(57)【要約】【課題】積層造形物を高速に作製すること。【解決手段】積層造形装置１００は、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部１１１と、供給部１１１により形成される硬化用層にレーザ光を照射することで、硬化用層のうち任意の部分を硬化させるレーザ照射部１１２とを有し、供給部１１１とレーザ照射部１１２とが配列された配列方向に、供給部１１１とレーザ照射部１１２とが共に移動する移動部１１０と、移動部１１０の移動中に、供給部１１１が硬化用層を形成するとともに、レーザ照射部１１２がレーザ光を照射するように制御する制御部とを有する。【選択図】図１
2015104837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、前記供給部により形成される前記硬化用層にレーザ光を照射することで、前記硬化用層のうち任意の部分を硬化させるレーザ照射部とを有し、前記供給部と前記レーザ照射部とが配列された配列方向に、前記供給部とレーザ照射部とが共に移動する移動部と、前記移動部の移動中に、前記供給部が前記硬化用層を形成するとともに、前記レーザ照射部がレーザ光を照射するように制御する制御部と
を有することを特徴とする積層造形装置。
【請求項２】
前記レーザ照射部は、レーザ光源から出射されたレーザ光を反射するポリゴンミラーを有し、前記ポリゴンミラーにより反射したレーザ光を前記硬化用層に照射することを特徴とする請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記移動部は、前記硬化用層を冷却する冷却部を更に備え、前記移動部の移動方向側から、前記レーザ照射部と前記冷却部とが順に配列されることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記移動部は、前記硬化用材料が硬化しない温度範囲において前記硬化用層を加熱する加熱部を更に備え、前記移動部の移動方向側から、前記加熱部と前記レーザ照射部とが順に配列されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記移動部は、前記移動部の移動方向側から、前記レーザ照射部と前記供給部とが順に配列されており、
前記制御部は、前記レーザ照射部が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、前記供給部が、前記レーザ照射部が通過した領域を前記供給部が通過する際に、前記硬化用層を形成するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項６】
前記移動部は、前記移動部の移動方向側から、前記供給部と前記レーザ照射部とが順に配列されており、
前記制御部は、前記供給部が、前記移動部の移動中に硬化用層を形成するように制御し、前記レーザ照射部が、前記供給部が通過することで形成された硬化用層にレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項７】
前記移動部は、二つの前記供給部が前記レーザ照射部を挟むように順に配列されており、前記制御部は、前記レーザ照射部が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、前記移動部の移動方向側からレーザ照射部よりも後方の前記供給部が、前記レーザ照射部が通過した領域を前記供給部が通過する際に、前記硬化用層を形成するように制御するか、若しくは、前記移動部の移動方向側からレーザ照射部よりも前方の前記供給部が、前記移動部の移動中に硬化用層を形成するように制御し、前記レーザ照射部が、第二の前記供給部が通過することで形成された硬化用層にレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項８】
前記硬化用層までの距離を測定する測定部を更に備え、
前記制御部は、前記供給部により供給される硬化用材料の量を前記測定部により測定された距離に基づいて調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項９】
前記硬化用層までの距離を測定する測定部を更に備え、
前記制御部は、前記硬化用層のうち硬化した箇所について前記測定部により測定された距離が所定の値より大きい場合には、前記供給部が、前記箇所に対して前記硬化用材料を供給するように制御し、前記レーザ照射部が、前記箇所にレーザ光を照射するように制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項１０】
前記硬化用層と直交する方向に移動可能であり、前記硬化用層が形成されるステージを更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の積層造形装置。
【請求項１１】
レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、前記供給部により形成される前記硬化用層にレーザ光を照射するレーザ照射部とを有する移動部が、前記供給部と前記レーザ照射部とが配列された配列方向に往復移動中に、前記移動部の前記供給部が前記硬化用層を形成するステップと、
前記移動部の往復移動中に、前記供給部による前記硬化用層の形成と併せて、前記レーザ照射部が、前記レーザ光を照射させることで、前記硬化用層のうち任意の部分を硬化させるステップと
を含むことを特徴とする積層造形方法。
【請求項１２】
レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、前記供給部により形成される前記硬化用層にレーザ光を照射することで、前記硬化用層のうち任意の部分を硬化させるレーザ照射部とを有し、前記供給部と前記レーザ照射部とが配列された配列方向に移動中に、前記供給部が前記硬化用層を形成するとともに、前記レーザ照射部がレーザ光を照射する移動部。
【請求項１３】
前記移動部は、前記硬化用層を冷却する冷却部を更に備え、前記移動部の移動方向側から、前記レーザ照射部と前記冷却部とが順に配列されることを特徴とする請求項１２に記載の移動部。
【請求項１４】
前記移動部は、前記硬化用材料が硬化しない温度範囲において前記硬化用層を加熱する加熱部を更に備え、前記移動部の移動方向側から、前記加熱部と前記レーザ照射部とが順に配列されることを特徴とする請求項１２又は１３のいずれか１項に記載の移動部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、積層造形装置、積層造形方法及び移動部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、３Ｄプリンタ（3  dimensional  printer）に関する技術がある。例えば、粉末材料の薄層を形成し、レーザ光を照射して粉末材料の薄層を焼結することで硬化させ、硬化させた複数の薄層を積層して積層造形物を作製する造形装置がある。造形装置は、例えば、レーザ光の照射することで薄層を作製すると、底板を下げ、粉末材料の層をローラを用いて形成する。ここで、造形装置は、一連の工程を繰り返すことで、積層造形物を作製する。なお、粉末材料の薄層は、例えば、紫外線を照射されることで硬化されたりもする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-068439号公報
【特許文献２】特開平10-211658号公報
