JP6545586B2 - 積層造形装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、積層造形装置に関する。

粉末状の材料によって、三次元形状を造形する三次元プリンタのような積層造形装置が知られる。当該積層造形装置は、上記材料の層を形成し、当該材料の層毎に材料を、例えばレーザ光によって固化させる。

特開２０１４−１２５６４３号公報

積層造形装置が三次元形状を造形するまで長い時間がかかることがある。

一つの実施の形態に係る積層造形装置は、動作部と、第１の面と、移動部と、供給部と、照射部と、を備える。前記動作部は、積層された粉末状の材料の表面の一部を覆い、当該表面が向く第１の方向と交差するとともに当該表面に沿う第２の方向に並べられる第１の部分及び第２の部分を有し、前記第１の部分と前記第２の部分との間に前記第１の方向に延びる間隔が設けられる。前記第１の面は、前記第１の部分に設けられて前記第２の部分に向き、第１の供給口が設けられる。前記移動部は、前記表面に対し前記動作部を移動させる。前記供給部は、前記第１の供給口から前記間隔に不活性ガスを供給する。前記照射部は、前記動作部から離間した位置に設けられ、前記間隔を通して前記表面を形成する前記材料にエネルギー線を照射可能であり、前記エネルギー線が照射される位置を変更可能である。

図１は、第１の実施形態に係る三次元プリンタを概略的に示す断面図である。 図２は、第１の実施形態の積層装置の一部を示す斜視図である。 図３は、第１の実施形態の三次元プリンタの一部を示す断面図である。 図４は、第１の実施形態のスキージバーを概略的に示す側面図である。 図５は、第１の実施形態の材料が供給される造形部の一部を概略的に示す断面図である。 図６は、第１の実施形態の材料の層が形成される造形部の一部を概略的に示す断面図である。 図７は、第１の実施形態の造形領域にレーザ光が照射される造形部の一部を概略的に示す断面図である。 図８は、第１の実施形態の造形領域の他の部分にレーザ光が照射される造形部の一部を概略的に示す断面図である。 図９は、第２の実施形態に係る三次元プリンタを概略的に示す断面図である。 図１０は、第２の実施形態の保護装置の一部を示す斜視図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図８を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、第１の実施形態に係る三次元プリンタ１０を概略的に示す断面図である。三次元プリンタ１０は、積層造形装置の一例である。三次元プリンタ１０は、粉末状の材料１１から、三次元形状の造形物１２を積層造形する装置である。積層造形は、付加造形（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ＡＭ）とも称され得る。

各図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、三次元プリンタ１０の幅に沿う。Ｙ軸は、三次元プリンタ１０の奥行き（長さ）に沿う。Ｚ軸は、三次元プリンタ１０の高さに沿う。本実施形態において、材料１１の層はＺ軸に沿う方向に重ねて形成され、当該材料１１の層の表面はＸ軸及びＹ軸に沿って形成される。

材料１１は、造形物１２の材料であり、例えば鉄のような金属の粉体である。なお、材料１１はこれに限らず、樹脂の粉体やその他の材料であっても良い。さらに、三次元プリンタ１０は、複数種類の材料１１から造形物１２を造形しても良い。

図１に示すように、三次元プリンタ１０は、造形部２１と、ガス供給部２２と、ヒューム回収部２３と、制御部２４とを有する。造形部２１は、例えば、加工部及び加工エリアとも称され得る。ガス供給部２２は、ガスを供給する供給部の一例である。ヒューム回収部２３は、吸引部の一例であり、例えば、回収部又は除去部とも称され得る。

造形部２１において、材料１１から、造形物１２が造形される。本実施形態において、造形部２１は、処理槽３１と、造形槽３２と、積層装置３３と、光学装置３４とを有する。積層装置３３は、動作部の一例である。

処理槽３１は、例えば、密封可能な箱状に形成される。処理槽３１の内部に、処理室３１ａが設けられる。処理室３１ａは、例えば、加工室、チャンバ、及びエリアとも称され得る。処理室３１ａ内に、造形槽３２、積層装置３３、及び光学装置３４が設けられる。

処理槽３１は、複数の側壁４１と、上壁４２と、複数の吸引口４３とを有する。複数の側壁４１は、例えば、Ｚ軸に沿う方向に延びる四角形の筒状に配置される。上壁４２は、複数の側壁４１の上方向の端部を接続する。複数の側壁４１と上壁４２との内側に、処理室３１ａが形成される。

複数の吸引口４３は、例えば、側壁４１に設けられ、処理室３１ａに開口する。なお、吸引口４３は、他の場所に設けられても良い。複数の吸引口４３は、ヒューム回収部２３にそれぞれ接続される。なお、吸引口４３は複数でなくとも良い。ヒューム回収部２３は、吸引口４３から、処理室３１ａの気体を吸引する。図１は、処理室３１ａの気体の流れを矢印で模式的に示すが、当該気体の流れはこれに限らない。処理室３１ａは、例えば、空気によって満たされる。その場合、ガス供給部２２により処理室３１ａに空気が供給されても良いし、処理室３１ａに空気を供給する通気口が設けられても良い。なお、処理室３１ａは、窒素のような不活性ガスによって満たされても良い。その場合、ガス供給部２２から不活性ガスが供給されても良い。

造形槽３２において、材料１１の層が形成されるとともに、当該材料１１の層から、三次元形状の造形物１２が造形される。造形槽３２において、材料１１の層の形成と、材料１１の層の固化と、が繰り返し行われることにより、造形槽３２の内部で、造形物１２が造形される。造形槽３２は、載置台４５と、昇降装置４６とを有する。

載置台４５の上に、ベースプレート４９が載置固定されるとともに、材料１１が堆積される。ベースプレート４９の上に、造形物１２が造形される。なお、載置台４５にベースプレート４９を配置することなく、載置台４５の上に直接、造形物１２が造形されても良い。

載置台４５の上に堆積された材料１１は、造形領域Ｒを形成する。造形領域Ｒは、供給領域の一例である。造形領域Ｒは、材料１１によって形成され、Ｚ軸に沿う方向に向く実質的に平坦な面である。Ｚ軸に沿う方向は、第１の方向の一例である。言い換えると、造形領域Ｒは、積層された材料１１の表面であり、Ｘ軸及びＹ軸に沿う平面である。造形領域Ｒを形成する材料１１は、造形物１２の一部を形成する固化された材料１１を含む。

昇降装置４６は、例えば、油圧昇降機である。昇降装置４６は、載置台４５を上下方向に移動可能である。載置台４５が移動することで、載置台４５の上の材料１１、造形物１２、及びベースプレート４９が上下に移動する。

積層装置３３は、複数のスキージ５１と、レール５２とを有する。複数のスキージ５１は、第１の部分及び第２の部分の一例であり、例えば、材料供給装置又は構造体とも称され得る。

複数のスキージ５１はそれぞれ、造形槽３２に材料１１を供給することで、当該造形槽３２に材料１１の層を形成する。言い換えると、スキージ５１は、造形槽３２に材料１１を積層させる。

図２は、第１の実施形態の積層装置３３の一部を示す斜視図である。図２に示すように、スキージ５１はそれぞれ、スキージバー６１と、二つのブレード６２と、移動部６３と、複数のホース６４とを有する。

