(57)【要約】【課題】三次元造形物の製造方法において、チャンバ内のヒュームの除去を容易に行なうことができ、光ビームの照射位置精度及び加工精度を良くする。【解決手段】積層造形装置１は、粉末層形成部３と、光ビーム照射部４と、粉末層３２が形成される固定されたベース２２と、ベース２２の外周を囲むと共に上昇下降自在な昇降枠３４と、上面に光ビームを透過するウィンドウ３６ａを有し且つ下面が開放されて昇降枠３４上に配されてチャンバＣを形成する覆い枠３６と、雰囲気ガスを供給するガスタンク７１とを備える。昇降枠３４を下降させることによりチャンバＣの容積を減少させ、覆い枠３６内に発生したヒュームを排気し、雰囲気ガスとの置換を行なう。チャンバＣの容積が減少しているので、ヒュームの除去を容易に行なうことができ、光ビームＬの照射位置精度及び加工精度が良くなる。【選択図】図１
2010265521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質又は有機質の粉末材料を供給して粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層に光ビームを照射して該粉末層を焼結又は溶融固化させ固化層を形成する固化層形成工程とを繰り返すことにより固化層を積層する積層造形装置を用いて、三次元形状造形物を造形する三次元形状造形物の製造方法において、
前記積層造形装置は、前記粉末層形成工程を実施する粉末層形成手段と、前記光ビームを照射する光ビーム照射部と、前記粉末層及び固化層が上面側に形成される固定されたベースと、前記ベースの外周を囲むと共に該ベースに対して上昇下降自在な昇降枠と、前記昇降枠を上昇下降させる昇降駆動手段と、上面に光ビームを透過するウィンドウを有し、且つ下面が開放されて前記昇降枠上に配されてチャンバを形成する覆い枠と、前記覆い枠内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、を備え、
前記昇降枠を下降させることにより前記チャンバの容積を減少させ前記覆い枠内に発生したヒュームを排気し、該昇降枠を上昇させることにより該チャンバの容積を増加させ雰囲気ガス供給手段から雰囲気ガスの給気を行うことを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記覆い枠に配された排気口及び給気口を介して行なわれることを特徴とする請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記チャンバ内のヒューム量に基づいて制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記光ビームの照射開始からの時間に基づいて行なわれることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中における前記昇降枠の下降速度、上昇速度及び雰囲気ガスの供給量は、前記チャンバ内の圧力に基づいて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項６】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中における前記昇降枠の下降速度、上昇速度及び雰囲気ガスの供給量は、前記チャンバ内の酸素濃度に基づいて制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項７】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記光ビームの照射中に行われることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項８】
前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中は、前記ウィンドウの下面を覆うシャッタが閉じられることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質又は有機質の粉末材料に光ビームの照射を行なう三次元形状造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、材料粉末で形成した粉末層に光ビームを照射して焼結又は溶融固化させて固化層を形成し、この固化層の上に新たな粉末層を形成して光ビームを照射することで固化層を形成するということを繰り返して三次元形状造形物を製造する製造方法が知られている。
【０００３】
このような製造方法において、造形物の加工精度を良くするために、固定されたベースと、ベースの周囲を囲い上昇下降自在な昇降枠と、上面に光ビームを透過するウィンドウを有し、且つ下面が開放されて昇降枠上に配されて粉末層を覆いチャンバを形成する覆い枠とを備えた造形装置を用いた製造方法が知られている（例えば特許文献１参照）。このような製造方法では、ベース上に粉末層と固化層が形成され、昇降枠の上昇と固化層の積層が繰り返されることにより造形物が形成される。このように、造形物が載っているベースが固定されて移動しないので、加工精度が良くなる。
