JP6978137B1 - 三次元造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースとなる中心位置と全領域の中心位置とが偏差している三次元造形物を、複数のガルバノスキャナーによって効率的に造形し、かつテーブル面を有効に活用し得る三次元造形装置の提供。【解決手段】複数のガルバノスキャナー３による三次元造形装置であって、ガルバノスキャナー３の後端から先端に至る方向と直交する方向である第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑの突設方向を、テーブル４面の中心位置Ｏからガルバノスキャナー３の前記方向による寸法の１／２以下の距離に配置され、三次元造形物の水平方向の中心位置と一致している位置Ｐに向かっている放射状に設定し、前記Ｐを通過し、かつテーブル４面を区分する概念上のアンダーラインの方向を基準として、前記Ｐから最も離れた位置にある放射状のスキャナーを外側端２か所のガルバノスキャナー３の領域を、前記放射状領域の外側に配列し、かつ前記課題を達成している三次元造形装置。【選択図】図６

Description

本発明は、ダイナミックフォーカスレンズを透過して順次集束するレーザビーム又は電子ビームを、二次元方向に走査するガルバノスキャナーを複数個採用している三次元造形装置を対象としている。

テーブル面上に積層した粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームの照射によって焼結面を形成する三次元造形においては、焦点距離を調整し得るダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームをガルバノスキャナーによって焼結面又はその近傍に集束するような走査（スキャニング）が行われている。

前記走査を実現するガルバノスキャナーを、２個又は４個採用することによって効率的な走査を実現する三次元造形方法は、特許文献１記載の発明（以下「先願発明１」と称する。）として開示されている。

しかも、先願発明１においては、水平方向にて向かい合う位置にある第２ミラーにおける反射位置の距離を１５０ｍｍ以下又は１００ｍｍ以下とすることを要件としており、２個又は４個のガルバノスキャナーをコンパクトな配置とする説明が行われている。

しかしながら、２個又は４個のガルバノスキャナーをテーブル面の如何なる位置に配置すべきかにつき、特許文献１は格別の説明を行っている訳ではない。

現に、特許文献１の図５、図６には、２個のガルバノスキャナー３２、４３が筐体１４内のテーブル面の中心位置から外れて配置されているが、当該配置の基準は全く不明である。

但し、特許文献１の図１３には、４個のガルバノスキャナー３２、４２、５２、６２が筐体１１４内のテーブル面の中心位置を囲む状態にて配置されており、このような配置状態は、複数個のガルバノスキャナーを、前記中心位置を基準として点対称にて配置することを提示しているが如くである。

確かに、三次元造形の対象物において、ベースとなる下方側領域の水平方向の中心位置及び全体の水平方向の中心位置が同一である場合には、前記図１３に提示するように、テーブル面の中心位置を基準とする配置が極めて妥当であると評価することができる。

しかしながら、三次元造形の対象物においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置と頂部に至る全領域の水平方向に即した中心位置とは必ずしも一致する訳ではなく、双方の中心位置が偏差する状態が少なからず発生する。

このような全領域の水平方向に即した場合には、前記図１３に示すような複数のガルバノスキャナーがテーブル面の中心位置を囲む配置状態は決して効率的な作業を保証しない。

先願発明１においては、２個の第２ミラー（X軸ガルバノミラー３２ａ、４２ａ）のレーザ光に対する各反射位置の距離を１５０ｍｍ以下又は１００ｍｍ以下とする要件が設定されている。

しかしながら、相向かう第２ミラーの距離は、当該第２ミラーの回動方向に即した寸法によって左右されるにも拘らず、上記説明においては、各第２ミラーの上記寸法について全く説明されていない点において、上記１５０ｍｍ及び１００ｍｍの最大値は技術的に無意味である。

のみならず、先願発明１においては、テーブル（造形テーブル５）の水平方向のスペースを有効に活用することについては全く開示されていない。

現に、前記図５、６及び図１３において、ガルバノスキャナー（ガルバノスキャナ３２、４２、５２、６２）が筐体１４又は１１４内において占める領域の割合は極めて僅少である。