スキージバー６１は、Ｙ軸に沿う方向に延びる実質的に直方体形状に形成される。Ｙ軸に沿う方向は、第３の方向の一例である。なお、スキージバー６１は、他の形状に形成されても良い。複数のスキージ５１のスキージバー６１は、平行に延びる。

図３は、第１の実施形態の三次元プリンタ１０の一部を示す断面図である。図２及び図３に示すように、スキージバー６１に、第１の側面６１ａと、第２の側面６１ｂと、第１の端面６１ｃと、第２の端面６１ｄと、底面６１ｅと、上面６１ｆとが設けられる。第１の側面６１ａは、第１の面の一例である。第２の側面６１ｂは、第２の面の一例である。

第１の側面６１ａは、Ｘ軸に沿う方向に向く実質的に平坦な面である。第２の側面６１ｂは、第１の側面６１ａの反対側に位置してＸ軸に沿う方向に向く、実質的に平坦な面である。なお、第１及び第２の側面６１ａ，６１ｂは、凹凸及び／又は曲面を有しても良い。

第１の端面６１ｃは、Ｙ軸に沿う方向に向く実質的に平坦な面である。第２の端面６１ｄは、第１の端面６１ｃの反対側に位置してＹ軸に沿う方向に向く、実質的に平坦な面である。なお、第１及び第２の端面６１ｃ，６１ｄは、凹凸及び／又は曲面を有しても良い。

底面６１ｅは、Ｚ軸に沿う方向である下方向に向く実質的に平坦な面である。スキージバー６１が造形領域Ｒの上に位置する場合、底面６１ｅは、造形領域Ｒと向かい合う。スキージバー６１は、底面６１ｅが造形領域ＲからＺ軸に沿う方向に離間した位置に配置される。上面６１ｆは、底面６１ｅの反対側に位置してＺ軸に沿う方向である上方向に向く、実質的に平坦な面である。上面６１ｆは、例えば、上壁４２と向かい合う。なお、底面６１ｅ及び上面６１ｆは、凹凸及び／又は曲面を有しても良い。

複数のスキージ５１は、Ｘ軸に沿う方向に間隔Ｓを介して並べられる。Ｘ軸に沿う方向は、第２の方向の一例である。言い換えると、隣り合うスキージ５１の間に、間隔Ｓが設けられる。間隔Ｓは、第１の開口の一例である。

図３に示すように、隣り合う二つのスキージ５１について、一方のスキージ５１をスキージ５１Ａ、他方のスキージ５１をスキージ５１Ｂと個別に称する場合がある。スキージ５１Ａは第１の部分の一例であり、スキージ５１Ｂは第２の部分の一例である。スキージ５１Ａとスキージ５１Ｂとは、Ｘ軸に沿う方向に並べられる。さらに、スキージ５１Ａとスキージ５１Ｂとの間に、間隔Ｓが設けられる。

複数のスキージ５１は、複数のスキージ５１Ａと複数のスキージ５１Ｂとを含むと説明され得る。この場合、複数のスキージ５１Ａと複数のスキージ５１Ｂとは、Ｘ軸に沿う方向に交互に並べられると説明され得る。このため、積層装置３３に、複数の間隔Ｓが設けられる。

間隔Ｓは、二つのスキージ５１（５１Ａ，５１Ｂ）の間に形成され、Ｙ軸に沿う方向に延びる。本実施形態において、間隔Ｓはスリットとも称され得る。さらに、間隔Ｓは、Ｚ軸に沿う方向に延びる。このため、間隔Ｓは、スキージ５１Ａ，５１Ｂのそれぞれの上面６１ｆに開口し、例えば上壁４２から見た場合に造形領域Ｒの一部を露出させる。

スキージ５１Ａの第１の側面６１ａは、スキージ５１Ｂの第２の側面６１ｂに向く。スキージ５１Ａの第１の側面６１ａは、第１の面の一例である。スキージ５１Ｂの第２の側面６１ｂは、スキージ５１Ａの第１の側面６１ａに向く。スキージ５１Ｂの第２の側面６１ｂは、第２の面の一例である。このように、スキージ５１の第１の側面６１ａは、他のスキージ５１の第２の側面６１ｂと、間隔Ｓを介して対向する。言い換えると、第１の側面６１ａと第２の側面６１ｂとはそれぞれ、間隔Ｓに面する。

スキージバー６１に、材料収容口６６と、材料供給口６７とが設けられる。材料収容口６６は、収容部の一例である。材料供給口６７は、材料供給部の一例である。図３に示すように、材料収容口６６は、Ｚ軸に沿う方向に延び、底面６１ｅと上面６１ｆとにそれぞれ開口する。本実施形態において、材料供給口６７は、材料収容口６６の、底面６１ｅに開口した部分である。

材料収容口６６は、粉末状の材料１１を収容する。材料１１は、例えば、材料収容口６６の上面６１ｆに開口した部分から、材料収容口６６に供給される。材料収容口６６に収容された材料１１は、例えば重力によって、材料供給口６７から、造形領域Ｒに供給される。言い換えると、材料収容口６６の材料１１は、材料供給口６７を通って、造形領域Ｒに落下する。

図２に示すように、材料収容口６６は、Ｙ軸に沿う方向に延びる。言い換えると、材料収容口６６は、スキージバー６１が延びる方向に延びる。Ｙ軸に沿う方向における材料収容口６６の長さは、例えば、Ｙ軸に沿う方向における造形領域Ｒの長さと大よそ等しい。なお、材料収容口６６の長さはこれに限らない。

スキージバー６１に、複数の供給口７１と、複数の回収口７２と、二つの第１の接続口７３と、二つの第２の接続口７４とが設けられる。複数の供給口７１は、第２の開口、第４の開口、及び複数の吐出口の一例である。回収口７２は、第３の開口の一例である。

複数の供給口７１は、第１の側面６１ａ及び第２の側面６１ｂにそれぞれ設けられる。複数の供給口７１は、第１及び第２の側面６１ａ，６１ｂにおいて、Ｙ軸に沿う方向に並べられる。複数の供給口７１は、等間隔に配置される。

複数の回収口７２は、第１の側面６１ａ及び第２の側面６１ｂにそれぞれ設けられる。複数の回収口７２は、第１及び第２の側面６１ａ，６１ｂにおいて、Ｙ軸に沿う方向に並べられる。複数の回収口７２は、等間隔に配置される。

回収口７２は、Ｚ軸に沿う方向において、供給口７１よりも上方向に設けられる。言い換えると、回収口７２は、Ｚ軸に沿う方向において、供給口７１よりも造形領域Ｒから離れた位置に設けられる。

二つの第１の接続口７３と、二つの第２の接続口７４とはそれぞれ、第２の端面６１ｄに設けられる。なお、第１の接続口７３と第２の接続口７４とはそれぞれ、他の場所に設けられても良い。

第１の接続口７３は、ホース６４によって直接的又は間接的に、ガス供給部２２に接続される。第２の接続口７４は、ホース６４によって直接的又は間接的に、ヒューム回収部２３に接続される。ホース６４は、柔軟性を有する。このため、スキージ５１が移動したとしても、ホース６４は第１の接続口７３とガス供給部２２との接続を保つとともに、第２の接続口７４とヒューム回収部２３との接続を保つ。

図４は、第１の実施形態のスキージバー６１を概略的に示す側面図である。図４において、説明のため、供給口７１の数と回収口７２の数とが、図２の供給口７１の数と回収口７２の数よりも少ない。

