JPH11245308A - 積層造形に用いられる散布方法及び散布装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】造形物の精度を確保しつつ、散布速度の向上を
図り得、ひいては造形速度の向上に有利な積層造形に用
いられる散布方法及び散布装置を提供する。 【解決手段】固化する性質をもつ粉体を散布層形成手段
５により散布して散布層５５を形成する処理と、散布層
５５を固化して固化層を形成する処理とを、多数回繰り
返すことにより造形物を造形する積層造形に用いられる
散布方法である。通常の散布態様では、散布層５５と散
布層形成手段５とが非接触となるように散布層を形成す
る。所定の散布層または任意の散布層についての散布態
様では、ならし手段１００を下降させてならし手段１０
０で散布層５５をならす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固化する性質をも
つ粉体を散布して形成した散布層を固化して造形物を形
成する積層造形に用いられる散布方法、及び、散布装置
に関する。本発明は、例えば、レーザビーム、赤外線、
紫外線等の照射エネルギが照射されると固化する性質を
もつ粉体を散布して散布層を形成する積層造形に利用で
きる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、積層造形技術（特開平３−１
８３５３０号公報、ＵＳＰ（米国特許）４２４７５０８
等）が開発されている。この積層造形技術では、固化可
能な粉体が用いられ、粉体を散布して散布層を形成する
散布処理と、照射エネルギとしてのレーザビームを散布
層に照射して薄い固化層を形成する照射処理とが多数回
繰り返され、これにより固化層が順次多数積層され、以
て造形物が造形される。

【０００３】この積層造形技術においては、散布層を形
成するにあたり、図９に示すように、厚めに散布された
散布層３００に常に接触する方式の掻き取り用の掻き取
り部材４００を設け、掻き取り部材４００の先端で散布
層３００の全面にわたり掻き取り、これにより厚みが均
一化された散布層３００を形成する方法が知られている
（特表平８−５０２７０３号公報）。

【０００４】更に図１０に示すように、厚めに散布され
た散布層３００に常に接触する方式の回転ローラ５００
を設け、回転ローラ５００で散布層３００の全面をなら
し、これにより厚みが均一化された散布層３００を形成
する方法が知られている（特開平３−１８３５３０号公
報）。これらの公報技術によれば、ならし前の散布層３
００は厚めであり、掻き取り部材４００や回転ローラ５
００は散布層３００に常に接触する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように散布の
際に、掻き取り部材４００や回転ローラ５００が散布層
３００に常に接触している散布態様では、散布速度を速
くすると、前回に造形された下の層が摩擦力でずれた
り、損傷したりすることがある。この場合には、造形物
の精度が低下する。そのため上記した掻き取り部材４０
０や回転ローラ５００でならす散布態様では、散布装置
の移動速度をかなり低速または極低速にしなければなら
ず、散布速度ひいては造形速度が遅く、満足できる生産
性が得られない。

【０００６】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、造形物の精度を確保しつつ、散布速度の向上を
図り得、ひいては造形速度の向上、生産性の向上に貢献
できる積層造形に用いられる散布方法及び散布装置を提
供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る積層造形に
用いられる散布方法は、固化する性質をもつ粉体を散布
層形成手段により散布して散布層を形成する処理と、散
布層を固化して固化層を形成する処理とを、多数回繰り
返すことにより造形物を造形する積層造形に用いられる
散布方法であって、通常の散布態様では、散布層と散布
層形成手段とが非接触となるように散布層を形成すると
ともに、所定の散布層または任意の散布層についての散
布態様では、ならし手段で散布層をならすことを特徴と
するものである。

【０００８】本発明に係る積層造形に用いられる散布装
置は、固化する性質をもつ粉体を散布層形成手段により
散布して散布層を形成する処理と、散布層を固化して固
化層を形成する処理とを、多数回繰り返すことにより造
形物を造形する積層造形に用いられる散布装置であっ
て、固化する性質をもつ粉体を散布して散布層を形成す
る散布層形成手段と、散布層形成手段で散布された散布
層に非接触な第１位置と散布層に接触可能な第２位置と
に切替え可能であり、第２位置において所定の散布層ま
たは任意の散布層をならすならし手段と、を具備してい
ることを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る散布方法によれば、
通常の散布態様では、散布層と散布層形成手段とが非接
触となるように、粉体を散布して散布層を形成する。そ
のため、散布層に加わる摩擦要因を低減または回避で
き、散布速度の高速化を図り得る。本発明に係る散布方
法によれば、所定の散布層または任意の散布層について
の散布態様では、ならし手段で散布層をならす。『所定
の散布層をならす』とは、多数枚散布する散布層のう
ち、ある条件で特定された散布層をならす態様を意味す
る。これは、所定枚数毎の（例えば５枚毎、１０枚毎、
２０枚毎、３０毎、５０枚毎、１００枚毎、２００枚
毎）の散布層をならす態様を含むとともに、厚み検知手
段により過剰厚み部分をもつと判定された散布層をなら
す態様を含む。『任意の散布層をならす』とは、作業者
または制御装置が散布層を適宜選択し、その選択された
散布層をならす態様を意味する。

