JP7066597B2 - 三次元造形装置 - Google Patents

Description

本発明は、三次元造形装置に関する。

従来から、粉末材料に硬化液を吐出して所望の断面形状を有する薄い硬化層を形成し、硬化層を積層することによって三次元造形物を作製する方法が知られている。かかる方法で硬化層を形成するときには、形成済みの硬化層を含む粉末層の上に、新しい粉末層を形成する。このとき新しい粉末層として積層されなかった余剰の粉末材料は、多くの場合、回収され、再利用される。例えば、特許文献１には、内部で被造形物が造形される造形槽と、造形槽に粉末材料を供給する粉体移送手段と、余剰粉末が回収される粉体回収部とを備えた三次元造形装置が開示されている。特許文献１に開示された粉体回収部は、造形槽と並んで設けられ、余剰粉末を落下させる内部空間を有している。内部空間は、上方が開口している。粉体移送手段は、余剰粉末を押しやり、粉体回収部の内部空間に落下させるように構成されている。

特開２０１８－１２６９７４号公報

特許文献１に開示されているような粉体回収部に粉末材料を落下させると、粉末材料の一部が舞い上がる場合がある。粉末材料が多量に舞い上がると、例えば、硬化液を吐出する吐出ヘッドに粉末材料が付着し、硬化液を良好に吐出できなくなる等の問題が発生するおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回収する余剰粉末の舞い上がりを抑制する三次元造形装置を提供することである。

ここに開示する三次元造形装置は、粉末材料を供給する供給装置と、前記粉末材料から被造形物が造形される造形槽と、前記供給装置によって供給された前記粉末材料を前記造形槽上で均す層形成装置と、前記造形槽と並んで設けられた粉末回収槽とを備える。
前記層形成装置は、前記粉末材料に接触する層形成部材と、前記層形成部材を前記造形槽および前記粉末回収槽よりも上方の所定の高さに保ちながら、少なくとも前記造形槽上から前記粉末回収槽上まで移動させる移動機構とを備えている。
前記粉末回収槽は、上方に向けて開口し、上下方向に延びる筒状に構成された第１筒状部と、前記第１筒状部に収容され、前記第１筒状部の内部で昇降自在に構成された第１昇降テーブルと、前記第１昇降テーブルを支持して昇降させる第１昇降機構とを備えている。

上記三次元造形装置によれば、粉末回収槽の底部を構成する第１昇降テーブルを昇降させることができるため、粉末材料が落下する距離を調整することができる。回収済みの粉末材料が第１昇降テーブル上に積み上がる高さが刻々に変化しても、それに合わせて粉末材料が落下する距離を調整することも可能である。そこで、例えば、粉末材料が落下する距離を粉末材料が舞い上がりにくい短い距離に保てば、粉末材料の舞い上がりを抑制することができる。よって、上記三次元造形装置によれば、回収する余剰粉末の舞い上がりを抑制することができる。

第１実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示した断面図である。 三次元造形装置を模式的に示した平面図である。 三次元造形装置のブロック図である。 前の硬化層の形成が終わった時点の造形槽ユニットの縦断面図である。 粉末材料が供給槽から供給された時点の造形槽ユニットの縦断面図である。 新たな粉末層の形成が終わった状態の造形槽ユニットの縦断面図である。 第２実施形態に係る造形槽ユニットの縦断面図である。 第２実施形態に係る三次元造形装置のブロック図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る三次元造形装置について説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら本発明を特に限定することを意図したものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化される。

図１は、一実施形態に係る三次元造形装置１０を模式的に示した断面図である。図２は、三次元造形装置１０の平面図である。図１は、図２のＩ－Ｉ断面である。図面中の符号Ｆは、前方を示し、符号Ｒｒは、後方を示している。ここでは、符号Ｆの方向から三次元造形装置１０を見たときの左、右、上、下が、それぞれ三次元造形装置１０の左、右、上、下である。図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、それぞれ左、右、上、下を意味するものとする。符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、それぞれ前後方向、左右方向、上下方向を示している。左右方向Ｙは、三次元造形装置１０の主走査方向である。前後方向Ｘは、三次元造形装置１０の副走査方向である。また、上下方向Ｚは、三次元造形における積層方向である。ただし、これら方向は説明の便宜上定めた方向に過ぎず、三次元造形装置１０の設置態様を何ら限定するものではない。

図１に示すように、三次元造形装置１０は、本体１１と、造形槽ユニット１２と、ローラユニット３０と、ヘッドユニット７０と、副走査方向移動機構２０と、主走査方向移動機構８０と、制御装置１００とを備えている。造形槽ユニット１２は、供給槽４０と、造形槽５０と、粉末回収槽６０とを搭載している。三次元造形装置１０は、供給槽４０から供給される粉末材料２００を造形槽５０上で均して粉末層２１０を形成し、粉末層２１０の所望の場所に硬化液を吐出して硬化させることによって硬化層２２０を形成する。そして、硬化層２２０を上方に積層することによって被造形物２３０を造形する。

図２に示すように、本体１１は、副走査方向Ｘに長い形状を有する三次元造形装置１０の外装体である。本体１１は、上方に向けて開口する箱型形状に形成されている。本体１１は、副走査方向移動機構２０と、造形槽ユニット１２と、制御装置１００とを収容している。また、図１に示されるように、本体１１は、ローラユニット３０と主走査方向移動機構８０とを支持している。

図１に示すように、造形槽ユニット１２は、本体１１に収容されている。造形槽ユニット１２の上面１２ａは平坦であって、この上面１２ａから凹むように造形槽５０と供給槽４０と粉末回収槽６０とが独立に並んで設けられている。

供給槽４０は、造形槽ユニット１２の後方側に配置されている。供給槽４０は、粉末材料２００を供給する供給装置である。供給槽４０には、造形槽５０に供給される前の粉末材料２００が貯留されている。図１に示すように、供給槽４０は、上下方向に延びる筒状に形成された筒状部４１を備えている。筒状部４１は、上方に向けて開口した開口部４１ａを備えている。図２に示すように、開口部４１ａの形状は、平面視において矩形状である。ただし、開口部４１ａの平面形状は矩形に限定されるわけではない。

