WO2016151740A1 - レーザ加熱制御機構、レーザ加熱制御方法、レーザ加熱制御プログラムおよび３次元造形装置 - Google Patents

レーザ加熱制御機構、レーザ加熱制御方法、レーザ加熱制御プログラムおよび３次元造形装置 Download PDF

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laser
heating
heating control
optical system
laser light
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呉屋　真之
渡辺　俊哉
団野　実
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技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構
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    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Definitions

  • the present invention relates to a laser heating technique for preheating or afterheating in a three-dimensional modeling apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which laser light is converted into parallel light by a collimating lens, and then condensed by a lens for adjusting a focal position and irradiated with a photocurable resin to perform optical modeling. Is disclosed.
  • Patent Document 2 one laser beam is divided into a high energy laser beam and a low energy laser by different convex lenses, the high energy laser beam is used for melting metal powder, and the low energy laser beam is used as a metal. Techniques used for preheating or afterheating powder are disclosed.
  • Patent Document 1 when the technique described in Patent Document 1 is applied to adjustment of the irradiation range of laser light necessary for preheating and afterheating, adjustment of a collimating lens and a focal position adjusting lens is necessary. Is bad. Moreover, in the technique disclosed in Patent Document 2, adjustment of preheating, melting, and afterheating is integrated, and appropriate preheating and afterheating cannot be adjusted with a simple operation.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • the mechanism according to the present invention includes: A laser heating control mechanism for preheating or afterheating a heating object, An optical fiber that transmits laser light and emits it from the end face of the opening; A collimating optical system for condensing the laser light emitted from the opening end face onto a heating object; An irradiation range adjustment mechanism that adjusts the distance between the opening end face and the collimating optical system along the irradiation axis of the laser light so that the laser light is irradiated on the object to be heated with a predetermined beam diameter; Is provided.
  • a three-dimensional modeling apparatus includes: It has the laser heating control mechanism described above.
  • the method according to the present invention comprises: An optical fiber that transmits laser light and emits the laser light from the opening end face; and a collimating optical system that focuses the laser light emitted from the opening end face on the heating object, and preheats the heating object or A laser heating control method in a laser heating mechanism for post-heating, An irradiation range adjusting step of adjusting a distance between the opening end surface and the collimating optical system along the irradiation axis of the laser light so that the laser light is irradiated on the object to be heated with a predetermined beam diameter; A condensing position adjusting step of adjusting a condensing position of the laser beam on the heating object by a reflecting mirror between the collimating optical system and the heating object; including.
  • a program provides: An optical fiber that transmits laser light and emits the laser light from the opening end face; and a collimating optical system that focuses the laser light emitted from the opening end face on the heating object, and preheats the heating object or A laser heating control program in a laser heating mechanism for post-heating, An irradiation range adjusting step of adjusting a distance between the opening end surface and the collimating optical system along the irradiation axis of the laser light so that the laser light is irradiated on the object to be heated with a predetermined beam diameter; A condensing position adjusting step of adjusting a condensing position of the laser beam on the heating object by a reflecting mirror between the collimating optical system and the heating object; Is executed on the computer.
  • a laser heating control mechanism 100 as a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the laser heating control mechanism 100 is a mechanism for pre-heating or after-heating the object to be heated.
  • the laser heating control mechanism 100 includes an optical fiber 101, a collimating optical system 102, and an irradiation range adjustment mechanism 103.
  • the optical fiber 101 transmits laser light and emits it from the opening end face 101a.
  • the collimating optical system 102 condenses the laser light emitted from the opening end surface 101a on the heating object 110.
  • the irradiation range adjustment mechanism 103 adjusts the distance D between the opening end surface 101a and the collimating optical system 102 along the irradiation axis of the laser beam so that the laser beam irradiates the heating target 110 with a predetermined beam diameter. .
  • the beam diameter of the laser beam on the heating object is controlled by one collimating optical system in the three-dimensional modeling, it is possible to perform appropriate preheating and afterheating adjustment with a simple operation. .
  • the laser heating control mechanism according to the present embodiment performs preheating by moving the position of one collimating optical system composed of a plurality of lenses so as to adjust the distance from the opening end face of an optical fiber that transmits laser light.
  • the beam diameter on the surface of the object to be heated after heating is controlled.
  • a fixed reflecting mirror and a movable reflecting mirror are provided between the collimating optical system and the surface of the heating object, and the beam position is controlled by adjusting the rotational position of the movable reflecting mirror.
  • the desired beam diameter is secured by shaking the beam with a movable reflecting mirror.
  • the intensity of the laser beam is controlled in consideration of the material of the heating object, the modeled object, the lamination thickness, the beam diameter, the scanning speed, and the like.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 according to the present embodiment.
  • the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 according to the present embodiment is provided separately from the melting laser heating control mechanism in a three-dimensional modeling apparatus that generates a three-dimensional structure while melting a material with laser light. Control mechanism for preheating or afterheating.
  • a laser beam oscillator is not shown in FIG. 2, the laser beam to be oscillated is a preheating laser beam or a postheating laser beam whose energy is lower than that of the melting laser beam for melting the object to be heated. It is.
  • the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 includes an optical fiber 201, a collimating optical system 202, a fixed reflecting mirror 203, a first movable reflecting mirror 204, and a second movable reflecting mirror 205.
  • the optical fiber 201 transmits the laser light oscillated from the laser light oscillator and radiates it to the collimating optical system 202 from the opening end face.
  • the collimating optical system 202 collimates the laser light emitted from the opening end face of the optical fiber 201.
  • the fixed reflecting mirror 203 reflects the direction of the laser light collimated by the collimating optical system 202 from the vertical direction to the horizontal direction.
  • the first movable reflecting mirror 204 and the second movable reflecting mirror 205 reflect the laser beam in the horizontal direction from the fixed reflecting mirror 203 toward the preheating or postheating position associated with the melting position of the heating object 210.
