(57)【要約】【課題】所望の性能を有する造形物の積層造形が可能な積層造形装置を提供する。【解決手段】一つの実施形態に係る積層造形装置は、第１の照射部と、第１の出射装置と、を備える。前記第１の照射部は、第１の光を材料に照射して当該材料を溶融又は焼結するよう構成される。前記第１の出射装置は、前記第１の光を出射するよう構成された第１の光源を有し、前記第１の光源から出射された前記第１の光を前記第１の照射部に入射させるとともに、前記第１の照射部に入射する前記第１の光の波長を変更可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を材料に照射して当該材料を溶融又は焼結するよう構成された、第１の照射部と、
前記第１の光を出射するよう構成された第１の光源を有し、前記第１の光源から出射された前記第１の光を前記第１の照射部に入射させるとともに、前記第１の照射部に入射する前記第１の光の波長を変更可能な、第１の出射装置と、
を具備する積層造形装置。
【請求項２】
前記第１の光源は、当該第１の光源から出射される前記第１の光の波長を変更可能であり、
前記第１の出射装置は、前記第１の光源に前記第１の光の波長を変更させるよう構成された第１の波長変更部をさらに有する、
請求項１の積層造形装置。
【請求項３】
前記第１の光源は、量子カスケードレーザ又はインターバンドカスケードレーザである、請求項２の積層造形装置。
【請求項４】
前記第１の出射装置は、前記第１の光源から出射された前記第１の光の波長を変更させるよう構成された波長変更部品をさらに有する、請求項１の積層造形装置。
【請求項５】
前記第１の出射装置を制御するよう構成された制御部と、
前記材料の波長に対する吸収率から得られる、一つのピークを含む関数、を記憶させられた記憶部と、
をさらに具備し、
前記制御部は、前記第１の出射装置に前記関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域内で前記第１の光の波長を変更させるよう構成される、
請求項１乃至請求項４のいずれか一つの積層造形装置。
【請求項６】
前記第１の出射装置から出射された前記第１の光を前記材料と同一の試料に照射し、前記材料の波長に対する吸収率を測定する測定部、をさらに具備する請求項５の積層造形装置。
【請求項７】
前記材料を供給するよう構成された供給部と、
前記供給部によって供給される前記材料の電荷を除去する除電部と、
をさらに具備する請求項１乃至請求項６のいずれか一つの積層造形装置。
【請求項８】
第２の光を前記材料により積層造形された造形物に照射し、前記造形物の一部を除去するよう構成された、第２の照射部と、
前記第２の光を出射するよう構成された第２の光源を有し、前記第２の光源から出射された前記第２の光を前記第２の照射部に入射させるとともに、前記第２の照射部に入射する前記第２の光の波長を変更可能な、第２の出射装置と、
をさらに具備する請求項１乃至請求項７のいずれか一つの積層造形装置。
【請求項９】
第１の光を対象物に照射するよう構成された第１の照射部と、
前記第１の光を出射するよう構成された第１の光源を有し、前記第１の光源から出射された前記第１の光を前記第１の照射部に入射させるとともに、前記第１の照射部に入射する前記第１の光の波長又は波長帯域を変更可能な、第１の出射装置と、
を具備する処理装置。
【請求項１０】
第１の光源から出射されるとともに材料の波長に対する吸収率から得られる一つのピークを含む第１の関数の半値幅よりも狭い波長帯域を有する第１の光の波長を、前記第１の関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域内で変更することと、
前記第１の光を前記材料に照射して当該材料を溶融又は焼結することと、
を具備する積層造形方法。
【請求項１１】
前記第１の光の波長を変更可能な波長帯域は、前記第１の関数の半値幅よりも広い、請求項１０の積層造形方法。
【請求項１２】
前記第１の光の波長が、前記第１の関数における最短波長と前記第１の関数を微分した第２の関数において波長が最も短い変曲点の波長との間の波長帯域内と、前記第１の関数における最長波長と前記第２の関数において波長が最も長い変曲点の波長との間の波長帯域内と、のうち少なくとも一方で変更される、請求項１０又は請求項１１の積層造形方法。
【請求項１３】
前記第１の光の波長が、前記第１の関数における最短波長と前記第１の関数を二階微分した第３の関数において波長が最も短い変曲点の波長との間の波長帯域内と、前記第１の関数における最長波長と前記第３の関数において波長が最も長い変曲点の波長との間の波長帯域内と、のうち少なくとも一方で変更される、請求項１０又は請求項１１の積層造形方法。
【請求項１４】
前記材料は、第１の材料と第２の材料とを含み、
前記第１の材料の波長に対する吸収率から得られる一つのピークを含む第４の関数の半値幅が得られる波長帯域の最短波長は、前記第２の材料の波長に対する吸収率から得られる一つのピークを含む第５の関数の半値幅が得られる波長帯域の最短波長よりも短く、
前記第４の関数の半値幅が得られる波長帯域の最長波長は、前記第５の関数の半値幅が得られる波長帯域の最長波長よりも短く、
前記第１の光の波長帯域は、前記第４の関数の半値幅よりも狭く、且つ前記第５の関数の半値幅よりも狭く、
前記第１の光の波長は、前記第４の関数の半値幅が得られる波長帯域と前記第５の関数の半値幅が得られる波長帯域とを含む波長帯域内で変更される、
請求項１０乃至請求項１３のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１５】
前記第４の関数の半値幅が得られる波長帯域の最長波長は、前記第５の関数の半値幅が得られる波長帯域の最短波長よりも短く、
前記第１の光の波長帯域は、前記第４の関数の半値幅が得られる波長帯域の最長波長と前記第５の関数の半値幅が得られる波長帯域の最短波長との間の波長帯域よりも狭い、
請求項１４の積層造形方法。
【請求項１６】
前記第１の材料と前記第２の材料とを供給すること、をさらに具備し、
前記第１の光の波長は、前記第４の関数の半値幅が得られる波長帯域内と、前記第５の関数の半値幅が得られる波長帯域内と、の間で前記第１の材料及び前記第２の材料の供給速度よりも速く変更可能である、
請求項１４又は請求項１５の積層造形方法。
【請求項１７】
前記第４の関数の半値幅が得られる波長帯域外且つ前記第５の関数の半値幅が得られる波長帯域内の波長を有するレーザ光を固化した前記第２の材料に照射し、前記第２の材料を溶融又は蒸発させること、をさらに具備する請求項１４乃至請求項１６のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１８】
前記第１の光源から出射された前記第１の光を前記材料と同一の試料に照射し、前記材料による前記第１の光の吸収率を測定すること、をさらに具備し、
前記第１の光の波長は、測定された前記吸収率に基づき変更される、
請求項１０乃至請求項１７のいずれか一つの積層造形方法。
【請求項１９】
第２の光源から出射されるとともに前記第１の関数の半値幅よりも狭い波長帯域を有する第２の光の波長を、前記第１の関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域内で変更することと、
前記第２の光源から出射された前記第２の光を、前記材料により積層造形された造形物に照射し、前記造形物の一部を除去することと、
をさらに具備する請求項１０乃至請求項１８のいずれか一つの積層造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、積層造形装置、処理装置、及び積層造形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料にレーザ光を照射することで当該材料を固化させ、固化した材料の層を形成する積層造形装置が知られる。固化した材料の層が積層されることで、立体形状の造形物が積層造形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
材料の種類によって、所望の性能を有する造形物を積層造形することが困難である場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態に係る積層造形装置は、第１の照射部と、第１の出射装置と、を備える。前記第１の照射部は、第１の光を材料に照射して当該材料を溶融又は焼結するよう構成される。前記第１の出射装置は、前記第１の光を出射するよう構成された第１の光源を有し、前記第１の光源から出射された前記第１の光を前記第１の照射部に入射させるとともに、前記第１の照射部に入射する前記第１の光の波長を変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る積層造形装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態のノズル及び対象物を示す断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の第１の光検出器及び第２の光検出器に検出された第１の光の分光分布の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、第１の実施形態の積層造形装置による造形処理の手順の一例を概略的に示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の第１の材料の分光透過率の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、第１の実施形態の第２の材料の分光透過率の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、第１の実施形態の材料の分光透過率の一部及び第１及び第２の光の分光分布の一例を概略的に示すグラフである。
【図８】図８は、第１の実施形態の調整ピーク曲線と、一次導関数と、二次導関数との一例を示すグラフである。
【図９】図９は、第１の実施形態の造形物の一部を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態の調整ピーク曲線選定処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る積層造形装置を概略的に示す図である。
【図１２】図１２は、第３の実施形態に係るノズル及び対象物を示す断面図である。