粉末材料２００の組成や形態等は特に制限されず、樹脂材料、金属材料および無機材料等の各種の材料から構成された粉体を対象とすることができる。粉末材料２００としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等のセラミック材料や、鉄、アルミニウム、チタンおよびこれらの合金（典型的にはステンレス鋼、チタン合金、アルミニウム合金）、半水石膏（α型焼石膏、β型焼石膏）、アパタイト、食塩、プラスチック等が挙げられる。これらはいずれか１種の材料から構成されていてもよいし、２種以上が組み合わされていてもよい。粉末材料２００が混合粉である場合、成分である各粉末の粒度が異なっていることもある。例えば、骨材となる粉末よりもバインダとなる粉末の方が細かいことなどがある。

筒状部４１の内部には、平面視において筒状部４１と同じ形の供給テーブル４２が収容されている。図１に示すように、供給テーブル４２は、平板上の形状を有している。供給テーブル４２は、略水平に筒状部４１に挿入されている。供給テーブル４２は、筒状部４１の内部で上下方向に昇降自在に構成されている。供給テーブル４２の下部には、供給テーブル昇降機構４３が設けられている。供給テーブル昇降機構４３は、供給テーブル４２を支持して昇降させるように構成されている。供給テーブル昇降機構４３は、ここでは、下方から供給テーブル４２を支持している。供給テーブル昇降機構４３は、支持部４３ａと、駆動モータ４３ｂと、図示しないボールねじを備えている。支持部４３ａは、供給テーブル４２の下面に接続されている。支持部４３ａは、ボールねじを介して駆動モータ４３ｂに接続されている。駆動モータ４３ｂを駆動させることにより、支持部４３ａは、上下方向に移動される。供給テーブル４２は、支持部４３ａに支持され、支持部４３ａとともに上下方向に移動する。駆動モータ４３ｂは、制御装置１００と電気的に接続されており、制御装置１００によって制御されている。駆動モータ４３ｂは、例えば、サーボモータであり、供給テーブル４２の高さを制御できるように構成されている。

図１に示すように、造形槽５０は、供給槽４０の前方に設けられている。供給槽４０と造形槽５０とは、副走査方向Ｘに並んで設けられている。造形槽５０は、主走査方向Ｙに関して、供給槽４０と揃った位置に配置されている。造形槽５０は、その内部において粉末材料２００から被造形物２３０が造形される槽である。造形槽５０は、上下方向に延びる筒状に形成された筒状部５１を備えている。筒状部５１は、上方に向けて開口した開口部５１ａを備えている。図２に示すように、開口部５１ａの形状は、平面視において矩形状である。ただし、開口部５１ａの平面形状は矩形に限定されるわけではない。平面視において、開口部５１ａの主走査方向Ｙの長さは、供給槽４０の開口部４１ａの主走査方向Ｙの長さと同じである。しかしながら、造形槽５０の開口部５１ａ主走査方向Ｙの長さは、供給槽４０の開口部４１ａの主走査方向Ｙの長さより短くてもよい。

筒状部５１の内部には、平面視において筒状部５１と同じ形の造形テーブル５２が収容されている。被造形物２３０の造形においては、造形テーブル５２に粉末材料２００が供給され、造形テーブル５２上で造形が行われる。図１に示すように、造形テーブル５２は、平板上の形状を有している。造形テーブル５２は、略水平に筒状部５１に挿入されている。造形テーブル５２は、筒状部５１の内部で上下方向に昇降自在に構成されている。造形テーブル５２の下部には、造形テーブル昇降機構５３が設けられている。造形テーブル昇降機構５３は、造形テーブル５２を支持して昇降させるように構成されている。造形テーブル昇降機構５３は、ここでは、下方から造形テーブル５２を支持している。造形テーブル昇降機構５３は、支持部５３ａと、駆動モータ５３ｂと、図示しないボールねじを備えている。支持部５３ａは、造形テーブル５２の下面に接続されている。支持部５３ａは、ボールねじを介して駆動モータ５３ｂに接続されている。駆動モータ５３ｂを駆動させることにより、支持部５３ａは、上下方向に移動される。造形テーブル５２は、支持部５３ａに支持され、支持部５３ａとともに上下方向に移動する。駆動モータ５３ｂは、制御装置１００と電気的に接続されており、制御装置１００によって制御されている。駆動モータ５３ｂは、例えば、サーボモータであり、造形テーブル５２の高さを制御できるように構成されている。

粉末回収槽６０は、粉末材料２００が造形槽５０に敷き詰められた際に、造形槽５０に収容しきれなかった粉末材料２００（以下、余剰粉末ともいう）を回収する槽である。粉末回収槽６０は、造形槽５０の前方に配置されている。粉末回収槽６０は、造形槽５０および供給槽４０と副走査方向Ｘに並んで設けられている。粉末回収槽６０は、主走査方向Ｙに関して造形槽５０と揃った位置に配置されている。粉末回収槽６０は、上下方向に延びる筒状に形成された筒状部６１を備えている。筒状部６１は、上方に向けて開口した開口部６１ａを備えている。図２に示すように、開口部６１ａの形状は、平面視において矩形状である。ただし、開口部６１ａの平面形状は矩形に限定されるわけではない。平面視において、開口部６１ａの主走査方向Ｙの長さは、供給槽４０の開口部４１ａおよび造形槽５０の開口部５１ａの主走査方向Ｙの長さと同じである。しかしながら、粉末回収槽６０の開口部６１ａ主走査方向Ｙの長さは、造形槽５０の開口部５１ａの主走査方向Ｙの長さより長くてもよい。

筒状部６１は、造形槽ユニット１２に着脱自在に構成されている。筒状部６１は、ここでは、造形槽ユニット１２の上面１２ａから１段下がった段部１２ｂに支持されている。筒状部６１は、上方に持ち上げることにより造形槽ユニット１２から抜けるようになっている。造形槽ユニット１２の段部１２ｂは、粉末回収槽６０の筒状部６１を着脱可能に支持する支持部材である。

筒状部６１の内部には、平面視において筒状部６１と同じ形の回収テーブル６２が収容されている。余剰粉末は、この回収テーブル６２上に載せられて回収される。図１に示すように、回収テーブル６２は、平板上の形状を有している。回収テーブル６２は、略水平に筒状部６１に挿入されている。回収テーブル６２は、筒状部６１の内部で上下方向に昇降自在に構成されている。回収テーブル６２の下部には、回収テーブル昇降機構６３が設けられている。回収テーブル昇降機構６３は、回収テーブル６２を支持して昇降させるように構成されている。回収テーブル昇降機構６３は、ここでは、下方から回収テーブル６２を支持している。回収テーブル昇降機構６３は、支持部６３ａを備え、支持部６３ａで回収テーブル６２の下面を支持している。ただし、本実施形態では、回収テーブル６２と支持部６３ａは固定されておらず、切り離し自在に構成されている。例えば、図１の状態において、回収テーブル６２は、支持部６３ａの上に載置されている。