このように、先願発明１を含む公知技術においては、ベースとなる下方側領域の中心位置と全領域の中心位置が偏差している場合に、複数個のガルバノスキャナーを適切に配置するような構成を提唱している訳ではなく、況してや、テーブル面のスペースの有効活用については、格別の技術的事項を開示及び示唆している訳ではない。

日本国特許第６，７９３，８０６号

本発明は、三次元造形物においてベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置と、全領域の水平方向に即した中心位置が偏差している場合に、複数のガルバノスキャナーによって効率的な三次元造形を実現する一方、テーブル面のスペースを有効に活用し、かつ均一な照射を実現するような三次元造形装置の構成を提供することを課題としている。

前記課題を達成するため、本発明の基本構成は、
（１）粉末を走行を介してテーブル上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビームを走査するガルバノスキャナーを複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナーは、ダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームに対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸を介して回動する第１ミラー及び第１ミラーの回動と独立した状態にて前記第１ミラーにおける回動中心軸の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸を介して回動する第２ミラーからの反射によって、レーザビーム又は電子ビームの直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現している各ガルバノスキャナーにおいて、レーザビーム又は電子ビームの発振源を収容している後端側から、第１ミラーを収容している先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラーの回動中心軸の中央位置から各第２ミラーにおける回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向を、造形対象である三次元造形物のベースとなる下方側領域の中心位置と一致しているテーブル面の中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離にて配置され、かつ前記三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置と一致している位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列している三次元造形装置、
（２）第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列している基本構成（１）の三次元造形装置、
からなる。

基本構成（１）においては、ガルバノスキャナーの後端側から先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラーの回動中心軸の中央位置から第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向の基準位置を、テーブル面の中心位置Ｏに限定せずに、当該中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離に配置されている位置Ｐが配置されている。

このような配置を可能としている基本構成（１）においては、造形の対象となる三次元造形物のベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置につき、テーブル面の中心位置Ｏと一致させたうえで、当該三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置については、前記位置Ｐと一致させることによって、当該造形対象物の造形に必要なレーザビーム又は電子ビームの照射を効率的に推進することができる。

何故ならば、上記の一致によって、ベースとなる下方側領域を焼結する領域を特定する一方、下方側領域の中心位置と全領域の中心位置との偏差による距離と、テーブル面の中心位置Ｏと前記のように配置された位置Ｐとの距離を一致させることによって、複数個のガルバノスキャナーの効率的な照射を可能とする基準位置を設定することに帰するからである。

更には、各ガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、前記のように配置された位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定していることから、各ガルバノスキャナーにおける前記後端側から前記先端側に至る方向もまたテーブル面のスペースにおいて放射状態に設定されていることに帰し、テーブル面のスペースを有効に活用することができる。
尚、前記の「概念上のライン」とは、現実にレーザビーム又は電子ビームによって当該ラインを照射するという趣旨ではなく、あくまでＣＡＤシステム又はＣＡＭシステムにおけるコンピュータが設定する計算上のラインの趣旨である。

しかも、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列することによって、テーブル面のスペースの有効な活用を更に一層助長している。

前記のように配置された位置Ｐとして、テーブル面の中心位置Ｏからガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る方向の寸法の１／２以下の距離とする根拠は、現実に造形の対象となる三次元造形物において、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置に対し、全領域の水平方向に即した中心位置の偏差する程度がガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２を超えるような偏差の場合が極めて少ないこと、及びこのように配置された位置Ｐによって、テーブル面のスペースの有効な活用が十分達成し得ることにある。

基本構成（２）においては、第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列することを要件としている。

このような要件に基づき、前記位置Ｐを基準として、各第２ミラーの照射領域を均等に区分した場合、又は各第２ミラーの照射領域を共通とした場合の何れにおいても、シンプルな制御によって、均一な照射状態を実現することができる。

