(57)【要約】【課題】予備加熱時の作製容器内の周辺部の粉末材料と中央部の粉末材料との温度差をより一層小さくする粉末床溶融結合装置を提供すること。【解決手段】上から見たときに四角形状であり、上面が開口した容器５と、容器５の開口内に配置され、上面から粉末材料２６が供給されるテーブル１８と、容器５の側部のうちの角部５ｃ〜５ｆの各々に取り付けられ、角部５ｃ〜５ｆを介してテーブル１８上の粉末材料２６を加熱する複数のヒータ２０〜２３とを有する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上から見たときに四角形状であり、上面が開口した容器と、
前記容器の開口内に配置され、前記上面から粉末材料が供給されるテーブルと、
前記容器の側部のうちの角部の各々に取り付けられ、該角部を介して前記テーブル上の前記粉末材料を加熱する複数のヒータと
を有することを特徴とする粉末床溶融結合装置。
【請求項２】
前記ヒータは、上から見たときにＬ字状ヒータであり、
前記Ｌ字状ヒータは、前記容器の前記角部の外側に取り付けられ、
複数の前記Ｌ字状ヒータによって前記容器の前記側部が囲まれたことを特徴とする請求項１に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項３】
前記Ｌ字状ヒータの外装板の材料は、前記容器の材料と同じであることを特徴とする請求項２に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項４】
前記複数のＬ字状ヒータの外側に配置され、前記複数のＬ字状ヒータを締め付けて前記容器の前記角部に取り付ける締め付け部材を有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項５】
前記複数のＬ字状ヒータと前記締め付け部材との間に挟まれた断熱部材を有し、
前記断熱部材は、前記複数のＬ字状ヒータの各々の長さ方向の端部に対応する位置に配置され、前記Ｌ字状ヒータ側に突出する複数の突起を備えたことを特徴とする請求項４に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項６】
前記Ｌ字状ヒータは、幅方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記Ｌ字状ヒータの幅方向において一番上の領域から一番下の領域に向かうにつれて発熱量が小さくなり、
前記複数の領域のうち、発熱量が一番大きい前記一番上の領域が前記容器の前記上面側に配置され、発熱量が一番小さい前記一番下の領域が前記容器の下面側に配置されたことを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項７】
前記Ｌ字状ヒータは、長さ方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域のうち、前記Ｌ字状ヒータの角部に対応する領域は、該角部以外の直線部に対応する領域よりも発熱量が大きいことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項８】
前記容器は、前記角部の各々の下面に下から上に向かって開けられた穴を有し、
前記ヒータは、棒状ヒータであり、
前記棒状ヒータは、前記角部の前記下面から前記容器の前記穴内に挿入されて取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項９】
前記棒状ヒータは、長さ方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記棒状ヒータの長さ方向において一番上の領域から一番下の領域に向かうにつれて発熱量が小さくなり、
前記複数の領域のうち、発熱量が一番大きい前記一番上の領域が前記容器の前記上面側に配置され、発熱量が一番小さい前記一番下の領域が前記容器の下面側に配置されたことを特徴とする請求項８に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項１０】
前記容器の前記側部のうちの前記角部以外の直線部の各々の外側に取り付けられ、該直線部を介して前記テーブル上の前記粉末材料を加熱する複数の板状ヒータを更に有することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項１１】
前記板状ヒータは、幅さ方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記板状ヒータの幅方向において一番上の領域から一番下の領域に向かうにつれて発熱量が小さくなり、
前記複数の領域のうち、発熱量が一番大きい前記一番上の領域が前記容器の前記上面側に配置され、発熱量が一番小さい前記一番下の領域が前記容器の下面側に配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の粉末床溶融結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末床溶融結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、機能試験用試作部品や少量多品種の製品に使用される部品等を造形する造形装置への要望が増えてきている。【０００３】
このような造形装置としては、光造形装置や粉末床溶融結合装置などがある。これらの造形装置のうち、例えば、粉末床溶融結合装置では、作製容器内の造形用テーブルの上に粉末材料の薄層を形成する。次に、その粉末材料の薄層の特定の領域にレーザ光を照射することにより、粉末材料を溶融して結合し、固化して、この領域に固化層を形成する。このような粉末材料の薄層の形成、及びレーザ照射による固化層の形成を作製容器内で繰り返し行うことにより、固化層を積層していき、３次元造形物を作製する。【０００４】
その粉末床溶融結合装置では、作製容器の上方とその周囲にヒータを設け、これらのヒータによって粉末材料の薄層を予備加熱し、この薄層の温度を粉末材料の融点よりも少し低い温度まで上げておいてから、レーザ光を照射するようにする。【０００５】
これにより、粉末材料の薄層のうちのレーザ光の照射を受ける領域とその周辺の領域との温度差が小さくなり、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のを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３７０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述のヒータを設けていても、予備加熱を行っているときに、作製容器内の粉末材料のうち、作製容器の側部に接している周辺部の粉末材料が中央部の粉末材料よりも温度が低くなることがある。【０００８】
一方、作製容器内の全体で同じ形状で同じ大きさの造形物を多数作製する場合がある。この場合に、作製容器内の周辺部と中央部とで粉末材料の温度が大きく異なっていると、レーザ光を照射した後に生じる固化層の収縮の量が周辺部と中央部とで大きく異なることになる。これにより、作製された造形物の大きさや形状が周辺部と中央部とで異なってしまうことがある。【０００９】
以上より、粉末床溶融結合装置において、予備加熱時の作製容器内の周辺部の粉末材料と中央部の粉末材料との温度差をより一層小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の技術の一観点によれば、上から見たときに四角形状であり、上面が開口した容器と、前記容器の開口内に配置され、前記上面から粉末材料が供給されるテーブルと、前記容器の側部のうちの角部の各々に取り付けられ、該角部を介して前記テーブル上の前記粉末材料を加熱する複数のヒータとを有する粉末床溶融結合装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
開示の技術の一観点によれば、四角形状の容器の側部のうちの角部の各々にヒータが取り付けられているので、容器内の角部近傍の部分の粉末材料を確実に加熱することができる。【００１２】
これにより、予備加熱時に容器内の周辺部のうちの角部近傍の部分の粉末材料の温度を容器内の中央部の粉末材料の温度に近付けることができる。この結果、角部近傍の部分を含む周辺部の粉末材料と、中央部の粉末材料との温度差をより一層小さくすることができる。【００１３】
このため、容器内の全体で同じ形状で同じ大きさの造形物を多数作製した場合に、造形物の大きさや形状を周辺部と中央部とでほぼ同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る粉末床溶融結合装置の構成の概要を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、収納容器、作製容器、側部加熱部、運搬板、リコータ、上部加熱部、温度検出部、及びレーザ光照射部の構成を説明する上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図３】図３（ａ）は、作製容器の構造を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、その構造を示す側面図であり、図３（ｃ）は、その構造を示す上面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の側部加熱部のＬ字状ヒータの構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、Ｌ字状ヒータの電気的な構成の一例を示す回路図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、４つのＬ字状ヒータの作製容器への取り付け方法を説明する図（その１）である。
【図７】図７（ａ），（ｂ）は、４つのＬ字状ヒータの作製容器への取り付け方法を説明する図（その２）である。
【図８】図８（ａ），（ｂ）は、４つのＬ字状ヒータの作製容器への取り付け方法を説明する図（その３）である。
【図９】図９は、断熱部材の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、４つのＬ字状ヒータの電気的な接続方法を説明する図である。
【図１１】図１１（ａ），（ｂ）は、バッファ層の形成方法を説明する図（その１）である。
【図１２】図１２は、バッファ層の形成方法を説明する図（その２）である。
【図１３】図１３は、造形物の作製方法を説明する図（その１）である。
【図１４】図１４（ａ），（ｂ）は、造形物の作製方法を説明する図（その２）である。
【図１５】図１５は、造形物の作製方法を説明する図（その３）である。
【図１６】図１６（ａ），（ｂ）は、造形物の作製方法を説明する図（その４）である。
【図１７】図１７は、造形物の作製方法を説明する図（その５）である。
【図１８】図１８は、第１の実施形態の粉末床溶融結合装置において、予備加熱を行っているときの運搬板及び作製容器内の粉末材料の状態を説明する図である。
【図１９】図１９（ａ）は、第１の比較例の粉末床溶融結合装置のうちの作製容器及び側部加熱部の構成を示す側面図であり、図１９（ｂ）は、それらの構成を示す上面図である。
【図２０】図２０は、第１の比較例の粉末床溶融結合装置において、予備加熱を行っているときの運搬板及び作製容器内の粉末材料の状態を説明する図である。