図４に示すように、スキージバー６１に、二つの供給流路７７と、二つの回収流路７８とが設けられる。図４は、一つの供給流路７７と、一つの回収流路７８とを示す。供給流路７７は、分岐流路の一例である。

スキージバー６１において、一方の供給流路７７及び一方の回収流路７８は、例えば、Ｘ軸に沿う方向において、材料収容口６６と第１の側面６１ａとの間に設けられる。他方の供給流路７７及び他方の回収流路７８は、Ｘ軸に沿う方向において、材料収容口６６と第２の側面６１ｂとの間に設けられる。

供給流路７７は、第１の接続口７３と、複数の供給口７１とを接続する、いわゆるフラクタル状の流路である。すなわち、供給流路７７は、ガス供給部２２と複数の供給口７１とを接続する。

供給流路７７は、ガス供給部２２から複数の供給口７１に向かう複数の経路を有する。本実施形態において、供給流路７７は、当該経路を分岐させる分岐部７７ａ及び複数の分岐部７７ｂを有する。

分岐部７７ａ，７７ｂはそれぞれ、供給流路７７の経路を二つに分岐させる。なお、分岐部７７ａ，７７ｂは、供給流路７７の経路を三つ以上に分岐させても良い。分岐部７７ａ，７７ｂはそれぞれ、Ｚ軸に沿う方向に延びる部分と、当該部分の端部からＹ軸に沿って互いに反対方向にそれぞれ延びる二つの部分とを有する、実質的にＴ字形状に形成される。なお、分岐部７７ａ，７７ｂは、他の形状に形成されても良い。

供給流路７７は、ガス供給部２２から複数の供給口７１に向かう経路において、まず分岐部７７ａによって二つに分岐される。分岐された当該経路は、分岐部７７ｂによってさらに二つに分岐される。すなわち、分岐部７７ａは、分岐される供給流路７７の経路において一段階目に設けられる。二つの分岐部７７ｂは、分岐される供給流路７７の経路において二段階目に設けられる。

上記のように、供給流路７７の複数の経路にそれぞれ、二段階の分岐部７７ａ，７７ｂが設けられる。すなわち、供給流路７７のそれぞれの経路において設けられた分岐部７７ａ，７７ｂの数は等しい。なお、供給流路７７の複数の経路にそれぞれ、二段階より多い分岐部が設けられても良い。

二つの分岐部７７ｂのそれぞれの形状は、実質的に同一である。二つの分岐部７７ｂのＺ軸に沿う方向に延びる部分の長さは、それぞれ実質的に等しい。さらに、二つの分岐部７７ｂのＹ軸に沿う方向に延びる部分の長さは、それぞれ実質的に等しい。すなわち、同一段階における分岐部７７ｂの長さは、実質的に等しい。

供給流路７７の複数の経路において、第１の接続口７３から各供給口７１までの長さはそれぞれ実質的に等しい。すなわち、供給流路７７の複数の経路のそれぞれの長さは、実質的に等しい。供給流路７７の経路の長さは、例えば、供給流路７７の断面中心を通る、第１の接続口７３から各供給口７１までの長さである。

図３に示すように、供給流路７７は、分岐部７７ｂと供給口７１とを接続する複数の吐出路７７ｃを有する。吐出路７７ｃは、分岐部７７ｂから供給口７１に向かって、斜め下方向に延びる。言い換えると、吐出路７７ｃに接続される供給口７１は、Ｘ軸に沿う方向よりも造形領域Ｒに近づく方向に向く。

図４に示すように、回収流路７８は、第２の接続口７４と、複数の回収口７２とを接続する、いわゆるフラクタル状の流路である。すなわち、回収流路７８は、ヒューム回収部２３と複数の回収口７２とを接続する。

回収流路７８は、ヒューム回収部２３から複数の回収口７２に向かう複数の経路を有する。本実施形態において、回収流路７８は、当該経路を分岐させる分岐部７８ａ及び複数の分岐部７８ｂを有する。

分岐部７８ａ，７８ｂはそれぞれ、回収流路７８の経路を二つに分岐させる。なお、分岐部７８ａ，７８ｂは、回収流路７８の経路を三つ以上に分岐させても良い。分岐部７８ａ，７８ｂはそれぞれ、Ｚ軸に沿う方向に延びる部分と、当該部分の端部からＹ軸に沿って互いに反対方向にそれぞれ延びる二つの部分とを有する、実質的にＴ字形状に形成される。なお、分岐部７８ａ，７８ｂは、他の形状に形成されても良い。

回収流路７８は、ヒューム回収部２３から複数の回収口７２に向かう経路において、まず分岐部７８ａによって二つに分岐される。分岐された当該経路は、分岐部７８ｂによってさらに二つに分岐される。すなわち、分岐部７８ａは、分岐される回収流路７８の経路において一段階目に設けられる。二つの分岐部７８ｂは、分岐される回収流路７８の経路において二段階目に設けられる。

上記のように、回収流路７８の複数の経路にそれぞれ、二段階の分岐部７８ａ，７８ｂが設けられる。すなわち、回収流路７８のそれぞれの経路において設けられた分岐部７８ａ，７８ｂの数は等しい。なお、回収流路７８の複数の経路にそれぞれ、二段階より多い分岐部が設けられても良い。

二つの分岐部７８ｂのそれぞれの形状は、実質的に同一である。二つの分岐部７８ｂのＺ軸に沿う方向に延びる部分の長さは、それぞれ実質的に等しい。さらに、二つの分岐部７８ｂのＹ軸に沿う方向に延びる部分の長さは、それぞれ実質的に等しい。すなわち、同一段階における分岐部７８ｂの長さは、実質的に等しい。

回収流路７８の複数の経路において、第２の接続口７４から各回収口７２までの長さはそれぞれ実質的に等しい。すなわち、回収流路７８の複数の経路のそれぞれの長さは、実質的に等しい。回収流路７８の経路の長さは、例えば、回収流路７８の断面中心を通る、第２の接続口７４から各回収口７２までの長さである。

図３に示すように、回収流路７８は、分岐部７８ｂと回収口７２とを接続する複数の吸引路７８ｃを有する。吸引路７８ｃは、分岐部７８ｂから回収口７２に向かって、斜め上方向に延びる。言い換えると、吸引路７８ｃに接続される回収口７２は、Ｘ軸に沿う方向よりも造形領域Ｒから離れる方向に向く。

二つのブレード６２はそれぞれ、Ｙ軸に沿う方向に延びる実質的に長方形の板状に形成される。二つのブレード６２はそれぞれ、スキージバー６１の底面６１ｅに取り付けられ、Ｚ軸に沿う方向において造形領域Ｒに向かって延びる。なお、二つのブレード６２は、他の方向に延びても良い。Ｚ軸に沿う方向において、二つのブレード６２のそれぞれの下方向の端部の位置は、実質的に同一である。

一方のブレード６２は、スキージバー６１の第１の側面６１ａから連続して延びる。他方のブレード６２は、第２の側面６１ｂから連続して延びる。言い換えると、二つのブレード６２は、Ｘ軸に沿う方向に離間して並べられる。二つのブレード６２の間に、材料供給口６７が位置する。

図２に示すように、移動部６３は、スキージバー６１の第１の端面６１ｃに取り付けられる。移動部６３は、レール５２に、当該レール５２が延びる方向に移動可能に取り付けられる。

