(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造形領域に対して所望の三次元造形物を所定高さで分割してなる複数の分割層毎に形成された材料層にビームを照射して固化層を形成する照射装置と、前記固化層が積層してなる固化体の上面を含む少なくとも一部に当接して設定温度に加熱および冷却する温度調整装置と、を備え、
前記温度調整装置は、
前記設定温度に加熱および冷却される温調板を有し、
前記温調板が垂直方向に沿った起立状態と水平方向に沿った横臥状態との間で前記温調板を回動させる回動部と、を含み、
前記回動部は、前記温度調整装置による前記固化体の上面を含む少なくとも一部への加熱および冷却を行なわないときは前記温調板を前記起立状態に設定し、前記温度調整装置による前記固化体の上面を含む少なくとも一部への加熱および冷却を行うときは前記温調板を前記横臥状態に設定することを特徴とする積層造形装置。
【請求項２】
前記温調板は、熱電素子を有することを特徴とする請求項１記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記積層造形装置は、前記温調板と前記回動部を接続する取付部を備え、
前記回動部と前記温調板は取付部を介して摺動可能に接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記温度調整装置は駆動装置と連結する係止部材を有し、
前記固化体の上面を含む少なくとも一部への加熱および冷却を行うときは前記係止部材を前記駆動装置に接続して、前記駆動装置の移動により前記造形領域から離れた退避位置から前記造形領域に隣接した加熱および冷却を行う処理位置まで移動されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記駆動装置は水平１軸方向に往復移動して材料粉体を供給するとともに平坦化して前記材料層を形成するリコータヘッドであり、前記温度調整装置は前記リコータヘッドと連結して前記水平１軸方向を往復移動することを特徴とする請求項４記載の積層造形装置。
【請求項６】
前記積層造形装置は、前記温度調整装置が作業扉の背面に固定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の積層造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元造形物の積層造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の積層造形には複数の方式があるが、例えば焼結積層造形法では、不活性ガスが充満された密閉されたチャンバ内において、上下方向に移動可能な造形テーブル上に金属材料からなる材料粉体を積層し、この積層された材料層の所定箇所にレーザ光または電子ビームを照射して照射位置の材料粉体を溶融または焼結させることにより形成された複数の固化層を積層し、所望の三次元造形物を生成する。ここで、固化層とは、溶融層と焼結層を含む。また、積層された固化層を固化体と呼ぶ。
【０００３】
このような金属の積層造形において、造形後の三次元造形物や造形途中の固化層に対して温度調整を行う場合がある。例えば、特許文献１および特許文献２には、１層または複数層の固化層を形成する毎に意図的にマルテンサイト変態を進行させることで、金属の収縮による引張応力をマルテンサイト変態による圧縮応力で軽減して造形物の残留応力を制御することにより、造形物の変形を抑制可能な積層造形装置および三次元造形物の製造方法に係る発明を開示している。ここでは、意図的にマルテンサイト変態を進行させるために、１層または複数層の固化層を形成する毎に該固化層に所定の温度調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６２９５００１号公報
【特許文献２】特願２０１８−２３４２４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のような積層造形方法を行う場合には、固化層に対して冷却および加熱を行うこととなるが、従来は造形テーブル内に配置された温度調整機構によって固化層の温度調整を行っていたため、１層または複数層の固化層を形成する毎に、積層された固化体全体を冷却および加熱する必要がある。このような温度調整方法を行うと温度調整に長時間を要するとともに、固化体上面の温度応答時間が固化体の高さに応じて異なるため冷却待ち時間が定まらないという問題が発生していた。
【０００６】
造形テーブル内に配置された温度調整機構における問題は特許文献２のように加工ヘッドに温度調整装置を設け、積層された固化体の上面に冷却板を密着させる温度調整方法によって解決することが期待できる。
ところで、積層された固化体の上面を冷却するだけでなく加熱することでマルテンサイト変態の進行をさらに促進可能であることがわかっている。そこで他の工程に邪魔にならないように固化体の上面を冷却するだけでなく加熱することができるとともに加熱から冷却へより短時間で切り替えることができる簡易的な機構が望まれている。
また、固化体上面は厳密には各層ごとに平行度が異なるため、冷却板を起立状態から横臥状態に回動させて固化体上面に配置しただけでは、固化体上面と冷却板が適切に当接せずに固化体上面の一部のみに冷却板が接触してしまい、均一にムラなく固化体上面を冷却することができないことがある。このように、固化体の平行度が悪い場合であっても、均一にムラなく固体化上面を冷却することができるならば、より効率よく、固化体上面を加熱および冷却することができる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、他の工程の邪魔になることなく固化体の上面を迅速かつ均一に加熱冷却することが可能な三次元造形物の積層造形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】
【０００８】
本発明の積層造形装置は、造形領域に対して所望の三次元造形物を所定高さで分割してなる複数の分割層毎に形成された材料層にビームを照射して固化層を形成する照射装置と、前記固化層が積層してなる固化体の上面を含む少なくとも一部に当接して設定温度に加熱および冷却する温度調整装置と、を備え、前記温度調整装置は、前記設定温度に加熱および冷却される温調板を有し、前記温調板が垂直方向に沿った起立状態と水平方向に沿った横臥状態との間で前記温調板を回動させる回動部と、を含み、前記回動部は、前記温度調整装置による前記固化体の上面を含む少なくとも一部への加熱および冷却を行なわないときは前記温調板を前記起立状態に設定し、前記温度調整装置による前記固化体の上面を含む少なくとも一部への加熱および冷却を行うときは前記温調板を前記横臥状態に設定することを特徴とする。
【０００９】
ここで設定温度とは、具体的には造形温度Ｔ１および冷却温度Ｔ２を指すものとする。