【図２１】図２１（ａ）は、第２の比較例の粉末床溶融結合装置のうちの作製容器及び側部加熱部の構成を示す側面図であり、図２１（ｂ）は、それらの構成を示す上面図である。
【図２２】図２２は、上部加熱部の棒状ヒータの非発熱部と作製容器の側部との位置関係を説明する図である。
【図２３】図２３は、変形例２のＬ字状ヒータの構成を示す斜視図である。
【図２４】図２４（ａ）は、第２の実施形態の粉末床溶融結合装置のうちの作製容器及び側部加熱部の構成を示す側面図であり、図２４（ｂ）は、それらの構成を示す上面図である。
【図２５】図２５は、側部加熱部の棒状ヒータの構成を示す斜視図である。
【図２６】図２６は、側部加熱部の板状ヒータの構成を示す側面図である。
【図２７】図２７は、作製容器の側部における棒状ヒータの発熱量が異なる複数の領域及び板状ヒータの発熱量が異なる複数の領域の位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る粉末床溶融結合装置の構成の概要を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る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内の粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器５が収容される。これらの容器３〜５は、図示しない扉を介して筐体２に出し入れされる。
【００１８】
また、容器３〜５のうち、作製容器５の側部には、横から作製容器５内の粉末材料を加熱する側部加熱部６が設けられている。更に、図示しないものの、後述する作製容器５の造形用テーブルの下面には、下から作製容器５内の粉末材料を加熱する下部加熱部が設けられる。
【００１９】
収納容器３，４及び作製容器５の上には運搬板７が設置されている。その運搬板７の上面には、収納容器３又は収納容器４から運搬板７を介して作製容器５に粉末材料を運搬するリコータ８が配置されている。一方、図示しないものの、運搬板７の下面には、運搬板７上の粉末材料を加熱する運搬板加熱部が設けられる。
【００２０】
運搬板７の上方には、上から作製容器５内の粉末材料を加熱する上部加熱部９が設けられている。また、図示しないものの、運搬板７の上方には、上から収納容器３，４内の粉末材料を加熱する上部加熱部も設けられる。
【００２１】
以上の収納容器３，４、作製容器５、側部加熱部６、運搬板７、リコータ８、及び上部加熱部９等が筐体２内に配置される。
【００２２】
一方、筐体２の上部には、２つの窓１０，１１が組み込まれている。これらの窓１０，１１のうち、一方の窓１０の上方には、作製容器５内の粉末材料の温度を検出する温度検出部１２が配置されている。また、図示しないものの、筐体２の上方には、収納容器３，４内の粉末材料の温度を検出する温度検出部も設けられる。
【００２３】
そして、他方の窓１１の上方には、作製容器５内の粉末材料にレーザを照射するレーザ光照射部１３が配置されている。
【００２４】
更に、筐体２の外には、側部加熱部６、リコータ８、上部加熱部９、温度検出部１２、及びレーザ光照射部１３等を制御する制御部１４が設けられている。
【００２５】
なお、粉末床溶融結合装置１で使用する粉末材料の種類は、特に限定されない。例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、及びポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの樹脂が粉末材料として使用し得る。
【００２６】
以下、前述した粉末床溶融結合装置１の各部の構成について説明する。
【００２７】
図２（ａ）は、収納容器３，４、作製容器５、側部加熱部６、運搬板７、リコータ８、上部加熱部９、温度検出部１２、及びレーザ光照射部１３の構成を説明する上面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
【００２８】
まず、収納容器３，４について説明する。
【００２９】
図２に示すように、収納容器３，４は、上から見たときに略矩形状であり、上面及び下面が開口した筒状の容器である。収納容器３，４は、冷間圧延鋼板やアルミニウム合金などの金属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る。造形物をより高精度に作製する場合には、切削された金属板を組み合わせることによって収納容器３，４が形成されてもよい。
【００３０】
収納容器３，４の上面には、側部を囲む額縁状のフランジ３ａ，４ａが取り付けられている。フランジ３ａ，４ａは収納容器３，４の補強材として供される。
【００３１】
また、収納容器３，４の開口内には、供給用テーブル１４，１５が置かれている。その供給用テーブル１４，１５の下面に、図示しないドライバに接続された支持棒１６，１７が取り付けられている。制御部１４によってこのドライバを駆動することにより、支持棒１６，１７を介して供給用テーブル１４，１５が収納容器３，４の開口内を昇降する。
【００３２】
次に、作製容器５について説明する。
【００３３】
図３（ａ）は、作製容器５の構造を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、その構造を示す側面図であり、図３（ｃ）は、その構造を示す上面図である。
【００３４】
図２及び図３に示すように、作製容器５は、上から見たときに略正方形状であり、上面及び下面が開口した筒状の容器である。作製容器５も、冷間圧延鋼板やアルミニウム合金などの金属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る。造形物をより高精度に作製する場合には、切削された金属板を組み合わせることによって作製容器５が形成されてもよい。
【００３５】
作製容器５の上面には、側部を囲む額縁状のフランジ５ａが取り付けられている。また、作製容器５の上面と下面との間には、側部を囲む額縁状のリブ５ｂが取り付けられている。フランジ５ａ及びリブ５ｂは作製容器５の補強材として供される。
【００３６】
作製容器５の開口内には、造形用テーブル１８が置かれている。図示しないものの、造形用テーブル１８の下面にはスペーサが取り付けられる。このスペーサには開口が設けられており、この開口内の造形用テーブル１８の下面に、前述した下部加熱部として板状の抵抗加熱型ヒータが取り付けられる。
【００３７】
そのスペーサの下面に、図示しないドライバに接続された支持棒１９が取り付けられている。制御部１４によってこのドライバを駆動することにより、支持棒１９を介して造形用テーブル１８が作製容器５の開口内を昇降する。
【００３８】
また、作製容器５の側部の４つの角の各々は丸められている。以下、作製容器５の側部のうちの丸められた部分のことを角部５ｃ〜５ｆと呼ぶ。また、角部５ｃ〜５ｆ以外の直線状の部分のことを直線部５ｇ〜５ｊと呼ぶ。
【００３９】
作製容器５の大きさは特に限定されない。例えば、作製容器５の４つの側部の各々の長さＬは３４０ｍｍであり、高さＨは４７０ｍｍである。また、角部５ｃ〜５ｆの外側の曲率半径Ｒは２５ｍｍである。
【００４０】
続いて、作製容器５の側部に設けられる側部加熱部６について説明する。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、側部加熱部６は、４つのＬ字状ヒータ２０〜２３を有している。
【００４２】
図４は、Ｌ字状ヒータの構成を示す斜視図である。この図４では、Ｌ字状ヒータ２０〜２３のうちのＬ字状ヒータ２０の構成を例示する。
【００４３】
図４に示すように、Ｌ字状ヒータ２０は、上から見たときにＬ字状のヒータであり、平坦な板状のヒータをＬ字状に曲げることによって形成される。この板状のヒータは、マイカなどの薄い板状の絶縁体の周囲全体に発熱体としてニクロム線などの金属線を巻き付け、その絶縁体及び金属線の周囲を亜鉛めっき鋼板などの薄い外装板で覆うことによって形成された抵抗加熱型ヒータである。
【００４４】
そのＬ字状ヒータ２０は、外部から発熱体としての金属線に電圧を印加するための配線２０ａ〜２０ｄを備えている。
【００４５】
更に、Ｌ字状ヒータ２０は、その内部に図示しない温度センサを備える。この温度センサは、Ｌ字状ヒータ２０自身の温度を検出し、検出した温度のデータを制御部１４に送信する。制御部１４は、その温度データに基づいてＬ字状ヒータ２０の発熱量を調整する。
【００４６】
また、作製容器５の側部の角と同様に、Ｌ字状ヒータ２０の角も丸められている。以下、Ｌ字状ヒータ２０の丸められた部分のことを角部２０ｅと呼ぶ。また、角部２０ｅ以外の直線状の部分のことを直線部２０ｆ，２０ｇと呼ぶ。
【００４７】
Ｌ字状ヒータ２０の大きさは、作製容器５の大きさに応じて設定される。例えば、Ｌ字状ヒータ２０の辺の各々の長さｌは、作製容器５の側部の長さＬの半分の１７０ｍｍである。幅ｗは、作製容器５のフランジ５ａとリブ５ｂとの間の長さよりも短く、３００ｍｍである。また、角部２０ｅの内側の曲率半径ｒは、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆと隙間なく接触するように、角部５ｃ〜５ｆの外側の曲率半径Ｒと同じ２５ｍｍである。
【００４８】
更にまた、図４において一点鎖線で示すように、Ｌ字状ヒータ２０には、幅方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域２０ｈ〜２０ｋが形成される。これらの領域２０ｈ〜２０ｋについて説明する。
【００４９】
図５は、Ｌ字状ヒータ２０の電気的な構成の一例を示す回路図である。
【００５０】
図５に示すように、Ｌ字状ヒータ２０は、前述の発熱体として抵抗率が異なる４本の金属線２０ｌ〜２０ｏを有している。
【００５１】
その金属線２０ｌ〜２０ｏのうち、抵抗率が一番大きい金属線２０ｌが、Ｌ字状ヒータ２０の幅方向において一番上の領域２０ｈに配置されている。続いて、抵抗率が二番目及び三番目に大きい金属線２０ｍ及び２０ｎが、それぞれ上から二番目及び三番目の領域２０ｉ及び２０ｊに配置されている。そして、抵抗率が一番小さい金属線２０ｏが、一番下の領域２０ｋに配置されている。
【００５２】
更に、金属線２０ｌと金属線２０ｍは、配線２０ａと配線２０ｂとの間で並列接続されている。また、金属線２０ｎと金属線２０ｏは、配線２０ｃと配線２０ｄとの間で並列接続されている。
【００５３】
このような電気的な構成により、配線２０ｂと配線２０ｄとを接続して、配線２０ａと配線２０ｃとの間に電圧を印加したときに、Ｌ字状ヒータ２０では、表面のほぼ全体が発熱すると共に、幅方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなる複数の領域２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ及び２０ｋが形成される。
【００５４】
Ｌ字状ヒータ２０はこのように構成されている。また、残りのＬ字状ヒータ２１〜２３も、Ｌ字状ヒータ２０と同じ構成を有している。
【００５５】
このような４つのＬ字状ヒータ２０〜２３が、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆに取り付けられる。その取り付け方法について説明する。
【００５６】
図６〜図８は、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の作製容器５への取り付け方法を説明する図である。