基本構成（１）及び（２）において、２個のガルバノスキャナーを配置した実施例１の平面図である。 但し、基本構成（２）の平面図を示しており、この点は、図２〜図５においても同様である。 他方、Ｏは、テーブル面の中心位置を示しており、Ｐは、各第２ミラーが放射のために向かい合う基準となる位置を示しており、Ｑは、第２ミラーの回動中心軸の中央位置を示しており、この点は、図２〜図８においても同様である。 尚、一点鎖線は、基本構成（１）における前記突設方向が向かう基準位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインであって、かつこの点は、図２〜図８においても同様である。 基本構成（１）及び（２）において、３個のガルバノスキャナーを配置した実施例２の平面図である。 基本構成（１）及び（２）において、４個のガルバノスキャナーを配置した実施例３の平面図である。 基本構成（１）及び（２）において、５個のガルバノスキャナーを採用した実施例４の平面図である。 基本構成（１）及び（２）において、６個のガルバノスキャナーを採用した実施例５の平面図である。 基本構成（１）及び（２）のアウトラインを示す平面図であり、（ａ）は、基本構成（１）の全体の構成を示し、（ｂ）は、基本構成（２）の全体の構成を示し、（ｃ）は、各ガルバノスキャナーにおける各構成要素の配置状態を示す。 隣り合うガルバノスキャナーの高さ方向の位置が相違する実施形態を示す平面図及び側面図であって、（ａ）は、２個のガルバノスキャナーにつき２段の異なる高さを設定した場合を示し、（ｂ）は、３個のガルバノスキャナーにつき３段の異なる高さを設定した場合を示す。 隣接し合う２個の第２ミラーが水平方向に即して部分的に重複することを示す平面図及び側面図である。 第２ミラーの反射領域が回動中心軸の位置及びその近傍であると共に、回動段階における上端及び下端の範囲内にあることを特徴とする実施形態を示す側面図である。 第１ミラーの回動中心軸の設定方向が選択可能であることを示す側面図であって、（ａ）は、回動中心軸が、テーブル面に対し斜交している実施形態を示し、（ｂ）は、回動中心軸が、テーブル面に対し直交する実施形態を示す。 尚、（Ｑ）は、第２ミラーの回動中心軸内に中心位置が存在していることを示しており、この点は、図１１においても同様である。 第１ミラーの回動中心軸を鉛直方向に設定した上で、ガルバノスキャナーが後端側から先端側に至る方向が順次上側に傾斜すると共に、第１ミラーの回動中心軸から第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向が順次上側に傾斜する実施形態を示すガルバノスキャナーの後端側から先端側に至る方向に沿った側面図（左側）及び前記方向と直交する方向に沿った側面図（右側）であり、（ａ）は、第１ミラーの回動中心軸がテーブル面に対し斜交している実施形態の場合を示し、（ｂ）は、第１ミラーの回動中心軸がテーブル面に対し直交している実施形態の場合を示す。

基本構成（１）は、図６（ａ）に示すように、粉末を走行を介してテーブル４上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビーム７を走査するガルバノスキャナー３を複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナー３は、ダイナミックフォーカスレンズ２を透過したレーザビーム又は電子ビーム７に対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸３０を介して駆動装置３１０の駆動によって回動する第１ミラー３１及び第１ミラー３１の回動と独立した状態にて前記第１ミラー３１における回動中心軸３０の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸３０を介して駆動装置３２０の駆動によって回動する第２ミラー３２からの反射によって、レーザビーム又は電子ビーム７の直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現している各ガルバノスキャナー３において、レーザビーム又は電子ビーム７の発振源１を収容している後端側から、第１ミラー３１を収容している先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラー３１の回動中心軸３０の中央位置から各第２ミラー３２における回動中心軸３０の中央位置Ｑに向かう突設方向を、造形対象である三次元造形物のベースとなる下方側領域の中心位置と一致しているテーブル４の面の中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離にて配置され、かつ前記三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置と一致している位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナー３の前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列している三次元造形装置である。

