JP6912092B2 - 粉末床溶融結合造形物及びその作製方法 - Google Patents

粉末床溶融結合造形物及びその作製方法 Download PDF

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Description

本発明は、粉末床溶融結合造形物及びその作製方法に関する。
近年、機能試験用試作部品や少量多品種の製品に使用される部品等を造形する造形装置への要望が増えてきている。
このような造形装置として、光造形装置や粉末床溶融結合装置などがある。
これらの造形装置のうち、粉末床溶融結合装置では、収納容器内に粉末材料を収納している。その粉末材料をリコータによって収納容器から作製容器に運搬して、作製容器内の造形用テーブルの上に粉末材料の薄層を形成する。次に、その粉末材料の薄層の所定の領域にレーザ光を照射することにより、この領域の粉末材料を溶融結合し、固化して、固化層を形成する。
このような粉末材料の薄層の形成、及びこの薄層での固化層の形成を繰り返し行うことにより、造形用テーブルの上に固化層を積層していき、３次元造形物を作製する。
造形物の作製で使用される粉末材料としては、樹脂粉末、金属粉末、セラミック粉末、及びこれらの混合粉末がある。
国際公開第２０１５／１４５８４４号 特表平８−５０４１３９号公報
樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で造形物を作製した場合、その造形物は、同じ種類の樹脂を使用して射出成型装置で作製された造形物に比べると、金型を作製する必要がないため短期間で作製することができるものの、作製時に圧力が加えられていないために強度が低くなってしまう。
以上より、粉末床溶融結合造形物及びその作製方法において、造形物の強度を向上させることを目的とする。
開示の技術の一観点によれば、樹脂の固化層がｎ（ｎは３以上の整数）層積層された粉末床溶融結合造形物であって、前記ｎ層の固化層のうち、下から第１層目の前記固化層は、第１のエネルギーで溶融固化され、第２層目乃至第ｎ−１層目の前記固化層の各々は、上下に隣接する前記固化層のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する固化層と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記固化層の厚さ分の幅の重なり部が前記第１のエネルギーで溶融固化され、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部が前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで溶融固化され、第ｎ層の前記固化層は、前記第１のエネルギーで溶融固化された粉末床溶融結合造形物が提供される。
開示の技術の他の観点によれば、樹脂粉末の層を形成する工程と、前記樹脂粉末の層を形成した後に前記樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を照射して、前記造形領域の前記樹脂粉末を溶融結合し、固化して、固化層を形成する工程とを繰り返すことにより、ｎ（ｎは３以上の整数）層の前記樹脂粉末の層を形成すると共に、前記ｎ層の樹脂粉末の層内に前記ｎ層の前記固化層を積層して造形物を作製する粉末床溶融結合造形物の作製方法であって、前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、前記ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を第１のエネルギーで照射し、第２層目乃至第ｎ−１層目の前記樹脂粉末の層の各々の前記造形領域のうち、上下に隣接する前記樹脂粉末の層の前記造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する樹脂粉末の層の前記造形領域と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射し、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、第ｎ層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射する粉末床溶融結合造形物の作製方法が提供される。
開示の技術の一観点によれば、ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を第１のエネルギーで照射し、第２層目乃至第ｎ−１層目の樹脂粉末の層の各々の造形領域のうち、上下に隣接する樹脂粉末の層の造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び隣接する樹脂粉末の層の造形領域と重なるはみ出し部の内側の少なくとも樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部にレーザ光を第１のエネルギーで照射し、はみ出し部及び重なり部の内側の中央部にレーザ光を第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、第ｎ層目の樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を第１のエネルギーで照射している。
このため、第１層目の樹脂粉末の層の造形領域、第２層目乃至第ｎ−１層目の樹脂粉末の層の各々の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部、及び第ｎ層目の樹脂粉末の層の造形領域の樹脂粉末を強固に溶融結合させることができる。
この結果、大気に曝される第１層目の固化層の表面、第２層目乃至第ｎ−１層目の固化層の各々の表面のうちのはみ出し部の部分、及び第ｎ層目の固化層の表面、つまり粉末床溶融結合造形物の表面の全体に形成される開放気孔を、ｎ層の樹脂粉末の層の造形領域の全体にレーザ光を第２のエネルギーで照射した場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、重なり部がはみ出し部の余地となり、大気に曝される可能性がある第２層目乃至第ｎ−１層目の固化層の各々の表面のうちのはみ出し部の中央部側の端の部分に、開放気孔が形成されるのを抑制することができる。
これらにより、造形物に応力が印加されたときに開放気孔に応力が集中して、その開放気孔を起点にして造形物が破断し易くなるのを抑制することができ、造形物の靭性（強度）を向上させることができる。
図１は、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で作製された造形物の構造の一例を示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る粉末床溶融結合装置の構成の一例を説明する図である。 図３（ａ）は、粉末床溶融結合装置の筐体以外の構成を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。 図４は、レーザ光出射部の構成を説明するブロック図である。 図５は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第１層目（最下層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図６は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第２層目（中間層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図７は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第３層目（中間層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図８は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における、造形物の下から第４層目（最上層）のスライスデータの構成の一例を説明する図である。 図９（ａ），（ｂ）は、レーザ光の走査方法の一例としてのジグザグ走査の方法を説明する図である。 図１０は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その１）である。 図１１は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その２）である。 図１２は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その３）である。 図１３は、粉末材料のバッファ層の形成途中の断面図（その４）である。 図１４は、造形物の作製途中の断面図（その１）である。 図１５は、造形物の作製途中の断面図（その２）である。 図１６は、造形物の作製途中の断面図（その３）である。 図１７は、造形物の作製途中の断面図（その４）である。 図１８は、造形物の作製途中の断面図（その５）である。 図１９は、造形物を作製する際に制御部において行う、ｎ（ｎは３以上の整数）層の粉末材料の薄層の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度の調整方法を説明するフローチャート（その１）である。 図２０は、造形物を作製する際に制御部において行う、ｎ（ｎは３以上の整数）層の粉末材料の薄層の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度の調整方法を説明するフローチャート（その２）である。 図２１（ａ）は、最下層としての下から第１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 図２２は、中間層の一例としての第２層目のスライスデータに、直下の第１層目のスライスデータと、直上の第３層目のスライスデータとを重ねたときの第２層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図２３は、中間層の別例としての第３層目のスライスデータに、直下の第２層目のスライスデータと、直上の第４層目のスライスデータとを重ねたときの第３層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図２４は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目のスライスデータに、直下の第ｎ−２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ−１層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図２５（ａ）は、中間層の一例としての第２層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 図２６（ａ）は、中間層の別例としての第３層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。 図２７（ａ）は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のＶ−Ｖ線における断面図であり、図２７（ｃ）は、図２７（ａ）のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。 図２８（ａ）は、最上層としての第４層目の固化層の構成を示す上面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。 図２９は、本実施形態に係る粉末床溶融結合造形物の高さ方向の断面構造を示す図である。 図３０は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目のスライスデータに、直下の第ｎ−２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ−１層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図３１は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の別例としての第ｎ−１層目のスライスデータに、直下の第ｎ−２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ−１層目のスライスデータの構成を説明する図である。 図３２（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目の固化層の構成の一例を示す上面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 図３３（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の別例としての第ｎ−１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。 図３４は、比較例に係る粉末床溶融結合造形物の高さ方向の断面構造を示す図である。
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が検討した事項について説明する。
造形物の強度を表す性質の一つとして、例えば、粘り強さを示す靭性がある。この靭性が小さいと、造形物が破断し易くなる。
