WO2015145812A1 - 積層造形装置の材料供給装置、積層造形装置、及び積層造形方法 - Google Patents

積層造形装置の材料供給装置、積層造形装置、及び積層造形方法 Download PDF

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WO2015145812A1
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田中　正幸
大野　博司
貴洋 寺田
香織 出浦
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株式会社東芝
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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a material supply device of a lamination molding apparatus, a lamination molding apparatus, and a lamination molding method.
  • a lamination molding apparatus such as a three-dimensional printer which forms a layer of powdery material, solidifies the material for each layer of the material with a binder (binder) or laser light, and forms a three-dimensional shape.
  • One example of the problem to be solved by the present invention is to provide a material supply device for a lamination molding apparatus, a lamination molding apparatus, and a lamination molding method capable of shortening the supply time of a powdery material.
  • the material supply apparatus includes a supply unit.
  • the supply unit includes a container capable of containing a powdery material, and a plurality of first openings connected to the container, at least partially covering a region to which the material is supplied. And the layer of the material is formed by supplying the material of the storage portion to the region from the plurality of first openings.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a three-dimensional printer according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the stage of the first embodiment and the material supply device in the supply position.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the stage of the first embodiment and the material supply device in the supply position.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the stage of the first embodiment and the material supply device in which the shielding wall is in the closed position.
  • FIG. 5 is sectional drawing which shows the stage in which the three-dimensional object of 1st Embodiment was modeled.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a stage according to the second embodiment and a material supply device in the supply position.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the stage of the second embodiment and the material supply device in which the shielding plate is in the closed position.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a stage and a material supply device according to a third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the stage of the third embodiment and the material supply device with the piston in the closed position.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a stage and a material supply device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a stage on which the material of the fourth embodiment is rolled up and a material supply device.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a stage on which the material of the fourth embodiment is pressed and a material supply device.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a stage and a material supply device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a three-dimensional printer 1.
  • the three-dimensional printer 1 is an example of a layered manufacturing apparatus.
  • the layered manufacturing apparatus is not limited to a three-dimensional printer, and may be another apparatus.
  • the three-dimensional printer 1 forms the three-dimensional shaped object 3 by repeating the formation of the layer of the powdery material 2 and the solidification of the layer of the material 2.
  • FIG. 1 shows a shaped object 3 in the process of formation.
  • the material 2 is a powdered metal material having a center particle diameter of about 40 ⁇ m. Material 2 is not limited to this.
  • the three-dimensional printer 1 includes a processing tank 11, a stage 12, a moving device 13, a material supply device 14, an optical device 15, a material replenishment device 16, and a control unit 17.
  • the processing tank 11 may also be referred to as a housing, for example.
  • the stage 12 may also be referred to, for example, as a table, a shaping area, or an application area.
  • the moving device 13 is an example of a moving unit, and may be referred to as, for example, a transport unit or a retracting unit.
  • the material supply device 14 is an example of a supply unit, and may be referred to as, for example, a holding unit, a pouring unit, or a spreading unit.
  • the optical device 15 is an example of a shaping unit, and may be referred to as, for example, a forming unit, a solidifying unit, or a bonding unit.
  • the material replenishing device 16 is an example of a replenishing unit, and may be referred to as, for example, a feeding unit or a filling unit.
  • X, Y and Z axes are defined herein.
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to one another.
  • the X-axis direction is the width direction of the material supply device 14
  • the Y-axis direction is the depth (length) direction of the material supply device 14
  • the Z-axis direction is the height direction of the material supply device 14. .
  • the processing tank 11 is formed, for example, in a sealable box shape.
  • the processing tank 11 has a processing chamber 11a.
  • the stage 12, the moving device 13, the material supply device 14, the optical device 15, and the material supply device 16 are accommodated in the processing chamber 11 a.
  • the stage 12, the moving device 13, the material supply device 14, the optical device 15, and the material supply device 16 may be outside the processing chamber 11a.
  • a supply port 21 and a discharge port 22 are provided in the processing chamber 11 a of the processing tank 11.
  • a supply device provided outside the processing tank 11 supplies an inert gas such as nitrogen and argon from the supply port 21 to the processing chamber 11a.
  • a discharge device provided outside the processing tank 11 discharges the inert gas of the processing chamber 11 a from the discharge port 22.
  • the stage 12 has a mounting table 25 and a peripheral wall 26.
  • the mounting table 25 is, for example, a square plate.
  • the shape of the mounting table 25 is not limited to this, and it may be a member exhibiting another shape such as another quadrangle (quadrilateral) such as a rectangle, a polygon, a circle, and a geometric shape.
  • the mounting table 25 has an upper surface 25 a and four end surfaces 25 b.
  • the upper surface 25a is a square flat surface of 250 mm ⁇ 250 mm.
  • the size of the upper surface 25a is not limited to this.
  • the end surface 25b is a surface orthogonal to the upper surface 25a.
  • the peripheral wall 26 extends in the direction along the Z-axis, and is formed in a rectangular tubular shape surrounding the mounting table 25.
  • the four end faces 25 b of the mounting table 25 are in contact with the inner surface of the peripheral wall 26 respectively.
  • the peripheral wall 26 is formed in a rectangular frame shape and has an open upper end 26a.
  • the upper end 26a is an example of the end of the open peripheral wall.
  • the mounting table 25 can move the inside of the peripheral wall 26 in the direction along the Z axis by various devices such as a hydraulic elevator. When the mounting table 25 is moved most upward, the upper surface 25a of the mounting table 25 and the upper end 26a of the peripheral wall 26 form substantially the same plane.
  • the transfer device 13 has a rail, a transfer arm, or various other devices coupled to the material supply device 14 and translates the material supply device 14, for example.
  • the movement device 13 moves the material supply device 14 between, for example, the supply position P1 and the standby position P2.
  • the supply position P1 is an example of the upper area.
  • the standby position P2 is an example of a position deviated from the top of the area.
  • FIG. 1 shows the material supply device 14 located at the supply position P1 by a two-dot chain line, and shows the material supply device 14 at the standby position P2 by a solid line.
  • the material supply device 14 at the supply position P1 is located above the stage 12.
  • the material supply device 14 located at the standby position P2 is located at a position out of the supply position P1.
  • the standby position P2 is separated from the first position P1 in the direction along at least one of the X axis and the Y axis.
  • the moving device 13 changes the relative position of the material supply device 14 with respect to the stage 12.
  • the moving device 13 may move the stage 12 relative to the material supply device 14, for example.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 and the material supply device 14 at the supply position P1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a part of the stage 12 and the material supply device 14 at the supply position P1.
  • FIG. 3 shows the material feeder 14 separate from the stage 12 for purposes of illustration.
  • the material supply device 14 includes a tank 31, a shutter 32, and a vibrator 33.
  • the shutter 32 is an example of an opening and closing part, and may be referred to as, for example, a wall, a closing part, a blocking part, an adjusting part, or an adjusting part.
  • the tank 31 is formed in a substantially rectangular box shape.
  • the tank 31 has an upper surface 31a and a lower surface 31b.
  • the upper surface 31a is formed flat while facing upward.
  • the lower surface 31 b is located on the opposite side of the upper surface 31 a and is formed flat while facing downward.
  • the lower surface 31 b faces the upper surface 25 a of the mounting table 25.
  • the tank 31 is provided with a housing portion 35, a bottom wall 36, and a plurality of supply ports 37.
  • the bottom wall 36 is an example of a first wall, and may also be referred to, for example, as a bottom or a bottom.
  • the plurality of supply ports 37 are an example of the first opening, and may be referred to as, for example, a discharge port, a hole, or a drop portion.
  • the housing portion 35 forms a rectangular parallelepiped concave portion having a quadrangular shape in a plan view, which is opened on the upper surface 31 a of the tank 31.
  • the housing portion 35 has a flat bottom surface 35 a.
  • the bottom surface 35a is a square flat surface of 250 mm ⁇ 250 mm. That is, the area of the bottom surface 35 a of the housing portion 35 is substantially equal to the area of the top surface 25 a of the mounting table 25.
  • the shape of the accommodating part 35 is not restricted to this.
  • the accommodation unit 35 accommodates the powdered material 2. Although the opening part (upper end of the accommodation part 35) of the accommodation part 35 provided in the upper surface 31a of the tank 31 is open
  • the bottom wall 36 is a rectangular plate-like portion that forms the lower surface 31 b of the tank 31 and the bottom surface 35 a of the housing portion 35.
  • the bottom wall 36 is a part of the tank 31 existing between the lower surface 31 b of the tank 31 and the bottom surface 35 b of the housing 35, and is located below the housing 35.
  • the material 2 accommodated in the accommodating portion 35 is supported by the bottom wall 36.
  • the plurality of supply ports 37 are provided in the bottom wall 36 respectively.
  • the plurality of supply ports 37 have substantially the same shape.
  • the supply ports 37 extend in the direction along the Z-axis and are connected to the housings 35 respectively.
  • Each of the plurality of supply ports 37 has a supply hole 41 and an introduction portion 42.
  • the introducer 42 may also be referred to, for example, as a hopper, a funnel or a cone.
  • the supply holes 41 are circular holes that open to the lower surface 31 b of the tank 31.
  • the supply holes 41 are provided from the lower surface 31 b of the tank 31 to the central portion in the thickness direction of the bottom wall 36.
  • the diameter of the supply holes 41 is at least six times the particle diameter of the material 2 and is, for example, 0.24 mm.
  • the shape and diameter of the supply hole 41 are not limited to this.
  • the introduction portion 42 forms a conical recess opening in the bottom surface 35 a of the housing portion 35.
  • the introduction unit 42 is connected to the supply hole 41.
  • the inner circumferential surface of the introduction portion 42 gradually narrows in the direction from the opening portion provided on the bottom surface 35 a to the supply hole 41 below.
  • the supply ports 37 are arranged at substantially equal intervals in the direction along the X axis and the direction along the Y axis.
  • the supply ports 37 are arranged in the form of grid points.
  • the supply ports 37 are arranged in the form of a square lattice, but may be arranged in other arrangements such as in the form of an orthorhombic lattice or an equilateral triangular lattice.
  • the supply ports 37 are not limited to the grid point shape, and may be arranged in another arrangement.
  • the distance (pitch) between the supply port 37 and the other supply port 37 adjacent to the supply port 37 is, for example, 1 mm.
  • the pitch between the supply ports 37 is not limited to this.
  • the opening portion of the introduction portion 42 provided on the bottom surface 35 a of the accommodation portion 35 may be in contact with or separated from the opening portion of another introduction portion 42 adjacent to the introduction portion 42.
  • the shutter 32 has a shielding wall 45 and a plurality of communication holes 46.
  • the shielding wall 45 is an example of the movable portion and the second wall, and may be referred to, for example, as a closing portion or a sliding portion.
  • the communication hole 46 is an example of the second opening, and may be referred to as, for example, a communication portion, an opening portion, or a hole.
  • the shielding wall 45 is a substantially rectangular plate that covers the lower surface 31 b of the tank 31.
  • the shape of the shielding wall 45 is not limited to this.
  • the shielding wall 45 has an upper surface 45a and a lower surface 45b.
  • the upper surface 45 a is in contact with the lower surface 31 b of the tank 31.
  • the lower surface 45b is located on the opposite side of the upper surface 45a, and is formed flat while facing downward.
  • the lower surface 45 b of the shielding wall 45 faces the upper surface 25 a of the mounting table 25 when the material supply device 14 is at the supply position P 1.
  • the height (the position in the direction along the Z axis) of the lower surface 45 b of the shielding wall 45 is approximately equal to the height of the upper end 26 a of the peripheral wall 26. Therefore, the shielding wall 45 closes the upper end 26 a of the open peripheral wall 26.
  • the plurality of communication holes 46 are provided in the shielding wall 45 respectively.
  • the communication hole 46 is a circular hole provided from the upper surface 45 a of the shielding wall 45 to the lower surface 45 b.
  • the diameter of the communication hole 46 is, for example, 0.24 mm, like the diameter of the supply hole 41.
  • the shape and diameter of the communication hole 46 are not limited to this, and for example, the diameter of the communication hole 46 and the diameter of the supply hole 41 may be different.
  • the plurality of communication holes 46 are arranged at substantially equal intervals in the direction along the X axis and the direction along the Y axis.
  • the distance (pitch) between the communication hole 46 and the other communication hole 46 adjacent to the communication hole 46 is, for example, 1 mm, the same as the distance between the supply ports 37. That is, the plurality of communication holes 46 are disposed in the same direction and at the same intervals as the plurality of supply ports 37.
  • the shielding wall 45 is movable, for example, in a direction along the X-axis by various devices such as an actuator.
  • the moving direction of the shielding wall 45 is not limited to this.
  • the shielding wall 45 moves, for example, between the open position P3 and the closed position P4.
  • the open position P3 is an example of a second position.
  • the closed position P4 is an example of a first position. 2 and 3 show the shielding wall 45 in the open position P3.