本発明によれば、積層造形装置に設けられた温度調整装置によって固化体の上面を冷却するだけでなく加熱することも可能でき、マルテンサイト変態の進行をさらに促進することが可能となる。さらに温調板を起立状態と横臥状態とに切り替える簡易的な機構を搭載しているため、固化体上面の温度調整を行なわないときは温調板を起立状態に設定し、固化体上面の温度調整を行うときは温調板を横臥状態に設定することで、他の工程に邪魔になることなく適切に固化体上面の温度調整を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の積層造形装置は、前記温調板が熱電素子を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、温調板が熱電素子で構成されているため、温調板を加熱状態から冷却状態へより短時間で切り替えることができ、迅速に固化層形成工程を行うことが可能となる。
【００１２】
本発明の積層造形装置は、前記温調板と前記回動部を接続する取付部を備え、前記回動部と前記温調板は取付部を介して摺動可能に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、回動部と温調板が取付部を介して摺動可能に接続されているため、たとえ固化体の平行度が悪い場合であっても固化体上面に温調板が確実に当接され、均一にムラなく固体化上面を冷却することができる。
【００１４】
本発明の積層造形装置は、前記温度調整装置が駆動装置と連結する係止部材を有し、前記固化体の上面を含む少なくとも一部への加熱および冷却を行うときは前記係止部材を前記駆動装置に接続して、前記駆動装置の移動により前記造形領域から離れた退避位置から前記造形領域に隣接した加熱および冷却を行う処理位置まで移動されることを特徴とする。
また本発明の積層造形装置は、前記温度調整装置が作業扉の背面に固定されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明よれば、固化体上面の温度調整を行う場合には温度調整装置を造形領域に隣接した処理位置に配置し、固化体上面の温度調整を行わない場合には温度調整装置を造形領域から離れた退避位置に配置する構造を採用することができる。また、温度調整装置を作業扉の背面に固定する構造を採用することもできる。このような温度調整装置の配置構造を採用することにより、固化層形成工程を行う際に温度調整装置が他の装置および他の工程に邪魔になることがない。
【００１６】
本発明の積層造形装置は、前記駆動装置が水平１軸方向に往復移動して材料粉体を供給するとともに平坦化して前記材料層を形成するリコータヘッドであり、前記温度調整装置は前記リコータヘッドと連結して前記水平１軸方向を往復移動することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、温度調整装置を往復移動させるための駆動機構がリコータヘッドの駆動機構を兼ねているため、温度調整装置のための追加の駆動機構を設ける必要がなく、より簡易的な構造で温度調整装置の機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の積層造形装置によれば、固化体の温度調整を行うときは加熱および冷却された温調板を横臥状態として固化体の上面に当接させることで、より迅速に固化体の温度を上昇または下降させることができ、マルテンサイト変態の進行を促進することが可能となる。
また起立状態から横臥状態に温調板の配置を切り替えることができるため、切削工程や三次元造形物の出し入れ等の他の工程の邪魔になることがない。
さらに、温調板を、回動部に対して摺動可能に接続することで、温調板が横臥状態になった際に温調板が固化体の上面の平行度に合わせて傾斜することによって着実に温調板が固化体の上面に当接し、均一な冷却を行うことが可能な積層造形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る積層造形装置１００の概略正面図である。
【図２】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００の概略側面図である。
【図３】本発明の上記実施形態に係る材料層形成装置３と照射装置１３の概略斜視図である。
【図４】本発明の上記実施形態に係るテーブル温度調整装置９０を備える造形テーブル５の概略構成図である。
【図５】本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０の正面斜視図である。
【図６】本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０の背面斜視図である。
【図７】本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０を拡大した正面斜視図である。
【図８】本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０を拡大した背面斜視図である。
【図９】本発明の上記実施形態に係る温調板６１を起立状態とした場合の温度調整装置６０の側面図である。
【図１０】本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６１を横臥状態とした場合の温度調整装置６０の側面図である。
【図１１】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（待機状態）である。
【図１２】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（回転前状態）である。
【図１３】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（回転後状態）である。
【図１４】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（温度検出工程）である。
【図１５】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程を示すフロー図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る積層造形装置２００の概略側面図である。
【図１７】本発明の上記実施形態に係る温度調整装置２６０の背面斜視図である。
【図１８】本発明の上記実施形態に係る温調板６１を起立状態とした温度調整装置２６０の側面図である。
【図１９】本発明の上記実施形態に係る温調板６１を横臥状態とした温度調整装置２６０の側面図である。
【図２０】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置２００を用いた固化層形成工程の説明図（回転後状態）である。