回収テーブル昇降機構６３は、支持部６３ａを昇降させる駆動モータ６３ｂと、ボールねじ（図示せず）をさらに備えている。駆動モータ６３ｂは、ボールねじを介して支持部６３ａに接続されている。駆動モータ６３ｂを駆動させることにより、支持部６３ａは、上下方向に移動される。回収テーブル６２は、支持部６３ａの上に載置されており、支持部６３ａとともに上下方向に移動する。駆動モータ６３ｂは、制御装置１００と電気的に接続されており、制御装置１００によって制御されている。駆動モータ６３ｂは、例えば、サーボモータであり、回収テーブル６２の高さを制御できるように構成されている。

図１に示すように、筒状部６１の内側の側面には、ストッパ６１ｂが設けられている。ストッパ６１ｂは、筒状部６１の内方に向かって突出した突起である。ストッパ６１ｂは、回収テーブル６２よりも下方に設けられている。そこで、回収テーブル６２は、筒状部６１の内部で下降すると、ストッパ６１ｂに突き当たる。回収テーブル６２は、ストッパ６１ｂに突き当たる高さよりも下方には下がらないように構成されている。そこで、それよりも回収テーブル昇降機構６３の支持部６３ａが下方に下がると、支持部６３ａと回収テーブル６２は離反する。この状態で筒状部６１を上方に持ち上げると、回収テーブル６２は、筒状部６１とともに造形槽ユニット１２から取り外される。このように、回収テーブル６２は、筒状部６１の内部に挿入された状態で、筒状部６１とともに、造形槽ユニット１２から着脱されるように構成されている。

副走査方向移動機構２０は、ヘッドユニット７０およびローラユニット３０に対して、造形槽ユニット１２を副走査方向Ｘに移動させるように構成されている。副走査方向移動機構２０は、一対のガイドレール２１と、フィードモータ２２とを備えている。

図１に示すように、ガイドレール２１は、造形槽ユニット１２の副走査方向Ｘへの移動をガイドする。ガイドレール２１は、本体１１内に設けられている。ガイドレール２１は、副走査方向Ｘに延びている。造形槽ユニット１２は、ガイドレール２１に摺動可能に係合している。ただし、ガイドレール２１の設置位置および数は特に限定されない。フィードモータ２２は、例えば、ボールねじ等を介して造形槽ユニット１２に接続されている。フィードモータ２２は、制御装置１００に電気的に接続されている。フィードモータ２２が回転駆動することによって、造形槽ユニット１２は、ガイドレール２１上を副走査方向Ｘに移動される。

副走査方向移動機構２０と、ローラユニット３０とは、供給槽４０によって供給された粉末材料２００を造形槽５０上で均す層形成装置を構成している。ローラユニット３０は、敷詰ローラ３１と、敷詰ローラ３１を支持するローラ支持部材３２とを備えている。敷詰ローラ３１は、粉末材料２００を均す際に粉末材料２００に接触する層形成部材の一例である。敷詰ローラ３１は、本体１１の上方に配置されている。敷詰ローラ３１は、ヘッドユニット７０より前方に配置されている。敷詰ローラ３１は、長尺の円筒形状を有している。敷詰ローラ３１は、円筒軸が主走査方向Ｙに沿うように配置されている。敷詰ローラ３１は、主走査方向Ｙの長さが造形槽５０よりも長い。敷詰ローラ３１の下端は、造形槽ユニット１２の上面１２ａとの間に所定のクリアランス（間隙）が形成されるように、造形槽ユニット１２の僅かに上方に設置されている。敷詰ローラ３１は、本体１１の上面１１ａに設けられた一対のローラ支持部材３２に回転可能に支持されている。敷詰ローラ３１は、例えば接続されたモータなどによって回転するように構成されていてもよい。

副走査方向移動機構２０によって造形槽ユニット１２が後方に移動されると、敷詰ローラ３１は、供給槽４０、造形槽５０、および粉末回収槽６０に対して、相対的に前方に移動する。そこで、このとき、敷詰ローラ３１は、供給槽４０上から、造形槽５０上を経て、粉末回収槽６０上まで移動する。副走査方向移動機構２０とローラ支持部材３２とは、層形成部材としての敷詰ローラ３１を、少なくとも造形槽５０上から粉末回収槽６０上まで移動させる移動機構の一例である。ここでは、移動機構としての副走査方向移動機構２０およびローラ支持部材３２は、敷詰ローラ３１を供給槽４０、造形槽５０、および粉末回収槽６０よりも上方の所定の高さに保ちながら、供給槽４０上から粉末回収槽６０上まで移動させる。

図２に示すように、ヘッドユニット７０は、キャリッジ７１と、キャリッジ７１に搭載された複数の吐出ヘッド７２とを備えている。複数の吐出ヘッド７２は、キャリッジ７１の下面に配置されている。吐出ヘッド７２は、造形槽５０内の粉末材料２００に対して、硬化液を吐出する。図２に示すように、複数の吐出ヘッド７２は、主走査方向Ｙに並んで配置されている。吐出ヘッド７２は、硬化液を吐出する複数のノズル７３を有している。複数のノズル７３は、副走査方向Ｘに直線状に並んでいる。吐出ヘッド７２における硬化液の吐出機構は特に制限されず、例えばインクジェット方式などが好適に利用できる。吐出ヘッド７２は、制御装置１００に電気的に接続され、制御装置１００によって制御されている。

硬化液は、粉末材料２００同士を固着することが可能な材料であれば特に限定されない。硬化液には、粉末材料２００の種類に応じて、粉末材料２００を構成する粒子同士を結着させることが可能な液体（粘性体を含む。）が用いられる。硬化液としては、例えば、水、ワックス、バインダ等を含む液体が挙げられる。また、粉末材料２００が副材として水溶性樹脂を有している場合には、硬化液として、水溶性樹脂を溶解可能な液体、例えば水を用いることもできる。かかる水溶性樹脂は特に制限されないが、例えば、澱粉、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、水溶性アクリル樹脂、水溶性ウレタン樹脂、水溶性ポリアミド等が挙げられる。