  • the plurality of communication holes 46 respectively communicate with the supply holes 41 of the plurality of supply ports 37. That is, the supply holes 41 are opened by the corresponding communication holes 46 respectively.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 and the material supply device 14 in which the shielding wall 45 is in the closed position P4.
  • the shielding wall 45 when the shielding wall 45 is located at the closing position P4, the positions of the plurality of communication holes 46 are shifted from the supply holes 41 of the corresponding supply ports 37. Therefore, the shielding wall 45 located at the closing position P4 closes the supply holes 41 of the plurality of supply ports 37.
  • the material supply device 14 is moved by the moving device 13 to the supply position P1.
  • the shielding wall 45 is moved to the open position P3.
  • the supply holes 41 of the plurality of supply ports 37 are opened by the corresponding communication holes 46.
  • the powdery material 2 stored in the storage portion 35 drops by gravity from the plurality of supply ports 37 and the plurality of communication holes 46.
  • the material 2 of the housing portion 35 is led to the supply hole 41 by the inclined inner peripheral surface of the introduction portion 42.
  • the falling amount of the powder per unit time is substantially constant regardless of the height of the material 2 stored in the storage unit 35, like the hourglass.
  • a partition plate corresponding to the supply port 37 may be provided in the housing portion 35.
  • the partition plate divides the material 2 stored in the storage portion 35 so that the material 2 can be uniformly introduced to the introduction portion 42 of the corresponding supply port 37.
  • the vibrator 33 is, for example, a motor that rotates an eccentric weight.
  • the vibrator 33 vibrates the material supply device 14.
  • the material supply device 14 vibrates to promote that the material 2 of the storage unit 35 falls from the plurality of supply ports 37 and the plurality of communication holes 46.
  • the optical device 15 shown in FIG. 1 includes a light source having an oscillation element, emitting a laser beam L, a conversion lens for converting the laser beam L into parallel light, a focusing lens for focusing the laser beam L, and irradiation of the laser beam L. It has various parts, such as a galvano mirror that moves its position.
  • the optical device 15 can change the power density of the laser light L.
  • the optical device 15 is located above the stage 12.
  • the optical device 15 may be disposed at another place.
  • the optical device 15 converts the laser light L emitted by the light source into parallel light by the conversion lens.
  • the optical device 15 reflects the laser beam L on the galvano mirror whose tilt angle can be changed, and causes the laser beam L to converge by the converging lens, thereby irradiating the laser beam L to a desired position.
  • the material replenishment device 16 can accommodate more material 2 than the accommodation unit 35.
  • the material replenishing device 16 is disposed above the standby position P2 and has a door that can be opened and closed. The door faces the accommodating portion 35 opened in the upper surface 31 a of the tank 31 when the material supply device 14 is at the standby position P2.
  • the material supply device 16 When the material supply device 14 is located at the standby position P2, the material supply device 16 opens the door and supplies the material 2 to the storage unit 35. The material supply device 16 prevents the material 2 from falling by closing the door when the material supply device 14 is not at the standby position P2.
  • the control unit 17 is electrically connected to the stage 12, the moving device 13, the material supply device 14, the optical device 15, and the material replenishment device 16.
  • the control unit 17 includes, for example, various electronic components such as a CPU, a ROM, and a RAM.
  • the control unit 17 controls the stage 12, the moving device 13, the material supply device 14, the optical device 15, and the material supply device 16 by reading and executing a program stored in the ROM or another storage device.
  • the three-dimensional printer 1 forms the three-dimensional object 3 based on the control (program) of the control unit 19.
  • the three-dimensional printer 1 forms the three-dimensional object 3 from the powdery material 2 .
  • the method of forming the three-dimensional object 3 by the three-dimensional printer 1 is not limited to that described below.
  • data of the three-dimensional shape of the object 3 is input to the control unit 17 of the three-dimensional printer 1, for example, from an external personal computer.
  • the data of the three-dimensional shape is, for example, CAD data, but is not limited thereto.
  • the material supply device 16 supplies the material 2 to the storage portion 35 of the material supply device 14 located at the standby position P2.
  • the control unit 17 measures the weight of the material 2 stored in the storage unit 35 by, for example, a sensor, and causes the material replenishment device 16 to supply the material 2 to the storage unit 35 until the weight reaches a predetermined value.
  • the accommodating part 35 accommodates the material 2 of predetermined amount.
  • supply of the material 2 by the material replenishment apparatus 16 may be abbreviate
  • the shielding wall 45 of the material supply device 14 is normally located at the closed position P4. Therefore, the supply port 37 is closed by the shielding wall 45, and the material 2 stored in the storage unit 35 is prevented from falling from the supply port 37.
  • the moving device 13 moves the material supply device 14 from the standby position P2 to the supply position P1.
  • the material supply device 14 supplies the material 2 onto the stage 12 as follows.
  • the base 51 is mounted and fixed on the upper surface 25 a of the mounting table 25 of the stage 12.
  • the base 51 is provided to form the object 3 on the base 51.
  • the shaped object 3 may be formed directly on the upper surface 25 a of the mounting table 25 without arranging the base 51 on the upper surface 25 a of the mounting table 25.
  • the base 51 is, for example, a rectangular plate.
  • the shape of the base 51 is not limited to this, and is determined by the shape of the object 3.
  • the base 51 has a flat upper surface 51a.
  • the upper surface 51 a of the base 51 is parallel to the upper surface 25 a of the mounting table 25.
  • the mounting table 25 of the stage 12 is arranged such that the distance between the upper surface 51a of the base 51 and the upper end 26a of the peripheral wall 26 in the direction along the Z axis is 50 ⁇ m.
  • the distance between the upper surface 51a of the base 51 and the lower surface 45b of the shielding wall 45 of the material supply device 14 at the supply position P1 is 50 ⁇ m.
  • the material 2 is spread in advance around the base 51.
  • the surface 2 a of the material 2 which has been spread is approximately flush with the upper surface 51 a of the base 51.
  • the material 2 and the base 51 form one layer ML1 on the upper surface 25a of the mounting table 25.
  • the surface 2 a of the material 2 forming the layer ML 1 and the upper surface 51 a of the base 51 form a supply region R.
  • the supply region R is an example of a region to which the material is supplied.
  • the supply region R is also formed by a plurality of layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 stacked on the layer ML1, as described later.
  • the supply region R is a substantially flat surface of a 250 mm ⁇ 250 mm square like the upper surface 25 a of the mounting table 25.
  • the shape of the supply region R may be different from the shape of the upper surface 25 a of the mounting table 25.
  • the distance between the supply region R and the lower surface 45b of the shielding wall 45 of the material supply device 14 at the supply position P1 is 50 ⁇ m.
  • the distance between the supply region R and the lower surface 45 b of the shielding plate 45 can be changed to 30 ⁇ m or 100 ⁇ m by the control unit 17 controlling the mounting table 25.
  • the supply region R is surrounded by the peripheral wall 26.
  • the bottom wall 36 of the material supply device 14 at the supply position P1 is located above the supply area R.
  • the bottom wall 36 covers the entire area of the supply area R.
  • the bottom wall 36 may partially cover the supply region R.
  • the lower surface 31 b of the tank 31 and the lower surface 45 b of the shielding wall 45 face the supply region R.
  • the control unit 17 moves the shielding wall 45 to the open position P3.
  • the communication hole 46 of the shutter 32 communicates with the supply hole 41 of the supply port 37, and the plurality of supply ports 37 are opened.
  • the material supply device 14 vibrates by the vibrator 33. As a result, the material 2 of the storage portion 35 falls into the supply region R through the plurality of supply ports 37 and the plurality of communication holes 46.
  • the material supply device 14 supplies the material 2 to the supply area R in parallel from the plurality of supply ports 37.
  • the first material supply device 14 may not have the vibrator 34. Even if there is no vibration by the vibrator 34, the first material 3 falls from the plurality of supply ports 37 and the plurality of communication holes 46 by gravity.
  • the supply region R is defined as having a plurality of divided sections RD.
  • the plurality of divided partitions RD are an example of the plurality of partitions.
  • the plurality of divided sections RD are, for example, square sections.
  • the division section RD is not limited to this, and may have another shape.
  • the respective divided sections RD have substantially the same shape as one another.
  • the areas of the plurality of divided sections RD are equal to one another.
  • the plurality of divided sections RD are arranged in the direction along the X axis and the direction along the Y axis.
  • the plurality of supply ports 37 and the plurality of communication holes 46 face the corresponding divided sections RD. That is, the supply port 37 and the communication hole 46 are located above the corresponding divided section RD and face (face) the divided section RD.
  • the plurality of supply ports 37 and the plurality of communication holes 46 respectively supply the material 2 to the corresponding divided sections RD.
  • Drop points S of the material 2 dropped from the supply ports 37 and the communication holes 46 are respectively shown in FIG.
  • the drop point S is an example of the supply position.
  • the drop point S is located in the divided section RD corresponding to each supply port 37 and the communication hole 46.
  • the material supply device 14 may, for example, move the direction along the X axis and Y as indicated by the arrows in FIG. It is moved in the direction along the axis.
  • the drop points S at which the material 2 drops from the supply ports 37 and the communication holes 46 respectively move in the corresponding divided sections RD as indicated by the arrows in FIG. 3.
  • the falling point S moves in the divided section RD so as to trace with one stroke. For this reason, the material 2 is supplied substantially uniformly to each divided section RD.
  • the supply area R is filled with the layer of material supplied to the divisional section RD, and a series of layers ML2 of the material 2 are provided over the entire supply area R. Is formed.
  • the layer ML2 of the material 2 is stacked on the layer ML1.
  • the amount of material 2 supplied to each divided section RD is substantially the same. Therefore, the thickness of the layer ML2 formed in the supply region R is substantially the same regardless of the position.
  • the surface 2a of the material 2 forming the layer ML2 contacts the lower surface 45b of the shielding wall 45.
  • the communication hole 46 is closed by the material 2.
  • the control unit 17 counts an elapsed time after the shielding wall 45 moves to the open position P3 and the supply port 37 is opened by, for example, a timer.
  • the control unit 17 moves the shielding wall 45 from the opening position P3 to the closing position P4 and causes the shielding wall 45 to close the supply port 37 when a predetermined time has elapsed since the supply port 37 was opened. Since the falling speed of the powder passing through the supply port 37 is substantially constant, the amount of fall can be controlled by the opening time of the supply port 37.
  • the lower surface 45b of the shielding wall 45 moving from the open position P3 to the closed position P4 rubs the surface 2a of the material 2 in contact with the lower surface 45b. Thereby, the surface 2a of the supplied material 2 is leveled.
  • the moving device 13 moves the material supply device 14 from the supply position P1 to the standby position P2.
  • the lower surface 45b of the shielding wall 45 rubs the surface 2a of the material 2 in contact with the lower surface 45b. Thereby, the surface 2a of the supplied material 2 is further planarized.
  • control unit 17 controls the optical device 15 to irradiate the laser light L of the optical device 15 onto the material 2 forming the layer ML2.
  • the control unit 17 determines the irradiation position of the laser beam L based on the input three-dimensional data of the object 3.
  • the portion of the layer ML2 of the material 2 irradiated with the laser beam L melts.
  • the material 2 is solidified after being partially melted by being irradiated with the laser light L.
  • a part (one layer) of the three-dimensional object 3 is formed in the layer ML2 of the material 2.
  • Material 2 may be sintered.
  • the material supply device 16 supplies the material 2 to the containing portion 35 of the material supply device 14.
  • the volume of the material 2 accommodated in the accommodation portion 35 is larger than the volume of the layer ML2 of the material 2 formed in the supply region R.
  • the mounting table 25 moves downward by, for example, 50 ⁇ m.
  • the distance the mounting table 25 moves is equal to the thickness of the layer ML2.
  • the distance between the surface 2a of the material 2 forming the layer ML2 and the upper end 26a of the peripheral wall 26 is 50 ⁇ m.
  • the surface 2a of the material 2 forming the layer ML2 and the surface of a part of the three-dimensional object 3 formed in the layer ML2 form a supply region R in the layer ML2.
  • the moving device 13 moves the material supply device 14 to the supply position P1 again.
  • the material supply device 14 supplies the material 2 to the supply region R formed by the layer ML2 at the supply position P1.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the stage 12 on which the object 3 is formed.
  • the material supply device 14 stacks the material 2 and forms a plurality of layers ML 2, ML 3, ML 4.
  • layers ML2, ML3, ML4... are separated by a two-dot chain line.
  • the optical device 15 partially melts the material 2 of the layers ML2, ML3, ML4... Each time the layers ML2, ML3, ML4.
  • the three-dimensional printer 1 repeats the formation of the layers ML2, ML3, ML4 ... of the material 2 by the material supply device 14 and the melting of the material 2 by the optical device 15 to form a three-dimensional shaped object.
  • Shape 3
  • the three-dimensional object 3 formed in the inside of the processing tank 11 is taken out of the processing chamber 11a, for example, by opening a cover provided in the processing tank 11.
  • the modeling thing 3 may be conveyed out of the process chamber 11a by the conveyance apparatus which has a conveyance arm etc., for example.