【図１３】図１３は、第４の実施形態の第１の出射装置及び第１の光学系を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１の実施形態）
以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図１０を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。
【０００８】
図１は、第１の実施の形態に係る積層造形装置１を概略的に示す図である。第１の実施形態の積層造形装置１は、レーザマテリアルデポジション方式の三次元プリンタである。なお、積層造形装置１はこの例に限らない。
【０００９】
積層造形装置１は、例えば、対象物２に粉末状の材料３を層状に積み重ねることにより、所定の形状の造形物４を積層造形（付加製造）する。対象物２及び材料３は、対象物の一例である。図１に示されるように、積層造形装置１は、処理槽１１と、ステージ１２と、移動装置１３と、ノズル装置１４と、第１の光学装置１５と、計測装置１６と、第２の光学装置１７と、制御装置１８と、複数の信号線１９とを有する。
【００１０】
各図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｚ軸は、例えば鉛直方向に沿う。なお、積層造形装置１は、Ｚ軸が鉛直方向から傾斜するように配置されても良い。
【００１１】
材料３は、ノズル装置１４により供給され、対象物２上に積み重ねられる。材料３は、例えば、粉末状の熱可塑性樹脂である。なお、材料３はこれに限られず、他の合成樹脂、金属、及びセラミックスのような他の材料であっても良い。
【００１２】
本実施形態において、積層造形装置１は、二種類の材料３により、造形物４を積層造形する。材料３は、互いに異なる第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂを含む。第１の材料３Ａは、例えばＡＢＳ樹脂である。第２の材料３Ｂは、例えば、ポリスチレンである。なお、積層造形装置１は、一種類の、又は二種類よりも多い種類の材料３により、造形物４を造形しても良い。また、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂは、例えば、ナイロンのような他の材料であっても良い。
【００１３】
対象物２は、ノズル装置１４によって材料３が供給される対象である。対象物２は、ベース２ａ及び層２ｂを含む。ベース２ａは、例えば、第１の材料３Ａ又は第２の材料３Ｂと同一の材料によって作られる。なお、ベース２ａは、他の材料によって作られても良い。ベース２ａは、板状に形成され、ステージ１２上に配置される。層２ｂは、ノズル装置１４により供給された材料３により作られ、ベース２ａの上面に積層される。
【００１４】
処理槽１１に、主室２１と副室２２とが設けられる。主室２１内に、ステージ１２、移動装置１３、ノズル装置１４の一部、及び計測装置１６が配置される。副室２２は、主室２１と隣接して設けられる。
【００１５】
主室２１と副室２２との間に、扉部２３が設けられる。扉部２３が開かれることで主室２１と副室２２とが連通され、扉部２３が閉じられることで主室２１と副室２２とが隔てられる。扉部２３が閉じられたとき、主室２１が気密状態にされても良い。
【００１６】
主室２１に、給気口２１ａ及び排気口２１ｂが設けられる。例えば、処理槽１１の外に位置する給気装置が、給気口２１ａを介して主室２１内に窒素やアルゴンのような不活性ガスを供給する。例えば、処理槽１１の外に位置する排気装置が、排気口２１ｂを介して主室２１からガスを排出する。なお、積層造形装置１は、排気口２１ｂを介して主室２１からガスを排出することにより、主室２１を真空にしても良い。
【００１７】
主室２１から副室２２に亘り、搬送装置２４が設けられる。搬送装置２４は、主室２１で処理された造形物４を、副室２２内に搬送する。すなわち、副室２２には、主室２１で処理された造形物４が収容される。造形物４が副室２２に収容された後、扉部２３が閉じられ、副室２２と主室２１とが隔てられる。
【００１８】
ステージ１２は、対象物２を支持する。また、ステージ１２は、積層造形された造形物４を支持する。移動装置１３は、例えば、ステージ１２を互いに直交する三軸方向に移動させる。さらに、移動装置１３は、ステージ１２を互いに直交する二軸まわりに回動させても良い。例えば、移動装置１３は、ステージ１２を、図１に実線で示す造形位置Ｐ１と、図１に二点鎖線で示すポリッシュ位置Ｐ２とに移動させる。
【００１９】
ノズル装置１４は、ステージ１２上に位置された対象物２に材料３を供給する。また、第１の光Ｌ１が、ノズル装置１４から、供給される材料３やステージ１２上に位置する対象物２に照射される。本実施形態において、第１の光Ｌ１はレーザ光である。
【００２０】
ノズル装置１４は、第１及び第２の材料３Ａ，３Ｂを並行して供給することと、第１及び第２の材料３Ａ，３Ｂのうち一つを選択的に供給することと、が可能である。また、第１の光Ｌ１が、材料３の供給と並行してノズル装置１４から照射される。第１の光Ｌ１は、エネルギー線とも称され得る。なお、ノズル装置１４から、レーザ光に限らず、他のエネルギー線が照射されても良い。エネルギー線は、レーザ光のように材料を溶融又は焼結できるものであれば良く、例えば、電子ビームや、マイクロ波乃至紫外線領域の電磁波であっても良い。
【００２１】
ノズル装置１４は、第１の材料供給装置３１と、第２の材料供給装置３２と、ガス供給装置３３と、ノズル３４と、第１の供給管３５と、第２の供給管３６と、ガス供給管３７と、移動機構３８とを有する。第１の供給管３５及び第２の供給管３６は、除電部の一例である。
【００２２】
第１の材料供給装置３１は、第１の供給管３５を介してノズル３４へ第１の材料３Ａを送る。第２の材料供給装置３２は、第２の供給管３６を介してノズル３４へ第２の材料３Ｂを送る。ガス供給装置３３は、ガス供給管３７を介してノズル３４へ気体を送る。
【００２３】
第１の材料供給装置３１は、タンク３１ａと、供給部３１ｂとを有する。タンク３１ａは、第１の材料３Ａを収容する。供給部３１ｂは、タンク３１ａの第１の材料３Ａを、第１の供給管３５を介してノズル３４へ供給する。すなわち、供給部３１ｂは、ノズル３４から第１の材料３Ａを対象物２へ供給する。
【００２４】
第１の供給管３５は、供給部３１ｂによって供給される第１の材料３Ａの電荷を除去する。第１の供給管３５は、例えば、金属によって作られた配管である。第１の供給管３５は、グラウンドＧに接地しており、接触した第１の材料３Ａの電荷を除去できる。なお、他の方法で第１の材料３Ａの電荷が除去されても良い。
【００２５】
第２の材料供給装置３２は、タンク３２ａと、供給部３２ｂとを有する。タンク３２ａは、第２の材料３Ｂを収容する。供給部３２ｂは、タンク３２ａの第２の材料３Ｂを、第２の供給管３６を介してノズル３４へ供給する。すなわち、供給部３２ｂは、ノズル３４から第２の材料３Ｂを対象物２へ供給する。
【００２６】
第２の供給管３６は、供給部３２ｂによって供給される第２の材料３Ｂの電荷を除去する。第２の供給管３６は、例えば、金属によって作られた配管である。第２の供給管３６は、グラウンドＧに接地しており、接触した第２の材料３Ｂの電荷を除去できる。なお、除電部は他の方法で第２の材料３Ｂの電荷を除去しても良い。
【００２７】
ガス供給装置３３は、ガス供給部３３ａを有する。ガス供給装置３３は、シールドガス（気体）をノズル３４へ供給する。シールドガスは、例えば、窒素やアルゴンのような不活性ガスである。なお、主室２１が真空にされる場合、ノズル装置１４からガス供給装置３３が省略されても良い。
【００２８】
ノズル３４は、主室２１に配置される。図２は、第１の実施形態のノズル３４及び対象物２を示す断面図である。図２に示すように、ノズル３４は、筒状に形成され、対象物２と向かい合う。ノズル３４に、第１の吐出口３４ａと、出射口３４ｂと、第２の吐出口３４ｃと、排出口３４ｄとが設けられる。
【００２９】
第１の吐出口３４ａは、出射口３４ｂを囲み、第１の供給管３５及び第２の供給管３６に連通される。このため、ノズル３４の第１の吐出口３４ａから、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂが対象物２に供給される。出射口３４ｂから、第１の光Ｌ１が照射される。第２の吐出口３４ｃは、第１の吐出口３４ａを囲み、ガス供給管３７に連通される。このため、第２の吐出口３４ｃから、シールドガスが対象物２に供給される。
【００３０】
図１に示すように、ノズル装置１４は、排出装置３９と排出管４０とをさらに有する。排出口３４ｄは、第２の吐出口３４ｃを囲み、排出管４０を介して排出装置３９に連通される。排出装置３９は、タンク３９ａと、排出部３９ｂとを有する。排出部３９ｂは、排出管４０を介して排出口３４ｄから気体を吸引する。タンク３９ａは、排出部３９ｂが吸引した気体中の材料３やヒュームを収容する。これにより、主室２１から、気体とともに、造形に用いられなかった材料３の粉体や、造形によって生成されたヒューム（金属ヒューム）、塵芥等が、排出される。排出部３９ｂは、例えば、ポンプである。
【００３１】
移動機構３８は、ノズル３４を互いに直交する三軸方向に移動させる。さらに、移動機構３８は、ノズル３４を互いに直交する二軸まわりに回動させても良い。すなわち、移動機構３８は、ステージ１２に対してノズル３４を相対的に移動させる。移動装置１３も、ステージ１２に対してノズル３４を相対的に移動させる。
【００３２】
第１の光学装置１５は、第１の出射装置４１と、第１の光学系４２と、測定部４３と、複数の第１のケーブル４６とを有する。第１の光学系４２は、第１の照射部の一例である。第１の出射装置４１は、第１の光源４１ａと、第１の波長変更部４１ｂとを有する。
【００３３】
第１の光源４１ａは、発振素子を有し、発振素子の発振により第１の光Ｌ１を出射する。本実施形態において、第１の光源４１ａは、量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）である。第１の光源４１ａは、インターバンドカスケードレーザ（ＩＣＬ）又は他の光源であっても良い。
【００３４】
第１の光源４１ａは、出射される第１の光Ｌ１のパワーを変更可能である。さらに、第１の光源４１ａは、出射される第１の光Ｌ１の波長を変更（選択）可能である。例えば、第１の光源４１ａに供給される電流及び発振素子の温度に応じて、出射される第１の光Ｌ１の波長が変更される。なお、第１の光源４１ａは、他のパラメータにより出射される第１の光Ｌ１の波長を変更可能であっても良い。