【０００４】
しかしながら、このような製造方法においては、焼結又は溶融固化時に発生するヒュームがチャンバ内に充満され易く、ウィンドウにもヒュームが付着し易い。このチャンバ内には雰囲気ガスが供給されているがヒュームと置換されるのに時間を要し、この充満したヒュームやウィンドウに付着したヒュームによって光ビームが散乱するので、光ビームの出力や集光度が低下したり、光ビームの照射位置精度が低下するために加工精度が低下してしまう。また、ウィンドウに付着したヒュームに光ビームが吸収されてウィンドウの温度が上昇し、ウィンドウが熱変形すると照射位置精度が更に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−７６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題を解消するものであり、チャンバ内のヒュームの除去を容易に行なうことができ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好な三次元造形物の製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、無機質又は有機質の粉末材料を供給して粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層に光ビームを照射して該粉末層を焼結又は溶融固化させ固化層を形成する固化層形成工程とを繰り返すことにより固化層を積層する積層造形装置を用いて、三次元形状造形物を造形する三次元形状造形物の製造方法において、前記積層造形装置は、前記粉末層形成工程を実施する粉末層形成手段と、前記光ビームを照射する光ビーム照射部と、前記粉末層及び固化層が上面側に形成される固定されたベースと、前記ベースの外周を囲むと共に該ベースに対して上昇下降自在な昇降枠と、前記昇降枠を上昇下降させる昇降駆動手段と、上面に光ビームを透過するウィンドウを有し、且つ下面が開放されて前記昇降枠上に配されてチャンバを形成する覆い枠と、前記覆い枠内に雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段と、を備え、前記昇降枠を下降させることにより前記チャンバの容積を減少させ前記覆い枠内に発生したヒュームを排気し、該昇降枠を上昇させることにより該チャンバの容積を増加させ雰囲気ガス供給手段から雰囲気ガスの給気を行うものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記覆い枠に配された排気口及び給気口を介して行なわれるものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記チャンバ内のヒューム量に基づいて制御されるものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記光ビームの照射開始からの時間に基づいて行なわれるものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中における前記昇降枠の下降速度、上昇速度及び雰囲気ガスの供給量は、前記チャンバ内の圧力に基づいて制御されるものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中における前記昇降枠の下降速度、上昇速度及び雰囲気ガスの供給量は、前記チャンバ内の酸素濃度に基づいて制御されるものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気は、前記光ビームの照射中に行われるものである。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法において、前記ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中は、前記ウィンドウの下面を覆うシャッタが閉じられるものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、覆い枠が載せられた昇降枠をベースに対して下降させてチャンバの容積を減少させるので、ヒュームと雰囲気ガスとの置換が速やかに行なわれ、ヒュームの除去を容易に行なうことができ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、排気口からヒュームが排気され、給気口から雰囲気ガスが給気されるので、ヒュームと雰囲気ガスとの置換が速やかに行なわれ、ヒュームの除去を容易に行なうことができ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、覆い枠内のヒューム量に基づいて、ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