主走査方向移動機構８０は、キャリッジ７１を主走査方向Ｙに移動させる。図２に示されるように、主走査方向移動機構８０は、ガイドレール８１を備えている。ガイドレール８１は、主走査方向Ｙに延びている。ガイドレール８１には、キャリッジ７１が摺動自在に係合している。キャリッジ７１には、例えば、無端状のベルトとプーリなどを介してキャリッジモータ８２が接続されている。キャリッジモータ８２が駆動することによって、キャリッジ７１は、ガイドレール８１に沿って主走査方向Ｙに移動する。キャリッジモータ８２は、制御装置１００と電気的に接続され、制御装置１００によって制御されている。キャリッジ７１が主走査方向Ｙに移動することによって、複数の吐出ヘッド７２も主走査方向Ｙに移動する。

図１に示すように、本体１１の前面には、操作パネル１５０が設けられている。操作パネル１５０には、機器状態を表示する表示部と、ユーザーによって操作される入力キー等が設けられている。操作パネル１５０は、三次元造形装置１０の各種の動作を制御する制御装置１００と接続されている。図３は、本実施形態に係る三次元造形装置１０のブロック図である。図３に示すように、制御装置１００は、フィードモータ２２、供給テーブル昇降機構４３の駆動モータ４３ｂ、造形テーブル昇降機構５３の駆動モータ５３ｂ、回収テーブル昇降機構６３の駆動モータ６３ｂ、吐出ヘッド７２、およびキャリッジモータ８２と電気的に接続されており、それらの動作を制御している。

図３に示すように、制御装置１００は、供給制御部１１０と、層形成制御部１２０と、回収槽制御部１３０と、造形制御部１４０とを備えている。なお、制御装置１００は、他の制御部を備えていてもよいが、ここでは説明および図示を省略する。

制御装置１００の構成は特に限定されない。制御装置１００は、例えばマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータのハードウェア構成は特に限定されないが、例えば、ホストコンピュータ等の外部機器から造形データ等を受信するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）と、制御プログラムの命令を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ：central processing unit）と、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、プログラムを展開するワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ（random access memory）と、上記プログラムや各種データを格納するメモリ等の記憶装置とを備えている。なお、制御装置１００は必ずしも三次元造形装置１０の内部に設けられている必要はなく、例えば、三次元造形装置１０の外部に設置され、有線または無線を介して三次元造形装置１０と通信可能に接続されたコンピュータ等であってもよい。

供給制御部１１０は、供給槽４０の駆動モータ４３ｂを制御して、粉末材料２００を供給する。供給制御部１１０は、駆動モータ４３ｂを駆動させ、供給テーブル４２を上昇させることによって粉末材料２００の上方側の一部を筒状部４１の外部に溢れさせる。供給制御部１１０は、このような制御により粉末材料２００を供給する。供給制御部１１０は、１回につき予め定められた量の粉末材料２００を供給する。具体的には、供給制御部１１０は、１回につき予め定められた距離だけ供給テーブル４２を上昇させることによって、予め定められた量の粉末材料２００を供給する。供給槽４０による粉末材料２００の供給の詳細については後述する。

層形成制御部１２０は、造形槽５０への粉末材料２００の敷き詰め動作を制御する。層形成制御部１２０は、移動制御部１２１と、造形テーブル制御部１２２とを備えている。移動制御部１２１は、移動機構としての副走査方向移動機構２０を制御して、敷詰ローラ３１を供給槽４０、造形槽５０、および粉末回収槽６０に対して相対移動させる。このとき、実際には、造形槽ユニット１２が副走査方向Ｘに移動している。

造形テーブル制御部１２２は、敷詰ローラ３１の移動に先立ち、造形テーブル昇降機構５３を制御して造形テーブル５２を所定の距離だけ下降させる。造形テーブル制御部１２２は、粉末材料２００の供給１回につき、予め定められた量の粉末材料２００が造形テーブル５２上に残留するように、上記予め定められた量に対応する距離だけ造形テーブル５２を下降させる。言い換えれば、造形テーブル制御部１２２が造形テーブル５２を下降させた距離に対応する量の粉末材料２００が造形テーブル５２上に残留し、残りの粉末材料２００は粉末回収槽６０に移動される。造形テーブル制御部１２２が造形テーブル５２を下降させる距離は、１層の硬化層２２０の厚さであり、例えば、０．１ｍｍである。

回収槽制御部１３０は、粉末回収槽６０の動作を制御する。回収槽制御部１３０は、第１演算部１３１と、第２演算部１３２と、記憶部１３３と、回収テーブル制御部１３４とを備えている。

第１演算部１３１は、副走査方向移動機構２０およびローラユニット３０によって回収テーブル６２上に移動される粉末材料２００の量を演算するように設定されている。詳しくは、第１演算部１３１は、供給制御部１１０が１回につき供給する粉末材料２００の量から上記供給１回につき粉末材料２００が造形テーブル５２上に残留する量を減じた量を演算する。そして、その量を、供給１回につき回収テーブル６２上に移動される粉末材料２００の量として、回収テーブル６２上に移動される粉末材料２００の量を演算する。

第２演算部１３２は、第１演算部１３１によって演算された量の粉末材料２００が回収テーブル６２上に積み上げられた場合の粉末材料２００の上端の位置を演算する。ここでは、第２演算部１３２は、第１演算部１３１によって演算された粉末材料２００の量を、平面視における筒状部６１の面積で除した値を、回収テーブル６２上に粉末材料２００が積み上がる高さとして演算を行う。第２演算部１３２は、この粉末材料２００が積み上がる高さと、その時点における回収テーブル６２の高さとに基づいて、粉末材料２００の上端の位置を演算する。なお、粉末材料２００は、回収テーブル６２上に完全に平坦に堆積するわけではない。そこで、第２演算部１３２が算出する位置は、実際に回収テーブル６２上に積み上がった粉末材料２００の最も高い部分の位置とは、若干ずれている。本実施形態では、このずれによる問題は特に発生しないと考えられるが、その点については後述する。

記憶部１３３は、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と、第２演算部１３２によって演算された粉末材料２００の上端との間の距離について、上限値と下限値とを記憶している。この上限値および下限値は限定されないが、上限値は、好適には、例えば、３０ｍｍ以下に設定される。より好適には、１０ｍｍ以下に設定されることが好ましい。下限値は、０ｍｍよりも小さければよいが、さらに好ましくは、２ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されるとよい。本実施形態では、上記上限値と下限値とは、同じ値に設定されている。言い換えれば、記憶部１３３には、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と余剰粉末の層の上面との間の距離に関して、１つの設定値だけが記憶されている。

