(57)【要約】【課題】    粉体部品ベッドの粉体温度および粉体供給ベッド領域の温度を正確に検出できるレーザー焼結方法および装置を提供する。【解決手段】  レーザー焼結方法および装置において、三次元物品の成形中、放射エネルギーをセンサー手段に放射する放射体を処理チャンバー内のセンサー手段の近傍に配し、校正手段によってセンサー手段からの測定値を受信し、受信した検出温度を放射体からの設定放射エネルギー信号と比較し検出温度を調整することにより三次元物品の成形の間センサー手段の校正を行う。この校正を三次元物品の成形中において反復する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー焼結によって三次元物品を成形する方法であって、
（ａ）一定量の粉体を処理チャンバー内の標的領域の近傍に供給するステップ、
（ｂ）拡散機構により前記一定量の粉体を拡散し粉体層を形成するステップ、
（ｃ）前記粉体が拡散され層を成す間、前記標的領域近傍の粉体を加熱するステップ、
（ｄ）前記標的領域にエネルギー・ビームを照射し、前記粉体層を完全な層と成すステップ、
（ｅ）三次元物品を成形するため、前記ステップ（ａ）〜（ｄ）を反復し、隣接層と一体化された別の層を成形するステップ
の各ステップを有して成る方法において、
少なくとも１つの層を成形するステップにおいて、処理チャンバー内のセンサー手段の近傍に配された放射体が該センサー手段に放射エネルギーを放射し、校正手段が前記センサー手段から測定値を受信し、該センサー手段の検出温度を前記放射体からの設定放射エネルギー信号を変換した温度と比較することにより、前記三次元物品の成形の間、前記センサー手段を校正することを特徴とする方法。  
【請求項２】
前記センサー手段として非接触型温度センサーを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記非接触型温度センサーとしてＩＲセンサーを使用することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記処理チャンバー内に複数のＩＲセンサーを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
ＩＲ放熱器を用いて前記処理チャンバー内の前記粉体を加熱することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
各々の層を成形するステップにおいて、前記放射体を前記センサー手段の近傍に配し、前記三次元物品を成形する間、前記センサー手段を連続的に校正することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記放射体として黒体を使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギー照射ステップにおいてレーザー・ビームを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
二酸化炭素レーザーを用いて前記レーザー・ビームを発生させることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記拡散機構としてローラーまたはワイバー・ブレードを使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記ローラーとして逆転ローラーを使用することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
コンピュータおよび校正カーブを用いて前記検出温度を調整することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１３】
成形プロセスによって粉体から部品を成形するための装置であって、
（ａ）第１の側および該第１の側に対向する第２の側を備え、加成プロセスが実行される標的領域を有して成るチャンバー、
（ｂ）前記標的領域における粉体層の選択領域を熔解する熔解手段、
（ｃ）前記粉体を前記チャンバーに供給する粉体供給手段、
（ｄ）前記粉体を前記標的領域に拡散する拡散手段、
（ｅ）前記処理チャンバー内の前記粉体に熱エネルギーを供給する加熱手段、
（ｆ）前記処理チャンバー内の前記粉体の温度を検出し、前記加熱手段を調整するための測定値を送信するセンサー手段、
（ｇ）所望の温度に対応する所望の放射エネルギーに設定され、所望レベルの放射エネルギーを放射する放射エネルギー放射手段、および
（ｈ）前記放射エネルギーを検出温度と比較することにより、前記センサー手段の検出温度を調整し前記粉体の温度を正確に反映すると共に、前記加熱手段にデータを送信し該加熱手段によって供給される前記熱エネルギーを調整する校正手段
の各手段を組み合わせて成ることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記拡散手段がローラー、および前記標的領域を横断して該ローラーを移動させることにより前記粉体を層状に平坦化する、該ローラーに接続されているモータを有して成ることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
