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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-09
(45)【発行日】2024-09-18
(54)【発明の名称】粉末床溶融結合装置及びその運搬評価方法
(51)【国際特許分類】
B29C 64/393 20170101AFI20240910BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20240910BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240910BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240910BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240910BHJP
【ＦＩ】
B29C64/393
B29C64/153
B33Y50/02
B33Y10/00
B33Y30/00
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021113668
(22)【出願日】2021-07-08
(65)【公開番号】P2023009965
(43)【公開日】2023-01-20
【審査請求日】2024-02-09
(73)【特許権者】
【識別番号】398018962
【氏名又は名称】株式会社アスペクト
(74)【代理人】
【識別番号】100159547
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴谷 裕二
(74)【代理人】
【識別番号】100154357
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 晃弘
(72)【発明者】
【氏名】チャルレス ヘンリ プイ キー フォン
(72)【発明者】
【氏名】大坪 由貴
【審査官】藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１８－５１２３１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－６８４３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２２９９９０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－３７０２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２０５１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０
Ｂ３３Ｙ １０／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
昇降可能に配置された第１テーブルを備え、該第１テーブルの上に収納する粉末材料を第１所定温度に加熱する第１収納容器と、昇降可能に配置された第２テーブルを備え、該第２テーブルの上に収納する前記粉末材料を第２所定温度に加熱する第２収納容器と、
前記第１収納容器と前記第２収納容器との間に設けられて、昇降可能に配置された造形用テーブルの上において前記粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器であって、前記第１所定温度と異なりかつ前記第２所定温度と異なる第３所定温度に前記造形用テーブル上の前記粉末材料を加熱し、作製される造形物に応じて前記造形用テーブル上の前記粉末材料にレーザ光出射部よりレーザ光が照射される、作製容器と、
前記第１収納容器の上側と前記第２収納容器の上側とにわたって前記粉末材料を運搬するように移動可能に設けられたリコータと、
前記作製容器に前記粉末材料が運搬されるとき、前記第１テーブル、前記第２テーブル及び前記造形用テーブルの各々の昇降を制御するとともに、前記リコータの移動を制御する運搬制御部と、
前記第２収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出するように設けられた第１温度計測装置と、
前記第１収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるとき、前記第１温度計測装置により検出された前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度に基づいて前記粉末材料の運搬を評価する評価部と
を備えた、粉末床溶融結合装置。
【請求項2】
前記第１所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度であり、前記第２所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度である、
請求項１に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項3】
前記第１温度計測装置は、非接触式の温度計測装置である、請求項１又は２に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項4】
前記評価部による前記第１温度計測装置により検出された前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度と閾値との比較に基づいて、前記作製容器へ前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を変える量算出部を更に備えている、請求項１から３のいずれか一項に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項5】
前記量算出部は、前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度変化が第１閾値以下であることを前記評価部が示すとき、前記第２収納容器側から前記第１収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときまたは前記第１収納容器側から前記第２収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を第１基準値よりも第１所定量増加させる、請求項４に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項6】
前記第１収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出するように設けられた第２温度計測装置を更に備え、
前記評価部は、前記第２収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるとき、前記第２温度計測装置により検出された前記第１収納容器に収納されている前記粉末材料の温度変化と第２閾値との比較に基づいて前記粉末材料の運搬を評価し、
前記量算出部は、前記第１収納容器に収納されている前記粉末材料の前記温度変化が前記第２閾値以下であることを前記評価部が示すとき、前記第１収納容器側から前記第２収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときまたは前記第２収納容器側から前記第１収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を第２基準値よりも第２所定量増加させる、
請求項４又は５に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項7】
昇降可能に配置された第１テーブルを備え、該第１テーブルの上に収納する粉末材料を第１所定温度に加熱する第１収納容器と、昇降可能に配置された第２テーブルを備え、該第２テーブルの上に収納する前記粉末材料を第２所定温度に加熱する第２収納容器と、前記第１収納容器と前記第２収納容器との間に設けられて、昇降可能に配置された造形用テーブルの上において前記粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器であって、前記第１所定温度と異なりかつ前記第２所定温度と異なる第３所定温度に前記粉末材料を加熱し、作製される造形物に応じて前記造形用テーブル上の前記粉末材料にレーザ光出射部よりレーザ光が照射される、作製容器と、前記第１収納容器の上側と前記第２収納容器の上側とにわたって前記粉末材料を運搬するように移動可能に設けられたリコータと、前記作製容器に前記粉末材料が運搬されるとき、前記第１テーブル、前記第２テーブル及び前記造形用テーブルの各々の昇降を制御するとともに、前記リコータの移動を制御する運搬制御部とを備えた粉末床溶融結合装置における、前記粉末材料の運搬評価方法であって、前記第１収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるように、前記リコータが前記第１収納容器側から前記第２収納容器側に向けて移動するとき、非接触式の温度計測装置を用いて前記第２収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出することと、
検出された前記温度と閾値との比較に基づいて前記作製容器への前記粉末材料の運搬を評価することと
を含む、運搬評価方法。
【請求項8】
前記第１所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度であり、前記第２所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度である、
請求項７に記載の運搬評価方法。
【請求項9】
前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度変化が第１閾値以下であると判定されたとき、前記第２収納容器側から前記第１収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときまたは前記第１収納容器側から前記第２収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を基準値よりも所定量増加させることを更に含む、請求項７又は８に記載の運搬評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、粉末床溶融結合装置及びその運搬評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
層状に敷設された粉末材料にビームを照射して積層造形を行うことにより三次元造形物を製造する三次元積層造形技術が知られている。その技術を具現化した装置の一例である粉末床溶融結合装置を特許文献１は開示する。特許文献１のその装置は、粉末材料を収納する２つの収納容器と、それらの間に設けられた作製容器と、粉末材料を作製容器に運搬して供給するようにそれら収納容器の上側を繰り返し移動されるリコータと、作製される造形物に応じて作製容器の粉末材料にレーザ光を照射するレーザ光出射部とを備える。
【0003】