本願発明者は、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で造形物を作製した場合に靭性が小さくなる原因を調べたところ、その原因は造形物に形成される気孔（pore）にあることを見出した。
図１は、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で作製された造形物の構造の一例を示す断面図である。
図１に示すように、樹脂粉末を使用して粉末床溶融結合装置で作製された造形物には気孔が形成されていることがある。このような気孔には、造形物１００の表面（上面１００ａ，下面１００ｂ，及び側面１００ｃ）に形成される開いた空間の開放気孔（open pore）ＯＰと、造形物１００の内部に形成される閉じた空間の閉鎖気孔（closed pore）ＣＰとがある。
例えば、造形物１００の表面１００ａ〜１００ｃに開放気孔ＯＰが形成されている場合には、造形物１００に応力が印加されたときに開放気孔ＯＰに応力が集中して、その開放気孔ＯＰを起点にして造形物１００が破断し易くなると考えられる。
このような検討を踏まえて、本実施形態では、以下のようにして造形物の表面に開放気孔が形成されるのを抑制して、造形物の靭性（強度）を向上させる。
（第１実施形態）
本実施形態に係る粉末床溶融結合造形物を、その作製方法及び作製装置と共に説明する。
まず、造形物の作製装置としての粉末床溶融結合装置の構成について説明する。
図２は、粉末床溶融結合装置の構成の一例を説明する図である。また、図３（ａ）は、粉末床溶融結合装置の筐体以外の構成を示す上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。
図２に示すように、粉末床溶融結合装置１は、その筐体２内に、粉末材料を収納する２つの収納容器３，４と、収納容器３，４の粉末材料を使用して造形物が作製される作製容器５とが収容される。
その粉末材料の種類は特に限定されない。例えば、粉末材料として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ナイロン６，ナイロン１１，及びナイロン１２（ナイロンは登録商標）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びエラストマ（ＥＬ）などの熱可塑性の樹脂粉末を使用し得る。
図３に示すように、これらの容器３〜５のうち、収納容器３，４は、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに矩形状に開口した筒状の容器である。
収納容器３，４の内側には、それぞれ供給用テーブル６，７が配置されている。その供給用テーブル６，７の上に外部から粉末材料８が供給される。また、供給用テーブル６，７の下面には、図示しないドライバに接続された支持棒９，１０が取り付けられている。これらのドライバによって支持棒９，１０を駆動することにより、支持棒９，１０を介して供給用テーブル６，７が収納容器３，４の内側を昇降する。
一方、作製容器５は、例えば、鋼板を曲げ及び溶接等の加工を行うことによって形成され、上から見たときに正方形状に開口した筒状の容器である。
作製容器５の内側には、造形用テーブル１１が配置されている。その造形用テーブル１１の上に収納容器３，４の粉末材料８が供給される。また、造形用テーブル１１の下面には、図示しないドライバに接続された支持棒１２が取り付けられている。このドライバによって支持棒９，１０を駆動することにより、支持棒１２を介して造形用テーブル１１が作製容器５の内側を昇降する。
収納容器３，４及び作製容器５の上には、運搬板１３が設置されている。その運搬板１３の上にはリコータ１４が設けられている。
運搬板１３は、上面１３ａ及び下面１３ｂが平坦な鋼板であり、３つの貫通孔１３ｃ〜１３ｅが設けられている。
これらの貫通孔１３ｃ〜１３ｅのうち、図３では左側の貫通孔１３ｃ及び右側の貫通孔１３ｅは、収納容器３，４の上側の開口と同じ形状及び大きさとなっている。また、中央の貫通孔１３ｄは、作製容器５の上側の開口と同じ形状及び大きさとなっている。
このため、貫通孔１３ｃの下に収納容器３が配置され、貫通孔１３ｄの下に作製容器５が配置され、貫通孔１３ｅの下に収納容器４が配置されたときに、貫通孔１３ｃ、貫通孔１３ｄ、及び貫通孔１３ｅが、それぞれ収納容器３の上側の開口、作製容器５の上側の開口、及び収納容器４の上側の開口に連通するようになる。
また、リコータ１４は、運搬板１３の上面１３ａに対して垂直な方向に立てられた細長い金属板であり、図示しないドライバに接続されている。このドライバによってリコータ１４を駆動することにより、リコータ１４は運搬板１３の上面１３ａ上を左方向又は右方向に移動する。
粉末床溶融結合装置１では、供給用テーブル６，７及び造形用テーブル１１を昇降させると共に、リコータ１４を左右に移動させることにより、収納容器３又は収納容器４の粉末材料８が運搬板１３の上面１３ａ及び貫通孔１３ｃ〜１３ｅを介して作製容器５に運搬される。このようにして、収納容器３，４の粉末材料８を作製容器５に供給する。
このため、収納容器３，４、供給用テーブル６，７、運搬板１３、及びリコータ１４によって粉末材料８の供給部（樹脂材料供給部）が構成されていると言える。
図２に示すように、運搬板１３の上方の筐体２内の空間には、上部加熱部１５〜１７及び反射板１８，１９が設けられている。
図３に示すように、上部加熱部１５〜１７のうち、上部加熱部１５は、収納容器３の上方に配置され、２本の棒状のヒータ２０，２１を備えている。また、上部加熱部１６は、収納容器４の上方に配置され、２本の棒状のヒータ２２，２３を備えている。
これらのヒータ２０〜２３は、赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、上から見たときに収納容器３，４の長手側の側部の内側においてこれらの側部の各々と平行に配置されている。ヒータ２０〜２３により、収納容器３，４の粉末材料８は上から加熱される。
一方、上部加熱部１７は、作製容器５の上方に配置され、４本の棒状のヒータ２４〜２７を備えている。
これらのヒータ２４〜２７は、赤外線ヒータ又は抵抗加熱型ヒータであり、上から見たときに作製容器５の全ての側部の内側においてこれらの側部の各々と平行に設置されている。これにより、作製容器５の粉末材料８は上から加熱される。
また、反射板１８，１９は、図示しない筐体２内の支柱に取り付けられ、運搬板１３の上面１３ａに対して垂直な方向に立てられた金属板であり、収納容器３と作製容器５との間、及び作製容器５と収納容器４との間に配置されている。
また、図３では左側の反射板１８は、作製容器５側の表面（右側の表面）が鏡面仕上げされ、右側の反射板１９は、作製容器５側の表面（左側の表面）が鏡面仕上げされている。
これにより、反射板１８，１９はヒータ２４〜２７の熱（赤外線）を反射して、作製容器５の粉末材料８を加熱することができる。このため、上部加熱部１７は、少ない消費電力で作製容器５の粉末材料８を所定の温度まで昇温させると共に、その温度を維持することができる。
また、反射板１８，１９は、前述の筐体２内の支柱に固定された上部１８ａ，１９ａと、蝶番１８ｂ，１９ｂを介して上部１８ａ，１９ａに接続され、左右にスイング可能となっている下部１８ｃ，１９ｃからなる。このような反射板１８，１９の構造により、リコータ１４は下部１８ｃ，１９ｃを介して反射板１８，１９を通過可能となっている。
なお、図示していないものの、粉末床溶融結合装置１には、上部加熱部１５〜１７とは別の加熱部も設けられている。
例えば、作製容器５の側部には、横から作製容器５の粉末材料８を加熱する側部加熱部が設けられている。更に、造形用テーブル１１と支持棒１２との間には、下から作製容器５の粉末材料８を加熱する下部加熱部が設けられている。また、運搬板１３の下面１３ｂには、運搬板１３に接する粉末材料８を加熱する運搬板加熱部が設けられている。これらの加熱部は、いずれも温度センサ付きの板状の抵抗加熱型ヒータを備えている。
以上の収納容器３，４、作製容器５、運搬板１３、リコータ１４、上部加熱部１５〜１７、及び反射板１８，１９等が筐体２内に配置されている。
一方、図２に示すように、筐体２の上部には、２つのガラスの窓２ａ，２ｂが嵌め込まれている。これらの窓２ａ，２ｂのうち、一方の窓２ａの上方には温度検出部２８が設けられている。
図３に示すように、温度検出部２８は、赤外線によって温度を検出する機器であり、上から見たときに作製容器５の側部の内側に配置されている。これにより、温度検出部２８は、作製容器５の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面温度を検出することが可能となっている。
なお、温度検出部２８を複数用意して、これらの温度検出部２８の各々が、上から見たときに作製容器５の側部の内側において互いに異なる位置に配置されていてもよい。これにより、粉末材料８の表面温度をより高精度に検出することができる。
また、図示していないものの、粉末床溶融結合装置１には、温度検出部２８の他に、収納容器３，４の開口と連通する運搬板１３の貫通孔１３ｃ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度をそれぞれ検出する温度検出部も設けられている。
また、他方の窓２ｂの上方にはレーザ光出射部２９が設けられている。
レーザ光出射部２９は、レーザ光を出射して走査する機器であり、上から見たときに作製容器５の側部の内側に配置されている。そのレーザ光出射部２９の構成は以下のようになっている。
図４は、レーザ光出射部２９の構成を説明するブロック図である。
図４に示すように、レーザ光出射部２９は、光源３０、ミラー３１、レンズ３２、及びドライバ３３を備えている。
これらの部分３０〜３３のうち、光源３０は、例えば、波長１０．６μｍのレーザ光を出射するＣＯ２レーザ光源である。なお、光源３０は、ＣＯ２レーザ光源に限定されず、波長１．０７μｍのレーザ光を出射するファイバレーザ光源であってもよい。
ミラー３１は、Ｘミラー３１ａとしてのガルバノメータミラーと、Ｙミラー３１ｂとしてのガルバノメータミラーとを有し、Ｘミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えることによって光源３０から出射されたレーザ光の角度を変える。
レンズ３２は、光源３０から出射されたレーザ光の動きに従って移動して、レーザ光の焦点距離を変える。
そして、ドライバ３３は、Ｘミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えると共に、レンズ３２を移動させる。
レーザ光出射部２９において、光源３０から出射されたレーザ光は、レンズ２２、Ｘミラー３１ａ、及びＹミラー３１ｂをこの順序で通過する。このとき、ドライバ３３の駆動によってＸミラー３１ａ及びＹミラー３１ｂの角度を変えることにより、レーザ光がＸ方向及びＹ方向に走査されて、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面の特定の領域に照射されるようになる。更に、ドライバ３３の駆動によってレンズ３２を移動させることにより、レーザ光の焦点が粉末材料８の表面で合うようになる。
また、図２に示すように、筐体２の外には制御部３４が配置されている。
制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備えたコンピュータによって構成されている。そのメモリには、造形物の作製に関する種々の処理を行うためのプログラムが格納されていて、制御部３４は、そのプログラムに基づいて粉末床溶融結合装置１の種々の機器を制御する。
例えば、制御部３４は、支持棒９，１０，１２のドライバに制御信号を出力して、収納容器３，４の供給用テーブル６，７及び作製容器５の造形用テーブル１１を昇降させる。更に、制御部３４は、リコータ１４のドライバに制御信号を出力して、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左右に移動させる。
また、制御部３４は、造形物の作製で使用する粉末材料８の種類と、温度検出部２８及びその他の温度検出部から出力された運搬板１３の貫通孔１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度のデータとに基づいて、上部加熱部１５〜１７のヒータ２０〜２７に制御信号を出力して、貫通孔１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度をそれぞれ調整する。
更に、制御部３４は、その他の加熱部については、ヒータの温度センサから出力された温度のデータに基づいて、そのヒータに制御信号を出力して、作製容器５内の粉末材料８の温度、及び運搬板１３上の粉末材料８の温度を調整する。
更にまた、制御部３４は、前述した粉末材料８の種類と、作製する３次元造形物のスライスデータ（描画パターン）とに基づいて、レーザ光出射部２９に制御信号を出力して、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面の薄層のうちのレーザ光を照射する領域、及びレーザ光のエネルギー密度を調整する。
ここで、造形物のスライスデータについて説明する。
スライスデータは、作製する３次元造形物を高さ方向（Ｚ方向）に所定の間隔（例えば、０．１ｍｍ）でスライスして複数の層に分割したときの、各層の平面方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置等を含むデータである。