熱エネルギーを前記粉体に供給するための前記加熱手段が少なくとも１つの放射放熱器を有して成ることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記標的領域における前記粉体層の選択領域を熔解する手段が、
（ａ）エネルギー・ビーム、
（ｂ）前記エネルギー・ビームを誘導する光学ミラー・システム、および
（ｃ）成形予定部品の複数の断面の所望の境界を示す情報がプログラムされているコンピュータを含み、前記光学ミラー・システムに接続されているエネルギー・ビーム制御手段  
を有して成ることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記エネルギー・ビームがレーザー・エネルギー・ビームであることを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの放射放熱器がＩＲ放熱器であることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
前記拡散手段がワイパー・ブレード、および前記標的領域を横断して該ワイパー・ブレードを移動させることにより前記粉体を拡散する、該ワイパー・ブレードに接続されているモータを有して成ることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２０】
前記成形プロセスの間、前記放射エネルギー放射手段が繰り返し前記センサー手段の近傍に配されることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２１】
前記放射エネルギー放射手段が前記粉体を拡散する拡散手段に取り付けられていることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２２】
前記放射エネルギー放射手段が黒体であることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２３】
前記センサー手段が非接触型温度センサーであることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２４】
前記センサー手段がＩＲセンサーであることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２５】
前記センサー手段が前記処理チャンバー内に複数のセンサーを有して成ることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項２６】
前記校正手段が校正カーブを用いて前記測定値を調整するコンピュータ制御装置であることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自由造形分野に関し、具体的には、粉体部品ベッドの温度を正確に検出できる改良型温度検出システムを用いた選択的レーザー焼結による三次元物品の成形に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品の自由造形分野において著しい進歩がみられ、多くの実用的な物品の設計および試験製造に用いられる高強度、高密度部品が成形されている。一般に自由造形とは、設計図に基づいて試作品を機械加工する従来の方法と異なり、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）データベースから直接自動的に物品を成形することを意味する。これにより、設計図から試作品を成形するのに要する期間が数週間から僅か数時間に短縮された。
【０００３】
背景として、１つの自由造形技術の例に３Ｄシステムズ社が販売しているシステムが採用している選択的レーザー焼結法がある。この方法では、物品はレーザー可熔性粉体から層様式で製造される。この方法によれば、粉体が薄層状に配され、次いで物品の断面に対応する粉体部分に照射されるレーザー・エネルギーによって熔解、融解、または焼結される。３Ｄシステムズ社が販売しているＶａｎｇｕａｒｄ（商標）システムのような従来の選択的レーザー焼結システムにおいては、レーザー・ビームを偏向するガルバノ・ミラーによってレーザー・ビームの位置が決定される。レーザー・ビームそのものの変調と組み合わせてレーザー・ビームが偏向制御されることにより、成形物品の当該層の断面に対応した可熔性粉体層にレーザー・エネルギーが照射される。成形部品の複数の断面の望ましい境界を示す情報がコンピュータをベースとする制御システムにプログラムされている。粉体に対し変調による影響を与えながらレーザーを横断的にラスター走査することもベクトル的に照射することもできる。用途によっては、断面の外形に沿って粉体をベクトル的に溶解し、それによって画成された外形の内部領域を“埋める”ラスター走査を行うか、またはその逆の手順によって物品の断面が粉体層状に成形される。何れにしても、所定の層における粉体の選択的熔解が終了すると別の粉体層が施され、後の層の熔解部分を前の層の適切な熔解部分に融合するプロセスを反復することにより物品が完成する。
【０００４】
選択的レーザー焼結技術の詳細は特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に記載されている。前記引用により前記特許文献がすべて本明細書に組み込まれたものとする。
【０００５】
