形精度の範囲において、実質的に扁平な面であることを意味する。すなわち、下面Ｓ１によって粉末床Ａの表面２ａが均された場合、粉末床Ａの表面２ａは、造形装置１の造形精度に許容される程度に平坦になる。

複数のリコータ要素１０２のうち第１方向Ｄ１に隣り合うリコータ要素１０２同士は、少なくとも下面Ｓ１を形成している位置で互いに分割されている。それぞれのリコータ要素１０２は、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に沿って押圧された際に、当該第２方向Ｄ２に向かって他のリコータ要素１０２から独立して変位する。独立して変位とは、実質的に独立して変位することを含む。すなわち、一のリコータ要素１０２が第２方向Ｄ２に向かって変位する際に、隣り合う他のリコータ要素１０２は、静止していてもよいし、押圧されたリコータ要素１０２の変位よりも小さく変位してもよい。図示例では、複数のリコータ要素１０２のうちの１つであるリコータ要素１０２Ａが第２方向Ｄ２に向けて押圧された状態が示されている。

上記リコータ装置１００では、ホルダ１０３に保持されたリコータ１０１が粉末床Ａ上をＸ方向に沿って水平に移動する。リコータ１０１の移動に伴い、複数のリコータ要素１０２によって形成される下面Ｓ１は、金属粉末２の塗布面上を移動する。これによって、金属粉末２は平坦に均らされる。電子線照射装置８は、造形物３の一層分の形状に対応して金属粉末２に電子ビームを照射する。電子ビームが照射された金属粉末２が溶融又は焼結することによって、造形物の一層分が形成される。その後、再びリコータ１０１が粉末床Ａ上を水平に移動することによって、形成された造形物の上に新たに金属粉末２が配置される。

電子線照射装置８からの電子ビームが金属粉末２を溶融又は焼結する場合、造形物３に反り上がりが形成され得る。造形物３における反り上がり部分は、Ｘ方向に移動するリコータに接触し得る。例えば、リコータがシリコーンゴム等の材料によって形成されている場合、リコータは造形物３の反り上がりを乗り越え得る。しかし、リコータが反り上がりに接触することによって、リコータが損傷することが考えられる。また、リコータが金属製である場合、リコータが損傷することは抑制される。しかし、リコータが反り上がりに接触した際に、リコータが反り上がりを乗り越えられずに、リコータのＸ方向の移動が停止することが考えられる。

一例のリコータ装置１００では、リコータ要素１０２が金属製である。そのため、造形物３に生じた反り上がりがリコータ要素１０２に接触したとしても、リコータ要素１０２が傷つけられることが抑制されている。

さらに、造形物３に生じた反り上がりがいずれかのリコータ要素１０２に接触した場合、リコータ要素１０２が反り上がりから相対的に押圧される。この場合、リコータ１０１の水平方向における移動が停止する虞がある。しかしながら、一例のリコータ装置１００では、反り上がりと接触したリコータ要素１０２が、反り上がりによって押圧された向きに変位する。造形物３が上方に向かって反り上がっている場合、リコータ要素１０２は上向きに変位し得る。そのため、リコータ１０１がＸ方向に移動する際に、リコータ要素が反り上がりを乗り越えることができる。このように、一例のリコータ装置１００では、リコータ１０１が損傷することが抑制される。また、リコータ装置１００のＸ方向における移動が停止することが抑制される。

続いて、一例のリコータ装置について、例示的な各実施形態について説明する。図３は、リコータ装置の例示的な一実施形態を示す正面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図３及び図４に示すリコータ装置２００は、リコータ装置１００に代えて造形装置１に利用することができる。リコータ装置２００は、ホルダ２３０とリコータ２１０とを含む。