【図２１】本発明の上記実施形態に係る積層造形装置２００を用いた固化層形成工程を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜１． 第１の実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、それぞれが独立して発明を構成する。以下の説明中で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向は、図１および図２で定義される通りである。具体的に、所定の水平１軸方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する別の水平１軸方向をＹ軸、所定の垂直１軸方向をＺ軸と呼ぶ。
また、実施の形態の積層造形装置においては、リコータヘッド１１の移動方向である水平１軸方向の制御軸をＢ軸、リコータヘッド１１のＢ軸に直交する水平１軸方向をＣ軸、造形テーブル５の移動方向である鉛直１軸方向の制御軸をＵ軸とする。さらに積層造形装置の機械本機において、チャンバ１の作業扉１ｃが設けられている側を前面または正面とし、前面に向かって右手側を右側面、左手側を左側面、後側を背面とする。図中の点線は、レーザ光Ｌの照射経路または信号線を示す。
【００２１】
（１． １  積層造形装置１００）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る積層造形装置１００の概略正面図であり、図２は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００の概略側面図である。図３は、本発明の上記実施形態に係る材料層形成装置３と照射装置１３の概略斜視図である。図５は、本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０の正面斜視図であり、図６は、本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０の背面斜視図である。
本発明の実施形態に係る積層造形装置１００は、材料層８を形成し、この材料層８の照射領域に例えばレーザ光Ｌであるビームを照射して溶融または焼結する工程を繰り返すことで、複数の固化層を積層して所望の形状を有する三次元造形物を生成する積層造形装置である。
【００２２】
本発明の積層造形装置１００は、チャンバ１と、不活性ガス供給装置１５と、保護ウインドウ汚染防止装置１７と、ヒュームコレクタ１９と、造形テーブル５と、照射装置１３と、材料層形成装置３と、制御装置４０と、切削装置５０と、温度調整装置６０と、温度測定ユニット７０と、テーブル温度調整装置９０を含む。チャンバ１は、所定の造形領域Ｒを覆い、所定濃度の不活性ガスで充満される。
【００２３】
チャンバ１は、積層造形装置１００の筐体であり、内部に造形領域Ｒに所望の三次元造形物を所定高さで分割してなる複数の分割層毎に材料層を形成する材料層形成装置３が設けられる。チャンバ１の前面には形成された開口１ｂが設けられ、開口１ｂに覗窓付の作業扉１ｃが設けられている（図２）。
作業扉１ｃは、ヒンジ開閉式で回動可能に開口１ｂに設けられていてもよいし、左右もしくは上下のスライド式に形成されていてもよい。作業扉１ｃを開閉することで、三次元造形物の取り出し、未焼結材料粉体の除去等を行うことができる。
【００２４】
作業扉１ｃの背面には、後述する温度調整装置６０がチャンバ１の内側面に沿ってＢ軸方向に進退移動可能に設けられている（図２）。
具体的には、リコータヘッド１１の移動方向であるＢ軸方向に沿って後述するリコータヘッド１１のガイドレール１６Ｒと平行となるようにガイドレール１６Ｒと近接して温度調整装置用ガイドレール６４ａが設けられている（図５、図７）。温度調整装置用ガイドレール６４ａは、一端は造形領域Ｒから離れて作業扉１ｃの背面から退避する位置（退避位置ＰＥ）まで延び、また他端は造形領域Ｒに隣接し固化体８１の上面を加熱冷却する処理位置（加熱冷却位置ＰＴ）まで設けられている。
温度調整装置６０がＢ軸方向に移動する際は、温度調整装置６０とリコータヘッド１１が連結して、リコータヘッド１１が温度調整装置６０の駆動装置となり、リコータヘッド１１の駆動力によってＢ軸方向に往復移動する。
【００２５】
またチャンバ１の温度調整装置６０の退避位置ＰＥ（図５）には、退避位置用係止部材１ｅが設けられ、加熱冷却位置ＰＴ（図５）には加熱冷却位置用係止部材１ｔが設けられている。
退避位置用係止部材１ｅおよび加熱冷却位置用係止部材１ｔは、温度調整装置６０の位置固定用孔６６と係合するための部材であり、既知のシリンダが用いられる。例えば退避位置用係止部材１ｅおよび加熱冷却位置用係止部材１ｔはシリンダ、シリンダロッド、ピン体を備え、ピン体をシリンダの動作で温度調整装置６０の位置固定用孔６６に進退自在とすることができる。温度調整装置６０が待機状態や加熱冷却処理中である場合は、シリンダを動作させてピン体を突き出し、位置固定用孔６６にピン体を挿入して嵌合して温度調整装置６０をチャンバ１に固定する。一方、温度調整装置６０を移動する場合はシリンダを動作させてピン体を引っ込めて位置固定用孔６６からピン体を抜き取り、チャンバ１との連結を解除する。
【００２６】
材料層形成装置３は、ベース台４とリコータヘッド１１とを有する。本実施形態においては、材料層８を形成する材料は、材料粉体からなる。材料粉体は、例えば金属粉であり、例えば平均粒径２０μｍの球形である。
【００２７】
ベース台４は、所望の三次元造形物が形成される造形領域Ｒを有する。造形領域Ｒは、造形テーブル５上に設けられている。造形テーブル５は、造形テーブル駆動機構３１によって駆動されて上下方向（図１の矢印Ｕ方向）に移動することができる。本実施形態においては、積層造形装置の使用時には、造形テーブル５上にベースプレート３３が配置され、その上に１層目の材料層８が形成される。なお、材料層８の照射領域は、造形領域Ｒ内に存在し、所望の三次元造形物の輪郭形状で規定される領域とおおよそ一致する。
【００２８】
造形テーブル５の周りには、粉体保持壁２６が設けられる。粉体保持壁２６と造形テーブル５とによって囲まれる粉体保持空間には、未固化の材料粉体が保持される。粉体保持壁２６の下側には、粉体保持空間内の材料粉体を排出可能な粉体排出部が設けられてもよい。
【００２９】
造形テーブル５の内部には、造形テーブル５の温度を調整するためのテーブル温度調整装置９０が設けられている。図４に示すように、テーブル温度調整装置９０を備える造形テーブル５は、天板５ａおよび３つの支持板５ｂ，５ｃ，５ｄを備える。天板５ａとこれに隣接する支持板５ｂの間には天板５ａを加熱可能な加熱器９２が配置されている。また、支持板５ｂの下側の２枚の支持板５ｃ，５ｄの間には天板５ａを冷却可能な冷却器９３が配置されている。造形テーブル５は、加熱器９２および冷却器９３によって温度調整可能に構成されており、加熱器９２および冷却器９３がテーブル温度調整装置９０を構成する。なお、造形テーブル駆動機構３１の熱変位を防止するため、テーブル温度調整装置９０と造形テーブル駆動機構３１との間に一定の温度に保たれた恒温部が設けられてもよい。以上のようにテーブル温度調整装置９０を構成することで、所望の温度に設定された造形テーブル５の天板５ａと接触するベースプレート３３および下層の固化層を所望の温度に調整することが可能である。なお、材料層８は焼結または溶融にあたり所定温度に予熱されていることが望ましく、テーブル温度調整装置９０は材料層８の予熱装置としての役割を果たす。
