(57)【要約】【課題】高出力のレーザ光を照射した場合であっても、長時間造形を続けることができる粉末床溶融結合装置を提供する。【解決手段】レーザ光を出射するレーザ光出射部２０１と、レーザ光の透過窓１２が設けられた減圧可能なチャンバ１１と、そのチャンバ１１内に設けられ、粉末材料の薄層が形成される薄層形成部２０２と、透過窓１２と薄層形成部２０２との間に配置され、レーザ光の光路を薄層形成部２０２に向ける反射鏡１３と、を備えた粉末床溶融結合装置１０が提供される。【選択図】図１
2018021238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記レーザ光の透過窓が設けられた減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、粉末材料の薄層が形成される薄層形成部と、
前記透過窓と前記薄層形成部との間に配置され、前記レーザ光の光路を前記薄層形成部に向ける反射鏡と、
を備えたことを特徴とする粉末床溶融結合装置。
【請求項２】
前記透過窓は、前記薄層形成部を直接視認できない部分に設けられている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】
前記反射鏡は、前記薄層形成部の中心軸の上方に配置されてい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】
前記反射鏡を冷却する冷却機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項５】
前記反射鏡の内部に冷却液を流す流路が設けられている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】
前記反射鏡は撥油皮膜で覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項７】
前記反射鏡の表面に蒸着した粉末材料の膜の除去機構を備えることを特徴とする請求項６に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項８】
前記チャンバは、前記薄層形成部の上方に突出した鏡筒部を備え、
前記反射鏡は前記鏡筒部に収められるとともに、前記透過窓は前記鏡筒部から分岐した分岐部の奥に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の粉末床溶融結合装置。
【請求項９】
前記チャンバ内の分子の平均自由工程が前記薄層形成部と前記反射鏡との距離を超える長さを示す真空度に減圧可能な排気装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項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、粉末材料を層状に堆積させつつ、レーザ光で選択的に加熱して固化させることで立体的な造形物を形成する粉末床溶融結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末床溶融結合装置は、粉末材料の薄層を形成するステップと、その特定領域をレーザ光により加熱することで焼結若しくは溶融して固化させるステップとを数百回から数千回繰り返すことで三次元の造形物を作製する。
【０００３】
下記の特許文献には、このような粉末床溶融結合装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５５５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、粉末床溶融結合装置では、粉末材料として樹脂粉末を用いる技術が一般的であるが、近年、金属粉末を用いて試作品や製品を作製する技術が提案されている。
【０００６】
金属粉末を用いる場合、金属粉末の酸化を防ぐために、高真空にしたチャンバ内で造形を行なうことがある。
【０００７】