【特許文献３】特開2011-240713号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術では、積層造形物を作製するまでに時間がかかるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示する積層造形装置は、１つの実施態様において、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、前記供給部により形成される前記硬化用層にレーザ光を照射することで、前記硬化用層のうち任意の部分を硬化させるレーザ照射部とを有し、前記供給部と前記レーザ照射部とが配列された配列方向に、前記供給部と前記レーザ照射部とが共に移動する移動部と、前記移動部の移動中に、前記供給部が前記硬化用層を形成するとともに、前記レーザ照射部がレーザ光を照射するように制御する制御部とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
開示する積層造形装置の１つの態様によれば、積層造形物を高速に作製することが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る積層造形装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るプリンタヘッドの構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における粉末供給ユニットの一例について示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態における冷却ユニットの一例について示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態における制御部について説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における制御部について説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態における制御部による処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第１の実施形態における積層造形装置による効果の一例を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る積層造形装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態における制御部について説明するための図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態における制御部について説明するための図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態における制御部による処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、プリンタヘッドが１つの粉末供給ユニットを有する場合の一例について示す図である。
【図１４】図１４は、プリンタヘッドが１つの粉末供給ユニットを有する場合の一例について示す図である。
【図１５】図１５は、プリンタヘッドが１つの粉末供給ユニットを有する場合の一例について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示する積層造形装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、供給部により形成される硬化用層にレーザ光を照射することで、硬化用層のうち任意の部分を硬化させるレーザ照射部とを有し、供給部とレーザ照射部とが配列された配列方向に、供給部とレーザ照射部とが共に移動する移動部と、移動部の移動中に、供給部が硬化用層を形成するとともに、レーザ照射部がレーザ光を照射するように制御する制御部とを有する。
【００１０】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、レーザ照射部は、レーザ光源から出射されたレーザ光を反射するポリゴンミラーを有し、ポリゴンミラーにより反射したレーザ光を硬化用層に照射する。
【００１１】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、移動部は、硬化用層を冷却する冷却部を更に備え、移動部の移動方向側から、レーザ照射部と冷却部とが順に配列される。
【００１２】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、移動部は、硬化用材料が硬化しない温度範囲において硬化用層を加熱する加熱部を更に備え、移動部の移動方向側から、加熱部とレーザ照射部とが順に配列される。
【００１３】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、移動部は、移動部の移動方向側から、レーザ照射部と供給部とが順に配列されており、制御部は、レーザ照射部が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、供給部が、レーザ照射部が通過した領域を供給部が通過する際に、硬化用層を形成するように制御する。
【００１４】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、移動部は、移動部の移動方向側から、供給部とレーザ照射部とが順に配列されており、制御部は、供給部が、移動部の移動中に硬化用層を形成するように制御し、レーザ照射部が、供給部が通過することで形成された硬化用層にレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御する。
【００１５】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、硬化用層までの距離を測定する測定部を更に備え、制御部は、供給部により供給される硬化用材料の量を測定部により測定された距離に基づいて調整する。
【００１６】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、硬化用層までの距離を測定する測定部を更に備え、制御部は、硬化用層のうち硬化した箇所について測定部により測定された距離が所定の値より大きい場合には、供給部が、箇所に対して硬化用材料を供給するように制御し、レーザ照射部が、箇所にレーザ光を照射するように制御する。
【００１７】
また、第１の実施形態における積層造形装置は、１つの実施形態において、硬化用層と直行する方向に移動可能であり、硬化用層が形成されるステージを更に備える。
【００１８】
また、第１の実施形態における積層造形方法は、１つの実施形態において、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、供給部により形成される硬化用層にレーザ光を照射するレーザ照射部とを有する移動部が、供給部とレーザ照射部とが配列された配列方向に往復移動中に、移動部の供給部が硬化用層を形成するステップと、移動部の往復移動中に、供給部による硬化用層の形成と併せて、レーザ照射部が、レーザ光を照射させることで、硬化用層のうち任意の部分を硬化させるステップとを含む。
【００１９】
また、第１の実施形態における移動部は、１つの実施形態において、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層を形成する供給部と、供給部により形成される硬化用層にレーザ光を照射することで、硬化用層のうち任意の部分を硬化させるレーザ照射部とを有し、供給部とレーザ照射部とが配列された配列方向に移動中に、供給部が硬化用層を形成するとともに、レーザ照射部がレーザ光を照射する。
