(57)【要約】【課題】内部の未固化部分が少ない立体造形物を製造することができる立体造形物の製造装置を提供する。【解決手段】造形用材料から層状造形物を造形する造形手段と、前記造形手段により造形された前記層状造形物の表面に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段により照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測手段と、を有する立体造形物の製造装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形用材料から層状造形物を造形する造形手段と、
前記造形手段により造形された前記層状造形物の表面に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置。
【請求項２】
前記計測手段が、前記光が前記層状造形物の表面で反射した正反射光が入射しない位置に配置されている請求項１に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項３】
前記計測手段により計測した前記光量に基づき、前記層状造形物の表面の状態の判定を行う判定部を更に有する請求項１から２のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項４】
前記計測手段が、前記造形手段により前記造形用材料を一体化させる前後で前記光量をそれぞれ計測し、
前記判定部が、前記造形用材料を一体化させる前後における前記光量の変化に基づいて前記判定を行う請求項３に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項５】
前記造形手段が、前記判定に基づいて前記造形用材料を再度一体化させる請求項３から４のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項６】
前記層状造形物の表面に対して照射する前記光を走査させる走査手段を更に有し、
前記判定部が、前記走査手段により前記光を走査させた位置ごとに前記判定を行う請求項３から５のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項７】
前記造形手段により前記造形用材料を一体化させる前に、前記造形用材料に対し、前記走査手段により前記光を走査させて計測した前記光量に基づき、前記計測手段の計測感度を校正する校正部を更に有する請求項６に記載の立体造形物の製造装置。
【請求項８】
前記計測手段が、複数の受光素子を有する請求項１から７のいずれかに記載の立体造形物の製造装置。
【請求項９】
造形用材料から層状造形物を造形する造形工程と、
前記造形工程により造形された前記層状造形物の表面に光を照射する光照射工程と、
前記光照射工程により照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法。
【請求項１０】
造形用材料から層状造形物を造形し、
造形された前記層状造形物の表面に光を照射し、
照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする立体造形物の製造プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末積層造形法は、粉末状の材料に対し、レーザなどの電磁照射源による融解やバインダー樹脂による接着で一層ずつ一体化させて層状造形物を造形し、その層状造形物を積層して立体造形物を製造する方法である。
【０００３】
電磁照射源による方法としては、例えば、選択的にレーザ光を粉末材料に照射することにより粉末材料を融解して一体化させ、立体造形物を製造するＳＬＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）方式などが知られている。一方、バインダー樹脂による方法としては、例えば、バインダー樹脂を含むインクをインクジェット等の方法により粉末材料に吐出して一体化させ、立体造形物を製造するバインダージェット（Ｂｉｎｄｅｒ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）方式などが知られている。
【０００４】
これらの方式において、立体造形物の品質を向上させるために様々な提案がされている。例えば、層状造形物の表面に照射したレーザ光の反射光を検出することで造形台の高さを調整し、造形する立体造形物の歪みを抑制できる三次元積層造形装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、内部の未固化部分が少ない立体造形物を製造することができる立体造形物の製造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】
【０００６】
課題を解決するための手段としての本発明の立体造形物の製造装置は、造形用材料から層状造形物を造形する造形手段と、前記造形手段により造形された前記層状造形物の表面に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段により照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、内部の未固化部分が少ない立体造形物を製造することができる立体造形物の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を示す説明図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４Ａ】図４Ａは、レーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係を示す上面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａにおいて、位置Ｐ１にレーザ光を照射したときの立体角を示す説明図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａにおいて、位置Ｐ２にレーザ光を照射したときの立体角を示す説明図である。
【図５Ａ】図５Ａは、レーザ光照射位置から光センサまでの距離に対し、計測される拡散反射光の光量との関係の一例を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、レーザ光照射位置から光センサまでの距離に対し、校正後の拡散反射光の光量との関係の一例を示すグラフである。
【図６Ａ】図６Ａは、第１の実施形態における検査時のレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示したレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す上面図である。