  • the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 collects the laser light at the preheating or postheating position of the heating object 210, the position of the collimating optical system 202, the first movable reflecting mirror 204, and A laser heating control unit 220 that adjusts the angle of the second movable reflecting mirror 205 is provided.
  • the laser heating control unit 220 may be controlled by software, may be configured by hardware, or may be a one-chip IC controlled by a microprogram.
  • the laser heating control unit 220 controls the collimating optical system driving unit 230 to move the collimating optical system 202 and adjust the distance from the opening end surface of the optical fiber 201, thereby preheating or postheating on the heating object 210.
  • the beam diameter of the laser beam is set.
  • the laser heating control unit 220 controls the first movable reflector driving unit 240 to rotate the first movable reflector 204 and moves the beam position of the laser light on the heating object 210 in the horizontal direction in FIG. By doing this, the beam position of the preheated or postheated laser light on the heating object 210 is set.
  • the laser heating control unit 220 controls the second movable reflecting mirror driving unit 250 to rotate the second movable reflecting mirror 205 so that the beam position of the laser light on the heating target 210 is the front of the drawing in FIG. By moving in the direction, the beam position of the preheated or postheated laser light on the heating object 210 is set.
  • the collimating optical system 202 is composed of three lenses, but is not limited to this. It may be realized by one lens or may be realized by another number of lenses.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining the principle of the laser heating control mechanism according to the base technology.
  • a predetermined beam diameter is set from laser light by two optical systems.
  • the two optical systems are a collimating optical system 302 for generating parallel light from a laser beam having a numerical aperture (Numerical Aperture: NA) radiated from the opening end face of the optical fiber 301, and a condensing light for condensing the parallel light.
  • NA numerical aperture
  • the ratio of the core diameter c of the opening end face of the optical fiber 301 to the spot diameter d is the distance Lf1 from the opening end face of the optical fiber 301 to the collimating optical system 302. This is the same as the ratio to the distance Lf2 from the condensing optical system 303 to the spot position.
  • FIG. 3A is a view for explaining the principle of the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 according to this embodiment.
  • a predetermined beam diameter is set from laser light by one optical system.
  • One optical system is a collimating optical system 202 for generating light to be collected from laser light having NA emitted from the opening end face of the optical fiber 201.
  • the beam diameter d on the heating object 210 can be adjusted by adjusting the distance D from the opening end face of the optical fiber 201 to the collimating optical system 202. . That is, in the present embodiment, the beam diameter d on the heating object 210 is not a complicated adjustment of the spot diameter, but the heating object 210 is arranged at a predetermined position where the beam diameter of the focused laser beam is ( This is realized by changing the condensing distance of the laser light at the position of the collimating optical system 202).
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the beam diameter on the heating object according to the present embodiment.
  • the beam diameter is enlarged when the laser beam condensing position is lengthened, and the beam diameter is reduced when the laser light condensing position is shortened.
  • the minor axis (beat width) of the beam diameter is adjusted to 1 mm to 4 mm, but is not limited to this.
  • the major axis direction of the beam diameter is expanded to 10 mm or 20 mm, it is realized by finely shaking the movable reflecting mirrors 204 and 205.
  • FIG. 3A the relationship between the distance D from the opening end face of the optical fiber 201 to the collimating optical system 202 and the beam diameter d on the heating object 210 is shown by specific numerical values.
  • FIG. 5A is a diagram showing a configuration of the laser heating assembly 510 according to the present embodiment.
  • the laser heating assembly 510 includes a melting laser heating control mechanism 511 and the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment.
  • the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment has a beam diameter based on the spot position of the laser beam melted by the melting laser heating control mechanism 511, the material of the heating object 210, the scanning speed, and the like. Set the beam position and execute adjustment.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration of a three-dimensional modeling apparatus 500 including the laser heating assembly 510 according to the present embodiment.
  • the same reference number is attached
  • the three-dimensional modeling apparatus 500 includes a laser heating assembly 510 including the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment, a recoater as the material supply control mechanism 520, and a model support base that descends in units of stacking thickness.
  • a control mechanism 530 includes a laser heating assembly 510 including the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment, a recoater as the material supply control mechanism 520, and a model support base that descends in units of stacking thickness.
  • the three-dimensional structure 542 is formed by melting and bonding the material to be a three-dimensional structure in a stack thickness unit.
  • FIG. 5B shows a three-dimensional structure 541 being stacked.
  • preheating is performed in order to increase the forming speed and prevent problems caused by rapid heating.
  • post-heating is performed in order to prevent problems caused by rapid cooling after heating.
  • the configuration of the three-dimensional modeling apparatus having the preheating or postheating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment is not limited to FIG. 5B.
  • FIG. 6A is a block diagram illustrating a configuration of a three-dimensional modeling system 600 including a three-dimensional modeling apparatus 500 according to the present embodiment. Components similar to those in FIGS. 5A and 5B are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the three-dimensional modeling system 600 includes a three-dimensional modeling apparatus 500 having the preheating or post-heating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment, and an information processing apparatus 610 that generates additive modeling data for additive modeling of the three-dimensional modeling model. .
  • the information processing apparatus 610 includes a communication control unit 611, a layered modeling data generation unit 612, a display unit 613, an operation unit 614, and a three-dimensional modeling model acquisition unit 615.
  • the communication control unit 611 controls communication with the 3D modeling apparatus 500 or another apparatus.
  • the additive manufacturing data generation unit 612 generates additive manufacturing data for the additive manufacturing of the three-dimensional modeling apparatus 500 from the data of the three-dimensional modeling model acquired by the three-dimensional modeling model acquisition unit 615.
  • the display unit 613 generates and displays the 3D modeling model, the layered modeling state, and the like acquired by the 3D modeling model acquisition unit 615 in the virtual space. In addition, a processing menu is displayed.
  • the operation unit 614 inputs an instruction such as acquisition of the data of the three-dimensional modeling model by the user, a generation unit of the layered modeling data, or parameters to be used.