【００３５】
第１の光源４１ａは、中空ファイバーのような第１のケーブル４６を介して第１の光学系４２に接続される。第１の出射装置４１は、第１の光源４１ａから出射された第１の光Ｌ１を、第１のケーブル４６を介して第１の光学系４２に入射させる。第１の光Ｌ１は、第１の光学系４２を経てノズル３４に入る。第１の光学系４２は、第１の光源４１ａから出射された第１の光Ｌ１を、ノズル３４を通して対象物２や、対象物２に向けて噴射された材料３に照射する。
【００３６】
第１の光学系４２は、例えば、第１のレンズ５１と、第２のレンズ５２と、第３のレンズ５３と、第４のレンズ５４と、第１のガルバノスキャナ５５とを有する。第１のレンズ５１、第２のレンズ５２、第３のレンズ５３、及び第４のレンズ５４は、固定される。なお、第１の光学系４２は、第１のレンズ５１、第２のレンズ５２、第３のレンズ５３、及び第４のレンズ５４を、例えば、光路に対して交差（直交）する二軸方向に移動可能な調整装置を備えても良い。
【００３７】
第１のレンズ５１は、第１のケーブル４６を介して第１の光学系４２に入射された第１の光Ｌ１を、平行光に変換する。変換された第１の光Ｌ１は、第１のガルバノスキャナ５５に入射する。
【００３８】
第２のレンズ５２は、第１のガルバノスキャナ５５から出射された第１の光Ｌ１を収束する。第２のレンズ５２で収束された第１の光Ｌ１は、第１のケーブル４６を経てノズル３４に至る。
【００３９】
第３のレンズ５３及び第４のレンズ５４はそれぞれ、第１のガルバノスキャナ５５から出射された第１の光Ｌ１を収束する。第３のレンズ５３及び第４のレンズ５４で収束された第１の光Ｌ１は、対象物２に照射される。
【００４０】
第１のガルバノスキャナ５５は、第１のレンズ５１で変換された平行光を、第２のレンズ５２、第３のレンズ５３、第４のレンズ５４、及び測定部４３のそれぞれに入る光に分ける。第１のガルバノスキャナ５５は、第１のガルバノミラー５７と、第２のガルバノミラー５８と、第３のガルバノミラー５９と、を有する。各ガルバノミラー５７，５８，５９は、光を分けるとともに、傾斜角度（出射角度）を変化可能である。
【００４１】
第１のガルバノミラー５７は、第１のレンズ５１を通過した第１の光Ｌ１の一部を通過させ、通過した第１の光Ｌ１を第２のガルバノミラー５８に出射する。また、第１のガルバノミラー５７は、第１の光Ｌ１の他の一部を反射させ、反射した第１の光Ｌ１を第４のレンズ５４に出射する。第１のガルバノミラー５７は、第４のレンズ５４を通過した第１の光Ｌ１の照射位置を、第１のガルバノミラー５７の傾斜角度に応じて変化させる。
【００４２】
第２のガルバノミラー５８は、第１のガルバノミラー５７を通過した第１の光Ｌ１の一部を通過させ、通過した第１の光Ｌ１を第３のガルバノミラー５９に出射する。また、第２のガルバノミラー５８は、第１の光Ｌ１の他の一部を反射させ、反射した第１の光Ｌ１を第３のレンズ５３に出射する。第２のガルバノミラー５８は、第３のレンズ５３を通過した第１の光Ｌ１の照射位置を、第２のガルバノミラー５８の傾斜角度に応じて変化させる。
【００４３】
第３のガルバノミラー５９は、第２のガルバノミラー５８を通過した第１の光Ｌ１の一部を反射させ、第２のレンズ５２に出射する。第３のガルバノミラー５９は、第１の光Ｌ１の他の一部を通過させ、通過した第１の光Ｌ１を測定部４３に出射する。
【００４４】
第１の光学系４２は、第１のガルバノミラー５７、第２のガルバノミラー５８、及び第３のレンズ５３を含む溶融装置４２ａを有する。溶融装置４２ａは、第１の光Ｌ１の照射によって、ノズル３４から対象物２に供給された材料３を加熱することにより、層２ｂを形成するとともにアニール処理を行う。
【００４５】
また、第１の光学系４２は、第１のガルバノミラー５７及び第４のレンズ５４を含む除去装置４２ｂを有する。除去装置４２ｂは、ベース２ａ上又は層２ｂに形成された不要な部位を第１の光Ｌ１の照射によって除去する。
【００４６】
除去装置４２ｂは、例えば、ノズル３４による材料３の供給時における材料３の飛散によって発生する不要部位や、層２ｂの形成時に発生する不要部位等の、造形物４の所定の形状とは異なる部位を除去する。除去装置４２ｂは、当該不要部位を除去可能なパワーを有する第１の光Ｌ１を出射する。
【００４７】
測定部４３は、試料６１と、第１の光検出器６２と、ビームスプリッタ６３と、第２の光検出器６４とを有する。試料６１は、材料３と同一の粉末である。試料６１は、例えば、照射光に対して吸収の少ない透明な容器に収容される。第１の光検出器６２が試料６１を透過した光を受光することで、制御装置１８は、第１の光検出器６２から出力された情報に基づき、当該光の波長に対する試料６１の透過率（吸収率）を得る。光が十分な波長帯域を有する場合、制御装置１８は、試料６１の分光透過率を得ることができる。
【００４８】
以下、試料６１の透過率の算出の一例について具体的に説明する。なお、試料６１の透過率の算出方法は、以下の説明に限られない。まず、第３のガルバノミラー５９から出射された第１の光Ｌ１は、ビームスプリッタ６３を通過し、試料６１に照射される。試料６１を透過した第１の光Ｌ１は、第１の光検出器６２に入射される。
【００４９】
図３は、第１の実施形態の第１の光検出器６２及び第２の光検出器６４に検出された第１の光Ｌ１の分光分布の一例を示すグラフである。図３において、横軸は波長を示し、縦軸は相対放射強度を示す。第１の光検出器６２は、試料６１を透過した第１の光Ｌ１の分光分布である検出情報Ｓ１を制御装置１８に出力する。図３は、検出情報Ｓ１のグラフを二点鎖線で示す。
【００５０】
一方、図１に示すビームスプリッタ６３は、第３のガルバノミラー５９から出射された第１の光Ｌ１の一部を反射し、第２の光検出器６４に入射させる。第２の光検出器６４は、試料６１を透過していない第１の光Ｌ１の分光分布である基準情報Ｓ２を制御装置１８に出力する。図３は、基準情報Ｓ２のグラフを実線で示す。
【００５１】
第１の光検出器６２及び第２の光検出器６４から出力された信号を受信した制御装置１８は、試料６１（材料３）の波長に対する吸収率を算出する。まず、制御装置１８は、第１の光検出器６２と第２の光検出器６４との感度差や、ビームスプリッタ６３における第１の光Ｌ１の分散の不均衡による、検出情報Ｓ１と基準情報Ｓ２との差を補整する。例えば、基準情報Ｓ２に係数を乗ずることで、検出情報Ｓ１に近づけられた補整情報Ｓ３を算出する。図３は、補整情報Ｓ３のグラフを破線で示す。
【００５２】
制御装置１８は、検出情報Ｓ１を補整情報Ｓ３で除することで、試料６１（材料３）の波長に対する透過率（検出情報Ｓ１／補整情報Ｓ３）を算出する。制御装置１８は、当該透過率から試料６１（材料３）の波長に対する吸収率を算出する。このように、測定部４３は、第１の出射装置４１から出射された第１の光Ｌ１を試料６１に照射し、材料３の波長に対する吸収率を測定する。
【００５３】
図１に示すように、第１の波長変更部４１ｂは、第１の光源４１ａに接続される。第１の波長変更部４１ｂは、第１の光源４１ａに供給される電流を変更することで、第１の光源４１ａに第１の光Ｌ１の波長を変更させる。なお、第１の波長変更部４１ｂは、第１の光源４１ａの発振素子の温度を変更するような他の手段により、第１の光源４１ａに第１の光Ｌ１の波長を変更させても良い。第１の波長変更部４１ｂを有することで、第１の出射装置４１は、第１の光学系４２に入射する第１の光Ｌ１の波長を変更できる。
【００５４】
計測装置１６は、固化した層２ｂの形状及び造形された造形物４の形状を計測する。計測装置１６は、計測した形状の情報を制御装置１８に送信する。計測装置１６は、例えば、カメラ６５と、画像処理装置６６と、を有する。画像処理装置６６は、カメラ６５で計測した情報に基づいて画像処理を行う。なお、計測装置１６は、例えば、干渉方式や光切断方式等によって、層２ｂ及び造形物４の形状を計測する。
【００５５】
第２の光学装置１７は、第２の出射装置７１と、第２の光学系７２と、第２のケーブル７５とを有する。第２の光学系７２は、第２の照射部の一例である。第２の出射装置７１は、第２の光源７１ａと、第２の波長変更部７１ｂとを有する。
【００５６】
第２の光源７１ａは、発振素子を有し、発振素子の発振により第２の光Ｌ２を出射する。本実施形態において、第２の光Ｌ２はレーザ光であり、第２の光源７１ａは量子カスケードレーザ（ＱＣＬ）である。第２の光源７１ａは、インターバンドカスケードレーザ（ＩＣＬ）又は他の光源であっても良い。
【００５７】
第２の光源７１ａは、出射される第２の光Ｌ２のパワーを変更可能である。さらに、第２の光源７１ａは、第１の光源４１ａと同じく、出射される第２の光Ｌ２の波長を変更（選択）可能である。
【００５８】
第２の光源７１ａは、中空ファイバーのような第２のケーブル７５を介して第２の光学系７２に接続される。第２の出射装置７１は、第２の光源７１ａから出射された第１の光Ｌ１を、第２のケーブル７５を介して第２の光学系７２に入射させる。第２の光学系７２は、第２の光源７１ａから出射された第２の光Ｌ２を、材料３により積層造形された造形物４に照射する。
【００５９】
第２の光学系７２は、例えば、変換レンズ８１と、収束レンズ８２と、第２のガルバノスキャナ８３とを有する。変換レンズ８１及び収束レンズ８２は、固定される。なお、第２の光学系７２は、変換レンズ８１及び収束レンズ８２を、例えば、光路に対して交差（直交）する二軸方向に移動可能な調整装置を備えても良い。
【００６０】
変換レンズ８１は、第２のケーブル７５を介して第２の光学系７２に入射された第２の光Ｌ２を、平行光に変換する。変換された第２の光Ｌ２は、第２のガルバノスキャナ８３に入射する。
【００６１】
収束レンズ８２は、第２のガルバノスキャナ８３から出射された第２の光Ｌ２を収束する。収束レンズ８２で収束された第２の光Ｌ２は、造形物４に照射される。
【００６２】
第２のガルバノスキャナ８３は、変換レンズ８１で変換された平行光を、収束レンズ８２に入る光とする。第２のガルバノスキャナ８３は、ガルバノミラー８５を有する。ガルバノミラー８５は、傾斜角度（出射角度）を変化可能である。
【００６３】
ガルバノミラー８５は、変換レンズ８１を通過した第２の光Ｌ２を反射させ、反射した第２の光Ｌ２を収束レンズ８２に出射する。ガルバノミラー８５は、収束レンズ８２を通過した第２の光Ｌ２の照射位置を、ガルバノミラー８５の傾斜角度に応じて変化させる。
【００６４】