【００１０】本発明では、ならす程度は、散布層の実質
的に全面にわたりならす態様でも良いし、散布層のうち
過剰に突き出た部分のみを部分的にならす態様でも良
い。本発明に係る散布装置によれば、ならし手段は、散
布層形成手段で散布された散布層に非接触な第１位置
と、散布層に接触可能な第２位置とに切替え可能であ
る。ならし手段が第２位置に切替られたとき、ならし手
段は散布層をならすことができる。

【００１１】代表的なならし手段としては、散布層に非
接触な第１位置と散布層に接触可能な第２位置とに切替
可能なならし部材と、ならし部材を第１位置と第２位置
とに選択的に設定する駆動部とで形成できる。ならし部
材は、散布層をならす機能をもつものであり、例えば、
板、盤体、回転ローラを採用できる。ならし部材は、先
端が平坦なものでも良いし、先端が鋭利に尖ったもので
も良い。駆動部としてはエアシリンダ、油圧シリンダ、
モータを採用できる。

【００１２】本発明で用いる粉体は固化可能なものであ
る。代表的な粉体としては、照射エネルギが照射される
と固化するものを採用できる。代表的な照射エネルギと
しては、可視光領域、赤外線領域、紫外線領域を採用で
き、レーザビームが好ましい。赤外線は遠赤外線、近赤
外線でもよい。レーザビームとしては、例えば、ＣＯ ₂
レーザ、ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、ルビーレーザ、エ
キシマレーザ等の公知のビームを適宜選択でき、可視レ
ーザビーム、非可視レーザビームのいずれでも良い。本
発明で用いる粉体としては、例えば、熱硬化性樹脂を被
覆した砂等の粉体、熱硬化性樹脂で形成した粉体、金属
の粉体等を採用できる。粉体が熱硬化性樹脂を被覆した
砂等の粉体である場合には、照射エネルギが照射される
と、熱硬化性樹脂は熱硬化し、これにより隣設する粉体
同士が結合固化する。また、金属の粉体はレーザビーム
照射で加熱されると、溶融した後に凝固し、或いは焼結
し、これにより隣設する粉体同士が結合固化する。

【００１３】本発明に係る散布層形成手段としては、粉
体を少量ずつ切り出して吐出することにより散布するロ
ーラをもつ方式、あるいは、粉体を直接または溶媒と共
に噴出して散布するスプレー噴霧方式等を採用できる。
本発明に係る散布層形成手段は、好ましい態様によれ
ば、粉体を収容する収容容器と、収容容器に回転可能に
保持され収容容器内に収容された粉体を少量ずつ切り出
して吐出する切り出しローラとを備えた構成にできる。
代表的な切り出しローラとしては、外周面に溝等の凹部
をもつローラを採用できる。

【００１４】

【実施例】以下、第１実施例を図面を参照して説明す
る。本実施例は、レーザビームの照射により造形物を得
る積層造形に適用した場合である。 （実施例の構成）全体構成について説明した後に、要部
構成について説明する。図１は概念構成を模式的に示
す。本実施例では、水平二次元方向をＸ方向及びＹ方向
とし、高さ方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向は互い
に直交する方向である。

【００１５】本実施例では、図１から理解できるよう
に、矢印Ｚ方向に昇降可能な昇降テーブル１をもつ昇降
装置２、昇降テーブル１を昇降させる第１駆動手段３、
粉体としての樹脂被覆砂を収容すると共に樹脂被覆砂を
昇降テーブル１に散布して散布層を昇降テーブル１に形
成する散布層形成手段５、散布層形成手段５を矢印Ｙ方
向に沿って案内する案内レール６、散布層形成手段５を
案内レール６に沿って矢印Ｙ方向（=矢印Ｓ１、Ｓ２方
向）に移動させる第２駆動手段７、レーザビームを発振
するレーザ発振器８（ＣＯ₂ レーザ）、レーザビームを
伝達する伝達系９、レーザビームの向きを変える回転ミ
ラー装置１０、多種類のマスク１２が多数積層されるマ
スク供給台１３、使用済みのマスク１２が多数積層され
るマスク回収台１５、マスク１２を保持して搬送可能な
マスク配置装置１７をもつ。