ホルダ２３０は、リコータ２１０を保持する。ホルダ２３０は、Ｙ方向に延在している。例えば、ホルダ２３０のＹ方向の長さは、作業テーブル５のＹ方向の全長に対応していてよい。一例のホルダ２３０は、連結部２３１及び保持部２３３を含む。連結部２３１は、ホルダ２３０をＸ方向に沿って移動させるための駆動機構に連結される。保持部２３３は、リコータ２１０を保持する。保持部２３３は、円筒状の空間２３３ａを形成している。この空間２３３ａの軸方向は、Ｙ方向に沿っている。保持部２３３は、ホルダ２３０の下面に形成された開口２３３ｂを有する。開口２３３ｂは、Ｙ方向に沿って形成されている。開口２３３ｂのＹ方向における長さは、少なくともリコータ２１０よりも長い。開口２３３ｂは、円筒状の空間２３３ａに繋がっている。

保持部２３３には、緩衝材２３５が設けられている。緩衝材２３５は、保持部２３３の内周面２３３ｃに固定されている。内周面２３３ｃは空間２３３ａを画定している。図示例では、緩衝材２３５は、内周面２３３ｃのうちの、開口２３３ｂの上方に配置されている。すなわち、緩衝材２３５は、Ｚ方向において開口２３３ｂと対向している。緩衝材２３５は、Ｙ方向に延在している。Ｙ方向において、緩衝材２３５の長さは、例えば、開口２３３ｂの長さと同じあってよい。

一例のリコータ２１０は、金属製の引張コイルバネ（螺旋状体）である。図示例の引張コイルバネの素線の断面形状は、例えば円形状である。引張コイルバネの外径及び内径の大きさは、特に限定されない。リコータ２１０を構成する引張コイルバネは、Ｙ方向（第１方向）に沿った中心軸線を有する。リコータ２１０を構成するリコータ要素２１１は、引張コイルバネの１ピッチ分として定義することができる。この定義の下では、隣接するリコータ要素２１１同士は、螺旋方向において互いに連続して形成されている。また、隣接するリコータ要素２１１同士は、螺旋方向において互いに連続している部分以外の位置では、Ｙ方向において互いに分割されている。

Ｙ方向から見て、引張コイルバネの外周の直径２１０Ｌは、保持部２３３の空間２３３ａの直径２３０Ｌよりも小さい。また、引張コイルバネの外周の直径２１０Ｌは、Ｘ方向における開口２３３ｂの距離２３３Ｌよりも大きい。保持部２３３の空間２３３ａ内にリコータ２１０が配置された場合、開口２３３ｂからのリコータ２１０の脱落が抑制される。緩衝材２３５は、保持部２３３の内周面２３３ｃとリコータ２１０の外周面との間に配置されている。緩衝材２３５は、リコータ２１０を開口２３３ｂ側に付勢する。

複数のリコータ要素２１１は、第１方向Ｄ１に沿って整列している。リコータ２１０がホルダ２３０に保持されている状態において、複数のリコータ要素２１１は、協働して、第１方向Ｄ１に沿って延在する下面Ｓ２（扁平面）を形成する。下面Ｓ２は、リコータ２１０を構成する引張コイルバネの外周面によって構成されている。下面Ｓ２は、ホルダ２３０の開口２３３ｂから下向きに露出している。下面Ｓ２は、作業テーブル５の上面に対面している。下面Ｓ２は、実質的に凹凸のない扁平面である。下面Ｓ２の扁平度合いは、引張コイルバネの線径によって決定され得るので、金属粉末２の粒径が小さい場合には、引張コイルバネの線径も小さくてよい。

複数のリコータ要素２１１のうち第１方向Ｄ１に隣り合うリコータ要素２１１同士は、少なくとも下面Ｓ２を形成している位置で互いに分割されている。それぞれのリコータ要素２１１は、Ｚ方向に沿って上向きに押圧された際に、他のリコータ要素２１１から独立して上向きに変位する。

リコータ装置２００では、リコータ要素２１１が金属製である。そのため、造形物３に生じた反り上がりがリコータ要素２１１に接触したとしても、リコータ要素２１１が傷つけられることが抑制されている。

さらに、リコータ装置２００では、反り上がりと接触したリコータ要素２１１が、反り上がりによって押圧された向きに変位する。造形物３が上方に向かって反り上がっている場合、リコータ要素２１１は上向きに変位し得る。そのため、リコータ２１０がＸ方向に移動する際に、リコータ要素２１１が反り上がりを乗り越えることができる。