【００２０】
また、第１の実施形態における移動部は、移動部は、二つの供給部がレーザ照射部を挟むように順に配列されており、制御部は、レーザ照射部が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、移動部の移動方向側からレーザ照射部よりも後方の供給部が、レーザ照射部が通過した領域を供給部が通過する際に、硬化用層を形成するように制御するか、若しくは、移動部の移動方向側からレーザ照射部よりも前方の供給部が、移動部の移動中に硬化用層を形成するように制御し、レーザ照射部が、第二の供給部が通過することで形成された硬化用層にレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御する。
【００２１】
（第１の実施形態に係る積層造形装置）
図１は、第１の実施形態に係る積層造形装置の構成の一例を示す図である。図１に示す例では、第１の実施形態に係る積層造形装置１００は、粉末貯蔵部１０１と、レーザ本体１０２と、チャンバ１０３と、プリンタヘッド１１０（「移動部」とも称する。）と、図示しない制御部１２０とを有する。
【００２２】
粉末貯蔵部１０１は、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を貯蔵する。硬化用材料は、例えば、レーザ光が照射されると硬化する粉末である。粉末貯蔵部１０１に貯蔵される硬化用材料は、プリンタヘッド１１０に供給される。
【００２３】
レーザ本体１０２は、レーザ光を発生させるレーザ光源である。レーザ本体１０２は、発生させたレーザ光をプリンタヘッド１１０に供給する。レーザ本体１０２は、例えば、Ｙｂファイバーレーザ、半導体レーザ、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザなどである。
【００２４】
ここで、粉末貯蔵部１０１に貯蔵される硬化用材料と、レーザ本体１０２にて発生するレーザ光との組み合わせは、レーザ本体１０２にて発生するレーザ光によって、粉末貯蔵部１０１に貯蔵される硬化用材料が硬化する組み合わせであれば、任意の組み合わせを用いて良い。例えば、レーザ本体１０２によって発生するレーザ光は、硬化用材料が硬化する光であれば、任意の基本波及び高調波であって良い。
【００２５】
チャンバ１０３では、積層造形物が形成される。チャンバ１０３は、上下駆動ステージ１０３ａと図示されていないヒータとを有する。上下駆動ステージ１０３ａは、後述するように、硬化用層１３０と直交する方向に移動可能であり、硬化用層１２０が形成される。ヒータは、上下駆動ステージ１０３ａに形成される硬化用層１２０を加熱する。ヒータが硬化用層１２０を加熱することで、例えば、硬化用層１２０が硬化するのに要するレーザ光による照射時間を短縮することが可能となる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、チャンバ１０３は、ヒータを有さなくても良い。
【００２６】
プリンタヘッド１１０は、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層１３０を形成する粉末供給ユニット１１１（供給部とも称する）と、粉末供給ユニット１１１により形成される硬化用層１３０にレーザ光を照射することで、硬化用層１３０のうち任意の部分を硬化させるレーザスキャナ１１２（レーザ照射部とも称する）とを有する。また、図１に示すように、プリンタヘッド１１０は、硬化用層１２０を冷却する冷却ユニット１１３（冷却部とも称する）を更に備えても良い。図１に示す例では、プリンタヘッド１１０が、粉末供給ユニット１１１として、粉末供給ユニット１１１−１と粉末供給ユニット１１１−２とを有し、冷却ユニット１１３として、冷却ユニット１１３−１と冷却ユニット１１３−２とを有する場合を例に説明する。ただし、これに限定されるものではなく、後述するように、粉末供給ユニット１１１と冷却ユニット１１３とを１つずつ有しても良い。
【００２７】
プリンタヘッド１１０は、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが配列された配列方向に、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが共に移動する。例えば、プリンタヘッド１１０は、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが配列された配列方向へと延びるガイドに固定されており、ガイドに沿って移動することで、配列方向に往復移動する。ただし、これに限定されるものではなく、プリンタヘッド１１０は、任意の手法にて配列方向に移動して良い。例えば、プリンタヘッド１１０が車輪とモータとを有し、ガイドを設けることなくプリンタヘッド１１０が自律的に配列方向に移動するようにしても良い。また、例えば、プリンタヘッド１１０は、配列方向に移動していれば、言い換えると、プリンタヘッド１１０に搭載されている粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが、上下駆動ステージ１０３ａ上を走査できるように移動していれば良い。この結果、プリンタヘッド１１０は、例えば、配列方向に向かって、角度を持って、言い換えると、斜め方向へと移動していても良い。
【００２８】
図２は、第１の実施形態に係るプリンタヘッドの構成の一例を示す図である。図２に示す例では、説明の便宜上、硬化用層１３０を併せて示した。プリンタヘッド１１０のレーザスキャナ１１２は、レーザ光源から出射されたレーザ光を反射するポリゴンミラー１１２ｂを有し、ポリゴンミラー１１２ｂにより反射したレーザ光を硬化用層に照射する。レーザスキャナ１１２は、例えば、コリメータレンズ１１２ａと、ポリゴンミラー１１２ｂと、Ｆθレンズ１１２ｃとを有する。
【００２９】
ここで、コリメータレンズ１１２ａは、例えば、ファイバーレーザ、又は、レーザダイオードを介してレーザ本体１０２と接続され、レーザ本体１０２からのレーザ光が入射される。また、コリメータレンズ１１２ａは、レーザ本体１０２によって発生されたレーザ光を一方的に通過させて戻り光雑音を防止するアイソレータと、アイソレータを通過したレーザ光を所望のビーム径を持つ平行光又は平行に近い光に変換し、ポリゴンミラー１１２ｂに入射させるコリメータと、ビームプロファイルや強度を任意の形状に整形するビームシェイパを有する。ただし、これに限定されるものではなく、アイソレータとコリメータとビームシェイパがそれぞれ独立していても良い。ここで、ビームシェイパを用いることで、例えば、レーザのプロファイルを制御でき、プロセスの精度を向上可能となる。
【００３０】
ポリゴンミラー１１２ｂは、多数の反射面を有する多面鏡であり、モータなどの任意の手段により回転駆動する。ポリゴンミラー１１２ｂは、回転駆動しながらコリメータレンズ１１２ａからレーザ光が入射され、入射されたレーザ光を反射ししてＦθレンズ１１２ｃへと入射する。Ｆθレンズ１１２ｃは、Ｆθ特性を有するレンズであり、レーザ光の走査方向に長いレンズとなる。Ｆθレンズ１１２ｃは、入射されたレーザ光を硬化用層１３０へと照射する。ここで、Ｆθレンズ１１２ｃによりレーザ光が照射される硬化用層１３０の位置は、ポリゴンミラー１１２ｂが回転駆動しながらレーザ光をＦθレンズ１１２ｃに入射することで、走査方向に移動する。言い換えると、Ｆθレンズ１１２ｃのレンズの長い方向へと、レーザ光が硬化用層１３０を走査することになる。
【００３１】