気が制御されるので、ヒュームの除去が正確に行なわれ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、光ビームの照射開始からの時間に基づいて、ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気が制御されるので、センサ等を配置することなく低コストで光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、チャンバ内の圧力が所定値になるように、昇降枠の下降速度、上昇速度及び雰囲気ガスの供給量の少なくともいずれかが制御されることにより、チャンバ内の圧力変動に起因してチャンバ内のエアーの流れが乱れることが少なくなり、従って、材料粉末の散乱が抑えられ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。また、チャンバ内の圧力が極めて低いと、外部から大気が侵入して材料粉末が酸化し、造形物の強度が低下するが、そのようなことがなくなって、大気の侵入が抑えられ、造形物の強度低下が防止される。
【００２０】
請求項６の発明によれば、チャンバ内の酸素濃度に基づいて、昇降枠の下降速度、上昇速度及び雰囲気ガスの供給量が制御されるので、チャンバ内への大気の侵入が防止され、酸化による造形物の強度低下が防止される。
【００２１】
請求項７の発明によれば、昇降枠の下降及び上昇によるヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中に光ビームの照射を行うので、光ビームの照射が停止されず製造効率が高くなる。
【００２２】
請求項８の発明によれば、ヒュームの排気及び雰囲気ガスの給気中にウィンドウの下面を覆うシャッタが閉じられるので、材料粉末やヒュームのウィンドウへの付着による光ビームの散乱が抑えられ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る製造方法に用いる積層造形装置の構成図。
【図２】（ａ）乃至（ｅ）は同製造方法を時系列に示す図。
【図３】同製造方法のフロー図。
【図４】同製造方法により製造される造形物を時系列に示す図。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は同製造方法におけるヒュームの排気動作を時系列に示す図。
【図６】（ａ）乃至（ｃ）は同製造方法における照射面からウィンドウまでの高さと照射位置のズレとの関係を示す図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は本実施形態の変形例に係る製造方法に用いる積層造形装置の覆い枠の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の一実施形態に係る三次元造形物の製造方法について図面を参照して説明する。図１は、同製造方法に用いられる積層造形装置（以下、本装置と記す）の構成を示す。本装置１は、三次元形状の造形物１１を造形する造形部２と、材料粉末３１を供給して粉末層３２を形成する粉末層形成部（粉末層形成手段）３と、粉末層３２に光ビームＬを照射して固化層３３を形成する光ビーム照射部４と、造形物１１の周囲を切削する切削除去部５と、各部の動作を制御する制御部６とを備えている。粉末層３２は、光ビームＬが照射されることにより、焼結又は溶融固化され、固化層３３となる。また、本装置１は、粉末層形成部３に雰囲気ガスを供給するガスタンク（雰囲気ガス供給手段）７１と、雰囲気ガスを回収するガス回収装置７２とを備えている。
【００２５】
造形部２は、マシニングテーブル２１と、マシニングテーブル２１の上に設けられているベース２２と、ベース２２の上にセッティングされて粉末層３２が敷かれる造形プレート２３を有している。材料粉末３１は、例えば平均粒径２０μｍの球形の鉄粉である。造形プレート２３は、材料粉末３１と類似の材質であるか、又は溶融固化した材料粉末３１と密着する材質であればよい。
【００２６】
粉末層形成部３は、ベース２２の周囲を囲む昇降枠３４と、昇降枠３４を上昇下降させる昇降駆動部３４ａ（昇降駆動手段）と、材料粉末３１を保有する粉末供給部３５と、昇降枠３４上に配されて粉末層３２を覆いチャンバＣを形成する覆い枠３６を有している。粉末供給部３５と覆い枠３６とは隣接して設けられている。
【００２７】
昇降枠３４は上面が平面であり、この平面上を粉末供給部３５及び覆い枠３６が矢印Ａ方向にスライド移動する。また、昇降枠３４は、ベース２２に供給された粉末層３２を周囲から保持している。粉末供給部３５は下方に開口した供給口３５ａを有しており、供給口３５ａのスライド方向にブレード３５ｂが設けられている。粉末供給部３５は、ベース２２の上を移動するときに、供給口３５ａから材料粉末３１をベース２２に供給し、ブレード３５ｂによって材料粉末３１をならして粉末層３２を形成する。
【００２８】