また、リコータ要素２１１は、Ｙ方向に沿った中心軸線を有する引張コイルバネの１ピッチである。扁平面をなす下面Ｓ２は、複数のリコータ要素２１１の外周面によって形成されている。この構成では、複数のリコータ要素２１１が一体的に形成されて引張コイルバネ（リコータ２１０）を構成しているため、リコータを簡便に取り扱うことができる。

また、ホルダ２３０は、Ｚ方向においてリコータ２１０との間に配置される緩衝材２３５を含んでいる。この構成では、例えば、いずれかのリコータ要素２１１が反り上がりによってＺ方向に沿ってホルダ側に変位したとしても、緩衝材２３５の作用によって元の位置に復元しやすい。

図５は、例示的な他の実施形態に係るリコータ装置を示す正面図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図である。図５及び図６に示すリコータ装置３００は、リコータ装置１００に代えて造形装置１に利用することができる。リコータ装置３００は、ホルダ３３０とリコータ３１０とを含む。

ホルダ３３０は、リコータ３１０を保持する。ホルダ３３０は、Ｙ方向に延在している。例えば、ホルダ３３０のＹ方向の長さは、作業テーブル５のＹ方向の全長に対応していてよい。一例のホルダ３３０は、連結部３３１及び保持部３３３を含む。連結部３３１は、ホルダ３３０をＸ方向に沿って移動させるための駆動機構に連結される。保持部３３３は、リコータ３１０を保持する。保持部３３３は、円筒状の空間３３３ａを形成している。この空間３３３ａの軸方向は、Ｙ方向に沿っている。保持部３３３はホルダ３３０の下面に形成された開口３３３ｂを有する。開口３３３ｂは、Ｙ方向に沿って形成されている。開口３３３ｂのＹ方向における長さは、少なくともリコータ３１０よりも長い。開口３３３ｂは、円筒状の空間３３３ａに繋がっている。

保持部３３３には、緩衝材３３５が設けられている。緩衝材３３５は、保持部３３３の内周面３３３ｃに固定されている。内周面３３３ｃは空間３３３ａを画定している。図示例では、緩衝材３３５は、内周面３３３ｃのうちの、開口３３３ｂの上方に配置されている。すなわち、緩衝材３３５は、Ｚ方向において開口３３３ｂと対向している。緩衝材３３５は、Ｙ方向に延在している。Ｙ方向において、緩衝材３３５の長さは、例えば、開口３３３ｂの長さと同じあってよい。

一例のリコータ３１０は、板状をなす金属製の複数のリコータ要素３１１と、円柱状のポール３１３とを含む。図示例のリコータ要素３１１は、円環板状を呈している。すなわち、リコータ要素３１１は、円環状の一対の側面と、Ｙ方向を軸とする筒状の内周面及び外周面とを有する。複数のリコータ要素３１１は、板厚方向をＹ方向として整列している。一例において、リコータ要素３１１は、板厚方向に沿って円形の貫通孔３１１ａを有している。ポール３１３は、複数のリコータ要素３１１のそれぞれの貫通孔３１１ａに挿通されている。Ｙ方向から見て、ポール３１３の直径は、リコータ要素３１１の貫通孔３１１ａの直径と略同じであってよい。ポール３１３は、例えば、シリコーン、フッ素ゴム等の耐熱性及び可撓性を有する材料によって形成されている。ポール３１３が挿通された状態において、Ｙ方向に隣り合うリコータ要素３１１同士は互いに接触していてよい。なお、ポール３１３の端部には、ポール３１３からリコータ要素３１１が脱落しないための留め具が設けられていてもよい。

Ｙ方向から見て、リコータ３１０の外周の直径３１０Ｌは、保持部３３３の空間３３３ａの直径３３０Ｌよりも小さい。また、リコータ３１０の外周の直径３１０Ｌは、Ｘ方向における開口３３３ｂの距離３３３Ｌよりも大きい。保持部３３３の空間３３３ａ内にリコータ３１０が配置された場合、開口３３３ｂからのリコータ３１０の脱落が抑制される。緩衝材３３５は、保持部３３３の内周面３３３ｃとリコータ３１０の外周面との間に配置されている。緩衝材３３５は、リコータ３１０を開口３３３ｂ側に付勢する。