【００５７】
なお、図６（ａ），図７（ａ）及び図８（ａ）は、作製容器５を横から見たときの図であり、図６（ｂ），図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、作製容器５を上から見たときの図である。また、図６（ｂ），図７（ｂ）及び図８（ｂ）では、説明を理解し易くするために作製容器５のフランジ５ａ及びリブ５ｂの図示を省略している。
【００５８】
まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように、前述の４つのＬ字状ヒータ２０〜２３を用意する。
【００５９】
そして、Ｌ字状ヒータ２０〜２３のうち、Ｌ字状ヒータ２０を作製容器５の角部５ｃの外側に配置し、Ｌ字状ヒータ２１を角部５ｄの外側に配置し、Ｌ字状ヒータ２２を角部５ｅの外側に配置し、そしてＬ字状ヒータ２３を角部５ｆの外側に配置することにより、Ｌ字状ヒータ２０〜２３によって作製容器５の側部を囲む。
【００６０】
このとき、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の発熱量が一番大きい一番上の領域（例えば、Ｌ字状ヒータ２０の場合には領域２０ｈ）が作製容器５のフランジ５ａ側となり、発熱量が一番小さい一番下の領域（例えば、Ｌ字状ヒータ２０の場合には領域２０ｋ）がリブ５ｂ側となるように、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の各々を作製容器５のフランジ５ａとリブ５ｂとの間に配置する。
【００６１】
次に、Ｌ字状ヒータ２０〜２３を覆う断熱部材を用意する。
【００６２】
図９は、その断熱部材の構成を示す図である。
【００６３】
図９に示すように、断熱部材２４は帯状の部材である。断熱部材２４の一方の表面には、幅方向に延びる帯状の突起２４ａが複数設けられている。複数の突起２４ａのうち、近接する２本の突起２４ａが１組となり、各組の突起２４ａが断熱部材２４の長さ方向において所定の間隔で複数箇所に配置されている。なお、断熱部材２４の長さ方向の両方の端部に配置されている２本の突起２４ａも１組となる。
【００６４】
断熱部材２４及び突起２４ａの材料は、特に限定されない。例えば、断熱部材２４及び突起２４ａの材料として、断熱性及び柔軟性を備えたシリコーン製のスポンジシートを使用し得る。
【００６５】
また、断熱部材２４の大きさは、作製容器５及びＬ字状ヒータ２０〜２３の大きさに応じて設定される。例えば、断熱部材２４の長さｌ１は、作製容器５の４つの側部の長さＬの合計と同じ１３６０ｍｍである。また、幅ｗ１は、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の幅ｗと同じ３００ｍｍである。
【００６６】
更に、１組の突起２４ａと１組の突起２４ａとの間隔ｌ２は、作製容器５の側部の長さＬと同じ３４０ｍｍである。また、各組の２本の突起２４ａ間の間隔ｌ３は、５０ｍｍ程度である。
【００６７】
そして、図７（ａ），（ｂ）に示すように、Ｌ字状ヒータ２０〜２３を囲むように断熱部材２４を配置する。
【００６８】
このとき、突起２４ａがある断熱部材２４の表面がＬ字状ヒータ２０〜２３側となるようにすると共に、各組の２本の突起２４ａが、それぞれ向かい合うＬ字状ヒータ２０，２１の端部、Ｌ字状ヒータ２１，２２の端部、Ｌ字状ヒータ２２，２３の端部、及びＬ字状ヒータ２３，２０の端部に位置するように、断熱部材２４を配置する。
【００６９】
次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、Ｌ字状ヒータ２０〜２３及び断熱部材２４を作製容器５に取り付ける締め付け部材２５を用意する。
【００７０】
その締め付け部材２５は、２つのＵ字状金具２５ａと、２つの矩形状金具２５ｂを有している。
【００７１】
これらの金具２５ａ，２５ｂのうち、Ｕ字状金具２５ａは、上から見たときにＵ字状の金具であり、薄い金属板をＵ字状に曲げることによって形成される。また、Ｕ字状金具２５ａは、長さ方向の両方の端部にそれぞれ３つのねじ留め具２５ｃを備えている。このねじ留め具２５ｃには、図示しないねじ孔が設けられる。
【００７２】
一方、矩形状金具２５ｂは、横から見たときに矩形状の金具であり、薄い金属板から形成される。矩形状金具２５ｂも、長さ方向の両方の端部にそれぞれ３つのねじ留め具２５ｄを備えている。このねじ留め具２５ｄにも、図示しないねじ孔が設けられる。
【００７３】
締め付け部材２５は、金具２５ａ，２５ｂに加えて、更にねじ留め具２５ｃのねじ孔及びねじ留め具２５ｄのねじ孔に対応する１２個のねじ２５ｅを有している。
【００７４】
なお、金具２５ａ，２５ｂの大きさと、ねじ留め具２５ｃ，２５ｄ及びねじ２５ｅの数は特に限定されず、作製容器５及びＬ字状ヒータ２０〜２３の大きさに応じて設定される。
【００７５】
次いで、締め付け部材２５を断熱部材２４の外側に配置する。例えば、一方のＵ字状金具２５ａを、外側から作製容器５の角部５ｃ、角部５ｆ、及び角部５ｃ，５ｆ間の直線部５ｊを覆うように配置すると共に、他方のＵ字状金具２５ａを、外側から作製容器５の角部５ｄ、角部５ｅ、及び角部５ｄ，５ｅ間の直線部５ｈを覆うように配置する。更に、一方の矩形状金具２５ｂを、外側から作製容器５の直線部５ｇの一部を覆うように配置すると共に、他方の矩形状金具２５ｂを、外側から作製容器５の直線部５ｉの一部を覆うように配置する。
【００７６】
次いで、ねじ２５ｅの１つをＵ字状金具２５ａのねじ留め具２５ｃのねじ孔の１つに回していき、続いてこのねじ留め具２５ｃと向き合う矩形状金具２５ｂのねじ留め具２５ｄのねじ孔に回していくことにより、１組のねじ留め具２５ｃ，２５ｄを接続する。これと同じようにして、残りの１１個のねじ２５ｅによって残りの１１組のねじ留め具２５ｃ，２５ｄも接続する。
【００７７】
そして、１２個のねじ２５ｅの各々を更に回して、締め込んでいくことにより、金具２５ａ，２５ｂによって断熱部材２４及びＬ字状ヒータ２０〜２３を締め付ける。
【００７８】
このようにして、Ｌ字状ヒータ２０〜２３が作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの外側に接触して取り付けられる。また、断熱部材２４の突起２４ａが潰れながらＬ字状ヒータ２０〜２３の長さ方向の端部に押し付けられ、更にそのＬ字状ヒータ２０〜２３の端部が作製容器５の直線部５ｇ〜５ｊに押し付けられる。
【００７９】
このとき、本実施形態では、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の角部２０ｅ〜２３ｅの曲率半径ｒが、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの曲率半径Ｒと同じであるので、図８（ｂ）に示すようにＬ字状ヒータ２０〜２３の角部２０ｅ〜２３ｅの内側表面の全体が、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの外側表面に接触する。これに伴って、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の直線部２０ｆ〜２３ｆ，２０ｇ〜２３ｇの内側表面の全体も、作製容器５の直線部５ｇ〜５ｊの外側表面に接触する。
【００８０】
なお、締め付け部材２５の構成は、Ｕ字状金具２５ａ、矩形状金具２５ｂ、及びねじ２５ｅに限定されない。例えば、作製容器５の側部を囲む金属製のバンドを複数本用意して、これらのバンドによって締め付け部材２５を構成してもよい。
【００８１】
このようにしてＬ字状ヒータ２０〜２３が作製容器５に取り付けられた後、Ｌ字状ヒータ２０〜２３同士が電気的に接続される。その電気的な接続方法について説明する。
【００８２】
図１０は、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の電気的な接続方法を説明する図である。
【００８３】
前述のように、Ｌ字状ヒータ２０は、発熱体として抵抗率が異なる４本の金属線２０ｌ〜２０ｏを有している。
【００８４】
また、図１０に示すように、Ｌ字状ヒータ２１〜２３も、Ｌ字状ヒータ２０と同じく発熱体として抵抗率が異なる４本の金属線２１ｌ〜２１ｏ，２２ｌ〜２２ｏ，２３ｌ〜２３ｏを有している。
【００８５】
そして、Ｌ字状ヒータ２１では、抵抗率が一番大きい金属線２１ｌと抵抗率が二番目に大きい金属線２１ｍが、配線２１ａと配線２１ｂとの間で並列接続されている。また、抵抗率が三番目に大きい金属線２１ｎと抵抗率が一番小さい金属線２１ｏが、配線２１ｃと配線２１ｄとの間で並列接続されている。
【００８６】
Ｌ字状ヒータ２２では、抵抗率が一番大きい金属線２２ｌと抵抗率が二番目に大きい金属線２２ｍが、配線２２ａと配線２２ｂとの間で並列接続されている。また、抵抗率が三番目に大きい金属線２２ｎと抵抗率が一番小さい金属線２２ｏが、配線２２ｃと配線２２ｄとの間で並列接続されている。
【００８７】
Ｌ字状ヒータ２３では、抵抗率が一番大きい金属線２３ｌと抵抗率が二番目に大きい金属線２３ｍが、配線２３ａと配線２３ｂとの間で並列接続されている。また、抵抗率が三番目に大きい金属線２３ｎと抵抗率が一番小さい金属線２３ｏが、配線２３ｃと配線２３ｄとの間で並列接続されている。
【００８８】
このような電気的な構成を有するＬ字状ヒータ２０〜２３のうち、作製容器５の角部５ｃに取り付けられたＬ字状ヒータ２０と、角部５ｄに取り付けられたＬ字状ヒータ２１とを１組にして電気的に接続すると共に、角部５ｅに取り付けられたＬ字状ヒータ２２と、角部５ｆに取り付けられたＬ字状ヒータ２３とを１組にして電気的に接続する。
【００８９】
Ｌ字状ヒータ２０，２１の組については、Ｌ字状ヒータ２０の配線２０ｂとＬ字状ヒータ２１の配線２１ａとを接続し、Ｌ字状ヒータ２１において配線２１ｂと配線２１ｄとを接続し、Ｌ字状ヒータ２１の配線２１ｃとＬ字状ヒータ２０の配線２０ｄとを接続する。
【００９０】
また、Ｌ字状ヒータ２２，２３の組については、Ｌ字状ヒータ２３の配線２３ｂとＬ字状ヒータ２２の配線２２ａとを接続し、Ｌ字状ヒータ２２において配線２２ｂと配線２２ｄとを接続し、Ｌ字状ヒータ２２の配線２２ｃとＬ字状ヒータ２３の配線２３ｄとを接続する。
【００９１】
そして、Ｌ字状ヒータ２０の配線２０ａ及び配線２０ｃと、Ｌ字状ヒータ２３の配線２３ａ及び配線２３ｃとを、図示しない粉末床溶融結合装置１の電源に接続する。
【００９２】
図２に戻って、運搬板７及びリコータ８について説明する。
【００９３】
図２に示すように、粉末材料が運搬される運搬板７は、上面７ａ及び下面７ｂが平坦な板状の部材であり、冷間圧延鋼板などの鋼板から形成される。
【００９４】
運搬板７には、粉末材料が出し入れされる３つの開口７ｃ〜７ｅが設けられている。開口７ｃ〜７ｅのうち、図２では左側の開口７ｃと右側の開口７ｅとは、収納容器３，４の上面の開口と同じ形状及び大きさとなっている。一方、中央の開口７ｄは、作製容器５の上面の開口と同じ形状及び大きさとなっている。
【００９５】
筐体２内に容器３〜５が収容されるときには、左側の開口７ｃの下に収納容器３が配置され、中央の開口７ｄの下に側部加熱部６付きの作製容器５が配置され、右側の開口７ｅの下に収納容器４が配置される。
【００９６】
