JPWO2019187108A1

JPWO2019187108A1 - ブレード、３次元積層造形装置、３次元積層造形装置の制御方法および３次元積層造形装置の制御プログラム

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Publication number: JPWO2019187108A1
Application number: JP2020508876A
Authority: JP
Inventors: 宮野　英昭; 英昭宮野; 好一大場; 幸吉鈴木; 光範諏訪
Original assignee: CMET Inc; Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Current assignee: CMET Inc; Technology Research Association for Future Additive Manufacturing (TRAFAM)
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: WO2019187108A1; JP7093936B2; EP3778193A1; EP3778193A4; CN111936299A; CN111936299B

Abstract

３次元積層造形物を精度高く造形すること。３次元積層造形装置において、粉体材料の表面に接触する底面を有し、水平に移動しながら造形台上に敷かれた粉体材料の表面をフラットにするブレードである。ブレードは、ブレードが移動する移動方向の少なくとも一方に、底面から移動方向に延設された突起部を有する。

Description

本発明は、ブレード、３次元積層造形装置、３次元積層造形装置の制御方法および３次元積層造形装置の制御プログラムに関する。

上記技術分野において、特許文献１には、移動方向に平行な面から見た断面が矩形のスキージングブレードを用いて粉体材料の表面をフラットにする技術が開示されている。

特開２０１２−２４１２６１号公報

しかしながら、上記文献に記載の技術では、粉体材料の表面をフラットにする際にリコートされた粉体材料が引き摺られ、捲れ上がり、既に造形されている３次元積層造形物を破壊する恐れがあった。

本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るブレードは、
３次元積層造形装置において、粉体材料の表面に接触する底面を有し、水平に移動しながら造形台上に敷かれた前記粉体材料の表面をフラットにするブレードであって、
前記ブレードが移動する移動方向の少なくとも一方に、前記底面から前記移動方向に延設された突起部を有する。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形装置は、
上記少なくとも１つの第１ブレードと、
３次元積層造形物の粉体材料を造形台にリコートするリコータと、
前記リコータの動作および前記第１ブレードの動作を制御する制御手段と、
を備えた。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形装置の制御方法は、
上記３次元積層造形装置の制御方法であって、
３次元積層造形物の粉体材料を造形台上にリコートするリコートステップと、
リコータの動作、前記第１ブレードの動作および前記第２ブレードの動作を制御する制御ステップと、
を含む。

上記目的を達成するため、本発明に係る３次元積層造形装置の制御プログラムは、
上記３次元積層造形装置の制御プログラムであって、
３次元積層造形物の粉体材料を造形台上にリコートするリコートステップと、
リコータの動作、前記第１ブレードの動作および前記第２ブレードの動作を制御する制御ステップと、
をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、既に造形されている３次元積層造形物を破壊する恐れがない。

本発明の第１実施形態に係る３次元積層造形装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の構成の概略を説明する模式図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の備えるブレードを説明する図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の備えるブレードによるスキージングを説明する図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の備えるブレードを説明する斜視図である。本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。本発明の第４実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本発明の第４実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。本発明の第５実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本発明の第５実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。本発明の第６実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本発明の第６実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。本発明の第７実施形態に係る３次元積層造形装置の備えるブレードの他の例を説明する図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照して、例示的に詳しく説明記載する。ただし、以下の実施の形態に記載されている、構成、数値、処理の流れ、機能要素などは一例に過ぎず、その変形や変更は自由であって、本発明の技術範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としてのブレード１００について、図１を用いて説明する。ブレード１００は、３次元積層造形装置に取り付けられ、造形台上にリコートされた３次元積層造形物の粉体材料をフラットにするために用いられる。

図１に示すように、ブレード１００は、突起部１０１を含む。ブレード１００は、３次元積層造形装置において、粉体材料１１０の表面に接触する底面１０２を有し、水平に移動しながら造形台上に敷かれた粉体材料１１０の表面をフラットにするためのものである。ブレード１００は、ブレード１０１が移動する移動方向１２０の少なくとも一方に、底面１０２から移動方向１２０に延設された突起部１０１を有する。