【００１６】マスク配置装置１７は、マスク１２を１枚
づつ磁気吸着または真空吸着する吸着部１７ｒと、吸着
部１７ｒを矢印Ｃ方向に移動させる第３駆動手段１９と
をもつ。マスク１２は、本実施例で照射するレーザビー
ムに対して耐久性をもつ材料、例えば鋼板やアルミ板等
で構成されている。マスク１２には、レーザビームが透
過する所定の透過パターン形状の透過窓１１が形成され
ている。透過窓１１は、レーザビームを透過できる性質
をもてば良く、その形状は造形物の種類に応じて適宜選
択され、マスク１２ごとに選択される。

【００１７】案内レール６の内方には案内レール６ｘが
並設されている。マスクホルダ１４は枠状をなし、マス
ク１２を着脱可能に保持する。マスクホルダ１４は、図
略のマスクホルダ駆動手段により案内レール６ｘに沿っ
て矢印Ｙ１、Ｙ２方向に移動可能である。レーザビーム
による照射処理が実行される際には、マスク１２を保持
した位置ＰＡのマスクホルダ１４が案内レール６ｘに沿
って矢印Ｙ２方向に装入され、位置ＰＢに到達する。即
ち、マスクホルダ１４に保持されているマスク１２が昇
降テーブル１の上方に到達する。この状態で、レーザビ
ームによる照射処理がマスク越しに実行される。照射処
理が終了すれば、マスク１２を保持した位置ＰＢのマス
クホルダ１４が案内レール６ｘに沿って矢印Ｙ１方向に
移動し、位置ＰＡに退出する。

【００１８】位置ＰＡに退出したマスクホルダ１４に保
持されている使用済みのマスク１２は、マスク配置装置
１７の作動により、マスク回収台１５に回収される。更
に、マスク供給台１３上の新しいマスク１２がマスク配
置装置１７の作動により、位置ＰＡで待機中のマスクホ
ルダ１４に載せられる。これによりマスク交換処理が実
行される。そして、新しいマスク１２を載せたマスクホ
ルダ１４が再び位置ＰＡから再び矢印Ｙ２方向に装入さ
れ、位置ＰＢにセットされ、前述同様にレーザビームに
よるマスク越しの照射処理が実行される。

【００１９】本実施例では、図１から理解できるよう
に、散布層形成手段５の下部にはこれを支持する脚部５
ｋが装備されている。脚部５ｋにより、案内レール６上
の散布層形成手段５の底面は、案内レール６ｘ上のマス
クホルダ１４の上面よりも寸法Ｋｈぶん高い位置に設定
されている。図１に示す第１駆動手段３が駆動すると、
昇降装置２の昇降テーブル１が高さ方向つまり矢印Ｚ
１、Ｚ２方向に沿って昇降し、昇降テーブル１上に積層
されている散布層５５の高さ位置を調整できる。

【００２０】第１駆動手段３は信号線３ｘを介して、第
２駆動手段７は信号線７ｘを介して、第３駆動手段１９
は信号線１９ｘを介して制御装置３２により制御され
る。第１駆動手段３、第２駆動手段７、第３駆動手段１
９としては油圧、空圧等のシリンダ機構を採用できる
が、場合によってはモータ機構（例えばステッピングモ
ータ機構）でもよい。

【００２１】図２は散布層形成手段５を示す。図２に示
すように散布層形成手段５は、貯蔵室５１及び吐出口５
２ａ、５２ｃをもつ収容容器５３と、収容容器５３の底
部に回転可能に装備された横軸型の切り出しローラ５４
とを備えている。収容容器５３は基部５ｘに保持されて
いる。貯蔵室５１には、固化する性質を備えた粉体とし
て機能する樹脂被覆砂ＨＡが装填されている。樹脂被覆
砂ＨＡは、レーザビームの照射で熱硬化して固化する熱
硬化性樹脂を用い、熱硬化性樹脂を砂粒子に被覆したも
のである。熱硬化性樹脂の材質はフェノール系樹脂であ
る。図２から理解できるように、収容容器５３の底に切
り出しローラ５４が装備されているため、収容容器５３
内の樹脂被覆砂ＨＡの自然落下は抑えられている。