そして、図示しないリフトによって容器３〜５が持ち上げられて、収納容器３のフランジ３ａの上面、作製容器５のフランジ５ａの上面、及び収納容器４のフランジ４ａの上面が運搬板７の下面７ｂに接触する。
【００９７】
このようにして、運搬板７の開口７ｃ、開口７ｄ、及び開口７ｅが、それぞれ収納容器３の上面の開口、作製容器５の上面の開口、及び収納容器４の上面の開口に連通する。
【００９８】
その後、収納容器３の供給用テーブル１４の下面、作製容器５の造形用テーブル１８の下面、及び収納容器４の供給用テーブル１５の下面に、それぞれ対応する支持棒１６、支持棒１９、及び支持棒１７が取り付けられる。
【００９９】
このようにして、供給用テーブル１４は運搬板７及び収納容器３の開口内を昇降可能となり、造形用テーブル１８は運搬板７及び作製容器５の開口内を昇降可能となり、供給用テーブル１５は運搬板７及び収納容器４の開口内を昇降可能となる。
【０１００】
また、運搬板７の下面７ｂのうちの中央の開口７ｄの周囲には、前述の図示しない運搬板加熱部として板状の抵抗加熱型ヒータが取り付けられる。
【０１０１】
一方、運搬板７の上面７ａにはリコータ８が設けられている。リコータ８は、細長い板状の部材であり、造形物を作製する前には運搬板７の左側の端部又は右側の端部に配置されている。
【０１０２】
リコータ８は、図示しないドライバに接続されている。制御部１４によってこのドライバを駆動することにより、リコータ８は運搬板７の上面７ａを左右に移動する。
【０１０３】
次に、上部加熱部９及び温度検出部１２について説明する。
【０１０４】
上部加熱部９は、４本の棒状ヒータ２７〜３０を有している。棒状ヒータ２７〜３０の各々は、細長い円柱状の赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、図２に示すように運搬板７の上方、且つ作製容器５の側部の内側において作製容器５の側部の各々と平行に設置されている。
【０１０５】
また、温度検出部１２は、赤外線によって運搬板７及び作製容器５の開口内の粉末材料の表面温度を検出する機器であり、図２に示すように運搬板７の上方、且つ作製容器５の側部の内側に設置されている。
【０１０６】
温度検出部１２は、検出した表面温度のデータを制御部１４に送信する。制御部１４は、その表面温度のデータに基づいて棒状ヒータ２７〜３０の発熱量を調整する。
【０１０７】
なお、本実施形態では、１つの作製容器５に対して１つの温度検出部１２を備えているが、この構成に限定されない。例えば、運搬板７及び作製容器５の開口内の粉末材料の表面温度をより高精度に検出するために、１つの作製容器５に対して複数個の温度検出部１２を用意して、温度検出部１２の各々を、運搬板７の上方、且つ作製容器５の側部の内側において互いに異なる位置に配置してもよい。
【０１０８】
次に、レーザ光出射部１３について説明する。
【０１０９】
レーザ光出射部１３は、運搬板７及び作製容器５の開口内の粉末材料の表面にレーザ光を出射し、走査する機器であり、図２に示すように運搬板７の上方、且つ作製容器５の側部の内側に設置されている。
【０１１０】
レーザ光出射部１３は、図示しないものの、エネルギービームとしてレーザ光を出射する光源と、レーザ光の出射角度を変えてレーザ光を走査するミラーと、レーザ光の焦点距離を変えて粉末材料の表面に合わせるレンズと、ミラー及びレンズを駆動するドライバなどの部品を備えている。これらの部品のうち、光源及びドライバは、制御部１４によって制御される。
【０１１１】
なお、本実施形態では、エネルギービームとしてレーザ光を採用しているが、これに限定されない。例えば、エネルギービームとして電子ビームを採用してもよい。
【０１１２】
本実施形態の粉末床溶融結合装置１は以上のように構成されている。
【０１１３】
次に、本実施形態の粉末床溶融結合装置１において行う造形物の作製方法について説明する。
【０１１４】
粉末床溶融結合装置１では、作製容器５内で作製された造形物が造形用テーブル１８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１８の上に複数の粉末材料の薄層からなるバッファ層を形成しておく。
【０１１５】
まず、そのバッファ層の形成方法について説明する。図１１及び図１２は、バッファ層の形成方法を説明する図である。
【０１１６】
バッファ層を形成する前の粉末床溶融結合装置１は、例えば、図２に示した状態となっている。すなわち、収納容器３，４に粉末材料２６が供給されて、供給用テーブル１４，１５を上昇させることによって、運搬板７及び収納容器３の開口内の粉末材料２６の上面と、運搬板７及び収納容器４の開口内の粉末材料２６の上面とが、運搬板７の上面７ａ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１８を上昇させることによって、造形用テーブル１８の上面が運搬板７の上面７ａと同じ高さになっている。更にまた、リコータ８が運搬板７の左側の端部に配置されている。
【０１１７】
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、制御部１４は、左側の収納容器３の供給用テーブル１４を上昇させて、運搬板７の開口７ｃから粉末材料２６を突出させる。更に、作製容器５の造形用テーブル１８を粉末材料２６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の供給用テーブル１５も下降させる。
【０１１８】
続いて、制御部１４は、リコータ８を右側に移動させる。これにより、開口７ｃから突出した収納容器３の粉末材料２６を掻き取り、運搬板７の上面７ａを介して開口７ｄまで運搬して、運搬板７及び作製容器５の開口内に供給する。
【０１１９】
このようにして、図１１（ａ）に示すように、造形用テーブル１８の上に第１層目の粉末材料２６の薄層３１を形成する。
【０１２０】
その薄層３１の形成に使用されずに残った粉末材料２６については、リコータ８を更に右側に移動させることにより、その粉末材料２６を運搬板７の上面７ａを介して開口７ｅまで運搬し、運搬板７及び収納容器４の開口内に収納する。
【０１２１】
次に、制御部１４は、収納容器４の供給用テーブル１５を上昇させて、運搬板７の開口７ｅから粉末材料２６を突出させる。更に、作製容器５の造形用テーブル１８を粉末材料２６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１４も下降させる。
【０１２２】
続いて、制御部１４は、リコータ８を左側に移動させる。これにより、開口７ｅから突出した収納容器４の粉末材料２６を掻き取り、運搬板７の開口７ｄまで運搬して、運搬板７及び作製容器５の開口内に供給する。
【０１２３】
このようにして、図１１（ｂ）に示すように、第１層目の薄層３１の上に第２層目の粉末材料２６の薄層３２を形成する。
【０１２４】
残った粉末材料２６については、リコータ８を更に左側に移動させることにより、その粉末材料２６を運搬板７の開口７ｃまで運搬し、運搬板７及び収納容器３の開口内に収納する。
【０１２５】
その後、運搬板７及び作製容器５の開口内において、第１層目の薄層３１の形成と同様にして、第２層目の薄層３２の上に第３層目の粉末材料２６の薄層３３を形成し、更に第２層目の薄層３２の形成と同様にして、第３層目の薄層３３の上に第４層目の粉末材料２６の薄層３４を形成する。
【０１２６】
このようにして、粉末材料２６の薄層の形成を繰り返すことにより、図１２に示すように、造形用テーブル１８の上に粉末材料２６の薄層を複数積層して、運搬板７及び作製容器５の開口内に所定の厚さ、例えば１０ｍｍのバッファ層３１〜３４を形成する。
【０１２７】
なお、図１２では、便宜上、４層の粉末材料２６の薄層３１〜３４からなるものをバッファ層として示しているが、バッファ層を構成する粉末材料２６の薄層の層数はバッファ層の厚さに応じた層数となる。
【０１２８】
また、制御部１４は、バッファ層３１〜３４の形成開始と同時に、側部加熱部６のＬ字状ヒータ２０〜２３及び上部加熱部９の棒状ヒータ２７〜３０を含む、前述した粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにする。
【０１２９】
そして、制御部１４は、それらのヒータのうち、例えば、側部加熱部６については、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の温度センサで検出したＬ字状ヒータ２０〜２３自身の温度のデータに基づいてＬ字状ヒータ２０〜２３の発熱量を調整する。また、制御部１４は、上部加熱部９については、温度検出部１２で検出した運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６の表面温度のデータに基づいて棒状ヒータ２７〜３０の発熱量を調整する。更にまた、制御部１４は残りのヒータの発熱量も調整する。
【０１３０】
これらにより、制御部１４は、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６の温度を、造形物の作製を開始するのに適した温度、例えば、粉末材料２６の融点よりも１０℃〜１５℃程度低い温度まで上げ、更にこの適温を維持する。
【０１３１】
例えば、粉末材料２６としてＰＰＳを使用した場合には、ＰＰＳの融点は約２８０℃であるので、制御部１４は、適温として約２６５〜２７０℃まで上げて、この温度を維持する。
【０１３２】
このようにしてバッファ層３１〜３４に対する予備加熱を行う。なお、このバッファ層３１〜３４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おいてもよい。
【０１３３】
次に、バッファ層３１〜３４を形成した後に行う造形物の作製方法について説明する。図１３〜図１７は、造形物の作製方法を説明する図である。
【０１３４】
制御部１４は、バッファ層３１〜３４を形成する間だけでなく、以下に説明するようにバッファ層３１〜３４の上に造形物を作製する間も、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６に対して予備加熱を行う。
【０１３５】
すなわち、制御部１４は、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータの発熱量を調整して、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６の温度を、前述した適温に維持する。
【０１３６】
その上で、制御部１４は、例えば、収納容器３の供給用テーブル１４を上昇させて、運搬板７の開口７ｃから粉末材料２６を突出させる。更に、作製容器５の造形用テーブル１８を粉末材料２６の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、収納容器４の供給用テーブル１５も下降させる。
【０１３７】
続いて、制御部１４は、リコータ８を右側に移動させる。これにより、開口７ｃから突出した収納容器３の粉末材料２６を掻き取り、運搬板７の開口７ｄまで運搬して、運搬板７及び作製容器５の開口内に供給する。
【０１３８】
このようにして、図１３に示すように、バッファ層３１〜３４のうちの最上層の薄層３４の上に、造形物作製用としては第１層目の粉末材料２６の薄層３５を形成する。
【０１３９】