第２の波長変更部７１ｂは、第２の光源７１ａに接続される。第２の波長変更部７１ｂは、第２の光源７１ａに供給される電流を変更することで、第２の光源７１ａに第２の光Ｌ２の波長を変更させる。なお、第２の波長変更部７１ｂは、第２の光源７１ａの発振素子の温度を変更するような他の手段により、第２の光源７１ａに第２の光Ｌ２の波長を変更させても良い。第２の波長変更部７１ｂを有することで、第２の出射装置７１は、第２の光学系７２に入射する第２の光Ｌ２の波長を変更できる。
【００６５】
制御装置１８は、移動装置１３、搬送装置２４、第１の材料供給装置３１、第２の材料供給装置３２、ガス供給装置３３、排出装置３９、測定部４３、第１のガルバノスキャナ５５、画像処理装置６６、及び第２のガルバノスキャナ８３に、信号線１９を介して電気的に接続される。さらに、制御装置１８は、第１の出射装置４１の第１の光源４１ａ及び第１の波長変更部４１ｂに電気的に接続されるとともに、第２の出射装置７１の第２の光源７１ａ及び第２の波長変更部７１ｂに電気的に接続される。
【００６６】
制御装置１８は、例えば、ＣＰＵのような制御部１８ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤのような記憶部１８ｂと、他の種々の装置とを有する。ＣＰＵがＲＯＭ又はＨＤＤに組み込まれたプログラムを実行することで、制御部１８ａは、第１の出射装置４１を含む積層造形装置１の各部を制御する。
【００６７】
制御部１８ａは、移動装置１３を制御することで、ステージ１２を三軸方向に移動させる。制御部１８ａは、搬送装置２４を制御することで、造形した造形物４を副室２２に搬送する。
【００６８】
制御部１８ａは、第１の材料供給装置３１を制御することで、第１の材料３Ａの供給の有無及び供給量を調整する。制御部１８ａは、第２の材料供給装置３２を制御することで、第２の材料３Ｂの供給の有無及び供給量を調整する。
【００６９】
制御部１８ａは、ガス供給装置３３を制御することで、シールドガスの供給の有無及び供給量を調整する。制御部１８ａは、移動機構３８を制御することで、ノズル３４の位置を制御する。
【００７０】
制御部１８ａは、第１のガルバノスキャナ５５を制御することで、第１のガルバノミラー５７、第２のガルバノミラー５８、及び第３のガルバノミラー５９の傾斜角度を調整する。制御部１８ａは、第２のガルバノスキャナ８３を制御することで、ガルバノミラー８５の傾斜角度を調整する。
【００７１】
制御部１８ａは、第１の出射装置４１の第１の光源４１ａを制御することで、第１の光源４１ａから出射される第１の光Ｌ１のパワーを調整する。制御部１８ａは、第１の波長変更部４１ｂを制御することで、第１の光源４１ａに供給される電流を調整し、第１の光源４１ａから出射される第１の光Ｌ１の波長を調整する。
【００７２】
制御部１８ａは、第２の出射装置７１の第２の光源７１ａを制御することで、第２の光源７１ａから出射される第２の光Ｌ２のパワーを調整する。制御部１８ａは、第２の波長変更部７１ｂを制御することで、第２の光源７１ａに供給される電流を調整し、第２の光源７１ａから出射される第２の光Ｌ２の波長を調整する。
【００７３】
記憶部１８ｂに、例えば、造形される造形物４の形状（参照形状）を示すデータが記憶される。また、記憶部１８ｂに、三次元の処理位置（各点）毎のノズル３４とステージ１２との高さを示すデータが記憶される。
【００７４】
制御部１８ａは、ノズル３４から複数の異なる材料３を選択的に供給し、複数の材料３の比率を調整（変更）する機能を備える。例えば、制御部１８ａは、記憶部１８ｂに記憶された各材料３の比率を示すデータに基づいて、当該比率で材料３の層２ｂが形成されるよう、第１の材料供給装置３１及び第２の材料供給装置３２を制御する。この機能により、造形物４の位置（場所）によって複数の材料３の比率が変化（漸減又は漸増）する傾斜材料（傾斜機能材料）が造形可能になる。
【００７５】
例えば、層２ｂの形成に際し、制御部１８ａが、造形物４の三次元座標の各位置に対応して設定された（記憶された）材料３の比率となるように、第１の材料供給装置３１及び第２の材料供給装置３２を制御する。これにより、造形物４を、材料３の比率が三次元の任意の方向に変化する傾斜材料として造形することが可能である。単位長さ当たりの材料３の比率の変化量（変化率）も、種々に設定することが可能である。
【００７６】
制御部１８ａは、層２ｂ又は造形物４の形状を判断する機能を備える。例えば、制御部１８ａは、計測装置１６で取得された層２ｂ又は造形物４の形状と、記憶部１８ｂに記憶された参照形状とを比較することで、所定の形状でない部位が形成されているか否かを判断する。
【００７７】
また、制御部１８ａは、層２ｂ又は造形物４の形状の判断により所定の形状でない部位と判断された不要な部位を除去することで、層２ｂ又は造形物４を所定の形状にトリミング及びポリッシュする機能を備える。例えば、制御部１８ａは、まず、層２ｂ又は造形物４における所定の形状でない部位に、第１のガルバノミラー５７を介して第４のレンズ５４から出射された第１の光Ｌ１が材料３を蒸発可能なパワーとなるように第１の光源４１ａを制御する。次いで、制御部１８ａは、第１のガルバノミラー５７を制御して、第１の光Ｌ１を、当該部位に照射して当該部位を蒸発させる。
【００７８】
次に、図４を参照し、積層造形装置１による造形物４の製造方法の一例について説明する。図４は、第１の実施形態の積層造形装置１による造形処理（製造方法）の手順の一例を概略的に示す図である。
【００７９】
図４に示されるように、まず、積層造形装置１は、材料３の供給及び第１の光Ｌ１の照射を行う。制御部１８ａは、材料３がノズル３４から所定の範囲に供給されるよう、第１の材料供給装置３１、第２の材料供給装置３２、及びノズル３４を制御する。さらに、制御部１８ａは、供給された材料３が第１の光Ｌ１によって溶融又は焼結するよう、第１の光源４１ａ及び第１の光学系４２を制御する。
【００８０】
図２に示すように、第１の光学系４２が、ノズル３４から噴射される材料３に、ノズル３４を通して第１の光Ｌ１を照射する。ノズル３４から噴射される材料３は、第１の光Ｌ１によって溶融又は焼結されながら、ベース２ａ上の層２ｂを形成する範囲に供給される。なお、溶融も焼結もしていない材料３が、対象物２に到達しても良い。
【００８１】
対象物２に供給された材料３は、第１の光Ｌ１を照射されることで、溶融又は焼結して集合する。集合した材料３は、溶融領域９１を形成する。溶融領域９１は、供給された材料３のみならず、第１の光Ｌ１を照射されたベース２ａや層２ｂの一部を含んでも良い。また、溶融領域９１は、完全に溶融した材料３のみならず、部分的に溶融した材料３同士が結合したものであっても良い。
【００８２】
溶融領域９１が固化することで、ベース２ａや層２ｂの上に、層状又は薄膜状等の材料３の集合が形成される。なお、材料３は、材料３の集合への伝熱によって冷却されることにより、粒状で積層され、粒状の集合となっても良い。
【００８３】
次に、図４に示すように、積層造形装置１は、アニール処理を行う。制御部１８ａは、ベース２ａ上の材料３の集合に第１の光Ｌ１が照射されるよう、第１の出射装置４１及び溶融装置４２ａを制御する。材料３の集合は、第１の光Ｌ１により再溶融又は再焼結され、固化することにより層２ｂになる。このように、第１の光学系４２は、第１の出射装置４１から出射された第１の光Ｌ１を材料３に照射して、当該材料３を溶融又は焼結し、固化した材料３の層２ｂを形成する。
【００８４】
次に、積層造形装置１は、形状計測を行う。制御部１８ａは、アニール処理が行われたベース２ａ上の材料３を計測するよう、計測装置１６を制御する。制御部１８ａは、計測装置１６で取得された層２ｂ又は造形物４の形状と、記憶部１８ｂに記憶された参照形状と比較する。
【００８５】
次に、積層造形装置１は、トリミングを行う。制御部１８ａは、形状計測及び参照形状との比較により、例えば、ベース２ａ上の材料３が所定の形状と異なる位置に付着していたことが判明した場合には、不要な材料３が蒸発するよう、第１の出射装置４１及び除去装置４２ｂを制御する。一方、制御部１８ａは、形状計測及び参照形状との比較により、層２ｂが所定の形状であったことが判明した場合には、トリミングを省略する。
【００８６】
上述した層２ｂの形成が終了すると、積層造形装置１は、当該層２ｂの上に、新たな層２ｂを形成する。積層造形装置１は、層２ｂを反復的に積み重ねることにより、造形物４を積層造形する。
【００８７】
積層造形装置１は、造形物４が造形されると、造形物４のポリッシュを行う。まず、制御部１８ａは、造形位置Ｐ１において造形物４が造形されたステージ１２を、ポリッシュ位置Ｐ２に移動させるように、移動装置１３を制御する。造形位置Ｐ１において、ノズル３４及び第１の光学系４２が、ステージ１２の上方に位置する。ポリッシュ位置Ｐ２において、第２の光学系７２が、ステージ１２の上方に位置する。
【００８８】
次に、制御部１８ａは、最後の形状計測及び参照形状との比較により、造形物４に意図的に形成された不要な部分が蒸発するよう、第１の出射装置４１及び第２の光学系７２を制御する。第２の光学系７２は、第２の光Ｌ２を造形物４に照射することで、造形物４の一部を除去する。例えば、第２の光学系７２は、造形物４に一時的に形成されたサポートを除去する。さらに、第２の光学系７２は、第２の光Ｌ２を造形物４に照射することで、造形物４の表面粗さを低下させても良い。一方、制御部１８ａは、形状計測及び参照形状との比較により、造形物４が所定の形状であったことが判明した場合には、ポリッシュを省略する。
【００８９】
以下に、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２について詳しく説明する。図５は、第１の実施形態の第１の材料３Ａの分光透過率の一例を示すグラフである。図６は、第１の実施形態の第２の材料３Ｂの分光透過率の一例を示すグラフである。図５及び図６において、横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。
【００９０】
制御装置１８の記憶部１８ｂに、図５及び図６に示す第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率が記憶される。なお、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率が不明である場合、積層造形装置１は、予め第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率を測定する。