【００３０】
図３に示すリコータヘッド１１は、材料収容部１１ａと、材料供給部１１ｂと、不図示の材料排出部と、ガイド機構１１ｃを有する。材料収容部１１ａは材料粉体を収容する。材料供給部１１ｂは、材料収容部１１ａの上面に設けられ、不図示の材料供給装置から材料収容部１１ａに供給される材料粉体の受口となる。材料排出部は、材料収容部１１ａの底面に設けられ、材料収容部１１ａ内の材料粉体を排出する。材料排出部は、リコータヘッド１１の移動方向（矢印Ｂ軸方向）に直交する水平１軸方向（矢印Ｃ軸方向）に延びるスリット形状に構成される。また、リコータヘッド１１の両側面には、それぞれブレード１２が設けられる。ブレード１２は、材料排出部から排出された材料粉体を平坦化して材料層８を形成する。
ガイド機構１１ｃは、一対の軸受１４Ｒ，１４Ｌと、各軸受１４Ｒ，１４Ｌがそれぞれ受ける一対の軸材であるガイドレール１６Ｒ，１６Ｌと、図示しないサーボモータから構成される。リコータヘッド１１は、制御装置４０の走査指令に基づき、サーボモータによりガイド機構１１ｃのガイドレール１６Ｒ，１６Ｌに沿って造形テーブル５上をＢ軸方向に往復移動する。
またガイド機構１１ｃの軸受１４Ｒの側板には温度調整装置６０をリコータヘッド１１に固定するための係止孔１８が設けられている。係止孔１８は、温度調整装置６０に設けられた搬送用係止部材６５と係合する形状であればよく、例えば、溝や、非貫通穴、貫通孔等が挙げられる。
【００３１】
チャンバ１には所定濃度の不活性ガスが供給されるとともに、材料層８の溶融時に発生するヒュームを含んだ不活性ガスを排出している。好ましくは、チャンバ１から排出された不活性ガスは、ヒュームが除去されチャンバ１に返送される。具体的には、チャンバ１には、不活性ガス供給装置１５と、ダクトボックス２１，２３を介してヒュームコレクタ１９が接続されている。チャンバ１に設けられる不活性ガスの供給口および排出口の位置および個数は特に限定されない。なお、本発明において、不活性ガスとは、材料と実質的に反応しないガスをいい、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等から材料の種類に応じて適当なものが選択される。
【００３２】
不活性ガス供給装置１５は、不活性ガスを供給する機能を有し、例えば、周囲の空気から所定濃度の不活性ガスを生成する不活性ガス発生装置、または所定濃度の不活性ガスが貯留されたガスボンベである。不活性ガス発生装置は、膜分離方式、ＰＳＡ方式等、生成する不活性ガスの種類や濃度に応じて種々の方式のものが採用できる。不活性ガス供給装置１５は、チャンバ１に設けられた供給口から不活性ガスの供給を行い、チャンバ１内を所定濃度の不活性ガスで充満させる。ここで、不活性ガス供給装置１５から供給される不活性ガスは乾燥していることが望ましい。具体的には、不活性ガスの露点温度は、温度調整装置６０の温度よりも低いことが望ましい。後述する温度調整装置６０の温調板６１はチャンバ１内を移動するため、チャンバ１内に乾燥した不活性ガスが充満されていれば、温調板６１が結露することを抑制することができる。すなわち、不活性ガス供給装置１５が不活性ガス発生装置であるとき、不活性ガスを生成するための原料とする空気を乾燥させる乾燥装置を備えていることが望ましい。また、不活性ガス供給装置１５がガスボンベであるとき、十分に乾燥した不活性ガスが貯留されているものを使用することが望ましい。
【００３３】
チャンバ１の排出口から排出されたヒュームを多く含む不活性ガスはヒュームコレクタ１９へと送られ、ヒュームが除去された上でチャンバ１へと返送される。ヒュームコレクタ１９はヒュームを除去する機能を有していればよく、例えば、電気集塵機またはフィルタである。
【００３４】
切削装置５０は、スピンドルヘッド５２が設けられた加工ヘッド５１を備え、加工ヘッド５１は府図示の加工ヘッド駆動機構により、スピンドルヘッド５２を所望の位置に移動させる。
【００３５】
スピンドルヘッド５２は、不図示のエンドミル等の切削工具を把持して回転させることができるように構成されており、材料層８を焼結して得られた固化層の表面や不要部分に対して切削加工を行うことができる。切削工具は複数種類の切削工具であることが好ましく、使用する切削工具は不図示の自動工具交換装置によって、造形中にも交換可能である。以上の構成によって、加工ヘッド５１は、チャンバ１内の任意の位置において、固化層に対して切削加工を施すことができるようになっている。
【００３６】
照射装置１３は、チャンバ１の上方に設けられる。照射装置１３は、造形領域Ｒ上に形成される材料層８の所定箇所にレーザ光Ｌ等のビームを照射して照射位置の材料層８を溶融または焼結させ、固化層を形成する。図３に示すように、照射装置１３は、光源４２と、２軸のガルバノスキャナ４３と、フォーカス制御ユニット４４と、を有する。なお、ガルバノスキャナ４３は、ガルバノミラー４３ａ，４３ｂと、ガルバノミラー４３ａ，４３ｂをそれぞれ回転させる不図示のアクチュエータと、を備えている。
【００３７】
光源４２はレーザ光Ｌを照射する。ここで、レーザ光Ｌは、材料粉体を溶融可能なレーザであって、例えば、ＣＯ２レーザ、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ等である。なお、光源４２は、電子ビームを照射するものであってもよい。
【００３８】
フォーカス制御ユニット４４は、光源４２より出力されたレーザ光Ｌを集光し所望のスポット径に調整する。ガルバノミラー４３ａ，４３ｂは、光源４２より出力されたレーザ光Ｌを制御可能に２次元走査する。ガルバノミラー４３ａ，４３ｂは、それぞれ、制御装置４０から入力される回転角度制御信号の大きさに応じて回転角度が制御される。かかる特徴により、ガルバノスキャナの各アクチュエータに入力する回転角度制御信号の大きさを変化させることによって、所望の位置にレーザ光Ｌを照射することができる。
【００３９】
ガルバノミラー４３ａ，４３ｂを通過したレーザ光Ｌは、チャンバ１に設けられた保護ウインドウ１ａを透過して造形領域Ｒに形成された材料層８に照射される。保護ウインドウ１ａは、レーザ光Ｌを透過可能な材料で形成される。例えば、レーザ光ＬがファイバーレーザまたはＹＡＧレーザの場合、保護ウインドウ１ａは石英ガラスで構成可能である。
【００４０】