【図７】図７は、第１の実施形態において未固化部分を判定する方法の一例を示す説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、検査用レーザ光照射方向及び光センサ設置位置の一例を示す説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示す位置関係で計測した拡散反射光の光量の計測結果の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、第１の実施形態における造形処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第１の実施形態における校正データ取得処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第１の実施形態における一層造形処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第１の実施形態における表面状態判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第１の実施形態における選択再照射処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第２の実施形態における検査時のレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す斜視図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａに示したレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す上面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、レーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の他の一例を示す上面図である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態において未固化部分を判定する方法の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（立体造形物の製造装置、立体造形物の製造方法、及び立体造形物の製造プログラム）
本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体造形物の製造プログラムを読み出して実行することで、本発明の立体造形物の製造方法を実行する装置として動作する。即ち、本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体造形物の製造方法と同様の機能をコンピュータに実行させる本発明の立体造形物の製造プログラムを有する。
つまり、本発明の立体造形物の製造装置は、本発明の立体造形物の製造方法を実施することと同義であるので、本発明の立体造形物の製造装置の説明を通じて本発明の立体造形物の製造方法の詳細についても明らかにする。また、本発明の立体造形物の製造プログラムは、ハードウェア資源としてのコンピュータ等を用いることにより、本発明の立体造形物の製造装置として実現させる。このため、本発明の立体造形物の製造装置の説明を通じて本発明の立体造形物の製造プログラムの詳細についても明らかにする。
なお、本発明の立体造形物の製造プログラムは、本発明の立体造形物の製造装置によって実行されることに限定されるものではない。例えば、本発明の立体造形物の製造プログラムは、他のコンピュータ又はサーバによって実行されてもよく、本発明の立体造形物の製造装置、他のコンピュータ、及びサーバのいずれかが協働して実行されてもよい。
【００１０】
本発明の立体造形物の製造装置は、造形用材料から層状造形物を造形する造形手段と、造形手段により造形された層状造形物の表面に光を照射する光照射手段と、光照射手段により照射された光が層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測手段とを有し、更に必要に応じてその他の部又は手段を有する。
本発明の立体造形物の製造装置は、従来技術では立体造形物の歪みを抑制できても、立体造形物の内部が固化したか否かという品質の面での向上がなされていないという知見に基づくものである。
【００１１】
＜造形手段＞
造形手段は、造形用材料から層状造形物を造形する。
【００１２】
造形用材料を一体化させる立体造形物の造形方式としては、例えば、ＳＬＳ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）方式、バインダージェット（Ｂｉｎｄｅｒ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）方式などが挙げられる。
ＳＬＳ方式とは、選択的にレーザ光などのエネルギーを粉末材料に照射することにより粉末材料を融解して一体化させ、立体造形物を製造する方式である。
バインダージェット方式とは、バインダー樹脂を含むインクをインクジェット等の方法により粉末材料に吐出して一体化させ、立体造形物を製造する方式である。
【００１３】
ＳＬＳ方式で用いられる造形手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ＳＬＳ方式の造形手段としては、例えば、電磁照射源、及び粉末材料を層状に供給できる機構を組み合わせたものなどが挙げられる。
電磁照射源としては、例えば、ＣＯ２レーザ、赤外照射源、マイクロウエーブ発生器、放射加熱器、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ランプなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１４】
バインダージェット方式で用いられる造形手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。バインダージェット方式の造形手段としては、例えば、インクジェット方式の吐出ヘッド、及び粉末材料を層状に供給できる機構を組み合わせたものなどが挙げられる。
【００１５】
＜＜造形用材料＞＞
ＳＬＳ方式で用いられる造形用材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉末材料などが挙げられる。
ＳＬＳ方式で用いられる粉末材料は、結晶性熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。
【００１６】
結晶性熱可塑性樹脂とは、熱可塑性を有する結晶性樹脂を意味し、ＩＳＯ  ３１４６（プラスチック転移温度測定方法、ＪＩＳ  Ｋ７１２１）の測定した場合に、融解ピークを有するものを意味する。
結晶性熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ、融点：１７５℃）、ポリイミド、フッ素樹脂等のポリマーなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１７】
ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ、融点：１８０℃）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
ポリアミドとしては、例えば、ポリアミド４１０（ＰＡ４１０）、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド６６（ＰＡ６６、融点：２６５℃）、ポリアミド６１０（ＰＡ６１０）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、ポリアミド１２（ＰＡ１２）；半芳香族性のポリアミド４Ｔ（ＰＡ４Ｔ）、ポリアミドＭＸＤ６（ＰＡＭＸＤ６）、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）、ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ、融点：３００℃）、ポリアミド１０Ｔ（ＰＡ１０Ｔ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００１９】