覆い枠３６は上面に光ビームＬを透過させるウィンドウ３６ａを有している。ウィンドウ３６ａの材質は、例えば、光ビームＬが炭酸ガスレーザの場合はジンクセレン等であり、光ビームＬがＹＡＧレーザの場合は石英ガラス等である。その他、光ビームＬが十分に透過する材質であればよい。覆い枠３６の下方は開口しており、開口の大きさは粉末層３２の面積よりも大きい。粉末層３２に光ビームＬが照射されるときは、覆い枠３６が粉末層３２を覆う位置に移動する。
【００２９】
覆い枠３６が粉末層３２を覆う位置にあるときは、チャンバＣ内は雰囲気ガスによって満たされており、材料粉末３１の酸化等が防がれる。雰囲気ガスは、例えば窒素ガスやアルゴンガスである。また、雰囲気ガスに代えて還元性ガスを用いてもよい。雰囲気ガスは、覆い枠３６に設けられた給気口３６ｂからチャンバＣ内に供給され、チャンバＣ内の雰囲気ガスは覆い枠３６に設けられた排気口３６ｃから排気される。給気口３６ｂは、供給配管３６ｄによってガスタンク７１に接続されており、排気口３６ｃは排気配管３６ｅによってガス回収装置７２に接続されている。給気口３６ｂと排気口３６ｃには、雰囲気ガスの逆流を防止する逆流防止弁を設けてもよい。また、給気口３６ｂと排気口３６ｃを１つの給排気口とし、切り替え弁によって、給気と排気を時間分割して行なってもよい。また、ガス回収装置７２は、チャンバＣのガスを強制的に吸引するようにしてもよい。
【００３０】
光ビーム照射部４は、光ビームＬを発振する光ビーム発振器４１と、光ビームをＬ伝送する光ファイバ４２と、光ビームＬを粉末層３２の上に走査する光学機器４３と、を有する。光学機器４３は、ビーム折り返しミラー（図示なし）、集光レンズ（図示なし）、及びガルバノメータミラー（図示なし）を有している。光ビーム発振器４１は、例えば、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザの発振器である。
【００３１】
切削除去部５は、３軸制御が可能な主軸台５１を備える数値制御工作機械であり、主軸台５１のスピンドルヘッド５２に加工のためのエンドミル５３がセットされる。エンドミル５３は、例えば超硬素材の２枚刃ボールエンドミルであり、加工形状や目的に応じて、スクエアエンドミル、ラジアスエンドミル、ドリル等が用いられ、自動交換可能となっている。スピンドルヘッド５２は、Ｘ、Ｚ方向に移動可能であり、マシニングテーブル２１がＹ方向（矢印は斜視で示すが、実際には紙面に垂直方向）に移動可能になっている。主軸台５１には、光学機器４３がセットされる。
【００３２】
図２は本装置１による三次元形状造形物の製造動作を、図３はそのフローを示す。図２（ａ）に示すように、制御部６は、昇降枠３４をこれから形成する粉末層３２の厚さ分、矢印Ｂ方向に上昇させた後、粉末供給部３５及び覆い枠３６を矢印Ａ方向に移動させ、造形プレート２３の上に材料粉末３１を供給し、粉末層３２を形成する。この工程は粉末層形成工程であり、図３のステップＳ１に相当する。次に、図２（ｂ）に示すように、覆い枠３６を粉末層３２を覆う位置に移動させ、光ビームＬを粉末層３２の任意の箇所に走査させて材料粉末３１を焼結又は溶融固化させ、造形プレート２３と一体化した固化層３３を形成する。この工程は固化層形成工程であり、図３のステップＳ２に相当する。
【００３３】
この固化層形成工程において、ｉ層目（ｉは整数）の固化層３３が形成される。光ビームＬの照射経路は、予め三次元ＣＡＤモデルから生成したＳＴＬ（Stereo Lithography）データを、例えば、０．０５ｍｍの等ピッチでスライスした各断面の輪郭形状データに基づいて定める。この照射経路は、造形物１１の少なくとも最表面が気孔率５％以下の高密度となるようにするのが好ましい。この光ビームＬの照射によってヒュームが固化層３３から発生するので、ヒュームを除去するためにチャンバＣ内には一定量の雰囲気ガスが給気口３６ｂから供給され、排気口３６ｃから排気されている。しかしながら、チャンバＣ内は容積が狭いので、ヒュームによって充満され易い。チャンバＣ内のヒュームやウィンドウ３６ａに付着したヒュームによって光ビームＬが散乱するので、光ビームＬの出力や集光度が低下し、光ビームＬの照射位置精度が低下して加工精度が低下する。また、ウィンドウ３６ａに付着したヒュームに光ビームＬが吸収されてウィンドウ３６ａの温度が上昇し、ウィンドウ３６ａが熱変形すると照射位置精度が更に低下するので、このヒューム量が所定以上になると、ヒュームを除去する。このヒュームを除去する動作の詳細については図５を用いて説明する。
【００３４】