三次元積層造形技術では、粉末材料の層つまり薄層を形成し、その薄層に作製目的の造形物のスライス形状に応じてビーム光を照射することを、複数層にわたって繰り返すことでその造形物を得ることができる。しかし、例えば形成した薄層に凹凸があるとき、そのまま薄層形成とビーム光の照射とを単に繰り返すことでは、造形物は欠陥を有することにもなりかねない。そこで、このような場合には、造形作業中に発生した異常を早期に検知し、リアルタイムに修正作業を実施することが望まれ、その方法の一例が特許文献２に開示されている。
【0004】
特許文献２の方法では、パウダーベッドつまり薄層の形成後、形状測定センサによって薄層上の凹凸が監視される。そして、形状測定センサによって許容範囲外の大きさを有する凹凸が検出された場合、薄層へのビーム光の照射前に、凹凸が小さくなるよう粉末を再敷設することが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１９－１７７５０３号公報
【文献】国際公開第２０１９／０３０８３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献２の方法は、形成された薄層に欠陥等の異常が生じたことを検知し、その対処を行うものである。そして、このような欠陥等は、薄層の形成のために供給される粉末材料が不足することで生じ得る。
【0007】
一方、近年の粉末床溶融結合装置は、ビーム光の照射による固化領域の収縮などの既知のデータを考慮して粉末材料の層の形成を高精度に行う。しかし、ビーム光の照射による固化領域の収縮が許容範囲内であっても、そのような収縮が複数層にわたって連続して生じ続けることで、層の形成において無視できない程度の粉末材料の必要量の変化をもたらす可能性がある。
【0008】
本開示の目的は、粉末床溶融結合装置において造形物を製造するために粉末材料の層を順次重ねて形成するとき、その層に異常が生じる前に、その異常の前兆を的確に検知することを可能にする構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
開示の技術の第１態様は、
昇降可能に配置された第１テーブルを備え、該第１テーブルの上に収納する粉末材料を第１所定温度に加熱する第１収納容器と、
昇降可能に配置された第２テーブルを備え、該第２テーブルの上に収納する前記粉末材料を第２所定温度に加熱する第２収納容器と、
前記第１収納容器と前記第２収納容器との間に設けられて、昇降可能に配置された造形用テーブルの上において前記粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器であって、前記第１所定温度と異なりかつ前記第２所定温度と異なる第３所定温度に前記造形用テーブル上の前記粉末材料を加熱し、作製される造形物に応じて前記造形用テーブル上の前記粉末材料にレーザ光出射部よりレーザ光が照射される、作製容器と、
前記第１収納容器の上側と前記第２収納容器の上側とにわたって前記粉末材料を運搬するように移動可能に設けられたリコータと、
前記作製容器に前記粉末材料が運搬されるとき、前記第１テーブル、前記第２テーブル及び前記造形用テーブルの各々の昇降を制御するとともに、前記リコータの移動を制御する運搬制御部と、
前記第２収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出するように設けられた第１温度計測装置と、
前記第１収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるとき、前記第１温度計測装置により検出された前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度に基づいて前記粉末材料の運搬を評価する評価部と
を備えた、粉末床溶融結合装置
を提供する。
昇降可能に配置された第１テーブルを備え、該第１テーブルの上に収納する粉末材料を第１所定温度に加熱する第１収納容器と、
昇降可能に配置された第２テーブルを備え、該第２テーブルの上に収納する前記粉末材料を第２所定温度に加熱する第２収納容器と、
前記第１収納容器と前記第２収納容器との間に設けられて、昇降可能に配置された造形用テーブルの上において前記粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器であって、前記第１所定温度と異なりかつ前記第２所定温度と異なる第３所定温度に前記造形用テーブル上の前記粉末材料を加熱し、作製される造形物に応じて前記造形用テーブル上の前記粉末材料にレーザ光出射部よりレーザ光が照射される、作製容器と、
前記第１収納容器の上側と前記第２収納容器の上側とにわたって前記粉末材料を運搬するように移動可能に設けられたリコータと、
前記作製容器に前記粉末材料が運搬されるとき、前記第１テーブル、前記第２テーブル及び前記造形用テーブルの各々の昇降を制御するとともに、前記リコータの移動を制御する運搬制御部と、
前記第２収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出するように設けられた第１温度計測装置と、
前記第１収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるとき、前記第１温度計測装置により検出された前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度に基づいて前記粉末材料の運搬を評価する評価部と
を備えた、粉末床溶融結合装置
を提供する。
【0010】
好ましくは、前記第１所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度であり、前記第２所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度である。前記第１温度計測装置は、非接触式の温度計測装置であるとよい。
【0011】
好ましくは、前記粉末床溶融結合装置は、前記評価部による前記第１温度計測装置により検出された前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度と閾値との比較に基づいて、前記作製容器へ前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を変える量算出部を更に備えている。
【0012】
好ましくは、前記量算出部は、前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度変化が第１閾値以下であることを前記評価部が示すとき、前記第２収納容器側から前記第１収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときまたは前記第１収納容器側から前記第２収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を第１基準値よりも第１所定量増加させる。
【0013】
好ましくは、前述の粉末床溶融結合装置は、前記第１収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出するように設けられた第２温度計測装置を更に備える。この場合、前記評価部は、前記第２収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるとき、前記第２温度計測装置により検出された前記第１収納容器に収納されている前記粉末材料の温度変化と第２閾値との比較に基づいて前記粉末材料の運搬を評価するとよい。そして、更に、前記量算出部は、前記第１収納容器に収納されている前記粉末材料の前記温度変化が前記第２閾値以下であることを前記評価部が示すとき、前記第１収納容器側から前記第２収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときまたは前記第２収納容器側から前記第１収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を第２基準値よりも第２所定量増加させるとよい。第２基準値は前述の第１基準値と同じでも異なってもよい。また、第２所定量は前述の第１所定量と同じでも異なってもよい。
【0014】
開示の技術の第２態様は、
昇降可能に配置された第１テーブルを備え、該第１テーブルの上に収納する粉末材料を第１所定温度に加熱する第１収納容器と、昇降可能に配置された第２テーブルを備え、該第２テーブルの上に収納する前記粉末材料を第２所定温度に加熱する第２収納容器と、前記第１収納容器と前記第２収納容器との間に設けられて、昇降可能に配置された造形用テーブルの上において前記粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器であって、前記第１所定温度と異なりかつ前記第２所定温度と異なる第３所定温度に前記粉末材料を加熱し、作製される造形物に応じて前記造形用テーブル上の前記粉末材料にレーザ光出射部よりレーザ光が照射される、作製容器と、前記第１収納容器の上側と前記第２収納容器の上側とにわたって前記粉末材料を運搬するように移動可能に設けられたリコータと、前記作製容器に前記粉末材料が運搬されるとき、前記第１テーブル、前記第２テーブル及び前記造形用テーブルの各々の昇降を制御するとともに、前記リコータの移動を制御する運搬制御部とを備えた粉末床溶融結合装置における、前記粉末材料の運搬評価方法であって、
前記第１収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるように、前記リコータが前記第１収納容器側から前記第２収納容器側に向けて移動するとき、非接触式の温度計測装置を用いて前記第２収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出することと、
検出された前記温度と閾値との比較に基づいて前記作製容器への前記粉末材料の運搬を評価することと
を含む、運搬評価方法
を提供する。
昇降可能に配置された第１テーブルを備え、該第１テーブルの上に収納する粉末材料を第１所定温度に加熱する第１収納容器と、昇降可能に配置された第２テーブルを備え、該第２テーブルの上に収納する前記粉末材料を第２所定温度に加熱する第２収納容器と、前記第１収納容器と前記第２収納容器との間に設けられて、昇降可能に配置された造形用テーブルの上において前記粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器であって、前記第１所定温度と異なりかつ前記第２所定温度と異なる第３所定温度に前記粉末材料を加熱し、作製される造形物に応じて前記造形用テーブル上の前記粉末材料にレーザ光出射部よりレーザ光が照射される、作製容器と、前記第１収納容器の上側と前記第２収納容器の上側とにわたって前記粉末材料を運搬するように移動可能に設けられたリコータと、前記作製容器に前記粉末材料が運搬されるとき、前記第１テーブル、前記第２テーブル及び前記造形用テーブルの各々の昇降を制御するとともに、前記リコータの移動を制御する運搬制御部とを備えた粉末床溶融結合装置における、前記粉末材料の運搬評価方法であって、
前記第１収納容器の前記粉末材料が前記作製容器に運搬されるように、前記リコータが前記第１収納容器側から前記第２収納容器側に向けて移動するとき、非接触式の温度計測装置を用いて前記第２収納容器に収納された前記粉末材料の温度を検出することと、