  • the three-dimensional object 3 is transported to a room (sub-room) separated from the processing room 11 a by, for example, an openable door.
  • the material supply device 14 supplies materials 2 in parallel to the supply region R from a plurality of supply ports 37 provided in the bottom wall 36.
  • Layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 are formed in the region R (the material 2 is laminated).
  • the distance that the material supply device 14 moves over the supply region R can be reduced, and the layer ML2 of the material 2 in the supply region R , ML3, ML4... Can be shortened.
  • the formation time is the same as in this embodiment.
  • the material 2 is supplied to the supply area R by the material 2 falling from the supply port 37 by gravity.
  • the structure of the material supply device 14 can be simplified, and the time for forming the layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 in the supply region R can be shortened.
  • the falling speed is substantially constant regardless of the height of the material 2 in the housing portion 35 as in the hourglass. Therefore, the amount of supply can be controlled relatively easily by the opening time of the supply port 37.
  • the plurality of supply ports 37 are arranged in the bottom wall 36 in a grid-like manner. Thereby, the space
  • the shutter 32 opens and closes the supply port 37. For this reason, when the material supply device 14 is at a position deviated from the supply area R such as the standby position P2, the material 2 is prevented from coming out of the supply port 37. Further, the configuration for suppressing material leakage can be realized by a relatively simple configuration.
  • the shielding wall 45 closes the plurality of supply ports 37 when located at the closing position P4.
  • the plurality of communication holes 46 respectively communicate with the plurality of supply ports 37, and the plurality of supply ports 37 are opened. Thereby, the supply port 37 can be easily opened and closed.
  • the vibrator 33 vibrates the material supply device 14 to promote the dropping of the material 2 into the supply region R from the plurality of supply ports 37. Thereby, the material can be uniformly supplied to the area from the plurality of supply ports 37.
  • the material supply device 14 forms the series of layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 in the supply region R by supplying the material 2 to the divided sections RD to which the plurality of supply ports 37 correspond. Thereby, the distance that the material supply device 14 moves on the supply region R can be reduced within the range of the width of the divided section RD, and the layers ML2, ML3, ML4 ... of the material 2 are formed in the supply region R. Time can be reduced. In other words, since the layers ML2, ML3, ML4...
  • the material 2 can be supplied to a wider range in a relatively short time, and the material 2 according to the position Variation in the amount and thickness of Furthermore, since each of the supply ports 37 supplies the material 2 to the corresponding divided section RD, the layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 are formed in the supply region R, so that the size of the supply region R is different. The time for forming the layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 in the supply region R can be made constant.
  • the material supply device 14 moves so that the drop point S of the material 2 moves in the division section RD. Thereby, the material 2 can be uniformly supplied to the plurality of divided sections RD and the material 2 can be uniformly supplied to the supply region R.
  • the amount by which the powdered material 2 drops from the supply port 37 is determined by time if the size of the supply hole 41 and the size of the material 2 are constant.
  • the control unit 17 controls the opening time of the plurality of supply ports 37 by the shutter 32 and closes the supply port 37 when a predetermined time has elapsed since the supply port 37 was opened. Thereby, the quantity of the material 2 supplied to the supply area
  • the shielding wall 45 smoothes the layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 formed in the supply region R by moving from the open position P3 to the closed position P4. Thereby, the surface 2a of the material 2 supplied to the supply region R can be easily flattened, and the material 2 can be melted uniformly by the laser light L.
  • the material supply device 16 supplies the material 2 to the containing portion 35 of the material supply device 14 located at the standby position P2. As a result, while the layers ML2, ML3, ML4,... Of the material 2 are melted by the optical device 15, the material 2 can be supplied to the housing portion 35, and the shaped object 3 can be shaped efficiently.
  • FIG. 6 is a perspective view partially showing the stage 12 and the material supply device 14 at the supply position P1 according to the second embodiment.
  • the material 2 accommodated in the accommodating portion 35 is indicated by a two-dot chain line.
  • a plurality of first slits 61 are provided in the tank 31 in the second embodiment.
  • the first slit 61 is an example of a first opening.
  • the plurality of first slits 61 are provided in the bottom wall 36 respectively.
  • the first slit 61 is provided from the lower surface 31 b of the tank 31 to the bottom surface 35 a of the housing portion 35 and extends, for example, in the direction along the Y axis.
  • the direction along the Y axis is an example of a first direction.
  • the plurality of first slits 61 are arranged at approximately equal intervals in the direction along the X axis.
  • the direction along the X axis is an example of a second direction.
  • the width (the dimension in the direction along the X axis) of the first slit 61 is six times or more the particle diameter of the material 2 and is, for example, 0.24 mm.
  • the shape and diameter of the first slit 61 are not limited to this.
  • the shutter 32 in the second embodiment has a plurality of shielding plates 64 instead of the shielding wall 45.
  • the shielding plate 64 is an example of a second wall.
  • the shield plate 64 extends in the direction along the Y axis.
  • the plurality of shielding plates 64 are arranged at roughly equal intervals in the direction along the X axis.
  • the width (dimension in the direction along the X axis) of the shielding plate 64 is approximately equal to or larger than the width of the first slit 61.
  • a knife edge 64 a is provided at one end of the plurality of shielding plates 64 in the direction along the X axis.
  • the knife edge 64a is a part of the shielding plate 64 having a bottom surface of the shielding plate 64 facing downward and a side surface of the shielding plate 64 inclined at an acute angle to the bottom surface.
  • Second slits 65 are respectively provided between the plurality of shielding plates 64.
  • the second slit 65 extends in the direction along the Y axis.
  • the plurality of second slits 65 are arranged at approximately equal intervals in the direction along the X axis.
  • FIG. 7 is a perspective view partially showing the stage 12 and the material supply device 14 in which the shielding plate 64 is in the closed position P4.
  • the plurality of shielding plates 64 can be integrally moved in the direction along the X axis.
  • the plurality of shielding plates 64 may be movable individually.
  • the plurality of shielding plates 64 move between the open position P3 shown in FIG. 6 and the closed position P4 shown in FIG.
  • the shielding plate 64 in the open position P3 is superimposed on the bottom wall 36 provided with the plurality of first slits 61.
  • the plurality of second slits 65 of the shutter 32 communicate with the plurality of first slits 61 of the tank 31. Thereby, the plurality of first slits 61 are opened.
  • the shielding plate 64 in the closing position P4 closes the plurality of first slits 61.
  • the knife edges 64a of the shielding plate 64 abut on the plurality of receiving portions 36a provided on the bottom wall 36, respectively.
  • the receiving portion 36 a is a convex portion that protrudes from the lower surface 31 b of the tank 31 and extends in the direction along the Y axis.
  • the material supply apparatus 14 of the second embodiment described above moves the plurality of shielding plates 64 to the open position P3 at the supply position P1, as shown in FIG. Thereby, the plurality of first slits 61 are opened.
  • the material 2 stored in the storage portion 35 falls into the supply region R in parallel from the plurality of first slits 61.
  • the material supply device 14 moves in the direction along the X axis while supplying the material 2 to the supply region R from the plurality of first slits 61.
  • the material supply device 14 moves in a direction intersecting the direction in which the first slit 61 extends. Thereby, the material 2 is uniformly supplied to the supply region R.
  • the receiving portion 36 a and the plurality of shielding plates 64 rub the surface of the supplied material 2 and level the surface of the material 2.
  • the material supply device 14 moves the plurality of shielding plates 64 to the closing position P4.
  • the shielding plate 64 With the knife edge 64a, the shielding plates 64 easily move from the open position P3 to the closed position P4.
  • the plurality of shielding plates 64 close the plurality of first slits 61 and rub the surface 2a of the supplied material 2 by moving from the open position P3 to the closed position P4.
  • the plurality of shielding plates 64 smooth the unevenness formed on the surface 2 a of the material 2 and planarize the surface 2 a of the material 2.
  • the material supply device 14 supplies the material 2 to the supply region R in parallel from the plurality of first slits 61.
  • the first opening is not limited to the supply port 37 of the first embodiment and the first slit 61 of the second embodiment, and may be formed in various shapes.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 and the material supply device 14 according to the third embodiment.
  • the material supply device 14 in the third embodiment further includes a closing portion 71.
  • the closing unit 71 is an example of an opening and closing unit.
  • the closing portion 71 has a plurality of pistons 72 and a support member 73.
  • the piston 72 is an example of a valve member, and may also be referred to, for example, as a structure, an extrusion unit, a pressure unit, an insertion unit, or a plug.
  • the support member 73 may also be referred to as a connecting portion or a moving portion.
  • the piston 72 is formed in a rod shape extending in the direction along the Z axis. At one end of the piston 72, a valve portion 72a is provided.
  • the valve portion 72 a has a shape corresponding to the supply port 37. That is, the valve portion 72 a has a rod-like portion that can be fitted into the supply hole 41 and a conical portion that can be fitted into the introduction portion 42.
  • the piston 72 is disposed in the housing portion 35 such that the valve portion 72 a faces the corresponding supply port 37.
  • the valve portion 72 a of the piston 72 is embedded in the material 2 stored in the storage portion 35.
  • the valve portion 72a may be located outside the housing portion 35.
  • the support member 73 supports the plurality of pistons 72.
  • the plurality of pistons 72 supported by the support member 73 are arranged at substantially equal intervals in the direction along the X axis and the direction along the Y axis. That is, the plurality of pistons 72 are arranged in the same manner and at the same intervals as the plurality of supply ports 37.
  • the support member 73 can move the plurality of pistons 72 in the direction along the Z axis by various devices such as an actuator. In other words, the support member 73 moves the piston 72 provided with the valve portion 72 a in the direction intersecting the bottom wall 36.
  • the plurality of pistons 72 may be movable individually.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 and the material supply device 14 in which the piston 72 is in the closed position P6.
  • the plurality of pistons 72 move, for example, between an open position P5 shown in FIG. 8 and a closed position P6 shown in FIG.
  • the piston 72 at the open position P5 is separated from the supply port 37.
  • the valve portion 72a of the piston 72 in the open position P5 opens the supply port 37 by being removed from the corresponding supply port 37.
  • valve portion 72a of the piston 72 in the closed position P6 fits into the corresponding supply port 37.
  • the conical part of the valve part 72a is brought into close contact with the introduction part 42.
  • the valve portion 72a moved to the closing position P6 closes the supply port 37.
  • the material supply apparatus 14 of the third embodiment described above moves the plurality of pistons 72 to the open position P5 at the supply position P1, as shown in FIG. Thereby, the plurality of supply ports 37 are opened.
  • the material 2 stored in the storage unit 35 falls into the supply region R in parallel from the plurality of supply ports 37.
  • the plurality of pistons 72 moved to the open position P5 gradually move toward the closed position P6.
  • the valve portion 72a of the piston 72 moving from the open position P5 to the closed position P6 pushes the material 2 located between the valve portion 72a and the supply port 37 toward the supply port 37. Thereby, the material 2 is pushed out of the supply port 37 by the piston 72 and supplied to the supply area R.
  • valve portion 72 a of the piston 72 that has reached the closing position P ⁇ b> 6 closes the supply port 37 by fitting to the supply port 37. That is, when a predetermined time has elapsed since the piston 72 opened the supply port 37, the valve portion 72a of the piston 72 closes the supply port 37. Thereby, the material 2 is supplied to the supply region R.
  • the plurality of pistons 72 close the plurality of supply ports 37 by being fitted to the plurality of supply ports 37 when in the closing position P6. Thereby, the supply port 37 can be easily opened and closed.
  • the plurality of pistons 72 are moved from the open position P5 to the closed position P6, thereby pushing out the material 2 of the storage portion 35 to the plurality of supply ports 37 and fitting the plurality of supply ports 37 to the plurality of supply ports. Close 37.
  • the time for supplying the material 2 to the supply region R can be further shortened, and the amount of the material 2 can be more easily made constant.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 and the material supply device 14 according to the fourth embodiment.
  • the three-dimensional printer 1 in the fourth embodiment further includes an air supply device 81.
  • the air supply device 81 is an example of a blower.
  • the air supply device 81 is, for example, an air compressor.
  • the air supply device 81 is connected to the material supply device 14 by a plurality of tubes 82.
  • the tube 82 is formed of, for example, a flexible synthetic resin.
  • the tank 31 of the material supply device 14 is provided with a plurality of air supply paths 84.
  • One end of the air supply passage 84 is connected to the tube 82.
  • the other end of the air supply passage 84 opens to the lower surface 31 b of the tank 31.
  • the shielding wall 45 located at the opening position P3 closes the opening portion of the air supply passage 84 provided on the lower surface 31b of the tank 31.
  • a plurality of air outlets 86 are provided in the shielding wall 45 of the shutter 32.
  • the air blowing port 86 is a hole provided from the upper surface 45 a to the lower surface 45 b of the shielding wall 45.
  • the air outlet 86 communicates with the corresponding air supply passage 84. In other words, the blower 86 opens the air supply passage 84.