選択的レーザー焼結技術により、ポリスチレン、一部のナイロン、その他のプラスチック、および高分子膜被膜材料やセラミックのような複合材料を含む多様な材料から直接、分解能が高く寸法が正確な三次元物品を成形することができる。ポリスチレン部品は周知の“失蝋”法による飾り細工の作製に使用することができる。また、選択的レーザー焼結技術により、ＣＡＤデータベースによって示された目的物を成形するための成形型を直接製造することができる。この場合、ＣＡＤデータベースによる目的物の描写がコンピュータによって“反転”され、粉体から直接陰型が製造される。
【０００６】
３Ｄシステムズ社（カリフォルニア州、バレンシア）が販売しているような周知の市販レーザー焼結システムには、逆転ローラーを備えたデュアル・ピストン・カートリッジ式供給システム、および処理チャンバーや粉体層の温度を測定するための赤外線センサーまたは高温計が使用されている。
【０００７】
レーザー焼結システムは粉体および熱エネルギーを正確かつ効率的に供給することが立証されているが、プロセスが熱を基本としているため処理チャンバー内の粉体温度を正確に検出する必要がある。粉体温度を正確に検出する上において基本的に問題となるのは、レーザー焼結プロセスにおいて粉体が絶えず流動しているため接触測定ができないことである。更に、接触型センサーは動作が鈍く、設置位置に敏感であり、衝撃に対し影響を受け易い。このため、および粉体の移動に関わりなくセンサーを常に粉体に接触させておく確実な方法がなく測定精度が低下するため、赤外線センサーを用いて処理チャンバー内の粉体温度を正確に測定しようと試みられている。
【０００８】
しかし、標的とする表面の一点に焦点を当てた１つの赤外線（ＩＲ）センサーには一定の周知の限界がある。これには、標的とする表面全体の温度が均一でないこと、処理チャンバーの前後、左右、および部品粉体ベッドに温度勾配が見込まれること、並びに最後に熔解された部分が周囲の粉体より温度が高いことなどがあげられる。これ等およびその他の限界を踏まえ、別のレーザー焼結システムの温度制御方法が種々提案されている。
【０００９】
温度制御の一側面として、光学系および走査システムをベースとした１つの方法が提案されている。この方法は、焼結位置に近い検出点における粉体温度を検出し、検出情報に基づいてレーザー出力の調整および/または無焦点レーザー・ビームによる周囲の粉体温度の調整を行うものである。この方法および別の同様の方法においては、放射放熱器の代わりにレーザー・ビームの出力を制御することにより温度が制御される。この方法は放射される温度信号の質が使用粉体によって異なる問題があるのみならず、熟練を要すること、および光学システムの費用が嵩むなどの問題を抱えている。
【００１０】
別の方法は機械視覚システム（ＣＣＤカメラ）を用いてレーザー焼結システムの標的面に焦点を当て、表面の階調変化を測定することによって温度を算出し、レーザー出力を調整することにより部品の一貫した品質を維持するものである。この方法はコストが安く装置が簡単であるが、依然としてカメラ・システムによって得られた平均温度を基本としている。
【００１１】
更に別の方法は、成形途上にある部品領域の実際の温度を得るための赤外線カメラを備えた視覚システムを用いて標的面全体にわたり温度を測定し、熱入力をグローバル（放射放熱器）およびローカル（レーザー）に調整することにより温度を均一に維持するものである。
【００１２】
光学系によって温度検出を行うシステムは、光学系の経時劣化という問題が内在している。電子部品の機能低下、処理チャンバー内のガスに含まれている吸着質成分の光学系への蓄積、または光学系の損傷によって伝送される信号が低下する。光学系の機能低下が成形プロセスの途上にある部品のメルトダウン、または層間剥離につながる可能性がある。即ち、センサーが誤って温度を低く表示したため、ＩＲ放熱器によって粉体が融点に達するまでレーザーが照射される可能性がある。この対策として、最新のシステムは光学系の機能低下を予測し、温度を下方に傾斜させてそれを補正することにより過熱を防止している。この温度下方傾斜により部品粉体ベッドの温度が過剰に低下し、“ポテト・チップ”型カールのような歪みが生じる恐れがある。いずれの場合も成形品が無効になる。
【特許文献１】米国特許第４８６３５３８号明細書（テキサス・システム大学、Board of Regent）
【特許文献２】米国特許第５１３２１４３号明細書（テキサス・システム大学、Board of Regent）
【特許文献３】米国特許第４９４４８１７号明細書（テキサス・システム大学、Board of Regent）
【特許文献４】米国特許第４２４７５０８号明細書（Housholder）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記のように、温度を検出する光学系の経時劣化に左右されず、レーザー焼結システムの処理チャンバー内の部品ベッドの粉体および粉体供給ベッド領域の温度を正確に検出できる温度制御方法の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの態様によれば、レーザー焼結システムにおける新たな粉体層の表面温度を測定するＩＲセンサーを連続的に校正するための値を連続的に供給する黒体放射体を使用し、光学系の経時汚損または破損につれＩＲセンサーの測定値を調整し、フィードバック信号によりＩＲ放熱器の温度を制御することにより、新たな粉体層と熱源が照射された前の粉体層との界面の温度を一定に保持する装置および方法が提供される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、非接触型測定によって、レーザー焼結システムの部品ベッドおよび粉体供給ベッドにおける粉体の温度を正確に判定する方法および手段が提供される。