検出された前記温度と閾値との比較に基づいて前記作製容器への前記粉末材料の運搬を評価することと
を含む、運搬評価方法
を提供する。
【0015】
好ましくは、前述の運搬評価方法において、前記第１所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度であり、前記第２所定温度は前記第３所定温度よりも低い温度である。
【0016】
好ましくは、前述の運搬評価方法は、前記第２収納容器に収納されている前記粉末材料の温度変化が前記閾値以下であると判定されたとき、前記第２収納容器側から前記第１収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときまたは前記第１収納容器側から前記第２収納容器側へ前記リコータを動かして前記作製容器に前記粉末材料を運搬するときの前記粉末材料の運搬量を基準値よりも所定量増加させることを更に含む。
【発明の効果】
【0017】
上記第１態様及び第２態様によれば、粉末床溶融結合装置において造形物を製造するために粉末材料の層を順次重ねて形成するとき、その層に異常が生じる前に、その異常の前兆を的確に検知することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本開示に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【0020】
本開示の一実施形態に係る粉末床溶融結合装置１を以下説明する。
【0021】
図１は、粉末床溶融結合装置１の概略構成を示す図である。また、図２は、粉末床溶融結合装置１の粉末材料の供給の主要構成の斜視図である。更に、図３は、粉末床溶融結合装置の筐体以外の構成を示す上面図であり、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図であり、両端の一部の構成を省略して示す図である。
【0022】
図１に示すように、粉末床溶融結合装置１は、その筐体２内に、粉末材料を収納する２つの収納容器３、４と、収納容器３、４の粉末材料を使用して造形物４４が作製される作製容器５とが収容される。作製容器５は、収納容器３と収納容器４とに挟まれるように、それら収納容器３、４の間に位置付けられている。なお、収納容器３、４は第１及び第２収納容器にそれぞれ相当するが、これらの組み合わせは逆であってもよい。
【0023】
使用される粉末材料の種類は特に限定されない。例えば、粉末材料として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン６、ナイロン１１、及びナイロン１２（ナイロンは登録商標）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びエラストマ（ＥＬ）などの熱可塑性の樹脂粉末を使用し得る。
【0024】
図３に示すように、これらの容器３～５のうち、収納容器３、４は、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに矩形状に開口した筒状の容器である。
【0025】
収納容器３、４の内側には、それぞれ供給用テーブル６、７が配置されている。その供給用テーブル６、７の上に外部から粉末材料８が供給される。また、供給用テーブル６、７の下面には、図示しないドライバに接続された支持棒９、１０が取り付けられている。これらのドライバによって支持棒９、１０を駆動することにより、支持棒９、１０を介して供給用テーブル６、７が収納容器３、４の内側を昇降する。
【0026】
作製容器５は、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに矩形状に、ここでは正方形状に開口した筒状の容器である。
【0027】
作製容器５の内側には、造形用テーブル１１が配置されている。その造形用テーブル１１の上に収納容器３、４の粉末材料８が供給される。また、造形用テーブル１１の下面には、図示しないドライバに接続された支持棒１２が取り付けられている。このドライバによって支持棒１２を駆動することにより、支持棒１２を介して造形用テーブル１１が作製容器５の内側を昇降する。
【0028】
更に、図１に示すように、粉末床溶融結合装置１は、その筐体２内に、貯留容器３Ｅ、４Ｅが収容される。貯留容器３Ｅ、４Ｅは、過剰に送られてくる余剰の粉末材料８を収納するために設けられる。貯留容器３Ｅ、４ＥはそれぞれＥＰＣ（Excess Powder Cartridge）と称され得るものである。貯留容器３Ｅは収納容器３の隣に、特にその外側に設けられ、貯留容器４Ｅは収納容器４の隣に、特にその外側に設けられている。貯留容器３Ｅ、４Ｅは、容器３～５を挟むようにそれらの両脇に位置付けられている。
【0029】
貯留容器３Ｅ、４Ｅは、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに矩形状に開口した容器である。
【0030】
収納容器３、４、作製容器５及び貯留容器３Ｅ、４Ｅの上には、運搬板１３が設置されている。その運搬板１３の上にはリコータ１４が設けられている。
【0031】
運搬板１３は、上面１３ａ及び下面１３ｂが平坦な鋼板であり、容器３～５の貫通孔１３ｃ～１３ｅ及び貯留容器３Ｅ、４Ｅの貫通孔１３ｆ、１３ｇが設けられている。なお、図４では、貯留容器３Ｅ、４Ｅ及び貫通孔１３ｆ、１３ｇは省略する。
【0032】
これらの貫通孔１３ｃ～１３ｇはそれぞれ対応する容器３～５、３Ｅ、４Ｅの上側の開口又は形状に対応する形状及び大きさとなっている。このため、例えば、貫通孔１３ｃ、貫通孔１３ｄ、及び貫通孔１３ｅが、それぞれ収納容器３の上側の開口、作製容器５の上側の開口、及び収納容器４の上側の開口に連通するようになる。
【0033】
また、リコータ１４は、図２に示すようにローラを備えて構成され、図示しないドライバに接続されている。このドライバによってリコータ１４を駆動することにより、リコータ１４は運搬板１３の上面１３ａ上を、つまり収納容器３の上側と収納容器４の上側とにわたって、左方向又は右方向に移動することができる。このリコータ１４の移動範囲は、図１～図３に示すように、貯留容器３Ｅ、収納容器３、作製容器５、収納容器４及び貯留容器４Ｅの全ての開口部をカバーする。なお、リコータ１４は、他の構成、例えば細長い金属板のような板状部材などであってもよい。
【0034】
粉末床溶融結合装置１では、作製容器５に粉末材料８の層つまり薄層を形成するとき、供給用テーブル６、７及び造形用テーブル１１をそれぞれ昇降させると共に、リコータ１４を左右に移動させる。これにより、収納容器３又は収納容器４の粉末材料８が運搬板１３の上面１３ａ及び貫通孔１３ｃ～１３ｅを介して作製容器５に運搬される。このようにして、収納容器３、４の粉末材料８を作製容器５に供給する。なお、容器３～５に収納しきれなかった粉末材料８は、リコータ１４の移動により、貯留容器３Ｅ又は貯留容器４Ｅに至り、そこに入り、貯留される。
【0035】
このため、主に収納容器３、４、供給用テーブル６、７、運搬板１３、及びリコータ１４によって粉末材料８の供給部（樹脂材料供給部）が構成されていると言える。
【0036】
図１に示すように、運搬板１３の上方の筐体２内の空間には、上部加熱部１５～１７及び反射板１８、１９が設けられている。
【0037】
図３及び図４に示すように、上部加熱部１５～１７のうち、上部加熱部１５は、収納容器３の上方に配置され、２本の棒状のヒータ２０、２１を備えている。また、上部加熱部１６は、収納容器４の上方に配置され、２本の棒状のヒータ２２、２３を備えている。
【0038】
これらのヒータ２０～２３は、赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、上から見たときに収納容器３、４の長手側の側部の内側においてこれらの側部の各々と平行に配置されている。ヒータ２０～２３により、収納容器３、４の供給用テーブル６、７上の粉末材料８は上から加熱される。
【0039】
一方、上部加熱部１７は、作製容器５の上方に配置され、４本の棒状のヒータ２４～２７を備えている。
【0040】
これらのヒータ２４～２７は、赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、上から見たときに作製容器５の全ての側部の内側においてこれらの側部の各々と平行に設置されている。これにより、作製容器５の造形用テーブル１１上の粉末材料８は上から加熱される。
【0041】
また、反射板１８、１９は、図示しない筐体２内の支柱に取り付けられ、運搬板１３の上面１３ａに対して垂直な方向に立てられた金属板であり、収納容器３と作製容器５との間、及び作製容器５と収納容器４との間に配置されている。
【0042】
【0043】
これにより、反射板１８、１９はヒータ２４～２７の熱（赤外線）を反射して、作製容器５の粉末材料８をより効果的に加熱することができる。このため、上部加熱部１７は、少ない消費電力で作製容器５の粉末材料８を所定の温度まで昇温させると共に、その温度を維持することができる。
【0044】
また、反射板１８、１９は、前述の筐体２内の支柱に固定された上部１８ａ、１９ａと、蝶番１８ｂ、１９ｂを介して上部１８ａ、１９ａに接続され、左右にスイング可能となっている下部１８ｃ、１９ｃとを備える。このような反射板１８、１９の構造により、リコータ１４は下部１８ｃ、１９ｃを介して反射板１８、１９を通過可能となっている。
【0045】
なお、図示していないものの、粉末床溶融結合装置１には、上部加熱部１５～１７とは別の加熱部も設けられている。
【0046】
例えば、作製容器５の側部には、横から作製容器５の粉末材料８を加熱する側部加熱部が設けられている。更に、造形用テーブル１１と支持棒１２との間には、下から作製容器５の粉末材料８を加熱する下部加熱部が設けられている。また、運搬板１３の下面１３ｂには、運搬板１３に接する粉末材料８を加熱する運搬板加熱部が設けられている。これらの加熱部は、いずれも温度センサ付きの板状の抵抗加熱型ヒータを備えている。
【0047】
以上の収納容器３、４、作製容器５、貯留容器３Ｅ、４Ｅ、運搬板１３、リコータ１４、上部加熱部１５～１７、及び反射板１８、１９等が筐体２内に配置されている。
【0048】
一方、図１に示すように、筐体２の上部には、４つのガラスの窓２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが嵌め込まれている。これらの窓２ａ～２ｄのうち、窓２ａの上方には温度検出部２８ａが設けられていて、窓２ｃの上方には温度検出部２８ｂが設けられていて、窓２ｄの上方には温度検出部２８ｃが設けられている。
【0049】
温度検出部２８ａ、２８ｂ、２８ｃはそれぞれ、赤外線によって温度を検出する機器であり、具体的にはここでは赤外線センサ（ＩＲセンサ）である。つまり、温度検出部２８ａ、２８ｂ、２８ｃはそれぞれ非接触式の温度検出装置である。温度検出部２８ａは上から見たときに作製容器５の側部の内側に配置されていて、温度検出部２８ｂは上から見たときに収納容器３の側部の内側にここでは概ね中央に配置されていて、温度検出部２８ｃは上から見たときに収納容器４の側部の内側にここでは概ね中央に配置されている。これにより、温度検出部２８ａは、作製容器５の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面温度を検出することが可能となっていて、温度検出部２８ｂは、収納容器３の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｃ内の粉末材料８の表面温度を検出することが可能となっていて、温度検出部２８ｃは、収納容器４の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｅ内の粉末材料８の表面温度を検出することが可能となっている。