上述した図２（ａ）に示される粉末層形成工程（図３のステップＳ１）と図２（ｂ）に示される固化層形成工程（図３のステップＳ２）とを繰り返し、図２（ｃ）に示すように、新たな粉末層３２を形成する度に昇降枠３４を矢印Ｂ方向に上昇させて、固化層３３を積層する。固化層３３の積層は、層数ｉが所定の層数Ｎになるまで繰り返す（図３のステップＳ１乃至Ｓ４）。この層数Ｎは、造形物１１の表面を切削するエンドミル５３の有効刃長から求められる。例えば、エンドミル５３が直径１ｍｍ、有効刃長３ｍｍで深さ３ｍｍの切削加工が可能であり、粉末層３２の厚みが０．０５ｍｍであるならば、層数Ｎは積層した粉末層の厚みが２．５ｍｍとなる５０層になる。そして、固化層３３の層数ｉが定めた層数Ｎになると、図２（ｄ）に示すように、エンドミル５３を造形物１１の周囲に移動させ、造形物１１の表面をエンドミル５３によって除去する。この工程が除去仕上げ工程であり、図３のステップＳ５に相当する。この除去仕上げ工程は必須ではなく、行わなくても構わない。ここに、図３のステップＳ５の後に、造形が終了したかの判断が成され（ステップＳ６）、終了していないとき、層数ｉを１に初期化してから（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻り、上記を繰り返す。こうして、図２（ｅ）に示すように造形が終了するまで固化層３３の形成と造形物１１の表面の除去とを繰り返す。
【００３５】
図４は、上記の製造方法によって製造される造形物を時系列に示す。図４（ａ）に示すように造形プレート２３の上に固化層３３が形成され、図４（ｂ）に示すように固化層３３が積層される。続いて、固化層３３の層数が所定の層数になると、図４（ｃ）に示すように造形物１１の表面がエンドミル５３によって除去される。この固化層３３の形成と表面除去が繰り返され、図４（ｄ）に示すように、造形物１１が形成され、図４（ｅ）に示すように、最終の表面除去が行なわれて造形物１１の製造が終了する。
【００３６】
次に、ヒュームの排気動作について図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、光ビームＬが粉末層３２に照射されると、ヒュームが発生する。このとき、ガスタンク７１からは雰囲気ガスが一定量、給気口３６ｂを介してチャンバＣ内に供給され、チャンバＣ内の雰囲気ガスがヒュームと共に排気口３６ｃを介してガス回収装置７２に排気されている。覆い枠３６内にはヒューム検知部（図示なし）が取り付けられており、ヒューム量が検出される。ヒューム検知部は、例えばパーティクルカウンタや、チャンバＣ内を透過する光量を検知する光センサである。図５（ｂ）に示すように、チャンバＣ内のヒューム量が所定量以上になると、図５（ｃ）に示すように、制御部６は光ビームＬの照射を停止し、覆い枠３６と共に昇降枠３４を下降させて、チャンバＣの容積を減少させ、チャンバＣ内のヒュームを排気する。図５（ｄ）に示すように、ヒューム量が所定量以下になると、制御部は昇降枠３４を上昇させ、チャンバＣ内を雰囲気ガスによって充填し、光ビームＬの照射を再開する。
【００３７】
本実施形態の製造方法によれば、昇降枠３４が下降してチャンバＣの容積が減少するので、排気が速やかに行なわれる。また、チャンバＣの容積が減少しているので、ヒュームと雰囲気ガスとの置換が速やかに行なわれ、ヒュームの除去を容易に行なうことができ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【００３８】
また、ヒュームの排気動作中も光ビームＬの照射を行なってもよい。ヒュームの排気動作中には、照射面からウィンドウ３６ａまでの高さが変化するが、この高さの変化によって光ビームＬの照射位置が変動しないことを、図６を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、光ビームＬはウィンドウ３６ａによって屈折するので、照射位置は、屈折せずに直進した場合の照射位置からずれる。光ビームＬの照射位置の制御は、このズレを考慮して予め定められている。このズレの距離Ｗは、光ビームＬの入射角度θとウィンドウ３６ａの厚みｔによって決まるので、図６（ｂ）に示すように、照射面からウィンドウ３６ａまでの高さが高い場合も、図６（ｃ）に示すように、照射面からウィンドウ３６ａまでの高さが低い場合も同じになる。したがって、照射面からのウィンドウ３６ａの高さが変化しても照射位置は変動しないので、ヒュームの排気動作中も光ビームＬの照射を行なうことができる。このように、ヒュームの排気動作中も光ビームＬの照射を行なうので、製造の効率が良くなる。
【００３９】
次に、本実施形態の第１の変形例について説明する。本変形例に用いる本装置１は、ヒューム検知部に代えてタイマー（図示なし）を有しており、タイマーが計測した時間に基づいて排気動作を行なう。制御部は、光ビームＬの照射開始からの時間が予め定めた時間になると、昇降枠３４を下降させてチャンバＣ内のヒュームを排気し、予め定めた別の時間になると、昇降枠３４を上昇させ、チャンバＣ内を雰囲気ガスによって充填する。第１の実施形態と同様に、ヒュームの排気が速やかに行なわれ、ヒュームと雰囲気ガスとの置換が速やかに行なわれるので、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。また、タイマーを用いるので、低コストにすることができる。
【００４０】