回収テーブル制御部１３４は、回収テーブル昇降機構６３を制御して、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と第２演算部１３２によって演算された粉末材料２００の上端との間の距離が、記憶部１３３に記憶された上限値と下限値との間に入るように回収テーブル６２を下降させるように設定されている。回収テーブル制御部１３４は、ここでは、粉末材料２００の供給のたびに回収テーブル６２を下降させる。１回の下降距離は、第１演算部１３１が演算する、供給１回につき回収テーブル６２上に移動される粉末材料２００の量に対応する距離である。言い換えれば、上記距離は、第２演算部１３２が演算する、供給１回につき回収テーブル６２上に粉末材料２００が積み上がる高さである。このような制御により、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と回収テーブル６２上の余剰粉末の層との間の距離は、記憶部１３３に記憶された設定値とほぼ等しい距離に維持される。この制御の詳細については後述する。

造形制御部１４０は、粉末層２１０の一部を硬化させて硬化層２２０を形成する動作を制御する。造形制御部１４０は、副走査方向移動機構２０と、吐出ヘッド７２と、主走査方向移動機構８０とを制御して、粉末層２１０上の所望の場所に硬化液を吐出する。硬化液が吐出された粉末材料２００は硬化し、硬化層２２０を形成する。

以下では、被造形物２３０の造形プロセスについて説明する。ただし、以下に説明するプロセスは、１つの好適な例に過ぎず、それに限定されるわけではない。

図４～図６は、粉末層２１０形成中の造形槽ユニット１２を示す縦断面図である。そのうち図４は、前の硬化層２２０の形成が終わった時点の状態を示している。図５は、粉末材料２００が供給槽４０から供給された時点の状態を示している。図６は、新たな粉末層２１０が形成された後の状態を示している。

図４に示すように、前の硬化層２２０の形成が終わった時点では、供給テーブル４２の上面は、位置Ｐ１０に位置している。供給テーブル４２の上には、粉末材料２００が載置されている。供給テーブル４２上の粉末材料２００の上面は、敷詰ローラ３１の下端部の高さと同じ高さに位置している。この高さは、造形槽ユニット１２の上面１２ａの高さとほぼ同じである。

また、図４の時点では、造形テーブル５２の上面は、位置Ｐ２０に位置している。造形テーブル５２の上には、複数の粉末層２１０が形成されている。最も上に形成された粉末層２１０の上面は、敷詰ローラ３１の下端部の高さと同じ高さに位置している。

回収テーブル６２の上面は、位置Ｐ３０に位置している。回収テーブル６２の上には、余剰粉末２５０が載置されている。余剰粉末２５０の層の上面２５０ａは、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端から距離Ｄ１だけ下方に位置している。距離Ｄ１は、記憶部１３３に記憶された設定値に等しい。距離Ｄ１は、例えば、１０ｍｍである。

図４の状態から、粉末材料２００の供給の際には、供給テーブル４２、造形テーブル５２、および回収テーブル６２は、それぞれ上下方向に移動する。図５に示すように、粉末材料２００が供給槽４０から供給された時点では、供給テーブル４２の上面は、位置Ｐ１１に位置している。位置Ｐ１１は、位置Ｐ１０よりも距離Ｄ２だけ上方に設定されている。供給テーブル４２は、位置Ｐ１０から位置Ｐ１１に移動するために、距離Ｄ２だけ上昇している。

供給テーブル４２の上昇によって、粉末材料２００の上方側の一部は、供給槽４０から溢れる。この供給槽４０から溢れた粉末材料２００が、供給槽４０から供給される粉末材料２００となる。以下、この供給槽４０から供給される粉末材料２００を供給粉末２４０とも称する。供給粉末２４０の体積は、供給テーブル４２の移動距離Ｄ２に、平面視における供給テーブル４２の面積を乗じた体積である。移動距離Ｄ２および平面視における供給テーブル４２の面積は予め定められており、そのため、供給粉末２４０の体積も予め定められている。以下、この供給粉末２４０の体積を、第１体積Ｖ１と称する。

図５に示すように、造形テーブル５２は、図４の状態から距離Ｄ３だけ下降し、位置Ｐ２１に位置している。距離Ｄ３は、次に形成される硬化層２２０の厚さと同じである。造形テーブル５２は、粉末材料２００の供給の際、硬化層２２０の１層の厚み分だけ下降する。距離Ｄ３は、例えば、０．１ｍｍである。

造形テーブル５２の下降によって、硬化層２２０の上面の位置も、敷詰ローラ３１の下端部の高さから距離Ｄ３だけ下がった位置に移動する。敷詰ローラ３１の下端部の高さと造形槽ユニット１２の上面１２ａの高さは、ほぼ同じである。よって、造形テーブル５２の下降により、硬化層２２０の上面は、造形槽ユニット１２の上面１２ａから、ほぼ距離Ｄ３と同じ距離だけ凹んでいる。

本実施形態では、図５に示すように、回収テーブル６２も、図４の状態から距離Ｄ４だけ下降して位置Ｐ３１に移動する。距離Ｄ４の値については後述する。

三次元造形装置１０は、図５の状態から敷詰ローラ３１を前方に移動させ（実際は、造形槽ユニット１２を後方に移動させ）、供給槽４０の上に溢れた供給粉末２４０を、造形槽５０および粉末回収槽６０上に移動させる。敷詰ローラ３１が前方に移動すると、供給槽４０の上の供給粉末２４０の一部は、敷詰ローラ３１によって造形槽５０に敷き詰められる。その体積は、造形テーブル５２の下降距離Ｄ３に、平面視における造形テーブル５２の面積を乗じた体積に等しい。以下、この体積を第２体積Ｖ２と称する。造形槽５０内に敷き詰められなかった供給粉末２４０は、余剰粉末２５０として、粉末回収槽６０まで移動される。粉末回収槽６０に回収される余剰粉末２５０の体積（第３体積Ｖ３と称する）は、第１体積Ｖ１から第２体積Ｖ２を減じた体積である。