【0050】
なお、温度検出部を更に複数用意して、これらの温度検出部の各々が、上から見たときに作製容器５の側部の内側において互いに異なる位置に配置されていてもよい。これにより、粉末材料８の表面温度をより高精度に検出することができる。これは、収納容器３、４のそれぞれにおいても同様である。
【0051】
なお、残りの窓２ｂの上方にはレーザ光出射部２９が設けられている。
【0052】
レーザ光出射部２９は、レーザ光を出射して走査する機器であり、上から見たときに作製容器５の側部の内側に配置されている。そのレーザ光出射部２９の構成は以下のようになっている。
【0053】
図５は、レーザ光出射部２９の構成を説明するブロック図である。図５に示すように、レーザ光出射部２９は、光源３０、ミラー３１、レンズ３２、及びドライバ３３を備えている。これらの部分３０～３３のうち、光源３０は、例えば、波長１０．６μｍのレーザ光を出射するＣＯ２レーザ光源である。なお、光源３０は、ＣＯ２レーザ光源に限定されず、例えば波長１．０７μｍのレーザ光を出射するファイバレーザ光源であってもよい。
【0054】
ミラー３１は、Ｘミラー３１ａとしてのガルバノメータミラーと、Ｙミラー３１ｂとしてのガルバノメータミラーとを有し、Ｘミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えることによって光源３０から出射されたレーザ光の角度を変える。
【0055】
レンズ３２は、光源３０から出射されたレーザ光の動きに従って移動して、レーザ光の焦点距離を変える。
【0056】
そして、ドライバ３３は、Ｘミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えると共に、レンズ３２を移動させる。
【0057】
レーザ光出射部２９において、光源３０から出射されたレーザ光は、レンズ３２、Ｘミラー３１ａ、及びＹミラー３１ｂをこの順序で通過する。このとき、ドライバ３３の駆動によってＸミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えることにより、レーザ光がＸ方向及びＹ方向に走査されて、貫通孔１３ｄ内のつまり作製容器５の粉末材料８の表面の特定の領域に照射されるようになる。更に、ドライバ３３の駆動によってレンズ３２を移動させることにより、レーザ光の焦点が作製容器５の粉末材料８の表面つまり造形面で合うようになる。
【0058】
【0059】
制御部３４は、所謂プロセッサである処理部（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit））３４１、及び、記憶部（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）３４２を備えたコンピュータによって構成されている。その記憶部３４２には、造形物の作製に関する種々の処理を行うためのプログラム及びデータが格納されていて、制御部３４は、その処理部３４１でそのプログラムを実行することで、そのプログラムに基づいて粉末床溶融結合装置１の種々の機器を制御する。
【0060】
制御部３４は、制御部としての機能を実質的に担う処理部３４１が記憶部３４２に記憶されているプログラムを実行することで、各種機能モジュールを実現する。具体的には、制御部３４は、機能モジュールとして、情報取得部３４１１、運搬制御部３４１２、レーザ部３４１３、評価部３４１４及び温度制御部３４１５を有する。データ処理部３４１２ａ、テーブル制御部３４１２ｂ及びリコータ制御部３４１２ｃは運搬制御部３４１２に含まれる。照射制御部３４１３ｂはレーザ部３４１３に含まれる。また、判定部３４１４ａ及び量算出部３４１４ｂは評価部３４１４に含まれる。これらの機能部は相互に連携するものであり、図６に示す関係に限定されず、種々の相関関係及び組み合わせが可能である。例えば、データ処理部３４１２ａは運搬制御部３４１２と並列に配置されてもよく、また量算出部３４１４ｂは評価部３４１４と並列に配置されてもよい。また、テーブル制御部３４１２ｂ及びリコータ制御部３４１２ｃは別々に設けられて連携してもよく、テーブル制御部３４１２ｂ及びリコータ制御部３４１２ｃが連携することで運搬制御部３４１２が実質的に構成されてもよい。なお、機能モジュールの一部は、他のプロセッサ、ディジタル回路、またはアナログ回路等のハードウェアであってもよい。
【0061】
情報取得部３４１１は、各種センサからの出力情報を取得する。例えば情報取得部３４１１はリコータ１４の位置情報を取得する。リコータ１４の位置情報はここではリコータ１４の支持部に設けられている位置センサＰＳから入力されるが、位置センサＰＳは他の箇所に設けられてもよく、他の制御値などに基づいて推定されてもよい。また情報取得部３４１１は温度検出部２８ａ、２８ｂ、２８ｃからの温度情報を取得する。さらに、情報取得部３４１１は、粉末床溶融結合装置１の操作者等が図示しない入力装置を介して入力した作製する造形物のデータ（造形物データ）３４２ａを取得して、それを記憶部３４２に記憶させる。
【0062】
運搬制御部３４１２は、作製容器５への粉末材料８の運搬を行うように各種装置又は部材の作動を、具体的にはテーブル６、７、１１の各々の昇降を制御し、リコータ１４の移動を制御する。データ処理部３４１３ａは造形物データ３４２ａを処理してスライスデータを用意して記憶部３４２に記憶したり、造形物データ３４２ａのスライスデータを読み込んだりする。造形物データ３４２ａ及びスライスデータに基づいて造形物４４を作製するために、テーブル制御部３４１２ｂは上記ドライバに制御信号を出力し、それによりテーブル６、７、１１の各々の昇降を制御し、リコータ制御部３４１２ｃは上記ドライバに制御信号を出力し、それによりリコータ１４の移動を制御する。
【0063】
レーザ部３４１３はレーザ光出射部２９の作動を制御する。照射制御部３４１３ａは、スライスデータに基づいて、運搬制御部３４１２が作製容器５に運搬した粉末材料８の層つまり造形面にレーザ光出射部２９からのレーザ光の照射を制御する。
【0064】
評価部３４１４は作製容器５への粉末材料の運搬を評価する。判定部３４１４ａは温度検出部２８ｂ、２８ｃから取得した温度情報つまり温度に基づいて作製容器５へ粉末材料８を運搬するための粉末材料の供給が十分であるか否かを判定する。また、量算出部３４１４ｂは判定部３４１４ａの判定結果に基づいて、以後の、ここでは次の作製容器５への粉末材料８の供給量つまり運搬量を算出する。ここでは、粉末材料８の運搬量に相関関係があるテーブル６、７の移動量が算出される。このためのデータは、記憶部３４２の制御量データ３４２ｂに含まれ、ここでは予め記憶されている。
【0065】
温度制御部３４１５は、情報取得部３４１１で取得した温度情報に基づいて各加熱部１５～１７の各種ヒータの作動を制御する。
【0066】
上記構成を有する制御部３４によれば、以下のような制御が実行される。
【0067】
例えば、制御部３４は、支持棒９、１０、１２のドライバに制御信号を出力して、収納容器３、４の供給用テーブル６、７及び作製容器５の造形用テーブル１１を昇降させる。更に、制御部３４は、リコータ１４のドライバに制御信号を出力して、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左右に移動させる。
【0068】
また、制御部３４は、造形物の作製で使用する粉末材料８の種類と、温度検出部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及びその他の温度検出部から出力された運搬板１３の貫通孔１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ内の粉末材料８の温度情報とに基づいて、上部加熱部１５～１７のヒータ２０～２７に制御信号を出力して、貫通孔１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ内の粉末材料８の温度、特に貫通孔１３ｃ内の造形面となる表面の温度をそれぞれ調整する。
【0069】
更に、制御部３４は、その他の加熱部については、ヒータの温度センサから出力された温度のデータに基づいて、そのヒータに制御信号を出力して、作製容器５内の粉末材料８の温度、及び運搬板１３上の粉末材料８の温度を調整する。
【0070】
更にまた、制御部３４は、前述した粉末材料８の種類と、作製する３次元造形物のスライスデータ（描画パターン）とに基づいて、レーザ光出射部２９に制御信号を出力して、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面の薄層のうちのレーザ光を照射する領域、及びレーザ光のエネルギー密度を調整する。
【0071】
ここで、造形物のスライスデータについて説明する。
【0072】
スライスデータは、作製する３次元造形物を高さ方向（Ｚ方向）に所定の間隔（例えば、０．１ｍｍ）でスライスして複数の層に分割したときの、各層の平面方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置等を含むデータである。
【0073】
図７～図１０は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における各層のスライスデータの構成の一例を説明する図である。図７～図１０のうち、図７のスライスデータは造形物の下から第１層目（最下層）のスライスデータであり、図８のそれは第２層目（中間層）のスライスデータであり、図９のそれは第３層目（中間層）のスライスデータであり、図１０のそれは第４層目（最上層）のスライスデータである。
【0074】
例えば、図７に示すように、第１層目のスライスデータＳＤ１は、造形物の第１層目となる造形領域ｍａ１のデータを含んでいる。その造形領域ｍａ１を含めてスライスデータＳＤ１内の点の位置はＸ方向及びＹ方向の座標で表される。なお、スライスデータＳＤ１の外周は運搬板１３の貫通孔１３ｄ（又は、作製容器５の開口）の外周に対応している。
【0075】
残りの第２層目～第４層目のスライスデータＳＤ２～ＳＤ４についても、第１層目のスライスデータＳＤ１と同様の構成となっている。つまり、スライスデータＳＤ２～ＳＤ４は、造形物の造形領域ｍａ２～ｍａ４のデータをそれぞれ含んでいる。
【0076】
【0077】
ジグザグ走査方法では、まず、図１１Ａに示すように、スライスデータＳＤの造形領域ｍａの外周線ｏｌよりも若干内側の部分に対して、レーザ光の移動距離及び移動方向を示す走査線ｓｃ１～ｓｃ９をジグザグ状に配置する。具体的には、Ｘ方向に伸びる奇数本目の走査線ｓｃ１、ｓｃ３、ｓｃ５、ｓｃ７、ｓｃ９を間隔をおいて平行に配置し、更にＸ方向に対して鋭角の角度の方向に伸びる偶数本目の走査線ｓｃ２、ｓｃ４、ｓｃ６、ｓｃ８を間隔を置いて平行に配置する。そして、走査線ｓｃ１～ｓｃ９の端点同士を接続する。