次に、制御部１４は、作製する３次元造形物のスライスデータ（描画パターン）に基づいて、レーザ光出射部１３のミラー及びレンズの動きを制御すると共に、光源の出力を制御して、図１４（ａ）に示すように、第１層目の粉末材料２６の薄層３５にレーザ光を出射させ、走査させることにより、第１層目の薄層３５のうちの特定の領域の粉末材料２６を溶融して結合し、固化する。
【０１４０】
この結果、図１４（ｂ）に示すように、第１層目の薄層３５の特定の領域に第１層目の固化層３５ａを形成する。その後、制御部１４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
【０１４１】
次に、制御部１４は、収納容器４の供給用テーブル１５を上昇させて、運搬板７の開口７ｅから粉末材料２６を突出させる。更に、作製容器５の造形用テーブル１８を粉末材料２６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１４も下降させる。
【０１４２】
続いて、制御部１４は、リコータ８を左側に移動させる。これにより、開口７ｅから突出した収納容器４の粉末材料２６を掻き取り、運搬板７の開口７ｄまで運搬して、運搬板７及び作製容器５の開口内に供給する。
【０１４３】
このようにして、図１５に示すように、第１層目の固化層３５ａが形成された粉末材料２６の薄層３５の上に、第２層目の粉末材料２６の薄層３６を形成する。
【０１４４】
次に、制御部１４は、レーザ光出射部１３を制御して、図１６（ａ）に示すように、第２層目の粉末材料２６の薄層３６にレーザ光を出射させ、走査させることにより、第２層目の薄層３６のうちの特定の領域の粉末材料２６を溶融して結合し、固化する。
【０１４５】
この結果、図１６（ｂ）に示すように、第２層目の薄層３６の特定の領域に第２層目の固化層３６ａを形成する。その後、制御部１４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
【０１４６】
その後、運搬板７及び作製容器５の開口内において、第１層目の薄層３５及び固化層３５ａの形成と同様にして、第２層目の薄層３６及び固化層３６ａの上に第３層目の粉末材料２６の薄層３７及び固化層３７ａを形成し、更に第２層目の薄層３６及び固化層３６ａの形成と同様にして、第３層目の薄層３７及び固化層３７ａの上に第４層目の粉末材料２６の薄層３８及び固化層３８ａを形成する。
【０１４７】
このようにして、造形物作製用の粉末材料２６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１７に示すように、運搬板７及び作製容器５の開口内において、バッファ層３１〜３４の上に固化層３５ａ〜３８ａを複数積層して、３次元造形物３９を作製する。
【０１４８】
造形物３９の作製が終了すると、制御部１４は、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオフにする。
【０１４９】
その後、筐体２内から収納容器３，４及び作製容器５を取り出す。そして、図示しないリフトによって作製容器５の造形用テーブル１８を上昇させることにより、粉末材料２６に埋もれている造形物３９を取り出す。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態では、側部加熱部６として４つのＬ字状ヒータ２０〜２３が使用されている。そして、Ｌ字状ヒータ２０〜２３が作製容器５の４つの角部５ｃ〜５ｆの外側に取り付けられて、Ｌ字状ヒータ２０〜２３によって作製容器５の側部が囲まれている。
【０１５１】
このため、予備加熱を行っているときに、作製容器５の側部を介して作製容器５内の角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分、及び直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分、すなわち作製容器５内の周辺部の粉末材料２６を確実に加熱することができる。
【０１５２】
図１８は、本実施形態の粉末床溶融結合装置１において、予備加熱を行っているときの運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６の状態を説明する図である。なお、この図１８は、上から運搬板７を見たときの図であるので、本来なら運搬板７によって作製容器５の側部及びＬ字状ヒータ２０〜２３は見えない。しかし、図１８では、説明を理解し易くするために作製容器５の側部及びＬ字状ヒータ２０〜２３を実線で示している。
【０１５３】
前述したように、バッファ層３１〜３４を形成するとき、及び造形物３９を作製するときに、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６に対して予備加熱を行っている。
【０１５４】
その予備加熱では、制御部１４によって上部加熱部９の棒状ヒータ２７〜３０の発熱量を調整することにより、上から運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６を直接加熱する。
【０１５５】
このとき、運搬板７及び作製容器５内の中央部４０では、粉末材料２６自身が断熱性を有することにより、粉末材料２６の温度を前述の適温に維持することができる。
【０１５６】
一方、作製容器５の側部と接している周辺部４１では、作製容器５の外側が比較的低温となっているので、側部加熱部６のＬ字状ヒータ２０〜２３がない場合には粉末材料２６の熱が作製容器５の側部から逃げてしまい、粉末材料２６の温度が中央部４０の粉末材料２６の温度よりも低くなってしまう。
【０１５７】
そこで、本実施形態では、更に制御部１４によってＬ字状ヒータ２０〜２３の発熱量を調整することにより、作製容器５の側部を介して作製容器５内の角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分４１ａ、及び直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分４１ｂ、すなわち作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６を加熱する。
【０１５８】
これにより、運搬板７及び作製容器５内において、周辺部４１の粉末材料２６の温度を、適温である中央部４０の粉末材料２６の温度に近付けることができる。この結果、周辺部４１の粉末材料２６と中央部４０の粉末材料２６との温度差を小さくすることができる。
【０１５９】
このため、粉末材料２６の薄層３５〜３８にレーザ光を照射した後に生じる固化層３５ａ〜３８ａの収縮の量を、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１と中央部４０とでほぼ同じにすることができる。
【０１６０】
これにより、運搬板７及び作製容器５内の全体で同じ形状で同じ大きさの造形物３９を多数作製した場合に、造形物３９の大きさ及び形状を、周辺部４１と中央部４０とでほぼ同じにすることができる。
【０１６１】
また、運搬板７及び作製容器５内において、例えば、角部５ｃから角部５ｅに伸びる大型の造形物３９を作製した場合には、造形物３９の大きさ及び形状の精度を、周辺部４１のうちの角部５ｃ及び角部５ｅ近傍の部分４１ａと中央部４０とでほぼ同じにすることができる。
【０１６２】
つまり、本実施形態では、中央部４０と同じく周辺部４１でも造形物３９を精度良く作製することができる。
【０１６３】
また、本実施形態では、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の角部２０ｅ〜２３ｅの曲率半径ｒが作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの曲率半径Ｒと同じである。
【０１６４】
このため、締め付け部材２５によってＬ字状ヒータ２０〜２３が作製容器５の角部５ｃ〜５ｆに取り付けられたときに、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の角部２０ｅ〜２３ｅの内側表面の全体が作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの外側表面に接触する。これに伴い、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の直線部２０ｆ〜２３ｆ，２０ｇ〜２３ｇの内側表面の全体も作製容器５の直線部５ｇ〜５ｊの外側表面に接触する。
【０１６５】
つまり、Ｌ字状ヒータ２０〜２３と作製容器５の側部との間に隙間が形成されることはない。
【０１６６】
このような隙間は断熱性を有する空気層である。このため、Ｌ字状ヒータ２０〜２３と作製容器５の側部との間に隙間が形成された場合には、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の熱が作製容器５の側部に伝わり難い箇所が形成されることになる。これにより、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６に温度むらが生じる可能性がある。
【０１６７】
本実施形態では、このような隙間が形成されないので、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の熱を作製容器５の側部に確実に伝えることができる。
【０１６８】
これにより、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６に温度むらが生じるのを回避することができる。
【０１６９】
更に、本実施形態では、作製容器５の材料が冷間圧延鋼板である場合には、作製容器５とＬ字状ヒータ２０〜２３の外装板とは材料がほぼ同じであるので、作製容器５とＬ字状ヒータ２０〜２３の外装板とは線膨張係数もほぼ同じである。
【０１７０】
このため、予備加熱を行っているときに、Ｌ字状ヒータ２０〜２３と作製容器５とに熱膨張量の違いが生じて、Ｌ字状ヒータ２０〜２３と作製容器５の側部との間に隙間が形成されることは殆どない。
【０１７１】
なお、作製容器５とＬ字状ヒータ２０〜２３とに熱膨張量の違いが生じた場合には、Ｌ字状ヒータ２０〜２３が外側に反って、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の長さ方向の端部に浮き上がりが生じる可能性がある。
【０１７２】
しかし、本実施形態では、前述のようにＬ字状ヒータ２０〜２３を作製容器５の側部に取り付けるのに締め付け部材２５を使用している。この締め付け部材２５の締め付け量を適切に調整することにより、このような浮き上がりを抑制することができる。
【０１７３】
更に、断熱部材２４の突起２４ａによってＬ字状ヒータ２０〜２３の長さ方向の両方の端部が作製容器５の直線部５ｇ〜５ｊに押し付けられているので、このような浮き上がりをより一層抑制することができる。
【０１７４】
以上のような本実施形態による有利な点を、以下の第１及び第２の比較例の構成と比較しながら更に説明する。
【０１７５】
まず、第１の比較例の粉末床溶融結合装置は、本実施形態の粉末床溶融結合装置１と基本的に同じ構成を有しているが、側部加熱部の構成、及び側部加熱部の作製容器５の側部への取り付け方が、本実施形態の粉末床溶融結合装置１と異なっている。
【０１７６】
図１９（ａ）は、第１の比較例の粉末床溶融結合装置のうちの作製容器５及び側部加熱部の構成を示す側面図であり、図１９（ｂ）は、それらの構成を示す上面図である。なお、図１９（ｂ）では、説明を理解し易くするために作製容器５のフランジ５ａ及びリブ５ｂの図示を省略している。