また、図２の矢印２０１及び矢印２０２に示すように、プリンタヘッド１１０は、例えば、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２との配列方向に往復移動することで硬化用層１３０の全面をレーザ光が走査することになる。
【００３２】
図３は、第１の実施形態における粉末供給ユニットの一例について示す図である。図３に示す例では、記載の便宜上、レーザスキャナ１１２としてポリゴンミラー１１２ｂとＦθレンズ１１２ｃとを示した。図１に示すように、第１の実施形態における積層造形装置１００では、上下駆動ステージ１０３ａの垂直方向に粉末供給ユニット１１１を有するプリンタヘッド１１０が配置されており、粉末供給ユニット１１１から硬化用材料が上方から下方へと供給されることで、上下駆動ステージ１０３ａに硬化用層１３０が形成される。
【００３３】
ここで、矢印２０２にプリンタヘッド１１０が移動する場合を例に説明する。図３に示す例では、積層造形装置１００は、硬化用層１３０までの距離を測定する光学式変位センサ１１４（測定部とも称する）を更に有する。例えば、光学式変位センサ１１４は、プリンタヘッド１１０に設けられる。更に詳細な一例をあげて説明すると、光学式変位センサ１１４は、粉末供給ユニット１１１の配列方向と直交する方向の伸張方向に沿って複数設けられても良い。なお、上述の説明では、光学式変位センサ１１４が、光を用いて硬化用層１３０までの距離、又は、硬化用層１３０の厚みを測定する場合を例に説明するが、これに限定されるものではなく、任意の手法を用いて距離や厚みを測定して良い。また、センサの設置位置は、図３に示されたものに限定されるものではなく、硬化用層の厚みや硬化用層までの距離を測定できる任意の位置に用いて良く、センサの設置数も任意の数で良い。
【００３４】
粉末供給ユニット１１１は、スリットと、スリットの開き量を調整する調整機構である開き量調整機構１１１ａとを有する。粉末供給ユニット１１１は、開き量調整機構１１１ａによってスリットが開かれると、スリットの隙間から硬化用材料が上下駆動ステージ１０３ａへと供給され、上下駆動ステージ１０３ａ上に硬化用層１３０が形成される。なお、図１に示す例では、粉末供給ユニット１１１が、配列方向と直交する方向へと伸張しており、一度の移動にて上下駆動ステージ１０３ａの全面に対して硬化用層１３０を形成可能な場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、複数回の移動によって上下駆動ステージ１０３ａの全面に対して硬化用層１３０が形成されるような構成であっても良い。
【００３５】
後述するように、矢印２０２に向かったプリンタヘッド１１０が移動する際には、例えば、プリンタヘッド１１０の移動方向側からみてレーザスキャナ１１２の後に位置する粉末供給ユニット１１１−１が硬化用材料を提供する。また、矢印２０１に向かったプリンタヘッド１１０が移動する際には、例えば、プリンタヘッド１１０の移動方向側からみてレーザスキャナ１１２の後に位置する粉末供給ユニット１１１−２が硬化用材料を提供する。
【００３６】
ただし、この方式に限定されるものではなく、粉体供給ユニット１１１−２で粉体を供給した後、レーザースキャンを行っても良い。すなわち、図３に示す例において、矢印２０２へと移動する場合には、粉末供給ユニット１１１−２が粉末を供給し、その後、レーザスキャナ１１２がレーザースキャンを行い、そして、冷却ユニット１１３−１が硬化用層１３０を冷却しても良い。同様に、図３に示す例において、矢印２０１へと移動する場合には、粉末供給ユニット１１１−１が粉末を供給し、その後、レーザスキャナ１１２がレーザースキャンを行い、そして、冷却ユニット１１３−２が硬化用層１３０を冷却しても良い。
【００３７】
粉末供給ユニット１１１は、例えば、プリンタヘッド１１０が端部まで移動した際に、スリットを全閉し、供給した硬化用材料と同量の硬化用材料を、例えば、粉末貯蔵部１０１からポンプで送り出しチューブ経由で補充するなどにより補充された上で、硬化用材料を次回形成する場合に備える。なお、図３には示していないが、粉末供給ユニット１１１は、回転ブレードによる撹拌機能を更に内蔵しても良い。
【００３８】
図４は、第１の実施形態における冷却ユニットの一例について示す図である。図４に示す例では、冷却ユニット１１３は、例えば、粉末供給ユニット１１１の伸張方向に沿って、複数設けられる。例えば、冷却ユニット１１３は、等間隔に設けられたり、ジグザクに設けられたりする。冷却ユニット１１３は、例えば、ミスト状態の冷媒、例えば、水や有機液体などをレーザ光が照射された硬化用層１３０に吹き付けることで、レーザ光により加熱した硬化用層１３０を気化熱により急速冷却する。また、硬化用層１３０の変質を避ける場合は、硬化用層１３０に面した冷却面を備え、気体の熱伝導で硬化用層１３０を冷却することで達成しても良い。冷却面の温度と共に冷却面が硬化用層１３０に近いほど効果がある。ここで、冷却面は、冷却ユニット１１３の内部に水冷若しくは温調により冷却された溶媒によって冷却される。この場合、プリンタヘッド１１０およびステージ全体を覆い内部を乾燥したＡｒ若しくは乾燥したＮ２などの不活性ガスで満たすことで、下記に述べるように冷却面に水滴が付着するのを防止しても良い。更に冷却ユニット１１３は、ミスト状態の冷媒の替わりにＡｒやＮ２などの不活性ガスを吹き付ける機構と、該冷却面とを備え、両者により冷却を行っても良い。
【００３９】
後述するように、矢印２０２に向かったプリンタヘッド１１０が移動する際には、例えば、プリンタヘッド１１０の移動方向側からみてレーザスキャナ１１２の後に位置する冷却ユニット１１３−１が硬化用層１３０を冷却する。また、矢印２０１に向かったプリンタヘッド１１０が移動する際には、例えば、プリンタヘッド１１０の移動方向側からみてレーザスキャナ１１２の後に位置する冷却ユニット１１３−２が硬化用層１３０を冷却することになる。プリンタヘッド１１０が矢印２０２の方向に向かう場合、冷却面が近いと硬化用層１３０が冷却されてレーザ照射に影響を与える場合がある。このことを踏まえ、冷却ユニット１１３−２に対して、通常の冷却する高さから硬化用層１３０を冷却しない高さまで高さを調整する高さ調整機構を更に設けることで、高さ位置を変更するようにしても良い。プリンタヘッド１１０が２０１に向かう場合を考慮し、冷却部１１３−１についても同様にしても良い。
【００４０】
なお、図４に示す例では、チャンバ１０３が、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスの流入孔１０３ｂと、排気口１０３ｃとを更に備える場合を示した。この場合、例えば、気化した液体は不活性ガスと共に運ばれ、順次排気される。また、この際、常温で気化しやすいように、チャンバ１０３内を蒸気圧以下の減圧環境にしても良い。ただし、これに限定されるものではなく、チャンバ１０３は、流入孔１０３ｂと排気口１０３ｃとを有しなくても良く、流入孔１０３ｂと排気口１０３ｃとの代わりに１つの開口部又は隙間等を有しても良い。冷却ユニット１１３には、例えば、チューブを経由して冷媒が外部から順次補充される。乾燥された不活性ガスを用いることで、冷却ユニット１１３の冷却面に水滴がつかないようにすることが可能となる。
【００４１】
次に制御部１２０について説明する。制御部１２０は、積層造形装置１００を制御することで、積層造形物を作製する。例えば、制御部１２０は、利用者から積層造形物についてのデータを受領し、受領した積層造形物を作製する。ここで、利用者から受領する積層造形物についてのデータは、積層造形物そのもののデータであっても良く、積層造形物を積層造形装置を用いて作製するためのデータであっても良い。積層造形物を積層造形装置を用いて作製するためのデータとは、例えば、複数の硬化用層１３０を積層して形成される積層造形物において、どのような各層を形成するかを規定しているデータである。また、積層造形物そのもののデータを受領する場合には、制御部１２０は、受領したデータをどのような各層を形成するかを規定しているデータに任意の手法を用いて変換した上で、以下に説明する処理を行う。