【0078】
更に、図１１Ｂに示すように、スライスデータＳＤの造形領域ｍａの外周線ｏｌ上に走査線ｓｃ１０～ｓｃ１３を配置する。そして、走査線ｓｃ１０～ｓｃ１３の端点同士を接続する。
【0079】
制御部３４は、前述したスライスデータＳＤ１～ＳＤ４及びジグザグ走査方法に基づいて、レーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ１～ＳＤ４の造形領域ｍａ１～ｍａ４に対応する運搬板１３の貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の薄層の領域（造形領域）に、レーザ光を出射させ走査させる。このようにして、粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射する。
【0080】
レーザ光の走査方法はジグザグ走査方法に限定されない。
【0081】
例えば、レーザ光の走査方法として、スライスデータＳＤの造形領域ｍａに対して、同じ方向（例えば、Ｘ方向やＹ方向）に伸びる走査線ｓｃを間隔をおいて平行に配置するラスター走査方法や、走査線ｓｃを外周線ｏｌに沿って間隔をおいて渦巻き状に配置する走査方法を使用してもよい。
【0082】
また、レーザ光のエネルギー密度について説明する。そのエネルギー密度は以下の式（１）で表される。
【0083】
Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・ＳＳ・ｅ） （１）
式（１）において、Ｅはレーザ光のエネルギー密度（Ｊ／ｍ３）であり、Ｐはレーザ光の出力（Ｗ）であり、Ｖはレーザ光の走査速度（ｍ／ｓ）であり、ＳＳはレーザ光の走査間隔（ｍ）であり、ｅは粉末材料８の薄層の厚さ（ｍ）である。
式（１）において、Ｅはレーザ光のエネルギー密度（Ｊ／ｍ３）であり、Ｐはレーザ光の出力（Ｗ）であり、Ｖはレーザ光の走査速度（ｍ／ｓ）であり、ＳＳはレーザ光の走査間隔（ｍ）であり、ｅは粉末材料８の薄層の厚さ（ｍ）である。
【0084】
式（１）から分かるように、例えば、粉末材料８の薄層の厚さｅが同じである場合には、出力Ｐを大きくする、走査速度Ｖを遅くする、又は走査間隔ＳＳを狭くすることにより、粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射するときに、その造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを高くすることができる。
【0085】
エネルギー密度Ｅのパラメータのうち、粉末材料８の薄層の厚さｅ以外のレーザ光の出力Ｐ、走査速度Ｖ、及び走査間隔ＳＳは、レーザ光出射部２９を制御することによって変更可能なパラメータである。
【0086】
制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、レーザ光の出力Ｐ、走査速度Ｖ、及び走査間隔ＳＳのいずれかを変えることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを調整する。
【0087】
粉末床溶融結合装置１は以上のように構成されている。
【0088】
次に、粉末床溶融結合装置１を使用した造形物の作製方法を説明する。
【0089】
ここでは、説明を簡単にするために、粉末床溶融結合装置１の筐体２内に作製容器５、及び粉末材料８が供給された収納容器３、４が収容された後に、粉末床溶融結合装置１が図４に示す状態となっているものとする。
【0090】
すなわち、収納容器３、４の粉末材料８の上面が運搬板１３の上面１３ａと同じ高さになっている。また、作製容器５の造形用テーブル１１の上面が運搬板１３の上面１３ａと同じ高さになっている。そして、リコータ１４が運搬板１３の上面１３ａのうちの収納容器３の左側に配置されている。
【0091】
粉末床溶融結合装置１がこのような状態となっているときに、まず、制御部３４は、装置１の外部から入力された造形物４４の３次元データ及び粉末材料８の種類に基づいて造形物のスライスデータＳＤを作成し、記憶部３４２に記憶する。具体的には、データ処理部３４１２ａによって行われる。
【0092】
次に、制御部３４は、収納容器３の支持棒９のドライバ、収納容器４の支持棒１０のドライバ、作製容器５の支持棒１２のドライバ、及びリコータ１４のドライバを制御して、作製容器５の造形用テーブル１１の上に粉末材料８のバッファ層つまり薄層を形成する。ただし、薄層とは、相対的に薄い層であり、当明細書の記載から明らかなように所定厚さを有する粉末材料の層を意図するものである。なお、この処理は、テーブル制御部３４１２ｂ及びリコータ制御部３４１２ｃによって行われる。
【0093】
粉末床溶融結合装置１では、作製容器５で作製される造形物が造形用テーブル１１の上面に固着しないようにするために、造形物の作製を開始する前に、造形用テーブル１１の上に粉末材料８の薄層を形成しておく。
【0094】
【0095】
まず、図１２に示すように、制御部３４は、左側の収納容器３の支持棒９のドライバを制御して、供給用テーブル６を上昇させる。これにより、収納容器３の粉末材料８を貫通孔１３ｃを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
【0096】
更に、制御部３４は、作製容器５の支持棒１２のドライバを制御して、造形用テーブル１１を粉末材料８の薄層の一層分の厚さ、例えば０．１ｍｍだけ下降させると共に、右側の収納容器４の支持棒１０のドライバを制御して、供給用テーブル７を下降させる。
【0097】
続いて、図１３に示すように、制御部３４は、リコータ１４のドライバを制御して、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器３の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
【0098】
このようにして、収納容器３の粉末材料８を作製容器５に供給して、造形用テーブル１１の上に第１層目の粉末材料８の薄層３５を形成する。
【0099】
更に、図１４に示すように、制御部３４は、リコータ１４を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に、薄層３５の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｅを介して収納容器４に運搬させる。
【0100】
このようにして、残った粉末材料８を収納容器４に収納する。
【0101】
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器４の右側の位置で停止させる。なお、図１４などには示さないが、このとき、収納容器４に収容しきれなかった余剰の粉末材料８があるときは、その余剰の粉末材料８は貯留容器４Ｅに入り、そこに貯留される。
【0102】
次に、図１５に示すように、制御部３４は、収納容器４の供給用テーブル７を上昇させる。これにより、収納容器４の粉末材料８を貫通孔１３ｅを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
【0103】
更に、制御部３４は、作製容器５の造形用テーブル１１を前述した粉末材料８の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、収納容器３の供給用テーブル６を下降させる。
【0104】
続いて、図１６に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器４の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
【0105】
このようにして、収納容器４の粉末材料８を作製容器５に供給して、造形用テーブル１１の上に第２層目の粉末材料８の薄層３６を形成する。
【0106】
更に、図１７に示すように、制御部３４は、リコータ１４を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４は、薄層３６の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｃを介して収納容器３に運搬する。
【0107】
このようにして、残った粉末材料８を収納容器３に収納する。
【0108】
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器３の左側で停止させる。なお、図１７などには示さないが、このとき収納容器３に収容しきれなかった余剰の粉末材料８があるときは、その余剰の粉末材料８は貯留容器３Ｅに入り、そこに貯留される。
【0109】
その後、作製容器５において、第１層目の薄層３５の形成と同じようにして、第２層目の薄層３６の上に第３層目の粉末材料８の薄層３７を形成し、更に第２層目の薄層３６の形成と同じようにして、第３層目の薄層３７の上に第４層目の粉末材料８の薄層３８を形成する。
【0110】
このような粉末材料８の薄層の形成を所定回繰り返すことにより、図１８に示すように、作製容器５の造形用テーブル１１の上に粉末材料８の薄層３５～３８を積層していき、所定の厚さ（例えば、１０ｍｍの厚さ）のバッファ層３９を形成する。
【0111】
なお、図１８では、便宜上、４層の粉末材料８の薄層３５～３８をバッファ層３９として示しているが、実際の粉末材料８の薄層の層数は層３９の厚さに応じた層数となる。
【0112】
次に、制御部３４は、上部加熱部１５～１７のヒータ２０～２７を制御して、収納容器３、４の粉末材料８と作製容器５の粉末材料８とを予備加熱する。
【0113】
粉末床溶融結合装置１では、後述するように粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射することにより、粉末材料８を溶融結合し、固化して、固化層を形成する。このとき、粉末材料８の薄層つまり造形面のうちのレーザ光が照射される造形領域とその周辺の領域との温度差が大きいと、レーザ光を照射した後に固化層に過度な収縮が生じて、固化層に反りが生じることがある。
【0114】
このような固化層の反りを抑制するために、造形物の作製を開始する前に、収納容器３、４の粉末材料８と作製容器５の粉末材料８とを予備加熱しておく。その予備加熱の方法を説明する。
【0115】
まず、制御部３４は、薄層３９の形成開始と同時に、上部加熱部１５～１７のヒータ２０～２７と、その他の加熱部（側部加熱部、下部加熱部、及び運搬板加熱部）のヒータとをオンにする。
【0116】
次に、制御部３４は、粉末材料８の種類と、温度検出部２８ａ、２８ｂ、２８ｃ及びその他の温度検出部から出力された運搬板１３の貫通孔１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ内の粉末材料８の温度情報、例えば表面の温度のデータとに基づいて、ヒータ２０～２７の発熱量を調整する。更に、制御部３４は、その他の加熱部については、ヒータの温度センサから出力された温度のデータに基づいて、ヒータの発熱量を調整する。
【0117】
これらにより、運搬板１３の貫通孔１３ｃ、貫通孔１３ｄ、及び貫通孔１３ｅ内の粉末材料８の表面は所定温度まで上げられ、その温度に維持される。
【0118】