【０１７７】
図１９に示すように、第１の比較例の側部加熱部は、４つの板状ヒータ４２〜４５を有している。
【０１７８】
板状ヒータ４２〜４５の各々は、Ｌ字状ヒータ２０〜２３に加工する前の板状の抵抗加熱型ヒータと基本的に同じ構造を有する板状の抵抗加熱型ヒータである。但し、板状ヒータ４２〜４５は、Ｌ字状ヒータ２０〜２３と異なり、発熱体としての金属線は単一の抵抗率を有している。
【０１７９】
そして、板状ヒータ４２〜４５は、複数個のねじ４６によって作製容器５の上側の直線部５ｇ〜５ｊの外側に接触して取り付けられている。
【０１８０】
このように構成された第１の比較例の粉末床溶融結合装置において、本実施形態の粉末床溶融結合装置１と同様に、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６に対して予備加熱を行う。
【０１８１】
図２０は、第１の比較例の粉末床溶融結合装置において、予備加熱を行っているときの運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６の状態を説明する図である。なお、この図２０でも、図１８と同様に説明を理解し易くするために作製容器５の側部及び板状ヒータ４２〜４５を実線で示している。
【０１８２】
その予備加熱では、制御部１４によって上部加熱部９の棒状ヒータ２７〜３０の発熱量と、側部加熱部の板状ヒータ４２〜４５の発熱量とを調整することにより、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６を加熱する。
【０１８３】
これにより、運搬板７及び作製容器５内の中央部４０と、周辺部４１のうちの直線部５ｇ〜５ｊの近傍の部分４１ｂとでは、粉末材料２６の温度を適温に維持することができる。
【０１８４】
一方、周辺部４１のうちの角部５ｃ〜５ｆの近傍の部分では、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆにヒータがなく、露出しているので、粉末材料２６の熱が角部５ｃ〜５ｆから作製容器５の外側に逃げてしまう。
【０１８５】
粉末材料２６の熱が逃げるのを抑制するために、図９に示した断熱部材２４のような帯状の断熱部材を用意して、板状ヒータ４２〜４５を囲むように作製容器５の側部の外側に取り付けることが考えられる。
【０１８６】
しかし、このように断熱部材を取り付けたとしても、粉末材料２６の熱が逃げるのを抑制することはできても、完全に防止することはできない。
【０１８７】
従って、第１の比較例では、周辺部４１のうちの角部５ｃ〜５ｆの近傍の部分の粉末材料２６の温度を、中央部４０の粉末材料２６の温度に近付けることは難しい。
【０１８８】
この難しさは、粉末材料２６としてＰＰＳのような高融点の粉末材料を使用した場合に顕著となる。それは、板状ヒータ４２〜４５を構成する抵抗加熱型ヒータの使用上限温度は約２００℃であり、ＰＰＳの融点の温度である約２８０℃よりも低く、更にＰＰＳを使用する場合の適温である約２６５〜２７０℃よりも低いからである。
【０１８９】
これに対し、本実施形態では、図１８に示すように、Ｌ字状ヒータ２０〜２３が作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの外側に取り付けられているので、周辺部４１の粉末材料２６のうち、直線部５ｇ〜５ｊの近傍の部分４１ｂだけでなく、角部５ｃ〜５ｆの近傍の部分４１ａの粉末材料２６の温度も、中央部４０の粉末材料２６の温度に近付けることができる。
【０１９０】
これにより、角部５ｃ〜５ｆの近傍の部分４１ａで作製される造形物３９の大きさ及び形状の精度も、中央部４０で作製される造形物３９の大きさ及び形状の精度に近付けることができる。
【０１９１】
これは、本実施形態では、角部５ｃ〜５ｆの近傍の部分４１ａの分だけ、第１の比較例よりも運搬板７及び作製容器５内における造形物３９を作製可能な領域を拡大させることができることを意味する。
【０１９２】
また、本実施形態には、第１の比較例に対して以下のような有利な点もある。
【０１９３】
図１９に示すように、第１の比較例では、作製容器５の側部の上側の一部しか板状ヒータ４２〜４５に覆われていない。
【０１９４】
そして、前述したように、板状ヒータ４２〜４５は、発熱体としての金属線が単一の抵抗率を有しているので、板状ヒータ４２〜４５の発熱量は幅方向で一定となる。
【０１９５】
このため、造形物３９を作製している際に、造形用テーブル１８の下降に伴って、作製容器５内の固化層３５ａ〜３８ａの位置が、作製容器５の側部のうちの板状ヒータ４２〜４５に覆われている部分から板状ヒータ４２〜４５に覆われていない部分に下がったときに、作製容器５内の周辺部４１では固化層３５ａ〜３８ａの温度が急激に低下する。
【０１９６】
固化層３５ａ〜３８ａが完全に固化していない状態のときに、固化層３５ａ〜３８ａの温度が急激に低下すると、固化層３５ａ〜３８ａに生じる収縮量が設計で想定されている収縮量よりも大きくなる。
【０１９７】
これにより、作製容器５内の周辺部４１で作製された造形物３９が設計の寸法よりも小さくなったり、その造形物３９に反りが生じたりする可能性がある。
【０１９８】
また、固化層３５ａ〜３８ａの温度が急激に低下すると、固化層３５ａ〜３８ａの樹脂が設計で想定されている結晶の状態と異なった結晶の状態で固化してしまうこともある。
【０１９９】
これにより、作製容器５内の周辺部４１で作製された造形物３９の強度が設計の強度よりも低下する可能性もある。
【０２００】
これに対し、本実施形態では、図４に示すように、Ｌ字状ヒータ２０には、幅方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなる複数の領域２０ｈ，２０ｉ，２０ｊ及び２０ｋが形成される。また、Ｌ字状ヒータ２０と同じくＬ字状ヒータ２１〜２３にも、幅方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなる複数の領域が形成される。
【０２０１】
そして、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の発熱量が異なる複数の領域のうち、発熱量が一番大きい一番上の領域（例えば、Ｌ字状ヒータ２０の場合には領域２０ｈ）が作製容器５のフランジ５ａ側に配置され、発熱量が一番小さい一番下の領域（例えば、Ｌ字状ヒータ２０の場合には領域２０ｋ）がリブ５ｂ側に配置されている。
【０２０２】
このため、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の各々は、作製容器５の側部に取り付けられたときには、作製容器５の高さ方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなるようになる。
【０２０３】
これにより、造形物３９を作製している際に、作製容器５内で固化層３５ａ〜３８ａの位置が下がっていく間に、作製容器５の側部のうちのＬ字状ヒータ２０〜２３に覆われている部分では、固化層３５ａ〜３８ａの温度が徐々に低下する。
【０２０４】
このため、作製容器５内の固化層３５ａ〜３８ａの位置が、Ｌ字状ヒータ２０〜２３に覆われている部分からＬ字状ヒータ２０〜２３に覆われていない部分に下がったときに、作製容器５内の周辺部４１で固化層３５ａ〜３８ａの温度が急激に低下することはない。
【０２０５】
これにより、作製容器５内の周辺部４１で作製された造形物３９が設計の寸法よりも小さくなったり、その造形物３９に反りが生じたりするのを抑制することができる。
【０２０６】
更に、作製容器５内の周辺部４１で作製された造形物３９の強度が設計の強度よりも低下するのを回避することもできる。
【０２０７】
なお、第１の比較例において、固化層３５ａ〜３８ａが完全に固化するように、板状ヒータ４２〜４５の幅を広げて、作製容器５の側部において板状ヒータ４２〜４５に覆われている部分を下方に拡大することが考えられる。
【０２０８】
しかし、そのように板状ヒータ４２〜４５の幅を広げると、造形物３９の作製が終了して、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオフした後に、作製容器５内の粉末材料２６の温度が、作製容器５から造形物３９を取り出すのに十分な温度まで低下するのに多くの時間がかかってしまう。
【０２０９】
これに対し、本実施形態では、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の各々の発熱量が幅方向の位置が下がるにつれて小さくなるので、第１の比較例の板状ヒータ４２〜４５のように発熱量が幅方向で一定である場合と比較すると、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオフした後の作製容器５内の粉末材料２６の温度の低下を速めることができる。
【０２１０】
これにより、作製容器５から造形物３９を短時間で取り出すことができるという利点もある。
【０２１１】
次に、第２の比較例の粉末床溶融結合装置も、本実施形態の粉末床溶融結合装置１と基本的に同じ構成を有しているが、側部加熱部の構成、及び側部加熱部による作製容器５の囲み方が本実施形態の粉末床溶融結合装置１と異なっている。
【０２１２】
図２１（ａ）は、第２の比較例の粉末床溶融結合装置のうちの作製容器５及び側部加熱部の構成を示す側面図であり、図２１（ｂ）は、それらの構成を示す上面図である。なお、図２１（ｂ）では、説明を理解し易くするために作製容器５のフランジ５ａ及びリブ５ｂの図示を省略している。
【０２１３】
図２１に示すように、第２の比較例の側部加熱部は、上から見たときに正方形状であり、上面及び下面が開口した筒状のヒータユニット４７である。
【０２１４】
ヒータユニット４７は、上から見たときにＵ字状の金属製の本体４８と、本体４８の横方向の開口部を覆う金属製の観音開きの扉４９と、本体４８及び扉４９の内側の側面のほぼ全体に取り付けられた面状ヒータ５０とを有している。この面状ヒータ５０は、例えば、２枚のシリコーンラバーの間に発熱体を挟んだシリコンラバーヒータである。
【０２１５】
ヒータユニット４７の大きさは、作製容器５の大きさに応じて設定される。例えば、ヒータユニット４７の各辺の長さは、作製容器５の製造誤差を考慮して作製容器５の側部の長さＬよりも若干長くなっている。
【０２１６】
このようなヒータユニット４７は、粉末床溶融結合装置の筐体２内に設置されている。筐体２内に作製容器５を収容するときには、ヒータユニット４７の扉４９を開いて、本体４８の内側に作製容器５を配置する。そして、扉４９を閉じて、扉４９の留め具４９ａによって扉４９をロックする。
【０２１７】
このようにして、ヒータユニット４７の面状ヒータ５０によって作製容器５の側部が囲まれる。
【０２１８】
このように構成された第２の比較例の粉末床溶融結合装置において、本実施形態の粉末床溶融結合装置１と同様に、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６に対して予備加熱を行う。
【０２１９】
その予備加熱では、制御部１４によって上部加熱部９の棒状ヒータ２７〜３０の発熱量と、側部加熱部の面状ヒータ５０の発熱量とを調整することにより、運搬板７及び作製容器５内の粉末材料２６を加熱する。
【０２２０】