チャンバ１の上面には、保護ウインドウ１ａを覆うように保護ウインドウ汚染防止装置１７が設けられる。保護ウインドウ汚染防止装置１７は、円筒状の筐体１７ａと、筐体１７ａ内に配置された円筒状の拡散部材１７ｃを備える。筐体１７ａと拡散部材１７ｃの間に不活性ガス供給空間が設けられる。また、筐体１７ａの底面には、拡散部材１７ｃの内側に開口部１７ｂが設けられる。拡散部材１７ｃには多数の細孔１７ｅが設けられており、不活性ガス供給空間１７ｄに供給された清浄な不活性ガスは細孔１７ｅを通じて清浄室１７ｆに充満される。そして、清浄室１７ｆに充満された清浄な不活性ガスは、開口部１７ｂを通じて保護ウインドウ汚染防止装置１７の下方に向かって噴出される。
【００４１】
制御装置４０は、積層造形装置１００全体の全体の制御を行うものであり、不図示のＣＡＭ装置において生成された造形データを受信し、この受信データに基づいて積層造形の制御を行う数値制御を行う。また、材料層形成装置３、造形テーブル５、リコータヘッド１１、照射装置１３、不活性ガス供給装置１５、ヒュームコレクタ１９、切削装置５０、温度調整装置６０、温度測定ユニット７０、テーブル温度調整装置９０等の駆動制御を行う装置を兼ねる。
【００４２】
温度測定ユニット７０は、固化体８１の温度を測定する検出ユニットであり、切削装置５０に取り付けて使用するものである（図２、図１４）。例えば温度測定ユニット７０は、固化体８１の上面と接触して温度を測定する接触式の温度センサ７０ａと、温度センサ７０ａを垂直方向に移動させる温度センサ昇降装置７０ｂを含む。温度センサ７０ａは、例えば熱電対であるが、測温抵抗体等その他の温度センサが使用されてもよい。温度センサ昇降装置７０ｂは、例えばエアシリンダであるが、油圧シリンダや電動モータ等その他の駆動機構が使用されてもよい。また、温度測定ユニット７０を非接触式の温度センサにより構成してもよいが、接触式の温度センサ７０ａを用いることでより正確に固化体８１の温度を測定することができる。温度測定ユニット７０を使用することで、固化体８１の温度に応じたフィードバック制御が可能となる。例えば、温度センサ７０ａで測定した温度が所定の温度に達するまで、温調板６１による冷却工程または加熱工程を実施するよう構成できる。
温度測定ユニット７０は必須の構成要素ではなく、省略されていてもよい。
【００４３】
（１．２  温度調整装置６０）
図７は、本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０を拡大した正面斜視図であり、図８は、本発明の上記実施形態に係る温度調整装置６０を拡大した背面斜視図である。なお、図７から図９では、視認性を考慮し作業扉１ｃ等の積層造形装置１００の構成要素を一部省略している。
本発明の実施形態に係る温度調整装置６０は、材料層８を焼結して得られた固化層の上面に温調板６１を密接させることで三次元造形物を冷却または加熱するための装置であり、作業扉１ｃの背面で、チャンバ１の正面側の内壁とリコータヘッド１１の間に設けられ、リコータヘッド１１と係合してＢ軸方向に往復移動可能に設けられている（図１、図７）。
温度調整装置６０は、温調板６１と、取付部６２と、回動部６３と、搬送用係止部材６５と、位置固定用孔６６から構成される。
【００４４】
温調板６１は、材料層８にレーザ光Ｌ等のビームが照射されて形成された固化層が積層してなる固化体８１の上面に密接して加熱および冷却する平板状の部材であって、加熱冷却板６１ａと、熱電素子６１ｂと、リード線接続部６１ｃから構成される。なお、固化体８１の上面とは、温度調整装置６０によって加熱および冷却が行われる時点での、最上層の固化層の上面を意味する。
加熱冷却板６１ａは、固化体８１の上面に実際に接触する基板であって、固化体８１を加熱および冷却する接触面として機能する。加熱冷却板６１ａは、セラミック材等の絶縁性の基板により形成されている。
熱電素子６１ｂは、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する素子であり、加熱冷却板６１ａの背面に複数配列して設けられている。熱電素子６１ｂは、例えばペルチェ素子等の半導体熱電素子が用いられる。熱電素子６１ｂはリード線接続部６１ｃを介して直流電流を流すと、加熱冷却板６１ａと接続される一端面で冷却（吸熱）し、他端面で発熱（加熱）する。直流電流の向きを変えると冷却面と加熱面が入れ替わり、短時間で加熱と冷却を切り替えることが可能である。このように熱電素子６１ｂの片方の面で冷却および加熱を行うことで、加熱冷却板６１ａを介して固化体８１の上面を加熱および冷却を行うことができ、精度が高く迅速な温度管理を実現することができる。
リード線接続部６１ｃは、熱電素子６１ｂと図示しないリード線を接続するための端子である。
【００４５】
図９は、本発明の上記実施形態に係る温調板６１を起立状態とした温度調整装置６０の側面図であり、図１０は、本発明の上記実施形態に係る温調板６１を横臥状態とした温度調整装置６０の側面図である。
回動部６３は、温調板６１を水平方向（ＸＹ平面に並行な方向）に沿った横臥状態と、垂直方向（Ｚ方向）に沿った起立状態との間で回動させる部材である。温度調整装置６０による温度調整を行なわないときは、温調板６１を図９に示す起立状態に設定する。温度調整装置６０による温度調整を行うときは、温調板６１を図１０に示す横臥状態に設定する。このようにすれば、照射装置１３によって固化層を形成しているときや切削装置５０によって固化層に加工を行っているとき、リコータヘッド１１によりベースプレート３３上に材料層８を形成しているときなど、積層造形装置１００の各装置と温調板６１が干渉することを防止できる。
回動部６３は、例えばエアロータリアクチュエータである。回動部６３としては、油圧ロータリアクチュエータや電動ロータリアクチュエータ等、その他の回動機構が使用されてもよい。
【００４６】
取付部６２は、温調板６１と回動部６３を接続するための部材であり、背面取付部６２１と下部取付部６２２から構成される。
背面取付部６２１は、熱電素子６１ｂの背面に固定され、熱電素子６１ｂの中央位置にはボールジョイント６２１ａが設けられている。下部取付部６２２は、回動部６３の回転軸に下端が固定され垂直方向に立設しており、上端にはボールジョイント６２１ａと接続する受け駒６２２ａが設けられている。
ボールジョイント６２１ａと受け駒６２２ａの当接面は摺動可能に形成されており、回動部６３と温調板６１は取付部６２を介して摺動可能に接続されている。
このような回動部６３と温調板６１の接続構造を使用することにより、たとえ固化体８１の上面の平行度が悪い場合であっても温調板６１を固化体８１の上面に適切に当接させることができ、温調板６１と固化体８１の上面どちらにも無理な力が加わることを避けることが可能となる。
【００４７】
また回動部６３の底面にはスライダ６４ｂが固定され、スライダ６４ｂは温度調整装置用ガイドレール６４ａに沿って摺動する。なおスライダ６４ｂは公知のものが適宜利用可能であり、温度調整装置６０はリコータヘッド１１と連結することによりＢ軸方向に往復移動する。
【００４８】
搬送用係止部材６５は、リコータヘッド１１の係止孔１８と係合するための部材であり、例えば既知のシリンダが用いられる。搬送用係止部材６５は、温調板６１を起立状態としたときの温度調整装置６０の下部であってリコータヘッド１１の係止孔１８に係合可能な位置に設けられる。