図５〜図８は、作製する造形物を４つの層に分割した場合における各層のスライスデータの構成の一例を説明する図である。図５〜図８のうち、図５のスライスデータは造形物の下から第１層目（最下層）のスライスデータであり、図６のそれは第２層目（中間層）のスライスデータであり、図７のそれは第３層目（中間層）のスライスデータであり、図８のそれは第４層目（最上層）のスライスデータである。
例えば、図５に示すように、第１層目のスライスデータＳＤ１は、造形物の第１層目となる造形領域ｍａ１のデータを含んでいる。その造形領域ｍａ１を含めてスライスデータＳＤ１内の点の位置はＸ方向及びＹ方向の座標で表される。なお、スライスデータＳＤ１の外周は運搬板１３の貫通孔１３ｄ（又は、作製容器５の開口）の外周に対応している。
残りの第２層目〜第４層目のスライスデータＳＤ２〜ＳＤ４についても、第１層目のスライスデータＳＤ１と同様の構成となっている。
また、レーザ光の走査方法について説明する。図９は、レーザ光の走査方法の一例としてのジグザグ走査方法を説明する図である。
ジグザグ走査方法では、まず、図９（ａ）に示すように、スライスデータＳＤの造形領域ｍａの外周線ｏｌよりも若干内側の部分に対して、レーザ光の移動距離及び移動方向を示す走査線ｓｃ１〜ｓｃ９をジグザグ状に配置する。具体的には、Ｘ方向に伸びる奇数本目の走査線ｓｃ１，ｓｃ３，ｓｃ５，ｓｃ７，ｓｃ９を間隔をおいて平行に配置し、更にＸ方向に対して鋭角の角度の方向に伸びる偶数本目の走査線ｓｃ２，ｓｃ４，ｓｃ６，ｓｃ８を間隔を置いて平行に配置する。そして、走査線ｓｃ１〜ｓｃ９の端点同士を接続する。
更に、図９（ｂ）に示すように、スライスデータＳＤの造形領域ｍａの外周線ｏｌ上に走査線ｓｃ１０〜ｓｃ１３を配置する。そして、走査線ｓｃ１０〜ｓｃ１３の端点同士を接続する。
制御部３４は、前述したスライスデータＳＤ１〜ＳＤ４及びジグザグ走査方法に基づいて、レーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ１〜ＳＤ４の造形領域ｍａ１〜ｍａ４に対応する運搬板１３の貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の薄層の領域（造形領域）に、レーザ光を出射させ走査させる。このようにして、粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射する。
レーザ光の走査方法はジグザグ走査方法に限定されない。
例えば、レーザ光の走査方法として、スライスデータＳＤの造形領域ｍａに対して、同じ方向（例えば、Ｘ方向やＹ方向）に伸びる走査線ｓｃを間隔をおいて平行に配置するラスター走査方法や、走査線ｓｃを外周線ｏｌに沿って間隔をおいて渦巻き状に配置する走査方法を使用してもよい。
また、レーザ光のエネルギー密度について説明する。そのエネルギー密度は以下の式（１）で表される。
Ｅ＝Ｐ／（Ｖ・ＳＳ・ｅ） …（１）
式（１）において、Ｅはレーザ光のエネルギー密度（Ｊ／ｍ３）であり、Ｐはレーザ光の出力（Ｗ）であり、Ｖはレーザ光の走査速度（ｍ／ｓ）であり、ＳＳはレーザ光の走査間隔（ｍ）であり、ｅは粉末材料８の薄層の厚さ（ｍ）である。
式（１）から分かるように、例えば、粉末材料８の薄層の厚さｅが同じである場合には、出力Ｐを大きくする、走査速度Ｖを遅くする、又は走査間隔ＳＳを狭くすることにより、粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射するときに、その造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを高くすることができる。
エネルギー密度Ｅのパラメータのうち、粉末材料８の薄層の厚さｅ以外のレーザ光の出力Ｐ、走査速度Ｖ、及び走査間隔ＳＳは、レーザ光出射部２９を制御することによって変更可能なパラメータである。
制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、レーザ光の出力Ｐ、走査速度Ｖ、及び走査間隔ＳＳのいずれかを変えることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを調整する。
粉末床溶融結合装置１は以上のように構成されている。
次に、粉末床溶融結合装置１を使用した造形物の作製方法を説明する。
ここでは、説明を簡単にするために、粉末床溶融結合装置１の筐体２内に作製容器５、及び粉末材料８が供給された収納容器３，４が収容された後に、粉末床溶融結合装置１が図３（ｂ）に示す状態となっているものとする。
すなわち、収納容器３，４の粉末材料８の上面が運搬板１３の上面１３ａと同じ高さになっている。また、作製容器５の造形用テーブル１１の上面が運搬板１３の上面１３ａと同じ高さになっている。そして、リコータ１４が運搬板１３の上面１３ａのうちの収納容器３の左側に配置されている。
粉末床溶融結合装置１がこのような状態となっているときに、まず、制御部３４は、装置１の外部から入力された造形物の３次元データ及び粉末材料８の種類に基づいて造形物のスライスデータＳＤを作成し、メモリに記憶する。
次に、制御部３４は、収納容器３の支持棒９のドライバ、収納容器４の支持棒１０のドライバ、作製容器５の支持棒１２のドライバ、及びリコータ１４のドライバを制御して、作製容器５の造形用テーブル１１の上に粉末材料８のバッファ層を形成する。
粉末床溶融結合装置１では、作製容器５で作製される造形物が造形用テーブル１１の上面に固着しないようにするために、造形物の作製を開始する前に、造形用テーブル１１の上に粉末材料８のバッファ層を形成しておく。
そのバッファ層の形成方法について説明する。図１０〜図１３は、バッファ層の形成途中の断面図である。
まず、図１０（ａ）に示すように、制御部３４は、左側の収納容器３の支持棒９のドライバを制御して、供給用テーブル６を上昇させる。これにより、収納容器３の粉末材料８を貫通孔１３ｃを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
更に、制御部３４は、作製容器５の支持棒１２のドライバを制御して、造形用テーブル１１を粉末材料８の薄層の一層分の厚さ、例えば０．１ｍｍだけ下降させると共に、右側の収納容器４の支持棒１０のドライバを制御して、供給用テーブル７を下降させる。
続いて、図１０（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４のドライバを制御して、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器３の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
このようにして、収納容器３の粉末材料８を作製容器５に供給して、造形用テーブル１１の上に第１層目の粉末材料８の薄層３５を形成する。
更に、図１１（ａ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に、薄層３５の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｅを介して収納容器４に運搬させる。
このようにして、残った粉末材料８を収納容器４に収納する。
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器４の右側の位置で停止させる。
次に、図１１（ｂ）に示すように、制御部３４は、収納容器４の供給用テーブル７を上昇させる。これにより、収納容器４の粉末材料８を貫通孔１３ｅを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
更に、制御部３４は、作製容器５の造形用テーブル１１を前述した粉末材料８の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、収納容器３の供給用テーブル６を下降させる。
続いて、図１２（ａ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器４の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
このようにして、収納容器４の粉末材料８を作製容器５に供給して、造形用テーブル１１の上に第２層目の粉末材料８の薄層３６を形成する。
更に、図１２（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４は、薄層３６の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｃを介して収納容器３に運搬する。
このようにして、残った粉末材料８を収納容器３に収納する。
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器３の左側で停止させる。
その後、作製容器５において、第１層目の薄層３５の形成と同じようにして、第２層目の薄層３６の上に第３層目の粉末材料８の薄層３７を形成し、更に第２層目の薄層３６の形成と同じようにして、第３層目の薄層３７の上に第４層目の粉末材料８の薄層３８を形成する。
このような粉末材料８の薄層の形成を繰り返すことにより、図１３に示すように、作製容器５の造形用テーブル１１の上に粉末材料８の薄層３６〜３８を積層していき、所定の厚さ（例えば、１０ｍｍの厚さ）のバッファ層３９を形成する。
なお、図１３では、便宜上、４層の粉末材料８の薄層３６〜３８をバッファ層３９として示しているが、実際の粉末材料８の薄層の層数はバッファ層３９の厚さに応じた層数となる。
次に、制御部３４は、上部加熱部１５〜１７のヒータ２０〜２７を制御して、収納容器３，４の粉末材料８と作製容器５の粉末材料８とを予備加熱する。
粉末床溶融結合装置１では、後述するように粉末材料８の薄層の造形領域にレーザ光を照射することにより、粉末材料８を溶融結合し、固化して、固化層を形成する。このとき、粉末材料８の薄層のうちのレーザ光が照射される造形領域とその周辺の領域との温度差が大きいと、レーザ光を照射した後に固化層に過度な収縮が生じて、固化層に反りが生じることがある。
このような固化層の反りを抑制するために、造形物の作製を開始する前に、収納容器３，４の粉末材料８と作製容器５の粉末材料８とを予備加熱しておく。その予備加熱の方法を説明する。
まず、制御部３４は、バッファ層３９の形成開始と同時に、上部加熱部１５〜１７のヒータ２０〜２７と、その他の加熱部（側部加熱部、下部加熱部、及び運搬板加熱部）のヒータとをオンにする。
次に、制御部３４は、粉末材料８の種類と、温度検出部２８及びその他の温度検出部から出力された運搬板１３の貫通孔１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ内の粉末材料８の表面温度のデータとに基づいて、ヒータ２０〜２７の発熱量を調整する。更に、制御部３４は、その他の加熱部については、ヒータの温度センサから出力された温度のデータに基づいて、ヒータの発熱量を調整する。
これらにより、運搬板１３の貫通孔１３ｃ、貫通孔１３ｄ、及び貫通孔１３ｅ内の粉末材料８の表面は所定の温度まで上げられ、その温度に維持される。
特に、作製容器５の開口に連通する貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面は、造形物の作製を開始するのに適した温度、例えば、粉末材料８の融点よりも１０℃〜１５℃程度低い温度に維持される。
例えば、粉末材料８としてポリプロピレンの粉末を使用する場合には、ポリプロピレンの融点は約１３０℃であるので、貫通孔１３ｄ内の粉末材料８の表面は適温として約１１５℃〜１２０℃の温度に維持される。
このようにして、粉末材料８に対する予備加熱を行う。そして、このような予備加熱を、バッファ層３９を形成する間だけでなく、後述するバッファ層３９の上で造形物を作製する間も継続して行う。
なお、予備加熱を行うために、バッファ層３９の形成開始と同時に粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしているが、バッファ層３９の形成開始よりも前に粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしてもよい。例えば、粉末床溶融結合装置１の筐体２内に収納容器３，４及び作製容器５が収容された直後に、粉末床溶融結合装置１の全てのヒータをオンにしてもよい。
続いて、造形物の作製方法について説明する。図１４〜図１８は、造形物の作製途中の断面図である。
バッファ層３９の形成、及び粉末材料８に対する予備加熱を行った後、図１４（ａ）に示すように、制御部３４は、左側の収納容器３の供給用テーブル６を上昇させる。これにより、収納容器３の粉末材料８を貫通孔１３ｃを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
更に、制御部３４は、造形用テーブル１１を前述した粉末材料８の薄層の一層分の厚さ（０．１ｍｍ）だけ下降させると共に、右側の収納容器４の供給用テーブル７を下降させる。
続いて、図１４（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を右方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器３の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
このようにして、バッファ層３９の上に造形物作製用としては第１層目の粉末材料８の薄層４０を形成する。