  • the mounting table 25 is lowered such that the distance between the supply region R and the lower surface 45 b of the shielding wall 45 is 100 ⁇ m. That is, the distance between the supply region R and the lower surface 45 b of the shielding wall 45 is larger than the thickness of the layer of the material 2 formed by the material supply device 14.
  • the material supply device 14 located at the supply position P1 opens the plurality of supply ports 37 by moving the shielding wall 45 to the open position P3. Thereby, the material supply device 14 supplies the material 2 to the supply region R in parallel from the plurality of supply ports 37.
  • the control unit 17 moves the shielding wall 45 to the closing position P4 when a predetermined time elapses after the shielding wall 45 moves to the opening position P3. Thereby, the supply port 37 is closed to the shielding wall 45.
  • the distance between the surface 2 a of the material 2 thus supplied to the supply region R and the lower surface 45 b of the shielding wall 45 is 50 ⁇ m. That is, the lower surface 45 b of the shielding wall 45 is separated from the material 2 supplied to the supply region R.
  • the air supply passage 84 is opened by the air outlet 86.
  • the air supply device 81 sends (blowing) air into the space surrounded by the peripheral wall 26 and the shielding wall 45 through the tube 82, the air supply passage 84, and the air outlet 86.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 on which the material 2 is wound up and the material supply device 14.
  • the air supply device 81 feeds air into the space surrounded by the peripheral wall 26 and the shielding wall 45, whereby the material 2 supplied to the supply region R is rolled up.
  • the material 2 flies in the air in the space surrounded by the peripheral wall 26 and the shielding wall 45.
  • the air fed into the space surrounded by the peripheral wall 26 and the shielding wall 45 escapes from, for example, an air vent (ventilating hole) provided in the material supply device 14.
  • the air supply device 81 stops the air flow when a predetermined time has elapsed since the air supply was started. As a result, the material 2 flying in the air falls into the supply area R.
  • the dropped material 2 forms approximately uniform layers ML2, ML3, ML4... In the supply region R.
  • the material 2 is stirred by the air supply device 81, but the material 2 may be stirred by other means such as a brush.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of the stage 12 on which the material 2 is pressed and the material supply device 14.
  • the material supply device 14 moves toward the supply region R.
  • the shielding wall 45 enters the peripheral wall 26 and presses the material 2 stacked in the supply area R. Thereby, the density (filling factor) of the layers ML2, ML3, ML4... Of the material 2 is improved.
  • the air supply device 81 winds up the material 2 supplied to the supply area R by blowing air into the space surrounded by the shielding wall 45 and the peripheral wall 26.
  • the rolled up material 2 falls into the supply region R to form layers ML2, ML3, ML4... With a substantially uniform thickness.
  • the surface 2a of the material 2 supplied to the supply region R can be easily flattened.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view partially showing the stage 12 and the material supply device 14 according to the fifth embodiment.
  • the material supply device 14 further includes an internal shutter 91.
  • the internal shutter 91 is an example of an open / close unit.
  • the internal shutter 91 is disposed on the bottom surface 35 a of the housing portion 35.
  • the internal shutter 91 is not limited to this, and may be provided inside the bottom wall 36, for example.
  • the inner shutter 91 is provided with an upper shielding wall 92 and a plurality of upper communication holes 93.
  • the upper shielding wall 92 is a substantially rectangular plate that covers the bottom surface 35 a of the housing portion 35.
  • the shape of the upper shielding wall 92 is not limited to this.
  • the upper shielding wall 92 has an upper surface 92a and a lower surface 92b.
  • the upper surface 92 a supports the material 2 stored in the storage unit 35.
  • the lower surface 92 b is located on the opposite side of the upper surface 92 a and in contact with the bottom surface 35 a of the housing portion 35.
  • the plurality of upper communication holes 93 are provided in the upper shielding wall 92, respectively.
  • the upper communication hole 93 is a circular hole provided from the upper surface 92a of the upper shielding wall 92 to the lower surface 92b.
  • the diameter of the upper communication hole 93 is approximately equal to the diameter of the opening portion (the upper end of the introduction portion 42) of the introduction portion 42 provided on the bottom surface 35a of the accommodation portion 35.
  • the shape and diameter of the upper communication hole 93 are not limited to this.
  • the plurality of upper communication holes 93 are arranged at substantially equal intervals in the direction along the X axis and the direction along the Y axis.
  • the distance (pitch) between the upper communication hole 93 and the other upper communication hole 93 adjacent to the upper communication hole 93 is, for example, 1 mm, the same as the distance between the supply ports 37. That is, the plurality of upper communication holes 93 are arranged in the same manner and at the same intervals as the plurality of supply ports 37.
  • the upper shielding wall 92 is movable, for example, in a direction along the X-axis by various devices such as an actuator.
  • the moving direction of the upper shielding wall 92 is not limited to this.
  • the upper shielding wall 92 moves, for example, between the open position P7 and the closed position P8.
  • FIG. 13 shows the upper shielding wall 92 in the closed position P8.
  • FIG. 13 shows the upper communication hole 93 when the upper shielding wall 92 is in the open position P7 by a two-dot chain line.
  • the plurality of upper communication holes 93 communicate with the introduction portions 42 of the plurality of supply ports 37, respectively. That is, the introducing portions 42 are opened by the corresponding upper communication holes 93, respectively.
  • the upper shielding wall 92 When the upper shielding wall 92 is located at the closed position P8, the positions of the plurality of upper communication holes 93 are shifted from the introduction portion 42 of the corresponding supply port 37. For this reason, the upper shielding wall 92 located at the closing position P8 closes the introduction portion 42 of the plurality of supply ports 37.