搬送用係止部材６５であるシリンダ６５はシリンダロッド６５ａおよびピン体６５ｂを備え、ピン体６５ｂがシリンダ６５の動作でリコータヘッド１１の係止孔１８に進退自在となっている。温度調整装置６０をリコータヘッド１１に連結する場合は、シリンダ６５を動作させてピン体６５ｂを突き出しリコータヘッド１１の係止孔１８にピン体６５ｂを挿入して嵌合する。また温度調整装置６０とリコータヘッド１１の連結を解除する場合は、シリンダ６５を動作させてピン体６５ｂを引っ込めてリコータヘッド１１の係止孔１８からピン体６５ｂを抜き取る。
【００４９】
位置固定用孔６６は、温度調整装置６０を退避位置ＰＥおよび加熱冷却を行う処理位置ＰＴに固定するための孔であり、温度調整装置６０の下部に設けられる（図８）。位置固定用孔６６は、退避位置用係止部材１ｅおよび加熱冷却位置用係止部材１ｔと係合する形状であればよく、例えば、溝や、非貫通穴、貫通孔等が挙げられる。
【００５０】
（１．３．三次元造形物の製造方法）
図１１は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（待機状態）である。図１２は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（回転前状態）であり、図１３は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（回転後状態）である。図１４は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程の説明図（温度検出工程）であり、図１５は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置１００を用いた固化層形成工程を示すフロー図である。図１１から図１５を用いて、積層造形装置１００を用いた三次元造形物の製造方法について説明する。ここで、図１１から図１４の説明図に関しては、説明の都合上固化体８１は省略されているが、実際の固化層形成工程においては固化体８１が造形領域Ｒに形成されているものとする。
【００５１】
本実施形態の積層造形装置１００は、造形途中に固化層に対して温度調整を行う三次元造形物の製造方法に対して特に有効である。造形途中に固化層に対して温度調整を行う三次元造形物の製造方法としては、材料層８を形成する材料としてマルテンサイト系金属を使用し、１層または複数層の固化層を形成する毎に固化層に対して温度調整を行って意図的にマルテンサイト変態を進行させる造形方法が例示される。より具体的には、１層または複数層の固化層が新たに造形される毎に、新たに造形された固化層を造形温度Ｔ１、冷却温度Ｔ２、造形温度Ｔ１の順番で温度調整を行う。なお、固化層のマルテンサイト変態開始温度をＭｓおよび固化層のマルテンサイト変態終了温度をＭｆ、とすると、下記式（１）から（３）の関係が全て満たされる。
Ｔ１≧Ｍｆ      （１）
Ｔ１＞Ｔ２      （２）
Ｔ２≦Ｍｓ      （３）
なお、本願発明は、造形途中に固化層に対して温度調整を行うその他の三次元造形物の製造方法にも有効である。
【００５２】
以下においては、温度調整装置６０によって冷却される１層または複数の固化層を上面層と呼ぶ。上面層は、各冷却時点における固化体８１の最上位の固化層を少なくとも含む。焼結後、冷却工程において冷却される前の上面層はオーステナイト相を含む状態であって、冷却温度Ｔ２に冷却することによってオーステナイト相の少なくとも一部がマルテンサイト相へと変態する。
【００５３】
最初に、造形テーブル５上にベースプレート３３を載置した状態で造形テーブル５の高さを適切な位置に調整する（Ｓ１０１）。
造形テーブル５の高さを調整した後、固化層形成工程を行う。固化層形成工程では、造形テーブル５に設けられたテーブル温度調整装置９０の加熱器９２を駆動して造形テーブル５の温度を造形温度Ｔ１に加熱し（Ｓ１０２）、温度調整装置６０の熱電素子６１ｂを印加して加熱冷却板６１ａを造形温度Ｔ１まで加熱する（Ｓ１０３）。ここで、図１１に示すように温度調整装置６０は温調板６１を起立状態とし退避位置ＰＥで停止した状態となっており、退避位置用係止部材１ｅと温度調整装置６０の位置固定用孔６６が係合されてチャンバ１に温度調整装置６０は固定されている。
次に以下に示すリコート工程と固化工程とを１回以上繰り返し行う。
【００５４】
リコート工程では、材料収容部１１ａ内に材料粉体が充填されているリコータヘッド１１を、矢印Ｂ軸方向の紙面左側から右側（図１）に移動させる。これにより、ベースプレート３３上に材料層８が形成される（Ｓ１０４）。
【００５５】
次に、固化工程において、材料層８の照射領域にレーザ光Ｌを照射することで、当該照射領域を溶融または焼結させ、ベースプレート３３上に１層目の固化層８１ａを形成する（Ｓ１０５）。
【００５６】
複数の固化層に対してまとめて温度調整を行う場合は、引き続き、造形テーブル５の高さを材料層８の厚さ分下げ、再度、リコート工程と固化工程とを行う。具体的には、リコータヘッド１１を造形領域Ｒの右側から左側に移動させ、造形領域上に材料層８を形成する。そして、材料層８の照射領域にレーザ光Ｌを照射して溶融または焼結させ、ベースプレート３３上に２層目の固化層８１ｂを形成する。
【００５７】
このように、固化層形成工程では、複数の固化層８１ａ，８１ｂ…の形成を繰り返すことによって、固化体８１が形成される。これら順次積層される固化層同士は、互いに強く固着される。
【００５８】
以上の工程を繰り返して予め定められた１つまたは複数の固化層が形成された後、温度調整装置６０によって加熱工程および冷却工程が行われる。加熱工程では、固化体８１の上面層の温度を造形温度Ｔ１に加熱した後、冷却工程において固化体８１の上面層の温度を冷却温度Ｔ２まで冷却する。
【００５９】
加熱工程では最初に、退避位置用係止部材１ｅを操作してチャンバ１と温度調整装置６０の連結を解除するとともに搬送用係止部材６５を操作することで温度調整装置６０とリコータヘッド１１を連結する。そして、リコータヘッド１１をＢ軸方向に沿って加熱冷却位置ＰＴまで移動させることで、連結した温度調整装置６０を温調板６１が起立状態となったままの状態で退避位置ＰＥから加熱冷却位置ＰＴに移動させる（Ｓ１０６）。
その後、加熱冷却位置用係止部材１ｔを操作してチャンバ１に温度調整装置６０を固定するとともに搬送用係止部材６５を操作して温度調整装置６０とリコータヘッド１１の連結を解除し、リコータヘッド１１をＢ軸方向に沿って造形領域Ｒから退避させる（図１２）。
【００６０】
そして図１３に示すように、回動部６３を駆動することにより、温調板６１を、横臥状態に回動させ、固化体８１の上面に加熱冷却板６１ａを当接させて、固化体８１の上面を造形温度Ｔ２まで加熱する（Ｓ１０７）。回動部６３と温調板６１の接続構造としてボールジョイント６２１ａを使用していることにより、ボールジョイント６２１ａと受け駒６２２ａの当接面が摺動して、加熱冷却板６１ａを固化体８１の上面全体に密接させることができる。