【００２２】切り出しローラ５４の外周部には、多数個
の切り出し溝５４ｍが周方向に沿って列設されている。
図２に示すように散布層形成手段５には、ならし手段１
００が装備されている。ならし手段１００は、可動式の
ならし部材１０１と、ならし部材１０１を矢印Ｚ１，Ｚ
２方向に昇降させるシリンダロッド１３５をもつエア式
または油圧式の駆動部としてのシリンダ１３０と、下降
するならし部材１０１に当接してならし部材１０１の下
降量を規制するストッパ１１０と、ストッパ１１０を保
持するストッパホルダ１２０とをもつ。

【００２３】ならし部材１０１は、隅部にアール部１０
２ａを有するとともに水平方向に延設された平坦状のな
らし面１０２と、外爪状の係止部１０３とをもつ。スト
ッパホルダ１２０に設けられた調整機構１２２を操作す
れば、ストッパ１１０の高さ位置を適宜微調整できる。
これにより、ならし部材１０１の第２位置Ｋ２の高さ位
置を調整できる。

【００２４】散布層形成手段５は案内レール６に載せら
れているため、散布層形成手段５の切り出しローラ５４
は、昇降テーブル１に積層された最も上方の散布層５５
の上面よりも上方に位置している。この状態で、散布層
形成手段５は第２駆動手段７により前進後退される。従
って本実施例によれば、通常の散布態様では、散布層形
成手段５は散布層５５に非接触状態に維持される。案内
レール６及び第２駆動手段７は、散布層形成手段５を散
布層５５に対して非接触に維持しつつ、散布層形成手段
５を移動させる非接触移動手段として機能する。

【００２５】図４は照射処理を示す。レーザ発振機８か
ら発振したレーザビームはビームエキスパンダ９ａでビ
ーム径が拡大及び調整され、固定ミラー９ｂ〜９ｄを経
て回転ミラー装置１０に至る。回転ミラー装置１０は、
矢印ＸＡ方向に揺動して振動するＸ回転ミラー２１をも
つＸガルバノスキャナ２２と、ＹＡ方向に揺動して振動
するＹ回転ミラー２４をもつＹガルバノスキャナ２５と
を有する。

【００２６】Ｘ回転ミラー２１が矢印ＸＡ方向に所定の
振動数で振動すると、レーザビームＭは矢印Ｘ方向にお
いてその振動数で振動する。Ｙ回転ミラー２４が矢印Ｙ
Ａ方向のうちの一方向に揺動すると、矢印Ｘ方向で振動
するレーザビームは、矢印Ｙ方向のうちのＹ１方向に移
動する。従ってレーザ発振器８、伝達系９、回転ミラー
装置１０はレーザ照射装置２０を構成する。制御装置３
２は信号線１０ａを介して回転ミラー装置１０のＸガル
バノスキャナ２２、信号線１０ｂを介してＹガルバノス
キャナ２５を制御し、信号線８ａを介してレーザ発振器
８の出力を制御する。

【００２７】本実施例では図４から理解できるように、
照射にあたっては、レーザビームが矢印Ｘ方向における
照射端Ｍａから照射端Ｍｃまでの間で多数回往復移動し
て振動する間に、その振動するレーザビームはＹ回転ミ
ラー２４の作動により照射端Ｍａから照射端Ｍｅへ矢印
Ｙ１方向に１回往動する。これにより図４に示すよう
に、レーザビームによる連続波状の照射軌跡が形成され
る。本実施例では図４から理解できるように、連続波状
の照射軌跡は、照射端Ｍａ、Ｍｃである頂点域を実質的
に三角形状につないだ三角波あるいは疑似三角波が連続
した軌跡である（レーザビームのスポット径：Ｄ、レー
ザビームのスキャンピッチ：Ｐ）。

【００２８】さて本実施例では、三次元造形物（たとえ
ば鋳造用の鋳型等）が積層造形で形成される。先ず散布
処理が実行される。即ち図２から理解できるように、切
り出しローラ５４を矢印Ｒ１方向に回転させつつ、昇降
テーブル１の載置面１ｗに沿って散布層形成手段５を矢
印Ｓ１方向（＝切り出しローラ５４の回転方向である矢
印Ｒ１方向に相応する方向）に定速度で往動させ、これ
により砂を昇降テーブル１の載置面１ｗに散布する。散
布層５５の厚みｔは造形物の種類に応じて適宜選択でき
るものの、例えば０．０５〜０．５ｍｍ、特に０．１〜
０．３ｍｍ程度にできるが、これに限定されるものでは
ない。