【００４２】
ここで、制御部１２０は、プリンタヘッド１１０の移動中に、粉末供給ユニット１１１が硬化用層１３０を形成するとともに、レーザスキャナ１１２がレーザ光を照射するように制御する。例えば、制御部１２０は、レーザスキャナ１１２が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、粉末供給ユニット１１１が、レーザスキャナ１１２が通過した領域を粉末供給ユニット１１１が通過する際に、硬化用層１３０を形成するように制御する。ここで、プリンタヘッド１１０が一度端部から端部まで移動することで、複数の硬化用層１３０を積層して形成される積層造形物のうち、１つの層が形成されることになる。なお、第１の実施形態における制御部による処理の流れの一例については、図面を用いて後述する。
【００４３】
図５及び図６は、第１の実施形態における制御部について説明するための図である。図５では、矢印２０２へとプリンタヘッド１１０が移動する場合を例に示し、図６に示す例では、矢印２０１へとプリンタヘッド１１０が移動する場合を例に示した。
【００４４】
図５及び図６に示すように、制御部１２０は、硬化用層１３０のうち、積層造形物を制作する上で必要とされる箇所に対してレーザスキャナ１１２がレーザ光を照射するように制御することで、レーザ光が照射された箇所を硬化させる。図５や図６に示す例では、硬化用層１３０のうち、レーザ光が照射されて硬化した箇所を硬化用層１３０ａとして示し、レーザ光が照射されていない箇所を硬化用層１３０ｂとして示した。
【００４５】
また、制御部１２０は、冷却ユニット１１３を制御することで、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御した硬化用層１３０を冷却する。その後、粉末供給ユニット１１１が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御した硬化用層１３０の上に、硬化用層１３０を更に作製する。ここで、第１の実施形態において、矢印２０２へと移動中に粉末供給ユニット１１１によって形成された硬化用層１３０は、その後、矢印２０２への移動が終了して矢印２０１へと折り返して移動する際に、レーザスキャナ１１２によってレーザ光が照射されたり、照射されることなく通過されたりすることになる。
【００４６】
また、制御部１２０は、粉末供給ユニット１１１により供給される硬化用材料の量を測定部により測定された距離に基づいて調整する。例えば、制御部１２０は、複数設けられた光学式変位センサ１１４それぞれにより得られた値に基づいて、硬化用層１３０の厚みを計測する。その後、制御部１２０は、例えば、計測した厚みが所定の厚みになるように、開き量調整機構１１１ａによるスリットの開き具合を調整することで、エリアごとの供給量を調整し、硬化用材料を均一に塗布する。
【００４７】
また、第１の実施形態では、矢印２０２方向へとプリンタヘッド１１０が移動するように制御する際には、図５に示すように、制御部１２０は、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、冷却ユニット１１３−１が硬化用層１３０を冷却し、粉末供給ユニット１１１−１が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成する。
【００４８】
また、矢印２０１方向へとプリンタヘッド１１０が移動するように制御する際には、図６に示すように、制御部１２０は、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、冷却ユニット１１３−２が硬化用層１３０を冷却し、粉末供給ユニット１１１−２が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成する。同様に、粉末供給ユニット１１１−１により硬化用層１３０が形成がされた後に、レーザ光の照射が行われても良い。
【００４９】
また、制御部１２０は、プリンタヘッド１１０が端部まで移動すると、上下駆動ステージ１０３ａを動作させ、硬化用層１３０の１段分降下させた上で、プリンタヘッド１１０が折り返して移動するように制御する。すなわち、プリンタヘッド１１０が移動することで、新たに一層分の硬化用層１３０が形成されたことを踏まえ、上下駆動ステージ１０３ａを１層分下降させることで、プリンタヘッド１１０と硬化用層１３０の表面までの距離を一定にする。
【００５０】
ただし、プリンタヘッド１１０における各部の関係は、これに限定されるものではなく、制御部１２０は粉末供給ユニット１１１−２が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成し、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、冷却ユニット１１３−１が硬化用層１３０を冷却しても良い。
【００５１】
すなわち、上述の説明では、プリンタヘッド１１０の移動方向側から、レーザスキャナ１１２と粉末供給ユニット１１１とが順に配列されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プリンタヘッド１１０は、プリンタヘッド１１０の移動方向側から、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが順に配列されていても良い。
【００５２】
この場合、制御部１２０は、粉末供給ユニット１１１が、プリンタヘッド１１０の移動中に硬化用層１３０を形成するように制御し、レーザスキャナ１１２が、粉末供給ユニット１１１が通過することで形成された硬化用層１３０にレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御する。すなわち、図５を参照して説明すると、矢印２０２へとプリンタヘッド１１０が移動する際には、粉末供給ユニット１１１−２が硬化用層１３０を形成し、粉末供給ユニット１１１−２により形成された硬化用層１３０の形成に対して、その後、レーザスキャナ１１２がレーザ光を照射することになる。また、同様に、図６を参照し、矢印２０１へとプリンタヘッド１１０が移動する場合について説明すると、この場合、プリンタヘッド１１０では、粉末供給ユニット１１１−１が硬化用層１３０を形成し、その後、粉末供給ユニット１１１−１により形成された硬化用層１３０に対して、レーザスキャナ１１２がレーザ光を照射する。
【００５３】
（第１の実施形態における制御部による処理の流れの一例）
図７は、第１の実施形態における制御部による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７に示すように、処理開始タイミングとなると（ステップＳ１０１肯定）、例えば、利用者による開始指示を受領すると、粉体供給ユニット１１１が第１層を形成する（ステップＳ１０２）。その後、第１層が形成されたプロセスエリアに対して、レーザ照射を行い（ステップＳ１０３）、冷却を行い（ステップＳ１０４）、粉体供給を行う（ステップＳ１０５）。すなわち、制御部１２０は、レーザスキャナ１１２が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、その後、レーザスキャナ１１２が通過した領域を粉末供給ユニット１１１が通過する際に、冷却ユニット１１３が硬化用層１３０を冷却し、粉末供給ユニット１１１が硬化用層１３０を形成するように制御する。この結果、複数の硬化用層１３０を積層して形成される積層造形物のうち、１つの層が形成される。その後、制御部１２０は、上下駆動ステージを１層分降下させる（ステップＳ１０６）。