  • the material supply apparatus 14 of the fifth embodiment described above moves the upper shielding wall 92 to the opening position P7 when the shielding wall 45 is in the closing position P4. Thereby, the material 2 of the accommodating part 35 is each filled with the several supply port 37. As shown in FIG. The material 2 filled in the supply port 37 is supported by the shielding wall 45 in the closed position P4. The volume of the inlet 37 is equal to the volume of each divided compartment RD where the inlet 37 respectively supplies the material 2.
  • the upper shielding wall 92 is moved to the closing position P8. Thereby, the materials 2 to be supplied to the corresponding divided sections RD are held at the respective supply ports 37 in the formation of the layers ML2, ML3, ML4.
  • the material supply device 14 at the supply position P1 moves the shielding wall 45 to the open position P3. Thereby, the plurality of supply ports 37 are opened, and the material 2 held in each supply port 37 is supplied to the supply region R from each supply port 37. At this time, the upper shielding wall 92 prevents the material 2 accommodated in the accommodating portion 35 from flowing into the supply port 37.
  • Each supply port 37 supplies the material 2 to be held to the corresponding divided section RD, so that layers ML2, ML3, ML4, ... of the material 2 are formed in the supply region R, and each supply port 37 is empty. Become.
  • each supply port 37 holds a predetermined amount of material 2. Thereby, the quantity of the material 2 supplied to the supply area
  • the supply unit supplies the material in parallel to the area from the plurality of first openings provided in the first wall, thereby forming the layer of the material in the area Form
  • region can be reduced, and the supply time of powdered material can be shortened.
  • the three-dimensional printer 1 forms the object 3 by melting the material 2 with the laser light L.
  • the present invention is not limited to this.
  • the three-dimensional printer 1 may form the three-dimensional object 3 by supplying the binder 2 to the material 2 by inkjet or the like to partially harden the material 2.
  • the material 2 is not limited to metal, but may be another material such as resin.
  • the three-dimensional printer 1 uses the laser light L as an energy beam for melting the material 2.
  • the energy beam may be any material capable of melting the material like the laser beam L, and may be an electron beam or an electromagnetic wave from a microwave to an ultraviolet region.

Abstract

　一つの実施の形態に係る材料供給装置は、供給部を備える。前記供給部は、粉末状の材料を収容可能な収容部と、前記収容部に接続された複数の第１の開口が設けられ前記材料が供給される領域を少なくとも部分的に覆う第１の壁と、を有し、前記収容部の前記材料を前記複数の第１の開口から前記領域に供給することで前記材料の層を形成する。

Description

積層造形装置の材料供給装置、積層造形装置、及び積層造形方法
　本発明の実施形態は、積層造形装置の材料供給装置、積層造形装置、及び積層造形方法に関する。
　粉末状の材料の層を形成し、当該材料の層毎に材料をバインダー（結合剤）やレーザ光によって固化させ、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。
特開２００７－２１６５９５号公報
　材料の層を形成する時間が短縮されることで、三次元形状を造形する時間が短縮される。
　本発明が解決する課題の一例は、粉末状の材料の供給時間を短縮できる積層造形装置の材料供給装置、積層造形装置、及び積層造形方法を提供することである。
　一つの実施の形態に係る材料供給装置は、供給部を備える。前記供給部は、粉末状の材料を収容可能な収容部と、前記収容部に接続された複数の第１の開口が設けられ前記材料が供給される領域を少なくとも部分的に覆う第１の壁と、を有し、前記収容部の前記材料を前記複数の第１の開口から前記領域に供給することで前記材料の層を形成する。
図１は、第１の実施の形態に係る三次元プリンタを概略的に示す図である。 図２は、第１の実施形態のステージと供給位置にある材料供給装置とを示す断面図である。 図３は、第１の実施形態のステージと供給位置にある材料供給装置とを示す斜視図である。 図４は、第１の実施形態のステージと遮蔽壁が閉じ位置にある材料供給装置とを示す断面図である。 図５は、第１の実施形態の造形物が造形されたステージを示す断面図である。 図６は、第２の実施の形態に係るステージと供給位置にある材料供給装置とを示す斜視図である。 図７は、第２の実施形態のステージと遮蔽板が閉じ位置にある材料供給装置とを示す断面図である。 図８は、第３の実施の形態に係るステージと材料供給装置とを示す断面図である。 図９は、第３の実施形態のステージとピストンが閉じ位置にある材料供給装置とを示す断面図である。 図１０は、第４の実施の形態に係るステージと材料供給装置とを示す断面図である。 図１１は、第４の実施形態の材料が巻き上げられたステージと材料供給装置とを示す断面図である。 図１２は、第４の実施形態の材料が押圧されるステージと材料供給装置とを示す断面図である。 図１３は、第５の実施の形態に係るステージと材料供給装置とを示す断面図である。
　以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、本明細書においては、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と記す。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、三次元プリンタ１を概略的に示す図である。三次元プリンタ１は、積層造形装置の一例である。積層造形装置は、三次元プリンタに限らず、他の装置であっても良い。三次元プリンタ１は、粉末状の材料２の層の形成と、材料２の層の固化と、を繰り返すことで、三次元形状の造形物３を造形する。図１は、形成途中の造形物３を示す。本実施形態において、材料２は、中心粒径が約４０μｍの粉末状の金属材料である。なお、材料２はこれに限らない。
　図１に示すように、三次元プリンタ１は、処理槽１１と、ステージ１２と、移動装置１３と、材料供給装置１４と、光学装置１５と、材料補給装置１６と、制御部１７と、を有する。処理槽１１は、例えば、筐体とも称され得る。ステージ１２は、例えば、台、造形領域、又は塗布領域とも称され得る。移動装置１３は、移動部の一例であり、例えば、搬送部又は退避部とも称され得る。材料供給装置１４は、供給部の一例であり、例えば、保持部、投下部、又は撒布部とも称され得る。光学装置１５は、造形部の一例であり、例えば、形成部、固化部、又は結合部とも称され得る。材料補給装置１６は、補給部の一例であり、例えば、供給部又は充填部とも称され得る。
　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。本明細書では、Ｘ軸方向を、材料供給装置１４の幅方向、Ｙ軸方向を、材料供給装置１４の奥行き（長さ）方向、Ｚ軸方向を、材料供給装置１４の高さ方向とする。
　処理槽１１は、例えば、密封可能な箱状に形成される。処理槽１１は、処理室１１ａを有する。処理室１１ａには、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６が収容されている。なお、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６は、処理室１１ａの外にあっても良い。
　処理槽１１の処理室１１ａに、供給口２１と、排出口２２とが設けられる。例えば、処理槽１１の外部に設けられた供給装置が、窒素及びアルゴンのような不活性ガスを、供給口２１から処理室１１ａに供給する。例えば、処理槽１１の外部に設けられた排出装置が、排出口２２から処理室１１ａの上記不活性ガスを排出する。
　ステージ１２は、載置台２５と、周壁２６とを有する。載置台２５は、例えば、正方形の板材である。なお、載置台２５の形状はこれに限らず、矩形のような他の四角形（四辺形）、多角形、円、及び幾何学形状のような他の形状を呈する部材であっても良い。載置台２５は、上面２５ａと、四つの端面２５ｂとを有する。上面２５ａは、２５０ｍｍ×２５０ｍｍの四角形の平坦な面である。なお、上面２５ａの大きさはこれに限らない。端面２５ｂは、上面２５ａとそれぞれ直交する面である。
　周壁２６は、Ｚ軸に沿う方向に延びるとともに、載置台２５を囲む四角形の筒状に形成される。載置台２５の四つの端面２５ｂは、周壁２６の内面にそれぞれ接する。周壁２６は、四角形の枠状に形成され、開放された上端２６ａを有する。上端２６ａは、開放された周壁の端部の一例である。
　載置台２５は、油圧昇降機のような種々の装置によって、周壁２６の内部をＺ軸に沿う方向に移動可能である。載置台２５が最も上方に移動した場合、載置台２５の上面２５ａと、周壁２６の上端２６ａとは、略同一平面を形成する。
　移動装置１３は、材料供給装置１４に結合されたレール、搬送アーム、又は他の種々の装置を有し、材料供給装置１４を例えば平行移動させる。移動装置１３は、材料供給装置１４を、例えば供給位置Ｐ１と、待機位置Ｐ２との間で移動させる。供給位置Ｐ１は、領域の上、の一例である。待機位置Ｐ２は、領域の上から外れた位置、の一例である。
　図１は、供給位置Ｐ１に位置する材料供給装置１４を二点鎖線で示し、待機位置Ｐ２にある材料供給装置１４を実線で示す。供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４は、ステージ１２の上方に位置する。待機位置Ｐ２にある材料供給装置１４は、供給位置Ｐ１から外れた場所に位置する。例えば、待機位置Ｐ２は、第１の位置Ｐ１から、Ｘ軸及びＹ軸の少なくとも一方に沿う方向に離間する。このように、移動装置１３は、ステージ１２に対する材料供給装置１４の相対的な位置を変化させる。なお、移動装置１３は、例えば、材料供給装置１４に対してステージ１２を移動させても良い。
　図２は、ステージ１２の一部と、供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４とを示す断面図である。図３は、ステージ１２の一部と、供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４とを示す斜視図である。図３は、説明のために材料供給装置１４をステージ１２から離して示す。
　図２に示すように、材料供給装置１４は、槽３１と、シャッタ３２と、バイブレータ３３と、を有する。シャッタ３２は、開閉部の一例であり、例えば、壁部、閉塞部、遮断部、調節部、又は調整部とも称され得る。
　槽３１は、略四角形の箱型に形成される。槽３１は、上面３１ａと、下面３１ｂとを有する。上面３１ａは、上方に向くとともに平坦に形成される。下面３１ｂは、上面３１ａの反対側に位置し、下方に向くとともに平坦に形成される。材料供給装置１４が供給位置Ｐ１にあるとき、下面３１ｂは、載置台２５の上面２５ａに向く。
　槽３１に、収容部３５、底壁３６と、複数の供給口３７とが設けられる。底壁３６は、第１の壁の一例であり、例えば、下部又は底部とも称され得る。複数の供給口３７は、第１の開口の一例であり、例えば、吐出口、孔、又は落下部とも称され得る。
　収容部３５は、槽３１の上面３１ａに開口する、平面視で四角形状の直方体状の凹部を形成する。収容部３５は、平坦な底面３５ａを有する。底面３５ａは、２５０ｍｍ×２５０ｍｍの四角形の平坦な面である。すなわち、収容部３５の底面３５ａの面積は、載置台２５の上面２５ａの面積と実質的に等しい。なお、収容部３５の形状はこれに限らない。
　収容部３５は、粉末状の材料２を収容する。槽３１の上面３１ａに設けられた収容部３５の開口部分（収容部３５の上端）は開放されるが、例えば、開閉可能な蓋によって塞がれても良い。
　底壁３６は、槽３１の下面３１ｂと、収容部３５の底面３５ａとを形成する、四角形の板状の部分である。言い換えると、底壁３６は、槽３１の下面３１ｂと、収容部３５の底面３５ｂとの間に存在する槽３１の一部であり、収容部３５の下方に位置する。収容部３５に収容された材料２は、底壁３６によって支持される。
　複数の供給口３７は、底壁３６にそれぞれ設けられる。複数の供給口３７は、互いに略同一形状を有する。供給口３７は、Ｚ軸に沿う方向に延び、収容部３５にそれぞれ接続される。複数の供給口３７は、供給孔４１と、導入部４２とをそれぞれ有する。導入部４２は、例えば、ホッパー、漏斗部、又は錐形部とも称され得る。
　供給孔４１は、槽３１の下面３１ｂに開口する円形の孔である。供給孔４１は、槽３１の下面３１ｂから、底壁３６の厚さ方向の中央部分に亘って設けられる。供給孔４１の直径は、材料２の粒径の６倍以上であり、例えば０．２４ｍｍである。なお、供給孔４１の形状及び直径はこれに限らない。