【００２９】上記のように散布処理を終えたら、散布層
形成手段５を矢印Ｓ２方向に復動させて元の位置に戻
す。更に、図１に示す位置ＰＡで待機しているマスクホ
ルダ１４をマスク１２と共に矢印Ｙ２方向に沿って位置
ＰＢに装入し、新しいマスク１２で散布層５５の上方を
覆う。次に照射処理を実行する。この照射処理では、昇
降テーブル１に形成した散布層５５の上面をマスク１２
で覆った状態で、回転ミラー装置１０からレーザビーム
Ｍをマスク１２越しに散布層５５にスキャン照射する。
図４から理解できるように、スキャン照射は、マスク１
２の透過窓１１（Ａ×Ｂ）よりも広い範囲にわたって実
行される。

【００３０】照射処理においては照射されたレーザビー
ムＭはマスク１２の透過窓１１を透過し、散布層５５に
到達し、これを加熱する。散布層５５のうち、レーザビ
ームＭが照射された砂部分の樹脂は熱硬化する。よって
隣設する砂粒同士が結合して一体に固化し、薄い固化層
５５Ａが形成される。一方、散布層５５のうち、マスク
１２で遮光されてレーザビームＭが照射されなかった部
分５５ｘは熱硬化されずに未固化または固化不充分のま
まであり、後処理において除去可能である。

【００３１】上記のような照射処理により、透過窓１１
の窓形状に対応した平面形状をもつ固化層５５Ａが形成
される。照射処理を終えたら、次に昇降テーブル１を１
ピッチＫぶん矢印Ｚ２方向に降下させる。ピッチＫは散
布層５５の厚みに実質的に相当する。従って、最も上方
の散布層５５の上面の高さ位置ＫＣは、毎回ごとに一定
となる。

【００３２】再び散布処理を終えたら、マスク交換処理
を行い、新しいマスク１２で散布層５５の上方を覆う。
その後、照射処理を再び実行すべく、新たな散布層５５
にマスク１２越しにレーザビームを照射する。このよう
な散布処理、マスク交換処理、照射処理が順に多数回繰
り返されると、積層造形が進行し、三次元造形物が形成
される。

【００３３】上記したように本実施例によれば、通常の
散布態様では、散布層形成手段５と散布層５５とを互い
に非接触にした状態で、散布層５５を形成するものであ
る。従って、通常の散布態様では、図２に示すように、
シリンダ１３０によって、ならし部材１０１を矢印Ｚ１
方向に上昇させて第１位置Ｋ１に待機させておく。これ
により通常の散布態様では、散布層５５と散布層形成手
段５とが非接触状態に維持される。

【００３４】そして（Ｎ−１）枚（=例えば４９枚）の
散布層５５を形成した後の散布態様では、つまりＮ枚目
（例えば５０枚目）の散布層５５を散布する態様では、
散布の前に、図３に示すように、シリンダ１３０を駆動
させて、ならし部材１０１を矢印Ｚ２方向に下降させ
る。係止部１０３がストッパ１１０に当接することによ
り、ならし部材１０１は第２位置Ｋ２となり、ならし部
材１０１の下降位置及び下降量は規定される。

【００３５】そして図３に示すように、ならし部材１０
１を第２位置Ｋ２に下降させた状態で、散布層形成手段
５が矢印Ｓ１方向に移動し、散布が行われる。従って、
ならし部材１０１のならし面１０２によって、Ｎ枚目の
散布層５５の表面がならされ、平坦化される。ならしが
終了したら、散布層形成手段５を矢印Ｓ２方向に復動さ
せて元の位置に戻すとともに、シリンダ１３０により、
ならし部材１０１を矢印Ｚ１方向に上昇させて再び第１
位置Ｋ１に待機させておく。従って、その後の散布処理
では、散布層５５と散布層形成手段５とを非接触状態に
維持した状態で、散布処理が実行される。

【００３６】そして（２×Ｎ）枚目の散布層５５を散布
する際には、シリンダ１３０を駆動させて、図３に示す
ように、ならし部材１０１を矢印Ｚ２方向に下降させ、
再び第２位置Ｋ２とする。この結果、（２×Ｎ）枚目の
散布層５５の表面がならされ、平坦化される。ならしが
終了したら、シリンダ１３０により、ならし部材１０１
を矢印Ｚ１方向に上昇させて再び第１位置Ｋ１に待機さ
せておく。従って、その後の散布処理では、散布層５５
と散布層形成手段５とを非接触状態に維持した状態で、
散布処理が実行される。