複数のリコータ要素３１１は、第１方向Ｄ１に沿って整列している。リコータ３１０がホルダ３３０に保持されている状態において、複数のリコータ要素３１１は、協働して、第１方向Ｄ１に沿って延在する下面Ｓ３（扁平面）を形成する。下面Ｓ３は、リコータ３１０を構成する複数のリコータ要素３１１の外周面によって構成されている。下面Ｓ３は、ホルダ３３０の開口３３３ｂから下向きに露出している。下面Ｓ３は、作業テーブル５の上面に対面している。下面Ｓ３は、凹凸のない扁平面である。それぞれのリコータ要素３１１は、Ｚ方向に向けて押圧された際に、当該Ｚ方向に向かって他のリコータ要素３１１から独立して変位する。

リコータ装置３００では、リコータ要素３１１が金属製である。そのため、造形物３に生じた反り上がりがリコータ要素３１１に接触したとしても、リコータ要素３１１が傷つけられることが抑制されている。

さらに、リコータ装置３００では、反り上がりと接触したリコータ要素３１１が、反り上がりによって押圧された向きに変位する。造形物３が上方に向かって反り上がっている場合、リコータ要素３１１は上向きに変位し得る。そのため、リコータ３１０がＸ方向に移動する際に、リコータ要素３１１が反り上がりを乗り越えることができる。

複数のリコータ要素３１１は、それぞれ板状をなしており、板厚方向をＹ方向として整列している。この構成では、互いに隣り合うリコータ要素３１１の外周面によってＹ方向に沿った下面Ｓ３が構成される。それぞれのリコータ要素３１１同士が別体となっているので、隣り合うリコータ要素３１１同士の変位が干渉し合うことが抑制される。なお、いずれかのリコータ要素３１１の変位がポール３１３に伝達される場合、ポール３１３を介して他のリコータ要素３１１が変位することがある。

複数のリコータ要素３１１は、板厚方向に沿って貫通孔３１１ａを有しており、リコータ３１０は、貫通孔３１１ａに挿通される可撓性のポール３１３を含んでいる。この構成では、ポール３１３によって複数のリコータ要素３１１が纏められるため、リコータ３１０を簡便に取り扱うことができる。

また、ホルダ３３０は、Ｚ方向においてリコータ３１０との間に配置される緩衝材３３５を含んでいる。この構成では、例えば、いずれかのリコータ要素３１１が反り上がりによってＺ方向に沿ってホルダ側に変位したとしても、緩衝材３３５の作用によって元の位置に復元しやすい。

図７は、例示的なさらに他の実施形態に係るリコータ装置を示す正面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図７及び図８に示すリコータ装置４００は、リコータ装置１００に代えて造形装置１に利用することができる。リコータ装置４００は、ホルダ４３０とリコータ４１０とを含む。

ホルダ４３０は、リコータ４１０を保持する。ホルダ４３０は、Ｙ方向に延在している。例えば、ホルダ４３０のＹ方向の長さは、作業テーブル５のＹ方向の全長に対応していてよい。一例のホルダ４３０は、連結部４３１及び保持部４３３を含む。連結部４３１は、ホルダ４３０をＸ方向に沿って移動させるための駆動機構に連結される。保持部４３３は、リコータ４１０を保持する。保持部４３３は、一対の溝４３４，４３５を含む。一対の溝４３４，４３５は、Ｙ方向に沿って延在している。一対の溝４３４，４３５は、作業テーブル５側を向いて開口している。すなわち、一対の溝４３４，４３５は、保持部４３３の下面において上向きに凹状に形成されている。一対の溝４３４，４３５のＹ方向における長さは、リコータ４１０の長さ以上であってよい。一対の溝４３４，４３５のうちの一方の溝４３４は、Ｙ方向から見て、Ｘ方向の一方側に配置されている。一対の溝４３４，４３５のうちの他方の溝４３５は、Ｙ方向から見て、Ｘ方向の他方側に配置されている。溝４３４と溝４３５とは互いに平行に形成されている。