更に、図１５（ａ）に示すように、リコータ１４を右方向に移動させることにより、リコータ１４に、薄層４０の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｅを介して収納容器４に運搬させる。
このようにして、残った粉末材料８を収納容器４に収納する。
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器４の右側で停止させる。
次に、図１５（ｂ）に示すように、制御部３４は、第１層目のスライスデータＳＤ１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１に対応する第１層目の薄層４０の領域（造形領域）にレーザ光を出射させ走査させる。
このようにして、第１層目の薄層４０の造形領域にレーザ光を照射する。これにより、この造形領域の粉末材料８を溶融結合し、固化して、第１層目の固化層４０ａを形成する。
そして、制御部３４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
次に、図１６（ａ）に示すように、制御部３４は、右側の収納容器４の供給用テーブル７を上昇させる。これにより、収納容器４の粉末材料８を貫通孔１３ｅを介して運搬板１３の上面１３ａよりも上に突出させる。
更に、制御部３４は、造形用テーブル１１を粉末材料８の薄層の一層分の厚さだけ下降させると共に、左側の収納容器３の供給用テーブル６を下降させる。
続いて、図１６（ｂ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を運搬板１３の上面１３ａ上を左方向に移動させる。これにより、リコータ１４に上面１３ａから突出した収納容器４の粉末材料８を掻き取らせ、上面１３ａ及び貫通孔１３ｄを介して作製容器５に運搬させる。
このようにして、固化層４０ａが形成された第１層目の薄層４０の上に第２層目の粉末材料８の薄層４１を形成する。
更に、図１７（ａ）に示すように、制御部３４は、リコータ１４を左方向に移動させることにより、リコータ１４に、薄層４１の形成に使用されずに残った粉末材料８を上面１３ａ及び貫通孔１３ｃを介して収納容器３に運搬させる。
このようにして、残った粉末材料８を収納容器３に収納する。
そして、制御部３４は、リコータ１４を収納容器３の左側で停止させる。
次に、図１７（ｂ）に示すように、制御部３４は、第２層目のスライスデータＳＤ２に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、スライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２に対応する第２層目の薄層４１の領域（造形領域）にレーザ光を出射させ走査させる。
このようにして、第２層目の薄層４１の造形領域にレーザ光を照射する。これにより、この造形領域の粉末材料８を溶融結合し、固化して、第２層目の固化層４１ａを形成する。
そして、制御部３４は、レーザ光の出射及び走査を停止させる。
その後、作製容器５において、第１層目の薄層４０及び固化層４０ａの形成と同じようにして、第２層目の薄層４１及び固化層４１ａの上に第３層目の粉末材料８の薄層４２及び固化層４２ａを形成し、更に第２層目の薄層４１及び固化層４１ａの形成と同じようにして、第３層目の薄層４２及び固化層４２ａの上に第４層目の粉末材料８の薄層４３及び固化層４３ａを形成する。
このような粉末材料８の薄層の形成、及びこの薄層での固化層の形成を繰り返すことにより、図１８に示すように、作製容器５において、バッファ層３９の上に固化層４０ａ〜４３ａを積層していき、３次元造形物４４を作製する。
その造形物４４を作製する際に、制御部３４は、以下のように薄層４０〜４３の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度Ｅを調整する。
図１９及び図２０は、造形物を作製する際に制御部３４において行う、ｎ（ｎは３以上の整数）層の粉末材料８の薄層の造形領域に照射するレーザ光のエネルギー密度Ｅの調整方法を説明するフローチャートである。
図１９に示すように、まず、ステップＳ１１において、制御部３４は、前述したように造形物の３次元データ及び粉末材料８の種類に基づいて、作製する造形物のスライスデータＳＤを作成し、メモリに記憶する。
例えば、図１８に示した４層の固化層４０ａ〜４３ａからなる造形物４４を作製する場合には、このステップＳ１１では、制御部３４は、造形物のスライスデータとして図５〜図８に示すスライスデータＳＤ１〜ＳＤ４を作成し、メモリに記憶する。
その後、制御部３４は、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、図１０〜図１３に示すようにバッファ層３９を形成すると共に、ヒータ２０〜２７を制御して、粉末材料８を予備加熱する。
次に、ステップＳ１２に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の下から第１層目のスライスデータＳＤ１を読み出す。
その後、制御部３４は、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、図１４（ａ）〜図１５（ａ）に示すように第１層目の粉末材料８の薄層４０を形成する。
次に、ステップＳ１３に移行して、制御部３４は、第１層目のスライスデータＳＤ１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１に対応する第１層目の薄層４０の造形領域の全体に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射する。
ここで、通常のエネルギー密度Ｅ２とは、粉末材料８の種類に応じて設定され、予備加熱されている粉末材料８が必要最低限溶融結合するエネルギー密度Ｅのことである。エネルギー密度Ｅ１は、その通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高い。
例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、第１層目の薄層４０の造形領域の全体に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光を図９（ａ），（ｂ）に示すようにジグザグ走査させる。
このようにして、第１層目の薄層４０の造形領域の全体が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にする。
ステップＳ１３の結果、図１５（ｂ）に示すように第１層目の粉末材料８の薄層４０の造形領域に第１層目の固化層４０ａが形成される。
図２１（ａ）は、最下層としての下から第１層目の固化層４０ａの構成を示す上面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
図２１（ａ）に示すように、ステップＳ１３の結果、第１層目の薄層４０の造形領域ＭＡ１に固化層４０ａが形成される。
図２１（ａ），（ｂ）において網目で示した造形領域ＭＡ１の全体には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、造形領域ＭＡ１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層４０ａの表面（上面４０ｂ，下面４０ｃ及び側面４０ｄ）の全体に形成される開放気孔（図１の開放気孔ＯＰを参照）を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層４０ａの内部に形成される閉鎖気孔（図１の閉鎖気孔ＣＰを参照）も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層４０ａに形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
但し、エネルギー密度Ｅ１が通常のエネルギー密度Ｅ２よりも過度に高いと、溶融した粉末材料８内に気泡が生じてしまい、固化層４０ａに形成される開放気孔や閉鎖気孔を少なくすることができなくなる可能性がある。
このため、エネルギー密度Ｅ１はエネルギー密度Ｅ２の１．２倍〜２倍程度の大きさに設定する。
次に、ステップＳ１４に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１を読み出す。
その後、制御部３４は、造形物の第ｎ−１層が中間層の１つであると認識し、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、例えば、図１６（ａ）〜図１７（ａ）に示すように中間層としての第２層目の粉末材料８の薄層４１を形成したり、図１８に示すように第３層目の粉末材料８の薄層４２を形成したりする。
次に、ステップＳ１５に移行して、制御部３４は、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１の外周部ｏｐａｎ−１を抽出する。
このステップＳ１５では、制御部３４は、外周部ｏｐａｎ−１として、造形領域ｍａｎ−１の外周線から内側に所定の幅、例えば、粉末材料８の薄層の厚さ分の幅（０．１ｍｍ）の部分を抽出する。
次に、ステップＳ１６に移行して、制御部３４は、メモリ内の造形物の第ｎ−２層目のスライスデータ及び第ｎ層目のスライスデータを参照して、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１のはみ出し部ｐａｎ−１を検出する。
このステップＳ１６では、まず、制御部３４は、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に、その直下の第ｎ−２層目のスライスデータを重ねて、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１のうち、下から見たときに第ｎ−２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ−２から外側にはみ出している部分を検出する。
続いて、制御部３４は、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に、その直上の第ｎ層目のスライスデータを重ねて、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１のうち、上から見たときに第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分を検出する。
そして、制御部３４は、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１のはみ出し部ｐａｎ−１として、下から見たときに造形領域ｍａｎ−２から外側にはみ出している部分であり、且つ上から見たときに造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分である部分を検出する。
図２２は、中間層の一例としての第２層目のスライスデータＳＤ２に、直下の第１層目のスライスデータＳＤ１と、直上の第３層目のスライスデータＳＤ３とを重ねたときの第２層目のスライスデータＳＤ２の構成を説明する図である。
この図２２では、第２層目のスライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２を実線で示している。一方、第１層目のスライスデータＳＤ１の造形領域ｍａ１を一点鎖線で示し、第３層目のスライスデータＳＤ３の造形領域ｍａ３を二点鎖線で示している。
ステップＳ１５において、制御部３４は、第２層目の造形領域ｍａ２の外周部ｏｐａ２として、造形領域ｍａ２のうちの外周線から内側に所定の幅の部分（図２２では、梨地の部分）を抽出する。
また、図２２に示すように、第２層目の造形領域ｍａ２は、直上の第３層目の造形領域ｍａ３よりも小さく、反対に直下の第１層目の造形領域ｍａ１よりも大きい。このため、第２層目の造形領域ｍａ２には、上から見たときに第３層目の造形領域ｍａ３から外側にはみ出している部分はないものの、下から見たときに第１層目の造形領域ｍａ１から外側にはみ出している部分がある。
図２２の例では、ステップＳ１６において、制御部３４は、第２層目の造形領域ｍａ２のはみ出し部ｐａ２として、下から見たときに造形領域ｍａ１から外側にはみ出している部分のみ（図２２では、右上がりの斜線の部分）を検出する。
また、図２３は、中間層の別例としての第３層目のスライスデータＳＤ３に、直下の第２層目のスライスデータＳＤ２と、直上の第４層目のスライスデータＳＤ４とを重ねたときの第３層目のスライスデータＳＤ３の構成を説明する図である。
この図２３では、第３層目のスライスデータＳＤ３の造形領域ｍａ３を実線で示している。一方、第２層目のスライスデータＳＤ２の造形領域ｍａ２を一点鎖線で示し、第４層目のスライスデータＳＤ４の造形領域ｍａ４を二点鎖線で示している。
ステップＳ１５において、制御部３４は、第３層目の造形領域ｍａ３の外周部ｏｐａ３として、造形領域ｍａ３のうちの外周線から内側に所定の幅の部分（図２３では、梨地の部分）を抽出する。
また、図２３に示すように、第３層目の造形領域ｍａ３は、直上の第４層目の造形領域ｍａ４よりも大きく、更に直下の第２層目の造形領域ｍａ２よりも大きい。このため、第３層目の造形領域ｍａ３には、上から見たときに第４層目の造形領域ｍａ４から外側にはみ出している部分と、下から見たときに第２層目の造形領域ｍａ２から外側にはみ出している部分とがある。