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブタジエンテレフタレート（ＰＢＴ、融点：２１８℃）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性を付与するため一部テレフタル酸やイソフタル酸が入った芳香族を含むポリエステルが好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
ポリエーテルとしては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ、融点：３４３℃）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
粉末材料の融点としては、特に限定されないが、１００℃以上が好ましく、１５０℃以上であることがより好ましく、２００℃以上であることが特に好ましい。なお、融点は、ＩＳＯ  ３１４６（プラスチック転移温度測定方法、ＪＩＳＫ７１２１）に準拠して、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を用いて測定することができる。
【００２２】
粉末材料の５０％累積体積粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、寸法安定性の点から、５μｍ以上１００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上５０μｍ以下が特に好ましい。
【００２３】
粉末材料の体積平均粒径／個数平均粒径（Ｍｖ／Ｍｎ）は、造形精度向上やリコート性向上の点から、２．００以下が好ましく、１．５０以下がより好ましく、１．２０以下が特に好ましい。なお、５０％累積体積粒径やＭｖ／Ｍｎは、例えば、粒度分布測定装置（マイクロトラック・ベル株式会社製、ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＭＴ３３００ＥＸＩＩ）を用いて測定することができる。
【００２４】
粉末材料としては、任意の流動化剤、粒度化剤、強化剤等を含有していてもよい。
【００２５】
バインダージェット方式で用いられる造形用材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉末材料、結合剤などが挙げられる。
バインダージェット方式で用いられる粉末材料としては、水溶性有機材料で被覆された基材を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有することが好ましい。
【００２６】
基材としては、粉末乃至粒子の形態を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、その材質としては、例えば、金属、セラミックス、カーボン、ポリマー、木材、生体親和材料などが挙げられる。これらの中でも、高強度な立体造形物を得る観点からは、最終的に焼結処理が可能な金属、セラミックスなどが好ましい。
金属としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）鋼、鉄、銅、チタン、銀などが好適に挙げられ、該ステンレス（ＳＵＳ）鋼としては、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌなどが挙げられる。
セラミックスとしては、例えば、金属酸化物などが挙げられ、具体的には、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）などが挙げられる。
カーボンとしては、例えば、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレンなどが挙げられる。
ポリマーとしては、例えば、水に不溶な公知の樹脂などが挙げられる。
木材としては、例えば、ウッドチップ、セルロースなどが挙げられる。
生体親和材料としては、例えば、ポリ乳酸、リン酸カルシウムなどが挙げられる。
これらの材料は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
基材の平均粒子径としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上３００μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以上２５０μｍ以下が更に好ましい。
平均粒子径が、０．１μｍ以上５００μｍ以下であると、立体造形物の製造効率に優れ、取扱性やハンドリング性が良好である。平均粒子径が、５００μｍ以下であると、該粉末材料を用いて薄層を形成した際に、該薄層における該粉末材料の充填率が向上し、得られる立体造形物に空隙等が生じ難い。
基材の平均粒子径は、公知の粒径測定装置、例えば、マイクロトラックＨＲＡ（日機装株式会社製）、などを用いて、公知の方法に従って測定することができる。
基材の粒度分布としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
【００２８】
水溶性有機材料としては、水に溶解し、架橋剤の作用により架橋可能な性質を有するものであれば、換言すれば、水溶性であって前記架橋剤によって架橋可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００２９】
粉末材料の平均粒子径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３μｍ以上２５０μｍ以下が好ましく、３μｍ以上２００μｍ以下がより好ましく、５μｍ以上１５０μｍ以下が更に好ましく、１０μｍ以上８５μｍ以下が特に好ましい。
平均粒子径が３μｍ以上であると、粉末材料の流動性が向上し、粉末材料層が形成しやすく積層層表面の平滑性が向上するため、造形物の製造効率の向上、取り扱いやハンドリング性が向上すると共に寸法精度が向上する傾向にある。また、平均粒子径が２５０μｍ以下であると、粉末材料粒子同士の空間の大きさが小さくなるため、造形物の空隙率が小さくなり、強度の向上に寄与する。したがって、平均粒子径３μｍ以上２５０μｍ以下が、寸法精度と強度を両立させるのに好ましい範囲となる。
粉末材料の粒度分布としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３０】
バインダージェット方式で用いられる結合剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水溶性有機材料と架橋する架橋剤、及び水性媒体を含有するものが挙げられる。
水性媒体としては、例えば、水、エタノール等のアルコール、エーテル、ケトン、などが挙げられる。これらの中でも、水が好ましい。なお、水性媒体としては、水がアルコール等の水以外の成分を若干量含有するものであってもよい。
架橋剤としては、水溶性有機材料を架橋可能な性質を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属塩、金属錯体、ジルコニア系架橋剤、チタン系架橋剤、水溶性有機架橋剤、キレート剤などが挙げられる。