レール５２は、Ｘ軸に沿う方向に延びる。このため、複数のスキージ５１の移動部６３は、当該移動部６３が設けられたスキージ５１を、Ｘ軸に沿う方向に移動させる。言い換えると、移動部６３は、スキージ５１を造形領域Ｒに対して移動させる。

移動部６３は、例えば、モータと、当該モータの駆動軸に取り付けられたローラとを有する。ローラの外周は、レール５２に接触させられる。モータが、レール５２に接触させられたローラを回転させることにより、当該移動部６３が設けられたスキージ５１がレール５２に沿って移動させられる。なお、移動部６３はこれに限らず、ギア又は磁石のような種々の手段によってスキージ５１を動かしても良い。また、一つの移動部６３が複数のスキージ５１を一括して移動させても良い。

複数のスキージ５１のうち少なくとも一つは、造形領域Ｒの上に配置される。言い換えると、複数のスキージ５１は、造形領域Ｒの一部を覆う。複数のスキージ５１の間に、当該造形領域Ｒを露出させる間隔Ｓが設けられる。なお、複数のスキージ５１は、例えば、移動部６３によって造形領域Ｒの上から退かされても良い。

図１に示す光学装置３４は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源（図示せず）と、レーザ光Ｌを走査するためのガルバノミラーのようなスキャナ（図示せず）と、スキャナにより走査されたレーザ光（ビーム）Ｌを平らな像面に集光するための集光レンズ（ｆ−θレンズ）（図示せず）と、を含む光学系を有する。

光学装置３４は、照射部３４ａをさらに有する。照射部３４ａは、上記集光レンズを、保護ガラスによって覆った部分である。照射部３４ａは、造形槽３２の上方に位置する。例えば、照射部３４ａは、上壁４２に固定される。言い換えると、照射部３４ａは、造形槽３２及び積層装置３３から独立して設けられ、造形槽３２及び積層装置３３から離間した位置に設けられる。なお、照射部３４ａは、他の場所に設けられても良い。

光学装置３４は、光源が出射したレーザ光Ｌを、変換レンズによって平行光に変換する。レーザ光Ｌは、エネルギー線の一例である。光学装置３４は、傾斜角度を変更可能なガルバノミラーにレーザ光Ｌを反射させ、集光レンズによってレーザ光Ｌを集光させることで、照射部３４ａからレーザ光Ｌを所望の位置に照射する。すなわち、照射部３４ａは、レーザ光Ｌが照射される位置を変更可能である。

ガス供給部２２は、例えば、窒素ガスＧを貯蔵するタンクと、当該タンクの窒素ガスＧを送出するポンプとを有する。窒素ガスＧは、不活性ガスの一例である。なお、不活性ガスはこれに限らず、例えば、ヘリウム及びアルゴンのような他のガスであっても良い。

図３に示すように、ガス供給部２２は、ホース６４及び供給流路７７を通じて、複数の供給口７１から間隔Ｓに窒素ガスＧを供給する。供給流路７７を通されることにより、複数の供給口７１からそれぞれ供給される窒素ガスＧの流量は、実質的に等しい。

上述のように、供給口７１は、造形領域Ｒに近づく方向に向く。このため、供給口７１から供給された窒素ガスＧは、間隔Ｓにおいて、少なくとも造形領域Ｒの周りに窒素ガス雰囲気を形成する。例えば、供給口７１から供給された窒素ガスＧは、間隔Ｓを満たす。

図１のヒューム回収部２３は、例えば、気体を吸引するポンプと、当該気体中のヒュームＦを回収するフィルタとを有する。ヒュームＦは、粒子の一例である。ヒューム回収部２３は、上述のように、吸引口４３から、処理室３１ａの気体を吸引する。

図３に示すように、ヒューム回収部２３は、ホース６４及び回収流路７８を通じて、複数の回収口７２からヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引する。ヒュームＦを含む窒素ガスＧは、粒子を含むガスの一例である。粒子を含むガスはこれに限らず、例えば、ヒュームＦを含む空気であっても良い。

ガス供給部２２が供給口７１から間隔Ｓに供給する窒素ガスＧの流量は、ヒューム回収部２３が回収口７２から吸引する窒素ガスＧの流量よりも多い。しかし、ガス供給部２２が複数のスキージ５１の複数の供給口７１から処理室３１ａに供給する全体的な窒素ガスＧの流量は、ヒューム回収部２３が複数の吸引口４３と複数のスキージ５１の複数の回収口７２とから吸引する全体的な窒素ガスＧの流量よりも少ない。このため、処理槽３１の処理室３１ａの気圧は、例えば、大気圧よりも低い。ガス供給部２２の窒素ガスＧは、ポンプによる送出に限らず、処理室３１ａの陰圧により供給口７１から間隔Ｓに供給されても良い。

図１に示すように、制御部２４は、造形部２１、ガス供給部２２、及びヒューム回収部２３に電気的に接続される。制御部２４は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭのような種々の電子部品を有する。制御部２４は、ＣＰＵがＲＯＭ、又は他の記憶装置に格納されたプログラムを読み出し実行することで、造形部２１、ガス供給部２２、及びヒューム回収部２３を制御する。造形部２１は、制御部２４の制御（プログラム）に基づき、例えば以下に説明されるように造形物１２を造形する。

まず、制御部２４に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、造形物１２の三次元形状のデータが入力される。当該三次元形状のデータは、例えばＣＡＤのデータであるが、他のデータであっても良い。

制御部２４は、造形物１２の三次元形状のデータから、複数の断面形状のデータを生成する。例えば、制御部２４は、造形物１２の三次元形状を所定の厚さ毎に複数の層状に分割し、各層の断面形状のスライスデータを生成する。スライスデータの生成は、制御部２４においてではなく、外部のパーソナルコンピュータ内で生成し、制御部２４には生成されたスライスデータが入力されるような構成としても良い。

図５は、第１の実施形態の材料１１が供給される造形部２１の一部を概略的に示す断面図である。図５に示すように、造形槽３２の載置台４５が一層分下降する。言い換えると、材料１１によって形成された造形領域Ｒが下降する。一方、Ｚ軸に沿う方向において、複数のスキージ５１は実質的に同一位置に留まる。

スキージバー６１の材料収容口６６に収容された材料１１は、造形領域Ｒによって支持される。造形領域Ｒが下降することで、材料収容口６６に収容された材料１１は、材料供給口６７から造形領域Ｒに供給される。

例えば、材料供給口６７は、造形領域Ｒの、当該材料供給口６７が設けられたスキージバー６１の下方に位置する部分に、材料１１を供給する。図５は、造形領域Ｒの、スキージバー６１の下方に位置する部分を、二点鎖線で区切って示す。

次に、移動部６３は、スキージバー６１を、Ｘ軸に沿う方向（図５における右方向）に移動させる。複数のスキージバー６１は、移動部６３によって、実質的に同一の速度で移動させられる。このため、Ｘ軸に沿う方向において、隣り合うスキージバー６１の間の距離（間隔Ｓの距離）は、実質的に一定に保たれる。スキージバー６１は、材料供給口６７から造形領域Ｒに材料１１を供給しながら、移動させられる。

スキージバー６１が移動することで、ブレード６２が供給された材料１１を均す。言い換えると、スキージ５１は、移動部６３によって移動させられるときに、造形領域Ｒに供給された材料１１を、ブレード６２によって均す。ブレード６２は、例えば、造形槽３２の上方向の端部と実質的に同一の高さに、材料１１を均す。