図２３の例では、ステップＳ１６において、制御部３４は、第３層目の造形領域ｍａ３のはみ出し部ｐａ３として、上から見たときに造形領域ｍａ４から外側にはみ出している部分であり、且つ下から見たときに造形領域ｍａ２から外側にはみ出している部分である部分（図２３では、右上がりの斜線の部分）を検出する。
次に、ステップＳ１７に移行して、制御部３４は、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部分ｐａｎ−１があるか否かを判定する。
ステップＳ１７において、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１がないと判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ２５（図２０参照）に移行する。
一方、ステップＳ１７において、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１があると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１８に移行する。
ところで、図２２及び図２３の例では、中間層の外周部ｏｐａ２，ｏｐａ３の全体にはみ出し部ｐａ２，ｐａ３が重なっている。
一方、中間層の外周部の一部だけにはみ出し部が重なっている場合もある。
図２４は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に、直下の第ｎ−２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の構成を説明する図である。
この図２４では、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１を実線で示している。一方、第ｎ−２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ−２を一点鎖線で示し、第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎを二点鎖線で示している。
図２４に示すように、中間層としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１のうち、外周線から内側に所定の幅の部分が外周部ｏｐａｎ−１（図２４では、梨地の部分）となっている。
また、その造形領域ｍａｎ−１には、上から見たときに直上の第ｎ層目の造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分はないものの、下から見たときに直下の第ｎ−２層目の造形領域ｍａｎ−２から外側にはみ出しているはみ出し部分ｐａｎ−１（図２４では、右上がりの斜線の部分）がある。
そして、そのはみ出し部ｐａｎ−１は、造形領域ｍａｎ−１のＹ方向の両端部の全体にあるものの、Ｘ方向の両端部の全体にはない。
つまり、図２４の例では、中間層の外周部ｏｐａｎ−１の一部だけにはみ出し部ｐａｎ−１が重なっている。
このような場合も、ステップＳ１６において、制御部３４は、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１のはみ出し部ｐａｎ−１として、下から見たときに造形領域ｍａｎ−１から外側にはみ出している部分である部分（図２４では、右上がりの斜線の部分）を検出する。
そして、ステップＳ１７において、造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１があると判定し、ステップＳ１８に移行する。
そのステップＳ１８において、制御部３４は、メモリ内の第ｎ−２層目のスライスデータ及び第ｎ層目のスライスデータを参照して、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１の重なり部ｏａｎ−１を検出する。
このステップＳ１８では、制御部３４は、重なり部ｏａｎ−１として、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１のうち、上下に隣接する第ｎ−２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ−２及び第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎと重なる、はみ出し部ｐａｎ−１の内側の所定の幅、例えば、粉末材料８の薄層の厚さ分の幅（０．１ｍｍ）の部分を検出する。
重なり部ｏａｎ−１の幅は粉末材料８の薄層の厚さ分の幅に限定されない。例えば、重なり部ｏａｎ−１の幅を、粉末材料８の種類（硬度）に応じて粉末材料８の薄層の厚さよりも大きい幅としてもよい。
図２２の例では、ステップＳ１８において、制御部３４は、第２層目の造形領域ｍａ２の重なり部ｏａ２として、第１層目の造形領域ｍａ１及び第３層目の造形領域ｍａ３と重なるはみ出し部ｐａ２の内側の所定の幅の部分（図２２では、右下がりの斜線の部分）を検出する。
また、図２３の例では、制御部３４は、第３層目の造形領域ｍａ３の重なり部ｏａ３として、第２層目の造形領域ｍａ２及び第４層目の造形領域ｍａ４と重なるはみ出し部ｐａ３の内側の所定の幅の部分（図２３では、右下がりの斜線の部分）を検出する。
更にまた、図２４の例では、制御部３４は、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１の重なり部ｏａｎ−１として、第ｎ−２層目の造形領域ｍａｎ−２及び第ｎ層目の造形領域ｍａｎと重なるはみ出し部ｐａｎ−１の内側の所定の幅の部分（図２４では、右下がりの斜線の部分）を検出する。
次に、ステップＳ１９に移行して、制御部３４は、中間層としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１に対応する第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうち、はみ出し部ｐａｎ−１及び重なり部ｏａｎ−１に対応する部分（はみ出し部及び重なり部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射すると共に、はみ出し部ｐａｎ−１及び重なりｏａｎ−１の内側の部分に対応する部分（中央部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する。
例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力（通常の出力）Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度（通常の走査速度）Ｖ２及び走査線間隔（通常の走査線間隔）ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光をジグザグ走査させる。
続いて、制御部３４は、第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうちの中央部に対して、光源３０に通常の出力Ｐ２でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２でレーザ光をジグザグ走査させる。
レーザ光の出射及び走査の順序はこれに限定されない。例えば、中央部にレーザ光を出射させ走査させた後に、はみ出し部及び重なり部にレーザ光を出射させ走査させてもよい。
このようにして、中間層としての第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうち、はみ出し部及び重なり部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にすると共に、中央部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２にする。
ステップＳ１９の結果、例えば、図１７（ｂ）に示すように第２層目の粉末材料８の薄層４１の造形領域に第２層目の固化層４１ａが形成されたり、図１８に示すように第３層目の粉末材料８の薄層４２の造形領域に第３層目の固化層４２ａが形成されたりする。
図２５（ａ）は、中間層の一例としての第２層目の固化層４１ａの構成を示す上面図であり、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
この図２５では、第２層目の固化層４１ａを実線で示している。また、参照として、固化層４１ａの直下に形成される第１層目の固化層４０ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第３層目の固化層４２ａを二点鎖線で示している。
図２５（ａ）に示すように、ステップＳ１９の結果、第２層目の薄層４１の造形領域ＭＡ２に固化層４１ａが形成される。
その造形領域ＭＡ２のうち、図２５（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡ２には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
一方、図２５（ａ），（ｂ）において網目で示したはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、はみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層４１ａの表面（上面４１ｂ，下面４１ｃ及び側面４１ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層４１ａの内部のうちのはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層４１ａのはみ出し部ＰＡ２及び重なり部ＯＡ２に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
また、図２６（ａ）は、中間層の別例としての第３層目の固化層４２ａの構成を示す上面図であり、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
この図２６では、第３層目の固化層４２ａを実線で示している。また、参照として、固化層４２ａの直下に形成される第２層目の固化層４１ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第４層目の固化層４３ａを二点鎖線で示している。
図２６（ａ）に示すように、ステップＳ１９の結果、第３層目の薄層４２の造形領域ＭＡ３に固化層４２ａが形成される。
その造形領域ＭＡ３のうち、図２６（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡ３には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
一方、図２６（ａ），（ｂ）において網目で示したはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、はみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層４２ａの表面（上面４２ｂ，下面４２ｃ及び側面４２ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層４２ａの内部のうちのはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層４２ａのはみ出し部ＰＡ３及び重なり部ＯＡ３に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
更にまた、図２７（ａ）は、外周部の一部にはみ出し部が重なっている場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目の固化層の構成を示す上面図である。図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のＶ−Ｖ線における断面図であり、図２７（ｃ）は、図２７（ａ）のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。
図２７（ａ）に示すように、ステップＳ１９の結果、第ｎ−１層目の薄層４５の造形領域ＭＡｎ−１に固化層４５ａが形成される。
この図２７では、第ｎ−１層目の固化層４５ａを実線で示している。また、参照として、固化層４５ａの直下に形成される第ｎ−２層目の固化層４６ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第ｎ層目の固化層４７ａを二点鎖線で示している。
その造形領域ＭＡｎ−１のうち、図２７（ａ）〜（ｃ）において無地で示した中央部ＣＡｎ−１には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