  • the 3D modeling model acquisition unit 615 acquires the data of the 3D modeling model from the storage medium or from another device via the communication control unit 611.
  • the 3D modeling apparatus 500 includes a modeling control unit 601 and a layered modeling unit 602.
  • the modeling control unit 601 receives the layered modeling data of the three-dimensional modeling model from the information processing device 610, controls the layered modeling unit 602, and layer-models the three-dimensional modeled object.
  • the layered modeling unit 602 includes a material supply control mechanism 520, a laser heating control mechanism 511 for melting, a preheating or postheating laser heating control mechanism 200 of the present embodiment, and a model support support control mechanism 530.
  • the pre-heating or post-heating laser heating control mechanism 200 includes a laser heating control unit 220, a collimating optical system 202 as an irradiation range adjusting mechanism, and movable reflecting mirrors 204 and 205 as a condensing position adjusting mechanism. And having.
  • the data of the three-dimensional modeling model is generated outside, but may be generated by the information processing device 610. Further, the information processing apparatus 610 may be incorporated in the three-dimensional modeling apparatus 500.
  • FIG. 6B is a block diagram illustrating a configuration of the laser heating control unit 220 according to the present embodiment.
  • Laser heating control unit 220 may be realized by software, hardware, or a one-chip IC executed by a microprogram.
  • the laser heating control unit 220 includes a laser light intensity control unit 621, a laser drive driver 622, a collimating optical system position control unit 623, a position control driver 624, a reflector angle control unit 625, an angle control driver 626, An angle control driver 627.
  • the laser light intensity control unit 621 controls the intensity of the laser oscillated from the laser oscillator.
  • strength of a laser is set based on the material of the heating target object which carries out layered modeling, lamination
  • the laser drive driver 622 is a driver that drives the laser oscillator with the intensity set by the laser light intensity control unit 621.
  • the collimating optical system position control unit 623 controls the position of the collimating optical system for generating the beam diameter of the laser beam corresponding to the target irradiation area on the heating target.
  • the beam diameter of the laser beam is set based on the irradiation area and beat width by the melting laser heating control mechanism 511, the material of the heating object, the stacking thickness, the scanning speed, and the like. Note that the beam diameter of the laser light is usually set to be slightly wider than the beat width by the melting laser heating control mechanism 511.
  • the position control driver 624 is a driver that moves the collimating optical system 202 to the position set by the collimating optical system position control unit 623.
  • the reflector angle control unit 625 controls the target irradiation position of preheating or postheating on the object to be heated corresponding to the irradiation position by the laser heating control mechanism 511 for melting.
  • the target irradiation position of preheating or postheating is set based on the material of the heating object to be layered, the layer thickness, the scanning speed, and the like in addition to the irradiation position by the laser heating control mechanism 511 for melting.
  • the angle control driver 626 is a driver for setting the first movable reflecting mirror 204 to an angle set by the reflecting mirror angle control unit 625.
  • the angle control driver 627 is a driver for setting the second movable reflecting mirror 205 to an angle set by the reflecting mirror angle control unit 625.
  • the arrow to each control part is a feedback signal when performing the food back control. This is not necessary if food back control is not used.
  • each control unit of the laser heating control unit 220 is illustrated as not being connected to the outside, but a higher-level control unit, for example, the modeling control unit 601 performs integrated control. May be.
  • the change of the vertical distance from the object to be heated by the melting laser heating control mechanism 511 is not mentioned.
  • the collimating optical system position control unit 623 and the reflector angle control unit 625 are accompanied by the change of the vertical position. Requires further control.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a configuration of data used by the laser heating control unit 220 according to the present embodiment.
  • FIG. 7A is a target value setting table 710 used by each control unit in FIG. 6B to set a target value.
  • the target value 714 of the laser beam for melting and the target value 715 of the laser beam for preheating or postheating are stored based on the target layered object 711, the layered material 712, the layer thickness 713, and the like.
  • the melting laser beam target value 714 includes the beam diameter, scanning speed, laser beam intensity, and the like.
  • the target value 715 of the preheating or postheating laser beam includes the beam diameter, beam position, laser beam intensity, and the like.
  • the target value of each control unit may be calculated or calculated in advance and stored in a table and read.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a configuration of data used by the laser heating control unit 220 according to the present embodiment.
  • the data in FIG. 7B is used to determine parameters that realize each target value in FIG. 7A.
  • a beam diameter related parameter 720, a beam position related parameter 730, and a laser light intensity related parameter 740 are shown. Show.
  • the beam diameter related parameter 720 stores the distance 722 between the fiber end face and the collimating optical system for realizing the target beam diameter 721 and the collimating optical system position parameter 723 used for setting the distance 722. For the range that cannot be covered by the collimating optical system position parameter 723, the amplitude parameter 724 by the movable reflector is stored.
  • the beam position related parameter 730 stores an angle parameter 732 of the first movable reflector and an angle parameter 733 of the second movable reflector for realizing the target beam position 731.
  • the laser beam intensity related parameter 740 stores a laser drive parameter 742 for realizing the target laser beam intensity 741.
  • the parameters of each driver may be calculated by calculation or may be calculated in advance and stored in a table and read.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of the laser heating control unit 220 according to the present embodiment.
  • the laser heating control program shown in this flowchart is executed by a CPU (Central Processing Unit) of the laser heating control unit 220 in FIG. 6B using a memory to realize the functional configuration unit in FIG. 6B.
  • CPU Central Processing Unit
  • Laser heating control unit 220 acquires a target value for preheating or afterheating in step S801.
  • the laser heating control unit 220 calculates (or reads) the beam diameter and the beam position of the laser light based on the acquired preheating or postheating target value.
  • the laser heating control unit 220 executes collimator optical system position setting processing. If necessary, the amplitude of the movable reflecting mirror may be set.
  • the laser heating control unit 220 executes the angle setting process of the movable reflecting mirror. When the feedback process is not performed, the setting process of the laser heating control unit 220 ends.