【００３１】
＜＜層状造形物＞＞
層状造形物とは、層状にした粉末材料にレーザやバインダーを用いて一層ずつ固化させて造形され、積層することにより立体造形物を製造し得る造形物を意味する。
【００３２】
＜光照射手段＞
光照射手段は、造形手段により造形された層状造形物の表面に光を照射する。
光照射手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＬＥＤランプなどが挙げられるが、部品点数を少なくする観点から、造形手段として用いる電磁照射源などの出力を造形用材料が一体化しない程度に弱めて併用することが好ましい。
【００３３】
＜計測手段＞
計測手段は、光照射手段により照射された光が層状造形物の表面で反射した光量を計測する。
計測手段としては、例えば、受光素子などが挙げられる。受光素子としては、例えば、フォトダイオードなどが挙げられる。
計測手段は、複数の受光素子を有することが好ましい。これにより、計測手段は、層状造形物の表面の平坦性や層状造形物自体の傾きなどの影響があっても、受光感度が低下することを抑制することができる。例えば、受光素子が２つである場合には、層状造形物の表面と平行となる平面上において受光軸が直交するように２つの受光素子を設置することが好ましい。また、例えば、受光素子が３つである場合には、層状造形物の表面と平行となる平面上において隣接する受光素子の受光軸が１２０°になるように３つの受光素子を設置することが好ましい。
【００３４】
計測手段は、層状造形物の表面で反射した正反射光が入射しない位置に配置されていることが好ましい。これにより、計測手段は、強い正反射光を受光しないため、壊れにくくなる。また、計測手段は、層状造形物の表面の未固化部分の粉末材料で拡散反射した拡散反射光を受光することにより、未固化部分を検出することができる。
【００３５】
計測手段は、造形手段により造形用材料を一体化させる前後で光量をそれぞれ計測することが好ましい。計測手段が造形用材料を一体化させる前後で光量をそれぞれ計測すると、後述する判定部が、造形用材料を一体化させる前後における光量の変化に基づいて未固化部分であるか否かの判定を確実に行うことができる。
【００３６】
＜その他の部又は手段＞
その他の部又は手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、走査手段、校正部、判定部を有することが好ましい。
【００３７】
＜＜走査手段＞＞
走査手段は、層状造形物の表面に対して照射する光を走査させる。これにより、判定部は、走査手段により光を走査させた範囲において所定の座標毎に、未固化部分か否かの判定を行うことができる。
走査手段としては、例えば、光照射手段から照射される光を受光する角度を制御可能な反射鏡などが挙げられる。ＳＬＳ方式の場合には、部品点数を少なくする観点から、造形手段としても用いている反射鏡を併用することが好ましい。
【００３８】
＜＜校正部＞＞
校正部は、造形手段により造形用材料を一体化させる前に、造形用材料に対し、走査手段により光を走査させて計測した光量に基づき、計測手段の計測感度を校正することができる。これは、光の照射位置が計測手段から離れるにつれて光量が弱くなるため、前処理として造形用材料が融解しない程度の弱い光を照射して、照射位置に対する光量を計測し、照射位置によらず計測した照射位置が一定になるように校正する。これにより、判定部は、光を走査させた位置に対する光量の計測値の変化によらずに判定を行うことができる。
【００３９】
＜＜判定部＞＞
判定部は、計測手段により計測した光量に基づき、層状造形物の表面の状態の判定を行う。これにより、造形手段は、判定部により未固化部分であると判定した造形用材料を再度一体化させることで、層状造形物の表面に一体化していない箇所がないようにできるため、立体造形物の強度の面で品質を向上させることができる。
【００４０】
このように、本発明の立体造形物の製造装置は、粉末状の造形用材料から造形した層状造形物の表面に光を照射し、照射した光が層状造形物の表面で反射した光量を計測する。これにより、本発明の立体造形物の製造装置は、層状造形物の表面に粉末状の未固化部分が残っている場合には、未固化部分である粉末材料に照射した光が拡散反射するため、反射した光を計測することで未固化部分を検出できる。そして、本発明の立体造形物の製造装置は、検出した未固化部分を再固化するようにした層状造形物を積層することにより、内部の未固化部分が少ない立体造形物を製造することができる。
【００４１】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は、これらの実施形態に何ら限定されるものではない。
なお、下記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好ましい数、位置、形状等にすることができる。
【００４２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置を示す説明図である。
図１に示すように、立体造形物の製造装置１００は、ＳＬＳ方式の製造装置であって、電磁照射源１と、反射鏡２と、ヒーター３と、ローラ４と、供給槽５と、レーザ走査スペース６と、光センサ７と、図示しない温湿度センサ８とを有する。なお、電磁照射源１、反射鏡２、ヒーター３、ローラ４、供給槽５、レーザ走査スペース６、及び温湿度センサ８を「造形手段１０」と称することがある。
立体造形物の製造装置１００は、立体造形物の製造するために、まず、造形用材料としての粉末材料を貯蔵する供給槽５からローラ４を用いて、レーザ走査スペース６に粉末材料を層状にして供給する。次に、立体造形物の製造装置１００は、電磁照射源１から出力させた造形用レーザ光を、反射鏡２を用いてレーザ走査スペース６に走査させて照射し、レーザ光の熱により粉末材料を焼結して層状造形物を造形する。次に、立体造形物の製造装置１００は、電磁照射源１から出力させた弱い検査用レーザ光を、層状造形物の表面に照射させながら走査させ、層状造形物の表面から拡散反射した光の光量を光センサ７で計測することにより未固化部分を検出する。そして、立体造形物の製造装置１００は、層状造形物の表面の未固化部分を再固化し、未固化部分の発生を抑制した層状造形物の積層することにより、内部の未固化部分が少ない立体造形物を製造することができる。
【００４３】
電磁照射源１は、後述する制御部１２０の指示によりレーザ光を反射鏡２に照射する。電磁照射源１は、制御部１２０によりレーザ光の強度を制御され、粉末材料を融解し得る強さの造形用レーザ光と、粉末材料を融解しない強さの校正用レーザ光及び検査用レーザとを照射することができる。
レーザ光の強度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１０ワット以上１５０ワット以下が好ましい。
【００４４】
反射鏡２は、制御部１２０で算出された光学系制御量に基づき、電磁照射源１から照射されたレーザ光をレーザ走査スペース６に走査するように反射角度を制御される。
【００４５】
ヒーター３は、制御部１２０の指示により、供給槽５及びレーザ走査スペース６の温度を温湿度センサ８で計測した結果に応じて調節する。供給槽５の温度としては、粉末材料の融点より少なくとも１０℃以上低いことが好ましい。レーザ走査スペース６における部品床温度としては、粉末材料の融点より５℃以上低温であることが好ましい。