【００５４】
そして、制御部１２０は、同様にして、レーザ照射を行い（ステップＳ１０７）、冷却を行い（ステップＳ１０８）、粉体供給を行い（ステップＳ１０９）、上下駆動ステージを１層分降下させる（ステップＳ１１０）。例えば、上述のステップＳ１０３〜ステップＳ１０５までの間に、プリンタヘッド１１０が矢印２０２へと移動していた場合には、矢印２０１方向へと移動しながら、複数の硬化用層１３０を積層して形成される積層造形物のうち、更に１つの層が形成される。
【００５５】
ここで、制御部１２０は、積層造形物の作製が終了したかを判定し（ステップＳ１１１）、終了したと判定した場合には（ステップＳ１１１肯定）、処理を終了する。一方、制御部１２０は、積層造形物の作製が終了していない場合には（ステップＳ１１１否定）、ステップＳ１０３へと戻り、処理を繰り返す。
【００５６】
なお、上記の処理手順は、上記の順番に限定されるものではなく、処理内容を矛盾させない範囲で適宜変更しても良い。例えば、図７に示す処理の流れでは、説明の便宜上、２つの層を形成するごとに、積層造形物の作製が終了したかを判定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、１層形成するごとに判定しても良い。また、上述した例では、処理の開始後に、粉体供給ユニット１１１が第１層を形成する場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、予め第１層が形成されている状況において処理を開始しても良い。
【００５７】
（第１の実施形態における効果）
上述したように、第１の実施形態によれば、積層造形装置１００では、レーザ光が照射されると硬化する硬化用材料を供給することで硬化用層１３０を形成する粉末供給ユニット１１１と、粉末供給ユニット１１１により形成される硬化用層１３０にレーザ光を照射することで、硬化用層１３０のうち任意の部分を硬化させるレーザスキャナ１１２とを有し、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが配列された配列方向に、粉末供給ユニット１１１とレーザスキャナ１１２とが共に移動するプリンタヘッド１１０を有し、プリンタヘッド１１０の移動中に、粉末供給ユニット１１１が硬化用層１３０を形成するとともに、レーザスキャナ１１２がレーザ光を照射するように制御する制御部１２０を有する。この結果、積層造形物を高速に作製することが可能となる。
【００５８】
図８は、第１の実施形態における積層造形装置による効果の一例を示す図である。従来の手法にあるように、全面に対するレーザ光による走査が終了した後に、硬化用材料を供給して新たな硬化用層を形成する手法と比較して、図８に示すように、第１の実施形態における積層造形装置１００によれば、レーザスキャナ１１２によるレーザ光の走査と、粉末供給ユニット１１１による硬化用層１３０の形成が並行して進む結果、層造形物を高速に作製することが可能となる。例えば、図８の（１）に示すように、矢印２１０に示すレーザスキャナ１１２によるレーザ光の照射と、矢印２１１に示す粉末供給ユニット１１１による硬化用層１３０の形成とが並行して進む。この結果、図８の（２）に示すように、矢印２２０に示すレーザ光の照射が終了した後に、矢印２２１に示す硬化用層の形成を行う場合と比較して、処理時間を大幅に短縮可能となる。例えば、図８に示す例では、時間Δｔ分、処理時間を短縮可能となる。なお、図８に示す例では、説明の便宜上、冷却については示さなかったが、冷却を行う場合であっても、同様である。
【００５９】
また、第１の実施形態では、レーザ光による走査と、硬化用層１３０の形成に加えて、冷却ユニット１１３による冷却を更に平行して行ったが、このように、プリンタヘッド１１０に各ユニットを移動方向に配列して配置することで、他の機能を簡単に追加、拡張可能となり、積層造形装置１００の拡張性を向上することも可能となる。
【００６０】
このように、第１の実施形態によれば、硬化用材料を提供して硬化用層１３０を形成するプロセスと、レーザ光を照射して硬化用材料が硬化するプロセスとを分離することなく、並行して実行可能となる。
【００６１】
また、第１の実施形態によれば、積層造形装置１００では、レーザスキャナ１１２は、レーザ光源から出射されたレーザ光を反射するポリゴンミラー１１２ｂを有し、ポリゴンミラー１１２ｂにより反射したレーザ光を効果用層に照射する。この結果、レーザ光による走査を高速に実行可能となる。例えば、ガルバノスキャナを用いる場合と比較して高速にレーザ光を走査することができる結果、積層造形物を高速に作製することが可能となる。
【００６２】
また、第１の実施形態によれば、積層造形装置１００では、プリンタヘッド１１０は、硬化用層１３０を冷却する冷却ユニット１１３を更に備え、プリンタヘッド１１０の移動方向側から、レーザスキャナ１１２と冷却ユニット１１３とが順に配列される。この結果、レーザ光によって加熱された部分が冷却するまでの時間が短縮され、硬化された箇所の上に硬化用層１３０を形成してもよくなるまでの時間が短くなる。この結果、レーザ光が照射されてから硬化用層１３０を形成するまでの時間を更に短くでき、積層造形物を高速に作製することが可能となる。
【００６３】
また、第１の実施形態によれば、積層造形装置１００では、プリンタヘッド１１０の移動方向側から、レーザスキャナ１１２と粉末供給ユニット１１１とが順に配列されており、制御部１２０は、レーザスキャナ１１２が、レーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過するように制御し、粉末供給ユニット１１１が、レーザスキャナ１１２が通過した領域を粉末供給ユニット１１１が通過する際に、硬化用層１３０を形成するように制御する。この結果、積層造形物を高速に作製することが可能となる。
【００６４】
また、第１の実施形態によれば、積層造形装置１００では、硬化用層１３０までの距離を測定する測定部を更に備え、制御部１２０は、粉末供給ユニット１１１により供給される硬化用材料の量を測定部により測定された距離に基づいて調整する。この結果、硬化用層１３０の適切な厚みに調整可能となる。例えば、ローラなどを用いることなく、適切な厚さの硬化用層１３０を実現可能となる。例えば、レーザを用いての距離の測定誤差は、一般的に、ナノレベルである。これに呈して、硬化用層１３０として求められる厚みは、例えば、ミクロンレベルであり、硬化用層１３０の厚みを高精度に実現可能となる。また、測定部として更に高精度な検出手法を用いることで、更に高精度に調整することも可能である。
【００６５】
（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態に係る積層造形装置の構成の一例を示す図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る積層造形装置１００では、第１の実施形態における積層造形装置１００と比較して、プリンタヘッド１１０が、更に、硬化用材料が硬化しない温度範囲において硬化用層１３０を予備的に加熱するプレヒートユニット１１５（加熱部とも称する）を有する。このプレヒートユニットは、ランプ（他ＬＥＤ、Ｌａｓｅｒ）加熱など加熱のONとOFFが急速に切り替え可能であることが望ましい。
【００６６】