  • the laser heating control unit 220 determines whether or not the target value is set in step S809. If not set to the target value, the laser heating control unit 220 returns to step S805 and repeats the setting process. If it is set to the target value, the setting process of the laser heating control unit 220 ends.
  • the beam diameter of the laser light on the heating object is controlled by one collimating optical system, and the beam position is controlled by a possible reflector, so that appropriate preheating and postheating can be performed with a simple operation. Can be adjusted.
  • a heating target to be preheated or postheated by moving the position of one collimating optical system composed of a plurality of lenses so as to adjust the distance from the opening end face of the optical fiber that transmits the laser light. Since the beam diameter on the surface of the object is controlled, an appropriate beam diameter can be created with a simple operation.
  • a fixed reflecting mirror and a movable reflecting mirror are provided between the collimating optical system and the surface of the object to be heated, and the beam position is controlled by adjusting the rotational position of the movable reflecting mirror. It is possible to set the correct beam position.
  • the desired beam diameter is ensured by shaking the beam with the movable reflecting mirror, so that various beam diameters can be made with a simple operation.
  • the intensity of the laser beam is controlled in consideration of the material to be heated, the object to be heated, the layer thickness, the beam diameter, the scanning speed, etc., so that more accurate preheating and postheating adjustments can be made with simple operations. can do.
  • the laser heating assembly according to this embodiment is different from the second embodiment in that the positional relationship between the laser heating mechanism for melting and the laser heating mechanism for preheating or postheating is reversed. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the laser heating assembly 910 according to this embodiment.
  • the same reference number is attached
  • FIG. 9 shows only the positional relationship between the configuration of FIG. 5A of the second embodiment and the laser heating control mechanism for melting 511 and the laser heating control mechanism for preheating or postheating 200 is reversed. It is the same.
  • the positional relationship between the melting laser heating mechanism and the preheating or postheating laser heating mechanism is not limited to the positional relationship shown in FIG.
  • the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention can also be applied to a case where an information processing program that implements the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server that downloads the program are also included in the scope of the present invention. . In particular, at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.

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Abstract

　本発明のレーザ加熱制御機構は、３次元造形において、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をする機構である。レーザ加熱制御機構（１００）は、加熱対象物（１１０）を予熱または後熱ためのレーザ加熱制御機構（１００）であって、レーザ光を伝送して開口端面（１０１ａ）から放射する光ファイバ（１０１）と、開口端面（１０１ａ）から放射されたレーザ光を加熱対象物（１１０）上に集光するコリメート光学系（１０２）と、レーザ光が加熱対象物（１１０）上を所定のビーム径で照射するように、レーザ光の照射軸に沿った、開口端面とコリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整機構（１０３）と、を備える。