ところが、従来の粉末床溶融結合装置では、高出力のレーザ光を照射すると、金属材料が透過窓に蒸着してしまい短時間しか造形を行えないという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は高出力のレーザ光を照射した場合であっても、長時間造形を続けることができる粉末床溶融結合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一観点によれば、レーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記レーザ光の透過窓が設けられた減圧可能なチャンバと、前記チャンバ内に設けられ、粉末材料の薄層が形成される薄層形成部と、前記透過窓と前記薄層形成部との間に配置され前記レーザ光の光路を前記薄層形成部に向ける反射鏡と、を備えた粉末床溶融結合装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記観点の粉末床溶融結合装置によれば、反射鏡で反射されたレーザ光を薄層形成部に照射する。反射鏡に金属成分が蒸着されても光学的な特性はほとんど変化しないため、高出力のレーザ光を用いて長時間の造形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る粉末床溶融結合装置を示す図である。
【図２】（ａ）は、図１の粉末床溶融結合装置の薄層形成部の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】図１の粉末床溶融結合装置のレーザ出射部のブロック図である。
【図４】図１の粉末床溶融結合装置のチャンバ内の蒸発粒子の軌跡を示す図である。
【図５】第１実施形態の変形例１に係る粉末床溶融結合装置を示す図である。
【図６】第１実施形態の変形例２に係る粉末床溶融結合装置を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る粉末床溶融結合装置を示す図である。
【図８】図７の粉末床溶融結合装置の反射鏡の冷却構造を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る粉末床溶融結合装置を示す図である。
【図１０】図９の粉末床溶融結合装置の反射鏡の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
（第１実施形態）
（１）粉末床溶融結合装置について
図１は、本発明の第１実施形態に係る粉末床溶融結合装置１０の構成を示す図である。
本実施形態に係る粉末床溶融結合装置１０は、図１に示すように、レーザ光出射部２０１と、造形が行われる薄層形成部２０２と、反射鏡３１と、造形を制御する制御部２０３とを備えている。
【００１４】
薄層形成部２０２は、金属粉末への水分の付着や金属粉末の酸化・窒化を防止するために、減圧可能なチャンバ（容器）１１内に設置されている。
【００１５】
そのチャンバ１１には、排気ポンプ２０４が取り付けられている。排気ポンプ２０４は、造形を行う間チャンバ１１内の気体を排気して真空状態に保つ。
【００１６】
レーザ光出射部２０１は、チャンバ１１の外に設けられ、透過窓（透過窓）１２を介してチャンバ１１内に向けてレーザ光を出射できるようになっている。
【００１７】
反射鏡３１は、薄層形成部２０２の上方に配置されている。この反射鏡３１はレーザ光出射部２０１から出射されたレーザ光の光路を下方の薄層形成部２０２に向けて変化させる。
【００１８】
制御部２０３は、レーザ光出射部２０１と、薄層形成部２０２と、排気ポンプ２０４に接続され、各部２０１、２０２、２０４と電気信号をやり取りして、造形を制御する。これにより、自動的に造形を制御することが可能である。
【００１９】
以下に、粉末床溶融結合装置１０の各部２０１、２０２及び反射鏡３１の詳細について説明する。
【００２０】
（２）薄層形成部２０２の構成