図４から図５の間において回収テーブル６２が下降する距離Ｄ４は、体積Ｖ３の余剰粉末２５０が回収テーブル６２上に載置されることによって余剰粉末２５０の層の上面２５０ａが上昇すると推定される距離と等しく設定されている。詳しくは、距離Ｄ４は、第３体積Ｖ３を平面視における回収テーブル６２の面積で除した高さと同じに設定されている。従って、計算上、図６における余剰粉末２５０の層の上面２５０ａの高さは、図４における余剰粉末２５０の層の上面２５０ａの高さと同じになる。そこで、粉末層２１０の形成のたびに上記動作を行えば、回収テーブル６２上の余剰粉末２５０の層の上面２５０ａは、同じ高さに保たれる。即ち、粉末層２１０の形成が終了した時点における、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と余剰粉末２５０の層の上面２５０ａとの間の距離は、図４の距離Ｄ１と同じに保たれる。

距離Ｄ１は、記憶部１３３に記憶されており、例えば、１０ｍｍである。この例の場合、粉末層２１０の形成が終了した時点における筒状部６１の上端と余剰粉末２５０の層の上面２５０ａとの間の距離は、１０ｍｍに保たれる。この１０ｍｍという高さは、余剰粉末２５０を粉末回収槽６０内に落下させても、余剰粉末２５０が舞い上がりにくい高さである。

従来の三次元造形装置では、粉末回収槽は底部が固定された有底の槽であった。そこで、貯留可能な余剰粉末の量を確保するため、粉末回収槽の上端と底部との間の距離は長く（例えば、３００ｍｍ）取られていた。しかし、このような深い粉末回収槽に粉末材料を落下させると、粉末材料が舞い上がりやすかった。粉末材料が多量に舞い上がると、例えば、硬化液を吐出する吐出ヘッドに粉末材料が付着し、硬化液を良好に吐出できなくなる等の問題が発生するおそれがあった。

そこで、本実施形態に係る粉末回収槽６０は、筒状部６１の内部で昇降自在に構成された回収テーブル６２と、回収テーブル６２を支持して昇降させる回収テーブル昇降機構６３とを備え、筒状部６１の上端と余剰粉末２５０の層の上面２５０ａとの間の距離を好適な距離に調整できるように構成されている。本願発明者は、筒状部６１の上端と余剰粉末２５０の層の上面２５０ａとの間の距離が、例えば３０ｍｍ以下の短い距離の場合には、余剰粉末２５０が舞い上がりにくいことを見出した。かかる三次元造形装置１０によれば、筒状部６１の上端と余剰粉末２５０の層の上面２５０ａとの間の距離を上記したような好適な距離に調整することが可能である。よって、粉末回収槽６０における余剰粉末２５０の舞い上がりを少なくすることができる。

また、従来の三次元造形装置では、２種類以上の成分の粉末（例えば、骨材とバインダ）を混合した粉末材料を使用する場合に、粉末材料の舞い上がりによって、成分が分離してしまうという問題が起こる場合があった。例えば、粉末材料が骨材とバインダの混合粉末であり、バインダが骨材に比べて粒度が小さい場合、舞い上がったバインダは、舞い上がった骨材よりも遅れて着地する。これにより、成分の分離が発生する。粉末材料の成分が分離すると、粉末回収槽で回収した粉末材料を再度攪拌しなければ、再度使用することができない。

本実施形態に係る三次元造形装置１０によれば、余剰粉末２５０の舞い上がりが少ないため、上記したような成分の分離も少ない。よって、回収した粉末材料２００の再攪拌を少なくできる。あるいは、再攪拌を省略できる。

また、本実施形態に係る三次元造形装置１０は、回収テーブル６２上に移動される余剰粉末２５０の量を演算し、その演算された量に基づいて粉末回収槽６０内における余剰粉末２５０の層の高さを演算するように構成されている。そして、余剰粉末２５０の層の上面２５０ａと粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離を、予め定められた範囲内に調整するように構成されている。かかる構成によれば、回収テーブル６２の高さを自動で好適な高さに調整することができる。

上記した回収テーブル６２の高さの自動調整は、供給粉末２４０の量Ｖ１と、粉末層２１０として形成される粉末材料２００の量Ｖ２とをそれぞれ一定とすることにより、簡易に実施することができる。余剰粉末２５０として粉末回収槽６０内に積み上がる粉末材料２００の体積Ｖ３は、第１の体積Ｖ１から第２の体積Ｖ２を減じた体積であり、予め分かっている。よって、回収テーブル６２を下降させる距離Ｄ４の演算が簡易になる。

さらに、本実施形態では、回収テーブル６２の高さの調整は、粉末材料２００の供給のたびに行われている。このような制御によれば、余剰粉末２５０の層の上面２５０ａと粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離は、粉末層２１０の形成が終了した時点では、いつも同じとなる。かかる方法は、粉末材料２００の供給のたびに予め演算しておいた距離Ｄ４だけ回収テーブル６２を下降させればよいだけであるという点で簡易であり、実施しやすい。

なお、前述したように、余剰粉末２５０は、回収テーブル６２上に完全に平坦に堆積するわけではない。そこで、第２演算部１３２が算出する余剰粉末２５０の層の上面２５０ａの位置は、実際に回収テーブル６２上に積み上がった余剰粉末２５０の最も高い部分の位置とは、若干ずれている。第２演算部１３２が演算する位置は、回収テーブル６２上に余剰粉末２５０が平らに堆積したとする場合の余剰粉末２５０の上面２５０ａの位置である。しかしながら、粉末回収槽６０は、余剰粉末２５０を回収する槽であり、被造形物２３０の造形には直接関係しない。よって、回収テーブル６２上に積み上がる余剰粉末２５０の最も高い部分の位置を高精度に調整する必要はない。余剰粉末２５０の層と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離Ｄ１は、粉末回収槽６０から余剰粉末２５０が溢れず、かつ、余剰粉末２５０が舞い上がりにくい距離、例えば、数ｍｍ～３０ｍｍに保たれていれば足り、それ以上の精度は必要ではない。

上記のようにして、硬化層２２０の上に新たな粉末層２１０が形成されると、新たな粉末層２１０に新たな硬化層２２０が形成される。三次元造形装置１０は、フィードモータ２２、吐出ヘッド７２、およびキャリッジモータ８２を制御して粉末層２１０上の所望の場所に硬化液を吐出させる。これにより、粉末層２１０に新たな硬化層２２０が形成される。

被造形物２３０の造形が終了すると、回収テーブル６２は、ストッパ６１ｂに突き当たるまで下降される。それにより、回収テーブル昇降機構６３の支持部６３ａは、回収テーブル６２から離反する。回収テーブル６２はストッパ６１ｂに支持される。これにより、回収テーブル６２は、筒状部６１と一体で造形槽ユニット１２から取り外し可能となる。粉末回収槽６０の筒状部６１は、上方に引き上げることにより、造形槽ユニット１２から抜くことができる。よって、粉末回収槽６０内に回収された余剰粉末２５０を、粉末回収槽６０ごと造形槽ユニット１２から離脱させることができる。