特に、作製容器５の開口に連通する貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面つまり造形面は、造形物の作製を開始するのに適した温度、ここでは、粉末材料８の融点よりも１０℃～１５℃程度低い温度に維持される。
【0119】
例えば、粉末材料８としてポリプロピレンの粉末を使用する場合には、ポリプロピレンの融点は約１３０℃であるので、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面は適温として約１１５℃～１２０℃の温度に維持される。
【0120】
一方、収納容器３、４の開口に連通する貫通孔１３ｃ、１３ｅ内の粉末材料８の表面は、作製容器５の開口に連通する貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面の温度よりも低い所定温度に維持される。このように、収納容器３、４のうちの一方である収納容器３に収納される粉末材料８のうちその表面部分は第１所定温度にまで加熱されて維持され、収納容器３、４のうちの他方である収納容器４に収納される粉末材料８のうちその表面部分は第２所定温度にまで加熱されて維持され、作製容器５に収納される粉末材料８のうちその表面部分は第１所定温度よりも高くかつ第２所定温度よりも高い第３所定温度にまで加熱されて維持される。なお、ここでは、第１所定温度は、第２所定温度と同じ温度であるが、第２所定温度と異なってもよい。
【0121】
つまり、上述のように、粉末材料８は、熱可塑性の樹脂粉末である。そこで、作製容器５の粉末材料８の表面つまり造形面は、その粉末材料８の融点から１０℃～１５℃低い第３所定温度に加熱される。そして、その作製容器５に供給される粉末材料８が収容される収納容器３、４の粉末材料８は、その第３所定温度よりも２０℃～３０℃低い第１所定温度又は第２所定温度に加熱される。これら容器３、４、５の粉末材料の各温度を対応する所定温度に安定的に保つことにより、作製容器５の造形面へのレーザ光の照射により溶融した粉末材料が再凝固する際に徐々に冷却され、その結果、歪みのない造形物４４を得ようとする。
【0122】
このようにして、粉末材料８に対する予備加熱を行う。そして、このような予備加熱を、薄層３９を形成する間だけでなく、後述する薄層３９の上で造形物を作製する間も継続して行う。
【0123】
なお、予備加熱を行うために、薄層３９の形成開始と同時に粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしているが、薄層３９の形成開始よりも前に粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしてもよい。例えば、粉末床溶融結合装置１の筐体２内に収納容器３、４及び作製容器５が収容された直後に、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしてもよい。
【0124】
なお、例えば、収納容器３に対するその加熱維持される温度（目標温度）と収納容器４に対するその加熱維持される温度（目標温度）は多少差があってもよく、例えば約１０℃の差があってもよく、より具体的には１℃～３℃異なってもよい。このような収納容器３に対するその加熱維持される温度と、収納容器４に対するその加熱維持される温度とにおける差は、温度検出部２８ｂと温度検出部２８ｃとの間の個体差、及び／又は、上部加熱部１５と上部加熱部１６との間の個体差つまり上部加熱部１５のヒータと上部加熱部１６のヒータとの間の個体差を考慮して、設定されるとよい。このように温度差を設けるとき、後述する温度Ｔｓｐは、個別に設定された温度（目標温度）であるとよい。
【0125】
【0126】
薄層３９の形成、及び粉末材料８に対する予備加熱を行った後、図１９に示すように、制御部３４は、左側の収納容器３の供給用テーブル６を上昇させる。これにより、収納容器３の粉末材料８を貫通孔１３ｃを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
【0127】
更に、制御部３４は、造形用テーブル１１を前述した粉末材料８の薄層の一層分の厚さ（０．１ｍｍ）だけ下降させると共に、右側の収納容器４の供給用テーブル７を下降させる。
【0128】
続いて、図２０に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器３の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
【0129】
このようにして、薄層３９の上に造形物作製用としては第１層目の粉末材料８の薄層４０を形成する。
【0130】
更に、図２１に示すように、リコータ１４を右方向に移動させることにより、リコータ１４に、薄層４０の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｅを介して収納容器４に運搬させる。
【0131】
このようにして、残った粉末材料８を収納容器４に収納する。
【0132】
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器４の右側で停止させる。これにより、前述のように、収納容器４に入りきらない余剰の粉末材料８があるときには、その余剰の粉末材料８は貯留容器４Ｅに入れられる。
【0133】
次に、図２２に示すように、制御部３４は、第１層目のスライスデータＳＤ１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１に対応する第１層目の薄層４０の領域（造形領域）にレーザ光を出射させ走査させる。
【0134】
このようにして、第１層目の薄層４０の造形領域にレーザ光を照射する。これにより、この造形領域の粉末材料８を溶融結合し、固化して、第１層目の固化層４０ａを形成する。
【0135】
そして、制御部３４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
【0136】
次に、図２３に示すように、制御部３４は、右側の収納容器４の供給用テーブル７を上昇させる。これにより、収納容器４の粉末材料８を貫通孔１３ｅを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
【0137】
更に、制御部３４は、造形用テーブル１１を粉末材料８の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、左側の収納容器３の供給用テーブル６を下降させる。
【0138】
続いて、図２４に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器４の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
【0139】
このようにして、固化層４０ａが形成された第１層目の薄層４０の上に第２層目の粉末材料８の薄層４１を形成する。
【0140】
更に、図２５に示すように、制御部３４は、リコータ１４を左方向に移動させることにより、リコータ１４に、薄層４１の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｃを介して収納容器３に運搬させる。
【0141】
このようにして、残った粉末材料８を収納容器３に収納する。
【0142】
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器３の左側で停止させる。これにより、前述のように、収納容器３に入りきらない余剰の粉末材料８があるときには、その余剰の粉末材料８は貯留容器３Ｅに入れられる。
【0143】
次に、図２６に示すように、制御部３４は、第２層目のスライスデータＳＤ２に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２に対応する第２層目の薄層４１の領域（造形領域）にレーザ光を出射させ走査させる。
【0144】
このようにして、第２層目の薄層４１の造形領域にレーザ光を照射する。これにより、この造形領域の粉末材料８を溶融結合し、固化して、第２層目の固化層４１ａを形成する。
【0145】
そして、制御部３４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
【0146】
その後、作製容器５において、第１層目の薄層４０及び固化層４０ａの形成と同じようにして、第２層目の薄層４１及び固化層４１ａの上に第３層目の粉末材料８の薄層４２及び固化層４２ａを形成し、更に第２層目の薄層４１及び固化層４１ａの形成と同じようにして、第３層目の薄層４２及び固化層４２ａの上に第４層目の粉末材料８の薄層４３及び固化層４３ａを形成する。
【0147】
このような粉末材料８の薄層の形成、及びこの薄層での固化層の形成を繰り返すことにより、図２７に示すように、作製容器５において、薄層３９の上に固化層４０ａ～４３ａを積層していき、３次元造形物４４を作製する。
【0148】
以上説明した３次元造形物４４の作成工程を、図２８のフローチャートに基づいて再度簡単に説明する。
【0149】
ステップＳ２８０１では、リコータ１４の位置情報が取得される。この位置情報の取得は情報取得部３４１１により行われる。
【0150】
ステップＳ２８０３では、造形物４４のデータ、例えばスライスデータが取得される。この取得は、データ処理部３４１２ａにより行われる。
【0151】
ステップＳ２８０５では、ステップＳ２８０１で取得されたリコータ１４の位置情報に基づいて所定位置にあるか否かが判定される。ここでは、図１～図４に示すように、収納容器３及び貯留容器３Ｅよりも外側の左側の位置が所定位置として定められている。
【0152】
ステップＳ２８０５でリコータ１４が所定位置にあると判定されたとき（ステップＳ２８０５で肯定判定）、ステップＳ２８０７では、リコータ１４の所定位置側の第１収納容器である収納容器３のテーブル６を上昇させて、そこに収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬するようにする。なお、このとき、作製容器５及び収納容器４の各テーブル１１、７が上記のように下降される。
【0153】
一方、ステップＳ２８０５でリコータ１４が所定位置にないと判定されたとき（ステップＳ２８０５で否定判定）、ステップＳ２８０９では、リコータ１４の所定位置と反対側の第２収納容器である収納容器４のテーブル７を上昇させて、そこに収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬するようにする。なお、このとき、作製容器５及び収納容器３の各テーブル１１、６が上記のように下降される。なお、ステップＳ２８０５～ステップＳ２８０９の処理はテーブル制御部３４１２ｂにより行われる。
【0154】
そして、ステップＳ２８１１では、リコータ１４が現在ある作製容器５の一方側の位置から作製容器５の他方側に向けて、移動される。このリコータ１４の移動はリコータ制御部３４１２ｃにより行われる。
【0155】
そして、ステップＳ２８１３では、上記のごとく、造形物４４のスライスデータに応じてビーム光の照射が必要なとき、ビーム光の照射の制御が実行される。このビーム光の照射の制御は、レーザ部３４１３つまり照射制御部３４１３ａにより行われる。
【0156】