図２（ａ）、（ｂ）は、薄層形成部２０２の構成を示す図である。図２（ａ）は上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。なお、図２（ａ）では、反射鏡３１及びレーザ光出射部２０１を省いている。
【００２１】
薄層形成部２０２は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、造形が行われる薄層形成容器２１と、その両側に設置された第１粉末材料収納容器２２ａ及び第２粉末材料収納容器２２ｂと、粉末材料２０を運び、粉末材料の薄層２０ａを形成するリコータ１３とを備えている。
【００２２】
また、薄層形成容器２１と第１粉末材料収納容器２２ａの間に左側フランジ２３ａが設けられるとともに、薄層形成容器２１と第粉末材料収納容器２２ｂの間に右側フランジ２３ｂが設けられている。
【００２３】
第１粉末材料収納容器２２ａと、左側フランジ２３ａと、薄層形成容器２１と、右側フランジ２３ｂと、第２粉末材料収納容器２２ｂとは、上面が面一となるように接合されている。これにより、リコータ１３は、全ての容器２２ａ、２１、２２ｂの上を全領域にわたってスムーズに移動することができる。
【００２４】
薄層形成容器２１では、図２（ｂ）に示すように、容器２１の底を兼ねたパートテーブル２４上に粉末材料の薄層２０ａが形成され、粉末材料の薄層２０ａにレーザ光が照射されて固化層２０ｂが形成される。
【００２５】
そして、パートテーブル２４を順次下方に移動させて固化層２０ｂを積層し、三次元造形物の造形をおこなう。
【００２６】
なお、ここでは、粉末材料の薄層２０ａを溶融し、固化させて固化層２０ｂを形成している例で説明したが、粉末材料の薄層２０ｂを溶融させることなく焼結させて焼結薄層を形成してもよい。以下の説明でも同じである。
【００２７】
第１粉末材料収納容器２２ａでは、容器２２ａの底を兼ねた第１フィードテーブル２５ａの上に粉末材料２０が収納され、第２粉末材料収納容器２２ｂでは、容器２２ｂの底を兼ねた第２フィードテーブル２５ｂの上に粉末材料２０が収納される。
【００２８】
第１粉末材料収納容器２２ａ及び第２粉末材料収納容器２２ｂのうち、いずれか一方を粉末材料２０の供給側とした場合、他方が粉末材料の薄層２０ａを形成した後に残った粉末材料２０の収納側となる。
【００２９】
パートテーブル２４と、第１フィードテーブル２５ａと、第２フィードテーブル２５ｂの各下面には、それぞれ、支持軸２６、２７ａ、及び２７ｂが取り付けられている。支持軸２６、２７ａ及び２７ｂは図示しない駆動装置に接続されている。
【００３０】
駆動装置は、制御部２０３からの制御信号により制御されて、供給側のフィードテーブル２５ａ又は２５ｂを上昇させて粉末材料２０を供給するとともに、収納側のフィードテーブル２５ｂ又は２５ａを下降させて残った粉末材料を収納する。
【００３１】
リコータ１３は、制御部２０３からの制御信号により制御されて、第１粉末材料収納容器２２ａ、薄層形成容器２１及び第２粉末材料収納容器２２ｂの上面上を全領域にわたって移動する。
【００３２】
リコータ１３は移動しながら、供給側の粉末材料収納容器２２ａ又は２２ｂ上で粉末材料２０を押し取り、薄層形成容器２１に粉末材料２０を運び入れながら表面を均してパートテーブル２４の上方に薄層２０ａを形成する。さらに、余った粉末材料２０を収納側の粉末材料収納容器２２ａ又は２２ｂまで運び、フィードテーブル２５ｂ又は２５ａの上に収納する。
【００３３】
また、容器２２ａ、２２ｂ内に収納された粉末材料２０や、容器２１内の粉末材料の薄層２０ａを加熱し、昇温するため、図示しないヒータや加熱用光源など他の加熱手段を有する。加熱手段は各容器２１、２２ａ及び２２ｂに内蔵されてもよいし、各容器２１、２２ａ及び２２ｂの周辺に設けられてもよい。
【００３４】
（３）粉末材料
本実施形態の粉末床溶融結合装置１０に使用可能な粉末材料２０として、アルミニウム、チタンあるいはその他の金属元素及びそれらの合金などの金属粉末が挙げられる。
【００３５】
なお、場合により、真空中のレーザ光の照射によって金属を析出する化合物の粉末を用いてもよい。