前述したように、第２の比較例では、ヒータユニット４７は、作製容器５の製造誤差を考慮して作製容器５の側部よりも若干大きく形成されている。
【０２２１】
このため、ヒータユニット４７内で作製容器５を配置する位置を調整したとしても、作製容器５の側部のどこかに作製容器５と面状ヒータ５０との間に隙間が生じることになる。
【０２２２】
これにより、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６に温度むらが生じる可能性がある。
【０２２３】
これに対し、本実施形態では、図８に示すように、側部加熱部６として４つのＬ字状ヒータ２０〜２３が使用されている。そして、締め付け部材２５によってＬ字状ヒータ２０〜２３が作製容器５の４つの角部５ｇ〜５ｊの外側に取り付けられて、Ｌ字状ヒータ２０〜２３によって作製容器５の側部が囲まれている。
【０２２４】
このため、作製容器５に製造誤差があるとしても、その製造誤差をＬ字状ヒータ２０〜２３及び締め付け部材２５によってある程度吸収することができる。この結果、作製容器５の側部とＬ字状ヒータ２０〜２３との間に隙間が生じるのを抑制することができる。
【０２２５】
これにより、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６に温度むらが生じるのを抑制することができる。
【０２２６】
（変形例１）
第１の実施形態では、図２に示すように、上部加熱部９の棒状ヒータ２７〜３０は、運搬板７の上方、且つ作製容器５の側部の内側において作製容器５の側部の各々と平行に配置されている。
【０２２７】
その棒状ヒータ２７〜３０の各々は、長さ方向の両方の端部に端子等が設けられている。このため、棒状ヒータ２７〜３０の端部は非発熱部となっている。
【０２２８】
図２２は、棒状ヒータ２７〜３０の非発熱部と作製容器５の側部との位置関係を説明する図である。なお、この図２２では、図１８と同様に説明を理解し易くするために作製容器５の側部及びＬ字状ヒータ２０〜２３を実線で示している。
【０２２９】
図２２に示すように、棒状ヒータ２７〜３０の各々は、長さ方向の両方の端部が非発熱部２７ａ〜３０ａとなっている。そして、非発熱部２７ａ〜３０ａは、作製容器５の側部のうち、直線部５ｇ〜５ｊよりも角部５ｃ〜５ｆの近くに位置している。
【０２３０】
このため、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６のうち、角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分４１ａの粉末材料２６は、直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分４１ｂの粉末材料２６よりも温度が低くなる可能性がある。
【０２３１】
そこで、変形例１では、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの外側表面と、これらの外側表面に接触するＬ字状ヒータ２０〜２３の角部２０ｅ〜２３ｅの内側表面とが、細目のサンドペーパーやスポンジ研磨剤等によって研磨されている。
【０２３２】
これにより、作製容器５の角部５ｃ〜５ｆの外側表面とＬ字状ヒータ２０〜２３の角部２０ｅ〜２３ｅの内側表面とがより一層接触して、Ｌ字状ヒータ２０〜２３の熱を作製容器５の角部５ｃ〜５ｆにより一層確実に伝えることができる。
【０２３３】
このため、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６のうち、角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分４１ａの粉末材料２６の温度が、棒状ヒータ２７〜３０の非発熱部２７ａ〜３０ａによって直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分４１ｂの粉末材料２６の温度よりも低くなったとしても、角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分４１ａの粉末材料２６の温度を、直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分４１ｂの粉末材料２６の温度に近付けることができる。
【０２３４】
（変形例２）
第１の実施形態では、図４に示すように、側部加熱部６のＬ字状ヒータ２０には、幅方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域２０ｈ〜２０ｋが形成される。
【０２３５】
これに対し、変形例２では、側部加熱部のＬ字状ヒータには、幅方向に加えて、更に長さ方向にも並んだ発熱量が異なる複数の領域が形成される。
【０２３６】
図２３は、変形例２のＬ字状ヒータの構成を示す斜視図である。この図２３では、４つのＬ字状ヒータのうちの１つであるＬ字状ヒータ５１の構成を例示する。
【０２３７】
図２３に示すように、Ｌ字状ヒータ５１は、図４に示したＬ字状ヒータ２０と基本的に同じ構成を有している。
【０２３８】
一方、図２３において破線で示すように、そのＬ字状ヒータ５１には、幅方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなる複数の領域５１ａ〜５１ｄが形成されると共に、一点鎖線で示すように、更に複数の領域５１ａ〜５１ｄの各々には、長さ方向に直線部５１ｅ，５１ｆに対応する領域と、その領域よりも発熱量が大きい角部５１ｇに対応する領域とが形成される。
【０２３９】
例えば、Ｌ字状ヒータ５１の幅方向において一番上の領域５１ａには、長さ方向に直線部５１ｅ，５１ｆに対応する領域５１ｈと、領域５１ｈよりも発熱量が大きい角部５１ｇに対応する領域５１ｉとが形成される。
【０２４０】
上から二番目の領域５１ｂには、長さ方向に直線部５１ｅ，５１ｆに対応する領域５１ｊと、領域５１ｊよりも発熱量が大きい角部５１ｇに対応する領域５１ｋとが形成される。
【０２４１】
上から三番目の領域５１ｃには、長さ方向に直線部５１ｅ，５１ｆに対応する領域５１ｌと、領域５１ｌよりも発熱量が大きい角部５１ｇに対応する領域５１ｍとが形成される。
【０２４２】
そして、一番下の領域５１ｄには、長さ方向に直線部５１ｅ，５１ｆに対応する領域５１ｎと、領域５１ｎよりも発熱量が大きい角部５１ｇに対応する領域５１ｏとが形成される。
【０２４３】
このような発熱量が異なる複数の領域５１ｈ〜５１ｏは、Ｌ字状ヒータ２０の領域２０ｈ〜２０ｋと同様に、発熱体として抵抗率が異なる複数の金属線を用意して、各金属線を、設定された発熱量の分布に応じてＬ字状ヒータ５１内の領域５１ｈ〜５１ｏに配置することによって形成される。
【０２４４】
また、残りの３つのＬ字状ヒータも、Ｌ字状ヒータ５１と同じ構成を有している。
【０２４５】
このように、変形例２では、Ｌ字状ヒータ５１の長さ方向において、角部５１ｇに対応する領域５１ｉ，５１ｋ，５１ｍ及び５１ｏの発熱量が、直線部５１ｅ，５１ｆに対応する領域５１ｈ，５１ｊ，５１ｌ及び５１ｎの発熱量よりも大きい。
【０２４６】
このため、運搬板７及び作製容器５内の周辺部４１の粉末材料２６のうち、角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分４１ａの粉末材料２６の温度が、棒状ヒータ２７〜３０の非発熱部２７ａ〜３０ａによって直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分４１ｂの粉末材料２６の温度よりも低くなったとしても、角部５ｃ〜５ｆ近傍の部分４１ａの粉末材料２６の温度を、直線部５ｇ〜５ｊ近傍の部分４１ｂの粉末材料２６の温度に近付けることができる。
【０２４７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、側部加熱部６はＬ字状ヒータ２０〜２３によって構成されているが、本実施形態では、側部加熱部は棒状ヒータ及び板状ヒータによって構成されている。
【０２４８】
その本実施形態の粉末床溶融結合装置は、作製容器の構成、側部加熱部の構成、及び側部加熱部の作製容器の側部への取り付け方以外は、第１の実施形態の粉末床溶融結合装置１と基本的に同じ構成を有している。
【０２４９】
図２４（ａ）は、本実施形態の粉末床溶融結合装置のうちの作製容器及び側部加熱部の構成を示す側面図であり、図２４（ｂ）は、それらの構成を示す上面図である。
【０２５０】
まず、図２４に示すように、本実施形態の作製容器５２は、第１実施形態の作製容器５と同じ形状を有している。
【０２５１】
すなわち、作製容器５２は、上から見たときに略正方形状であり、上面及び下面が開口した筒状の容器である。この作製容器５２も、作製容器５と同じく、冷間圧延鋼板やアルミニウム合金などの金属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る。
【０２５２】
また、作製容器５２の上面にはフランジ５２ａが取り付けられ、作製容器５２の上面と下面との間にはリブ５２ｂが取り付けられている。なお、図２４（ｂ）では、説明を理解し易くするためにフランジ５２ａ及びリブ５２ｂの図示を省略している。
【０２５３】
更にまた、作製容器５２の側部の４つの角の各々は丸められている。以下、作製容器５２の側部のうちの丸められた部分のことを角部５２ｃ〜５２ｆと呼ぶ。また、角部５２ｃ〜５２ｆ以外の直線状の部分のことを直線部５２ｇ〜５２ｊと呼ぶ。
【０２５４】
また、作製容器５２は、第１実施形態で説明した作製容器５の大きさと同じ大きさを有している。
【０２５５】
一方、図２４に示すように、作製容器５２は、作製容器５と異なり、角部５２ｃ〜５２ｆの各々の下面に、下から上に向かって開けられた円形の穴５２ｋ〜５２ｎが設けられている。これらの穴５ｋ〜５ｎの内径は、後述する棒状ヒータの製造誤差を考慮して棒状ヒータの外径よりも若干大きくなっている。
【０２５６】
また、図示しないものの、作製容器５２の下面の穴５２ｋ〜５２ｎの各々の近傍には、その棒状ヒータを取り付けるためのねじ穴が設けられる。更に、作製容器５２の側部の直線部５２ｇ〜５２ｊには、後述する板状ヒータを取り付けるためのねじ穴が設けられる。
【０２５７】
次に、図２４に示すように、本実施形態の側部加熱部は、４つの棒状ヒータ５３〜５６と、４つの板状ヒータ５７〜６０とを有している。
【０２５８】
図２５は、棒状ヒータの構成を示す斜視図である。この図２５では、棒状ヒータ５３〜５６のうちの棒状ヒータ５３の構成を例示する。また、図２６は、板状ヒータの構成を示す側面図である。この図２６では、板状ヒータ５７〜６０のうちの板状ヒータ５７の構成を例示する。
【０２５９】
図２５に示すように、棒状ヒータ５３は、細長い円柱状のヒータである。この円柱状のヒータは、円柱状の絶縁体の周囲に発熱体としてニクロム線などの金属線を巻き付け、その絶縁体及び金属線の周囲をステンレス製の薄い円筒状の外装で覆うことによって形成された抵抗加熱型ヒータである。
【０２６０】
その棒状ヒータ５３の下面には、作製容器５に取り付けるためのねじ孔５３ａ付きフランジ５３ｂが設けられている。
【０２６１】
棒状ヒータ５３の大きさは、作製容器５２の大きさに応じて設定される。例えば、棒状ヒータ５３の長さｌ４は、作製容器５２の側部の高さよりも少しだけ短く、４６５ｍｍである。
【０２６２】
また、棒状ヒータ５３は、上面側の一部が発熱部５３ｃとなっている。その発熱部５３ｃの長さｌ５は特に限定されないが、本実施形態では、後述する板状ヒータ５７の幅と同じ３００ｍｍとする。