【００３７】そして（３×Ｎ）枚目の散布層５５を散布
する際には、シリンダ１３０を駆動させて、再び、図３
に示すように、ならし部材１０１を矢印Ｚ２方向に下降
させ、第２位置Ｋ２とする。この結果、（３×Ｎ）枚目
の散布層５５の表面がならされ、平坦化される。ならし
が終了したら、シリンダ１３０により、ならし部材１０
１を矢印Ｚ１方向に上昇させて再び第１位置Ｋ１に待機
させておく。従って、その後の散布処理では、散布層５
５と散布層形成手段５とを非接触状態に維持した状態
で、散布処理が実行される。以下、これを繰り返す。

【００３８】（実施例の効果）以上の説明から理解でき
るように本実施例によれば、通常の散布態様では、散布
層５５と散布層形成手段５とが非接触に維持される。そ
のため前述した図９、図１０に示す従来技術のように掻
き取り部材４００や回転ローラ５００が散布部分に常に
接触する方式とは異なり、散布層形成手段５と散布層５
５との摩擦を解消でき、従って、前回に形成した層がず
れたり損傷したりすることが抑制される。そのため摩擦
等に起因する造形物の形状精度の低下を抑制でき、造形
物の形状精度の確保に有利である。

【００３９】このように前回に積層した層が散布層形成
手段５との摩擦等でずれたり損傷したりすることが抑制
されるため、図９、図１０に示す従来技術に比較して、
散布層形成手段５の移動速度つまり散布速度、ひいては
造形速度を速めることができる。よって生産性の向上に
貢献できる。しかしながら積層枚数が増加していくと、
多数枚の散布層５５の平面度の微小誤差、散布層５５の
厚みの微小誤差が次第に蓄積されるおそれがある。そこ
で前述したように、所定の枚数の散布層５５毎に、シリ
ンダ１３０を駆動させてならし部材１０１を矢印Ｚ２方
向に下降させる。そして、下降したならし部材１０１に
よって散布層５５をならし、平坦化する。これにより上
記した平面度や厚みの誤差の蓄積は低減または解消され
る。よって造形物の精度、特に積層方向の精度が向上す
る。

【００４０】加えて本実施例では、下降したならし部材
１０１によって散布層５５をならすときには、制御装置
３２が散布層形成手段５の移動速度を減少させる。その
ため、摩擦が発生したとしても、摩擦に起因する抵抗や
衝撃が低減される。よって、前回に形成した層がずれた
り、損傷したりすることが抑制される。なお、ならさな
いときの散布層形成手段５の移動速度をＶ１とし、なら
し部材１０１によってならすときの散布層形成手段５の
移動速度をＶ２とすると、例えば、Ｖ１：Ｖ２=１０
０：（５０〜１）にできる。ただし、この比率に限定さ
れるものではない。

【００４１】更に本実施例では、散布層形成手段５は、
樹脂被覆砂ＨＡを収容する収容容器５３と、収容容器５
３に回転可能に保持された切り出しローラ５４とを備え
ている。このような構成をもつ本実施例によれば、収容
容器５３内の樹脂被覆砂ＨＡは切り出しローラ５４によ
り少量ずつ切り出され、円滑に散布されるため、散布層
５５の厚みのばらつき低減に有利である。

【００４２】切り出しローラ５４の回転速度が過小であ
る場合には、散布層５５の上面が波状となることがあ
る。切り出し溝５４ｍが切り出しローラ５４の周方向に
間欠的に形成されているため、間欠切り出し性の影響が
大きくなるからである。この点本実施例によれば、切り
出しローラ５４の回転速度は、散布層形成手段５の移動
速度よりも充分に大きく設定されている。そのため上記
した間欠切り出し性の影響が小さくなり、樹脂被覆砂Ｈ
Ａの散布の均一性が向上する。

【００４３】（第２実施例）図５は本発明の第２実施例
の要部を示す。この実施例は前記した第１実施例と基本
的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を
奏する。以下相違する部分を中心として説明する。図５
に示すように散布層形成手段５は、矢印Ｓ１方向に往動
するときに散布するものであるとともに、矢印Ｓ２方向
に復動するときにも散布するものである。本実施例にお
いては、往動用のならし手段１００Ａ，復動用のならし
手段１００Ｂが基部５ｘに装備されている。