【００９１】
例えば、図１に示す第１の波長変更部４１ｂが、第１の光源４１ａが出射する第１の光Ｌ１の波長を、設定可能な最短波長から最長波長まで連続的に変化させる。第１の光検出器６２が試料６１を透過する第１の光Ｌ１を受光し、第２の光検出器６４が第１の光Ｌ１を受光することで、制御部１８ａは、試料６１（第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂ）の分光透過率を得る。制御部１８ａは、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率を記憶部１８ｂに記憶させる。
【００９２】
図５及び図６に示すように、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率は、赤外領域に複数のピーク１００を有する。ピーク１００は、当該ピーク１００よりも波長が僅かに長い点１０１、及び当該ピーク１００よりも波長が僅かに短い点１０２、よりも透過率が低い点である。第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率は、一つのピーク１００をそれぞれ含む複数の略鐘形の曲線（ピーク曲線）１０３を有する。
【００９３】
図７は、第１の実施形態の材料３の分光透過率の一部及び第１及び第２の光Ｌ１，Ｌ２の分光分布の一例を概略的に示すグラフである。図７において、横軸は波長を示し、縦軸は透過率及び相対放射強度を示す。制御部１８ａは、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの分光透過率から、複数のピーク曲線１０３を抽出する。
【００９４】
制御部１８ａは、各ピーク曲線１０３についてガウス関数である近似曲線を得るフィッティング（ガウシアンフィッティング）を行い、調整ピーク曲線１０５を算出する。調整ピーク曲線１０５は、材料の波長に対する吸収率から得られる一つのピークを含む関数、及び材料の波長に対する吸収率から得られる一つのピークを含む第１の関数の一例である。
【００９５】
調整ピーク曲線１０５は、鐘形の曲線を呈するガウス関数であり、一つのピーク１０６を含む。調整ピーク曲線１０５のピーク１０６は、ピーク曲線１０３のピーク１００と異なっても良い。算出された調整ピーク曲線１０５は、記憶部１８ｂに記憶される。
【００９６】
図７に示すように、第１の材料３Ａのピーク曲線１０３から調整ピーク曲線１０５（１０５Ａ）を算出するとともに、第２の材料３Ｂのピーク曲線１０３から調整ピーク曲線１０５（１０５Ｂ）を算出する。調整ピーク曲線１０５Ａは、第４の関数の一例である。調整ピーク曲線１０５Ｂは、第５の関数の一例である。さらに、制御部１８ａは、調整ピーク曲線１０５Ａの半値幅Ｗ１を算出するとともに、調整ピーク曲線１０５Ｂの半値幅Ｗ２を算出する。
【００９７】
図７において例示される調整ピーク曲線１０５Ａと調整ピーク曲線１０５Ｂとは、略同一形状を有する。しかし、調整ピーク曲線１０５Ａと調整ピーク曲線１０５Ｂとが互いに異なる形状を有しても良い。
【００９８】
本実施形態において、半値幅Ｗ１，Ｗ２は、半値全幅（ＦＷＨＭ）であり、材料３（試料６１）の透過率と最小透過率との差が、最小透過率と最大透過率との差（ピーク値）Ｔｍａｘの５０％となる波長の幅である。
【００９９】
本実施形態において、半値幅Ｗ１の最短波長と最長波長との間の波長帯域は、半値幅Ｗ１と同一符号を用いて波長帯域Ｗ１と称される。波長帯域Ｗ１は、調整ピーク曲線１０５Ａの半値幅Ｗ１が得られる波長帯域である。同じく、半値幅Ｗ２の最短波長と最長波長との間の波長帯域は、半値幅Ｗ２と同一符号を用いて波長帯域Ｗ２と称される。波長帯域Ｗ２は、調整ピーク曲線１０５Ｂの半値幅Ｗ２が得られる波長帯域である。
【０１００】
調整ピーク曲線１０５Ａのピーク１０６の波長は、調整ピーク曲線１０５Ｂのピーク１０６の波長と異なる。波長帯域Ｗ１と波長帯域Ｗ２とは、互いに外れた波長帯域に位置する。波長帯域Ｗ１の最短波長は、波長帯域Ｗ２の最短波長よりも短い。波長帯域Ｗ１の最長波長は、波長帯域Ｗ２の最長波長よりも短い。さらに、波長帯域Ｗ１の最長波長は、波長帯域Ｗ２の最短波長よりも短い。なお、波長帯域Ｗ１と波長帯域Ｗ２とが部分的に重なっても良い。
【０１０１】
第１の光源４１ａが出射する第１の光Ｌ１の波長帯域Ｗ３は、半値幅Ｗ１よりも狭く、且つ半値幅Ｗ２よりも狭い。第１の光Ｌ１の波長帯域Ｗ３は、第１の光Ｌ１の発光の分光分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）であり、相対放射強度がピーク値Ｅｍａｘの５０％となる波長の幅である。
【０１０２】
第１の光Ｌ１の波長帯域Ｗ３は、波長帯域Ｗ１と波長帯域Ｗ２との間のギャップＷ４よりも狭い。ギャップＷ４は、波長帯域Ｗ１の最長波長と波長帯域Ｗ２の最短波長との間の波長帯域である。
【０１０３】
第１の出射装置４１の第１の光源４１ａは、可変帯域Ｗ５の範囲内で、出射される第１の光Ｌ１の波長を変更（選択）可能である。可変帯域Ｗ５は、関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域、第１の関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域、第４の関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域、第５の関数の半値幅が得られる波長帯域を含む波長帯域、及び第１の光の波長を変更可能な波長帯域の一例である。
【０１０４】
可変帯域Ｗ５は、例えば、第１の光源４１ａが出射可能な最短波長における第１の光Ｌ１のピーク１１０と、第１の光源４１ａが出射可能な最長波長における第１の光Ｌ１のピーク１１０と、の間の波長帯域である。言い換えると、可変帯域Ｗ５は、第１の光Ｌ１のピーク１１０が変化可能な範囲である。
【０１０５】
可変帯域Ｗ５は、半値幅Ｗ１よりも広く、且つ半値幅Ｗ２よりも広い。可変帯域Ｗ５は、ギャップＷ４よりも広い。波長帯域Ｗ１、波長帯域Ｗ２、及びギャップＷ４はそれぞれ、可変帯域Ｗ５に含まれる（包含される）。
【０１０６】
制御部１８ａは、第１の波長変更部４１ｂを制御することで、第１の出射装置４１に、第１の光Ｌ１の波長を変更させる。本実施形態において、制御部１８ａに制御された第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、可変帯域Ｗ５の範囲内で変更させる。言い換えると、第１の波長変更部４１ｂは、波長帯域Ｗ１、波長帯域Ｗ２、及びギャップＷ４を含む波長帯域内で、第１の光Ｌ１の波長を変更させる。可変帯域Ｗ５は、波長帯域Ｗ１の最短波長より短い波長帯域と、波長帯域Ｗ２の最長波長よりも長い波長帯域と、を含む。
【０１０７】
例えば、第１の材料３Ａを溶融又は焼結する場合、第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、波長帯域Ｗ１内又はその近傍に変更する。第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ２の外に設定される場合、第１の材料３Ａが溶融又は焼結されるとき、第２の材料３Ｂが同時に供給されても良い。
【０１０８】
第１の光Ｌ１の波長が調整ピーク曲線１０５Ａのピーク１０６の近傍に変更されると、第１の材料３Ａが効率良く溶融又は焼結されるとともに、図２に示す第１の材料３Ａの溶融領域９１の深さ（浸入深さ）Ｄが浅くなる。浸入深さＤは、例えば、下記の（数１）式により求められる。
Ｄ＝１／α          …（数１）
αは、材料３の吸収係数を示す。
【０１０９】
材料３の吸収係数αは、以下の（数２）式、（数３）式、及び（数４）式より求められる。
Ｔ＝Ｉ／Ｉ０＝ｅ−αｘ  …（数２）
ｌｎＴ＝−αｘ      …（数３）
α＝−ｌｎＴ／ｘ    …（数４）
Ｔは、長さｘの材料３での透過率を示す。ｘは、第１の光Ｌ１が通過する材料３の長さを示す。Ｉは、材料３を透過した第１の光Ｌ１の強度を示す。Ｉ０は、材料３に入射する第１の光Ｌ１の強度を示す。
【０１１０】
第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ１から少し外れた波長に変更されると、第１の材料３Ａの溶融又は焼結の効率が悪くなる。さらに、第１の光Ｌ１が第１の材料３Ａを透過しやすいため、溶融領域９１の浸入深さＤが深くなる。
【０１１１】
制御部１８ａは、第１の材料３Ａの溶融又は焼結速度と、溶融領域９１の浸入深さＤとが所望の値となるように、第１の波長変更部４１ｂを制御する。第１の波長変更部４１ｂは、例えば、調整ピーク曲線１０５の変化量が緩やかになる波長帯域で、第１の光Ｌ１の波長を変化させる。
【０１１２】
図８は、第１の実施形態の調整ピーク曲線１０５と、一次導関数１２１と、二次導関数１２２との一例を示すグラフである。図８において、横軸は波長を示し、縦軸は透過率及びその変化量を示す。
【０１１３】
制御部１８ａは、調整ピーク曲線１０５（１０５Ａ，１０５Ｂ）を一階微分することで、図８に示す一次導関数１２１を算出する。一次導関数１２１は、第２の関数の一例である。さらに、制御部１８ａは、調整ピーク曲線１０５（１０５Ａ，１０５Ｂ）を二階微分することで、二次導関数１２２を算出する。二次導関数１２２は、第３の関数の一例である。
【０１１４】
一次導関数１２１は、二つの変曲点１２１ａ，１２１ｂを有する。変曲点１２１ａは、一次導関数１２１において波長が最も短い変曲点である。変曲点１２１ｂは、一次導関数１２１において波長が最も長い変曲点である。
【０１１５】
二次導関数１２２は、三つの変曲点１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有する。変曲点１２２ａは、二次導関数１２２において波長が最も短い変曲点である。変曲点１２２ｃは、二次導関数１２２において波長が最も長い変曲点である。変曲点１２２ｂにおける波長は、変曲点１２２ｃにおける波長よりも短く、変曲点１２２ａにおける波長よりも長い。
【０１１６】
第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、調整ピーク曲線１０５における最短波長と変曲点１２１ａの波長との間の波長帯域Ｗ６内と、調整ピーク曲線１０５における最長波長と変曲点１２１ｂの波長との間の波長帯域Ｗ７内と、で変更する。波長帯域Ｗ６，Ｗ７において、調整ピーク曲線１０５の変化量は比較的緩やかである。このため、第１の材料３Ａによる第１の光Ｌ１の吸収量の変化が緩やかになる。