　導入部４２は、収容部３５の底面３５ａに開口する円錐形の凹部を形成する。導入部４２は、供給孔４１に接続される。導入部４２の内周面は、底面３５ａに設けられた開口部分から、下方の供給孔４１に向かうに従って徐々に細くなる。
　図３に示すように、供給口３７は、Ｘ軸に沿う方向と、Ｙ軸に沿う方向とに、大よそ等間隔に配置される。言い換えると、供給口３７は、格子点状に並べられる。供給口３７は、正方格子状に並べられるが、斜方格子状や正三角格子状のような他の配置で並べられても良い。なお、供給口３７は格子点状に限らず、他の配置で並べられても良い。
　供給口３７と、当該供給口３７に隣り合う他の供給口３７と間隔（ピッチ）は、例えば１ｍｍである。なお、供給口３７の間のピッチはこれに限らない。収容部３５の底面３５ａに設けられる導入部４２の開口部分は、当該導入部４２に隣り合う他の導入部４２の開口部分と接しても良いし、離間しても良い。
　図２に示すように、シャッタ３２は、遮蔽壁４５と、複数の連通孔４６とを有する。遮蔽壁４５は、可動部及び第２の壁の一例であり、例えば、閉鎖部又は摺動部とも称され得る。連通孔４６は、第２の開口の一例であり、例えば、連通部、開放部、又は孔とも称され得る。
　遮蔽壁４５は、槽３１の下面３１ｂを覆う略四角形の板材である。なお、遮蔽壁４５の形状はこれに限らない。遮蔽壁４５は、上面４５ａと、下面４５ｂとを有する。上面４５ａは、槽３１の下面３１ｂに接する。下面４５ｂは、上面４５ａの反対側に位置し、下方に向くとともに平坦に形成される。
　材料供給装置１４が供給位置Ｐ１にあるとき、遮蔽壁４５の下面４５ｂは、載置台２５の上面２５ａに向く。遮蔽壁４５の下面４５ｂの高さ（Ｚ軸に沿う方向における位置）は、周壁２６の上端２６ａの高さと大よそ等しい。このため、遮蔽壁４５は、開放された周壁２６の上端２６ａを塞ぐ。
　複数の連通孔４６は、遮蔽壁４５にそれぞれ設けられる。連通孔４６は、遮蔽壁４５の上面４５ａから、下面４５ｂに亘って設けられる円形の孔である。連通孔４６の直径は、供給孔４１の直径と同じく、例えば０．２４ｍｍである。なお、連通孔４６の形状及び直径はこれに限らず、例えば、連通孔４６の直径と供給孔４１の直径とが異なっても良い。
　複数の連通孔４６は、供給口３７と同じく、Ｘ軸に沿う方向と、Ｙ軸に沿う方向とに、大よそ等間隔に配置される。連通孔４６と、当該連通孔４６に隣り合う他の連通孔４６との間隔（ピッチ）は、供給口３７の間隔と同じく、例えば１ｍｍである。すなわち、複数の連通孔４６は、複数の供給口３７と同じ方向及び同じ間隔で配置される。
　遮蔽壁４５は、アクチュエータのような種々の装置によって、例えばＸ軸に沿う方向に移動可能である。なお、遮蔽壁４５の移動方向はこれに限らない。遮蔽壁４５は、例えば、開き位置Ｐ３と閉じ位置Ｐ４との間で移動する。開き位置Ｐ３は、第２の位置の一例である。閉じ位置Ｐ４は、第１の位置の一例である。図２及び図３は、開き位置Ｐ３にある遮蔽壁４５を示す。
　遮蔽壁４５が開き位置Ｐ３に位置するとき、複数の連通孔４６は、複数の供給口３７の供給孔４１にそれぞれ連通する。すなわち、供給孔４１は、対応する連通孔４６によってそれぞれ開かれる。
　図４は、ステージ１２の一部と、遮蔽壁４５が閉じ位置Ｐ４にある材料供給装置１４とを示す断面図である。図４に示すように、遮蔽壁４５が閉じ位置Ｐ４に位置するとき、複数の連通孔４６の位置は、対応する供給口３７の供給孔４１からずらされる。このため、閉じ位置Ｐ４に位置する遮蔽壁４５は、複数の供給口３７の供給孔４１を閉じる。
　図２に示すように、材料供給装置１４は、移動装置１３によって、供給位置Ｐ１に移動させられる。材料供給装置１４が供給位置Ｐ１にあるとき、遮蔽壁４５が、開き位置Ｐ３に移動させられる。言い換えると、複数の供給口３７の供給孔４１が、対応する連通孔４６によって開かれる。
　供給孔４１が開かれると、収容部３５に収容された粉末状の材料２は、複数の供給口３７及び複数の連通孔４６から重力により落下する。収容部３５の材料２は、導入部４２の傾斜した内周面によって、供給孔４１に導かれる。単位時間あたりの粉体の落下量は、砂時計と同様に、収容部３５内に収容されている材料２の高さによらず、略一定となる。
　なお、収容部３５に、供給口３７に対応する仕切板が設けられても良い。当該仕切板は、収容部３５に収容された材料２を区切り、材料２が対応する供給口３７の導入部４２に均一に導かれるようにする。
　バイブレータ３３は、例えば、偏心された錘を回すモータである。バイブレータ３３によって、材料供給装置１４が振動する。材料供給装置１４は、振動することにより、収容部３５の材料２が複数の供給口３７及び複数の連通孔４６から落下することを促進する。
　図１に示す光学装置１５は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源、レーザ光Ｌを平行光に変換する変換レンズ、レーザ光Ｌを収束させる収束レンズ、及び、レーザ光Ｌの照射位置を移動させるガルバノミラーのような、種々の部品を有する。光学装置１５は、レーザ光Ｌのパワー密度を変更可能である。
　光学装置１５は、ステージ１２の上方に位置する。なお、光学装置１５は他の場所に配置されても良い。光学装置１５は、前記光源が出射したレーザ光Ｌを、前記変換レンズによって平行光に変換する。光学装置１５は、傾斜角度を変更可能な前記ガルバノミラーにレーザ光Ｌを反射させ、前記収束レンズによってレーザ光Ｌを収束させることで、レーザ光Ｌを所望の位置に照射する。
　材料補給装置１６は、収容部３５よりも多くの材料２を収容できる。材料補給装置１６は、待機位置Ｐ２の上方に配置され、開閉可能な扉を有する。当該扉は、材料供給装置１４が待機位置Ｐ２にあるとき、槽３１の上面３１ａに開口する収容部３５に面する。
　材料補給装置１６は、材料供給装置１４が待機位置Ｐ２に位置するとき、前記扉を開き、収容部３５に材料２を供給する。材料補給装置１６は、材料供給装置１４が待機位置Ｐ２にないとき、前記扉を閉じることで、材料２が落下することを防ぐ。
　制御部１７は、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６に、電気的に接続される。制御部１７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１７は、前記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、ステージ１２、移動装置１３、材料供給装置１４、光学装置１５、及び材料補給装置１６を制御する。三次元プリンタ１は、制御部１９の制御（プログラム）に基づき、造形物３を造形する。
　以下、三次元プリンタ１が粉末状の材料２から造形物３を造形する手順の一例について説明する。なお、三次元プリンタ１が造形物３を造形する方法は、以下に説明されるものに限らない。
　まず、三次元プリンタ１の制御部１７に、例えば外部のパーソナルコンピュータから、造形物３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、これに限らない。
　次に、材料補給装置１６が、待機位置Ｐ２に位置する材料供給装置１４の収容部３５に、材料２を供給する。制御部１７は、例えばセンサによって収容部３５に収容された材料２の重さを測定し、当該重さが所定の値に達するまで、材料補給装置１６に収容部３５へ材料２を供給させる。これにより、収容部３５は、所定の量の材料２を収容する。なお、既に収容部３５が所定の量の材料２を収容している場合、材料補給装置１６による材料２の供給は省略されても良い。
　材料供給装置１４の遮蔽壁４５は、通常、閉じ位置Ｐ４に位置する。このため、供給口３７は遮蔽壁４５によって閉じられ、収容部３５に収容された材料２が供給口３７から落下することが防止される。
　次に、移動装置１３は、材料供給装置１４を、待機位置Ｐ２から供給位置Ｐ１に移動させる。材料供給装置１４は、供給位置Ｐ１に到達すると、以下のようにステージ１２の上に材料２を供給する。
　図２に示すように、ステージ１２の載置台２５の上面２５ａに、ベース５１が載置固定される。ベース５１は、造形物３を当該ベース５１の上に造形するために設けられる。なお、載置台２５の上面２５ａにベース５１を配置することなく、載置台２５の上面２５ａの上に直接、造形物３が造形されても良い。
　ベース５１は、例えば、四角形の板材である。ベース５１の形状はこれに限らず、造形物３の形状によって決められる。ベース５１は、平坦な上面５１ａを有する。ベース５１の上面５１ａは、載置台２５の上面２５ａと平行である。
　最初、ステージ１２の載置台２５は、Ｚ軸に沿う方向におけるベース５１の上面５１ａと周壁２６の上端２６ａとの間の距離が５０μｍになるように配置される。このため、ベース５１の上面５１ａと、供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４の遮蔽壁４５の下面４５ｂとの間の距離は、５０μｍである。
　ベース５１の周りに、予め材料２が敷き詰められる。敷き詰められた材料２の表面２ａは、ベース５１の上面５１ａと略同一平面を形成する。これにより、材料２とベース５１とは、載置台２５の上面２５ａの上に、一つの層ＭＬ１を形成する。
　層ＭＬ１を形成する材料２の表面２ａと、ベース５１の上面５１ａとは、供給領域Ｒを形成する。供給領域Ｒは、材料が供給される領域の一例である。なお、供給領域Ｒは、後述するように、層ＭＬ１の上に積層される材料２の複数の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……によっても形成される。
　供給領域Ｒは、載置台２５の上面２５ａと同じく、２５０ｍｍ×２５０ｍｍの四角形の略平坦な面である。なお、供給領域Ｒの形状は、載置台２５の上面２５ａの形状と異なっても良い。供給領域Ｒと、供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４の遮蔽壁４５の下面４５ｂとの間の距離は、５０μｍである。なお、供給領域Ｒと遮蔽板４５の下面４５ｂとの間の距離は、制御部１７が載置台２５を制御することで、３０μｍや１００μｍのように変更され得る。供給領域Ｒは、周壁２６によって囲まれる。
　供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４の底壁３６は、供給領域Ｒの上方に位置する。底壁３６は供給領域Ｒの全域を覆う。なお、底壁３６は、供給領域Ｒを部分的に覆っても良い。槽３１の下面３１ｂと、遮蔽壁４５の下面４５ｂとは、供給領域Ｒに向く。
　材料供給装置１４が供給位置Ｐ１に到達すると、制御部１７は、遮蔽壁４５を開き位置Ｐ３に移動させる。これにより、シャッタ３２の連通孔４６が供給口３７の供給孔４１に連通し、複数の供給口３７が開かれる。
　材料供給装置１４は、バイブレータ３３によって振動する。これにより、複数の供給口３７及び複数の連通孔４６を通って、収容部３５の材料２が供給領域Ｒに落下する。材料供給装置１４は、材料２を、複数の供給口３７から並行して供給領域Ｒに供給する。なお、第１の材料供給装置１４は、バイブレータ３４が無くても良い。バイブレータ３４による振動が無かったとしても、第１の材料３は、重力によって複数の供給口３７及び複数の連通孔４６から落下する。
　図３に示すように、本明細書において、供給領域Ｒは、複数の分割区画ＲＤを有するものと定義される。複数の分割区画ＲＤは、複数の区画の一例である。複数の分割区画ＲＤは、例えば四角形の区画である。分割区画ＲＤはこれに限らず、他の形状であっても良い。それぞれの分割区画ＲＤは、互いに略同一形状を有する。
　複数の分割区画ＲＤの面積は互いに等しい。複数の分割区画ＲＤは、Ｘ軸に沿う方向と、Ｙ軸に沿う方向とに、それぞれ並べられる。複数の供給口３７及び複数の連通孔４６は、対応する分割区画ＲＤに向く。すなわち、供給口３７及び連通孔４６は、対応する分割区画ＲＤの上方に位置し、当該分割区画ＲＤに対向する（面する）。
　複数の供給口３７及び複数の連通孔４６は、対応する分割区画ＲＤに、それぞれ材料２を供給する。図３に、各供給口３７及び連通孔４６から落下した材料２の落下地点Ｓがそれぞれ示される。落下地点Ｓは、供給位置の一例である。落下地点Ｓは、各供給口３７及び連通孔４６に対応する分割区画ＲＤの中に位置する。
　複数の供給口３７及び複数の連通孔４６から供給領域Ｒに材料２を供給する間、材料供給装置１４は、例えば移動装置１３によって、図３の矢印に示すようにＸ軸に沿う方向及びＹ軸に沿う方向に移動させられる。これにより、各供給口３７及び連通孔４６から材料２がそれぞれ落下する落下地点Ｓは、対応する分割区画ＲＤの中をそれぞれ、図３の矢印に示すように移動する。落下地点Ｓは、分割区画ＲＤの中を、一筆書きでなぞるように移動する。このため、それぞれの分割区画ＲＤに、材料２が略均等に供給される。
　それぞれの分割区画ＲＤに材料２が供給されることで、供給領域Ｒが、分割区画ＲＤに供給された材料の層で埋め尽くされ、供給領域Ｒの全域に亘って材料２の一連の層ＭＬ２が形成される。言い換えると、層ＭＬ１の上に、材料２の層ＭＬ２が積層する。それぞれの分割区画ＲＤに供給される材料２の量は略同一である。このため、供給領域Ｒに形成される層ＭＬ２の厚さは、位置にかかわらず略同一である。
　供給領域Ｒに層ＭＬ２が形成されると、層ＭＬ２を形成する材料２の表面２ａは、遮蔽壁４５の下面４５ｂに接触する。材料２が供給された位置において、連通孔４６は材料２によって閉じられる。
　制御部１７は、遮蔽壁４５が開き位置Ｐ３に移動し、供給口３７が開かれてからの経過時間を、例えばタイマによってカウントする。制御部１７は、供給口３７が開かれてから所定の時間が経過したときに、遮蔽壁４５を開き位置Ｐ３から閉じ位置Ｐ４に移動させ、遮蔽壁４５に供給口３７を閉じさせる。供給口３７を通過する粉体の落下速度は略一定であるため、供給口３７の開放時間によって落下量を制御することができる。
　開き位置Ｐ３から閉じ位置Ｐ４に移動する遮蔽壁４５の下面４５ｂは、当該下面４５ｂに接触した材料２の表面２ａを擦る。これにより、供給された材料２の表面２ａは均される。
　以上のように供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２が形成されると、移動装置１３は、材料供給装置１４を供給位置Ｐ１から待機位置Ｐ２に移動させる。材料供給装置１４が供給位置Ｐ１から待機位置Ｐ２に移動するとき、遮蔽壁４５の下面４５ｂは、当該下面４５ｂに接触した材料２の表面２ａを擦る。これにより、供給された材料２の表面２ａはさらに平坦化される。
　次に、図１に示すように、制御部１７は、光学装置１５を制御することで、光学装置１５のレーザ光Ｌを、層ＭＬ２を形成する材料２に照射させる。制御部１７は、入力された造形物３の三次元形状のデータに基づき、レーザ光Ｌの照射位置を定める。
　材料２の層ＭＬ２の、レーザ光Ｌが照射された部分は、溶融する。言い換えると、材料２は、レーザ光Ｌが照射されることにより、部分的に溶融された後に固められる。これにより、材料２の層ＭＬ２に、造形物３の一部（一層分）が形成される。なお、材料２は焼結されても良い。
　材料２の層ＭＬ２にレーザ光Ｌが照射される間、材料補給装置１６は、材料供給装置１４の収容部３５に、材料２を供給する。収容部３５に収容される材料２の体積は、供給領域Ｒに形成される材料２の層ＭＬ２の体積よりも大きい。
　光学装置１５が層ＭＬ２の材料２にレーザ光Ｌを照射し終えると、載置台２５は、下方に例えば５０μｍ移動する。載置台２５が移動する距離は、層ＭＬ２の厚さに等しい。これにより、層ＭＬ２を形成する材料２の表面２ａと、周壁２６の上端２６ａとの間の距離は、５０μｍになる。
　層ＭＬ２を形成する材料２の表面２ａと、層ＭＬ２に形成された造形物３の一部の表面とは、層ＭＬ２における供給領域Ｒを形成する。移動装置１３は、材料供給装置１４を、再び供給位置Ｐ１に移動させる。材料供給装置１４は、供給位置Ｐ１において、層ＭＬ２が形成する供給領域Ｒに材料２を供給する。