【００４６】
ローラ４は、制御部１２０の指示により、粉末材料を貯蔵する供給槽５からレーザ走査スペース６に供給する。
【００４７】
供給槽５は、底部が昇降可能になっており、制御部１２０の指示により、ローラ４により上面の粉末材料がレーザ走査スペース６に供給されると、次の粉末材料を供給できるように底部が上昇する。
【００４８】
レーザ走査スペース６は、底部が昇降可能になっており、ローラ４により供給された粉末材料がレーザ光により固化されると、次の層状造形物を造形できるように底部が下降する。レーザ走査スペース６に粉末材料が供給されると、次の粉末材料を供給できるように底部が上昇する。
【００４９】
計測手段としての光センサ７は、本実施形態では１つのフォトダイオードであり、校正用レーザ光あるいは検査用レーザ光を層状造形物の表面に照射させて反射した正反射光が入射しない位置に配置されている。
【００５０】
図２は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
図２に示すように、第１の実施形態における立体造形物の製造装置１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、ＮＶＲＡＭ１０４と、ＡＳＩＣ１０５と、外部Ｉ／Ｆ１０６と、ＨＤＤ１０７と、Ｉ／Ｏ１０８とを有する。
なお、第１の実施形態における立体造形物の製造装置１００は、電磁照射源１と、反射鏡２と、ヒーター３と、ローラ４と、供給槽５と、レーザ走査スペース６と、光センサ７と、温湿度センサ８とを有するが、図１の説明と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１は、プロセッサの一種であり、種々の制御や演算を行う処理装置である。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２などが記憶するＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）やプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。すなわち、ＣＰＵ１０１は、本実施形態では、液体供給エラー検知プログラムを実行することにより、後述する制御部１２０として機能する。
また、ＣＰＵ１０１は、立体造形物の製造装置１００全体の動作を制御するために用いられる。なお、本実施形態では、立体造形物の製造装置１００全体の動作を制御する装置をＣＰＵ１０１としたが、これに限ることなく、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などとしてもよい。これらは、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００５２】
ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０２は、ＣＰＵ１０１により実行される本発明の立体造形物の製造プログラム、その他のＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）等の各種プログラムなどの固定データを格納する。
なお、立体造形物の製造プログラムは、必ずしも最初から立体造形物の製造装置１００内に記憶されていなくともよい。立体造形物の製造プログラムは、例えば、インターネットなどを介して立体造形物の製造装置１００に通信可能に接続されている他の情報処理装置などに格納させて実行してもよい。また、立体造形物の製造プログラムは、例えば、コンピュータ読取り可能な記録媒体に格納され、立体造形物の製造装置１００がこの記録媒体から液体供給エラー検知プログラムを取得して実行してもよい。記録媒体としては、例えば、可搬型記録媒体、半導体メモリ、ハードディスクなどが挙げられる。可搬型記録媒体としては、例えば、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）メモリなどが挙げられる。半導体メモリとしては、例えば、フラッシュメモリなどが挙げられる。
【００５３】
ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３は、各種プログラムがＣＰＵ１０１により実行される際に展開される作業範囲などとして機能する。ＲＡＭとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ＲＡＭとしては、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などが挙げられる。
【００５４】
ＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ−Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）１０４は、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリである。
【００５５】
ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０５は、画像データに対する各種信号処理等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理する。
【００５６】
外部Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１０６は、造形データ作成装置６００と通信可能に接続されており、造形データ作成装置６００から造形データを受信する。
なお、造形データ作成装置６００は、最終形態の造形物（立体造形物）を層状造形物毎にスライスしたスライスデータである造形データ（断面データ）を作成する装置であり、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。造形データは、目的とする立体造形物の形状をスライスしたスライスデータとしての各層状造形物３０の内のモデル材３０１ａを形成するデータ（造形領域のデータ）である。
【００５７】
ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１０７は、制御部１２０の指示により、Ｉ／Ｏ１０８が受信したセンサからの各種データなどを蓄積して保存される。また、ＨＤＤ１０７には、後述する各種正常動作プロファイルが保存される。なお、ＨＤＤ１０７には、本発明の液体供給エラー検知プログラムを格納するようにしてもよい。
【００５８】
Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ  Ｏｕｔｐｕｔ）１０８は、温湿度センサ８及び光センサ７の出力信号を受信する。
温湿度センサ８は、装置の環境条件としての温度及び湿度を計測する。
光センサ７は、校正用レーザ光あるいは検査用レーザ光を照射された層状造形物の表面から拡散反射した拡散反射光の光量を計測する。
【００５９】
立体造形物の製造装置１００には、必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５００が接続されている。
【００６０】
図３は、第１の実施形態における立体造形物の製造装置の機能構成を示すブロック図である。
図３に示すように、立体造形物の製造装置１００は、通信部１１０と、制御部１２０と、記憶部１３０と、入出力部１４０とを有する。
【００６１】