【０１１７】
第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、調整ピーク曲線１０５における最短波長と変曲点１２２ａの波長との間の波長帯域Ｗ８内と、調整ピーク曲線１０５における最長波長と変曲点１２２ｃの波長との間の波長帯域Ｗ９内と、で変更しても良い。波長帯域Ｗ８，Ｗ９において、調整ピーク曲線１０５の変化量はより緩やかである。このため、第１の材料３Ａによる第１の光Ｌ１の吸収量の変化がより緩やかになる。
【０１１８】
第１の材料３Ａによる第１の光Ｌ１の吸収量は、第１の光源４１ａの出力と、設定された波長における第１の光Ｌ１の相対放射強度と、設定された波長における第１の材料３Ａの透過率（吸収率）と、によって決まる。第１の材料３Ａによる第１の光Ｌ１の吸収量により、第１の材料３Ａの温度が変化する。
【０１１９】
第１の材料３Ａによる第１の光Ｌ１の吸収量の変化が緩やかになれば、第１の光Ｌ１が照射された第１の材料３Ａの温度の制御が容易となる。これにより、第１の材料３Ａの溶融又は焼結の制御が容易となる。
【０１２０】
例えば、第２の材料３Ｂを溶融又は焼結する場合、第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、図７に示す波長帯域Ｗ２内又はその近傍に変更する。制御部１８ａは、第２の材料３Ｂの溶融又は焼結速度と、溶融領域９１の浸入深さＤとが所望の値となるように、第１の波長変更部４１ｂを制御する。第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ１の外に設定される場合、第２の材料３Ｂが溶融又は焼結されるとき、第１の材料３Ａが同時に供給されても良い。
【０１２１】
第１の光Ｌ１の波長が調整ピーク曲線１０５Ｂのピーク１０６の近傍に変更されると、第２の材料３Ｂが効率良く溶融又は焼結されるとともに、第２の材料３Ｂの溶融領域９１の浸入深さＤが浅くなる。第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ２から少し外れた波長に変更されると、第２の材料３Ｂの溶融又は焼結の効率が悪くなるとともに、溶融領域９１の浸入深さＤが深くなる。
【０１２２】
例えば、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂを溶融又は焼結する場合、第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、波長帯域Ｗ１内と、波長帯域Ｗ２内との間で交互に変更する。このとき、供給部３１ｂ，３２ｂによって第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂが同時に供給される。なお、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂが交互に供給されても良い。
【０１２３】
第１の光Ｌ１の波長は、波長帯域Ｗ１内と、波長帯域Ｗ２内と、の間で、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの供給速度よりも早く変更される。このため、ノズル３４から噴射された第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂは、対象物２に到達するまでの間に、波長帯域Ｗ１内に波長が設定された第１の光Ｌ１と、波長帯域Ｗ２内に波長が設定された第１の光Ｌ１と、の両方を照射され、溶融又は焼結する。
【０１２４】
例えば、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂを溶融及び焼結しない場合、第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、ギャップＷ４の波長帯域内に変更する。これにより、第１の光Ｌ１が第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂに照射されたとしても、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂが溶融又は焼結することが抑制され、粉末状に保たれる。
【０１２５】
図９は、第１の実施形態の造形物４の一部を模式的に示す断面図である。図９に示すように、積層造形装置１によって作られる造形物４は、第１の層４ａと、第２の層４ｂと、第３の層４ｃとを含む。
【０１２６】
第１の層４ａは、溶融又は焼結された第１の材料３Ａの層２ｂによって作られる。第１の層４ａは、溶融又は焼結されない粉末状の第２の材料３Ｂを含んでも良い。第２の層４ｂは、溶融又は焼結された第２の材料３Ｂの層２ｂによって作られる。第２の層４ｂは、溶融又は焼結されない粉末状の第１の材料３Ａを含んでも良い。
【０１２７】
第３の層４ｃは、溶融又は焼結された第１の材料３Ａと、溶融又は焼結された第２の材料３Ｂとによって作られる。第３の層４ｃは、溶融又は焼結されない粉末状の第１及び第２の材料３Ａ，３Ｂを含んでも良い。
【０１２８】
第３の層４ｃにおける、溶融又は焼結された第１の材料３Ａと、溶融又は焼結された第２の材料３Ｂと、の比率は、第１の光Ｌ１の波長によって決まる。例えば、第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ１内に設定される時間が、第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ２内に設定される時間よりも長い場合、第１の材料３Ａの比率がより多くなる。第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ１内に設定される時間と、第１の光Ｌ１の波長が波長帯域Ｗ２内に設定される時間と、を徐々に変更することで、第１の材料３Ａと第２の材料３Ｂとの比率が変化する傾斜材料が造形される。なお、この例に限らず、第１の光Ｌ１の波長を徐々に変更するように調整することでも、傾斜材料が造形される。
【０１２９】
上述のように、第１の光Ｌ１の波長は、第１の光源４１ａに供給される電流及び発振素子の温度に応じて変更される。このため、第１の波長変更部４１ｂから第１の光源４１ａに供給される電流が一定であったとしても、発振素子の温度が変化することにより、第１の光Ｌ１の波長が変化することがある。
【０１３０】
図１に示すように、第１の光源４１ａが第１の光Ｌ１を出射する間、測定部４３の第１の光検出器６２と第２の光検出器６４とが、第１の光Ｌ１に対する材料３の透過率に係る情報（検出情報Ｓ１及び基準情報Ｓ２）を出力する。言い換えると、測定部４３は、材料３による第１の光Ｌ１の吸収率を測定する。
【０１３１】
制御部１８ａは、測定された透過率（吸収率）に基づき、第１の光Ｌ１の波長が所望の波長となるよう、第１の波長変更部４１ｂを制御する。すなわち、第１の光Ｌ１は、測定部４３に測定された透過率に基づくフィードバック制御により変更される。
【０１３２】
制御部１８ａは、第１の波長変更部４１ｂと同様に、第２の波長変更部７１ｂを制御する。第２の光Ｌ２の波長帯域Ｗ３は、半値幅Ｗ１より狭く、且つ半値幅Ｗ２よりも狭い。第２の波長変更部７１ｂは、第２の光源７１ａから出射される第２の光Ｌ２の波長を、可変帯域Ｗ５内で変更する。制御部１８ａは、例えば、造形物４の一部を形成する第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂを除去できるように、第２の波長変更部７１ｂを制御する。
【０１３３】
以上のように、制御部１８ａは、第１の波長変更部４１ｂ及び第２の波長変更部７１ｂを制御し、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の波長を、調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂの半値幅Ｗ１，Ｗ２が得られる波長帯域Ｗ１，Ｗ２に基づいて変更する。制御部１８ａは、例えば以下に説明するように、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の波長変更に用いられる調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂを決定する。
【０１３４】
図１０は、第１の実施形態の調整ピーク曲線選定処理の一例を示すフローチャートである。図１０に示すように、まず制御部１８ａは、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂについてリストを作成する（Ｓ１）。
【０１３５】
例えば、図５に示すように、記憶部１８ｂに記憶された第１の材料３Ａの分光透過率は、複数のピーク曲線１０３（１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ……）を含む。制御部１８ａは、複数のピーク曲線１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ……のそれぞれの調整ピーク曲線１０５Ａと、一次導関数１２１と、二次導関数１２２とを算出する。制御部１８ａは、複数のピーク曲線１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ……の調整ピーク曲線１０５Ａ、一次導関数１２１、及び二次導関数１２２を互いに関連付け、記憶部１８ｂに記憶させる。
【０１３６】
さらに、図６に示すように、記憶部１８ｂに記憶された第２の材料３Ｂの分光透過率は、複数のピーク曲線１０３（１０３Ｄ，１０３Ｅ，１０３Ｆ……）を含む。制御部１８ａは、複数のピーク曲線１０３Ｄ，１０３Ｅ，１０３Ｆ……のそれぞれの調整ピーク曲線１０５Ｂと、一次導関数１２１と、二次導関数１２２とを算出する。制御部１８ａは、複数のピーク曲線１０３Ｄ，１０３Ｅ，１０３Ｆ……の調整ピーク曲線１０５Ｂ、一次導関数１２１、及び二次導関数１２２を互いに関連付けし、記憶部１８ｂに記憶させる。
【０１３７】
制御部１８ａは、複数のピーク曲線１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ……，１０３Ｄ，１０３Ｅ，１０３Ｆ……の調整ピーク曲線１０５、一次導関数１２１、及び二次導関数１２２をリスト化する。これにより、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂについてリストが作成される。なお、可変帯域Ｗ５外のピーク曲線１０３は、リストより除外される。