図６は、第１の実施形態の材料１１の層が形成される造形部２１の一部を概略的に示す断面図である。図６に示すように、スキージバー６１が所定の距離を移動させられると、移動部６３は、スキージバー６１を反対方向（図６における左方向）に移動させる。

スキージバー６１は、材料供給口６７から造形領域Ｒに材料１１を供給するとともに、ブレード６２によって当該材料１１を均す。スキージバー６１が所定の距離を移動させられると、造形領域Ｒの上に、材料１１の層が形成される。先に形成された造形領域Ｒの上に積層された材料１１の層が、新たな造形領域Ｒを形成する。材料１１がブレード６２によって均されることで、造形領域Ｒは、造形槽３２の上方向の端部と実質的に同一平面を形成する。

図７は、第１の実施形態の造形領域Ｒにレーザ光Ｌが照射される造形部２１の一部を概略的に示す断面図である。制御部２４は、光学装置３４を制御することで、光学装置３４のレーザ光Ｌを、照射部３４ａから造形領域Ｒに照射させる。制御部２４は、生成した断面形状のスライスデータに基づき、レーザ光Ｌの照射位置を定める。

照射部３４ａは、間隔Ｓを通して、造形領域Ｒの材料１１にレーザ光Ｌを照射する。言い換えると、照射部３４ａは、造形領域Ｒの、隣り合うスキージ５１の間の部分にレーザ光Ｌを照射する。

例えば、照射部３４ａは、間隔Ｓが延びるＹ軸に沿う方向（主走査方向）に連続的にレーザ光Ｌを照射する。照射部３４ａは、Ｙ軸に沿う方向における造形領域Ｒの端部において、レーザ光Ｌの照射位置をＸ軸に沿う方向（副走査方向）に移動させる。照射部３４ａは、Ｙ軸に沿う方向における造形領域Ｒの端部において、レーザ光Ｌが照射される位置の移動方向を反転させる。

図３に示すように、ガス供給部２２は、複数の供給口７１から、間隔Ｓに窒素ガスＧを供給し、窒素ガス雰囲気を形成する。窒素ガス雰囲気中でレーザ光Ｌを照射されることにより、材料１１の層のレーザ光Ｌを照射された部分１１ａは、溶融する。光学装置３４は、レーザ光Ｌを照射することにより、材料１１を部分的に溶融し、その後、自然冷却させるなどして溶融した材料１１を固める。これにより、材料１１の層に、造形物１２の一部が形成される。なお、材料１１は焼結されても良い。

図８は、第１の実施形態の造形領域Ｒの他の部分にレーザ光Ｌが照射される造形部２１の一部を概略的に示す断面図である。照射部３４ａが、造形領域Ｒの間隔Ｓに露出された部分にレーザ光Ｌを照射し終えると、移動部６３がスキージ５１をＸ軸に沿う方向（図８における右方向）に移動させる。これにより、造形領域Ｒの、図７に示す状態においてスキージ５１に覆われた部分が、間隔Ｓによって露出される。

照射部３４ａは、間隔Ｓを通して、造形領域Ｒの材料１１にレーザ光Ｌを照射する。これにより、造形領域Ｒの、図７に示す状態においてスキージ５１に覆われた部分が、溶融し固められる。

図３に示すように、ガス供給部２２は、複数の供給口７１から、間隔Ｓに窒素ガスＧを供給し、窒素ガス雰囲気を形成する。窒素ガス雰囲気中でレーザ光Ｌを照射されることにより、材料１１の層のレーザ光Ｌを照射された部分１１ａは、溶融する。光学装置３４は、レーザ光Ｌを照射することにより、材料１１を部分的に溶融し、その後、自然冷却させるなどして溶融した材料１１を固める。これにより、材料１１の層に、造形物１２の一層分の部分が形成される。

光学装置３４が材料１１にレーザ光Ｌを照射し終えると、三次元プリンタ１０は、以上の説明と同様に、材料１１の層の形成と、材料１１の層の溶融とを繰り返す。これにより、三次元プリンタ１０は、三次元形状の造形物１２を造形する。

レーザ光Ｌが材料１１を溶融又は焼結させると、材料１１が蒸発することがある。蒸発した材料１１は、凝集することでヒュームＦを形成する。間隔Ｓにおいて、ヒュームＦは、例えば窒素ガスＧに混合される。間隔ＳのヒュームＦを含んだ窒素ガスＧは、上方向に移動しようとする。なお、ヒュームＦは、例えば、処理室３１ａの空気に混合されても良い。

ヒューム回収部２３は、間隔Ｓに開口する複数の回収口７２から、間隔Ｓ又は間隔Ｓの周りのヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引する。さらに、ヒューム回収部２３は、間隔Ｓから出て処理室３１ａの内部に存在するヒュームＦを含む窒素ガスＧを、図１の吸引口４３から吸引する。

以上の説明のように、三次元プリンタ１０は、材料１１から造形物１２を造形する。さらに、造形物１２の造形中に発生したヒュームＦは、ヒューム回収部２３によって回収される。

第１の実施の形態に係る三次元プリンタ１０において、積層装置３３は、Ｘ軸に沿う方向に並べられるスキージ５１（５１Ａ，５１Ｂ）を有し、スキージ５１Ａとスキージ５１Ｂとの間にＺ軸に沿う方向に延びる間隔Ｓが設けられる。スキージ５１の供給口７１を通じて、この間隔Ｓに窒素ガスＧが供給される。移動部６３は積層装置３３のスキージ５１を造形領域Ｒに対して移動させ、照射部３４ａは移動させられる当該スキージ５１の間の間隔Ｓを通して造形領域Ｒの材料１１にレーザ光Ｌを照射する。これにより、ガス供給部２２は、間隔Ｓを窒素ガスＧで満たすことにより、材料１１のレーザ光Ｌが照射された部分の酸化を抑制できる。間隔Ｓが窒素ガスＧで満たされるため、処理室３１ａは、窒素ガスＧによって満たされず空気が存在しても良い。従って、例えば、処理室３１ａの内部を窒素ガスＧで満たすための時間が省略され、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。さらに、造形物１２の造形に使用される窒素ガスＧの量が低減される。

さらに、照射部３４ａは、レーザ光Ｌが照射される位置を変更可能であるとともに、積層装置３３から離間した位置に設けられる。すなわち、照射部３４ａは、レーザ光Ｌを照射する方向を、例えばガルバノスキャナにより変更することで、レーザ光Ｌが照射される位置を変更可能である。間隔Ｓが設けられるとともに移動させられる積層装置３３のスキージ５１は、照射部３４ａから独立した部分であり、比較的軽い。これにより、照射部３４ａを移動させることでレーザ光Ｌが照射される位置を移動させる場合に比べ、レーザ光Ｌが照射される位置の変更が速く、さらに当該レーザ光Ｌが通される間隔Ｓが設けられた積層装置３３が速く移動させられる。従って、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。