本実施形態によれば、既に造形されている３次元積層造形物を破壊する恐れがない。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態に係る３次元積層造形装置について、図２Ａ乃至図３を用いて説明する。図２Ａは、本実施形態に係る３次元積層造形装置２００の構成を説明する模式図である。また、図２Ｂは、本実施形態に係る３次元積層造形装置２００の備えるブレード２０２を説明する図である。３次元積層造形装置２００は、リコータ２０１、ブレード２０２、バインダ塗布部２０３および制御部２０４を有する。

リコータ２０１は、３次元積層造形物２１０の粉体材料２２０を造形台２３０上にリコートする。リコータ２０１は、例えば、粉体材料２２０を貯留するホッパーおよび貯留された粉体材料２２０を造形台２３０上にリコートするリコート部材などを含む。３次元積層造形物２１０の粉体材料２２０は、例えば、アルミニウム、鉄、銅などの金属粉末や、プラスチック、樹脂などの粉末であるが、これらには限定されない。リコータ２０１は、移動方向２１１に対して、造形台２３０上を往復移動する。

ブレード２０２は、リコータ２０１により造形台２３０上にリコートされた粉体材料２２０をフラットにする部材であり、スキージングブレードなどと呼ばれる。リコータ２０１からリコートされた粉体材料２２０は、リコートされたままの状態では、盛り土のように盛り上がった粉体材料２２０の塊となっている。盛り上がった塊状態の粉体材料２２０を加工しても所望の形状の３次元積層造形物２１０は得られない。

所望の形状の３次元積層造形物２１０を得るために、ブレード２０２は、リコータ２０１からリコートされた粉体材料２２０をフラットにしたり、余分にリコートされた粉体材料２２０を取り除いたりして、１層分の粉体材料層を形成する。ブレード２０２は、進行方向２２２（移動方向）に対して、造形台２３０上を往復移動しながら、粉体材料２２０をフラットにしたり、取り除いたりしながら、１層分の粉体材料層を形成する。

ブレード２０２は、両方の移動方向（進行方向２２２）に延設された２つの突起部２２１を有している。２つの突起部２２１は、ブレード２０２の造形台２３０に近い側（ブレード２０２の下端側）に設けられている。また、突起部２２１は、ブレード２０２の進行方向２２２に平行な面から見て、ブレード２０２の両側に設けられている。つまり、ブレード２０２の進行方向２２２の一方を前進、他方を後進とした場合、ブレード２０２は、前進用および後進用の突起部２２１を有している。

ブレード２０２の底面２２３は、造形台２３０または造形台２３０上にリコートされた粉体材料２２０と接触する接触面となっており、突起部２２１は、底面２２３と鋭角をなす傾斜部２２４を有している。つまり、底面２２３と傾斜部２２４との間の角度２２５は、鋭角となっている。角度２２５は、鋭角であればいずれの角度であってもよい。角度２２５は、例えば、粉体材料２２０の流動性や粉体材料２２０の重さなどに応じて決定される。角度２２５は、例えば、３０°である。そして、ブレード２０２の進行方向２２２に平行な面によるブレード２０２の断面形状は、三角フラスコ状の形状となっている。つまり、ブレード２０２は、胴体部分の土台が広く、上に向かって胴体の幅が徐々に細くなり（傾斜部２２４）、ある位置からは胴体の幅が一定となるような形状をしている。

バインダ塗布部２０３は、造形台２３０上に形成された粉体材料層に対して結合剤であるバインダを吹き付けて、塗布する。バインダ塗布部２０３は、例えば、インクジェットヘッドなどを含んで構成され、インクジェットヘッドからバインダを噴射して粉体材料層にバインダを塗布する。粉体材料２２０には、薬剤をコーティングしているので、バインダが塗布された部分が固まり、１層分の粉体材料層の造形が完了する。このように、１層分の粉体材料層の造形が完了したら、造形台２３０をＺ軸方向に粉体材料層１層分下降させて、次の粉体材料層の造形を行う。