【００４４】本実施例においても通常の散布態様では、
散布層形成手段５と散布層５５とを互いに非接触にした
状態で、散布層５５を形成する。従って、通常の散布態
様では、ならし部材１０１Ａ，１０１Ｂの双方を上昇さ
せ第１位置Ｋ１に待機させておく。これにより通常の散
布態様では、散布層５５と散布層形成手段５とが非接触
状態に維持される。

【００４５】本実施例では、散布層形成手段５を矢印Ｓ
１方向に往動させつつ散布層５５をならすときには、他
方のならし手段１００Ｂのならし部材１０１Ｂは上昇し
て第１位置Ｋ１に待機したままであるが、一方のならし
手段１００Ａのならし部材１０１Ａは下降し、その係止
部１０３がストッパ１１０に当接する。また散布層形成
手段５を矢印Ｓ２方向に復動させつつ散布層５５をなら
すときには、一方のならし手段１００Ａのならし部材１
０１Ａは第１位置Ｋ１に待機したままであるが、他方の
ならし手段１００Ｂのならし部材１０１Ｂは下降し、そ
の係止部１０３がストッパ１１０に当接する。

【００４６】（第３実施例）図６は本発明の第３実施例
の要部を示す。この実施例は前記した第１実施例と基本
的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を
奏する。以下相違する部分を中心として説明する。図６
に示すように散布層形成手段５には、ならし手段２００
が装備されている。ならし手段２００は、枢支軸２０１
により縦方向に揺動可能に基部５ｘに枢支された揺動腕
２１０と、揺動腕２１０に回転可能に支持されたならし
部材として機能する横軸型の回転ローラ２２０と、揺動
腕２１０を移動させる駆動部として機能するエア式また
は油圧式のシリンダ２３０とをもつ。シリンダ２３０の
シリンダロッド２３５は揺動軸２１０に枢支軸２３６に
より連結されている。シリンダ２３０は枢支軸２３１に
より揺動可能に基部５ｘに保持されている。

【００４７】本実施例においても、通常の散布態様で
は、回転ローラ２２０を上昇させて第１位置Ｋ１に待機
させた状態で、散布層形成手段５を矢印Ｓ１方向に移動
させ、これにより散布層５５に非接触となるように散布
を行う。所定の枚数の散布層５５毎に、シリンダ２３０
を駆動させて揺動腕２１０及び回転ローラ２２０を矢印
ＺＡ２方向に下降させ、揺動腕２１０をストッパ１１０
に当てる。これにより回転ローラ２２０を第２位置Ｋ２
とする。このように回転ローラ２２０を下降させて第２
位置Ｋ２にした状態で、散布層形成手段５を矢印Ｓ１方
向に移動させ、回転ローラ２２０のローラ面２２１によ
って、散布層５５をならす。これにより上記した平面度
や厚みの誤差の蓄積は、低減または解消される。ならし
が終了したら、シリンダ２３０を駆動させて揺動腕２１
０を矢印ＺＡ1方向に戻し、回転ローラ２２０が散布層
５５に非接触となるようにする。

【００４８】加えて本実施例においても、第２位置Ｋ２
に下降した回転ローラ２２０によって散布層５５をなら
すときには、散布層形成手段５の移動速度を減少させる
ため、摩擦が発生したとしても、摩擦に起因する抵抗や
衝撃を低減でき、前回に形成した層がずれたり、損傷し
たりすることが抑制される。 （第４実施例）図７は本発明の第４実施例の要部を示
す。この実施例は前記した第１実施例と基本的には同様
の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。以
下相違する部分を中心として説明する。

【００４９】散布層形成手段５の基部５ｘには、厚み検
出手段として機能する非接触形の厚み検出センサ５０ｔ
が搭載されている。本実施例では、厚み検出センサ５０
ｔからの信号に基づいて制御装置により散布層５５の厚
み異状が検知されたときにのみ、その検知をトリガーと
して、次の散布層５５を形成する際にならしが行われ
る。

【００５０】厚み検出センサ５０ｔは発光部と受光部と
をもち、発光部から距離検出用のレーザビーム等の検出
光を散布層５５に向けて放出し、散布層５５で反射した
検出光を受光部で受光することにより、発光部と散布層
５５の上面との間の距離ｈを検出する。散布層形成手段
５の高さ位置は案内レール６により一定に規定されてい
るため、距離ｈが測定できれば、散布層５５の厚みが検
出される。

【００５１】厚み検出センサ５０ｔによって過剰厚み部
分が検知された場合には、次の散布層５５を散布すると
きに、ならし手段１００のシリンダ１３０を駆動させて
ならし部材１０１を矢印Ｚ２方向に下降させる。そし
て、散布層形成手段５を移動させて散布層５５を形成し
つつ、その散布層５５をならし部材１０１によってなら
す。ならしが終了したら、シリンダ１３０を駆動させて
ならし部材１０１を矢印Ｚ１方向に上昇させ、非接触で
散布できるようにする。