【００１６】
本発明は黒体放射体のエネルギー放射をＩＲセンサーによって測定し、ＩＲセンサーを再校正することにより、処理チャンバー内のガスに含まれている吸着質成分の光学系への蓄積または光学系の損傷によって伝送される測定信号が低下した場合、ＩＲセンサーの光学系を通して伝送される測定信号の低下を補正することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の別の特徴は、レーザー焼結システムの処理チャンバーの特定の位置における所望の粉体温度に基づいて、黒体放射体の放射信号レベルが所望の値に設定されることである。
【００１８】
本発明の更に別の特徴は、システムの作動中、ＩＲセンサーの光学系の近傍に黒体放射体を配することによりＩＲセンサーを連続的に再校正し、前記ＩＲセンサーによってＩＲ放熱器の熱出力の増減制御を行うことである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果は、成形プロセス全体を通し、レーザー焼結システムの処理チャンバー内の成形温度を正確にモニターできることである。
【００２０】
本発明の別の効果は、成形プロセス全体を通してレーザー焼結システムを層単位で自動校正することにより、部品形状全体を通し高度に一貫性のある機械的特性を有する部品を成形できると共に、成形毎およびシステム毎に再現性を有していることである。
【００２１】
本発明の更に別の効果は、本発明を採用したレーザー焼結システムは取り扱いが簡単であり、一貫性のある再現可能な高品質の部品を成形するための訓練をあまり必要としないことである。
【００２２】
本発明の別の効果は、本発明を用いたレーザー焼結システムによって成形した部品は後処理をあまり必要としないことである。
【００２３】
本発明の更に別の効果は、粉体材料の再生利用において改善が見られることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の前記およびその他の態様、特徴、および効果は、添付図面を参照した以下の詳細な説明によって明確になる。
【００２５】
図１は選択的レーザー焼結システム１００を示す立体図である。現在、このようなシステムは３Ｄシステムズ社（カリフォルニア州、バレンシア）によって販売されている。図１は装置内部がよく分かるように扉を除去した立体図である。二酸化炭素レーザーおよび関連光学系が処理チャンバー１０２の上部ユニットに収容されている。処理チャンバー１０２は粉体ベッド１３２、２つの粉体供給システム１２４、１２６、および平滑ローラー１３０を備えている。黒体放射体１４０が平滑または逆転ローラー１３０に取り付けられている。処理チャンバー１０２の内部は物品の成形に適した温度および雰囲気組成に維持されている。一般に、雰囲気は窒素のような不活性雰囲気である。
【００２６】
従来型選択的レーザー焼結装置１００の動作を図２に示す。図２はレーザー焼結プロセスがよく分かるように扉を除去した前記システムの正面図である。レーザー１０８がレーザー・ビーム１０４を発生し、一般にレーザー・ビームを偏向するガルバノ・ミラーを備えた走査システム１１４によって標的面、即ち、領域１１０に照射される。レーザーおよびガルバノメーター・システムはレーザー窓１１６によって高温の処理チャンバー１０２から隔離されている。レーザー窓１１６は下部に位置する部品ベッドの標的領域を加熱する放射放熱素子１２０の内側に配されている。放射放熱素子１２０は環状（矩形または円形）パネル、またはレーザー窓を囲む放射放熱ロッドであってよい。レーザー１０８そのものの変調と組み合せ、レーザー・ビームの偏向制御および焦点距離の調整が行われ、成形物品の当該層の断面に対応した可熔性粉体層にレーザー・エネルギーが照射される。走査システム１１４は粉体に対しレーザー・ビームを横断的にラスター走査するか、またはベクトル走査することができる。この走査により標的領域１１０において必然的にレーザー・ビームが粉体表面を横切る。
【００２７】
２つの供給システム（１２４、１２６）のプッシュアップ・ピストン（１２５、１２７）により粉体がシステムに供給される。後述するように２つの供給ピストンから部品ベッド１３２に粉体が供給される。まず、一定量の粉体が供給システム１２６によって押し上げられ、逆転ローラー１３０によって受け取られ部品ベッド１３２に均一に拡散される。逆転ローラー１３０は標的領域１１０および部品ベッド１３２を完全に通過する。余剰粉体はすべてオーバーフロー容器１３６にデポジットされる。処理チャンバーの最上部付近に配されているのが供給粉体を予熱する放射放熱素子１２２および部品ベッドの表面を加熱する環状または矩形放射放熱素子１２０である。素子１２０は、レーザーおよび光学系を処理チャンバー１０２の高温環境から隔離するレーザー窓１１６にレーザー・ビームを通す中央開口部を備えている。部品ベッドおよび部品ベッドの隣接領域に熱を供給する放射放熱素子１２２は、例えば、石英ロッドまたはフラット・パネルを含む任意のタイプであってよい。１つのタイプに即応型石英ロッド放熱器がある。