かかる構成によれば、余剰粉末２５０が貯留された状態のまま粉末回収槽６０を造形槽ユニット１２から取り外すことができるため、余剰粉末２５０の回収が容易である。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態は、若干の変形例で実施することもできる。例えば、第１実施形態では、回収テーブル６２は、粉末層２１０が形成されるたびに下降されていた。しかし、回収テーブル６２は、粉末層２１０の形成が複数回行われるたびに下降されるように設定されていてもよい。この変形例では、記憶部１３３が記憶している上限値および下限値には、それぞれ異なる値が設定されている。余剰粉末２５０の層と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離は、この下限値と上限値との間で変動するように構成されている。例えば、上記上限値が１０ｍｍ、下限値が５ｍｍに設定されているとする。また、粉末層２１０が１回形成される度に、余剰粉末２５０の層の厚さは、１ｍｍずつ増加していくものとする。この場合、余剰粉末２５０の層と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離が下限値５ｍｍに達すると、回収テーブル６２は５ｍｍ下降される。これにより、余剰粉末２５０の層と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離は、上限値１０ｍｍとなる。余剰粉末２５０の層と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離が再び下限値５ｍｍとなるのは、さらに５回粉末層２１０が形成された後である。この例によれば、回収テーブル６２は、粉末層２１０が５回形成されるたびに５ｍｍ下降される。

かかる変形例によれば、粉末層２１０が形成されるたびに回収テーブル６２を下降させなくてもよく、回収テーブル６２を移動させることによる粉末回収槽６０の各部の劣化を少なくすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る三次元造形装置は、粉末回収槽内の余剰粉末層の高さを検知するセンサを備えている。また、制御装置は、上記センサの検知に基づいて回収テーブルの高さを調整する。第２実施形態に係る三次元造形装置は、かかる点を除いて第１実施形態に係る三次元造形装置と共通である。よって、以下の第２実施形態の説明では、第１実施形態と共通する部材には同じ符号を付すものとし、重複する説明は、省略または簡略化する。

図７は、本実施形態に係る造形槽ユニット１２の縦断面図である。また、図８は、本実施形態に係る三次元造形装置１０のブロック図である。図７に示すように、本実施形態では、三次元造形装置１０は、回収テーブル６２上の余剰粉末２５０の高さを検知する超音波センサ９０を備えている。超音波センサ９０は、超音波を発し、超音波の反射音が戻ってくる時間によって対象物との距離を測定するように構成されている。

図７に示すように、超音波センサ９０は、粉末回収槽６０の上方に設けられている。超音波センサ９０は、超音波を発する発振部９１と、物体に当たって反射された超音波を検知する検知部９２と、反射音が戻ってくる時間から物体との距離を求める距離演算部９３とを備えている。発振部９１は、下方に設けられた粉末回収槽６０の回収テーブル６２に向かって超音波を発するように構成されている。発振部９１から発せられた超音波は、回収テーブル６２上の余剰粉末２５０の上面２５０ａで反射される。反射された超音波は、検知部９２によって検知される。距離演算部９３は、発振部９１が超音波を発した時間と、検知部９２が反射音を検知した時間との差異から、超音波センサ９０と余剰粉末２５０の上面２５０ａとの距離Ｄ５を演算する。

図８に示すように、回収槽制御部１３０は、超音波センサ９０が検出した回収テーブル６２上の余剰粉末２５０の高さを取得する取得部１３５を備えている。本実施形態では、回収槽制御部１３０は、第１演算部１３１および第２演算部１３２を備えていない。本実施形態では、余剰粉末２５０と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離は、推定されるのではなく、超音波センサ９０によって実測される。超音波センサ９０と粉末回収槽６０の筒状部６１の上端との間の距離は予め分かっているため、超音波センサ９０が検出した距離Ｄ５から、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と回収テーブル６２上の余剰粉末２５０の上面２５０ａとの間の距離Ｄ６が求められる。

本実施形態に係る記憶部１３３ａは、上記距離Ｄ６について、上限値と下限値とを記憶している。本実施形態に係る回収テーブル制御部１３４ａは、距離Ｄ６が記憶部１３３ａに記憶された上限値と下限値との間に入るように、回収テーブル６２を下降させる。

かかる三次元造形装置１０によっても、粉末回収槽６０の筒状部６１の上端と回収テーブル６２上の余剰粉末２５０の上面２５０ａとの間の距離Ｄ６を好適な距離に調整することが可能である。さらに、かかる三次元造形装置１０によれば、上記距離Ｄ６が実測に基づくため、制御がより確実である。

以上、本発明のいくつかの好適な実施形態について説明した。しかし、上記した実施形態は例示に過ぎず、本発明は他の種々の形態で実施することができる。

例えば、上記した実施形態では、複数の硬化層２２０の厚さは全て同一であり、供給粉末２４０の量も毎回同じであった。しかし、複数の硬化層の厚さは、それぞれ異なっていてもよく、一部異なっていてもよい。供給粉末の量も、毎回異なっていてもよく、一部の供給において異なっていてもよい。その結果、粉末回収槽に回収される余剰粉末の量は、毎回異なっていてもよいし、一部の供給において異なっていてもよい。

上記した実施形態では、粉末材料を供給する供給装置は、供給槽４０であったが、供給装置の構成はそのようなものに限られない。例えば、供給装置は、上方から粉末材料を落下させて供給するような構成であってもよい。供給装置の構成は、特に限定されない。また、粉末材料を均して粉末層を形成する層形成部材は、敷詰ローラ３１でなくともよく、例えば、スキージなどでもよい。さらに、上記した実施形態では、造形槽５０と敷詰ローラ３１との相対移動は、造形槽ユニット１２の移動によってなされたが、それに限定されない。例えば、造形槽ユニットは本体に固定され、造形槽ユニットに対して敷詰ローラが副走査方向に移動される構成であってもよい。その他、本発明に係る移動は全て相対的なものであって、どの部材が実際に移動されるかは任意に選択されてよい。