Description

レーザ加熱制御機構、レーザ加熱制御方法、レーザ加熱制御プログラムおよび３次元造形装置
　本発明は、３次元造形装置における予熱用または後熱用のレーザ加熱の技術に関する。
　上記技術分野において、特許文献１には、レーザ光をコリメート用のレンズで平行光とし、その後、焦点位置調整用のレンズで集光して、光硬化性樹脂を照射して光造形を行なう技術が開示されている。また、特許文献２には、１つのレーザ光を異なる凸レンズで高エネルギーレーザー光と低エネルギーレーザーとに分割して、高エネルギーレーザー光を金属粉の溶融用に使用し、低エネルギーレーザー光を金属粉の予熱用または後熱用に使用する技術が開示されている。
特開平１０－１２８８５４号公報 特開２００２－０６９５０７号公報
　しかしながら、上記特許文献１に記載の技術を予熱や後熱に必要となるレーザ光の照射範囲の調整に適用すると、コリメート用のレンズおよび焦点位置調整用のレンズの調整が必要であり、利便性が悪い。また、特許文献２に開示の技術では、予熱、溶融および後熱の調整が一体であり、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をすることができなかった。
　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る機構は、
　加熱対象物を予熱または後熱ためのレーザ加熱制御機構であって、
　レーザ光を伝送して開口端面から放射する光ファイバと、
　前記開口端面から放射された前記レーザ光を加熱対象物上に集光するコリメート光学系と、
　前記レーザ光が前記加熱対象物上を所定のビーム径で照射するように、前記レーザ光の照射軸に沿った、前記開口端面と前記コリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整機構と、
　を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る３次元造形装置は、
　上記記載のレーザ加熱制御機構を有する。
　上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、
　レーザ光を伝送して開口端面から放射する光ファイバと、前記開口端面から放射された前記レーザ光を、加熱対象物上に集光するコリメート光学系と、を備え、加熱対象物を予熱するまたは後熱するためのレーザ加熱機構におけるレーザ加熱制御方法であって、
　前記レーザ光が前記加熱対象物上を所定のビーム径で照射するように、前記レーザ光の照射軸に沿った、前記開口端面と前記コリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整ステップと、
　前記コリメート光学系と前記加熱対象物との間にある反射鏡によって、前記レーザ光の前記加熱対象物上の集光位置を調整する集光位置調整ステップと、
　を含む。
　上記目的を達成するため、本発明に係るプログラムは、
　レーザ光を伝送して開口端面から放射する光ファイバと、前記開口端面から放射された前記レーザ光を、加熱対象物上に集光するコリメート光学系と、を備え、加熱対象物を予熱するまたは後熱するためのレーザ加熱機構におけるレーザ加熱制御プログラムであって、
　前記レーザ光が前記加熱対象物上を所定のビーム径で照射するように、前記レーザ光の照射軸に沿った、前記開口端面と前記コリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整ステップと、
　前記コリメート光学系と前記加熱対象物との間にある反射鏡によって、前記レーザ光の前記加熱対象物上の集光位置を調整する集光位置調整ステップと、
　をコンピュータに実行させる。
　本発明によれば、３次元造形において、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をすることができる。
本発明の第１実施形態に係るレーザ加熱制御機構の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構の原理を説明する図である。 前提技術に係るレーザ加熱制御機構の原理を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る加熱対象物上のビーム径を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリを有する３次元造形装置の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る３次元造形装置を含む３次元造形システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱制御部が使用するデータの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱制御部が使用するデータの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱制御部の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリの構成を示す図である。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としてのレーザ加熱制御機構１００について、図１を用いて説明する。レーザ加熱制御機構１００は、加熱対象物を予熱または後熱するための機構である。
　図１に示すように、レーザ加熱制御機構１００は、光ファイバ１０１と、コリメート光学系１０２と、照射範囲調整機構１０３と、を含む。光ファイバ１０１は、レーザ光を伝送して開口端面１０１ａから放射する。コリメート光学系１０２は、開口端面１０１ａから放射されたレーザ光を加熱対象物１１０上に集光する。照射範囲調整機構１０３は、レーザ光が加熱対象物１１０上を所定のビーム径で照射するように、レーザ光の照射軸に沿った、開口端面１０１ａとコリメート光学系１０２との距離Ｄを調整する。
　本実施形態によれば、３次元造形において、１つのコリメート光学系により加熱対象物上のレーザ光のビーム径を制御するので、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をすることができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係るレーザ加熱制御機構とそれを使用する３次元造形装置について説明する。本実施形態に係るレーザ加熱制御機構は、複数レンズで構成された１つのコリメート光学系の位置を、レーザ光を伝送する光ファイバの開口端面との距離を調整するように移動することによって、予熱または後熱する加熱対象物の表面におけるビーム径を制御する。また、コリメート光学系と加熱対象物の表面との間に、固定反射鏡と可動反射鏡を設け、可動反射鏡の回転位置を調整することにより、ビーム位置を制御する。また、ビーム径が所望の径に満たない場合は、可動反射鏡によりビームを振ることで所望のビーム径を確保する。さらに、加熱対象物の材料や造形物、積層厚さ、ビーム径や走査速度などを考慮して、レーザ光の強度を制御する。
　《予熱または後熱用レーザ加熱制御機構》
　（構成）
　図２は、本実施形態に係る予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構２００の構成を示す図である。本実施形態に係る予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構２００は、レーザ光で材料を溶融しながら３次元造形物を生成する３次元造形装置において、溶融用レーザ加熱制御機構とは別に設けた予熱または後熱用の制御機構である。なお、図２には、レーザ光発振器は図示されていないが、発振されるレーザ光は、加熱対象物を溶融する溶融用レーザ光よりもエネルギーが低い、予熱用レーザ光または後熱用レーザ光である。