そして、ステップＳ２８１５では、更なる薄層形成が不要であるか否かが判定される。つまり、造形物４４が完成したか否かが判定される。これはデータ処理部３４１２ａにより行われる。
【0157】
更なる薄層形成が必要であるとき（ステップＳ２８１５で否定判定）、ステップＳ２８０１に戻る。一方、更なる薄層形成が不要であるとき（ステップＳ２８１５で肯定判定）、当該処理は終了し、造形物４４は取り出される。
【0158】
ここで、収納容器３に収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬する場合について説明する。なお、収納容器４に収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬する場合についても同様であるので、ここでの重複説明を省略する。
【0159】
【0160】
図２９に示す領域ＩＲｃは、温度検出部２８ｃによる収納容器４における粉末材料８の表面の温度の測定範囲である。収納容器３に収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬する場合、図２９に示すように、作製容器５を通過した粉末材料８がラインＬｔに至るように、粉末材料の運搬量は基準値である所定量αに設定されている。所定量αはここでは定数であり、この所定量αを実現するように、収納容器３の供給用テーブル６の上昇量が定められている。ラインＬｔは領域ＩＲｃよりも外側つまり作製容器５とは反対側に延び、容器３～５の中心を通る面ＣＦに直交する。したがって、粉末材料８が許容誤差の範囲内で収納容器４に至るとき、作製容器５を通過した余剰の粉末材料８の縁部８Ｅは領域ＩＲｃを超え、収納容器４内で終端する。
【0161】
このとき、収納容器３、４の粉末材料８は第１所定温度に加熱されていて、作製容器５の粉末材料８は第１所定温度よりも高くかつ第２所定温度よりも高い第３所定温度に加熱されている（第１所定温度＜第３所定温度、第２所定温度＜第３所定温度）。したがって、粉末材料８は作製容器５の上側を通過することで、第１所定温度及び第２所定温度よりも高い温度にまで加熱される。よって、粉末材料８が許容誤差の範囲内で収納容器４に至って、作製容器５を通過した余剰の粉末材料８の縁部８Ｅが領域ＩＲｃを超えたとき、収納容器４において温度検出部２８ｃにより検出される粉末材料８の温度は上昇し、その温度変化は閾値βを超えるようになる。
【0162】
一方、例えばビーム光の照射によりビーム光が照射された部分の収縮量が予想以上に大きかったときなどには、その収縮部に粉末材料８が多く取り込まれることになる。よって、このようなとき、収納容器３に収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬する場合、図３０に示すように、作製容器５を通過した余剰の粉末材料８の縁部８Ｅが領域ＩＲｃに至らない。このとき、収納容器４において温度検出部２８ｃにより検出される粉末材料８の温度変化は閾値β以下である。仮にこのような状況が連続的に生じると、粉末材料８が作製容器５に十分に供給されない事態が生じる可能性が高まる。
【0163】
そこで、粉末床溶融結合装置１では、前述の収納容器４において温度検出部２８ｃにより検出される粉末材料８の温度変化が閾値β以下であるときのようなときを異常の前兆つまりその異常の可能性が高まったときと評価又は判定し、粉末材料の運搬方向下流側の収納容器の温度に基づいて、特にその温度変化に基づいて、異常の前兆つまりその異常の可能性が高まったときを検知する。そして、検知したとき、次にリコータ１４をそれまでとは逆向きに移動させて収納容器４に収容されている粉末材料８を作製容器５に搬送するとき、その供給量つまり運搬量を所定量αから増量する。この判定及び増量を含む３次元造形物４４の作成工程を、図３１のフローチャートに基づいて説明する。なお、図３１のフローチャートのステップＳ３１０３～Ｓ３１１３、Ｓ３１１７は図２８のステップＳ２８０３～Ｓ２８１５のそれぞれと同じであるので、それらの更なる説明は省略する。
【0164】
ステップＳ３１０１では、リコータ１４の位置情報が取得されるとともに、温度検出部２８ｂ、２８ｃで測定した粉末材料８の温度情報つまり温度が取得され、記憶部３４２に記憶される。
【0165】
そして、造形物４４のデータ取得（Ｓ３１０３）、リコータ１４の位置判定（Ｓ３１０５）、粉末材料の運搬工程（Ｓ３１０７、Ｓ３１０９、Ｓ３１１１）、及び、ビーム光の照射（Ｓ３１１３）が実行される。そして、ステップＳ３１１５で上記のごとき粉末材料８の運搬が評価され、必要に応じて運搬量が増量される。そして、更なる薄層形成が必要ならば（ステップＳ３１１７で否定判定）、ステップＳ３１０１～Ｓ３１１５が繰り返される。
【0166】
ここで、ステップＳ３１１５での粉末材料８の運搬の評価などを図３２のフローチャートに基づいて説明する。
【0167】
収納容器３に収納されている粉末材料８を作製容器５に運搬する場合、リコータ１４の移動先の収納容器は収納容器４である。このとき、ステップＳ３２０１では、その収納容器４の粉末材料８の温度Ｔｉ－１を取得する。この取得される温度Ｔｉ－１は、図３１のステップＳ３１０１で取得された収納容器４の温度であり、ここでは記憶部３４２に記憶されているその温度が読み込まれることで取得される。
【0168】
ステップＳ３２０３では、ステップＳ３１１１でのリコータ１４の移動後にステップＳ３１１５に至ったときにそのときの収納容器４の温度Ｔｉが検出される。そして、ステップＳ３２０１で取得した温度Ｔｉ－１とステップＳ３２０３で取得した温度Ｔｉに基づいて、以下の式（２）の演算が行われて、温度変化ΔＴつまりその値が算出される。ただし、Ｔｓｐはここでは第２所定温度であり、ここでは第１所定温度と同じである。また、ＭＡＸ(Ｔｓｐ，Ｔｉ－１）は温度Ｔｓｐと温度Ｔｉ－１とのうちの大きい方の温度である。なお、温度Ｔｓｐが式（２）で用いられる理由の１つはリコータの移動の前の収納容器４の粉末材料８の温度が第２所定温度よりも低い値として検出された場合の問題を解消するためであり、ＭＡＸ(Ｔｓｐ，Ｔｉ－１）ははじめから温度Ｔｉ－１であってもよい。
ΔＴ＝Ｔｉ－ＭＡＸ(Ｔｓｐ，Ｔｉ－１） （２）
ΔＴ＝Ｔｉ－ＭＡＸ(Ｔｓｐ，Ｔｉ－１） （２）
【0169】
そして、ステップＳ３２０７では、算出された温度変化ΔＴと閾値β（ただし、β＞０℃）とが比較される。ここでは、温度変化ΔＴが閾値βよりも大きいか否か、換言すると温度変化ΔＴが閾値β以下であるか否かが判定される。なお、閾値βと比較される温度変化ΔＴはその絶対値とされてもよい。温度変化ΔＴが閾値βよりも大きいとき（ステップＳ３２０７で肯定判定）、ステップＳ３２０９で粉末材料８の運搬量は所定量αのままにされ、次の粉末材料８の搬送方向上流側の収納容器４からの粉末材料８の搬送つまり供給用テーブル７の上昇量は所定量αに基づいて制御される。
【0170】
温度変化ΔＴが閾値βよりも大きくない、つまり、温度変化ΔＴが閾値β以下であるとき（ステップＳ３２０７で否定判定）、ステップＳ３２１１で粉末材料８の搬送量は増量される。この増量は、ここでは所定量αに所定増加量γ（ただし、γ＞０）を加算することで行われる。そして、この増量により、図３１のフローチャートの次のルーチンにおけるステップＳ３１０９での、次の粉末材料８の搬送方向上流側の収納容器４からの粉末材料８の搬送つまり供給用テーブル７の上昇量は運搬量が所定量αと所定増加量γとの和に応じた分になるように制御される。このように、装置１では、異常の兆候の検知の直後の運搬工程での運搬量の増量をはかるが、異常の兆候が更に検知されない限りは、その異常の兆候の検知の直後の運搬工程より先の運搬工程での運搬量は基準値である所定量に戻される。なお、所定増加量γは、定数であっても、可変であってもよい。例えば、所定増加量γが可変であるとき、温度変化ΔＴの値に応じて所定増加量γは算出されるとよい。所定増加量γは、粉末材料８の不足の前兆を消失させるように定められるとよい。
【0171】
この図３２のフローチャートに基づく処理は、収納容器４の粉末材料８を作製容器５に運搬するときにおいても同様である。このとき、リコータ１４の移動先である収納容器３の温度を温度検出部２８ｂにより検出し、リコータ１４の移動の前後におけるその温度変化ΔＴが閾値βと比較されて、作製容器５への粉末材料８の運搬が評価され、その評価結果に応じて、特に粉末材料８の不足の前兆があると評価されたとき、次の収納容器３の粉末材料８を作製容器５に運搬するときのその運搬量が増量され得る。この増量により、図３１のフローチャートの次のルーチンにおけるステップＳ３１０７での、次の粉末材料８の搬送方向上流側の収納容器３からの粉末材料８の搬送つまり供給用テーブル６の上昇量は運搬量が所定量αと所定増加量γとの和に応じた分になるように制御される。
【0172】
上記構成の粉末床溶融結合装置１によれば、以下の作用効果が奏される。
【0173】
作製容器５への粉末材料の運搬のときに、リコータ１４の移動先の収納容器３、４の温度を検出して、リコータ１４の移動前後のリコータ１４の移動先の収納容器３、４の温度変化ΔＴと閾値βとの比較が上記のように行われ、粉末材料８の運搬が評価される。したがって、粉末床溶融結合装置１において造形物４４を製造するために、粉末材料８の層を順次重ねて形成するとき、その層に異常が生じる前に、その異常の前兆を的確に検知することが可能になる。
【0174】
また、リコータ１４の移動先の収納容器３、４の温度変化に基づいて異常の前兆が認められたときに、リコータ１４がもう一方の収納容器３、４側に戻るときの粉末材料８の運搬においてその粉末材料８の運搬量が増加される。したがって、その検知された異常の前兆を修復し、消失させることができる。つまり、異常の前兆が認められたとき、粉末材料の運搬量を自動で調整することによって、検知された異常の前兆を修復し、消失させることができ、よって、異常の発生を未然に防ぐことが可能になる。
【0175】
なお、前述のステップＳ３２０７では、温度変化ΔＴと閾値βとが比較されて、粉末材料８の運搬が評価された。しかし、粉末材料の運搬の評価は、温度検出部２８ｂ、２８ｃで検出した温度に基づいて種々の方法で行われることが可能である。例えば、検出した温度を、その温度に応じて定められた閾値と直接的に比較することで、粉末材料の運搬の評価が行われてもよい。また、上記装置１では、収納容器３の粉末材料を作製容器５に運搬するときのステップＳ３２０７の閾値は、収納容器４の粉末材料を作製容器５に運搬するときのステップＳ３２０７の閾値と同じであるが、これらは異なってもよく、装置１の特性に応じて設定されるとよい。更に、上記装置１では、収納容器３の粉末材料を作製容器５に運搬するときの運搬量の基準値は、収納容器４の粉末材料を作製容器５に運搬するときの運搬量の基準値と同じであるが、これらは異なってもよく、装置１の特性に応じて設定されるとよい。例えば、収納容器３の粉末材料を作製容器５に運搬したときに収納容器４側で異常の前兆が検知されたときに、その検知に基づいて変更される運搬量の基準値は、収納容器４の粉末材料を作製容器５に運搬したときに収納容器３側で異常の前兆が検知されたときに、その検知に基づいて変更される運搬量の基準値と、ここでは同じであるが、異なってもよく、装置１の特性に応じて設定されるとよい。なお、上記装置１では、収納容器３の粉末材料を作製容器５に運搬したときに収納容器４側で異常の前兆が検知されたときに増量される運搬量の増量分は、収納容器４の粉末材料を作製容器５に運搬したときに収納容器３側で異常の前兆が検知されたときに増量される運搬量の増量分と同じであるが、これらは異なってもよく、装置１の特性に応じて設定されるとよい。