【００６１】
図１４に示すように温度測定ユニット７０を固化体８１の上方に移動して、固化体８１の上面の温度を測定し、固化体８１の上面の温度が造形温度Ｔ１となるまで固化体８１を加熱するフィードバック制御を行ってもよい（Ｓ１０８）。
【００６２】
固化体８１の上面の温度が造形温度Ｔ１となった場合に、冷却工程に移行する。
冷却工程では、造形テーブル５に設けられたテーブル温度調整装置９０の加熱器９２を停止してテーブル温度調整装置９０の冷却器９３を駆動し、造形テーブル５の天板５ａと接触するベースプレート３３および下層の固化層を冷却する（Ｓ１０９）。このとき、造形テーブル５は固化体８１に過剰に熱が伝達することを抑制できる程度に冷却されていればよく、冷却温度Ｔ２まで冷却される必要はない。
【００６３】
さらに温度調整装置６０の熱電素子６１ｂを印加して加熱冷却板６１ａを冷却温度Ｔ２まで冷却し、温調板６１により固化体８１の上面層を冷却温度Ｔ２まで冷却する（Ｓ１１０）。
上述のとおり、冷却温度Ｔ２はマルテンサイト変態開始温度Ｍｓ以下である。冷却温度Ｔ２は、好ましくはマルテンサイト変態終了温度Ｍｆ以下である。このとき、三次元造形物のマルテンサイト変態が造形後に進行してしまうことを防止できる。マルテンサイト変態開始温度Ｍｓおよびマルテンサイト変態終了温度Ｍｆは、材料の組成によって具体的な値は変動する。そのため材料によっては、冷却温度Ｔ２を−２０℃等の低温に設定する必要がある。本実施形態の積層造形装置１００においては、上面層を含む固化体８１の一部のみ冷却すればよいため、冷却温度Ｔ２が低温であっても迅速に上面層を冷却でき、冷却工程後、迅速に造形温度Ｔ１に再加熱できる。
【００６４】
また、加熱工程と同様に温度測定ユニット７０により固化体８１の上面の温度を測定し、固化体８１の上面の温度が冷却温度Ｔ２となるまで固化体８１を冷却するフィードバック制御を行ってもよい（Ｓ１１１）。
【００６５】
冷却工程が完了すると、温度調整装置６０の温調板６１は、回動部６３によって横臥状態から起立状態へ回動される（Ｓ１１２）。そしてリコータヘッド１１を駆動してＢ軸方向に沿って加熱冷却位置ＰＴまで移動させ、温度調整位置用係止部材１ｔを操作してチャンバ１と温度調整装置６０の連結を解除するとともに搬送用係止部材６５を操作することで温度調整装置６０とリコータヘッド１１を連結する。リコータヘッド１１をＢ軸方向に沿って退避位置ＰＥまで移動させることで、連結した温度調整装置６０を温調板６１が起立状態となったままの状態で加熱冷却位置ＰＴから退避位置ＰＥへ移動させる（Ｓ１１３）。
その後、退避位置用係止部材１ｅを操作してチャンバ１に温度調整装置６０を固定するとともに搬送用係止部材６５を操作して温度調整装置６０とリコータヘッド１１の連結を解除する。
【００６６】
その後、再度、造形温度Ｔ１に設定され固化層形成工程が行われる。少なくとも次の固化工程が行われるまでには、造形テーブル５に設けられたテーブル温度調整装置９０によって造形テーブル５の温度は造形温度Ｔ１に温度調整され、さらに温度調整装置６０の熱電素子６１ｂを印加して加熱冷却板６１ａを造形温度Ｔ１まで加熱する。材料層８の温度は造形温度Ｔ１に再加熱される。
【００６７】
以上のようにして、本実施形態では加熱工程では温度調整装置６０の熱電素子６１ｂを印加して加熱冷却板６１ａを造形温度Ｔ１まで加熱し、冷却工程においては加熱から冷却に温調板６１を短時間で切り替えて冷却温度Ｔ２に温度調整された温調板６１を固化体８１の上面に当接させることで、固化体８１の上面層を加熱および冷却する。このようにすることにより、造形テーブル５内に設けられた温度調整機構のみを用いて加熱冷却する場合と比較して、より迅速に上面層の温度を調整することができ、三次元造形物の造形時間を短縮することが可能となる。
【００６８】
＜２． 第２の実施形態＞
（２． １  積層造形装置２００）
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る積層造形装置２００の概略側面図である。図１７は、本発明の上記実施形態に係る温度調整装置２６０の背面斜視図である。
第１の実施形態に係る温度調整装置６０はチャンバ１の内側面に沿ってＢ軸方向に進退移動可能に設けられていたが、本発明の第２の実施形態に係る温度調整装置２６０は作業扉１ｃの背面に一体的に取り付けられている点が異なり、その他の構成および動作は、第２の実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００６９】
本発明の実施形態に係る積層造形装置２００は、三次元造形物が形成される造形領域Ｒに材料層８を形成し、この材料層８の照射領域に例えばレーザ光Ｌであるビームを照射して溶融または焼結する工程を繰り返すことで、複数の固化層を積層して所望の形状を有する三次元造形物を生成する積層造形装置である。
【００７０】
本発明の積層造形装置２００は、チャンバ１と、不活性ガス供給装置１５と、保護ウインドウ汚染防止装置１７と、ヒュームコレクタ１９と、造形テーブル５と、照射装置１３と、材料層形成装置３と、制御装置４０と、切削装置５０と、温度調整装置２６０と、温度測定ユニット７０と、テーブル温度調整装置９０を含む。
【００７１】
チャンバ１は、積層造形装置２００の筐体であり、チャンバ１の前面には形成された開口１ｂが設けられ、開口１ｂに覗窓１ｄが設けられた作業扉１ｃが設けられている（図１６、図１７、図２０）。
作業扉１ｃはヒンジ開閉式で開口１ｂに回動可能に設けられており、後述する温度調整装置２６０が起立状態（図１８）から横臥状態（図１９）へおよび横臥状態から起立状態へ変更可能に作業扉１ｃの背面に固定されている。
また温度調整装置２６０は作業扉１ｃの背面に収まるように設けられており（図１７）、作業扉１ｃの開閉を行う際に温度調整装置２６０が邪魔になる等の問題は生じない。
【００７２】
（２．２  温度調整装置２６０）
図１８は、本発明の上記実施形態に係る温調板６１を起立状態とした温度調整装置２６０の側面図である。図１９は、本発明の上記実施形態に係る温調板６１を横臥状態とした温度調整装置２６０の側面図である。
本発明の実施形態に係る温度調整装置２６０は、材料層８を焼結して得られた固化層の上面に温調板６１を密接させることで三次元造形物を加熱または冷却するための装置であり、作業扉１ｃの背面に固定されている（図１６、図１７）。
温度調整装置２６０は、温調板６１と、取付部６２と、回動部２６３と、作業扉取付部２６７から構成される。
【００７３】
温調板６１は、材料層８にレーザ光Ｌ等のビームが照射されて形成された固化層が積層してなる固化体８１の上面に密接して加熱および冷却する平板状の部材である。
【００７４】
回動部２６３は、温調板６１を水平方向（ＸＹ平面に並行な方向）に沿った横臥状態と、垂直方向（Ｚ方向）に沿った起立状態との間で回動させる部材である。温度調整装置２６０による温度調整を行なわないときは、温調板６１を図１８に示す起立状態に設定する。温度調整を行うときは、温調板６１を図１９に示す横臥状態に設定する。