　予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構２００は、光ファイバ２０１と、コリメート光学系２０２と、固定反射鏡２０３と、第１可動反射鏡２０４と、第２可動反射鏡２０５と、を備える。光ファイバ２０１は、レーザ光発振器から発振されたレーザ光を伝送して、開口端面からコリメート光学系２０２に放射する。コリメート光学系２０２は、光ファイバ２０１の開口端面から放射されたレーザ光をコリメートする。固定反射鏡２０３は、コリメート光学系２０２でコリメートされたレーザ光の方向を垂直方向から水平方向に反射する。第１可動反射鏡２０４および第２可動反射鏡２０５は、固定反射鏡２０３からの水平方向のレーザ光を、加熱対象物２１０の溶融位置と関連する予熱または後熱位置に向けて反射する。
　また、予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構２００は、レーザ光を加熱対象物２１０の予熱または後熱位置に集光するために、コリメート光学系２０２の位置と、第１可動反射鏡２０４および第２可動反射鏡２０５の角度を調整するレーザ加熱制御部２２０を備える。レーザ加熱制御部２２０は、ソフトウェアで制御されるものであっても、ハードウェアで構成されたものであっても、マイクロプログラムで制御される１チップＩＣであってもよい。レーザ加熱制御部２２０は、コリメート光学系駆動部２３０を制御してコリメート光学系２０２を移動させ、光ファイバ２０１の開口端面との距離を調整することにより、加熱対象物２１０上の予熱または後熱のレーザ光のビーム径を設定する。また、レーザ加熱制御部２２０は、第１可動反射鏡駆動部２４０を制御して第１可動反射鏡２０４を回転させ、レーザ光の加熱対象物２１０上のビーム位置を図２において左右方向に移動することにより、加熱対象物２１０上の予熱または後熱のレーザ光のビーム位置を設定する。また、レーザ加熱制御部２２０は、第２可動反射鏡駆動部２５０を制御して第２可動反射鏡２０５を回転させ、レーザ光の加熱対象物２１０上のビーム位置を図２において紙面の前奥方向に移動することにより、加熱対象物２１０上の予熱または後熱のレーザ光のビーム位置を設定する。
　なお、図２においては、コリメート光学系２０２を３枚のレンズにより構成しているが、これに限定されない。１枚のレンズにより実現しても、他の枚数のレンズで実現してもよい。
　（前提技術）
　図３Ａを参照して、本実施形態における１つのコリメート光学系によるレーザ光のビーム径の設定を説明する前に、従来から行なわれてきたレーザ光のビーム径を設定する前提技術を説明する。
　図３Ｂは、前提技術に係るレーザ加熱制御機構の原理を説明する図である。図３Ｂにおいては、２つの光学系によってレーザ光から所定のビーム径を設定する。２つの光学系は、光ファイバ３０１の開口端面から放射された開口数(Numerical Aperture:ＮＡ)を有するレーザ光から平行光を生成するためのコリメート光学系３０２と、平行光を集光するための集光光学系３０３と、である。
　かかる２つの光学系によるレーザ光のスポット化においては、光ファイバ３０１の開口端面のコア径ｃと、スポット径ｄとの比は、光ファイバ３０１の開口端面からコリメート光学系３０２までの距離Ｌf1と、集光光学系３０３からスポット位置までの距離Ｌf2との比と同じである。
　しかしながら、図３Ｂのレーザ光の集光機構においては、光ファイバ３０１の開口端面からスポット位置までの間に２つの光学系を設けるため、ある長さ以上の距離を必要とする。また、同じスポット位置でのスポット径を調整するためには、２つの光学系の変更や複雑な位置調整が必要となり、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をすることができない。
　（原理）
　図３Ａは、本実施形態に係る予熱用または後熱用レーザ加熱制御機構２００の原理を説明する図である。図３Ａにおいては、１つの光学系によってレーザ光から所定のビーム径を設定する。１つの光学系は、光ファイバ２０１の開口端面から放射されたＮＡを有するレーザ光から集光する光を生成するためのコリメート光学系２０２である。
　かかる１つの光学系によるレーザ光のスポット化においては、光ファイバ２０１の開口端面からコリメート光学系２０２までの距離Ｄを調整することによって、加熱対象物２１０上のビーム径ｄを調整することができる。すなわち、本実施形態においては、加熱対象物２１０上のビーム径ｄはスポット径の複雑な調整ではなく、集光しているレーザ光のビーム径が所定の位置に加熱対象物２１０を配置する（レーザ光の集光距離をコリメート光学系２０２の位置で変化させる）ことによって実現する。
　（ビーム径）
　図４は、本実施形態に係る加熱対象物上のビーム径を説明する図である。図４のように、レーザ光の集光位置を長くすればビーム径が拡大し、レーザ光の集光位置を短くすればビーム径が縮小する。本実施形態においては、ビーム径の短径（ビート幅）を１mm～４mmで調整するが、これに限定されない。後述するが、ビーム径の長径方向を１０mmや２０mmに拡大する場合には、可動反射鏡２０４，２０５を細かく振ることによって実現する。
　なお、図３Ａには、具体的な数値により、光ファイバ２０１の開口端面からコリメート光学系２０２までの距離Ｄと、加熱対象物２１０上のビーム径ｄとの関係を示している。
　（ビーム径ｄと光ファイバ開口端面からコリメート光学系間の距離Ｄの関係式）
・照射スポット（楕円）の短径近似値
ｄs = (Ｌ12+Ｌ22)1/2
・途中算出数値
Ｌ1 = ｃ×ｍ
Ｌ2 = Ｄ×｛ｍ×(ｍ－１)｝×２×ａ／ｍ, Ｄ = ｚ－ｚ0
・変数・変数
ｚ …ピント調整ステージの座標値[mm]
ｚ0 …ピント調整ステージの基準座標[mm]
ｍ  = 4.7  …光学系倍率
ａ  = 0.1  …ファイバ出射ＮＡ(1/e2)
ｃ  = 0.2  …ファイバコア径
　《レーザ加熱アッセンブリ》
　図５Ａは、本実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリ５１０の構成を示す図である。なお、図５Ａにおいて、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明は省略する。また、図５Ａの構成は一例であり、この構成に限定されない。
　レーザ加熱アッセンブリ５１０は、溶融用レーザ加熱制御機構５１１と、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００とを備える。本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００は、溶融用レーザ加熱制御機構５１１により溶融されるレーザ光のスポット位置と、加熱対象物２１０の材料や走査速度などに基づいて、ビーム径とビーム位置を設定して調整を実行する。
　《３次元造形装置》
　図５Ｂは、本実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリ５１０を有する３次元造形装置５００の構成を示す図である。なお、図５Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明は省略する。
　３次元造形装置５００は、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００を備えるレーザ加熱アッセンブリ５１０と、材料供給制御機構５２０としてのリコータと、積層厚さ単位で下降する造形物支持台制御機構５３０と、を有する。