通信部１１０は、制御部１２０の指示に基づき、図２に示した外部Ｉ／Ｆ１０６及びＩ／Ｏ１０８を用いて各種データを受信することができる。
【００６２】
制御部１２０は、校正部１２１と、判定部１２２とを有する。
【００６３】
＜＜校正部＞＞
校正部１２１は、造形手段１０により粉末材料を一体化させる前に、粉末材料に対し、反射鏡２により校正用レーザ光を走査させて光センサ７により計測した光量に基づき、レーザ光の照射位置により変化する光センサ７の計測感度を校正することができる。
【００６４】
図４Ａは、レーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係を示す上面図である。
ここでは、図４Ａに示すように、位置Ｏに配置されている図示しない反射鏡２から位置Ｐ１にレーザ光を照射する場合と、位置Ｐ１から図４Ａ中矢印Ａで示す走査方向でレーザ光を照射していき、位置Ｐ２にレーザ光を照射する場合を考える。すなわち、光センサ７は、位置Ｐ１からの拡散反射光ＤＲ１、及び、位置Ｐ２からの拡散反射光ＤＲ２をそれぞれ計測する場合を考える。
【００６５】
図４Ｂは、図４Ａにおいて、位置Ｐ１にレーザ光を照射したときの立体角を示す説明図である。図４Ｃは、図４Ａにおいて、位置Ｐ２にレーザ光を照射したときの立体角を示す説明図である。なお、図４Ｂ及び図４Ｃでは、説明のために光センサ７のレンズ７ａを誇張して大きく示している。また、光センサ７は、いずれの図でも正反射光Ｒ１及びＲ２を検出しない位置に配置されており、拡散反射光ＤＲ１及びＤＲ２を検出する。
図４Ｂに示すように、位置Ｐ１にレーザ光Ｌ１を照射する場合には、拡散反射光ＤＲ１は、立体角Ｓ１の大きさでレンズ７ａに入射する。また、図４Ｃに示すように、位置Ｐ２にレーザ光Ｌ１を照射する場合には、拡散反射光ＤＲ２は、立体角Ｓ２の大きさでレンズ７ａに入射する。図４Ｂで示した立体角Ｓ１と立体角Ｓ２を比較すると、立体角Ｓ１より立体角Ｓ２のほうが大きいことがわかる。即ち、立体角の大きさは、レーザ照射位置から光センサ７までの距離で変化する。また、立体角が大きいほど計測する拡散反射光の光量が多くなるため、図５Ａに示すように、計測される拡散反射光の光量と、レーザ照射位置から光センサ７までの距離とは比例関係となる。校正部１２１は、この比例関係を打ち消すように校正を行うと、図５Ｂに示すように、レーザ照射位置から光センサ７までの距離により計測される拡散反射光の光量が変化しないようにできる。
【００６６】
図６Ａは、第１の実施形態における検査時のレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示したレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す上面図である。
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、レーザ走査スペース６上における層状造形物の表面の位置Ｐ１に反射鏡２から検査用レーザ光Ｌ１が照射されると、光センサ７は、正反射光Ｒ１を検出しない位置に配置されているため、拡散反射光ＤＲ１の光量を計測する。
【００６７】
＜＜判定部＞＞
判定部１２２は、光センサ７により計測した光量に基づき、層状造形物の表面の状態の判定を行う。
【００６８】
図７は、第１の実施形態において未固化部分を判定する方法の一例を示す説明図である。
図７中上部の破線矢印で示すように層状造形物の表面に検査用レーザ光を走査すると、固化部分Ｍのほかに未固化部分Ｎが存在する場合には、図７中下部の光量Ｄ１で示すように、固化部分Ｍでは拡散反射光の光量が低くなり、未固化部分Ｎでは光量が高くなる。言い換えると、光量Ｄ１において、未固化部分Ｎにおける拡散反射光の光量は、粉末状態の未照射部分における拡散反射光の光量に近づく計測値が得られる。このため、所定の光量を閾値として設定することにより、判定部１２２は、閾値に基づいて未固化部分を判定することができる。
【００６９】
具体的には、図８Ａ及び表１で示す検査条件において、未融解状態の粉末材料と融解状態の粉末材料とを実際に計測した結果を図８Ｂに示す。図８Ｂに示すように、未融解状態の粉末材料は融解状態の粉末材料と比較して２０％程度高い拡散反射光出力、即ち拡散反射光の光量Ｄ１が得られた。図８Ｂのような拡散反射光出力の場合には、２．８Ｖ程度に閾値を設定することにより、判定部１２２は、未固化部分を判定することができる。
【００７０】
【表１】
2019151012.tif 000003
【００７１】
なお、図７中下部におけるＤ２は、光センサ７のレンズの汚れ、あるいは粉末材料の形状などにより計測する光量の絶対値が変化する場合を示している。このような場合に、未固化部分を判定する方法としては、例えば、造形用レーザ光を照射する前後で光量を計測してその差分を求める方法、固化部分の光量を基準とする方法、未照射部分を１とし固化部分の最小値を０とする方法などが挙げられる。
【００７２】
記憶部１３０は、制御部１２０の指示に基づき、図３に示したＨＤＤ１０７に校正データ１３１及び検査データ１３２を記憶する。
【００７３】
入出力部１４０は、制御部１２０の指示に基づき、図３に示した操作パネル５００により立体造形物の製造装置１００に対する各種指示を受け付ける。
【００７４】
図９は、第１の実施形態における造形処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、造形処理の流れを図９に示すフローチャートの図中Ｓで表すステップにしたがって説明する。
【００７５】
ステップＳ１０１では、校正部１２１は、校正データ取得処理を実行すると、Ｓ１０２に移行する。なお、校正データ取得処理についての詳細は、図１０に示すフローチャートにしたがって後述する。
【００７６】
ステップＳ１０２では、制御部１２０は、記憶部１３０から三次元データを読み込むと、Ｓ１０３に移行する。
【００７７】
ステップＳ１０３では、制御部１２０は、Ｓ１０２で読み込んだ三次元データを所定間隔の平行な断面ごとで区切ったスライスデータを算出するスライス処理を実行すると、Ｓ１０４に移行する。
【００７８】
ステップＳ１０４では、制御部１２０は、ローラ４により供給槽５から造形可能領域に粉体材料を供給すると、Ｓ１０５に移行する。
【００７９】
ステップＳ１０５では、制御部１２０は、一層造形処理を実行すると、Ｓ１０６に移行する。なお、一層造形処理についての詳細は、図１１に示すフローチャートにしたがって後述する。
【００８０】
ステップＳ１０６では、制御部１２０は、立体造形物を製造するにあたり層状造形物の積層が全て終了していないと判定すると、処理をＳ１０４に移行する。また、制御部１２０は、立体造形物を製造するにあたり層状造形物の積層が全て終了したと判定すると、本処理を終了する。
【００８１】
図１０は、第１の実施形態における校正データ取得処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、Ｓ１０１で実行する校正データ取得処理の流れを図１０に示すフローチャートの図中Ｓで表すステップにしたがって説明する。
【００８２】
ステップＳ２０１では、校正部１２１は、電磁照射源１からレーザ光を照射する座標を造形可能領域全面に設定すると、Ｓ２０２に移行する。
【００８３】
ステップＳ２０２では、校正部１２１は、Ｓ２０１で設定した座標にレーザ光を照射するために、反射鏡２の角度を制御する光学系制御量を算出すると、Ｓ２０３に移行する。
【００８４】
ステップＳ２０３では、校正部１２１は、光センサ７を用いて光量の計測を開始すると、Ｓ２０４に移行する。