【００２８】
逆転ローラー１３０が部品ベッド１３２を横断した後、新たに配された層がレーザーによって選択的に熔解される。次いで、ローラーがオーバーフロー容器１３６の領域から戻り、その後、所定量の粉体が供給システム１２４によって押し上げられ、ローラー１３０によって前と反対方向に標的領域１１０に配され、ローラー１３０が別のオーバーフロー容器１３８に進むことにより余剰粉体がデポジットされる。ローラー１３０が部品ベッドを横断開始する前に、中央部品ベッド・ピストン１２８によって、望ましい層厚分だけ下降され別の粉体を収容する余地が設けられる。
【００２９】
システム１００の粉体供給システムは供給ピストン１２５および１２７を備えている。指示がある場合、供給ピストン１２５および１２７がモータ（図示せず）制御により上部に移動することにより一定量の粉体が粉体供給ベッド（１２３、１２９）からチャンバー１０２に供給される。部品ピストン１２８がモータ（図示せず）制御により、僅かに、例えば、０．１２５ｍｍだけチャンバー１０２の床の下部に移動することにより、処理粉体層のそれぞれの層厚が規定される。ローラー１３０は供給システム１２４および１２６から標的面１１０に粉体を平行移動する逆転ローラーである。何れの方向に移動する場合においても、標的領域に配されなかった余剰粉体はローラーによって処理チャンバーの両端に配されているいずれかのオーバーフロー容器に搬送される。本明細書において標的面１１０とは、（既に焼結された部分があればそれを含み）部品ピストン１２８上部に配されている熱熔解性粉体の上面を意味する。本明細書において、部品ピストンの上部に配されている焼結済みおよび未焼結粉体を部品ケーキ１０６と呼ぶ。また、図２のシステム１００は、前に焼結された高温度の標的領域１１０に新たな粉体が拡散されたときの熱衝撃をできるだけ抑制するために粉体を予熱する放射放熱器を供給ピストン（１２５、１２７）の上部に必要としている。この種のデュアル・ピストン式供給システムは、新たな粉体を標的面１１０の下部から供給し、供給ベッド（１２３、１２９）用の加熱素子を備えている。
【００３０】
別の周知の粉体供給システムは上部から粉体を供給するオーバーヘッド・ホッパーを用い、標的領域１１０の一方の側の供給装置の前にワイパーまたはスクレーパーを備えている。黒体放射体１４０は反転ローラー型、もしくは両側または片側供給オーバーヘッド・ホッパー型粉体供給システムのいずれにも使用することができる。黒体放射体１４０は粉体計量分配器、または成形プロセスにおいて任意に反復または連続的に非接触型センサー、好ましくはＩＲセンサー（１４２、１４４、１４５）の校正を行うことができるＩＲセンサーの近傍位置に取り付けることができる。一般に、黒体放射体１４０はＩＲセンサーの近傍、好ましくは図１および２において、反転ローラーが粉体ベッド１３２を横断する度にＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５の前面に配されるよう取り付けられ、ＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５の連続校正を可能にしている。しかし、成形プロセスの間、１回おき、または別の規則的配置順序でＩＲセンサーの近傍に配してＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５を反復校正することができる。
【００３１】
黒体放射体１４０は、Ｈｉｇｈｌａｎｄ  Ｐｌａｔｉｎｇ社（カリフォルニア州、ロサンゼルス）、および Ｍｉｋｒｏｎ Ｉｎｆｒａｒｅｄ社（ニュージャージー州、オークランド）を含む幾つかの供給元によって市販されている放射温度校正ターゲットである。黒体放射体１４０は放射率の高いアルマイト黒色被膜を備え、アルミニウムのような適切な金属から構成されている。黒体放射体１４０は独自の温度調節機能を有し放射エネルギーが温度に単純比例する。個別のレーザー焼結システム１００に個別の粉体を用いて得た実験データに基づいて黒体放射体１４０の温度を設定することにより、レーザー焼結システムの最適動作が保証される。個々の粉体がそれぞれ独自の最適処理温度を有しているため、ＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５によって検出される放射レベルが粉体によって異なる。ＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５は、黒体放射体１４０からの放射エネルギーの測定値をレーザー焼結システムのコンピュータ（図示せず）に送信する非接触型温度センサーである。このコンピュータはＩＲセンサー校正カーブを用いてＩＲ放射エネルギーを温度に変換するものである。次いで、コンピュータは粉体ベッド１３２の特定の位置におけるＩＲセンサーの放射エネルギー測定値を黒体放射体１４０の既知の設定放射エネルギーおよびその等価温度と比較し、時間の経過と共に、粉塵、汚れまたは処理チャンバー１０２内のガスに含まれている吸着質成分がセンサーの光学系に蓄積したことによるか、またはセンサーの伝送量を低下させる光学系の破損に伴うＩＲセンサーの測定値に低下がみられる場合には、それを調整することにより低下を補正する。図１および２から分かるように、ＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５は、破線で示す粉体供給ベッド１２３、１２９および部品ケーキ１０６に向けられている検出フィールドを有している。黒体放射体１４０はＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５の近傍に配されたとき、各センサーの検出フィールド領域をカバーする。このことが図１に示してある。