一例のリコータ４１０は、金属板によって形成されている。金属板は、例えば０．０２ｍｍ～０．１ｍｍ程度の厚さを有していてよく、板厚方向に弾性変形可能となっている。リコータ４１０は、例えば矩形状を有している。リコータ４１０は、短辺の延在方向に沿って形成された複数のスリット４１１を有する。複数のスリット４１１は、短辺の延在方向の中央に形成されている。複数のスリット４１１は、長辺の延在方向に互いに離間して並列されている。リコータ４１０は、一対の溝４３４，４３５に一対の長辺部分４１２，４１３がそれぞれ挿入されることによって、ホルダ４３０に保持される。リコータ４１０がホルダ４３０に保持された場合、リコータ４１０はＹ方向から見てＵ字状に湾曲する。例えば、リコータ４１０は、ホルダ４３０に保持されているときに、ボルト等の固定部材によってホルダ４３０に固定されてもよい。

リコータ４１０がホルダ４３０に保持された状態では、複数のスリット４１１は、Ｘ方向及びＺ方向に沿った平面上に延在し、Ｙ方向に互いに離間して並列される。リコータ４１０は、複数のリコータ要素４１５を含む。複数のリコータ要素４１５はリコータ４１０のうちの隣り合うスリット４１１同士の間の部分である。複数のリコータ要素４１５は、それぞれ板状をなしている。

リコータ４１０がホルダ４３０に保持されている状態において、複数のリコータ要素４１５は、協働して、Ｙ方向に沿って延在する下面Ｓ４を形成する。複数のリコータ要素４１５は、板厚方向に交差する幅方向をＹ方向として整列している。また、下面Ｓ４の最下端の位置では、複数のリコータ要素４１５は、Ｚ方向を板厚方向とする。下面Ｓ４は、作業テーブル５の上面に対面している。下面Ｓ４は、実質的に凹凸のない扁平面である。それぞれのリコータ要素４１５は、Ｚ方向に向けて押圧された際に、当該Ｚ方向に向かって他のリコータ要素４１５から独立して変位する。

リコータ装置４００では、リコータ４１０が金属板によって形成されている。そのため、造形物３に生じた反り上がりがリコータ要素４１５に接触したとしても、リコータ要素４１５が傷つけられることが抑制されている。

さらに、リコータ４１０を形成する金属板は板厚方向に弾性変形可能であるため、反り上がりと接触したリコータ要素４１５が、反り上がりによって押圧された向きに変位する。造形物３が上方に向かって反り上がっている場合、リコータ要素４１５は上向きに変位し得る。そのため、リコータ４１０がＸ方向に移動する際に、リコータ要素４１５が反り上がりを乗り越えることができる。

複数のリコータ要素４１５は、それぞれ板状をなしており、Ｚ方向を板厚方向として、スリット４１１を挟んでＹ方向に整列している。この構成では、板状のリコータ要素４１５の板厚方向がＺ方向に対応するので、リコータ要素４１５の板厚方向に交差する表面によってＹ方向に沿った下面Ｓ４が構成される。

リコータ４１０は、Ｙ方向に互いに離間して複数のスリット４１１が並列された金属板である。複数のリコータ要素４１５は、金属板のうちの隣り合うスリット４１１同士の間の部分である。複数のリコータ要素４１５が一体的に形成されているため、リコータ４１０を簡便に取り扱うことができる。また、容易にリコータ４１０を製造することができる。

以上、一例のリコータ装置について詳細に説明されたが、本発明は上記の形態に限定されない。

例えば、リコータを構成する引張コイルバネの素線断面形状が円形である例を示したが、引張コイルバネの素線断面形状は四角形状等の円形以外の形状であってもよい。

上記の例では、リコータをＸ方向に移動させて、粉末床Ａの表面２ａを均しているが、リコータをその他のＸ－Ｙ面内の方向に移動させて、粉末床Ａの表面２ａを均してもよい。また、リコータを、基点を中心とする仮想円の径方向に沿うように配置して、基点を中心としてリコータを回転移動させる構成でもよい。

また、上記の各実施形態同士では、対応する互いの構成の置き換え、互いの構成の流用等がなされてもよい。例えば、リコータ装置２００は、リコータ装置３００に含まれるポール３１３を含んでもよい。また、リコータ装置４００では、ホルダ４３０の下面とリコータ４１０との間に緩衝材が配置されてもよい。