【００８５】
ステップＳ２０４では、校正部１２１は、Ｓ２０２で算出した光学系制御量に基づき、反射鏡２の角度を制御して電磁照射源１から照射した校正用レーザ光を走査させ、Ｓ２０１で設定した座標ごとに光センサ７により光量を計測すると、Ｓ２０５に移行する。
【００８６】
ステップＳ２０５では、校正部１２１は、Ｓ２０４で計測した光量のデータを校正データとして記憶部１３０に保存すると、本処理を終了する。
【００８７】
図１１は、第１の実施形態における一層造形処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、Ｓ１０５で実行する一層造形処理の流れを図１１に示すフローチャートの図中Ｓで表すステップにしたがって説明する。
【００８８】
ステップＳ３０１では、制御部１２０は、Ｓ１０３で算出したスライスデータを記憶部１３０から読み込むと、Ｓ３０２に移行する。
【００８９】
ステップＳ３０２では、制御部１２０は、Ｓ３０１で読み込んだスライスデータに基づき、反射鏡２の角度を制御する座標及び光学系制御量を算出すると、Ｓ３０３に移行する。
【００９０】
ステップＳ３０３では、制御部１２０は、Ｓ３０２で算出した座標及び光学系制御量を保存すると、Ｓ３０４に移行する。
【００９１】
ステップＳ３０４では、制御部１２０は、Ｓ３０２で算出した座標及び光学系制御量に基づき、反射鏡２の角度を制御して電磁照射源１から照射した造形用レーザ光を走査させ、レーザ走査スペース６の粉体材料を融解すると、Ｓ３０５に移行する。
【００９２】
ステップＳ３０５では、制御部１２０は、電磁照射源１を検査用レーザ光の出力に設定すると、Ｓ３０６に移行する。
【００９３】
ステップＳ３０６では、制御部１２０は、Ｓ２０２で算出した光学系制御量を読み込むと、Ｓ３０７に移行する。
【００９４】
ステップＳ３０７では、制御部１２０は、Ｓ２０２で算出した光学系制御量に基づき、反射鏡２の角度を制御して電磁照射源１から照射した検査用レーザ光を走査させ、Ｓ２０１で設定した座標ごとに光センサ７により光量を計測すると、Ｓ３０８に移行する。
【００９５】
ステップＳ３０８では、制御部１２０は、Ｓ３０７で計測した光量のデータを検査データとして記憶部１３０に保存すると、Ｓ３０９に移行する。
【００９６】
ステップＳ３０９では、判定部１２２は、表面状態判定処理を実行すると、Ｓ３１０に移行する。なお、表面状態判定処理についての詳細は、図１２に示すフローチャートにしたがって後述する。
【００９７】
ステップＳ３１０では、制御部１２０は、選択再照射処理を実行すると、Ｓ３１１に移行する。なお、選択再照射処理についての詳細は、図１３に示すフローチャートにしたがって後述する。
【００９８】
ステップＳ３１１では、制御部１２０は、ヒーター３をＯＦＦにして冷却すると、本処理を終了する。
【００９９】
図１２は、第１の実施形態における表面状態判定処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、Ｓ３０９で実行する表面状態判定処理の流れを図１２に示すフローチャートの図中Ｓで表すステップにしたがって説明する。
【０１００】
ステップＳ４０１では、判定部１２２は、座標(ｘ，ｙ)での校正データを記憶部１３０から読み込むと、Ｓ４０２に移行する。
【０１０１】
ステップＳ４０２では、判定部１２２は、座標(ｘ，ｙ)での検査データを記憶部１３０から読み込むと、Ｓ４０３に移行する。
【０１０２】
ステップＳ４０３では、判定部１２２は、座標(ｘ，ｙ)での校正データと検査データとを比較すると、Ｓ４０４に移行する。
【０１０３】
ステップＳ４０４では、判定部１２２は、座標(ｘ，ｙ)での粉体材料が融解していないと判定すると、処理をＳ４０５に移行する。また、判定部１２２は、座標(ｘ，ｙ)での粉体材料が融解していると判定すると、Ｓ４０６に移行する。
【０１０４】
ステップＳ４０５では、判定部１２２は、座標(ｘ，ｙ)にフラグを立てると、Ｓ４０６に移行する。
【０１０５】
ステップＳ４０６では、判定部１２２は、全座標での融解判定が終了していないと判定すると、処理をＳ４０３に戻す。また、判定部１２２は、全座標での融解判定が終了していると判定すると、本処理を終了する。
【０１０６】
図１３は、第１の実施形態における選択再照射処理の流れを示すフローチャートである。ここでは、Ｓ３１０で実行する選択再照射処理の流れを図１３に示すフローチャートの図中Ｓで表すステップにしたがって説明する。
【０１０７】
ステップＳ５０１では、制御部１２０は、Ｓ４０５でフラグを立てた未融解座標又は２以上の未融解座標群を記憶部１３０から読み込むと、Ｓ５０２に移行する。
【０１０８】
ステップＳ５０２では、制御部１２０は、Ｓ５０１で読み込んだ未融解座標群に造形用レーザ光を照射するために、反射鏡２の角度を制御する光学系制御量を算出すると、Ｓ５０３に移行する。
ステップＳ５０３では、制御部１２０は、Ｓ５０２で算出した光学系制御量に基づき、反射鏡２の角度を制御して電磁照射源１から照射した造形用レーザ光を再照射させ、未融解であると判定した座標の粉体材料を融解すると、本処理を終了する。
【０１０９】
このように、第１の実施形態の立体造形物の製造装置１００は、事前に照射位置による光量の変化を校正した上で、粉末材料を一体化させて造形した層状造形物の表面に検査用レーザ光を照射し、拡散反射した光量を計測する。これにより、第１の実施形態の立体造形物の製造装置１００は、拡散反射した光量に基づき未固化部分か否かを判定し、未固化部分がある場合には未固化部分を再融解させることにより、内部の未固化部分が少ない立体造形物を製造することができる。
【０１１０】
なお、第１の実施形態における立体造形物の製造装置１００が行う各種処理は、立体造形物の製造装置１００を形成する制御部を有するコンピュータにより実行される。
コンピュータとしては、記憶、演算、制御などの装置を備えた機器であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パーソナルコンピュータなどが挙げられる。
【０１１１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、１つの光センサで拡散反射光の光量を計測し、検出した未固化部分に対し選択再照射処理を行うことについて説明したが、第２の実施形態では、２つの光センサを用いることで受光感度の低下を抑制することができる例について説明する。
以下では、第１の実施形態と異なる点である、２つの光センサを用いる点について説明する。
【０１１２】
図１４Ａは、第２の実施形態における検査時のレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す斜視図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示したレーザ光照射位置と光センサ設置位置との関係の一例を示す上面図である。
図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、２つの光センサ７Ａ及び７Ｂは、レーザ走査スペース６の同一の短辺側に、かつ正反射光Ｒ１を検出しない位置に配置されている。このため、光センサ７Ａ及び７Ｂは、レーザ走査スペース６上における層状造形物の表面の位置Ｐ１に反射鏡２から検査用レーザ光Ｌ１が照射されると、層状造形物の表面からの拡散反射光ＤＲ１の光量をそれぞれ計測する。