リコータ２０１による粉体材料２２０のリコート、ブレード２０２による粉体材料層の形成、バインダ塗布部２０３によるバインダの塗布を所定回数繰り返すことにより３次元積層造形物２１０が造形タンク２４０内に造形される。

制御部２０４は、リコータ２０１の動作およびブレード２０２の動作を制御する。さらに、制御部２０４は、バインダ塗布部２０３の動作を制御してもよい。例えば、制御部２０４は、リコータ２０１を制御して、造形台２３０上に所定量の粉体材料２２０をリコートする。リコータ２０１により所定量の粉体材料２２０が、造形台２３０上にリコートされたら、制御部２０４は、ブレード２０２の動作を制御して、余分な粉体材料２２０を取り除きつつ、造形台２３０上にリコートされた粉体材料２２０をフラットにして、粉体材料２２０の表面２５０が形成されるようにする。粉体材料２２０の表面２５０は、フラットになっている。

図２Ｃは、本実施形態に係る３次元積層造形装置２００の備えるブレード２０２によるスキージングを説明する図である。図２Ｃに示したように、ブレード２０２は、左から右へ移動しながら、スキージングをしている。ブレード２０２は、突起部２２１の傾斜部２２４により、粉体材料２２０を切り取るようにして、あるいは、粉体材料２２０を削り取るようにして、粉体材料２２０を取り除く。この場合、ブレード２０２の突起部２２１が、リコートされた粉体材料２２０と表面２５０との間に潜り込むようにして、進入していく。すなわち、ブレード２０２の突起部２２１は、直前にリコートされた粉体材料２２０（最上層の粉体材料２２０）とその下にリコートされた粉体材料２２０（最上層の１つ下の層の粉体材料２２０）との間に進入する。したがって、ブレード２０２が、３次元積層造形物２１０の上部を通過する場合、ブレード２０２により粉体材料層の粉体材料２２０が引き摺られることがないので、３次元積層造形物２１０が破壊されることがない。

また、ブレード２０２の傾斜部２２４が、バッファとなり、このバッファに粉体材料２２０が貯まり、粉体材料２２０を運ぶ役目を果たすので、余分な粉体材料２２０を効率的に取り除くことができる。なお、ブレード２０２により取り除かれた材料２２０は、造形タンク２４０の端で捨てられる。捨てられた粉体材料２２０を、回収して再利用してもよい。

図２Ｄは、本実施形態に係る３次元積層造形装置の備えるブレードを説明する斜視図である。図２Ｄは、造形台２３０上に敷かれた粉体材料２２０をブレード２０２によりスキージしている様子を示しており、ブレード２０２は、移動方向２２６、すなわち、紙面上、左から右へ向かって移動している。傾斜部２２１は、ブレード２０２の全長に渡って設けられている。つまり、傾斜部２２１は、移動方向２２６に垂直な方向であって、表面２５０に平行な方向に設けられている。

ブレード２０２が通過した側（図２Ｄの左側）の最上層の粉体材料２２０の表面２５０は、フラットになっている。そして、ブレード２０２がこれから通過する側（図２Ｄの右側）の最上層の粉体材料２２０の表面２５０は、スキージされていないので、フラットにはなっていない。ブレード２０２により削り取られた粉体材料２２０は、傾斜部２２１の上（バッファ）に載せられて、運ばれる。

図３は、本実施形態に係る３次元積層造形装置２００の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）がＲＡＭ（Random Access Memory）（不図示）を使用して実行し、図２Ａの３次元積層造形装置２００の機能構成部を実現する。ステップＳ３０１において、３次元積層造形装置２００は、粉体材料２２０を造形台２３０上にリコートする。ステップＳ３０３において、３次元積層造形装置２００は、ブレード２０２を起動する。そして、ブレード２０２によりリコートされた粉体材料２２０をスキージして、表面２５０を形成する。ステップＳ３０５において、３次元積層造形装置２００は、形成された表面２５０に結合剤であるバインダーを塗布する。粉体材料２２０には薬剤がコーティングされているので、バインダーを塗布すれば、粉体材料２２０は固まる。ステップＳ３０９において、３次元積層造形装置２００は、３次元積層造形物２１０の造形が終了したか否かを判断する。造形が終了していないと判断した場合（ステップＳ３０９のＮＯ）、３次元積層造形装置２００は、ステップＳ３０１に戻り、以降のステップを繰り返す。造形が終了したと判断した場合（ステップＳ３０９のＹＥＳ）、３次元積層造形装置２００は、処理を終了する。