レーザ光Ｌが照射された材料１１から、例えば酸化された当該材料１１であるヒュームＦが生じることがある。当該ヒュームＦは、蒸発した材料１１、窒素ガスＧ、又は空気のようなガスに含まれ、上昇しようとする。ヒューム回収部２３は、第１の側面６１ａの回収口７２から当該ヒュームＦを含むガス（例えば窒素ガスＧ）を吸引する。すなわち、間隔Ｓで発生したヒュームＦを含む窒素ガスＧが、間隔Ｓに向く回収口７２から吸引される。これにより、レーザ光ＬがヒュームＦを含む窒素ガスＧにより遮られることが抑制されるとともに、間隔Ｓから出たヒュームＦを含む窒素ガスＧが照射部３４ａを汚すことが抑制される。従って、ヒュームＦを含む窒素ガスＧを造形領域Ｒの周りから除去するための作業や、ヒュームＦを含む窒素ガスＧにより汚れた照射部３４ａを清掃するための作業が発生することが抑制され、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。さらに、回収口７２が、ヒュームＦを発生させる材料１１の溶融された部分１１ａに近い位置でヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引するため、ヒューム回収部２３がヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引する力を低減できる。

Ｚ軸に沿う方向において、回収口７２は、供給口７１よりも造形領域Ｒから離れた位置に設けられる。このため、供給口７１から供給された窒素ガスＧがより確実に造形領域Ｒの周りを満たし、材料１１のレーザ光Ｌが照射された部分１１ａの酸化を抑制できる。さらに、比較的軽いヒュームＦを含むガスは上方向に移動しやすいが、回収口７２は当該ヒュームＦを含む窒素ガスＧが移動する上方向に位置する。従って、ヒュームＦを含む窒素ガスＧがより効率良く回収される。

供給口７１はＸ軸に沿う方向よりも造形領域Ｒに近づく方向に向き、回収口７２はＸ軸に沿う方向よりも造形領域Ｒから離れる方向に向く。これにより、供給口７１から供給される窒素ガスＧが、造形領域Ｒの周りを満たす前に回収口７２から吸引されること、が抑制される。

積層装置３３、移動部６３、及び照射部３４ａを収容する処理槽３１に、吸引口４３が設けられる。ヒューム回収部２３は、当該処理槽３１の吸引口４３から、ヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引する。これにより、回収口７２から吸引されなかったヒュームＦを含む窒素ガスＧが、吸引口４３からヒューム回収部２３に吸引される。従って、ヒュームＦを含む窒素ガスＧがより確実に回収される。

積層装置３３のスキージ５１に、材料１１が収容される材料収容口６６と、材料１１を造形領域Ｒに供給する材料供給口６７と、が設けられる。このようなスキージ５１が移動部６３に移動させられることで、材料供給口６７が材料１１を造形領域Ｒに供給する。これにより、造形領域Ｒの一部を覆うスキージ５１を退避させることなく、造形領域Ｒに材料１１を供給することができるため、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。

積層装置３３のブレード６２は、移動部６３によって移動させられるときに、造形領域Ｒに供給された材料１１を均すことが可能である。これにより、造形領域Ｒの一部を覆うスキージ５１を退避させることなく、造形領域Ｒの材料１１を均すことができるため、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。

ガス供給部２２は、第１の側面６１ａの供給口７１のみならず、第２の側面６１ｂの供給口７１からも、間隔Ｓに窒素ガスＧを供給する。このように、対向する第１及び第２の側面６１ａ，６１ｂにそれぞれ設けられた供給口７１から間隔Ｓに窒素ガスＧが供給されるため、より確実に間隔Ｓが窒素ガスＧで満たされ、材料１１のレーザ光Ｌが照射された部分１１ａの酸化が抑制される。

スキージ５１に、ガス供給部２２と複数の供給口７１とを接続する供給流路７７が設けられる。供給流路７７は、ガス供給部２２から供給口７１に向かう複数の経路において、当該経路を分岐させる複数の分岐部７７ａ，７７ｂを有し、それぞれの経路において設けられた分岐部７７ａ，７７ｂの数は等しく、同一段階における分岐部７７ａ，７７ｂの長さは等しく、それぞれの経路の長さは等しい。これにより、窒素ガスＧが、複数の供給口７１から均等に間隔Ｓに供給され、間隔Ｓにおける窒素ガスＧの分布の不均衡が生じることが抑制される。

スキージ５１は、Ｙ軸に沿う方向にそれぞれ延びる。移動部６３は、スキージ５１を、当該Ｙ軸に沿う方向と交差するＸ軸に沿う方向に移動させる。このように、移動部６３はスキージ５１を一方向に移動させれば良いため、スキージ５１の移動距離が短くなり、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。

隣り合うスキージ５１をスキージ５１Ａ及びスキージ５１Ｂとして見ると、積層装置３３は、Ｘ軸に沿う方向に交互に並べられた複数のスキージ５１Ａと複数のスキージ５１Ｂとを有する。このように、複数のスキージ５１Ａ，５１Ｂが設けられることで、積層装置３３の移動距離が短くなり、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。

以下に、第２の実施の形態について、図９及び図１０を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図９は、第２の実施形態に係る三次元プリンタ１０を概略的に示す断面図である。図９に示すように、第２の実施形態の積層装置３３は、複数のスキージ５１及びレール５２の代わりに、材料槽８１と、スキージ８２とを有する。

材料槽８１は、Ｘ軸に沿う方向において造形槽３２に隣接して設けられる。例えば、造形槽３２の載置台４５が一層分だけ下降すると、材料槽８１の材料１１が上昇し、材料槽８１の上に一層分の材料１１が現れる。

スキージ８２は、Ｘ軸に沿う方向において、材料槽８１の上と造形槽３２の上との間を移動させられる。スキージ８２は、材料槽８１の上の材料１１を造形槽３２に向かって押すことで、造形槽３２に材料１１を供給する。これにより、造形槽３２に材料１１の層が形成される。

第２の実施形態の造形部２１は、保護装置８５をさらに有する。保護装置８５は、移動体８６と、移動装置８７とを有する。移動体８６は、動作部の一例である。移動装置８７は、移動部の一例である。

図１０は、第２の実施形態の保護装置８５の一部を示す斜視図である。図１０に示すように、移動体８６は、実質的に四角形の枠状に形成される。言い換えると、移動体８６は、Ｚ軸に沿う方向に延びる実質的に四角形の筒状に形成される。移動体８６は、第１の部分９１と、第２の部分９２と、第３の部分９３と、第４の部分９４とを有する。

第１の部分９１と第２の部分９２とはそれぞれ、Ｙ軸に沿う方向に延びる。第１の部分９１と第２の部分９２とは、Ｘ軸に沿う方向に間隔Ｓを介して並べられる。間隔Ｓは、第１の実施形態と同じく、Ｚ軸に沿う方向に延びる。

第１の部分９１は、第１の内面９１ａを有する。第２の部分９２は、第２の内面９２ａを有する。第１の内面９１ａと第２の内面９２ａとはそれぞれ、Ｘ軸に沿う方向に向き、互いに対向する。

第３の部分９３と第４の部分９４とはそれぞれ、Ｘ軸に沿う方向に延びる。第３の部分９３と第４の部分９４とは、Ｙ軸に沿う方向に間隔Ｓを介して並べられる。第３の部分９３は、第１の部分９１の一方の端部と第２の部分９２の一方の端部とを接続する。第４の部分９４は、第１の部分９１の他方の端部と第２の部分９２の他方の端部とを接続する。

第３の部分９３は、第３の内面９３ａを有する。第４の部分９４は、第４の内面９４ａを有する。第３の内面９３ａと第４の内面９４ａとはそれぞれ、Ｙ軸に沿う方向に向き、互いに対向する。