【0176】
また、上記装置１では、上記方法により粉末材料の運搬が評価され、その評価結果に応じてその次の粉末材料の運搬における粉末材料の運搬量が変えられた。しかし、上記方法により粉末材料の運搬が評価されたとき、その評価結果に応じてその次の粉末材料の運搬における運搬量が変えられることに限定されない。例えば、粉末材料の運搬が単に評価されてもよい。この場合、その評価結果はその次の制御等に用いられなくてもよい。あるいは、粉末材料の運搬の評価の結果、粉末材料の不足など異常の前兆が認められたとき、警告装置等を作動させてもよい。
【0177】
さらに、上記装置１では、上記方法により粉末材料の運搬が評価され、その評価結果に応じてその次の粉末材料の運搬における粉末材料の運搬量が変えられた。しかし、運搬量が変えられるのは、評価された粉末材料の運搬の次の粉末材料の運搬に関する運搬量以外であってもよい。例えば、粉末材料の運搬量を増加させるタイミングは、収納容器３から収納容器４への粉末材料の運搬の次の収納容器４から収納容器３への粉末材料の運搬のときに限定されず、収納容器３から収納容器４への粉末材料の運搬の次の収納容器３から収納容器４への粉末材料の運搬のときであってもよい。
【0178】
図３３に基づいて、粉末材料の運搬の評価（ステップＳ３２０７）において、温度変化ΔＴが閾値βよりも大きくない、つまり、温度変化ΔＴが閾値β以下であると判定されたとき（ステップＳ３２０７で否定判定）について更に説明する。図３３では、（ａ）欄に図３３（ｂ）から図３３（ｅ）の運搬量の増量のバリエーションの共通の前提を示す。上記装置１において、リコータ１４が収納容器３側から収納容器４側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ層を作製容器５に形成するときの運搬工程の矢印に符号「ＡＮ」を付し、そのときのリコータ１４の移動先側の収納容器４に関して温度変化ΔＴが閾値β以下であると判定されて異常の兆候が検知されたことに符号「Ｄ」を付している。上記装置１では、異常の兆候の検知Ｄのすぐ次にリコータ１４が収容容器４側から収納容器３側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ層の上に直接的に第Ｎ＋１層を形成するときの運搬工程の矢印に符号「ＡＮ＋１」を付し、その「ＡＮ＋１」矢印の運搬工程での粉末材料の運搬量は「ＡＮ」矢印の運搬工程での粉末材料の運搬量αよりもγ分多いので、「ＡＮ＋１」矢印を「ＡＮ」矢印よりも太い矢印としている（図３３の（ｂ）欄参照）。
【0179】
しかし、異常の兆候の検知Ｄの直後にリコータ１４が収容容器４側から収納容器３側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ＋１層を作製容器５に形成するときの運搬工程（「ＡＮ＋１」矢印）では運搬量は増量されず、その次にリコータ１４が収容容器３側から収納容器４側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ＋１層の上に直接的に第Ｎ＋２層を形成するときの運搬工程（「ＡＮ＋２」矢印）での粉末材料の運搬量が「ＡＮ」矢印の運搬工程及び「ＡＮ＋１」矢印の運搬工程での粉末材料の運搬量よりもγ分多くされてもよい（図３３の（ｃ）欄参照）。
【0180】
また、異常の兆候の検知Ｄの次にリコータ１４が収容容器４側から収納容器３側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ＋１層を作製容器５に形成するときの運搬工程（「ＡＮ＋１」矢印）での運搬量も増量され、更にその次にリコータ１４が収容容器３側から収納容器４側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ＋２層を作製容器５に形成するときの運搬工程（「ＡＮ＋２」矢印）での粉末材料の運搬量も増量されてもよい（図３３の（ｄ）欄参照）。
【0181】
更に、図３３の（ｃ）欄と（ｄ）欄とを組み合わせたような（ｅ）欄に示す運搬量の増量も可能である。異常の兆候の検知Ｄの次にリコータ１４が収容容器４側から収納容器３側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ＋１層を作製容器５に形成するときの運搬工程（「ＡＮ＋１」矢印）では運搬量は増量されず、その次にリコータ１４が収容容器３側から収納容器４側に移動されて作製容器５に粉末材料８が運搬されて第Ｎ＋２層を作製容器５に形成するときの運搬工程（「ＡＮ＋２」矢印）での粉末材料の運搬量及びその次の運搬工程（「ＡＮ＋３」矢印）での粉末材料の運搬量が「ＡＮ」矢印の運搬工程及び「ＡＮ＋１」矢印の運搬工程での粉末材料の運搬量よりも多くされてもよい（図３３の（ｅ）欄参照）。
【0182】
図３３の（ｃ）から（ｅ）欄に示すタイミングで運搬量を増量させることで、異常の兆候の検知Ｄが行われた収納容器４側へリコータ１４を移動させるときに、粉末材料の運搬量が増量される。これにより、異常の兆候の検知Ｄが行われた収納容器４において異常の兆候があるか否かが再度判定及び評価され、よって異常の兆候の消失をより確実に確認することが可能になる。また、一度の異常の兆候の検知に関してリコータ１４が往復移動する少なくとも２つの所定の運搬工程で運搬量が増量されることで（図３３の（ｄ）欄及び（ｅ）欄を参照）、装置１の個体差などに起因する運搬量の誤差などもより確実に無視できるものにすることができ、よって異常の兆候をより確実に消失させることが可能になる。
【0183】
なお、図３３に基づく上記説明は、収納容器３側から収納容器４側にリコータ１４を移動させたときに収納容器４に関して異常の兆候が検知された場合についてのものであるが、収納容器４側から収納容器３側にリコータ１４を移動させたときに収納容器３に関して異常の兆候が検知されたときについても同様である。また、両収納容器３、４で連続して異常の兆候が検知されたときには、該当する複数の運搬工程において前述のように運搬量の増量が実行されるとよい。ただし、異常の兆候の検知後、該当する１つ又は複数の運搬工程での運搬量の増量を図るが、異常の兆候が更に検知されない限りは、その該当する１つ又は複数の運搬工程より先の運搬工程での運搬量は基準値である所定量に戻される。
【0184】
なお、貯留容器３Ｅ、４Ｅへの余剰な粉末材料８の流入を抑制するため、粉末床溶融結合装置１に更なる温度検出部２８ｄ、２８ｅが設けられ、更なる制御が行われてもよい。更なる温度検出部２８ｄ、２８ｅは例えば図１に破線で示すように、収納容器３、４における外側つまり貯留容器３Ｅ、４Ｅ側の粉末材料８の温度を測定するように配置される。なお、温度検出部２８ｄ、２８ｅは貯留容器３Ｅ、４Ｅにおける粉末材料の温度を測定するように設けられてもよい。温度検出部２８ｄ、２８ｅは接触式の温度検出装置であるが、温度検出部２８ａ～２８ｃと同様に非接触式の温度検出装置であってもよい。そして、このとき、図３４のフローチャートに基づく制御が行われるとよい。図３４のステップＳ３４０１～Ｓ３４０７、Ｓ３４１３及びＳ３４１５は図３２のステップＳ３２０１～Ｓ３２１１のそれぞれに対応するのでそれらの重複説明を省略する。
【0185】
ステップＳ３４０７で温度変化ΔＴが閾値βよりも大きいとき（ステップＳ３４０７で肯定判定）、ステップＳ３４０９で温度検出部２８ｄ又は２８ｅによりリコータ１４の移動先の収納容器３又は４に関する粉末材料８の温度ＴＥが検出される。そして、検出した温度ＴＥが閾値δ（ただし、δ＞０℃）よりも小さいか否かが判定される。閾値δは、例えばリコータ１４の移動先の収納容器が収納容器４であるときその収納容器４の外側の貯留容器４Ｅ側の端部にまで粉末材料８が至ったことを検知可能な温度として定められている。検出した温度ＴＥが閾値δよりも小さいとき（ステップＳ３４１１で肯定判定）、ステップＳ３４１３で粉末材料８の搬送量つまり運搬量は所定量αのままにされる。
【0186】
一方、検出した温度ＴＥが閾値δ以上であるとき（ステップＳ３４１１で否定判定）、ステップＳ３４１７で運搬量は減量される。この減量は、ここでは所定量αに所定減少量ε（ただし、ε＞０）を減算することで行われる。そして次の粉末材料８の搬送方向上流側の収納容器４からの粉末材料８の搬送つまり供給用テーブル７の上昇量は運搬量が所定量αから所定減少量εを差し引いた量に応じた分になるように制御される。なお、所定減少量εは定数であっても可変であってもよい。例えば、所定減少量εが可変であるとき、温度ＴＥの値に応じて所定減少量εは算出されるとよい。
【0187】
他方、ステップＳ３４０７でΔＴが閾値β以下であるとき（ステップＳ３４０７で否定判定）、ステップＳ３４１５で運搬量は上記のごとく増量される。
【0188】
以上、本開示に係る実施形態及びその変形例について説明したが、本開示はそれらに限定されない。本願の特許請求の範囲によって定義される本開示の精神及び範囲から逸脱しない限り、種々の置換、変更が可能である。上記実施形態及び変形例などは、上記に限定されず、矛盾しない範囲で種々の組み合わせなどが可能である。
【0189】
上記実施形態の粉末床溶融結合装置１では、収納容器３、４の温度を検出してその温度に基づいて粉末材料８がどの程度まで至ったかを評価して、異常の兆候又は前兆が認められる判定がなされたときに、リコータ１４が反対側に戻るときの粉末材料８の供給量つまり運搬量を多くし、これにより、非接触式温度検出部つまり非接触温度センサによる粉末搬送量最適化を可能にした。この判定は、温度変化ΔＴと閾値βとの単なる比較に基づいてなされたが、複数の閾値を用いて収納容器３、４に至った粉末材料８の位置を細かに判定してもよい。この場合、温度検出装置２８ｂ、２８ｃの各々は対応する収納容器３、４の複数の箇所に対応した複数の温度検出装置を有して構成され、それらの温度検出装置の各々による温度つまり温度変化と対応する閾値との比較が行われてもよい。なお、この場合も、温度変化の値を閾値と比較することに限定されず、例えば、上記のように検出した温度をそれに対応した温度と直接的に比較してもよい。
【符号の説明】
【0190】
１ 粉末床溶融結合装置
２ 筐体
３、４ 収納容器
３Ｅ、４Ｅ 貯留容器
５ 作製容器
６、７ 供給用テーブル
８ 粉末材料
９、１０、１２ 支持棒
１１ 造形用テーブル
１３ 運搬板
１４ リコータ
１５～１７ 上部加熱部
１８、１９ 反射板
２０～２７ ヒータ
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 温度検出部
２９ レーザ光出射部
４４ 造形物
２ 筐体
３、４ 収納容器
３Ｅ、４Ｅ 貯留容器
５ 作製容器
６、７ 供給用テーブル
８ 粉末材料
９、１０、１２ 支持棒
１１ 造形用テーブル
１３ 運搬板
１４ リコータ
１５～１７ 上部加熱部
１８、１９ 反射板
２０～２７ ヒータ
２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 温度検出部
２９ レーザ光出射部
４４ 造形物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】