本実施形態によれば、ブレードが突起部を有するので、粉体材料をフラットにする際にリコートされた粉末が引き摺られ、捲れ上がることがない。また、粉末が引き摺られ、捲れ上がることがないので、既に造形された３次元積層造形物が破壊されることなく、余分な粉体材料を効果的に取り除くことができる。また、既に造形された３次元積層造形物が破壊されないので、３次元積層造形物を精度高く造形することができる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る３次元積層造形装置について、図４および図５を用いて説明する。図４は、本実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本実施形態に係る３次元積層造形装置は、上記第２実施形態と比べると、ブレードを２つ有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

３次元積層造形装置４００は、ブレード４０１、ブレード４０２および制御部４０３を有する。ブレード４０１およびブレード４０２は、突起部４１１と突起部４２１とが互いに外側を向くように配置されている。つまり、ブレード４０１の突起部４１１は、進行方向４１２の方向を向いており、ブレード４０２の突起部４２１は、進行方向４２２の方向を向いている。また、ブレード４０１およびブレード４０２は、断面形状がブーツ状の形状となっている。すなわち、ブレード４０１およびブレード４０２は、ブーツのつま先部分に相当する位置に突起部４１１，４２１が設けられ、ブーツの踵部分に相当する位置には、突起部は設けられていない形状となっている。

ブレード４０１は、図４の右方向をブレード４０１の進行方向４１２（前進方向）とした場合、進行方向４１２側（前進側）に突起部４１１を有している。同様に、ブレード４０２は、図４の左方向をブレード４０２の進行方向４２２（前進方向）とした場合、進行方向４２２側（前進側）に突起部４１１を有している。ブレード４０１およびブレード４０２は、後進側には、突起部を有していない。つまり、ブレード４０１，４０２は、一方の進行方向４１２，４２２のみに延設された突起部４１１，４１２を有する。ブレード４０１は、リコートされた粉体材料２２０を進行方向４１２にスキージする場合に使用される。ブレード４０２は、リコートされた粉体材料２２０を進行方向４２２にスキージする場合に使用される。

制御部４０３は、リコータ２０２（不図示）による粉体材料２２０のリコートを制御する。さらに、制御部４０３は、スキージの方向に合わせて使用するブレード４０１，４０２を選択して、リコートされた粉体材料２２０のブレード４０１，４０２によるスキージを制御する。

ブレード４０１とブレード４０２とは、一体となって動作するようになっている。制御部４０３は、例えば、進行方向４１２の方向へ粉体材料２２０をスキージする場合には、ブレード４０１を用いて粉体材料２２０をスキージする。ブレード４０１が表面２５０上を移動してスキージしている場合、制御部４０３は、スキージをしないブレード４０２が、表面２５０に触れないようにするために、ブレード４０２が表面２５０から離れるように浮かせて移動させるように制御する。

これとは反対に、ブレード４０２を用いて進行方向４２２の方向へ粉体材料２２０をスキージする場合、制御部４０３は、スキージをしないブレード４０１が表面２５０から離れるように浮かせて移動させるように制御する。

なお、制御部４０３は、例えば、進行方向４１２にスキージする場合、ブレード４０１を用いてスキージするが、この場合、制御部４０３は、ブレード４０１を表面２５０から離す量を調整して、取り除く粉体材料２２０の量を調整する。同様に、制御部４０３は、例えば、進行方向４２２にスキージする場合、ブレード４０２を用いてスキージするが、この場合、制御部４０３は、ブレード４０２を表面２５０から離す量を調整して、取り除く粉体材料２２０の量を調整する。このように、制御部４０３は、ブレード４０１，４０２を表面２５０から浮かせる量を調整できるので、スキージする粉体材料２２０の量を調整することができる。