１ 造形装置
２ 金属粉末
２ａ 表面
３ 造形物
４ 真空チャンバ
５ 作業テーブル
６ 昇降装置
６ａ 上下方向部材
６ｂ 駆動源
７ 粉末供給装置
８ 電子線照射装置（照射装置）
１０ 造形タンク
１０ａ 側壁
１１ 原料タンク
１２ 張出板
１５ 基板
１８ コントローラ
１００ リコータ装置
１０１ リコータ
１０２ リコータ要素
１０２Ａ リコータ要素
１０３ ホルダ
２００ リコータ装置
２１０ リコータ
２１１ リコータ要素
２３０ ホルダ
２３０Ｌ 直径
２３１ 連結部
２３３ 保持部
２３３ａ 空間
２３３ｂ 開口
２３３ｃ 内周面
２３３Ｌ 距離
２３５ 緩衝材
３００ リコータ装置
３１０ リコータ
３１０Ｌ 直径
３１１ リコータ要素
３１１ａ 貫通孔
３１３ ポール
３３０ ホルダ
３３０Ｌ 直径
３３１ 連結部
３３３ 保持部
３３３ａ 空間
３３３ｂ 開口
３３３ｃ 内周面
３３３Ｌ 距離
３３５ 緩衝材
４００ リコータ装置
４１０ リコータ
４１１ スリット
４１２ 長辺部分
４１３ 長辺部分
４１５ リコータ要素
４３０ ホルダ
４３１ 連結部
４３３ 保持部
４３４ 溝
４３５ 溝
Ａ 粉末床
Ｄ 照射領域
Ｄ１ 第１方向
Ｄ２ 第２方向
Ｓ１ 下面（扁平面）
Ｓ２ 下面（扁平面）
Ｓ３ 下面（扁平面）
Ｓ４ 下面（扁平面）

Claims (8)

1. 第１方向に整列する金属製の複数のリコータ要素を含むリコータと、
   前記第１方向に延在して前記リコータを保持するホルダと、を備え、
   前記リコータが前記ホルダに保持されている状態において、
   前記複数のリコータ要素は、協働して、前記第１方向に沿って延在する扁平面を形成し、
   前記複数のリコータ要素のうち前記第１方向に隣り合うリコータ要素同士は、少なくとも前記扁平面を形成している位置で互いに分割されており、
   それぞれの前記リコータ要素は、前記第１方向に交差する第２方向に向けて押圧された際に、当該第２方向に向かって他の前記リコータ要素から独立して変位可能となっている、リコータ装置。
2. 前記リコータ要素は、前記第１方向に沿った中心軸線を有する螺旋状体の１ピッチであり、
   前記扁平面は、前記螺旋状体の外周面である、請求項１に記載のリコータ装置。
3. 前記複数のリコータ要素は、それぞれ板状をなしており、板厚方向を前記第１方向として整列している、請求項１に記載のリコータ装置。
4. 前記複数のリコータ要素は、前記板厚方向に沿って貫通孔を有しており、
   前記リコータは、前記貫通孔に挿通される可撓性のポールを含む、請求項３に記載のリコータ装置。
5. 前記ホルダは、前記第２方向において前記リコータとの間に配置される緩衝材を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のリコータ装置。
6. 前記複数のリコータ要素は、それぞれ板状をなしており、前記第２方向を板厚方向として、板厚方向に交差する幅方向を前記第１方向として整列している、請求項１に記載のリコータ装置。
7. 前記リコータは、前記第１方向に互いに離間して複数のスリットが並列された金属板を有し、
   前記複数のリコータ要素は、前記金属板のうちの隣り合う前記スリット同士の間の部分である、請求項１に記載のリコータ装置。
8. チャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、粉末を含む粉末床を保持する作業テーブルと、
   前記作業テーブルに保持された前記粉末にエネルギビームを照射する照射装置と、
   前記チャンバ内に配置され、前記粉末床の表面を均す請求項１～７のいずれか一項に記載のリコータ装置と、を含む、積層造形装置。

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