【０２６３】
棒状ヒータ５３の発熱部５３ｃには、図２５において一点鎖線で示すように、長さ方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域５３ｄ〜５３ｇが形成される。その複数の領域５３ｄ〜５３ｇは、棒状ヒータ５３の長さ方向において一番上の領域５３ｄから一番下の領域５３ｇに向かうにつれて発熱量が小さくなる。
【０２６４】
このような複数の領域５３ｄ〜５３ｇは、第１実施形態のＬ字状ヒータ２０の複数の領域２０ｈ〜２０ｋと同様に、発熱体として抵抗率が異なる複数の金属線を用意して、各金属線を、設定された発熱量の分布に応じて棒状ヒータ５３の発熱部５３ｃ内の領域５３ｄ〜５３ｇに配置することによって形成される。
【０２６５】
また、残りの棒状ヒータ５４〜５６も、棒状ヒータ５３と同じ構成を有している。
【０２６６】
一方、図２６に示すように、板状ヒータ５７は、板状のヒータである。この板状のヒータは、Ｌ字状ヒータ２０に加工する前の板状の抵抗加熱型ヒータと同じ構造を有する抵抗加熱型ヒータである。
【０２６７】
その板状ヒータ５７には、作製容器５２の側部に取り付けるための複数個のねじ孔５７ａが設けられている。
【０２６８】
板状ヒータ５７の大きさは、作製容器５２の大きさに応じて設定される。例えば、板状ヒータ５７の長さｌ６は、作製容器５２の側部の長さよりも少しだけ短く、２８０ｍｍである。また、幅ｗ２は、作製容器５２のフランジ５２ａとリブ５２ｂとの間の長さよりも少しだけ短く、３００ｍｍである。
【０２６９】
また、図２６において一点鎖線で示すように、板状ヒータ５７には、幅方向に並んだ発熱量が異なる複数の領域５７ｂ〜５７ｅが形成される。その複数の領域５７ｂ〜５７ｅは、板状ヒータ５７の幅方向において一番上の領域５７ｂから一番下の領域５７ｅに向かうにつれて発熱量が小さくなる。
【０２７０】
残りの板状ヒータ５８〜６０もまた、板状ヒータ５７と同じ構成を有している。
【０２７１】
このような棒状ヒータ５３〜５６及び板状ヒータ５７〜６０は、以下のように作製容器５２の側部に取り付けられている。
【０２７２】
図２４に示すように、棒状ヒータ５３〜５６のうち、棒状ヒータ５３が作製容器５２の穴５２ｋに挿入され、棒状ヒータ５４が穴５２ｌに挿入され、棒状ヒータ５５が穴５２ｍに挿入され、そして棒状ヒータ５６が穴５２ｎに挿入される。
【０２７３】
図２７は、作製容器５２の側部における棒状ヒータ５３の発熱量が異なる複数の領域５３ｄ〜５３ｇ及び板状ヒータ５７の発熱量が異なる複数の領域５７ｂ〜５７ｅの位置を示す図である。なお、この図２７では、説明を理解し易くするために作製容器５２を点線で示す一方で、棒状ヒータ５３及び板状ヒータ５７を実線で示している。
【０２７４】
図２７に示すように、棒状ヒータ５３〜５６が作製容器５２の穴５２ｋ〜５２ｎに挿入されたときには、棒状ヒータ５３〜５６の発熱量が異なる複数の領域のうち、発熱量が一番大きい一番上の領域（例えば、棒状ヒータ５３の場合には領域５３ｄ）が作製容器５２のフランジ５２ａ側に配置され、発熱量が一番小さい一番下の領域（例えば、棒状ヒータ５３の場合には領域５３ｇ）がリブ５２ｂ側に配置される。
【０２７５】
そして、図示しないねじを棒状ヒータ５３〜５６のフランジのねじ孔（例えば、棒状ヒータ５３の場合にはフランジ５３ｂのねじ孔５３ａ）を通して作製容器５２の下面のねじ穴に締め込むことにより、棒状ヒータ５３〜５６が作製容器５２の穴５２ｋ〜５２ｎ内に取り付けられる。
【０２７６】
棒状ヒータ５３〜５６が作製容器５２に取り付けられたときには、棒状ヒータ５３〜５６の外側表面が、穴５２ｋ〜５２ｎの内側表面の少なくとも一部、例えば、図２４に示すように穴５２ｋ〜５２ｎの内側表面のうちの作製容器５２の開口（造形用テーブル１８）側の一部に接触する。
【０２７７】
また、図２４に示すように、板状ヒータ５７〜６０のうち、板状ヒータ５７が作製容器５２のフランジ５２ａとリブ５２ｂとの間の直線部５２ｇに配置され、板状ヒータ５８が直線部５２ｈに配置され、板状ヒータ５９が直線部５２ｉに配置され、そして板状ヒータ６０が直線部５２ｊに配置される。
【０２７８】
更に、図２７に示すように、板状ヒータ５７〜６０の発熱量が異なる複数の領域のうち、発熱量が一番大きい一番上の領域（例えば、板状ヒータ５７の場合には領域５７ｂ）が作製容器５２のフランジ５２ａ側に配置され、発熱量が一番小さい一番下の領域（例えば、板状ヒータ５７の場合には領域５７ｅ）がリブ５２ｂ側に配置される。
【０２７９】
そして、ねじ４６を板状ヒータ５７〜６０のねじ孔（例えば、板状ヒータ５７の場合にはねじ孔５７ａ）を通して作製容器５２の側部のねじ穴に締め込むことにより、板状ヒータ５７〜６０が作製容器５２の上側の直線部５２ｇ〜５２ｊの外側に接触して取り付けられる。
【０２８０】
このように棒状ヒータ５３〜５６及び板状ヒータ５７〜６０が作製容器５２の側部に取り付けられたときには、棒状ヒータ５３〜５６の発熱量が異なる複数の領域の各々と、板状ヒータ５７〜６０の発熱量が異なる複数の領域の各々とは、それぞれ作製容器５２の高さ方向の位置が同じになる。
【０２８１】
例えば、図２７に示すように、棒状ヒータ５３の発熱量が一番大きい領域５３ｄと、板状ヒータ５７の発熱量が一番大きい領域５７ｂとは、作製容器５２の高さ方向の位置が同じになる。棒状ヒータ５３の発熱量が二番目に大きい領域５３ｅと、板状ヒータ５７の発熱量が二番目に大きい領域５７ｃとは、作製容器５２の高さ方向の位置が同じになる。棒状ヒータ５３の発熱量が三番目に大きい領域５３ｆと、板状ヒータ５７の発熱量が三番目に大きい領域５７ｄとは、作製容器５２の高さ方向の位置が同じになる。そして、棒状ヒータ５３の発熱量が一番小さい領域５３ｇと、板状ヒータ５７の発熱量が一番小さい領域５７ｅとは、作製容器５２の高さ方向の位置が同じになる。
【０２８２】
そして、図示しないものの、棒状ヒータ５３〜５６及び板状ヒータ５７〜６０を囲むように、図９に示した断熱部材２４のような帯状の断熱部材が作製容器５２の側部の外側に取り付けられる。
【０２８３】
以上のように構成された本実施形態の粉末床溶融結合装置において、第１実施形態の粉末床溶融結合装置１と同様に、運搬板７及び作製容器５２内の粉末材料２６に対して予備加熱を行う。
【０２８４】
その予備加熱では、制御部１４によって上部加熱部９の棒状ヒータ２７〜３０の発熱量と、側部加熱部の棒状ヒータ５３〜５６及び板状ヒータ５７〜６０の発熱量とを調整することにより、運搬板７及び作製容器５２内の粉末材料２６を加熱する。
【０２８５】
このように、本実施形態では、側部加熱部として４つの棒状ヒータ５３〜５６と４つの板状ヒータ５７〜６０とが使用されている。そして、棒状ヒータ５３〜５６が作製容器５２の４つの角部５２ｃ〜５２ｆの内部（穴５２ｋ〜５２ｎ）に取り付けられると共に、板状ヒータ５７〜６０が作製容器５２の４つの直線部５２ｇ〜５２ｊの外側に取り付けられている。
【０２８６】
これにより、予備加熱を行っているときに、作製容器５２の側部を介して作製容器５２内の角部５２ｃ〜５２ｆ近傍の部分、及び直線部５２ｇ〜５２ｊ近傍の部分、すなわち作製容器５２内の周辺部４１の粉末材料２６を確実に加熱することができる。
【０２８７】
このため、運搬板７及び作製容器５２内において、周辺部４１の粉末材料２６の温度を、適温である中央部４０の粉末材料２６の温度に近付けることができる。この結果、周辺部４１の粉末材料２６と中央部４０の粉末材料２６との温度差を小さくすることができる。
【０２８８】
これにより、中央部４０と同じく周辺部４１でも造形物３９を精度良く作製することができる。
【０２８９】
また、本実施形態では、棒状ヒータ５３〜５６の各々には、長さ方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなる複数の領域が形成されると共に、板状ヒータ５７〜６０の各々には、幅方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなる複数の領域が形成される。
【０２９０】
そして、棒状ヒータ５３〜５６の発熱量が異なる複数の領域及び板状ヒータ５７〜６０の発熱量が異なる複数の領域のうち、発熱量が一番大きい一番上の領域が作製容器５２のフランジ５２ａ側に配置され、発熱量が一番小さい一番下の領域がリブ５２ｂ側に配置されている。
【０２９１】
このため、棒状ヒータ５３〜５６の各々と、板状ヒータ５７〜６０の各々とは、作製容器５２の側部に取り付けられたときには、作製容器５２の高さ方向の位置が下がるにつれて発熱量が小さくなるようになる。
【０２９２】
これにより、造形物３９を作製している際に、作製容器５２内で固化層３５ａ〜３８ａの位置が下がっていく間に、作製容器５２の側部のうちの棒状ヒータ５３〜５６の発熱部及び板状ヒータ５７〜６０がある部分では、固化層３５ａ〜３８ａの温度が徐々に低下する。
【０２９３】
このため、作製容器５２内の固化層３５ａ〜３８ａの位置が、棒状ヒータ５３〜５６の発熱部及び板状ヒータ５７〜６０がある部分から棒状ヒータ５３〜５６の発熱部及び板状ヒータ５７〜６０がない部分に下がったときに、作製容器５２内の周辺部４１で固化層３５ａ〜３８ａの温度が急激に低下することはない。
【０２９４】
これにより、作製容器５２内の周辺部４１で作製された造形物３９が設計の寸法よりも小さくなったり、その造形物３９に反りが生じたりするのを抑制することができる。更に、作製容器５２内の周辺部４１で作製された造形物３９の強度が設計の強度よりも低下するのを回避することもできる。
【０２９５】
また、棒状ヒータ５３〜５６の発熱部の発熱量が長さ方向で一定であり、且つ板状ヒータ５７〜６０の発熱量が幅方向で一定である場合と比較すると、造形物３９の作製が終了して、粉末床溶融結合装置の全てのヒータをオフした後に、作製容器５２から造形物３９を短時間で取り出すこともできる。
【０２９６】
上記の第１実施形態では、側部加熱部６のＬ字状ヒータ２０〜２３に形成する発熱量が異なる領域の数を４つにする場合を例にして説明した。また、第２実施形態では、側部加熱部の棒状ヒータ５３〜５６及び板状ヒータ５７〜６０に形成する発熱量が異なる領域の数を４つにする場合を例にして説明した。
【０２９７】
しかし、側部加熱部のヒータに形成する発熱量が異なる領域の数は、４つに限定されるものではなく、複数であれば任意の数でよい。そのような複数の領域の数は、作製容器５，５２の大きさや粉末材料２６の種類（融点）などに応じて設定すればよい。
【０２９８】
また、上記の第１実施形態及び第２実施形態では、Ｌ字状ヒータ２０〜２３、棒状ヒータ５３〜５６及び板状ヒータ５７〜６０の発熱量が異なる複数の領域を、発熱体として抵抗率が異なる複数の金属線を用意して、各金属線をその複数の領域に配置することによって形成する場合を例にして説明した。
【０２９９】
しかし、側部加熱部のヒータの発熱量が異なる複数の領域を形成する方法は、これに限定されるものではない。
【０３００】
例えば、発熱体として単一の抵抗率を有する金属線を１本用意して、側部加熱部のヒータ内の複数の領域の各々で、設定された発熱量の分布に応じて単位長さ当たりの金属線の巻数を異ならせることにより、側部加熱部のヒータに発熱量が異なる複数の領域を形成してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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