【０１３８】
次に、制御部１８ａは、第１の材料３Ａの一つの調整ピーク曲線１０５Ａと、第２の材料３Ｂの一つの調整ピーク曲線１０５Ｂとを、リストの中から選定する（Ｓ２）。制御部１８ａは、例えば、選定された調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１と近い波長帯域Ｗ２を有する調整ピーク曲線１０５Ｂを選定する。
【０１３９】
次に、制御部１８ａは、選定された調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１と、選定された調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２とが重なるか否かを判定する（Ｓ３）。波長帯域Ｗ１と波長帯域Ｗ２とが重なる場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、制御部１８ａは、再度調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂを選定し直す（Ｓ２）。
【０１４０】
波長帯域Ｗ１と波長帯域Ｗ２とが重ならずに離間する場合（Ｓ３：Ｎｏ）、制御部１８ａは、選定された調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂを用いて、積層造形を開始する（Ｓ４）。波長帯域Ｗ１，Ｗ２が重ならない調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂが選定されることで、第１の光Ｌ１の波長をギャップＷ４の波長帯域内に変更し、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの溶融及び焼結を抑制することが可能となる。なお、制御部１８ａは、波長帯域Ｗ１，Ｗ２が重なる調整ピーク曲線１０５Ａ，１０５Ｂを選定しても良い。
【０１４１】
以上説明された第１の実施形態に係る積層造形装置１において、第１の光学系４２は、第１の出射装置４１から出射された第１の光Ｌ１を材料３に照射して当該材料３を溶融又は焼結する。第１の出射装置４１は、第１の光学系４２に入射する第１の光Ｌ１の波長を変更させる。第１の光Ｌ１の波長帯域Ｗ３は、材料３の波長に対する吸収率から得られる、一つのピーク１０６を含む調整ピーク曲線１０５の半値幅Ｗ１，Ｗ２よりも狭い。第１の光Ｌ１の波長は、調整ピーク曲線１０５の波長帯域Ｗ１，Ｗ２を含む可変帯域Ｗ５内で変更される。第１の波長変更部４１ｂが材料３の波長に対する吸収率（分光透過率）に応じて第１の光Ｌ１の波長を変更することで、第１の光Ｌ１を照射された材料３の溶融又は焼結が制御される。例えば、第１の出射装置４１は、第１の光Ｌ１の波長を、材料３の吸収率が高い波長に設定することで、材料３を効率良く溶融又は焼結できる。これにより、紫外線硬化樹脂のような固化のための添加物を材料３に混ぜること無く、積層造形が可能となる。添加物の混合が避けられるため、造形物４の物理的性能（寸法精度、面精度、粗さ、熱伝導等）の低下が抑制される。また、第１の出射装置４１は、第１の光Ｌ１の波長を、材料３の吸収率が高い波長に設定することで、溶融又は焼結する材料３の浸入深さＤを小さくできる。これにより、積層造形の高精度化が可能となる。さらに、第１の出射装置４１は、第１の光Ｌ１の波長を変動させることで、第１の光Ｌ１が照射される材料３の温度を制御することが可能となる。第１の光Ｌ１の波長による材料３の温度制御は、第１の光Ｌ１のパワーによる材料３の温度制御よりも精度が高い。これにより、積層造形の高精度化が可能となる。従って、所望の造形効率や精度のような性能を有する造形物４の積層造形が可能となる。
【０１４２】
第１の光源４１ａは、当該第１の光源４１ａから出射される第１の光Ｌ１の波長を変更可能である。第１の波長変更部４１ｂは、第１の光源４１ａに第１の光Ｌ１の波長を変更させる。これにより、第１の光Ｌ１の波長を容易に変更することができる。
【０１４３】
記憶部１８ｂは、材料３の波長に対する吸収率から得られる、一つのピーク１０６を含む調整ピーク曲線１０５を記憶させられる。第１の波長変更部４１ｂは、調整ピーク曲線１０５の波長帯域Ｗ１，Ｗ２を含む可変帯域Ｗ５内で第１の光Ｌ１の波長を変更させる。これにより、第１の光Ｌ１の波長が、材料３の吸収率が高い波長に設定されることが可能となり、紫外線硬化樹脂のような固化のための添加物を材料３に混ぜること無く、積層造形が可能となる。
【０１４４】
測定部４３は、第１の光Ｌ１を試料６１に照射し、材料３の波長に対する吸収率を測定する。これにより、材料３の波長に対する吸収率が不明であっても、材料３の波長に対する吸収率を得ることができる。さらに、測定部４３が積層造形装置１に設けられることで、温度変化に対応するフィードバック制御が可能となり、第１の光Ｌ１が照射される材料３の温度をより精度良く制御することが可能となる。なお、測定部４３は、積層造形装置１の外に設けられても良い。
【０１４５】
例えば、第１の光源４１ａから出射される第１の光Ｌ１の波長は、供給される電流及び素子の温度のような、複数のパラメータにより変更されることがある。本実施形態では、材料３による第１の光Ｌ１の吸収率が測定され、当該吸収率に基づき第１の光Ｌ１の波長が変更される。これにより、複数のパラメータのうち一つが望まぬ変化をしても、第１の光Ｌ１の波長の変化がリアルタイムで測定されるため、第１の光Ｌ１の波長を所望の波長に保つことが可能となる。従って、精度良く温度制御し積層造形することができる。
【０１４６】
第１の供給管３５及び第２の供給管３６は、供給部３１ｂ，３２ｂによって供給される材料３の電荷を除去する。これにより、材料供給量のばらつきが抑制され、積層造形の高精度化が可能となる。
【０１４７】
第１の光源４１ａは、ＱＣＬである。ＱＣＬは、供給される電流と素子の温度とによって、出射する第１の光Ｌ１の波長が変更される。これにより、第１の光Ｌ１の波長が容易に変更され得る。
【０１４８】
第２の光学系７２は、第２の光Ｌ２を、材料３により積層造形された造形物４に照射し、造形物４の一部を除去する。第２の出射装置７１は、第２の光Ｌ２の波長を変更できる。第２の出射装置７１が材料３の波長に対する吸収率に応じて第２の光Ｌ２の波長を変更することで、例えば、第１の材料３Ａで造形された造形物４の一部のみ、又は第２の材料３Ｂで造形された造形物４の一部のみ、が除去される。これにより、積層造形の高精度化が可能となる。
【０１４９】
第１の光Ｌ１の波長を変更可能な可変帯域Ｗ５は、調整ピーク曲線１０５の半値幅Ｗ１，Ｗ２よりも広い。これにより、第１の光Ｌ１の波長を、波長帯域Ｗ１，Ｗ２の外にも変更することができる。従って、第１の光Ｌ１を照射された材料３の溶融又は焼結がより精度良く制御される。
【０１５０】
第１の光Ｌ１の波長が、調整ピーク曲線１０５における最短波長と調整ピーク曲線１０５を微分した一次導関数１２１において波長が最も短い変曲点１２１ａとの間の波長帯域Ｗ６内と、調整ピーク曲線１０５における最長波長と一次導関数１２１において波長が最も長い変曲点１２１ｂとの間の波長帯域Ｗ７内と、のうち少なくとも一方で変更される。すなわち、材料３の波長に対する吸収率の変動が比較的緩やかな波長帯域内で、第１の光Ｌ１の波長が変更される。従って、第１の光Ｌ１が照射される材料３の温度を精度良く制御することが可能となる。
【０１５１】
第１の光Ｌ１の波長が、調整ピーク曲線１０５における最短波長と調整ピーク曲線１０５を二階微分した二次導関数１２２において波長が最も短い変曲点１２２ａとの間の波長帯域Ｗ８内と、調整ピーク曲線１０５における最長波長と二次導関数１２２において波長が最も長い変曲点１２２ｃとの間の波長帯域Ｗ９内と、のうち少なくとも一方で変更される。すなわち、材料３の波長に対する吸収率の変動が比較的緩やかな領域で、第１の光Ｌ１の波長が変更される。従って、第１の光Ｌ１が照射される材料３の温度を精度良く制御することが可能となる。
【０１５２】
第１の光Ｌ１の波長は、調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１と調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２とを含む可変帯域Ｗ５内で変更される。これにより、複数の材料３Ａ，３Ｂを含む造形物４を、精度良く積層造形することができる。
【０１５３】
第１の光Ｌ１の波長帯域Ｗ３は、調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１の最長波長と調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２の最短波長との間のギャップＷ４よりも狭い。これにより、第１の材料３Ａのみが固化された第１の層４ａと、第２の材料３Ｂのみが固化された第２の層４ｂと、を含む造形物４を造形可能となる。さらに、第１の光Ｌ１の波長を調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１内と調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２内とに交互に変更することで、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの両方が固化された第３の層４ｃを含む造形物４も造形可能となる。
【０１５４】
また、例えば、材料３を溶かさないときに第１の光Ｌ１の照射を停止し、材料３を溶かすときに第１の光Ｌ１の照射を再開すると、サージ電流により第１の光Ｌ１の波長に影響が生じる可能性がある。しかし、本実施形態では、第１の光Ｌ１の波長を調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１の最長波長と調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２の最短波長との間のギャップＷ４内に設定することで、第１の光Ｌ１の照射を停止することなく、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの溶融及び焼結を停止することができる。これにより、複数の材料３Ａ，３Ｂを含む造形物４を、精度良く積層造形することができる。
【０１５５】