一方、図２７（ａ）〜（ｃ）において網目で示した外周部ＯＰＡｎ−１やはみ出し部ＰＡｎ−１及び重なり部ＯＡｎ−１には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、外周部ＯＰＡｎ−１やはみ出し部ＰＡｎ−１及び重なり部ＯＡｎ−１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層４５ａの表面（上面４５ｂ，下面４５ｃ及び側面４５ｄ）のうちの外周部ＯＰＡｎ−１やはみ出し部ＰＡｎ−１及び重なり部ＯＡｎ−１の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層４５ａの内部のうちの外周部ＯＰＡｎ−１やはみ出し部ＰＡｎ−１及び重なり部ＯＡｎ−１の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層４５ａの外周部ＯＰＡｎ−１やはみ出し部ＰＡｎ−１及び重なり部ＯＡｎ−１に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
次に、ステップＳ２０に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の第ｎ層目のスライスデータを読み出す。
次に、ステップＳ２１に移行して、制御部３４は、メモリ内のスライスデータＳＤを参照して、造形物の第ｎ層が最上層であるか否かを判定する。
例えば、制御部３４は、造形物の第ｎ層目のスライスデータを読み出したときに、メモリに第ｎ＋１層目のスライスデータがない場合には、造形物の第ｎ層が最上層であると判定する。一方、メモリに第ｎ＋１層目のスライスデータがある場合には、制御部３４は、造形物の第ｎ層は最上層ではないと判定する。
ステップＳ２１において、造形物の第ｎ層は最上層ではないと判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１５に戻る。
その後、制御部３４は、造形物の第ｎ層は中間層の１つであると認識し、その第ｎ層の薄層の造形領域に対してステップＳ１５からステップＳ１９までの処理を行う。続いて、ステップＳ２０に移行して、制御部３４は、メモリから造形物の第ｎ＋１層目のスライスデータを読み出す。
一方、ステップＳ２１において、造形物の第ｎ層が最上層であると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ２２に移行する。
その後、制御部３４は、支持棒９，１０，１２及びリコータ１４を制御して、例えば、図１８に示すように最上層としての第４層目の粉末材料８の薄層４３を形成する。
ステップＳ２２において、制御部３４は、最上層としての第ｎ層目のスライスデータに基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータの造形領域ｍａｎに対応する第ｎ層目の薄層の造形領域の全体に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射する。
例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、最上層としての第４層目の薄層４３の造形領域の全体に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光をジグザグ走査させる。
このようにして、第４層目の薄層４３の造形領域の全体が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にする。
ステップＳ２２の結果、例えば、図１８に示すように第４層目の粉末材料８の薄層４３の造形領域に第４層目の固化層４３ａが形成される。
図２８（ａ）は、第４層目の固化層４３ａの構成を示す上面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
図２８（ａ）に示すように、ステップＳ２２の結果、最上層としての第４層目の薄層４３の造形領域ＭＡ４に固化層４３ａが形成される。
図２８（ａ），（ｂ）において梨地で示した造形領域ＭＡ４の全体には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、造形領域ＭＡ４の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層４３ａの表面（上面４３ｂ，下面４３ｃ及び側面４３ｄ）に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層４３ａの内部に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層４３ａに形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
また、固化層４３ａが形成されたことにより、図１８に示すように第１層目（最下層）の固化層４０ａ、第２層目（中間層）の固化層４１ａ、第３層目（中間層）の固化層４２ａ、及び第４層目（最上層）の固化層４３ａからなる造形物４４が完成する。
図２９は、本実施形態に係る粉末床溶融結合造形物（造形物４４）の高さ方向（Ｚ方向）の断面構造を示す図である。
図２９において網目で示すように、造形物４４のうち、最下層の固化層４０ａの全体、中間層の固化層４１ａ，４２ａのうちのはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３、及び最上層の固化層４３ａの全体が、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１のレーザ光で強固に溶融固化されている。
このため、大気に曝される最下層の固化層４０ａの表面（下面４０ｃ及び側面４０ｄ）の全体、中間層の固化層４１ａの表面（下面４１ｃ及び側面４１ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ２の部分、同じく中間層の固化層４２ａの表面（上面４２ｂ、下面４２ｃ及び側面４２ｄ）のうちのはみ出し部ＰＡ３の部分、及び最上層の固化層４３ａの表面（上面４３ｂ及び側面４３ｄ）の全体、つまり造形物４４の表面の全体に形成される開放気孔を、固化層４０ａ〜４３ａの全体が通常のエネルギー密度Ｅ２のレーザ光で溶融固化された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、図２９において網目で示すように、中間層の固化層４１ａ，４２ａにおいては、はみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の内側の重なり部ＯＡ２，ＯＡ３も、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１のレーザ光で強固に溶融固化されている。
このため、重なり部ＯＡ２，ＯＡ３がはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の余地となり、大気に曝される可能性がある固化層４１ａの表面（下面４１ｃ）のうちのはみ出し部ＰＡ２の中央部ＣＡ２側の端ＣＥ２の部分、及び固化層４２ａの表面（上面４２ｂ）のうちのはみ出し部ＰＡ３の中央部ＣＡ３側の端ＣＥ３の部分に、開放気孔が形成されるのを抑制することができる。
また、はみ出し部ＰＡ２の端ＣＥ２は、固化層４１ａから直下の固化層４０ａに段差が生じる箇所であり、はみ出し部ＰＡ３の端ＣＥ３は、固化層４２ａから直上の固化層４３ａに段差が生じる箇所でもある。これらの端ＣＥ２，ＣＥ３は、造形物４４に応力が印加されたときに応力が集中して、固化層４０ａ〜４３ａが変形したり、固化層４０ａ〜４３ａが剥離するときの起点となり得る。
このような端ＣＥ２，ＣＥ３の周辺を、強固に溶融固化された重なり部ＯＡ２，ＯＡ３によって補強することもできる。
ステップＳ２２の処理を行った後、制御部３４は、レーザ光のエネルギー密度Ｅの調整に係る処理を終了する。
一方、前述したように、ステップＳ１７において、中間層としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１がないと判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ２５に移行する。
図３０は、造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１がない場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に、直下の第ｎ−２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の構成を説明する図である。
この図３０では、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１を実線で示している。一方、第ｎ−２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ−２を一点鎖線で示し、第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎを二点鎖線で示している。
図３０に示すように、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１は、直下の第ｎ−２層目の造形領域ｍａｎ−２と同じ大きさであり、また直上の第ｎ層目の造形領域ｍａｎとも同じ大きさである。このため、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１には、下から見たときに第ｎ−２層目の造形領域ｍａｎ−２から外側にはみ出している部分はなく、また上から見たときに第ｎ層目の造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分もない。
従って、図３０の例では、制御部３４は、ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を行った結果として、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１の外周部ｏｐａｎ−１のみ（図３０では、梨地の部分）を抽出する。
そして、ステップＳ１７において、制御部３４は、造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１がないと判定して、ステップＳ２５に移行する。
また、図３１は、造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１がない場合の中間層の別例としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に、直下の第ｎ−２層目のスライスデータと、直上の第ｎ層目のスライスデータとを重ねたときの第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の構成を説明する図である。
この図３１では、第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１を実線で示している。一方、第ｎ−２層目のスライスデータの造形領域ｍａｎ−２を一点鎖線で示し、第ｎ層目のスライスデータの造形領域ｍａｎを二点鎖線で示している。
図３１に示すように、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１は、直下の第ｎ−２層目の造形領域ｍａｎ−２よりも小さく、また直上の第ｎ層目の造形領域ｍａｎよりも小さい。このため、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１には、下から見たときに第ｎ−２層目の造形領域ｍａｎ−２から外側にはみ出している部分はなく、また上から見たときに第ｎ層目の造形領域ｍａｎから外側にはみ出している部分もない。
従って、図３１の例では、ステップＳ１５及びステップＳ１６の処理を行った結果として、制御部３４は、第ｎ−１層目の造形領域ｍａｎ−１の外周部ｏｐａｎ−１のみ（図３１では、梨地の部分）を抽出する。
そして、ステップＳ１７において、制御部３４は、造形領域ｍａｎ−１にはみ出し部ｐａｎ−１がないと判定して、ステップＳ２５に移行する。
図２０に示すように、そのステップＳ２５において、制御部３４は、中間層としての第ｎ−１層目のスライスデータＳＤｎ−１に基づいてレーザ光出射部２９を制御して、このスライスデータＳＤｎ−１の造形領域ｍａｎ−１に対応する第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうち、外周部ｏｐａｎ−１に対応する部分（外周部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射すると共に、外周部ｏｐａｎ−１の内側の部分に対応する部分（中央部）に対して、レーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する。
例えば、制御部３４は、レーザ光出射部２９を制御して、第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうちの外周部に対して、光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力（通常の出力）Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３の通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度（通常の走査速度）Ｖ２及び走査線間隔（通常の走査線間隔）ＳＳ２と同じ走査速度Ｖ１及び走査線間隔ＳＳ１でレーザ光をジグザグ走査させる。
続いて、制御部３４は、第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうちの中央部に対しては、光源３０に通常の出力Ｐ２でレーザ光を出射させると共に、ドライバ３３に通常の走査速度Ｖ２及び走査線間隔ＳＳ２でレーザ光をジグザグ走査させる。