【００５２】（第５実施例）図８は本発明の第５実施例
の要部を示す。この実施例は前記した第１実施例と基本
的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を
奏する。以下相違する部分を中心として説明する。本実
施例によれば、ならす際には、ならし部材１０１を第２
位置Ｋ２に下降させる。第２位置Ｋ２に下降したならし
部材１０１のならし面１０２は、散布層５５の上面から
Δｈ離れており、散布層５５の過剰厚み部分ＨＰにだけ
接触できるようにされている。従って過剰厚み部分ＨＰ
がならされ、平坦化が向上する。

【００５３】

【発明の効果】本発明に係る散布方法によれば、通常の
散布態様では、散布層と散布層形成手段とは非接触に維
持される。そのため散布層形成手段との摩擦に起因して
前の層がずれたり、損傷したりすることが抑制される。
そのため摩擦等に起因する造形物の形状精度の低下を抑
制でき、造形物の形状精度の確保に有利である。このよ
うに前の層が散布層形成手段による摩擦等でずれたり、
損傷したりすることが抑制されるため、散布層形成手段
の移動速度、つまり散布速度、造形速度を速めるのに有
利であり、生産性の向上に貢献できる。

【００５４】更に本発明に係る散布方法によれば、多数
枚の散布層のうちの、所定の散布層または任意の散布層
を散布する際には、その散布層をならし部材によってな
らす。これにより上記した散布層の平面度や厚みの誤差
が蓄積されるような場合であっても、誤差の蓄積は低減
または解消される。従って造形物の精度、特に積層方向
の精度が確保される。

【００５５】本発明に係る散布装置によれば、通常の散
布態様では、ならし部材は、散布層形成手段で散布され
た散布層に非接触な第１位置とされる。従って通常の散
布態様では、散布層と散布層形成手段とは非接触に維持
される。更に、ならし部材を第２位置とすれば、ならし
部材によって散布層をならすことができる。従って上記
した本発明に係る散布方法を実施することができ、本発
明方法に係る散布方法で得られる効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】概念構成を模式的に示す斜視図である。

【図２】非接触で散布層を形成する散布処理を示す構成
図である。

【図３】所定の散布層をならし部材でならしている散布
処理を示す構成図である。

【図４】レーザビームを照射する形態を示す構成図であ
る。

【図５】第２実施例に係る散布処理を示す構成図であ
る。

【図６】第３実施例に係る散布処理を示す構成図であ
る。

【図７】第４実施例に係る散布処理を示す構成図であ
る。

【図８】第５実施例に係る散布処理を示す構成図であ
る。

【図９】従来例に係る散布処理を示す構成図である。

【図１０】他の従来例に係る散布処理を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

図中、１は昇降テーブル、８はレーザ発振器、１０は回
転ミラー装置、１１は透過窓、１２はマスク、５は散布
層形成手段、５３は収容容器、５４は切り出しローラ、
５５は散布層、５５Ａは固化層、１００はならし手段、
１０１はならし部材、１３０はシリンダ（駆動部）、Ｋ
１は第１位置、Ｋ２は第２位置を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固化する性質をもつ粉体を散布層形成手段
   により散布して散布層を形成する処理と、前記散布層を
   固化して固化層を形成する処理とを、多数回繰り返すこ
   とにより造形物を造形する積層造形に用いられる散布方
   法であって、 通常の散布態様では、散布層と前記散布層形成手段とが
   非接触となるように散布層を形成するとともに、所定の
   散布層または任意の散布層についての散布態様では、な
   らし手段で散布層をならすことを特徴とする積層造形に
   用いられる散布方法。
2. 【請求項２】固化する性質をもつ粉体を散布層形成手段
   により散布して散布層を形成する処理と、前記散布層を
   固化して固化層を形成する処理とを、多数回繰り返すこ
   とにより造形物を造形する積層造形に用いられる散布装
   置であって、 固化する性質をもつ粉体を散布して散布層を形成する散
   布層形成手段と、 前記散布層形成手段で散布された散布層に非接触な第１
   位置と散布層に接触可能な第２位置とに切替え可能であ
   り、第２位置において所定の散布層または任意の散布層
   をならすならし手段と、 を具備していることを特徴とする積層造形に用いられる
   散布装置。