図５は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ（不図示）がＲＡＭ（不図示）を使用して実行し、図４の３次元積層造形装置４００の機能構成部を実現する。

ステップＳ５０１において、３次元積層造形装置４００は、スキージする方向が前進方向（進行方向４１２）であるか否かを判断する。前進方向であると判断した場合（ステップＳ５０１のＹＥＳ）、３次元積層造形装置４００は、ステップＳ５０３へ進む。ステップＳ５０３において、３次元積層造形装置４００は、前進方向に粉体材料２２０をスキージするためのブレード４０１を起動し、粉体材料２２０をスキージして表面２５０を形成する。この場合、３次元積層造形装置４００は、スキージをしないブレード４０２が表面２５０に触れないようにするため、ブレード４０２を浮かせて移動させるように制御する。

前進方向でないと判断した場合（ステップＳ５０１のＮＯ）、３次元積層造形装置４００は、ステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０５において、３次元積層造形装置４００は、後進方向（進行方向４２２）に粉体材料２２０をスキージするためのブレード４０２を起動し、粉体材料２２０をスキージして表面２５０を形成する。この場合、３次元積層造形装置４００は、スキージをしないブレード４０１が表面２５０に触れないようにするため、ブレード４０１を浮かせて移動させるように制御する。

本実施形態によれば、ブレードを選択できるので、使用していない方のブレードのメンテナンスを行うことができる。また、ブレードを２つ有するので、１つのブレードを小型化することができる。さらに、ブレードが突起部を有するので、既に造形された３次元積層造形物を破壊することなく、余分な粉体材料を効果的に取り除くことができる。また、既に造形された３次元積層造形物が破壊されないので、３次元積層造形物を精度高く造形することができる。

［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態に係る３次元積層造形装置について、図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本実施形態に係る３次元積層造形装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、切欠部を備えたブレードを有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態および第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

３次元積層造形装置６００は、ブレード６０１、ブレード６０２および制御部６０３を有する。ブレード６０１は、突起部４１１の反対側に切欠部６１２を有する。ブレード６０１の切欠部６１２は、進行方向４１２の反対方向である、ブレード６０１の内側に設けられている。同様に、ブレード６０２は、突起部４２１の反対側に切欠部６２２を有する。ブレード６０２の切欠部６２２は、進行方向４２２の反対方向である、ブレード６０２の内側に設けられている。すなわち、ブーツ形状のブレード６０１，６０２は、ブーツの踵部分に相当する位置に切欠部６１２，６２２を有している。

そして、ブレード６０１およびブレード６０２は、突起部４１１および突起部４２１が互いに外側を向くように配置されている。つまり、ブレード６０１の突起部４１１は、進行方向４１２の方向を向いており、ブレード６０２の突起部４２１は、進行方向４２２の方向を向いている。さらに、ブレード６０１およびブレード６０２は、切欠部６１２および切欠部６２２が、互いに内側を向くように（対向するように）配置されている。すなわち、ブレード６０１の切欠部６１２は、進行方向４１２とは反対側に設けられており、ブレード６０２の切欠部６２２は、進行方向４２２とは反対側に設けられている。

そして、切欠部６１２，６２２は、切欠面が斜め下を向いているので、ブレード６０１，６０２を動かして、切欠部６１２，６２２の切欠面により、粉体材料２２０をスキージすれば、粉体材料２２０が下側（表面２５０側）に押し込まれる。このように、粉体材料２２０を表面２５０側に押し込むことができれば、表面２５０における粉体材料２２０のかさ密度を増大させることができる。したがって、造形される３次元積層造形物２１０の造形精度を上げることができる。