【００３６】
（４）レーザ光出射部２０１の構成
図３は、粉末床溶融結合装置１０のレーザ光出射部２０１を示すブロック図である。
【００３７】
レーザ光出射部２０１は、図３に示すように、レーザ光を出射するレーザ光源２２３と、光走査素子２２１、フォーカス光学系２２２とを備えている。この光出射部２０１は、チャンバ１１の外側に設置されている。
【００３８】
レーザ光源２２３は、例えば、波長１０００ｎｍ程度の近赤外域のレーザ光を出射するＹＡＧレーザ光源、又はファイバレーザ光源などを用いることができる。
【００３９】
なお、粉末材料の波長吸収率やコストパフォーマンス等を考慮して使用波長を適宜変更してもよく、例えば、波長１００００ｎｍ程度の遠赤外域のレーザ光を出射する高出力ＣＯ２レーザ光源を用いてもよい。
【００４０】
光走査素子２２１は、レーザ光に対する角度を変化させてレーザ光をＸ方向に走査するガルバノメータミラー（Ｘミラー）２２１ａとレーザ光に対する角度を変化させてレーザ光をＹ方向に走査するガルバノメータミラー（Ｙミラー）２２１ｂとを備えている。
【００４１】
この光走査素子２２１によって、レーザ光は薄層形成容器２１の上をＸ方向及びＹ方向に走査される。
【００４２】
また、フォーカス光学系２２２は、レーザ光の焦点距離を調整する機能を担っている。フォーカス光学系２２２は、レーザ光の走査位置に応じて変わる焦点距離を粉末材料の薄層２０ａの表面に合わせるように動作する。
【００４３】
光走査素子２２１の光軸は、光走査素子２２１の走査範囲の中心に沿った軸であり、その光軸は図１に示すように水平方向に延びて反射鏡３１に到る。
【００４４】
その光軸に沿って入射したレーザ光は反射鏡３１によって９０度下向きに反射され、薄層形成容器２１の中心に照射される。これにより、走査位置と焦点距離との関係が光軸周りに対象となり、フォーカス光学系２２２の制御が容易になり、精度よく照射を行うことができる。
【００４５】
光走査素子２２１のＸミラー２２１ａ、Ｙミラー２２１ｂ及びフォーカス光学系２２２は、ＸＹＺドライバ２２４の制御信号によって動作する。
【００４６】
ＸＹＺドライバ２２４は、コントローラ（制御装置）２２５により制御され、かつレーザ光源２２３のＯＮ（点灯）及びＯＦＦ（消灯）もコントローラ２２５により制御される。コントローラ２２５として、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及び制御用のプログラムが格納されたメモリを備えたコンピュータを用いることができる。
【００４７】
レーザ光源２２３から出射したレーザ光は、順にフォーカス光学系２１ｃ、Ｘミラー２２１ａ、Ｙミラー２２１ｂという経路を経て薄層形成部２０２のパートテーブル２４上の材料の薄層２０ａに照射される。
【００４８】
レーザ光はコントローラ２２５による光走査素子２２１の制御により操作されることにより焼結又は溶融領域に選択的に照射されるようになっている。
【００４９】
さらに、レーザ光が走査されている間、レーザ光が粉末材料の薄層２０ａのちょうど表面に焦点を結ぶように絶えず光学系２２２のレンズが動いて焦点距離が調整されるようになっている。
【００５０】
光走査素子２２１の制御は、作製すべき３次元造形物のスライスデータ（描画パターン）に基づき行われる。
【００５１】
（５）チャンバ１１の構成
図１に示すように、チャンバ１１は薄層形成部２０２を収容する本体１１ａと、鏡筒部１１ｂとを有している。鏡筒部１１ｂは本体１１ａの上に一体的につながって形成されており、その鏡筒部１１ｂには反射鏡３１が収容されている。
【００５２】
鏡筒部１１ｂの側部には、外側に向けて分岐して延び出た分岐部１１ｃが設けられておりその分岐部１１ｃの先端に透過窓１２が取り付けられている。この透過窓１２に対向する部分にレーザ光出射部２０１が取り付けられている。
【００５３】