第１の光Ｌ１の波長は、調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１内と、調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２内と、の間で第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの供給速度よりも早く変更可能である。これにより、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂが供給される間、第１の光Ｌ１の波長を調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１内と調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２内とに交互に変更することで、第１の材料３Ａ及び第２の材料３Ｂの両方が固化された第３の層４ｃを含む造形物４が造形可能となる。
【０１５６】
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態において、造形物４は、第１の材料３Ａによって作られる第１の層４ａと、第２の材料３Ｂによって作られる第２の層４ｂと、第１及び第２の材料３Ａ，３Ｂによって作られる第３の層４ｃとを有する。しかし、第１の実施形態の変形例において、造形物４は、第１の層４ａ及び第２の層４ｂのみを有する。第２の層４ｂは、第１の層４ａを支持するサポート材として積層造形される。このため、第２の層４ｂは、造形物４が積層造形した後に除去される。
【０１５７】
例えば、第１の光学系４２は、造形物４が積層造形された後に、第２の層４ｂに第１の光Ｌ１を照射する。第１の波長変更部４１ｂは、第１の光Ｌ１の波長を、波長帯域Ｗ１の範囲外且つ波長帯域Ｗ２の範囲内に変更する。すなわち、波長帯域Ｗ１の範囲外且つ波長帯域Ｗ２の範囲内の波長を有する第１の光Ｌ１が、固化した第２の材料３Ｂによって作られる第２の層４ｂに照射される。
【０１５８】
第１の光Ｌ１は、第２の材料３ｂを溶融又は蒸発させる。これにより、造形物４から第２の層４ｂが除去される。なお、第１の光Ｌ１が第１の層４ａに照射されても、第１の材料３Ａによって作られる第１の層４ａは、溶融も蒸発もせずに保たれる。
【０１５９】
以上説明された第１の実施形態の変形例に係る積層造形装置１において、調整ピーク曲線１０５Ａの波長帯域Ｗ１外且つ調整ピーク曲線１０５Ｂの波長帯域Ｗ２内の波長を有する第１の光Ｌ１が固化した第２の材料３Ｂに照射されることで、第２の材料３Ｂが溶融又は蒸発させられる。これにより、例えば第１の材料３Ａの第１の層４ａを支持するために形成された第２の材料３Ｂの第２の層４ｂを容易に除去することが可能となる。なお、第２の層４ｂは、第２の光Ｌ２により除去されても良い。
【０１６０】
（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。
【０１６１】
図１１は、第２の実施形態に係る積層造形装置１を概略的に示す図である。図１１に示すように、第２の実施形態の積層造形装置１は、パウダーベッド方式の三次元プリンタである。
【０１６２】
図１１に示すように、第２の実施形態の積層造形装置１は、処理槽１１と、第１の光学装置１５と、制御装置１８と、複数の信号線１９と、供給槽２０１と、造形槽２０２と、供給装置２０３とを有する。供給槽２０１、造形槽２０２、及び供給装置２０３は、主室２１に配置される。
【０１６３】
供給槽２０１は、周壁２１１と、昇降壁２１２とを有する。周壁２１１は、Ｚ軸に沿う方向に延びる筒状に形成される。昇降壁２１２は、周壁２１１の内側に配置され、例えば油圧式昇降機により、Ｚ軸に沿う方向に移動可能である。
【０１６４】
供給槽２０１に、材料３が収容される。昇降壁２１２は、材料３を支持する。昇降壁２１２が上昇することで、昇降壁２１２に支持された材料３が、周壁２１１の上端から周壁２１１の外部に出る。
【０１６５】
造形槽２０２は、供給槽２０１に隣接して配置される。造形槽２０２は、周壁２２１と、昇降壁２２２とを有する。周壁２２１は、Ｚ軸に沿う方向に延びる筒状に形成される。昇降壁２２２は、周壁２２１の内側に配置され、例えば油圧式昇降機により、Ｚ軸に沿う方向に移動可能である。昇降壁２２２は、対象物２を支持する。
【０１６６】
供給装置２０３は、例えば可撓性の箆（スキージングブレード）である。なお、供給装置２０３は、例えばローラであっても良い。供給装置２０３は、周壁２１１の外部に出た材料３を、造形槽２０２に向かって押す。これにより、造形槽２０２に材料３が供給される。
【０１６７】
造形槽２０２に供給されることで、粉末状の材料３は、層を形成する。材料３の層は、既に供給された材料３と対象物２との上に形成される。第２の実施形態において、第１の光学装置１５は、造形槽２０２に形成された材料３の層に、第１の光Ｌ１を照射する。図１１に示すように、第２の実施形態の第１の光学系４２は、第２のレンズ５２に収束された第１の光Ｌ１を直接的に材料３の層に照射する。なお、第１の光学装置１５は、第１の実施形態と同じく、第１のケーブル４６及びノズル３４を介して第１の光Ｌ１を材料３の層に照射しても良い。
【０１６８】
第１の光Ｌ１は、材料３の層の所定の部分を溶融又は焼結することにより、層２ｂを形成する。層２ｂが形成されると、昇降壁２１２が上昇するとともに昇降壁２２２が降下する。さらに、供給装置２０３が材料３を造形槽２０２に供給することで、粉末状の材料３の層が再び形成される。このように、材料３の層の形成と、第１の光Ｌ１による層２ｂの形成と、が繰り返されることにより、造形物４が積層造形される。
【０１６９】
以上説明された第２の実施形態の積層造形装置１においても、第１の出射装置４１は、第１の光学系４２に入射する第１の光Ｌ１の波長を変更させる。第１の光Ｌ１の波長帯域Ｗ３は、材料３の波長に対する吸収率から得られる、一つのピーク１０６を含む調整ピーク曲線１０５の半値幅Ｗ１，Ｗ２よりも狭い。第１の光Ｌ１の波長は、調整ピーク曲線１０５の波長帯域Ｗ１，Ｗ２を含む可変帯域Ｗ５内で変更される。これにより、第１の実施形態と同じく、所望の造形効率や精度のような性能を有する造形物４の積層造形が可能となる。
【０１７０】
（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態について、図１２を参照して説明する。図１２は、第３の実施形態に係るノズル３４及び対象物２を示す断面図である。図１２に示すように、第３の実施形態において、第１の出射装置４１及び第１の光学系４２が、ノズル３４の内部に設けられる。
【０１７１】
例えば、ノズル３４の内部に、第１の光源４１ａ、第１の波長変更部４１ｂ、第１のレンズ５１、及び第２のレンズ５２が設けられる。第１の光源４１ａは、ノズル３４の内部に固定された第１のレンズ５１及び第２のレンズ５２を通して、出射口３４ｂから第１の光Ｌ１を出射する。
【０１７２】
第３の実施形態の積層造形装置１において、第１の出射装置４１及び第１の光学系４２が、対象物２に材料３を供給するとともに、移動機構３８によって移動させられるノズル３４に設けられる。これにより、ガルバノスキャナのような複雑な装置なしに、第１の光Ｌ１が照射される位置を変更できる。
【０１７３】
（第４の実施形態）
以下に、第４の実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、第４の実施形態の第１の出射装置４１及び第１の光学系４２を概略的に示す図である。図１３に示すように、第４の実施形態の第１の出射装置４１は、第１の光源４１ａと、波長変更部品４１ｃとを有する。
【０１７４】
第４の実施形態において、第１の光源４１ａは、ランプのような広い波長帯域を有する第１の光Ｌ１を出射可能な光源である。波長変更部品４１ｃは、第１の光源４１ａから出射された第１の光Ｌ１の波長を変更し、第１のケーブル４６を介して第１の光学系４２に入射させる。
【０１７５】
波長変更部品４１ｃは、例えば、グレーティング（回析格子）である。波長変更部品４１ｃは、回転させられることで、第１の光学系４２に入射される第１の光Ｌ１の波長を変更する。
【０１７６】
波長変更部品４１ｃは、グレーティングに限らない。例えば、波長変更部品４１ｃは、エタロン、プリズム、及びバンドパスフィルタのような他の装置であっても良い。グレーティングと同じく、波長変更部品４１ｃは、回転させられることで、第１の光学系４２に入射される第１の光Ｌ１の波長を変更する。
【０１７７】
第４の実施形態の積層造形装置１において、波長変更部品４１ｃは、第１の光源４１ａから出射された第１の光Ｌ１の波長を変更させる。これにより、第１の光源４１ａの種類にかかわらず、第１の光Ｌ１の波長を容易に変更することが可能となる。
【０１７８】
以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、第１の光源から出射される第１の光の波長が変更可能である。これにより、所望の性能を有する造形物の積層造形が可能となる。
【０１７９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１８０】
１…積層造形装置、３…材料、３Ａ…第１の材料、３Ｂ…第２の材料、４…造形物、１８…制御装置、１８ａ…制御部、１８ｂ…記憶部、３１…第１の材料供給装置、３１ｂ…供給部、３２…第２の材料供給装置、３２ｂ…供給部、３４…ノズル、３５…第１の供給管、３６…第２の供給管、４１…第１の出射装置、４１ａ…第１の光源、４１ｂ…第１の波長変更部、４１ｃ…波長変更部品、４２…第１の光学系、４３…測定部、６１…試料、７１…第２の出射装置、７１ａ…第２の光源、７２…第２の光学系、１０５，１０５Ａ，１０５Ｂ…調整ピーク曲線、１０６…ピーク、１２１…一次導関数、１２１ａ，１２１ｂ…変曲点、１２２…二次導関数、１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ…変曲点、Ｌ１…第１の光、Ｌ２…第２の光、Ｗ１，Ｗ２…半値幅／波長帯域、Ｗ３，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８，Ｗ９…波長帯域、Ｗ４…ギャップ、Ｗ５…可変帯域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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