基本構成（１）に基づく効果及びその根拠については、既に発明の効果の項において説明した通りである。

基本構成（２）は、図６（ｂ）に示すように、第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列している三次元造形装置である。

基本構成（２）に基づく効果及びその根拠については、既に発明の効果の項において説明した通りである。

基本構成（１）及び（２）においては、複数個のガルバノスキャナー３の高さ方向の位置が同一である実施形態を通常採用している。

このような同一の高さ位置とする実施形態の場合には、構成がシンプルである一方、各ガルバノスキャナー３の機能分担によって、均一な照射状態を効率的に実現することができる。

但し、基本構成（１）及び（２）においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、隣り合うガルバノスキャナー３の高さ方向の位置が相違していることを特徴とする実施形態を採用することができる。

第２ミラー３２からの照射位置が遠方となるに従って、照射角度は小さくなることから、仮に第１ミラー３１及び第２ミラー３２の各回動速度が前記照射位置の遠近に拘らず変化しない場合には、遠方の領域における単位時間及び単位面積当たりの照射の程度が減少し、均一な照射及び焼結を実現することができない。

このような不均一な照射及び焼結を避けるため、通常、第１ミラー３１及び第２ミラー３２の回動速度については、照射位置が遠方となるに従って、順次減少するような制御が行われている。

しかしながら、このような制御は二次元であって、煩雑であると共に、十分な制度を保証し得る訳ではない。

このような場合、前記のように配置された位置Ｐから遠い領域につき、高い位置に配置されたガルバノスキャナー３によって照射し、前記のように配置された位置Ｐから近い領域を、低い位置に配置されたガルバノスキャナー３によって照射することによって、照射による傾斜角度の変化を緩和し、ひいては第２ミラー３２からの距離の遠近に伴う第１ミラー３１及び第２ミラー３２の回動速度に関する制御の精度を向上することができる。

特に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ２段及び３段の異なる高さを設定した場合には、前記のように配置された位置Ｐを基準として、２区分又は３区分とした上で、各段に配置されたガルバノスキャナー３による照射を行う場合には、上記二次元の制御の精度の向上を確実に保証することができる。

更には、図８に示すように、上記実施形態において、特に、隣り合うガルバノスキャナー３における各第２ミラー３２が水平方向に即して部分的に重複していることを特徴とする実施形態を採用した場合には、第２ミラー３２の突設領域につき、水平方向に即してコンパクトな構成とすることができる。

基本構成（１）及び（２）においては、図１０（ａ）に示すように、各ガルバノスキャナー３における第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面と斜交する実施形態、及び図１０（ｂ）に示すように、各ガルバノスキャナー３における第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面と直交する実施形態の何れをも選択することができる。

図１０（ａ）に示す実施形態は、第１ミラー３１の上下方向の幅を小さく設定することによって、コンパクトな構成を実現することができる。

これに対し、図１０（ｂ）に示す実施形態は、技術常識に合致する一方、シンプルな構成を実現することができる。

基本構成（１）及び（２）においては、図９に示すように、第２ミラー３２の反射の中心位置が回動中心軸３０及びその近傍の位置であり、かつ反射の領域が、回動段階における上端及び下端の範囲内にあることを特徴とする実施形態を採用することができる。

第２ミラー３２の回動中心軸３０の位置は固定されているが、第２ミラー３２における反射領域は回動中心軸３０の下側又は上側に限定される場合がある。

これに対し、図９に示す実施形態の場合には、反射の中心位置を回動中心軸３０及びその近傍の位置とすることによって、正確な反射を実現する一方、反射の領域を回動段階における上端及び下端の範囲内にすることによって、第２ミラー３２をコンパクトな構成とすることができる。