例えば、プリンタヘッド１１０では、プリンタヘッド１１０の移動方向側から、プレヒートユニット１１５とレーザスキャナ１１２とが順に配列される。矢印２０２方向に移動する場合には、プレヒートユニット１１５−２とレーザスキャナ１１２とが順に配列されることになり、矢印２０１方向に移動する場合には、プレヒートユニット１１５−１とレーザスキャナ１１２とが順に配列されることになる。ここで、プレプレヒートユニット１１５によって予め硬化しない温度範囲まで加熱されることで、レーザ光による照射時間を短くすることが可能となり、処理時間を短縮可能となる。また、ガルバノスキャナよりも高速に走査可能なポリゴンミラーと併せて用いることで、走査時間を簡単に短縮可能となる。
【００６７】
図１０及び図１１は、第２の実施形態における制御部について説明するための図である。図１０では、矢印２０２へとプリンタヘッド１１０が移動する場合を例に示し、図１１に示す例では、矢印２０１へとプリンタヘッド１１０が移動する場合を例に示した。
【００６８】
図１０及び図１１に示すように、第１の実施形態に係る積層造形装置１００と比較して、レーザスキャナ１１２によるレーザ光の走査に先立って、プレヒートユニット１１５が硬化用層１３０を予備的に加熱することで、レーザスキャナ１１２によりレーザ光が照射される対象となる硬化用層１３０ｃの温度は、プレヒートを行わない場合と比較して高い。この結果、同じ領域をレーザ光にて照射する時間を短くすることが可能となる。
【００６９】
第２の実施形態では、矢印２０２方向へとプリンタヘッド１１０が移動するように制御する際には、図１０に示すように、制御部１２０は、プレヒートユニット１１５−２で硬化用層１３０を予備的に加熱した上で、予備的に加熱された後の硬化用層１３０ｃに対してレーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過し、その後、冷却ユニット１１３−１が硬化用層１３０を冷却し、粉末供給ユニット１１１−１が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成する。また、矢印２０１方向へとプリンタヘッド１１０が移動するように制御する際には、図６に示すように、制御部１２０は、プレヒートユニット１１５−１で硬化用層１３０を予備的に加熱した上で、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、冷却ユニット１１３−２が硬化用層１３０を冷却し、粉末供給ユニット１１１−２が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成する。
【００７０】
（第２の実施形態における制御部による処理の流れの一例）
図１２は、第２の実施形態における制御部による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２に示すように、処理開始タイミングとなると（ステップＳ２０１肯定）、例えば、利用者による開始指示を受領すると、第１の実施形態における積層造形装置１００とは異なり、プレヒートユニット１１５が硬化用層１３０をプレヒートし（ステップＳ２０２）、その後、レーザ照射（ステップＳ２０３）、冷却（ステップＳ２０４）、粉体供給を行う（ステップＳ２０５）。この結果、複数の硬化用層１３０を積層して形成される積層造形物のうち、１つの層が形成される。その後、制御部１２０は、上下駆動ステージを１層分降下させる（ステップＳ２０６）。
【００７１】
そして、制御部１２０は、同様にして、予備的な加熱（ステップＳ２０７）、レーザ照射（ステップＳ２０８）、冷却（ステップＳ２０９）、粉体供給を行い（ステップＳ２１０）、上下駆動ステージを１層分降下させる（ステップＳ２１１）。例えば、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２０５までの間に、プリンタヘッド１１０が矢印２０２へと移動していた場合には、矢印２０１方向へと移動しながら、複数の硬化用層１３０を積層して形成される積層造形物のうち、更に１つの層が形成される。
【００７２】
ここで、制御部１２０は、積層造形物の作製が終了したかを判定し（ステップＳ２１２）、終了したと判定した場合には（ステップＳ２１２肯定）、処理を終了する。一方、制御部１２０は、積層造形物の作製が終了していない場合には（ステップＳ２１２否定）、ステップＳ２０２へと戻り、処理を繰り返す。
【００７３】
なお、上記の処理手順は、上記の順番に限定されるものではなく、処理内容を矛盾させない範囲で適宜変更しても良い。
【００７４】
（第２の実施形態における効果）
上述したように、第２の実施形態によれば、プリンタヘッド１１０は、硬化用材料が硬化しない温度範囲において硬化用層１３０を加熱するプレヒートユニット１１５を更に備え、プリンタヘッド１１０の移動方向側から、プレヒートユニット１１５とレーザスキャナ１１２とが順に配列される。この結果、予め硬化用層１３０が加熱することで、レーザ光を照射してから硬化用材料が硬化するまでの時間を短くでき、積層造形物を高速に作製することが可能となる。また、予め硬化用層１３０が加熱することで、レーザ光のパワーを低下させたとしても、プレヒートユニット１１５による加熱を行わない場合と同様の時間にて硬化させることも可能となる。
【００７５】
（第３の実施形態）
上述したように、第１の実施形態に係る積層造形装置及び第２の実施形態に係る積層造形装置について説明したが、これに限定されるものではなく、種々の実施形態にて積層造形装置１００及び積層造形方法を実現して良い。
【００７６】
（厚み）
例えば、測定部による測定結果を用いて、硬化用層１３０の厚みがたりない場合には、たりない箇所に硬化用材料を更に提供しても良く、硬化用層１３０のうちレーザ光が照射されて硬化した箇所の厚みがたりない場合には、厚みのたりない箇所に硬化用材料を提供し、レーザ光にて再度照射することで適切な厚みとなるように制御しても良い。すなわち、例えば、制御部１２０は、硬化用層１３０のうち硬化した箇所について測定部により測定された距離が所定の値より大きい場合には、粉末供給ユニット１１１が、厚みのたりない箇所に対して硬化用材料を供給するように制御し、レーザスキャナ１１２が、厚みのたりない箇所にレーザ光を照射するように制御しても良い。
【００７７】
この場合、制御部１２０は、厚みのたりない箇所に硬化用材料を提供したり、提供の上レーザ光を照射したりする際、厚みのたりない箇所を処理することを目的として、すなわち、他の箇所については特段処理することなく、プリンタヘッド１１０を移動させても良い。
【００７８】
（冷却ユニット）
また、例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態では、プリンタヘッド１１０が冷却ユニット１１３を有する場合を例に示したが、これに限定されるものではなく、冷却ユニット１１３を保持していなくても良い。
【００７９】
（プリンタヘッドの各部の搭載数）
また、例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態では、プリンタヘッド１１０が、２つの粉末供給ユニット１１１を有する場合を例に示したが、これに限定されるものではない。例えば、装置コストが安価にすることを考慮してプリンタヘッド１１０は、１つの粉末供給ユニット１１１を有しても良い。この場合、プリンタヘッド１１０が往復移動する場合には、そのうちの一方において、粉末供給ユニット１１１による硬化用層１３０の形成が行われることになる。
【００８０】