レーザ光の出射及び走査の順序はこれに限定されない。例えば、中央部にレーザ光を出射させ走査させた後に、外周部にレーザ光を出射させ走査させてもよい。
このようにして、中間層としての第ｎ−１層目の薄層の造形領域のうち、外周部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にすると共に、外周部の内側の中央部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２にする。
ステップＳ２５の結果、第ｎ−１層目の薄層の造形領域に第ｎ−１層目の固化層が形成される。
図３２（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の一例としての第ｎ−１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図３２（ｂ）は、図３２（ａ）のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
図３２（ａ）に示すように、ステップＳ２５の結果、中間層としての第ｎ−１層目の薄層４８の造形領域ＭＡｎ−１に固化層４８ａが形成される。
この図３２では、第ｎ−１層目の固化層４８ａを実線で示している。また、参照として、固化層４８ａの直下に形成される第ｎ−２層目の固化層４９ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第ｎ層目の固化層５０ａを二点鎖線で示している。
第ｎ−１層目の薄層４８の造形領域ＭＡｎ−１のうち、図３２（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡｎ−１には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
一方、図３２（ａ），（ｂ）において網目で示した外周部ＯＰＡｎ−１には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、外周部ＯＰＡｎ−１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層４８ａの表面（上面４８ｂ，下面４８ｃ及び側面４８ｄ）のうちの外周部ＯＰＡｎ−１の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層４８ａの内部のうちの外周部ＯＰＡｎ−１の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層４８ａの外周部ＯＰＡｎ−１に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
また、図３３（ａ）は、造形領域にはみ出し部がない場合の中間層の別例としての第ｎ−１層目の固化層の構成を示す上面図であり、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
図３３（ａ）に示すように、ステップＳ２５の結果、中間層としての第ｎ−１層目の薄層５１の造形領域ＭＡｎ−１に固化層５１ａが形成される。
この図３３では、第ｎ−１層目の固化層５１ａを実線で示している。また、参照として、固化層５１ａの直下に形成される第ｎ−２層目の固化層５２ａを一点鎖線で示し、その直上に形成される第ｎ層目の固化層５３ａを二点鎖線で示している。
第ｎ−１層目の薄層５１の造形領域ＭＡｎ−１のうち、図３３（ａ），（ｂ）において無地で示した中央部ＣＡｎ−１には、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射されている。
一方、図３３（ａ），（ｂ）において網目で示した外周部ＯＰＡｎ−１には、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１でレーザ光が照射されている。このため、外周部ＯＰＡｎ−１の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、固化層５１ａの表面（上面５１ｂ，下面５１ｃ及び側面５１ｄ）のうちの外周部ＯＰＡｎ−１の部分に形成される開放気孔を、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、固化層５１ａの内部のうちの外周部ＯＰＡｎ−１の部分に形成される閉鎖気孔も、通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される閉鎖気孔よりも少なくすることができる。
具体的には、固化層５１ａの外周部ＯＰＡｎ−１に形成される気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。
このようにしてステップＳ２５の処理を行った後、前述したステップＳ２０に移行する。
以上説明したように、本実施形態では、粉末材料８の薄層４０〜４３の造形領域ＭＡ１〜ＭＡ４にレーザ光を照射する際に、下から第１層目（最下層）の薄層４０の造形領域ＭＡ１の全体にレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射し、第２層目及び第３層目（共に、中間層）の薄層４１，４２の造形領域ＭＡ２，ＭＡ３のうち、はみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３及び重なり部ＯＡ２，ＯＡ３にレーザ光を高いエネルギー密度Ｅ１で照射し、中央部ＣＡ２，ＣＡ３にレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射し、そして第４層目（最上層）の薄層４３の造形領域ＭＡ４の全体にレーザ光を高いエネルギー密度Ｅ１で照射している。
このため、最下層の薄層４０の造形領域ＭＡ１の全体、中間層の薄層４１，４２の造形領域ＭＡ２，ＭＡ３のうちのはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３及び重なり部ＯＡ２，ＯＡ３、及び最上層の薄層４３の造形領域ＭＡ４の全体の粉末材料８を強固に溶融結合させることができる。
この結果、大気に曝される最下層の固化層４０ａの表面の全体、中間層の固化層４１ａ，４２ａの表面のうちのはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の部分、及び最上層の固化層４３ａの表面の全体、つまり造形物４４の表面の全体に形成される開放気孔を、固化層４０ａ〜４３ａの全体に通常のエネルギー密度Ｅ２でレーザ光が照射された場合に形成される開放気孔よりも少なくすることができる。
更に、重なり部ＯＡ２，ＯＡ３がはみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３の余地となり、大気に曝される可能性がある固化層４１ａの表面のうちのはみ出し部ＰＡ２の中央部ＣＡ２側の端ＣＥ２の部分、及び固化層４２ａの表面のうちのはみ出し部ＰＡ３の中央部ＣＡ３側の端ＣＥ３の部分に、開放気孔が形成されるのを抑制することができる。
これらにより、造形物４４に応力が印加されたときに開放気孔に応力が集中して、その開放気孔を起点にして造形物４４が破断し易くなるのを抑制することができ、造形物の靭性（強度）を向上させることができる。
また、中間層の固化層４１ａから直下の固化層４０ａに段差が生じているはみ出し部ＰＡ２の中央部ＣＡ２側の端ＣＥ２の周辺、及び中間層の固化層４２ａから直上の固化層４３ａに段差が生じているはみ出し部ＰＡ３の中央部ＣＡ３側の端ＣＥ３の周辺を、強固に溶融固化された重なり部ＯＡ２，ＯＡ３によって補強することもできる。
これにより、造形物４４に応力が印加されたときにこれらの端ＣＥ２，ＣＥ３に応力が集中したとしても、固化層４０ａ〜４３ａが変形したり、固化層４０ａ〜４３ａが剥離したりするのを抑制することができ、造形物の強度を向上させることができる。
ところで、本実施形態の作製方法と異なり、粉末材料８の薄層４０〜４３の造形領域ＭＡ１〜ＭＡ４にレーザ光を照射する際に、造形領域ＭＡ１〜ＭＡ４のうち、外周部に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射し、外周部の内側の中央部に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射して、造形物を作製することも考えられる。
比較例としてこのようにレーザ光を照射した場合の造形物の構造について説明する。
図３４は、比較例に係る造形物の高さ方向（Ｚ方向）の断面構造を示す図である。
図３４に示すように、比較例に係る造形物５４は、図２９に示した本実施形態に係る造形物４４の固化層４０ａ〜４３ａと同じ大きさ及び形状の固化層５５ａ〜５８ａからなる。
一方、図３４において網目で示すように、その造形物５４のうち、最下層の固化層５５ａのうちの外周部ＯＰＡ１、中間層の固化層５６ａ，５７ａのうちの外周部ＯＰＡ２，ＯＰＡ３、及び最上層の固化層５８ａのうちの外周部ＯＰＡ４が、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１のレーザ光で強固に溶融固化されている。
このため、比較例に係る造形物５４では、大気に曝される最下層の固化層５５ａの表面（下面５５ｃ及び側面５５ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ１の部分、及び最上層の固化層５８ａの表面（上面５８ｃ及び側面５８ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ４の部分に形成される開放気孔しか少なくすることができない。
これに対し、本実施形態に係る造形物４４では、最下層の固化層４０ａの表面（下面４０ｃ及び側面４０ｄ）の全体、及び最上層の固化層４３ａの表面（上面４３ｃ及び側面４３ｄ）の全体に形成される開放気孔を少なくすることができる。
また、比較例に係る造形物５４では、大気に曝される中間層の固化層５６ａの表面（下面５６ｃ及び側面５６ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ２の部分、及び同じく中間層の固化層５７ａの表面（上面５７ｂ、下面５７ｃ及び側面５７ｄ）のうちの外周部ＯＰＡ３の部分に形成される開放気孔を少なくすることはできるものの、はみ出し部ＰＡ２，ＰＡ３から外周部ＯＰＡ２，ＯＰＡ３を除いた残部ＲＡ２，ＲＡ３の部分に形成される開放気孔を少なくすることはできない。
これに対し、本実施形態に係る造形物４４では、中間層の固化層４１ａの表面（下面４１ｃ及び側面４１ｄ）のうちの前述したような残部を含むはみ出し部ＰＡ２の部分、及び同じく中間層４２ａの表面（上面４２ｂ、下面４２ｃ及び側面４２ｄ）のうちの残部を含むはみ出し部ＰＡ３の部分に形成される開放気孔を少なくすることができる。
従って、比較例のように、複数の薄層の造形領域のうち、単に外周部に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射するのではなく、本実施形態のように、造形物の表面となる部分を検出して、これらの部分に対してレーザ光を高いエネルギー密度Ｅ１で照射することが、高い靭性（強度）の造形物を作製するのに有効である。
前述した本実施形態では、制御部３４が、式（１）に基づいて光源３０に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の出力Ｐ２よりも大きい出力Ｐ１でレーザ光を出射させることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしているが、レーザ光のエネルギー密度Ｅを高くする方法はこれに限定されない。
例えば、制御部３４が、ドライバ３３に通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査速度Ｖ２よりも遅い走査速度Ｖ１でレーザ光を走査させる、又は通常のエネルギー密度Ｅ２で照射する場合の走査線間隔ＳＳ２よりも狭い走査線間隔ＳＳ１でレーザ光を走査させることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしてもよい。
また、制御部３４が、例えば、レーザ光の出力Ｐを若干小さくしながら、走査速度Ｖを大幅に遅くするように、エネルギー密度Ｅのパラメータ（レーザ光の出力Ｐ，走査速度Ｖ及び走査線間隔ＳＳ）のうちの２以上のパラメータを変えることにより、粉末材料８の薄層の造形領域が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしてもよい。
また、本実施形態では、中間層の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅを、１回のジグザグ走査で通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしているが、２回のジグザグ走査でそのようにしてもよい。
例えば、制御部３４が、レーザ光出射部２９を制御して、１回目のジグザグ走査では、はみ出し部及び重なり部を含む中間層の薄層の造形領域の全体に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射し、２回目のジグザグ走査では、はみ出し部及び重なり部のみに対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも低いエネルギー密度Ｅ３で照射することにより、はみ出し部及び重なり部が受けるレーザ光のエネルギー密度Ｅの合計（＝Ｅ２＋Ｅ３）を、通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１にしてもよい。