このように、分岐して延び出た分岐部１１ｃの奥に透過窓１２を設け、透過窓１２が薄層形成部２０２を直接視認できない位置に配置されている。これにより、薄層２０ａの表面から直線的に飛散する蒸発粒子の蒸着による透過窓１２の透過率低下を防止できる。
【００５４】
本体１１ａ及び鏡筒部１１ｂよりなるチャンバ１１には排気ポンプ２０４が接続されており、その内部を減圧可能となっている。
【００５５】
造形を行う場合には、金属よりなる粉末材料２０の劣化を防ぐべく、排気ポンプ２０４により内部を高真空に保つ。
【００５６】
このようにチャンバ１１内を高真空に保つと、不活性ガス雰囲気を用いる場合よりも酸素や水蒸気の分圧を容易に減少させることができ、造形物の品質を向上させることができる。
【００５７】
さらに、真空中での造形プロセスでは、大気圧中に比べて熱伝導率が低く保温性が高く保たれる。このため、高真空中の造形では薄層形成部２０２内の造形物の急冷が起こりにくくなり、結果として熱歪の少ない高精度な造形物を得ることができる。
【００５８】
従来の不活性ガス雰囲気中での造形では、熱歪による変形を防ぐために、造形物の造形に先立って土台とその台につながる足場を造形しそれらにつながった形で造形を行う必要があり、さらに造形後に焼鈍しを行う必要がある。このため、土台及び足場の造形に要するレーザの無駄、焼きなましの電力の無駄及び足場を取り除く工数の増加が必要である。
【００５９】
これに対して高真空中での造形では、土台及び足場の造形や、焼鈍しといった工程が不要となり生産性に優れる。
【００６０】
（６）チャンバ１１内での蒸発粒子の動き
図４は、粉末床溶融結合装置１０のチャンバ１１内の蒸発粒子の動きを示す図である。
【００６１】
図４に示すように、反射鏡３１を介して薄層形成部２０２の表面にレーザ光が照射される。これにより、粉末材料の薄層２０ａが加熱され溶融若しくは焼結して凝固するとともに、一部の粉末材料２０が蒸発する。
【００６２】
蒸発した粉末材料の分子（又は原子）はレーザ光の照査された位置Ｑから放射状に放たれる。チャンバ１１内は高真空に保たれており、平均自由工程が長いため、蒸発した粉末材料の分子は散乱されることなく、直線的な軌跡でチャンバ１１の内壁及び反射鏡３１に到達して蒸着される。
【００６３】
このようにして反射鏡３１の表面に蒸着された粉末材料の金属成分よりなる蒸着膜は、反射膜３１の上に平滑な蒸着膜を形成し反射鏡３１の機能を損なうことはない。そのため、長時間の造形を行った場合であっても、反射鏡３１の機能は維持される。
【００６４】
一方、本実施形態のチャンバ１１において、透過窓１２は鏡筒部１１ｂからさらに分岐した分岐部１１ｃの奥に配置されている。
【００６５】
図中の一点鎖線は、蒸発粒子の軌跡のうち、最もレーザウインドウ１２に近い部分に到達するものを示している。
【００６６】
図示のように、蒸発粒子がどのような角度で薄層形成部２０２から飛び立した場合であっても、蒸発粒子はチャンバ１１の内壁に阻まれて透過窓１２に到達することができない。
【００６７】
したがって、本実施形態によれば、透過窓１２への材料成分の蒸着を防止でき、蒸着による透過窓１２の不透明化を防止できる。
【００６８】
従来の粉末床溶融結合装置では、金属などの高融点の粉末材料を造形する場合に、わずかに気泡が入ってしまうため、充填率１００％の造形物を得ることは困難であった。例えば、充填率は９７％〜９８％程度に留まっていた。
【００６９】
本願発明者らの調査により、造形物の充填率を１００％により近づけるためには、レーザ光の強度を増加させて過剰露光を行えばよいことが判明した。
【００７０】
しかしながら、従来の粉末床溶融結合装置においてレーザ光の強度を増加させると、透過窓への金属皮膜の蒸着量も増加してしまうため、充填率を１００％とするのは困難であった。
【００７１】
これに対し、本実施形態の粉末床溶融結合装置１０では、反射鏡３１への蒸着量が増加しても支障はないため、高出力のレーザ光を用いた造形も可能となっている。
【００７２】
したがって、粉末床溶融結合装置１０によれば、より高い充填率の造形物を作製できる。
【００７３】
（第１実施形態の変形例１）