回動部２６３は、例えばエアシリンダである。回動部２６３としては、油圧シリンダや電動アクチュエータ等、その他の回動機構が使用されてもよい。
【００７５】
取付部６２は、温調板６１と回動部２６３を接続するための部材であり、背面取付部６２１と下部取付部６２２から構成される。背面取付部６２１は、熱電素子６１ｂの背面に固定され、熱電素子６１ｂの中央位置にはボールジョイント６２１ａが設けられている。下部取付部６２２は、回動部２６３の回転軸に下端が固定され垂直方向に立設しており、上端にはボールジョイント６２１ａと接続する受け駒６２２ａが設けられている。ボールジョイント６２１ａと受け駒６２２ａの当接面は摺動可能に形成されており、回動部２６３と温調板６１は取付部６２を介して摺動可能に接続されている。
【００７６】
回動部２６３の底面には作業扉１ｃに固定するための作業扉取付部２６７が固定され（図１６、図１７）、作業扉取付部２６７は作業扉１ｃの背面に固定されている。
【００７７】
（２．３．三次元造形物の製造方法）
図２０は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置２００を用いた固化層形成工程の説明図（回転後状態）であり、図２１は、本発明の上記実施形態に係る積層造形装置２００を用いた固化層形成工程を示すフロー図である。
図２０の説明図に関しては、固化体８１は省略されているが、実際の固化層形成工程においては固化体８１が造形領域Ｒに形成されているものとする。
本実施形態の積層造形装置２００は、第１の実施形態に係る積層造形装置１００と同様、材料層８を形成する材料としてマルテンサイト系金属を使用し、１層または複数層の固化層を形成する毎に固化層に対して温度調整を行って意図的にマルテンサイト変態を進行させる造形方法が使用される。より具体的には、１層または複数層の固化層が新たに造形される毎に、新たに造形された固化層を造形温度Ｔ１、冷却温度Ｔ２、造形温度Ｔ１の順番で温度調整を行う。
【００７８】
最初に造形テーブル５の高さの位置調整を行い（Ｓ１０１）、テーブル温度調整装置９０の加熱器９２を造形温度Ｔ１に加熱し（Ｓ１０２）、温度調整装置２６０の熱電素子６１ｂを印加して加熱冷却板６１ａを造形温度Ｔ１まで加熱する（Ｓ１０３）。ここで、図１６に示すように温度調整装置２６０は温調板６１を起立状態とした状態で、作業扉１ｃの背面に固定されている。
そして、リコート工程（Ｓ１０４）と固化工程（Ｓ１０５）とを１回以上繰り返し行う。
【００７９】
１つまたは複数の固化層が形成された後、温度調整装置２６０によって加熱工程および冷却工程が行われる。加熱工程では、固化体８１の上面層の温度を造形温度Ｔ１に加熱した後、冷却工程において固化体８１の上面層の温度を冷却温度Ｔ２まで冷却する。
【００８０】
加熱工程では、図２０に示すように、回動部２６３を駆動することにより、温調板６１を、横臥状態に回動させ、固化体８１の上面に加熱冷却板６１ａを当接させて、固化体８１の上面を造形温度Ｔ２まで加熱する（Ｓ２０１）。回動部２６３と温調板６１の接続構造としてボールジョイント６２１ａを使用していることにより、ボールジョイント６２１ａと受け駒６２２ａの当接面が摺動して、加熱冷却板６１ａを固化体８１の上面全体に密接させることができる。
【００８１】
温度測定ユニット７０によって固化体８１の上面の温度を測定し、フィードバック制御を行ってもよい（Ｓ１０８）。
【００８２】
固化体８１の上面の温度が造形温度Ｔ１となった場合に、冷却工程に移行する。
冷却工程では、テーブル温度調整装置９０の冷却器９３を駆動し、下層の固化層を冷却（Ｓ１０９）し、温度調整装置２６０の熱電素子６１ｂを印加して加熱冷却板６１ａを冷却温度Ｔ２まで冷却し、温調板６１により固化体８１の上面層を冷却温度Ｔ２まで冷却する（Ｓ１１０）。
また、加熱工程と同様に温度測定ユニット７０により固化体８１の上面の温度を測定し、固化体８１の上面の温度が冷却温度Ｔ２となるまで固化体８１を冷却するフィードバック制御を行ってもよい（Ｓ１１１）。
【００８３】
冷却工程が完了すると、温度調整装置２６０の温調板６１は、回動部２６３によって横臥状態から起立状態へ回動される（Ｓ２０２）。その後、造形温度Ｔ１に設定し、さらに固化層形成工程が行われる。
【００８４】
このように、温度調整装置２６０が作業扉１ｃの背面に固定されているため、固化体８１を加熱および冷却を行う際に温度調整装置２６０を駆動機構により駆動させる必要がなく、簡単な構造で他の工程を邪魔することなく機能を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００８５】
１              ：チャンバ
３              ：材料層形成装置
４              ：ベース台
５              ：造形テーブル
８              ：材料層
１１            ：リコータヘッド
１２            ：ブレード
１３            ：照射装置
１５            ：不活性ガス供給装置
１７            ：保護ウインドウ汚染防止装置
１９            ：ヒュームコレクタ
２１            ：ダクトボックス
２３            ：ダクトボックス
２６            ：粉体保持壁
３１            ：造形テーブル駆動機構
３３            ：ベースプレート
４２            ：光源
４４            ：フォーカス制御ユニット
５０            ：切削装置
６０，２６０    ：温度調整装置
６１            ：温調板
６２            ：取付部
６３，２６３    ：回転部
７０            ：温度測定ユニット
９０            ：テーブル温度調整装置
１００，２００  ：積層造形装置
【要約】
【課題】  他の工程の邪魔になることなく固化体の上面を迅速かつ均一に冷却することが可能な三次元造形物の積層造形装置を提供する。
【解決手段】  造形領域Ｒに対して所望の三次元造形物を所定高さで分割してなる複数の分割層毎に形成された材料層にビームを照射して固化層を形成する照射装置１３と、固化層が積層してなる固化体の上面を含む少なくとも一部に当接して設定温度に加熱および冷却する温度調整装置６０，２６０と、を備え、温度調整装置６０，２６０は、設定温度に加熱および冷却される温調板６１を有し、温調板６１が垂直方向に沿った起立状態と水平方向に沿った横臥状態との間で温調板６１を回動させる回動部６３，２６３とを含む積層造形装置１００，２００を提供する。
【選択図】図１【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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