制御部６０３は、ブレード６０１，６０２の動作を制御して、余分な粉体材料２２０を取り除く。また、制御部６０３は、ブレード６０１，６０２の動作を制御して、粉体材料２２０のかさ密度を調整する。例えば、進行方向４１２側に粉体材料２２０をスキージする場合、制御部６０３は、ブレード６０１の動作を制御して粉体材料２２０のスキージを行う。

ブレード６０１による粉体材料２２０のスキージと合わせて、粉体材料２２０のかさ密度を増やしたい場合は、制御部６０３は、ブレード６０１と反対側のブレード６０２を動かして、切欠部６２２により、粉体材料２２０のかさ密度を増大させる。

同様に、進行方向４２２側に粉体材料２２０をスキージする場合、ブレード６０２による粉体材料２２０のスキージと合わせて、粉体材料２２０のかさ密度を増やしたい場合は、制御部６０３は、ブレード６０２と反対側のブレード６０１を動かす。そして、ブレード６０１の切欠部６１２により、粉体材料２２０のかさ密度を増大させる。

図７は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ（不図示）がＲＡＭ（不図示）を使用して実行し、図６の３次元積層造形装置６００の機能構成部を実現する。

ステップＳ７０１およびステップＳ７０５において、３次元積層造形装置６００は、リコートされた粉体材料２２０のかさ密度の増大が必要か否かを判断する。粉体材料２２０のかさ密度の増大が必要と判断した場合（ステップＳ７０１およびステップＳ７０５のＹＥＳ）、３次元積層造形装置６００は、粉体材料２２０を取り除くようにスキージしているブレード６０１（ブレード６０２）とは反対側のブレード６０２（ブレード６０１）を起動する。そして、起動したブレード６０１の切欠部６１２（ブレード６０２の切欠部６２２）により、粉体材料２２０を下方向に押し込んで、粉体材料２２０のかさ密度を増大させる。

粉体材料２２０のかさ密度の増大が必要ないと判断した場合（ステップＳ７０１およびステップＳ７０５のＮＯ）、３次元積層造形装置６００は、ステップＳ３０５へ進む。

本実施形態によれば、ブレードに切欠部を設けたので、粉体材料のかさ密度を増大させることができる。切欠部により粉体材料のかさ密度を増大させることができるので、精度の高い３次元積層造形物を造形することができる。さらに、ブレードが突起部を有するので、既に造形された３次元積層造形物を破壊することなく、余分な粉体材料を効果的に取り除くことができる。また、既に造形された３次元積層造形物が破壊されないので、３次元積層造形物を精度高く造形することができる。

［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態に係る３次元積層造形装置について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本実施形態に係る３次元積層造形装置は、上記第４実施形態と比べると、逆台形形状のブレードをさらに有する点で異なる。その他の構成および動作は、第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

３次元積層造形装置８００は、ブレード８０１をさらに有する。つまり、３次元積層造形装置８００は、ブレード４０１、ブレード４０２およびブレード８０１を含むブレード組を備える。ブレード８０１は、ブレード８０１の移動方向（進行方向４１２，４２２）に対して平行な面による断面形状が、逆台形形状となっている。そして、ブレード８０１が逆台形形状となっていることにより、ブレード８０１には、切欠部８１１，８１２が形成される。切欠部８１１，８１２による切欠面は、斜め下方向を向いている。ブレード８０１が表面２５０上を移動することにより、切欠部８１１，８１２の切欠面により、粉体材料２２０が下方向（表面２５０側）に押し込まれ、表面２５０の粉体材料２２０のかさ密度が増大する。

制御部８０３は、ブレード４０１，４０２，８０１の動作を制御して、粉体材料２２０をスキージしたり、粉体材料２２０のかさ密度を増大させたりする。

図９は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ（不図示）がＲＡＭ（不図示）を使用して実行し、図８の３次元積層造形装置８００の機能構成部を実現する。