この場合、エネルギー密度Ｅ３はエネルギー密度Ｅ２の０．２倍〜１倍程度の大きさに設定する。
更にまた、本実施形態では、制御部３４が、中間層の薄層の造形領域のはみ出し部及び重なり部と中央部との両方に対して、ジグザグ走査方法でレーザ光を走査させているが、レーザ光の走査方法の組み合わせはこれに限定されない。
例えば、制御部３４は、中央部に対してはジグザグ走査方法でレーザ光を走査させ、はみ出し部及び重なり部に対しては、これらの部分の形状や大きさに応じてジグザグ走査方法よりも走査時間を短縮することが可能な走査方法、例えば、前述した同じ方向に伸びる走査線ｓｃを平行に配置するラスター走査方法や、走査線ｓｃを外周線ｏｌに沿って渦巻き状に配置する走査方法でレーザ光を走査させてもよい。
（第２実施形態）
第１実施形態では、ｎ層の粉末材料の薄層の造形領域にレーザ光を照射する際に、ｎ層の粉末材料の薄層のうち、最下層の薄層の造形領域の全体、中間層の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部、及び最上層の薄層の造形領域の全体に対してレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２よりも高いエネルギー密度Ｅ１で照射して造形物を作製しているので、造形物を構成するｎ層の固化層のうち、最下層の固化層、中間層の固化層のはみ出し部及び重なり部、及び最上層の固化層に形成される開放気孔及び閉鎖気孔が少なくなる。
一方、第１実施形態では、中間層の薄層の造形領域のうちのはみ出し部及び重なり部の内側の中央部に対してはレーザ光を通常のエネルギー密度Ｅ２で照射しているので、中間層の固化層の中央部に形成される開放気孔及び閉鎖気孔は少なくならない。
そこで、本実施形態では、以下のようにして中間層の固化層の中央部に形成される気孔を少なくする。
まず、前述した第１実施形態の作製方法によって作製された造形物（例えば、造形物４４）を、粉末床溶融結合装置の作製容器の粉末材料の層（図１８参照）から取り出す。
その後、その造形物を、例えば、日機装株式会社製の冷間等方圧プレス機の圧力容器内の常温（例えば、２０℃）の水等の液体に入れて、１００ＭＰａ程度の圧力で等方的に加圧する。このような加圧方法はＣＩＰ（Cold Isostatic Press）法とも呼ばれる。
これにより、造形物のうちの中間層の固化層の中央部に形成された開放気孔及び閉鎖気孔が潰れたり、完全に潰れないとしてもこれらの気孔が小さくなって、造形物が均等に圧縮される。
この結果、中間層の固化層の中央部に形成された気孔を少なくすることができる。
具体的には、中間層の固化層の中央部に形成された気孔（開放気孔及び閉鎖気孔）の気孔率を０．１％〜５％の範囲、好ましくは０．１％〜１％の範囲まで低減することができる。つまり、この気孔率の範囲を、最下層の固化層、中間層の固化層のはみ出し部及び重なり部、及び最上層の固化層に形成された気孔の気孔率の範囲と同じにすることができる。
その後、冷間等方圧プレス機から圧縮された造形物を取り出す。
本実施形態によれば、第１実施形態の作製方法によって作製された造形物をＣＩＰ法によって等方的に加圧している。このため、造形物の形状を維持しながら、造形物のうちの中間層の固化層の中央部に形成された気孔を少なくすることができる。
これにより、造形物に応力が印加されたときに中間層の固化層の中央部に形成された気孔に応力が集中して、その気孔を起点にして造形物が破断し易くなるのを抑制することができ、造形物の靭性（強度）をより一層向上させることができる。この結果、射出成型装置で作製された造形物に近い強度を得ることができる。
なお、本実施形態では、加圧によって造形物が圧縮されるので、圧縮後に設計上の寸法になるように、第１実施形態の作製方法で設計上の寸法よりも大きく作製した造形物を用意する必要がある。どの程度設計上の寸法よりも大きく作製するかについては、粉末材料の種類（硬度）に応じて設定する。
ところで、本実施形態では、ＣＩＰ法で造形物を等方的に加圧したときに、圧力容器内の液体が開放気孔内に入ることによって開放気孔の内側から造形物に向かって圧力が加わるので、開放気孔は少なくならない。このため、第１実施形態の作製方法で作製した造形物、すなわち開放気孔を少なくした造形物を用意することが有用である。
また、本実施形態では、ＣＩＰ法で造形物を等方的に加圧したときに、圧力によって造形物が変形する可能性がある。このため、第１実施形態の作製方法で作製した造形物、すなわち中間層の固化層においてはみ出し部の中央部側の端の周辺を重なり部で補強した造形物を用意することが有用である。
前述した本実施形態では、ＣＩＰ法によって造形物を等方的に加圧しているが、造形物の加圧方法はこれに限定されない。例えば、造形物の加圧方法として、造形物の材料に応じて９０℃程度の水や１２０℃程度の油を用いて等方的に加圧するＷＩＰ（Warm Isostatic Press）法を採用してもよい。
１…粉末床溶融結合装置、２…筐体、３，４…収納容器、５…作製容器、６，７…供給用テーブル、８…粉末材料、９，１０，１２…支持棒、１１…造形用テーブル、１３…運搬板、１３ａ…運搬板の上面、１３ｃ〜１３ｅ…運搬板の貫通孔、１４…リコータ、１５〜１７…上部加熱部、１８，１９…反射板、２０〜２７…ヒータ、２８…温度検出部、２９…レーザ光出射部、３０…光源、３１…ミラー、３１ａ…Ｘミラー、３１ｂ…Ｙミラー、３２…レンズ、３３…ミラー及びレンズのドライバ、３４…制御部、３５〜３８，４０〜４３，４５，４８，５１…粉末材料の薄層、３９…粉末材料のバッファ層、４０ａ〜４３ａ，４５ａ〜５３ａ，５５ａ〜５８ａ…固化層、４０ｂ〜４３ｂ，４５ｂ，４８ｂ，５１ｂ，５８ｂ，１００ａ…固化層の上面、４０ｃ〜４３ｃ，４５ｃ，４８ｃ，５１ｃ，５５ｃ〜５７ｃ，１００ｂ…固化層の下面、４０ｄ〜４３ｄ，４５ｄ，４８ｄ，５１ｄ，５５ｄ〜５８ｄ，１００ｃ…固化層の側面、４４，５４，１００…造形物、ＯＰ…開放気孔、ＣＰ…閉鎖気孔、ＳＤ１〜ＳＤ４，ＳＤｎ−１…スライスデータ、ｍａ１〜ｍａ４，ｍａｎ−２，ｍａｎ−１、ｍａｎ…スライスデータの造形領域、ｏｌ…スライスデータの造形領域の外周線、ｓｃ１〜ｓｃ１３…走査線、ｏｐａ２，ｏｐａ３，ｏｐａｎ−１…スライスデータの造形領域の外周部、ｐａ２，ｐａ３，ｐａｎ−１…スライスデータの造形領域のはみ出し部、ｏａ２，ｏａ３，ｏａｎ−１…スライスデータの造形領域の重なり部、ＭＡ１〜ＭＡ４，ＭＡｎ−１…粉末材料の薄層の造形領域、ＯＰＡ２，ＯＰＡ３，ＯＰＡｎ−１…薄層の造形領域の外周部、ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡｎ−１…薄層の造形領域のはみ出し部、ＯＡ２，ＯＡ３，ＯＡｎ−１…薄層の造形領域の重なり部、ＣＡ２，ＣＡ３，ＣＡｎ−１…薄層の造形領域の中央部、ＣＥ２，ＣＥ３…はみ出し部の中央部側の端、ＲＡ２，ＲＡ３…薄層の造形領域の残部。

Claims (5)

  1. 樹脂粉末の層を形成する工程と、前記樹脂粉末の層を形成した後に前記樹脂粉末の層の造形領域にレーザ光を照射して、前記造形領域の前記樹脂粉末を溶融結合し、固化して、固化層を形成する工程とを繰り返すことにより、ｎ（ｎは３以上の整数）層の前記樹脂粉末の層を形成すると共に、前記ｎ層の樹脂粉末の層内に前記ｎ層の前記固化層を積層して造形物を作製する粉末床溶融結合造形物の作製方法であって、
    前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、
    前記ｎ層の樹脂粉末の層のうち、下から第１層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を第１のエネルギーで照射し、
    第２層目乃至第ｎ−１層目の前記樹脂粉末の層の各々の前記造形領域のうち、上下に隣接する前記樹脂粉末の層の前記造形領域のうちの少なくとも一方から外側にはみ出しているはみ出し部、及び前記隣接する樹脂粉末の層の前記造形領域と重なる前記はみ出し部の内側の少なくとも前記樹脂粉末の層の厚さ分の幅の重なり部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射し、前記はみ出し部及び前記重なり部の内側の中央部に前記レーザ光を前記第１のエネルギーよりも低い第２のエネルギーで照射し、
    第ｎ層目の前記樹脂粉末の層の前記造形領域に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射することを特徴とする粉末床溶融結合造形物の作製方法。
  2. 前記第２層目乃至前記第ｎ−１層目の前記樹脂粉末の層の各々は、所定の幅の外周部を有し、
    前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、
    前記外周部の一部に前記はみ出し部が重なっている場合には、前記はみ出し部及び前記重なり部と共に、前記外周部のうちの前記はみ出し部が重なっていない部分に前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射することを特徴とする請求項１に記載の粉末床溶融結合造形物の作製方法。
  3. 前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程の後に、前記ｎ層の樹脂粉末の層から積層された前記ｎ層の固化層を取り出し、前記積層されたｎ層の固化層を等方的に加圧することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の粉末床溶融結合造形物の作製方法。
  4. 前記造形物の作成の間、前記樹脂粉末を、該樹脂粉末の表面が該樹脂粉末の融点よりも１０℃〜１５℃程度低い温度に維持されるように、予備加熱することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の粉末床溶融結合造形物の作製方法。
  5. 前記樹脂粉末の層にレーザ光を照射する工程では、前記第２層目乃至前記第ｎ−１層目の前記樹脂粉末の層のうち、前記はみ出し部がない前記樹脂粉末の層における前記造形領域の所定の幅の外周部に、前記レーザ光を前記第１のエネルギーで照射することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の粉末床溶融結合造形物の作製方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7553111B2 (ja) 2021-07-08 2024-09-18 株式会社アスペクト 粉末床溶融結合装置及びその運搬評価方法
CN114346256B (zh) * 2021-12-03 2023-12-12 南京联空智能增材研究院有限公司 适用于高熵合金的变体能量密度激光增材方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0757532B2 (ja) * 1988-10-19 1995-06-21 松下電工株式会社 三次元形状の形成方法
US5198159A (en) * 1990-10-09 1993-03-30 Matsushita Electric Works, Ltd. Process of fabricating three-dimensional objects from a light curable resin liquid
JP3422039B2 (ja) * 1993-03-19 2003-06-30 ソニー株式会社 光学的造形方法および光学的造形装置
WO1995031326A1 (de) * 1994-05-13 1995-11-23 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines dreidimensionalen objektes
US6399010B1 (en) * 1999-02-08 2002-06-04 3D Systems, Inc. Method and apparatus for stereolithographically forming three dimensional objects with reduced distortion
DE10042132B4 (de) * 2000-08-28 2012-12-13 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Selektives Randschichtschmelzen
FR2984779B1 (fr) * 2011-12-23 2015-06-19 Michelin Soc Tech Procede et appareil pour realiser des objets tridimensionnels
US9415443B2 (en) * 2013-05-23 2016-08-16 Arcam Ab Method and apparatus for additive manufacturing
WO2015145844A1 (ja) 2014-03-28 2015-10-01 株式会社日立製作所 レーザ粉末積層造形装置及びレーザ粉末積層造形方法及び３次元積層造形装置

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