　図５は、造形物３が造形されたステージ１２を示す断面図である。図５に示すように、材料供給装置１４は、以上の説明と同様に、材料２を積層させ、材料２の複数の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を順次形成する。図５において、層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……は、二点鎖線によって区切られる。
　光学装置１５は、層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……が形成される毎に、当該層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……の材料２を部分的に溶融させ、造形物３の一部を形成する。三次元プリンタ１は、このような材料供給装置１４による材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……の形成と、光学装置１５による材料２の溶融と、を繰り返すことにより、三次元形状の造形物３を造形する。
　処理槽１１の内部において造形された造形物３は、例えば、処理槽１１に設けられたカバーを開くことによって、処理室１１ａから取り出される。なお、これに限らず、造形物３は、例えば搬送アーム等を有する搬送装置によって処理室１１ａの外に搬送されても良い。造形物３は、例えば開閉可能な扉によって処理室１１ａと隔離された部屋（副室）に搬送される。
　第１の実施の形態に係る三次元プリンタ１において、材料供給装置１４は、底壁３６に設けられた複数の供給口３７から、材料２を供給領域Ｒに並行して供給することで、供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する（材料２を積層させる）。これにより、供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成するために材料供給装置１４が供給領域Ｒの上を移動する距離を低減でき、供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する時間を短縮できる。さらに、供給領域Ｒの大きさに応じた個数の供給口３７を設けることで、供給領域Ｒの大きさにかかわらず供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する時間を一定にできる。例えば、供給領域Ｒの大きさが１０００ｍｍ×１０００ｍｍであったとしても、単位面積当たりの複数の供給口３７の個数が本実施形態と同じならば、材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する時間は本実施形態と同じになる。
　供給口３７から材料２が重力により落下することで、材料２が供給領域Ｒに供給される。これにより、材料供給装置１４の構造を簡略化できるとともに、供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する時間を短縮できる。また、粉体の場合、砂時計と同様に、収容部３５における材料２の高さによらず落下速度が略一定となる。よって、供給口３７の開放時間により、比較的容易に供給量を制御することができる。
　複数の供給口３７は、底壁３６に格子点状に配置される。これにより、材料２が供給される位置（落下地点Ｓ）の間隔を均一化でき、供給領域Ｒにおける材料２の量のばらつきを低減できる。
　シャッタ３２が、供給口３７を開閉する。このため、材料供給装置１４が、待機位置Ｐ２のような供給領域Ｒから外れた位置にある場合に、供給口３７から材料２が出ることが抑制される。また、材料の漏れを抑制する構成が、比較的簡素な構成によって実現されうる。
　遮蔽壁４５は、閉じ位置Ｐ４に位置するとき、複数の供給口３７を閉じる。遮蔽壁４５が開き位置Ｐ３にあるとき、複数の連通孔４６が複数の供給口３７にそれぞれ連通し、複数の供給口３７が開かれる。これにより、供給口３７を容易に開閉できる。
　バイブレータ３３は、材料供給装置１４を振動させることにより、複数の供給口３７から材料２が供給領域Ｒに落下することを促進する。これにより、複数の供給口３７から均等に材料を領域に供給することができる。
　材料供給装置１４は、複数の供給口３７が対応する分割区画ＲＤにそれぞれ材料２を供給することで、材料２の一連の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を供給領域Ｒに形成する。これにより、材料供給装置１４が供給領域Ｒの上を移動する距離を、分割区画ＲＤの広さの範囲内に低減でき、供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する時間を短縮できる。言い換えると、各分割区画ＲＤに並行して材料を供給することで層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……が形成されるため、比較的短い時間でより広い範囲に材料２を供給でき、位置による材料２の量や厚さのばらつきを低減できる。さらに、各供給口３７が対応する分割区画ＲＤに材料２を供給することで、材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……が供給領域Ｒに形成されるため、供給領域Ｒの大きさにかかわらず供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する時間を一定にできる。
　材料供給装置１４は、材料２の落下地点Ｓが分割区画ＲＤの中をそれぞれ移動するように移動する。これにより、材料２が複数の分割区画ＲＤにそれぞれ万遍なく供給され、材料２を供給領域Ｒに均等に供給することができる。
　粉末状の材料２が供給口３７から落下する量は、供給孔４１の大きさと材料２の大きさとが一定であれば、時間によって決まる。制御部１７は、シャッタ３２による複数の供給口３７の開放時間を制御し、供給口３７が開いてから所定の時間が経過したときに供給口３７を閉じる。これにより、供給領域Ｒに供給される材料２の量を一定にすることができる。
　遮蔽壁４５は、開き位置Ｐ３から閉じ位置Ｐ４に移動することにより、供給領域Ｒに形成された材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を均す。これにより、供給領域Ｒに供給された材料２の表面２ａを容易に平坦化でき、材料２をレーザ光Ｌによってムラなく溶融できる。
　材料補給装置１６は、待機位置Ｐ２に位置する材料供給装置１４の収容部３５に、材料２を供給する。これにより、材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……が光学装置１５によって溶融されている間に収容部３５に材料２を供給でき、効率的に造形物３を造形することができる。
　以下に、第２の実施の形態について、図６及び図７を参照して説明する。なお、以下の複数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６は、第２の実施の形態に係るステージ１２と供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４とを部分的に示す斜視図である。図６において、収容部３５に収容される材料２は、二点鎖線で示される。図６に示すように、第２の実施形態における槽３１に、供給口３７の代わりに、複数の第１のスリット６１が設けられる。第１のスリット６１は、第１の開口の一例である。
　複数の第１のスリット６１は、底壁３６にそれぞれ設けられる。第１のスリット６１は、槽３１の下面３１ｂから、収容部３５の底面３５ａに亘って設けられ、例えばＹ軸に沿う方向に延びる。Ｙ軸に沿う方向は、第１の方向の一例である。複数の第１のスリット６１は、Ｘ軸に沿う方向に、大よそ等間隔で並べられる。Ｘ軸に沿う方向は、第２の方向の一例である。第１のスリット６１の幅（Ｘ軸に沿う方向における寸法）は、材料２の粒径の６倍以上であり、例えば０．２４ｍｍである。なお、第１のスリット６１の形状及び直径はこれに限らない。
　第２の実施形態におけるシャッタ３２は、遮蔽壁４５の代わりに、複数の遮蔽板６４を有する。遮蔽板６４は、第２の壁の一例である。遮蔽板６４は、Ｙ軸に沿う方向に延びる。複数の遮蔽板６４は、Ｘ軸に沿う方向に、大よそ等間隔で並べられる。遮蔽板６４の幅（Ｘ軸に沿う方向における寸法）は、第１のスリット６１の幅に大よそ等しいかそれより大きい。
　複数の遮蔽板６４のＸ軸に沿う方向における一方の端部に、ナイフエッジ６４ａが設けられる。ナイフエッジ６４ａは、下方に向く遮蔽板６４の底面と、当該底面に対して鋭角に傾斜した遮蔽板６４の側面と、を有する遮蔽板６４の一部である。
　複数の遮蔽板６４の間に、それぞれ、第２のスリット６５が設けられる。第２のスリット６５は、Ｙ軸に沿う方向に延びる。複数の第２のスリット６５は、Ｘ軸に沿う方向に、大よそ等間隔で並べられる。
　図７は、ステージ１２と、遮蔽板６４が閉じ位置Ｐ４にある材料供給装置１４とを部分的に示す斜視図である。図６及び図７に示すように、複数の遮蔽板６４は、Ｘ軸に沿う方向に一体的に移動可能である。なお、複数の遮蔽板６４は、個別に移動可能であっても良い。複数の遮蔽板６４は、図６に示す開き位置Ｐ３と、図７に示す閉じ位置Ｐ４との間で移動する。
　図６に示すように、開き位置Ｐ３にある遮蔽板６４は、複数の第１のスリット６１が設けられた底壁３６に重ねられる。遮蔽板６４が開き位置Ｐ３にあるとき、シャッタ３２の複数の第２のスリット６５は、槽３１の複数の第１のスリット６１に連通する。これにより、複数の第１のスリット６１が開かれる。
　図７に示すように、閉じ位置Ｐ４にある遮蔽板６４は、複数の第１のスリット６１を閉じる。遮蔽板６４が閉じ位置Ｐ４にあるとき、遮蔽板６４のナイフエッジ６４ａは、底壁３６に設けられた複数の受け部３６ａにそれぞれ当接する。受け部３６ａは、槽３１の下面３１ｂから突出するとともに、Ｙ軸に沿う方向に延びる凸部である。
　以上説明された第２の実施形態の材料供給装置１４は、図６に示すように、供給位置Ｐ１において、複数の遮蔽板６４を開き位置Ｐ３に移動させる。これにより、複数の第１のスリット６１が開かれる。収容部３５に収容された材料２は、複数の第１のスリット６１から並行して供給領域Ｒに落下する。
　図６に矢印で示すように、材料供給装置１４は、複数の第１のスリット６１から材料２を供給領域Ｒに供給する間、Ｘ軸に沿う方向に移動する。言い換えると、材料供給装置１４は、第１のスリット６１が延びる方向と交差する方向に移動する。これにより、供給領域Ｒに万遍なく材料２が供給される。材料供給装置１４が移動するとき、受け部３６ａと複数の遮蔽板６４とが、供給された材料２の表面を擦り、当該材料２の表面を均す。
　図７に示すように、供給領域Ｒに材料２が供給されると、材料供給装置１４は、複数の遮蔽板６４を閉じ位置Ｐ４に移動させる。遮蔽板６４にナイフエッジ６４ａが設けられることで、複数の遮蔽板６４は開き位置Ｐ３から閉じ位置Ｐ４に容易に移動する。
　複数の遮蔽板６４は、開き位置Ｐ３から閉じ位置Ｐ４に移動することで、複数の第１のスリット６１を閉じるとともに、供給された材料２の表面２ａを擦る。これにより、複数の遮蔽板６４は、材料２の表面２ａに形成された凹凸を均し、材料２の表面２ａを平坦化する。
　第２の実施形態の三次元プリンタ１において、材料供給装置１４は、複数の第１のスリット６１から並行して、材料２を供給領域Ｒに供給する。このように、第１の開口は、第１の実施形態の供給口３７や、第２の実施形態の第１のスリット６１に限らず、種々の形状に形成される。
　以下に、第３の実施の形態について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、第３の実施の形態に係るステージ１２の一部と、材料供給装置１４とを示す断面図である。図８に示すように、第３の実施形態における材料供給装置１４は、閉塞部７１をさらに有する。閉塞部７１は、開閉部の一例である。
　閉塞部７１は、複数のピストン７２と、支持部材７３とを有する。ピストン７２は、弁部材の一例であり、例えば、構造物、押出部、加圧部、挿入部、又は栓とも称され得る。支持部材７３は、連結部又は移動部とも称され得る。
　ピストン７２は、Ｚ軸に沿う方向に延びる棒状に形成される。ピストン７２の一方の端部に、弁部７２ａがそれぞれ設けられる。弁部７２ａは、供給口３７に対応する形状を有する。すなわち、弁部７２ａは、供給孔４１に嵌り得る棒状の部分と、導入部４２に嵌り得る円錐形の部分と、を有する。
　ピストン７２は、弁部７２ａが対応する供給口３７に向くように、収容部３５の中に配置される。ピストン７２の弁部７２ａは、収容部３５に収容された材料２に埋まる。なお、弁部７２ａは、収容部３５の外に位置しても良い。
　支持部材７３は、複数のピストン７２を支持する。支持部材７３に支持された複数のピストン７２は、Ｘ軸に沿う方向と、Ｙ軸に沿う方向とに、大よそ等間隔に並べられる。すなわち、複数のピストン７２は、複数の供給口３７と同じ方法及び同じ間隔で配置される。
　支持部材７３は、アクチュエータのような種々の装置によって、複数のピストン７２をＺ軸に沿う方向に移動させることが可能である。言い換えると、支持部材７３は、弁部７２ａが設けられたピストン７２を、底壁３６と交差する方向に移動させる。なお、複数のピストン７２は、個別に移動可能であっても良い。
　図９は、ステージ１２の一部と、ピストン７２が閉じ位置Ｐ６にある材料供給装置１４とを示す断面図である。複数のピストン７２は、例えば、図８に示す開き位置Ｐ５と、図９に示す閉じ位置Ｐ６と、の間で移動する。
　図８に示すように、開き位置Ｐ５にあるピストン７２は、供給口３７から離間する。言い換えると、開き位置Ｐ５にあるピストン７２の弁部７２ａは、対応する供給口３７から外れることで供給口３７を開く。
　図９に示すように、閉じ位置Ｐ６にあるピストン７２の弁部７２ａは、対応する供給口３７に嵌る。弁部７２ａの円錐形の部分は、導入部４２に密接させられる。このように、閉じ位置Ｐ６に移動させられた弁部７２ａは、供給口３７を閉じる。
　以上説明された第３の実施形態の材料供給装置１４は、図８に示すように、供給位置Ｐ１において、複数のピストン７２を開き位置Ｐ５に移動させる。これにより、複数の供給口３７が開かれる。収容部３５に収容された材料２は、複数の供給口３７から並行して供給領域Ｒに落下する。
　開き位置Ｐ５に移動させられた複数のピストン７２は、徐々に閉じ位置Ｐ６に向かって移動する。開き位置Ｐ５から閉じ位置Ｐ６に移動するピストン７２の弁部７２ａは、当該弁部７２ａと供給口３７との間に位置する材料２を、供給口３７に向かって押す。これにより、材料２が、ピストン７２によって供給口３７から押し出され、供給領域Ｒに供給される。
　複数のピストン７２が開き位置Ｐ５に移動してから所定の時間が経過すると、閉じ位置Ｐ６に向かって移動する複数のピストン７２は、閉じ位置Ｐ６に到達する。供給孔４１の中の材料２は、ピストン７２の弁部７２ａによって、供給孔４１から押し出される。
　図９に示すように、閉じ位置Ｐ６に到達したピストン７２の弁部７２ａは、供給口３７に嵌まることで、供給口３７を閉じる。すなわち、ピストン７２が供給口３７を開いてから所定の時間が経過したときに、ピストン７２の弁部７２ａが供給口３７を閉じる。これにより、供給領域Ｒに材料２が供給される。
　第３の実施形態の三次元プリンタ１において、複数のピストン７２は、閉じ位置Ｐ６にあるとき複数の供給口３７に嵌ることで当該複数の供給口３７を閉じる。これにより、供給口３７を容易に開閉できる。
　複数のピストン７２は、開き位置Ｐ５から閉じ位置Ｐ６に移動することで、収容部３５の材料２を複数の供給口３７にそれぞれ押し出すとともに、複数の供給口３７に嵌ることで当該複数の供給口３７を閉じる。これにより、供給領域Ｒに材料２を供給する時間をより短縮できるとともに、より容易に材料２の量を一定にすることができる。