ステップＳ９０１において、３次元積層造形装置８００は、表面２５０上の粉体材料２２０のかさ密度を増大させる必要があるか否かを判断する。かさ密度の増大が必要な場合（ステップＳ９０１のＹＥＳ）、３次元積層造形装置８００は、ステップＳ９０３に進む。ステップＳ９０３において、３次元積層造形装置８００は、かさ密度増大用のブレード８０１を起動させ、表面２５０上を移動させて、粉体材料２２０のかさ密度を増大させる。かさ密度の増大が必要ない場合（ステップＳ９０１のＮＯ）、３次元積層造形装置８００は、ステップＳ３０５へ進む。

本実施形態によれば、切欠部を有するかさ密度増大用のブレードを備えたので、より確実に粉体材料のかさ密度を増大させることができる。切欠部により粉体材料のかさ密度を増大させることができるので、精度の高い３次元積層造形物を造形することができる。さらに、ブレードが突起部を有するので、既に造形された３次元積層造形物を破壊することなく、余分な粉体材料を効果的に取り除くことができる。また、既に造形された３次元積層造形物が破壊されないので、３次元積層造形物を精度高く造形することができる。

［第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態に係る３次元積層造形装置について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係る３次元積層造形装置について説明する図である。本実施形態に係る３次元積層造形装置は、上記第２実施形態乃至第５実施形態と比べると、切欠部を備えるブレードを３つ有する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態乃至第５実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。

３次元積層造形装置１０００は、ブレード６０１、ブレード６０２およびブレード８０１を有する。つまり、３次元積層造形装置１０００は、ブレード６０１、ブレード６０２およびブレード８０１を含むブレード組を備える。ブレード６０１は切欠部６１２を有し、ブレード６０２は、切欠部６２２を有し、ブレード８０１は、切欠部８１１，８１２を有する。３次元積層造形装置１０００のブレード６０１，６０２，８０１は、いずれも切欠部６１２，６２２，８１１，８１２を有している。

３次元積層造形装置１０００においては、切欠部８１１と切欠部６２２との組み合わせ、または、切欠部８１２と切欠部６１２との組み合わせにより、粉体材料２２０のかさ密度を増大させることができる。また、２つの切欠部により粉体材料２２０を押し込むことができるので、かさ密度の増大量をさらに細かく調整することができる。

例えば、進行方向４１２の方向へブレード６０１，６０２，８０１を移動させる場合、制御部１００３は、ブレード６０１を動作させて、突起部４１１により余分な粉体材料２２０を除去することができる。さらに、制御部１００３は、ブレード６０２，８０１を動作させ、切欠部８１１および切欠部６２２により、粉体材料２２０を押し込んで、表面２５０上の粉体材料２２０のかさ密度を増大させることができる。なお、切欠部８１１および切欠部６２２のいずれか一方または両方を用いることにより、かさ密度の増大量は、調整可能である。反対側の進行方向４２２の方向へブレード６０１，６０２，８０１を移動させる場合も同様である。

図１１は、本実施形態に係る３次元積層造形装置１０００の処理手順を説明するフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ（不図示）がＲＡＭ（不図示）を使用して実行し、図１０の３次元積層造形装置１０００の機能構成部を実現する。ステップＳ１１０１において、３次元積層造形装置１０００は、前進方向（進行方向４１２）用のブレード６０１または後進方向（進行方向４２２）用のブレード６０２を起動して、粉体材料２２０のかさ密度が増大するように、表面２５０上を移動させる。ステップＳ１１０３において、３次元積層造形装置１０００は、逆台形形状のブレード８０１を起動して、粉体材料２２０のかさ密度が増大するように、表面２５０上を移動させる。なお、３次元積層造形装置１０００は、ステップＳ１１０１およびステップＳ１１０３のうちいずれか一方を実行してもよい。

本実施形態によれば、２つの切欠部を用いて粉体材料を押し込むことができるので、粉体材料のかさ密度の増大量をさらに細かく調整することができる。切欠部により粉体材料のかさ密度を増大させることができるので、精度の高い３次元積層造形物を造形することができる。さらに、ブレードが突起部を有するので、既に造形された３次元積層造形物を破壊することなく、余分な粉体材料を効果的に取り除くことができる。また、既に造形された３次元積層造形物が破壊されないので、３次元積層造形物を精度高く造形することができる。