　３次元造形物５４２は、積層厚さ単位で材料を３次元造形物となる範囲を溶融して結合することにより、造形される。図５Ｂには、積層中の３次元造形物５４１が図示されている。
　かかる３次元積層造形において、造形速度を上げ、かつ、急激な加熱により発生する問題を防止するために予熱が行なわれる。また、加熱後の急激な冷却により発生する問題を防止するため後熱が行なわれる。
　なお、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００を有する３次元造形装置の構成は、図５Ｂに限定されない。
　《３次元造形システム》
　図６Ａは、本実施形態に係る３次元造形装置５００を含む３次元造形システム６００の構成を示すブロック図である。なお、図５Ａおよび図５Ｂと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明は省略する。
　３次元造形システム６００は、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００を有する３次元造形装置５００と、３次元造形モデルの積層造形ための積層造形データを生成する情報処理装置６１０と、を備える。
　情報処理装置６１０は、通信制御部６１１と、積層造形データ生成部６１２と、表示部６１３と、操作部６１４と、３次元造形モデル取得部６１５と、を備える。通信制御部６１１は、３次元造形装置５００あるいは他の装置との通信を制御する。積層造形データ生成部６１２は、３次元造形モデル取得部６１５が取得した３次元造形モデルのデータから３次元造形装置５００が積層造形するための積層造形データを生成する。表示部６１３は、３次元造形モデル取得部６１５が取得した３次元造形モデルや積層造形状態などを仮想空間に生成して表示する。また、処理メニューなども表示する。操作部６１４は、ユーザによる３次元造形モデルのデータの取得や積層造形データの生成部などの指示、あるいは、使用するパラメータなどを入力する。３次元造形モデル取得部６１５は、記憶媒体から、あるいは、通信制御部６１１を介して他の装置から、３次元造形モデルのデータを取得する。
　３次元造形装置５００は、造形制御部６０１と、積層造形部６０２とを備える。造形制御部６０１は、情報処理装置６１０から３次元造形モデルの積層造形データを受信して、積層造形部６０２を制御して、３次元造形物を積層造形する。積層造形部６０２は、材料供給制御機構５２０と、溶融用レーザ加熱制御機構５１１と、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００と、造形物支持台制御機構５３０と、を備える。そして、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００は、レーザ加熱制御部２２０と、照射範囲調整機構としてのコリメート光学系２０２と、集光位置調整機構としての可動反射鏡２０４，２０５と、を有する。
　なお、図６Ａにおいては、３次元造形モデルのデータは外部で生成されたが、情報処理装置６１０によって生成されてもよい。また、３次元造形装置５００に情報処理装置６１０が組み込まれてもよい。
　《レーザ加熱制御部の構成》
　図６Ｂは、本実施形態に係るレーザ加熱制御部２２０の構成を示すブロック図である。なお、レーザ加熱制御部２２０は、ソフトウェアで実現されるものであっても、ハードウェアで実現されるものであっても、マイクロプログラムで実行される１チップＩＣで実現されてもよい。
　レーザ加熱制御部２２０は、レーザ光強度制御部６２１と、レーザ駆動ドライバ６２２と、コリメート光学系位置制御部６２３と、位置制御ドライバ６２４と、反射鏡角度制御部６２５と、角度制御ドライバ６２６と、角度制御ドライバ６２７と、を有する。
　レーザ光強度制御部６２１は、レーザ発振器から発振するレーザの強度を制御する。なお、レーザの強度は、積層造形する加熱対象物の材料、積層厚さ、走査速度、および、加熱対象物上の照射面積などに基づいて、設定される。レーザ駆動ドライバ６２２は、レーザ光強度制御部６２１が設定した強度でレーザ発振器を駆動するドライバである。
　コリメート光学系位置制御部６２３は、加熱対象物上の目標照射面積に対応するレーザ光のビーム径を生成するための、コリメート光学系の位置を制御する。レーザ光のビーム径は、溶融用レーザ加熱制御機構５１１による照射面積やビート幅、加熱対象物の材料、積層厚さ、および走査速度などに基づいて、設定される。なお、レーザ光のビーム径は、通常、溶融用レーザ加熱制御機構５１１によるビート幅より多少広く設定される。位置制御ドライバ６２４は、コリメート光学系位置制御部６２３が設定した位置にコリメート光学系２０２を移動させるドライバである。
　反射鏡角度制御部６２５は、溶融用レーザ加熱制御機構５１１による照射位置に対応して、加熱対象物上の予熱または後熱の目標照射位置を制御する。予熱または後熱の目標照射位置は、溶融用レーザ加熱制御機構５１１による照射位置の外、積層造形する加熱対象物の材料、積層厚さ、および、走査速度などに基づいて、設定される。角度制御ドライバ６２６は、第１可動反射鏡２０４を反射鏡角度制御部６２５が設定した角度にするためのドライバである。角度制御ドライバ６２７は、第２可動反射鏡２０５を反射鏡角度制御部６２５が設定した角度にするためのドライバである。
　なお、各制御部への矢印は、フードバック制御を行なう場合のフィードバック信号である。フードバック制御をしない場合には、必要ない。
　また、図６Ｂにおいては、レーザ加熱制御部２２０の各制御部が外部と接続していないように図示されているが、さらに上位の制御部、例えば、造形制御部６０１が統合的な制御を行なってもよい。
　また、上記説明では、溶融用レーザ加熱制御機構５１１による加熱対象物との垂直距離の変更については触れなかった。しかし、溶融用レーザ光の照射範囲の制御にかかる加熱対象物との垂直距離の変更をする場合には、その垂直位置変更に伴って、コリメート光学系位置制御部６２３や反射鏡角度制御部６２５は、さらに制御を必要とする。
　（データ構成）
　図７Ａは、本実施形態に係るレーザ加熱制御部２２０が使用するデータの構成を示す図である。図７Ａは、図６Ｂの各制御部が目標値を設定するために使用される目標値設定テーブル７１０である。
　図７Ａにおいては、目標とする積層造形物７１１、積層材料７１２、積層厚さ７１３などに基づいて、溶融用レーザ光の目標値７１４と、予熱または後熱用レーザ光の目標値７１５とを記憶する。溶融用レーザ光の目標値７１４には、ビーム径、走査速度、レーザ光の強度などが含まれる。予熱または後熱用レーザ光の目標値７１５には、ビーム径、ビーム位置、レーザ光の強度などが含まれる。
　かかる各制御部の目標値は、演算によって算出されても、あらかじめ算出してテーブルに保持しておき、読み出してもよい。
　図７Ｂは、本実施形態に係るレーザ加熱制御部２２０が使用するデータの構成を示す図である。図７Ｂのデータは、図７Ａの各目標値を実現するパラメータを決定するために使用される。なお、図７Ｂには、本実施形態の予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００に関連するパラメータとして、ビーム径関連パラメータ７２０と、ビーム位置関連パラメータ７３０と、レーザ光強度関連パラメータ７４０と、を示す。
　ビーム径関連パラメータ７２０は、目標のビーム径７２１を実現するための、ファイバ端面とコリメート光学系との距離７２２、そして、その距離７２２の設定に使用されるコリメート光学系位置パラメータ７２３を記憶する。また、コリメート光学系位置パラメータ７２３ではカバーできない範囲については、可動反射鏡による振幅パラメータ７２４を記憶する。