第１乃至第４の内面９１ａ〜９４ａにそれぞれ、複数の供給口７１及び複数の回収口７２が設けられる。言い換えると、複数の供給口７１と複数の回収口７２とは、第１乃至第４の部分９１〜９４の内側に設けられた間隔Ｓに面する。

第１乃至第４の部分９１〜９４にそれぞれ、ガス供給部２２と複数の供給口７１とを接続する供給流路７７と、ヒューム回収部２３と複数の回収口７２とを接続する回収流路７８とが設けられる。供給流路７７は、第１の実施形態と同じく、ホース６４によってガス供給部２２に接続される。回収流路７８は、第１の実施形態と同じく、ホース６４によってヒューム回収部２３に接続される。

移動装置８７は、二つの第１のレール１０１と、二つの第２のレール１０２と、図９に示す二つの第１の走行体１０３、二つの第２の走行体１０４、及び昇降機構１０５とを有する。図９は、二つの第２の走行体１０４のうち一つを示す。

二つの第１のレール１０１はそれぞれ、Ｘ軸に沿う方向に延びる。第１のレール１０１は、移動体８６に形成された孔に通され、移動体８６をＸ軸に沿う方向に移動可能に支持する。

二つの第２のレール１０２はそれぞれ、Ｙ軸に沿う方向に延びる。第２のレール１０２は、移動体８６に形成された孔に通され、移動体８６をＹ軸に沿う方向に移動可能に支持する。

図９に示すように、二つの第１の走行体１０３はそれぞれ、第１のレール１０１の両端部に接続される。第１の走行体１０３は、Ｙ軸に沿う方向に移動することにより、第１のレール１０１に支持された移動体８６をＹ軸に沿う方向に移動させる。

二つの第２の走行体１０４はそれぞれ、第２のレール１０２の両端部に接続される。第２の走行体１０４は、Ｘ軸に沿う方向に移動することにより、第２のレール１０２に支持された移動体８６をＸ軸に沿う方向に移動させる。

移動体８６は、Ｚ軸に沿う方向において、造形領域Ｒから僅かに離れた位置で、第１及び第２のレール１０１，１０２に支持される。移動体８６は、第１及び第２の走行体１０３，１０４によって移動可能に、造形領域Ｒの上に配置される。このため、移動体８６は、造形領域Ｒの一部を覆う。さらに、移動体８６の内側に設けられた間隔Ｓは、例えば上壁４２から見た場合に造形領域Ｒの一部を露出させる。

昇降機構１０５は、第１のレール１０１、第２のレール１０２、第１の走行体１０３、及び第２の走行体１０４を、Ｚ軸に沿う方向に移動させる。これにより、昇降機構１０５は、第１及び第２のレール１０１，１０２に支持された移動体８６を、Ｚ軸に沿う方向に移動させる。

第２の実施形態の造形部２１は、制御部２４の制御（プログラム）に基づき、例えば以下に説明されるように造形物１２を造形する。まず、制御部２４に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、造形物１２の三次元形状のデータが入力される。制御部２４は、造形物１２の三次元形状のデータから、複数の断面形状のスライスデータを生成する。スライスデータの生成は、制御部２４においてではなく、外部のパーソナルコンピュータ内で生成し、制御部２４には生成されたスライスデータが入力されるような構成としても良い。

次に、昇降機構１０５が、移動体８６をＺ軸に沿う方向（図９における上方向）に移動させる。Ｚ軸に沿う方向において、昇降機構１０５に移動させられた移動体８６と造形領域Ｒとの間の距離は、スキージ８２の高さよりも長い。

次に、造形槽３２の載置台４５が一層分下降し、材料槽８１が材料１１を一層分上昇させる。スキージ８２は、材料槽８１の上の材料１１を造形槽３２に向かって押すことで、造形領域Ｒに材料１１を供給する。これにより、造形槽３２に材料１１の層が形成され、新しい造形領域Ｒが形成される。

次に、昇降機構１０５が、移動体８６をＺ軸に沿う方向（図９における下方向）に移動させる。移動体８６は、Ｚ軸に沿う方向において、造形領域Ｒから僅かに離れた位置に配置する。

制御部２４は、光学装置３４を制御することで、光学装置３４のレーザ光Ｌを、照射部３４ａから造形領域Ｒに照射させる。照射部３４ａは、間隔Ｓを通して、造形領域Ｒの材料１１にレーザ光Ｌを照射する。言い換えると、照射部３４ａは、造形領域Ｒの、第１の部分９１と第２の部分９２との間の部分にレーザ光Ｌを照射する。

照射部３４ａは、レーザ光Ｌを照射する位置を連続的に移動させる。照射部３４ａがレーザ光Ｌを照射する位置を移動させるとともに、移動装置８７が移動体８６を移動させる。移動体８６は、間隔Ｓが、照射部３４ａがレーザ光Ｌを照射する位置に追従するように、移動装置８７によって移動させられる。

ガス供給部２２は、複数の供給口７１から、間隔Ｓに窒素ガスＧを供給し、窒素ガス雰囲気を形成する。窒素ガス雰囲気中でレーザ光Ｌを照射されることにより、材料１１の層のレーザ光Ｌを照射された部分１１ａは、溶融する。光学装置３４は、レーザ光Ｌを照射することにより、材料１１を部分的に溶融し、その後、自然冷却させるなどして溶融した材料１１を固める。これにより、材料１１の層に、造形物１２の一層分の部分が形成される。なお、材料１１は焼結されても良い。

ヒューム回収部２３は、間隔Ｓに開口する複数の回収口７２から、間隔Ｓ又は間隔Ｓの周りのヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引する。さらに、ヒューム回収部２３は、間隔Ｓから出て処理室３１ａの内部に存在するヒュームＦを含む窒素ガスＧを、吸引口４３から吸引する。

光学装置３４が材料１１にレーザ光Ｌを照射し終えると、三次元プリンタ１０は、以上の説明と同様に、材料１１の層の形成と、材料１１の層の溶融とを繰り返す。これにより、三次元プリンタ１０は、三次元形状の造形物１２を造形する。

以上の説明のように、三次元プリンタ１０は、材料１１から造形物１２を造形する。さらに、造形物１２の造形中に発生したヒュームＦは、ヒューム回収部２３によって回収される。