［第７実施形態］
次に本発明の第７実施形態に係る３次元積層造形装置について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る３次元積層造形装置の備えるブレードの他の例を説明する図である。ブレード１２０１は、突起部１２１１を有しており、傾斜部１２１２が、表面２５０側（ブレード１２０１の底面側）に凹むように湾曲している。ブレード１２０２は、ブレード１２０２の底面が表面２５０から離れた突起部１２２１を有している。突起部１２２１は、上側の傾斜部１２２２と下側の傾斜部１２２３とを有している。ブレード１２０３は、突起部１２３１を有しており、突起部１２３１の傾斜部１２３２は、表面２５０とは反対側に膨らむように湾曲している。ブレード１２０４は、突起部１２４１を有しており、突起部１２４１の上側の傾斜部１２４２は、表面２５０側に凹むように湾曲している。また、突起部１２４１の下側（表面２５０側）の傾斜部１２４３は、表面２５０側に凹むように湾曲している。傾斜部１２４３は、表面２５０から離れている。

また、図１２では、ブレード１２０１，１２０２，１２０３，１２０４は、切欠部を有していないが、ブレード１２０１，１２０２，１２０３，１２０４に切欠部を設けてもよい。なお、ここで説明したブレード１２０１，１２０２，１２０３，１２０４は、上記第２実施形態乃至第６実施形態で説明したブレード２０２，４０１，４０２，６０１，６０２の代わりに用いてもよい。

［他の実施形態］
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。

また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims

３次元積層造形装置において、粉体材料の表面に接触する底面を有し、水平に移動しながら造形台上に敷かれた前記粉体材料の表面をフラットにするブレードであって、
前記ブレードが移動する移動方向の少なくとも一方に、前記底面から前記移動方向に延設された突起部を有するブレード。
前記ブレードは、往復移動し、両方の移動方向に延設された２つの前記突起部を有する請求項１に記載のブレード。
前記ブレードは、一方の移動方向のみに延設された前記突起部を有する請求項１に記載のブレード。
前記突起部と反対側に切欠部をさらに有する請求項３に記載のブレード。
前記突起部は、前記底面と鋭角をなす傾斜部を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブレード。
前記ブレードが移動する方向に対して平行な面による前記ブレードの断面形状は、三角フラスコ状またはブーツ状を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載のブレード。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの第１ブレードと、
３次元積層造形物の粉体材料を造形台にリコートするリコータと、
前記リコータの動作および前記第１ブレードの動作を制御する制御手段と、
を備えた３次元積層造形装置。
前記第１ブレードを２つ有し、
２つの前記第１ブレードは、前記突起部が互いに外側を向くように配置されている請求項７に記載の３次元積層造形装置。
２つの前記第１ブレードと、
前記造形台上に敷かれた前記粉体材料をフラットにしつつ敷かれた前記粉体材料のかさ密度が増すように、前記造形台上を移動する逆台形形状の第２ブレードと、
を有するブレード組を備え、
前記ブレード組において、前記第１ブレードは、前記突起部が前記第２ブレードから遠い側に位置するように、前記第２ブレードの両側に配置され、
前記制御手段は、さらに前記第２ブレードの動作を制御する請求項７に記載の３次元積層造形装置。
請求項９に記載の３次元積層造形装置の制御方法であって、
３次元積層造形物の粉体材料を造形台上にリコートするリコートステップと、
リコータの動作、前記第１ブレードの動作および前記第２ブレードの動作を制御する制御ステップと、
を含む３次元積層造形装置の制御方法。
請求項９に記載の３次元積層造形装置の制御プログラムであって、
３次元積層造形物の粉体材料を造形台上にリコートするリコートステップと、
リコータの動作、前記第１ブレードの動作および前記第２ブレードの動作を制御する制御ステップと、
をコンピュータに実行させる３次元積層造形装置の制御プログラム。