次に、本実施形態の第２の変形例について説明する。本変形例に用いる本装置１は、第１の実施形態における構成に加えて、チャンバＣ内の圧力を検出する圧力センサ（図示なし）を有している。チャンバＣ内の圧力は、昇降枠３４の下降及び上昇によって変動するが、変動量が多いとチャンバＣ内のエアーの流れが乱れて材料粉末３１が散乱してウィンドウ３６ａに付着し、光ビームＬの出力が低下する虞があり、また、圧力が低いと外部から大気が侵入する虞がある。外部から大気が侵入すると材料粉末３１が酸化して造形物１１の強度が低下し、またヒュームの発生量が増える。従って、チャンバＣ内の圧力が所定値になるように、昇降枠３４の下降速度、上昇速度、及び雰囲気ガスの供給量が制御される。昇降枠３４の下降時の圧力が高いときは、下降速度を遅くし、又は雰囲気ガスの供給量を少なくする。更に強制的にガス回収装置７２によって吸引してもよい。反対に圧力が低いときは、下降速度を速くし、又は雰囲気ガスの供給量を多くする。昇降枠３４の上昇時の圧力が高いときは、上昇速度を速くし、又は雰囲気ガスの供給量を少なくする。更に強制的にガス回収装置７２によって吸引してもよい。反対に圧力が低いときは、上昇速度を遅くし、又は雰囲気ガスの供給量を多くする。チャンバＣ内の圧力の調整は、昇降枠３４の下降速度、上昇速度、雰囲気ガスの供給量、及びガス回収装置７２の吸引量のいずれかの一つの調整方法によって行なってもよいし、複数の調整方法を組み合わせて行なってもよい。
【００４１】
このように、本変形例の製造方法によれば、昇降枠３４の下降及び上昇時のチャンバＣ内の圧力が所定値に制御されるので、材料粉末３１の散乱が抑えられて、光ビームＬの照射位置精度及び加工精度が良好になる。また、大気の侵入が抑えられて造形物１１の強度低下が防止される。
【００４２】
次に、本実施形態の第３の変形例について説明する。本変形例に用いる本装置１は、第１の実施形態における構成に加えて、覆い枠３６内に酸素センサ（図示なし）を有しており、酸素センサは、チャンバＣ内に覆い枠３６と昇降枠３４との間の隙間から侵入する大気中の酸素を検出する。大気が侵入すると材料粉末３１が酸化して造形物１１の強度が低下し、またヒュームの発生量が増えるので、制御部６は、昇降枠３４の下降時の酸素濃度が高いときは、下降速度を速くし、又は雰囲気ガスの供給量を多くして大気の侵入を防止する。昇降枠３４の上昇時の酸素濃度が高いときは、上昇速度を遅くし、又は雰囲気ガスの供給量を多くする。
【００４３】
このように、本変形例の製造方法によれば、昇降枠３４の下降及び上昇時のチャンバＣ内への大気の侵入が防止されるので、造形物１１の強度低下が防止される。
【００４４】
本発明の第４の変形例について図７を参照して説明する。図７（ａ）に示すように、本変形例に用いる本装置１は、ウィンドウ３６ａに材料粉末３１やヒュームが付着するのを防ぐシャッタ３７を有している。シャッタ３７は可撓性を有する不燃材で、例えば金属薄板である。シャッタ３７は、ロール状に巻かれてウィンドウ３６ａの下面の一端に配置されている。ウィンドウ３６ａの下面の他端には、ローラ３８とローラ３８を駆動するモータ（図示なし）が設けられ、ローラ３８とシャッタ３７の巻き出し部分の端が、例えば金属の引き出し線３９によって接続されている。引き出し線３９は光ビームＬの照射を妨げない位置に設けられている。ヒュームの排気動作中の昇降枠３４の下降及び上昇によってチャンバＣ内のエアーの流れが乱れて材料粉末３１やヒュームが散乱し、ウィンドウ３６ａに付着すると光ビームＬの出力が低下するので、シャッタ３７を閉じることによって付着を防止する。
【００４５】
昇降枠の下降及び上昇中には、図７（ｂ）に示すように、モータを駆動させて引き出し線３９をローラ３８に巻き取りシャッタ３７を閉じる。シャッタ３７によってウィンドウ３６ａの下面が覆われるので、材料粉末３１やヒュームのウィンドウ３６ａへの付着による光ビームＬの散乱が抑えられ、光ビームの照射位置精度及び加工精度が良好になる。
【００４６】
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、積層造形装置は、切削除去部を有さずに、造形物の表面除去を行なわなくてもよく、この場合には、粉末層からの高さが一定になるように光学機器を上下動する上昇下降装置を設ければよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  積層造形装置
１１  造形物（三次元形状造形物）
２２  ベース
３  粉末層形成部（粉末層形成手段）
３１  材料粉末
３２  粉末層
３３  固化層
３４  昇降枠
３４ａ  昇降駆動部（昇降駆動手段）
３６  覆い枠
３６ａ  ウィンドウ
３６ｂ  給気口
３６ｃ  排気口
３７  シャッタ
４  光ビーム照射部
７１  ガスタンク（雰囲気ガス供給手段）
Ｃ  チャンバ
Ｌ  光ビーム
【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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