第２の実施形態の三次元プリンタ１０において、供給口７１から窒素ガスＧを供給し、回収口７２からヒュームＦを含む窒素ガスＧを吸引する移動体８６が、材料１１を供給する保護装置８５から独立して設けられる。これにより、移動体８６が軽くなり、レーザ光Ｌが照射される位置の変更が速く、さらに当該レーザ光Ｌが通される間隔Ｓが設けられた積層装置３３が速く移動させられる。従って、三次元プリンタ１０が造形物１２を造形する時間を短くできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、照射部は、動作部から離間した位置に設けられ、動作部の第１の開口を通して供給領域の材料にエネルギー線を照射可能であり、エネルギー線が照射される位置を変更可能である。これにより、積層造形装置が三次元形状を造形する時間を短くできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
粉末状の材料が供給されるとともに第１の方向に向く供給領域の一部を覆い、前記第１の方向と交差する第２の方向に並べられる第１の部分及び第２の部分を有し、前記第１の部分と前記第２の部分との間に前記第１の方向に延びる第１の開口が設けられる動作部と、
前記第１の部分に設けられて前記第２の部分に向き、第２の開口が設けられた第１の面と、
前記供給領域に対し前記動作部を移動させる移動部と、
前記第２の開口から前記第１の開口に不活性ガスを供給する供給部と、
前記動作部から離間した位置に設けられ、前記第１の開口を通して前記供給領域の前記材料にエネルギー線を照射可能であり、前記エネルギー線が照射される位置を変更可能である照射部と、
を具備する積層造形装置。
［２］
吸引部をさらに具備し、
前記第１の面に第３の開口が設けられ、
前記吸引部は、前記第３の開口から粒子を含むガスを吸引する、
［１］の積層造形装置。
［３］
前記第１の方向において、前記第３の開口は、前記第２の開口よりも前記供給領域から離れた位置に設けられる、［２］の積層造形装置。
［４］
前記第２の開口は、前記第２の方向よりも前記供給領域に近づく方向に向き、
前記第３の開口は、前記第２の方向よりも前記供給領域から離れる方向に向く、
［３］の積層造形装置。
［５］
前記動作部の少なくとも一部と、前記移動部の少なくとも一部と、前記照射部の少なくとも一部と、を収容し、吸引口が設けられた処理槽、をさらに具備し、
前記吸引部は、前記吸引口から前記粒子を含むガスを吸引する、
［２］乃至［４］のいずれか一つの積層造形装置。
［６］
前記動作部に、前記材料が収容される収容部と、前記収容部の前記材料を前記供給領域に供給する材料供給部と、が設けられる、［１］乃至［５］のいずれか一つの積層造形装置。
［７］
前記動作部は、前記移動部によって移動させられるときに、前記供給領域に供給された前記材料を均すことが可能である、［１］乃至［６］のいずれか一つの積層造形装置。
［８］
前記第２の部分に設けられて前記第１の部分に向き、第４の開口が設けられた第２の面、をさらに具備し、
前記供給部は、前記第４の開口から前記第１の開口に不活性ガスを供給する、
［１］乃至［７］のいずれか一つの積層造形装置。
［９］
前記第２の開口は、前記第１の面に設けられた複数の吐出口を有し、
前記第１の部分に、前記供給部と前記複数の吐出口とを接続する分岐流路が設けられ、
前記分岐流路は、前記供給部から前記吐出口に向かう複数の経路において、当該経路を分岐させる複数の分岐部を有し、それぞれの前記経路において設けられた前記分岐部の数は等しく、同一段階における前記分岐部の長さは等しく、それぞれの前記経路の長さは等しい、
［１］乃至［８］のいずれか一つの積層造形装置。
［１０］
前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記第１の方向と交差し且つ前記第２の方向と交差する第３の方向にそれぞれ延び、
前記移動部は、前記動作部を前記第２の方向に移動させる、
［１］乃至［９］のいずれか一つの積層造形装置。
［１１］
前記動作部は、前記第２の方向に交互に並べられた複数の前記第１の部分と複数の前記第２の部分とを有し、複数の前記第１の開口が設けられる、［１０］の積層造形装置。

１０…三次元プリンタ、１１…材料、２２…ガス供給部、２３…ヒューム回収部、３１…処理槽、３３…積層装置、３４…光学装置、３４ａ…照射部、４３…吸引口、５１，５１Ａ，５１Ｂ…スキージ、６１…スキージバー、６１ａ…第１の側面、６１ｂ…第２の側面、６３…移動部、６６…材料収容口、６７…材料供給口、７１…供給口、７２…回収口、７７…供給流路、７７ａ，７７ｂ…分岐部、７８…回収流路、７８ａ，７８ｂ…分岐部、８５…保護装置、８６…移動体、８７…移動装置、９１…第１の部分、９１ａ…第１の内面、９２…第２の部分、９２ａ…第２の内面、Ｒ…造形領域、Ｓ…間隔、Ｌ…レーザ光、Ｇ…窒素ガス、Ｆ…ヒューム。

Claims (11)

1. 積層された粉末状の材料の表面の一部を覆い、当該表面が向く第１の方向と交差するとともに当該表面に沿う第２の方向に並べられる第１の部分及び第２の部分を有し、前記第１の部分と前記第２の部分との間に前記第１の方向に延びる間隔が設けられる動作部と、
   前記第１の部分に設けられて前記第２の部分に向き、第１の供給口が設けられた第１の面と、
   前記表面に対し前記動作部を移動させる移動部と、
   前記第１の供給口から前記間隔に不活性ガスを供給する供給部と、
   前記動作部から離間した位置に設けられ、前記間隔を通して前記表面を形成する前記材料にエネルギー線を照射可能であり、前記エネルギー線が照射される位置を変更可能である照射部と、
   を具備する積層造形装置。
2. 吸引部をさらに具備し、
   前記第１の面に回収口が設けられ、
   前記吸引部は、前記回収口から粒子を含むガスを吸引する、
   請求項１の積層造形装置。
3. 前記第１の方向において、前記回収口は、前記第１の供給口よりも前記表面から離れた位置に設けられる、請求項２の積層造形装置。
4. 前記第１の供給口は、前記第２の方向よりも前記表面に近づく方向に向き、
   前記回収口は、前記第２の方向よりも前記表面から離れる方向に向く、
   請求項３の積層造形装置。
5. 前記動作部の少なくとも一部と、前記移動部の少なくとも一部と、前記照射部の少なくとも一部と、を収容し、吸引口が設けられた処理槽、をさらに具備し、
   前記吸引部は、前記吸引口から前記粒子を含むガスを吸引する、
   請求項２乃至請求項４のいずれか一つの積層造形装置。
6. 前記動作部に、前記材料が収容される収容部と、前記収容部の前記材料を前記表面に供給する材料供給部と、が設けられる、請求項１乃至請求項５のいずれか一つの積層造形装置。
7. 前記動作部は、前記移動部によって移動させられるときに、前記表面に供給された前記材料を均すことが可能である、請求項１乃至請求項６のいずれか一つの積層造形装置。
8. 前記第２の部分に設けられて前記第１の部分に向き、第２の供給口が設けられた第２の面、をさらに具備し、
   前記供給部は、前記第２の供給口から前記間隔に不活性ガスを供給する、
   請求項１乃至請求項７のいずれか一つの積層造形装置。
9. 前記第１の面に複数の前記第１の供給口が設けられ、
   前記第１の部分に、前記供給部と前記複数の第１の供給口とを接続する分岐流路が設けられ、
   前記分岐流路は、前記供給部から前記第１の供給口に向かう複数の経路において、当該経路を分岐させる複数の分岐部を有し、それぞれの前記経路において設けられた前記分岐部の数は等しく、同一段階における前記分岐部の長さは等しく、それぞれの前記経路の長さは等しい、
   請求項１乃至請求項８のいずれか一つの積層造形装置。
10. 前記第１の部分及び前記第２の部分は、前記第１の方向と交差し、前記第２の方向と交差し、且つ前記表面に沿う第３の方向にそれぞれ延び、
    前記移動部は、前記動作部を前記第２の方向に移動させる、
    請求項１乃至請求項９のいずれか一つの積層造形装置。
11. 前記動作部は、前記第２の方向に交互に並べられた複数の前記第１の部分と複数の前記第２の部分とを有し、複数の前記間隔が設けられる、請求項１０の積層造形装置。

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