なお、光センサ７Ａ及び７Ｂの他の配置例としては、図１４Ｃに示すように、層状造形物の表面と平行となる平面上において受光軸が直交するように光センサ７Ａ及び７Ｂを設置するようにしてもよい。
【０１１３】
図１５は、第２の実施形態において未固化部分を判定する方法の一例を示す説明図である。
図１５中上部に示すように、２つの光センサ７Ａ及び７Ｂで計測した光量の積を算出し、所定の閾値以上であれば１（未固化部分）、所定の閾値未満であれば０（固化部分）とすることで、高周波及び低周波のノイズが除去され、未固化部分をより明確に検出できる。これにより、判定部１２２は、２つの光センサ７Ａ及び７Ｂを用いることで層状造形物の表面の平坦性や層状造形物自体の傾きなどの影響があっても、未固化部分をより確実に判定することができる。
【０１１４】
このように、第２の実施形態の立体造形物の製造装置１００は、２つの光センサ７Ａ及び７Ｂを用いることにより受光感度の低下を抑制することができる。
【０１１５】
本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞  造形用材料から層状造形物を造形する造形手段と、
前記造形手段により造形された前記層状造形物の表面に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段により照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測手段と、
を有することを特徴とする立体造形物の製造装置である。
＜２＞  前記計測手段が、前記光が前記層状造形物の表面で反射した正反射光が入射しない位置に配置されている前記＜１＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜３＞  前記計測手段により計測した前記光量に基づき、前記層状造形物の表面の状態の判定を行う判定部を更に有する前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜４＞  前記計測手段が、前記造形手段により前記造形用材料を一体化させる前後で前記光量をそれぞれ計測し、
前記判定部が、前記造形用材料を一体化させる前後における前記光量の変化に基づいて前記判定を行う前記＜３＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜５＞  前記造形手段が、前記判定に基づいて前記造形用材料を再度一体化させる前記＜３＞から＜４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜６＞  前記層状造形物の表面に対して照射する前記光を走査させる走査手段を更に有し、
前記判定部が、前記走査手段により前記光を走査させた位置ごとに前記判定を行う前記＜３＞から＜５＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜７＞  前記造形手段により前記造形用材料を一体化させる前に、前記造形用材料に対し、前記走査手段により前記光を走査させて計測した前記光量に基づき、前記計測手段の計測感度を校正する校正部を更に有する前記＜６＞に記載の立体造形物の製造装置である。
＜８＞  前記計測手段が、複数の受光素子を有する前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置である。
＜９＞  造形用材料から層状造形物を造形する造形工程と、
前記造形工程により造形された前記層状造形物の表面に光を照射する光照射工程と、
前記光照射工程により照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する計測工程と、
を含むことを特徴とする立体造形物の製造方法である。
＜１０＞  前記計測工程において、前記光が前記層状造形物の表面で反射した正反射光が入射しない位置で前記光量を計測する前記＜９＞に記載の立体造形物の製造工程である。
＜１１＞  前記計測工程において計測した前記光量に基づき、前記層状造形物の表面の状態の判定を行う判定工程を更に含む前記＜９＞から＜１０＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１２＞  前記計測工程が、前記造形工程で前記造形用材料を一体化させる前後で前記光量をそれぞれ計測し、
前記判定工程が、前記造形用材料を一体化させる前後における前記光量の変化に基づいて前記判定を行う前記＜１１＞に記載の立体造形物の製造方法である。
＜１３＞  前記造形工程が、前記判定に基づいて前記造形用材料を再度一体化させる前記＜１１＞から＜１２＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１４＞  前記層状造形物の表面に対して照射する前記光を走査させる走査工程を更に含み、
前記判定工程が、前記走査工程により前記光を走査させた位置ごとに前記判定を行う前記＜１１＞から＜１３＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法である。
＜１５＞  造形用材料から層状造形物を造形し、
造形された前記層状造形物の表面に光を照射し、
照射された前記光が前記層状造形物の表面で反射した光量を計測する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする立体造形物の製造プログラムである。
＜１６＞  前記光が前記層状造形物の表面で反射した正反射光が入射しない位置で前記光量を計測する前記＜１５＞に記載の立体造形物の製造プログラムである。
＜１７＞  計測した前記光量に基づき、前記層状造形物の表面の状態の判定を更に前記＜１５＞から＜１６＞のいずれかに記載の立体造形物の製造プログラムである。
＜１８＞  前記造形用材料を一体化させる前後で前記光量をそれぞれ計測し、
前記造形用材料を一体化させる前後における前記光量の変化に基づいて前記判定を行う前記＜１７＞に記載の立体造形物の製造プログラムである。
＜１９＞  前記判定に基づいて前記造形用材料を再度一体化させる前記＜１７＞から＜１８＞のいずれかに記載の立体造形物の製造プログラムである。
＜２０＞  前記層状造形物の表面に対して照射する前記光を走査させ、
前記光を走査させた位置ごとに前記判定を行う前記＜１７＞から＜１９＞のいずれかに記載の立体造形物の製造プログラムである。
【０１１６】
前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の立体造形物の製造装置、前記＜９＞から＜１４＞のいずれかに記載の立体造形物の製造方法、前記＜１５＞から＜２０＞のいずれかに記載の立体造形物の製造プログラムによると、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開２０１５−１５７４２０号公報
【符号の説明】
【０１１８】
１    電磁照射源（光照射手段）
２    反射鏡（走査手段）
３    ヒーター
４    ローラ
５    供給槽
６    レーザ走査スペース
７、７Ａ、７Ｂ    光センサ（計測手段）
１０    造形手段
１００    立体造形物の製造装置
１２０    制御部
１２１    校正部
１２２    判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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