以下、第１実施形態の変形例について説明する。
【００７４】
図５は、第１実施形態の変形例１に係る粉末床溶融結合装置２０を示す図である。なおリコータ１３、制御部２０３、及び排気ポンプ２０４については粉末床溶融結合装置１０と同様であるので図示を省略する。
【００７５】
図５に示すように、本変形例の粉末溶融結合装置２０では、チャンバ１１に鏡筒部１１ｂを設けない点で図１の粉末床溶融結合装置１０と異なる。
【００７６】
図示のように、粉末床溶融結合装置２０のチャンバ１１は、薄層形成部２０２を収容する本体１１ａの上部に反射鏡３１を設ける。そして、本体１１ａの側部に透過窓１２及びレーザ光出射部２０１を設けている。
【００７７】
また、透過窓１２の下の本体１１ａから反射鏡３１に向けて延び出た遮蔽板１１ｄが設けられている。この遮蔽板１１ｄは、薄層形成部２０２から放出された蒸着粒子が透過窓１２に入射するのを阻止して、透過窓１２の不透明化を防ぐ。
【００７８】
本変形例の粉末床溶融結合装置２０によっても、透過窓１２への材料成分の蒸着を防いで、長時間の造形や高強度のレーザ光の下での造形を行うことができる。
【００７９】
（第１実施形態の変形例２）
図６は、第１実施形態の変形例２に係る粉末床溶融結合装置３０を示す図である。なおリコータ１３、制御部２０３、及び排気ポンプ２０４については粉末床溶融結合装置１０と同様であるので図示を省略する。
【００８０】
図１及び図５に示す例では、レーザ光出射部２０１のレーザ光をチャンバ１１に対して略水平方向に入射させているが、本実施形態ではこれに限定されるものではない。
【００８１】
図６の粉末床溶融結合装置３０のように、レーザ光出射部２０１からのレーザ光を斜め上方に向けて入射させるようにしてもよい。
【００８２】
この場合には、透過窓１２を傾けることで、薄層形成部２０２から放出された蒸発粒子が入射しにくい向きにできて好適である。
【００８３】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る粉末床溶融結合装置４０の構成を示す図である。なお、図７の粉末床溶融結合装置４０において、チャンバ１１、透過窓１２、レーザ光出射部２０１、薄層形成部２０２、制御部２０３及び排気ポンプ２０４の構成は図１の粉末床溶融結合装置１０と同様であるので同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８４】
既に説明したように、造形に伴って反射鏡３１に材料の金属成分が蒸着して皮膜を形成する。
【００８５】
蒸着した金属成分によっては、反射鏡３１の反射率が低下し、反射鏡３１が発熱するおそれがある。
【００８６】
そこで、図７に示すように、本実施形態の粉末床溶融結合装置４０では、反射鏡３１を冷却するための冷却機４１が設けられている。この冷却機４１は、反射鏡３１に冷却液を供給することで反射鏡３１の冷却を行う。
【００８７】
図８は、図７の反射鏡３１の冷却構造を示す部分拡大図である。
【００８８】
図８に示すように、反射鏡３１の内部には、水、油又はフロンなどの冷却液を流す流路３１ａが設けられている。その冷却液流路３１ａの一端は供給管４１ａに接続され、他端は排出管４１ｂに接続されている。
【００８９】
供給管４１ａ及び排出管４１ｂは冷却機４１に接続されている。
【００９０】
レーザ光により加熱された反射鏡３１は、その熱を流路３１ａを流れる冷却液に伝える。そして反射鏡３１で温められた冷却液は、排出管４１ｂを介して冷却機４１に流れ込む。冷却機４１は、反射鏡３１で温められた冷却液を冷却した上で供給管４１ａを介して反射鏡３１に供給する。このようにして、反射鏡３１が冷却される。
【００９１】
本実施形態によれば、反射鏡３１の表面の蒸着で反射率が下がった場合であっても、反射鏡３１を冷却することで反射鏡３１の歪や焼き付きを防止できる。