通常、ガルバノスキャナー３は、水平方向に配置されている。

しかしながら、ガルバノスキャナー３の配置は水平方向に限定される訳ではない。

即ち、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ミラー３１の回動中心軸３０がテーブル４の面に直交する鉛直方向である実施形態に立脚した上で、各ガルバノスキャナー３の前記後端側から前記先端側に至る方向が、当該方向に沿って順次上側に傾斜すると共に、各ガルバノスキャナー３において第１ミラー３１の回動中心軸３０の中央位置から第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑに向かう突設方向が、順次上側に傾斜していることを特徴とする実施形態を採用することができる。

上記実施形態の場合には、第１ミラー３１の回動中心軸３０の方向が図１１（ａ）に示すように、テーブル４の面に対して斜交する場合であろうと、図１１（ｂ）に示すように、テーブル４の面に対し直交する場合であろうと、第２ミラー３２の回動中心軸３０の方向を、前記後端側から前記先端側に至る方向及び前記突設方向が水平方向である場合と同様に水平方向に維持した上で、ガルバノスキャナー３の前記後端側から前記先端側に至る方向の傾斜状態及び第１ミラー３１の回動中心軸３０の中央位置から第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑに向かう突設方向の傾斜状態を実現することができる。

しかも、前記実施形態においては、ガルバノスキャナー３の水平方向に即したスペースを小さく設定し、全体としてコンパクトな配置を実現することができる。

テーブル４の面上における複数のガルバノスキャナー３の数は、通常、以下の基本構成（１）及び（２）に即した実施例に示すように、２〜６個である。
尚、既に説明したように、以下の実施例においては、基本構成（２）に立脚した平面図を示すが、その根拠は、以下の実施例においては、基本構成（２）を採用する場合が圧倒的に多いことにある。

実施例１は、図１に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ当該２か所のガルバノスキャナー３のみを配置していることを特徴としている。

実施例１は、２個のガルバノスキャナー３によるシンプルな構成でありながら、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。

実施例２は、図２に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残１個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を２等分する方向を形成するように設定した上で、３個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。

実施例２は、３個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、３個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。

実施例３は、図３に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残２個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を３等分する方向を形成するように設定した上で、４個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。

実施例３は、４個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、４個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。

実施例４は、図４に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残３個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を４等分する方向を形成するように設定した上で、５個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。

実施例４は、５個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、５個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。

実施例５は、図５に示すように、放射状態を形成する領域の外側端２か所のガルバノスキャナー３における前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残４個のガルバノスキャナー３における前記突設方向を前記交差角度を５等分する方向を形成するように設定した上で、６個の各ガルバノスキャナー３において、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラー３２の回動中心軸３０の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴としている。

実施例５は、６個のガルバノスキャナー３を等角度に配置することによって、６個の第２ミラー３２からの均等な照射に基づき、基本構成（１）及び（２）、就中基本構成（２）の特徴点を実現している。

このように、基本構成（１）及び（２）に立脚している本発明においては、ベースとなる下方側領域の水平方向に即した中心位置がテーブル面の中心位置に該当する場合であっても、全領域における水平方向に即した中心位置が当該中心位置よりも偏差しているような三次元造形における効率的な適用を実現する一方、テーブル面のスペースを有効に活用しながら、各第２ミラーの適切な配列によって、均一な第２ミラーによる照射を実現することにおいて画期的であって、その利用範囲は広範である。

１ レーザビーム又は電子ビームの発振源
２ ダイナミックフォーカスレンズ
３ ガルバノスキャナー
３０ 回動中心軸
３１ 第１ミラー
３１０ 第１ミラーに対する駆動装置
３２ 第２ミラー
３２０ 第２ミラーに対する駆動装置
４ テーブル
７ レーザビーム又は電子ビーム
Ｏ テーブル面の中心位置
Ｐ 第１ミラーの回動中心軸の中央位置から第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向が向かう基準位置
Ｑ 第２ミラーの回動中心軸３０における中央位置

Claims (13)