その他、ここに開示した実施形態は、特に断らない限り、本発明を限定しない。

１０ 三次元造形装置
２０ 副走査方向移動機構（層形成装置、移動機構）
３０ ローラユニット（層形成装置）
３１ 敷詰ローラ（層形成部材）
３２ ローラ支持部材（移動機構）
４０ 供給槽（供給装置）
５０ 造形槽
５１ 筒状部（第２筒状部）
５２ 造形テーブル（第２昇降テーブル）
５３ 造形テーブル昇降機構（第２昇降機構）
６０ 粉末回収槽
６１ 筒状部（第１筒状部）
６２ 回収テーブル（第１昇降テーブル）
６３ 回収テーブル昇降機構（第１昇降機構）
７２ 吐出ヘッド
８０ 主走査方向移動機構
９０ 超音波センサ（検知装置）
１００ 制御装置
１１０ 供給制御部
１２０ 層形成制御部
１２１ 移動制御部
１２２ 造形テーブル制御部（第２昇降制御部）
１３０ 回収槽制御部
１３１ 第１演算部
１３２ 第２演算部
１３３ 記憶部
１３３ａ 記憶部（第２実施形態）
１３４ 回収テーブル制御部（第１昇降制御部）
１３４ａ 回収テーブル制御部（第２実施形態）
１３５ 取得部

Claims (7)

1. 粉末材料を供給する供給装置と、
   前記粉末材料から被造形物が造形される造形槽と、
   前記供給装置によって供給された前記粉末材料を前記造形槽上で均す層形成装置と、
   前記造形槽と並んで設けられた粉末回収槽と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記層形成装置は、
   前記粉末材料に接触する層形成部材と、
   前記層形成部材を前記造形槽および前記粉末回収槽よりも上方の所定の高さに保ちながら、少なくとも前記造形槽上から前記粉末回収槽上まで移動させる移動機構と、
   を備え、
   前記粉末回収槽は、
   上方に向けて開口し、上下方向に延びる筒状に構成された第１筒状部と、
   前記第１筒状部に収容され、前記第１筒状部の内部で昇降自在に構成された第１昇降テーブルと、
   前記第１昇降テーブルを支持して昇降させる第１昇降機構と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記供給装置を制御して、前記粉末材料を供給する供給制御部と、
   前記移動機構を制御して、前記層形成部材を移動させる移動制御部と、
   前記層形成装置によって前記第１昇降テーブル上に移動される前記粉末材料の量を演算する第１演算部と、
   前記第１演算部によって演算された量の前記粉末材料が前記第１昇降テーブル上に積み上げられた場合の前記粉末材料の上端の位置を演算する第２演算部と、
   前記第１筒状部の上端と前記第２演算部によって演算された前記粉末材料の上端との間の距離について、上限値と下限値とを記憶する記憶部と、
   前記第１昇降機構を制御して、前記第１筒状部の上端と前記第２演算部によって演算された前記粉末材料の上端との間の距離が前記記憶部に記憶された前記上限値と前記下限値との間に入るように前記第１昇降テーブルを下降させる第１昇降制御部と、
   を備えている、
   三次元造形装置。
2. 前記造形槽は、
   上方に向けて開口し、上下方向に延びる筒状に構成された第２筒状部と、
   前記第２筒状部に収容され、前記第２筒状部の内部で昇降自在に構成された第２昇降テーブルと、
   前記第２昇降テーブルを支持して昇降させる第２昇降機構と、
   を備え、
   前記供給制御部は、１回につき予め定められた第１の量の前記粉末材料を供給するように設定され、
   前記制御装置は、前記第２昇降機構を制御して、前記粉末材料の供給１回につき予め定められた第２の量の前記粉末材料が前記第２昇降テーブル上に残留するように、前記第２の量に対応する距離だけ前記第２昇降テーブルを下降させる第２昇降制御部を備え、
   前記第１演算部は、前記第１の量から前記第２の量を減じた第３の量を前記粉末材料の供給１回につき前記第１昇降テーブル上に移動される前記粉末材料の量として、前記第１昇降テーブル上に移動される前記粉末材料の量を演算するように設定されている、
   請求項１に記載の三次元造形装置。
3. 前記第１昇降制御部は、前記粉末材料の供給のたびに前記第３の量に対応する距離だけ前記第１昇降テーブルを下降させる、
   請求項２に記載の三次元造形装置。
4. 前記上限値は、３０ミリ以下に設定されている、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の三次元造形装置。
5. 粉末材料を供給する供給装置と、
   前記粉末材料から被造形物が造形される造形槽と、
   前記供給装置によって供給された前記粉末材料を前記造形槽上で均す層形成装置と、
   前記造形槽と並んで設けられた粉末回収槽と、
   検知装置と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記層形成装置は、
   前記粉末材料に接触する層形成部材と、
   前記層形成部材を前記造形槽および前記粉末回収槽よりも上方の所定の高さに保ちながら、少なくとも前記造形槽上から前記粉末回収槽上まで移動させる移動機構と、
   を備え、
   前記粉末回収槽は、
   上方に向けて開口し、上下方向に延びる筒状に構成された第１筒状部と、
   前記第１筒状部に収容され、前記第１筒状部の内部で昇降自在に構成された第１昇降テーブルと、
   前記第１昇降テーブルを支持して昇降させる第１昇降機構と、
   を備え、
   前記検知装置は、前記第１昇降テーブル上の前記粉末材料の高さを検知するように構成され、
   前記制御装置は、
   前記供給装置を制御して、前記粉末材料を供給する供給制御部と、
   前記移動機構を制御して、前記層形成部材を移動させる移動制御部と、
   前記検知装置が検出した前記粉末材料の高さを取得する取得部と、
   前記第１筒状部の上端と前記取得部によって取得された前記粉末材料の上端との間の距離について、上限値と下限値とを記憶する記憶部と、
   前記第１昇降機構を制御して、前記第１筒状部の上端と前記取得部によって取得された前記粉末材料の上端との間の距離が前記記憶部に記憶された前記上限値と前記下限値との間に入るように前記第１昇降テーブルを下降させる昇降制御部と、
   を備えている、
   三次元造形装置。
6. 前記検知装置は、超音波を発し、前記超音波の反射音が戻ってくる時間によって対象物との距離を測定する超音波センサを備えている、
   請求項５に記載の三次元造形装置。
7. 前記第１筒状部を着脱可能に支持する支持部材を備え、
   前記第１昇降テーブルは、前記第１筒状部の内部に挿入された状態で前記第１筒状部とともに着脱されるように構成されている、
   請求項１～６のいずれか一つに記載の三次元造形装置。

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