　ビーム位置関連パラメータ７３０は、目標のビーム位置７３１を実現するための、第１可動反射鏡の角度パラメータ７３２と、第２可動反射鏡の角度パラメータ７３３とを記憶する。
　レーザ光強度関連パラメータ７４０は、目標のレーザ光の強度７４１を実現するための、レーザ駆動パラメータ７４２を記憶する。
　かかる各ドライバのパラメータは、演算によって算出されても、あらかじめ算出してテーブルに保持しておき、読み出してもよい。
　《レーザ加熱制御部の処理手順》
　図８は、本実施形態に係るレーザ加熱制御部２２０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートで示したレーザ加熱制御プログラムは、図６Ｂのレーザ加熱制御部２２０のＣＰＵ(Central Processing Unit)がメモリを使用して実行し、図６Ｂの機能構成部を実現する。
　レーザ加熱制御部２２０は、ステップＳ８０１において、予熱または後熱用の目標値を取得する。次に、レーザ加熱制御部２２０は、ステップＳ８０３において、取得した予熱または後熱用の目標値に基づいて、レーザ光のビーム径およびビーム位置を算出する（あるいは、読み出す）。そして、レーザ加熱制御部２２０は、ステップＳ８０５において、コリメータ光学系の位置設定処理を実行する。なお、必要であれば、可動反射鏡の振幅設定を行なってもよい。レーザ加熱制御部２２０は、ステップＳ８０７において、可動反射鏡の角度設定処理を実行する。フィードバック処理を行なわない場合は、レーザ加熱制御部２２０の設定処理を終了する。
　フィードバック処理を行なう場合は、続いて、レーザ加熱制御部２２０は、ステップＳ８０９において、目標値に設定されたか否かを判定する。目標値に設定されてなければ、レーザ加熱制御部２２０は、ステップＳ８０５に戻って、設定処理を繰り返す。目標値に設定されていれば、レーザ加熱制御部２２０の設定処理を終了する。
　本実施形態によれば、１つのコリメート光学系により加熱対象物上のレーザ光のビーム径を制御し、かつ、可能反射鏡でビーム位置を制御するので、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をすることができる。
　具体的には、複数レンズで構成された１つのコリメート光学系の位置を、レーザ光を伝送する光ファイバの開口端面との距離を調整するように移動することにより、予熱または後熱する加熱対象物の表面におけるビーム径を制御するので、簡単な操作で適切なビーム径を作ることができる。
　また、コリメート光学系と加熱対象物の表面との間に、固定反射鏡と可動反射鏡を設け、可動反射鏡の回転位置を調整することにより、ビーム位置を制御するので、簡単な操作で適切なビーム位置への設定ができる。
　また、ビーム径が所望の径に満たない場合は、可動反射鏡によりビームを振ることで所望のビーム径を確保するので、簡単な操作で多様なビーム径を作ることができる。
　さらに、加熱対象物の材料や造形物、積層厚さ、ビーム径や走査速度などを考慮して、レーザ光の強度を制御するので、簡単な操作でより精度の高い予熱や後熱の調整をすることができる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリについて説明する。本実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリは、上記第２実施形態と比べると、溶融用レーザ加熱機構と予熱または後熱用レーザ加熱機構との位置関係が逆である点で異なる。その他の構成および動作は、第２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。
　《レーザ加熱アッセンブリ》
　図９は、本実施形態に係るレーザ加熱アッセンブリ９１０の構成を示す図である。なお、図５Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、説明を省略する。
　図９は、第２実施形態の図５Ａの構成と、溶融用レーザ加熱制御機構５１１と予熱または後熱用レーザ加熱制御機構２００との位置関係が逆になったのみで、他の構成要素は同様である。
　なお、図９の位置関係に限らず、溶融用レーザ加熱機構と予熱または後熱用レーザ加熱機構との位置関係は自在に設定が可能である。
　本実施形態によれば、溶融用レーザ加熱機構と予熱または後熱用レーザ加熱機構との位置関係を自在に変更しても、簡単な操作で適切な予熱や後熱の調整をすることができる。
　［他の実施形態］
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (7)

  1. 　加熱対象物を予熱または後熱ためのレーザ加熱制御機構であって、
    　レーザ光を伝送して開口端面から放射する光ファイバと、
    　前記開口端面から放射された前記レーザ光を加熱対象物上に集光するコリメート光学系と、
    　前記レーザ光が前記加熱対象物上を所定のビーム径で照射するように、前記レーザ光の照射軸に沿った、前記開口端面と前記コリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整機構と、
    　を備えるレーザ加熱制御機構。
  2. 　前記照射範囲調整機構は、固定された前記開口端面に対して、前記コリメート光学系の位置を調整する、請求項１に記載のレーザ加熱制御機構。
  3. 　前記レーザ光は、前記加熱対象物を溶融する溶融用レーザ光よりもエネルギーが低い、予熱用レーザ光または後熱用レーザ光である、請求項１または２に記載のレーザ加熱制御機構。
  4. 　前記コリメート光学系と前記加熱対象物との間にあって、前記レーザ光の前記加熱対象物上の集光位置を調整する集光位置調整機構、をさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ加熱制御機構。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザ加熱制御機構と、
    　前記加熱対象物を溶融するための溶融用レーザ加熱制御機構と、を有する３次元造形装置。
  6. 　レーザ光を伝送して開口端面から放射する光ファイバと、前記開口端面から放射された前記レーザ光を、加熱対象物上に集光するコリメート光学系と、を備え、加熱対象物を予熱するまたは後熱するためのレーザ加熱機構におけるレーザ加熱制御方法であって、
    　前記レーザ光が前記加熱対象物上を所定のビーム径で照射するように、前記レーザ光の照射軸に沿った、前記開口端面と前記コリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整ステップと、
    　前記コリメート光学系と前記加熱対象物との間にある反射鏡によって、前記レーザ光の前記加熱対象物上の集光位置を調整する集光位置調整ステップと、
    　を含むレーザ加熱制御方法。
  7. 　レーザ光を伝送して開口端面から放射する光ファイバと、前記開口端面から放射された前記レーザ光を、加熱対象物上に集光するコリメート光学系と、を備え、加熱対象物を予熱するまたは後熱するためのレーザ加熱機構におけるレーザ加熱制御プログラムであって、
    　前記レーザ光が前記加熱対象物上を所定のビーム径で照射するように、前記レーザ光の照射軸に沿った、前記開口端面と前記コリメート光学系との距離を調整する照射範囲調整ステップと、
    　前記コリメート光学系と前記加熱対象物との間にある反射鏡によって、前記レーザ光の前記加熱対象物上の集光位置を調整する集光位置調整ステップと、
    　をコンピュータに実行させるレーザ加熱制御プログラム。
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