図１３〜図１５は、プリンタヘッドが１つの粉末供給ユニットを有する場合の一例について示す図である。図１３に示す例では、プリンタヘッド１１０は、レーザスキャナ１１２と、１つの粉末供給ユニット１１１を有する。この場合、プリンタヘッド１１０は、矢印２０１又は矢印２０２の一方に移動する際に、処理を行う。すなわち、例えば、矢印２０１に移動する際に処理を行うと設定する場合には、制御部１２０は、粉末供給ユニット１１１が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成し、その後、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過し、その後、端部にプリンタヘッド１１０が達すると、一旦プリンタヘッド１１０は開始の端に戻って同じ動作を繰り返すことになる。また、同様に、矢印２０２に移動する際に処理を行うと設定する場合には、制御部１２０は、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、粉末供給ユニット１１１が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成し、端部にプリンタヘッド１１０が達すると、一旦プリンタヘッド１１０は開始の端に戻って同じ動作を繰り返すことになる。
【００８１】
図１４〜図１５に示す例では、プリンタヘッド１１０は、プリンタヘッド１１０は、レーザスキャナ１１２と、１つの粉末供給ユニット１１１と、１つの冷却ユニット１１３と、１つのプレヒートユニット１１５とを有する。
【００８２】
図１４に示す例では、矢印２０２へと移動する際、レーザ照射の後に硬化用層１３０を形成する場合を示した。具体的には、プリンタヘッド１１０は、移動方向に向かって、プレヒートユニット１１５、レーザスキャナ１１２、冷却ユニット１１３、粉末供給ユニット１１１とが順に設けられる。この場合、制御部１２０は、矢印２０２へと移動している際、プレヒートユニット１１５にプレヒートを行わせ、その後、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、冷却ユニット１１３が硬化用層１３０を冷却し、粉末供給ユニット１１１が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成し、端部にプリンタヘッド１１０が達すると、一旦プリンタヘッド１１０は開始の端に戻って同じ動作を繰り返すことになる。
【００８３】
なお、図１４に示すプリンタヘッド１１０において、粉末供給ユニット１１１が粉末を供給した後に、レーザスキャナ１１２がレーザ照射を行うことで、矢印２０１方向へと移動中に処理を行っても良い。また、図１４に示す例では、レーザスキャナ１１２と粉末供給ユニット１１１とに加えて、プレヒートユニット１１５と冷却ユニット１１３とを有する場合を例に示したが、プレヒートユニット１１５と冷却ユニット１１３とのうちいずれか一方について有さなくても良い。
【００８４】
なお、図１４に示す例では、矢印２０２へと移動する際に、プレヒートユニット１１５と、レーザスキャナ１１２と、冷却ユニット１１３と、粉末供給ユニット１１１とが順に処理を行う場合を例に説明した。ただし、この場合に限定されるものではなく、矢印２０１へと移動する際に、プレヒートユニット１１５と、レーザスキャナ１１２と、冷却ユニット１１３と、粉末供給ユニット１１１とが順に処理を行っても良い。この場合、各部の配置は、図１４に示す場合と比較して逆となる。具体的には、図１４において、左側から、プレヒートユニット１１５、レーザスキャナ１１２、冷却ユニット１１３、粉末供給ユニット１１１の順に設けられることになる。
【００８５】
図１５に示す例では、矢印２０２へと移動する際、硬化用層１３０を形成した後にーザ照射を行う場合を示した。具体的には、プリンタヘッド１１０は、移動方向に向かって、粉末供給ユニット１１１、プレヒートユニット１１５、レーザスキャナ１１２、冷却ユニット１１３が順に設けられる。この場合、制御部１２０は、矢印２０２へと移動している際、粉末供給ユニット１１１が硬化用材料を供給して硬化用層１３０ｂを形成し、プレヒートユニット１１５にプレヒートを行わせ、その後、レーザスキャナ１１２にそってレーザ光を照射した上で通過、又は、照射することなく通過した後、冷却ユニット１１３が硬化用層１３０を冷却し、端部にプリンタヘッド１１０が達すると、一旦プリンタヘッド１１０は開始の端に戻って同じ動作を繰り返すことになる。
【００８６】
なお、図１５に示すプリンタヘッド１１０では、レーザスキャナ１１２がレーザ照射を行った後に粉末供給ユニット１１１が粉末を供給することで、矢印２０１方向へと移動中に処理を行っても良い。また、図１５に示す例では、レーザスキャナ１１２と粉末供給ユニット１１１とに加えて、プレヒートユニット１１５と冷却ユニット１１３とを有する場合を例に示したが、プレヒートユニット１１５と冷却ユニット１１３とのうちいずれか一方について有さなくても良い。
【００８７】
なお、図１５に示す例では、矢印２０２へと移動する際に、粉末供給ユニット１１１と、プレヒートユニット１１５と、レーザスキャナ１１２と、冷却ユニット１１３とが順に処理を行う場合を例に説明した。ただし、この場合に限定されるものではなく、矢印２０１へと移動する際に、粉末供給ユニット１１１と、プレヒートユニット１１５と、レーザスキャナ１１２と、冷却ユニット１１３とが順に処理を行っても良い。この場合、各部の配置は、図１５に示す場合と比較して逆となる。具体的には、図１５において、左側から、冷却ユニット１１３、レーザスキャナ１１２、プレヒートユニット１１５、粉末供給ユニット１１１の順に設けられることになる。
【００８８】
このように、粉末供給ユニット１１１を１つ有する場合には、プリンタヘッド１１０が開始端に戻るだけ時間が必要であるが、レーザ照射と紛体供給が同時に行われるので従来技術に比べて処理時間を短縮可能となる。
【００８９】
また、例えば、上述した実施形態では、ポリゴンミラーを用いる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ガルバノスキャナを用いても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１００      積層造形装置
１０１      粉末貯蔵部
１０２      レーザ本体
１０３      チャンバ
１０３ａ    上下駆動ステージ
１０３ｂ    流入孔
１０３ｃ    排気口
１１０      プリンタヘッド
１１１      粉末供給ユニット
１１１      供給部
１１１ａ    開き量調整機構
１１２      レーザスキャナ
１１２ａ    コリメータレンズ
１１２ｂ    ポリゴンミラー
１１２ｃ    Ｆθレンズ
１１２      レーザ照射部
１１３      冷却ユニット
１１４      光学式変位センサ
１１５      プレヒートユニット
１２０      制御部
１３０      硬化用層
【図１】
2015104837.tif 000003
【図２】
2015104837.tif 000004
【図３】
2015104837.tif 000005
【図４】
2015104837.tif 000006
【図５】
2015104837.tif 000007
【図６】
2015104837.tif 000008
【図７】
2015104837.tif 000009
【図８】
2015104837.tif 000010
【図９】
2015104837.tif 000011
【図１０】
2015104837.tif 000012
【図１１】
2015104837.tif 000013
【図１２】
2015104837.tif 000014
【図１３】
2015104837.tif 000015
【図１４】
2015104837.tif 000016
【図１５】
2015104837.tif 000017