【００９２】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係る粉末床溶融結合装置５０の構成を示す図である。なお、本実施形態において、透過窓１２、レーザ光出射部２０１、薄層形成部２０２及び排気ポンプ２０４の構成については図１の粉末溶融結合装置１０と同じなので同一符号を付してその説明を省略する。
【００９３】
図９に示すように、本実施形態の粉末床溶融結合装置５０は、反射鏡１３１に蒸着された膜を除去する拭取部３３を備えている点で、図１〜図８に示す粉末溶融結合装置６０と異なる。
【００９４】
拭取部３３は、シリコーンゴムなどのヘラを備えており、制御部２０３の制御の下で反射鏡１３１の表面をこすって表面に付着している蒸着膜を除去することで、反射鏡１３１の機能を回復させる。
【００９５】
なお、反射鏡１３１から落下した蒸着膜が薄層形成部２０２に落下すると造形物の品質を低下させる恐れがある。そこで、落下した蒸着膜を回収すべく、受部３４を備えている。
【００９６】
この受部３４は、制御部２０３の制御の下、拭取部３３が動作する直前に反射鏡１３１の下に移動して落下した蒸着膜の粉を回収する。拭取部３３の動作が完了した後は、側方に退避して、レーザ光の照射を可能とする。
【００９７】
なお、拭取部３３による拭き取り動作は、例えば、１回の造形が完了した後に行ってもよい。また、１つの薄層２０ａの造形が完了した後、次の薄層２０ａの造形を行うまでのレーザ光の停止期間に行なってもよい。
【００９８】
本実施形態では、拭取部３３で反射鏡１３１の表面をこすって蒸着膜を除去するため、蒸着膜が反射鏡１３１から剥離しやすいことが好ましい。
【００９９】
以下では、本実施形態の粉末床溶融結合装置５０に好適な反射鏡１３１について説明する。
【０１００】
図１０は、図９の粉末床溶融結合装置５０に用いることができる反射鏡１３１の断面図である。
【０１０１】
図１０に示すように、反射鏡１３１は、表面を鏡面に研磨加工した基板１３２を備えている。その基板１３２の上には、例えば金などの赤外光に対する反射率が高い材料よりなる反射層１３３が設けられている。その反射層１３３の上に、撥油コート層１３４が形成されている。
【０１０２】
撥油コート層１３４としては、例えば有機フッ素化合物を用いることができる。有機フッ素化合物は、赤外領域のレーザ光に対して透明度が高く、かつ、蒸着される材料成分に対する剥離性に優れる。また、メンテナンスなどの際に、適当な溶媒に有機フッ素化合物を分散させた液剤を反射層１３３の上に塗布するだけで撥油コート層１３４を再生することができて好適である。
【０１０３】
なお、反射鏡１３１において、反射層１３３は、材料成分が蒸着してしまった後に機能を発揮しなくなってしまうため、あらかじめ反射層１３３を省略してしまったものであってもよい。
【０１０４】
以上のように、本実施形態の粉末床溶融結合５０によれば、反射鏡１３１に付着した蒸着膜を除去できるため、長期間にわたって、高出力のレーザ光を用いて造形を実施できる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０、２０、３０、４０、５０…粉末床溶融結合、１１…チャンバ、１１ａ…本体、１１ｂ…鏡筒部、１１ｃ…分岐部、１１ｄ…遮蔽板、１２…透過窓、１３…リコータ、２０１…レーザ光出射部、２０２…薄層形成部、２０３…制御部、２０４…排気ポンプ、２０…粉末材料、２０ａ…薄層、２０ｂ…固化層、２１…薄層形成容器、２２ａ、２２ｂ…粉末材料収納容器、２３ａ、２３ｂ…フランジ、２４…パートテーブル、２５ａ、２５ｂ…フィードテーブル、２６、２７ａ、２７ｂ…支持軸、３１、１３１…反射鏡、３１ａ…冷却液流路、３３…拭取部、３４…受皿、４１…冷却機、４１ａ…供給管、４１ｂ…排出管、２２１…光走査素子、２２１ａ、２２１ｂ…ガルバノメーター、２２２…フォーカス光学系、２２３…レーザ光源、２２４…ＸＹＺドライバ、２２５…コントローラ。
【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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