1. 粉末を走行を介してテーブル上に積層するスキージ、当該粉末層に対しレーザビーム又は電子ビームを走査するガルバノスキャナーを複数個備えた三次元造形装置であって、各ガルバノスキャナーは、ダイナミックフォーカスレンズを透過したレーザビーム又は電子ビームに対し、当該透過方向と直交する方向の回動中心軸を介して回動する第１ミラー及び第１ミラーの回動と独立した状態にて前記第１ミラーにおける回動中心軸の方向と直交状態にあり、かつ水平方向の回動中心軸を介して回動する第２ミラーからの反射によって、レーザビーム又は電子ビームの直交座標を基準とする二次元方向の走査を実現している各ガルバノスキャナーにおいて、レーザビーム又は電子ビームの発振源を収容している後端側から、第１ミラーを収容している先端側に至る方向と直交する方向にて各第１ミラーの回動中心軸の中央位置から各第２ミラーにおける回動中心軸の中央位置Ｑに向かう突設方向を、造形対象である三次元造形物のベースとなる下方側領域の中心位置と一致しているテーブル面の中心位置Ｏから前記後端側から前記先端側に至る寸法の１／２以下の距離にて配置され、かつ前記三次元造形物の全領域の水平方向に即した中心位置と一致している位置Ｐに対し、当該位置Ｐを任意の方向にて通過する概念上のラインによって区分された片側領域から向かうような放射状態に設定した上で、前記放射状態を形成している領域において、前記概念上のラインに沿った方向を基準として、前記位置Ｐから最も離れた位置にある外側端２か所のガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る領域を、前記放射状態を形成する領域のうち最も外側に配列している三次元造形装置。
2. 第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを、前記位置Ｐを基準として水平方向に即して等距離にて配列している請求項１記載の三次元造形装置。
3. 複数個のガルバノスキャナーの高さ方向の位置が同一であることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の三次元造形装置。
4. 隣り合うガルバノスキャナーの高さ方向の位置が相違していることを特徴とする請求項１、２の何れか一項に記載の三次元造形装置。
5. 隣り合うガルバノスキャナーにおける各第２ミラーが水平方向に即して部分的に重複していることを特徴とする請求項４記載の三次元造形装置。
6. 各ガルバノスキャナーにおける第１ミラーがテーブル面と直交する鉛直方向の回動中心軸を介して回動することを特徴とする請求項１、２、３、４、５の何れか一項に記載の三次元造形装置。
7. 各ガルバノスキャナーの前記後端側から前記先端側に至る方向が、当該方向に沿って順次上側に傾斜すると共に、各ガルバノスキャナーにおける前記突設方向が、順次上側に傾斜していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６の何れか一項に記載の三次元造形装置。
8. 第２ミラーの反射の中心位置が回動中心軸及びその近傍の位置であり、かつ反射の領域が、回動段階における上端及び下端の範囲内にあることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７の何れか一項に記載の三次元造形装置。
9. 前記外側端２か所のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ当該２か所のガルバノスキャナーのみを配置していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の三次元造形装置。
10. 前記外側端２か所のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残１個のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を前記交差角度を２等分する方向を形成するように設定した上で、３個の各ガルバノスキャナーにおいて、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の三次元造形装置。
11. 前記外側端２か所のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残２個のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を前記交差角度を３等分する方向を形成するように設定した上で、４個の各ガルバノスキャナーにおいて、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の三次元造形装置。
12. 前記外側端２か所のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残３個のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を前記交差角度を４等分する方向を形成するように設定した上で、５個の各ガルバノスキャナーにおいて、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の三次元造形装置。
13. 前記外側端２か所のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を、水平方向に即して１８０°よりも小さな交差角度に設定し、かつ残４個のガルバノスキャナーにおける前記突設方向を前記交差角度を５等分する方向を形成するように設定した上で、６個の各ガルバノスキャナーにおいて、前記のように配置された位置Ｐを基準として、各第２ミラーの回動中心軸の中央位置Ｑを水平方向に即して等角度方向に配置していることを特徴とする請求項１、２、３、４の何れか一項に記載の三次元造形装置。

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