　以下に、第４の実施の形態について、図１０乃至図１２を参照して説明する。図１０は、第４の実施の形態に係るステージ１２の一部と、材料供給装置１４とを示す断面図である。図１０に示すように、第４の実施形態における三次元プリンタ１は、エア供給装置８１をさらに有する。エア供給装置８１は、送風部の一例である。
　エア供給装置８１は、例えば、エアコンプレッサーである。エア供給装置８１は、複数のチューブ８２によって、材料供給装置１４に接続される。チューブ８２は、例えば可撓性の合成樹脂によって形成される。
　材料供給装置１４の槽３１に、複数のエア供給路８４が設けられる。エア供給路８４の一方の端部は、チューブ８２に接続される。エア供給路８４の他方の端部は、槽３１の下面３１ｂに開口する。図１０のように、開き位置Ｐ３に位置する遮蔽壁４５は、槽３１の下面３１ｂに設けられたエア供給路８４の開口部分を閉じる。
　シャッタ３２の遮蔽壁４５に、複数の送風口８６が設けられる。送風口８６は、遮蔽壁４５の上面４５ａから下面４５ｂに亘って設けられる孔である。遮蔽壁４５が閉じ位置Ｐ４に位置するとき、送風口８６は、対応するエア供給路８４に連通する。言い換えると、送風口８６は、エア供給路８４を開く。
　以上説明された第４の実施形態の三次元プリンタ１において、載置台２５は、供給領域Ｒと遮蔽壁４５の下面４５ｂとの間の距離が１００μｍとなるように下げられる。すなわち、供給領域Ｒと遮蔽壁４５の下面４５ｂとの間の距離は、材料供給装置１４が形成する材料２の層の厚さよりも大きくなる。
　供給位置Ｐ１に位置する材料供給装置１４は、遮蔽壁４５を開き位置Ｐ３に移動させることで、複数の供給口３７を開く。これにより、材料供給装置１４は、複数の供給口３７から並行して、材料２を供給領域Ｒに供給する。
　制御部１７は、遮蔽壁４５が開き位置Ｐ３に移動してから所定の時間が経過したときに、遮蔽壁４５を閉じ位置Ｐ４に移動させる。これにより、供給口３７が遮蔽壁４５に閉じられる。このように供給領域Ｒに供給された材料２の表面２ａと、遮蔽壁４５の下面４５ｂとの間の距離は、５０μｍである。すなわち、遮蔽壁４５の下面４５ｂは、供給領域Ｒに供給された材料２から離間する。
　遮蔽壁４５が閉じ位置Ｐ４に移動することで、エア供給路８４は、送風口８６によって開かれる。エア供給装置８１は、チューブ８２、エア供給路８４、及び送風口８６を通して、周壁２６及び遮蔽壁４５に囲まれた空間に空気を送り込む（送風する）。
　図１１は、材料２が巻き上げられたステージ１２の一部と、材料供給装置１４とを示す断面図である。図１１に示すように、エア供給装置８１が周壁２６及び遮蔽壁４５に囲まれた空間に空気を送り込むことで、供給領域Ｒに供給された材料２が巻き上げられる。言い換えると、材料２は、周壁２６及び遮蔽壁４５に囲まれた空間において、宙に舞う。周壁２６及び遮蔽壁４５に囲まれた空間に送り込まれた空気は、例えば材料供給装置１４に設けられた空気抜き（換気孔）から抜ける。
　エア供給装置８１は、空気を送り込み始めてから所定の時間が経過すると、送風を停止する。これにより、宙を舞う材料２は供給領域Ｒに落下する。落下した材料２は、供給領域Ｒに大よそ均一な層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する。なお、本実施形態では、エア供給装置８１によって材料２を攪拌するが、例えばブラシのような他の手段によって材料２が攪拌されても良い。
　図１２は、材料２が押圧されるステージ１２の一部と、材料供給装置１４とを示す断面図である。図１２に示すように、供給領域Ｒに材料２が供給されると、材料供給装置１４は、供給領域Ｒに向かって移動する。遮蔽壁４５は、周壁２６の中に入り込むとともに、供給領域Ｒに積層された材料２を押圧する。これにより、材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……の密度（充填率）が向上する。
　第４の実施形態の三次元プリンタ１において、エア供給装置８１が、遮蔽壁４５及び周壁２６に囲まれた空間に送風することで、供給領域Ｒに供給された材料２を巻き上げる。巻き上がった材料２は、供給領域Ｒに落下して略均一な厚さとなる層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……を形成する。これにより、供給領域Ｒに供給された材料２の表面２ａを容易に平坦化できる。
　以下に、第５の実施の形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、第５の実施の形態に係るステージ１２と材料供給装置１４とを部分的に示す断面図である。図１３に示すように、第５の実施形態において、材料供給装置１４は内部シャッタ９１をさらに有する。内部シャッタ９１は、開閉部の一例である。
　内部シャッタ９１は、収容部３５の底面３５ａに配置される。なお、内部シャッタ９１はこれに限らず、例えば底壁３６の内部に設けられても良い。内部シャッタ９１に、上部遮蔽壁９２と、複数の上部連通孔９３とが設けられる。
　上部遮蔽壁９２は、収容部３５の底面３５ａを覆う略四角形の板材である。なお、上部遮蔽壁９２の形状はこれに限らない。上部遮蔽壁９２は、上面９２ａと、下面９２ｂとを有する。上面９２ａは、収容部３５に収容された材料２を支持する。下面９２ｂは、上面９２ａの反対側に位置し、収容部３５の底面３５ａに接する。
　複数の上部連通孔９３は、上部遮蔽壁９２にそれぞれ設けられる。上部連通孔９３は、上部遮蔽壁９２の上面９２ａから、下面９２ｂに亘って設けられる円形の孔である。上部連通孔９３の直径は、収容部３５の底面３５ａに設けられた導入部４２の開口部分（導入部４２の上端）の直径に大よそ等しい。なお、上部連通孔９３の形状及び直径はこれに限らない。
　複数の上部連通孔９３は、供給口３７と同じく、Ｘ軸に沿う方向と、Ｙ軸に沿う方向とに、大よそ等間隔に配置される。上部連通孔９３と、当該上部連通孔９３に隣り合う他の上部連通孔９３との間隔（ピッチ）は、供給口３７の間隔と同じく、例えば１ｍｍである。すなわち、複数の上部連通孔９３は、複数の供給口３７と同じ方法及び同じ間隔で配置される。
　上部遮蔽壁９２は、アクチュエータのような種々の装置によって、例えばＸ軸に沿う方向に移動可能である。なお、上部遮蔽壁９２の移動方向はこれに限らない。上部遮蔽壁９２は、例えば、開き位置Ｐ７と閉じ位置Ｐ８との間で移動する。図１３は、閉じ位置Ｐ８にある上部遮蔽壁９２を示す。
　図１３は、上部遮蔽壁９２が開き位置Ｐ７にあるときの上部連通孔９３を二点鎖線で示す。上部遮蔽壁９２が開き位置Ｐ７に位置するとき、複数の上部連通孔９３は、複数の供給口３７の導入部４２にそれぞれ連通する。すなわち、導入部４２は、対応する上部連通孔９３によってそれぞれ開かれる。
　上部遮蔽壁９２が閉じ位置Ｐ８に位置するとき、複数の上部連通孔９３の位置は、対応する供給口３７の導入部４２からずらされる。このため、閉じ位置Ｐ８に位置する上部遮蔽壁９２は、複数の供給口３７の導入部４２を閉じる。
　以上説明された第５の実施形態の材料供給装置１４は、遮蔽壁４５が閉じ位置Ｐ４にあるときに、上部遮蔽壁９２を開き位置Ｐ７に移動させる。これにより、収容部３５の材料２が、複数の供給口３７にそれぞれ充填される。供給口３７に充填された材料２は、閉じ位置Ｐ４にある遮蔽壁４５によって支持される。供給口３７の体積は、供給口３７が材料２をそれぞれ供給する各分割区画ＲＤの体積に等しい。
　供給口３７に材料２が充填されると、上部遮蔽壁９２は、閉じ位置Ｐ８に移動させられる。これにより、各供給口３７に、一回の材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……の形成において、対応する分割区画ＲＤに供給される材料２が保持される。
　供給位置Ｐ１にある材料供給装置１４は、遮蔽壁４５を開き位置Ｐ３に移動させる。これにより、複数の供給口３７が開かれ、各供給口３７に保持された材料２が、各供給口３７から供給領域Ｒに供給される。この時、上部遮蔽壁９２は、収容部３５に収容される材料２が供給口３７に流入することを防ぐ。各供給口３７が、保持する材料２を対応する分割区画ＲＤに供給することで、供給領域Ｒに材料２の層ＭＬ２，ＭＬ３，ＭＬ４……が形成されるとともに、各供給口３７が空になる。
　第５の実施形態の三次元プリンタ１において、各供給口３７は、所定の量の材料２を保持する。これにより、供給領域Ｒに供給される材料２の量を一定にすることができる。
　以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、供給部は、第１の壁に設けられた複数の第１の開口から、材料を領域に並行して供給することで、当該領域に材料の層を形成する。これにより、供給部が領域の上を移動する距離を低減でき、粉末状の材料の供給時間を短縮できる。
　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。
　例えば、上記実施形態において、三次元プリンタ１は、レーザ光Ｌによって材料２を溶融させることにより、造形物３を造形する。しかし、これに限らず、三次元プリンタ１は、例えば、材料２にインクジェットなどによって結合剤（バインダ）を供給して材料２を部分的に固めることで、造形物３を造形しても良い。この場合、材料２は金属に限らず、樹脂のような他の材料であっても良い。
　さらに、上記実施形態において、三次元プリンタ１は、材料２を溶融するためのエネルギー線として、レーザ光Ｌを利用している。しかし、エネルギー線は、レーザ光Ｌのように材料を溶融できるものであれば良く、電子ビームや、マイクロ波から紫外線領域の電磁波などであっても良い。

Claims (25)

  1. 　粉末状の材料を収容可能な収容部と、前記収容部に接続された複数の第１の開口が設けられ前記材料が供給される領域を少なくとも部分的に覆う第１の壁と、を有し、前記収容部の前記材料を前記複数の第１の開口から前記領域に供給することで前記材料の層を形成する供給部、
    　を具備する積層造形装置の材料供給装置。
  2. 　前記供給部は、前記複数の第１の開口から前記材料を落下させることにより、前記材料を前記領域に供給する、請求項１の積層造形装置の材料供給装置。
  3. 　前記供給部を振動させる振動部をさらに具備する、請求項２の積層造形装置の材料供給装置。
  4. 　前記複数の第１の開口が格子点状に配置された、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの積層造形装置の材料供給装置。
  5. 　前記複数の第１の開口は、それぞれ第１の方向に延びるとともに、前記第１の方向に交差する第２の方向に並べられた、請求項１乃至請求項３のいずれか一つの積層造形装置の材料供給装置。
  6. 　前記供給部は、前記複数の第１の開口を開閉する開閉部をさらに有する、請求項１乃至請求項５のいずれか一つの積層造形装置の材料供給装置。
  7. 　前記開閉部は、前記第１の開口のそれぞれと連通可能な複数の第２の開口が設けられ、前記複数の第１の開口を閉じる第１の位置と、前記複数の第２の開口と前記複数の第１の開口とがそれぞれ連通する第２の位置と、の間で前記第１の壁に沿って移動可能な可動部を有する、請求項６の積層造形装置の材料供給装置。
  8. 　前記開閉部は、それぞれが前記第１の開口に対応して設けられ前記第１の壁と交差した方向に移動して前記第１の開口を開閉する複数の弁部を有する、請求項６の積層造形装置の材料供給装置。
  9. 　前記開閉部は、前記収容部内に設けられ前記複数の弁部を有した弁部材を有する、請求項８の積層造形装置の材料供給装置。
  10. 　前記複数の第１の開口の寸法が前記材料の粒径の６倍以上である、請求項１乃至請求項９のいずれか一つの積層造形装置の材料供給装置。
  11. 　前記複数の第１の開口は複数の円形の孔である、請求項１０の積層造形装置の材料供給装置。
  12. 　粉末状の材料を収容可能な収容部と、前記収容部に接続された複数の第１の開口が設けられ前記材料が供給される領域を少なくとも部分的に覆う第１の壁と、を有し、前記収容部の前記材料を前記複数の第１の開口から前記領域に供給することで前記材料の層を形成する供給部と、
    　前記領域に対する前記供給部の相対的な位置を変化させる移動部と、
    　前記供給部によって前記領域に供給された前記材料を部分的に固める造形部と、
    　を具備する積層造形装置。
  13. 　前記複数の第１の開口が格子点状に配置され、
    　前記供給部は、前記第１の開口のそれぞれが前記領域内の区画に前記材料を供給することで、前記材料の一連の層を形成する、
    　請求項１２の積層造形装置。
  14. 　前記第１の開口から前記領域への前記材料の供給位置が前記第１の開口と対応した前記区画内で移動するよう、前記移動部は、前記領域に対する前記供給部の相対的な位置を変化させる、請求項１３の積層造形装置。
  15. 　制御部をさらに具備し、
    　前記供給部は、前記第１の開口を開閉する開閉部をさらに有し、
    　前記制御部は、前記開閉部による前記第１の開口の開放時間を制御する、
    　請求項１２乃至請求項１４のいずれか一つの積層造形装置。
  16. 　前記開閉部は、前記領域と対向するとともに複数の第２の開口が設けられ前記複数の第１の開口を閉じる第１の位置と前記複数の第２の開口と前記複数の第１の開口とがそれぞれ連通する第２の位置との間で前記第１の壁に沿って移動可能な第２の壁、を有し、
    　前記第２の壁は、前記第１の位置から前記第２の位置に移動した場合に前記領域に形成された前記材料の層を均すよう構成された、
    　請求項１５の積層造形装置。
  17. 　補給部をさらに具備し、
    　前記移動部は、前記供給部を前記領域の上、又は前記領域の上から外れた位置に配置可能であり、
    　前記補給部は、前記領域の上から外れた位置に配置された前記供給部の前記収容部に、前記材料を供給する、
    　請求項１２乃至請求項１６のいずれか一つの積層造形装置。
  18. 　前記領域を囲む周壁と、
    　送風部と、
    　をさらに具備し、
    　前記供給部は、開放された前記周壁の端部を塞ぐとともに、前記領域に供給された前記材料から離間し、
    　前記送風部は、前記供給部及び前記周壁に囲まれた空間に送風することで、前記領域に供給された前記材料を巻き上げる、
    　請求項１２乃至請求項１７のいずれか一つの積層造形装置。
  19. 　前記複数の第１の開口の寸法が前記材料の粒径の６倍以上である、請求項１２乃至請求項１８のいずれか一つの積層造形装置。
  20. 　前記複数の第１の開口は複数の円形の孔である、請求項１９の積層造形装置。
  21. 　前記複数の第１の開口は、それぞれ第１の方向に延びるとともに、前記第１の方向に交差する第２の方向に並べられ、
    　前記複数の第１の開口の前記第２の方向における寸法が前記材料の粒径の６倍以上である、
    　請求項１９の積層造形装置。
  22. 　領域を覆う壁に設けられた複数の開口を開くことにより、前記複数の開口から当該領域に粉末状の材料を供給し、
    　前記複数の開口が開いてから所定の時間が経過したときに前記複数の開口を閉じることにより前記領域上に材料の層を形成する
    　積層造形方法。
  23. 　前記壁を有する供給部によって前記材料の層の表面を均す工程、をさらに有する請求項２２の積層造形方法。
  24. 　前記壁を有する供給部によって前記材料の層の表面を擦る工程、をさらに有する請求項２２の積層造形方法。
  25. 　前記壁を有する供給部によって前記材料を押圧する工程、をさらに有する請求項２２の積層造形方法。
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