【００３２】
前記レーザー焼結システムが最適な動作をするための実験データは個々の使用粉体によって異なる。一般に、粉体のグレーズ・ポイント、または融解温度を出発点として用い、その点から固定差分低い温度が黒体放射体１４０に設定され、その温度がＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５の校正に用いられる。例えば、ポリアミドナイロン１２粉体の融解温度は約１８６℃±１℃であり、黒体放射体の温度は融解温度から所望の温度だけ低く設定され、それがセンサーの測定値の経時劣化が生じた時のＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５による粉体ベッドの検出温度と比較するコンピュータの参照ポイントとなる。この設定ポイントは、例えば、ポリアミドナイロン１２粉体の融点から５または７℃低い温度、即ち、約１８１℃または１７９℃となる。成形プロセスの間、黒体放射体１４０を用いて反復的にＩＲセンサーを校正することにより、ＩＲセンサーの測定精度に関わる不確実性が払拭される。何故なら、粉体ベッドの温度測定においてセンサーの光学系による測定値が変化した場合、処理チャンバー１０２内の標的面１１０における新たな粉体層の最適温度を示す実験データから選択された設定温度に対応する放射エネルギーが分かっている黒体放射体１４０の測定値も同じ割合で変化するからである。これにより、ＩＲセンサーを校正することができ、標的面１１０および粉体供給ベッド（１２３、１２９）の温度を検出し、コンピュータが図３のフロー・チャートに示すロジックに基づきＩＲ放熱器１２０および１２２の熱エネルギーを個々に制御することにより、これらの領域の温度を正確に制御することができる。
【００３３】
非接触型温度センサーは所望帯域幅における異なる波長の比率または全光量を利用するＩＲセンサー１４２、１４４、および１４５であることが好ましい。粉体ベッド１３２の温度検出における帯域幅は８〜１４μｍであることが好ましい。
【００３４】
具体的実施の形態を参照し本発明について説明してきたが、ここに開示した本発明の発明概念から逸脱することなく、材料、部品配列および成形ステップに多くの変更、改良、および変形が加えられ得ることは明白である。従って、添付クレームの精神および広範に及ぶ範囲によって当業者が本開示を読むことにより成し得る、かかる変更、改良、および変形が包含されているものである。例えば、ピボット支持体とシャッターとの組合せにより黒体放射体をＩＲセンサーに示すか、シャッターを備えた複数の黒体放射体を用いることができる。任意の適切な放射体をＩＲセンサーに検出させる既知の放射率を有する放射温度校正ターゲットとして用いることができる。本明細書に引用した特許出願、特許、およびその他の出版物はそっくりそのまま本明細書に組み込まれたものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】処理チャンバー内のＩＲセンサーの位置を示す一部を切除した選択的レーザー焼結装置の概略図。
【図２】放射体およびＩＲセンサーを示す作動中の従来の選択的レーザー焼結装置の概略正面図。
【図３】作動中においてＩＲセンサーを連続的に校正するためのＩＲセンサー、放射体、およびＩＲ放熱器間のデータの流れを示すフロー図。
【符号の説明】
【００３６】
１００                    選択的レーザー焼結システム
１０２                    処理チャンバー
１０４                    レーザー・ビーム
１０６                    部品ケーキ
１０８                    レーザー
１１０                    標的面
１１４                    走査システム
１１６                    レーザー窓
１２０、１２２            放射放熱素子
１２３、１２９            粉体供給ベッド
１２４、１２６            粉体供給システム
１２５、１２７            プッシュアップ・ピストン
１２８                    中央部品ベッド・ピストン
１３０                    平滑ローラー（逆転ローラー）
１３２                    粉体ベッド（部品ベッド）
１３６、１３８            オーバーフロー容器
１４０                    黒体放射体
１４２、１４４、１４５    ＩＲセンサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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